JP6683002B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車両の前方からバンパーリインホースメントに入力された衝突荷重を、そのバンパーリインホースメントを支持する支持部材に伝達して、その支持部材により衝突エネルギーを吸収するように構成された車体前部構造に関するものである。

特許文献１には、車両前後方向を長手方向として車幅方向の両側に配置されたフロントサイドメンバーと、車両前後方向を長手方向とし、フロントサイドメンバーの前端に取り付けられたクラッシュボックスと、各クラッシュボックスの前端に架け渡されたバンパーリインホースメントと備えた車体前部構造が記載されている。

特開２０１４−２３４１４７号公報

特許文献１に記載された車体前部構造では、車幅方向における中央部の前方から衝突荷重が入力される場合に、フロントサイドメンバーによりエネルギーを充分に吸収するためには、バンパーリインホースメントが塑性変形せずに荷重を左右のフロントサイドメンバーに伝達する必要がある。一方、バンパーリインホースメントは、両端がクラッシュボックスにより支持されており、その支持点間の距離が比較的長いため、上記のような衝突荷重が作用すると、バンパーリインホースメントに大きな曲げモーメントが発生する。そのため、バンパーリインホースメントが塑性変形せずに荷重を左右のフロントサイドメンバーに伝達するには、バンパーリインホースメントの曲げ強度を高くする必要がある。そのようにバンパーリインホースメントの曲げ強度を高くするためには、比較的高強度の材料を選定し、または板厚を厚くすることになるため、コストや質量が増大する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、衝突エネルギーを充分に吸収することができるとともに、バンパーリインホースメントの曲げ強度を低下させることができる車体前部構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、車体の前後方向を長手方向として車幅方向における両側に配置された二つのフロントサイドメンバーと、前記二つのフロントサイドメンバーの間に配置されたパワーユニットと、前記二つのフロントサイドメンバーの前端に支持されるとともに、前記車体の前後方向における前記パワーユニットの前方に所定の間隔を空けて配置されたバンパーリインホースメントとを備えた車体前部構造において、前記バンパーリインホースメントは、前記車幅方向における所定位置を挟んだ一方側の曲げ強度が他方側の曲げ強度よりも低くなるように構成され、前記バンパーリインホースメントにおける前記所定位置に、前記パワーユニットに対向した面から前記パワーユニットに向けて突出した突出部が形成され、前記突出部は、前記バンパーリインホースメントの前方から荷重が入力されて、前記バンパーリインホースメントが前記パワーユニット側に屈曲した際に、前記パワーユニットに接触するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、車幅方向における両側に配置された二つのフロントサイドメンバーに、バンパーリインホースメントが支持されており、そのバンパーリインホースメントは、パワーユニットに対向した面からパワーユニットに向けて突出した突出部を有している。そして、突出部は、バンパーリインホースメントの前方から荷重が入力されて、バンパーリインホースメントがパワーユニット側に屈曲した際に、パワーユニットと接触するように構成されている。したがって、上記のようにバンパーリインホースメントが屈曲した際には、二つのフロントサイドメンバーと突出部とがバンパーリインホースメントを支持することとなる。突出部は、二つのフロントサイドメンバーの間に配置されていることから、バンパーリインホースメントを支持する支持点間の距離が短くなる。したがって、バンパーリインホースメントに発生する曲げモーメントを小さくすることができる。その結果、バンパーリインホースメントの曲げ強度を低くすること、すなわち比較的低強度の材料でバンパーリインホースメントを形成し、またはバンパーリインホースメントの板厚を薄くすることができる。そのため、バンパーリインホースメントの質量やコストを低減することができる。

