JP5440207B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体前部構造に関する。

車体と衝突体との衝突では、衝突体が歩行者であった場合、歩行者の脚部には車体から荷重がかかっていた。特に、車体前部の内部にはサイドメンバやランプサポートブレース、ラジエータサポートブレース等の硬い部材が設けられているため、これらの部材から歩行者に荷重がかかる。

衝突時に荷重がかかると、歩行者の脚部、特に膝より下の脛は前後方向に振られることとなる。これにより、膝の角度変化が大きくなるため、膝への負荷が増大するという問題があった。

そこで、例えば特許文献１には、バンパリインフォースの前方を覆う収納位置と、収納位置より下方に配置されバンパリインフォースより車体前方に突出する作動位置とへ移動可能な可動バンパを有する車体前部構造が開示されている。特許文献１に記載の車体前部構造によれば、作動位置に移動した可動バンパが衝突体の下方部位に当接するため荷重を吸収することができ、衝突体の上方部位と下方部との間に発生する屈曲を抑制することが可能であるとされている。

特開２００５−１３２２５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車体前部構造では、車速データに基づいて可動バンパの位置を定めていて、可動バンパは、車速が低速または高速の場合には収納位置に、中速の場合には作動位置に位置する。したがって、車速が低速または高速の場合には、衝突体である歩行者は従来と同様に車体に衝突することとなり、上方部位と下方部との間に発生する屈曲を抑制することができない。

本発明は、このような課題に鑑み、衝突時における歩行者の脚部の屈曲をより確実に軽減可能な車体前部構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車体前部構造の代表的な構成は、車体側面において車体前端近傍から車体後方に延びるサイドメンバと、車体前端近傍にてサイドメンバより下方に配置されラジエータを支持するラジエータサポートメンバとを備える自動車の車体前部構造において、車体前端近傍にてサイドメンバとラジエータサポートメンバの間に配置され、下方にゆくほど突出する斜面を前面に有するスペーサを備え、斜面は、直立した平均的な成人男性の膝部より下に位置することを特徴とする。

上記構成によれば、車体との衝突時に、歩行者の脚部のうち膝部より下の部位は、スペーサによって受け止められ、車体前方向に押し出されることとなる。これにより、膝部より下の部位のしなりが抑制され、膝部の角度変化も減少する。したがって、歩行者の脚部の屈曲をより確実に軽減することができる。またスペーサは位置が固定されているため、車速等の条件に拘わらず恒常的にその効果を得ることができる。

上記のサイドメンバの前端は、直立した平均的な成人男性の膝部より下に位置するとよい。サイドメンバは剛性が高いため、衝突による変形が極めて少ない。したがって、かかる構成によれば、スペーサをサイドメンバで支持することとなるため、サイドメンバの剛性を利用して、歩行者の脚部をスペーサの斜面においてより確実に受け止めることが可能となる。

上記の斜面は、車体を横方向から見たときに、サイドメンバの前端とラジエータサポートメンバの前端とを結ぶ直線と略平行であるとよい。これにより、歩行者と車体とが衝突した際に、サイドメンバの前端とラジエータサポートメンバの前端との間に位置する脚部を、スペーサによって受け止めて略直線状にすることができる。したがって、かかる脚部の角度変化をより好適に低減することが可能となる。

上記のサイドメンバの上方に設けられるヘッドランプを支持するランプサポートメンバと、サイドメンバとランプサポートメンバを接続するランプサポートブレースとを更に備え、ランプサポートブレースの上端は、直立した平均的な成人男性の大腿部の下半分に位置するとよい。

ランプサポートブレースは、他の部材と比べると剛性が低いため、衝突時の荷重により変形する。上記構成によれば、歩行者の脚部のうち、膝部より上の大腿部を変形後のランプサポートブレースによって、膝部より下の脛部をスペーサの斜面によって、受け止めることができる。これにより、衝突時の脚部が略直線状に保たれ屈曲が抑制されるため、脚部の屈曲を軽減することが可能となる。

当該車体前部構造は、荷重がかかる前は、車体前方向から、ラジエータサポートメンバの前端、ランプサポートブレースの前端、サイドメンバの前端の順に位置し、あるいはラジエータサポートメンバの前端、ランプサポートブレースの前端およびサイドメンバの前端の順に位置するとよい。

