JP5617662B2 - 車両の荷重伝達構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の荷重伝達構造に係り、特に、車両における前部構造における荷重伝達構造に関する。

車両の前部では、車両が正面から他車両などの障害物と正面衝突した場合などに、荷重を後方に伝達する荷重伝達構造が設けられている。このような荷重伝達構造が設けられた車両として、従来、フロントサイドメンバに干渉構造部が設定された車体前部構造がある（たとえば、特許文献１参照）。

この車体前部構造は、車体の前部において、車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のフロントサイドメンバを備えるとともに、左右一対のフロントサイドメンバの前端部同士を連結するフロントバンパリインフォースを備えている。また、フロントバンパリインフォースの車両後方側に近接して配置されるとともに、垂直面を構成して前面衝突時に衝突荷重が入力される壁体とを備えている。

さらに、フロントサイドメンバの下方に車両前後方向に沿って配置された前後方向部材が配設されている。そして、前面衝突時の壁体への荷重入力により、壁体の車両幅方向の両端下部が前後方向部材の前端部に干渉し、前後方向部材に前後方向荷重が伝達されるように干渉構造部が設定されているものである。

この車体構造では、壁体の車両幅方向の両端下部が前後方向部材の前端部に干渉し、前後方向部材に前後方向荷重が伝達されるように干渉構造部が設定されていることにより、前面衝突時に相手車両の構造部材等が侵入することを抑制するのみならず、前面衝突時に効率よくエネルギー吸収することでキャビンの変形を抑制するというものである。

特開２００６−１３７３２６号公報

しかし、上記特許文献１に開示された車体前部構造においては、車両の前面衝突時の壁体への荷重入力の際、左右の干渉構造部材に対してほぼ同時に荷重が入力するとともに、荷重の発生と荷重の低減とがほぼ同時に発生することとなる。このため、車両の減速度が上昇する可能性が考えられ、車室内を安定した状態に維持するという点で改善の余地があった。

そこで、本発明の課題は、車両の前面から荷重が入力した場合であっても、車両の減速度の低減を図ることができ、車室内の安定の維持に寄与することができる車両の荷重伝達構造を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車両の荷重伝達構造は、車両の左側に設けられた左サイドメンバと、車両の右側に設けられた右サイドメンバとを備え、車両の前後方向に荷重を伝達する左サブ荷重伝達路が左サイドメンバに設けられ、車両の前後方向に荷重を伝達する右サブ荷重伝達路が右サイドメンバに設けられており、左サブ荷重伝達路には、左サブ荷重伝達路における他の部位よりも強度が低くされている左脆弱部が形成されており、右サブ荷重伝達路には、右サブ荷重伝達路における他の部位よりも強度が低くされている右脆弱部が形成されており、左サブ荷重伝達路の前後方向における左脆弱部は、両端部又は中央部のいずれか一方に設けられており、右サブ荷重伝達路の前後方向における右脆弱部は、両端部又は中央部の他方に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る車両の荷重伝達構造においては、左サブ荷重伝達路と右サブ荷重伝達路との間に、強度差が設けられている。このため、車両が正面衝突した場合に車両の左側と右側とにおける荷重伝達に時間差が生じ、荷重の低減タイミングが分散される。その結果、荷重の発生と荷重の低減のタイミングをずらすことができ、車両全体としての減速度を低減することができる。したがって、車両の前面から荷重が入力した場合であっても、車両の減速度を低減することにより、車室内の安定の維持に寄与することができる。
また、左サブ荷重伝達路の前後方向における左脆弱部は、両端部又は中央部のいずれか一方に設けられており、右サブ荷重伝達路の前後方向における右脆弱部は、両端部又は中央部の他方に設けられているため、荷重伝達が左右同時に起こらないように、荷重伝達のタイミングに差を付けることができる。これにより、車両の前面から荷重が入力した場合における車室内の安定の維持にさらに効果的に寄与することができる。

ここで、左サブ荷重伝達路は、左サブメンバおよび左サスペンションメンバに形成され、右サブ荷重伝達路は、右サブメンバおよび右サスペンションメンバに形成されている態様とすることができる。

本発明に係る車両の荷重伝達構造によれば、車両の前面から荷重が入力した場合であっても、車両の減速度の低減を図ることができ、車室内の安定の維持に寄与することができる。

