JP5982566B2 - 自動車の前方車体 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体前方に関するもので、より詳細には、フロントサイドメンバーとショットガンを直接連結して結合を強固にすることで衝突性能を向上させた発明に関する。

通常、道路上には、万が一の事故に備えてガードレールまたは中央分離帯などの様々な交通安全施設が設けられている。

また、道路上には、上記交通安全施設の他に地下車道、高架道路、トンネル及び橋梁下部などの道路施設も多く、運転者の不注意により当該施設と自動車が衝突することがある。

自動車と上記施設が衝突する交通事故が発生した場合、巨大な衝突エネルギーが事故車両に加わるため、自動車の破損だけでなく、人身被害が発生するという問題がある。

従って、自動車が安全施設ではない通常の構造物または他の自動車と衝突した場合、車両の内部が衝突エネルギーに耐えなければならない。

しかし、素材のエネルギー吸収特性だけで、発生する全ての衝突エネルギーに耐えるには限界があるので、殆どの場合は素材を厚くして上記問題を補償する方法を採択している。

当該方法は車体の重量増加に直結しており、最近話題の自動車の燃費向上には困難がある。

特に、エンジン及びバッテリーなどの爆発性部品を保護する自動車の前方車体の耐衝撃性能が良くないと、交通事故が発生した際、上記エンジンまたはバッテリーが爆発して大事故に繋がる可能性があり、上記自動車の前方車体の衝突性能を向上させることが重要な課題となっている。

一方、上記自動車の前方車体には、フロントサイドメンバー及びショットガンが備えられており、上記フロントサイドメンバーと上記ショットガンは連結ブラケットにより連結されている。しかし、このような場合、自動車の幅の２５％以下で衝突させると、上記連結ブラケットが容易に破断されて十分に衝撃吸収できないという問題がある。

即ち、衝突評価で求める基準に達せず、自動車の市販が困難となり得る上、実際、事故発生時に衝撃を吸収し切れず自動車の乗員を十分に保護できないという問題がある。

従って、結合を強固にして衝突性能を向上させた自動車の前方車体に対する研究が必要である。

本発明の目的は、自動車が衝突した際の構成要素間の衝突エネルギーの伝達及び衝突エネルギーの十分な吸収により衝突性能を向上させた自動車の前方車体を提供することである。

本発明の一実施形態による自動車の前方車体は、自動車の前方に備えられるフロントサイドメンバーと、上記フロントサイドメンバーと直接連結されるように上記フロントサイドメンバーに挿入されるショットガンと、を含んでもよい。

上記ショットガンは、上記フロントサイドメンバーに結合されるように上記フロントサイドメンバー側に曲がった結合端部を含んでもよい。

上記フロントサイドメンバーは、上記結合端部の外周面に対応するように形成された前面結合孔を含んでもよい。

上記フロントサイドメンバーは、上記結合端部を支持するように上記前面結合孔の縁から上記フロントサイドメンバーの内側に延びて形成された支持部をさらに含んでもよい。

上記フロントサイドメンバーは、上記結合端部の断面に対応するように形成された線状結合孔と、上記線状結合孔の内側に備えられるホールプレートを上記フロントサイドメンバーのボディに連結する連結タブと、を含んでもよい。

上記ショットガンは、上記連結タブに対応するように一側が開放され且つ挿入される方向に長く形成されたタブ挿入孔をさらに含んでもよい。

上記ショットガンは、自動車の前方に突出した突出部を含んでもよい。

上記突出部は、上記ショットガンの断面長さの３０〜３５％突出して形成されてもよい。

上記ショットガン及び上記フロントサイドメンバーのうち少なくとも一つは、構成成分として鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）及びその他不純物を含み、組織はフェライト、マルテンサイト及びオーステナイトのうち少なくとも一つを含むことにより、引張強度が９８０ＭＰａ以上、伸び率が４５〜６５％のＴＷＩＰ鋼で形成されてもよい。

本発明に係る自動車の前方車体は、フロントサイドメンバーにショットガンを直接連結して、上記フロントサイドメンバーと上記ショットガン間の衝突エネルギーの伝達を容易にする。

これにより、上記フロントサイドメンバー及び上記ショットガンで衝突エネルギーを十分に吸収することができ、衝突性能を向上させることができる。

従って、本発明に係る自動車の前方車体によりエンジン及びバッテリーなどを十分に保護することができ、上記エンジンまたはバッテリーの爆発によって大事故に繋がることを防止することができる。

