JP2013233820A

JP2013233820A - 車両前部構造

Info

Publication number: JP2013233820A
Application number: JP2012105327A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tamura; 洋一田村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2032-05-02
Also published as: JP5966575B2

Abstract

【課題】車両の微小ラップ衝突時に車両を衝突体から効率よく逃がす。
【解決手段】車両前部構造Ｓが適用された車両１０では、隙詰部材３０が、クラッシュボックス１６の車両幅方向外側でバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２の車両後側面に固定されると共に、サイドメンバ１２と車両上下方向に重なって配置されている。また、サイドメンバ１２、１４はクロスメンバ４０によって連結されている。このため、車両１０の微小ラップ衝突時にクラッシュボックス１６が車両前後方向に圧縮変形して、屈曲部２２が曲げ変形することで、隙詰部材３０がサイドメンバ１２に当接されて、衝突荷重がサイドメンバ１２に伝達される。さらに、サイドメンバ１２に伝達された衝突荷重は、クロスメンバ４０を介してサイドメンバ１４に伝達される。これにより、隙詰部材３０とサイドメンバ１２との当接部位には、サイドメンバ１２、１４における車両幅方向の曲げ剛性による反力が作用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

車両前部構造では、バンパリインフォースメントの車両幅方向両端部にリインフォースエクステンションが設けられたものがある（例えば、下記特許文献１参照）。この車両前部構造では、車両が相手車両等の衝突体とフロントサイドメンバよりも車両幅方向外側で前面衝突（所謂微小ラップ衝突）する際に、リインフォースエクステンションの凸部が一対のフロントサイドメンバの一方に当接される。これにより、リインフォースエクステンションに入力された衝突荷重が一方のフロントサイドメンバへ伝達されて、このフロントサイドメンバとリインフォースエクステンションとの当接部位に車両幅方向外側への反力が作用する。したがって、この反力を衝突体から車両を逃がす力として利用できる。

特開２００８−２１３７３９号公報特開２０１２−０３５７６０号公報特開平１１−３３４６４８号公報特開２００２−２４９０７９号公報

しかしながら、この車両前部構造では、フロントサイドメンバとリインフォースエクステンションとの当接部位に作用する反力は、一方のフロントサイドメンバにおける車両幅方向の曲げ剛性のみによって発生するため、車両の微小ラップ衝突時に車両を衝突体から効率よく逃がすという点で改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮し、車両の微小ラップ衝突時に車両を衝突体から効率よく逃がすことができる車両前部構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の車両前部構造は、車両前部の車両幅方向両側部に設けられ、車両前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバと、軸方向を車両前後方向にして一対の前記フロントサイドメンバの車両前端部にそれぞれ結合された一対のクラッシュボックスと、一対の前記クラッシュボックスの車両前端部に結合され、車両幅方向に延びるバンパリインフォースメントと、前記バンパリインフォースメントにおける前記クラッシュボックスよりも車両幅方向外側の車両後側部に固定され、前記フロントサイドメンバと車両上下方向に重なる位置に配置された荷重伝達部材と、車両幅方向に延びて一対の前記フロントサイドメンバを連結すると共に、前記荷重伝達部材によって一方の前記フロントサイドメンバに入力された荷重を他方の前記フロントサイドメンバへ伝達する連結部材と、を備えている。

請求項１に記載の車両前部構造では、車両前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバの車両前端部に一対のクラッシュボックスが結合されており、このクラッシュボックスの車両前端部には、バンパリインフォースメントが結合されている。

ここで、バンパリインフォースメントにおけるクラッシュボックスよりも車両幅方向外側の車両後側部には、荷重伝達部材が固定されており、荷重伝達部材は、フロントサイドメンバと車両上下方向に重なる位置に配置されている。