この発明の実施形態における車体前部構造を説明するための模式図であり、またポールバリアーとバンパーリインホースメントとが接触した直後の状態を示す図である。 バンパーリインホースメントの構成の一例を説明するための斜視図である。 クラッシュボックスが潰れた車体前部構造を示す模式図である。 突出部とパワーユニットとが接触した車体前部構造を示す模式図であり、またバンパーリインホースメントに発生する曲げモーメントの大きさを説明するための図である。 パワーユニットとバンパーリインホースメントとが接触したときの車体前部構造を示す模式図である。 二つの突出部材を備えたバンパーリインホースメントの構成の一例を説明するための斜視図である。 二つの突出部を有する突出部材の構成を説明するための斜視図であり、（ａ）はバンパーリインホースメントに突出部材を取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は突出部材のみを構成を示す斜視図である。 バンパーリインホースメントを構成する部材に突出部を形成した例を説明するための斜視図であり、（ａ）はバンパーリインホースメントをユニット化した状態を示す図であり、（ｂ）バンパーリインホースメントを構成する各部材を示す斜視図である。

この発明で対象とすることができる車体前部構造の一例を図１および図２を参照して説明する。なお、図１には、衝突試験などに使用されるポールバリアーＢを、車両の前方に示している。以下の説明における方向は、車両が前進走行している場合に乗員から見た方向に合わせて示す。

この車体前部構造１は、前方の障害物に衝突するなどによる比較的大きな荷重が前方から入力された場合に、その衝突エネルギーを吸収するものであり、車幅方向における両側に、車両の前後方向を長手方向としたフロントサイドメンバー２ａ，２ｂが設けられている。このフロントサイドメンバー２ａ，２ｂは、比較的座屈強度が高い部材であって、後端部が、図示しないキャビンを構成する骨格部材に連結されている。

そのフロントサイドメンバー２ａ，２ｂの前端部には、車両の前後方向を長手方向としたクラッシュボックス３ａ，３ｂが連結されている。具体的には、フロントサイドメンバー２ａ，２ｂの前端部と、クラッシュボックス３ａ，３ｂの後端部とがボルトなどにより一体化されている。このクラッシュボックス３ａ，３ｂは、従来知られているクラッシュボックスと同様に、比較的座屈強度が低く構成されており、前方から比較的大きな荷重が入力されたときに、後方側に向けて圧縮変形するように構成されている。

そのクラッシュボックス３ａ，３ｂの前端部には、車幅方向を長手方向としたバンパーリインホースメント４が連結されている。そのバンパーリインホースメント４は、前方からの衝突荷重を左右のクラッシュボックス３ａ，３ｂに分散して伝達するように構成されている。すなわち、予め定められた上限荷重以下の荷重が入力された場合に、屈折することがないように構成されている。具体的には、ロール成形法により中空状に形成され、図２（ａ）に示すように前方を向いた面における上下方向の中央部が、後方側に窪んで形成されている。なお、図１では、便宜上、バンパーリインホースメント４が、ポールバリアーＢと接触するように示しているものの、このバンパーリインホースメント４の前面には、発泡材などにより構成された緩衝部材を介してバンパーカバーが取り付けられている。また、図２（ａ）では、便宜上、左側のクラッシュボックス３ｂを図示していない。

また、バンパーリインホースメント４における長手方向での中央部（以下、平坦部と記す）５は、車幅方向に沿って形成されており、その両側の部分（以下、傾斜部と記す）６，７が、後方側に傾斜して形成されている。そして、傾斜部６，７における後方側を向いた面にクラッシュボックス３ａ，３ｂがボルトなどにより連結されている。

さらに、一方側の傾斜部（以下、第１傾斜部と記す）６の曲げ強度が、他の部分（平坦部５と他方側の傾斜部７）の曲げ強度よりも低くなるように構成されている。したがって、車幅方向における中央に前方から荷重が入力された場合には、第１傾斜部６と平坦部５との境界位置でバンパーリインホースメント４が屈曲する。なお、第１傾斜部６の曲げ強度は、長手方向での各部位で同一に形成されており、また車幅方向における中央に前方から大きな荷重が入力されたときに、クラッシュボックス３ａ，３ｂが押し潰されるまでは、塑性変形することがないように定められている。

