JP5862555B2 - Auto body structure - Google Patents
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Description
本発明は、前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間にFRP製のバンパービームエクステンションを配置した自動車の車体構造に関する。 The present invention relates to an automobile body structure in which a bumper beam extension made of FRP is disposed between a body frame extending in the front-rear direction and a bumper beam extending in the vehicle width direction.
バンパリインフォース(バンパービーム)の車幅方向外端からリインフォースエクステンション(バンパービームエクステンション)を後方に延ばし、ナローオフセット衝突の衝突荷重で車幅方向内向きに折れ曲がったリインフォースエクステンションの後端の凸部をフロントサイドメンバ(フロントサイドフレーム)の車幅方向外側面に当接させることで、衝突荷重をリインフォースエクステンションからフロントサイドメンバに伝達して支持し、リインフォースエクステンションの曲げ変形および軸方向圧壊により衝突エネルギーを吸収するものが、下記特許文献1により公知である。 Extend the rear extension of the bumper reinforcement (bumper beam) from the outer edge in the vehicle width direction, and project the rear end convex part of the reinforcement extension that is bent inward in the vehicle width by the collision load of the narrow offset collision. By contacting the side member (front side frame) with the outer surface in the vehicle width direction, the collision load is transmitted and supported from the reinforcement extension to the front side member, and the collision energy is absorbed by bending deformation and axial crushing of the reinforcement extension. This is known from Patent Document 1 below.
しかしながら、上記特許文献1に記載されたものは、バンパリインフォースと前輪との間の距離が小さいためにリインフォースエクステンションの前後方向寸法を大きく確保することができない場合、ナローオフセット衝突の衝突荷重が入力してもリインフォースエクステンションが車幅方向内向きに充分に折れ曲がらず、その凸部がフロントサイドメンバの車幅方向外側面に当接することができないため、必要な衝撃吸収性能が得られない可能性があった。 However, when the distance between the bumper reinforcement and the front wheel cannot be secured large because the distance between the bumper reinforcement and the front wheel cannot be secured, the collision load of the narrow offset collision is input. However, the reinforcement extension does not bend sufficiently inward in the vehicle width direction, and the convex part cannot contact the outer side surface of the front side member in the vehicle width direction, so the necessary shock absorption performance may not be obtained. there were.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、オフセット衝突時におけるバンパービームエクステンションの衝撃吸収性能を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the impact absorbing performance of the bumper beam extension at the time of an offset collision.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間にFRP製のバンパービームエクステンションを配置した自動車の車体構造であって、前記バンパービームエクステンションの平面視形状は、前後方向内端が車幅方向と平行であり、車幅方向内端が前後方向と平行であり、かつ前後方向外端が車幅方向外側ほど前後方向内側に傾斜する台形状ないしは三角形状であり、前記バンパービームエクステンションは車幅方向内側の主衝撃吸収部と、車幅方向外側の副衝撃吸収部とを備え、前記主衝撃吸収部は車体フレームに対して前後方向に整列するとともに、前記副衝撃吸収部は車輪に対して前後方向に整列することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a vehicle body of an automobile in which a bumper beam extension made of FRP is disposed between a body frame extending in the front-rear direction and a bumper beam extending in the vehicle width direction. The structure of the bumper beam extension in plan view is such that the inner end in the front-rear direction is parallel to the vehicle width direction, the inner end in the vehicle width direction is parallel to the front-rear direction, and the outer end in the front-rear direction is the vehicle width direction The bumper beam extension includes a main impact absorbing portion on the inner side in the vehicle width direction and a sub impact absorbing portion on the outer side in the vehicle width direction, and the main impact absorbing portion has a trapezoidal shape or a triangular shape that is inclined inward in the front-rear direction. The vehicle body structure of the automobile is characterized in that the auxiliary shock absorber is aligned in the front-rear direction with respect to the wheels. It is.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションに、前記主衝撃吸収部よりも小さい複数の前記副衝撃吸収部を車幅方向に並置したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは連続繊維強化樹脂層の少なくとも外表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、前記副衝撃吸収部の前記不連続繊維強化樹脂層は前後方向に延びる複数のリブを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in claim 3, in addition to the configuration of claim 1 or
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは、一対の前記主衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した主閉断面部と、一対の前記副衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した副閉断面部とを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the bumper beam extension is coupled to the pair of main impact absorbing portions to form a closed cross section. There is proposed a vehicle body structure comprising a main closed cross-sectional portion configured as described above and a sub closed cross-sectional portion configured by combining a pair of sub impact absorbing portions into a closed cross section.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは前記主衝撃吸収部と前記副衝撃吸収部との間に脆弱部を備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 4, the bumper beam extension is provided between the main impact absorbing portion and the sub impact absorbing portion. A vehicle body structure is proposed which is provided with a fragile portion.
