JP7070365B2

JP7070365B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP7070365B2
Application number: JP2018218518A
Authority: JP
Inventors: 浩治佐伯
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: CN111204375B; US11235815B2; CN111204375A; US20200156708A1; JP2020082960A

Description

本発明は、車両前部構造、特に、ラジェータサポートの上に取り付けられて、フード閉止時にフードの下面が当接するストッパが取り付けられるブラケットの構造に関する。

フード閉止時にフードの下面が当接するゴム製のストッパをブラケットを介してラジェータサポートの上に取り付ける構造が提案されている。例えば、特許文献１には、下端がラジェータサポートに接続される２つの脚板と、脚板間を接続し上面にストッパが取り付けられる天板とで構成されるブラケットにおいて、脚板を車両後方に向って傾斜させたブラケットが提案されている。このブラケットは、フードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際には、脚板が車両後方に折れ曲がって衝撃エネルギーを吸収する。

特開２００６－９６２８２号公報

ところで、フードは大きな力で強閉される場合がある。この場合、車両下方向に向う大きな力がブラケットに加わる。特許文献１に記載された従来技術のブラケットでは、脚板を車両後方に向って傾斜させているので、フードの閉止時に車両下方向に向う大きな力が加わると脚板が変形してしまう場合があった。

そこで、本発明は、フードを強閉した際のブラケットの変形を抑制すると共に、フードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際の衝撃エネルギーを吸収するブラケットを提供することを目的とする。

本発明の車両前部構造は、車両前方のフロントコンパートメントの後端で回動可能に支持され、前端を上下に移動することにより前記フロントコンパートメントを開閉できるフードと、前記フロントコンパートメントの内部の前方上側に配置され、車両幅方向に延びるラジェータサポートアッパと、前記ラジェータサポートアッパの上側に取り付けられたブラケットと、前記ブラケットの上側に取り付けられ、前記フードの閉止時に前記フードの前端部の下面に設けられた凸部が当接する弾性体のストッパと、を備える車両前部構造であって、前記ブラケットは、車両上方に凸の溝形断面形状部材で、下端が前記ラジェータサポートアッパに接続される２つの脚板と、前記脚板間を接続する天板とを備え、前記脚板と前記天板とが車両幅方向に延びるように前記ラジェータサポートアッパの上側に取り付けられており、前記脚板は前記凸部の前記ストッパに対する当接方向に沿って車両上下方向に延びており、前記ラジェータサポートアッパは、車両上方に凸のハット型断面形状で、前記ブラケットは前記ラジェータサポートアッパの上面であって、前記ラジェータサポートアッパの断面の図心の位置よりも前方に取り付けられていること、を特徴とする。

このように、ブラケットの脚板が車両幅方向に延びるようにラジェータサポートアッパの上側に取り付けられているので、フードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際に、脚板が車両後方に曲がり変形して衝撃エネルギーを吸収できる。また、ブラケットの脚板が凸部のストッパに対する当接方向に沿って上下方向に延びているので、フードを強閉した場合においても、閉めた際の衝撃力でブラケットの脚部が変形することを抑制することができる。

本発明の車両前部構造において、前記ラジェータサポートアッパの断面形状は、車両前後方向に対称であり、前記ブラケットは、前記ラジェータサポートアッパの上面であって、側面視で前記ラジェータサポートアッパの中央線よりも前方に取り付けられてもよい。

このように、ブラケットがラジェータサポートアッパの断面の図心位置よりも前方に設置されているので、フードに入力された車両後方斜め下向きの衝撃荷重はラジェータサポートアッパの図心に向かう入力となる。このため、衝撃荷重によってラジェータサポートアッパが回転して衝撃力が逃げ、ブラケットの脚部が十分潰れず、衝撃エネルギーの吸収量が低下することを抑制できる。

本発明の車両前部構造であって、前記ストッパは前記ブラケットの前記天板の車両上側面に取り付けられ、前記ストッパの下端は、前記ブラケットの前記天板を貫通して前記ラジェータサポートアッパの上面と近接する位置まで延びてもよい。

これにより、ブラケットに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わりブラケットの脚部が潰れた際に、弾性体のストッパがラジェータサポートアッパの上面とフードの下面との間に挟まれて圧縮荷重を受け、ストッパで衝撃エネルギーの吸収を行うことができる。

本発明は、フードを強閉した際のブラケットの変形を抑制すると共に、フードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際の衝撃エネルギーを吸収することができる。