またさらに、平坦部５のうち第１傾斜部６側には、後方側に突出した突出部材８が一体化されている。図２に示す突出部材８は、バンパーリインホースメント４の上面と背面（後方側を向いた面）と下面とに接触するように断面形状がコの字型に形成され、幅方向における中央部分が、後方側に突出している。なお、図に示す例では、その突出した部分は矩形状に形成されている。

そして、上記の各フロントサイドメンバー２ａ，２ｂの間で、かつバンパーリインホースメント４の後方側にエンジンやトランスミッションなどにより構成されたパワーユニット９が設けられている。このパワーユニット９は、フロントサイドメンバー３ａ，３ｂなどの比較的剛性の高い部材に連結されている。なお、図１には、便宜上、パワーユニット９を矩形状に示している。

つぎに、上記車体前部構造の作用について説明する。図１に示すようにバンパーリインホースメント４における車幅方向の中央部とポールバリアーＢとが接触すると、まず、クラッシュボックス３ａ，３ｂが後方側に圧縮される。また、バンパーリインホースメント４における各部位には、クラッシュボックス３ａ，３ｂに連結された部分を支持点として、その支持点からポールバリアーＢと接触している作用点までの距離に応じた曲げモーメントが作用する。そして、上述したように第１傾斜部６の曲げ強度が低く形成され、かつ第１傾斜部６の長手方向では同一に形成されているため、第１傾斜部６における平坦部５側の部分が屈曲することになる。したがって、バンパーリインホースメント４は、平坦部５と第１傾斜部６との境界位置が後方側に変位するように変形する。そのようにクラッシュボックス３ａ，３ｂとバンパーリインホースメント４とが変形することに伴って、その変位量に応じたエネルギーを吸収する。

ついで、図３に示すようにクラッシュボックス３ａ，３ｂが完全に押し潰される。その状態では、突出部材８とパワーユニット９との間に所定の隙間が空いている。衝突荷重が大きく更にバンパーリインホースメント４がポールバリアーＢに押圧されると、図４に示すように突出部材８とパワーユニット９とが接触する。そのように突出部材８とパワーユニット９とが接触することにより、バンパーリインホースメント４は、クラッシュボックス３ａ，３ｂに連結された部分と、突出部材８が連結された部分との三点で支持されることとなる。したがって、ポールバリアーＢから入力された荷重を、クラッシュボックス３ａ，３ｂおよびパワーユニット９に分散して伝達することができる。また、バンパーリインホースメント４を支持する各支持点の距離が短くなる。そのため、バンパーリインホースメント４に発生する曲げモーメントを小さくすることができる。

なお、図４には、バンパーリインホースメント４が三点支持された際に発生する曲げモーメントの大きさを実線で示し、比較対象として同一位置に同一の入力荷重が作用し、かつクラッシュボックス３ａ，３ｂのみでバンパーリインホースメント４を二点支持した場合に発生する曲げモーメントの大きさを破線で示している。

さらにバンパーリインホースメント４が押圧されて変位した場合には、図５に示すように、フロントサイドメンバー２ａ，２ｂが座屈変形し、その場合には、バンパーリインホースメント４における突出部材８が連結された部分よりも中央側の部分が、パワーユニット９に接触する。したがって、各フロントサイドメンバー２ａ，２ｂおよびパワーユニット９を介した荷重の伝達経路が複数形成される。そのため、バンパーリインホースメント４からパワーユニット９には、複数の箇所から荷重が分散されて伝達されるので、各部材２ａ，２ｂ，９に作用する荷重を低減することができる。そして、パワーユニット９が、ほぼ平行にキャビン側に移動する。この際には、フロントサイドメンバー２ａ，２ｂの座屈に伴ったエネルギーと、パワーユニット９の移動量に応じたエネルギーとが吸収される。

