自動車の前部車体構造
【課題】 バンパービームに入力された衝突荷重をフロントサイドフレームにより多く配分してフロントピラーに加わる荷重を低減する。
【解決手段】 オフセット前面衝突により左右一方のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側のバンパービーム１６に衝突荷重が入力した場合には、バンパービーム１６は左右他端側を支点Ｐとして左右一端側が後方に回動するが、このとき前記支点Ｐに近い左右一端側のフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１は、前記支点Ｐから遠い左右一端側のロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２よりも大きくなる。これにより、衝突荷重の多くの部分をフロントサイドフレーム１１に優先的に配分し、ロアメンバ１４からアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２に伝達される荷重を最小限に抑えることができる。
【解決手段】 オフセット前面衝突により左右一方のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側のバンパービーム１６に衝突荷重が入力した場合には、バンパービーム１６は左右他端側を支点Ｐとして左右一端側が後方に回動するが、このとき前記支点Ｐに近い左右一端側のフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１は、前記支点Ｐから遠い左右一端側のロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２よりも大きくなる。これにより、衝突荷重の多くの部分をフロントサイドフレーム１１に優先的に配分し、ロアメンバ１４からアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２に伝達される荷重を最小限に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの前端と車幅方向に延びるバンパービームとの間に衝撃吸収部材を配置した自動車の車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車幅方向に延びるバンパー２０と、前後方向に延びるサポーティングストラクチャ２２（フロントサイドフレーム）との間にマウンティングブラケット２４（バンパービームエクステンション）およびクラッシュカン３０を配置し、前記マウンティングブラケット２４および前記クラッシュカン３０を繊維強化した熱可塑性樹脂で構成して衝突エネルギーの吸収性能を向上させたものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＧＢ ２４２２１３６ Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両がオフセット前面衝突してバンパービームの車幅方向一端側だけに衝突荷重が入力したような場合に、特に衝突荷重がフロントサイドフレームの前端よりも車幅方向外側に入力したような場合に、その衝突荷重がバンパービームから直列に連結されたロアメンバおよびアッパーメンバを介してフロントピラーの前端に伝達されてしまい、フロントピラーおよびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開き難くなってしまう問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バンパービームに入力された衝突荷重をフロントサイドフレームにより多く配分してフロントピラーに加わる荷重を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレームの前端と、左右のフロントピラーの前端から前下方に延びる左右のアッパーメンバと、前記左右のフロントサイドフレームの車幅方向外側で前記左右のアッパーメンバの先端から前下方に延びる左右のロアメンバと、前記フロントサイドフレームの前端および前記ロアメンバの前端間を接続する左右の衝撃吸収部材と、車幅方向に延びて前記左右のロアメンバの前端間を接続するとともに前記左右の衝撃吸収部材の前面に接続されるバンパービームとを備えることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記衝撃吸収部材は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともに、前記ロアメンバは車幅方向内側に開放するハット状断面を有しており、前記ロアメンバは前記衝撃吸収部材の車幅方向外側に開放する開放部を閉塞するように結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ロアメンバは、その上下の開口縁のうちの一方の開口縁だけが前記衝撃吸収部材の開放部に結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁にバンパーフェイスの後面が結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、少なくとも前記衝撃吸収部材および前記ロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１１】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記衝撃吸収部材は着脱自在な結合手段により前記フロントサイドフレームに着脱自在に結合され、前記ロアメンバは着脱自在な結合手段により前記アッパーメンバに着脱自在に結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１２】
また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは繊維強化樹脂製であって前記左右の衝撃吸収部材に結合され、前記バンパービームの前記左右の衝撃吸収部材の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚は、前記左右の衝撃吸収部材よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１３】
また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービーム、前記衝撃吸収部材および前記ロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１４】
また請求項９に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記左右のロアメンバは、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部と、前記本体部の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部とから構成されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１５】
尚、実施の形態の上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅは本発明の開口縁に対応する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、前面衝突によりバンパービームの車幅方向中央部に入力した衝突荷重は、衝撃吸収部材の圧壊により一部を吸収された後に、左右のフロントサイドフレームの前端および左右のロアメンバの前端に伝達される。またオフセット前面衝突により左右一方のフロントサイドフレームよりも車幅方向外側のバンパービームに衝突荷重が入力した場合には、バンパービームは左右他端側を支点として左右一端側が後方に回動するが、このとき前記支点に近い左右一方のフロントサイドフレームに入力する荷重は、前記支点から遠い左右一方のロアメンバに入力する荷重よりも大きくなる。これにより、衝突荷重の多くの部分をフロントサイドフレームに優先的に配分してロアメンバに配分される衝突荷重を減少させ、ロアメンバからアッパーメンバを介してフロントピラーに伝達される荷重を最小限に抑えることができる。しかもフロントサイドフレームの前端およびロアメンバの前端間を接続する左右の衝撃吸収部材と、車幅方向に延びて左右のロアメンバの前端間を接続するとともに左右の衝撃吸収部材の前面に接続されるバンパービームとを備えるので、左右の衝撃吸収部材の車幅方向の断面を拡大して圧壊による衝撃エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００１７】
