JP2020019309A - 車両のフロントエンド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高速での衝突の際にはエアバッグ装置を確実に作動させるとともに、低速での衝突の際にはエアバッグ装置を作動させなくすることができる車両のフロントエンド構造を提供する。【解決手段】本発明のフロントエンド構造は、車両のフロントエンド部１９を構成する骨格部材に設けられ、車両前方へ突出するステー部材２３と、ステー部材の前方でステー部材に接合され、車幅方向に延在するバンパリンフォース１７と、骨格部材に設けられバンパリンフォースからステー部材を通じ入力される衝突荷重を受けてエアバッグ装置３９を作動させるエアバッグセンサ３５とを有する車両のフロントエンド構造にあって、ステー部材は、車両前端側から車両後方に延びる切欠部４１ａ，４１ｂを有するものとした。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のバンパリンフォースからステー部材を通じ衝突荷重がエアバッグセンサへ入力されるフロントエンド構造に関する。

車両では、衝突時における乗員を保護するために、前面衝突時、エアバッグセンサに衝突荷重が入力されると、エアバッグを展開させる装備（エアバック装置）が設けられている。
こうしたエアバッグ装置の作動のため、車両のフロントエンド構造では、バンパ構造を用いて、衝突荷重の伝達経路を確保している。

多くは特許文献１，２にも開示されているように、フロントエンド部を構成する骨格部材に車両前方へ突き出るステー部材を設け、このステー部材の先端部に、バンパを構成するバンパリンフォースを設けたバンパ構造を用いる。そして、ステー部材の近くの骨格部材にエアバッグセンサを配置して、前面衝突時、バンパリンフォースからステー部材を通じ入力される衝突荷重をエアバッグセンサへ伝えることによって、エアバッグが展開される（エアバッグ装置：作動）。

特開２０１１−１９４９８９号公報 特開２０１４− ８４０号公報

車両が高速で衝突する場合、エアバッグは、即時に展開することが望ましい。一方、低速での衝突（軽衝突）の場合は、エアバッグの展開が行われる必要はない。そのため、従来は、エアバッグセンサに入力される荷重が所定値を超えた場合に、エアバッグを展開させることで、軽衝突の際はエアバッグが展開しないようにしていた。
しかし、高速での衝突の際にエアバッグを即時に展開させるために、衝突荷重を早期に確実にエアバッグセンサに伝達する構造を採用すると、軽衝突の際の小さな衝突荷重が減衰することなくエアバッグセンサに伝達され、所定値を超えてしまい、エアバッグが展開されるおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、高速での衝突の際にはエアバッグ装置を確実に作動させるとともに、低速での衝突の際にはエアバッグ装置を作動させないことができる車両のフロントエンド構造を提供する。

本発明の態様は、車両のフロントエンド部を構成する骨格部材に設けられ、車両前方へ突出するステー部材と、ステー部材の前方でステー部材に接合され、車幅方向に延在するバンパリンフォースと、骨格部材に設けられバンパリンフォースからステー部材を通じ入力される衝突荷重を受けてエアバッグ装置を作動させるエアバッグセンサとを有する車両のフロントエンド構造にあって、ステー部材は、車両前端側から車両後方に延びる切欠部を有するものとした。

本発明によれば、車両が高速で衝突した場合、エアバッグ装置は、バンパリンフォースからステー部材を通じてエアバッグセンサへ入力される衝突荷重により、即時、エアバッグは展開する。一方、車両が低速で衝突した場合、衝撃荷重により、ステー部材は切欠部において変形を起こす。この変形により、ステー部材を伝わる衝撃荷重は吸収される。これにより、エアバッグセンサに入力される衝撃荷重は抑制され、エアバッグは展開しない。

