JP6172047B2

JP6172047B2 - 車両の前部構造

Info

Publication number: JP6172047B2
Application number: JP2014107848A
Authority: JP
Inventors: 正隆藤井
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: JP2015223848A

Description

本発明は、車両の幅方向両側で前後方向に延びるサイドメンバーが荷重伝達部材を介して伝えられた衝突荷重を受けて車幅方向内側に突出するように折れ曲がる構成の車両の前部構造に関する。

車両の前部構造に関する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１の車両の前部構造は、図９に示すように、車両１００の左右両側で前後方向に延びるサイドメンバー１０２と、前記サイドメンバー１０２の前端に取付けられており、バンパーリインフォース１０３とサイドメンバー１０２間で衝突荷重を吸収するクラッシュボックス１０４と、前記バンパーリインフォース１０３を介して受けた衝突荷重をサイドメンバー１０２の軸心と交差する方向からサイドメンバー１０２の外側面に伝える荷重伝達部材１０５とを備えている。上記構成により、例えば、車両１００の左前部が衝突すると、図１０に示すように、荷重伝達部材１０５を介して伝えられた衝突荷重によりサイドメンバー１０２が車幅方向内側（右側）に突出するように折れ曲がり、エンジン１０７を右方向に押圧する。即ち、サイドメンバー１０２の折れ曲がり部位がエンジン１０７の左側面に当接して、そのエンジンを右方向に押圧する。これにより、車両１００は衝突対象物１０９を回避する方向に進路を変えるようになる。

特開２０１３−２０３３２０号公報

上記した車両１００の前部構造では、サイドメンバー１０２の折れ曲がり部位をエンジン１０７の左側面に当接させて、そのエンジン１０７を右方向に押圧する構成である。このため、エンジン１０７の左側面に重要部分が存在する場合には、この部分が破損するおそれがある、

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、衝突荷重を受けたときのサイドメンバーの折れ曲がりにより、車両駆動ユニットの側面が破損しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。請求項１の発明は、車両の左右両側で前後方向に延びるサイドメンバーと、前記サイドメンバーの前端に取付けられており、バンパーと前記サイドメンバー間で衝突荷重を吸収するクラッシュボックスと、前記バンパーと前記クラッシュボックスとを介して受けた衝突荷重を前記サイドメンバーの軸心と交差する方向から前記サイドメンバーの外側面に伝える荷重伝達部材とを備え、前記荷重伝達部材を介して伝えられた衝突荷重を受けて前記サイドメンバーが車幅方向内側に突出するように折れ曲がる構成の車両の前部構造であって、前記荷重伝達部材は、前記サイドメンバーが車両駆動ユニットの前方で折れ曲がるように、前記衝突荷重を前記サイドメンバーに伝達できる位置に設置されており、前記サイドメンバーの折れ曲がり起点から車両駆動ユニットの前面までの距離は、前記衝突荷重により折れ曲がった前記サイドメンバーが前記車両駆動ユニットの前面に当接するような値に設定されており、前記荷重伝達部材は、略箱形に形成されており、前端位置で前記クラッシュボックスに接続される前面フランジ部と、前記サイドメンバーの外側面に接続される側面フランジ部とを備える伝達部材本体部と、前記伝達部材本体部の後端面を構成する横板部と、その横板部に対して直角に設けられ、前記サイドメンバーの外側面に接続される縦板部とからなるブラケットとを有しており、前記ブラケットの横板部と縦板部との角部により、サイドメンバーの外側面に衝突荷重が伝達される構成であることを特徴とする。

本発明によると、車両の前部が衝突荷重を受けると、荷重伝達部材を介して加わった衝突荷重によりサイドメンバーが車両駆動ユニットの前方で車幅方向内側に突出するように折れ曲がる。そして、衝突荷重により折れ曲がったサイドメンバーが車両駆動ユニットの前面に当接するようになる。即ち、車両の前部が衝突荷重を受けることでサイドメンバーが折れ曲がっても、前記サイドメンバーが車両駆動ユニットの側面（横面）に当接することはない。このため、車両駆動ユニットの側面に重要部分が存在する場合でも車両駆動ユニットの側面の破損を防止できるようになる。
また、サイドメンバーに対して軸方向に加わる荷重と、荷重伝達部材を介してサイドメンバーの軸心に対して交差する方向に加わる荷重とを、クラッシュボックスの部分で調整できるようになる。
さらに、荷重伝達部材のブラケットの角部を介して衝突荷重が集中してサイドメンバーの外側面に加わるようになり、この部分がサイドメンバーの折れ曲がり起点となる。したがって、サイドメンバーの折れ曲がり起点が明確になる。