また請求項２の構成によれば、衝撃吸収部材は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともにロアメンバは車幅方向内側に開放するハット状断面を有し、ロアメンバは衝撃吸収部材の車幅方向外側に開放する開放部を閉塞するように結合されるので、前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材およびロアメンバを上下方向に拡開するように圧壊して好適な衝撃吸収を行うことができる。特に、衝撃吸収部材は角張った屈曲断面を有するため、衝撃吸収部材の角陵（屈曲部）が増加して衝撃に対する反力が増加し、衝撃エネルギーの吸収量を一層増加させることができる。
【００１８】
また請求項３の構成によれば、ハット状断面のロアメンバの上下の開口縁のうちの一方の開口縁だけを衝撃吸収部材の開放部に結合したので、前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材およびロアメンバを上下方向に一層容易に拡開して確実に圧壊することができる。
【００１９】
また請求項４の構成によれば、バンパービームは前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁にバンパーフェイスの後面が結合されるので、特別の部材を付加することなくバンパーフェイスを利用してバンパービームを閉断面に構成し、前面衝突の衝突荷重をフロントサイドフレームに効率的に伝達することができる。
【００２０】
また請求項５の構成によれば、少なくとも衝撃吸収部材およびロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されるので、それらの部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、衝突荷重により溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーを吸収することができる。また衝撃吸収部材およびロアメンバを繊維強化樹脂製としたことで、それらを金属製とする場合に比べて車体前部を軽量化して旋回性能を高めることができるだけでなく、任意の断面形状に成形することが容易になり、しかも軽衝突時に自己の弾性で形状が復元するために交換の必要がなくなる。
【００２１】
また請求項６の構成によれば、衝撃吸収部材は着脱自在な結合手段によりフロントサイドフレームに着脱自在に結合され、ロアメンバは着脱自在な結合手段によりアッパーメンバに着脱自在に結合されるので、衝撃吸収部材およびロアメンバの組付性が向上する。
【００２２】
また請求項７の構成によれば、バンパービームの左右の衝撃吸収部材の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚が、左右の衝撃吸収部材よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいので、左右の衝撃吸収部材の間に入力した衝突荷重をできるだけ多く左右のフロントサイドフレームに配分することができる。
【００２３】
また請求項８の構成によれば、バンパービーム、衝撃吸収部材およびロアメンバは繊維強化樹脂であって溶着により一体化されるので、それらの部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、衝突荷重により溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーを吸収することができる。
【００２４】
また請求項９の構成によれば、左右のロアメンバを、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部と、本体部の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部とから構成したので、ロアメンバの金型成型時に屈曲部の稜線部分で繊維強化樹脂の連続繊維が引っ張れて破断しても、その部分を破断し難い補強部の繊維強化樹脂の不連続繊維で補強することで、ロアメンバの屈曲部の強度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】自動車の車体前部のフレーム構造を示す斜視図。（第１の実施の形態）
【図２】図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態）
【図３】図１の３−３線断面図。（第１の実施の形態）
【図４】図３の４−４線断面図。（第１の実施の形態）
【図５】図３の５部拡大図。（第１の実施の形態）
【図６】図５の６−６線断面図。（第１の実施の形態）
【図７】図５の７−７線展開図。（第１の実施の形態）
【図８】図５に対応する作用説明図。（第１の実施の形態）
【図９】図１の９−９線断面図。（第１の実施の形態）
【図１０】前面衝突時の作用説明図。（第１の実施の形態）
【図１１】図１の要部拡大図。（第２の実施の形態）
【図１２】補強部の作用を説明する模式図。（第２の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１〜図１０に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２７】
先ず、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は、運転席に着座した乗員を基準として定義される。また本明細書におけるＴ面、Ｂ面およびＨ面は、以下のように定義される。図１に示すように、Ｔ面とは、前後方向軸に直交する面であり、例えば車体前面あるいは車体後面がこれに対応する。Ｂ面とは、左右方向軸に直交する面であり、例えば車体左側面あるいは車体右側面がこれに対応する。Ｈ面とは、上下方向軸に直交する面であり、例えば車体天井面あるいは車体床面がこれに対応する。但し、Ｔ面には、前後方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれ、Ｂ面には、左右方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれ、Ｈ面には、上下方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれるものとする。
【００２８】
図１に示すように、自動車の車体前部には前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１が配置される。またフロントサイドフレーム１１，１１の車幅方向外側において、左右一対のフロントピラー１２，１２の前端から左右一対のアッパーメンバ１３，１３が前下方に延びており、左右一対のアッパーメンバ１３，１３の前端から左右一対のロアメンバ１４，１４が前下方に延びている。従って、ロアメンバ１４，１４、アッパーメンバ１３，１３およびフロントピラー１２，１２は、前下方から後上方に向かって直列に接続される。
【００２９】
各フロントサイドフレーム１１の前端に箱状の衝撃吸収部材１５が接続されており、この衝撃吸収部材１５の車幅方向外面にロアメンバ１４の前半部の車幅方向内面が接続される。車幅方向中央部が前方に向かって弧状に湾曲するバンパービーム１６の車幅方向両端部が、衝撃吸収部材１５の前面とロアメンバ１４の前端部の車幅方向内面とに接続される。
【００３０】
車幅方向に延びるアッパービーム１７と、車幅方向に延びるロアビーム１８と、上下方向に延びる左右一対のサイドメンバ１９，１９とで構成される枠状のフロントバルクヘッド２０が、そのサイドメンバ１９，１９の上下方向中間部を衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向内面に接続することで、バンパービーム１６の後方に支持される。
【００３１】
フロントサイドフレーム１１，１１、フロントピラー１２，１２およびアッパーメンバ１３，１３は金属製の部材であるが、ロアメンバ１４，１４、衝撃吸収部材１５，１５、バンパービーム１６およびフロントバルクヘッド２０は繊維強化合成樹脂製の部材であり、レーザー溶着により連続接合されて一体化されている。これにより、繊維強化合成樹脂製の各部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、自動車の前面衝突による衝突荷重で溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーの吸収効果を発揮させることができる。尚、前記連続接合を部分的に不連続接合とすれば、衝撃エネルギーの吸収量を任意に制御することができる。