上述したようにバンパーリインホースメント４が屈曲した時に、突出部材８とパワーユニット９とが接触するように、バンパーリインホースメント４に突出部材８を取り付けることにより、バンパーリインホースメント４に発生する曲げモーメントを低減することができる。その結果、バンパーリインホースメント４の曲げ強度を低くすること、すなわち比較的低強度の材料でバンパーリインホースメント４を形成し、またはバンパーリインホースメント４の板厚を薄くすることができる。そのため、バンパーリインホースメント４の質量やコストを低減することができる。

なお、バンパーリインホースメント４に複数の突出部材８を取り付けてもよい。その例を図６に示している。図６に示すバンパーリインホースメント４および突出部材８は、車幅方向における中央を挟んで左右対称に形成されている。すなわち、各傾斜部６，７の曲げ強度が、平坦部５の曲げ強度よりも低く形成されており、平坦部５における両側の背面にそれぞれ突出部材８が取り付けられている。

図６に示すバンパーリインホースメント４は、車幅方向における中央に荷重が入力されると、平坦部５の両側が屈曲して、平坦部５がほぼ水平に後退する。その結果、各突出部材８がパワーユニット９に接触する。そのため、図１に示す構成よりもバンパーリインホースメント４を支持する支持点の距離を短くすることができるので、バンパーリインホースメント４に発生する曲げモーメントをより一層低下させることができる。

さらに、複数の突出部材８に代えて、複数箇所でパワーユニット９に接触するように突出部材８を形成してもよい。その例を図７に示している。図７に示す突出部材８は、断面形状がコの字型に形成され、かつ平坦部５とほぼ同一の長さに形成されている。また、その長手方向における中央部における後方側への突出量が少なく形成され、その中央部から端部に向けて次第に突出量が多くなるように構成されている。すなわち、突出部材８の両側の部分がパワーユニット９に接触するように構成されている。言い換えると、二つの突出部を備えている。なお、バンパーリインホースメント４の曲げ強度は、図６に示す例と同様に設定されている。

このように一つの突出部材８に、複数の突出部を形成した場合も、図６に示す例と同様の効果を奏することができるとともに、その突出部材８をバンパーリインホースメント４に取り付ける工数を低減することができる。

さらに、バンパーリインホースメント４と一体に突出部を形成してもよい。その例を図８に示している。図８に示すバンパーリインホースメント４は、断面形状がコの字型のフロントメンバー１０と、そのフロントメンバー１０の開口部を閉じるように取り付けられるリアメンバー１１との二つの部材により構成されている。このリアメンバー１１は、平坦部５の部分が後方に突出するように形成されており、その突出量は、長手方向の中央部を除いてほぼ同一に形成されている。

このようにバンパーリインホースメント４を構成する部材に突出部を形成した場合も、図１、図６、図７に示す例と同様の効果を奏することができるとともに、バンパーリインホースメント４に他の部材を取り付ける必要がないため、その分、組み立て工数を低減することができる。

１…車体前部構造、 ２…フロントサイドメンバー、 ３…クラッシュボックス、 ４…バンパーリインホースメント、 ８…突出部材、 ９…パワーユニット、 １０…フロントメンバー、 １１…リアメンバー。

Claims (1)

1. 車体の前後方向を長手方向として車幅方向における両側に配置された二つのフロントサイドメンバーと、
   前記二つのフロントサイドメンバーの間に配置されたパワーユニットと、
   前記二つのフロントサイドメンバーの前端に支持されるとともに、前記車体の前後方向における前記パワーユニットの前方に所定の間隔を空けて配置されたバンパーリインホースメントと
   を備えた車体前部構造において、
   前記バンパーリインホースメントは、前記車幅方向における所定位置を挟んだ一方側の曲げ強度が他方側の曲げ強度よりも低くなるように構成され、
   前記バンパーリインホースメントにおける前記所定位置に、前記パワーユニットに対向した面から前記パワーユニットに向けて突出した突出部が形成され、
   前記突出部は、前記バンパーリインホースメントの前方から荷重が入力されて、前記バンパーリインホースメントが前記パワーユニット側に屈曲した際に、前記パワーユニットに接触するように構成されている
   ことを特徴とする車体前部構造。

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