一方、上記ショットガンを上記フロントサイドメンバーに挿入して結合することができるため、結合が容易で、更なる構成要素を必要としないため、工程費用を削減して生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態による自動車の前方車体が自動車に装着された様子を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態による自動車の前方車体を概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第１実施例を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第２実施例を概略的に示した斜視図及び断面図である。 本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第３実施例を概略的に示した斜視図である。

以下では、図面を参照して、本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に限定されず、本発明の思想を理解する当業者は、同じ思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などにより退歩的な他の発明または本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。

また、それぞれの図面に表示される同じ思想の範囲内の機能を持つ同一の構成要素は、同じ参照符号を用いて説明する。

図１は本発明の一実施形態による自動車の前方車体が自動車に装着された様子を概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態による自動車の前方車体を概略的に示した分解斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による自動車の前方車体は、自動車の前方に備えられるフロントサイドメンバー１０と、上記フロントサイドメンバー１０と直接連結されるように上記フロントサイドメンバー１０に挿入されるショットガン２０と、を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記ショットガン２０は、上記フロントサイドメンバー１０に結合されるように上記フロントサイドメンバー１０側に曲がった結合端部２１を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記フロントサイドメンバー１０は、上記結合端部２１の外周面に対応するように形成された前面結合孔１１を含んでもよい。

本発明の一実施形態である自動車の前方車体は、フロントサイドメンバー１０とショットガン２０を直接連結して結合を強固にすることで衝突性能を向上させたものである。

即ち、上記フロントサイドメンバー１０及び上記ショットガン２０を衝突エネルギーの伝達経路上に位置させることで、上記フロントサイドメンバー１０と上記ショットガン２０間の衝突エネルギーの伝達を容易にして、衝突エネルギーを上記フロントサイドメンバーと上記ショットガン２０に均等に分散させることができる。

これにより、上記フロントサイドメンバー１０及び上記ショットガン２０は、多くの衝突エネルギーが吸収できるように衝撃吸収変形を十分に行うことができる。

従って、衝突エネルギーが他の構成要素に伝達されることを防止することができ、自動車の前方のエンジンまたはバッテリーなどの構成要素に衝突エネルギーが伝達されることを防止することができる。これにより、上記エンジンまたはバッテリーなどに伝達される衝突エネルギーによる爆発を防ぐことができ、軽い事故が大事故に繋がることを防止することができる。

上記フロントサイドメンバー１０は、自動車のフロントボディの骨格を形成するシャシ系の構成要素であって、フロントバンパーなどを支持し、前方に作用する衝突エネルギーを吸収する役割を担う。

上記フロントサイドメンバー１０は、断面の外側が閉曲線であるチューブ状の素材を加工して形成してもよいが、複数のピース（ｐｉｅｃｅ）に分けてプレス加工法等で加工してから組み立てることで閉曲面を形成することが加工の容易性の側面で好ましい。

一方、上記フロントサイドメンバー１０には、強度を向上させるために、ビードをさらに形成してもよい。

また、上記フロントサイドメンバー１０は、後述するショットガン（ｓｈｏｔ ｇｕｎ）２０と連結されるが、従来技術のような連結ブラケットなどの連結部材を用いずに上記ショットガン２０を上記フロントサイドメンバー１０に直接連結することができる。そのために、上記フロントサイドメンバー１０は、前面結合孔１１または線状結合孔１２を含んでもよい。

上記前面結合孔１１は、上記ショットガン２０の後述する結合端部２１の外周面に対応する形状に形成されて上記結合端部２１が挿入されるようにする。

即ち、上記結合端部２１の外周面は閉曲面であってもよく、上記フロントサイドメンバー１０に形成された上記閉曲面の形成される面積に該当する孔が上記前面結合孔１１である。

上記前面結合孔１１に上記結合端部２１が挿入されて結合されることで、上記フロントサイドメンバー１０と上記ショットガン２０とが直接連結されることができる。但し、そのためには、上記ショットガン２０の上記結合端部２１が上記フロントサイドメンバー１０側に曲がっていなければならず、これに対する詳細は後述する。

