車両前部構造

【課題】相手車両のフロントサイドメンバが自車のフロントサイドメンバに対して上方にオフセットして衝突した場合でも、その衝突による衝撃を効果的に吸収することのできる車両前部構造を提供する。
【解決手段】フロントサイドメンバ４の前縁端部に、フロントサイドメンバ４に対して垂直なバーチカルメンバ５が固定され、このバーチカルメンバ５はフロントサイドメンバ４の前縁端部から上方に延設されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手車両が上方にオフセット衝突した場合に、その衝突時の衝撃を確実に吸収できるようにした車両前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両同士の衝突時に、相手車両のフロントサイドメンバが、自車のフロントサイドメンバよりも車幅方向にずれて衝突する、いわゆるオフセット衝突に対する車両前部構造については種々のものが知られている。
【０００３】
例えば、前輪の上方を超える骨格部材を車両のフロントピラーから前方に向かって斜め下方に延設し、さらに骨格部材の先端を前輪の前方に垂直に垂らして垂直部を設けるとともに、この垂直部とフロントサイドメンバとを連結部材で連結した構成の車両前部構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４０１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、剛性の高い骨格部材および連結部材がフロントサイドメンバより下方の位置に配置されているため、相手車両のフロントサイドメンバが自車のフロントサイドメンバに対して上方にオフセットして衝突した場合、骨格部材や連結部材でのエネルギー吸収が少なく、キャビンへの影響が大きい。これを回避するためには、キャビン強度を高めてエネルギー吸収を大きくする必要があるが、このような対応策では車両の重量増大を招くという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、相手車両のフロントサイドメンバが自車のフロントサイドメンバに対して上方にオフセットして衝突した場合でも、その衝突による衝撃を効果的に吸収することのできる車両前部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、車両のフロントサイドメンバの前縁端部に、該フロントサイドメンバの前縁端部から車両の上方に延設されたバーチカルメンバを設けることを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、フロントサイドメンバの前縁端部から車両の上方に向けてバーチカルメンバが設けられており、このため、相手車両のサイドメンバが自車のサイドメンバに対して上方にオフセットして衝突した場合、バーチカルメンバを含めて周囲の部材が変形することにより、衝突による衝撃を効果的に吸収することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フロントサイドメンバの前縁端部から車両の上方に延設されたバーチカルメンバが設けられているので、相手車両のサイドメンバが自車のサイドメンバに対して上方にオフセットして衝突した場合でも、その衝突による衝撃を効果的に吸収することができる。
【０００９】
また、キャビン強度を特に高める必要もないので、車両の重量が増大することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、ボンネットが開けられた自動車の前部を示している。本発明の車両前部構造は、図１のＡ部付近の構造に改良を加えたものである。
【００１２】
図２は、図１のＡ部付近のうち車両左側の構造を示した分解斜視図である。車両右側の構造は、車両の中心線に関して左右対称ではあるが、基本的には車両左側の構造と同様である。図２に示すように、ハウジングストラット１の側方（車幅方向外側）には車両前後方向に沿ってフードリッジ２が配設されている。このフードリッジ２は縦断面が略矩形をなし、その前縁端部には傾斜面２Ａが形成されている。
【００１３】
ハウジングストラット１は上面から見ると略半円形状をなしており、そのハウジングストラット１には車両前方側に張り出したハウジングストラットレインフォース３が形成されている。
【００１４】
また、車両前部にはフロントサイドメンバ（以下、サイドメンバという）４が車両前後方向に沿って配設されており、前記フードリッジ２はサイドメンバ４よりも上方で且つ車幅方向外側に位置している。
