JP6420075B2 - 車両の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前進走行中に、その前方の何らかの物体と衝突（前突）したとき、この前突により車体前部に与えられる衝撃力を効果的に緩和できるようにするための車両の車体前部構造に関するものである。

上記車両の車体前部構造には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、車両の車体前部構造は、車体の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、車体の幅方向に延び、上記サイドメンバの各前端部に架設されるフロントバンパ補強用のバンパアーマチュアと、前突時に上記左右サイドメンバの各前部間の距離を維持するようこれら各前部に架設される抑制部材とを備えている。

そして、車両の前突時に、その衝撃力が車体前部の上記バンパアーマチュアに与えられたとき、このバンパアーマチュアの形状によっては、上記左右サイドメンバの各前部同士が互いに離反しようとしたり（上記公報の図１〜３のもの）、各前部同士が互いに接近しようとしたり（上記公報の図４のもの）する。

しかし、上記衝撃力によって左右サイドメンバの各前部同士が互いに離反、接近しようとすることは上記抑制部材によって抑制される。このため、上記各サイドメンバの前部は、上記衝撃力により屈曲変形することは回避されて、座屈による変形が得られることとなり、よって、この座屈変形により、上記衝撃力に基づくエネルギーが効果的に吸収され、この衝撃力は効果的に緩和される、と考えられる。

特開２００５−４１３７５号公報

ところで、上記従来の技術では、前突時の衝撃力を緩和するため、左右サイドメンバの各前部間の距離を維持するための抑制部材が別途の部材として設けられている。よって、その分、車両の車体前部の構成部品が多くなって、その構成が複雑になり、この結果、車体前部の生産性が低下するおそれが生じる。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、車両の前突時、車体前部に与えられる衝撃力が効果的に緩和されるようにし、かつ、これが簡単な構成で達成できるようにすることである。

請求項１の発明は、車体２の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ４と、車体２の幅方向に延び、上記左右サイドメンバ４の各前部に架設されるフロントクロスメンバ６と、車体２の幅方向に延び、上記フロントクロスメンバ６の前方に配置されるフロントバンパ７とを備えた車両の車体前部構造において、
上記サイドメンバ４の前部の左右各側板には、座屈変形により衝撃を吸収するためのビード１２を形成し、
上記各サイドメンバ４の前部の外側部であって、上記フロントクロスメンバ６の架設位置よりも車体２の前後方向で後方位置に、それぞれ上記フロントバンパ７の長手方向の各端部を取り付けたことを特徴とする車両の車体前部構造である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、車体の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、車体の幅方向に延び、上記左右サイドメンバの各前部に架設されるフロントクロスメンバと、車体の幅方向に延び、上記フロントクロスメンバの前方に配置されるフロントバンパとを備えた車両の車体前部構造において、
上記サイドメンバの前部の左右各側板には、座屈変形により衝撃を吸収するためのビードを形成し、
上記各サイドメンバの前部の外側部であって、上記フロントクロスメンバの架設位置よりも車体の前後方向で後方位置に、それぞれ上記フロントバンパの長手方向の各端部を取り付けており、次の効果が生じる。

即ち、上記した車両の前突時の前突前期では、上記フロントバンパに与えられた衝撃力は、このフロントバンパの端部からサイドメンバの前部の外側部に与えられる。すると、まず、このサイドメンバの前部には、その長手方向に向かう衝撃力が与えられてこのサイドメンバの座屈が開始される。また、これに加えて、このサイドメンバの前部には、その基部回りに外側方に向かう外向きモーメントが与えられ、このサイドメンバの前部は外側方に向かって屈曲させられようとする。

次に、上記前突が進行した前突後期では、更に、サイドメンバの前部に対しその長手方向に上記衝撃力が与えられて、このサイドメンバの座屈が進行する。また、この際、上記フロントバンパおよびフロントクロスメンバの長手方向の中途部が上記衝撃力により後方に向かって凸の円弧形状となるよう変形し始める。すると、これらフロントバンパおよびフロントクロスメンバのそれぞれ長手方向に生じる引張応力により、上記サイドメンバの前部には、その基部回りに内側方に向かう内向きモーメントが与えられ、このサイドメンバの前部は内側方に向かって屈曲させられようとする。

