WO2012101810A1 - 自動車の前部構造 - Google Patents

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WO2012101810A1
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dilatant
crash box
shock absorber
side member
axial compression
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English (en)
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Inventor
修 深渡瀬
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トヨタ自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/36—Combinations of yieldable mounting means of different types

Definitions

  • the present invention relates to an automobile front structure, and more particularly to an automobile front structure in which a crash box is disposed between a front side member and a front bumper reinforcement.
  • a crash box welded to the rear wall portion of the front bumper reinforcement is attached to an overhang portion provided on the left and right radiator support sides.
  • the crush box remaining margin is set to be larger than the longitudinal dimension of the cooling system parts, and the impact energy is absorbed by deforming (damaging) only the crash box and the front bumper reinforcement at the time of a light collision. This prevents the cooling system parts from being damaged during a light collision, and improves the damage resistance and repairability of the front part of the vehicle body.
  • the impact received by the occupant from the seat belt or airbag increases.
  • a deformation stroke energy absorption amount
  • the floor G after the middle of the collision is reduced by abruptly increasing (starting up) the deceleration of the vehicle body floor (hereinafter referred to as “floor G”) at the beginning of the collision.
  • floor G the deceleration of the vehicle body floor
  • the floor G does not increase sharply until the crash box is completely crushed, that is, until the axial compression deformation amount of the crash box is maximized, so there is room for improvement in this respect. .
  • the present invention can improve the damage resistance and repairability of the front part of the vehicle body, and can rapidly increase the floor G before the amount of axial compression deformation of the crash box is maximized. It aims to provide a front structure.
  • the front structure of an automobile according to the invention described in claim 1 is disposed between a front end of a front side member of the automobile and a front bumper reinforcement, and is set to have a lower proof strength against an axial compression load than the front side member.
  • the crash box is made of a material having a dilatant characteristic, and is disposed between the front end of the front side member and the front bumper reinforcement, and between the two, a frontal collision of the automobile Space for allowing axial compression deformation of the crash box at the time is provided, and when the amount of axial compression deformation of the crash box exceeds a set value smaller than the maximum value, a compression load is received between the two
  • a dilatant shock absorber having a longitudinal dimension set in the vehicle longitudinal direction, That.
  • a crash box and a dilatant shock absorber are disposed between the front end of the front side member and the front bumper reinforcement.
  • a space for allowing axial compression deformation (plastic deformation) of the crash box at the time of a frontal collision of the automobile is provided between the dilatant shock absorber and one of the front side member and the front bumper reinforcement.
  • this dilatant shock absorber has a compressive load between the front side member and the front bumper reinforcement when the amount of axial compression deformation of the crash box exceeds a set value (preset value) smaller than its maximum value.
  • the length dimension in the vehicle front-rear direction is set so as to be received.
  • the dilatant shock absorber receives a compressive load (impact force) between the front bumper reinforcement and the front side member.
  • the dilatant shock absorber instantly absorbs energy and hardens, and the collision load that the front side member receives suddenly increases.
  • the floor G can be rapidly increased before the amount of axial compression deformation of the crash box becomes maximum.
  • the dilatant shock absorber when the amount of axial compression deformation of the crash box is less than the set value, that is, when the collision speed of the automobile is low (light collision), the dilatant shock absorber will not receive a compressive load and Collision energy is absorbed by axial compression deformation. As a result, the front side member is prevented from being damaged, so that the damage resistance and repairability of the front portion of the vehicle body can be improved.
  • a front structure of an automobile according to a second aspect of the present invention is the front structure of an automobile according to the first aspect, wherein the crash box is formed in a cylindrical shape having an opening on the front side member side, and the dilatant impact The absorber is accommodated in the crash box and fixed to the front end surface of the front side member.
  • the dilatant shock absorber is housed in the crash box, it is not necessary to set a new space for mounting the dilatant shock absorber. In addition, normally, the soft dilatant shock absorber can be protected by the crash box.
  • a front structure of an automobile according to a third aspect of the invention is the front structure of an automobile according to the second aspect, wherein the dilatant shock absorber is formed in a shape similar to the cross-sectional shape of the peripheral wall of the crash box. Are arranged coaxially with the peripheral wall.
  • the dilatant shock absorber accommodated in the cylindrical crash box is similar to the sectional shape of the peripheral wall of the crash box (for example, a cylinder having a rectangular or hexagonal sectional shape). And is arranged coaxially with the peripheral wall. Thereby, the load from the front bumper reinforcement can be satisfactorily transmitted to the front side member via the hardened dilatant shock absorber. Moreover, since the dilatant shock absorber is formed in a cylindrical shape (hollow shape), the weight of the dilatant shock absorber can be reduced. In addition, “on the same axis” described in claim 3 does not have to be strictly on the same axis, and some errors in design or manufacturing are allowed.
  • the front structure of an automobile according to the invention described in claim 4 is the front structure of the automobile according to claim 2 or claim 3, wherein the front wall structure of the automobile is between the peripheral wall of the crash box and the dilatant shock absorber.
  • a gap is formed to prevent the peripheral wall and the dilatant shock absorber from interfering with each other during axial compression deformation of the crash box.
  • the front structure of an automobile according to a fifth aspect of the present invention is the front structure of an automobile according to any one of the second to fourth aspects, wherein the crash box is located on the front bumper reinforcement side.
  • the bottom wall is formed into a bottomed cylindrical shape, the bottom wall is provided with a bulging portion bulging toward the dilatant shock absorber side, and the amount of axial compression deformation of the crash box is the set value If it becomes above, the said bulging part is comprised so that it may collide with the said dilatant shock absorber.
  • the bulging part which bulged to the side is provided.
