説明

車両用緩衝装置

【課題】外部からの衝突荷重の入力位置がサイドフレームの軸線上にない車両において、衝突荷重を効率的に吸収することのできる車両用緩衝装置を提供する。
【解決手段】バンパビーム40と、バンパビーム40の下方向に軸線86がオフセットするフロントサイドフレーム24aとの間に設けられ、外部からの衝突荷重を吸収するクラッシュボックス38aにおいて、バンパビーム40とフロントサイドフレーム24aとを連結する上面部と、バンパビーム40とフロントサイドフレーム24aとを連結する下面部とは、軸線86に対するオフセット側の傾斜が非オフセット側の傾斜よりも大きく設定され、上面部及び下面部のバンパビーム40に連結する端部側は、オフセット側の剛性が非オフセット側の剛性よりも低く設定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バンパビームと車長方向に延在するサイドフレームとの間に配置され、外部からの衝突荷重を吸収する車両用緩衝装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の前後には、エンジンルームや車室を衝突時の衝撃から保護するため、外部からの衝突荷重を吸収する緩衝装置が配置されている。緩衝装置としては、例えば、車両の前部に配設されるバンパビームとフロントサイドフレームとの間にクラッシュフレーム部を設け、バンパビーム側から衝突荷重が加わった際、クラッシュフレーム部を圧潰させることで衝突時のエネルギを吸収するように構成したものが知られている(特許文献1参照)。
【0003】
クラッシュフレーム部を設計通りに圧潰させて衝突時のエネルギを効率的に吸収させるためには、バンパビーム側の衝突荷重の入力位置がサイドフレームの軸線上に配置されるように設定し、衝突荷重をクラッシュフレーム部及びサイドフレームで受けるように構成することが理想的である。
【0004】
しかしながら、バンパビームやサイドフレームの位置は、車両の機能やデザインによって制約され、衝突荷重の入力位置をサイドフレームの軸線上に配置できないことが多い。例えば、車両の走行安定性を確保するため、サイドフレームの高さを低くして重心の低い車両としたい場合がある。逆に、車高の高い車両においては、サイドフレームの高さがバンパビームよりも高くなる場合もある。また、サイドフレームには、サスペンションのリンク部材が連結される。このリンク部材とサイドフレームとの高低差が小さければ、車輪からの横荷重によるサイドフレームに対する曲げモーメントを小さくできるため、サイドフレームの高さは、リンク部材の連結位置の高さに近い配置にすることが望ましい。
【0005】
一方、バンパビームの車幅方向端部は、通常、サイドフレームよりも車幅方向外側に突出している。従って、バンパビームの車幅方向端部が障害物に衝突した場合、バンパビームとサイドフレームとの間に配設されている緩衝装置に横荷重が掛かり、この横荷重により発生する曲げモーメントによって緩衝装置の横倒れや中折れの発生するおそれがある。
【0006】
そこで、特許文献2では、バンパビームとサイドフレームとの間に配設される緩衝装置であるクラッシュボックスに掛かる横荷重を効率的に吸収可能とした衝撃吸収構造を提案している。この衝撃吸収構造は、クラッシュボックスのバンパビーム側の端面に、車幅方向内側寄りで上下方向に延在する折れビードを形成したものである。バンパビームの車幅方向端部が障害物に衝突し、所定値以上の荷重がクラッシュボックスに加えられたとき、クラッシュボックスの折れビードの部分が破断されるため、衝突荷重のクラッシュボックスに対する入力位置が車幅方向内側に移動し、横荷重による曲げモーメントが小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−112260号公報
【特許文献2】特開2009−154587号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献2に開示された衝撃吸収構造は、衝突直後の折れビードの破断時においてのみ、衝突荷重のクラッシュボックスに対する入力位置が車幅方向に移動するだけである。折れビードが破断され、クラッシュボックスがサイドフレーム側に徐々に圧潰される間、衝突荷重の入力位置が車幅方向に徐々に移動することはなく、従って、衝突荷重をサイドフレームによって効率的に受け止めることはできない。また、バンパビームとサイドフレームとの高低差については、全く考慮されていない。従って、バンパビームとサイドフレームの高さが異なる場合、特許文献2に開示された衝撃吸収構造では、クラッシュボックスにより衝突荷重を効率的に吸収することはできない。
【0009】