【００１５】
本実施例では、サイドメンバ４の前端部上面にバーチカルメンバ５が固定されている。このバーチカルメンバ５は横断面が略矩形をなし、サイドメンバ４対して垂直で且つ上方に向かって延設されている。また、バーチカルメンバ５の上端部にはラジコアアッパ６がネジ等によって結合される。
【００１６】
また、サイドメンバ４の前端部には車幅方向外側に向かってアウターメンバ７が、車両下方に向かってサスペンション取付ブラケット８がそれぞれ設けられている。なお、アウターメンバ７は、サイドメンバ４との間に設けられた三角形の補強部材７Ａによって支持されている。
【００１７】
サイドメンバ４の端部は垂直面をなしており、バーチカルメンバ５、アウターメンバ７およびサスペンション取付ブラケット８の車両前方側の側面は、サイドメンバ４端部の垂直面と面一になるよう配置されている。サスペンション取付ブラケット８の下端部にはネジ等によりサスペンションメンバ９が取り付けられる。
【００１８】
バーチカルメンバ５の上部とハウジングストラットレインフォース３との間にはフードリッジインナ１０が設けられ、また、バーチカルメンバ５の上部とフードリッジ２との間にはラジコアサイドメンバ１１が設けられている。バーチカルメンバ５は、フードリッジ２よりも車幅方向内側に設けられているので、ラジコアサイドメンバ１１は車両中心線に対して斜めに配置されている。
【００１９】
サイドメンバ４の前方にはバンパーレインフォース１２が配置され、このバンパレインフォース１２はバンパースティ１３を介してサイドメンバ４の前端部にネジ等を用いて取り付けられる。
【００２０】
図３は、バーチカルメンバ５の上部にラジコアアッパ６を取り付け、さらにサスペンション取付ブラケット８の下端部にサスペンションメンバ９を取り付けた様子を示している。ラジコアアッパ６にはその端部に取付用平板６Ａ（図２も参照）が設けられ、ラジコアアッパ６は取付用平板６Ａを介してバーチカルメンバ５の上部に取り付けられている。
【００２１】
また、バーチカルメンバ５、アウターメンバ７、およびラジコアサイドメンバ１１で囲まれた空間１４内にヘッドランプ１５（図５参照）が収納される。
【００２２】
本実施例では、空間１４内にヘッドランプ１５を収納する際には、図４に示すように、先ず空間１４内に膜部材１６が配設される。この膜部材１６はカーボン繊維またはアラミド繊維からなり、ヘッドランプ１５が収納される部分には下方に張り出した凹所１６Ａが形成されている。
【００２３】
図５は、膜部材１６を空間１４内に取り付けた様子を示している。膜部材１６は、図に示すように、その周辺部が、バーチカルメンバ５、アウターメンバ７、ラジコアサイドメンバ１１、およびフードリッジ２の傾斜面２Ａに固定されている。図５において、ハッチングを施した部分が固定箇所である。膜部材１６は、スポット溶接、リベット、またはボルトとナット等によって固定される。
【００２４】
次に、本実施例の車両前部構造における作用について、図６〜図８を用いて説明する。図６（ａ）は図３のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面を、図７（ａ）は図３のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面を、図８（ａ）は図３のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面をそれぞれ示している。
【００２５】
オフセット衝突時に、相手車両のサイドメンバ１７がヘッドランプ１５にぶつかると、図６（ｂ）に示すように、ヘッドランプ１５は押し潰され、さらに相手車両のサイドメンバ１７は膜部材１６を押圧する。このとき、膜部材１６は一側（車幅方向内側）がバーチカルメンバ５、アウターメンバ７、ラジコアサイドメンバ１１、およびフードリッジ２の傾斜面２Ａに固定されているため、膜部材１６には引張力（矢印Ａ）が作用して引き延ばされ、これにより、相手車両のサイドメンバ１７による衝撃を受け止める。
【００２６】
そして、膜部材１６に生じる引張力によって、剛性の高いバーチカルメンバ５、アウターメンバ７、ラジコアサイドメンバ１１を介して、衝撃がサイドメンバ４やフードリッジ２に伝達される。その結果、サイドメンバ４の前端部には、図７（ｂ）に示すように、モーメントＭ１が作用してサイドメンバ４を車幅方向外側へ変形させるとともに、図８（ｂ）に示すように、モーメントＭ２も作用してサイドメンバ４を上方へ変形させる。また、フードリッジ２の前端部には、図８（ｂ）に示すように、モーメントＭ３が作用してフードリッジ２を下方へ変形させる。これによって、車体前部の部材全体で衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。