本発明の実施形態に係る車両の荷重伝達構造の要部側面図である。 （ａ）は、右サブメンバの斜視図、（ｂ）は、左サブメンバの斜視図である。 サブメンバと強度との関係を説明する説明図である。 車両の前面から荷重が入力された際に車両にかかる荷重の時間変化を示すグラフである。 サブメンバとその強度との関係の他の例を示すグラフである。 （ａ）は、右サブメンバの他の例の斜視図、（ｂ）は、左サブメンバの他の例の斜視図である。 （ａ）は、右サブメンバのさらに他の例の斜視図、（ｂ）は、左サブメンバのさらに他の例の斜視図である。 （ａ）は、右サブメンバのさらに他の例の斜視図、（ｂ）は、左サブメンバのさらに他の例の斜視図である。 （ａ）は、右サブメンバのさらに他の例の斜視図、（ｂ）は、左サブメンバのさらに他の例の斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の荷重伝達構造の要部側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両の伝達構造は、左フロントサイドメンバ１Ｌを備えている。図１に示す左フロントサイドメンバ１Ｌは、車両の左側に設けられており、本発明の左サイドメンバに相当する。また、車両の右側には、左フロントサイドメンバ１Ｌと実質的な形状が同一である本発明の右サイドメンバに相当する右フロントサイドメンバ１Ｒが設けられている。

左フロントサイドメンバ１Ｌは、車両の前後方向に延在して形成されており、前方上段部１１、傾斜部１２、および後方下段部１３を備えている。前方上段部１１および後方下段部１３は、いずれも略水平に配置されており、前方上段部１１の後端部と後方下段部１３との間に傾斜部１２が配置されている。さらに、前方上段部１１と傾斜部１２との分かれ目付近における下面側には、下方に突出するブラケット部材１４が設けられている。

左フロントサイドメンバ１Ｌにおける前方上段部１１の先端には、左クラッシュボックス２Ｌが取り付けられており、左クラッシュボックス２Ｌの先端側には、バンパリーンホースメント３が配設されている。バンパリーンホースメント３には、左クラッシュボックス２Ｌの先端面が接触した状態で接続されている。

さらに、左フロントサイドメンバ１Ｌにおける先端部の下面側には、上下方向に延在する左ラジエータサポート４Ｌが設けられている。また、左ラジエータサポート４Ｌの車両後方位置には、左サブメンバ５Ｌが設けられ、左サブメンバ５Ｌのさらに後方位置には、左サスペンションメンバ６Ｌが設けられている。

左サブメンバ５Ｌは、前後方向に延在する棒状の部材である。また、左サスペンションメンバ６Ｌは、前後方向に延在するとともに、その長手方向途中位置から上方に向けた突出部が形成されている。この突出部と左フロントサイドメンバ１Ｌの下面に設けられたブラケット部材１４とが接続されている。さらに、左サスペンションメンバ６Ｌにおける後端部は、左フロントサイドメンバ１Ｌにおける傾斜部１２と後方下段部１３との分かれ目の近傍位置に接続されている。

バンパリーンホースメント３は、車両の幅方向に延在する部材であり、車両が正面衝突した際に荷重が直接入力される部材である。バンパリーンホースメント３から入力された荷重は、左クラッシュボックス２Ｌを介して左フロントサイドメンバ１Ｌに入力されるとともに、左ラジエータサポート４Ｌを介して左サブメンバ５Ｌに入力され、続いて、左サスペンションメンバ６Ｌに入力される。左サスペンションメンバ６Ｌに入力された荷重は、左フロントサイドメンバ１Ｌにおける傾斜部１２と後方下段部１３との分かれ目の近傍位置から左フロントサイドメンバ１Ｌに入力される。左サブメンバ５Ｌおよび左サスペンションメンバ６Ｌは、本発明の左サブ荷重伝達路を構成する。

さらに、車両の右側においても、車両の左側と同様に、右フロントサイドメンバ１Ｒのほか、右クラッシュボックス２Ｒ、右ラジエータサポート４Ｒ、右サブメンバ５Ｒ、および右サスペンションメンバ６Ｒが設けられている。この車両の右側における右サブメンバ５Ｒおよび右サスペンションメンバ６Ｒは、本発明の右サブ荷重伝達路を構成する。

また、左サブメンバ５Ｌは、リーンホースによる補強が行われている。この補強は、左右によって異なる。ここで、図２（ａ）に、右サブメンバ５Ｒを示し、図２（ｂ）に、左サブメンバ５Ｌを示す。図２（ａ）に示す右サブメンバ５Ｒは、長手方向の先端部と後端部とにそれぞれリーンホース３０が設けられている。

