JP5234324B2 - 車両の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体構造に関し、特に、車両の車幅方向両側に、前後方向に延びる一対のフレーム部材と、各フレーム部材の端部に設けられたエネルギ吸収部材とを備えた車両の車体構造に関する。

車両に対する衝突時の衝撃を吸収するエネルギ吸収部材として、車両のフレーム構造にクラッシュボックスを設けたものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載のクラッシュボックスは、車両の前部に前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバの前端にそれぞれ設けられ、これらのクラッシュボックスの前端には、車幅方向に延びるフロントバンパリインフォースが連結されている。車両の前突時にフロントバンパリインフォースに荷重がかかると、フロントサイドメンバが変形する前に、まずクラッシュボックスが変形してある程度の衝撃エネルギを吸収する。これにより、車両の前部に配置されたエンジンやラジエータ等の構造部品をある程度保護することができる。

特開２００７−２３８０２８号公報

クラッシュボックスのようなエネルギ吸収部材において、より多くの衝撃エネルギを吸収するためには、エネルギ吸収部材の長さを従来のものより長くすればよい。しかしながら、エネルギ吸収部材を長く形成すると、エネルギ吸収部材とこれが連結されるフレーム部材との間の連結部における強度が相対的に低くなり、エネルギ吸収部材が変形して衝突によるエネルギを十分に吸収する前に、フレーム部材とエネルギ吸収部材との結合部が折れてしまったり、通常の運転時の振動により結合部が節となって振動が助長される等の不具合が考えられる。そこで、このような不具合を防止するため、フレーム部材とエネルギ吸収部材との結合部の強度を確保することが重要となる。

本発明の目的は、エネルギ吸収部材とフレーム部材との結合部の結合強度を高めることができる車両の車体構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両の車幅方向両側に、前後方向に延びる一対のフレーム部材と、各フレーム部材の端部に設けられたエネルギ吸収部材とを備えた車両の車体構造であって、エネルギ吸収部材は、車両上下方向寸法が車幅方向寸法よりも長い矩形状の横断面形状を有し、フレーム部材及びエネルギ吸収部材の互いに結合する端部には、それぞれフランジ部が形成され、フレーム部材のフランジ部には、車両前後方向の前方に向かって突出し且つ車両の上下方向に沿ってフランジ部の上端から下端まで延びる突出部が形成され、エネルギ吸収部材のフランジ部には、フレーム部材の突出部に対応する、車両の前後方向の前方に向かって凹み且つ車両の上下方向に沿ってフランジ部の上端から下端まで延びる凹部が形成され、フレーム部材及びエネルギ吸収部材のフランジ部は、フランジ部の上側及び下側において、突出部及び凹部が形成された箇所で互いに結合されている、ことを特徴としている。

このように構成された本発明においては、フレーム部材のエネルギ吸収部材との結合部には突出部または凹部が形成され、エネルギ吸収部材のフレーム部材との結合部には、フレーム部材の突出部または凹部に対応した凹部または突出部が形成されるので、フレーム部材及びエネルギ吸収部材の結合部における結合強度が向上する。したがって、車両の衝突時の衝撃力により、エネルギ吸収部材の変形より先に結合部が折れたり、結合部が節となって振動が助長される等の不具合を防止して、エネルギ吸収部材が衝撃力を十分に吸収することができる。
また、突出部及び凹部が、車両の上下方向に延びるように形成されているので、結合部における車幅方向の結合強度を向上させることができる。
さらに、エネルギ吸収部材の横断面形状が、車両上下方向寸法が車幅方向寸法より長い矩形状となっているので、エネルギ吸収部材は、車両上下方向よりも、車幅方向における方が、耐力が低くなる。このとき、突出部及び凹部が、車両の上下方向に延びるように形成されているので、結合部における車幅方向の結合強度を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、フレーム部材の突出部及びエネルギ吸収部材の凹部は、車幅方向にほぼ平行な平坦面と、該平坦面の両端から車両前後方向の後方に向かって傾斜する傾斜面とを備えて構成され、フランジ部は、フランジ部の上側及び下側において、平坦面で互いに結合されている。
このように構成された本発明においては、必要な結合強度を確保することができる。