それ故、高速での衝突の際にはエアバッグ装置を確実に作動させるとともに、低速での衝突の際にはエアバッグ装置を作動をさせなくすることができる。

本発明の一実施形態に係る態様となる車両のフロントエンド構造におけるバンパリンフォースの支持構造を示す斜視図。 同支持構造のステー部材周りを分解した分解斜視図。 図３中のＡ−Ａ線に沿うステー部材の断面図。 図１（ｂ）中の矢視Ｂから見たときの正面図。 図１（ｂ）中の矢視Ｃから見たときの断面図。

以下、本発明を図１〜図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１（ａ）は車両のフロントエンド構造を示し、図１（ｂ）は同構造のバンパリンフォースを支持する支持部を拡大して示している。
図１に示されるフロントエンド構造は、車幅方向一方側（片側）だけを示している。ちなみに、図示しない車幅方向他方側（もう片側）は省略してあるが、同じ構造である。

車両のフロントエンド部１９を構成する主な骨格部材を説明すると、図１（ａ）中の符号７は、車幅方向両側で車両上側に位置して配置された一対のサイドアッパフレーム（片側しか図示せず）、９は、車幅方向両側で車両下側に位置して配置された一対のサイドロアフレームである。
上側のサイドアッパフレーム７および下側のサイドロアフレーム９は、いずれも車両前後方向に延びる骨格部材である。一対のサイドアッパフレーム７間はフロントエンドアッパバー１１で連結され、一対のサイドロアフレーム９間はフロントエンドクロスメンバ１３で連結される。またサイドアッパフレーム７の前端部とサイドロアフレーム９の前端部との間は、いずれも上下方向に延びる柱状のフロントエンドサポート１５で連結される。つまり、車両のフロントエンド部１９は、一対のサイドアッパフレーム７、一対のサイドロアフレーム９、フロントエンドアッパバー１１、フロントエンドクロスメンバ１３、一対のフロントエンドサポート１５などの骨格部材で構成される。

前面衝突の衝撃荷重を受けるバンパリンフォース１７は、こうした骨格部材から構成されるフロントエンド部１９の前方に車幅方向に延在して配置されており、不図示のバンパを支持する。例えばバンパリンフォース１７は、高剛性を有した板状部材を折り曲げて形成されており、車両上下方向に延びる縦壁部１７ａと、縦壁部１７ａの上端から後方へ延びる上側フランジ部５ａと、縦壁部１７ａの下端から前方に延びる下側フランジ部５ｂを有し、さらにバンパリンフォース１７には、その車幅方向両端部から下側へ張り出すバンパリンフォースサポート２１（本願の受圧面部に相当）が設けられる。バンパリンフォースサポート２１については後述する。

このバンパリンフォース１７の車幅方向両端部が、各フロントエンドサポート１５から前方へ突き出た一対のバンパリンフォースステー２３（本願のステー部材に相当）を介して支持される。
バンパリンフォースステー２３は、図１〜図５に示されるように板状部材を曲成して構成される。

具体的にはバンパリンフォースステー２３は、例えば図３および図４に示されるようにフロントエンドサポート１５から車両前方へ延びる縦壁形のステー部２７ａと、ステー部２７ａの下端から車幅方向外側へ延びる横壁形のステー部２７ｂと、ステー部２７ａの上端から車幅方向外側へ延びる横壁形のステー部２７ｃとを有している。
ステー部２７ａの高さ寸法は、バンパリンフォース１７の高さ寸法よりも大きく、下側がバンパリンフォース１７の下端から張り出る（張出し部２７ｄ）。またステー部２７ａの張出し部２７ｄは、車幅方向内側へ張り出した拡幅部３０を有している。拡幅部３０は、ステー部２７ａの張出し部２７ｄを車幅方向内側へ折り曲げた後、その折曲部分より車幅方向内側でステー部２７ａの張出し部２７ｄを車両下方へ折り曲げることで形成されている。図２および図３中の符号２７ｅ、２７ｆは、その折曲部分を示している。