ここで、一般的に、上記した前突の前期と後期とは瞬時に惹起されるため、上記サイドメンバの前部には上記外向きモーメントと内向きモーメントとが瞬時に与えられる。このため、上記サイドメンバの前部は外、内側方のいずれにも屈曲することが防止される。

よって、上記サイドメンバの前部には、前突の前、後期の全体にわたり、主に、その長手方向に衝撃力が与えられて、このサイドメンバの前部は屈曲変形が回避されて、座屈による変形が確保される。この結果、上記衝撃力に基づくエネルギーは効率的に吸収され、もって、この衝撃力は効果的に緩和される。

そして、上記した衝撃力の効果的な緩和は、上記サイドメンバの前部の外側部にフロントバンパの長手方向の端部を取り付ける、という取り付け構造の工夫により得られるのであって、別途の部材は設けないでも足りる。よって、その分、上記衝撃力の効果的な緩和は、簡単な構成で達成されることから、これは、車体前部の生産性の点で、極めて有益である。

車体前部の右側部の平面断面図である。 図１で示したものの斜視展開図である。 （ａ）は、車体前部の右側部の平面簡略図、（ｂ）は、（ａ）に相当する図で、前突前期の作用説明図、（ｃ）は、（ａ）に相当する図で、前突後期の作用説明図である。

本発明の車両の車体前部構造に関し、車両の前突時、車体前部に与えられる衝撃力が効果的に緩和されるようにし、かつ、これが簡単な構成で達成できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。

即ち、車両の車体前部構造は、車体の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、車体の幅方向に延び、上記左右サイドメンバの各前部に架設されるフロントクロスメンバと、車体の幅方向に延び、上記フロントクロスメンバの前方に配置されるフロントバンパとを備える。上記各サイドメンバの前部の外側部にそれぞれ上記フロントバンパの長手方向の各端部が取り付けられる。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図１，２，３（ａ）において、符号１は、自動車で例示される車両であり、矢印Ｆｒは、この車両１の進行方向の前方を示している。また、下記する左右とは、上記前方に向かっての車両１の車体２の幅方向をいうものとする。

車両１の車体２前部は、車体２の前後方向に互いにほぼ平行に直線的に延びる左右一対の板金製のサイドメンバ４と、これら左右サイドメンバ４の各前部に架設され、不図示のエンジン冷却用ラジエータを支持する板金製のラジエータサポート５と、車体２の幅方向に直線的に延び、上記左右サイドメンバ４の各前部に架設される板金製のフロントクロスメンバ６と、車体２の幅方向に延びると共に、車体２の平面視（図３（ａ））で、前方に向かって円弧凸形状となるよう延び、上記フロントクロスメンバ６の前方に隣接するよう配置されてこのフロントクロスメンバ６により補強される樹脂製のフロントバンパ７とを備えている。上記車体２は、その幅方向の中央を通る車体中心線８を基準として左右対称形とされる。

上記各サイドメンバ４は、車体２の前後方向に延び、その長手方向の各部横断面が矩形の中空閉断面構造とされるサイドメンバ本体１０と、上記サイドメンバ４の前端部を構成し、後方に向かって開口する箱形状をなして上記サイドメンバ本体１０の前端開口を閉じるようこのサイドメンバ本体１０の前端部に結合される蓋部１１とを有している。

上記サイドメンバ本体１０の前部の左右各側板には、それぞれ上下方向に延びるビード１２がサイドメンバ４の長手方向で複数本形成される。一方、上記サイドメンバ本体１０の各部板厚よりも蓋部１１の各部板厚の方が大きくされる。また、この蓋部１１の前後方向の各部横断面は矩形の中空閉断面構造とされる。これにより、この蓋部１１の剛性が十分大きくされている。