一方、図２（ｂ）に示す左サブメンバ５Ｌは、長手方向略中央位置に、リーンホース３０が設けられている。このため、図３に示すように、右サブメンバ５Ｒでは、両端部側の強度が大きく、左サブメンバ５Ｌでは、中央部の強度が大きくされている。リーンホース３０を設ける位置は、左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒにおける荷重の差を発生させたいタイミングに応じて決定することができる。

ここで、サブメンバ５Ｌ，５Ｒにおける強度は、リーンホースが設けられている部位と設けられていない部位とで大きく変化するように設定されている。また、左サブメンバ５Ｌにおけるリーンホース３０が設けられていない部位が本発明の左脆弱部、左サブメンバ５Ｒにおけるリーンホース３０が設けられていない部位が本発明の右脆弱部となる。

以上の構成を有する本実施形態に係る車両の荷重伝達構造の作用について説明する。本実施形態に係る車両の荷重伝達構造においては、車両が正面衝突等して車両の前方から荷重が入力された際、その荷重は左右のフロントサイドメンバ１Ｌ，１Ｒを介して後方に伝達される。さらには、図３に示すように、フロントサイドメンバ１Ｌ，１Ｒからラジエータサポート４Ｌ，４Ｒ、サブメンバ５Ｌ，５Ｒ、およびサスペンションメンバ６Ｌ，６Ｒを含む荷重伝達経路Ｆが形成されている。

ここで、左フロントサイドメンバ１Ｌに取り付けられた左サブメンバ５Ｌと、右フロントサイドメンバ１Ｒに取り付けられた右サブメンバ５Ｒとでは、異なる態様でリーンホース３０が設けられている。具体的には、図３にグラフで示すように、左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒで互いの強度が異なるようにされている。

このため、左右のフロントサイドメンバ１Ｌ，１Ｒにおける荷重の伝達に時間差が生じることとなる。ここで、左右サブメンバで強度差が設けられてない従来のサブメンバとの比較を説明する。図４は、車両の前面から荷重が入力された際に、車両にかかる荷重の時間変化を示すグラフである。図４では、本実施形態に係るサブメンバを設けた場合に車両にかかる荷重の時間変化を実線Ｌ１で示し、左右サブメンバの間における強度差がない従来のサブメンバを設けた場合に車両にかかる荷重の時間変化を破線Ｌ２で示している。

図４に示すように、従来のサブメンバを設けた場合には、左右サブメンバの強度が同じであるので、車両にかかる荷重は、いったん大きく上昇し、その後小さくなる。このため、車両における減速度が大きくなり、車室内を安定した状態で維持することが難しかった。

これに対して、本実施形態では、左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒの強度差が異なることから、荷重が低下するタイミングがずらされている。このため、荷重が低下するタイミングがずらされることで荷重の時間変化を示す波形が制御され、車両にかかる荷重が複数回にわたって増減を繰り返す。したがって、減速度の立ち上がりが調整されることから、前方からの荷重の入力時における車両全体としての減速度を低減することができる。よって、車両の前面から荷重が入力した場合であっても、車両の減速度の低減を図ることができ、車室内の安定の維持に寄与することができる。

また、本実施形態に係る車両の荷重伝達構造では、右サブメンバ５Ｒと左サブメンバ５Ｌとでは、リーンホース３０が、前後方向でずれた位置に設けられている。このため、車両における荷重伝達が左右フロントサイドメンバ１Ｌ，１Ｒで同時に起こらないように、荷重伝達のタイミングに差を付けることができる。したがって、車両の前面から荷重が入力した場合における、車室内の安定の維持にさらに寄与することができる。

次に、本発明の変形例について説明する。上記の実施形態においては、左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒにおいて、リーンホース３０が取り付けられている位置と取り付けられていない位置とで強度が位置とで大きく変化するように設定されているようにされている。これに対して、図５に示すように、リーンホースが設けられている位置の端部において、リーンホースが設けられていない位置に近づくにつれて、強度が徐々に大きくなる態様とすることができる。

また、上記実施形態においては、サブメンバの強度差を付けるにあたって、リーンホースを設けるようにしているが、他の態様とすることもできる。たとえば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、テーラードブランク溶接（以下「ＴＷＢ」という）４０を用いて右サブメンバ５Ｒおよび左サブメンバ５Ｌを設ける態様とすることもできる。

たとえば、図６（ａ）に示すように、右サブメンバ５Ｒでは、その長手方向中央部に低強度鋼材４１を配置し、低強度鋼材４１の前後端のそれぞれに低強度鋼材４１よりも強度が高い高強度鋼材４２を配置している。これらの低強度鋼材４１および高強度鋼材４２をＴＷＢ４０によって接合することにより、右サブメンバ５Ｒが構成されている。

