JP2017024525A

JP2017024525A - 車両の前部車体構造

Info

Publication number: JP2017024525A
Application number: JP2015144080A
Authority: JP
Inventors: 丈広亀井; Takehiro Kamei; 充若林; Mitsuru Wakabayashi; 英貴後藤; Hidetaka Goto; 章吾廻本; Shogo Mawarimoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: JP6269605B2

Abstract

【課題】生産性を悪化させることなく、車体前部の振動を効果的に抑制できる車両の前部車体構造を提供する。
【解決手段】バンパビーム２と、左右のフレーム部材１０と、バンパビーム２の両端部とフレーム部材１０の前端部を連結する左右のクラッシュカンを備え、クラッシュカンとフレーム部材１０が、左右の結合部５Ｌ，５Ｒで結合され、左右の結合部５Ｌ，５Ｒは、剛性が互いに異なっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の前部車体構造に関し、特に、車体の前端部において車幅方向に延びるビーム部材が、両端部において、該ビーム部材の後方において前後方向に延びる左右のフレーム部材の前端部に、連結部材を介して着脱自在に結合された車両の前部車体構造に関する。

従来、車両の前部には、バンパを取り付けるためのバンパビームが配置されている。バンパビームは車幅方向に延びており、その両端部の後面が連結部材としてのクラッシュカンを介して、前後方向に延びる左右のフレーム部材の前端部に連結されている。なお、クラッシュカンによれば、車体前方から入力された衝撃荷重を、クラッシュすることによって吸収して、フレーム部材への衝撃荷重の伝達が抑制されるようになっている。

また、フレーム部材への影響が小さい軽衝突をした場合の修理時には、クラッシュカン及びバンパビームのみ交換することができるように、クラッシュカンとフレーム部材との間の結合部は、ボルト等を用いた締結部によって着脱可能に構成されている。

すなわち、重量物であるバンパビーム及びバンパは、フレーム部材に着脱自在に取り付けられたクラッシュカンによって片持ち状態で支持されているので、クラッシュカンのフレーム部材に結合されている基部を起点として振動が生じやすく、該振動がクラッシュカン及びフレーム部材を介して車室内に伝達されることになる。

これに対して、特許文献１には、クラッシュカンとフレーム部材との結合部を、剛結合部と柔結合部とで構成することによって、剛結合部において結合力を維持しつつ、柔結合部においてクラッシュカンから伝達される振動エネルギを吸収することによって、フレーム部材から車室内への振動の伝達を抑制する、車両の前部車体構造が開示されている。

特開２０１１−２５５８１５号公報

ところで、特許文献１の車両の前部車体構造では、柔結合部を、クラッシュカンとフレーム部材との間に設けた隙間に減衰部材を配設することによって実現するものである。しかしながら、クラッシュカンとフレーム部材との間に隙間を設けるようにクラッシュカン及び／又はフレーム部材の少なくともいずれか一方の合わせ面を形成する必要があり、形状が複雑となるため製造が容易でない。

さらに、クラッシュカンとフレーム部材との間に形成した隙間に、減衰部材を介在させて組み付ける必要があり組立工数が増大する。すなわち、特許文献１の前部車体構造では生産性が悪化してしまう。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、生産性を悪化させることなく、車体前部の振動を効果的に抑制できる車両の前部車体構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、車体前部において車幅方向に延びるビーム部材と、前記ビーム部材の両端部の後方に配設されて前後方向に延びる左右のフレーム部材と、前記ビーム部材の前記両端部と前記フレーム部材の前端部との間にそれぞれ配設されてこれらの部材を連結する左右の連結部材とを備え、左右の前記連結部材と左右の前記フレーム部材とがそれぞれ、左右の結合部で結合されている車両の前部車体構造であって、左右の前記結合部は、剛性が互いに異なっていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両の前部車体構造において、前記結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材とを前後方向に締結する複数の締結部を有しており、左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置が互いに異なっていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の車両の前部車体構造において、左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置が、左右方向において互いに非対称であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項２又は３に記載の車両の前部車体構造において、左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置数が、互いに異なっていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項２〜４のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、左右の前記結合部は、複数の前記締結部の上下の配置数が、互いに異なっていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の車両の前部車体構造において、左右の前記結合部の一方は、複数の前記締結部が上側に１箇所設けられ、下側に２箇所に設けられており、左右の前記結合部の他方は、複数の前記締結部が上側に２箇所設けられ、下側に１箇所設けられていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、前記連結部材及び前記フレーム部材は、互いに当接されるフランジ部を介して連結されており、前記フランジ部は、左右の前記結合部において、それぞれ板厚が異なっていることを特徴とする。