  • This bulging portion collides with the dilatant shock absorber when the amount of axial compression deformation of the crash box exceeds a set value, and hardens the dilatant shock absorber. That is, in the present invention, the set value for curing the dilatant shock absorber can be set (adjusted) by the dimension of the bulging portion in the vehicle front-rear direction. Therefore, the degree of freedom of setting is improved as compared with the case where the dimensions of the peripheral wall of the crash box and the dimensions of the dilatant shock absorber are changed.
  • the front structure of an automobile according to the present invention can improve the damage resistance and repairability of the front part of the vehicle body, and the floor G before the axial compression deformation amount of the crash box is maximized. Can be increased rapidly.
  • FIG. 1 is a perspective view of a dilatant shock absorber that is a constituent member of a front structure of an automobile according to an embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view corresponding to FIG. 1 for demonstrating the amount of axial compression deformation of the crash box when the motor vehicle which concerns on embodiment of this invention carries out the offset rigid barrier collision of 15 kilometers per hour. It is a longitudinal cross-sectional view corresponding to FIG. 1 for demonstrating the amount of axial compression deformation of the crash box when the motor vehicle which concerns on embodiment of this invention carries out the offset rigid barrier collision of 25 km / h. It is a longitudinal cross-sectional view corresponding to FIG.
  • the arrow FR indicates the front of the vehicle
  • the arrow UP indicates the upper side of the vehicle.
  • a front bumper reinforcement 12 is disposed along the vehicle width direction at the front end of the front body of the vehicle body.
  • the front bumper reinforcement 12 is made of, for example, an extruded material of an aluminum alloy.
  • a pair of left and right front side members 14 constituting the skeleton of the vehicle body are disposed (for convenience of explanation, only one front side member 14 is shown in FIG. Have been).
  • These front side members 14 are disposed at lower portions of both ends in the vehicle width direction, and have a closed cross-sectional structure extending in the vehicle front-rear direction.
  • a metal panel 14 ⁇ / b> A whose outer peripheral portion protrudes in a flange shape is welded to the front end of each front side member 14.
  • a crash box 16 is coaxially connected to the front side member 14 in front of the vehicle with a panel 14A interposed therebetween.
  • the crash box 16 is formed of an aluminum alloy or the like, and has a bottom wall 16A provided on the front bumper reinforcement 12 side, and is formed in a rectangular tube shape with a bottom that opens on the front side member 14 side.
  • the height dimension of the crash box 16 along the vehicle vertical direction is set to be larger than the width dimension of the crash box 16 along the vehicle width direction.
  • the crash box 16 has a peripheral wall 16B having a rectangular cross section when viewed from the front-rear direction of the vehicle, and a flange portion (not shown) provided on the opening side of the peripheral wall 16B is bolted to the panel 14A of the front side member 14. It is fastened and fixed by etc.
  • the bottom wall 16A of the crash box 16 is a bulging portion 18 whose central portion bulges toward the vehicle rear side.
  • the bulging portion 18 has a flat rear end surface disposed substantially perpendicular to the vehicle longitudinal direction.
  • a recess 20 is formed at a position corresponding to the bulging portion 18 on the front side of the bottom wall 16A.
  • a rear end portion of the front bumper reinforcement 12 is fitted into the recess 20.
  • the front bumper reinforcement 12 is welded to the crash box 16, and the crash box 16 is disposed between the front bumper reinforcement 12 and the front side member 14.
  • the crash box 16 described above is set to have a lower proof strength against the axial compression load (that is, the compression load along the vehicle longitudinal direction) than the front side member 14. For this reason, when the automobile has a frontal collision, the crash box 16 undergoes axial compression deformation (plastic deformation) before the front side member 14.
  • a dilatant shock absorber 24 is accommodated inside the crash box 16.
  • the dilatant shock absorber 24 is made of a material having a dilatant characteristic, for example, “d3o TM ” manufactured by d3o TM lab, UK.
  • This “d3o TM ” is a material that is flexible when no impact is applied or when the impact is weak, but instantly cures when a strong impact is applied, and exhibits excellent energy absorption performance.
  • the dilatant shock absorber 24 is formed in a rectangular tube shape that is similar to the cross-sectional shape of the peripheral wall 16B of the crash box 16 (see FIG. 2).
  • the dilatant shock absorber 24 is arranged coaxially with the peripheral wall 16B, and the rear end surface thereof is fixed to the panel 14A of the front side member 14 by means such as adhesion.
  • a gap 26 is formed between the dilatant shock absorber 24 and the peripheral wall 16B of the crash box 16 to prevent the peripheral wall 16B and the dilatant shock absorber 24 from interfering when the crush box 16 is axially compressed and deformed. .
  • the dilatant shock absorber 24 is set such that the height dimension H along the vehicle vertical direction and the width dimension W along the vehicle width direction are set smaller than the bulging portion 18 described above, and the front end surface bulges. It faces the rear end surface of the portion 18.
  • the dilatant shock absorber 24 has a length dimension L1 along the vehicle front-rear direction, and a length dimension along the vehicle front-rear direction from the rear end face of the bulging portion 18, that is, the rear end face of the bottom wall 16A to the panel 14A. It is set to be sufficiently shorter (for example, about half) than L2. Thereby, a space 28 for allowing the axial compression deformation of the crash box 16 is provided between the dilatant shock absorber 24 and the front bumper reinforcement 12.
  • the length L1 of the dilatant shock absorber 24 is such that the crush box 16 is completely crushed by the collision load, that is, after the bulging portion 18 in the state where the axial compression deformation amount of the crush box 16 is maximized. It is set larger than the length dimension along the vehicle front-rear direction from the end surface to the panel 14A. That is, when the crash box 16 is completely crushed, the bulging portion 18 is retracted to the position indicated by the one-dot chain line P1 in FIG. 1, but the length dimension L1 of the crash box 16 is from the one-dot chain line P1 to the panel 14A. It is set to be larger than the straight line distance L3 along the vehicle longitudinal direction (in FIG. 1, the alternate long and short dash line P0 indicates the position of the rear end surface of the bulging portion 18 before the crash box 16 is crushed).
