JP5659932B2 - 車両端部構造 - Google Patents

Description

本発明は、バンパリインフォースメントを備えた車両端部構造に関する。

バンパリインフォースメントとフロントサイドメンバとの結合部に牽引フックの取付部を配置し、該取付部に対し牽引フックがバンパリインフォースメントに形成されたフック孔を通じてアクセスするようにした構造が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９２１７５号公報

特許文献１の構成では、フック孔をフロントサイドメンバへの固定位置よりも車幅方向内側に配置している。このため、バンパリインフォースメントに車幅方向の慣性力等が作用した場合に、フック孔の周りに応力が集中しやすい。

本発明は、バンパリインフォースメントのフック孔周りへの応力集中を抑制することができる車両端部構造を得ることが目的である。

一態様に係る車両端部構造は、車幅方向の両端側で車体に固定されたバンパリインフォースメントにおける前記車体への固定部位に対する車幅方向外側に、前記車体に着脱されるフック部材を貫通させるフック孔が形成されている。

上記車両端部構造では、バンパリインフォースメントが車幅（長手）方向の両端側で車体に固定されている。このような構成において車両走行に伴ってバンパリインフォースメントに車幅方向の慣性力が作用すると、該バンパリインフォースメントに作用する曲げモーメントは、車体への固定部位で最大となり、該固定部位に対する車幅方向外側では小さくなる。したがって、バンパリインフォースメントにおける車体への固定部位に対する車幅方向外側部分は、作用する曲げモーメントが小さく、該部分に形成されたフック孔周りに応力が集中することが抑制される。

このように、上記車両端部構造では、バンパリインフォースメントのフック孔周りへの応力集中を抑制することができる。

請求項１記載の発明に係る車両端部構造は、車幅方向の両端側のそれぞれにおいて複数の固定点で車体に固定されたバンパリインフォースメントの一端側における全ての前記固定点に対する車幅方向外側に、前記車体に着脱されるフック部材を貫通させるフック孔が形成されている。

請求項１記載の車両端部構造では、バンパリインフォースメントが車幅（長手）方向の両端側で車体に固定されている。このような構成において車両走行に伴ってバンパリインフォースメントに車幅方向の慣性力が作用すると、該バンパリインフォースメントに作用する曲げモーメントは、車体への車幅方向内側の固定部位で最大となり、車幅方向外側の固定部位で０となる。したがって、バンパリインフォースメントにおける少なくとも車体への車幅方向内側の固定部位に対する車幅方向外側部分は、作用する曲げモーメントが小さくなり、該部分に形成されたフック孔周りに応力が集中することが抑制される。

このように、請求項１記載の車両端部構造では、バンパリインフォースメントのフック孔周りへの応力集中を抑制することができる。

また、請求項１記載の車両端部構造では、曲げモーメントが０となる部分にフック孔が形成されているので、バンパリインフォースメントにおけるフック孔周りに応力が集中することが効果的に抑制される。

請求項２記載の発明に係る車両端部構造は、請求項１記載の車両端部構造において、前記バンパリインフォースメントは、車両前後方向に直交する断面が閉断面とされた前記車体としての骨格部材に、正面視で前記閉断面の内側で固定されており、前記骨格部材における正面視で前記閉断面の内側には、前記フック部材が車両前後方向に着脱可能とされるフック取付部材が固定されている。

請求項２記載の車両端部構造では、骨格部材の閉断面内では、該骨格部材へのバンパリインフォースメントの固定部位又は固定点に対する車幅方向内側よりも外側で作用する曲げモーメントが小さくなる。このため、骨格部材の閉断面に配置されたフック取付部材にアクセスするためのフック孔周りに応力が集中することが抑制される。

以上説明したように本発明に係る車両端部構造は、バンパリインフォースメントのフック孔周りへの応力集中を抑制することができるという優れた効果を有する。

第１の実施形態に係る車両前部構造の要部を拡大して示す正面図である。 第１の実施形態に係る車両前部構造の作用を説明するための図であって、（Ａ）は車両旋回時にバンパリインフォースメントに曲げモーメントが作用する状態を模式的に示す平面図、（Ｂ）はバンパリインフォースメントの正面図、（Ｃ）は曲げモーメント図である。 第１の実施形態に係る車両前部構造の概略全体構成を示す斜視図である。 図１の４−４線に沿った断面図である。 図１の５−５線に沿った断面図である。 第２の実施形態に係る車両前部構造の要部を拡大して示す正面図である。 実施形態との比較例を示す正面図である。