【００３２】
図４に示すように、ロアメンバ１４は車幅方向内側に向かって開放するハット状断面の部材であり、Ｂ面内に位置する底壁１４ａと、Ｈ面内に位置する上部および下部側壁１４ｂ，１４ｃと、Ｂ面内に位置する上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅとを備える。衝撃吸収部材１５は正面視で角張った開断面の屈曲形状であるＳ字状断面の部材であり、Ｈ面内に位置して上下方向に重なり合う上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび下壁１５ｃと、Ｂ面内に位置して上壁１５ａおよび中壁１５ｂの車幅方向内端間を接続する内側側壁１５ｄと、Ｂ面内に位置して中壁１５Ｂおよび下壁１５ｃの車幅方向外端間を接続する外側側壁１５ｅと、Ｂ面内に位置して上壁１５ａの車幅方向外端から上方に延びるフランジ１５ｆとを備える。
【００３３】
衝撃吸収部材１５の上側の開放部１５ｇをロアメンバ１４で閉塞するとき、衝撃吸収部材１５のフランジ１５ｆはロアメンバ１４の上部フランジ１４ｄに重ね合わされて同様にレーザー溶着Ｗ１されるが、相互に重ね合わされる衝撃吸収部材１５の外側側壁１５ｅとロアメンバ１４の下部フランジ１４ｅとは溶着されずに単に接触している（図４のＸ部参照）。また衝撃吸収部材１５の内側側壁１５ｄにフロントバルクヘッド２０のサイドメンバ１９の車幅方向外面が同様にレーザー溶着Ｗ２される。
【００３４】
図２および図３に示すように、バンパービーム１６は前方に向かって開放するハット状断面の部材であり、Ｔ面内に位置する底壁１６ａと、Ｈ面内に位置する上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃと、Ｔ面内に位置する上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅとを備える。底壁１６ａは車幅方向の全域に亙って軽量化のために薄肉に形成されているが、上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅは、左右の衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向内端よりも車幅方向内側では厚肉に形成されるとともに（図１の領域Ａ参照）、それよりも車幅方向外側部分は底壁１６ａと同様に全体が薄肉に形成されている（図１の領域Ｂ参照）。尚、前後方向の耐力向上のため、バンパービーム１６には連続繊維を車幅方向に配向することが望ましい。
【００３５】
後方に向かって開放するコ字状断面のバンパーフェイス２１の後面に、バンパービーム１６の上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが同様にレーザー溶着Ｗ３される。これにより、特別の部材を付加することなくバンパーフェイス２１を利用してバンパービーム１６を閉断面に構成し、前面衝突の衝突荷重をバンパービーム１６からフロントサイドフレーム１１，１１に確実に伝達することができる。そしてバンパービーム１６の底壁１６ａが、衝撃吸収部材１５の上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび内側側壁１５ｄにレーザー溶着Ｗ４されるとともに、バンパービーム１６の車幅方向外端面がロアメンバ１４，１４の上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅにレーザー溶着される。
【００３６】
上述したように、繊維強化合成樹脂製のロアメンバ１４，１４、衝撃吸収部材１５，１５、バンパービーム１６およびフロントバルクヘッド２０は予めレーザー溶着で一体化されてサブアセンブリを構成しており、図１に示すように、左右の衝撃吸収部材１５，１５と左右のフロントサイドフレーム１１，１１とを着脱自在な結合手段２２，２２で結合し、左右のロアメンバ１４，１４と左右のアッパーメンバ１３，１３とを着脱自在な結合手段２２，２２で結合することで、前記サブアセンブリが車体フレームに対して容易に着脱できるようになっている。
【００３７】
上記４個の着脱自在な結合手段２２…の構造は同じであるため、以下、衝撃吸収部材１５側の着脱自在な結合手段２２の構造を代表として説明する。
【００３８】
図５〜図７に示すように、衝撃吸収部材１５の後端の上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび内側側壁１５ｄに固定された支持板２３に、後端に頭部２４ａを有するピン２４の軸部２４ｂが前後摺動自在に支持されており、軸部２４ｂの前端と支持板２３の前面との間にコイルスプリング２５が縮設される。ボックス状閉断面のフロントサイドフレーム１１の一つの側面の前部に円形の支持孔１１ａが形成されており、支持孔１１ａにカム部材２６が回転自在かつ軸方向移動不能に支持される。
【００３９】
フロントサイドフレーム１１の内部に延びるカム部材２６の先端の筒状部２６ａには、円形の開口２６ｂおよび細長いカム溝２６ｃが円周方向に連設される。開口２６ｂの直径はピン２４の頭部２４ａの直径よりも僅かに大きく、カム溝２６ｃの幅はピン２４の頭部２４ａの直径よりも小さく、かつピン２４の軸部２４ｂの直径よりも僅かに大きく形成される。カム部材２６の筒状部２６ａの肉厚は、カム溝２６ｃの入口側から奥部に向かって次第に増加し、最大肉厚部２６ｄで最大値になった後に減少する。
【００４０】
従って、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、着脱自在な結合手段２２のカム部材２６の筒状部２６ａの開口２６ｂを前方に向けた状態でフロントサイドフレーム１１の前端に衝撃吸収部材１５の後端を当接させると、衝撃吸収部材１５側に設けたピン２４の頭部２４ａがカム部材２６の筒状部２６ａの開口２６ｂに嵌合する。この状態から工具でカム部材２６を図８（Ｃ）の矢印方向に回転させると、ピン２４の軸部２４ｂがカム溝２６ｃに嵌合する。カム部材２６を更に回転させると、筒状部２６ａの最大肉厚部２６ｄがピン２４の頭部２４ａを乗り越えることでロック状態になり、コイルスプリング２５の弾発力で衝撃吸収部材１５が後方に付勢されてフロントサイドフレーム１１の前端に密着し、フロントサイドフレーム１１および衝撃吸収部材１５が一体に結合される。
【００４１】
フロントサイドフレーム１１および衝撃吸収部材１５の結合を解除するには、上記手順を逆に行えば良い。
【００４２】
図９に示すように、ロアメンバ１４側の着脱自在な結合手段２２の構造は、上述した衝撃吸収部材１５側のものと実質的に同一の構造である。
【００４３】
さて、自動車が前面衝突すると、バンパービーム１６に入力した衝突荷重が左右の衝撃吸収部材１５，１５に伝達され、繊維強化樹脂製の衝撃吸収部材１５，１５が脆性破壊である圧壊をすることで衝突荷重を吸収する。このとき、衝撃吸収部材１５，１５は前後方向視で複数の角陵のあるＳ字状断面を有するとともに、ロアメンバ１４，１４は前後方向視で車幅方向内側に開放するハット状断面を有し、ロアメンバ１４，１４は衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向外側に開放する開放部１５ｇ（図４参照）を閉塞するように結合されるので、前後方向の角陵が高い荷重を支持しながら前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材１５，１５およびロアメンバ１４，１４を上下方向に拡開するように圧壊して高い衝撃吸収を行うことができる。特に、衝撃吸収部材１５，１５の外側側壁１５ｅ，１５ｅとロアメンバ１４，１４の下部フランジ１４ｅ，１４ｅとは溶着されずに単に接触しているだけなので（図４のＸ部参照）、衝突荷重で衝撃吸収部材１５，１５およびロアメンバ１４，１４は上下方向に一層容易に拡開し、確実に圧壊して衝撃吸収効果が更に高められる（図１０（Ｂ）参照）。
【００４４】
またバンパービーム１６の車幅方向中央部、つまり左右の衝撃吸収部材１５，１５間に挟まれた部分（図１の領域Ａおよび図２参照）は、その上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが厚肉に形成されているため、バンパービーム１６の車幅方向中央部に入力した衝突荷重を左右のフロントサイドフレーム１１，１１に効果的に伝達することができる。そしてバンパービーム１６の車幅方向外側部、つまり左右の衝撃吸収部材１５，１５よりも外側部分（図１の領域Ｂおよび図３参照）は、その上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが薄肉に形成されているため、前記衝突荷重が左右のロアメンバ１４，１４に伝達されるのを防止することができるだけでなく、フロントサイドフレーム１１，１１への入力荷重を増加させることができる。