また請求項6に記載された発明によれば、請求項5の構成に加えて、前記脆弱部は前後方向に延びるスリットであることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項7に記載された発明によれば、請求項1〜請求項6の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションの前記副衝撃吸収部の前後方向内端から前記車輪に向けて延長部を突設したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to the invention described in claim 7, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 6, the front end in the front-rear direction of the sub impact absorbing portion of the bumper beam extension is applied to the wheel. A vehicle body structure is proposed in which an extension portion is projected toward the vehicle.
尚、実施の形態のフロントサイドフレーム前部14は本発明の車体フレームに対応し、実施の形態の第1副衝撃吸収部18bおよび第2副衝撃吸収部18cは本発明の副衝撃吸収部に対応し、実施の形態の第1副閉断面部23および第2副閉断面部24は本発明の副閉断面部に対応し、実施の形態の第2補強リブ51i,52iは本発明のリブに対応し、実施の形態のスリット51n,52nは本発明の脆弱部に対応し、実施の形態の前輪65は本発明の車輪に対応する。
The front side
請求項1の構成によれば、車体フレームとバンパービームとの間に配置されるバンパービームエクステンションはFRP材で構成され、バンパービームエクステンションの平面視形状は、前後方向内端が車幅方向と平行であり、車幅方向内端が前後方向と平行であり、かつ前後方向外端が車幅方向外側ほど前後方向内側に傾斜する台形状ないしは三角形状である。バンパービームエクステンションは車幅方向内側の主衝撃吸収部と、車幅方向外側の副衝撃吸収部とを備え、主衝撃吸収部は車体フレームに対して前後方向に整列するとともに、副衝撃吸収部は車輪に対して前後方向に整列するので、ナローオフセット前面衝突時やナローオフセット後面衝突時にバンパービームの車幅方向外端側に衝突荷重が入力した場合であっても、副衝撃吸収部が車輪に当接することでバンパービームエクステンションは傾くことなく前後方向に移動する。これにより、バンパービームから入力する衝突荷重を車体フレームで確実に支持してバンパービームエクステンションの主衝撃吸収部を効果的に圧壊するとともに、前記衝突荷重を車輪で支持してバンパービームエクステンションの副衝撃吸収部を効果的に圧壊することで、バンパービームエクステンションによる衝撃吸収効果を高めることができる。 According to the configuration of the first aspect, the bumper beam extension disposed between the vehicle body frame and the bumper beam is made of FRP material, and the bumper beam extension has a plan view shape in which the inner end in the front-rear direction is parallel to the vehicle width direction. The inner end in the vehicle width direction is parallel to the front-rear direction, and the outer end in the front-rear direction is a trapezoidal shape or a triangular shape that is inclined inward in the front-rear direction toward the outer side in the vehicle width direction. The bumper beam extension includes a main impact absorbing portion on the inner side in the vehicle width direction and a secondary impact absorbing portion on the outside in the vehicle width direction. The main impact absorbing portion is aligned in the front-rear direction with respect to the vehicle body frame. Because it is aligned in the front-rear direction with respect to the wheel, even if a collision load is input to the outer side in the vehicle width direction of the bumper beam at the time of narrow offset frontal collision or rearward collision of the narrow offset, the secondary impact absorbing part is attached to the wheel. By contacting, the bumper beam extension moves in the front-rear direction without tilting. As a result, the collision load input from the bumper beam is securely supported by the vehicle body frame to effectively crush the main shock absorbing portion of the bumper beam extension, and the collision load is supported by the wheel to assist the bumper beam extension in the secondary impact. The impact absorbing effect by the bumper beam extension can be enhanced by effectively crushing the absorbing portion.
また請求項2の構成によれば、バンパービームエクステンションに、主衝撃吸収部よりも小さい複数の副衝撃吸収部を車幅方向に並置したので、複数の副衝撃吸収部を車幅方向に湾曲した車輪の周面全体に当接させて最大限の衝撃吸収性能を発揮させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the plurality of secondary impact absorbing portions smaller than the main impact absorbing portion are juxtaposed in the vehicle width direction on the bumper beam extension, the plurality of secondary impact absorbing portions are curved in the vehicle width direction. It can be brought into contact with the entire peripheral surface of the wheel to exert the maximum impact absorption performance.
また請求項3の構成によれば、バンパービームエクステンションは連続繊維強化樹脂層の少なくとも外表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、副衝撃吸収部の前記不連続繊維強化樹脂層は前後方向に延びる複数のリブを備えるので、バンパービームエクステンションの剛性を連続繊維強化樹脂層で確保しながら、成形性の良い不連続繊維強化樹脂層でリブを容易に成形することができ、しかもリブにより車輪との当接面積を増加させて衝撃吸収性能を高めることができる。 According to the configuration of claim 3, the bumper beam extension is formed by laminating a discontinuous fiber reinforced resin layer on at least the outer surface of the continuous fiber reinforced resin layer, and the discontinuous fiber reinforced resin layer of the secondary impact absorbing portion includes: With multiple ribs extending in the front-rear direction, the rib can be easily formed with a discontinuous fiber reinforced resin layer with good moldability, while ensuring the rigidity of the bumper beam extension with the continuous fiber reinforced resin layer. As a result, the contact area with the wheel can be increased to improve the shock absorbing performance.
