JP6981155B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は車体前部構造に係る。特に、本発明は、車体前後方向に沿って延在するフロントサイドメンバおよび第２メンバを備えた車体前部構造の改良に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、車体前部構造として、車体前後方向に沿って延在する左右一対のフロントサイドメンバそれぞれの前端部にクラッシュボックスが接続され、これらクラッシュボックスの前端部同士の間に、車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメントが架け渡された構造が知られている。また、この特許文献１では、前記フロントサイドメンバの下側に、車体前後方向に沿って延在する左右一対の第２メンバ（この特許文献１では第２クラッシュボックスおよび第３クラッシュボックスと称している）が配設され、これら第２メンバの前端部同士の間に、車幅方向に沿って延在する第２クロスメンバ（この特許文献１では第２バンパリインフォースメントと称している）が架け渡されている。また、第２クロスメンバの後端部にはサスペンションメンバが接続されている。

特開２００９−４０１８７号公報

ところで、前述した車体前部構造にあっては、一般に、車種（フロントバンパ周辺の形状等）に応じてクラッシュボックスの長さ寸法および第２メンバの長さ寸法が変更される。このため、車両前突時、クラッシュボックスが潰れきるタイミング（クラッシュボックスが最大限に変形し、衝突荷重を他の部材に伝達する状態となるタイミング）と第２メンバが潰れきるタイミング（同様に、第２メンバが最大限に変形し、衝突荷重を他の部材に伝達する状態となるタイミング）とが車種によって異なり、これら部材（クラッシュボックスおよび第２メンバ）の車体後方側に位置しているフロントサイドメンバおよびサスペンションメンバそれぞれに衝突荷重が入力されるタイミングも異なることになる。その結果、フロントサイドメンバの折れモードが車種毎に異なることになり、この折れモードを安定的に得ることが難しかった。

また、第２メンバが潰れきるタイミングをコントロールするためには該第２メンバの長さ寸法を所定寸法まで長くする必要があるが、この場合に車両前突時における相手側の部材（例えば相手側の車両）を保護するためには前記第２クロスメンバが必須であり、車体の軽量化を図ることが難しかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フロントサイドメンバの折れモードを安定的に得ることができ、また、車体の軽量化を図ることが可能な車体前部構造を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車体前後方向に沿って延在するフロントサイドメンバと、該フロントサイドメンバの前端部に接続されたクラッシュボックスと、該クラッシュボックスの前端部に接続されて車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメントと、前記フロントサイドメンバの下側に配設されて車体前後方向に沿って延在する第２メンバと、該第２メンバの後端部に接続されたサスペンションメンバと、ラジエータを支持するラジエータサポートとを備えた車体前部構造を前提とする。そして、この車体前部構造は、車体前後方向における前記第２メンバの前端位置が、前記クラッシュボックスが潰れきる前突荷重が入力された際、前記クラッシュボックスが前記バンパリインフォースメントと共に車体前後方向で圧縮変形された場合に、前記クラッシュボックスが潰れきった状態となった時点での前記バンパリインフォースメントの前端位置と同一の位置であって、通常時は前記クラッシュボックスの前端位置よりも所定寸法だけ車体後方側の位置であり且つ前記ラジエータサポートの車体前後方向での配設位置に重なる位置であることを特徴とする。

この特定事項により、車両前突時には、クラッシュボックスが潰れきるタイミングと第２メンバに衝突荷重が入力されるタイミングとを略一致させることが可能となり、フロントサイドメンバおよびサスペンションメンバそれぞれに衝突荷重が入力されるタイミングのバラツキを小さくすることができる。このため、フロントサイドメンバの折れモードを安定的に得ることができる。また、第２メンバの前端位置はラジエータサポートの車体前後方向での配設位置に重なっており、第２メンバがラジエータサポートよりも前方側に突出する構造とはなっていない。このため、車両前突時における相手側の部材（例えば相手側の車両）を保護するために第２メンバの前端部に第２クロスメンバを備えさせるといった構造は必要なくなり、この第２クロスメンバを廃止することで車体の軽量化を図ることができる。

