JP6866831B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部車体構造、特に衝撃吸収のための構造に関する。

車両の前部車体構造は、車体の左右の車両前後方向に延びる１対の側方骨格部材と、車両の左右方向に延び、１対の側方骨格部材の前端に結合されたバンパリインフォースメントを有する。バンパリインフォースメントは、１対の側方骨格部材より外側に延びる側方延長部を有する。スモールオーバラップ衝突したとき、つまり側方延長部に衝突対象物が衝突したとき、この衝突荷重を側方骨格部材の側面に伝えるために、側方延長部から後方かつ車両内側に延びる荷重伝達部材が設けられている。

下記特許文献１には、前側固定部（３４）によってバンパリインフォースメント（１８）の側方延長部(張出部２０)の後面に結合された荷重伝達部材（スライドスペーサ３０）が示されている。

特開２０１４−１１３８９４号公報

バンパリインフォースメントが中空部材であり、その後面に荷重伝達部材が結合されている場合、側方延長部が荷重を受けたとき、バンパリインフォースメントがつぶれて変形してしまい、衝突荷重を十分に側方骨格部材に伝達することができない場合がある。

本発明は、側方延長部に掛かる衝突荷重を荷重伝達部材を介して側方骨格部材に効率良く伝達する車両の前部車体構造を提供する。

本発明に係る車両の前部車体構造は、車両の前部の左右を車両前後方向に延びる１対の側方骨格部材と、車両左右方向に延び、１対の側方骨格部材の前端に結合された中空のバンパリインフォースメントであって、１対の側方骨格部材から外側に延びる側方延長部を有するバンパリインフォースメントと、バンパリインフォースメントの側方延長部の前面からこの側方延長部を貫通し、更に後方かつ車両内側に向けて延びる荷重伝達部材と、を有する。

荷重伝達部材がバンパリインフォースメントを貫通しているため、スモールオーバラップ衝突の際、衝突対象物が直接荷重伝達部材に衝突し、衝突荷重が側方骨格部材に直接伝達される。

さらに、バンパリインフォースメントは、中空の四角形断面を形成する上壁、下壁、前壁および後壁を有し、さらに、上壁と下壁の中間に、かつ前壁と後壁をつなぐように配置された少なくとも１つの補強壁を有するものとできる。そして、荷重伝達部材は、バンパリインフォースメントの上壁、下壁および補強壁のうち２つの隣り合う壁の間に位置するようにすることができる。

荷重伝達部材をバンパリインフォースメントに貫通させた場合であっても、補強壁を維持することができ、バンパリインフォースメントの強度および剛性を維持できる。

さらに、荷重伝達部材は、上壁および下壁を有する中空部材であり、この荷重伝達部材の上壁と下壁が、それぞれ対応するバンパリインフォースメントの隣り合う壁に平行に隣接して位置するようにすることができる。

荷重伝達部材が、バンパリインフォースメントの壁で挟まれるように位置するため、バンパリインフォースメントに対する荷重伝達部材の上下方向の動きを抑制することができる。

さらに、バンパリインフォースメントおよび荷重伝達部材は金属製とすることができ、バンパリインフォースメントの前面および後面において、荷重伝達部材の少なくとも上壁および下壁がバンパリインフォースメントに溶接されるようにできる。

荷重伝達部材の上壁および下壁が隣接するバンパリインフォースの壁で溶接されるので、バンパリインフォースメントの強度の高い部分で荷重伝達部材と結合することができ、結合強度を高くすることができる。

また、荷重伝達部材の後端は、側方骨格部材から離れて位置するようにでき、スモールオーバラップ衝突時に、側方骨格部材に当接し、これにより荷重伝達部材がバンパリインフォースメントの側方延長部に入力した荷重を側方骨格部材に伝達するようにできる。

スモールオーバラップ衝突時の荷重を荷重伝達部材で側方骨格部材に直接伝達することができ、衝突荷重の伝達の効率が向上する。

車両の前部車体構造を模式的に示す平面図である。 前部車体構造の左前部分の拡大平面図である。 図２のＡ−Ａ線によるバンパリインフォースメントと荷重伝達部材の断面図である。 図２の矢印Ｂによるバンパリインフォースメントと荷重伝達部材の矢視図である。 スモールオーバラップ衝突時の前部車体構造の変形を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、車両の前部車体構造１０を模式的に示す平面図である。矢印ＦＲの向きが車両の前方、矢印ＬＨの向きが車両の左方、紙面の貫く方向の手前の向き（ＵＰで示す）が車両の上方である。以降の説明において、特段の断りがない限り、前後左右上下などの方向および向きを表す語句は、車両に対する方向および向きを表す。また、左右方向において、車両の中心線に近い側を車両内側、遠い側を車両外側と記す。