張出し部２７ｄの前端部には、後述するバンパリンフォースサポート２１と突き当て可能なフランジ部２８が設けられている。またバンパリンフォースステー２３の後端部には、フロントエンドサポート１５の前面と突き当て可能なフランジ部３１が設けられている。フランジ部３１がフロントエンドサポート１５に取着され（例えば溶接など）、ステー部２７ｃにバンパリンフォース１７の上側フランジ部５ａが取着される（例えばボルト止め）ことで、バンパリンフォース１７がフロントエンド部１９の前方に支持される。なお、バンパリンフォース１７の縦壁部１７ａとバンパリンフォースステー２３の前端との間には隙間が設けられている。

ここで、上記バンパリンフォースステー２３は、例えば金属板（板状部材）の折り曲げを利用して、求められる剛性が確保されている。具体的には、図２に示されるようにバンパリンフォースステー２３は、金属板の屈曲によって形成される角部、すなわちステー部２７ｃとステー部２７ａの境の角部や、ステー部２７ａの張出し部２７ｄの折曲部分２７ｅ、２７ｆや、ステー部２７ｂとステー部２７ａの境の角部など、車両前後方向に延びる複数の稜線ａ〜ｄを用いて、バンパリンフォース１７からの衝撃を受けるのに必要な剛性が確保される。

このバンパリンフォースステー２３における高い剛性を利用して、前面衝突時、バンパリンフォース１７へ入力された衝撃荷重（衝撃エネルギー）をエアバッグセンサ３５へ伝達させる（図１）。エアバッグセンサ３５は、ステアリングホイール３７に組み込んだ運転席側のエアバッグ装置３９や助手席側のインストルメントパネルに設けたエアバッグ装置（図示しない）などに接続され、衝撃荷重を感知（検知）し、感知（検知）した衝撃荷重が所定値を超えた場合にエアバッグ（図示しない）を展開させる。本実施形態では、エアバッグセンサ３５はフロントエンドアッパバー１１の車幅方向端側に設けられている。バンパリンフォース１７へ入力された衝撃荷重は、バンパリンフォースステー２３、フロントエンドサポート１５、フロントエンドアッパバー１１を通り、エアバッグセンサ３５へ伝達される。

ちなみに、エアバッグセンサ３５はフロントエンドアッパバー１１の中央側でも、他の骨格部材でも構わないが、バンパリンフォースステー２３の近くが好ましい。
一方、バンパリンフォースサポート２１は、バンパリンフォース１７から下方へ張り出たバンパリンフォースステー２３の端面を覆う大きさのパネル、例えば板金製の第１受圧面部２１ａをもつ。

具体的には第１受圧面部２１ａは、バンパリンフォース１７より下方へ張り出したバンパリンフォースステー２３の端面、すなわちステー部２７ａ、２７ｂ間で囲まれる角形領域を覆う。そして、重なり合う第１受圧面部２１ａの内面とバンパリンフォースステー２３のフランジ部２８とが取着(例えばボルト止め)される。
また、バンパリンフォースサポート２１は、第１受圧面部２１ａから車幅方向内側へ向かって延在する第２受圧面部２１ｂを有する。更に第１受圧面部２１ａは、その一部が周囲より後方へ凹んだ凹部２１ｃを有している。凹部２１ｃは、バンパリンフォースステー２３より車幅方向内側から車幅方向外側に向かい延在しており、バンパリンフォースステー２３は、この凹部２１ｃ内でバンパリンフォースサポート２１に取着される。第１受圧面部２１ａに凹部２１ｃが設けられることにより、バンパリンフォースサポート２１には車両上下方向、車幅方向に延びる稜線が形成され、バンパリンフォースサポート２１の剛性を向上させている。