  • the rear end surface of the bulging portion 18 collides with the front end surface of the dilatant shock absorber 24 before the axial compression deformation amount of the crash box 16 at the time of the frontal collision of the automobile reaches the maximum value L4. It is supposed to be. In other words, when the amount of axial compression deformation of the crash box 16 becomes equal to or larger than the set value L5 that is smaller than the maximum value L4 (when the bulging portion 18 moves back to the position indicated by the one-dot chain line P2 in FIG. 1), the bulging portion The rear end surface of 18 collides with the front end surface of the dilatant shock absorber 24.
  • This set value L5 is set in consideration of damage resistance and repairability (so-called damage ability) of the front part of the vehicle body at the time of a light collision, and passenger protection performance at the time of a collision with a high collision speed.
  • the bulging portion 18 is retracted to the position shown in FIG. That is, in this collision mode, the material and the dimensions of the crash box 16 and the length dimension L1 of the dilatant shock absorber 24 are set so that the amount of axial compression deformation of the crash box 16 does not reach the set value L5. ing. In this case, the bulging portion 18 does not collide with the dilatant shock absorber 24, and only the crash box 16 undergoes axial compression deformation.
  • the bulging portion 18 moves backward to the position shown in FIG. That is, in this collision mode, the material and the dimensions of the crash box 16 and the length dimension L1 of the dilatant shock absorber 24 are set so that the amount of axial compression deformation of the crash box 16 is equal to or greater than the set value L5. ing. In this case, the bulging portion 18 collides with the dilatant shock absorber 24 so that the dilatant shock absorber 24 receives a compression load (impact force) between the front bumper reinforcement 12 and the front side member 14. .
  • the airbag device mounted on the automobile when the automobile collides with a full-wrap rigid barrier at a speed of 25 km / h or more, the airbag device mounted on the automobile is configured to operate.
  • the crash box 16 is axially compressed and deformed by the load from the front bumper reinforcement 12, and the bulging portion 18 moves backward to the position shown in FIG.
  • the bulging portion 18 collides with the dilatant shock absorber 24, and the dilatant shock absorber 24 receives a compression load (impact force) between the front bumper reinforcement 12 and the front side member 14.
  • the dilatant shock absorber 24 absorbs energy instantaneously and hardens, and the collision load received by the front side member 14 increases rapidly.
  • the floor G deceleration of the vehicle body floor
  • the dilatant shock absorber 24 when the automobile has a full wrap rigid barrier collision of 25 km / h or more, the dilatant shock absorber 24 is hardened, so that the collision load received by the front side member 14 increases rapidly. In the initial stage of the collision, the floor G rises steeply.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the floor G and time when the automobile according to the comparative example 100 has a full lap rigid barrier collision at 56 km / h. Is a region where the shaft is compressively deformed.
  • the maximum value of the occupant deceleration that rises after the middle of the collision becomes larger.
  • the value derived by the single integration of the floor G that is, the speed of the occupant with respect to the vehicle body floor increases.
  • the maximum value of the occupant deceleration when the occupant is restrained by the seat belt or the airbag is increased, and the impact received by the occupant from the seat belt or the airbag is increased.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the floor G and time when the automobile according to this embodiment has a full-lap rigid barrier collision at 56 km / h.
  • the dilatant shock absorber 24 is accommodated in the crash box 16, it is not necessary to set a new space for mounting the dilatant shock absorber 24.
  • the soft dilatant shock absorber 24 can be protected by the crash box 16 at normal times.
  • the dilatant shock absorber 24 accommodated in the cylindrical crash box 16 is formed in a rectangular tube shape similar to the cross-sectional shape of the peripheral wall 16B of the crash box 16, and is coaxial with the peripheral wall 16B. Is placed on top. Thereby, the load from the front bumper reinforcement 12 can be satisfactorily transmitted to the front side member 14 via the hardened dilatant shock absorber 24. Moreover, since the dilatant shock absorber 24 is formed in a cylindrical shape (hollow shape), the weight of the dilatant shock absorber 24 can be reduced.
  • a gap between the dilatant shock absorber 24 and the peripheral wall 16B of the crash box 16 prevents the peripheral wall 16B and the dilatant shock absorber 24 from interfering during axial compression deformation of the crash box 16. 26 is formed. Thereby, it can prevent that the dilatant shock absorber 24 hardens
  • the crash box 16 is formed in a bottomed cylindrical shape, and a bulging portion 18 bulging toward the dilatant shock absorber 24 is provided on the bottom wall 16A of the crash box 16. .
  • the bulging portion 18 collides with the dilatant shock absorber 24 and hardens the dilatant shock absorber 24 when the amount of axial compression deformation of the crash box 16 reaches the set value L5 or more.
  • the set value L5 for curing the dilatant shock absorber 24 can be set (adjusted) by the dimension along the vehicle front-rear direction of the bulging portion 18, so the dimension of the peripheral wall 16B of the crash box 16 and the dilatant
  • the degree of freedom of setting is improved as compared with the case where the dimensions of the shock absorber 24 are changed.
  • the crash box 16 is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • the invention according to claims 1 to 4 is not limited thereto, and the bottom wall 16A of the crash box 16 is omitted.
  • the crush box 16 may be formed in a simple cylindrical shape.
  • the bulging portion 18 is provided on the bottom wall 16A of the crash box 16.
  • the invention according to claims 1 to 4 is not limited thereto, and the bulging portion 18 is omitted. It may be configured as described above.
