WO2010100716A1

WO2010100716A1 - 車両の骨格構造

Info

Publication number: WO2010100716A1
Application number: PCT/JP2009/053882
Authority: WO
Inventors: 秀逸山本
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-10

Abstract

　バンパリーンホースメントから荷重が入力された際に、衝撃吸収部材における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させ、もって高いＥＡ効果を発揮することができる車両の骨格構造を提供する。　バンパリーンホースメント１には、クラッシュレール２を介してフロントサイドメンバ３が接続されている。また、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２との間には、スプレッタ４が介在されている。スプレッタ４は、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２とに挟まれるスプレッタ本体部４１と、スプレッタ本体部４１から車両の外側に突出するスプレッタ突出部４２とを備えている。スプレッタ突出部４２は、スプレッタ本体部４１よりも断面２次モーメントが低くされている。

Description

車両の骨格構造

　本発明は、車両の骨格構造に係り、特に、衝撃吸収性に優れる車両の骨格構造に関するものである。

　車両の骨格構造として、従来、バンパリーンホースメントの端部にクラッシュレールやクラッシュボックスなどの衝撃吸収体を取り付ける構造が知られている。この衝撃吸収体は、衝撃等によってバンパリーンホースメントに荷重が入力された際に、その荷重を吸収して車体の損傷の軽減を図るものである。

　このようなバンパリーンホースメントにエネルギー吸収部材を取り付けた車両の骨格構造として、従来、バンパリーンホースメントとエネルギー吸収部材であるクラッシュボックスとの間に補強部材を介在させたバンパリーンホースメント支持構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このバンパリーンホースメント支持構造は、図７に示すように、車両の幅方向に長手方向が沿うように配設されたバンパリーンホースメント５１を備えている。また、バンパリーンホースメント５１の端部には、クラッシュボックス５２を介してフロントサイドメンバ５３が取り付けられている。さらに、バンパリーンホースメント５１とクラッシュボックス５２との間に、板状の補強部材５４が介在されているというものである。

　このバンパリーンホースメント支持構造では、バンパリーンホースメント５１とクラッシュボックス５２との間に補強部材５４を介在させている。このため、バンパリーンホースメント５１の取付部からクラッシュボックス５２の長手方向端に該長手方向へ向けて荷重が不均一に作用しようとした場合に、バンパリーンホースメント５１からの荷重がクラッシュボックス５２の取付壁部の先端面に略均一に伝達させることができるというものである。
特開２００８－２２１９８７号公報

　しかし、上記特許文献１に開示されたバンパリーンホースメント支持構造では、バンパリーンホースメントにおけるクラッシュボックスが取り付けられた位置よりも車幅方向外側まで補強部材が延在している。このため、バンパリーンホースメントに荷重が入力された際に補強部材が傾いてしまい、衝撃吸収力が高くなるクラッシュボックス（衝撃吸収部材）の長手方向に荷重を入力させることができなくなり、高いＥＡ（Energy Absorb）効果を得ることが困難となることがあるという問題があった。

　そこで、本発明の課題は、バンパリーンホースメントから荷重が入力された際に、衝撃吸収部材における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させ、もって高いＥＡ効果を発揮することができる車両の骨格構造を提供することにある。

　上記課題を解決した本発明に係る車両の骨格構造は、車両の幅方向に沿って配設されるバンパリーンホースメントに取り付けられ、バンパリーンホースメントから入力される衝撃を吸収する衝撃吸収体を備え、バンパリーンホースメントと衝撃吸収体との間に補強部材が介在される車両の骨格構造であって、補強部材は、衝撃吸収体が取り付けられる補強部材本体と、補強部材本体よりも外側に突出する突出部と、を備えており、突出部における断面２次モーメントが、補強部材本体における断面２次モーメントよりも小さくされていることを特徴とする。