一方、図６（ｂ）に示すように、左サブメンバ５Ｌでは、その長手方向中央部に高強度鋼材４２を配置し、高強度鋼材４２の前後端のそれぞれに低強度鋼材４１を配置している。これらの低強度鋼材４１および高強度鋼材４２をＴＷＢ４０によって接合することにより、左サブメンバ５Ｌが構成されている。

また、図７に示すように、レーザ焼き入れによって強度差を設定する態様とすることもできる。たとえば、図７（ａ）に示すように、右サブメンバ５Ｒでは、その長手方向両端部における稜線部にレーザ焼き入れを行うことによって焼き入れ部５０を形成して強度を高めている。また、長手方向中央部についてはレーザ焼き入れを行うことなく、強度は高められていない。こうして、右サブメンバ５Ｒでは、両端部の強度が中央部の強度よりも高くされている。

一方、図７（ｂ）に示すように、左サブメンバ５Ｌでは、その長手方向中央部における稜線部にレーザ焼き入れを行うことによって焼き入れ部５０を形成して強度を高めている。また、長手方向両端部についてはレーザ焼き入れを行うことなく、強度は高められていない。こうして、左サブメンバ５Ｌでは、中央部の強度が両端部の強度よりも高くされている。

さらに、図８に示すように、母材破断強度を用いて強度差を設定する態様とすることもできる。母材破断強度を用いる際には、母材に穴部を形成したり、母材に切欠きを形成したりする態様とすることができる。たとえば、図８（ａ）に示すように、右サブメンバ５Ｒでは、その長手方向両端部に穴部６０を形成して強度を低くしている。また、長手方向中央部については穴部が形成されておらず、強度は低くされていない。こうして、右サブメンバ５Ｒでは、中央部の強度が両端部の強度よりも高くされている。

一方、図８（ｂ）に示すように、左サブメンバ５Ｌでは、その長手方向中央部に穴部６０を形成して強度を低くしている。また、長手方向両端部については穴部が形成されておらず、強度は低くされていない。こうして、左サブメンバ５Ｌでは、両端部の強度が中央部の強度よりも高くされている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、右サブメンバ５Ｒにおける強度が低くされた位置と、左サブメンバ５Ｌにおける強度が高くされた位置とが対応しているが、これらは対応しない態様とすることができる。また、上記実施形態では、左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒの強度を変更しているが、サスペンションメンバ６Ｌ，６Ｒや左右サブメンバ５Ｌ，５Ｒおよびサスペンションメンバ６Ｌ，６Ｒの強度を変更する態様とすることもできる。

１Ｌ，１Ｒ…フロントサイドメンバ、２Ｌ，２Ｒ…左クラッシュボックス、３…バンパリーンホースメント、４Ｌ，４Ｒ…ラジエータサポート、５Ｌ，５Ｒ…サブメンバ、６Ｌ，６Ｒ…サスペンションメンバ、１１…前方上段部、１２…傾斜部、１３…後方下段部、１４…ブラケット部材、３０…リーンホース、４１…低強度鋼材、４２…高強度鋼材、５０…切欠き部、６０…穴部、７０…凹部、７１…凸部。

Claims (2)

1. 車両の左側に設けられた左サイドメンバと、前記車両の右側に設けられた右サイドメンバとを備え、
   前記車両の前後方向に荷重を伝達する左サブ荷重伝達路が前記左サイドメンバに設けられ、前記車両の前後方向に荷重を伝達する右サブ荷重伝達路が前記右サイドメンバに設けられており、
   前記左サブ荷重伝達路には、前記左サブ荷重伝達路における他の部位よりも強度が低くされている左脆弱部が形成されており、
   前記右サブ荷重伝達路には、前記右サブ荷重伝達路における他の部位よりも強度が低くされている右脆弱部が形成されており、
   前記左サブ荷重伝達路の前後方向における前記左脆弱部は、両端部又は中央部のいずれか一方に設けられており、
   前記右サブ荷重伝達路の前後方向における前記右脆弱部は、両端部又は中央部の他方に設けられている、車両の荷重伝達構造。
2. 前記左サブ荷重伝達路は、左サブメンバおよび左サスペンションメンバに形成され、
   前記右サブ荷重伝達路は、右サブメンバおよび右サスペンションメンバに形成されている、請求項１に記載の車両の荷重伝達構造。

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