また、上記各サイドメンバ４は、上記サイドメンバ本体１０の前端開口の開口縁部のうち、外側の開口縁部から外側方に向かって一体的に延出する外向きフランジ１３と、上記蓋部１１の後端開口の開口縁部のうち、外側の開口縁部から外側方に向かって一体的に延出し、上記外向きフランジ１３に重ね合わされる他の外向きフランジ１４と、上記両外向きフランジ１３，１４を互いに結合する締結具１５とを有している。上記サイドメンバ本体１０の前端開口と蓋部１１の後端開口との各開口縁部のうち、残りの各開口縁部は互いに重ね合わされてスポット溶接Ｓにより結合される。

前記ラジエータサポート５は、それぞれ上下方向に延びる左右一対の縦向きフレーム１８と、車体２の幅方向に延び、上記左右縦向きフレーム１８の各上端部に架設される上横向きフレーム１９と、車体２の幅方向に延び、上記左右縦向きフレーム１８の各下端部に架設される不図示の下横向きフレームとを有し、上記各縦向きフレーム１８の長手方向の中途部は上記各サイドメンバ４の蓋部１１に他の締結具２０により強固に結合される。

前記フロントクロスメンバ６は、車体２の幅方向に長く延び、車体２の前後方向で互いに対面する前、後面板２４，２５を有している。上記前面板２４は、その長手方向の各部横断面が後方に向かって開口する横向きのハット形状とされる。上記前、後面板２４，２５のそれぞれ上、下端縁部同士が互いにスポット溶接により結合されて中空閉断面構造とされる。上記フロントクロスメンバ６は、その長手方向の各端部が上記ラジエータサポート５の縦向きフレーム１８と共に上記他の締結具２０によって上記各サイドメンバ４の蓋部１１に強固に結合される。

前記フロントバンパ７は、車体２の幅方向に延び、その長手方向の各部が上記ラジエータサポート５の上横向きフレーム１９および下横向きフレームとフロントクロスメンバ６とに結合されて補強されるバンパ本体２９と、このバンパ本体２９の前面に取り付けられるバンパガーニッシュ３０と、上記バンパ本体２９の長手方向の各端部に後方に向かって膨出するよう形成されるブラケット３１とを有している。このブラケット３１の膨出端部３１ａは前記両外向きフランジ１３，１４に重ね合わされて前記締結具１５により結合される。つまり、上記フロントバンパ７の長手方向の各端部は上記各サイドメンバ４の前部の外側部に相当する上記両外向きフランジ１３，１４に取り付けられる。

次に、上記構成の車両１の車体２についての作用効果につき、説明する。

図３（ｂ）において、車両１の車体２の車体中心線８から一側方（右側方）に偏った上記フロントバンパ７およびフロントクロスメンバ６の部分が一体的に前突（オフセット衝突）したとする。この場合、前突前期では、上記フロントバンパ７に与えられた衝撃力Ｆは、このフロントバンパ７の端部におけるブラケット３１から右側のサイドメンバ４の前部の外側部に設けられた両外向きフランジ１３，１４に与えられる。すると、まず、上記サイドメンバ４の前部には、その長手方向に向かう衝撃力Ｆが与えられてこのサイドメンバ４の座屈が開始される。また、これに加えて、このサイドメンバ４の前部には、その基部回りに外側方に向かう外向きモーメントＭ１が与えられ、このサイドメンバ４の前部は外側方に向かって屈曲させられようとする。

次に、図３（ｃ）において、上記前突が進行した前突後期では、更に、サイドメンバ４の前部に対しその長手方向に上記衝撃力Ｆが与えられて、このサイドメンバ４の座屈が進行する。また、この際、上記フロントバンパ７およびフロントクロスメンバ６の長手方向の中途部が上記衝撃力Ｆにより後方に向かって凸の円弧形状となるよう変形し始める。すると、これらフロントバンパ７およびフロントクロスメンバ６のそれぞれ長手方向に生じる引張応力により、上記サイドメンバ４の前部には、その基部回りに内側方に向かう内向きモーメントＭ２が与えられ、このサイドメンバ４の前部は内側方に向かって屈曲させられようとする。

