JP6137118B2 - 車両用接続部材及び車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用接続部材及び車両前部構造に関する。

特許文献１には、車体の前後方向にフロントサイドフレームを延ばし、このフロントサイドフレームの上側後方にフロントピラーを設け、このフロントピラーの下端部から前方に向けてアッパーメンバを延ばすと共に、このアッパーメンバをフロントサイドフレームの外側に配置した自動車の前部車体構造が開示されている。この先行技術では、フロントサイドフレームの前端部から車体前方に向けてエクステンション部材（エクステンション）を延ばしている。また、アッパーメンバの前端部が連結部材およびフロントサイドフレームを介してバンパービームの端部に連結されている（特許文献１を参照）。

特許文献２には、エプロンメンバーとフロントサイドメンバとの間を車幅方向に連結する連結部材の少なくとも一部が、平面視でパワーユニットの車幅方向両側を支持するための支持部材の車幅方向外側に配置されている車体前部構造が開示されている（特許文献２を参照）。

ここで、車両前後方向前側から入力された衝突荷重をサイドメンバとアウトリガー（エプロンメンバー）とに効率良く分散して伝達することが望まれているが、この点において改善の余地がある。

特許０００３９７４５６７公報 特開２０１４−０１２４２８号公報

本発明は、上記事実を考慮し、衝突荷重をサイドメンバとアウトリガーとに効率良く分散して伝達することができる車両用接続部材及び車両前部構造を提供することが目的である。

請求項１の車両用接続部材は、クラッシュボックスが接続される前面部と、前記クラッシュボックスの車両前後方向後側に車両前後方向に沿って設けられたサイドメンバの前端部が挿入され且つ接続される第一接続部と、車両平面視において前記第一接続部の車両幅方向外側に形成され、前記サイドメンバの車両幅方向外側に車両前後方向に沿って設けられたアウトリガーにおける車両上下方向下側に向けて延在する下端部が接続される第二接続部と、前記第一接続部と前記第二接続部との間を連結する一又は二以上の横リブと、を備え、車両後面視において前記第一接続部の車両上下方向下側に形成され、下部にサスペンションメンバがボルト締結される第三接続部を有し、前記第三接続部には、前記下部と前記第一接続部との間を連結する一又は二以上の縦リブが形成されている。

請求項１の車両用接続部材では、クラッシュボックスに伝達された衝突荷重は車両用接続部材の前面部に入力される。車両用接続部材の前面部に入力された荷重は、第一接続部に挿入され接続されたサイドメンバの前端部と、第二接続部に接続されたアウトリガーの下端部と、に分散して伝達される。

このとき、第一接続部と第二接続部との間を連結する一又は二以上の横リブによって、衝突荷重が車両幅方向外側に伝達され、第二接続部に接続されたアウトリガーの下端部に伝達される。したがって、衝突荷重がサイドメンバとアウトリガーとに効率良く分散して伝達される。
また、車両用接続部材の前面部に入力された荷重は、第一接続部の車両上下方向下側に形成された第三接続部の下部にボルト締結されたサスペンションメンバに分散して伝達される。
このとき、サスペンションメンバがボルト締結された下部と第一接続部との間を連結する一又は二以上の縦リブによって、衝突荷重が車両上下方向下側に伝達され、サスペンションメンバに伝達される。したがって、衝突荷重がサイドメンバとアウトリガーとサスペンションメンバとに効率良く分散して伝達される。

請求項２の車両用接続部材は、請求項１に記載の構成において、前記第二接続部は、前記アウトリガーの前記下端部を車両幅方向内側から咥え込む咥込構造とされている。

請求項２の車両用接続部材では、第二接続部は、アウトリガーの下端部を車両幅方向内側から咥え込んで接続しているので、接続強度が向上する。したがって、衝突荷重がアウトリガーに効率良く伝達される。

請求項３の車両用接続部材は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記第三接続部には、一又は二以上の横リブが形成されている。

請求項３の車両用接続部材では、第三接続部に形成された一又は二以上の横リブによって、サスペンションメンバの着力点剛性が向上する。

請求項４の車両用接続部材は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記第三接続部の前記縦リブの少なくとも一つは、ボルトが捻じ込まれるボスとされている。

