JP2022096858A - 車両骨格構造 - Google Patents

Abstract

【課題】閉じ断面形状として形成される車両骨格構造の内部に装填される衝撃吸収部材の長手方向両端部の外方への移動を規制することにより、衝撃吸収性能の向上を図る。【解決手段】バンパリインフォースメント（車両骨格構造）１４は、断面ハット型形状の第１の部材２０と、この第１の部材２０における開口部を閉鎖する第２の部材２２とで閉じ断面形状に形成されており、内部に衝撃吸収部材２４が装填されている。そして、衝撃吸収部材２４の長手方向の両端部には、衝撃吸収部材２４を挟んで拘束ブラケット２６が配設されており、この拘束ブラケット２６は閉じ断面形状の内面に直に接合されて固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両骨格構造に関する。特に、車両のバンパ装置に装備されるバンパリインフォースメントや、車体のロッカ構造として好適な車両骨格構造に関する。

自動車等車両には、各種の車両骨格構造が形成される。車両骨格構造が形成される部位としては、車両のバンパ装置に装備されるバンパリインフォースメントや、車体のロッカ構造がある。そして、これら車両骨格構造には、衝撃吸収部材が備えられて、衝突等の負荷荷重が作用した時に、衝突荷重等を吸収するようにしている。

バンパリインフォースメントを例にして説明すると、バンパリインフォースメントの本体部材は筒状部材の閉じ断面形状で長尺形状に形成されている。筒状部材は、通常、ハット型断面形状の第１の部材の開口部側に、当該開口部を閉鎖する平板状の第２の部材を配設する形態をとっている。そして、筒状部材の内部に衝撃吸収部材が装填される（下記特許文献１、２参照）。なお、この種のバンパリインフォースメントは、平板状の第２の部材側に、衝突荷重が作用するように車両に装備される。これにより、バンパリインフォースメントの第２の部材側に衝突荷重が作用すると、閉じ断面形状の内部に装填された衝撃吸収部材により衝突荷重が吸収される構造となっている。

特開２０１４－１７７１５９号公報 特開２０１５－１４７４３７号公報

上述したバンパリインフォースメントによれば、閉じ断面形状の内部に装填された衝撃吸収部材により衝突荷重が吸収される。しかし、従来のバンパリインフォースメントの構成によれば、衝突荷重が衝突吸収部材に作用した際における、衝突吸収部材の長手方向両端部の移動が規制されていないため、衝撃吸収部材が長手方向に伸長して、衝撃吸収作用が不十分であるという問題がある。

而して、本発明は上述した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、閉じ断面形状として形成される車両骨格構造の内部に装填される衝撃吸収部材の長手方向両端部の外方への移動を規制することにより、衝撃吸収性能の向上を図ることにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両骨格構造は、次の手段をとる。

本発明の第１の発明は、閉じ断面形状で長尺形状に形成された筒状部材と、前記筒状部材の内部に装填された衝撃吸収部材とを有する車両骨格構造であって、前記衝撃吸収部材の長手方向両端部には、前記衝撃吸収部材を挟んで拘束ブラケットが配設されており、当該拘束ブラケットは筒状部材に直に接合されて固定されている車両骨格構造である。

本発明の第２の発明は、上述した第１の発明の車両骨格構造であって、前記筒状部材の閉じ断面形状は、断面ハット型形状の第１の部材と、該第１の部材における開口部を閉鎖する第２の部材とで形成されており、前記拘束ブラケットは、前記閉じ断面形状を閉鎖する形状であり、前記断面ハット型形状の第１の部材を形成する底面部の形成面と、該底面部の両端から折り曲げ形成された両側の側面部の形成面と、前記第２の部材の形成面との４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定されている車両骨格構造である。

本発明の第３の発明は、上述した第２の発明の車両骨格構造であって、前記閉じ断面形状を形成する前記４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定される２面は、対向配置される２面である車両骨格構造である。

本発明の第４の発明は、上述した第２の発明又は第３の発明の車両用構造部材であって、当該車両骨格構造への負荷荷重の入力は、前記第２の部材から入力される配置構成であり、前記断面ハット型形状の第１の部材を形成する前記両側の側面部の形成面の形状は、内部方向に円弧形状に形成されている車両骨格構造である。

上述した本発明の手段によれば、閉じ断面形状として形成される車両骨格構造の内部に装填される衝撃吸収部材の長手方向両端部の外方への移動を規制することにより、衝撃吸収性能の向上を図ることができる。