また請求項4の構成によれば、バンパービームエクステンションは、一対の主衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した主閉断面部と、一対の副衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した副閉断面部とを備えるので、主衝撃吸収部および副衝撃吸収部を閉断面化して口開きを抑制することで衝撃吸収性能を高めることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the bumper beam extension includes a main closed cross-sectional portion configured by combining a pair of main impact absorbing portions to form a closed cross-section and a pair of sub-impact absorbing portions configured to form a closed cross-section. Therefore, the impact absorbing performance can be enhanced by suppressing the opening of the main impact absorbing portion and the sub impact absorbing portion by closing the main impact absorbing portion and the sub impact absorbing portion.
また請求項5の構成によれば、バンパービームエクステンションは主衝撃吸収部と副衝撃吸収部との間に脆弱部を備えるので、脆弱部の破断により主衝撃吸収部から分離した副衝撃吸収部を早期に車輪に当接させ、主衝撃吸収部および副衝撃吸収部の両方を独立して圧壊することで衝撃吸収性能を更に高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the bumper beam extension includes a fragile portion between the main impact absorbing portion and the sub impact absorbing portion, the sub impact absorbing portion separated from the main impact absorbing portion by breaking the fragile portion is provided. The impact absorbing performance can be further enhanced by bringing the wheel into contact with the wheel at an early stage and independently crushing both the main impact absorbing portion and the sub impact absorbing portion.
また請求項6の構成によれば、脆弱部は前後方向に延びるスリットであるので、スリットを確実に破断して主衝撃吸収部から副衝撃吸収部を分離することができる。 According to the configuration of the sixth aspect, since the fragile portion is a slit extending in the front-rear direction, the slit can be reliably broken to separate the sub impact absorbing portion from the main impact absorbing portion.
また請求項7の構成によれば、バンパービームエクステンションの副衝撃吸収部の前後方向内端から車輪に向けて延長部を突設したので、副衝撃吸収部を早期に車輪に当接させて副衝撃吸収部の衝撃吸収量を増加させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the extension portion projects from the inner end in the front-rear direction of the secondary impact absorbing portion of the bumper beam extension toward the wheel, the secondary impact absorbing portion is brought into contact with the wheel at an early stage. The amount of shock absorption of the shock absorbing portion can be increased.
以下、図1〜図14に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。尚、本明細書において、前後方向(衝突荷重の入力方向)、左右方向(車幅方向)および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present specification, the front-rear direction (impact load input direction), the left-right direction (vehicle width direction), and the up-down direction are defined with reference to the passenger seated in the driver's seat.
図1および図2に示すように、実施の形態の自動車の車体はCFRP(カーボン繊維強化樹脂)等のFRPでバスタブ状に一体成形したキャビン11を備えており、その前端から起立するダッシュパネル12の前面にアルミニウム合金でダイキャスト成形した左右一対のサスペンション支持部材13,13が固定される。サスペンション支持部材13,13は、図示せぬサスペンションダンパーの上端を支持するダンパーハウジング13a,13aと、ダンパーハウジング13a,13aの下部に接続されて前方に延びるフロントサイドフレーム後部13b,13bとを備えており、フロントサイドフレーム後部13b,13bの前端にアルミニウム押し出し材あるいは鋼板プレス材で構成された左右一対のフロントサイドフレーム前部14,14が接続される。ダッシュパネル12の左右上部から前方に延びる左右一対のFRP製のアッパーメンバ15,15の前端に左右一対のFRP製のサイドメンバ16,16が接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle body of the embodiment includes a
