JP5895701B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、サイドメンバ周辺の車体前部構造に関する。

障害物が、車体側部にて前後方向に延設されるサイドメンバよりも車幅方向外側位置で車体前方から衝突する微小ラップ衝突時の対策としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。

上記特許文献１に記載された技術は、サイドメンバの前端にて車幅方向に延設されるバンパレインフォースの車幅方向外側の端部から後方に延びるレインフォースエクステンションを設けている。レインフォースエクステンションは、車体後方側にてサイドメンバ側に凸状に形成された凸部が、微小ラップ衝突時にサイドメンバに当接して耐力を発生させ、その際、凸部がサイドメンバに設けたストッパーブラケットで受け止められて後方へのずれを防止しようというものである。

特開２００８−２１３７３９号公報

ところで、上記した従来の車体前部構造は、レインフォースエクステンションの車体前方側の端部を、バンパレインフォースの車両幅方向端部に溶接やボルト締結によって接合固定している。このため、レインフォースエクステンションは、微小ラップ衝突時に、車体内側に向かう回転が円滑になされず、サイドメンバの外側面に当接しにくくなって、ストッパーブラケットで受け止められなくなる恐れがある。

そこで、本発明は、サイドメンバよりも車幅方向外側位置における前面衝突時に、荷重伝達部材の車体内側に向かう回転をより円滑にすることを目的としている。

本発明は、サイドメンバの前端部に連結されて車幅方向に延設されるバンパレインフォースの車幅方向両端部付近に、車体後方に突出する荷重伝達部材を設け、この荷重伝達部材が車体前方からの衝撃荷重を受けて車体後方に移動したときに当接して受け止める受け止め部をサイドメンバに設け、荷重伝達部材は、バンパレインフォースに対し、これら相互を連結する連結部を中心として車体後方側が車幅方向に回転可能となるよう連結されるとともに、連結部よりも車幅方向内側の前記受け止め部側に重心を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、荷重伝達部材が、車体前方からバンパレインフォースを介して衝突荷重を受けると、連結部を中心として後方側が、重心が位置する車幅方向内側のサイドメンバに向けて容易に回転変位するので、荷重伝達部材の車体内側に向かう回転をより円滑にすることができる。

本発明の一実施形態に係わる自動車の車体前部構造を示す斜視図である。 図１の車体前部構造に使用するガセットの図１中で矢印Ａ方向から見た斜視図である。 図１の車体前部構造に使用するキャッチャの斜視図である 図１の車体前部構造の簡略化した平面図であり、障害物が左前部にサイドメンバより外側にて衝突する状態を示している。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４に対し、障害物によりガセットが後退してキャッチャに当接した状態を示す作用説明図である。 図６に対し、障害物がガセットの傾斜部にガイドされて自車両が障害物に対して右斜め前方へ相対移動する状態を示す作用説明図である。 障害物が自車両の左前部にサイドメンバより車幅方向内側にて衝突する状態を示す作用説明図で、（ａ）は衝突時の状態、（ｂ）は衝突後の状態をそれぞれ示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係わる自動車の車体１は、車体両側部の下方にて車体前後方向に延設される一対のサイドメンバ３を備え、サイドメンバ３の矢印ＦＲで示す車体前方側の端部に、バンパステイ５を介して車幅方向に延設されるバンパレインフォース７を結合している。

バンパステイ５の近傍のサイドメンバ３には下方に延びる連結部材９の上部を連結し、連結部材９の下端部には、車幅方向に延設されるクロスメンバ１１を連結している。バンパレインフォース７の車体前方側の前面には、図示しない衝撃吸収部材を取り付け、そのさらに前方をフロントバンパの外郭を構成する図示しないバンパフェイシアで覆うことになる。

バンパレインフォース７は、バンパステイ５よりも車幅方向外側に突出しており、この突出端部７ａの車体後方側に、荷重伝達部材としてのフロントバンパガセット（以下、単にガセットという）１３を取り付けている。なお、このガセット１３は車幅方向両側に設けるものであるが、図１では、車体左側のガセット１３のみを示し、右側は省略している。また、このガセット１３が図示されている車幅方向左側の連結部材９の上部も省略している。

ガセット１３は、車体前方側の端部をバンパレインフォース７の突出端部７ａの車体後方側に連結ブラケット１４を介して連結しており、この連結部分から車体後方に向けて延設していて、平面視では大略三角形状となっている。

連結ブラケット１４は、ガセット１３の前部にて上下方向に延設される前面部１４ａと、前面部１４ａの上下両端からそれぞれ後方に延び、ガセット１３の上面及び下面を覆うる上面部１４ｂ及び下面部１４ｃ（図２）とを備えている。そして、これら上面部１４ｂ及び下面部１４ｃの後端を、連結部としての回転支持ピン１６を介して回転可能に連結している。