本発明では、フロントサイドメンバの下側に配設された第２メンバの前端位置が、クラッシュボックスが潰れきる前突荷重が入力された際、クラッシュボックスがバンパリインフォースメントと共に車体前後方向で圧縮変形された場合に、クラッシュボックスが潰れきった状態となった時点でのバンパリインフォースメントの前端位置と同一の位置であって、通常時はクラッシュボックスの前端位置よりも所定寸法だけ車体後方側の位置であり且つラジエータサポートの車体前後方向での配設位置に重なる位置となっている。このため、フロントサイドメンバの折れモードを安定的に得ることができ、また、第２クロスメンバを廃止することによる車体の軽量化を図ることができる。

実施形態に係る車体前部構造を示す斜視図である。 実施形態に係る車体前部構造を示す側面図である。 車両前突前における、フロントサイドメンバ、クラッシュボックス、バンパリインフォースメント、サスペンションメンバ、第２メンバ、ラジエータサポートそれぞれを模式的に示した側面図である。 車両前突時における図３相当図である。 従来技術における図３相当図である。 従来技術における図４相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る車体前部構造を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る車体前部構造を示す側面図である。なお、各図における矢印ＦＲは車体前方側を示しており、矢印ＵＰは上方側を示しており、矢印ＬＨは車幅方向の左側を示している。

−車体前部の概略構造−
図１に示すように、本実施形態に係る車体前部１の車幅方向の両外側には、左右一対のフロントサイドメンバ２，２が配設されている。このフロントサイドメンバ２，２は、車体前後方向に延在されており、断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。

フロントサイドメンバ２の前端部２１は、その他の部分よりも車幅方向の寸法が長く設定されており、この前端部２１には、図示しないボルトおよびナット等によってクラッシュボックス３が締結されている。クラッシュボックス３は、フロントサイドメンバ２と連続して車体前後方向に沿って延在されており、断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。またクラッシュボックス３は、フロントサイドメンバ２よりも車体前後方向の圧縮強度が低く設定されており、車両前突時の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３，３それぞれの前端部には、車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメント４が架け渡されている。バンパリインフォースメント４は、断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。また、バンパリインフォースメント４は、平面視において車幅方向両端部よりも車幅方向中央部が車体前方に位置するように湾曲されている。

フロントサイドメンバ２，２よりも下側には、左右一対の第２メンバ５，５が配設されている。第２メンバ５は、フロントサイドメンバ２と略平行に設けられて車体前後方向に沿って延在されており、断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。

図１および図２に示すように、第２メンバ５の車体後方側の端部（後端部）には、サスペンションメンバ６の前端部がボルトおよびナット等で締結されている。また、サスペンションメンバ６の前端部は、ブラケット６１を介してフロントサイドメンバ２の下面と上下方向で連結されている。

図１に示すように、フロントサイドメンバ２および第２メンバ５の車幅方向内側には、図示しないラジエータを支持するラジエータサポート７が配設されている。ラジエータサポート７は、車体正面視で略矩形枠状に形成されており、上方側において車幅方向に沿って延在されたラジエータサポートアッパ７１と、該ラジエータサポートアッパ７１よりも下方において車幅方向に沿って延在されたラジエータサポートロア７２と、ラジエータサポートアッパ７１およびラジエータサポートロア７２における車幅方向の両端部をそれぞれ上下方向で連結してラジエータサポート７の側部を構成するラジエータサポートサイド７３，７４と、を含んで構成されている。

ラジエータサポートアッパ７１は、車幅方向に沿って延在された長尺で金属製の部材であり、断面形状が下方側に開放された略Ｕ字状に形成されている。また、ラジエータサポートアッパ７１には、図示しないラジエータの上端部を固定するための図示しない取付孔が複数形成されている。更に、ラジエータサポートアッパ７１の車幅方向両端部には、図示しないエプロンアッパメンバと連結された連結部材７５の一端部が接合されている（図２では、車幅方向の左側（以下、車体左側という）の連結部材７５のみを示している）。また、ラジエータサポートアッパ７１の車体左側の端部には、ラジエータサポートサイド７３の上端部が接合されており、ラジエータサポートアッパ７１における車幅方向の右側（以下、車体右側という）の端部には、ラジエータサポートサイド７４の上端部が接合されている。