また、上記前面結合孔１１には、上記ショットガン２０の結合端部２１を支持する支持部１６が形成されてもよい。これに対する詳細は図５を参照して後に説明する。

上記線状結合孔１２は、上記結合端部２１の断面に対応する形状に形成されて上記結合端部２１が挿入されるようにする。これに対する詳細は図３を参照して後に説明する。

上記ショットガン２０は、上記フロントサイドメンバー１０に連結されて自動車に作用する衝突エネルギーを吸収する役割を担う。即ち、前方に作用する衝突エネルギーを上記フロントサイドメンバー１０とともに吸収して自動車前方の部品を保護する。

そのため、上記ショットガン２０は断面が閉断面であってもよい。上記ショットガン２０はチューブ状の素材をハイドロフォーミングしたり、板材をロールフォーミングしてから溶接して製造してもよい。

上記ショットガン２０は上記フロントサイドメンバー１０に直接連結されることができる。これにより、更なる部品なしに上記ショットガン２０と上記フロントサイドメンバー１０を直接連結することができるため、自動車の前方に作用する衝突エネルギーが自動車の幅の２５％以下である自動車の前方の両側に作用する場合にも十分に衝撃を吸収することができる。

即ち、従来のように上記ショットガン２０及び上記フロントサイドメンバー１０が更なる部品により結合された場合、自動車の前方の両側に衝突エネルギーが作用すると、上記ショットガン２０及び上記フロントサイドメンバー１０を結合する更なる部品に破断が発生したり、結合部分が容易に解体されて衝突エネルギーが十分に吸収されなくなる。これにより、自動車の前方のエンジン及びバッテリーなどの爆発性部品または乗員に衝撃が伝達されるという問題があった。

しかし、本発明では、上記ショットガン２０及び上記フロントサイドメンバー１０を直接連結することで、上記ショットガン２０及び上記フロントサイドメンバー１０を連結する部品によって発生し得る上述した問題を排除することができる。

一方、上記ショットガン２０は、上記フロントサイドメンバー１０と直接連結されるために上記フロントサイドメンバー１０側に曲げられた上記ショットガン２０の一側端部である結合端部２１を含んでもよい。

これにより、上記結合端部２１が上記フロントサイドメンバー１０の上記前面結合孔１１または後述する線状結合孔１２に挿入されて、直接結合できるようになる。

また、上記ショットガン２０を曲げて上記フロントサイドメンバー１０と直接結合するように構成することで、閉断面である上記ショットガン２０による衝突エネルギーの吸収が容易になるという利点がある。

即ち、従来とは異なり、自動車の前方に作用する衝突エネルギーが上記ショットガン２０に直接伝達されて衝突エネルギーの吸収が容易になるだけでなく、上記ショットガン２０の一面が前方を向いているため、前方に作用する衝突エネルギーがより広い面積で伝達され、衝突エネルギーの吸収が容易になる。

一方、上記ショットガン２０には、上記フロントサイドメンバー１０の連結タブ１５に対応するタブ挿入孔２２が形成されてもよい。これに対する詳細は図３を参照して後に説明する。

また、上記ショットガン２０には、自動車の前方側に突出した突出部２３が形成されてもよい。これに対する詳細は図４を参照して後に説明する。

図３は、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第１実施例を概略的に示した斜視図である。即ち、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）は上記フロントサイドメンバーをピースに分けて形成する場合のそれぞれのピースの斜視図であり、図３の（ｃ）は上記ショットガンの斜視図である。

図３を参照すると、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記フロントサイドメンバー１０は、上記結合端部２１の断面に対応するように形成された線状結合孔１２と、上記線状結合孔１２の内側に位置するホールプレート１３を上記フロントサイドメンバー１０のボディ１４に連結する連結タブ１５と、を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記ショットガン２０は、上記連結タブ１５に対応するように一側が開放され且つ挿入される方向に長く形成されたタブ挿入孔２２をさらに含んでもよい。

上記線状結合孔１２は、後述する上記結合端部２１の断面に対応する形状に形成されて上記結合端部２１が挿入されるようにする。即ち、上記前面結合孔１１と同じ役割を担う。但し、上記結合端部２１の断面に対応するように長く形成された線状の孔である点で相違する。

即ち、上記線状結合孔１２が形成される場合、上記フロントサイドメンバー１０は、ホールプレート１３及び連結タブ１５を含んでもよく、上記ホールプレート１３は上記線状結合孔１２の内側に位置し、上記連結タブ１５は上記フロントサイドメンバー１０のボディ１４と上記ホールプレート１３を連結する役割をする。

