JP2010208605A

JP2010208605A - 車体前部構造

Info

Publication number: JP2010208605A
Application number: JP2009060079A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Inamori; 茂稲森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】オフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上する。
【解決手段】車体前部の下部にＦＲＰから成るアンダメンバ２０が配設されており、ＦＲＰから成る左右のフロントサイドメンバ１２は、連結部２０Ｈによって互いに連結されたアンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにそれぞれ結合されている。アンダメンバ２０を構成する連続した繊維Ｓ１は、フロントバンパリインフォースメント１６に結合されたバンパリインフォースエクステンション３４と、左右のフロントサイドメンバ１２とを車体前後方向に対して斜めに繋ぐように配向されており、オフセット衝突時に車幅方向への荷重成分を伝達可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂と繊維との複合材を用いた車体前部構造に関する。

従来、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）で形成されたフロントサイドメンバを有する車体前部構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このフロントサイドメンバは、軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こす筒状断面のＦＲＰ製エネルギー吸収部と、このエネルギー吸収部に連なりＦＲＰで形成されて車体部品と接合される支持部と、からなり、エネルギー吸収部はフロントサイドメンバの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、支持部は等方性を持って強化繊維が配向されている。

特開２００５−２７１８７５号公報

しかしながら、上記構成のような車体前部構造では、エネルギ吸収部の軸に対して車体斜め側方から衝突荷重が入力される斜め衝突時には、エネルギ吸収部の曲げ方向への入力が左右連結部材を介して他方のエネルギ吸収部にも分散して支持されるようになっているが、左右何れか一方のフロントサイドメンバのみに車体前方から車体後方に向かって衝突荷重が入力されるオフセット衝突時のエネルギ吸収に対しては改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、オフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上できる車体前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明の車体前部構造は、繊維と樹脂との複合材より成り、車体前部の車幅方向外側部に車体前後方向に延在された左右のフロントサイドメンバと、前記左右のフロントサイドメンバの前部を互いに連結すると共に、車幅方向への荷重成分を伝達可能とした配向の繊維と樹脂との複合材より成る荷重分散手段と、を有する。

車体がオフセット衝突した場合には、繊維と樹脂との複合材より成り、車体前部の車幅方向外側部に車体前後方向に延在された左右のフロントサイドメンバのうち衝突側のフロントサイドメンバが車体後方へ押される。これと同時に、左右のフロントサイドメンバを連結する荷重分散手段の衝突側も車体後方へ押される。この際、荷重分散手段は自身の圧壊と同時に、車幅方向への荷重成分を伝達可能とした配向の繊維によって、荷重を反衝突側のフロントサイドメンバに伝達することができる。この結果、左右のフロントサイドメンバと荷重分散手段とで衝突エネルギーを吸収することができるため、オフセット衝突時にエネルギ吸収性能が向上する。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る車体前部構造では、オフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る車体前部構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。本発明の第１実施形態に係る車体前部構造を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。本発明の第１実施形態に係る車体前部構造における繊維の配向の関係を示す説明図ある。図１の４−４断面線に沿った拡大断面図である。本発明の第１実施形態に係る車体前部構造における繊維の配向を示す説明図ある。本発明の第１実施形態に係る車体前部構造の図５に対応する作用説明図である。本発明の第２実施形態に係る車体前部構造を示す図４に対応する断面図である。

［第１実施形態］

以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る車体前部構造の第１実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは車体上方方向を示し、矢印ＦＲは車体前方方向を示し、矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。

図１に示すように、本実施形態の車体前部構造１０は、車体前部の車幅方向外側部に車体前後方向に延在された骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１２を備えており、これらのフロントサイドメンバ１２は繊維と樹脂との複合材としてのＦＲＰで構成されている。また、各フロントサイドメンバ１２の後部１２Ａには、ダッシュパネル１４が架設されている。

図４に示すように、フロントサイドメンバ１２の車体前後方向から見た断面形状は略矩形筒状とされている。

図２に示すように、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂの上下方向幅Ｈ１は、後部１２Ａの上下方向幅Ｈ２に比べて小さくなっており、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂにおける下壁部１２Ｃの後部は車体下方へ向かって湾曲している。

また、各フロントサイドメンバ１２の前端１２Ｄは、車体前端部に車幅方向に延在するフロントバンパリインフォースメント１６に図示を省略した締結部材によって連結されており、フロントバンパリインフォースメント１６は鉄等の金属で構成されている。

図１に示すように、車体前部の下部には荷重分散手段としてのアンダメンバ２０が配設されており、アンダメンバ２０は繊維と樹脂との複合材としてのＦＲＰで構成されている。また、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａは、各フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂの下方に車体前後方向に延在している。