本明細書において、「第２の実施形態」とあるのは、「参考例」と読み替えるものとする。
本発明の第１の実施形態に係る車両端部構造としての車体前部構造１０について、図１〜図６に基づいて説明する。なお、図中に適宜記す矢印ＦＲは車両前後方向の前方向を、矢印ＵＰは車両上下方向の上方向を、矢印ＩＮは車幅方向内側を、矢印ＯＵＴは車幅方向外側をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

図３には、車体前部構造１０の主要部が斜視図にて示されている。この図に示される如く、車体前部構造１０は、車幅方向に長手とされフロントバンパの骨格部材となるバンパリインフォースメント１２を備えている。バンパリインフォースメント１２は、図示を省略したバンパカバーにて車両前方から覆われてフロントバンパを構成している。

バンパリインフォースメント１２は、車幅方向の両端近傍にて、左右一対の車体骨格を成すフロントサイドメンバ１６に支持されている。この実施形態では、バンパリインフォースメント１２は、車幅方向の両端近傍で車両後方に向けて曲がった屈曲部又は湾曲部１２Ａに対し幅方向外側に位置する部分が傾斜部１２Ｂとされている。なお、バンパリインフォースメント１２は、平面視で全体として弧状に湾曲して形成されても良い。以下では、便宜上、バンパリインフォースメント１２が車幅方向に沿って直線状を成すものとして説明（図示）する。

一対のフロントサイドメンバ１６は、クラッシュボックス１８を介して車幅方向の中央に対し同じ側に位置する傾斜部１２Ｂに結合されている。なお、フロントサイドメンバ１６のクラッシュボックス１８への結合構造については後述する。

図３〜図５に示される如く、バンパリインフォースメント１２は、第２部材としてインナパネル２０と、第１部材としてアウタパネル２２との接合により成る２部材構成とされている。なお、図４は、後述するフック部材４０の装着状態が示されているが、通常は、図３に示される如くフック部材４０は非装着とされる。

インナパネル２０は、それぞれ接合部としての上フランジ２０Ｕ、下フランジ２０Ｌ、及び中間フランジ２０Ｃを有する。上フランジ２０Ｕと中間フランジ２０Ｃとの間及び中間フランジ２０Ｃと下フランジ２０Ｌとの間には、それぞれ前向きに開口する断面「Ｕ」字状の凹形状部２０Ｎが形成されている。

このインナパネル２０は、鋼板のプレス加工により形成されている。したがって、インナパネル２０における上下の凹形状部２０Ｎ間には、後述する凹部１２Ｎを成す凹形状部が後向きに開口して形成されている。すなわち、インナパネル２０は、断面ハット形状の２部材を上下に連結した如く構成されている。この実施形態では、インナパネル２０は、高張力鋼板にて構成されている。ここで、この実施形態（自動車用途）における高張力鋼板とは、例えば引張強さ（公称、以下同じ）が３５０ＭＰａ以上の自動車用鋼板をいい、引張強さが５９０ＭＰａ以上のものを超高張力鋼板という場合もある。インナパネル２０は、高張力鋼板により構成されることで、薄肉化（０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ）、軽量化が図られている。

また、この実施形態では、インナパネル２０の上フランジ２０Ｕ、下フランジ２０Ｌ、及び中間フランジ２０Ｃは、長手方向に直交する各断面において、前後方向の同じ位置に位置するように、略面一に形成されている。したがって、上フランジ２０Ｕ、下フランジ２０Ｌ、及び中間フランジ２０Ｃは、それぞれインナパネル２０（バンパリインフォースメント１２）の最前部に位置する構成とされている。

アウタパネル２２は、上フランジ２０Ｕに接合される上フランジ２２Ｕと、下フランジ２０Ｌに接合される下フランジ２２Ｌと、中間フランジ２０Ｃに接合される中間フランジ２２Ｃとを有する。上フランジ２２Ｕと中間フランジ２２Ｃとの間及び中間フランジ２２Ｃと下フランジ２２Ｌとの間には、それぞれ凹形状部２０Ｎとで閉断面１２Ｃを成す壁部２２Ｗが形成されている。

この実施形態では、壁部２２Ｗは凹形状部２０Ｎの開口面に沿って該凹形状部２０Ｎの開口部を塞ぐ構成されている。したがって、アウタパネル２２は、上フランジ２２Ｕ、中間フランジ２２Ｃ、及び下フランジ２２Ｌと、上下の壁部２２Ｗとが、側断面視で鉛直方向に沿った同一直線上に配置されている。この実施形態では、アウタパネル２２は、側断面視で前後に凸凹のないフラットな板状に形成されている。このアウタパネル２２は、インナパネル２０と同様に高張力鋼板のプレス加工により形成され、薄肉化（０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ）、軽量化が図られている。