これにより、車両が相手車両等の衝突体と微小ラップ衝突する際には、主として車両後方の衝突荷重がバンパリインフォースメントを介してクラッシュボックス及びフロントサイドメンバに入力されて、クラッシュボックスの一方が車両前後方向に圧縮変形する（潰れる）。このため、一方のクラッシュボックスの圧縮変形に伴って、バンパリインフォースメントと共に荷重伝達部材が車両後方へ変位される。さらに、衝突体によってバンパリインフォースメントの車両幅方向外側端部（フロントサイドメンバよりも車両幅方向外側部分）が車両幅方向内側へ倒れるように曲げ変形することで、荷重伝達部材がフロントサイドメンバに当接されて、衝突荷重の車両幅方向内側への分力がバンパリインフォースメントから荷重伝達部材を介して一方のフロントサイドメンバへ伝達される。

また、一対のフロントサイドメンバが、連結部材によって連結されており、一方のフロントサイドメンバへ入力された荷重が、連結部材によって他方のフロントサイドメンバへ伝達される。

このため、荷重伝達部材とフロントサイドメンバとの当接部位に作用する反力は、一方のフロントサイドメンバにおける車両幅方向の曲げ剛性と、他方のフロントサイドメンバにおける車両幅方向の曲げ剛性と、によって発生される。つまり、一対のフロントサイドメンバにおける車両幅方向の曲げ剛性を利用して、この当接部位に反力を作用させることができる。これにより、この当接部位に作用する反力を向上でき、車両の微小ラップ衝突時に車両を衝突体から効率よく逃がすことができる。

請求項２に記載の車両前部構造は、請求項１に記載の車両前部構造において、前記連結部材における前記フロントサイドメンバとの固定部位には、車両幅方向外側へ開放された切欠部が形成されている。

請求項２に記載の車両前部構造では、連結部材におけるフロントサイドメンバとの固定部位に、車両幅方向外側へ開放された切欠部が形成されているため、例えば、連結部材の切欠部内にボルト等の締結部材を挿入して、この締結部材によって連結部材をフロントサイドメンバに固定できる。

そして、車両が一方のクラッシュボックス側でオフセット衝突する際には、車両後方の衝突荷重がバンパリインフォースメントを介して一方のクラッシュボックス及び一方のフロントサイドメンバに入力されて、一方のクラッシュボックスが、該衝突荷重によって車両前後方向に圧縮変形する。さらに、一方のクラッシュボックスが車両前後方向に圧縮変形した後に一方のフロントサイドメンバが車両前後方向に圧縮変形し始めると、連結部材が、他方のフロントサイドメンバとの固定部を中心に車両後側へ回動するように変位する。これにより、連結部における一方のフロントサイドメンバとの固定部位と連結部における他方のフロントサイドメンバとの固定部位との間の車両前後方向の位相差が基準値を超えると、切欠部から締結部材が抜けて、連結部材と一方のフロントサイドメンバとの固定が解除される。これにより、連結部材によって一対のフロントサイドメンバを連結しても、車両のオフセット衝突時にフロントサイドメンバの変形モードが変化することを抑制できる。

請求項３に記載の車両前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造において、前記バンパリインフォースメントに入力された荷重を前記荷重伝達部材が前記フロントサイドメンバへ伝達する際には、前記クラッシュボックスの圧縮変形及び前記バンパリインフォースメントの曲げ変形によって前記荷重伝達部材が前記連結部材と車両前後方向に重なる位置に変位される。

請求項３に記載の車両前部構造では、クラッシュボックスの圧縮変形及びバンパリインフォースメントの曲げ変形によって、荷重伝達部材が連結部材と車両前後方向に重なる位置に変位されるため、フロントサイドメンバに伝達された荷重を連結部材に効率よく伝達できる。