フロントサイドフレーム前部14,14の前端に正面視で矩形枠状に形成されたFRP製のフロントバルクヘッド17が固定されており、フロントバルクヘッド17の左右上部にサイドメンバ16,16の前端が接続される。フロントサイドフレーム前部14,14の前端に左右一対のFRP製のバンパービームエクステンション18,18が固定されており、そのバンパービームエクステンション18,18の前端に車幅方向に延びるFRP製のバンパービーム19が固定される。バンパービーム19の前面はバンパーフェイス20で覆われる。フロントバルクヘッド17、バンパービーム19および左右一対のバンパービームエクステンション18,18に囲まれた位置に、正面視で矩形枠状に形成されたFRP製のシュラウド21が配置されており、シュラウド21の内部にエンジン冷却用ラジエータ、空調用コンデンサ、バッテリ冷却用ラジエータ等の冷却系部品(不図示)が前後方向に重ね合わされて支持される。
A
次に、図3および図6に基づいてバンパービーム19の構造を説明する。
Next, the structure of the
FRP製のバンパービーム19は、後側の本体部31と前側の初期荷重吸収部32…とを備える。本体部31は上壁33a、下壁33bおよび底壁33cを有して前方に向けて開放する一対のU字状断面部33,33を備えており、下側のU字状断面部33の上部フランジ33dと上側のU字状断面部33の下部フランジ33eとが前後方向に重ね合わされて一体に溶着され、略W字状断面を形成する。U字状断面部33の内部には、鉛直方向に延びて上壁33a、下壁33bおよび底壁33cを接続する複数の縦リブ33f…が、バンパービーム19の長手方向に所定距離だけ離間して形成される。上側のU字状断面部33の上部フランジ33dと、下側のU字状断面部33の下部フランジ33eとには、前方に向かって突出する複数のピン33g…が形成される。またU字状断面部33の底壁33cには、複数の締結カラー34…がインサートされる。
The
初期荷重吸収部32…はバンパービーム19の長手方向に3分割されており、各々が実質的に同じ構造を有している。各初期荷重吸収部32は、平坦な連結壁32aと、連結壁32aの前面に形成された複数の縦リブ32b…および複数の横リブ32c…とを備える。上下方向に延びる縦リブ32b…と左右方向に延びる横リブ32c…とは相互に格子状に交差する。連結壁32aの上縁および下縁には本体部31のピン33g…が嵌合可能なピン孔32d…が形成される。初期荷重吸収部32のピン孔32d…に本体部31のピン33g…を嵌合し、そのピン33g…を振動工具で溶融することで、本体部31に初期荷重吸収部32が結合される。
The initial
次に、図4〜図10に基づいて、バンパービームエクステンション18の構造を説明する。
Next, the structure of the
バンパービームエクステンション18は上部部材51および下部部材52を結合して構成されるもので、その平面形状は台形状ないしは三角形状である。即ち、バンパービームエクステンション18の車幅方向内端は前後方向に直線状に延び、前後方向内端(後端)は車幅方向に直線状に延び、前後方向外端(前端)は車幅方向外側ほど前後方向内側(後側)に向かうように傾斜している。よってバンパービームエクステンション18の前後方向幅は、車幅方向内端で最も大きくなり、車幅方向外端で最も小さくなる。バンパービームエクステンション18の上部部材51および下部部材52は略面対称な構造であるため、以下、上部部材51を代表として構造を説明する。
The
上部部材51は連続繊維強化樹脂製の内層部と、内層部の外表面の全面および内表面の一部を覆う不連続繊維強化樹脂製の外層部とで構成される。内層部は図8および図9において濃色で表示され、外層部は図8および図9において淡色で表示される。
The
連続繊維強化樹脂および不連続繊維強化樹脂を積層した上部部材51は、以下のようにして製造される。図10(A)に示すように、バンパービームエクステンション18の上部部材51をプレス成形する金型55は、上部部材51の外表面を成形する凹状のキャビティ56aを有する雌型56と、上部部材51の内表面を成形する凸状のコア57aを有する雄型57とからなり、キャビティ56aおよびコア57aにはリブ等を成形する溝56b…,57b…が形成される。金型55を型開きした状態で、雌型56のキャビティ56aの上部に不連続繊維強化樹脂の第1プリプレグ58と、連続繊維強化樹脂の第2プリプレグ59と、不連続繊維強化樹脂の第3プリプレグ60とが予備加熱した状態で配置される。
The
第2プリプレグ59はカーボンファイバーの連続繊維のUD(連続繊維を一方向に引き揃えたシート)を0°および90°の方向に2層に積層したものを補強材とし、第1、第3プリプレグ58,60はカーボンファイバーの不連続繊維のマットを補強材とするもので、それらに熱可塑性樹脂(ナイロン6、ナイロン66、ポリプロピレン等)が含浸される。予備加熱した複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して加圧成形し、その後に冷却すると繊維強化樹脂製品が得られる。
The
不連続繊維強化樹脂の第1プリプレグ58および第3プリプレグ60の不連続繊維の長さは0.9mm〜100mmであるが、衝撃吸収性能の観点からは50mm前後が望ましい。コストおよび衝撃吸収性能を両立させるためには、各プリプレグ58,59,60の繊維はグラスファイバーが好ましく、熱可塑性樹脂はナイロン6あるいはナイロン66が望ましい。
The length of the discontinuous fibers of the
雌型56に対して雄型57を下降させると、第2プリプレグ59が雌型56のキャビティ56aと雄型57のコア57aとによってプレスされ、上部部材51が成形される。このとき、不連続繊維を補強材とする第1、第3プリプレグ58,60は容易に変形可能であるため、第2プリプレグ59と雌型56のキャビティ56aとによって挟まれた第1プリプレグ58はキャビティ56aの溝56b…内に流入し、上部部材51の外表面のリブ等を同時に成形するとともに、上部部材51の外表面の全面に沿って薄い膜状に積層される。同様に、第2プリプレグ59と雄型57のコア57aとによって挟まれた第3プリプレグ60はコア57aの溝57b…内に流入し、上部部材51の内表面のリブ等を同時に成形するとともに、上部部材51の内表面の一部(閉断面を形成する部分)に沿って薄い膜状に積層される。そして金型55から取り出した製品の外周の余剰部分を切断することで、上部部材51を完成する。