  • the peripheral wall 16B of the crash box 16 is formed in a bellows shape.
  • the configuration according to claims 1 to 5 is not limited thereto, and the bellows is omitted. Good.
  • the peripheral wall 16B has a rectangular cross-sectional shape.
  • the invention according to claims 1 to 5 is not limited to this.
  • the peripheral wall 16B has a hexagonal cross-sectional shape.
  • the configuration may be a circular shape.
  • the shape of the crash box 16 can be changed as appropriate.
  • the dilatant shock absorber 24 is formed in a shape similar to the cross-sectional shape of the peripheral wall 16B of the crash box 16 and is arranged coaxially with the peripheral wall 16B.
  • the invention which concerns on this is not restricted to this, The shape and arrangement
  • the dilatant shock absorber 24 is housed in the crash box 16, but the invention according to claim 1 is not limited to this, and the dilatant shock absorber is the front end of the front side member 14. And the front bumper reinforcement 12 may be used.
  • the dilatant shock absorber 24 is fixed to the front end surface of the front side member 14.
  • the invention according to claim 1 is not limited to this, and the dilatant shock absorber 24 is the crash box 16.
  • the bottom wall 16A may be fixed to the bottom wall 16A.
  • the dilatant shock absorber 24 may be fixed to the rear end surface of the front bumper reinforcement 12.

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Abstract

　車体前部の耐損傷性及び修理性を向上させることができると共に、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が最大になる前にフロアＧを急増加させることができる自動車の前部構造を提供する。　自動車の前部構造（１０）では、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント衝撃吸収体（２４）が、クラッシュボックス（１６）の内側に収容されてフロントサイドメンバ（１４）の前端面に固定されている。このダイラタント衝撃吸収体（２４）は、クラッシュボックス（１６）の軸圧縮変形量がその最大値（Ｌ４）よりも小さい設定値（Ｌ５）以上になると、フロントサイドメンバ（１４）とフロントバンパリインフォースメント（１２）との間で圧縮荷重を受けるように車両前後方向の長さ寸法（Ｌ１）が設定されている。

Description

自動車の前部構造
　本発明は、自動車の前部構造に係り、特にフロントサイドメンバとフロントバンパリインフォースメントとの間にクラッシュボックスが配設された自動車の前部構造に関する。
　下記特許文献１に示されたフロントエンドモジュールでは、フロントバンパリインフォースメントの後壁部に溶接されたクラッシュボックスが、左右のラジエータサポートサイドに設けられた張り出し部に取り付けられている。クラッシュボックスの潰れ残り代は、冷却系部品の前後寸法よりも大きく設定されており、軽衝突時にはクラッシュボックス及びフロントバンパリインフォースメントのみを変形（損傷）させることにより衝撃エネルギを吸収する。これにより、軽衝突時における冷却系部品の損傷を防止し、車体前部の耐損傷性及び修理性を向上させるようにしている。
特開２００１－２１９８６９号公報
　ところで、軽衝突を超える衝突時、つまり衝突速度が高い衝突時には、乗員がシートベルトやエアバッグから受ける衝撃が大きくなる。特に、フロントノーズが短い自動車では、車体前部の変形ストローク（エネルギ吸収量）の確保が困難であるため、上述の如き衝撃が大きくなる傾向がある。このような衝撃を低減するためには、車体床部の減速度（以下、「フロアＧ」という）を衝突初期に急峻に増加させる（立ち上げる）ことにより、衝突中盤以降のフロアＧを低減し、これにより、衝突中盤以降に立ち上がる乗員減速度の最大値を低減することが好ましい。
　しかしながら、上述のフロントエンドモジュールでは、クラッシュボックスが完全に潰れきるまで、つまり、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が最大になるまではフロアＧが急峻に増加しないため、この点で改善の余地がある。
　本発明は上記事実を考慮し、車体前部の耐損傷性及び修理性を向上させることができると共に、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が最大になる前にフロアＧを急増加させることができる自動車の前部構造を提供することを目的としている。