　本発明に係る車両の骨格構造では、突出部における断面２次モーメントが、補強部材本体における断面２次モーメントよりも小さくされている。このため、バンパリーンホースメントの荷重が入力されると、補強部材に対して突出部が屈曲することとなる。このため、補強部材を傾かないようにすることができる。したがって、衝撃吸収部材における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させ、もって高いＥＡ効果を発揮することができる。

　ここで、補強部材本体は略矩形状をなしており、突出部は、略矩形状から角部を切り欠かれた略台形状をなしている態様とすることができる。このように、突出部が略矩形状から角部を切り欠かれた略台形状をなしていることにより、突出部における断面２次モーメントを容易に小さくすることができる。

　また、補強部材本体における上下端部の少なくとも一方にフランジが設けられており、突出部の上下端部には、フランジが設けられていない態様とすることができる。このように、補強部材本体における上下端部の少なくとも一方にフランジが設けられており、突出部の上下端部には、フランジが設けられていないことにより、突出部における断面２次モーメントを容易に小さくすることができる。

　さらに、衝撃吸収体がクラッシュレールである態様とすることができる。このように、商的吸収体としては、クラッシュレールを好適に用いることができる。

　本発明に係る車両の骨格構造によれば、バンパリーンホースメントから荷重が入力された際に、衝撃吸収部材における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させ、もって高いＥＡ効果を発揮することができる。

図１は、本発明に係る車両の骨格構造の要部分解斜視図である。図２は、本発明に係る車両の骨格構造の要部平面図である。図３は、スプレッタの正面図である。図４（ａ）は、本実施形態に係る骨格構造における衝突時の破壊状態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）に続く状態を示す平面図である。図５（ａ）は、従来の骨格構造における衝突時の破壊状態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）に続く状態を示す平面図である。図６は、クラッシュレールストロークと発生荷重との関係を示すグラフである。図７は、従来における車両の骨格構造の要部分解斜視図である。

符号の説明

　１…バンパリーンホースメント、２…クラッシュレール、３…フロントサイドメンバ、４…スプレッタ、４１…スプレッタ本体部、４２…スプレッタ突出部、４３…フランジ、４４…貫通孔。

　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

　図１は、本発明の実施形態に係る車両の骨格構造の要部分解斜視図、図２は、その要部平面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る車両の骨格構造は、車両のフロント側に配置されるバンパリーンホースメント１を備えている。バンパリーンホースメント１が、長尺状をなしており、その長手方向が車幅方向に沿って配設されている。

　バンパリーンホースメント１における端部には、クラッシュレール２を介してフロントサイドメンバ３が取り付けられている。クラッシュレール２は、長尺状をなしており、その長手方向がバンパリーンホースメント１の長手方向に対して略直角となるように配置されている。クラッシュレール２は、たとえば炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）によって構成されている。また、クラッシュレール２は、正断面に沿った形状が凹凸形状を備えており、高さ方向の変化に沿って車幅方向左右に交互に突出する形状をなしている。

　また、クラッシュレール２における後端部には、フロントサイドメンバ３の前端部が接続されている。フロントサイドメンバ３は、車両の側部において車両の後方部にまで延在して配設されている。このフロントサイドメンバ３に対して、図示しないフロアクロスメンバやピラー等が接合されて車両の剛性が高められる。

　さらに、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２との間には、補強部材であるスプレッタ４が介在されている。スプレッタ４は、図３に示すように、スプレッタ本体部４１およびスプレッタ突出部４２を備えている。スプレッタ本体部４１には、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２がボルト５およびナット６によって締め付けられて取り付けられている。このため、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２とは、スプレッタ本体部４１を挟んで配置されている。

　また、スプレッタ突出部４２は、スプレッタ本体部４１と一体的に形成されており、スプレッタ本体部４１よりも車幅方向外側に突出する形で配設されている。このた、正面視した状態で、スプレッタ突出部４２は、クラッシュレール２が取り付けられた位置よりも車幅方向外側に突出するように配置されている。

