説明

車体構造

【課題】POLEなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる車体構造を提供することを課題とする。
【解決手段】車両の前部の車体構造1であって、左右一対のフロントサイドメンバ10,10と、左右一対のフロントサイドメンバ10,10の前端側に配設されるバンパリーンフォースメント12と、バンパリーンフォースメント12の後面12aにおける左右のフロントサイドメンバ10,10間に設けられ、バンパリーンフォースメント12が曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバ10又はフロントサイドメンバ10の前端に結合される部材(例えば、エネルギ吸収部11)に嵌合可能なブラケット13,13とを備えることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の前部の車体構造に関する。
【背景技術】
【0002】
乗用車などの各種車両における前部の車体構造は、前面衝突したときに入力される荷重を吸収するための構造が採られている(特許文献1など)。この車体構造では、車両の前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバが配設され、この主要なエネルギ吸収部材であるフロントサイドメンバによって衝突による荷重を吸収する。さらに、車両の最前部には、最初に衝突荷重を受けて吸収するためのバンパリーンフォースメントが配設されている。さらに、このバンパリーンフォースメントとフロントサイドメンバとの間には、軸方向に変形して衝突荷重を吸収する左右一対のクラッシュボックスが結合されている。
【特許文献1】特開2002−67840号公報
【特許文献2】特開2003−191806号公報
【特許文献3】特開2006−347225号公報
【特許文献4】特開2000−238591号公報
【特許文献5】特開2004−66932号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
車両前面の中央付近の限られた領域に対するPOLE(電信柱など)前面衝突の場合、車体前部においてエネルギを吸収するためのEA[Energy Absorbtion]構造部材(フロントサイドメンバなど)がフルラップ前面衝突と比べて有効に機能できず、衝突による過大な荷重(エネルギ)を十分に吸収できない。具体的に、図7を参照して、従来の車体前部構造100におけるPOLE前面衝突時の作用について説明する。まず、図7(a)に示すように、衝突による過大な荷重Fが、車体の前面における左右のフロントサイドメンバ101,101間の一箇所に入力される。次に、図7(b)に示すように、その過大な荷重Fによってクラッシュボックス102とバンパリーンフォースメント103との結合部を基点(回転中心)として回転モーメントMが発生し、バンパリーンフォースメント103が略V字状に折れ曲がる。そのため、クラッシュボックス102が軸方向に圧縮されず、クラッシュボックス102が内側に横折れする。次に、図7の(c)に示すように、クラッシュボックス102によってフロントサイドメンバ101が軸方向に押し込まれず、フロントサイドメンバ101も横折れする。そのため、フロントサイドメンバ101では、衝突による荷重を十分に吸収できない。その結果、客室より前の車体前部構造100によって、衝突による過大な荷重Fを受け止めるために必要なEA量を得られない。
【0004】
そこで、本発明は、POLEなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる車体構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る車体構造は、左右一対のフロントサイドメンバと、左右一対のフロントサイドメンバの前端側に配設されるバンパリーンフォースメントと、バンパリーンフォースメントの後面における左右一対のフロントサイドメンバ間に設けられ、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバ又はフロントサイドメンバの前端に結合される部材に嵌合可能なブラケットとを備えることを特徴とする。
【0006】
この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面における左右のフロントサイドメンバ間にブラケットが配設されている。POLE前面衝突などによって車両前面中央付近に過大な荷重が入力された場合、その荷重によってバンパリーンフォースメントが曲げ変形を受け、バンパリーンフォースメントが左右のフロントサイドメンバ間で折れ曲がり、バンパリーンフォースメントがフロントサイドメンバに接近する。すると、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面に配設されているブラケットがフロントサイドメンバ自体あるいはフロントサイドメンバの前端に結合する部材に嵌合し、バンパリーンフォースメントで受けている荷重をブラケットを介してフロントサイドメンバに伝達する。フロントサイドメンバでは、大きな荷重が軸方向に伝達されるので、軸圧縮する(軸方向に潰れる)。その結果、フロントサイドメンバによって衝突による荷重を十分に吸収でき、客室より前の車体前部におけるEA量が増大する。このように、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面にブラケットを配設することにより、POLEなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる。なお、POLEによる前面衝突以外でも車両前面の中央付近に荷重が入力される衝突(例えば、オフセット衝突)の場合、本発明に係る車体構造によって、上記の作用効果が得られる。