図示する前部車体構造１０は、ラダーフレーム１２を有する車両の前部車体構造である。ラダーフレームは、車両の左右を前後方向に延びる１対のサイドレール１４Ｌ，１４Ｒと、左右方向に延びて左右のサイドレール１４Ｌ，１４Ｒをつなぐ複数のクロスメンバ１６，１８，２０を有する。サイドレール１４Ｌ，１４Ｒの前方部分は、車両の前部において車両の左右を前後方向に延びる側方骨格部材である。サイドレール１４Ｌ，１４Ｒは鋼製であり、中空の長方形断面形状を有する。サイドレール１４Ｌ，１４Ｒの前端部分は、これより後方の部分に比して強度の低いクラッシュボックス２４Ｌ，２４Ｒとして構成される。クラッシュボックス２４Ｌ，２４Ｒは、前方衝突の際、つぶれて衝撃を緩和する。

サイドレール１４Ｌ，１４Ｒの前端には、左右方向に延びるバンパリインフォースメント２８が結合されている。バンパリインフォースメント２８は、左右のサイドレール１４Ｌ，１４Ｒの間に位置する中央部３０と、中央部３０の左右両端部から左右方向において車両外側に向けて延びる側方延長部３２Ｌ，３２Ｒを有する。バンパリインフォースメント２８は、図示するように前方に向けて凸の屈曲または湾曲した形状を有し、この結果、側方延長部３２Ｌ，３２Ｒは、その外側の端が、中央部３０につながる内側の端よりも後方に位置するように傾斜して配置されている。

バンパリインフォースメント２８には、その両端部、つまり側方延長部３２から後方かつ車両の内側に向けて延びる荷重伝達部材３４Ｌ，３４Ｒが結合されている。荷重伝達部材３４Ｌ，３４Ｒは、車幅の外側の４分の１に対象物が衝突する、いわゆるスモールオーバラップ衝突において、衝突時の荷重をサイドレール１４Ｌ，１４Ｒに伝達する。荷重伝達部材３４Ｌ，３４Ｒについては、後に詳述する。

サイドレール１４Ｌ，１４Ｒ、クラッシュボックス２４Ｌ，２４Ｒ、側方延長部３２Ｌ，３２Ｒおよび荷重伝達部材３４Ｌ，３４Ｒのそれぞれは左右一対をなして設けられ、対をなすもの同士は左右対称に構成される。以降の説明において左右のものを区別する必要がない場合、単にサイドレール１４、クラッシュボックス２４、側方延長部３２および荷重伝達部材３４と記す。

図２は、前部車体構造１０の左前部分の拡大図である。右前部分はこれと対称に現れる。図３は、図２に示すＡ−Ａ線による断面図、図４は、図２に示す矢印Ｂによる矢視図である。

バンパリインフォースメント２８は、中空の四角形の断面形状を有し、断面の四角形の上辺に対応する上壁３６、下辺に対応する下壁３８、車両の前側の辺に対応する前壁４０、後側の辺に対応する後壁４２を有する。バンパリインフォースメント２８の断面形状の四角形は、例えば長方形とすることができ、この場合、上壁３６および下壁３８を水平に配置し、前壁４０および後壁４２を鉛直に配置してよい。さらに、バンパリインフォースメント２８は、上壁３６と下壁３８の中間に、かつ前壁４０と後壁４２をつなぐように配置された補強壁４４を有する。補強壁４４は、バンパリインフォースメント２８の全長にわたって設けることができ、また水平に配置することができる。補強壁４４は、バンパリインフォースメント２８の必要な強度および剛性を得るために設けられ、１枚に限らず必要に応じて複数枚設けてもよく、強度が十分であれば設けなくてもよい。前壁４０および後壁４２には、上壁３６と補強壁４４の間の位置に荷重伝達部材３４を受け入れる開口４６，４８が形成されている。バンパリインフォースメント２８は金属製であり、例えばアルミニウム製である。アルミニウムなどの押出し加工に適した材料であれば、バンパリインフォースメント２８は、押出し加工にて作製することができる。

荷重伝達部材３４は、中空の四角形の断面を有する角筒形状を有し、断面四角形の上辺に対応する上壁５０、下辺に対応する下壁５２、車両外側の辺に対応する外側壁５４、車両内側の辺に対応する内側壁５６を有する。荷重伝達部材３４の断面形状の四角形は例えば長方形とすることができ、この場合、上壁５０および下壁５２を水平に配置し、外側壁５４および内側壁５６を鉛直に配置してよい。各壁５０，５２，５４，５６の厚さは共通とすることができ、また異なる厚さとしてもよい。具体的には、内側壁５６の厚さを他の壁に比して厚く、例えば１．３倍以上または１．５倍にすることができる。荷重伝達部材３４は金属製であり、例えばアルミニウム製である。アルミニウムなどの押出し加工に適した材料であれば、押出し加工にて作製することができる。