請求項１に記載の車両前部構造によれば、車両の微小ラップ衝突時に車両を衝突体から効率よく逃がすことができる。

請求項２に記載の車両用前部構造によれば、車両のオフセット衝突時にフロントサイドメンバの変形モードが変化することを抑制できる。

請求項３に記載の車両前部構造によれば、フロントサイドメンバへ伝達された荷重を連結部材に効率よく伝達できる。

本発明の実施の形態に係る車両前部構造が適用された車両の要部を車両左斜め下方から見た斜視図である。（Ａ）は、図１に対応する車両下方から見た平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示されるクロスメンバとフロントサイドメンバとの固定部位を拡大した拡大図（（Ａ）の２Ｂ部拡大図）である。図１に示される車両が衝突体に微小ラップ衝突した際を示す車両下方から見た平面図である。図３に示される隙詰部材がフロントサイドメンバに当接した状態を示す車両下方から見た平面図である。（Ａ）は、図２（Ａ）に示される車両が衝突体にオフセット衝突した際を示す車両下方から見た平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示されるクロスメンバとフロントサイドメンバとの固定が解除された状態を示す拡大図（（Ａ）の５Ｂ部拡大図）である。

本発明の実施の形態に係る車両前部構造Ｓが適用された車両１０を図面に基づいて説明する。なお、図面では、車両前方を矢印ＦＲで示し、車両左方（車両幅方向一側）を矢印ＬＨで示し、車両上方を矢印ＵＰで示す。

図１及び図２（Ａ）に示すように、車両１０は、一対のフロントサイドメンバ（以下、「サイドメンバ」と称する）１２、１４と、一対のクラッシュボックス１６、１８と、バンパリインフォースメント（以下、「バンパＲ／Ｆ」と称する）２０と、「荷重伝達部材」としての一対の隙詰部材３０と、「連結部材」としてのクロスメンバ４０と、を含んで構成されている。

サイドメンバ１２、１４は、車両１０の前部における車両幅方向両側部にそれぞれ設けられている。このサイドメンバ１２、１４は、略矩形環状の閉断面形状を成して、車両前後方向に延びている。このサイドメンバ１２、１４の車両前端部には、フランジ部１３、１５がそれぞれ形成されており、フランジ部１３、１５は板厚方向を車両前後方向にして配置されている。

クラッシュボックス１６、１８は、略矩形筒状に形成されると共に、軸方向を車両前後方向にして配置されている。クラッシュボックス１６、１８の車両後端部には、フランジ部１７、１９がそれぞれ形成されており、フランジ部１７、１９は、サイドメンバ１２、１４のフランジ部１３、１５に対向して配置されて、フランジ部１３、１５に結合されている。そして、クラッシュボックス１６、１８における車両前後方向の耐圧縮変形荷重は、サイドメンバ１２、１４における車両前後方向の耐圧縮変形荷重に比して低く設定されている。

バンパＲ／Ｆ２０は、略矩形環状の閉断面形状を成して、車両幅方向に延びると共に、クラッシュボックス１６、１８の車両前方に配置されている。そして、バンパＲ／Ｆ２０の車両幅方向両端部には、屈曲部２２が形成されている。この屈曲部２２は、平面視で車両幅方向外側へ向かうに従い車両後方へ若干傾斜して配置されており、車両幅方向に対する屈曲部２２の傾斜角度が角度ａとされている（図２（Ａ）参照）。そして、屈曲部２２の車両後側面には、クラッシュボックス１６、１８の車両前端部が結合されている。

隙詰部材３０は、車両下方から見て略五角柱状に形成されている。この隙詰部材３０は、軸方向（高さ方向）を車両上下方向にして、クラッシュボックス１６、１８よりも車両幅方向外側の位置でバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２の車両後方に配置されると共に、車両上下方向でサイドメンバ１２、１４及びバンパＲ／Ｆ２０と重なる位置に配置されている。