【0007】
本発明の上記車体構造では、フロントサイドメンバの前端に結合されるエネルギ吸収部を備え、バンパリーンフォースメントは、エネルギ吸収部の前端に結合される構成としてもよい。
【0008】
この車体構造では、フロントサイドメンバの前端にエネルギ吸収部が結合され、エネルギ吸収部にバンパリーンフォースメントが結合されている。上記したように車両前面の中央付近に過大な荷重が入力された場合、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受け、バンパリーンフォースメントが折れ曲がると、エネルギ吸収部も横折れする。すると、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面に配設されているブラケットがエネルギ吸収部に嵌合し、バンパリーンフォースメントで受けている荷重をブラケットを介してフロントサイドメンバに伝達する。これによって、上記したうように、フロントサイドメンバは軸圧縮する。その結果、エネルギ吸収部では十分に荷重を吸収できないが、フロントサイドメンバによって衝突による荷重を十分に吸収できるので、客室より前の車体前部におけるEA量が増大する。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、バンパリーンフォースメントの後面にブラケットを配設することにより、POLEなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をブラケットをよってフロントサイドメンバに伝達でき、衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明に係る車体構造の実施の形態を説明する。
【0011】
本実施の形態では、本発明に係る車体構造を、普通乗用車の車体前部構造に適用する。本実施の形態に係る車体前部構造は、バンパリーンフォースメントの後面に取り付けられた左右一対のブラケットを備え、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバの前端に結合されるクラッシュボックス(エネルギ吸収部に相当)にブラケットが嵌合する構造である。本実施の形態には、2つの形態があり、第1の実施の形態が基本の形態であり、第2の実施の形態がフロントサイドメンバへの軸方向への押し込み性を向上させた形態である。
【0012】
図1〜図3を参照して、第1の実施の形態に係る車体前部構造1の構成について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。図2は、図1のブラケット周辺の斜視図である。図3は、図1のブラケットの正面図である。
【0013】
車体前部構造1では、車幅方向(W)においてエンジンなどを挟んだ位置に、車両前後方向(L)に延びる左右一対のフロントサイドメンバ10,10が配設されている。フロントサイドメンバ10は、車体前部における主要なEA構造部材であり、衝突時にクラッシュボックス11,11やバンパリーンフォースメント12などの車両前部で吸収しきれなかった衝突荷重を吸収する部材である。フロントサイドメンバ10では、所定の圧縮強度を有しており、その圧縮強度より大きな荷重が軸方向に加わると圧縮変形(座屈)し、その圧縮変形によって荷重を吸収する。
【0014】
左右のフロントサイドメンバ10,10の各前端には、車両前後方向(L)に延びる左右一対のクラッシュボックス11,11がそれぞれ結合されている。フロントサイドメンバ10の前端にはフランジ10aが形成され、クラッシュボックス11の後端にはフランジ11aが形成されており、フランジ10aとフランジ11aとが合わせられた状態でボルト締結によってフロントサイドメンバ10とクラッシュボックス11とが結合される。
【0015】
クラッシュボックス11は、衝突時の荷重を吸収するための部材であり、かつ、バンパリーンフォースメント12を支持する部材である。クラッシュボックス11は、フロントサイドメンバ10で衝突時の荷重を吸収する前にその荷重を吸収するために、フロントサイドメンバ10の圧縮強度より小さい圧縮強度を有している。クラッシュボックス11では、その圧縮強度より大きな荷重が軸方向に加わると圧縮変形し、その圧縮変形によって荷重を吸収する。
【0016】
クラッシュボックス11は、断面視して有底のハット形状であり、本体部材11bと底板部材11cからなる。本体部材11bは、一枚の板を折り曲げて形成したハット形状(断面視)であり、両端にフランジ部を有する。底板部材11cは、一枚の平板であり、本体部材11bと同一の幅である。クラッシュボックス11は、本体部材11bの両側のフランジ部と底板部材11cとが合され、溶接などによって接合されて形成される。クラッシュボックス11は、底板部材11c(本体部材11bのフランジ部)が車幅方向(W)において外側になるように配置される。