【００４５】
ところで、自動車がオフセット前面衝突して左右一方のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側位置に衝突荷重が入力した場合、その衝突荷重の多くが左右一方のロアメンバ１４に伝達されることになる。この場合、一方のロアメンバ１４に入力した大きな衝突荷重がアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２の前端に伝達され、フロントピラー１２およびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開かなくなる可能性がある。
【００４６】
しかしながら本実施の形態によれば、フロントサイドフレーム１１，１１の前端およびロアメンバ１４，１４の前端間を接続する左右の衝撃吸収部材１５，１５と、車幅方向に延びて左右のロアメンバ１４，１４の前端間を接続するとともに左右の衝撃吸収部材１５，１５の前面に接続されるバンパービーム１６とを備えるので、左右の衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向の断面が拡大されることで、図１０（Ａ）に示すように、自動車がオフセット前面衝突し、例えば左側のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側位置に衝突荷重が入力した場合、左側の衝撃吸収部材１５が圧壊することで右側の衝撃吸収部材１５との連結部を支点Ｐとしてバンパービーム１６の左側が後方に移動する。このとき、支点Ｐから左側のフロントサイドフレーム１１までの距離Ｌ１に対して左側のロアメンバ１４までの距離Ｌ２は大きいため、バンパービーム１６から左側のロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２よりも、バンパービーム１６から左側のフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１の方が大きくなり、かつ衝撃吸収部材１５のフロントサイドフレーム１１側がロアメンバ１４側よりも前後方向長さが長いので、圧壊による衝撃エネルギーの吸収量が増加する。
【００４７】
このように、オフセット前面衝突時に、ロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２を小さくしてフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１を大きくすることで、ロアメンバ１４からアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２の前端に伝達される荷重を最小限に抑え、フロントピラー１２およびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開かなくなるのを防止することができる。
【００４８】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４９】
図１１に示すように、ロアメンバ１４はＳ字状に屈曲する繊維強化樹脂製の本体部１４ｆを有する部材であり、その二つの屈曲部に繊維強化樹脂製の補強部１４ｇ，１４ｇが積層される。
【００５０】
ロアメンバ１４は、プリプレグを金型でプレス成形することで製造される。プリプレグは、カーボンファイバー、グラスファイバー、アラミドファイバー等の繊維よりなる織布やＵＤ（繊維を一方向に引き揃えたシート）に半硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等）、もしくは熱可塑性樹脂（ナイロン６やポリプロピレン等の）を含浸させたもので、表面のベタつきはないが金型の形状になじむ柔軟性を有している。熱硬化性樹脂の場合、複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して圧力を加えながら例えば１３０°Ｃ程度に加熱すると、熱硬化性樹脂が硬化してドライカーボン製品のようなオートクレーブ製品が得られる。熱可塑性樹脂の場合、予備加熱した複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して加圧成形し、その後冷却すると製品が得られる。
【００５１】
しかしながら、ロアメンバ１４のような屈曲部を有する部材を金型成形すると、特に屈曲部の稜線の部分に引っ張り力が作用するため（図１１の矢印参照）、その部分で連続繊維が破断して強度が大幅に低下する可能性がある。本実施の形態は、ロアメンバ１４を金型でプレス成形する際に、連続繊維を含むプリプレグに不連続繊維を含むプリプレグを積層することで、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部１４ｆの表面に不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部１４ｇ，１４ｇを積層する。
【００５２】
不連続繊維は、プリプレグを金型でプレス成形するときに引っ張り力が作用しても、繊維どうしが相互に相対移動して破断を免れるため、仮に本体部１４ｆの連続繊維が破断しても、その部分を効果的に補強してロアメンバ１４の強度を維持することができる。図１２は本体部１４ｆに補強部１４ｇ，１４ｇを積層した部分の繊維の状態を示すもので、本体部１４ｆの連続繊維が破断した部分を補強部１４ｇ，１４ｇの不連続繊維が補強する様子が模式的に示されている。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５４】
例えば、着脱自在な結合手段２２の構造は実施の形態に限定されるものではない。
【００５５】
また衝撃吸収部材の断面形状も実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１１ フロントサイドフレーム
１２ フロントピラー
１３ アッパーメンバ
１４ ロアメンバ
１４ｄ 上部フランジ（開口縁）
１４ｅ 下部フランジ（開口縁）
１４ｆ 本体部
１４ｇ 補強部
１５ 衝撃吸収部材
１５ｇ 開放部
１６ バンパービーム
１６ｄ 上部フランジ（開口縁）
１６ｅ 下部フランジ（開口縁）
２１ バンパーフェイス
２２ 着脱自在な結合手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの前端と車幅方向に延びるバンパービームとの間に衝撃吸収部材を配置した自動車の車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車幅方向に延びるバンパー２０と、前後方向に延びるサポーティングストラクチャ２２（フロントサイドフレーム）との間にマウンティングブラケット２４（バンパービームエクステンション）およびクラッシュカン３０を配置し、前記マウンティングブラケット２４および前記クラッシュカン３０を繊維強化した熱可塑性樹脂で構成して衝突エネルギーの吸収性能を向上させたものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＧＢ ２４２２１３６ Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両がオフセット前面衝突してバンパービームの車幅方向一端側だけに衝突荷重が入力したような場合に、特に衝突荷重がフロントサイドフレームの前端よりも車幅方向外側に入力したような場合に、その衝突荷重がバンパービームから直列に連結されたロアメンバおよびアッパーメンバを介してフロントピラーの前端に伝達されてしまい、フロントピラーおよびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開き難くなってしまう問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バンパービームに入力された衝突荷重をフロントサイドフレームにより多く配分してフロントピラーに加わる荷重を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレームの前端と、左右のフロントピラーの前端から前下方に延びる左右のアッパーメンバと、前記左右のフロントサイドフレームの車幅方向外側で前記左右のアッパーメンバの先端から前下方に延びる左右のロアメンバと、前記フロントサイドフレームの前端および前記ロアメンバの前端間を接続する左右の衝撃吸収部材と、車幅方向に延びて前記左右のロアメンバの前端間を接続するとともに前記左右の衝撃吸収部材の前面に接続されるバンパービームとを備えることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記衝撃吸収部材は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともに、前記ロアメンバは車幅方向内側に開放するハット状断面を有しており、前記ロアメンバは前記衝撃吸収部材の車幅方向外側に開放する開放部を閉塞するように結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ロアメンバは、その上下の開口縁のうちの一方の開口縁だけが前記衝撃吸収部材の開放部に結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁にバンパーフェイスの後面が結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、少なくとも前記衝撃吸収部材および前記ロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１１】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記衝撃吸収部材は着脱自在な結合手段により前記フロントサイドフレームに着脱自在に結合され、前記ロアメンバは着脱自在な結合手段により前記アッパーメンバに着脱自在に結合されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１２】
また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは繊維強化樹脂製であって前記左右の衝撃吸収部材に結合され、前記バンパービームの前記左右の衝撃吸収部材の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚は、前記左右の衝撃吸収部材よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１３】
また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービーム、前記衝撃吸収部材および前記ロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１４】
また請求項９に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記左右のロアメンバは、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部と、前記本体部の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部とから構成されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
【００１５】
尚、実施の形態の上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅは本発明の開口縁に対応する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、前面衝突によりバンパービームの車幅方向中央部に入力した衝突荷重は、衝撃吸収部材の圧壊により一部を吸収された後に、左右のフロントサイドフレームの前端および左右のロアメンバの前端に伝達される。またオフセット前面衝突により左右一方のフロントサイドフレームよりも車幅方向外側のバンパービームに衝突荷重が入力した場合には、バンパービームは左右他端側を支点として左右一端側が後方に回動するが、このとき前記支点に近い左右一方のフロントサイドフレームに入力する荷重は、前記支点から遠い左右一方のロアメンバに入力する荷重よりも大きくなる。これにより、衝突荷重の多くの部分をフロントサイドフレームに優先的に配分してロアメンバに配分される衝突荷重を減少させ、ロアメンバからアッパーメンバを介してフロントピラーに伝達される荷重を最小限に抑えることができる。しかもフロントサイドフレームの前端およびロアメンバの前端間を接続する左右の衝撃吸収部材と、車幅方向に延びて左右のロアメンバの前端間を接続するとともに左右の衝撃吸収部材の前面に接続されるバンパービームとを備えるので、左右の衝撃吸収部材の車幅方向の断面を拡大して圧壊による衝撃エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００１７】
また請求項２の構成によれば、衝撃吸収部材は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともにロアメンバは車幅方向内側に開放するハット状断面を有し、ロアメンバは衝撃吸収部材の車幅方向外側に開放する開放部を閉塞するように結合されるので、前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材およびロアメンバを上下方向に拡開するように圧壊して好適な衝撃吸収を行うことができる。特に、衝撃吸収部材は角張った屈曲断面を有するため、衝撃吸収部材の角陵（屈曲部）が増加して衝撃に対する反力が増加し、衝撃エネルギーの吸収量を一層増加させることができる。
【００１８】
また請求項３の構成によれば、ハット状断面のロアメンバの上下の開口縁のうちの一方の開口縁だけを衝撃吸収部材の開放部に結合したので、前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材およびロアメンバを上下方向に一層容易に拡開して確実に圧壊することができる。
【００１９】
また請求項４の構成によれば、バンパービームは前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁にバンパーフェイスの後面が結合されるので、特別の部材を付加することなくバンパーフェイスを利用してバンパービームを閉断面に構成し、前面衝突の衝突荷重をフロントサイドフレームに効率的に伝達することができる。
【００２０】
また請求項５の構成によれば、少なくとも衝撃吸収部材およびロアメンバは繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されるので、それらの部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、衝突荷重により溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーを吸収することができる。また衝撃吸収部材およびロアメンバを繊維強化樹脂製としたことで、それらを金属製とする場合に比べて車体前部を軽量化して旋回性能を高めることができるだけでなく、任意の断面形状に成形することが容易になり、しかも軽衝突時に自己の弾性で形状が復元するために交換の必要がなくなる。
【００２１】
また請求項６の構成によれば、衝撃吸収部材は着脱自在な結合手段によりフロントサイドフレームに着脱自在に結合され、ロアメンバは着脱自在な結合手段によりアッパーメンバに着脱自在に結合されるので、衝撃吸収部材およびロアメンバの組付性が向上する。
【００２２】
また請求項７の構成によれば、バンパービームの左右の衝撃吸収部材の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚が、左右の衝撃吸収部材よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいので、左右の衝撃吸収部材の間に入力した衝突荷重をできるだけ多く左右のフロントサイドフレームに配分することができる。
【００２３】
また請求項８の構成によれば、バンパービーム、衝撃吸収部材およびロアメンバは繊維強化樹脂であって溶着により一体化されるので、それらの部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、衝突荷重により溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーを吸収することができる。
【００２４】
また請求項９の構成によれば、左右のロアメンバを、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部と、本体部の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部とから構成したので、ロアメンバの金型成型時に屈曲部の稜線部分で繊維強化樹脂の連続繊維が引っ張れて破断しても、その部分を破断し難い補強部の繊維強化樹脂の不連続繊維で補強することで、ロアメンバの屈曲部の強度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】自動車の車体前部のフレーム構造を示す斜視図。（第１の実施の形態）