本発明において、好ましくは、突出部及び凹部は、フレーム部材の車幅方向中央部及びエネルギ吸収部材の車幅方向中央部に形成されている。
このように構成された本発明においては、突出部及び凹部が、フレーム部材及びエネルギ吸収部材の車幅方向中央部に形成されるので、エネルギ吸収部材が吸収しきれない衝突エネルギを車幅方向に関して偏りなくフレーム部材に伝達することができる。

本発明において、好ましくは、フレーム部材のフランジ部とエネルギ吸収部材のフランジ部は、更に、車両上下方向中央部における車幅方向両端で互いに結合されている。
突出部及び凹部を有しない従来の結合部においては、結合部を４隅の４箇所で締結することが一般的である。これに対して、上記のように構成された本発明では、突出部及び凹部を有するフランジ部においても、フランジ部の上側及び下側において、突出部及び凹部が形成された箇所で互いに結合されている他、車両上下方向中央部の２箇所の計４箇所においてフランジ部を締結する。したがって、従来の結合部に比べて締結箇所を増やすことなく、突出部及び凹部を有するフランジ部であっても容易にフランジ部を締結させることができ、必要な結合強度を確保することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、参考例では、第１実施形態と同様の構成には、図面に第１実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による車両の車体構造１について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による車両の前部の車体構造１を示す斜視図である。本実施形態の車体構造１においては、車幅方向の左右両側に、一対のフロントサイドフレーム２が配置されている。フロントサイドフレーム２は、車両の前後方向に延び、車両上下方向寸法が車幅方向寸法よりも長い縦長の矩形状の閉断面を有する。フロントサイドフレーム２の上方には、車両の前後方向に延びる一対のエプロンレインフォースメント４が配置され、これらのエプロンレインフォースメント４の前端部６の下面とフロントサイドフレーム２の前端部８の上面とが連結部１０によって車両上下方向に連結されている。フロントサイドフレーム２及びエプロンレインフォースメント４の後端１２，１４は、ダッシュパネル１６の上方及び下方にそれぞれ配置される。

フロントサイドフレーム２の前端１８には、車両の衝突時の衝撃力を吸収するためのエネルギ吸収部材としてのクラッシュカン２０が連結されている。クラッシュカン２０は、その後端２２が、フロントサイドフレーム２に連結され、フロントサイドフレーム２に沿って、車両前後方向に沿って延びる。クラッシュカン２０の座屈強度は、フロントサイドフレーム２の座屈強度よりも低く設定されている。
クラッシュカン２０は、フロントサイドフレーム２と同様に、車両上下方向寸法が、車幅方向寸法よりも長い縦長の閉断面を有する。クラッシュカン２０の前端２４には、車幅方向両側のクラッシュカン２０を連結して車幅方向に延びるバンパレインフォースメント２６が設けられている。一対のフロントサイドフレーム２及びクラッシュカン２０、バンパレインフォースメント２６、及びダッシュパネル１６に囲まれた領域内部には、エンジンやラジエータ等の車両の構成部品（図示せず）が配置される。

フロントサイドフレーム２の前端１８には結合部としてのフランジ部３０が形成され、クラッシュカン２０の後端２２には、フロントサイドフレーム２のフランジ部３０に対応する結合部としてのフランジ部３２が形成されている。
図２は、本発明の第１実施形態によるフロントサイドフレーム２及びクラッシュカン２０のフランジ部３０，３２を示す拡大斜視図である。また、図３は、本発明の第１実施形態によるフランジ部３０，３２の平面図である。図２及び図３に示すように、これらのフランジ部３０，３２は、ボルト３４で締結されることにより、互いに結合されている。

