JP7056180B2 - 車両前部の骨格構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部の骨格構造に関する。

車両の前方衝突（以下適宜前突と記載する）の際に、キャビン（車室）よりも前方のエンジンルーム（車両前部構造）にて衝撃を吸収し、キャビン空間を確保するために、車両前部には骨格構造が設けられる。

例えば車両前部の骨格構造として、車両前後方向に延設される左右一対のフロントサイドメンバ（以下適宜Ｆｒサイドメンバと記載する）が設けられる。さらに、当該一対のＦｒサイドメンバの前端に、両者に架け渡されるように車両幅方向に延設されるバンパリーンフォースメント（以下適宜バンパＲ／Ｆと記載する）が設けられる。

ここで、前突の態様として、微小ラップ（スモールオーバーラップ、ＳＯＬ）衝突が知られている。この衝突態様では、車両側端から車幅の１／４程度の幅のバリアに車両が衝突する。このとき、バンパＲ／Ｆの車両側端から車幅の１／４程度の幅の領域が衝突荷重を受ける。さらにこれより後方のクラッシュボックスやＦｒサイドメンバに衝突荷重が伝達される。

図８、図９に例示するように、バンパＲ／Ｆ１００は例えば閉断面構造の中空部材であって、前突の際に前方から潰れ変形することで、衝突時のエネルギーを吸収する。さらにクラッシュボックス１０４の潰れ変形やＦｒサイドメンバ１０２の折れ変形等を経て、衝突時のエネルギーが吸収される。衝突時のエネルギーが吸収されることで車両が減速される。

例えば特許文献１では、バンパＲ／Ｆ内の、クラッシュボックスの前方に位置する箇所に、補強部材であるサイドバルクを設けている。サイドバルクはバンパＲ／Ｆの前面部に固定される。微小ラップ衝突時には、バンパＲ／Ｆの前面部のうち、クラッシュボックス前方に位置する箇所に、車両幅方向外側かつ後方への曲げ荷重が入力され、当該箇所には引張応力が発生する。サイドバルクはこの引張応力に対する補強部材として機能し、引張応力に起因するバンパＲ／Ｆの折れを抑制する。

また、サイドバルクは樹脂を射出成形することで形成され、前突時にはバンパＲ／Ｆとともに潰れ変形することで衝突のエネルギーを吸収している。

特開２０１５－１４７４３７号公報

ところで、微小ラップ衝突時には、衝突のエネルギー吸収の余地を残した状態で、車両がバリアをすり抜けるおそれがある。図１０に例示するように、微小ラップ衝突では、車両１０８の中心Ｃから外れた箇所にバリア１０６が衝突する。また空気抵抗を低減させるためや意匠の観点から、車両前面は幅方向中心から外側に向かって後方に傾斜するデザインが採用される。これらの衝突形態及び車両前面構造に起因して、微小ラップ衝突時には、バリア１０６とは逆側の斜め前方に車両１０８をすり抜けさせる力が発生する。

図１１にはバリア１０６の周辺拡大図が例示される。バンパＲ／Ｆ１００はバリア１０６によって潰れ変形させられる。このとき、潰れ変形部１００Ａよりも幅方向外側の未変形部１００Ｂは、車両１０８の斜め前方進行に伴い順次潰れ変形させられる。図１２に例示するように、バリア１０６がバンパＲ／Ｆ１００の幅方向末端に到達すると、車両１０８はバリア１０６からすり抜ける。

図１１から図１２にかけて生じたバンパＲ／Ｆ１００の潰れ変形によって、衝突エネルギーはある程度吸収されるものの、例えばＦｒサイドメンバ１０２は殆ど折れ変形されないなど、設計上可能なエネルギー吸収が不十分な状態で、車両１０８がバリア１０６をすり抜けてしまう場合があった。このように、微小ラップ衝突時における、エネルギー吸収に伴う車両１０８の減速という観点から、従来の車両前部の骨格構造には改善の余地がある。

本発明は、車両前部の骨格構造に関する。当該構造は、一対の側方骨格部材、バンパＲ／Ｆ、及び補強部材を備える。一対の側方骨格部材は、車両前部の、車両幅方向両側に設けられ、それぞれ前後方向に延設される。バンパＲ／Ｆは、車両幅方向に延設され、前記一対の側方骨格部材の前端に接続される。また中空の閉断面構造を備える。補強部材は、前記バンパＲ／Ｆよりも高剛性であって、前記バンパＲ／Ｆの車両幅方向端部に収容される。