本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、外部からの衝突荷重の入力位置がサイドフレームの軸線上にない車両において、衝突荷重を効率的に吸収することのできる車両用緩衝装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る車両用緩衝装置は、車幅方向に延在するバンパビームと、前記バンパビームの上下方向のいずれか一方向に対し、軸線が所定量だけオフセットして車長方向に延在するサイドフレームとの間に設けられ、圧縮変形することで外部からの衝突荷重を吸収する車両用緩衝装置において、前記車両用緩衝装置は、外周部が車室方向に向かって徐々に拡開するように構成され、前記軸線よりも上部に設けられ、前記バンパビームと前記サイドフレームとを連結する上面部と、前記軸線よりも下部に設けられ、前記バンパビームと前記サイドフレームとを連結する下面部とを備え、前記上面部及び前記下面部は、前記軸線に対する前記オフセット側の傾斜が非オフセット側の傾斜よりも大きく設定され、前記上面部及び前記下面部の前記バンパビームに連結する端部側は、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする。
【0011】
前記車両用緩衝装置において、前記端部側には、前記オフセット側及び前記非オフセット側で形状の異なる切欠部が形成され、前記切欠部の形状により、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする。
【0012】
前記車両用緩衝装置において、前記端部側には、凹部が形成され、前記凹部により、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする。
【0013】
前記車両用緩衝装置において、前記上面部及び前記下面部には、当該車両用緩衝装置を車長方向に圧縮変形させる波状部が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明の車両用緩衝装置では、バンパビームに対して衝突荷重が加わると、車両用緩衝装置がサイドフレームの軸線のオフセット方向に向かって徐々に圧潰されるため、衝突荷重を車両用緩衝装置により効率的に吸収できるとともに、サイドフレームにより確実に受け止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本実施形態の車両用緩衝装置が適用される前部車体構造の斜視図である。
【図2】本実施形態の車両用緩衝装置の拡大斜視図である。
【図3】本実施形態の車両用緩衝装置の平面図である。
【図4】本実施形態の車両用緩衝装置の側面図である。
【図5】図3に示す車両用緩衝装置のV−V線断面図である。
【図6】本実施形態の車両用緩衝装置の側面説明図であり、図6(A)は、衝突荷重の入力前の状態説明図、図6(B)は、衝突荷重の入力後の状態説明図である。
【図7】他の実施形態である車両用緩衝装置の側面説明図である。
【図8】他の実施形態である車両用緩衝装置の側面説明図である。
【図9】他の実施形態である車両用緩衝装置の側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0017】
図1は、本実施形態の車両用緩衝装置が適用される前部車体構造10の斜視図である。なお、図中、矢印Fは、車体前方を示す。
【0018】
図1において、前部車体構造10は、車室Rを形成する部分と、エンジンルームEを形成する部分とに区分され、これらの間にトーボード12が配設される。トーボード12は、トーボードセンタ14と、左右両側部に連結されるトーボードサイド16a、16bとから構成される。
【0019】
車室Rを形成する部分は、トンネル部18を備え、その左右両側部には、フロアフレームサイド19a、19b及びサイドシル20a、20bが配設される。
【0020】
エンジンルームEを形成する部分は、後端部の上部にトーボードサイド16a、16bが連結され、車体前方に延在するフロントサイドフレーム24a、24b(サイドフレーム)を備える。フロントサイドフレーム24a、24bの後端部の内側には、トーボードセンタ14を補強するためのリンホーストーボードセンタ26a、26bが連結され、フロントサイドフレーム24a、24bの後端部の外側には、リンホーストーボードロア28a、28bが連結される。また、フロントサイドフレーム24a、24bの後端部の下部には、車室Rの部分を構成するフロアフレームサイド19a、19bの各端部が連結される。
【0021】
また、フロントサイドフレーム24a、24bの上方には、後端がフロントピラー22a、22bに連結され、前方に延出したアッパフレーム31a,31bが設けられる。さらに、フロントサイドフレーム24a、24bの側部には、左右のホイールハウジングHa、Hbを囲撓するホイールエプロン30a、30bが連結される。
【0022】
