JP7107204B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロントサイドメンバと三角ガゼットを備える車両前部構造に関する。

車両では、フロントサイドメンバの前方に、バンパリインフォースメント、クラッシュボックスなどを設け、衝突時における車体の保護を図っている。

下記特許文献１には、フロントサイドメンバ（フロントサイドフレームとも呼ばれる）前端付近の車幅方向外側の側面に、前方ほど外側に拡がった部材（三角ガゼットと呼ぶことにする）を取り付けることが記載されている。三角ガゼットは、その前面において、クラッシュボックス（クラッシュカンとも呼ばれる）の後面に接続された板状部材を支持している。この三角ガゼットでは、折り曲げ加工により車両前後方向に延びる凸または凹形状の溝が側面に形成されており、強度の確保が図られている。

特開２０１６－１２０９１０号公報

上記特許文献１に記載された三角ガゼットは、側面の溝によって強度が高められる一方で、上下方向に見た場合に、この溝の側壁を形成する二つの略水平な面が重複しており、高重量化を招いている。

本発明の目的は、強度確保と軽量化を両立させた三角ガゼットを実現することにある。

本発明にかかる車両前部構造は、車両の前部の側方に設けられたフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの車幅方向外側の側面に取り付けられ、前方に向かって車幅方向外側に拡がる形状を有し、衝突荷重伝達部材の後部を支持する三角ガゼットと、を備え、前記三角ガゼットにおける前記フロントサイドメンバへの取り付け部分を除く中間部分は、上方または下方に向かうにつれて車幅方向外側への拡幅量を増やす階段状に形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、三角ガゼットは効率よく空間的に拡がっており、強度性と軽量性を備えることができる。

実施形態にかかる車両前部構造の概略的な上面図である。 実施形態にかかる車両前部構造の概略的な側面図である。 実施形態にかかる三角ガゼットの概略的な斜視図である。 図１のＡＡ面における端面図（背後の部材を省略した断面図）である。 図２のＢＢ面における端面図（背後の部材を省略した断面図）である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１は実施形態にかかる車両前部構造１０の概略的な構成を示す上面図である。また、図２は、車両前部構造１０を車幅方向左側から見た側面図である。図１及び図２では、車両前部構造１０のうち車幅方向左側のみを示しているが、車両は、車幅方向右側においても同様の構造を備えている。なお、これらの図中に示した座標系において、Ｆ軸は車両前方向、Ｕ軸は上方向、Ｒ軸は搭乗者の右手方向を示している（以降の図でも同様）。

車両前部構造１０では、車両の前端付近にバンパリインフォースメント１２が設けられている。バンパリインフォースメント１２は、車両の前突時において、車体本体を保護する保護部材である。バンパリインフォースメント１２は、鋼板等を折り曲げて立体的に形成されることで、強度が高められている。

バンパリインフォースメント１２の車幅方向両端付近の後方には、クラッシュボックス１４が設けられている。クラッシュボックス１４は、車両の前突時に、塑性変形をすることで衝撃を吸収し車体本体を保護する保護部材である。クラッシュボックス１４は、鋼板等によって角筒形状に作られた本体１４ａを備えており、本体１４ａの筒の軸が車両前後方向に向くように配置されている。本体１４ａを構成する筒部分には、前方から衝突荷重が加わった場合に塑性変形を促すための凹凸形状１４ｂが形成されている。クラッシュボックス１４では、本体１４ａの前面に鋼板１４ｃが設けられており、鋼板１４ｃがバンパリインフォースメント１２の後面に溶接されている。また、クラッシュボックス１４では、本体１４ａの後面に鋼板１４ｄが設けられている。

クラッシュボックス１４の後面の鋼板１４ｄには、ラジエータを支持するためのラジエータサポート１６が取り付けられている。ただし、ラジエータサポート１６は、図１では、部分的にのみ図示されており、図２では図示を省略されている。ラジエータサポート１６は、クラッシュボックス１４の車幅方向内側付近において、上下方向に延びた形状に形成されている。ラジエータは、左右のラジエータサポート１６に取り付けられて、バンパリインフォースメント１２の中央付近の後面側に設置される。

クラッシュボックス１４の後面には、接続部１８が設けられている。接続部１８は、鋼板を立体的に折り曲げて形成された部材である。接続部１８は、衝突時に、クラッシュボックス１４やラジエータから入力される衝突荷重を、後方に伝達する役割を担っている。