実施形態の車両前部構造を示す断面図である。図1に示すラジェータサポートアッパとブラケットとストッパを示す斜視図である。図心の計算を説明するための説明図である。図１に示す車両前部構造のフードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際の変形状態を示す断面図である。図１に示す車両前部構造のフードに車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際のストロークと衝撃エネルギーの吸収量の関係を示すグラフである。比較例の車両前部構造を示す断面図である。他の比較例の車両前部構造を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態の車両前部構造１００について説明する。図１に示すように、車両前部構造１００は、フード２０と、ラジェータサポートアッパ３１と、ブラケット４０と、ストッパ４５とで構成される。なお、各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両の前方向（進行方向）、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

フード２０は、車両前方のフロントコンパートメント１０の後端で回動可能に支持され、前端を一点鎖線９１に示すように上下に移動することによりフロントコンパートメント１０を開閉するものである。フロントコンパートメント１０は、エンジンや車両駆動用モータなどを格納する車両前部に配置された空間である。フード２０は、上側のフードパネルアウタ２１と下側のフードパネルインナ２２とで構成されている。フードパネルインナ２２の前端部の下側には、下側に突出した凸部２３が形成されている。凸部２３は、フード２０が閉止された際に、後で説明するストッパ４５の上端４６に当接する。なお、図１において、符号２４はフロントグリルを示す。

ラジェータサポートアッパ３１は、フロントコンパートメント１０の内部の前方上側に配置され、車両幅方向に延びるハット型断面形状の構造部材である。ハット型断面は、車両上下方向に延びる前後２つのフランジ３１ａと２つのフランジ３１ａをつなぐように車両前後方向に延びるウェブ３１ｂとで構成されている。ラジェータサポートアッパ３１は、フロントコンパートメント１０の内部の前方下に配置されたラジェータサポートロア（図示せず）と、車両幅方向両側で上下方向に延びる左側のラジェータサポートＬと右側のラジェータサポートＲ（いずれも図示せず）と接続されて四角い枠を構成し、その枠の中にラジェータ３５ａ、空調用熱交換器３５ｂで構成されるクーリングモジュール３５を保持するものである。

ラジェータサポートアッパ３１の上側にはブラケット４０が取り付けられている。ブラケット４０は、上側に取り付けられたストッパ４５をラジェータサポートアッパ３１の上側に取り付けるための接続部材である。ブラケット４０は、下端がラジェータサポートアッパ３１に接続される前側脚板４１、後側脚板４２と、前側脚板４１と後側脚板４２との間を接続する天板４３で構成される車両上方に凸の溝形断面形状部材である。図２に示すように、ブラケット４０は、前側脚板４１と後側脚板４２と天板４３とが車両幅方向に延びるようにラジェータサポートアッパ３１の上側に取り付けられている。前側脚板４１は、ラジェータサポートアッパ３１の前側のフランジ３１ａに図２中に白丸で示すようにスポット溶接されて車両上方向に延びている。後側脚板４２はウェブ３１ｂの上側面にスポット溶接されて車両上方向に延びている。

ストッパ４５は、フード２０を閉止した際にフードパネルインナ２２の前端部の下面に設けられた凸部２３を受けるゴムなど弾性体の部材である。ストッパ４５はブラケット４０の天板４３の車両上側面に取り付けられている。ストッパ４５の下端４７は、ブラケット４０の天板４３を貫通してラジェータサポートアッパ３１の上面と近接する位置まで延びている。

図１に示すように、ブラケット４０は、ラジェータサポートアッパ３１の上面であって、ラジェータサポートアッパ３１の断面の図心３２の位置よりも前方に取り付けられている。

ここで、図３を参照しながらラジェータサポートアッパ３１の断面の図心３２の位置について説明する。図心３２は、断面の中の微小断面ｄＡに微小断面ｄＡの原点からの距離を掛けて積分した断面一次モーメントＳを断面積Ａで除した位置にある。

ｘ方向の断面一次モーメントＳｘ、ｙ方向の断面一次モーメントＳｙは、それぞれ下記の式（１）、式（２）で計算される。また、図心３２のｘ方向の位置Ｘｇ、ｙ方向の位置Ｙｇは、それぞれ下記の式（３）、（４）で計算される。

図３に示すように、ラジェータサポートアッパ３１のような車両前後方向が対称のハット型断面の場合、図心３２の前後方向（ｘ方向）の位置は、前後方向の中心位置となり（Ｘｇ＝０）、上下方向（ｙ方向）の位置は、ウェブ３１ｂとフランジ３１ａの下端との中間より少しウェブ３１ｂの側に寄った位置となる。したがって、車両前部構造１００では、ブラケット４０は、ラジェータサポートアッパ３１の上面であって、側面視でラジェータサポートアッパ３１の中央線よりも前方に取り付けられている。