フロアフレームサイド19a、19bのフロントサイドフレーム24a、24b側の下部には、ブラケット32a、32bが連結され、このブラケット32a、32bにロアメンバ34a、34bの一端部が連結される。フロントサイドフレーム24a、24bの中間部は、エンジンルームEに収容されるエンジンやトランスミッション等を支持するための略コ字状に形成されたクロスメンバ36により連結される。クロスメンバ36は、ロアメンバ34a、34bの他端部が連結されることで補強される。
【0023】
フロントサイドフレーム24a、24bの前端部には、車両用緩衝装置であるクラッシュボックス38a、38bの後端部が連結され、クラッシュボックス38a、38bの前端部には、バンパビーム40が連結される。
【0024】
アッパフレーム31a、31bの前端部の間には、クロスメンバアッパ42が連結される。また、フロントサイドフレーム24a、24bの前端部の下部には、ブラケット44a、44bが連結され、ブラケット44a、44b間にクロスメンバロア46が連結される。そして、クロスメンバアッパ42とクロスメンバロア46の各中間部がリンホースメンバ48により連結される。なお、クロスメンバアッパ42及びクロスメンバロア46は、主としてラジエータを支持する。
【0025】
次に、図2〜図5を用いて、本実施形態の車両用緩衝装置であるクラッシュボックス38aの構造を詳細に説明する。図2は、クラッシュボックス38aを中心とする拡大斜視図、図3は、クラッシュボックス38aを中心とする平面図、図4は、クラッシュボックス38aを中心とする側面図、図5は、図3のV−V線断面図である。なお、クラッシュボックス38bは、クラッシュボックス38aと同様に構成されるため、図2〜図5での説明は省略する。
【0026】
クラッシュボックス38aは、車両の内側に配設される内板部材50と、車両の外側に配設される外板部材52とを備え、内板部材50及び外板部材52を左右から組み合わせて接合することで、角柱状のクラッシュボックス38aが形成される。内板部材50及び外板部材52は、車室Rの方向に向かって徐々に拡開し、車長方向に延在する断面略コ字状の板材からなる。内板部材50は、前部内板部材54及び後部内板部材56を接合して構成される。同様に、外板部材52は、前部外板部材58及び後部外板部材60を接合して構成される。前部内板部材54及び前部外板部材58は、クラッシュボックス38aの前部が後部に先だって圧潰されるよう、後部内板部材56及び後部外板部材60よりも薄い板材、あるいは、剛性の低い板材で構成されることが好ましい。
【0027】
内板部材50の車長方向に沿った上下端面には、車両前方からの衝突荷重を受けた際に容易に圧潰されるよう、端面の長手方向に沿った凹凸からなる波状部62、64が形成される。同様に、図示していないが、外板部材52の車長方向に沿った上下端面にも凹凸を有した波状部が形成される。また、内板部材50及び外板部材52の車長方向に沿った側面には、クラッシュボックス38aに一定の強度を付与するため、長手方向に沿って凹部66及び68が形成される。
【0028】
内板部材50及び外板部材52の前端部には、バンパビーム40の外板部材70の上部に接合する上部接合部72及び74と、外板部材70の下部に接合する下部接合部76及び78とが形成される(図5)。なお、外板部材70の内側には、バンパビーム40を補強するための内板部材80が配設される。また、内板部材50及び外板部材52の後端部には、クラッシュボックス38aをフロントサイドフレーム24aの前端部に連結するためのフランジ部82が形成される。クラッシュボックス38aは、フランジ部82を介して、フロントサイドフレーム24aの前端部に形成されたフランジ部84にボルトで固定される(図2)。
【0029】
ここで、図4及び図5に示すように、本実施形態の前部車体構造10は、フロントサイドフレーム24aの車長方向の軸線86が、バンパビーム40の中心線88より下方向にオフセット量Zだけオフセットした構造になっている。なお、バンパビーム40の中心線88は、太矢印で示す衝突荷重が加わる点を通る直線とする。
【0030】
本実施形態のクラッシュボックス38aは、図5に示すように、内板部材50及び外板部材52の上面部が、フロントサイドフレーム24aの軸線86に対して、車室R方向に向かい傾斜角度θupで上方向に傾斜する。また、内板部材50及び外板部材52の下面部は、フロントサイドフレーム24aの軸線86に対して、車室R方向に向かい傾斜角度θdownで下方向に傾斜する。そして、傾斜角度θup及びθdownは、フロントサイドフレーム24aのオフセット側の傾斜が非オフセット側の傾斜よりも大きくなるよう、θup<θdownの関係に設定される。従って、クラッシュボックス38aは、内板部材50及び外板部材52の下部の傾斜角度θdownが上部の傾斜角度θupよりも大きいため、バンパビーム40の中心線88の方向に加わる衝突荷重に対して下部が上部よりも脆弱となる。なお、上面部の傾斜角度θupは、0°であってもよい。
【0031】
