JP5907121B2

JP5907121B2 - 車体前部構造

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Publication number: JP5907121B2
Application number: JP2013123081A
Authority: JP
Inventors: 智行栗山; 孝典榊原; 玉置　明浩; 明浩玉置; 大見　正宣; 正宣大見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: US9266485B2; US20140361561A1; JP2014240231A

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

フロントサイドフレームから車両幅方向の外側へ突出する側方突出部材と、バンパービームの端部に設けられたバンパービーム延長部材から車両前後方向の後側へ突出する後方突出部材とを備えた車体前部構造が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示された技術では、フロントサイドフレームよりも車両幅方向の外側において車両前面衝突（以下、この衝突形態を「微小ラップ衝突」という）したときに、バンパービーム延長部材に前突荷重が入力される。そして、バンパービーム延長部材が車両前後方向の後側へ変形すると、後方突出部材が側方突出部材に当接し、当該側方突出部材を介して前突荷重がフロントサイドフレームへ伝達されるように構成されている。

特開２０１２−２２８９０７号公報特開２００６−１３７３７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、車両前面に対する衝突体の衝突角度等によっては、後方突出部材が側方突出部材に当接せず、後方突出部材からフロントサイドフレームに衝突荷重を伝達することができない可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、微小ラップ衝突時に、前突荷重をフロントサイドメンバへ伝達することができる車体前部構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の車体前部構造は、車体前部の側部に配置され、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバよりも車両幅方向の外側へ延出する延出部と、前記延出部と前記フロントサイドメンバとを連結すると共に、車両前後方向の後側へ向けた荷重によって中間部が変形することにより前端側が後端側へ誘導される荷重伝達部材と、を備え、前記荷重伝達部材は、閉断面構造とされると共に、前記中間部における車両幅方向の外側の部位に変形の起点となる脆弱部が形成され、前記荷重伝達部材の前記後端側には、受け部が設けられ、前記荷重伝達部材の前記前端側には、前記受け部へ誘導され、該受け部を車両幅方向の内側へ押圧する押圧部が設けられ、前記受け部及び前記押圧部が、前記荷重伝達部材の内部に設けられた補強部材とされている。

請求項１に係る車体前部構造によれば、荷重伝達部材が閉断面構造とされている。この荷重伝達部材の後端側の内部には受け部としての補強部材が設けられており、荷重伝達部材の前端側の内部には押圧部としての補強部材が設けられている。そして、微小ラップ衝突時に、前端側の補強部材が後端側の補強部材に当接すると、前突荷重が荷重伝達部材を介してフロントサイドメンバへ伝達される。

請求項１に係る車体前部構造によれば、荷重伝達部材の前端側及び後端側の内部に補強部材を設けるという簡単な構成により、補強部材を介して前突荷重をフロントサイドメンバへ伝達することができる。

請求項６に係る車体前部構造によれば、微小ラップ衝突時に、前突荷重をフロントサイドメンバへ早期に伝達することができる。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部を示す平面図である。図１に示される荷重伝達部材を示す分解斜視図である。（Ａ）及び（Ｂ）は微小ラップ衝突時における荷重伝達部材の変形状態の一例を示す平面図である。本発明の一実施形態における荷重伝達部材の変形例を示す拡大平断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る車体前部構造について説明する。なお、各図において示される矢印ＵＰは車両上下方向の上側を示し、矢印ＦＲは車両前後方向の前側を示し、矢印ＯＵＴは車両幅方向の外側（車体左側）を示している。

図１には、本実施形態に係る車体前部構造１０が適用された車体前部１２が示されている。車体前部構造１０は、車体前部１２の両側に配置された一対のフロントサイドメンバ１４と、車体前部１２の前端側に配置されたフロントバンパリインフォースメント１８とを備えている。なお、車体前部１２は、車体前部１２の車両幅方向の中央部に対して左右対称に構成されている。そのため、以下では、車体前部構造１０の左側半分の構成について説明し、車体前部構造１０の右側半分の構成については説明を省略する。