接続部１８の後方には、クラッシュボックス１４の延長線上にフロントサイドメンバ２０が設けられている。フロントサイドメンバ２０は、車両本体の主要な骨格部材であり、若干屈曲をしながら、車両の後方にまで延びている。ここで、骨格部材とは、車両の重量、加減速、衝突などに伴う荷重の伝達を主として担う主要な部材をいうものとする。骨格部材は、鋼板などの金属板によって形成されており、その断面形状は典型的にはハット形断面形状あるいは角筒のように全周を部材で囲われた閉じ断面形状に形成されている。

接続部１８の後方かつフロントサイドメンバ２０の車幅方向外側には骨格部材であるアウトリガ２２が設けられている。アウトリガ２２は、フロントサイドメンバ２０の取り付け部から上方かつ車幅方向外側に向かって伸びており、途中から後方に向けて曲がった後に、図示を省略したエプロンアッパメンバに接続されている。エプロンアッパメンバは、前輪の上部付近において、車両の前後方向に延びる骨格部材である。

三角ガゼット２４は、アウトリガ２２の後面と、フロントサイドメンバ２０の車幅方向外側の側面に取り付けられている。すなわち、本実施形態では、三角ガゼット２４は、衝突荷重伝達部材であるアウトリガ２２の後部を支持しており、衝突時にはアウトリガ２２から入力される衝突荷重をフロントサイドメンバ２０に伝達している。

図３は、三角ガゼット２４の概略的な斜視図である。三角ガゼット２４は、鋼板等の金属板をプレスして立体的に形成した部材である。三角ガゼット２４は、上側から下側に向かって階段状に連なる第１上面２４ａ、第１側面２４ｂ、第２上面２４ｃ、第２側面２４ｄ、第３上面２４ｅ、第３側面２４ｆ、第４上面２４ｇ及び第４側面２４ｈを備えており、さらにこれらの前方に接続された前面２４ｉを備えている。第１上面２４ａ、第２上面２４ｃ、第３上面２４ｅ、第４上面２４ｇは、車両に取り付けられた状態で、法線が上下方向側に向いた面である。また、第１側面２４ｂ、第２側面２４ｄ、第３側面２４ｆ、第４側面２４ｈは、車両に取り付けられた状態で、法線がほぼ水平方向に向いた面である。第２側面２４ｄには、溶接時に位置決めピンを挿入するための挿入孔２４ｊが２つ設けられている。

これらの側面のうち、第１側面２４ｂは、前後方向（紙面の左右方向）に見て、上下方向の幅がほぼ一様であり長方形に近い形状に作られている。しかし、第２側面２４ｄは前方ほど上下方向の幅が広くなる台形形状に作られており、第３側面２４ｆは前方ほど上下方向の幅が狭くなる台形形状に作られている。このように、側面の一部または全部の辺を非平行に形成することで、三角ガゼット２４は、各辺が全て平行となる場合に比べて、変形力（特に上下方向への圧縮力）に対する強度が高くなっている。

図４は、図１のＡＡ面における端面図である。ここでは、フロントサイドメンバ２０と、三角ガゼット２４の端面形状が示されている。フロントサイドメンバ２０は、折り曲げられた２枚の鋼板２０ａ，２０ｂを溶接して閉じ断面形状に形成されている。さらに、フロントサイドメンバ２０の上端側と、下端かつ車幅方向外側では、鋼板２０ａ，２０ｂが閉じ断面部位から延びており、フロントサイドメンバ２０の剛性を高めるとともに、三角ガゼット２４の接続面を形成している。

三角ガゼット２４の第１上面２４ａは、フロントサイドメンバ２０の上端部分に溶接により固定されている。また、三角ガゼット２４の第４側面２４ｈは、フロントサイドメンバ２０の下端かつ車幅方向外側の部分に溶接により固定されている。図からわかるように、三角ガゼット２４は、上から下に向かうにつれて、順次車幅方向内側に向けて拡幅する階段状に形成され、固定されている。