【００２７】
フードリッジ２とアウターメンバ７とを連結する部分は、従来構造では、図１０のように所定断面積を有する部材１８の曲げで衝突荷重を受ける構造となっており、部材１８の高さが高いほどその板厚を薄くして、曲げ強度を確保する必要があった（図１２参照）。
【００２８】
例えば、部材１８は内部が中空の四角柱をなしており、その横断面は図１１のようになっている。したがって、部材１８の板厚ｔは、
ｔ＝（ｂ−ｂ₀）／２＝（ｈ−ｈ₀）／２・・・・・・・（１）
であり、部材１８に作用する曲げ応力σは次式（２）により求められる。
【００２９】
【数１】

【００３０】
ここで、入力荷重Ｆを２０００ｋｇｆ、部材長さＬを４００ｍｍ、部材幅ｂを５０ｍｍ、材料強度（曲げ応力）σを５００ＭＰａとして、上記（２）式より計算すると、板厚ｔは１.２５ｍｍ（ｈ＝３０ｍｍの時）となる。
【００３１】
一方、本実施例では、図９に示すように、膜部材１６の強度が面内強度で決まるため、膜部材１６の板厚アップを最小限に抑えることができる。
【００３２】
例えば、膜部材１６に作用する曲げ応力σは次式（３）により求められる。
【００３３】
【数２】

【００３４】
ここで、上記と同様、入力荷重Ｆを２０００ｋｇｆ、部材長さＬを４００ｍｍ、部材幅ｂを５０ｍｍ、材料強度（曲げ応力）σを５００ＭＰａとして、上記（３）式より計算すると、板厚ｔは０.８ｍｍとなる。
【００３５】
したがって、本実施例における膜部材１６を採用すれば、タイヤ前スペースが確保できない場合でも、重量増加を抑制できる（図１２参照）。
【００３６】
本実施例によれば、膜部材１６が設けられているので、衝突時の相手車両のサイドメンバの衝突荷重を分散して、衝撃を効果的に緩和することができる。また、膜部材１６がヘッドランプ１５の後方に配置されているので、走行時にタイヤからの泥などがヘッドランプ１５後部の電気系統へ入り込むのを防ぐことができる。
【００３７】
また、膜部材１６を引張強度が高いカーボン繊維で構成した場合、膜部材１６の板厚を薄くでき、さらなる軽量化が可能となる。さらに、膜部材１６を防弾チョッキ等に用いられている破断強度が高いアラミド繊維で構成した場合、相手車両のサイドメンバ１７のエッジ部による膜部材１６の剪断破断を、より一層効果的に回避することができる。
【実施例２】
【００３８】
図１３〜図１６は実施例２を示しており、図１３は車両右側前部構造の斜視図、図１４は図１３のＳＤ−ＳＤ線に沿った矢視図、図１５は車両右側前部構造の平面図、図１６は前突時における車両右側前部構造の平面図である。
【００３９】
本実施例においては、車両のフロントサイドメンバ４の前縁端部から車両上方にバーチカルメンバ５が延設され、またフロントサイドメンバ４とフードリッジ２とを結合し且つハウジングストラット１の車両前方方向に配設されたハウジングストラットレインフォース３が設けられている。そして、バーチカルメンバ５とハウジングストラットレインフォース３とを連結し且つ車両前後方向に設けられたフードリッジインナ１０が設けられ、そのフードリッジインナ１０の後端が、ハウジングストラットレインフォース３に設けられたトルクロッドブラケット２０に連結されている。トルクロッドブラケット２０にはトルクロッド２１が設けられ、このトルクロッド２１はエンジン２２の側面に固定されている。なお、フードリッジインナ１０はバーチカルメンバ５に対して直角に設けられている。
【００４０】
また、本実施例においては、フードリッジインナ１０の後端部断面中心Ｌ１が、トルクロッドブラケット２０に取り付けられたトルクロッド２１の取付位置よりも車幅方向外側に設定（オフセット）されている（図１５参照）。
【００４１】
次に、本実施例における車両前部構造の作用について説明する。
【００４２】
前突時に、図１４に示すように、フロントサイドメンバ４よりも上方位置にオフセットして相手車両のフロントサイドメンバ２３が当たり荷重Ｐ１が入力された場合、バーチカルメンバ５とハウジングストラットレインフォース３に結合されたフードリッジインナ１０で荷重Ｐ１を受け止め、剛性の高いバーチカルメンバ５、フードリッジインナ１０、ハウジングストラットレインフォース３を介してフロントサイドメンバ４やフードリッジ２に荷重Ｐ１を伝達する。このとき、フードリッジインナ１０やハウジングストラットレインフォース３が大きく変形させることで、車両前部の部材全体で衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。なお、図１４において、二点鎖線は前突時にバーチカルメンバ５やラジコアサイドメンバ１１が変形する様子を示している。