フロントサイドメンバ１４は、車体前部１２の側部の骨格を構成する骨格部材であり、駆動源としてのパワーユニット１５の両側に配置されている。パワーユニット１５は、少なくとも車両の前輪（図示省略）を回転駆動する駆動源であり、内燃機関としてのエンジン、及び電気モータの少なくとも一方を含んで構成されている。このパワーユニット１５は、図示しないマウントブラケットを介して一対のフロントサイドメンバ１４に支持されている。なお、パワーユニット１５の車両前後方向の後側には、ダッシュパネルを隔てて図示しないキャビン（客室）が形成されている。

各フロントサイドメンバ１４は、車両前後方向に延びると共に、車両前後方向から見た断面形状が閉断面とされている。このフロントサイドメンバ１４の車両前後方向の前端部１４Ｆには、前面衝突時に軸圧縮変形して衝突エネルギーを吸収する筒状のクラッシュボックス１６が設けられている。

フロントバンパリインフォースメント（以下、単に「バンパリインフォースメント」ともいう）１８は、一対のフロントサイドメンバ１４の車両前後方向の前側に配置されている。バンパリインフォースメント１８は、車両幅方向に延びると共に、車両幅方向から見た断面形状が閉断面とされている。このバンパリインフォースメント１８における車両幅方向の両側には、前述したクラッシュボックス１６を介して一対のフロントサイドメンバ１４の前端部１４Ｆがそれぞれ結合されている。また、バンパリインフォースメント１８の車両幅方向の両端部は、一対のフロントサイドメンバ１４の各々よりも車両幅方向の外側へ延出する延出部１８Ａとされている。

バンパリインフォースメント１８の延出部１８Ａとフロントサイドメンバ１４の前端部１４Ｆとは、荷重伝達部材２０によって連結されている。荷重伝達部材２０は、連結部材２２と、連結部材２２の前端側に設けられた前側ブラケット２４と、連結部材２２の後端側に設けられた後側ブラケット２６とを有している。

連結部材２２は、鋼板等によって断面略矩形の筒状に形成された閉断面構造とされており、平面視にて略Ｌ字形状に屈曲されている。この連結部材２２は、前端部２２Ｆが前側ブラケット２４を介してバンパリインフォースメント１８の延出部１８Ａに固定され、後端部２２Ｒが後側ブラケット２６を介してフロントサイドメンバ１４に固定されている。

図１及び図２に示されるように、前側ブラケット２４は、バンパリインフォースメント１８の延出部１８Ａに固定される前側フランジ部２４Ａ（図１参照）と、連結部材２２の前端部２２Ｆに結合される前側突出部２４Ｂとを有している。前側フランジ部２４Ａは鋼板等によって板状に形成され、延出部１８Ａの後壁部１８Ａ１に重ね合わされた状態で溶接等によって固定されている。

補強部材の一例としての前側突出部２４Ｂは、前側フランジ部２４Ａから車両前後方向の後側へ突出している。この前側突出部２４Ｂは、鋼板等によって断面略矩形の筒状に形成されている。また、前側突出部２４Ｂの突出方向の先端部（延出部１８Ａと反対側の端部）は、壁部２４Ｂ１（図２参照）によって塞がれている。これにより、前側突出部２４Ｂの先端部の剛性が高くなっている。

前側突出部２４Ｂは、連結部材２２の前端部２２Ｆに挿入され（嵌め込まれ）、溶接等によって当該前端部２２Ｆに結合されている。この前側突出部２４Ｂによって連結部材２２の前端部２２Ｆを補強することにより、荷重伝達部材２０の前端側に車両前後方向の中間部２０Ｍよりも剛性が高い押圧部２０Ｆが形成されている。

後側ブラケット２６は、フロントサイドメンバ１４に固定される後側フランジ部２６Ａと、連結部材２２の後端部２２Ｒに結合される後側突出部２６Ｂとを有している。後側フランジ部２６Ａは鋼板等によって板状に形成され、フロントサイドメンバ１４の車両幅方向の外側の外側壁部１４Ａに重ね合わされた状態で溶接等によって固定されている。