図４に示すように、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａの車体前後方向から見た断面形状は平板状の縦壁部２０Ｂと、この縦壁部２０Ｂの上端から車幅方向外側へ延設された上壁部２０Ｃとを備えている。

図２に示すように、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける前部２０Ｄの上下方向幅Ｈ３は、後部２０Ｅの上下方向幅Ｈ４に比べて大きくなっている。

図４に示すように、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａの前部２０Ｄでは上壁部２０Ｃが、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂの下壁部１２Ｃに接着等により結合されている。

図１に示すように、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける後部２０Ｅはフロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂと離間しており、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける後部２０Ｅとフロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂとの間には隙間２１が形成されている。また、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける上壁部２０Ｃの後端には車体下方へ向かって延びる後壁部２０Ｆが形成されており、この後壁部２０Ｆがフロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂにおける下壁部１２Ｃの後端部１２Ｅに接着等により結合されている。

また、各フロントサイドメンバ１２の前端１２Ｄとアンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａの前壁部２０Ｇとは面一となっている。また、左右のアンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける縦壁部２０Ｂの下端縁部は、連結部２０Ｈによって互いに連結され一体化している。アンダメンバ２０の連結部２０Ｈは車体前部の下方を覆う平板状のアンダーカバーとなっており、連結部２０Ｈの車体後方側の車幅方向中間部には、車体後方側から車体前方側に向かって切欠３０が形成されている。

フロントバンパリインフォースメント１６の下方側には、バンパリインフォースエクステンション３４が車幅方向に沿って延在しており、バンパリインフォースエクステンション３４は鉄等の金属で構成されている。また、バンパリインフォースエクステンション３４は車体前後方向から見て開口部を上方へ向けたコ字状に屈曲されており、車幅方向に延びる基部３４Ａと、基部３４Ａの車幅方向両端部から上方に延びる左右の延長部３４Ｂとを備えている。また、バンパリインフォースエクステンション３４の後壁部３４Ｃは、アンダメンバ２０の連結部２０Ｈの前端２０Ｊと、左右の車幅方向両端部２０Ａの前壁部２０Ｇとに当接している。

バンパリインフォースエクステンション３４の左右の延長部３４Ｂの上端３４Ｄはフロントバンパリインフォースメント１６の下面１６Ａの車幅方向両端部に溶接等により結合されている。

図５には、アンダメンバ２０を構成するＦＲＰの繊維の配向とバンパリインフォースエクステンション３４及びフロントサイドメンバ１２との関係が車体上方から見た模式図で示されている。図５に示すように、アンダメンバ２０を構成するＦＲＰの連続した繊維Ｓ１の配向は、バンパリインフォースエクステンション３４と、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａ及び左右のフロントサイドメンバ１２とを車体前後方向に対して斜めに繋ぐように配向されている。

図３には、図４におけるフロントサイドメンバ１２とアンダメンバ２０との接合部Ｐ１における、フロントサイドメンバ１２を構成するＦＲＰの繊維の配向とアンダメンバ２０を構成するＦＲＰの繊維の配向との関係が車体上方から見た模式図で示されている。図３に示すように、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける前部２０Ｄの上壁部２０Ｃと、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂの下壁部１２Ｃとの接合部においては、アンダメンバ２０を構成するＦＲＰの連続した繊維Ｓ１の配向が、車体前後方向に対して斜めに配向されており、フロントサイドメンバ１２を構成する連続した繊維Ｓ２の配向が車体前後方向に配向されている。

なお、バンパリインフォースエクステンション３４の左右の延長部３４Ｂは、アンダメンバ２０の車幅方向両端部２０Ａにおける前部２０Ｄの上壁部２０Ｃと、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ｂの下壁部１２Ｃとの接合部（Ｐ１）の車体前方側に配設されており、車体前部が衝突した場合には、バンパリインフォースエクステンション３４が接合部Ｐ１を直接車体後方へ押圧するようになっている。