　請求項１に記載の発明に係る自動車の前部構造は、自動車のフロントサイドメンバの前端とフロントバンパリインフォースメントとの間に配設され、前記フロントサイドメンバよりも軸圧縮荷重に対する耐力が低く設定されたクラッシュボックスと、ダイラタント特性を有する材料からなり、前記フロントサイドメンバの前端と前記フロントバンパリインフォースメントとの間に配設されると共に、両者のうちの一方との間に、自動車の前面衝突時における前記クラッシュボックスの軸圧縮変形を許容するための空間が設けられ、且つ、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形量がその最大値よりも小さい設定値以上になると前記両者の間で圧縮荷重を受けるように車両前後方向の長さ寸法が設定されたダイラタント衝撃吸収体と、を備えている。
　請求項１に記載の自動車の前部構造では、フロントサイドメンバの前端とフロントバンパリインフォースメントとの間には、クラッシュボックス及びダイラタント衝撃吸収体が配設されている。また、このダイラタント衝撃吸収体と、フロントサイドメンバ及びフロントバンパリインフォースメントのうちの一方との間には、自動車の前面衝突時におけるクラッシュボックスの軸圧縮変形（塑性変形）を許容するための空間が設けられている。さらに、このダイラタント衝撃吸収体は、クラッシュボックスの軸圧縮変形量がその最大値よりも小さい設定値（予め設定された値）以上になると、フロントサイドメンバとフロントバンパリインフォースメントとの間で圧縮荷重を受けるように車両前後方向の長さ寸法が設定されている。
　ここで、自動車の衝突速度が高い場合には、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が大きくなるが、この発明では、クラッシュボックスの軸圧縮変形量がその最大値より小さい設定値以上になった際に、ダイラタント衝撃吸収体がフロントバンパリインフォースメントとフロントサイドメンバとの間で圧縮荷重（衝撃力）を受ける。その結果、ダイラタント衝撃吸収体が瞬時にエネルギを吸収すると共に硬化し、フロントサイドメンバが受ける衝突荷重が急増加する。これにより、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が最大になる前に、フロアＧを急増加させることができる。
　一方、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が設定値に満たない場合、つまり、自動車の衝突速度が低い場合（軽衝突時）には、ダイラタント衝撃吸収体が圧縮荷重を受けることはなく、クラッシュボックスの軸圧縮変形によって衝突のエネルギが吸収される。これにより、フロントサイドメンバの損傷が防止されるので、車体前部の耐損傷性及び修理性を向上させることができる。
　請求項２に記載の発明に係る自動車の前部構造は、請求項１に記載の自動車の前部構造において、前記クラッシュボックスは、前記フロントサイドメンバ側が開口した筒状に形成され、前記ダイラタント衝撃吸収体は、前記クラッシュボックス内に収容されて前記フロントサイドメンバの前端面に固定されている。
　請求項２に記載の自動車の前部構造では、ダイラタント衝撃吸収体がクラッシュボックス内に収容されているため、ダイラタント衝撃吸収体を搭載するための新たなスペースを設定する必要がない。しかも、通常時には軟らかいダイラタント衝撃吸収体をクラッシュボックスによって保護することができる。
　請求項３に記載の発明に係る自動車の前部構造は、請求項２に記載の自動車の前部構造において、前記ダイラタント衝撃吸収体は、前記クラッシュボックスの周壁の断面形状と相似形に形成されて前記周壁と同軸上に配置されている。
　請求項３に記載の自動車の前部構造では、筒状のクラッシュボックス内に収容されたダイラタント衝撃吸収体が、クラッシュボックスの周壁の断面形状と相似形（例えば、断面矩形又は断面六角形の筒状）に形成され、上記周壁と同軸上に配置されている。これにより、フロントバンパリインフォースメントからの荷重を、硬化したダイラタント衝撃吸収体を介してフロントサイドメンバに良好に伝達することができる。また、ダイラタント衝撃吸収体が筒状（中空状）に形成されるため、ダイラタント衝撃吸収体の軽量化を図ることができる。なお、請求項３に記載の「同軸上」は、厳密に同軸上であるは必要はなく、設計上又は製造上の多少の誤差は許容されるものである。
　請求項４に記載の発明に係る自動車の前部構造は、請求項２又は請求項３に記載の自動車の前部構造において、前記クラッシュボックスの周壁と前記ダイラタント衝撃吸収体との間には、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形時に前記周壁と前記ダイラタント衝撃吸収体とが干渉することを防止する隙間が形成されている。
　請求項４に記載の自動車の前部構造では、クラッシュボックスの周壁とダイラタント衝撃吸収体との間に形成された隙間によって、クラッシュボックスの軸圧縮変形時における上記周壁とダイラタント衝撃吸収体との干渉が防止されるので、当該干渉によってダイラタント衝撃吸収体が不用意に硬化することを防止できる。
　請求項５に記載の発明に係る自動車の前部構造は、請求項２～請求項４の何れか１項に記載の自動車の前部構造において、前記クラッシュボックスは、前記フロントバンパリインフォースメント側に底壁が設けられた有底筒状に形成され、前記底壁には、前記ダイラタント衝撃吸収体側へ膨出した膨出部が設けられており、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形量が前記設定値以上になると前記膨出部が前記ダイラタント衝撃吸収体に衝突するように構成されている。
　請求項５に記載の自動車の前部構造では、有底筒状に形成されたクラッシュボックスの底壁には、当該クラッシュボックス内に収容されてフロントサイドメンバの前端に固定されたダイラタント衝撃吸収体の側へ膨出した膨出部が設けられている。この膨出部は、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が設定値以上になるとダイラタント衝撃吸収体に衝突し、ダイラタント衝撃吸収体を硬化させる。つまり、この発明では、ダイラタント衝撃吸収体を硬化させるための上記設定値を、膨出部の車両前後方向の寸法によって設定（調節）することができる。したがって、クラッシュボックスの周壁の寸法やダイラタント衝撃吸収体の寸法を変更する場合と比較して設定の自由度が向上する。
