JP2017124681A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な前面衝突の形態に対応することができる車体前部構造を得る。【解決手段】車体前部１０Ａにおいて左右一対のサイドメンバ１２の前端部同士がクロスメンバ１４によって連結されると共に、クロスメンバ１４の車両前方側に隣接して繊維強化樹脂製のクラッシュボックス１６が配置されている。クラッシュボックス１６は、クロスメンバ１４の車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部１６Ｚが左右一対のサイドメンバ１２の前端部１２Ｆの車両前方側に配置されると共に車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されている。クロスメンバ１４の車両幅方向の中央部と左右一対のサイドメンバ１２の後部とは、左右一対の斜めメンバ１８によって連結されている。【選択図】図２

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

下記特許文献１には、繊維強化樹脂製のクラッシュボックスを用いて衝突時のエネルギを吸収する車体前部構造が開示されている。

特開２０１５−１８２５９５号公報

しかしながら、所謂ポール衝突（例えば、電柱等のポールに自己の車両が衝突するような衝突形態）を含む多様な前面衝突の形態に対応するためには改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、多様な前面衝突の形態に対応することができる車体前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車体前部構造は、車体前部の両サイドにおいて車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のサイドメンバと、前記左右一対のサイドメンバの前端部同士を連結して車両幅方向を長手方向として配置されたクロスメンバと、前記クロスメンバの車両前方側に隣接して配置され、前記クロスメンバの車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部が前記左右一対のサイドメンバの前端部の車両前方側に配置されると共に、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅され、車両後方側への衝突荷重の入力により圧縮変形する繊維強化樹脂製のクラッシュボックスと、前記クロスメンバの車両幅方向の中央部と前記左右一対のサイドメンバの後部とを連結する左右一対の斜めメンバと、を有する。

上記構成によれば、車体前部において左右一対のサイドメンバの前端部同士がクロスメンバによって連結されると共に、クロスメンバの車両前方側に隣接してクラッシュボックスが配置されている。そして、クラッシュボックスは、クロスメンバの車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部が左右一対のサイドメンバの前端部の車両前方側に配置されると共に、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されている。このため、多様な前面衝突の形態に対してクラッシュボックスを圧縮変形させることができる。

また、上記構成では、クラッシュボックスは繊維強化樹脂製となっているので、クラッシュボックスによるエネルギ吸収効率が高い。このため、通常の衝突速度域での前面衝突時には、クラッシュボックスが効率的に衝突エネルギを吸収し、クラッシュボックスの車両後方側の構成部への衝撃を効果的に低減する。また、クラッシュボックスの車両後方側には、クロスメンバとサイドメンバと斜めメンバとによって車両平面視で三角状の構造部が形成されているので、前面衝突時の衝突荷重に対する剛性が高められている。したがって、多様な前面衝突の形態に対し、前記三角状の構造部の変形が抑えられ、効率的に荷重が分散される。

さらに、本発明では、サイドメンバよりも車両幅方向外側に衝突荷重が入力される形態の前面衝突（以下、「微小ラップ衝突」という。）の場合であっても、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されたクラッシュボックスで衝突荷重を受けることができる。このため、微小ラップ衝突時にもクラッシュボックスが変形して衝突エネルギが吸収される。また、この場合、クラッシュボックスの変形後、衝突荷重の一部がクロスメンバに沿って伝達されることで車両がバリアをすり抜けようとすると共に、衝突荷重の一部がサイドメンバを介して車両後方側へ伝達されることで衝突エネルギが低減される。

以上説明したように、本発明の車体前部構造によれば、多様な前面衝突の形態に対応することができる。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造を備えた車体を示す斜視図である。 図１の車体前部構造を車体上方側から見た状態で示す平面図である。 図１の車体前部構造を車体下方側から見た状態で示す底面図である。 図１の斜めメンバがサイドメンバとクロスメンバとを連結している状態を拡大して示す拡大斜視図である。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造について図１〜図４を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印Ｗは車両幅方向を示している。