フロントサイドフレーム２のフランジ部３０は、フロントサイドフレーム２の断面形状に対応して、車両上下方向寸法が、車幅方向寸法より大きい縦長の矩形状プレートに形成され、中央にフロントサイドフレーム２の断面矩形よりも小さい矩形状の開口部３３が形成されている。フランジ部３０は、フロントサイドフレーム２の前端１８の外縁を全周にわたって溶接等することによって前端１８に接合されている。

フランジ部３０には、車幅方向中央部に車両の前方に向かって突出する突出部３６が形成されている。突出部３６は、車両上下方向に沿って延びている。突出部３６は、フロントサイドフレーム２の両側面から中央に向かって前方斜めに延びる傾斜面３８と、両側の傾斜面３８を連結し、車幅方向にほぼ平行に延びる平坦面４０と、によって形成されている。このような形状により、突出部３６は、フロントサイドフレーム２の車幅方向中央を通る車両上下方向に沿った平面に関して対称な形状となる。突出部３６の車幅方向両側には、車幅方向に沿って延びる平坦面４２，４４が形成されている。

クラッシュカン２０のフランジ部３２は、フロントサイドフレーム２のフランジ部３０の形状に対応した形状を有する。即ち、クラッシュカン２０のフランジ部３２の中央には、クラッシュカン２０の断面矩形よりも小さい矩形状の開口部３５が形成されている。また、クラッシュカン２０のフランジ部３２には、車幅方向中央部に車両の前方に向かって凹む凹部４６が形成されている。凹部４６は、車両上下方向に沿って延びている。凹部４６は、クラッシュカン２０の両側面から中央に向かって前方斜めに延びる、傾斜面３８に対応した傾斜面４８と、両側の傾斜面４８を連結し、車幅方向にほぼ平行に延びる、平坦面４０に対応した平坦面５０と、によって形成されている。このような形状により、凹部４６は、クラッシュカン２０の車幅方向中央を通る車両上下方向に沿った平面に関して対称な形状となる。凹部４６の車幅方向両側には、車幅方向に沿って延びる、平坦面４２，４４に対応する平坦面５２，５４が形成されている。

フランジ部３０，３２には、４つの取付孔５６，５８がそれぞれ形成されている。４つの取付孔５６，５８のうち２つは、車幅方向中央の車両上下方向両端に、平坦面４０，５０にそれぞれ形成されている。また、取付孔５６，５８の他の２つは、車両上下方向中央の車幅方向両端に、平坦面４２，５２と平坦面４４，５４にそれぞれ形成されている。これらの取付孔５６，５８にボルト３４が挿通されることにより、フランジ部３０，３２が４箇所で締結され、クラッシュカン２０とフロントサイドフレーム２とが互いに結合される。

このような構成の車両の車体構造１においては、車両の前方衝突によりバンパレインフォースメント２６に衝撃力が加わった場合、フロントサイドフレーム２よりもクラッシュカン２０の方が剛性が低く設定されているため、フロントサイドフレーム２が座屈する前に、クラッシュカン２０が座屈して、衝突エネルギをある程度吸収する。車体構造１への衝撃力がある程度以上である場合には、クラッシュカン２０が完全に変形した後、フロントサイドフレーム２及びエプロンレインフォースメント４も座屈して、衝突によるエネルギを更に吸収する。

このように構成された本実施形態によれば、次のような優れた効果を得ることができる。
フロントサイドフレーム２のフランジ部３０に突出部３６を設け、クラッシュカン２０のフランジ部３２に凹部４６を形成したので、突出部３６及び凹部４６が互いに係合することにより、フランジ部３０，３２における結合強度を向上させることができる。したがって、例えば車両の通常運転中、フランジ部３０，３２に振動が伝達された場合でも、結合部が節となって振動が助長されるなどの不具合を防止することができる。また、クラッシュカン２０が衝突エネルギを吸収するとき、クラッシュカン２０が座屈する前にフランジ部３０，３２が折れてしまうのを防止することができ、クラッシュカン２０を確実に変形させて衝突時のエネルギを十分に吸収することができる。これは、例えば、クラッシュカン２０のエネルギ吸収量を増大させたい場合や、車体構造１内に配置されるエンジンやラジエータ等の車両の構成部品をより確実に保護したい場合に、クラッシュカン２０を長く形成するとき、フランジ部３０，３２が支持しなければならない荷重も増大するため、本発明の車体構造１が特に有用である。