上記したガセット１３は、バンパステイ５及びサイドメンバ３の外側面に対向して車体前後方向に延びる車幅方向内側面１３ａと、車体前方側の端部から車幅方向外側かつ車体後方に延びる傾斜部としての前方傾斜面１３ｂと、車幅方向内側面１３ａの車体後方側の端部と前方傾斜面１３ｂの車体後方側の端部とを結ぶ後方傾斜面１３ｃと、を備えている。

車幅方向内側面１３ａは、サイドメンバ３とバンパステイ５との間のフランジ結合部１５に対する干渉を避けるために、フランジ結合部１５よりも車体前方側が車幅方向外側となるように、フランジ結合部１５よりも車体後方側に段部１３ｄを形成している。この段部１３ｄよりも車体後方側の一部位を、脆弱部としての仮止め部材１７によってサイドメンバ３の外側部に仮止めしている。

前方傾斜面１３ｂは、その全長にわたりほぼ平面状としてあり、車体後方側が前方側に対して車幅方向外側となるよう傾斜している。この前方傾斜面１３ｂの車体前方側の端部と、車幅方向内側面１３ａの車体前方側の端部との間に、車幅方向に延びる端面部１３ｅを形成し、また、後方傾斜面１３ｃは、その延長方向ほぼ中央に凹部１３ｆを備えている。

このようなガセット１３は、図２に示すように、中空のアルミニウム製の角材１９１〜１９８を、車体前後方向に沿って複数接合固定した構造としている。複数の角材１９１〜１９８のうち、矢印ＦＲで示す車体前方側の角材１９２から後方側の角材１９６までの５個が、大略直方体形状であり、車幅方向内側（図２中で紙面手前側）が開口し、車幅方向外側が閉塞する中空部材となっている。この車幅方向外側の閉塞部位によって前記図１に示してある傾斜面１３ｂを形成している。また、角材１９５の開口側に前記した段部１３ｄが形成されている。

上記した５個の角材１９２〜１９６のうち車体前方側の角材１９２の長さが最も短く、車体後方側の角材１９５の長さが最も長く、車体前方側の角材から後方側の角材に向けて長さが徐々に長くなるよう変化させている。なお、この長さとは、角材１９２〜１９６の開口側と閉塞側とを結ぶ方向に対応している。

上記車体前方側の角材１９２のさらに前方には、平面視でほぼ三角形状の中空の角材１９１を接合しており、この角材１９１は、矢印ＦＲで示す車体前方側の前面が、前記図１に示した端面部１３ｅとなっている。また、この角材１９１も、角材１９２〜１９６と同様に、車幅方向内側が開口する中空部材となっている。

上記車体後方側の角材１９６のさらに後方には、角材１９６の長さ方向に沿って互いに離間した状態で、２つ中空の角材１９７，１９８を接合している。これら２つの角材１９７，１９８は、いずれも平面視で三角形状となっており、車幅方向内側の角材１９８は、後述する錘１８によって車幅方向内側を閉塞した状態となっている。一方、車幅方向外側の角材１９７は、図１に示すように、車幅方向外側が閉塞して、該閉塞部によって前記した傾斜面１３ｂの一部を形成している。

また、２つの角材１９７，１９８における角材１９６と反対側の面と、角材１９７，１９８相互間における角材１９６の露出した部位とによって、前記した後方傾斜面１３ｃの凹部１３ｆを形成している。

なお、上記したガセット１３は、複数の角材を接合する構造のほか、後述するキャッチャ２１と同様に金属製の例えばアルミニウム製の鋳物で構成することもできる。

このようなガセット１３は、回転支持ピン１６よりも車幅方向内側のサイドメンバ３側に重心Ｇが位置するように、例えば、図２に示す複数の角材１９１〜１９６，１９８の開口側の内部に錘１８を設けて重量配分を調整する。図２では、角材１９８にのみ錘１８を設けているが、他の角材１９６〜１９１の開口側にも必要に応じて錘を設けてもよい。

そして、ガセット１３よりも車体後方位置のサイドメンバ３の外側面には、受け止め部としてのキャッチャ２１を取り付けている。なお、このキャッチャ２１は、ガセット１３と同様に、図１では、車体左側のみを示し、右側は省略している。