When the
図8の円内に拡大して示すように、第2プリプレグ59の連続繊維61…,62…のうち、一方の連続繊維61…は前後方向に配向され、他方の連続繊維62…は車幅方向に配向される。また第1、第3プリプレグ58,60の不連続繊維63…はランダムに絡みあっている。
As shown in an enlarged circle in FIG. 8, among the
長い繊維のUDを補強材として有する連続繊維強化樹脂は比較的に強度が高くなるが、UDの変形量に限界があるために成形性は低くなり、細くて高いリブ等を成形するのが困難である。一方、ランダムに絡み合った短い繊維を補強材として有する不連続繊維強化樹脂は比較的に強度が低くなるが、繊維が容易に変形するために成形性は高くなり、細くて高いリブ等を成形するのが容易である。よって、連続繊維強化樹脂に不連続繊維強化樹脂を積層して上部部材51を成形することで、上部部材51の強度および成形性を両立させることができる。
A continuous fiber reinforced resin having a long fiber UD as a reinforcing material has a relatively high strength. However, since there is a limit to the amount of deformation of the UD, the moldability is low, and it is difficult to mold thin and high ribs. It is. On the other hand, discontinuous fiber reinforced resin having short fibers that are randomly intertwined as a reinforcing material has a relatively low strength, but because the fibers are easily deformed, the moldability is high, and thin and high ribs are formed. Easy to do. Therefore, by laminating the discontinuous fiber reinforced resin on the continuous fiber reinforced resin and molding the
上述のようにして成形された上部部材51は、平面視で略台形状ないしは略三角形状で波板状に屈曲しながら車幅方向に延びる本体部51aと、本体部51aの前縁から上方に折れ曲がる前部締結フランジ51bと、本体部51aの後縁から上方に折れ曲がる後部締結フランジ51cと、本体部51aの内面の車幅方向に離間した位置を前後方向に延びる4個の接合部51d〜51gとを備える。二つの接合部51d,51e間の内面には60°間隔で3方向に交差する第1補強リブ51h…が前後方向に少なくとも二つ不連続繊維強化樹脂で形成され(図8の第1補強リブ52hと同じ形状・配置)、本体部51aの外表面には前後方向に延びて前部締結フランジ51bおよび後部締結フランジ51cを接続する6本の第2補強リブ51i…が同じく不連続繊維強化樹脂で形成される。また不連続繊維強化樹脂の前部締結フランジ51bには3個のナット64…がインサートされ、不連続繊維強化樹脂の後部締結フランジ51cには3個の締結孔51j…が形成される(図8参照)。更に、接合部51eには、前部締結フランジ51bの近傍から後部締結フランジ51cの近傍まで前後方向に直線状に延びるスリット51nが形成される(図5および図8参照)。
The
下部部材52は上述した上部部材51と実質的に面対称な同一形状であるため、上部部材51の各部の添え字と同じ添え字を、下部部材52の符号52に付すことで、その重複する説明を省略する。上部部材51および下部部材52の唯一の相違点は、下部部材52が4つの接合部52d〜52gから上向きに突出する複数のピン52k…を備えるのに対し、上部部材51は前記ピン52k…が嵌合可能な複数のピン孔51m…を備える点である(図8参照)。
Since the
図4および図7から明らかなように、バンパービームエクステンション18の主閉断面部22は、上部部材51および下部部材52の断面四角形の溝状をなす主衝撃吸収部18a,18aを上下に結合して構成され、またバンパービームエクステンション18の第1副閉断面部23および第2副閉断面部24は、上部部材51および下部部材52は断面円弧形の溝状をなす第1副衝撃吸収部18b,18bおよび第2副衝撃吸収部18c,18cを上下に結合して構成される。
As apparent from FIGS. 4 and 7, the main
図9および図10(B)から明らかなように、バンパービームエクステンション18の主閉断面部22は、不連続繊維強化樹脂の第1プリプレグ58、連続繊維強化樹脂の第2プリプレグ59および不連続繊維強化樹脂の第3プリプレグ60を積層した3層構造であるが、バンパービームエクステンション18の第1副閉断面部23および第2副閉断面部24は、不連続繊維強化樹脂の第3プリプレグ60を含まず、不連続繊維強化樹脂の第1プリプレグ58および連続繊維強化樹脂の第2プリプレグ59および積層した2層構造である。
9 and 10B, the main
従って、上部部材51および下部部材52の外表面は、全て不連続繊維強化樹脂の第1プリプレグ58で覆われ、上部部材51および下部部材52の内表面は、一部に連続繊維強化樹脂の第2プリプレグ59が露出し、他の一部が不連続繊維強化樹脂の第3プリプレグ60で覆われる。そして2層構造の第1副閉断面部23および第2副閉断面部24の板厚T2は、3層構造の主閉断面部22の板厚T1よりも小さくなっている(図10(B)参照)。
Accordingly, the outer surfaces of the
上記形状を有する上部部材51および下部部材52は、下部部材52のピン52k…を上部部材51のピン孔51m…に嵌合して接合部51d〜51g,52d〜52gどうしを相互に当接させた状態で、上部部材51側からピン52k…の先端を振動工具で溶融することで一体に結合される(図7参照)。この状態で上部部材51および下部部材52の後部締結フランジ51c,52cは上下方向に直線状に整列するが、上部部材51および下部部材52の前部締結フランジ51b,52bは前端側が前方に倒れるように傾斜している(図6参照)。
The