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、左右の結合部における剛性が、互いに異なっているので、左右の連結部材の振動モードが互いに異なることになる。この結果、左右の連結部材の振動モードが一致することによる共振を防止して、車体前部の振動を効果的に抑制できる。

なお、請求項１において、結合部の剛性とは、結合部自体が変形に抗する変形強さを示すものであり、より具体的には、結合部の上下左右方向の各位置における変形強さの分布をも含むものである。

また、請求項２に記載の発明によれば、左右の結合部における締結部の配置を、互いに異ならせることによって、左右の結合部の剛性を、互いに異ならせることができる。しかも、締結部の配置によって、左右の結合部の剛性を互いに異ならせることができる。よって、生産性を悪化させることなく、車体前部の振動を効果的に抑制できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、左右の結合部における締結部の配置を、左右で非対称とすることによって、左右の結合部の剛性を、互いに異ならせることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、左右の結合部における締結部の配置数を、左右で異ならせることによって、左右の結合部の剛性を、互いに異ならせることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、左右の結合部における締結部の上下の配置を、左右で異ならせることによって、左右の結合部の剛性を、特に上下方向の分布を互いに異ならせることができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、一方の結合部においては、締結部の少ない上側において剛性が相対的に低くなり易く、該一方の結合部に連結されている連結部材は、下方への振動が大きくなり易い。逆に、他方の結合部においては、結合部の少ない下側において剛性が相対的に低くなり易く、該他方の結合部に連結されている連結部材は上方への振動が大きくなり易い。したがって、左右の結合部における剛性が、互いに異なっているので、左右の連結部材の振動モードが互いに異なることになる。この結果、左右の連結部材の振動モードが一致することによる共振を防止して、車体前部の振動を効果的に抑制できる。

また、請求項７に記載の発明によれば、左右の結合部における連結部材とフレーム部材とが互いに当接されるフランジ部の板厚を、互いに異ならせることによって、左右の結合部の剛性を、全体的に互いに異ならせることができる。しかも、フランジ部の板厚を異ならせることによって、左右の結合部の剛性を互いに異ならせることができる。よって、生産性を悪化させることなく、車体前部の振動をより効果的に抑制できる。

すなわち、本発明に係る車両の前部車体構造によれば、生産性を悪化させることなく、車体前部の振動を効果的に抑制できる。

本発明の一実施形態に係る前部車体構造を示す斜視図である。バンパビーム組立体を取り外した状態を示す図１の前部車体構造の分解斜視図である。図１のＸ方向矢視によるバンパビーム組立体の後面図である。変形例に係るバンパビーム組立体を示す図３と同様の後面図である。変形例に係るバンパビーム組立体を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前後、左右、上下等の各方向は、特段の説明がある場合を除いて、車両に乗車した乗員から見た各方向を指すものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の前部車体構造を示している。図１に示すように、車体前部には、車幅方向に延びる金属製のバンパビーム２（ビーム部材）が配設されており、バンパビーム２にはバンパ（不図示）が取り付けられるようになっている。バンパビーム２の車幅方向両端部の後方には、前後方向に延びる左右一対のフレーム部材１０が配設されている。

左右のフレーム部材１０の前端部には、それぞれ金属製のセットプレート１１（フランジ部）が例えば溶接によって固着されている。左右のセットプレート１１は、前後方向及び上下方向の略同位置において車幅方向及び鉛直方向に略平行に配設されている。

バンパビーム２の両端部の後面とフレーム部材１０の前端部との間には、左右一対のクラッシュカン２０（連結部材）が配設されており、バンパビーム２はクラッシュカン２０を介してフレーム部材１０に連結されている。クラッシュカン２０によれば、車体前方からの衝撃荷重の入力時にクラッシュすることで衝撃エネルギを吸収するように構成されており、これによって、フレーム部材１０側に伝達される衝撃の緩和が図られている。

クラッシュカン２０は、前後方向に延びるクラッシュカン本体２１と、クラッシュカン本体２１の後端部に例えば溶接によって固着された金属製の取付プレート２２（フランジ部）と、を有している。クラッシュカン２０は、クラッシュカン本体２１の前端部でバンパビーム２の両端部の後面に例えば溶接によって結合されており、後端部の取付プレート２２がセットプレート１１に着脱自在に結合されている。