請求項４の車両用接続部材では、ボスにより衝突荷重が車両上下方向下側に伝達され、効率的にサスペンションメンバに伝達される。また、サスペンションメンバの着力点剛性が向上する。

請求項５の車両前部構造は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された車両用接続部材と、車両前部に設けられ、前記車両用接続部材の前面部に接続されたクラッシュボックスと、前記クラッシュボックスの車両前後方向後側に車両前後方向に沿って設けられ、前記車両用接続部材の第一接続部に前端部が挿入され且つ接続されたサイドメンバと、前記サイドメンバの車両幅方向外側に車両前後方向に沿って設けられ、前記車両用接続部材の第二接続部に車両上下方向下側に向けて延在する下端部が接続されたアウトリガーと、前記車両用接続部材の第三接続部の下部にボルト締結されたサスペンションメンバと、を備えている。

請求項５に記載の車両前部構造では、車両用接続部材を介してクラッシュボックスとサイドメンバとアウトリガーとサスペンションメンバが接続されているので、部品点数が削減される。したがって、部品点数が削減されると共に、衝突荷重がサイドメンバとアウトリガーとサスペンションメンバとに効率良く分散して伝達される。

請求項１に記載の発明によれば、衝突荷重をサイドメンバとアウトリガーとに効率良く分散して伝達することができる。

請求項２に記載の発明によれば、衝突荷重をより効率的にアウトリガーに伝達することができる。

請求項３に記載の発明によれば、サスペンションメンバの着力点剛性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、衝突荷重をより効率的にサスペンションメンバに伝達すると共にサスペンションメンバの着力点剛性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、部品点数を削減し、且つ衝突荷重をサイドメンバとアウトリガーとサスペンションメンバとに効率良く分散して伝達することができる。

本発明の一実施形態に係る車両前部構造が適用された車両の前部を車両幅方向内側斜め後側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両前部構造が適用された車両の前部を車両幅方向内側斜め前側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るジョイントリインフォースとクラッシュボックスとの接合部位を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るジョイントリインフォースとサイドメンバとの接合部位を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るジョイントリインフォースとアウトリガーとの接合部位を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るジョイントリインフォースとサスペンションメンバとの接合部位を示す後面図である。 本発明の一実施形態に係る車両前部構造をモデル化したモデル図である。 参考例の車両前部構造をモデル化したモデル図である。

本発明の一実施形態に係るジョイントリインフォース（車両用接続部材）及び車両前部構造について図１〜図８を用いて説明する。なお、各図において、矢印ＦＲは車両前後方向前側を示し、矢印ＵＰは車両上下方向上側を示し、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。また、車両前部は、基本的に左右対称に構成されているので、車両右側を図示して説明する。

図１及び図２には、車両前部構造１８が適用された車両１０の前部１２が図示されている。車両１０の前部１２における車両幅方向両側部には、車両用接続部材の一例としてのジョイントリインフォース１００が設けられている。このジョイントリインフォース１００には、クラッシュボックス２０、サイドメンバ３０、アウトリガー（エプロンメンバー）４０、及びサスペンションメンバ５０が接続されている。

ジョイントリインフォース１００は、車両後面視及び車両正面視において略逆台形状を成し、車両前後方向に厚みを有するアルミニウム製の鋳物（アルミダイキャスト）とされている。図３に示すように、ジョイントリインフォース１００の前面部１０２は、後述する第一接続部１１０の貫通孔１１２の開口部分を除いて平面で構成されている。

図１に示すように、車両１０の前端部には、車両幅方向を長手方向として配置されたバンパリインフォースメント１４が設けられている。バンパリインフォースメント１４の前面には、発泡体等からなる図示されていないアブソーバ（緩衝材）が取り付けられ、当該アブソーバとバンパリインフォースメント１４とが図示されていないバンパカバーによって覆われている。そして、バンパリインフォースメント１４の車両幅方向両端部の後側には、クラッシュボックス２０が設けられている。