上部部材51および下部部材52を結合したバンパービームエクステンション18は、車幅方向内側に位置して前後方向に延びる四角筒状の主閉断面部22と、その車幅方向外側に隣接する楕円筒状の第1副閉断面部23と、その車幅方向外側に隣接する楕円筒状の第2副閉断面部24とを備える(図7参照)。第1、第2副閉断面部23,24の断面積は相互に等しく、かつ主閉断面部22の断面積よりも小さくなっている。また平面視で略三角形状のバンパービームエクステンション18の前後方向の幅は車幅方向内側から外側に向かって次第に狭くなっているため、前後方向の長さは主閉断面部22が最も長く、次いで第1副閉断面部23が長く、第2副閉断面部24が最も短くなっている(図5参照)。
The
そしてバンパービームエクステンション18の第1副衝撃吸収部18b(第1副閉断面部23)および第2副衝撃吸収部18c(第2副閉断面部24)の後方に、フロントサイドフレーム前部14の車幅方向外側に位置する前輪65の前面が対向する(図2および図5参照)。
The front side
次に、図4〜図6に基づいてフロントバルクヘッド17およびバンパービーム19に対するバンパービームエクステンション18の取付構造を説明する。
Next, the mounting structure of the
フロントサイドフレーム前部14の前端に金属板よりなる取付プレート81が溶接され、取付プレート81の車幅方向外端とフロントサイドフレーム前部14の車幅方向外面とに金属板よりなる筋交い部材82が溶接される。そしてバンパービームエクステンション18の後部締結フランジ51c,52cを前から後に貫通する6本のボルト83…を取付プレート81の後面に設けたウエルドナット84…に螺合することで、バンパービームエクステンション18およびフロントバルクヘッド17が取付プレート81に共締めされる。
A mounting
またバンパービーム19の本体部31にインサートした締結カラー34…を前から後に貫通するボルト85…を、バンパービームエクステンション18の前部締結フランジ51b,52bにインサートしたナット64…に螺合することで、バンパービーム19がバンパービームエクステンション18,18の前端に締結される。
Further,
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
車両の前面衝突によりバンパービーム19からバンパービームエクステンション18に入力した衝突荷重は取付プレート81および筋交い部材82を介してフロントサイドフレーム前部14に伝達されるので、その衝突荷重をフロントサイドフレーム前部14に効率的に伝達することができる。
The collision load input from the
このとき、バンパービームエクステンション18は車幅方向に離間して前後方向に延びる主衝撃吸収部18aおよび第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを一体に備え、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cの板厚T2は主衝撃吸収部18aの板厚T1よりも小さので、主衝撃吸収部18aを衝撃吸収能力が比較的に高いメインの衝撃吸収領域とし、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを衝撃吸収能力が比較的に低いサブの衝撃吸収領域とすることで、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンション18の衝撃吸収性能を最適化することができる。またバンパービームエクステンション18をFRP製としたことで鋼板製のものよりも軽量であり、しかも第1、第2副衝撃吸収部18b,18cの板厚を小さくした分だけ更なる軽量化を図ることができる。
At this time, the
特に、バンパービームエクステンション18は、一対の主衝撃吸収部18aを結合して閉断面に構成した主閉断面部22と、一対の第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを結合して閉断面に構成した第1、第2副閉断面部23,24とを備えるので、主衝撃吸収部18aおよび第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを閉断面化して口開きを抑制することで衝撃吸収性能を高めることができる。
In particular, the
また主衝撃吸収部18aは連続繊維強化樹脂層の内外両表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cは連続繊維強化樹脂層の外表面だけに不連続繊維強化樹脂層を積層して構成されるので、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cの板厚T2を主衝撃吸収部18aの板厚T1よりも小さく設定することが容易になる。
The main
図11に示すように、主衝撃吸収部18aに衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して内外両表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めるとともに、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cに衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して外表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めることができる。
As shown in FIG. 11, when a collision load is input to the main
また図12に示すように、主衝撃吸収部18aおよび第1、第2副衝撃吸収部18b,18cの外表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた第2補強リブ51i…,52i…が前後方向に形成されるので、第2補強リブ51i…,52i…が圧縮荷重を支持することで連続繊維強化樹脂層の層間剥離を一層確実に抑制することができるだけでなく、主衝撃吸収部18aの内表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた第1補強リブ51h…,52h…が前後方向に対して傾斜する方向に形成されるので、斜め衝突の衝突荷重が入力した場合であっても連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制することができる。