上記構成によれば、微小ラップ衝突時に、バンパＲ／Ｆの補強部材より幅方向内側がバリアによって潰れ変形される。さらに車両がバリアに対して斜め前方にすり抜けようとする際に、バンパＲ／Ｆの幅方向端部に収容された補強部材により、当該端部の潰れ変形が抑制される。バンパＲ／Ｆの幅方向内側が潰れ変形しその外側の潰れ変形が抑制されることで、バリアはバンパＲ／Ｆに引っ掛かる形となり、車両の、バリアに対する斜め前方のすり抜けが止められる。その結果、バリアの進行に伴って骨格部材の変形が進み、衝突エネルギーが吸収される。

また上記発明において、前記一対の側方骨格部材と前記バンパＲ／Ｆとは、前記一対の側方骨格部材及び前記バンパＲ／Ｆと比較して潰れ変形し易いクラッシュボックスを介して接続されてよい。この場合、前記補強部材は、前記バンパＲ／Ｆの、前記クラッシュボックス前方の箇所に収容される。

上記構成によれば、潰れ変形が抑制される、バンパＲ／Ｆの補強部材収容箇所において、当該箇所の代わりにクラッシュボックスが潰れ変形する。これにより、衝突エネルギーが吸収される。

また上記発明において、前記補強部材の少なくとも一部は、前記バンパＲ／Ｆ前側壁内面から後側壁内面まで延設されてよい。

上記構成によれば、バンパＲ／Ｆの潰れ変形が車両前後方向の全長に亘って抑制されるので、バリアにバンパＲ／Ｆを確実に引っ掛けることができる。

本発明によれば、微小ラップ衝突時において、車両のバリアからのすり抜けが抑制され、骨格部材による衝突のエネルギー吸収量を従来よりも増加可能となる。

本実施形態に係る車両前部の骨格構造を例示する斜視図である。 本実施形態に係る車両前部の骨格構造の、バンパＲ／Ｆ幅方向端部周辺の拡大斜視図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 微小ラップ衝突初期時の様子を例示する図である。 微小ラップ衝突が進行したときの様子を例示する図である。 本実施形態に係る車両前部の骨格構造の別例を示す図である。 実施形態に係る車両前部の骨格構造の更なる別例を示す図である。 従来技術に係る車両前部の骨格構造を例示する斜視図である。 図８のＢ－Ｂ断面図である。 微小ラップ衝突時の様子を説明する平面図である。 微小ラップ衝突時における、車両のすり抜けを説明する図（１／２）である。 微小ラップ衝突時における、車両のすり抜けを説明する図（２／２）である。

図１～図７を参照して、本実施形態に係る車両前部の骨格構造を説明する。なお図１～図７において、車両前後方向を記号ＦＲで表される軸で示し、車両幅方向（以下適宜、単に幅方向と記載する）を記号ＲＷで表される軸で示し、鉛直方向を記号ＵＰで表される軸で示す。記号ＦＲはＦｒｏｎｔの略であり、前後方向軸ＦＲは車両前方を正方向とする。記号ＲＷはＲｉｇｈｔ Ｗｉｄｔｈの略であり、幅方向軸ＲＷは右幅方向を正方向とする。また高さ軸ＵＰは上方向を正方向とする。

図１に示されているように、これらＦＲ軸、ＲＷ軸、ＵＰ軸は互いに直交する。以下、本実施形態に係る車両前部の骨格構造を説明する際には、これら３軸を基準に適宜説明する。例えば「前端」は任意の部材のＦＲ軸正方向側の端部を指し、「後端」は任意の部材のＦＲ軸負方向側の端部を指す。「幅内側」はＲＷ軸に沿って相対的に車両の幅方向内側を指すものとし、「幅外側」はＲＷ軸に沿って相対的に車両の幅方向外側を指すものとする。さらに「上側」は相対的にＵＰ軸の正方向側を指し、「下側」は相対的にＵＰ軸の負方向側を指す。