【図２】図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態）
【図３】図１の３−３線断面図。（第１の実施の形態）
【図４】図３の４−４線断面図。（第１の実施の形態）
【図５】図３の５部拡大図。（第１の実施の形態）
【図６】図５の６−６線断面図。（第１の実施の形態）
【図７】図５の７−７線展開図。（第１の実施の形態）
【図８】図５に対応する作用説明図。（第１の実施の形態）
【図９】図１の９−９線断面図。（第１の実施の形態）
【図１０】前面衝突時の作用説明図。（第１の実施の形態）
【図１１】図１の要部拡大図。（第２の実施の形態）
【図１２】補強部の作用を説明する模式図。（第２の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１〜図１０に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２７】
先ず、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は、運転席に着座した乗員を基準として定義される。また本明細書におけるＴ面、Ｂ面およびＨ面は、以下のように定義される。図１に示すように、Ｔ面とは、前後方向軸に直交する面であり、例えば車体前面あるいは車体後面がこれに対応する。Ｂ面とは、左右方向軸に直交する面であり、例えば車体左側面あるいは車体右側面がこれに対応する。Ｈ面とは、上下方向軸に直交する面であり、例えば車体天井面あるいは車体床面がこれに対応する。但し、Ｔ面には、前後方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれ、Ｂ面には、左右方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれ、Ｈ面には、上下方向軸に直交する面に対して４５°未満の角度で傾斜する面が含まれるものとする。
【００２８】
図１に示すように、自動車の車体前部には前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１が配置される。またフロントサイドフレーム１１，１１の車幅方向外側において、左右一対のフロントピラー１２，１２の前端から左右一対のアッパーメンバ１３，１３が前下方に延びており、左右一対のアッパーメンバ１３，１３の前端から左右一対のロアメンバ１４，１４が前下方に延びている。従って、ロアメンバ１４，１４、アッパーメンバ１３，１３およびフロントピラー１２，１２は、前下方から後上方に向かって直列に接続される。
【００２９】
各フロントサイドフレーム１１の前端に箱状の衝撃吸収部材１５が接続されており、この衝撃吸収部材１５の車幅方向外面にロアメンバ１４の前半部の車幅方向内面が接続される。車幅方向中央部が前方に向かって弧状に湾曲するバンパービーム１６の車幅方向両端部が、衝撃吸収部材１５の前面とロアメンバ１４の前端部の車幅方向内面とに接続される。
【００３０】
車幅方向に延びるアッパービーム１７と、車幅方向に延びるロアビーム１８と、上下方向に延びる左右一対のサイドメンバ１９，１９とで構成される枠状のフロントバルクヘッド２０が、そのサイドメンバ１９，１９の上下方向中間部を衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向内面に接続することで、バンパービーム１６の後方に支持される。
【００３１】
フロントサイドフレーム１１，１１、フロントピラー１２，１２およびアッパーメンバ１３，１３は金属製の部材であるが、ロアメンバ１４，１４、衝撃吸収部材１５，１５、バンパービーム１６およびフロントバルクヘッド２０は繊維強化合成樹脂製の部材であり、レーザー溶着により連続接合されて一体化されている。これにより、繊維強化合成樹脂製の各部材を結合するためのブラケットやボルトが不要になって部品点数の削減や軽量化が可能になるだけでなく、自動車の前面衝突による衝突荷重で溶着部が剥がれる際に衝突エネルギーの吸収効果を発揮させることができる。尚、前記連続接合を部分的に不連続接合とすれば、衝撃エネルギーの吸収量を任意に制御することができる。
【００３２】
図４に示すように、ロアメンバ１４は車幅方向内側に向かって開放するハット状断面の部材であり、Ｂ面内に位置する底壁１４ａと、Ｈ面内に位置する上部および下部側壁１４ｂ，１４ｃと、Ｂ面内に位置する上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅとを備える。衝撃吸収部材１５は正面視で角張った開断面の屈曲形状であるＳ字状断面の部材であり、Ｈ面内に位置して上下方向に重なり合う上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび下壁１５ｃと、Ｂ面内に位置して上壁１５ａおよび中壁１５ｂの車幅方向内端間を接続する内側側壁１５ｄと、Ｂ面内に位置して中壁１５Ｂおよび下壁１５ｃの車幅方向外端間を接続する外側側壁１５ｅと、Ｂ面内に位置して上壁１５ａの車幅方向外端から上方に延びるフランジ１５ｆとを備える。
【００３３】
衝撃吸収部材１５の上側の開放部１５ｇをロアメンバ１４で閉塞するとき、衝撃吸収部材１５のフランジ１５ｆはロアメンバ１４の上部フランジ１４ｄに重ね合わされて同様にレーザー溶着Ｗ１されるが、相互に重ね合わされる衝撃吸収部材１５の外側側壁１５ｅとロアメンバ１４の下部フランジ１４ｅとは溶着されずに単に接触している（図４のＸ部参照）。また衝撃吸収部材１５の内側側壁１５ｄにフロントバルクヘッド２０のサイドメンバ１９の車幅方向外面が同様にレーザー溶着Ｗ２される。
【００３４】
図２および図３に示すように、バンパービーム１６は前方に向かって開放するハット状断面の部材であり、Ｔ面内に位置する底壁１６ａと、Ｈ面内に位置する上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃと、Ｔ面内に位置する上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅとを備える。底壁１６ａは車幅方向の全域に亙って軽量化のために薄肉に形成されているが、上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅは、左右の衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向内端よりも車幅方向内側では厚肉に形成されるとともに（図１の領域Ａ参照）、それよりも車幅方向外側部分は底壁１６ａと同様に全体が薄肉に形成されている（図１の領域Ｂ参照）。尚、前後方向の耐力向上のため、バンパービーム１６には連続繊維を車幅方向に配向することが望ましい。
【００３５】
後方に向かって開放するコ字状断面のバンパーフェイス２１の後面に、バンパービーム１６の上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが同様にレーザー溶着Ｗ３される。これにより、特別の部材を付加することなくバンパーフェイス２１を利用してバンパービーム１６を閉断面に構成し、前面衝突の衝突荷重をバンパービーム１６からフロントサイドフレーム１１，１１に確実に伝達することができる。そしてバンパービーム１６の底壁１６ａが、衝撃吸収部材１５の上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび内側側壁１５ｄにレーザー溶着Ｗ４されるとともに、バンパービーム１６の車幅方向外端面がロアメンバ１４，１４の上部および下部フランジ１４ｄ，１４ｅにレーザー溶着される。
【００３６】
上述したように、繊維強化合成樹脂製のロアメンバ１４，１４、衝撃吸収部材１５，１５、バンパービーム１６およびフロントバルクヘッド２０は予めレーザー溶着で一体化されてサブアセンブリを構成しており、図１に示すように、左右の衝撃吸収部材１５，１５と左右のフロントサイドフレーム１１，１１とを着脱自在な結合手段２２，２２で結合し、左右のロアメンバ１４，１４と左右のアッパーメンバ１３，１３とを着脱自在な結合手段２２，２２で結合することで、前記サブアセンブリが車体フレームに対して容易に着脱できるようになっている。
【００３７】
上記４個の着脱自在な結合手段２２…の構造は同じであるため、以下、衝撃吸収部材１５側の着脱自在な結合手段２２の構造を代表として説明する。
【００３８】