As shown in FIG. 12, the second reinforcing
また図13に示すように、バンパービームエクステンション18は衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた前部締結フランジ51b,52bを備え、前部締結フランジ51b,52bにバンパービーム19が接続されるので、バンパービーム19からバンパービームエクステンション18に衝突荷重が入力したときに、受圧面積が大きい前部締結フランジ51b,52bがトリガ(破壊を引き起こすきっかけ)となってバンパービームエクステンション18が前後方向に順次圧壊することで衝撃吸収性能を高めることができる。
As shown in FIG. 13, the
また主衝撃吸収部18aの連続繊維強化樹脂層の連続繊維は、衝突荷重の入力方向である前後方向と、それに直交する車幅方向および上下方向とに配向され、かつ四角断面の主衝撃吸収部18aは衝突荷重の入力方向(前後方向)に沿う角部を構成する稜線を備えるので(図7および図8参照)、衝突荷重によって角部を構成する稜線が径方向外側に広がるように変形するとき、車幅方向および上下方向に配向された連続繊維が伸びて衝撃吸収量を増大することができる。
The continuous fibers of the continuous fiber reinforced resin layer of the main
また第1、第2副閉断面部23,24は主閉断面部22の車幅方向外側に連設され、主閉断面部22はフロントサイドフレーム前部14の前後方向外端に直線状に接続され、第1、第2副閉断面部23,24はフロントサイドフレーム前部14の側面に筋交い部材82を介して接続されるので(図5参照)、車体前部の前後方向寸法を小型化しながら衝撃吸収性能を確保することができるだけでなく、オフセット衝突時の衝突荷重を効率的に吸収することができる。
Further, the first and second sub closed
また第1、第2副閉断面部23,24の前端は主閉断面部22の前端よりも後方に位置するので(図5参照)、前面衝突の衝突荷重は先ず主閉断面部22の前端に入力し、そこが圧壊のトリガになってバンパービームエクステンション18を前後方向に順次圧壊して衝撃吸収性能を高めることができる。
Further, since the front ends of the first and second sub closed
特に、ナローオフセット前面衝突によりバンパービーム19の車幅方向端部に集中的に衝突荷重が入力したときに、バンパービームエクステンション18は車幅方向外側ほど前後方向の幅が小さい台形状ないしは三角形状に形成され、かつ車幅方向内側の主衝撃吸収部18aはフロントサイドフレーム前部14に対して前後方向に整列するとともに、車幅方向外側の第1、第2副衝撃吸収部18b,18cは前輪65に対して前後方向に整列するので、衝突荷重によって第1、第2副衝撃吸収部18b,18cが前輪65に当接することでバンパービームエクステンション18は傾くことなく後退する。これにより、バンパービーム19から入力する衝突荷重をフロントサイドフレーム前部14で確実に支持してバンパービームエクステンション18の主衝撃吸収部18aを効果的に圧壊するとともに、衝突荷重を前輪65で支持してバンパービームエクステンション18の第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを効果的に圧壊することで衝撃吸収効果を高めることができる。
In particular, when a collision load is intensively input to the end in the vehicle width direction of the
このとき、主衝撃吸収部18aよりも小さい第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを車幅方向に並置したので、第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを車幅方向に湾曲した前輪65に周面全体に当接させて最大限の衝撃吸収性能を発揮させることができる。しかも第1、第2副衝撃吸収部18b,18cは不連続繊維強化樹脂層で構成されて前後方向に延びる複数の第2補強リブ51i…,52i…を備えるので、前輪65との当接面積を増加させて衝撃吸収性能を高めることができる。
At this time, since the first and second auxiliary
またバンパービームエクステンション18は主衝撃吸収部18aと第1、第2副衝撃吸収部18b,18cとの間に前後方向に延びて容易に破断可能なスリット51n,52nを備えるので、衝突荷重によりスリット51n,52nが破断して主衝撃吸収部18aから分離した第1、第2副衝撃吸収部18b,18cを早期に前輪65に当接させ(図14参照)、主衝撃吸収部18aおよび第1、第2副衝撃吸収部18b,18cの両方を独立して圧壊することで衝撃吸収性能を更に高めることができる。
The
次に、図15に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施の形態のバンパービームエクステンション18の後端は車幅方向に直線状に延びているが、第2の実施の形態のバンパービームエクステンション18の後端は、前輪65に対向する部分に後方に張り出す延長部18dを備える。延長部18dを形成したことにより、フロントバルクヘッド17の左右両端部および取付プレート81もクランク状に屈曲する。
Although the rear end of the
バンパービームエクステンション18に延長部18dを形成したことにより、バンパービームエクステンション18の後端と前輪65の前端との距離が小さくなり、前面衝突の衝突荷重が入力したときに、バンパービームエクステンション18を即座に前輪65に当接させて傾きを防止し、バンパービームエクステンション18の衝撃吸収性能を更に高めることができる。
By forming the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、本発明のバンパービームエクステンションおよびバンパービームは自動車のフロント側のものに限定されず、リヤ側のものであっても良い。 For example, the bumper beam extension and bumper beam of the present invention are not limited to those on the front side of an automobile, and may be those on the rear side.