従って、上記ホールプレート１３が上記フロントサイドメンバー１０のボディ１４に連結されるために、上記線状結合孔１２は上記連結タブ１５を境界として少なくとも一つ以上で構成されることができる。

上記ホールプレート１３が上記線状結合孔１２の内側に備えられることにより、上記ショットガン２０の上記結合端部２１が上記フロントサイドメンバー１０に結合した際に上記結合端部２１の内側に上記ホールプレート１３が位置するようになる。

従って、上記結合端部２１の内側に位置する上記ホールプレート１３が、上記フロントサイドメンバー１０の前方に作用する衝突エネルギーが伝達される上記ショットガン２０を上記結合端部２１の内側で支持するようになり、上記フロントサイドメンバー１０及び上記ショットガン２０の結合によって衝突性能を向上させることができるという利点を有する。

上記連結タブ１５は、上記ホールプレート１３と上記フロントサイドメンバーのボディ１４を連結するために、少なくとも一つ以上が形成されてもよい。

即ち、上記連結タブ１５の一つのみで上記ホールプレート１３と上記フロントサイドメンバーのボディ１４を連結してもよいが、二つ以上が形成されることが上記ホールプレート１３の結合を強固にするために好ましい。

上記タブ挿入孔２２は、上記フロントサイドメンバー１０の上記連結タブ１５に対応して、一側が開放され、且つ上記ショットガン２０の上記結合端部２１が上記フロントサイドメンバー１０の上記線状結合孔１２に挿入される方向に長く形成されてもよい。

これは、上記連結タブ１５による干渉を受けずに上記結合端部２１を上記線状結合孔１２に挿入するためである。

即ち、上記タブ挿入孔２２は、上記結合端部２１に長い孔状に形成されることが好ましい。

また、上記タブ挿入孔２２は、上記連結タブ１５に対応するように形成することができるため、上記連結タブ１５の数及び幅に応じて形状を変形した実施例があってもよい。例えば、上記連結タブ１５が二つの場合には、上記タブ挿入孔２２も上記連結タブ１５が形成された位置に二つ形成されてもよい。

図４は本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第２実施例を概略的に示した斜視図及び断面図である。即ち、図４の（ａ）は本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第２実施例を概略的に示した斜視図であり、図４の（ｂ）及び図４の（ｃ）は図４の（ａ）のＡＡ部分の断面図である。

図４を参照すると、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記ショットガン２０は自動車の前方に突出した突出部２３を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記突出部２３は、上記ショットガンの断面長さＬ１の３０〜３５％突出して形成されてもよい。

上記突出部２３は、自動車の前方に突出して上記ショットガン２０に形成されることができる。これにより、上記ショットガン２０が自動車の前方に作用する衝突エネルギーをより多く吸収できるようになる。

即ち、上記ショットガン２０に衝突エネルギーが作用すると、上記ショットガン２０が変形しながら衝突エネルギーを吸収するが、上記突出部２３により、上記衝突エネルギーを吸収するための上記ショットガン２０の変形可能な部分をより広く形成することができ、衝突エネルギーをより多く吸収できるようになる。

上記突出部２３はビード状に形成されてもよく、上記ショットガン２０の長さ方向に沿って形成されることが好ましい。

また、上記突出部２３が形成された上記ショットガン２０の断面の内側または外側に形成された閉曲線の長さＬ２は、上記突出部２３が形成されない上記ショットガン２０の断面の内側または外側に形成された閉曲線の長さＬ１より３０〜３５％長く形成することができる。

これは、上記ショットガン２０をＴＷＩＰ鋼で形成する場合に破断を生じさせずに形成可能な上記突起部２３の形成長さである。

但し、本発明の突出部２３は、これに限定されず、衝突エネルギーを効果的に吸収できる形状で上記ショットガン２０に形成されればよい。

図５は、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の第３実施例を概略的に示した斜視図である。

図５を参照すると、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記フロントサイドメンバー１０は、上記結合端部２１を支持するように上記前面結合孔１１の縁から上記フロントサイドメンバー１０の内側に延びて形成された支持部１６をさらに含んでもよい。

上記支持部１６は、上記ショットガン２０の上記結合端部２１が上記前面結合孔１１に挿入されて結合されるとき、上記結合端部２１を支持する役割をする。

そのため、上記支持部１６は上記前面結合孔１１の縁から上記フロントサイドメンバー１０の内側に延びて形成されることができる。

即ち、上記支持部１６がないと、上記結合端部２１は上記フロントサイドメンバー１０の素材の厚さだけにより支持される。そうすると、構造的に不安定であるため、上記支持部１６を形成するのである。