（実施形態の構成）
図１には、本発明の一実施形態に係る車体前部構造を備えた車体が斜視図で示されている。図１に示されるように、本実施形態が適用された車体１０には、キャビン３０の底部を構成するフロア部３２の車両幅方向中央部にトンネル骨格部が設けられていない。この車体１０を備えた車両は、一例として電気自動車とされる。前述したフロア部３２の前端部は、キャビン３０の前壁を構成するダッシュ部３４の後端部と連続している。フロア部３２及びダッシュ部３４は、一例として炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）製とされる。

図２には、本実施形態の車体前部構造を車体上方側から見た平面図が示され、図３には、本実施形態の車体前部構造を車体下方側から見た底面図が示されている。なお、図２には、ポール衝突、オフセット衝突及び斜めオフセット衝突の場合の荷重伝達方向が矢印Ｆ１〜Ｆ３で示され、図３には、微小ラップ衝突の場合の荷重伝達方向が矢印Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆ４で示されている。

図２及び図３に示されるように、車体前部１０Ａの両サイドには、左右一対のサイドメンバ１２が車両前後方向を長手方向として配置されている。サイドメンバ１２は、金属製（例えば、鋼製、アルミニウム合金製等）とされ、上下一対の上壁部１２Ａ及び下壁部１２Ｂと、左右の一対の側壁部１２Ｃ、１２Ｄと、を含んで構成されている。左右の一対の側壁部１２Ｃ、１２Ｄは、上壁部１２Ａの車両幅方向の端部と、下壁部１２Ｂの車両幅方向の端部と、を車両上下方向に繋いでいる。そして、サイドメンバ１２は、車両前後方向に延在する閉断面構造を備えている。サイドメンバ１２の後端部１２Ｚは、ダッシュ部３４付近まで延びている。図３に示されるように、サイドメンバ１２の後端部１２Ｚは、連結部材２６を介してロッカ２８の前端部に接続されている。なお、ロッカ２８は、車体側部１０Ｂの下部において車両前後方向に沿って配置されている。

図２及び図３に示されるように、左右一対のサイドメンバ１２の前端部同士は、クロスメンバ１４によって連結されており、このクロスメンバ１４は、車両幅方向を長手方向として配置されている。また、クロスメンバ１４は、金属製（例えば、鋼製、アルミニウム合金製等）とされ、上下一対の上壁部１４Ａ及び下壁部１４Ｂと、前後の一対の前壁部１４Ｃ及び後壁部１４Ｄと、を含んで構成されている。前壁部１４Ｃは、上壁部１４Ａの車両前方側の端部と、下壁部１４Ｂの車両前方側の端部と、を車両上下方向に繋いでおり、後壁部１４Ｄは、上壁部１４Ａの車両後方側の端部と、下壁部１４Ｂの車両後方側の端部と、を車両上下方向に繋いでいる。そして、クロスメンバ１４は、車両幅方向に延在する閉断面構造を備えている。

クロスメンバ１４の車両前方側には、クラッシュボックス１６（広義には「エネルギ吸収部」（ＥＡ部）として把握される要素である。)が隣接して配置されている。クラッシュボックス１６は、車両前端側に配置され、クロスメンバ１４の車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部１６Ｚが左右一対のサイドメンバ１２の前端部１２Ｆの車両前方側に配置されている。すなわち、クラッシュボックス１６の両サイドの後端部１６Ｚは、車両正面視で左右一対のサイドメンバ１２の前端部１２Ｆと重なる位置に配置されている。また、クラッシュボックス１６は、各々プレス成形された上側構成部品１６Ａと下側構成部品１６Ｂとが接合されて形成されている。そして、図１に示されるように、クラッシュボックス１６は、略車両前後方向を軸方向とする複数の円筒部１６Ｘが車両幅方向に略扇状に並設された本体部１６Ｈを備えている。すなわち、図２及び図３に示されるように、クラッシュボックス１６は、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されている。