ここで、一般的に、上記した前突の前期と後期とは瞬時に惹起されるため、上記サイドメンバ４の前部には上記外向きモーメントＭ１と内向きモーメントＭ２とが瞬時に与えられる。このため、上記サイドメンバ４の前部は外、内側方のいずれにも屈曲することが防止される。

よって、上記サイドメンバ４の前部には、前突の前、後期の全体にわたり、主に、その長手方向に衝撃力Ｆが与えられて、このサイドメンバ４の前部は屈曲変形が回避されて、座屈による変形が確保される。この結果、上記衝撃力Ｆに基づくエネルギーは効率的に吸収され、もって、この衝撃力Ｆは効果的に緩和される。

また、上記衝撃力Ｆによるサイドメンバ４の前部の座屈による変形は、前記各ビード１２によっても促進される。よって、上記衝撃力Ｆは、より効果的に緩和される。

しかも、上記フロントバンパ７の端部に形成されたブラケット３１は、後方に向かって膨出（突出）し、その膨出端部３１ａは上記サイドメンバ４の前部に取り付けられている。このため、前突時に、上記フロントバンパ７から上記サイドメンバ４に衝撃力Ｆが伝達されるとき、上記フロントバンパ７のブラケット３１も、上記衝撃力Ｆにより、その膨出（突出）方向で座屈変形する。よって、上記衝撃力Ｆは、更に効果的に緩和される。

そして、上記した衝撃力Ｆの効果的な緩和は、主に、上記サイドメンバ４の前部の外側部にフロントバンパ７の長手方向の端部を取り付ける、という取り付け構造の工夫により得られるのであって、別途の部材は設けないでも足りる。よって、その分、上記衝撃力Ｆの効果的な緩和は、簡単な構成で達成されることから、これは、車体２前部の生産性の点で、極めて有益である。

なお、上記フロントクロスメンバ６は、、前方に向かって凸の円弧形状となるよう形成してもよく、上記フロントバンパ７は車体２の幅方向に直線的に延びるよう形成してもよい。また、上記実施例では、前突をオフセット衝突として説明したが、車体２の幅方向の中央部の衝突についても、前記構成が適用可能とされ、同様の作用効果が生じることとされる。また、前記した前突の前期と後期の各作用は、時期的に前後が逆になる場合も考えられるが、結果的には、前記と同様の効果が生じる。

１ 車両
２ 車体
４ サイドメンバ
５ ラジエータサポート
６ フロントクロスメンバ
７ フロントバンパ
８ 車体中心線
１０ サイドメンバ本体
１１ 蓋部
１２ ビード
１３ 外向きフランジ
１４ 外向きフランジ
１５ 締結具
２４ 前面板
２５ 後面板
２９ バンパ本体
３０ バンパガーニッシュ
３１ ブラケット
３１ａ 膨出端部
Ｆ 衝撃力
Ｍ１ 外向きモーメント
Ｍ２ 内向きモーメント

Claims (1)

1. 車体の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、車体の幅方向に延び、上記左右サイドメンバの各前部に架設されるフロントクロスメンバと、車体の幅方向に延び、上記フロントクロスメンバの前方に配置されるフロントバンパとを備えた車両の車体前部構造において、
   上記サイドメンバの前部の左右各側板には、座屈変形により衝撃を吸収するためのビードを形成し、
   上記各サイドメンバの前部の外側部であって、上記フロントクロスメンバの架設位置よりも車体の前後方向で後方位置に、それぞれ上記フロントバンパの長手方向の各端部を取り付けたことを特徴とする車両の車体前部構造。

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