バンパリインフォースメント１２は、上フランジ２０Ｕと上フランジ２２Ｕ、下フランジ２０Ｌと下フランジ２２Ｌ、中間フランジ２０Ｃと中間フランジ２２Ｃのそれぞれがスポット溶接にて接合されることで構成されている。なお、図１〜図３に示す「×」印は、スポット溶接の打点を示している。

以上によりバンパリインフォースメント１２は、上下の閉断面１２Ｃ間に後向きに開口した凹部１２Ｎが形成された断面形状（「Ｂ」型断面）とされている。この実施形態では、左右のクラッシュボックス１８が本発明の骨格部材に相当する。

（バンパリインフォースメントのクラッシュボックスへの接合構造）
以上説明したバンパリインフォースメント１２は、クラッシュボックス１８の前端に締結により固定されている。以下、具体的に説明する。

先ず、クラッシュボックス１８の構成について補足する。図１に示される如く、クラッシュボックス１８は、インナパネル２４とアウタパネル２６との接合により、長手（前後）方向に直交する断面視で閉断面構造とされている。この実施形態では、インナパネル２４は車幅方向外向きに開口する略ハット形状の断面を有し、アウタパネル２６は上下方向に沿った直線状の断面を有する。クラッシュボックス１８は、インナパネル２４の上下のフランジとアウタパネル２６の上下端とのスポット溶接等にて接合されることで、上記の通り閉断面構造とされている。

また、クラッシュボックス１８における閉断面部の前端は、図４及び図５に示されるカバー部材２８にて閉止されている。カバー部材２８は、インナパネル２４の外周縁に溶接等によって接合されている。

この実施形態では、図１に示される如く、バンパリインフォースメント１２は、車両前方から見てクラッシュボックス１８の閉断面内の３箇所において、該クラッシュボックス１８のカバー部材２８に締結されている。具体的には、正面視でクラッシュボックス１８の車幅方向の内端近傍の上下２箇所の固定点Ｊｉ、及び、上下の固定点Ｊｉに対する車幅方向外側に配置された１箇所の固定点Ｊｏの３箇所で、バンパリインフォースメント１２がクラッシュボックス１８に締結により結合されている。

図５は、上下の固定点Ｊｉを示す断面図である。この図５に示される如く、固定点Ｊｉでは、インナパネル２０の後壁２０Ｒとカバー部材２８とがボルト３２及びナット３０にて締結固定されている。図示は省略するが、固定点Ｊｏにおいても同様に、インナパネル２０の後壁２０Ｒとカバー部材２８とがボルト３２及びナット３０にて締結固定されている。ナット３０は、カバー部材２８に固着されたウェルドナットとされている。

図１、図５に示される如く、バンパリインフォースメント１２のアウタパネル２２（壁部２２Ｗ）には、ボルト３２及び工具をナット３０に対しアクセスさせるためのアクセス孔２２Ｈが形成されている。

（フック取付構造）
図１（Ａ）及び図２に示される如く、クラッシュボックス１８の前端にはフック取付部材としてのパイプナット３４が固定されている。パイプナット３４は、一方（この実施形態では車両左側）のクラッシュボックス１８のみに設けられている。具体的には、カバー部材２８におけるクラッシュボックス１８の閉断面を塞ぐ部分に、補強板３６を介してパイプナット３４が固定されている。すなわち、パイプナット３４は、図１に示される如く正面視でクラッシュボックス１８の閉断面内に配置されている。

図４に示される如く、パイプナット３４の前部は、バンパリインフォースメント１２の凹部１２Ｎに入り込んでいる。このパイプナット３４の配置スペースを確保するために、凹部１２Ｎは、図１に示される如くパイプナット３４の設置部位において他の部分よりも上下寸法が拡大されても良い。この場合、パイプナット３４の設置部位において、バンパリインフォースメント１２の上下方向の寸法を他の部分よりも大きくしても良い。

図１及び図４に示される如く、バンパリインフォースメント１２には、固縛フックや牽引フック等のフック部材がパイプナット３４にアクセスするためのフック孔３８が形成されている。フック孔３８は、凹部１２Ｎの底を成すインナパネル２０の中間フランジ２０Ｃ、アウタパネル２２の中間フランジ２２Ｃのそれぞれに貫通孔３８Ａ、３８Ｂを形成することで形成されている。この実施形態では、インナパネル２０側の貫通孔３８Ａは、アウタパネル２２の貫通孔３８Ｂに対し同軸かつ若干小径とされている。