なお、バンパリンフォースサポート２１は、その上部がバンパリンフォース１７の縦壁部１７ａの後面に取着（例えば溶接）される。
これにより、衝突を受けるバンパリンフォース１７の受圧面は、バンパリンフォースサポート２１によって下方及び車幅方向に拡大される。つまり、衝撃荷重が入力される箇所が下方や車幅方向にずれたとしても、衝突荷重はバンパリンフォース１７の各部やバンパリンフォースサポート２１の各部から入力される。

またバンパリンフォースステー２３の車両前端側には切欠部４１が設けられている。この切欠部４１は、図２および図３に示されるようにバンパリンフォースステー２３の剛性をもたらす稜線の一部を稜線の前端から切り欠いて形成される（稜線を無くした状態）。
具体的には切欠部４１は、バンパリンフォース１７の下側に張り出し、バンパリンフォースサポート２１にて覆われるバンパリンフォースステー２３の先端側の稜線部分に設けられる。すなわち切欠部４１は、図２〜図５に示されるようにバンパリンフォースステー２３のステー部２７ａ上の折曲部分２７ｅ、２７ｆにより形成された稜線ａ、ｂ域、ステー部２７ａとステー部２７ｂとの境界をなす角部の稜線ｃ域に設けられる。

稜線ａ、ｂ域の切欠部４１ａは、バンパリンフォースステー２３の先端から後方へ向かい、稜線ａ、ｂ沿いに当該稜線部分を含むその周囲を、所定の大きさおよび所定の長さで切り欠いて形成される。切り欠く部分は、稜線部分に隣接する平坦面を含む。図３中の符号αは、そのとき切り欠いた断面の領域を示す。
稜線ｃ域の切欠部４１ｂは、バンパリンフォースステー２３の先端となる稜線ｃの前端から、稜線ｃ沿いに当該稜線部分を含むその周囲を、所定の大きさおよび所定の長さで切り欠いて形成される。切り欠く部分は、稜線部分に隣接する平坦面を含む。図３中の符号βは、そのとき切り欠いた断面の領域を示す。

上下に並ぶ稜線ａ、ｂ、ｃ上に切欠部４１ａ，４１ｂをそれぞれ設けることによって（２個所）、意図的にバンパリンフォースステー２３の剛性を損なわせて、同部分を他の部分よりも変形しやすい脆弱な部位としている。
これにより、車両が高速で前面衝突した場合、バンパリンフォースステー２３の切欠部４１ａ，４１ｂは、加わる衝突荷重によって瞬時に圧潰され、大きな衝突荷重がバンパリンフォースステー２３を通じてエアバッグセンサ３５へ入力される。

また車両が低速で前面衝突した場合、バンパリンフォースステー２３の切欠部４１ａ，４１ｂは、加わる衝突荷重に応じて変形を起こす。このときの変形により、バンパリンフォースステー２３を伝わる衝撃荷重（衝撃エネルギー）は吸収され、エアバッグセンサ３５へ入力される衝撃荷重が抑制される。
特にバンパリンフォースステー２３の切欠部４１ａ，４１ｂの長さは、同じでなく、異なる切欠き長さにしてある。本実施形態では、下方に位置する稜線ｃの切欠部４１ｂの切欠き長さＬ２が、上方に位置する稜線ａ、ｂの切欠部４１ａの切欠き長さＬ１よりも長く設定されている（図５に図示）。

この切欠き長さＬ１，Ｌ２の設定により、低速衝突時、バンパリンフォースステー２３には、曲げモーメントが発生され、図５中の二点鎖線で示されるようにバンパリンフォースステー２３の先端側が斜め下側へ傾く挙動が加わる。符号δは傾き具合の一例を示す。エアバッグセンサ３５は、一方向（車両前後方向）の荷重にのみ反応するように設定されている。バンパリンフォースステー２３に曲げモーメントが発生させることにより、入力された荷重は上下方向と前後方向とに分散させることができ、低速衝突時にエアバッグセンサ３５に入力される衝撃荷重をより抑制することができる。