図２及び図３に示すように、本実施形態のクラッシュボックス２０は、閉断面構造の本体部２２と、この本体部２２の前端部及び後端部に形成されたフランジ部２４、２６と、を有する構造とされている。そして、図１に示すように、クラッシュボックス２０の前端部のフランジ部２４が、前述したバンパリインフォースメント１４の車両幅方向両端部の後面部１４Ａに接合されている。

また、図２及び図３に示すように、クラッシュボックス２０の後端部のフランジ部２６が、前述したジョイントリインフォース１００の前面部１０２における後述する第一接続部１１０の貫通孔１１２の外縁部にボルト締結されている。

図１、図４、図５、及び図６に示すように、車両後面視においてジョイントリインフォース１００における車両幅方向内側の上部には、第一接続部１１０が形成されている。第一接続部１１０は、車両前後方向に貫通する略矩形状の貫通孔１１２が形成されている。この貫通孔１１２（第一接続部１１０）を構成する車両幅方向両側の壁を縦壁部１１４、１１５とし、車両上下方向上側の壁を上壁部１１６とし、下側の壁を中壁部１１８とする。

図１及び図２に示すように、車両１０の前部１２の車両幅方向の両側部におけるクラッシュボックス２０の車両前後方向後側には、閉断面構造のサイドメンバ３０が車両前後方向に沿って設けられている。そして、図１及び図４に示すように、サイドメンバ３０の前端部３２が、ジョイントリインフォース１００の第一接続部１１０の貫通孔１１２に挿入されると共に、アーク溶接によって全周が接合されている。なお、図１及び図２に示すように、サイドメンバ３０の軸芯とクラッシュボックス２０の軸芯とは、一致又は略一致するように構成されている。

図１〜図６に示すように、ジョイントリインフォース１００の第一接続部１１０の車両幅方向外側には、第二接続部１２０が形成されている。図２〜図５に示すように、第二接続部１２０は、前壁部１２２、後壁部１２３、及び側壁部１２４で構成され、車両平面視で車両幅方向外側を開口側とする略Ｕ字形状とされている。

図５に示すように、第二接続部１２０は、車両側面視で車両上下方向下側に向かうに従って車両前後方向後側に湾曲している。また、図４〜図６に示すように、第二接続部１２０のＵ字の底面を構成する側壁部１２４は、車両上下方向下側に向かうに従って車両幅方向内側に傾斜する傾斜面となっている。

図１、図２、及び図５に示すように、車両１０の前部１２の車両幅方向の両側部におけるサイドメンバ３０の車両幅方向外側の車両上下方向上側には、閉断面構造のアウトリガー（エプロンメンバー）４０が車両前後方向に沿って設けられている。

このアウトリガー４０の前側部分は、車両前後方向前側に向かうに従って車両上下方向下側に湾曲している。そして、アウトリガー４０の前側部分における車両上下方向下側に向けて延在する下端部４２が、ジョイントリインフォース１００の第二接続部１２０にアーク溶接によって、板コバ全周が接合されている。なお、前述したように第二接続部１２０は、車両幅方向外側を開口側とする略Ｕ字形状とされており、アウトリガー４０の下端部４２を車両幅方向内側から咥え込む咥込構造となっている。

図１、図４、図５、及び図６に示すように、ジョイントリインフォース１００の第一接続部１１０と第二接続部１２０との間は、車両前後方向後側を開口側とする車両後面視で略逆三角形状の凹部１４０が形成されている。この凹部１４０には、車両上下方向を板厚方向とする横リブ１４２が複数形成されている（本実施形態では、凹部１４０の上下の壁も横リブ１４２とする）。横リブ１４２は、第一接続部１１０の車両幅方向外側の縦壁部１１４と第二接続部１２０の側壁部１２４との間を連結するように車両幅方向に沿って形成されている。また、図５及び図６に示すように、横リブ１４２の先端部１４２Ａは、第二接続部１２０の後壁部１２３まで延出されている（後壁部１２３に形成されている）。