請求項２の発明によると、サイドメンバーは車両駆動ユニットの前面と側面との角部に当接するように構成されていることを特徴とする。このため、サイドメンバーが折れ曲がる際、サイドメンバーが車両駆動ユニットの側面に当接することなく、その車両駆動ユニットを効率的に横方向（車幅方向）に押圧できるようになる。

請求項３の発明によると、荷重伝達部材の前端の左右幅寸法は、後端の左右幅寸法よりも大きな値に設定されていることを特徴とする。

請求項４の発明によると、車両駆動ユニットは、トランスアクスルであることを特徴とする。

本発明によると、衝突荷重を受けたときのサイドメンバーの折れ曲がりにより、車両駆動ユニットの側面が破損することがない。

本発明の実施形態１に係る前部構造を備える車両前部の模式平面図である。本実施形態に係る車両の前部構造を表す平面図（図１のII矢視拡大図）である。前記車両の前部構造を表す斜視図である。図３のIV-IV矢視断面図である。前記車両の前部構造で使用される荷重伝達部材の平断面図（図３のV-V断面図）である。前記荷重伝達部材の平断面図（図３のVI-VI断面図）である。衝突前の車両の前部構造を表す模式平面図である。衝突後の車両の前部構造を表す模式平面図である。従来の車両の前部構造を表す平面図である。衝突後の従来の車両の前部構造を表す模式平面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図８に基づいて本発明の実施形態１に係る車両の前部構造について説明する。ここで、図中の前後左右及び上下は、前記車両の前後左右及び上下に対応している。

＜車両１０の前部構造の概要について＞
車両１０のボディ１１の前部には、図１に示すように、エンジンルーム１５が設けられている。エンジンルーム１５の左右両側には、車両前後方向に延びる一対のフレームであるフロントサイドメンバー２０が設けられている。そして、左右のフロントサイドメンバー２０（以下、サイドメンバー２０という）の前端には、それぞれクラッシュボックス３０が取付けられている。クラッシュボックス３０は、車両１０の前方衝突時にフロントバンパー（図示省略）とサイドメンバー２０間で潰れることにより、衝突荷重を吸収できるように構成されている。左右のクラッシュボックス３０には、フロントバンパー（図示省略）のバンパーリインフォース１７が連結されている。バンパーリインフォース１７は、リインフォース本体部１７ｚと、そのリインフォース本体部１７ｚの左端と右端とにそれぞれ設けられたマウントブラケット１７ｍとを備えている。また、クラッシュボックス３０は、図２に示すように、サイドメンバー２０に対して車幅方向外側に張り出した状態で設けられており、前記クラッシュボックス３０の後端面とサイドメンバー２０の外側面との角部に荷重伝達部材４０（後記する）が配置されている。また、エンジンルーム１５内には、車両駆動ユニットであるトランスアクスル１８が左側のサイドメンバー２０の内側に配置されている。

＜サイドメンバー２０について＞
サイドメンバー２０は、図４の縦断面図に示すように、断面略コ字形に形成されて車幅方向内側に配置されるメンバー本体部２２と、車幅方向外側に配置されて、そのメンバー本体部２２の側面開口を塞ぐ蓋状の帯板部２４とから構成されている。そして、メンバー本体部２２の上下に設けられたフランジ部２２ｆと帯板部２４の上下に設けられたフランジ部２４ｆとが合わせられ、スポット溶接等により接合される。これにより、サイドメンバー２０は角筒状に形成される。また、サイドメンバー２０の前端位置には、前端フランジ部（図示省略）が設けられている。そして、サイドメンバー２０の前端フランジ部に対して、図３に示すように、クラッシュボックス３０の後端位置の設けられた連結板部３２が連結される。これにより、クラッシュボックス３０がサイドメンバー２０の前端位置に取付けられる。