【００４３】
また、フードリッジインナ１０の後端がトルクロッドブラケット２０に連結されているので、前突時には、図１５に示すように、エンジン２２の車両前方向への駆動反力Ｆ１によって、トルクロッド２１の取付位置にはモーメントＭ４が作用し、そのモーメントＭ４を、図の矢印Ｆ２，Ｆ３のように、バーチカルメンバ５、ラジコアアッパ６（図１３参照）、ハウジングストラットレインフォース３、及びフードリッジ２に効率良く分散できる。その結果、トルクロッドブラケット２０の板厚を上げる必要もなく、車両の質量増大を抑制できる。
【００４４】
さらに、フードリッジインナ１０の後端部断面中心Ｌ１が、トルクロッドブラケット２０に取り付けられたトルクロッド２１の取付位置よりも車幅方向外側にオフセットされているので、前突時に、フードリッジインナ１０に入力された荷重Ｐ１によって、図１６に示すように、トルクロッド２１を介してエンジン２２を車両前側へ押し出すモーメントＭ５が発生する。これにより、エンジン２２に作用する慣性力Ｃ１により、車両前部を効率良く変形させることができる。その結果、衝撃エネルギー吸収のために各部材の板厚を上げる必要もなく、車両の質量増大をより一層抑制できる。
【実施例３】
【００４５】
図１７〜図２１は実施例３を示しており、図１７は車両右側前部構造の斜視図、図１８は図１７のＳＥ−ＳＥ線に沿った断面図、図１９は図１７のＳＦ−ＳＦ線に沿った矢視図、図２０は車両右側前部構造の平面図、図２１は前突時における車両右側前部構造の平面図である。
【００４６】
本実施例においては、フードリッジインナ１０の後部が、ハウジングストラットレインフォース３に設けられたエンジンマウントブラケット３０に連結されている。すなわち、フロントサイドメンバ４の上方には、ハウジングストラットレインフォース３に設けられたエンジンマウントブラケット３０が配置され、このエンジンマウントブラケット３０の後部は、図１８に示すように、連結板３１を介してフードリッジインナ１０の後部に連結されている。なお、エンジンマウントブラケット３０の上面にはエンジンマウント３２が設置されている。
【００４７】
また、本実施例においては、フードリッジインナ１０の後端部断面中心Ｌ２がエンジンマウント３２の取付位置よりも車幅方向外側に設定（オフセット）されている（図２０参照）。
【００４８】
本実施例によれば、前突時に、エンジン２２の駆動反力により、図１９に示すように、エンジンマウント３２に入る車両各種方向の力Ｆ４を、ハウジングストラットレインフォース３を介してフードリッジ２に分散する力Ｆ５に加えて、車体前部全体に効率良く分散できるので、エンジンマウントブラケット３０の板厚を上げる必要もなく、車両の質量増大を抑制できる。
【００４９】
また、前突時に、図２１に示すように、フードリッジインナ１０への加重入力Ｐ２により、エンジンマウント３２を介して、エンジン２２を車両前方へ押し出すモーメントＭ６が発生する。これにより、エンジン２２に作用する慣性力Ｃ２により、車両前部を効率良く変形させることができる。その結果、エネルギー吸収のために各部材の板厚を上げる必要もなく、車両の質量増大をより一層抑制できる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ボンネットが開けられた自動車の前部を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部付近のうち車両左側を示した、実施例１による車両前部の分解斜視図である。
【図３】ラジコアアッパとサスペンションメンバをそれぞれ取り付けたときの車両前部構造の斜視図である。
【図４】図３の車両前部構造に膜部材が取り付けられる様子を示す図である。
【図５】車両前部構造に膜部材が固定された様子を示す図である。
【図６】図３のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面であり、（ａ）は衝突前の様子を、（ｂ）は衝突後の様子をそれぞれ示している。
【図７】図３のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面であり、（ａ）は衝突前の様子を、（ｂ）は衝突後の様子をそれぞれ示している。
【図８】図３のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面であり、（ａ）は衝突前の様子を、（ｂ）は衝突後の様子をそれぞれ示している。