　スプレッタ本体部４１は、正面視した形状が縦長の長方形となる矩形状をなしている。また、スプレッタ本体部４１における上下片には、それぞれフランジ４３が形成されている。フランジ４３は、その上下片のそれぞれにおいて、スプレッタ本体部４１の幅方向の全域にわたって形成されている。

　さらに、スプレッタ本体部４１には、３つの貫通孔４４が形成されている。３つの貫通孔４４は、互いに上下方向に離間して配置されている。これらの３つの貫通孔４４に対して、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２とを接合するボルト５が貫通している。

　また、スプレッタ突出部４２は、車両の幅方向外側に突出するように配置されており、略矩形状から角部を切り欠かれた略台形状をなしている。略台形状のスプレッタ突出部４２の底辺はスプレッタ本体部４１側に上下方向に沿って配置されており、上辺は底辺の外側に配置され、底辺よりも長さが短くされている。

　さらに、スプレッタ本体部４１の幅Ｌ１は、スプレッタ突出部４２の幅Ｌ２よりも長くされている。また、スプレッタ本体部４１は、矩形状であるのに対して突出部は略台形状とされている。これらのスプレッタ本体部４１とスプレッタ突出部４２との間における幅および形状の相違により、スプレッタ突出部４２における断面２次モーメントが、スプレッタ本体部４１における断面２次モーメントよりも小さくされている。

　次に、本実施形態に係る車両の骨格構造の作用について説明する。本実施形態に係る車両の骨格構造では、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２との間にスプレッタ４が介在されている。このスプレッタ４は、バンパリーンホースメント１とクラッシュレール２との間に挟まれるスプレッタ本体部４１とスプレッタ本体部４１よりも車両外側に位置するスプレッタ突出部４２を備えている。

　ここで、車両が正面衝突等してバンパリーンホースメント１に衝突エネルギーが入力されると、クラッシュレール２が圧潰して衝突エネルギーを吸収する。このとき、スプレッタ突出部４２にはフランジが形成されておらず、スプレッタ本体部４１にはフランジ４３が形成されている。また、スプレッタ突出部４２は、断面略台形状であるのに対して、スプレッタ本体部４１は断面矩形状とされている。こうして、スプレッタ突出部４２は、スプレッタ本体部４１よりも断面２次モーメントが小さくされている。このため、車両が正面衝突等してバンパリーンホースメント１に衝突エネルギーが入力された際に、スプレッタ４の傾斜を防止することができる。

　車両が正面衝突等してクラッシュレール２が圧潰して衝突エネルギーを吸収する際の例を説明する。まず、たとえば図７に示す従来の車両の骨格構造を備える車両が正面衝突等してバンパリーンホースメント５１に荷重が入力された際について説明する。この場合、図４（ａ）に示すように、バンパリーンホースメント５１に入力された荷重は、クラッシュボックス５２を介してフロントサイドメンバ５３に荷重が流れるとともに、クラッシュボックス５２が圧潰して衝撃エネルギーを吸収する。

　ここで、バンパリーンホースメント５１からクラッシュボックス５２を介してフロントサイドメンバ５３に荷重が流れる際、補強部材５４は板状をなしていることから、補強部材５４はその形状を維持している。このため、図４（ｂ）に示すように、補強部材５４が傾いてしまい、バンパリーンホースメント５１を一様に潰すことができず、クラッシュボックス５２の長手方向に荷重を入力させることができなくなってしまう。その結果、クラッシュボックスのＥＡ効率が低下してしまう。

　この点、本実施形態に係る車両の骨格構造では、クラッシュレール２における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させることができる。いま、図５（ａ）に示すように、バンパリーンホースメント１に荷重が入力された際には、クラッシュレール２を介してフロントサイドメンバ３に荷重が流れるとともに、クラッシュレール２が圧潰して衝撃エネルギーを吸収する。