すなわち、バンパビーム２及び左右のクラッシュカン２０によって、一体としてフレーム部材１０から着脱自在である、バンパビーム組立体１が構成されている。このように、バンパビーム組立体１をフレーム部材１０から着脱自在に構成することによって、フレーム部材１０側への影響が軽微であるような軽衝突時には、フレーム部材１０の修理を不要にしつつバンパビーム組立体１のみを交換できるので、整備性がよい。

図２は、フレーム部材１０からバンパビーム組立体１を取り外した状態を示す、前部車体構造の分解斜視図である。図２に示すように、取付プレート２２は、セットプレート１１に結合されるプレート面２２ａが車幅方向及び鉛直方向に略平行となるように配設されている。取付プレート２２の周部の３箇所には、締結ボルト３が挿通されるボルト挿通孔２３が形成されている。一方、セットプレート１１には、ボルト挿通孔２３に対応する位置にボルト挿通孔１３が形成されており、その後面にはナット４が例えば溶接によって固着されている。

したがって、バンパビーム組立体１は、締結ボルト３を、ボルト挿通孔２３，１３に前方から順に挿通させつつナット４に締結させることによって、フレーム部材１０の前端部に着脱自在に結合できるようになっている。すなわち、少なくとも締結ボルト３、ナット４、及びボルト挿通孔２３，１３によって取付プレート３２の周部の３箇所に３つの締結部３０が構成され、これらの締結部３０と、取付プレート２２及びセットプレート１１と、によってバンパビーム組立体１をフレーム部材１０に結合する、左右一対の結合部５Ｌ，５Ｒが構成されている。

次に図３を参照して、左右の結合部５Ｌ，５Ｒにおける、締結部３０の配置について具体的に説明する。図３は、図１のＸ方向矢視によるバンパビーム組立体１を後方から見た図である。図３に示すように、右側の結合部５Ｒには、右側締結部３０Ｒとして第１〜第３締結部３０_１Ｒ〜３０_３Ｒが配置されており、左側の結合部５Ｌには、左側締結部３０Ｌとして第１〜第３締結部３０_１Ｌ〜３０_３Ｌが配置されている。

まず、右側締結部３０Ｒの配置について説明する。第１及び第２締結部３０_１Ｒ，３０_２Ｒは、右側締結部３０Ｒのうち上側を締結する上側締結部として構成されており、第１締結部３０_１Ｒは、車幅方向の外側に配置され、第２締結部３０_２Ｒは、車幅方向の内側に配置されている。また、第１及び第２締結部３０_１Ｒ，３０_２Ｒは、上下方向の略同一高さ位置に配置されている。

第３締結部３０_３Ｒは、右側締結部３０Ｒのうち下側を締結する下側締結部として構成されており、車幅方向位置が、第１及び第２締結部３０_１Ｒ、３０_２Ｒの車幅方向の略中央位置に配置されている。

同様に、左側締結部３０Ｌの配置について説明すると、左側締結部３０Ｌは、配置が右側締結部３０Ｒに対して左右方向に非対称であって、上下方向に対称となるように配置されている。すなわち、第１及び第２締結部３０_１Ｌ，３０_２Ｌは、左側締結部３０Ｌのうち下側を締結する下側締結部として構成されており、第１締結部３０_１Ｌは、車幅方向の外側に配置され、第２締結部３０_２Ｌは、車幅方向の内側に配置されている。また、第１及び第２締結部３０_１Ｌ，３０_２Ｌは、上下方向の略同一高さ位置に配置されている。

第３締結部３０_３Ｌは、左側締結部３０Ｌのうち上側を締結する上側締結部として構成されており、車幅方向位置が、第１及び第２締結部３０_１Ｌ、３０_２Ｌの車幅方向の略中央位置に配置されている。

本実施形態では、上述したように、右側結合部５Ｒと左側結合部５Ｌは、互いに締結部３０の配置が異なっている。右側結合部５Ｒにおいては、上側締結部として第１及び第２締結部３０_１Ｒ，３０_２Ｒの２つの締結部３０が配置され、下側締結部として第３締結部３０_３Ｒが配置されている。この場合、クラッシュカン２０のフレーム部材１０への結合は、締結部３０の配置数の多い上側締結部（第１及び第２締結部３０_１Ｒ，３０_２Ｒ）において相対的に強くなる。

ここで、クラッシュカン２０は、上側締結部（第１及び第２締結部３０_１Ｒ，３０_２Ｒ）と、下側締結部（第３締結部３０_３Ｒ）との間の中間位置を振動軸線として、該振動軸線周りに上下に振動し易い。したがって、クラッシュカン２０が下側へ振動するとき、上側締結部に引っ張り力が作用し、下側締結部には圧縮力が作用することになる。逆に、クラッシュカン２０が上側へ振動するとき、上側締結部に圧縮力が作用し、下側締結部に引っ張り力が作用することになる。