上記構成によれば、車体が前面衝突した際に荷重がかかってランプサポートブレースが変形することにより、ランプサポートブレースの前端は最も後方に移動することとなる。そして、荷重がかかり変形した後は、車体前方向から、ラジエータサポートメンバの前端、サイドメンバの前端、ランプサポートブレースの前端の順に位置する。これにより、ラジエータサポートメンバ、サイドメンバ、ランプサポートブレースの各々の前端を結ぶと略直線となる。したがって、車体前部に衝突した歩行者の脚部を略直線状にすることができるため、脚部の屈曲を更に抑制し軽減することが可能となる。

本実施形態にかかる車体前部構造を備える車体の外観を示す斜視図である。 図１の内部構造の概略を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 車体と歩行者との衝突時の状態を示す図である。 比較例としての車体前部構造を例示する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる車体前部構造を備える車体１００の外観を示す斜視図である。図２は、図１の内部構造の概略を示す斜視図である。なお、理解を容易にするために、図１では、本実施形態にかかる車体前部構造の説明に不要な部材の図示を省略し、図２では、車体を正面から見たときの右側の部材のみを例示する。また図１に示すように、本実施形態では、歩行者の脚部として、成人男性の平均的な体格を基に作られた衝突解析用人体モデルの脚部（以下、脚部Ｌと称する）を例示し、歩行者の後方から車体１００が衝突する場合を想定して説明するが、これに限定するものではない。

図２に示すように、車体１００には、その側面（図２では右側のみ図示）において車体前端近傍から車体後方に延びたサイドメンバ１０２が設けられている。車体前端近傍であってサイドメンバ１０２の下方には、ラジエータサポートメンバ１０４が配置され、ラジエータ１０６を支持している。サイドメンバ１０２の上方には、ヘッドランプ（不図示）を支持するランプサポートメンバ１０８が配置され、サイドメンバ１０２とランプサポートメンバ１０８は、ランプサポートブレース１１０により接続されている。

車体前端近傍には、サイドメンバ１０２とラジエータサポートメンバ１０４の間に、本実施形態にかかる車体前部構造の特徴であるスペーサ１２０が設けられている。スペーサ１２０は、下方にゆくほど突出する斜面１２０ａを前面に有し、斜面１２０ａは、直立した脚部Ｌの膝部Ｌ２（図３参照）より下に位置する。

次に、上述した部材の位置関係について説明する。図３は、図１のＡ−Ａ断面図、すなわち車体１００と歩行者が衝突する前の状態を示す図である。図４は、車体１００と歩行者との衝突時の状態を示す図であり、図４（ａ）は、衝突した瞬間の状態を例示する図であり、図４（ｂ）は、衝突直後の状態を例示する図である。

図３に示すように、本実施形態では、サイドメンバ１０２の前端は、直立した脚部Ｌの膝部Ｌ２より下に位置する。上述したように、スペーサ１２０の斜面１２０ａは膝部Ｌ２より下に位置し、換言すれば、スペーサ１２０そのものが膝部Ｌ２より下に位置する。したがって、サイドメンバ１０２の前端が膝部Ｌ２より下に位置すれば、スペーサ１２０はサイドメンバ１０２により支持されることとなる。

サイドメンバ１０２は剛性が高く衝突による変形が極めて少ないため、サイドメンバ１０２によりスペーサ１２０を支持することにより、スペーサ１２０の位置が安定して固定される。したがって、脚部Ｌのうち、特に膝部Ｌ２より下の脛上部Ｌ３をスペーサ１２０の斜面１２０ａにおいてより確実に受け止めることが可能となる。

またスペーサ１２０の斜面１２０ａは、図３のように車体１００を横方向から見たときに、サイドメンバ１０２の前端１０２ａとラジエータサポートメンバ１０４の前端１０４ａとを結ぶ直線（図中の破線）と略平行である。これにより、図４（ｂ）に示すように、衝突時に、脚部Ｌ、特に脛上部Ｌ３をスペーサ１２０の斜面１２０ａによって受け止めることができる。したがって、脚部Ｌが略直線状となるため角度変化を抑制することが可能となる。