上記したキャッチャ２１は、図３にも示すように、車幅方向側方から見た側面視では大略正方形の平板形状であって、上下方向から見た平面視では板厚が車体前方側で厚く後方側で薄いほぼ三角形状となっている。このキャッチャ２１の上記板厚が厚い車体前方側の端面が、ガセット１３を受け止める受け止め面２１ａとなっており、この受け止め面２１ａ側は上方に突出する突部２１ｂを備えている。

キャッチャ２１のサイドメンバ３に対する接合面と反対側の外側面２１ｃには円形の凹部２１ｄを複数形成し、凹部２１ｄの中心にボルト挿入孔２１ｅを形成している。ボルト挿入孔２１ｅに図示しないボルトを挿入してキャッチャ２１をサイドメンバ３に締結固定する。

上記したキャッチャ２１のサイドメンバ３に対する取り付け位置は、図４に示すように、エンジンやトランスミッションを含むパワートレインユニット２３の取付部となるマウウント部２５に対応している。なお、図１では、パワートレインユニット２３を省略している。また、図４は、図１に対して簡略化した模式的な図としているので、図１の各種部材とは形状が多少異なっており、図１に示してあるクロスメンバ１１は省略している。

図４のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、パワートレインユニット２３は、サイドメンバ３のマウウント部２５に対し、取付部材であるマウントブラケット２７を介して取り付けてある。

サイドメンバ３は、図５に示すように、エンジンルーム２９側に位置する断面ほぼコ字形状のインナパネル３１と、インナパネル３１のエンジンルーム２９と反対側に位置するほぼ平板形状のアウタパネル３３とを、上下のフランジ部３５，３７で互いに接合して閉断面を形成している。

インナパネル３１の内面には断面ほぼコ字形状のインナレインフォース３９を設けている。インナレインフォース３９は、内側面３９ａ、上面３９ｂ及び下面３９ｃを備え、上面３９ｂをインナパネル３１の上部下面に接合し、下面３９ｃの車幅方向外側（図５中で右側）端部から下方に延びるフランジ３９ｄをアウタパネル３３の内面に接合している。また、アウタパネル３３の内面には、上下方向ほぼ中央にアウタパネル３３とともにビードを備えるアウタレインフォース４１を接合している。

さらに、上記したサイドメンバ３の少なくともマウウント部２５に対応する位置のインナレインフォース３９の内面には、２つのレインフォース４３，４５を設けている。これら２つレインフォース４３，４５は、マウウント部２５に対応する位置にあるキャッチャ２１に対応する位置に設けている。

レインフォース４３は、インナレインフォース３９の内側面３９ａに接合する内側面４３ａと、インナレインフォース３９の上面３９ｂに接合する上面４３ｂとを備えて、断面ほぼＬ字形状としている。また、レインフォース４５は、レインフォース４３の内側面４３ａの上方の一部に接合している内側面４５ａと、レインフォース４３の上面４３ｂに接合する上面４５ｂと、レインフォース４３の下面３９ｃに対向しかつ離間している下面４５ｃとを備えている。上記した２つのレインフォース４３，４５の下部は、図示されていない他の部位にてインナレインフォース３９接合している。

上記したインナレインフォース３９、アウタレインフォース４１及びレインフォース４３，４５は、補強部となる補強部材を構成していて、受け止め部であるキャッチャ２１に対応する位置のサイドメンバ３を補強している。

図１、図４に示すように、エンジンルーム２９に対し、ダッシュパネル４７を境にして車体後方には、フロアパネル４９の上方に位置する乗員空間としての車室５１が形成される。また、図４に示すように、フロアパネル４９の車幅方向両側には、車体前後方向に延設されるサイドシル５３を接合している。サイドシル５３の車体前方であって、キャッチャ２１の車幅方向外側には前輪５５が位置している。

次に、上記したような車体構造を備える自動車Ｍが、図４に示すように、他の自動車などの障害物Ｎに前方から衝突したときの車体１の変形について説明する。なお、ここでの衝突は、障害物Ｎが、サイドメンバ（ここでは、車体左側のサイドメンバ）３よりも車幅方向外側位置にて衝突する微小ラップ衝突である。

図４のように、障害物Ｎが、サイドメンバ３よりも車幅方向外側のバンパレインフォース７の突出端部７ａに前方から衝突すると、その衝突時のガセット１３は、後方に押し付けられるような荷重入力を受ける。その際、ガセット１３は、重心Ｇが回転支持ピン１６よりもサイドメンバ３側に位置していることから、二点鎖線で示すように、回転支持ピン１６を中心として図４中で矢印Ｃ方向に回転し、後端部がサイドメンバ３の外側部に当接する。また、この回転時には、図４では不図示の脆弱部である仮止め部材１７が外れる。