図１には、本実施形態に係る車両前部の骨格構造の斜視図が例示されている。図１に例示されている骨格構造は、いわゆる上部構造のみであって、骨格構造の下部構造であるサスペンションメンバ等は適宜図示を省略している。

本実施形態に係る車両前部の骨格構造は、Ｆｒサイドメンバ１０，１０、バンパＲ／Ｆ１２、クラッシュボックス１４，１４、及び補強部材１６，１６を備える。

Ｆｒサイドメンバ１０，１０は、車両前部の、車両幅方向両側に設けられ、それぞれ前後方向に延設される一対の側方骨格部材である。例えばＦｒサイドメンバ１０，１０は、閉断面構造の中空部材として構成される。また、Ｆｒサイドメンバ１０，１０には、折れ変形の起点（変形起点）として、折れビード１１（凹みビード）が上下方向に延設され、これが前後方向に複数形成される。Ｆｒサイドメンバ１０，１０の間には、内燃機関等の駆動源や、ラジエータやインテーク等の周辺機器が搭載される。

クラッシュボックス１４，１４は、Ｆｒサイドメンバ１０，１０の前端とバンパＲ／Ｆ１２との間に設けられ、両者を接続する。クラッシュボックス１４は、Ｆｒサイドメンバ１０及びバンパＲ／Ｆ１２と比較して潰れ変形し易い構造となっている。例えば図２に示すように、クラッシュボックス１４には変形起点となる折れビード１８が上下方向に延設され、これが前後方向に複数形成される。またクラッシュボックス１４はＦｒサイドメンバ１０及びバンパＲ／Ｆ１２よりも低剛性の材料から構成され、例えばアルミ板をプレス成形することで形成される。後述するように、例えば前突時には、クラッシュボックス１４は蛇腹状に潰れ変形して、衝突エネルギーを吸収する。

バンパＲ／Ｆ１２は、車両幅方向に延設され、Ｆｒサイドメンバ１０，１０の前端に（クラッシュボックス１４，１４を介して）接続される骨格部材である。図１に例示されるように、バンパＲ／Ｆ１２は、幅方向中央部分が幅方向両端と比較して前方にせり出すような略円弧形状となっている。

バンパＲ／Ｆ１２は中空の閉断面構造となっている。またバンパＲ／Ｆ１２の幅方向両端は、その前方が斜めにカットされている。すなわち図２に例示されるように、バンパＲ／Ｆ１２の前側壁２０と比較して後側壁２２が幅方向外側にせり出し、両者を接続する上壁２４及び下壁２６の幅方向両端が傾斜状となっている。このようにすることで、車両前方両側端の外観が丸みを帯びるような意匠となる。

また図２に例示されるように、バンパＲ／Ｆ１２の内部空間には、車両前後方向に延設され内部空間を上下に仕切る中間壁２８を備える。本実施形態では、バンパＲ／Ｆ１２の幅方向端部において、中間壁２８で仕切られた上下の内部空間に、補強部材１６が収容される。なお、バンパＲ／Ｆ１２の幅方向一端（右端または左端）に補強部材１６を設けてもよいし、両端に補強部材１６を設けてもよい。

補強部材１６は、バンパＲ／Ｆ１２よりも高剛性の部材から構成される。例えばバンパＲ／Ｆ１２と同一の部材でバンパＲ／Ｆ１２よりも肉厚とする。またはバンパＲ／Ｆ１２よりも高剛性の部材（例えば超高張力鋼板）を用いる。

したがってバンパＲ／Ｆ１２の、補強部材１６が収容された箇所（以下適宜補強箇所と記載する）は、他の箇所と比較して潰れ変形し難くなる。例えばバンパＲ／Ｆ１２に加えて、Ｆｒサイドメンバ１０等の他の骨格部材よりも補強部材１６が高剛性である場合、前突時にはバンパＲ／Ｆ１２の補強箇所は潰れ変形しないまま他の骨格部材が変形させられる。このように、本来潰れ変形して衝突エネルギーを吸収させる機能を持たせたバンパＲ／Ｆ１２の一部を、意図的に潰れ変形させない（または変形させ難くする）ことで、補強箇所が後述するようなバリア４０の引っ掛かりとなり、バリアからの車両のすり抜けを抑制可能となる。