補強部材の一例としての後側突出部２６Ｂは、後側フランジ部２６Ａから車両幅方向の外側へ突出しており、前側突出部２４Ｂの車両前後方向の後側かつ車両幅方向の内側に位置している。この後側突出部２６Ｂは、鋼板等によって断面略矩形の筒状に形成されている。また、後側突出部２６Ｂの突出方向の先端部（フロントサイドメンバ１４と反対側の端部）は、壁部２６Ｂ１（図２参照）によって塞がれている。これにより、後側突出部２６Ｂの先端部の剛性が高くなっている。

後側突出部２６Ｂは連結部材２２の後端部２２Ｒに挿入され（嵌め込まれ）、溶接等によって当該後端部２２Ｒに結合されている。この後側突出部２６Ｂによって連結部材２２の後端部２２Ｒを補強することにより、荷重伝達部材２０の後端側に中間部２０Ｍよりも剛性が高い受け部２０Ｒが形成されている。

ここで、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍは、連結部材２２の車両前後方向の中間部２２Ｍによって構成されている。この連結部材２２の中間部２２Ｍにおける車両幅方向の外側の部位（外側部）には、複数の脆弱部の一例としての複数の縦ビード２８が形成されている。より具体的には、連結部材２２の中間部２２Ｍにおける車両幅方向の外側の外側壁部２２Ｍ１に、複数の縦ビード２８が連結部材２２の軸方向に間隔を空けて形成されている。

各縦ビード２８は、車両上下方向に延びる共に、外側壁部２２Ｍ１の上下の稜線部Ｒ１，Ｒ２に亘って形成されている。これらの縦ビード２８によって、連結部材２２の中間部２０Ｍでは、車両幅方向の内側部よりも外側部の剛性が低くなっている。

これにより、荷重伝達部材２０の前端部に車両前後方向の後側へ向けた前突荷重Ｐが入力されたときに、押圧部２０Ｆが受け部２０Ｒへ当接（衝突）するように、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍが変形する（潰れる）ようになっている。換言すると、荷重伝達部材２０の前端部に前突荷重Ｐが入力されたときに、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍが縦ビード２８を起点として変形する（潰れる）ことにより、押圧部２０Ｆが受け部２０Ｒへ誘導され、当該受け部２０Ｒに当接するようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る車体前部構造１０によれば、荷重伝達部材２０によってバンパリインフォースメント１８の延出部１８Ａとフロントサイドメンバ１４とが連結されている。この荷重伝達部材２０は、その前端側に押圧部２０Ｆが設けられると共に、その後端側に受け部２０Ｒが設けられている。また、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍ（中間部２２Ｍ）における外側壁部２２Ｍ１には、複数の縦ビード２８が形成されている。これにより、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍでは、内側部よりも外側部が潰れ易くなっている。

したがって、例えば、図３（Ａ）に示されるように、微小ラップ衝突時に、衝突体Ｗがバンパリインフォースメント１８の延出部１８Ａに当接すると、次のようになる。すなわち、バンパリインフォースメント１８を介してクラッシュボックス１６に前突荷重が入力されると共に、荷重伝達部材２０に前突荷重Ｐが入力される。これにより、クラッシュボックス１６が軸方向に潰れると共に、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍが縦ビード２８を起点として軸方向に潰れる。

次に、図３（Ｂ）に示されるように、バンパリインフォースメント１８に対して衝突体Ｗが車両前後方向の後側へさらに相対移動すると、クラッシュボックス１６がさらに軸方向に圧縮変形する。これにより、衝突エネルギーが吸収される。一方、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍでは、連結部材２２の外側壁部２２Ｍ１が縦ビード２８を起点としてさらに潰れる。これにより、荷重伝達部材２０の押圧部２０Ｆが車両幅方向の内側へ回転しながら受け部２０Ｒへ誘導される。

そして、荷重伝達部材２０の押圧部２０Ｆが受け部２０Ｒに当接すると、前突荷重Ｐがフロントサイドメンバ１４に車両幅方向の内側へ向けて伝達される。つまり、フロントサイドメンバ１４を車両幅方向の内側へ押圧する荷重（以下、「横荷重」という）Ｑが発生する。