従って、車体がオフセット衝突して、図６に二点鎖線で示すように、車体右前端部に車体前方から車体後方へ向かって荷重Ｆ１が作用し、フロントバンパリインフォースメント１６とバンパリインフォースエクステンション３４との右側部が車体後方側に変形した場合には、衝突側のフロントサイドメンバ１２が車体後方へ押されると同時に、アンダメンバ２０の衝突側の車幅方向両端部２０Ａも車体後方へ押されるようになっている。この際、アンダメンバ２０の連結部２０Ｈは自身の圧壊と同時に、車幅方向への荷重成分を伝達可能とした配向の繊維Ｓ１によって、荷重Ｆ１の一部Ｆ２をアンダメンバ２０の反衝突側の車幅方向両端部２０Ａと反衝突側のフロントサイドメンバ１２とに伝達することができるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成の車体前部構造１０が適用された自動車等の車体がオフセット衝突した場合、例えば、図６に示すように、車体右前端部に車体前方から車体後方へ向かって衝突荷重Ｆ１が作用した場合には、フロントバンパリインフォースメント１６とバンパリインフォースエクステンション３４との右側部が車体後方側に変形し、衝突側のフロントサイドメンバ１２が荷重Ｆ１の一部Ｆ３によって車体後方へ押される。このため、衝突側のフロントサイドメンバ１２に車体前後方向に沿った軸圧縮荷重が作用する。この軸圧縮荷重が所定値以上である場合、衝突側のフロントサイドメンバ１２は、衝突荷重Ｆ１の一部Ｆ３を支持しつつ前端側から逐次破壊（圧縮を受けて粉砕）される。これにより、オフセット衝突に伴う衝撃エネルギの一部が吸収され車体に伝達（支持）される荷重が緩和される。

また、これと同時に、アンダメンバ２０の衝突側の車幅方向両端部２０Ａと連結部２０Ｈの衝突側とが車体後方へ押され、アンダメンバ２０の衝突側の車幅方向両端部２０Ａと連結部２０Ｈの衝突側とに車体前後方向に沿った軸圧縮荷重が作用する。この軸圧縮荷重が所定値以上である場合、衝突側の車幅方向両端部２０Ａと連結部２０Ｈの衝突側は、衝突荷重Ｆ１の一部を支持しつつ前端側から逐次破壊（圧縮を受けて粉砕）される。これにより、オフセット衝突に伴う衝撃エネルギの一部が吸収され、車体に伝達（支持）される荷重が緩和される。

また、アンダメンバ２０の連結部２０Ｈは、自身の粉砕（圧壊）と同時に、車幅方向への荷重成分を伝達可能とした配向の繊維Ｓ１によって、荷重Ｆ１の一部Ｆ２を反衝突側のフロントサイドメンバ１２に伝達する。

さらに、バンパリインフォースエクステンション３４によっても、荷重Ｆ１の一部Ｆ４が反衝突側のフロントサイドメンバ１２に伝達される。

この結果、反衝突側のフロントサイドメンバ１２も車体後方へ押され、車体前後方向に沿った軸圧縮荷重が作用する。この軸圧縮荷重が所定値以上である場合、反衝突側のフロントサイドメンバ１２は、衝突荷重Ｆ１の一部Ｆ４を支持しつつ前端側から逐次破壊（圧縮を受けて粉砕）される。これにより、オフセット衝突に伴う衝撃エネルギの一部が吸収され、車体に伝達（支持）される荷重が緩和される。

従って、本実施形態では、オフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上できる。なお、車体左前端部に車体前方から車体後方へ向かって荷重が作用した場合にも同様にオフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上できる。

また、本実施形態では、アンダメンバ２０の連結部２０Ｈが車体前部の下方を覆う平板状のアンダーカバーとなっているため、連結部２０Ｈが空力カバーとして作用することで車体の空力性能を向上できる。さらに、アンダメンバ２０の連結部２０Ｈは剛性及び強度が高いため、高速走行時の垂れ下がりも少ない。

（第２の実施形態）

次に、本発明の第２の実施形態に係る車体前部構造５０について、図７に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。

図７には、本実施形態における第１実施形態の図４に対応する断面図が示されている。図７に示すように、本実施形態の車体前部構造５０では、アンダメンバ２０における左右の車幅方向両端部２０Ａと連結部２０Ｈとがそれぞれ別部材で構成されており、こららの部材を互いに接着等によって結合することで、アンダメンバ２０を構成している。

従って、本実施形態に係る車体前部構造５０によっても、第１実施形態と同様にオフセット衝突時のエネルギ吸収性能を向上できる。

〔上記実施形態の補足説明〕

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。

１０車体前部構造
１２フロントサイドメンバ
１６フロントバンパリインフォースメント
２０アンダメンバ（荷重分散手段）
３４バンパリインフォースエクステンション
５０車体前部構造

Claims

繊維と樹脂との複合材より成り、車体前部の車幅方向外側部に車体前後方向に延在された左右のフロントサイドメンバと、
前記左右のフロントサイドメンバの前部を互いに連結すると共に、車幅方向への荷重成分を伝達可能とした配向の繊維と樹脂との複合材より成る荷重分散手段と、
を有する車体前部構造。