次に、フード２０を閉止する際と、フード２０に車両後斜め下向きの衝撃力がかかった場合の荷重の方向とブラケット４０の変形について説明する。

図１の一点鎖線９１に示すようにフード２０を閉止する際には、フード２０は、図１中の矢印９２に示すように、車両下方向に移動し、下面の凸部２３がストッパ４５の上端４６に接する。そして、フード２０からの車両下向きの力は、ストッパ４５で受け止められて構造部材であるラジェータサポートアッパ３１に伝達される。つまり、フード２０の閉止時には、凸部２３がストッパ４５に対して車両下方向に移動してストッパ４５に当接し、ストッパ４５、ブラケット４０には、凸部２３のストッパ４５に対する当接方向である車両上下方向の荷重が加わる。

ブラケット４０の前側脚板４１、後側脚板４２は、ラジェータサポートアッパ３１の上面から車両上方向に向って延びているから、前側脚板４１、後側脚板４２は凸部２３のストッパ４５に対する当接方向に沿って車両上下方向に延びている。このため、フード２０を閉止する際には、ブラケット４０の前側脚板４１と後側脚板４２の延びる方向と荷重の方向が一致するので、前側脚板４１、後側脚板４２は、上下方向の大きな圧縮力を受け持つことができる。

一方、例えば、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際には、図４に示すように、最初、図５の区間Ａでは、衝撃力でフードパネルアウタ２１が潰れてフードパネルインナ２２に重なる。この間、図５中の実線ａに示すように、斜め下方向のストロークが増加するに従って衝撃エネルギーが吸収される。

その後、図５の区間Ｂで車両後方斜め下向きの衝撃荷重はストッパ４５の上端４６に加わる。ブラケット４０は、ラジェータサポートアッパ３１の上面であって、ラジェータサポートアッパ３１の断面の図心３２の位置よりも前方に取り付けられている。このため、図１に矢印９３で示す車両後方斜め下向きの衝撃荷重の方向は、ラジェータサポートアッパ３１の図心３２の近傍に向う。図心３２に向う力は、ラジェータサポートアッパ３１にねじり変形を起こさせないので、ラジェータサポートアッパ３１のねじり変形によって衝撃荷重が逃げない。このため、図４に示すように、衝撃荷重によってブラケット４０の前側脚板４１、後側脚板４２は根元部分から車両後方に向って折れ曲がり変形する。このように、区間Ｂでは斜め下方向のストロークが増加するに従って前側脚板４１、後側脚板４２の折れ曲がり変形により衝撃エネルギーが吸収される。

更に、区間Ｃでは、弾性体のストッパ４５の下端４７がラジェータサポートアッパ３１の上面に当接し、ストッパ４５は、フード２０の下面とラジェータサポートアッパ３１の上面との間の挟まれて圧縮変形し、衝撃エネルギーを吸収する。

以上説明したように、実施形態の車両前部構造１００は、フード２０を閉止する際には、ブラケット４０の前側脚板４１と後側脚板４２の延びる方向と荷重の方向が一致するので、前側脚板４１、後側脚板４２は、上下方向の大きな圧縮力を受け持つことができる。これにより、フード２０の閉止時にブラケット４０が変形することを抑制できる。

また、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際には、ラジェータサポートアッパ３１がねじれ変形せずに衝撃荷重を受け止めるので、前側脚板４１、後側脚板４２が折れ曲がり変形して衝撃エネルギーを吸収することができる。更に、ストッパ４５の圧縮変形により衝撃エネルギーを吸収することができる。

以上説明した実施形態では、フード２０を閉止する際には、フード２０からの車両下向きの力がストッパ４５で受け止められることとして説明したが、これに限らない。例えば、フード２０を閉止する際に、凸部２３がストッパ４５に対して車両下方向より少し傾斜して移動してストッパ４５に当接する場合には、前側脚板４１、後側脚板４２を凸部２３のストッパ４５に対する当接方向に傾斜させて配置し、前側脚板４１と後側脚板４２の延びる方向と荷重の方向を一致させて、前側脚板４１、後側脚板４２が、傾斜方向に大きな圧縮力を受け持つように構成してもよい。

また、実施形態では、ラジェータサポートアッパ３１の断面形状は、車両前後方向で対称であるとして説明したが、前後方向に対称でなくてもよい。この場合、図心３２の位置は、前後方向の中心位置よりも前後に少しずれた位置となる。この場合、ブラケット４０は、中心位置から少しずれた図心３２の位置よりも前方に取り付けられていればよい。これにより、車両後方斜め下向きの衝撃荷重の入力方向が図心３２の位置の近傍を通る方向とでき、前側脚板４１と後側脚板４２を曲げ変形させて衝撃エネルギーを吸収できる。