この横荷重Ｑによって、車体前部１２が車両幅方向において衝突体Ｗから離れる方向にスライドする。これにより、パワーユニット１５の車両前後方向の後側に形成された図示しないキャビンの変形等が抑制される。また、例えば、フロントサイドメンバ１４が受け部２０Ｒを起点として車両幅方向の内側へ屈曲変形することにより、フロントサイドメンバ１４からパワーユニット１５を介して衝突側と反対側の部材へ横荷重Ｑが分散して伝達される。これにより、パワーユニット１５の車両前後方向の後側に形成された図示しないキャビンの変形等がさらに抑制される。

このように本実施形態では、微小ラップ衝突時に、荷重伝達部材２０を介して前突荷重Ｐがフロントサイドメンバ１４に伝達される。したがって、微小ラップ衝突に対する衝突性能を向上させることができる。

また、押圧部２０Ｆと受け部２０Ｒとは連結部材２２によって連結されており、この連結部材２２の中間部２２Ｍが変形することにより、すなわち荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍが変形することにより、押圧部２０Ｆが受け部２０Ｒへ誘導される。これにより、微小ラップ衝突時に、押圧部２０Ｆを受け部２０Ｒにより確実に当接させることができる。したがって、フロントサイドメンバ１４に前突荷重Ｐをより確実に伝達することができる。

さらに、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍが変形することにより、衝突エネルギーが吸収される。つまり、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍは、エネルギー吸収部としても機能する。したがって、微小ラップ衝突に対する衝突性能をさらに向上させることができる。

しかも、本実施形態では、連結部材２２の前端部２２Ｆの内部に前側突出部２４Ｂを挿入すると共に、連結部材２２の後端部２２Ｒの内部に後側突出部２６Ｂを挿入するという簡単な構成により、荷重伝達部材２０に押圧部２０Ｆ及び受け部２０Ｒを設けることができる。

また、本実施形態では、車体前部１２の前端側に配置されたバンパリインフォースメント１８に延出部１８Ａを設けたことにより、微小ラップ衝突時に、前突荷重Ｐをフロントサイドメンバ１４へ早期に伝達することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、連結部材２２の前端部２２Ｆに前側突出部２４Ｂを挿入すると共に連結部材２２の後端部２２Ｒに後側突出部２６Ｂを挿入することにより、荷重伝達部材２０に押圧部２０Ｆ及び受け部２０Ｒを設けた例を示したが、これに限らない。押圧部２０Ｆ及び受け部２０Ｒは、互いに当接することにより前突荷重を伝達な剛性を有していれば良い。したがって、例えば、連結部材２２の前端部２２Ｆ及び後端部２２Ｒの内部に、後述する補強部材としてのバルクヘッドや補強リブを設けて適宜補強しても良い。また、連結部材２０の外部を補強することにより、連結部材２２に押圧部及び受け部を設けることも可能である。

また、例えば、荷重伝達部材２０の前端部、中間部、及び後端部をそれぞれ別部材で形成し、これらの別部材を結合して荷重伝達部材を形成しても良い。具体的には、図４に示される変形例では、荷重伝達部材３０の中間部３０Ｍが中間部材３２で形成され、荷重伝達部材３０の後端側が後側部材３４で形成されている。中間部材３２及び後側部材３４は、断面略矩形の筒状に形成されており、互いのフランジ部３２Ａ，３４Ａを重ね合わせて溶接または図示しないボルト等により結合されている。なお、図示を省略するが、荷重伝達部材３０の前端部は、後側部材３４と同様の部材で形成されている。

後側部材３４は、フランジ部３４Ｂを介してフロントサイドメンバ１４の外側壁部１４Ａに固定されている。また、後側部材３４の内部には、補強部材の一例としてのバルクヘッド３６が設けられている。このバルクヘッド３６によって後側部材３４が補強されており、当該バルクヘッド３６と中間部材３２のフランジ部３２Ａとの間に受け部３０Ｒが形成されている。なお、バルクヘッド３６とフロントサイドメンバ１４の外側壁部２２Ｍ１との間、すなわち受け部２０Ｒとフロントサイドメンバ１４との間には、隙間Ｓが形成されている。このように受け部２０Ｒとフロントサイドメンバ１４との間に隙間Ｓを形成することも可能である。