また、図１〜図６に示すように、ジョイントリインフォース１００の第一接続部１１０の車両上下方向下側には、第三接続部１３０が形成されている。

図４〜図６に示すように、第三接続部１３０は、車両前後方向後側を開口側とする後面視矩形状の凹部１３２が形成されている（図１も参照）。なお、凹部１３２（第三接続部１３０）の車両幅方向の両側を構成する壁を縦壁部１３３、１３４とし、車両上下方向上側を構成する壁を中壁部１１８とし、車両上下方向下側を構成する壁を下壁部１３９とする。なお、別の観点から説明すると、第一接続部１１０と第三接続部１３０とを仕切っている壁が中壁部１１８である。また、縦壁部１３３、１３４は、第三接続部１３０の下壁部１３９と第一接続部１１０の中壁部１１８とを連結する縦リブとして機能する。

また、凹部１３２には、車両上下方向を板厚方向とする横リブ１３６が形成されている。横リブ１３６は、縦壁部１３３と縦壁部１３４との間を連結するように車両幅方向に沿って形成されている。

更に、図６に示すように、凹部１３２の中には、ボス１３８が形成されている。ボス１３８は、中壁部１１８と下壁部１３９との間を連結するように車両上下方向に沿って形成されている。なお、ボス１３８には、下壁部１３９に開口する螺旋穴が形成されている。

このように第三接続部１３０は、車両後面視において、縦壁部１３３、１３４、中壁部１１８、及び下壁部１３９で矩形状の枠を構成し、この矩形状の枠の中に横リブ１３６とボス１３８とが交差するように形成された構造が形状）となっている（第三接続部１３０の全体形状は、車両後面視において、漢字の「田」の字のような形状（四角形内に十字がある形状）である）。

図１及び図２に示すように、車両１０の前部１２におけるサイドメンバ３０の車両幅方向内側の車両上下方向下側には、図示されていないフロントサスペンション等を支持するサスペンションメンバ５０が設けられている。サスペンションメンバ５０は、クロスメンバ５２とサイドメンバ５４とを、車両平面視において略矩形状に組み合わせた枠状の構造とされている。

そして、図１、図２、及び図６に示すように、サスペンションメンバ５０の前側の角部５６が、ジョイントリインフォース１００の第三接続部１３０の下壁部１３９に、ブッシュ５８（図６参照）を間に挟んでボルト締結されている。なお、図示されてないが、ボルトが、ボス１３８に形成され下壁部１３９に開口する螺旋穴に下から上に捻じ込まれている。

次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

一つのジョイントリインフォース１００に、クラッシュボックス２０、サイドメンバ３０、アウトリガー（エプロンメンバー）４０、及びサスペンションメンバ５０が接続されている（図１及び図２を参照）。

よって、車両１０の前面衝突時の衝突荷重は、バンパリインフォースメント１４からクラッシュボックス２０に伝達され、クラッシュボックス２０からジョイントリインフォース１００の前面部１０２に入力される。ジョイントリインフォース１００の前面部１０２に入力された衝突荷重は、サイドメンバ３０、アウトリガー４０、及びサスペンションメンバ５０に分散されて伝達される。

なお、ジョイントリインフォース１００の第一接続部１１０の縦壁部１１４と第二接続部１２０の側壁部１２４との間を連結する複数の横リブ１４２によって、衝突荷重が車両幅方向外側に伝達され、効率的にアウトリガー４０に伝達される。

また、ジョイントリインフォース１００の第二接続部１２０は、アウトリガー４０の下端部４２を車両幅方向内側から咥え込んで接続する咥込構造となっているので、接続強度が向上されている。

また、ジョイントリインフォース１００の第三接続部１３０の下壁部１３９と第一接続部１１０の中壁部１１８との間を連結する縦壁部１３３、１３４及びボス１３８によって、衝突荷重が車両上下方向下側に伝達され、効率的にサスペンションメンバ５０に伝達される。