上記のようにしてガセット１３が回転してサイドメンバ３に当接した状態もしくは当接直前の近接した状態で、図６に示すように、バンパレインフォース７がサイドメンバ３をその軸方向に圧壊しつつガセット１３とともに後方に移動変位する。このとき、バンパレインフォース７は、衝突部位とは反対側のサイドメンバ３の端部付近を中心として回転して、ガセット１３の後端側をサイドメンバ３の外側部に押し付ける作用も発生する。

このようにして、ガセット１３は、サイドメンバ３の外側面に当接しつつ後方に移動することで、後端の角部１３ｇがキャッチャ２１の受け止め面２１ａに当接して受け止められことになる。また、このときガセット１３は、後端の角部１３ｇがサイドメンバ３の外側面にも当接して、サイドメンバ３のマウント部２５に対し車幅方向内側に向けて荷重を付与する。

その後は、図７に示すように、サイドメンバ３の圧壊が進行してマウウント部２５より後方部位にも多少圧壊が及ぶが、キャッチャ２１はガセット１３を受け止めた状態を保持しており、ダッシュパネル４７の後方に位置する乗員空間である車室５１の変形は抑えられている。

衝突側の前輪５５については、三角形状のガセット１３の後方傾斜面１３ｃの角材１９７付近の角部が接触するだけなので、後方への移動は極力抑えられ、衝突側の前輪５５に起因する車室５１の変形も抑えられている。

また、このとき障害物Ｎは、自動車Ｍの進行方向から見て右側（図７中で上部側）の角部Ｎａが、バンパレインフォース７の突出端部７ａから、ガセット１３の前方傾斜面１３ｂに当接してガイドされ、前方傾斜面１３ｂに沿って自動車Ｍの後方かつ車幅方向外側の斜め後方に移動する。換言すれば、自動車Ｍは、障害物Ｎに対し矢印Ｄで示す方向、すなわち自動車Ｍの前方かつ右方向の斜め右前方に、障害物Ｎから離れるようにして移動し、障害物Ｎの自動車Ｍに対する直接的な衝撃を緩和し、車室５１をより確実に保護することになる。

このような自動車Ｍの右斜め前方への移動は、前記したガセット１３が図６のようにキャッチャ２１及びサイドシル３の外側面に当接したときに発生する、車体１を横方向（図６中で上方）に移動させるエネルギによって促進される。

図８は、上記した本実施形態の車体前部構造を備える自動車Ｍが、サイドメンバ３よりも車幅方向内側位置にて前方から障害物Ｎに衝突したときの小ラップ衝突時での車体１の変形を示している。図８（ａ）のように、例えば、車体左側のサイドメンバ３よりも車幅方向内側のサイドメンバ３にラップする位置で障害物Ｎが衝突すると、図８（ｂ）のように、バンパレインフォース７を屈曲させて、その後方のサイドメンバ３を圧壊する。

このとき、ガセット１３は、キャッチャ２１に対してサイドメンバ３と反対側の車幅方向外側で後方に移動変位し、キャッチャ２１及び前輪５５に対する干渉は抑制している。すなわち、ガセット１３とサイドメンバ３との車幅方向の間隔Ｐを、キャッチャ２１のサイドメンバ３からの車幅方向外側への突出量Ｑより大きくしている（Ｐ＞Ｑ）。

上記したサイドメンバ３の圧壊によって衝突時の荷重を吸収し車室５１の変形を抑える。このサイドメンバ３の圧壊変形を許容するために、図８（ｂ）に示す圧壊（潰れ）時のサイドメンバ３の潰れ量Ｘよりも、圧壊変形前の図８（ａ）の状態でのガセット１３の後端と前輪５５の前端との間隔Ｒ及び、ガセット１３の後端とキャッチャ２１の前端との間隔Ｓを、大きくしている。

すなわち、Ｘ＜Ｒとすることで、ガセット１３が前輪５５に干渉する前に、サイドメンバ３の潰れ量Ｘを確保し、また、Ｘ＜Ｓとすることで、キャッチャ２１の前方でのサイドメンバ３の潰れ量Ｘを確保して、衝突時の衝撃をサイドメンバ３によって吸収することができる。

したがって、本実施形態では、前記図４、図６、図７に示した微小ラップ衝突での車室５１の変形を抑えるためにガセット１３及びキャッチャ２１を設けても、図８に示した小ラップ衝突でのサイドメンバ３の圧壊による衝撃吸収を確保することができる。

以上より本実施形態では、ガセット１３が、車体前方からバンパレインフォース７を介して衝突荷重を受けると、回転支持ピン１６を中心として後方側が、重心Ｇが位置する車幅方向内側のサイドメンバ３に向けて容易に回転変位するので、キャッチャ２１でガセット１３を確実に受け止めることができ、その後方の車室５１を保護することができる。