バンパリインフォースメントを備えたバンパ装置の自動車車体における配置位置を示す概略図である。 バンパリインフォースメントの全体構成を模式的に示す斜視図である。 図２に示すバンパリインフォースメントの分解図である。 図２のIV-IV線矢視断面を模式的に示す図である。 図２のＶ矢視個所の拡大図である。 図４に示すハット型断面形状における側面部の形状を模式的に示す断面図である。 図５において衝突荷重が作用した際における荷重作用方向を示す図である。 衝突時における衝撃吸収部材への荷重の作用状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車両骨格構造は、自動車等車両のバンパ装置に装備されるバンパリインフォースメントである。なお、図の説明における左右、上下、前後等の方向表示説明は、特に指定しない限り、当該図における方向を示す。

＜バンパ装置１０とバンパリインフォースメント１４＞
先ず、車両骨格構造であるバンパリインフォースメント１４が装備される車両用バンパ装置１０の配置構成を説明する。図１は自動車におけるバンパ装置１０の配置位置を示す。バンパ装置１０は、通常、自動車車体１２の前部と後部の位置に、自動車車体１２に対して幅方向に配置される。図１において、自動車車体１２の前方を矢印Ｆで示し、後方を矢印Ｒで示した。

＜バンパ装置１０＞
バンパ装置１０は、長尺形状のバンパリインフォースメント１４と、バンパ被覆部材１６と、バンパ支持構造１８とからなる。バンパリインフォースメント１４はバンパ装置１０の強度上の心材として配設される。バンパ被覆部材１６はバンパリインフォースメント１４の前面を被覆するように配設される。バンパ被覆部材１６はバンパ装置１０の最外面に配設され、見栄えを考慮した構成とされている。通常、意匠の成形に適する樹脂製で形成される。

バンパ支持構造１８は、バンパリインフォースメント１４の長手方向（自動車車体で見て幅方向）の両側部の位置で、自動車車体１２のフレーム部材（不図示）と、バンパリインフォースメント１４との間に配設される。そして、このバンパ支持構造１８によりバンパリインフォースメント１４で受ける衝突荷重を自動車車体１２に伝え、自動車車体１２で支持される。なお、以後に説明する実施形態は、自動車車体１２の前部に配設されるバンパリインフォースメント１４の場合を例にして説明する。

＜バンパリインフォースメント１４＞
図２はバンパリインフォースメント１４の全体構成の斜視図を模式的に示す。図３はその分解図を示す。図４は図２におけるIV-IV線矢視断面を示す。本実施形態のバンパリインフォースメント１４は、これらの各図に示すように、第１の部材２０、第２の部材２２、衝撃吸収部材２４、及び拘束ブラケット２６で構成される。

＜第１の部材２０＞
第１の部材２０は、図４によく示されるように、ハット型断面形状に形成される。ハット型断面形状は、底面部２８の形成面と、この底面部２８の形成面の両端から折り曲げ形成された両側の側面部３０の形成面と、この両側の側面部３０の形成面が更に折り曲げ形成されたフランジ部３２とを有して形成される。なお、側面部３０とフランジ部３２は、図４で見て上側の部位と下側の部位とで形成される。これらの部位を特定して説明するときは、上側の部位にはそれぞれの符号の後尾にＵを付し、下側の部位にはＤを付して区別する。

第１の部材２０のハット型断面形状は鋼鈑で形成されており、通常、プレス成形により形成される。図２及び図３に示すように、第１の部材２０は車両の幅方向に長尺状に配設される長尺形状に形成される。

＜第２の部材２２＞
第２の部材２２は、ハット型断面形状の第１の部材２０の開口部を閉鎖することのできる形状として形成されている。すなわち、図３に良く示されるように平板状の長尺形状として形成される。第２の部材２２も鋼鈑である。そして、第２の部材２２の長手方向の外縁部が第１の部材２０のフランジ部３２と溶接等により接合されて、第１の部材２０と第２の部材２２は一体化される。これにより、ハット型断面形状を閉鎖する閉じ断面形状が形成され、内部に断面四角形の形成面の空間が形成される。この断面四角形の形成面は、第１の部材２０の底面部２８の形成面と、上側の側面部３０Ｕの形成面と、下側の側面部３０Ｄの形成面と、第２の部材２２の形成面とで形成される。したがって、本実施形態において、第１の部材２０と第２の部材２２とで形成される閉じ断面形状が、本発明の「閉じ断面形状で長尺形状に形成された筒状部材」に相当する。