この結果、クラッシュカン２０は、上側締結部の結合が相対的に強いため、上側締結部に作用する引っ張り力に抗し易いので、下側への振動が抑制され易い。したがって、右側のクラッシュカン２０は、相対的に下側への振動が抑制された振動モードを有するようになる。

一方、左側結合部５Ｌにおいては、上側締結部として第３締結部３０_３Ｌが配置され、下側締結部として第１及び第２締結部３０_１Ｌ，３０_２Ｌが配置されている。この場合、クラッシュカン２０のフレーム部材１０への結合は、締結部３０の配置数の多い下側締結部（第１及び第２締結部３０_１Ｌ，３０_２Ｌ）において相対的に強くなる。

この結果、クラッシュカン２０は、下側締結部の結合が相対的に強いため、下側締結部に作用する引っ張り力に抗し易いので、上側への振動が抑制され易い。したがって、左側のクラッシュカン２０は、相対的に上側への振動が抑制された振動モードを有するようになる。

したがって、左右の結合部５Ｌ，５Ｒにおける締結部３０Ｌ，３０Ｒの配置が異なっており、これによって、左右の結合部の剛性が異なることになる。特に、上下方向における締結部３０Ｌ，３０Ｒの配置数が異なることで、左右の結合部５Ｌ，５Ｒは、上下方向の結合剛性の分布が異なっている。具体的には、右側の結合部５Ｒにおいては締結部の配置数が多い上側締結部における結合剛性が相対的に高くなっており、左側の結合部５Ｌにおいては締結部の配置数が多い下側締結部における結合剛性が相対的に高くなっている。

この結果、左右のクラッシュカン２０の振動モードを互いに異なることになるので、左右のクラッシュカン２０の振動モードが一致することによる共振を防止して、バンパビーム組立体１の振動を効果的に抑制できる。

換言すると、振動モードが異なる左右のクラッシュカン２０の上下方向への振動は、左右のクラッシュカン２０を接続するバンパビーム２に対して捩りとして作用することになるが、これに対して剛体であるバンパビーム２が好適に抗することになるので、バンパビーム組立体１の振動が効果的に抑制されることになる。

しかも、左右の締結部３０の配置を互いに異ならせることによって、左右のクラッシュカン２０の振動モードを左右で容易に異ならせることができる。よって、生産性を悪化させることなく、バンパビーム組立体１の振動を効果的に抑制できる。

上記実施形態では、左右の結合部５Ｌ，５Ｒにおいて、締結部３０Ｌ，３０Ｒの配置数を全体として左右で同じに構成したが、左右で配置数が異なっていてもよい。すなわち、上下方向における締結部の配置数が左右で異なっていればよく、締結部３０Ｌ，３０Ｒの配置数は、全体として左右で異なるように構成してもよい。

すなわち、図４に示すように、右側締結部４０Ｒとして４つの第１〜第４締結部４０_１Ｒ〜４０_４Ｒを配置し、左側締結部４０Ｌとして５つの第１〜第５締結部４０_１Ｌ〜４０_５Ｌを配置してもよい。右側締結部４０Ｒにおいては、第１及び第２締結部４０_１Ｒ，４０_２Ｒが上側締結部として構成され、第３及び第４締結部４０_３Ｒ，４０_４Ｒが下側締結部として構成されている。したがって、右側結合部５Ｒにおいては、締結部が上下で同じ配置数である。

すなわち、右側のクラッシュカン２０は、上下方向のいずれかの振動が抑制されることがなく、上下方向に略同一に振動する振動モードを有するようになる。

一方、左側締結部４０Ｌにおいては、第１〜第３締結部４０_１Ｌ〜４０_３Ｌが上側締結部として構成され、第４及び第５締結部４０_４Ｌ，４０_５Ｌが下側締結部として構成されている。したがって、左側結合部５Ｌにおいては、締結部が上側の方が多く、これによって、左側のクラッシュカン２０は、相対的に下側への振動が抑制された振動モードを有するようになる。

すなわち、左右のクラッシュカン２０の振動モードが一致することがなく、この結果、左右のクラッシュカン２０の振動モードが一致することによる共振を防止して、バンパビーム組立体１の振動を抑制できる。