【0017】
左右のクラッシュボックス11,11の各前端には、バンパリーンフォースメント12が取り付けられている。バンパリーンフォースメント12は、車体の前端に配置され、衝突時に衝撃を受け止める部材である。バンパリーンフォースメント12は、衝突時に衝撃を受けると、その衝撃に対して発生した荷重をクラッシュボックス11,11やフロントサイドメンバ10,10に伝達する。
【0018】
バンパリーンフォースメント12の後面12aには、左右一対のブラケット13,13が取り付けられている。ブラケット13は、衝突による荷重によってバンパリーンフォースメント12が左右のクラッシュボックス11,11の間で折れ曲がった場合に、衝突による荷重をバンパリーンフォースメント12からフロントサイドメンバ10へ伝達する部材である。そのために、ブラケット13は、バンパリーンフォースメント12が折れ曲がってクラッシュボックス11に接近したときに、クラッシュボックス11の本体部材11bに嵌合する形状を有している。そのために、ブラケット13は、押圧板13aとガイド板13b,13bを備えている。
【0019】
押圧板13aは、クラッシュボックス11の内側に嵌合する板であり、かつ、嵌合後にフロントサイドメンバ10を軸方向に押すための板である。押圧板13aは、長方形状の板から嵌合部13cを切り欠いた形状である。嵌合部13cは、図3に示すように、クラッシュボックス11の内側の形状(本体部材11b)に沿った形状であり、本体部材11bが嵌り易いように開口側が少し広く形成されている。押圧板13aは、本体部材11bの幅と同程度の幅(バンパリーンフォースメント12に取付後の車両上下方向の長さ)を有しており、本体部材11bよりも十分に高い高さ(バンパリーンフォースメント12に取付後の車両前後方向の長さ)を有している。したがって、図3に示すように、押圧板13aは、本体部材11bに嵌ったときに、クラッシュボックス11のフランジ11aに十分に大きな面積で当接できるだけの面を有している。
【0020】
ガイド板13b,13bは、バンパリーンフォースメント12がクラッシュボックス11に接近していったときに、クラッシュボックス11の本体部材11bに確実に嵌るように上下一対で案内するための板である。ガイド板13bは、直角三角形状である。ガイド板13bは、押圧板13aの高さと同じ高さ(バンパリーンフォースメント12に取付後の車両前後方向の長さ)である。
【0021】
押圧板13aは、その長辺部がバンパリーンフォースメント12の後面12aの所定の位置に鉛直方向に沿って溶接などによって垂設される。ガイド板13b,13bは、直角三角形の短い方の底辺部が押圧板13aの上端部と下端部にそれぞれ合わせられ、直角三角形の長い方の底辺部がバンパリーンフォースメント12の後面12aに水平方向に沿って溶接などによって垂設される。したがって、2枚のガイド板13b、13bの間隔は、押圧板13aの幅の間隔であり、クラッシュボックス11の本体部材11bの幅と同程度である。なお、ブラケット13は、底板も有するものでもよいし、押圧部とガイド部を一体で形成したものでもよいし、あるいは、バンパリーンフォースメント12と一体で形成したものでもよい。
【0022】
ブラケット13のバンパリーンフォースメント12の後面12aにおける車幅方向(W)での取付位置(特に、押圧板13aの位置)は、ブラケット13がクラッシュボックス11に嵌合したときに押圧板13aでフランジ11a及びフランジ10aを介してフロントサイドメンバ10を押せるように、クラッシュボックス11のバンパリーンフォースメント12の後面12aへの取付位置を基準にして、クラッシュボックス11の軸方向の長さなども考慮し、設定される。というのは、通常、左右のクラッシュボックス11,11間でバンパリーンフォースメント12が折れ曲がる場合、クラッシュボックス11のバンパリーンフォースメント12への取付位置を基準に回転モーメントが発生し、クラッシュボックス11のバンパリーンフォースメント12への取付位置を基点としてバンパリーンフォースメント12が折れ曲がるからである。
【0023】
図1〜図3を参照して、POLE前面衝突によって車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合の車体前部構造1における作用を図4に沿って説明する。図4は、POLE前面衝突時の第1の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、(a)が衝突開始時であり、(b)がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、(c)がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。
【0024】
図4(a)に示すように、車両前面の中央付近に過大な荷重Fが入力され、その荷重Fをバンパリーンフォースメント12で受ける。この際、バンパリーンフォースメント12には、支持されている左右のクラッシュボックス11,11間の一箇所に大きな荷重Fがかかり、その箇所が車両前後方向(L)における後方に押し込まれていく。
【0025】
