JP7226369B2

JP7226369B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP7226369B2
Application number: JP2020024724A
Authority: JP
Inventors: 成豊米澤; 真寺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP2021127098A

Description

本発明は、衝突エネルギー吸収部材を有する車両前部構造に関する。

従来、車両のサイドメンバなどの車両前後方向の骨格部材の前端と、バンパリンフォースなどの車両前面の車幅方向の補強部材の間にはクラッシュボックスなどの衝突エネルギー吸収部材が配置される。このクラッシュボックスは、車両の前突の際につぶれることで、エネルギーを吸収して、衝突の衝撃を和らげる。

特許文献１には、クラッシュボックスの一例が示されており、この例では車幅方向断面が単なる四角形状ではなく、Ｗ字形状になっている。

特開２０１６－１１３０８３号公報

ここで、クラッシュボックスは、軸方向の圧縮に対し、全体としてつぶれることでエネルギーを吸収する。従って、中間部分でくの字型に折れ曲がると、エネルギーの吸収量が減少する。

本発明は、エネルギー吸収を効果的に行える車両前部構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車両前部構造は、車両前後方向に延びる矩形閉断面を有する側部骨格と、前記側部骨格の車両前方側に設けられたクラッシュボックスと、前記側部骨格の下方側で車両前後方向に延びる矩形閉断面を有する下側側部骨格と、前記下側側部骨格の車両前方側に設けられた下側クラッシュボックスと、前記クラッシュボックスと前記下側クラッシュボックスを連結する板状の連結部材と、を有する。

前記クラッシュボックスは前記側部骨格と合致した矩形閉断面を有し、前記下側クラッシュボックスは前記下側側部骨格と合致した矩形閉断面を有するとよい。

連結部材は、前記クラッシュボックスと前記下側クラッシュボックスの前後方向ほぼ全長の間を連結するとよい。

連結部材は、前記クラッシュボックスと前記下側クラッシュボックスの車幅方向外側に位置するとよい。

本発明によれば、側部骨格の前にクラッシュボックスが配置され、この上下のクラッシュボックスとこれらを連結する板状の連結部材を有する。このため、クラッシュボックスの中間部における折れ曲がりを防止して前突の際に効果的なエネルギー吸収が行える。

本実施形態に係る車両前部構造を含む車両の骨格構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は車両左側から見た側面図である。衝突エネルギー吸収部材の構成を示す図であり、（ａ）は車両前方から見た正面図、（ｂ）は車両側方から見た側面図である。衝突エネルギー吸収部材を含むモノコックフレームの前部を斜め前方から見た斜視図である。側部骨格と、１つのクラッシュボックスを部分的に示す図であり、（ａ）は前方から見た正面図、（ｂ）はＸ－Ｘ断面図、（ｃ）はＹ－Ｙ断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る車両前部構造を含む車両の骨格構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は車両左側から見た側面図である。

モノコックフレーム１０は、車両の前部から後部に至り、中央が車幅方向に広がるとともに、所定の高さを有する。モノコックフレーム１０は、基本的に板材から構成され、前方および後方が開放された中空の直方体形状である。また、平面視で前後方向の中間部分が車幅方向に広がっている。なお、この例において、モノコックフレーム１０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製である。

ここで、このモノコックフレーム１０が適用される車両は、キャノピードアを採用しており、左右ドアは、モノコックフレーム１０の左右側部の前部上側を支点として上後方に旋回して開く。モノコックフレーム１０の側部は人の脛から膝程度の高さがあり、乗員はこの側部をまたぐようにして、車両に乗り込む。

図１に示すように、上面には、３つの開口１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が形成されており、前後方向中央の開口１２ａは車室のシート（運転席および助手席）が配置されるエリアに対応している。シートの座面はモノコックフレーム１０の側部より下方にあり、シートの背部は、モノコックフレーム１０の上面から上方に突出するように配置される。

前方の開口１２ｂは、運転席前方において、アクセルペダル、ブレーキペダルなどが配置されるエリアに対応し、その前端には、ダッシュパネルが位置する。すなわち、この開口１２ｂの前端またはそれより少し前方までが車室となり、車室の前方はフロント側の空間になっている。開口１２ａの後方側の開口１２ｃに対応するエリアには、エンジンなどが配置される。

開口１２ａ，１２ｂの間には車幅方向に伸び側壁同士を接続する前部クロス骨格２４、開口１２ａ，１２ｃの間には車幅方向に伸び側壁同士を接続する後部クロス骨格２６が設けられている。また、開口１２ｂの前には前部パネル１４、開口１２ｃの後方には後部ビーム１６が設けられる。

モノコックフレーム１０の左右の上２隅には、サイドメンバと呼ばれる、車両前後方向に伸びる側部骨格２０（２０ａ，２０ｂ）が形成される。側部骨格２０（２０ａ，２０ｂ）は、車両の側部において前後方向に伸びる矩形閉断面を有する四角枠状の骨格であり、平面視において中央部が外側に膨らんでおり、高さは全体としてほぼ同一である。

また、側部骨格２０の下方の左右の下２隅には、ロアサイドメンバと呼ばれる、車両前後方向に伸びる側部骨格２２（２２ａ，２２ｂ）が形成されている。下側の側部骨格２２も、車両の側部において前後方向に伸びる四角枠状の骨格であり、上側の側部骨格２０と同様の形状を有する。なお、下側の側部骨格を上側の側部骨格と区別する場合には、下側側部骨格という。