また、内板部材50及び外板部材52の上部接合部72、74寄りの部位と、下部接合部76、78寄りの部位とには、図4に示すように、内板部材50及び外板部材52の一部を切り欠いた切欠部90、92及び94、96がそれぞれ形成される。この場合、下部接合部76、78寄りの部位の切欠部94、96は、上部接合部72、74寄りの部位の切欠部90、92よりも大きく切り欠いて形成される。従って、クラッシュボックス38aは、上下の切欠部90、92及び切欠部94、96の切欠量の差により、バンパビーム40に加わる衝突荷重に対して下部が上部よりも脆弱となる。
【0032】
さらに、内板部材50及び外板部材52の下部接合部76、78寄りの部位には、上部接合部72、74側に食い込んだ食込部98(凹部)が形成される。従って、クラッシュボックス38aは、バンパビーム40に加わる衝突荷重に対して下部が上部よりも脆弱となる。
【0033】
なお、クラッシュボックス38bの構造、及びクラッシュボックス38bとフロントサイドフレーム24bとの配置関係は、クラッシュボックス38aの場合と同様に構成される。
【0034】
本実施形態の前部車体構造10は、基本的には以上のように構成される。次にその作用効果について説明する。
【0035】
図6(A)は、前部車体構造10を構成するバンパビーム40に対して前方から衝突荷重が加わる前のクラッシュボックス38a、38bの状態、図6(B)は、衝突荷重が加わり、クラッシュボックス38a、38bの一部が圧潰した状態を模式的に示す。
【0036】
車両前方からバンパビーム40に衝突荷重が加わると(図6(A))、バンパビーム40は、中心線88に沿って車両後方に変位し、クラッシュボックス38a、38bに圧縮荷重を加える。
【0037】
この場合、クラッシュボックス38a、38bは、フロントサイドフレーム24a、24bの軸線86に対して、内板部材50及び外板部材52の下面部の傾斜角度θdownが上面部の傾斜角度θupよりも大きく設定されている。また、クラッシュボックス38a、38bの下部接合部76、78寄りの部位には、上部接合部72、74寄りの部位に形成された切欠部90、92よりも大きく切り欠かれた切欠部94、96が形成されている。さらに、クラッシュボックス38a、38bの下部接合部76、78寄りの部位には、上部接合部72、74側に食い込んだ食込部98が形成されている。
【0038】
従って、バンパビーム40から圧縮荷重を受けたクラッシュボックス38a、38bは、下側が上側よりも剛性が低く脆弱であるため、下側から大きく変形し、バンパビーム40は、図6(B)の矢印αで示す下方向に回転するように移動することになる。この結果、フロントサイドフレーム24a、24bの軸線86に対するバンパビーム40の中心線88のオフセット量Z′は、クラッシュボックス38a、38bが変形する前のオフセット量Zよりも小さくなる。
【0039】
バンパビーム40に衝突荷重が連続的に加わると、バンパビーム40は、矢印α方向に回転移動しつつ、クラッシュボックス38a、38bを圧潰させながらフロントサイドフレーム24a、24b側に移動する。クラッシュボックス38a、38bにおける上面部及び下面部の傾斜角度θup、θdown、切欠部90、92、94、96、食込部98を適切に設定することにより、バンパビーム40の中心線88のオフセット量Zは、クラッシュボックス38a、38bの圧潰に伴って徐々に小さくなる。なお、クラッシュボックス38a、38bを構成する内板部材50及び外板部材52の上下には、凹凸を有した波状部62、64が形成されているため、クラッシュボックス38a、38bは、フロントサイドフレーム24a、24bに向かって容易に圧潰される。
【0040】
この結果、クラッシュボックス38a、38bは、バンパビーム40に加わった衝突荷重を効率的に吸収する一方、オフセット量Zの減少に従い、軸線86に対する衝突荷重によるバンパビーム40の回転モーメントが徐々に小さくなる。また、クラッシュボックス38a、38bが矢印α方向と反対方向に座屈してしまうこともない。最終的には、衝突荷重がフロントサイドフレーム24a、24bの略軸線86上に加わるため、フロントサイドフレーム24a、24bが衝突荷重を受け止め、車室Rを衝撃から十分に保護することができる。
【0041】
図7は、食込部98を備えていないクラッシュボックス100a、100bの構成を示す。その他の構成は、クラッシュボックス38a、38bと同じである。クラッシュボックス100a、100bの上面部及び下面部の傾斜角度、切欠部90、92、94、96の切欠量を調整することにより、クラッシュボックス38a、38bと同等の効果を得ることができる。
【0042】
図8は、切欠部90、92、94、96を備えていないクラッシュボックス102a、102bの構成を示す。その他の構成は、クラッシュボックス38a、38bと同じである。クラッシュボックス102a、102bの上面部及び下面部の傾斜角度、食込部98の食込量を調整することにより、クラッシュボックス38a、38bと同等の効果を得ることができる。