三角ガゼット２４の形状について、さらに詳しく説明する。まず、三角ガゼット２４における中間部分（非取り付け部）に着目する。この中間部分では、フロントサイドメンバ２０の上部から最も離れた付近を下向きに延びる第１側面２４ｂが配置され、その下側に車幅方向内側のやや下方に向けて延びる第２上面２４ｃが配置されている。第２上面２４ｃの下側に位置する第２側面２４ｄは、フロントサイドメンバ２０から車幅方向外側にやや離れた付近においてほぼ下向きに延びている。同様にして、第２側面２４ｄの下側には、車幅方向内側のやや下方に向けて延びる第３上面２４ｅが位置しており、その下側にはフロントサイドメンバ２０の下部における車幅方向外側の比較的近接した付近を下向きに延びる第３側面２４ｆが位置している。そして、第３側面２４ｆの下側には、第４上面２４ｇが車幅方向内側のやや下方に向けて延び、その下端はフロントサイドメンバ２０に接触または近接するように形成されている。

このように、三角ガゼット２４の中間部分は、フロントサイドメンバ２０の側面部分において、上下方向に拡がる３つの側面（第１側面２４ｂ、第２側面２４ｄ、第３側面２４ｆ）と３つの上面（第２上面２４ｃ、第３上面２４ｅ、第４上面２４ｇ）が、下側ほどフロントサイドメンバ２０に近づくように拡幅した階段状に形成されている。あるいは、逆方向に見れば、三角ガゼット２４の中間部分は、上側ほど車幅方向外側に拡幅量を増やして突出する階段状に形成されている。このため、中間部分が占める車幅方向の拡がりである幅ｗ１は、これら３つの上面が上下方向に見て実質的に重複することなく一方向（車幅方向内側）に延びることで形成されている。仮に、３つの側面が凸または凹のように配置されていたとすると、これらの間の２つの上面は、上下方向に見て重複をすることになる。したがって、三角ガゼット２４におけるフロントサイドメンバ２０の側面付近において、幅ｗ１の空間に、効率的（少ない材料で）に立体的に拡がっていると言える。

次に、三角ガゼット２４の取り付け部分に着目する。上側の取り付け部分である最上部の第１上面２４ａは、第１側面２４ｂよりも車幅方向外側に位置している。また、下側の取り付け部分である最下部の第４側面２４ｈは、第４上面２４ｇから下方に向けて延びている。したがって、三角ガゼット２４では、これらの取り付け部分を含む全体としても、これらが形成する車幅方向の幅ｗ２の空間に、効率的に立体的に拡がっていると言える。

図５は、図２のＢＢ面における端面図である。三角ガゼット２４の第２側面２４ｄは、後端側がフロントサイドメンバ２０に接触もしくは近接して配置されており、前端側に向かうにつれて、車幅方向外側に拡がるように配置されている。そして、三角ガゼット２４の前面２４ｉは、アウトリガ２２の後面に溶接により固定されている。

ここで、車両の衝突時について、図５を参照して説明する。車両が前面においてフルラップ衝突を起こした場合には、バンパリインフォースメント１２は、塑性変形を起こして潰れるとともに、両サイドのクラッシュボックス１４に荷重を伝える。クラッシュボックス１４では、塑性変形を起こして潰れることで衝突エネルギを吸収する一方で、一部の荷重を接続部１８に伝達する。また、接続部１８には、バンパリインフォースメント１２の背後に位置するラジエータに入力された荷重も、ラジエータサポート１６を通じて入力される。接続部１８は、伝達された荷重を、その後面に接続されたフロントサイドメンバ２０及びアウトリガ２２に伝達する。そして、アウトリガ２２に伝達された荷重の一部は、三角ガゼット２４を通じて、フロントサイドメンバ２０の側面に伝達される。すなわち、三角ガゼット２４では、アウトリガ２２の後面に溶接された前面２４ｉに荷重が入力され、前面２４ｉから第２側面２４ｄを含む各側面及及び各上面に伝えられる。この荷重は、三角ガゼット２４におけるフロントサイドメンバ２０との溶接個所である第１上面２４ａ及び第４側面２４ｈを通じてフロントサイドメンバ２０に伝達されるとともに、溶接がなされていない三角ガゼット２４の後端付近からもフロントサイドメンバ２０に入力される。ただし、フルラップ衝突では、クラッシュボックス１４の延長線上にあるフロントサイドメンバ２０に多くの荷重が伝達されるため、三角ガゼット２４に入力される荷重は比較的小さい。