隙詰部材３０におけるバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２と対向する面は、固定面３２とされており、固定面３２は屈曲部２２の車両後側面に固定されている（図面では、説明の便宜上、固定面３２と屈曲部２２とが離間されて図示されている）。また、隙詰部材３０の固定面３２と隣接する車両幅方向内側の面（クラッシュボックス１６、１８側の面）が当接面３４とされている。ここで、詳細については後述するが、車両１０が衝突体ＧとバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２の部位（サイドメンバ１２、１４よりも車両幅方向外側）で微小ラップ衝突してクラッシュボックス１６、１８が車両前後方向に圧縮変形した際には、屈曲部２２が車両上下方向を軸方向として車両幅方向内側へ曲げ変形することで、隙詰部材３０の当接面３４がサイドメンバ１２、１４の車両幅方向外側面に当接されるように構成されている。また、この当接面３４と固定面３２との成す角度ｂは、４５°に設定されており（図２（Ａ）参照）、当接面３４は、平面視で車両後方へ向かうに従い車両幅方向外側へ傾斜して配置されて、クラッシュボックス１６、１８から離間されている。また、隙詰部材３０における固定面３２と隣接する車両幅方向外側の面は、外側面３６とされており、外側面３６は当接面３４と略平行に配置されている。

クロスメンバ４０は、車両幅方向に沿って延びる略長尺板状に形成されて、一対のサイドメンバ１２、１４を連結している。図２（Ｂ）に示すように、クロスメンバ４０の長手方向両端部には、切欠部４２がそれぞれ形成されており、切欠部４２は、平面視で車両幅方向外側へ開放された略Ｕ字形状に形成されている。そして、切欠部４２内にボルト５０（広義には、「締結部材」として把握される要素である）が挿通されると共に、ボルト５０のネジ部がサイドメンバ１２、１４にそれぞれ螺合されて、クロスメンバ４０の両端部（切欠部４２の周縁部）が、ボルト５０の頭部とサイドメンバ１２、１４とにそれぞれ狭持されている。これにより、クロスメンバ４０は、ボルト５０によってサイドメンバ１２、１４に締結（固定）されている。

また、車両１０が衝突体ＧとバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２の部位で微小ラップ衝突して、隙詰部材３０の当接面３４がサイドメンバ１２、１４の車両幅方向外側面に当接された際には、隙詰部材３０とクロスメンバ４０とが平面視で車両前後方向に重なるように、クロスメンバ４０の車両前後方向の位置が設定されている。

次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。

図３に示すように、車両前部構造Ｓが適用された車両１０が、衝突体Ｇに接近して衝突体ＧとバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２の部位（サイドメンバ１２、１４よりも車両幅方向外側）で微小ラップ衝突すると、衝突体ＧからバンパＲ／Ｆ２０（屈曲部２２）に衝突荷重Ｆが入力される。この際には、屈曲部２２が車両幅方向外側へ向かうに従い車両後方へ若干傾斜して配置されているため、バンパＲ／Ｆ２０に作用する衝突荷重Ｆ（屈曲部２２に対して直交する方向に作用する荷重）における車両後方の分力が、衝突荷重Ｆにおける車両右方（車両幅方向内側）の分力に比して大きくなる。このため、主として衝突荷重Ｆの車両後方の分力が、バンパＲ／Ｆ２０（屈曲部２２）を介して、クラッシュボックス１６及びサイドメンバ１２に作用する（図３の矢印Ｃ参照）。これにより、この分力がクラッシュボックス１６の耐圧縮変形荷重を上回ると、クラッシュボックス１６が車両前後方向に圧縮変形（潰れ変形）し始める。

ここで、隙詰部材３０は、クラッシュボックス１６よりも車両幅方向外側の位置でバンパＲ／Ｆ２０の車両後側面に固定されると共に、サイドメンバ１２及びバンパＲ／Ｆ２０と車両上下方向に重なって配置されている。また、一対のサイドメンバ１２、１４は、クロスメンバ４０によって連結されている。