このクラッシュボックス１６は、繊維強化樹脂（例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）等）製の衝突エネルギ吸収体とされ、車両後方側への衝突荷重の入力により圧縮変形するようになっている。なお、繊維強化樹脂を構成する樹脂には、本実施形態では熱可塑性樹脂が適用されている。

また、クラッシュボックス１６における前端側には、本体部１６Ｈの前端側を塞ぐ前壁部１６Ｆが形成されている。前壁部１６Ｆの車両幅方向の両サイド部は、車両平面視で車両幅方向外側へ向けて車両後方側に傾斜しており、前壁部１６Ｆの車両幅方向中間部よりも車両後方側に位置している。クラッシュボックス１６における後端側には、本体部１６Ｈの後端側から鍔状に張り出したフランジ部１６Ｒが形成されている。このフランジ部１６Ｒは、クロスメンバ１４の前壁部１４Ｃに固定されている。

一方、クロスメンバ１４の車両幅方向の中央部と左右一対のサイドメンバ１２の後部とは、左右一対の斜めメンバ１８によって連結されており、この斜めメンバ１８は、車両平面視で車両後方側へ向けて車両幅方向外側に傾斜し、直線状に延在している。なお、左右一対の斜めメンバ１８は、本実施形態では一体に形成されている。但し、左右一対の斜めメンバがそれぞれ別体で形成されてもよい。斜めメンバ１８は、金属製（例えば、鋼製、アルミニウム合金製等）とされ、上下一対の上壁部１８Ａ及び下壁部１８Ｂと、左右の一対の側壁部１８Ｃ、１８Ｄと、を含んで構成されている。左右の一対の側壁部１８Ｃ、１８Ｄは、上壁部１８Ａの長手方向に直交する方向の端部と、下壁部１８Ｂの長手方向に直交する方向の端部と、を車両上下方向に繋いでいる。そして、斜めメンバ１８は、その長手方向に延在する閉断面構造を備えている。

図４に示されるように、斜めメンバ１８は、連結部材２０によってクロスメンバ１４に結合され、連結部材２２によってサイドメンバ１２に結合されている。連結部材２０、２２は、金属（一例としてアルミニウム合金）から成るダイキャスト製とされ、斜めメンバ１８の端部が嵌め入れられて結合された被嵌入部２０Ａ、２２Ａを備えている。この被嵌入部２０Ａ、２２Ａの外周側には、補強用のリブ２０Ｂ、２２Ｂが形成されている。また、連結部材２０は、クロスメンバ１４の後面及び上面後端側に重ね合わせられて溶接等で結合されたフランジ部２０Ｃを備えている。また、連結部材２２は、サイドメンバ１２の車両幅方向内側の面及び上面に重ね合わせられて溶接等で結合されたフランジ部２２Ｃを備えている。

図２〜図４に示されるように、本実施形態の車体前部構造では、クラッシュボックス１６の車両後方側において、クロスメンバ１４とサイドメンバ１２と斜めメンバ１８とによって車両平面視で三角状の骨格構造部２４が形成されている。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、図２に示される車体前部１０Ａにおいて左右一対のサイドメンバ１２の前端部同士がクロスメンバ１４によって連結されると共に、クロスメンバ１４の車両前方側に隣接してクラッシュボックス１６が配置されている。そして、クラッシュボックス１６は、クロスメンバ１４の車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部が左右一対のサイドメンバ１２の前端部の車両前方側に配置されると共に車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されている。このため、ポール衝突を含む多様な（想定し得るあらゆる）前面衝突の形態に対してクラッシュボックス１６を圧縮変形させることができる。