　以上説明したように、本発明に係る自動車の前部構造では、車体前部の耐損傷性及び修理性を向上させることができると共に、クラッシュボックスの軸圧縮変形量が最大になる前にフロアＧを急増加させることができる。
本発明の実施形態に係る自動車の前部構造を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る自動車の前部構造の構成部材であるダイラタント衝撃吸収体の斜視図である。 本発明の実施形態に係る自動車が、時速１５キロメートルのオフセットリジッドバリア衝突をした際のクラッシュボックスの軸圧縮変形量を説明するための図１に対応した縦断面図である。 本発明の実施形態に係る自動車が、時速２５キロメートルのオフセットリジッドバリア衝突をした際のクラッシュボックスの軸圧縮変形量を説明するための図１に対応した縦断面図である。 本発明の実施形態の比較例を示す図１に対応した縦断面図である。 比較例に係る自動車が時速５６キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突をした際のフロアＧと時間との関係を示す線図である。 本発明の実施形態に係る比較例に係る自動車が時速５６キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突をした際のフロアＧと時間との関係を示す線図である。
　以下、図１～図７を用いて、本発明の実施形態に係る自動車の前部構造１０について説明する。なお、図中矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示している。
　図１に示されるように、本実施形態に係る自動車の前部構造１０では、車体のフロントボデーの前端部には、車両幅方向に沿ってフロントバンパリインフォースメント１２が配設されている。このフロントバンパリインフォースメント１２は、例えばアルミニウム合金の押し出し材によって形成されている。
　フロントバンパリインフォースメント１２の車両後方には、車体の骨格を構成する左右一対のフロントサイドメンバ１４が配設されている（なお、図１では説明の都合上、一方のフロントサイドメンバ１４のみが図示されている）。これらのフロントサイドメンバ１４は、車両幅方向両端部の下部に配置されており、車両前後方向へ延びる閉断面構造とされている。また、各フロントサイドメンバ１４の前端には、外周部がフランジ状に突出した金属製のパネル１４Ａが溶接されている。
　フロントサイドメンバ１４の車両前方には、パネル１４Ａを挟んでクラッシュボックス１６が同軸上に連結されている。クラッシュボックス１６は、アルミニウム合金等によって形成されたものであり、フロントバンパリインフォースメント１２側に底壁１６Ａが設けられると共に、フロントサイドメンバ１４側が開口した有底の角筒状に形成されている。クラッシュボックス１６の車両上下方向に沿った高さ寸法は、クラッシュボックス１６の車両幅方向に沿った幅寸法よりも大きく設定されている。このクラッシュボックス１６は、車両前後方向から見て断面矩形状の周壁１６Ｂが蛇腹状に形成されており、周壁１６Ｂの開口側に設けられた図示しないフランジ部がフロントサイドメンバ１４のパネル１４Ａにボルト等により締結固定されている。
　クラッシュボックス１６の底壁１６Ａは、中央部が車両後方側へ膨出した膨出部１８とされている。膨出部１８は、平坦に形成された後端面が車両前後方向に対して略垂直に配置されている。また、底壁１６Ａの前面側には、膨出部１８に対応する位置に凹部２０が形成されている。この凹部２０には、フロントバンパリインフォースメント１２の後端部が嵌め込まれている。フロントバンパリインフォースメント１２は、クラッシュボックス１６に溶接されており、フロントバンパリインフォースメント１２とフロントサイドメンバ１４との間にクラッシュボックス１６が配置されている。
　上述のクラッシュボックス１６は、フロントサイドメンバ１４よりも軸圧縮荷重（すなわち車両前後方向に沿った圧縮荷重）に対する耐力が低く設定されている。このため、自動車が前面衝突をした際には、フロントサイドメンバ１４よりも先にクラッシュボックス１６が軸圧縮変形（塑性変形）するようになっている。
　クラッシュボックス１６の内側には、ダイラタント衝撃吸収体２４が収容されている。ダイラタント衝撃吸収体２４は、ダイラタント特性を有する材料、例えば、英国のｄ３ｏＴＭｌａｂ社が製造する「ｄ３ｏＴＭ」によって形成されている。この「ｄ３ｏＴＭ」は、衝撃が加わっていないときや衝撃が弱いときは柔軟であるが、強い衝撃が加えられると瞬時に硬化すると共に、優れたエネルギ吸収性能を発揮する材料である。
　このダイラタント衝撃吸収体２４は、クラッシュボックス１６の周壁１６Ｂの断面形状と相似形である角筒状に形成されている（図２参照）。このダイラタント衝撃吸収体２４は、周壁１６Ｂと同軸上に配置されており、後端面が例えば接着等の手段によってフロントサイドメンバ１４のパネル１４Ａに固定されている。このダイラタント衝撃吸収体２４とクラッシュボックス１６の周壁１６Ｂとの間には、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形時に周壁１６Ｂとダイラタント衝撃吸収体２４とが干渉することを防止する隙間２６が形成されている。また、このダイラタント衝撃吸収体２４は、前述した膨出部１８よりも車両上下方向に沿った高さ寸法Ｈ及び車両幅方向に沿った幅寸法Ｗが小さく設定されており、前端面が膨出部１８の後端面と対向している。
　さらに、このダイラタント衝撃吸収体２４は、車両前後方向に沿った長さ寸法Ｌ１が、膨出部１８の後端面すなわち底壁１６Ａの後端面からパネル１４Ａまでの車両前後方向に沿った長さ寸法Ｌ２よりも十分に短く（例えば、半分程度に）設定されている。これにより、ダイラタント衝撃吸収体２４とフロントバンパリインフォースメント１２との間には、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形を許容するための空間２８が設けられている。
　但し、ダイラタント衝撃吸収体２４の長さ寸法Ｌ１は、クラッシュボックス１６が衝突荷重によって完全に潰れきった状態、すなわちクラッシュボックス１６の軸圧縮変形量が最大になった状態における膨出部１８の後端面からパネル１４Ａまでの車両前後方向に沿った長さ寸法よりも大きく設定されている。つまり、クラッシュボックス１６が完全に潰れきると、図１に一点鎖線Ｐ１で示される位置まで膨出部１８が後退するが、クラッシュボックス１６の長さ寸法Ｌ１は、当該一点鎖線Ｐ１からパネル１４Ａまでの車両前後方向に沿った直線距離Ｌ３よりも大きく設定されている（なお、図１において、一点鎖線Ｐ０は、クラッシュボックス１６が潰れる前における膨出部１８の後端面の位置を示している）。