次に車両が左前方において衝突物（バリア）とオフセット衝突を起こした場合について説明する。この場合には、接続部１８には、例えば、折れ曲がったバンパリインフォースメント１２が左前方から衝突することで、あるいは、直接的にバリアが侵入することで、左前方からの荷重が入力されることになる。そして、アウトリガ２２には、後ろ向きかつ車幅方向内側向きの大きな荷重が伝達される。この荷重の一部は、三角ガゼット２４を介して、フロントサイドメンバ２０に入力される。特に、三角ガゼット２４の後端付近では、集中的にフロントサイドメンバ２０に車幅方向内向きの荷重が入力される。このため、フロントサイドメンバ２０は、この付近で内側に折れ曲がる（内折れ）ことになる。この結果、衝突の大きなエネルギがフロントサイドメンバ２０によって吸収される。また、左のフロントサイドメンバ２０からは、図示を省略した右のフロントサイドメンバに対して、これらを繋ぐ構造部材等を通じて車幅方向右向きの荷重が伝達される。これにより、車両全体が右方向に移動して、バリアから遠ざかり、車体全体の破損を軽減することができる。

オフセット衝突の過程では、三角ガゼット２４には非常に大きな荷重が作用する。しかし、三角ガゼット２４は、立体的に形成されており、しかもある程度大きな空間的拡がりを有しているため、折れ曲がることなく、荷重伝達部材であるアウトリガ２２からの入力荷重をフロントサイドメンバ２０に伝達することができる。その一方で、上述の通り、三角ガゼット２４は、一方向に延びる階段状の形状で空間的に拡がっているため、十分に軽量化することができている。

以上の説明においては、三角ガゼット２４は上から下に向かうにつれて、車幅方向内側に向けて順次拡幅する形状とした。しかし、例えば、上から下に向かうにつれて、車幅方向外側に順次拡幅して突出する形状としても、ほぼ同様の効果が期待できる。

また、三角ガゼット２４の各側面はほぼ上下方向に延びる（法線がほぼ水平）としたが、上述のような効果が得られる範囲であれば、ある程度斜めに傾いていてもよい。同様に、三角ガゼット２４の各上面は水平よりもやや斜めに傾く形状としたが、上述のような効果が得られる範囲であれば、ほぼ水平に拡がるようにしてもよい。

三角ガゼット２４では、取り付け部を除く中間部分は、３つの側面（第１側面２４ｂ、第２側面２４ｄ、第３側面２４ｆ）と３つの上面（第２上面２４ｃ、第３上面２４ｅ、第４上面２４ｇ）で構成されるとした。しかし、例えば、３つの側面とその間の２つの上面で構成されるようにしてもよい。また、４つあるいは５つ以上の側面を含む階段状とすることも可能である。

三角ガゼット２４では、フロントサイドメンバ２０への取り付け部分（第１上面２４ａ及び第４側面２４ｈ）を含めて、一方向に延びる階段状とした。しかし、取り付け部位付近は、フロントサイドメンバ２０に確実に固定できるのであれば、例えば、逆方向に延びる階段状とするなど、他の形状に形成することも可能である。

なお、本実施形態では、三角ガゼット２４は、アウトリガ２２の後部を支持するものとした。しかし、三角ガゼット２４は、例えば、クラッシュボックスあるいはその後面の板材など、他の衝突荷重伝達部材を支持するように構成されていてもよい。

１０ 車両前部構造、１２ バンパリインフォースメント、１４ クラッシュボックス、１４ａ 本体、１４ｂ 凹凸形状、１４ｃ，１４ｄ 鋼板、１６ ラジエータサポート、１８ 接続部、２０ フロントサイドメンバ、２０ａ，２０ｂ 鋼板、２２ アウトリガ、２４ 三角ガゼット、２４ａ 第１上面、２４ｂ 第１側面、２４ｃ 第２上面、２４ｄ 第２側面、２４ｅ 第３上面、２４ｆ 第３側面、２４ｇ 第４上面、２４ｈ 第４側面、２４ｉ 前面、２４ｊ 挿入孔。

Claims (1)

1. 車両の前部の側方に設けられたフロントサイドメンバと、
   前記フロントサイドメンバの車幅方向外側の側面に取り付けられ、前方に向かって車幅方向外側に拡がる形状を有し、衝突荷重伝達部材の後部を支持する三角ガゼットと、
   を備え、
   前記三角ガゼットにおける前記フロントサイドメンバへの取り付け部分を除く中間部分は、上方または下方に向かうにつれて車幅方向外側への拡幅量を増やす階段状に形成されている、ことを特徴とする車両前部構造。
   

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