図２に補強部材の１６の斜視図が例示され、図３にそのＡ－Ａ断面図が例示される。補強部材１６は平面視で略台形形状の部材であって、内部が中空となっている。すなわち補強部材１６は、車両前方に配置される前側壁３０、前側壁３０と対向する後側壁３２、前側壁３０と後側壁３２の上端同士を接続する上壁３４、及び、前側壁３０と後側壁３２の下端同士を接続する下壁３６を備える。

図３を参照し、補強部材１６の前側壁３０の幅Ｗ１は後側壁３２の幅Ｗ２よりも小さくなるように構成される。両者を繋ぐ上壁３４及び下壁３６は車両後方に向かって幅方向に広がるスロープ状に形成される。幅方向両端のスロープ形状のうち、幅方向端部側のスロープ形状は、意匠上の観点から、バンパＲ／Ｆ１２の幅方向端部のスロープ形状と同一形状であってよい。また組み付けの際には、バンパＲ／Ｆ１２と補強部材１６のスロープ形状を位置合わせして（揃えるように）、補強部材１６をバンパＲ／Ｆ１２内に収容してよい。

また補強部材１６の幅方向内側のスロープ形状は、幅方向端部のスロープ形状と線対称であってよい。補強部材１６の幅方向内側をスロープ形状とすることで、バンパＲ／Ｆ１２の「潰れ代」を段階的に変えることができる。例えば図３に示されているように、補強部材の前面とバンパＲ／Ｆ１２の前側壁２０との間隙（離間距離）が、バンパＲ／Ｆ１２の潰れ代となる。補強部材１６の幅方向内側をスロープ形状とすることで、幅方向外側に行くにつれて潰れ代がＬ３→Ｌ４のように、徐々に縮められる。潰れ代が例えば１００％から０％に急激に切り替わると、その境界部分で荷重が集中してバンパＲ／Ｆ１２が破断するおそれがあるが、上記のスロープ形状により潰れ代を調整することで、バンパＲ／Ｆ１２の破断が抑制される。

また、補強部材１６の車両前後方向長さＬ１は、バンパＲ／Ｆ１２の前側壁２０の内面から後側壁２２の内面までの距離Ｌ２と等しいことが好適である。これにより、補強部材１６の少なくとも一部は、バンパＲ／Ｆ１２の前側壁２０の内面から後側壁２２の内面まで延設されることになり、当該部分ではバンパＲ／Ｆ１２の潰れ変形が前後方向全長に亘って抑制される。

なお、バンパＲ／Ｆ１２の補強箇所は潰れ変形が顕著に抑制されるから、その後方部材に潰れ変形を肩代わりさせてもよい。具体的には、バンパＲ／Ｆ１２の、クラッシュボックス１４前方に、補強部材１６を収容させる。さらに、クラッシュボックス１４の車両前方に、補強部材１６の前側壁３０が配置されていることが好適である。つまり潰れ難い領域が最長となる箇所の後方にクラッシュボックス１４を設けて、潰れ変形を肩代わりさせる。

図４、図５を用いて、本実施形態に係る車両前部の骨格構造の、微小ラップ衝突時の挙動について説明する。図４には微小ラップ衝突初期の様子が例示されている。バリア４０がバンパＲ／Ｆ１２に衝突すると、補強部材１６の前側壁３０がこれを受ける。補強部材１６が収容されたバンパＲ／Ｆ１２の補強箇所４２は潰れ変形が抑制されながら荷重を後方に伝達する。補強箇所４２後方のクラッシュボックス１４は伝達された荷重を受けて蛇腹状に潰れ変形する。

さらに図５に例示するように、車両がバリア４０に対して斜め前方に移動する。このとき、補強部材１６の前側壁３０よりも幅方向内側部分が潰れ変形する。その一方で補強部材１６の前側壁３０では潰れ変形しないことから、前側壁３０より幅方向内側には、バリア４０を受け止めるポケットが形成される。このポケットに嵌り込んだバリア４０は、そこから幅方向外側の補強部材１６の前側壁３０に引っ掛かり、その結果車両とバリア４０との幅方向の変位が抑制される。つまりバリア４０からの車両のすり抜けが補強部材１６の引っ掛かりによって防止される。

すり抜けが防止された状態でバリア４０が車両内に進入するにつれて、車両前部の骨格部材が変形する。例えばＦｒサイドメンバ１０が折れ変形する。この変形により衝突のエネルギーが吸収され、車両が減速される。