このため、クラッシュボックス１６が車両前後方向に圧縮変形すると、バンパＲ／Ｆ２０の車両左側部が車両後方へ変位されて、隙詰部材３０がバンパＲ／Ｆ２０と共に車両後方へ変位される。さらに、衝突体ＧによってバンパＲ／Ｆ２０の屈曲部２２が軸方向を車両上下方向として車両右方（図４の矢印Ｂ方向）へ倒れるように曲げ変形する。これにより、角度ａが徐々に大きくなり、衝突荷重Ｆの車両右方の分力が徐々に大きくなる。

そして、当接面３４がサイドメンバ１２の車両幅方向外側面に当接されて、衝突荷重Ｆの車両右方の分力が隙詰部材３０を介してサイドメンバ１２に伝達される。

さらに、このサイドメンバ１２に伝達された衝突荷重Ｆの車両右方の分力は、クロスメンバ４０を介してサイドメンバ１４へ伝達される（図４の矢印Ｅ参照）。これにより、隙詰部材３０の当接面３４とサイドメンバ１２との当接部位には、サイドメンバ１２における車両幅方向の曲げ剛性による反力が直接作用すると共に、サイドメンバ１４における車両幅方向の曲げ剛性による反力がクロスメンバ４０を介して作用する。つまり、衝突体Ｇが隙詰部材３０の外側面３６の車両幅方向外側へ移動するまで、当接面３４とサイドメンバ１２との当接部位に、一対のサイドメンバ１２、１４における車両幅方向の曲げ剛性による反力が作用する。したがって、当接面３４とサイドメンバ１２との当接部位における反力を向上でき、車両１０の微量ラップ衝突時に車両１０を衝突体Ｇから効率よく逃がすことができる。

また、クロスメンバ４０は車両幅方向に沿って配置されており、隙詰部材３０の当接面３４がサイドメンバ１２に当接された際には、平面視で隙詰部材３０とクロスメンバ４０とが車両前後方向に重なるように、クロスメンバ４０の車両前後方向の位置が設定されている（図４参照）。これにより、隙詰部材３０によってサイドメンバ１２に伝達された衝突荷重Ｆをクロスメンバ４０に効率よく伝達でき、ひいてはクロスメンバ４０によって該衝突荷重Ｆを効率よくサイドメンバ１４に伝達できる。

さらに、車両１０では、バンパＲ／Ｆ２０とサイドメンバ１２、１４との間にクラッシュボックス１６、１８が設けられている。このため、車両１０が衝突体Ｇに微小ラップ衝突した初期段階では、クラッシュボックス１６、１８が車両前後方向に圧縮変形して、隙詰部材３０を介して衝突荷重Ｆをサイドメンバ１２、１４に伝達できる。つまり、車両１０に入力された衝突エネルギーをクラッシュボックス１６、１８の圧縮変形によって吸収しつつ、隙詰部材３０を介して衝突荷重Ｆをサイドメンバ１２、１４に伝達できる。

また、衝突荷重Ｆが隙詰部材３０及びクロスメンバ４０を介して一対のサイドメンバ１２、１４に伝達されるため、例えば、一対のサイドメンバ１２、１４に伝達された衝突荷重Ｆを車両１０のエンジンユニットやサスペンションメンバやキャビンへと伝達できる。これにより、車両１０に入力された衝突エネルギーを低減できる。

一方、図５に示すように、車両１０がバンパＲ／Ｆ２０の車両左側の部位で衝突体Ｇにオフセット衝突する場合には、衝突体ＧからバンパＲ／Ｆ２０へ主として車両後方の衝突荷重Ｆが入力されて（図５の矢印Ｈ参照）、この衝突荷重Ｆがクラッシュボックス１６及びサイドメンバ１２に作用する。そして、この衝突荷重Ｆによってクラッシュボックス１６が車両前後方向に圧縮変形して（潰れて）、クラッシュボックス１６が車両前後方向に潰れ切ると、サイドメンバ１２が車両前後方向に圧縮変形し始める。これにより、クロスメンバ４０は、サイドメンバ１４との固定部位を中心に車両後方へ回動するように変位される。