このように、車両前部構造１００は、フード２０を強閉した際のブラケット４０の変形を抑制すると共に、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際の衝撃エネルギーを好適に吸収することができる。

次に、図６を参照しながら比較例の車両前部構造２００について説明する。先に図１～図５を参照して説明した車両前部構造１００と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。

図６の比較例の車両前部構造２００は、ラジェータサポートアッパ３１のウェブ３１ｂの上面にストッパ４５を直接取り付けたもので、ブラケット４０を有していないものである。この場合、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際には、図５の破線ｂで示すように、区間Ａでフードパネルアウタ２１が潰れることにより衝撃エネルギーが吸収される。また、区間Ｃでストッパ４５の圧縮変形による衝撃エネルギーが吸収される。しかし、ブラケット４０の曲がり変形による衝撃エネルギーの吸収が行われないので、実施形態の車両前部構造１００よりも衝撃エネルギー吸収量が小さくなってしまう。

次に図７を参照して他の比較例である車両前部構造３００について説明する。車両前部構造３００は、ブラケット４０をラジェータサポートアッパ３１の車両後半部に取り付けたものである。車両前部構造３００では、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際の荷重の方向がラジェータサポートアッパ３１の図心３２の位置を通らず、図心３２の車両後方側を通る。このため、図７に破線で示すように、衝撃荷重によってラジェータサポートアッパ３１が時計周りに回転し、衝撃荷重が逃げてしまう。このため、前側脚板４１、後側脚板４２が十分に折れ曲がらず、図５の区間Ｂでの衝撃エネルギーの吸収量が小さくなってしまう。

これに対して、実施形態の車両前部構造１００は、フード２０に車両後方斜め下向きの衝撃荷重が加わった際には、ラジェータサポートアッパ３１が曲がり変形せずに衝撃荷重を受け止めるので、前側脚板４１、後側脚板４２が十分に折れ曲がり変形して衝撃エネルギーを吸収することができる。更に、ストッパ４５の圧縮変形により衝撃エネルギーを吸収することができる。これにより、大きな衝撃エネルギー吸収量を得ることができる。

１０フロントコンパートメント、２０フード、２１フードパネルアウタ、２２フードパネルインナ、２３凸部、２４フロントグリル、３１ラジェータサポートアッパ、３１ａフランジ、３１ｂウェブ、３５クーリングモジュール、３５ａラジェータ、３５ｂ空調用熱交換器、４０ブラケット、４１前側脚板、４２後側脚板、４３天板、４５ストッパ、４６上端、４７下端、１００，２００，３００車両前部構造。

Claims

車両前方のフロントコンパートメントの後端で回動可能に支持され、前端を上下に移動することにより前記フロントコンパートメントを開閉できるフードと、
前記フロントコンパートメントの内部の前方上側に配置され、車両幅方向に延びるラジェータサポートアッパと、
前記ラジェータサポートアッパの上側に取り付けられたブラケットと、
前記ブラケットの上側に取り付けられ、前記フードの閉止時に前記フードの前端部の下面に設けられた凸部が当接する弾性体のストッパと、を備える車両前部構造であって、
前記ブラケットは、車両上方に凸の溝形断面形状部材で、下端が前記ラジェータサポートアッパに接続される２つの脚板と、前記脚板間を接続する天板とを備え、前記脚板と前記天板とが車両幅方向に延びるように前記ラジェータサポートアッパの上側に取り付けられており、
前記脚板は前記凸部の前記ストッパに対する当接方向に沿って車両上下方向に延びており、
前記ラジェータサポートアッパは、車両上方に凸のハット型断面形状で、
前記ブラケットは前記ラジェータサポートアッパの上面であって、前記ラジェータサポートアッパの断面の図心の位置よりも前方に取り付けられていること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項１に記載の車両前部構造であって、
前記ラジェータサポートアッパの断面形状は、車両前後方向に対称であり、
前記ブラケットは、前記ラジェータサポートアッパの上面であって、側面視で前記ラジェータサポートアッパの中央線よりも前方に取り付けられていること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項１または２に記載の車両前部構造であって、
前記ストッパは前記ブラケットの前記天板の車両上側面に取り付けられ、
前記ストッパの下端は、前記ブラケットの前記天板を貫通して前記ラジェータサポートアッパの上面と近接する位置まで延びていること、
を特徴とする車両前部構造。