また本発明の車体フレームは実施の形態のフロントサイドフレーム前部14に限定されず、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置されたフレームであれば良い。
Further, the vehicle body frame of the present invention is not limited to the front side
また本発明のFRPは実施の形態のCFRP(カーボンファイバー繊維強化樹脂)に限定されず、グラスファイバー繊維強化樹脂やアラミドファイバー繊維強化樹脂等の他種のFRPであっても良い。 The FRP of the present invention is not limited to the CFRP (carbon fiber fiber reinforced resin) of the embodiment, and may be another type of FRP such as a glass fiber fiber reinforced resin or an aramid fiber fiber reinforced resin.
また各バンパービームエクステンション18に設けられる副衝撃吸収部18b,18cの数は実施の形態の2個に限定されず、1個あるいは3個以上であっても良い。
The number of
また本発明の脆弱部は実施の形態のスリット51n,52nに限定されず、バンパービームエクステンション18の肉厚を局部的に薄くした薄肉部であっても良い。
Further, the weakened portion of the present invention is not limited to the
14 フロントサイドフレーム前部(車体フレーム)
18 バンパービームエクステンション
18a 主衝撃吸収部
18b 第1副衝撃吸収部(副衝撃吸収部)
18c 第2副衝撃吸収部(副衝撃吸収部)
18d 延長部
22 主閉断面部
23 第1副閉断面部(副閉断面部)
24 第2副閉断面部(副閉断面部)
51i 第2補強リブ(リブ)
51n スリット(脆弱部)
52i 第2補強リブ(リブ)
52n スリット(脆弱部)
65 前輪(車輪)
14 Front side frame front (body frame)
18
18c 2nd sub shock absorption part (sub shock absorption part)
24 2nd sub closed section (sub closed section)
51i Second reinforcing rib (rib)
51n slit (fragile part)
52i Second reinforcing rib (rib)
52n slit (fragile part)
65 Front wheel
Claims (7)
前記バンパービームエクステンション(18)の平面視形状は、前後方向内端が車幅方向と平行であり、車幅方向内端が前後方向と平行であり、かつ前後方向外端が車幅方向外側ほど前後方向内側に傾斜する台形状ないしは三角形状であり、前記バンパービームエクステンション(18)は車幅方向内側の主衝撃吸収部(18a)と、車幅方向外側の副衝撃吸収部(18b,18c)とを備え、前記主衝撃吸収部(18a)は前記車体フレーム(14)に対して前後方向に整列するとともに、前記副衝撃吸収部(18b,18c)は車輪(65)に対して前後方向に整列することを特徴とする自動車の車体構造。 A vehicle body structure of an automobile in which a bumper beam extension (18) made of FRP is disposed between a vehicle body frame (14) extending in the front-rear direction and a bumper beam (19) extending in the vehicle width direction,
The bumper beam extension (18) has a plan view shape such that the inner end in the front-rear direction is parallel to the vehicle width direction, the inner end in the vehicle width direction is parallel to the front-rear direction, and the outer end in the front-rear direction is closer to the outer side in the vehicle width direction. The bumper beam extension (18) has a main impact absorbing portion (18a) on the inner side in the vehicle width direction and an auxiliary impact absorbing portion (18b, 18c) on the outer side in the vehicle width direction. The main shock absorber (18a) is aligned in the front-rear direction with respect to the body frame (14), and the sub-impact absorbers (18b, 18c) are disposed in the front-rear direction with respect to the wheels (65). An automobile body structure characterized by being aligned.
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