またランプサポートブレース１１０の上端は、直立した脚部Ｌの大腿部Ｌ１の下半分に位置する。ランプサポートブレース１１０は、他の部材と比べると剛性が低いため、衝突時の荷重により変形しやすい。このため、本実施形態のようにランプサポートブレース１１０の上端が大腿部Ｌ１の下半分に位置することにより、図４（ｂ）に示すように、衝突後に変形したランプサポートブレース１１０により大腿部Ｌ１を受け止め、脚部全体を略直線状に保つことができる。これにより、脚部Ｌの屈曲が更に抑制することが可能となる。なお、ランプサポートメンバ１０４の前端が、直立した脚部Ｌの大腿部Ｌ１の下半分に位置するようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

次に、衝突前後の車体の状態および脚部の動きについて説明する。車体１００が前面衝突する前は、車体前部に設けられた部材の前端は、車体前方向から、ラジエータサポートメンバ１０４の前端、ランプサポートブレース１１０の前端、サイドメンバ１０２の前端の順に位置する（図３参照）。

そして、図１に示す状態から車体１００と歩行者が衝突すると、歩行者の脚部Ｌのうち膝部Ｌ２より下の部位である脛上部Ｌ３は、スペーサ１２０によって受け止められる。これにより、図４（ａ）に示すように脛下部Ｌ４が矢印１３０ａの方向に移動するタイミングとほぼ同時に、脛上部Ｌ３にはスペーサ１２０の斜面１２０ａから矢印１３０ｂの方向へ広範囲の面による抗力が加わる。その結果、脛上部Ｌ３は斜面１２０ａと平行な状態で車体前方向に押し出される。衝突時に脛下部Ｌ４が矢印１３０ａの方向に移動すれば、脛上部Ｌ３は通常、車体前方に凸に弓なりにしなる。しかし本実施形態では脛上部Ｌ３が斜面１２０ａと平行な状態に保たれ、脛上部Ｌ３の歪み（しなり）、ひいては膝部Ｌ２の車体前方への角度変化が軽減される。

スペーサ１２０によって押し出された脛上部Ｌ３は、図４（ｂ）に示す矢印１３０ｃの方向（車体前方向）に移動し始める。一方、脛下部Ｌ４は、しなりの反動により振り戻され、矢印１３０ｄに示す方向に移動する。そして、脛下部Ｌ４が脛上部Ｌ３に追いつくと、脚部Ｌは略直線状となってその全体が車体前方に移動する。すなわち、脛下部Ｌ４が振り戻されるタイミングに合わせて脛上部Ｌ３を前方に移動させることにより、脛上部Ｌ３と振り戻された脛下部Ｌ４との移動方向が一致する。これにより、脛下部Ｌ４が振り戻された際における脛上部Ｌ３の屈曲をも抑制することができ、そのときに生じる角度変化も低減することができる。

再度図４（ｂ）を参照すると、車体１００の前面衝突によりラジエータサポートブレースが変形し、その前端は後方に移動する。これにより、車体前部に設けられた部材の前端は、車体前方向から、ラジエータサポートメンバ１０４の前端、サイドメンバ１０２の前端、ランプサポートブレース１１０の前端の順に位置することとなる。したがって、ラジエータサポートメンバ１０４、サイドメンバ１０２、ランプサポートブレース１１０の各々の前端を結ぶと略直線となる。その結果、衝突時の歩行者の脚部Ｌを全体的に略直線状にすることができるため、屈曲を更に抑制することが可能となる。

上記説明したように、本実施形態にかかる車体前部構造によれば、スペーサ１２０を設け、車体前部を構成する各部材の位置関係を最適化することにより、衝突時の脚部Ｌを略直線状に保つことができ、しなりを抑制しひいては膝部Ｌ２の角度変化を低減することが可能となる。これにより、歩行者の脚部Ｌの屈曲をより確実に軽減することができる。また本実施形態のスペーサ１２０は位置が固定されているため、車速等の条件に拘わらず恒常的にその効果を得ることができる。

また図示はしていないが、車体前部では、スペーサ１２０の前面、すなわち斜面１２０ａに対向する位置にバンパフェイシャーが設けられることが多い。したがって、本実施形態のようにスペーサ１２０を設けることにより、バンパフェイシャーの取付剛性の向上や、軽い前突時のバンパフェイシャーのサポート作用の向上等を副次的効果として得ることができる。