そして、側部骨格２０（２０ａ，２０ｂ）および下側側部骨格２２（２２ａ，２２ｂ）の前には、衝突エネルギー吸収部材として、クラッシュボックス３０（３０ａ，３０ｂ）、３２（３２ａ，３２ｂ）が設けられている。

図２には、１組のクラッシュボックス３０（３０ａ）、３２（３２ａ）が示されており、（ａ）は車両前方から見た正面図、（ｂ）は車両側方から見た側面図である。また、図３は、衝突エネルギー吸収部材４０を含むモノコックフレーム１０の前部を斜め前方から見た斜視図である。

図２に示すように、上側に位置するクラッシュボックス３０と、下側に位置するクラッシュボックス３２と、クラッシュボックス３０，３２を接続する板状の連結部材３４からなる。なお、下側のクラッシュボックスを上側のクラッシュボックスと区別する場合には下側クラッシュボックスと呼ぶ。連結部材３４は、クラッシュボックス３０，３２の側面同士を接続する矩形の板材で構成されている。

図３に示すように、側部骨格２０ａおよび下側側部骨格２２ａの前には、クラッシュボックス３０ａ、下側クラッシュボックス３２ａがそれぞれ接続され、同様に側部骨格２０ｂおよび下側側部骨格２２ｂの前にも、クラッシュボックス３０ｂ、下側クラッシュボックス３２ｂがそれぞれ接続される。側部骨格２０（２２）とクラッシュボックス３０（３２）は側面視でほぼ直線状に伸びている。クラッシュボックス３０、下側クラッシュボックス３２は、側部骨格２０、下側側部骨格２２と同様の矩形閉断面を有する四角枠状の形状であり、ほぼ同一長さであり、前後方向に平行に伸びている。連結部材３４ａは、クラッシュボックス３０ａと、下側クラッシュボックス３２ａの全幅をその外側で接続し、連結部材３４ｂは、クラッシュボックス３０ｂと、下側クラッシュボックス３２ｂの全幅をその外側で接続する。

クラッシュボックス３０，３２および連結部材３４は同一の材料を用いて構成することが好ましく、例えばモノコックフレーム１０と同じようにＣＦＲＰで形成してもよいし、アルミなどの金属で構成してもよい。また、クラッシュボックス３０，３２を別々に側部骨格２０，２２に接続した後、連結部材３４をクラッシュボックス３０，３２に接続してもよいし、クラッシュボックス３０，３２、連結部材３４を一体的に構成した後で、側部骨格２０，２２に接続してもよい。

また、側部骨格２０（２２）と、クラッシュボックス３０（３２）の接続は接着、ボルト締めなど各種手段で行うことができる。また、衝突エネルギー吸収部材４０は、その強度をモノコックフレーム１０より小さく設定することでモノコックフレーム１０の破壊を効果的に防止できる。

なお、クラッシュボックス３０，３２の前端は、車両前面の幅方向の補強骨格部材であるバンパリンフォース４２（図１参照）などに接続される。

このように、本実施形態では、モノコックフレーム１０の４つの側部骨格２０（２２）と、車両前部の骨格部材の間にクラッシュボックス３０，３２が配置され、板状の連結部材３４によりクラッシュボックス３０、下側クラッシュボックス３２を接続しているため、クラッシュボックスの中間部における折れ曲がりを防止して前突の際のモノコックフレーム１０の破壊を効果的に抑制できる。また、クラッシュボックス３０，３２がつぶれるときに、連結部材３４も破壊されるため、連結部材３４によってもエネルギーが吸収される。

図４は、１つの側部骨格２０（２２）と、１つのクラッシュボックス３０（３２）を部分的に示す図であり、（ａ）は前方から見た正面図、（ｂ）はＸ－Ｘ断面図、（ｃ）はＹ－Ｙ断面図である。

このように、モノコックフレーム１０の側部骨格２０（２２）は、矩形閉断面を有する四角枠状で、その前端にクラッシュボックス３０（３２）がそれぞれ接続されている。また、側部骨格２０（２２）の内部には、適宜場所にアルミインサート６０が配置されている。このアルミインサート６０は、他の部品をモノコックフレーム１０にボルト締めなどする際に用いる。また、側部骨格２０（２２）の中空内部に発泡プラスチックなどを充填することも好ましい。

１０モノコックフレーム、１２開口、１４前部パネル、１６後部ビーム、２０，２２側部骨格、２４前部クロス骨格、２６後部クロス骨格、３０，３２クラッシュボックス、３４連結部材、４２バンパリンフォース、６０アルミインサート。

Claims

車両前後方向に伸びる矩形閉断面を有する側部骨格と、
前記側部骨格の車両前方側に設けられたクラッシュボックスと、
前記側部骨格の下方側で車両前後方向に延びる矩形閉断面を有する下側側部骨格と、
前記下側側部骨格の車両前方側に設けられた下側クラッシュボックスと、
前記クラッシュボックスと前記下側クラッシュボックスを連結する板状の連結部材と、
を有する、
車両前部構造。