また、上記実施形態では、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍにおける外側壁部２２Ｍ１に、脆弱部としての縦ビード２８を形成した例を示したが、これに限らない。荷重伝達部材２０の車両幅方向の外側の部位には、脆弱部としてのスリット、切欠き、凹部、凸部、または貫通孔を形成しても良い。また、荷重伝達部材２０の中間部２０Ｍに脆弱部を形成するのではなく、当該中間部２０Ｍにおいて車両幅方向の内側部と外側部との間に適切な剛性差を設定することで、荷重伝達部材２０の前端側が後端側へ誘導されるように構成しても良い。このように荷重伝達部材２０の中間部２２Ｍにおける内側部と外側部との間に剛性差を設定する方法としては、例えば、内側部よりも外側部の板厚を薄くし、当該外側部の剛性を相対的に低くしても良いし、内側部を補強し、外側部の剛性を相対的に低くしても良い。

また、上記実施形態では、荷重伝達部材２０を平面視にてＬ字形状に屈曲させた例を示したが、これに限らない。荷重伝達部材２０の形状は適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、バンパリインフォースメント１８と延出部１８Ａとを一体に形成した例を示したが、これに限らない。例えば、バンパリインフォースメント１８の端部に、フロントサイドメンバ１４よりも車両幅方向の外側に延出する延出部として延長部材を設け、当該延長部材とフロントサイドメンバ１４を荷重伝達部材２０で連結しても良い。

また、上記実施形態では、バンパリインフォースメント１８に延出部１８Ａを設けた例を示したが、これに限らない。延出部は、例えば、バンパリインフォースメント１８とクラッシュボックス１６との間、クラッシュボックス１６自体、またはフロントサイドメンバ１４等に設けても良い。

また、上記実施形態では、バンパリインフォースメント１８の両端部に延出部１８Ａを設けた例を示したが、延出部１８Ａは、バンパリインフォースメント１８の少なくとも一方の端部に設けることができる。つまり、延出部は、車体前部１２の両側部の少なくとも一方に設けることができる。さらに補足すると、上記実施形態では、車体前部１２を車両幅方向の中央部に対して左右対称に構成した例を示したが、車体前部１２は車両幅方向の中央部に対して左右非対称であっても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０車体前部構造
１２車体前部
１４フロントサイドメンバ
１８フロントバンパリインフォースメント
１８Ａ延出部
２０荷重伝達部材
２０Ｆ押圧部
２０Ｍ中間部
２０Ｒ受け部
２２連結部材
２２Ｍ中間部（荷重伝達部材の中間部）
２２Ｍ１外側壁部（荷重伝達部材の中間部における車両幅方向の外側の部位）
２４Ｂ前側突出部（補強部材）
２６Ｂ後側突出部（補強部材）
２８縦ビード
３０荷重伝達部材
３０Ｍ中間部
３０Ｒ受け部
３６バルクヘッド（補強部材）

Claims

車体前部の側部に配置され、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと、
前記フロントサイドメンバよりも車両幅方向の外側へ延出する延出部と、
前記延出部と前記フロントサイドメンバとを連結すると共に、車両前後方向の後側へ向けた荷重によって中間部が変形することにより前端側が後端側へ誘導される荷重伝達部材と、
を備え、
前記荷重伝達部材は、閉断面構造とされると共に、前記中間部における車両幅方向の外側の部位に変形の起点となる脆弱部が形成され、
前記荷重伝達部材の前記後端側には、受け部が設けられ、
前記荷重伝達部材の前記前端側には、前記受け部へ誘導され、該受け部を車両幅方向の内側へ押圧する押圧部が設けられ、
前記受け部及び前記押圧部が、前記荷重伝達部材の内部に設けられた補強部材とされている、
車体前部構造。