一方、ラジエータサポートロア７２は、ラジエータサポートアッパ７１と略平行に配置された長尺で金属製の部材であり、断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。そして、ラジエータサポートロア７２の車体左側の端部には、ラジエータサポートサイド７３の下端部が接合されており、ラジエータサポートロア７２の車体右側の端部には、ラジエータサポートサイド７４の下端部が接合されている。

ラジエータサポートサイド７３，７４は、長尺で金属製の部材であり、断面形状が車幅方向内側に開放された略Ｕ字状に形成されている。また、ラジエータサポートサイド７３の車体上下方向の中央部における車幅方向外側は、連結ブラケット７６を介して車体左側のクラッシュボックス３に図示しないボルトおよびナット等で締結されている。同様に、ラジエータサポートサイド７４の車体上下方向の中央部における車幅方向外側は、連結ブラケット７７を介して車体右側のクラッシュボックス３に図示しないボルトおよびナット等で締結されている。

−第２メンバ−
本実施形態の特徴は、前記第２メンバ５、特に、該第２メンバ５の前端位置にある。具体的には、図２に示すように、車体前後方向における第２メンバ５の前端位置は、前記クラッシュボックス３の前端位置よりも所定寸法（図２における寸法ｔ１）だけ車体後方側の位置であって前記ラジエータサポート７のラジエータサポートサイド７３，７４の車体前後方向での配設位置に重なった位置に設定されている。

より具体的には、第２メンバ５の前端位置は、車両前突時にクラッシュボックス３がバンパリインフォースメント４と共に圧縮変形（車体前後方向で変形）された場合に、クラッシュボックス３が潰れきった状態となった時点でのバンパリインフォースメント４の前端位置と同一の位置（車体前後方向での位置）となるように設定されている。このクラッシュボックス３が潰れきった状態となった時点でのバンパリインフォースメント４の前端位置は、クラッシュボックス３の構成材料や形状およびバンパリインフォースメント４の構成材料や形状によって異なるため、予め実験やシミュレーションによって、その位置が特定され、その位置に合わせて第２メンバ５の前端位置が設定されている。

更に、第２メンバ５の前端位置は、ラジエータサポートサイド７３，７４の車幅方向の外側に位置していると共に、ラジエータサポートサイド７３，７４における車体前後方向の略中間位置に設定されている。つまり、ラジエータサポートサイド７３，７４は車体前後方向に沿って所定寸法（図２における寸法ｔ２）を有しており、第２メンバ５の前端位置は、車体の側面視においてラジエータサポートサイド７３，７４の車体前後方向の前端位置と該ラジエータサポートサイド７３，７４の車体前後方向の後端位置との間に位置している。

−車両前突時−
次に、車両前突時について説明する。ここでは、理解を容易にするために、図３および図４の模式図を用いて説明する。図３は、車両前突前における、フロントサイドメンバ２、クラッシュボックス３、バンパリインフォースメント４、サスペンションメンバ６、第２メンバ５、ラジエータサポート７それぞれを模式的に示した側面図である。また、図４は車両前突時における図３相当図である。

図３に示すように、車両前突前にあっては、前述したように、車体前後方向における第２メンバ５の前端位置は、クラッシュボックス３の前端位置よりも所定寸法だけ車体後方側の位置であってラジエータサポート７のラジエータサポートサイド７３，７４の車体前後方向での配設位置に重なっている。

そして、車両前突時には、先ず、相手側の部材（例えば相手側の車両やバリア等）がバンパリインフォースメント４に当接し、このバンパリインフォースメント４およびクラッシュボックス３に衝突荷重が入力されることで、これらが圧縮変形（車体前後方向で変形）される。

そして、前述したように、第２メンバ５の前端位置は、クラッシュボックス３が潰れきった状態となった時点でのバンパリインフォースメント４の前端位置と同一の位置となるように設定されているため、図４に示すように、クラッシュボックス３が潰れきった状態となった時点において、相手側の部材Ａが第２メンバ５の前端部に当接し、この第２メンバ５に衝突荷重（図４におけるｆを参照）が入力され始めることになる。つまり、クラッシュボックス３が潰れきるタイミング（フロントサイドメンバ２に向けて衝突荷重Ｆが入力されるタイミング）と、第２メンバ５に衝突荷重ｆが入力され始めるタイミングとが略一致することになる。このため、フロントサイドメンバ２およびサスペンションメンバ６それぞれに衝突荷重が入力されるタイミングのバラツキを小さくすることができる。例えば、フロントサイドメンバ２およびサスペンションメンバ６それぞれに衝突荷重が入力されるタイミングを略一致させることができる。