　このため、本実施形態では、自動車の前面衝突時におけるクラッシュボックス１６の軸圧縮変形量がその最大値Ｌ４に達する前に、膨出部１８の後端面がダイラタント衝撃吸収体２４の前端面に衝突するようになっている。換言すれば、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形量がその最大値Ｌ４よりも小さい設定値Ｌ５以上になると（膨出部１８が図１の一点鎖線Ｐ２で示される位置まで後退すると）、膨出部１８の後端面がダイラタント衝撃吸収体２４の前端面に衝突するようになっている。この設定値Ｌ５は、軽衝突時における車体前部の耐損傷性及び修理性（所謂ダメージャビリティ）、並びに衝突速度が高い衝突時における乗員保護性能を考慮して設定されている。
　具体的には、自動車が時速１５キロメートルのオフセットリジッドバリア衝突（軽衝突）をした際には、図３に示される位置まで膨出部１８が後退するようになっている。つまり、この衝突形態では、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形量が上記設定値Ｌ５に満たないように、クラッシュボックス１６の材質や各部の寸法、及びダイラタント衝撃吸収体２４の長さ寸法Ｌ１が設定されている。この場合、膨出部１８がダイラタント衝撃吸収体２４に衝突することはなく、クラッシュボックス１６のみが軸圧縮変形をするようになっている。
　一方、自動車が時速２５キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突（衝突速度が高い衝突）をした際には、図４に示される位置まで膨出部１８が後退するようになっている。つまり、この衝突形態では、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形量が上記設定値Ｌ５以上になるように、クラッシュボックス１６の材質や各部の寸法、及びダイラタント衝撃吸収体２４の長さ寸法Ｌ１が設定されている。この場合、膨出部１８がダイラタント衝撃吸収体２４に衝突し、ダイラタント衝撃吸収体２４がフロントバンパリインフォースメント１２とフロントサイドメンバ１４との間で圧縮荷重（衝撃力）を受けるようになっている。
　つまり、本実施形態では、軽衝突時（時速１５キロメートルのオフセットリジッドバリア衝突時）には、クラッシュボックス１６のみを軸圧縮変形させ、軽衝突を超える衝突時（時速２５キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突時）には、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形の進行に伴い、ダイラタント衝撃吸収体２４に衝撃力が作用するよう構成されている。
　なお、本実施形態では、自動車が時速２５キロメートル以上のフルラップリジッドバリア衝突をすると、自動車に搭載されたエアバッグ装置が作動するように構成されている。
　次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
　上記構成の自動車の前部構造１０では、自動車が時速１５キロメートルのオフセットリジッドバリア衝突（軽衝突）をすると、フロントバンパリインフォースメント１２からの荷重によってクラッシュボックス１６が軸圧縮変形し、図３に示される位置まで膨出部１８が後退する。この場合、膨出部１８がダイラタント衝撃吸収体２４に衝突することはなく、クラッシュボックス１６のみが軸圧縮変形し、衝突のエネルギを吸収する。これにより、フロントサイドメンバ１４の損傷が防止されるので、車体前部の耐損傷性及び修理性が向上する。
　一方、自動車が時速２５キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突をすると、フロントバンパリインフォースメント１２からの荷重によってクラッシュボックス１６が軸圧縮変形し、図４に示される位置まで膨出部１８が後退する。この場合、膨出部１８がダイラタント衝撃吸収体２４に衝突し、ダイラタント衝撃吸収体２４がフロントバンパリインフォースメント１２とフロントサイドメンバ１４との間で圧縮荷重（衝撃力）を受ける。その結果、ダイラタント衝撃吸収体２４が瞬時にエネルギを吸収すると共に硬化し、フロントサイドメンバ１４が受ける衝突荷重が急増加する。これにより、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形量が最大になる前に、フロアＧ（車体床部の減速度）が急増加する。
　つまり、本実施形態では、自動車が時速２５キロメートル以上のフルラップリジッドバリア衝突をした際には、ダイラタント衝撃吸収体２４が硬化することにより、フロントサイドメンバ１４が受ける衝突荷重が急増加し、その結果、衝突初期の段階でフロアＧが急峻に立ち上がる。
　これに対し、図５に示される比較例１００においては、クラッシュボックス１６が完全に潰れきるまではフロントサイドメンバ１４が受ける衝突荷重が急増加しないため、図６に示されるように、衝突初期よりも衝突中盤以降でフロアＧが大きくなる。なお、図６は、比較例１００に係る自動車が時速５６キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突をした際のフロアＧと時間との関係を示す線図であり、符号Ｃが付された領域はクラッシュボックス１６が軸圧縮変形している領域である。
　この比較例１００のように、衝突中盤以降でフロアＧが大きくなる場合、衝突中盤以降に立ち上がる乗員減速度の最大値が大きくなる。換言すれば、衝突中盤以降でフロアＧが大きくなると、当該フロアＧの一回積分により導き出される値、つまり車体床部に対する乗員の速度が大きくなる。その結果、乗員がシートベルトやエアバッグによって拘束される際の乗員減速度の最大値が大きくなり、乗員がシートベルトやエアバッグから受ける衝撃が大きくなる。
　この点、本実施形態では、図７に示される如く、衝突初期の段階でフロアＧが急峻に立ち上がり、衝突中盤以降のフロアＧが減少するので、乗員減速度の最大値を低減することができる。これにより、乗員がシートベルトやエアバッグから受ける衝撃を小さくすることができる。なお、図７は、本実施形態に係る自動車が時速５６キロメートルのフルラップリジッドバリア衝突をした際のフロアＧと時間との関係を示す線図である。