図５〜図７に示すように、衝撃吸収部材１５の後端の上壁１５ａ、中壁１５ｂおよび内側側壁１５ｄに固定された支持板２３に、後端に頭部２４ａを有するピン２４の軸部２４ｂが前後摺動自在に支持されており、軸部２４ｂの前端と支持板２３の前面との間にコイルスプリング２５が縮設される。ボックス状閉断面のフロントサイドフレーム１１の一つの側面の前部に円形の支持孔１１ａが形成されており、支持孔１１ａにカム部材２６が回転自在かつ軸方向移動不能に支持される。
【００３９】
フロントサイドフレーム１１の内部に延びるカム部材２６の先端の筒状部２６ａには、円形の開口２６ｂおよび細長いカム溝２６ｃが円周方向に連設される。開口２６ｂの直径はピン２４の頭部２４ａの直径よりも僅かに大きく、カム溝２６ｃの幅はピン２４の頭部２４ａの直径よりも小さく、かつピン２４の軸部２４ｂの直径よりも僅かに大きく形成される。カム部材２６の筒状部２６ａの肉厚は、カム溝２６ｃの入口側から奥部に向かって次第に増加し、最大肉厚部２６ｄで最大値になった後に減少する。
【００４０】
従って、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、着脱自在な結合手段２２のカム部材２６の筒状部２６ａの開口２６ｂを前方に向けた状態でフロントサイドフレーム１１の前端に衝撃吸収部材１５の後端を当接させると、衝撃吸収部材１５側に設けたピン２４の頭部２４ａがカム部材２６の筒状部２６ａの開口２６ｂに嵌合する。この状態から工具でカム部材２６を図８（Ｃ）の矢印方向に回転させると、ピン２４の軸部２４ｂがカム溝２６ｃに嵌合する。カム部材２６を更に回転させると、筒状部２６ａの最大肉厚部２６ｄがピン２４の頭部２４ａを乗り越えることでロック状態になり、コイルスプリング２５の弾発力で衝撃吸収部材１５が後方に付勢されてフロントサイドフレーム１１の前端に密着し、フロントサイドフレーム１１および衝撃吸収部材１５が一体に結合される。
【００４１】
フロントサイドフレーム１１および衝撃吸収部材１５の結合を解除するには、上記手順を逆に行えば良い。
【００４２】
図９に示すように、ロアメンバ１４側の着脱自在な結合手段２２の構造は、上述した衝撃吸収部材１５側のものと実質的に同一の構造である。
【００４３】
さて、自動車が前面衝突すると、バンパービーム１６に入力した衝突荷重が左右の衝撃吸収部材１５，１５に伝達され、繊維強化樹脂製の衝撃吸収部材１５，１５が脆性破壊である圧壊をすることで衝突荷重を吸収する。このとき、衝撃吸収部材１５，１５は前後方向視で複数の角陵のあるＳ字状断面を有するとともに、ロアメンバ１４，１４は前後方向視で車幅方向内側に開放するハット状断面を有し、ロアメンバ１４，１４は衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向外側に開放する開放部１５ｇ（図４参照）を閉塞するように結合されるので、前後方向の角陵が高い荷重を支持しながら前面衝突の衝突荷重で衝撃吸収部材１５，１５およびロアメンバ１４，１４を上下方向に拡開するように圧壊して高い衝撃吸収を行うことができる。特に、衝撃吸収部材１５，１５の外側側壁１５ｅ，１５ｅとロアメンバ１４，１４の下部フランジ１４ｅ，１４ｅとは溶着されずに単に接触しているだけなので（図４のＸ部参照）、衝突荷重で衝撃吸収部材１５，１５およびロアメンバ１４，１４は上下方向に一層容易に拡開し、確実に圧壊して衝撃吸収効果が更に高められる（図１０（Ｂ）参照）。
【００４４】
またバンパービーム１６の車幅方向中央部、つまり左右の衝撃吸収部材１５，１５間に挟まれた部分（図１の領域Ａおよび図２参照）は、その上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが厚肉に形成されているため、バンパービーム１６の車幅方向中央部に入力した衝突荷重を左右のフロントサイドフレーム１１，１１に効果的に伝達することができる。そしてバンパービーム１６の車幅方向外側部、つまり左右の衝撃吸収部材１５，１５よりも外側部分（図１の領域Ｂおよび図３参照）は、その上部および下部側壁１６ｂ，１６ｃおよび上部および下部フランジ１６ｄ，１６ｅが薄肉に形成されているため、前記衝突荷重が左右のロアメンバ１４，１４に伝達されるのを防止することができるだけでなく、フロントサイドフレーム１１，１１への入力荷重を増加させることができる。
【００４５】
ところで、自動車がオフセット前面衝突して左右一方のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側位置に衝突荷重が入力した場合、その衝突荷重の多くが左右一方のロアメンバ１４に伝達されることになる。この場合、一方のロアメンバ１４に入力した大きな衝突荷重がアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２の前端に伝達され、フロントピラー１２およびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開かなくなる可能性がある。
【００４６】
しかしながら本実施の形態によれば、フロントサイドフレーム１１，１１の前端およびロアメンバ１４，１４の前端間を接続する左右の衝撃吸収部材１５，１５と、車幅方向に延びて左右のロアメンバ１４，１４の前端間を接続するとともに左右の衝撃吸収部材１５，１５の前面に接続されるバンパービーム１６とを備えるので、左右の衝撃吸収部材１５，１５の車幅方向の断面が拡大されることで、図１０（Ａ）に示すように、自動車がオフセット前面衝突し、例えば左側のフロントサイドフレーム１１よりも車幅方向外側位置に衝突荷重が入力した場合、左側の衝撃吸収部材１５が圧壊することで右側の衝撃吸収部材１５との連結部を支点Ｐとしてバンパービーム１６の左側が後方に移動する。このとき、支点Ｐから左側のフロントサイドフレーム１１までの距離Ｌ１に対して左側のロアメンバ１４までの距離Ｌ２は大きいため、バンパービーム１６から左側のロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２よりも、バンパービーム１６から左側のフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１の方が大きくなり、かつ衝撃吸収部材１５のフロントサイドフレーム１１側がロアメンバ１４側よりも前後方向長さが長いので、圧壊による衝撃エネルギーの吸収量が増加する。
【００４７】
このように、オフセット前面衝突時に、ロアメンバ１４に入力する荷重Ｆ２を小さくしてフロントサイドフレーム１１に入力する荷重Ｆ１を大きくすることで、ロアメンバ１４からアッパーメンバ１３を介してフロントピラー１２の前端に伝達される荷重を最小限に抑え、フロントピラー１２およびセンターピラー間にフロントドアが強く挟まれて開かなくなるのを防止することができる。
【００４８】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４９】
図１１に示すように、ロアメンバ１４はＳ字状に屈曲する繊維強化樹脂製の本体部１４ｆを有する部材であり、その二つの屈曲部に繊維強化樹脂製の補強部１４ｇ，１４ｇが積層される。
【００５０】
ロアメンバ１４は、プリプレグを金型でプレス成形することで製造される。プリプレグは、カーボンファイバー、グラスファイバー、アラミドファイバー等の繊維よりなる織布やＵＤ（繊維を一方向に引き揃えたシート）に半硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等）、もしくは熱可塑性樹脂（ナイロン６やポリプロピレン等の）を含浸させたもので、表面のベタつきはないが金型の形状になじむ柔軟性を有している。熱硬化性樹脂の場合、複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して圧力を加えながら例えば１３０°Ｃ程度に加熱すると、熱硬化性樹脂が硬化してドライカーボン製品のようなオートクレーブ製品が得られる。熱可塑性樹脂の場合、予備加熱した複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して加圧成形し、その後冷却すると製品が得られる。
【００５１】
しかしながら、ロアメンバ１４のような屈曲部を有する部材を金型成形すると、特に屈曲部の稜線の部分に引っ張り力が作用するため（図１１の矢印参照）、その部分で連続繊維が破断して強度が大幅に低下する可能性がある。本実施の形態は、ロアメンバ１４を金型でプレス成形する際に、連続繊維を含むプリプレグに不連続繊維を含むプリプレグを積層することで、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部１４ｆの表面に不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部１４ｇ，１４ｇを積層する。