なお、衝突前の車体１００におけるラジエータサポートメンバ１０４の前端、ランプサポートブレース１１０の前端およびサイドメンバ１０２の前端の位置関係は、ラジエータサポートメンバ１０４の前端が最も前であれば、ランプサポートブレース１１０の前端およびサイドメンバ１０２の前端は同じ位置にあってもよい。すなわち、サイドメンバ１０２の前端はランプサポートブレース１１０の前端より前の位置になければよい。これは、サイドメンバ１０２の前端がランプサポートブレース１１０の前端より前に位置すると、荷重により変形したランプサポートブレース１１０の前端が後方に移動した際に、３つの部材の前端を結ぶ直線がくの字状になってしまい、脚部Ｌを直線状に保持できなくなってしまうからである。

（比較例）
図５は、図４に示すスペーサを備えない比較例としての車体前部構造を例示する図である。図５（ａ）は衝突した瞬間の状態を例示する図であり、図５（ｂ）は衝突した直後の状態を例示する図である。なお、本実施形態の車体前部構造を構成する部材と実質的に同一の機能および構成を有する部材については、同一の符号を付して重複説明を避ける。

スペーサを備えない、すなわち従来の車体前部構造の場合、車体と歩行者が衝突した際に、図５（ａ）に示すように、ラジエータサポートメンバ１０４より下方に位置する脚部Ｌ、すなわち脛下部Ｌ４は、荷重により矢印１０ａに示す方向（車体後方）に移動する。すると、その力により、膝部Ｌ２より下であってラジエータサポートメンバ１０４より上方に位置する脚部Ｌ、すなわち脛上部Ｌ３は、矢印１０ｂに示す方向（車体前方）に凸に弓なりにしなり、歪んでしまう。

脛上部Ｌ３が矢印１０ｂの方向に凸に歪むということは、換言すれば、脛上部Ｌ３が大きく前方に移動するということである。これにより、脛上部Ｌ３および脛下部Ｌ４にはしなりのエネルギが蓄積されるため、次の揺り返しが増大してしまう。また脛上部Ｌ３が前方に移動すると、膝部Ｌ２が車体前方側に屈曲するため、膝部Ｌ２の角度変化が大きくなってしまう。

そして、衝突した直後には、図５（ｂ）に示すように、脛下部Ｌ４が揺り戻されて矢印１０ｃに示すように車体前方に向かって移動する。すると、脛上部Ｌ３は矢印１０ｄに示すように車体後方に向かって移動する。これにより、次は膝部Ｌ２が車体後方側に屈曲し、膝部Ｌ２の角度変化が再度大きくなってしまう。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両の車体前部構造に利用することができる。

Ｌ…脚部、Ｌ１…大腿部、Ｌ２…膝部、Ｌ３…脛上部、Ｌ４…脛下部、１００…車体、１０２…サイドメンバ、１０４…ラジエータサポートメンバ、１０６…ラジエータ、１０８…ランプサポートメンバ、１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ…矢印、１１０…ランプサポートブレース、１２０…スペーサ、１２０ａ…斜面、１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃ・１３０ｄ…矢印

Claims (5)

1. 車体側面において車体前端近傍から車体後方に延びるサイドメンバと、
   車体前端近傍にて前記サイドメンバより下方に配置されラジエータを支持するラジエータサポートメンバと
   を備える自動車の車体前部構造において、
   車体前端近傍にて前記サイドメンバと前記ラジエータサポートメンバの間に配置され、下方にゆくほど突出する斜面を前面に有するスペーサを備え、
   前記斜面は、直立した平均的な成人男性の膝部より下に位置することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記サイドメンバの前端は、直立した平均的な成人男性の膝部より下に位置することを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記斜面は、車体を横方向から見たときに、前記サイドメンバの前端と前記ラジエータサポートメンバの前端とを結ぶ直線と略平行であることを特徴とする請求項１および２に記載の車体前部構造。
4. 前記サイドメンバの上方に設けられるヘッドランプを支持するランプサポートメンバと、前記サイドメンバと前記ランプサポートメンバを接続するランプサポートブレースとを更に備え、
   前記ランプサポートブレースの上端は、直立した平均的な成人男性の大腿部の下半分に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車体前部構造。
5. 車体前方向から、前記ラジエータサポートメンバの前端、前記ランプサポートブレースの前端、前記サイドメンバの前端の順に位置し、あるいは該ラジエータサポートメンバの前端、該ランプサポートブレースの前端および該サイドメンバの前端の順に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車体前部構造。

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