そのとき、図4(b)に示すように、バンパリーンフォースメント12とクラッシュボックス11との結合位置を基点(回転中心)として回転モーメントMが発生し、バンパリーンフォースメント12が後方に押し込まれながら略V字状に折れ曲がり、クラッシュボックス11も横折れする。この折れ曲がりによって、バンパリーンフォースメント12とクラッシュボックス11との角度が鋭角となってゆき、バンパリーンフォースメント12の後面12aのブラケット13がクラッシュボックス11に接近してゆく。そして、ブラケット13は、上下のガイド板13b,13bに案内されながら、押圧板13aの嵌合部13cがクラッシュボックス11の本体部材11bに嵌ってゆく。
【0026】
そして、図4(c)に示すように、バンパリーンフォースメント12の一方側がクラッシュボックス11に並行になるまで折れ曲がり、ブラケット13の押圧板13aがクラッシュボックス11の本体部材11bに完全に嵌る。このとき、バンパリーンフォースメント12が受けている過大な荷重Fによって、バンパリーンフォースメント12と一体のブラケット13も後方に押されるので、ブラケット13の押圧板13aがクラッシュボックス11のフランジ11aに面接触し、押圧板13aがフランジ11a及びフランジ10aを介してフロントサイドメンバ10を軸方向に沿って後方に押す。この押圧力(すなわち、伝達された荷重)によって、フロントサイドメンバ10では、軸方向に圧縮変形し、その伝達された荷重を吸収する。
【0027】
この車体前部構造1によれば、バンパリーンフォースメント12の後面12aにブラケット13,13を配設することにより、POLE前面衝突などの車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバ10によって十分に吸収することができる。その結果、車体前部でのEA量を増加でき、車両における変形量(特に、客室の変形量)を低減できる。
【0028】
車体前部構造1では、クラッシュボックス11のバンパリーンフォースメント12の後面12aへの取付位置を基準してブラケット13の取付位置を規定しているので、バンパリーンフォースメント12が折れ曲がったときにブラケット13を適切な位置に嵌合させることができる。また、車体前部構造1では、ブラケット13にガイド板13b,13bを設けることにより、ブラケット13をクラッシュボックス11に確実に嵌合させることができる。
【0029】
図5を参照して、第2の実施の形態に係る車体前部構造2について説明する。図5は、第2の実施の形態に係る車体前部構造を示す平面図である。なお、車体前部構造2では、第1の実施の形態に係る車体前部構造1と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0030】
車体前部構造2は、車体前部構造1と比較すると、フロントサイドメンバ20とクラッシュボックス21との結合部の形状が異なる。したがって、フロントサイドメンバ20の前端部分とクラッシュボックス21の後端部分の形状についてのみ説明する。
【0031】
フロントサイドメンバ20のフランジ20a、クラッシュボックス21のフランジ21aは、車幅方向(W)の中心軸を頂点として車両前後方向(L)の前方側に折れ曲がっており、平面視してV字形状(車両前後方向(L)の後方側に突出した形状)である。このフランジ20a、フランジ21aの形状に応じて、フロントサイドメンバ20の前端部、クラッシュボックス21の後端部は、平面視してV字形状に形成されている。
【0032】
図5を参照して、POLE前面衝突によって車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合の車体前部構造2における作用を図6に沿って説明する。図6は、POLE前面衝突時の第2の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、(a)が衝突開始時であり、(b)がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、(c)がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。なお、車両前面の中央付近に過大な荷重Fがバンパリーンフォースメント12に入力されてからブラケット13がクラッシュボックス21に嵌り始めるまでは(図6(b)までは)、第1の実施の形態と同様の作用であるので、それ以降の作用についてのみ説明する。
【0033】
図6(c)に示すように、バンパリーンフォースメント12の折れ曲がりが第1の実施の形態の図4で示す例より少なく、ブラケット13の押圧板13aがクラッシュボックス21の半分程度まで嵌る。このとき、バンパリーンフォースメント12が受けている過大な荷重Fによって、バンパリーンフォースメント12と一体のブラケット13も後方に押されるので、ブラケット13の押圧板13aがクラッシュボックス21のフランジ21aの内側の半分に面接触し、押圧板13aがフランジ21a及びフランジ20aを介してフロントサイドメンバ20を軸方向に沿って後方に押す。この際、フランジ部20a,21aがV字状なので、フロントサイドメンバ20を軸中心に向けて押し込め、フロントサイドメンバ20を軸方向に沿って確実に押せる。この押圧力によって、フロントサイドメンバ20では、軸方向に圧縮変形し、その伝達された荷重を吸収する。
【0034】