＜荷重伝達部材４０について＞
荷重伝達部材４０は、車両１０の前方衝突時にサイドメンバー２０に対して、そのサイドメンバー２０が車幅方向内側に折れ曲がるような荷重を加える部材である。荷重伝達部材４０は、図３に示すように、クラッシュボックス３０とサイドメンバー２０との角部に配置される伝達部材本体部４０ｍと、その伝達部材本体部４０ｍの後端部に設けられたブラケット４５とから構成されている。

伝達部材本体部４０ｍは、図３、図４（図３のIV-IV矢視断面図）に示すように、断面略コ字形に形成された表面パネル４３と、表面パネル４３の上部を内側から補強する上部補強パネル４４ｕと、表面パネル４３の下部を内側から補強する下部補強パネル４４ｄとから構成されている。表面パネル４３は、図４に示すように、サイドメンバー２０の帯板部２４に対してメンバー本体部２２と反対側から合わせられるように構成されている。そして、表面パネル４３の後部の上下位置には、サイドメンバー２０のフランジ部２２ｆ，２４ｆに対してスポット溶接等により接合される側面フランジ部４３ｓが形成されている。また、表面パネル４３の前端面には、図３に示すように、クラッシュボックス３０の連結板部３２に対してスポット溶接等により接合される前面フランジ部４３ｆが形成されている。ここで、表面パネル４３の前端部分の幅寸法（左右幅寸法）は、図２に示すように、表面パネル４３の後端部分の左右幅寸法よりも十分大きな値に設定されている。

伝達部材本体部４０ｍの上部補強パネル４４ｕは、図４、図５に示すように、表面パネル４３とサイドメンバー２０の帯板部２４とにより構成される空間の上部に嵌め込まれる板材であり、断面略逆Ｕ字形に成形されている。そして、上部補強パネル４４ｕの一方の縦壁部が表面パネル４３に対してスポット溶接等により接合され、他方の縦壁部がサイドメンバー２０の帯板部２４に対して同様に接合される。伝達部材本体部４０ｍの下部補強パネル４４ｄは、図４、図６に示すように、表面パネル４３とサイドメンバー２０の帯板部２４とにより構成される空間の下部に嵌め込まれる板材であり、断面略Ｕ字形に成形されている。そして、下部補強パネル４４ｄの一方の縦壁部が表面パネル４３に対して接合され、他方の縦壁部がサイドメンバー２０の帯板部２４に対して接合される。

荷重伝達部材４０のブラケット４５は、図３、及び図５、図６に示すように、伝達部材本体部４０ｍ（表面パネル４３）の後端開口部分を塞ぐ横板部４５ｙを備えている。ブラケット４５の横板部４５ｙの前側には、表面パネル４３、及び上部補強パネル４４ｕ、下部補強パネル４４ｄにスポット溶接等により接合される前側フランジ部４５ｆが形成されている。また、ブラケット４５の横板部４５ｙの後側には、サイドメンバー２０の帯板部２４にスポット溶接等により接合される縦板部４５ｔが、その横板部４５ｙに対して直角に折り曲げ成形されている。即ち、荷重伝達部材４０のブラケット４５の縦板部４５ｔは、サイドメンバー２０の帯板部２４に面接触した状態で、サイドメンバー２０の帯板部２４にスポット溶接等により接合される。

＜荷重伝達部材４０の動作について＞
車両１０の走行中に車両１０の左前部が、図２に示すように、衝突対象物Ｗに衝突すると、フロントバンパー、即ち、バンパーリインフォース１７のリインフォース本体部１７ｚとマウントブラケット１７ｍとを介して加わった衝突荷重により左側のクラッシュボックス３０が潰れる。そして、左側のクラッシュボックス３０が潰れることで、バンパーリインフォース１７の左側が後退し、バンパーリインフォース１７は無傷の右側のクラッシュボックス３０を中心にして左回りに回動するようになる。これにより、サイドメンバー２０と荷重伝達部材４０とには、図２に示すように、左側のクラッシュボックス３０を介してバンパーリインフォース１７の左回動方向に沿った衝突荷重Ｆ（矢印参照）が加わるようになる。