突出部３６及び凹部４６が、車両上下方向に沿って形成されているので、フランジ部３０，３２における車幅方向の結合強度を向上させることができる。つまり、突出部３６の傾斜面３８及び凹部４６の傾斜面４８が互いに係合することにより、フランジ部３０，３２における車幅方向の荷重を、ボルト３４だけでなく、傾斜面３８，４８でも受けることができる。したがって、フランジ部３０，３２における当該車幅方向の振動や応力に対する耐力を向上させることができる。

フロントサイドフレーム２及びクラッシュカン２０の横断面形状が、車両上下方向寸法が車幅寸法よりも長い縦長の矩形状であるが、車両上下方向に沿って延びる突出部３６及び凹部４６によって、より剛性の低い車幅方向の剛性を向上させることができる。例えば、ＦＦ車では、エンジンやトランスミッション等多くの構成部品を車両の前部に配置しなければならないため、フロントサイドフレーム２間の寸法をできるだけ大きくすべく、フロントサイドフレーム２の横断面形状を縦長とすることがある。このような場合でも、突出部３６及び凹部４６を車両上下方向に沿って形成することによって車幅方向の剛性を向上させることができるので、本実施形態の車体構造１は特に有利である。

突出部３６及び凹部４６が、車幅方向中央に配置されているので、車幅両方向に対して等しく結合強度を向上させることができる。また、突出部３６及び凹部４６が、車幅方向中央で車両上下方向の面に関して対称に形成されているので、クラッシュカン２０に入力された軸方向の荷重を、車幅方向に関して偏りなくフロントサイドフレーム２に伝達することができる。したがって、荷重の偏りによるフロントサイドフレーム２の折れを防止することができる。

取付孔５６，５８が、車幅方向中央に車両上下方向両端に２つ設けられ、また車両上下方向中央に車幅方向両端に２つ設けられているので、計４箇所においてボルト３４でフランジ部３０，３２を結合することができる。フランジ部に突出部及び凹部が形成されていない従来の結合部では、矩形のフランジ部の４隅をボルトで締結するのが一般的である。これに対して、本実施形態の車体構造１では、フランジ部３０，３２の４隅を締結するのに代えて、車幅方向中央及び車両上下方向中央に４箇所で締結したので、突出部３６及び凹部４６を締結しながら、ボルト３４の数を増やすことなくフランジ部３０，３２を互いに確実に結合することができる。

［参考例］
次に、本発明の参考例による車両の車体構造について説明する。参考例による車両の車体構造６０は、フロントサイドフレーム及びクラッシュカンの構造が異なる他は、第１実施形態による車両の車体構造１と同様の構造を有する。
図４は、本発明の参考例による車両の車体構造６０の一部を示す拡大斜視図である。この図４では、車両の車体構造６０のフロントサイドフレーム６２及びクラッシュカン６４のフランジ部６６，６８の部分を拡大して示す。

フロントサイドフレーム６２は、車幅方向寸法が、車両上下方向寸法よりも長い横長の矩形状の閉断面を有する。フロントサイドフレーム６２は、クラッシュカン６４との結合部に、フランジ部６６を有する。
フランジ部６６は、車両上下方向中央部に、車両の前方に向かって突出する突出部７０が形成されている。突出部７０は、フロントサイドフレーム６２の上下面から中央に向かって前方斜めに延びる傾斜面７２と、両側の傾斜面７２を連結し、車両上下方向にほぼ平行に延びる平坦面７４と、によって形成されている。このような形状により、突出部７０は、フロントサイドフレーム６２の車両上下方向中央を通る車幅方向に沿った平面に関して対称な形状となる。突出部７０の車両上下方向両側には、車両上下方向に沿って延びる平坦面７６，７８が形成されている。