また、上記支持部１６が形成されることにより、上記ショットガン２０と上記フロントサイドメンバー１０との接触面積を広げることができ、上記ショットガン２０と上記フロントサイドメンバー１０間の衝突エネルギーも容易に伝達することができる。

即ち、上記支持部１６は上記結合端部２１を安定的に支持すると同時に、上記ショットガン２０と上記フロントサイドメンバー１０間の衝突エネルギーも容易に伝達することができる。

上記支持部１６は、上記フロントサイドメンバー１０が閉断面である場合、上記フロントサイドメンバー１０の一面に形成された前面結合孔１１及び他面に形成された他の前面結合孔１１を連結する通路状に形成されてもよい。

一方、上記支持部１６には強度を上げるためのビードが形成されてもよい。

また、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記ショットガン２０及び上記フロントサイドメンバー１０のうちの少なくとも一つは、構成成分として鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）及びその他不純物を含み、組織はフェライト、マルテンサイト及びオーステナイトのうち少なくとも一つを含むことで、引張強度が９８０ＭＰａ以上、伸び率が４５〜６５％のＴＷＩＰ鋼で形成されてもよい。

例えば、上記ＴＷＩＰ鋼は、炭素（Ｃ）：０．３〜０．９重量％、シリコン（Ｓｉ）：１．０重量％以下、マンガン（Ｍｎ）：１５〜３０重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１〜４．０重量％、リン（Ｐ）：０．０５重量％以下、硫黄（Ｓ）：０．０１重量％以下、残りの鉄（Ｆｅ）及びその他不可避な不純物からなってもよい。

これにより、本発明は、高強度鋼のうちＴＷＩＰ鋼の活用範囲を拡大させる活用例としての意味を有することができる。

即ち、本発明の一実施形態による自動車の前方車体の上記ショットガン２０または上記フロントサイドメンバー１０は、成形性が良く、高強度鋼であるＴＷＩＰ鋼を素材にして成形することができる。但し、素材の延伸を多く必要とするショットガン２０の場合のみに上記ＴＷＩＰ鋼で形成することもできる。

一方、本発明の自動車の前方車体には、上記ショットガン２０または上記フロントサイドメンバー１０の成形に必要な伸び率または引張強度を満たす他の素材を使用してもよい。

Claims (7)

1. 自動車の前方に備えられ、内部中空が形成されるように閉曲面を形成するフロントサイドメンバーと、
   前記フロントサイドメンバーと直接連結されるように、前記フロントサイドメンバー側に曲がった結合端部を備え、前記結合端部が前記フロントサイドメンバーに挿入されて貫通されるように設けられるショットガンと、
   を含み、
   前記フロントサイドメンバーは、
   前記結合端部の断面に対応するように形成された線状結合孔と、
   前記線状結合孔の内側に備えられるホールプレートを前記フロントサイドメンバーのボディに連結する連結タブと、
   を含み、
   前記ホールプレートは、前記結合端部が貫通される前記フロントサイドメンバーの少なくとも二つの側壁部にそれぞれ備えられる自動車の前方車体。
2. 前記フロントサイドメンバーは、前記結合端部の外周面に対応するように形成された前面結合孔を含む、請求項１に記載の自動車の前方車体。
3. 前記フロントサイドメンバーは、前記結合端部を支持するように前記前面結合孔の縁から前記フロントサイドメンバーの内側に延びて形成された支持部をさらに含む、請求項２に記載の自動車の前方車体。
4. 前記ショットガンは、前記連結タブに対応するように一側が開放され且つ挿入される方向に長く形成されたタブ挿入孔をさらに含む、請求項１に記載の自動車の前方車体。
5. 前記ショットガンは自動車の前方に突出した突出部を含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の自動車の前方車体。
6. 前記突出部は、前記ショットガンの断面長さの３０〜３５％突出して形成される、請求項５に記載の自動車の前方車体。
7. 前記ショットガン及び前記フロントサイドメンバーのうち少なくとも一つは、構成成分として鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）及びその他不純物を含み、組織はフェライト、マルテンサイト及びオーステナイトのうち少なくとも一つを含むことにより、引張強度が９８０ＭＰａ以上、伸び率が４５〜６５％のＴＷＩＰ鋼で形成される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自動車の前方車体。

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