【図９】衝突時の膜部材による挙動を説明する図である。
【図１０】衝突時の従来構造による挙動を説明する図である。
【図１１】図１０に示す部材の横断面図である。
【図１２】断面高さと板厚との関係を示す図である。
【図１３】実施例２による車両右側前部構造の斜視図である。
【図１４】図１３のＳＤ−ＳＤ線に沿った矢視図である。
【図１５】図１３の車両右側前部構造の平面図である。
【図１６】前突時における車両右側前部構造の平面図である。
【図１７】実施例３による車両右側前部構造の斜視図である。
【図１８】図１７のＳＥ−ＳＥ線に沿った断面図である。
【図１９】図１７のＳＦ−ＳＦ線に沿った矢視図である。
【図２０】図１７の車両右側前部構造の平面図である。
【図２１】前突時における車両右側前部構造の平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
２フードリッジ
４フロントサイドメンバ
５バーチカルメンバ
６ラジコアアッパ
７アウターメンバ
１１ラジコアサイドメンバ
１２バンパレインフォース
１５ヘッドランプ
１６膜部材
２０トルクロッドブラケット
２１トルクロッド
２２エンジン
３０エンジンマウントブラケット
３１連結板
３２エンジンマウント

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントサイドメンバの前縁端部に、該フロントサイドメンバの前縁端部から車両の上方に延設されたバーチカルメンバを設けることを特徴とする車両前部構造。
【請求項２】
前記バーチカルメンバは、前記フロントサイドメンバに対して垂直に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。
【請求項３】
前記バーチカルメンバは、一端がフードリッジに固定されたラジコアサイドメンバに連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両前部構造。
【請求項４】
前記バーチカルメンバの下部には車幅方向外側に向かってアウターメンバが設けられ、前記バーチカルメンバ、前記アウターメンバおよび前記ラジコアサイドメンバで囲まれた空間内には膜部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両前部構造。
【請求項５】
前記空間内には、前記膜部材を介してヘッドランプが装着されることを特徴とする請求項４に記載の車両前部構造。
【請求項６】
前記膜部材は、カーボン繊維で形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の車両前部構造。
【請求項７】
前記膜部材は、アラミド繊維で形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の車両前部構造。
【請求項８】
前記膜部材は、スポット溶接、リベット、またはボルトとナットによって、前記バーチカルメンバ、前記アウターメンバおよび前記ラジコアサイドメンバに固定されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の車両前部構造。
【請求項９】
車両のフロントサイドメンバの前縁端部から車両上方に延設されたバーチカルメンバと、前記フロントサイドメンバとフードリッジとを結合し且つハウジングストラットの車両前方方向に配設されたハウジングストラットレインフォースとを備え、さらに前記バーチカルメンバと前記ハウジングストラットレインフォースとを連結し且つ車両前後方向に延設されたフードリッジインナを設けたことを特徴とする車両前部構造。
【請求項１０】
前記フードリッジインナの後端を、前記ハウジングストラットレインフォースに設けられたトルクロッドブラケットに連結したことを特徴とする請求項９に記載の車両前部構造。
【請求項１１】
前記フードリッジインナの後端部断面中心を、前記トルクロッドブラケットに取り付けられたトルクロッドの取付位置よりも車幅方向外側に設定したことを特徴とする請求項１０に記載の車両前部構造。
【請求項１２】
前記フードリッジインナの後部を、前記ハウジングストラットレインフォースに設けられたエンジンマウントブラケットと連結したことを特徴とする請求項９に記載の車両前部構造。
【請求項１３】
前記フードリッジインナの後端部断面中心を、前記エンジンマウントの取付位置よりも車幅方向外側に設定したことを特徴とする請求項１２に記載の車両前部構造。

【図１】