すなわち、インナパネル２０における貫通孔３８Ａの孔縁は、パイプナット３４に螺合により固定されたフック部材４０の周面４０Ｓに対し、アウタパネル２２における貫通孔３８Ｂの孔縁よりも近接して位置している。このインナパネル２０における貫通孔３８Ａの孔縁と、フック部材４０の周面４０Ｓとの間隔は、所定間隔Ｄに決められている。この所定間隔Ｄは、フック部材４０に上下方向又は車幅方向の所定の荷重が作用した場合に、インナパネル２０における貫通孔３８Ａの孔縁とフック部材４０の周面４０Ｓとが接触する間隔として設定されている。所定の荷重は、例えばフック部材４０が自動車を輸送船に固定するための船舶固縛フックである場合には、下向きに作用する固縛荷重に基づいて設定される。

以上説明したパイプナット３４すなわちフック孔３８は、図１に示される如く、バンパリインフォースメント１２のクラッシュボックス１８への固定点Ｊｉ、固定点Ｊｏに対する車幅方向外側に配置されている。すなわち、この実施形態では、フック孔３８は、複数の固定点Ｊｉ、Ｊｏの全てに対する車幅方向外側に配置されている。

より具体的には、３つの結合部のうち車幅方向の最も外側に位置する固定点Ｊｏの中心Ｃを通る鉛直方向の仮想線ＩＬ１に対し、フック孔３８が全体として車幅方向外側に配置されている。すなわち、仮想線ＩＬ１がフック孔３８を横切ることがない配置とされている。この実施形態では、固定点Ｊｏ（ボルト３２の頭部）の車幅方向外縁を通る仮想線ＩＬ２がフック孔３８を横切ることがない配置とされている。この実施形態では、３つの固定点の一部又は全部の組み合わせ、又は各固定点のそれぞれが本発明の固定部位に相当する。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。

上記構成の車体前部構造１０が適用された自動車では、例えば旋回時には、図２（Ａ）に模式的に示される如く、バンパリインフォースメント１２には車幅方向の一方側（矢印Ａ参照）への慣性力が作用する。左右一対のフロントサイドメンバ１６にクラッシュボックス１８を介して結合（拘束）されているバンパリインフォースメント１２には、左右の支持点回りに曲げモーメントＭｂが作用する。

この曲げモーメントＭｂのモーメント図は、図２（Ｃ）に示される如くなる。すなわち、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示される如く、バンパリインフォースメント１２の長手方向において、左右の固定点Ｊｉで最大となるように該左右の固定点Ｊｉ間で分布し、固定点Ｊｏで０となるように該固定点Ｊｏと固定点Ｊｉとの間で分布する。そして、固定点Ｊｏに対する車幅方向外側では、曲げモーメントＭｂは０となる。

例えば図７に示す比較例に係るバンパリインフォースメント１００では、クラッシュボックス１８への上下一対の固定点Ｊｉ’に対する車幅方向内側にフック孔１０２が配置されている。この比較例について補足すると、クラッシュボックス１８の閉断面内におけるバンパリインフォースメント１２のクラッシュボックス１８への結合部は一対の固定点Ｊｉ’すなわち２ヶ所であり、アウタパネル２６の前端に形成された前向きのフランジ１０４が後壁２０Ｒと閉断面外で締結されている。そして、パイプナット３４、フック孔３８は、正面視でクラッシュボックス１８の閉断面内に配置されている。

この比較例においては、曲げモーメントが最大となる上下一対の固定点Ｊｉ’に対する車幅方向内側にフック孔１０２が配置されている。換言すれば、正面視でのクラッシュボックス１８の閉断面内における曲げモーメントの大きい範囲Ｘにフック孔１０２が配置されている。このため、車体前部構造１０が適用された自動車の旋回時にはバンパリインフォースメント１００におけるフック孔１０２の周りに応力が集中する。このため、バンパリインフォースメント１００では、フック孔１０２の周りすなわち固定点Ｊｉ’の近傍で曲げ剛性が不足し、クラッシュボックス１８に対する結合剛性が低くなる。特に、高張力鋼板の採用により薄肉化されたバンパリインフォースメント１００では、要求強度に基づいて板厚を決めると、剛性が不足しやすい。このような低い結合剛性は、操縦安定性の悪化の原因となる。