また、本実施形態によれば、ガセット１３は、車体前方からバンパレインフォース７を介して衝突荷重を受けると、脆弱部である仮止め部材１７が破損し、回転支持ピン１６を中心として後方側が、重心Ｇが位置する車幅方向内側のサイドメンバ３に向けて容易に回転変位する。

通常時でのガセット１３は、仮止め部材１７によってサイドメンバ３に連結されているので、車体本体に対して安定的に取り付けた状態を確保することができ、走行時でのガタを抑えることができる。また、ガセット１３は、仮止め部材１７によってサイドメンバ３に連結されているので、回転支持ピン１６ではバンパレインフォース３に固定連結しておく必要がなく、回転可能な状態としておくことができ、衝突時に仮止め部材１７が破壊した状態での回転がより円滑なものとなる。

また、本実施形態によれば、キャッチャ２１に対応する位置のサイドメンバ３に補強部を設けることで、ガセット１３の後方へのさらなる移動が抑制され、その後方の車室５１を保護することができる。

また、上記した補強部は、単に補強部材４３，４５をサイドメンバ３に設けることによって、キャッチャ２１に対応する位置の耐力を高めることができ、バンパレインフォース７の後方へのさらなる移動を容易に抑制することができる。

また、上記したサイドメンバ３の補強部は、パワートレインユニット２３のサイドメンバ３への取付部に対応する位置にあるので、この強固な取付部に対応する位置にある補強部によって、キャッチャ２１がガセット１３を受け止めるときの耐力を高めることができ、バンパレインフォース７の後方へのさらなる移動をより確実に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、ガセット１３は、車幅方向外側に、車体後方側が前方側に対して車幅方向外側となるよう傾斜する傾斜部である前方傾斜面１３ｂを備えている。このため、障害物Ｎが前方傾斜面１３ｂに前方から当接することによって、自動車Ｍが障害物Ｎに対して離れる方向の斜め右前方に前方傾斜面１３ｂに沿って相対移動し、バンパレインフォース７の車体後方への移動を抑制して車室５１を保護することができる。

なお、上記した実施形態では、ガセット１３を回転支持ピン１６によってバンパレインフォース７に回転可能に連結しているが、ガセット１３を取付時にはバンパレインフォース７に対して回転しないように固定してもよい。この場合には、仮止め部材１７を設けなくてもよく、ガセット１３は、通常時にはバンパレインフォース７に対して回転せず、小ラップ衝突時には衝撃によって回転することになる。また、回転支持ピン１６に代えて、ボルトを用いて、ガセット１３をバンパレインフォース７に連結してもよい。

１ 車体
３ サイドメンバ
７ バンパレインフォース
１３ フロントバンパガセット（荷重伝達部材）
１３ｂ フロントバンパガセットの前方傾斜面（傾斜部）
１６ 回転支持ピン（連結部）
１７ 仮止め部材（脆弱部）
２１ キャッチャ（受け止め部）
２３ パワートレインユニット（パワートレイン）
２５ パワートレインのサイドメンバへのマウウント部（取付部）
４３，４５ レインフォース（補強部材、補強部）
Ｇ フロントバンパガセットの重心

Claims (6)

1. 車体側部にて車体前後方向に延設されるサイドメンバと、このサイドメンバの車体前方側の端部に連結されて車幅方向に延設されるバンパレインフォースと、このバンパレインフォースの車幅方向両端部付近に連結されて車体後方に突出する荷重伝達部材と、前記サイドメンバに設けられ、前記荷重伝達部材が車体前方からの衝撃荷重を受けて車体後方に移動したときに当接して受け止める受け止め部と、を備え、前記荷重伝達部材は、前記バンパレインフォースに対し、これら相互を連結する連結部を中心として車体後方側が車幅方向に回転可能となるよう連結されるとともに、前記連結部よりも車幅方向内側の前記受け止め部側に重心を備えていることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記荷重伝達部材と前記サイドメンバとを、脆弱部を介して連結したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記受け止め部に対応する位置の前記サイドメンバに補強部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
4. 前記補強部は、前記サイドメンバに設けた補強部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の車体前部構造。
5. 前記補強部は、パワートレインの前記サイドメンバへの取付部に対応する位置にあることを特徴とする請求項３または４に記載の車体前部構造。
6. 前記荷重伝達部材は、車幅方向外側に、車体前後方向後方側が前方側に対して車幅方向外側となるよう傾斜する傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車体前部構造。

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