ちなみに、切欠き長さＬ１，Ｌ２の設定は、これに限らず、バンパリンフォースステー２３の上下端部側に位置する切欠きほど、上下方向中央側に位置する切欠きより切欠き長さが長く設定されていればよい。
なお、図２および図３において符号４５は、バンパリンフォースステー２３の剛性を確保するビードを示す。

つぎに、このように構成されたフロントエンド構造の作用について説明する。
例えば車両が高速で前面衝突したとする。
このときは、バンパリンフォース１７やバンパリンフォースサポート２１から入力される衝撃荷重Ｆ１（図５）により、バンパリンフォースステー２３のうち脆弱部となっている切欠部４１ａ，４１ｂは瞬時に圧潰される。他の部分は、稜線ａ〜ｄにて前後方向の剛性が確保されているため、衝突荷重Ｆ１は、即時、バンパリンフォースステー２３を通じて、エアバッグセンサ３５へ入力される。

これにより、ステアリングホイール３７に組み込んだエアバッグや助手席側のエアバッグ（いずれも図示しない）は、即時展開する。
一方、車両が低速で前面衝突したとする。
このときは、バンパリンフォース１７やバンパリンフォースサポート２１から入力される衝撃荷重Ｆ２（図５）により、バンパリンフォースステー２３のうち脆弱部となる切欠部４１ａ，４１ｂは圧縮方向の変形を起こしたり、図５中の二点鎖線に示されるようにバンパリンフォースステー２３の先端側が同変形に伴う曲げモーメントの発生により下側へ傾く挙動が生じたりする。

切欠部４１ａ，４１ｂにおいて生じる変形により、バンパリンフォースステー２３を伝わる衝撃荷重Ｆ２（衝撃エネルギー）は吸収される。これにより、エアバッグセンサ３５に入力される衝撃荷重が抑制され、エアバッグは展開しない。
それ故、本実施形態のように切欠部４１ａ，４１ｂを用いて、低速衝突時に衝撃荷重Ｆ２（衝撃エネルギー）を吸収可能としたことにより、既存のエアバッグセンサ３５をそのまま流用して、エアバッグの展開が必要でないとき（低速衝突時）の作動を防ぐことができる（請求項１）。なお、切欠部４１ａ，４１ｂの長さは、展開させたくない衝突速度で、エアバッグセンサ３５に入力される衝撃荷重が所定値を超えない程度に設定すればよい。

特に稜線ａ〜ｄを用いて剛性を確保したバンパリンフォースステー２３は、前端から稜線ａ、ｂ、ｃの一部を切り欠くことにより、切り欠いた箇所の剛性を大きく低下させることができ、大きな切り欠きを設ける必要がなく、エアバッグの展開が必要なときは（高速衝突時）、即時にエアバッグを展開させることができる（請求項２）。
しかも、バンパリンフォースステー２３の上下に並ぶ稜線ａ、ｂ、ｃ上にそれぞれ上方側若しくは下方側ほど車両前後方向の切欠き長さが長い切欠部４１ａ，４１ｂを設けることにより、バンパリンフォースステー２３は、切欠部４１ａ，４１ｂの変形だけでなく、同変形がもたらす曲げ方向のモーメントによりバンパリンフォースステー２３の前部が傾くという変形をもたらす。これにより、衝撃荷重をより効率的に吸収することができ、エアバッグの展開が必要でないとき（低速衝突時）の作動をより確実に防ぐことができるとともに、切り欠きの大きさをより抑制することができる（請求項３）。

さらに、バンパリンフォースステー２３をバンパリンフォース１７の下側から張り出させ、張り出したバンパリンフォースステー２３の端面を覆うようにバンパリンフォース１７から下方に延びるバンパリンフォースサポート２１を設けることにより、リンフォース１７の受圧面が下方へ拡大され、高速衝突時のエアバッグの展開をより確実なものとしつつ、低速衝突時のエアバッグの展開を抑制することができる（請求項４）。なお、バンパリンフォースサポート２１は、バンパリンフォースステー２３の車幅方向の長さよりも長くなるように、車幅方向に延在させることにより、受圧面が下方だけでなく横方向にも拡大され、より確実に衝撃荷重をエアバッグセンサ３５に伝達することができる。