従来技術にあっては、図５および図６（図５は従来技術における図３相当図であり、図６は従来技術における図４相当図である）に示すように、車両前突時、クラッシュボックスａが潰れきるタイミングと第２メンバｂが潰れきるタイミングとが異なっている場合に、フロントサイドメンバｃおよびサスペンションメンバｄそれぞれに衝突荷重が入力されるタイミングも異なることになっていた。つまり、車種（フロントバンパ周辺の形状等）によって、クラッシュボックスａが潰れきるタイミングでは未だ第２メンバｂが潰れきっていなかったり（図６に示す状態を参照）、または、クラッシュボックスａが潰れきるタイミングよりも前に既に第２メンバｂが潰れきっていたりすることがあった。このため、フロントサイドメンバｃの折れモードが車種毎に異なることになり、この折れモードを安定的に得ることが難しかった。なお、図５および図６における符号ｅはバンパリインフォースメントであり、符号ｇは第２クロスメンバであり、ｈはラジエータサポートである。

本実施形態によれば、前述したように、クラッシュボックス３が潰れきるタイミングと、第２メンバ５に衝突荷重が入力され始めるタイミングとが略一致することになり、フロントサイドメンバ２およびサスペンションメンバ６それぞれに衝突荷重が入力されるタイミングのバラツキを小さくすることができる。その結果、フロントサイドメンバ２の折れモードおよびサスペンションメンバ６の割れタイミングのバラツキを小さくすることができ、フロントサイドメンバ２の折れモードを安定的に得ることができる。つまり、車種が異なっても、前述の如く第２メンバ５の前端位置を設定することにより、フロントサイドメンバ２の折れモードを安定的に得ることができ、車両前突時の衝突荷重を効果的に吸収することができる。

また、第２メンバ５の前端位置はラジエータサポート７のラジエータサポートサイド７３，７４の車体前後方向での配設位置に重なっており、第２メンバ５がラジエータサポート７よりも前方側に突出する構造とはなっていない。このため、車両前突時における相手側の部材（例えば相手側の車両）を保護するために第２メンバ５の前端部に第２クロスメンバ（図５の符号ｇを参照）を備えさせるといった構造は必要なくなり、この第２クロスメンバを廃止することで車体の軽量化を図ることができる。

−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態では、クラッシュボックス３が潰れきるタイミングと、第２メンバ５に衝突荷重が入力され始めるタイミングとを略一致させるものとしていた。本発明では、クラッシュボックス３が潰れきるタイミングと第２メンバ５に衝突荷重が入力されるタイミングとが所定範囲内（従来技術の構造に比べて両者のタイミングが近くなる範囲内）であれば、本発明の技術的思想の範疇である。

本発明は、車体前後方向に沿って延在するフロントサイドメンバおよび第２メンバを備えた車体前部構造に適用可能である。

１ 車体前部
２ フロントサイドメンバ
３ クラッシュボックス
５ 第２メンバ
６ サスペンションメンバ
７ ラジエータサポート

Claims (1)

1. 車体前後方向に沿って延在するフロントサイドメンバと、該フロントサイドメンバの前端部に接続されたクラッシュボックスと、該クラッシュボックスの前端部に接続されて車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメントと、前記フロントサイドメンバの下側に配設されて車体前後方向に沿って延在する第２メンバと、該第２メンバの後端部に接続されたサスペンションメンバと、ラジエータを支持するラジエータサポートとを備えた車体前部構造において、
   車体前後方向における前記第２メンバの前端位置は、
   前記クラッシュボックスが潰れきる前突荷重が入力された際、前記クラッシュボックスが前記バンパリインフォースメントと共に車体前後方向で圧縮変形された場合に、前記クラッシュボックスが潰れきった状態となった時点での前記バンパリインフォースメントの前端位置と同一の位置であって、通常時は前記クラッシュボックスの前端位置よりも所定寸法だけ車体後方側の位置であり且つ前記ラジエータサポートの車体前後方向での配設位置に重なる位置である、
   ことを特徴とする車体前部構造。

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