これに対して車体前部構造１０では、図１に示される如く、フック孔３８が固定点Ｊｏに対する車幅方向外側に位置する。換言すれば、正面視でのクラッシュボックス１８の閉断面内における曲げモーメントの作用しない範囲Ｙにフック孔３８が配置されている。このため、バンパリインフォースメント１２におけるフック孔３８周りに旋回時の慣性力による応力集中が生じることはない。すなわち、バンパリインフォースメント１２のフック孔３８周りで作用する応力が緩和される。

このように、本実施形態に係る車体前部構造１０では、バンパリインフォースメント１２のフック孔３８周りへの応力集中を抑制することができる。これにより、車体前部構造１０では、バンパリインフォースメント１２のクラッシュボックス１８に対する所要の結合剛性が確保され、上記比較例と比べて適用された自動車の操縦安定性が向上する。

また、前面衝突の際にはバンパリインフォースメント１２は、直接的に作用する荷重により曲げを受ける。この場合もフック孔３８が固定点Ｊｏに対する車幅方向外側すなわち曲げモーメントを受けない位置に配置されていることにより、バンパリインフォースメント１２におけるフック孔３８の周りでの応力が緩和される。すなわち、車体前部構造１０では、バンパリインフォースメント１２が補強や板厚増加等に頼ることなく所要の前突性能を果たす。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る車体前部構造５０について、車体前部構造１０とは異なる部分を説明する。なお、基本的に車体前部構造１０の構成部分と同じ構成部分には、第１の実施形態と同一の符号を付す。

図６には、図１に対応する正面図が示されている。この図に示される如く、車体前部構造５０は、フック孔３８が上下一対の固定点Ｊｉに対する車幅方向外側であって、かつ固定点Ｊｏに対する車幅方向内側に配置されている点で、第１の実施形態とは異なる。すなわちフック孔３８は、曲げモーメントが最大となる位置と０となる位置との間の範囲Ｚに配置されている。この実施系において、固定点Ｊｉ、Ｊｏは、それぞれ正面視でクラッシュボックス１８の閉断面内に配置されている。したがって、これらの間に配置パイプナット３４も正面視でクラッシュボックス１８の閉断面内に配置されている。

この構成によっても、上記の比較例に係るバンパリインフォースメント１００と比較して、フック孔３８周りに作用する応力が緩和される。すなわち、固定点Ｊｉに対する車幅方向内側で曲げモーメントが０となるのはバンパリインフォースメント１２の車幅方向中央部であり、クラッシュボックス１８の閉断面の外側とされる。一方、固定点Ｊｉに対する車幅方向内側では、クラッシュボックス１８の閉断面内に位置する固定点Ｊｏで曲げモーメントが０となる。このため、正面視でのクラッシュボックス１８の閉断面内においては、固定点Ｊｉに対する車幅方向内側よりも外側で曲げモーメントが小さくなる。

したがって、上記した通り、車体前部構造５０においてもフック孔３８周りに作用する応力が緩和され、上記比較例との比較において、操縦案転生の向上、前突性能の確保に寄与する。

なお、上記した各実施形態では、パイプナット３４がバンパリインフォースメント１２における凹部１２Ｎに入り込む例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パイプナット３４の前部が後壁２０Ｒに形成した貫通孔を通じて上下何れかの閉断面１２Ｃ内に入り込むように、パイプナット３４を上下方向にオフセットした構成としても良い。

また、上記した各実施形態では、バンパリインフォースメント１２が高張力鋼板の２部材構成である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、バンパリインフォースメント１２がアルミニウムの押し出し成形品であっても良く、また例えば鋼材のロール成形品であっても良い。

さらに、上記した各実施形態では、本発明が車体前部構造１０に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両のリヤ側に本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施可能であることは言うまでもない。

１０ 車体前部構造
１２ バンパリインフォースメント
１８ クラッシュボックス（骨格部材）
３４ パイプナット（フック取付部材）
３８ フック孔
４０ フック部材
５０ 車体前部構造
Ｊｉ、Ｊｏ 固定点（固定部位）

Claims (2)

1. 車幅方向の両端側のそれぞれにおいて複数の固定点で車体に固定されたバンパリインフォースメントの一端側における全ての前記固定点に対する車幅方向外側に、前記車体に着脱されるフック部材を貫通させるフック孔が形成されている車両端部構造。
2. 前記バンパリインフォースメントは、車両前後方向に直交する断面が閉断面とされた前記車体としての骨格部材に、正面視で前記閉断面の内側で固定されており、
   前記骨格部材における正面視で前記閉断面の内側には、前記フック部材が車両前後方向に着脱可能とされるフック取付部材が固定されている請求項１記載の車両端部構造。

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