このように、車両１０の前方から入力された衝突荷重が、サイドメンバ３０とアウトリガー４０とサスペンションメンバ５０とに効率良く分散して伝達される。

また、ジョイントリインフォース１００の第三接続部１３０は、車両後面視において、縦壁部１３３、１３４、中壁部１１８、及び下壁部１３９で矩形状の枠を構成し、この矩形状の枠の中に横リブ１３６とボス１３８とが交差するように形成された構造となっている。よって、サスペンションメンバ５０の着力点剛性が効果的に向上する。なお、横リブ１３６を複数形成し、更に着力点剛性を向上させてもよい。

また、アルミニウム製の鋳物であるジョイントリインフォース１００を介してクラッシュボックス２０とサイドメンバ３０とアウトリガー４０とサスペンションメンバ５０とが接続されているので、これらが複数の部品で接続されている構成と比較し、部品点数が削減されると共に軽量化される。

なお、本実施形態のジョイントリインフォース１００は、アルミニウム製の鋳物であるので、例えば、鉄製のプレス成形品と比較し、薄肉化できると共に複数のリブや壁状の部位を容易に一体成形することできる。

ここで、図７は、本実施形態の一つのジョイントリインフォース１００を介してクラッシュボックス２０とサイドメンバ３０とアウトリガー４０とサスペンションメンバ５０とが、接続された車両前部構造１８をモデル化したモデル図である。なお、それぞれの接続部位には、ばね要素Ｓを図示している。

一方、図８は、複数のジョイントリインフォース５１０、５１２、５１４を用いて、クラッシュボックス２０とサイドメンバ３０とアウトリガー４０とサスペンションメンバ５０とが接続された比較例の車両前部構造５１８をモデル化したモデル図である。具体的には、クラッシュボックス２０にジョイントリインフォース５１２を介してサイドメンバ３０が接続され、サイドメンバ３０にジョイントリインフォース５１４を介してサスペンションメンバ５０が接続されている。また、クラッシュボックス２０にジョイントリインフォース５１０を介してアウトリガー４０が接続されている。

そして、この図８に示す比較例の車両前部構造５１８では、クラッシュボックス２０に伝達された衝突荷重Ｆが、ジョイントリインフォース５１０とジョイントリインフォース５１２とにそれぞれ衝突荷重Ｆ１１と衝突荷重Ｆ２１とに分散されて入力される。

ジョイントリインフォース５１０に入力された衝突荷重Ｆ１１は、アウトリガー４０に衝突荷重Ｆ１２として伝達される。

ジョイントリインフォース５１２に入力された衝突荷重Ｆ２１は、サイドメンバ３０に衝突荷重Ｆ２２として伝達される。衝突荷重Ｆ２２はサイドメンバ３０からジョイントリインフォース５１４に衝突荷重Ｆ２３として伝達され、ジョイントリインフォース５１４からサスペンションメンバ５０に衝突荷重Ｆ２４として伝達される。

このように、衝突荷重Ｆは、三つのジョイントリインフォース５１０、５１２、５１４を介して伝達され、六箇所のばね要素Ｓのストロークにより、伝達効率が低下する。また、三つのジョイントリインフォース５１０、５１２、５１４で接続され、接続箇所が多いので剛性が低下すると共に、部品点数が多くなる。

これに対して、図７に示す本実施形態の車両前部構造１８では、クラッシュボックス２０に伝達された衝突荷重Ｆが、ジョイントリインフォース１００に衝突荷重Ｆ１として入力される。このジョイントリインフォース１００に入力された衝突荷重Ｆ１は、衝突荷重Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に分散され、それぞれサイドメンバ３０とアウトリガー４０とサスペンションメンバ５０に伝達される。

このように、衝突荷重Ｆは、一つのジョイントリインフォース１００が分散して伝達し、ばね要素Ｓが図８の比較例の六箇所よりも少ない四箇所なので、伝達効率が向上する。また、一つのジョイントリインフォース１００で接続され、接続箇所が少ないので剛性が向上すると共に、部品点数が削減される。

尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、ジョイントリインフォース１００は、アルミニウム製の鋳物（アルミダイキャスト）であったが、これに限定されない。ジョイントリインフォース１００は、アルミニウム以外の金属の鋳物であってもよい。あるいは、鋳物以外、例えば、剛性や強度が確保されれば、樹脂材料を一体成形して作製した樹脂製のジョイントリインフォース１００であってもよい。