なお、左右の結合部５Ｌ，５Ｒのうち、少なくとも一方の締結部の配置を上下で異ならせればよく、これによって該一方側のクラッシュカン２０の振動モードを、上下方向において締結部の配置数が少ない方への振動を抑制させることができ、他方側のクラッシュカン２０に対して振動モードを異ならせることができる。

また、取付プレート２２及び／又はセットプレート１１の板厚を、左右で異ならせることによって、結合部５Ｌ，５Ｒの剛性を全体的に左右で異ならせてもよい。すなわち、図５に示すように、左側の結合部５Ｌの取付プレート２２を、右側の結合部５Ｒの取付プレート２２よりも厚くしてもよい。これによって、左側の結合部５Ｌの剛性を、右側の結合部５Ｒよりも高めることができ、左側のクラッシュカン２０の振動を抑制させることができる。

よって、右側のクラッシュカン２０と左側のクラッシュカン２０とで、振動モードを異ならせることができるので、左右のクラッシュカン２０の振動モードが一致することによる共振を防止して、バンパビーム組立体１の振動を抑制できる。しかも、左右の結合部５Ｌ，５Ｒの板厚を異ならせることによって、左右のクラッシュカン２０の基部周りの振動の共振周波数も異なることになるので、左右のクラッシュカン２０の共振をさらに確実に防止でき、この結果、バンパビーム組立体１の振動をより一層、効果的に抑制できる。

なお、取付プレート２２の板厚を左右で異ならせる他、セットプレート１１の板厚を左右で異ならせてもよく、若しくは取付プレート２２の板厚とセットプレート１１の板厚との合計が、左右で異なるように、それぞれの板厚を設定してもよい。要するに、左右の結合部５Ｌ，５Ｒにおける、セットプレート１１及び取付プレート２２の全体としての厚さを変更することによって、左右の結合部５Ｌ，５Ｒの剛性を異ならせて、左右のクラッシュカン２０の振動モードを異ならせるようにすればよい。

また、上記実施形態では、締結部を、締結ボルト３、ナット４、及びボルト挿通孔２３，１３によって構成したが、これに限らず、取付プレート２２をセットプレート１１に着脱自在に固定できるものであればよく、締結ボルト及びナットのほか、例えばリベットを採用してもよく、その他の様々な締結手段を採用できる。

上記各実施形態では、左右の結合部５Ｌ，５Ｒを、前後方向及び鉛直方向の略同位置に設けたが、これに限らない。すなわち、左右の締結部上下二等分線の少なくとも一方が、正面視（前面視又は後面視）において、互いに上下にオフセットしてればよく、左右の結合部５Ｌ，５Ｒの位置は特に限定されるものではない。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

以上説明したように、本発明に係る車両の前部車体構造によれば、生産性を悪化させることなく、車体前部の振動を効果的に抑制できるので、この種の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１バンパビーム組立体
２バンパビーム
３締結ボルト
４ナット
５結合部
１０フレーム部材
１１セットプレート
１３ボルト挿通孔
２０クラッシュカン
２１クラッシュカン本体
２２取付プレート
２３ボルト挿通孔
３０締結部

Claims

車体前部において車幅方向に延びるビーム部材と、
前記ビーム部材の両端部の後方に配設されて前後方向に延びる左右のフレーム部材と、
前記ビーム部材の前記両端部と前記フレーム部材の前端部との間に配設されてこれらの部材を連結する左右の連結部材とを備え、
左右の前記連結部材と左右の前記フレーム部材とがそれぞれ、左右の結合部で前後方向に結合されている車両の前部車体構造であって、
左右の前記結合部は、剛性が互いに異なっていることを特徴とする車両の前部車体構造。
前記結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材とを前後方向に締結する複数の締結部を有しており、
左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置が互いに異なっている、
請求項１に記載の車両の前部車体構造。
左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置が、左右方向において互いに非対称である、
請求項２に記載の車両の前部車体構造。
左右の前記結合部は、複数の前記締結部の配置数が、互いに異なっている、
請求項２又は３に記載の車両の前部車体構造。
左右の前記結合部は、複数の前記締結部の上下の配置数が、互いに異なっている、
請求項２〜４のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造。
左右の前記結合部の一方は、複数の前記締結部が上側に１箇所設けられ、下側に２箇所に設けられており、
左右の前記結合部の他方は、複数の前記締結部が上側に２箇所設けられ、下側に１箇所設けられている、
請求項５に記載の車両の前部車体構造。
前記連結部材及び前記フレーム部材は、互いに当接されるフランジ部を介して連結されており、
前記フランジ部は、左右の前記結合部において、それぞれ板厚が異なっている、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造。