【0043】
図9は、バンパビーム40の中心線88に対して、フロントサイドフレーム24a、24bの軸線86が上方向にオフセットした前部車体構造におけるクラッシュボックス104a、104bの構成を示す。この場合、クラッシュボックス104a、104bは、クラッシュボックス38a、38bの上下を逆にした形状からなる。
【0044】
車両の前方からバンパビーム40に衝突荷重が加わったとき、クラッシュボックス104a、104bの上側が下側よりも大きく変形するため、バンパビーム40が矢印β方向に移動する。そして、図6に示すクラッシュボックス38a、38bの場合と同様に、クラッシュボックス104a、104bが、バンパビーム40に加わった衝突荷重を効率的に吸収する一方、オフセット量Zの減少に従い、軸線86に対する衝突荷重によるバンパビーム40の回転モーメントが徐々に小さくなる。最終的には、衝突荷重がフロントサイドフレーム24a、24bの略軸線86上に加わり、フロントサイドフレーム24a、24bが衝突荷重を受け止め、車室Rを衝撃から十分に保護することができる。
【0045】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【0046】
例えば、クラッシュボックス38a、38bの下部側面部に形成される波状部64の凹凸の車長方向に対する間隔を、上部側面部に形成される波状部62よりも狭く設定し、あるいは、下部側面部の波状部64の凹凸の振幅を上部側面部の波状部62の凹凸の振幅よりも大きく設定することにより、バンパビーム40に加わる衝突荷重に対するクラッシュボックス38a、38bの下部側面部の剛性を上部側面部の剛性よりも低くすることができる。また、クラッシュボックス38a、38bの下部側面部の剛性が上部側面部の剛性よりも低くなるように、上下の部材を異なる材質で構成してもよい。クラッシュボックス100a、100b、102a、102b、104a、104bについても同様である。
【0047】
また、上述した実施形態では、車両10の前部に配置される車両用緩衝装置に適用する場合について説明したが、車両10の後部に配置される車両用緩衝装置に対しても、同様にして適用することができる。
【符号の説明】
【0048】
10…前部車体構造
24a、24b…フロントサイドフレーム
38a、38b、100a、100b、102a、102b、104a、104b…クラッシュボックス
40…バンパビーム
50…内板部材
52…外板部材
62、64…波状部
90、92、94、96…切欠部
98…食込部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車幅方向に延在するバンパビームと、前記バンパビームの上下方向のいずれか一方向に対し、軸線が所定量だけオフセットして車長方向に延在するサイドフレームとの間に設けられ、圧縮変形することで外部からの衝突荷重を吸収する車両用緩衝装置において、
前記車両用緩衝装置は、外周部が車室方向に向かって徐々に拡開するように構成され、
前記軸線よりも上部に設けられ、前記バンパビームと前記サイドフレームとを連結する上面部と、前記軸線よりも下部に設けられ、前記バンパビームと前記サイドフレームとを連結する下面部とを備え、
前記上面部及び前記下面部は、前記軸線に対する前記オフセット側の傾斜が非オフセット側の傾斜よりも大きく設定され、
前記上面部及び前記下面部の前記バンパビームに連結する端部側は、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする車両用緩衝装置。
【請求項2】
請求項1記載の車両用緩衝装置において、
前記端部側には、前記オフセット側及び前記非オフセット側で形状の異なる切欠部が形成され、前記切欠部の形状により、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする車両用緩衝装置。
【請求項3】
請求項1又は2記載の車両用緩衝装置において、
前記端部側には、凹部が形成され、前記凹部により、前記オフセット側の剛性が前記非オフセット側の剛性よりも低く設定されることを特徴とする車両用緩衝装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用緩衝装置において、
前記上面部及び前記下面部には、当該車両用緩衝装置を車長方向に圧縮変形させる波状部が形成されることを特徴とする車両用緩衝装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2011−143793(P2011−143793A)
【公開日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−5098(P2010−5098)
【出願日】平成22年1月13日(2010.1.13)
【出願人】(000005348)富士重工業株式会社 (3,010)