＜補強部材の別例＞
図６には、本実施形態の別例に係る補強部材１６Ａが例示される。補強部材１６Ａは、前側壁３０と後側壁３２の幅Ｗ１，Ｗ２が等しく形成され、平面視で矩形状となる。例えば前側壁３０と後側壁３２の幅Ｗ１，Ｗ２は、クラッシュボックス１４の幅Ｗ３と等しく形成される。また、補強部材１６Ａの車両前後方向長さＬ１は、バンパＲ／Ｆ１２の前側壁２０の内面から後側壁２２の内面までの距離Ｌ２と等しいことが好適である。

補強部材１６と比較して補強部材１６Ａでは、幅方向両端のスロープ形状を省略しているが、このような構成であっても微小ラップ衝突時には補強部材１６Ａがバリア４０に引っ掛かり、バリアからの車両のすり抜けを抑制可能となる。

図７には、本実施形態の更なる別例に係る補強部材１６Ｂが例示される。この例では、補強部材１６Ｂは、バンパＲ／Ｆ１２の、クラッシュボックス１４よりも幅方向外側に配置される。このような構成であっても微小ラップ衝突時には補強部材１６Ｂがバリア４０に引っ掛かるから、バリア４０からの車両のすり抜けを抑制可能となる。特に、引っ掛かりの箇所がクラッシュボックス１４よりも幅方向外側となるので、微小ラップ衝突時に確実にバリア４０を引っ掛けることができる。

＜側方骨格部材についての別実施形態＞
なお、図１～図７に係る実施形態では、車両前部の側方骨格部材としてＦｒサイドメンバ１０を挙げたが、これに限らない。例えばラダーフレーム型の車両においては、サイドレールが側方骨格部材に対応し、当該サイドレールを含む骨格部材に対して、本実施形態に係る補強部材１６、１６Ａ，１６Ｂを適用可能である。

１０ Ｆｒサイドメンバ、１２ バンパＲ／Ｆ、１４ クラッシュボックス、１６ 補強部材、２０ バンパＲ／Ｆの前側壁、２２ バンパＲ／Ｆの後側壁、２４ バンパＲ／Ｆの上壁、２６ バンパＲ／Ｆの下壁、２８ バンパＲ／Ｆの中間壁、３０ 補強部材の前側壁、３２ 補強部材の後側壁、３４ 補強部材の上壁、３６ 補強部材の下壁、４０ バリア。

Claims (2)

1. 車両前部の、車両幅方向両側に設けられ、それぞれ車両前後方向に延設される一対の側方骨格部材と、
   車両幅方向に延設され、前記一対の側方骨格部材の前端に接続される、中空の閉断面構造を備えたバンパＲ／Ｆと、
   前記バンパＲ／Ｆよりも高剛性であって、前記バンパＲ／Ｆの車両幅方向端部に収容される補強部材と、
   を備え、
   前記バンパＲ／Ｆは、第一前側壁及び第一後側壁と、前記第一前側壁及び前記第一後側壁を繋ぐ第一上壁及び第一下壁を備え、
   前記補強部材は、
   前記バンパＲ／Ｆの前記第一前側壁の内面に接する第二前側壁と、
   前記バンパＲ／Ｆの前記第一後側壁の内面に接する第二後側壁と、
   前記補強部材の前記第二前側壁及び前記第二後側壁を繋ぐ第二上壁及び第二下壁と、
   を備えた、車幅方向両端が開放された角筒形状であって、
   前記第二上壁及び前記第二下壁は、その前端から車両後方に向かって車両幅方向に拡幅されることで車両幅方向内側端部にスロープが形成され、
   前記スロープの車両幅方向寸法が、車両前後方向寸法を超過する、
   車両前部の骨格構造。
2. 請求項１に記載の、車両前部の骨格構造であって、
   前記一対の側方骨格部材と前記バンパＲ／Ｆとは、前記一対の側方骨格部材及び前記バンパＲ／Ｆと比較して潰れ変形し易いクラッシュボックスを介して接続され、
   前記補強部材は、前記バンパＲ／Ｆの、前記クラッシュボックス前方の箇所に収容される、車両前部の骨格構造。

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