左側のクラッシュボックス３０から荷重伝達部材４０に加わった衝突荷重Ｆは、荷重伝達部材４０のブラケット４５の横板部４５ｙと縦板部４５ｔとの角部Ｐからサイドメンバー２０の外側面に対して斜め方向に加わるようになる。即ち、衝突荷重Ｆがサイドメンバー２０の外側面に対してサイドメンバー２０の軸心と交差する方向から加わるようになる。これにより、サイドメンバー２０は荷重伝達部材４０のブラケット４５の角部Ｐの位置を起点としてエンジンルーム１５内に突出するように折れ曲がる（図２の二点鎖線参照）。ここで、サイドメンバー２０の折れ曲がり起点Ｐは、図２に示すように、車両駆動ユニットであるトランスアクスル１８の前左角部Ｋから前方向に寸法Ｌ１、左方向に寸法Ｌ２だけ離れた位置に設定されている。また、トランスアクスル１８の前左角部Ｋは、バンパーリインフォース１７の回動中心を中心とし、サイドメンバー２０の前右端部を通る仮想円弧Ｅ上に配置されている。そして、サイドメンバー２０の折れ曲がり起点Ｐとトランスアクスル１８の前左角部Ｋ間の前後方向寸法Ｌ１、左右方向寸法Ｌ２は、衝突荷重Ｆにより折れ曲がったサイドメンバー２０がトランスアクスル１８の前左角部Ｋに当接するような値に設定されている。

上記構成により、図２、及び図７に示すように、車両１０の左前部が衝突対象物Ｗに衝突して荷重伝達部材４０に衝突荷重Ｆが加わると、上記したように、その衝突荷重Ｆは荷重伝達部材４０のブラケット４５の角部Ｐからサイドメンバー２０の外側面に対して斜め方向から加わるようになる。これにより、サイドメンバー２０は折れ曲がり起点Ｐからエンジンルーム１５内に突出するように折れ曲がる。そして、図８に示すように、サイドメンバー２０が折れ曲がることで、サイドメンバー２０はトランスアクスル１８の前左角部Ｋに当接する。これにより、トランスアクスル１８は、前左角部Ｋの位置でサイドメンバー２０により横方向に押され、車両１０は衝突対象物Ｗを回避する方向に進路を変えるようになる。このため、トランスアクスル１８の左側面に重要部分１８ｙが存在しても、重要部分１８ｙにサイドメンバー２０が当接することがなく、重要部分１８ｙの損傷を防止できるようになる。

＜本実施形態に係る車両の前部構造の長所について＞
本実施形態に係る車両の前部構造によると、車両１０が衝突荷重Ｆを受けると、荷重伝達部材４０を介して加わった衝突荷重Ｆによりサイドメンバー２０がトランスアクスル１８（車両駆動ユニット）の前方で車幅方向内側に突出するように折れ曲がる。そして、衝突荷重Ｆにより折れ曲がったサイドメンバー２０がトランスアクスル１８の前面に当接するようになる。即ち、車両１０が衝突荷重Ｆを受けてサイドメンバー２０が折れ曲がっても、サイドメンバー２０がトランスアクスル１８の側面（横面）に当接することがない。このため、トランスアクスル１８の側面に重要部分１８ｙが存在する場合でも重要部分１８ｙの破損を防止できるようになる。

また、荷重伝達部材４０は、クラッシュボックス３０を介して衝突荷重Ｆを受けられるように構成されている。このため、サイドメンバー２０に対して軸方向に加わる荷重と、荷重伝達部材４０を介してサイドメンバー２０に対して交差する方向に加わる荷重とを、クラッシュボックス３０の部分で調整できるようになる。さらに、荷重伝達部材４０は、ブラケット４５の角部Ｐにより、サイドメンバー２０の外側面に衝突荷重Ｆを伝達する構成である。このため、荷重伝達部材４０のブラケット４５の角部Ｐを介して衝突荷重Ｆが集中してサイドメンバー２０の外側面に加わるようになり、この部分がサイドメンバー２０の折れ曲がり起点となる。したがって、サイドメンバー２０の折れ曲がり起点が明確になる。