また、上記実施形態では、ジョイントリインフォース１００は、クラッシュボックス２０、サイドメンバ３０、アウトリガー（エプロンメンバー）４０、及びサスペンションメンバ５０が接続されているが、これに限定されない。クラッシュボックス２０とサイドメンバ３０とアウトリガー（エプロンメンバー）４０とが接続されるジョイントリインフォースであってもよい。

更に、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言うまでもない。

ここで、上記実施形態のジョイントリインフォース１００以外の、車両を構成する複数の骨格部材の端部同士を接続する一体成形された車両接続部材及び車両構造について説明する。

第一例は、車両上下方向下側に延在するＡピラーアッパーの下端部と、車両上下方向上側に延出するＡピラーロアーの上端部と、車両幅方向外側に延在するカウルメンバの端部と、車両前後方向後側に延在するアッパーメンバの後端部と、を車両用接続部材で接続した車両前部構造である。

第二例は、車両上下方向下側に延在するＡピラーロアーの下端部と、車両幅方向外側に延在するダッシュクロスの端部と、車両前後方向前側に延在するロッカーの前端部と、を車両用接続部材で接続した車両前部構造である。

なお、車両を構成する複数の骨格部材の端部同士を接続する一体成形された車両接続部材には、適宜リブが形成されている。例えば、車両前後方向と交差する方向に接続される骨格部材に荷重を効率的に伝達するために、荷重を伝達する方向に沿ってリブを適宜形成する。

１０ 車両
１８ 車両前部構造
２０ クラッシュボックス
３０ サイドメンバ
３２ 前端部
４０ アウトリガー
４２ 下端部
５０ サスペンションメンバ
１００ ジョイントリインフォース（車両用接続部材）
１０２ 前面部
１１０ 第一接続部
１２０ 第二接続部
１３０ 第三接続部
１３３ 縦壁部（縦リブ）
１３４ 縦壁部（縦リブ）
１３６ 横リブ
１３８ ボス（縦リブ）
１３９ 下壁部（下部）
１４２ 横リブ

Claims (5)

1. クラッシュボックスが接続される前面部と、
   前記クラッシュボックスの車両前後方向後側に車両前後方向に沿って設けられたサイドメンバの前端部が挿入され且つ接続される第一接続部と、
   車両平面視において前記第一接続部の車両幅方向外側に形成され、前記サイドメンバの車両幅方向外側に車両前後方向に沿って設けられたアウトリガーにおける車両上下方向下側に向けて延在する下端部が接続される第二接続部と、
   前記第一接続部と前記第二接続部との間を連結する一又は二以上の横リブと、
   を備え、
   車両後面視において前記第一接続部の車両上下方向下側に形成され、下部にサスペンションメンバがボルト締結される第三接続部を有し、
   前記第三接続部には、前記下部と前記第一接続部との間を連結する一又は二以上の縦リブが形成されている、車両用接続部材。
2. 前記第二接続部は、前記アウトリガーの前記下端部を車両幅方向内側から咥え込む咥込構造とされている、
   請求項１に記載の車両用接続部材。
3. 前記第三接続部には、一又は二以上の横リブが形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載の車両用接続部材。
4. 前記第三接続部の前記縦リブの少なくとも一つは、ボルトが捻じ込まれるボスとされている、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用接続部材。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された車両用接続部材と、
   車両前部に設けられ、前記車両用接続部材の前面部に接続されたクラッシュボックスと、
   前記クラッシュボックスの車両前後方向後側に車両前後方向に沿って設けられ、前記車両用接続部材の第一接続部に前端部が挿入され且つ接続されたサイドメンバと、
   前記サイドメンバの車両幅方向外側に車両前後方向に沿って設けられ、前記車両用接続部材の第二接続部に車両上下方向下側に向けて延在する下端部が接続されたアウトリガーと、
   前記車両用接続部材の第三接続部の下部にボルト締結されたサスペンションメンバと、
   を備えた車両前部構造。