さらに、バンパリンフォース１７は車両上下方向に延びる縦壁部１７ａと、縦壁部１７ａの上端から車両後方に延びる上側フランジ部５ａとを有し、上側フランジ部５ａをバンパリンフォースステー２３のステー部２７ｃに接合させるとともに、縦壁部１７ａとバンパリンフォースステー２３の前端との間に隙間を設けることにより、低速衝突時の衝撃荷重を吸収することができ、エアバッグの展開が必要でないときの作動を防ぐことができる。また、高速衝突時はこの隙間が瞬時に詰まることにより、エアバッグの展開が必要なときは即時にエアバッグが展開する。さらに、バンパリンフォース１７の縦壁部１７ａとバンパリンフォースステー２３の前端との間に隙間があるので、バンパリンフォース１７の前後方の位置を調整する調整代が生まれ、バンパリンフォース１７やバンパリンフォースステー２３に製造誤差が発生したとしても、バンパリンフォース１７の位置を調整することができる(請求項５)。なお、このとき切欠きの位置をバンパリンフォースサポート２１に対向する位置とすることにより、バンパリンフォース１７に入力される荷重は隙間で、バンパリンフォースサポート２１に入力される荷重は切欠きで、確実に吸収できる。

本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、バンパリンフォースステーには、Ｌ字形の金属パネルを用いた部品を挙げたが、これに限らず、他の形状の部品を用いてもよい。

１ 車体
５ａ 上側フランジ部
１１ フロントエンドアッパバー（骨格部材）
１７ バンパリンフォース
１７ａ 縦壁部
１９ フロントエンド部
２１ バンパリンフォースサポート（受圧面部）
２３ バンパリンフォースステー（ステー部材）
２７ｄ 張出し部
３５ エアバッグセンサ
３９ エアバッグ装置
４１ａ，４１ｂ 切欠部
ａ〜ｄ 稜線

Claims (5)

1. 車両のフロントエンド部を構成する骨格部材に設けられ、車両前方へ突出するステー部材と、前記ステー部材の前方で前記ステー部材に接合され、車幅方向に延在するバンパリンフォースと、前記骨格部材に設けられ前記バンパリンフォースから前記ステー部材を通じ入力される衝突荷重を受けてエアバッグ装置を作動させるエアバッグセンサとを有する車両のフロントエンド構造にあって、
   前記ステー部材は、車両前端側から車両後方に延びる切欠部を有する
   ことを特徴とする車両のフロントエンド構造。
2. 前記ステー部材は、板状部材を屈曲させることで形成されており、車両前後方向に延びる稜線を有し、
   前記切欠部は、前記ステー部材の前端で前記稜線の一部を切り欠いて形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のフロントエンド構造。
3. 前記ステー部材は、前記切欠部を車両上下方向に複数有し、
   複数の前記切欠部は、車両上方側の前記切欠部ほど、若しくは車両下方側の前記切欠部ほど車両上下方向中央側の前記切欠部に対して車両前後方向の切欠き長さが長い
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のフロントエンド構造。
4. 前記ステー部材は、前記バンパリンフォースの下端より下方へ張り出す張出し部を有し、
   前記バンパリンフォースは、当該バンパリンフォースの下端より下方に延び、前記張出し部の前端縁を覆う受圧面部を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両のフロントエンド構造。
5. 前記バンパリンフォースは、車両上下方向に延びる縦壁部と、前記縦壁部の上端から車両後方に延びる上側フランジ部とを有し、
   前記上側フランジ部が前記ステー部材に接合され、前記ステー部材の前端と前記縦壁部との間には隙間が設けられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両のフロントエンド構造。

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