＜変更例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、クラッシュボックス３０をサイドメンバー２０に対して車幅方向外輪に張り出した状態で設け、クラッシュボックス３０の後端面とサイドメンバー２０の外側面との角部に荷重伝達部材４０を配置する例を示した。しかし、クラッシュボックス３０をサイドメンバー２０の前面にのみ設け、荷重伝達部材４０を直接的にバンパーリインフォース１７（マウントブラケット１７ｍ）に連結する構成でも可能である。

また、本実施形態では、荷重伝達部材４０の伝達部材本体部４０ｍを断面コ字形の表面パネル４３と上部補強パネル４４ｕと下部補強パネル４４ｄから構成する例を示した。しかし、伝達部材本体部４０ｍを一枚の鉄板から箱状に形成する構成でも可能である。また、荷重伝達部材４０の平面形状は適宜変更可能である。さらに、本実施形態では、図１に示すように、荷重伝達部材４０を左右のサイドメンバー２０の幅方向外側に設ける例を示した。しかし、例えば、左ハンドルの車両１０の場合には、左側のサイドメンバー２０の位置にのみ荷重伝達部材４０を設けるようにすることも可能である。同様に、右ハンドルの車両１０の場合には、右側のサイドメンバー２０の位置にのみ荷重伝達部材４０を設けるようにすることも可能である。

１０・・・・車両
１７・・・・バンパーリインフォース
１８・・・・トランスアクスル（車両駆動ユニット）
２０・・・・サイドメンバー
３０・・・・クラッシュボックス
４０・・・・荷重伝達部材
４５・・・・ブラケット
４５ｙ・・・横板部
４５ｔ・・・縦板部
Ｐ・・・・・角部

Claims

車両の左右両側で前後方向に延びるサイドメンバーと、前記サイドメンバーの前端に取付けられており、バンパーと前記サイドメンバー間で衝突荷重を吸収するクラッシュボックスと、前記バンパーと前記クラッシュボックスとを介して受けた衝突荷重を前記サイドメンバーの軸心と交差する方向から前記サイドメンバーの外側面に伝える荷重伝達部材とを備え、前記荷重伝達部材を介して伝えられた衝突荷重を受けて前記サイドメンバーが車幅方向内側に突出するように折れ曲がる構成の車両の前部構造であって、
前記荷重伝達部材は、前記サイドメンバーが車両駆動ユニットの前方で折れ曲がるように、前記衝突荷重を前記サイドメンバーに伝達できる位置に設置されており、
前記サイドメンバーの折れ曲がり起点から車両駆動ユニットの前面までの距離は、前記衝突荷重により折れ曲がった前記サイドメンバーが前記車両駆動ユニットの前面に当接するような値に設定されており、
前記荷重伝達部材は、
略箱形に形成されており、前端位置で前記クラッシュボックスに接続される前面フランジ部と、前記サイドメンバーの外側面に接続される側面フランジ部とを備える伝達部材本体部と、
前記伝達部材本体部の後端面を構成する横板部と、その横板部に対して直角に設けられ、前記サイドメンバーの外側面に接続される縦板部とからなるブラケットとを有しており、
前記ブラケットの横板部と縦板部との角部により、サイドメンバーの外側面に衝突荷重が伝達される構成であることを特徴とする車両の前部構造。
請求項１に記載された車両の前部構造であって、
前記サイドメンバーは前記車両駆動ユニットの前面と側面との角部に当接するように構成されていることを特徴とする車両の前部構造。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された車両の前部構造であって、
前記荷重伝達部材の前端の左右幅寸法は、後端の左右幅寸法よりも大きな値に設定されていることを特徴とする車両の前部構造。
請求項１から請求項３のいずれかに記載された車両の前部構造であって、
前記車両駆動ユニットは、トランスアクスルであることを特徴とする車両の前部構造。