ここで、クロスメンバ４０とサイドメンバ１２、１４との固定部位には、切欠部４２が形成されおり、切欠部４２は、平面視で車両幅方向外側へ開放された略Ｕ字形状に形成されている。このため、クロスメンバ４０の車両左端部が、車両後方へ基準距離Ｄ変位されると（切欠部４２の車両前後方向における位相差が基準距離Ｄになると）、切欠部４２の開口部からボルト５０が抜けて、クロスメンバ４０とサイドメンバ１２との固定（締結）が解除される。これにより、一対のサイドメンバ１２、１４をクロスメンバ４０によって連結しても、車両１０のオフセット衝突時にサイドメンバ１２、１４の変形モードが変化することを抑制できる。

なお、本実施の形態では、隙詰部材３０が略五角柱状に形成されているが、隙詰部材３０の形状はこれに限らない。例えば、隙詰部材３０の外側面３６が固定面３２と当接面３４とを接続するように隙詰部材３０を略三角柱状に形成してもよい。また、例えば、隙詰部材３０を筒状に形成すると共に、隙詰部材３０内に補強用のリブを形成してもよい。つまり、隙詰部材３０の機械的強度がサイドメンバ１２、１４における車両幅方向の曲げ剛性より高く設定されるように、隙詰部材３０を中空状に形成してもよい。

また、本実施の形態では、クロスメンバ４０は車両幅方向に沿って配置されており、隙詰部材３０の当接面３４がサイドメンバ１２、１４に当接される際には、隙詰部材３０とクロスメンバ４０とが車両前後方向に重なるように、クロスメンバ４０の車両前後方向の位置が設定されている。これに替えて、クロスメンバ４０の車両前後方向の位置を隙詰部材３０の当接面３４とサイドメンバ１２、１４との当接部位に対して若干車両後側に設定してもよい。この場合においても、クロスメンバ４０を介して衝突荷重Ｆにおける車両幅方向内側への分力をサイドメンバ１２、１４に伝達できる。

さらに、本実施の形態では、隙詰部材３０における固定面３２と当接面３４との成す角度ｂが４５°に設定されているが、角度ｂの角度は任意に設定することができる。

１０車両
１２フロントサイドメンバ
１４フロントサイドメンバ
１６クラッシュボックス
１８クラッシュボックス
３０隙詰部材（荷重伝達部材）
４０クロスメンバ（連結部材）
４２切欠部

Claims

車両前部の車両幅方向両側部に設けられ、車両前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバと、
軸方向を車両前後方向にして一対の前記フロントサイドメンバの車両前端部にそれぞれ結合された一対のクラッシュボックスと、
一対の前記クラッシュボックスの車両前端部に結合され、車両幅方向に延びるバンパリインフォースメントと、
前記バンパリインフォースメントにおける前記クラッシュボックスよりも車両幅方向外側の車両後側部に固定され、前記フロントサイドメンバと車両上下方向に重なる位置に配置された荷重伝達部材と、
車両幅方向に延びて一対の前記フロントサイドメンバを連結すると共に、前記荷重伝達部材によって一方の前記フロントサイドメンバに入力された荷重を他方の前記フロントサイドメンバへ伝達する連結部材と、
を備えた車両前部構造。
前記連結部材における前記フロントサイドメンバとの固定部位には、車両幅方向外側へ開放された切欠部が形成された請求項１に記載の車両前部構造。
前記バンパリインフォースメントに入力された荷重を前記荷重伝達部材が前記フロントサイドメンバへ伝達する際には、前記クラッシュボックスの圧縮変形及び前記バンパリインフォースメントの曲げ変形によって前記荷重伝達部材が前記連結部材と車両前後方向に重なる位置に変位される請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造。