荷重伝達部材３４は、バンパリインフォースメント２８の側方延長部３２を横切るように貫通して、これに結合されている。荷重伝達部材３４は、側方延長部３２の前面から、側方延長部３２を貫通して更に後方かつ車両内側に向けて、車両の中心線に対して斜めに延びている。また、荷重伝達部材３４は、直線形状を有する。この前部車体構造１０では、荷重伝達部材３４のバンパリインフォースメント２８を貫通している部分は、バンパリインフォースメント２８の上壁３６と補強壁４４の間に位置している。また、荷重伝達部材３４のバンパリインフォースメント２８に対する位置は、衝突時の前部車体構造の変形の態様によって、他の位置、例えば、補強壁４４と下壁３８の間であってもよい。補強壁が複数設けられている場合には、隣り合う２つの補強壁の間に位置してもよい。バンパリインフォースメント２８の前壁４０および後壁４２に設けられる開口の位置は、荷重伝達部材３４を配置する位置に対応して定められる。荷重伝達部材３４を隣り合う壁の間に配置することで、補強壁４４を維持した上で、荷重伝達部材３４を設けることができ、荷重伝達部材３４を結合するために補強壁４４の一部を設けない場合に比べ、バンパリインフォースメント２８の強度および剛性の低下を抑制することができる。

荷重伝達部材３４は、バンパリインフォースメント２８の前壁４０と後壁４２に接合される。荷重伝達部材３４およびバンパリインフォースメント２８が共に金属製であれば、前壁４０，後壁４２に形成された開口４６，４８の周囲に沿ってアーク溶接を行って、荷重伝達部材３４とバンパリインフォースメント２８を結合することができる。溶接は、開口４６，４８の全周で行ってもよく、また一部、例えば上辺および下辺に沿ってのみ溶接してもよい。

荷重伝達部材３４の上壁５０とバンパリインフォースメント２８の上壁３６は、平行に、かつ隣接して配置される。これに代えて、またこれと同時に荷重伝達部材３４の下壁５２とバンパリインフォースメント２８の補強壁４４は、平行に、かつ隣接して配置される。この例とは異なり、バンパリインフォースメント２８の補強壁４４と下壁３８の間に荷重伝達部材３４が位置する場合には、荷重伝達部材３４の上壁５０とバンパリインフォースメント２８の補強壁４４が平行にかつ隣接して配置され、また荷重伝達部材３４の下壁５２とバンパリインフォースメント２８の下壁３８が平行にかつ隣接して配置される。さらに、荷重伝達部材３４が２つの補強壁４４の間に位置する場合は、荷重伝達部材３４の上壁５０および下壁５２は対応する補強壁４４に平行にかつ隣接して配置される。バンパリインフォースメント２８の前壁４０および後壁４２において、上壁３６、下壁３８および補強壁４４の近傍は、これらの壁から離れた部分に比べて衝突時の変形が少なく、これら上壁３６、下壁３８および補強壁４４の近傍にて荷重伝達部材３４の接合を行うことで、衝突時に接合状態が維持されやすくなる。また、荷重伝達部材３４は、上下にバンパリインフォースメント２８の壁が隣接することで、上下方向の動きを拘束され、荷重伝達部材３４とバンパリインフォースメント２８の相対的な動きを抑制することができる。

荷重伝達部材３４の後端はサイドレール１４と離れている。また、荷重伝達部材３４の後端面５８は、この後端面５８が規定する平面がサイドレール１４と交差するように配置される。この実施形態の荷重伝達部材３４では、後端面５８は、角筒形状の荷重伝達部材３４の中心線に直交している。後端面５８の車両内側の内側辺縁６０は、サイドレール１４の側面に対向する角を形成している。この角は、丸面に面取されてもよい。

図５は、スモールオーバラップ衝突時の前部車体構造１０の変形の様子を示す模式図である。スモールオーバラップ衝突は、車幅の外側、４分の１に対象物が衝突する衝突態様であり、衝突試験においては、スモールオーバラップバリア６２（以下、バリア６２と記す。）に車両を衝突させる。バリア６２は、サイドレール１４よりも車両外側に衝突するため、サイドレール１４が十分に衝突荷重を受けられない場合がある。この前部車体構造１０においては、バンパリインフォースメント２８を貫通する荷重伝達部材３４により衝突荷重をサイドレール１４に伝達している。