【００５２】
不連続繊維は、プリプレグを金型でプレス成形するときに引っ張り力が作用しても、繊維どうしが相互に相対移動して破断を免れるため、仮に本体部１４ｆの連続繊維が破断しても、その部分を効果的に補強してロアメンバ１４の強度を維持することができる。図１２は本体部１４ｆに補強部１４ｇ，１４ｇを積層した部分の繊維の状態を示すもので、本体部１４ｆの連続繊維が破断した部分を補強部１４ｇ，１４ｇの不連続繊維が補強する様子が模式的に示されている。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５４】
例えば、着脱自在な結合手段２２の構造は実施の形態に限定されるものではない。
【００５５】
また衝撃吸収部材の断面形状も実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１１ フロントサイドフレーム
１２ フロントピラー
１３ アッパーメンバ
１４ ロアメンバ
１４ｄ 上部フランジ（開口縁）
１４ｅ 下部フランジ（開口縁）
１４ｆ 本体部
１４ｇ 補強部
１５ 衝撃吸収部材
１５ｇ 開放部
１６ バンパービーム
１６ｄ 上部フランジ（開口縁）
１６ｅ 下部フランジ（開口縁）
２１ バンパーフェイス
２２ 着脱自在な結合手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレーム（１１）の前端と、左右のフロントピラー（１２）の前端から前下方に延びる左右のアッパーメンバ（１３）と、前記左右のフロントサイドフレーム（１１）の車幅方向外側で前記左右のアッパーメンバ（１３）の先端から前下方に延びる左右のロアメンバ（１４）と、前記フロントサイドフレーム（１１）の前端および前記ロアメンバ（１４）の前端間を接続する左右の衝撃吸収部材（１５）と、車幅方向に延びて前記左右のロアメンバ（１４）の前端間を接続するとともに前記左右の衝撃吸収部材（１５）の前面に接続されるバンパービーム（１６）とを備えることを特徴とする自動車の車体前部構造。
【請求項２】
前記衝撃吸収部材（１５）は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともに、前記ロアメンバ（１４）は車幅方向内側に開放するハット状断面を有しており、前記ロアメンバ（１４）は前記衝撃吸収部材（１５）の車幅方向外側に開放する開放部（１５ｇ）を閉塞するように結合されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項３】
前記ロアメンバ（１４）は、その上下の開口縁（１４ｄ，１４ｅ）のうちの一方の開口縁（１４ｄ）だけが前記衝撃吸収部材（１５）の開放部（１５ｇ）に結合されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項４】
前記バンパービーム（１６）は前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁（１６ｄ，１６ｅ）にバンパーフェイス（２１）の後面が結合されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項５】
少なくとも前記衝撃吸収部材（１５）および前記ロアメンバ（１４）は繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項６】
前記衝撃吸収部材（１５）は着脱自在な結合手段（２２）により前記フロントサイドフレーム（１１）に着脱自在に結合され、前記ロアメンバ（１４）は着脱自在な結合手段（２２）により前記アッパーメンバ（１３）に着脱自在に結合されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項７】
前記バンパービーム（１６）は繊維強化樹脂製であって前記左右の衝撃吸収部材（１５）に結合され、前記バンパービーム（１６）の前記左右の衝撃吸収部材（１５）の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚は、前記左右の衝撃吸収部材（１５）よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項８】
前記バンパービーム（１６）、前記衝撃吸収部材（１５）および前記ロアメンバ（１４）は繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項９】
前記左右のロアメンバ（１４）は、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部（１４ｆ）と、前記本体部（１４ｆ）の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部（１４ｇ）とから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項１】
車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレーム（１１）の前端と、左右のフロントピラー（１２）の前端から前下方に延びる左右のアッパーメンバ（１３）と、前記左右のフロントサイドフレーム（１１）の車幅方向外側で前記左右のアッパーメンバ（１３）の先端から前下方に延びる左右のロアメンバ（１４）と、前記フロントサイドフレーム（１１）の前端および前記ロアメンバ（１４）の前端間を接続する左右の衝撃吸収部材（１５）と、車幅方向に延びて前記左右のロアメンバ（１４）の前端間を接続するとともに前記左右の衝撃吸収部材（１５）の前面に接続されるバンパービーム（１６）とを備えることを特徴とする自動車の車体前部構造。
【請求項２】
前記衝撃吸収部材（１５）は前後方向視で角張った屈曲断面を有するとともに、前記ロアメンバ（１４）は車幅方向内側に開放するハット状断面を有しており、前記ロアメンバ（１４）は前記衝撃吸収部材（１５）の車幅方向外側に開放する開放部（１５ｇ）を閉塞するように結合されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項３】
前記ロアメンバ（１４）は、その上下の開口縁（１４ｄ，１４ｅ）のうちの一方の開口縁（１４ｄ）だけが前記衝撃吸収部材（１５）の開放部（１５ｇ）に結合されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項４】
前記バンパービーム（１６）は前方に開放するハット状断面を有しており、その開口縁（１６ｄ，１６ｅ）にバンパーフェイス（２１）の後面が結合されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項５】
少なくとも前記衝撃吸収部材（１５）および前記ロアメンバ（１４）は繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項６】
前記衝撃吸収部材（１５）は着脱自在な結合手段（２２）により前記フロントサイドフレーム（１１）に着脱自在に結合され、前記ロアメンバ（１４）は着脱自在な結合手段（２２）により前記アッパーメンバ（１３）に着脱自在に結合されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項７】
前記バンパービーム（１６）は繊維強化樹脂製であって前記左右の衝撃吸収部材（１５）に結合され、前記バンパービーム（１６）の前記左右の衝撃吸収部材（１５）の前方部分から車幅方向外側部分の肉厚は、前記左右の衝撃吸収部材（１５）よりも車幅方向内側部分の肉厚よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項８】
前記バンパービーム（１６）、前記衝撃吸収部材（１５）および前記ロアメンバ（１４）は繊維強化樹脂製であって溶着により一体化されることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
【請求項９】
前記左右のロアメンバ（１４）は、連続繊維の繊維強化樹脂製の本体部（１４ｆ）と、前記本体部（１４ｆ）の屈曲部に積層される不連続繊維の繊維強化樹脂製の補強部（１４ｇ）とから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５２８５６（Ｐ２０１３−５２８５６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６７６１０（Ｐ２０１１−２６７６１０）
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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