　しかも、本実施形態では、ダイラタント衝撃吸収体２４がクラッシュボックス１６内に収容されているため、ダイラタント衝撃吸収体２４を搭載するための新たなスペースを設定する必要がない。さらに、通常時には軟らかいダイラタント衝撃吸収体２４をクラッシュボックス１６によって保護することもできる。
　また、本実施形態では、筒状のクラッシュボックス１６内に収容されたダイラタント衝撃吸収体２４が、クラッシュボックス１６の周壁１６Ｂの断面形状と相似形である角筒状に形成され、周壁１６Ｂと同軸上に配置されている。これにより、フロントバンパリインフォースメント１２からの荷重を、硬化したダイラタント衝撃吸収体２４を介してフロントサイドメンバ１４に良好に伝達することができる。また、ダイラタント衝撃吸収体２４が筒状（中空状）に形成されているため、ダイラタント衝撃吸収体２４の軽量化を図ることができる。
　さらに、本実施形態では、ダイラタント衝撃吸収体２４とクラッシュボックス１６の周壁１６Ｂとの間には、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形時に周壁１６Ｂとダイラタント衝撃吸収体２４とが干渉することを防止する隙間２６が形成されている。これにより、周壁１６Ｂとダイラタント衝撃吸収体２４との干渉によって、ダイラタント衝撃吸収体２４が不用意に硬化することを防止できる。
　また、本実施形態では、クラッシュボックス１６が有底筒状に形成されており、クラッシュボックス１６の底壁１６Ａには、ダイラタント衝撃吸収体２４側へ膨出した膨出部１８が設けられている。この膨出部１８は、クラッシュボックス１６の軸圧縮変形量が設定値Ｌ５以上になるとダイラタント衝撃吸収体２４に衝突し、ダイラタント衝撃吸収体２４を硬化させる。つまり、ダイラタント衝撃吸収体２４を硬化させるための設定値Ｌ５を、膨出部１８の車両前後方向に沿った寸法によって設定（調節）することができるので、クラッシュボックス１６の周壁１６Ｂの寸法やダイラタント衝撃吸収体２４の寸法を変更する場合と比較して設定の自由度が向上する。
　なお、上記実施形態では、クラッシュボックス１６が有底筒状に形成された構成にしたが、請求項１～請求項４に係る発明はこれに限らず、クラッシュボックス１６の底壁１６Ａが省略された構成、すなわちクラッシュボックス１６が単なる筒状に形成された構成にしてもよい。
　また、上記実施形態では、クラッシュボックス１６の底壁１６Ａに膨出部１８が設けられた構成にしたが、請求項１～請求項４に係る発明はこれに限らず、膨出部１８が省略された構成にしてもよい。
　また、上記実施形態では、クラッシュボックス１６の周壁１６Ｂが蛇腹状に形成された構成にしたが、請求項１～請求項５に係る構成はこれに限らず、蛇腹が省略された構成にしてもよい。また、上記実施形態では、周壁１６Ｂの断面形状が矩形状に形成された構成にしたが、請求項１～請求項５に係る発明はこれに限らず、例えば、周壁１６Ｂの断面形状が六角形状や円形状に形成された構成にしてもよい。その他、クラッシュボックス１６の形状は適宜変更することができる。
　また、上記実施形態では、ダイラタント衝撃吸収体２４がクラッシュボックス１６の周壁１６Ｂの断面形状と相似形に形成されて周壁１６Ｂと同軸上に配置された構成にしたが、請求項１又は請求項２に係る発明はこれに限らず、ダイラタント衝撃吸収体２４の形状及び配置は適宜変更することができる。
　さらに、上記実施形態では、ダイラタント衝撃吸収体２４がクラッシュボックス１６内に収容された構成にしたが、請求項１に係る発明はこれに限らず、ダイラタント衝撃吸収体は、フロントサイドメンバ１４の前端とフロントバンパリインフォースメント１２との間に配設されるものであればよい。
　また、上記実施形態では、ダイラタント衝撃吸収体２４がフロントサイドメンバ１４の前端面に固定された構成にしたが、請求項１に係る発明はこれに限らず、ダイラタント衝撃吸収体２４がクラッシュボックス１６の底壁１６Ａに固定された構成にしてもよい。また、クラッシュボックス１６の底壁１６Ａが省略される場合には、ダイラタント衝撃吸収体２４がフロントバンパリインフォースメント１２の後端面に固定された構成にしてもよい。
　その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことはいうでもない。

Claims (5)

  1. 　自動車のフロントサイドメンバの前端とフロントバンパリインフォースメントとの間に配設され、前記フロントサイドメンバよりも軸圧縮荷重に対する耐力が低く設定されたクラッシュボックスと、
    　ダイラタント特性を有する材料からなり、前記フロントサイドメンバの前端と前記フロントバンパリインフォースメントとの間に配設されると共に、両者のうちの一方との間に、自動車の前面衝突時における前記クラッシュボックスの軸圧縮変形を許容するための空間が設けられ、且つ、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形量がその最大値よりも小さい設定値以上になると前記両者の間で圧縮荷重を受けるように車両前後方向の長さ寸法が設定されたダイラタント衝撃吸収体と、
    　を備えた自動車の前部構造。
  2. 　前記クラッシュボックスは、前記フロントサイドメンバ側が開口した筒状に形成され、前記ダイラタント衝撃吸収体は、前記クラッシュボックス内に収容されて前記フロントサイドメンバの前端面に固定されている請求項１に記載の自動車の前部構造。
  3. 　前記ダイラタント衝撃吸収体は、前記クラッシュボックスの周壁の断面形状と相似形に形成されて前記周壁と同軸上に配置されている請求項２に記載の自動車の前部構造。
  4. 　前記クラッシュボックスの周壁と前記ダイラタント衝撃吸収体との間には、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形時に前記周壁と前記ダイラタント衝撃吸収体とが干渉することを防止する隙間が形成されている請求項２又は請求項３に記載の自動車の前部構造。
  5. 　前記クラッシュボックスは、前記フロントバンパリインフォースメント側に底壁が設けられた有底筒状に形成され、前記底壁には、前記ダイラタント衝撃吸収体側へ膨出した膨出部が設けられており、前記クラッシュボックスの軸圧縮変形量が前記設定値以上になると前記膨出部が前記ダイラタント衝撃吸収体に衝突するように構成されている請求項２～請求項４の何れか１項に記載の自動車の前部構造。
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