車体前部構造2は、第1の実施の形態に係る車体前部構造1における効果を有する上に、以下の効果も有している。車体前部構造2によれば、フロントサイドメンバ20とクラッシュボックス21との結合部を平面視してV字形状とすることにより、ブラケット13によってフロントサイドメンバ20を軸方向に沿ってより確実に押すことができる。特に、図6(a)に示すように車幅方向(W)とバンパリーンフォースメント12とのなす角度θが90°未満の場合でも(つまり、バンパリーンフォースメントの一方側がクラッシュボックスに並行になるまで折れ曲がらない場合でも)、ブラケット13によってフロントサイドメンバ20を軸方向に沿って確実に押すことができる。
【0035】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【0036】
例えば、本実施の形態では一般的な普通乗用車に適用したが、軽自動車、スポーツカー、など、少なくともバンパリーンフォースメントと左右一対のフロントサイドメンバを備える車体前部構造を有する様々な車種に適用可能である。
【0037】
また、本実施の形態ではフロントサイドメンバの前端にクラッシュボックスが配設される構成としたが、クラッシュクボックスが無い場合も適用可能である。
【0038】
また、本実施の形態ではバンパリーンフォースメントとクラッシュボックスとの結合位置を基点にしてバンパリーンフォースメントが折れ曲がるので、その結合位置に基づいてブラケットの車幅方向の設置位置を規定したが、折れ曲がる基点が他の位置の場合にはその基点の位置に基づいてブラケットの車幅方向の設置位置を規定する。特に、折れ曲がる基点については、意図的に、常に同じ位置になるような構造(ピン結合構造など)としてもよい。
【0039】
また、本実施の形態では押圧板とガイド板からなるブラケットの形状の一例を示したが、バンパリーンフォースメントが折れ曲がったときにフロントサイドメンバあるいはクラッシュボックスに嵌合可能であり、フロントサイドメンバに荷重が伝達できる形状であれば、ブラケットの形状についてはどのような形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】第1の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。
【図2】図1のブラケット周辺の斜視図である。
【図3】図1のブラケットの正面図である。
【図4】POLE前面衝突時の第1の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、(a)が衝突開始時であり、(b)がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、(c)がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。
【図5】第2の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。
【図6】POLE前面衝突時の第2の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、(a)が衝突開始時であり、(b)がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、(c)がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。
【図7】POLE前面衝突時の従来の車体前部構造における作用図であり、(a)が衝突開始時であり、(b)がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、(c)がフロントサイドメンバの横折れ時である。
【符号の説明】
【0041】
1,2…車体前部構造、10,20…フロントサイドメンバ、10a,20a…フランジ、11,21…クラッシュボックス、11a,21a…フランジ、11b…本体部材、11c…底板部材、12…バンパリーンフォースメント、12a…後面、13…ブラケット、13a…押圧板、13b…ガイド板、13c…嵌合部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
左右一対のフロントサイドメンバと、
前記左右一対のフロントサイドメンバの前端側に配設されるバンパリーンフォースメントと、
前記バンパリーンフォースメントの後面における前記左右一対のフロントサイドメンバ間に設けられ、前記バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときに前記フロントサイドメンバ又は前記フロントサイドメンバの前端に結合される部材に嵌合可能なブラケットと
を備えることを特徴とする車体構造。
【請求項2】
前記フロントサイドメンバの前端に結合されるエネルギ吸収部を備え、
前記バンパリーンフォースメントは、前記エネルギ吸収部の前端に結合されることを特徴とする請求項1に記載する車体構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−35233(P2009−35233A)
【公開日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−203489(P2007−203489)
【出願日】平成19年8月3日(2007.8.3)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】