スモールオーバラップ衝突時において、バリア６２は、バンパリインフォースメント２８の側方延長部３２に衝突し、この荷重がサイドレール１４のクラッシュボックス２４に伝わりこれをつぶす。並行して、バンパリインフォースメント２８は後退しつつ、屈曲し、荷重伝達部材３４の後端は、より車両内側に向き、かつ車両内側に移動する。この結果、荷重伝達部材３４の後端面の内側辺縁６０がサイドレール１４の側面に当接し、衝突荷重をサイドレール１４に伝える。この結果、サイドレール１４が車両内側に屈曲して、衝突エネルギが吸収される。このとき、荷重伝達部材３４が衝突荷重を直接サイドレール１４に伝えるので、効率良くサイドレール１４を屈曲させることができる。また、荷重伝達部材３４がバンパリインフォースメント２８の側方延長部３２を支え、これにより、バリア６２の更なる進入を抑えることができる。

仮に、荷重伝達部材３４がバンパリインフォースメント２８を貫通しておらず、後壁４２から後方に延びていたら、荷重伝達部材３４の後端面５８がサイドレール１４に当接したとき、衝突荷重によってバンパリインフォースメント２８が圧壊し、衝突荷重がサイドレール１４に十分に伝わらない可能性がある。また、バンパリインフォースメント２８が圧壊すると、荷重伝達部材３４の向きが変わって、サイドレール１４を変形させることができない可能性がある。前部車体構造１０においては、荷重伝達部材３４がバンパリインフォースメント２８を貫通しているため、衝突荷重をサイドレール１４に効率良く伝達し、サイドレール１４を十分に屈曲させることができる。また、荷重伝達部材３４の後端がサイドレール１４の屈曲部分に保持され、これにより、バンパリインフォースメント２８の側方延長部を有効に支持することができる。

上述の実施形態においては、ラダーフレームの車両を例示して説明したが、これに限らず、モノコックフレームの車両についても本願発明を適用することができる。モノコックフレームの場合、フロントサイドメンバが側方骨格部材となる。

１０ 前部車体構造、１２ ラダーフレーム、１４（１４Ｌ，１４Ｒ） サイドレール（側方骨格部材）、１６，１８，２０ クロスメンバ、２４（２４Ｌ，２４Ｒ） クラッシュボックス、２８ バンパリインフォースメント、３０ 中央部、３２（３２Ｌ，３２Ｒ） 側方延長部、３４（３４Ｌ，３４Ｒ） 荷重伝達部材、３６ 上壁、３８ 下壁、４０ 前壁、４２ 後壁、４４ 補強壁、４６，４８ 開口、５０ 上壁、５２ 下壁、５４ 外側壁、５６ 内側壁、５８ 荷重伝達部材の後端面、６０ 後端面の辺縁、６２ スモールオーバラップバリア。

Claims (5)

1. 車両の前部の左右を車両前後方向に延びる１対の側方骨格部材と、
   車両左右方向に延び、前記１対の側方骨格部材の前端に結合された中空のバンパリインフォースメントであって、前記１対の側方骨格部材から外側に延びる側方延長部を有するバンパリインフォースメントと、
   前記バンパリインフォースメントの前記側方延長部の前面から当該側方延長部を貫通し、更に後方かつ車両内側に向けて延びる荷重伝達部材と、
   を有する、車両の前部車体構造。
2. 請求項１に記載の車両の前部車体構造であって、
   前記バンパリインフォースメントは、中空の四角形断面を形成する上壁、下壁、前壁および後壁を有し、さらに、上壁と下壁の中間に、かつ前壁と後壁をつなぐように配置された少なくとも１つの補強壁を有し、
   前記荷重伝達部材は、前記バンパリインフォースメントの上壁、下壁および補強壁のうち２つの隣り合う壁の間に位置する、
   車両の前部車体構造。
3. 請求項２に記載の車両の前部車体構造であって、
   前記荷重伝達部材は、上壁および下壁を有する中空部材であり、当該荷重伝達部材の前記上壁と前記下壁は、それぞれ対応する前記バンパリインフォースメントの前記隣り合う壁に平行に隣接して位置する、
   車両の前部車体構造。
4. 請求項３に記載の車両の前部車体構造であって、
   前記バンパリインフォースメントおよび前記荷重伝達部材は金属製であり、前記バンパリインフォースメントの前面および後面において、前記荷重伝達部材の少なくとも前記上壁および前記下壁が前記バンパリインフォースメントに溶接されている、
   車両の前部車体構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造であって、
   前記荷重伝達部材の後端は、前記側方骨格部材から離れて位置しており、スモールオーバラップ衝突時に、前記側方骨格部材に当接し、これにより前記荷重伝達部材が前記バンパリインフォースメントの前記側方延長部に入力した荷重を前記側方骨格部材に伝達する、
   車両の前部車体構造。

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