クラッシュカン６４は、フロントサイドフレーム６２の断面形状に対応して、車幅方向寸法が、車両上下方向寸法よりも長い横長の矩形状の閉断面を有する。クラッシュカン６４は、フロントサイドフレーム６２との結合部に、フランジ部６８を有する。フランジ部６８は、フロントサイドフレーム６２のフランジ部６６に対応した形状を有する。即ち、フランジ部６８には、車両上下方向中央部に、車両の前方に向かって凹む凹部８２が形成されている。凹部８２は、車幅方向に沿って延びている。凹部８２は、クラッシュカン６４の上下面から中央に向かって前方斜めに延びる、傾斜面７２に対応した傾斜面８４と、両側の傾斜面８４を連結し、車両上下方向にほぼ平行に延びる、平坦面７４に対応した平坦面８６と、によって形成されている。このような形状により、凹部８２は、クラッシュカン６４の車両上下方向中央を通る車幅方向に沿った平面に関して対称な形状となる。凹部８２の車両上下方向両側には、車両上下方向に沿って延びる平坦面８８，９０が形成されている。

フランジ部６６，６８には、４つの取付孔９２，９４がそれぞれ形成されている。４つの取付孔９２，９４のうちの２つは、車両上下方向中央の車幅方向両端に、平坦面７４，８６にそれぞれ形成されている。また、取付孔９２，９４の他の２つは、車幅方向中央の車両上下方向の両端に、平坦面７６，８８と平坦面７８，９０にそれぞれ形成されている。これらの取付孔９２，９４にボルト（図示せず）が挿通されることにより、フランジ部６６，６８が４箇所で締結され、フロントサイドフレーム６２とクラッシュカン６４とが結合される。

以上のような構成の参考例によれば、第１実施形態による車両の車体構造１の効果と同様の効果が得られる他、次のような優れた効果が得られる。
突出部７０及び凹部８２が、車幅方向に沿って形成されているので、フランジ部６６，６８における車両上下方向の結合強度を向上させることができる。つまり、突出部７０の傾斜面７２及び凹部８２の傾斜面８４が互いに係合することにより、フランジ部６６，６８における車両上下方向の荷重を、ボルトだけでなく、傾斜面７２，８４でも受けることができる。したがって、フランジ部６６，６８における車両上下方向の振動や応力に対する耐力を向上させることができる。

フロントサイドフレーム６２及びクラッシュカン６４の横断面形状が、車幅方向寸法が車両上下寸法よりも長い横長の矩形状であるが、車幅方向に沿って延びる突出部７０及び凹部８２によって、より剛性の低い車両上下方向の剛性を向上させることができる。

突出部７０及び凹部８２が、車両上下方向中央に配置されているので、車両上下両方向に対して等しく結合強度を向上させることができる。また、突出部７０及び凹部８２が、車両上下方向中央で車幅方向の面に関して対称に形成されているので、クラッシュカン６４に入力された軸方向の荷重を、車両上下方向に関して偏りなくフロントサイドフレーム６２に伝達することができる。したがって、荷重の偏りによるフロントサイドフレーム６２の折れを防止することができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、参考例として、突出部及び凹部は、共に車両の前方に向かって形成されるものに限らず、例えば図５に示すように、フロントサイドフレーム１００が車両後方に向かって凹む凹部１０２を有し、クラッシュカン１０４が、凹部１０２に対応して車両後方に向かって突出する突出部１０６を有していてもよい。

結合部は、４箇所で締結されているものに限らず、例えば図６に示すように、突出部１１２及び凹部１１４が車両上下方向に延びるフランジ部１２０，１２２において、フランジ部１２０，１２２の４隅と、突出部１１２及び凹部１１４の平坦部１１６，１１８の車両上下方向両端の２箇所の、計６箇所をボルト（図示せず）で締結してもよい。また、フレーム部材とエネルギ吸収部材の結合部の結合方法は、ボルトによる締結に限らず、例えば溶接等、他の任意の結合方法を用いてよい。このように、結合部の結合方法は、結合部の形状、寸法等を勘案して任意に設定することができる。