なお、前面衝突の形態としては、ポール衝突の他、例えば、フルラップ衝突、オフセット衝突、斜めオフセット衝突、微小ラップ衝突等の形態がある。図２では、ポール衝突の場合の衝突相手であるポールを符号５０Ａで示し、オフセット衝突の場合の衝突相手であるバリアを符号５０Ｂで示し、斜めオフセット衝突の場合の衝突相手であるバリアを符号５０Ｃで示す。また、ポール５０Ａにより入力される衝突荷重の方向を符号Ｆａ、バリア５０Ｂにより入力される衝突荷重の方向を符号Ｆｂ、バリア５０Ｃにより入力される衝突荷重の方向を符号Ｆｃでそれぞれ示す。また、図３では、微小ラップ衝突の場合の衝突相手であるバリアを符号５０Ｄで示すと共に、バリア５０Ｄにより入力される衝突荷重の方向を符号Ｆｄで示す。

また、図２等に示されるクラッシュボックス１６は繊維強化樹脂製となっているので、このクラッシュボックス１６によるエネルギ吸収効率は高い。このため、通常の衝突速度域での前面衝突時には、クラッシュボックス１６が効率的に衝突エネルギを吸収し、クラッシュボックス１６の車両後方側の骨格構造部２４（車体主要部品）への衝撃を効果的に低減する。

また、クラッシュボックス１６の車両後方側には、クロスメンバ１４とサイドメンバ１２と斜めメンバ１８とによって車両平面視で三角状の骨格構造部２４が形成されているので、前面衝突時の衝突荷重に対する剛性が高められている。したがって、多様な前面衝突の形態に対し、三角状の骨格構造部２４の変形が抑えられ、効率的に荷重が分散される（矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３参照）。

さらに、本実施形態では、図３に示されるように、サイドメンバ１２の車両幅方向外側に衝突荷重（矢印Ｆｄ参照）が入力される形態の前面衝突である微小ラップ衝突の場合であっても、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅されたクラッシュボックス１６で衝突荷重を受けることができる。このため、微小ラップ衝突時にもクラッシュボックス１６が変形して衝突エネルギが吸収される。また、この場合、クラッシュボックス１６の変形後、衝突荷重の一部（矢印Ｆｙ参照）がクロスメンバ１４に沿って伝達されることで車両がバリア５０Ｄをすり抜けようとすると共に、衝突荷重の一部（矢印Ｆｘ参照）がサイドメンバ１２を介して車両後方側へ伝達されることで衝突エネルギが低減（吸収）される。また、車両がバリア５０Ｄをすり抜けるように変位すると、衝突荷重によるキャビン３０への負担が低減される。また、クロスメンバ１４に沿って伝達された衝突荷重の一部（矢印Ｆｙ参照）は、斜めメンバ１８を介してサイドメンバ１２の後部にも伝達される（矢印Ｆ４参照）。

以上説明したように、本実施形態の車体前部構造によれば、多様な前面衝突の形態に対応することができる。そして、本実施形態のように、キャビン３０の底部にトンネル骨格部が存在していない構造であっても、前面衝突時にキャビン３０の変形を抑えることができる。

なお、骨格構造部２４により衝突時の荷重を効率的に分散できるので、その分、各メンバ（サイドメンバ１２、クロスメンバ１４及び斜めメンバ１８）の剛性を下げる設定が可能となり、各メンバの質量を低減することも可能となる。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０Ａ 車体前部
１２ サイドメンバ
１４ クロスメンバ
１６ クラッシュボックス
１８ 斜めメンバ

Claims (1)

1. 車体前部の両サイドにおいて車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のサイドメンバと、
   前記左右一対のサイドメンバの前端部同士を連結して車両幅方向を長手方向として配置されたクロスメンバと、
   前記クロスメンバの車両前方側に隣接して配置され、前記クロスメンバの車両幅方向の全域に亘って設けられ、かつ車両幅方向の両サイドの後端部が前記左右一対のサイドメンバの前端部の車両前方側に配置されると共に、車両前方側に向けて車両幅方向外側に徐々に拡幅され、車両後方側への衝突荷重の入力により圧縮変形する繊維強化樹脂製のクラッシュボックスと、
   前記クロスメンバの車両幅方向の中央部と前記左右一対のサイドメンバの後部とを連結する左右一対の斜めメンバと、
   を有する車体前部構造。

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