　ここで、バンパリーンホースメント１からクラッシュレール２を介してフロントサイドメンバ３に荷重が流れる際、スプレッタ４では、スプレッタ突出部４２がスプレッタ本体部４１よりも断面２次モーメントが小さくされている。このため、スプレッタ４では、図５（ｂ）に示すように、スプレッタ突出部４２が折曲変形して潰れる一方で、スプレッタ本体部４１は、バンパリーンホースメント１に対して面直な状態を維持している。したがって、クラッシュレール２に対して衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させることができるので、クラッシュレール２によるＥＡ効果を高くすることができる。

　しかも、スプレッタ突出部４２は、バンパリーンホースメント１における平面曲げに追従して変形する。このためクラッシュレール２が、その先端外側に向けてぶれることを防止することができる。したがって、さらにクラッシュレール２によるＥＡ効果を高いものとすることができる。

　さらには、スプレッタ突出部４２が折曲変形することにより、スプレッタ本体部４１とスプレッタ突出部４２との間に稜線が形成される。この稜線によってスプレッタ４の側面曲げ剛性が向上させられ、スプレッタ本体部４１のバンパリーンホースメント１に対する傾きをのより好適に防止することができる。したがって、クラッシュレール２における衝撃吸収力が高くなる方向に荷重を精度よく入力させることができ、クラッシュレール２によるＥＡ効果をより高いものとすることができる。

　次に、本実施形態に係る車両の骨格構造におけるバンパリーンホースメント１に入力される発生荷重とクラッシュレール２のストローク量との関係を図６に示す。図６に示すように、本実施形態に係る車両の骨格構造では、発生荷重に応じて右肩上がりにクラッシュレールストロークが向上している。このように、安定した荷重特性が確保されており、高効率なＥＡ特性を発揮する。

　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形した形態とすることができる。たとえば、上記実施形態では、スプレッタ４におけるスプレッタ突出部４２がスプレッタ本体部４１よりも断面２次モーメントが低くなるように、スプレッタ突出部４２の形状を略台形状とし、フランジを形成しないようにしているが、他の態様とすることもできる。たとえば、スプレッタ突出部４２をスプレッタ本体部４１と略同一形状の矩形状としながら、フランジを形成しない態様とすることができる。あるいは、スプレッタ本体部４１よりも強度の低い素材でスプレッタ突出部４２を形成する態様とすることもできる。

　また、上記実施形態では、車両の骨格構造としてフロント側に配置されるバンパリーンホースメントとフロントサイドメンバとの接合部位を対象としているが、その他の部位を対象とすることもできる。たとえば、車両のリア側に配置されるバンパリーンホースメントとリアサイドメンバとの接合部位を対象とすることもできる。

　本発明は、車両の骨格構造に係り、特に、衝撃吸収性に優れる車両の骨格構造に利用することができる。

Claims

　車両の幅方向に沿って配設されるバンパリーンホースメントに取り付けられ、前記バンパリーンホースメントから入力される衝撃を吸収する衝撃吸収体を備え、前記バンパリーンホースメントと前記衝撃吸収体との間に補強部材が介在される車両の骨格構造であって、
　前記補強部材は、前記衝撃吸収体が取り付けられる補強部材本体と、前記補強部材本体よりも外側に突出する突出部と、を備えており、
　前記突出部における断面２次モーメントが、前記補強部材本体における断面２次モーメントよりも小さくされていることを特徴とする車両の骨格構造。
　前記補強部材本体は略矩形状をなしており、前記突出部は、略矩形状から角部を切り欠かれた略台形状をなしている請求項１に記載の車両の骨格構造。
　前記補強部材本体における上下端部の少なくとも一方にフランジが設けられており、前記突出部の上下端部には、フランジが設けられていない請求項１または請求項２に記載の車両の骨格構造。
　前記衝撃吸収体がクラッシュレールである請求項１～請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両の骨格構造。