また、フランジ部は、図６に示すフランジ部１２０，１２２のように、内部に開口部を有していない構成のものであってもよい。
結合部とフレーム部材または結合部とエネルギ吸収部材との結合は、前述の実施形態のように、フランジ部３０にフロントサイドフレーム２の前端１８を当てて全周を溶接する方法に限らない。例えば、フランジ部にフロントサイドフレームの前端外周面に沿った筒状の取付部を形成し、この取付部にフロントサイドフレームの端部を挿入し、取付部の外側からフロントサイドフレームの端部を溶接してもよい。

突出部及び凹部は、車幅方向中央部または車両上下方向中央部に形成されるものに限らず、例えば車幅方向内側または外側や、車両上方または下方に偏位した位置に形成されていてもよい。

エネルギ吸収部材は、フロントサイドフレームとバンパレインフォースメントの間に設けられるクラッシュカンに限らない。例えば、本発明のエネルギ吸収部材は、フロントサイドフレームの下方にフロントサイドフレームに沿って延びるサブフレームと、バンパレインフォースメントの下方に車幅方向に延びるビーム部の間に設けられて、ビーム部が受ける衝突エネルギを吸収するためのエネルギ吸収部材として使用してもよい。
また、エネルギ吸収部材は、車両の前部に設けられるものに限らず、例えば、リアサイドフレームとリア側のビーム部との間に設けられて、後方からの衝突エネルギを吸収するエネルギ吸収部材として使用してもよい。

本発明の第１実施形態による車両の車体構造を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による結合部の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による結合部の拡大平面図である。 本発明の参考例による結合部の分解斜視図である。 本発明の結合部の参考例を示す図である。 本発明の結合部の変形例を示す図である。

符号の説明

１，６０ 車体構造
２，６２ フロントサイドフレーム
２０，６４ クラッシュカン
３０，３２，６６，６８ フランジ部
３４ ボルト
３６，７０ 突出部
４６，８２ 凹部
５６，５８，９２，９４ 取付孔

Claims (4)

1. 車両の車幅方向両側に、前後方向に延びる一対のフレーム部材と、前記各フレーム部材の端部に設けられたエネルギ吸収部材とを備えた車両の車体構造であって、
   前記エネルギ吸収部材は、車両上下方向寸法が車幅方向寸法よりも長い矩形状の横断面形状を有し、
   前記フレーム部材及び前記エネルギ吸収部材の互いに結合する端部には、それぞれフランジ部が形成され、
   前記フレーム部材の前記フランジ部には、車両前後方向の前方に向かって突出し且つ車両の上下方向に沿って前記フランジ部の上端から下端まで延びる突出部が形成され、
   前記エネルギ吸収部材の前記フランジ部には、前記フレーム部材の前記突出部に対応する、車両の前後方向の前方に向かって凹み且つ車両の上下方向に沿って前記フランジ部の上端から下端まで延びる凹部が形成され、
   前記フレーム部材及び前記エネルギ吸収部材の前記フランジ部は、前記フランジ部の上側及び下側において、前記突出部及び前記凹部が形成された箇所で互いに結合されている、
   ことを特徴とする車両の車体構造。
2. 前記フレーム部材の前記突出部及び前記エネルギ吸収部材の前記凹部は、車幅方向にほぼ平行な平坦面と、該平坦面の両端から車両前後方向の後方に向かって傾斜する傾斜面とを備えて構成され、前記フランジ部は、前記フランジ部の上側及び下側において、前記平坦面で互いに結合されている、
   請求項１に記載の車両の車体構造。
3. 前記突出部及び前記凹部は、前記フレーム部材の車幅方向中央部及び前記エネルギ吸収部材の車幅方向中央部に形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の車両の車体構造。
4. 前記フレーム部材の前記フランジ部と前記エネルギ吸収部材の前記フランジ部は、更に、車両上下方向中央部における車幅方向両端で互いに結合されている、
   請求項１から３の何れか１項に記載の車両の車体構造。

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