第１の部材２０と第２の部材２２とで構成されるバンパリインフォースメント１４を、図１に示すバンパ装置１０として搭載する際には、図４及び図６に示すように、衝突荷重Ｆが第２の部材２２に作用するようにして搭載される。すなわち、第２の部材２２が衝突荷重が作用する側に配設される。

＜衝撃吸収部材２４＞
図２及び図３に示すように、第１の部材２０と第２の部材２２とで形成される閉じ断面形状内に衝撃吸収部材２４が装填して配設される。本実施形態では、衝撃吸収部材２４は車両の幅方向の中央部位置に装填されており、両側部は空間部とされている。本実施形態の衝撃吸収部材２４は樹脂製の部材であるが、閉じ断面形状内に装填でき、衝撃吸収が可能な部材であればよい。

＜拘束ブラケット２６＞
図２及び図３に示すように、第１の部材２０と第２の部材２２とで形成される閉じ断面形状内に装填された衝撃吸収部材２４の長手方向の両端部には拘束ブラケット２６が配設される。拘束ブラケット２６は、図５に示すように、閉じ断面形状を閉鎖する形状であり、本実施形態では鋼鈑製とされている。そして、第１の部材２０と第２の部材２２のいずれかに固定される。

本実施形態では、拘束ブラケット２６の固定は第１の部材２０に固定される形態となっている。そのため、第１の部材２０の底面部２８に対応する位置の拘束ブラケット２６の縁部には底面鍔部２６Ａが形成されている。同様に、上側の側面部３０Ｕに対応する位置の縁部には上側面鍔部２６Ｂが形成されており、下側の側面部３０Ｄに対応する位置の縁部には下側面鍔部２６Ｃが形成されている。そして、この３か所の位置において溶接により固定される。この固定は、拘束ブラケット２６の各鍔部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが直に第１の部材２０に接合されて固定される。

本実施形態の場合は、上記の３か所で拘束ブラケット２６を固定したが、ハット型断面形状の第１の部材２０を形成する底面部２８の形成面と、該底面部２８の両端から折り曲げ形成された両側の側面部３０Ｕ、３０Ｄの形成面と、前記第２の部材２２の形成面との４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定される構成であればよい。

好ましくは、前述の４面の内の対向配置される２面に固定される構成が望ましい。更に、好ましくは、対向配置される２面は第１の部材２０の上側の側面部３０Ｕの形成面と下側側面部３０Ｄの形成面の２面に固定される構成が望ましい。

＜ハット型断面形状の側面部３０の円弧形状＞
本実施形態の特徴構成として、第１の部材２０に形成されるハット型断面形状の上側の側面部３０Ｕの形成面と下側の側面部３０Ｄの形成面は、図６に良く示されるように、閉じ断面形状の内部方向に向けて円弧形状に湾曲して形成される。これは衝突荷重が作用した際に内部方向への変形を容易とするためである。

＜実施形態の作用効果＞
次に、上述した本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態は、第１の部材２０と第２の部材２２とにより形成される閉じ断面形状内に衝撃吸収部材２４が装填される。これにより、第１の部材２０の前面に衝突荷重Ｆが作用すると、衝突荷重は衝撃吸収部材２４に伝えられて衝撃吸収作用がなされる。この衝撃吸収作用において、本実施形態では衝撃吸収部材２４の両端部に拘束ブラケット２６が配設されて、吸収作用時における衝撃吸収部材２４の長手方向の変形移動が阻止される。これにより、衝撃吸収部材による衝撃吸収作用が確実に行われ、従来に比べ衝撃吸収作用を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１の部材２０と第２の部材２２とにより形成される断面四角形の閉じ断面形状は、第１の部材２０の底面部２８の形成面と、上側の側面部３０Ｕの形成面と、下側の側面部３０Ｄの形成面と、第２の部材２２の形成面との４面で形成される。これにより、拘束ブラケット２６を第１の部材２０及び第２の部材２２に溶接等により固定する作業を容易に行うことができる。

そして、本実施形態では、拘束ブラケット２６の第１の部材２０と第２の部材２２への固定が、前述の４面の内の少なくとも２面で行われる。これにより、拘束ブラケットの第１の部材２０と第２の部材２２への固定を確実に行うことができる。特に、その固定を対向する２面で行う場合には、その固定作業を容易に行うことができるとともに、より確実に固定することができる。

また、本実施形態では、第１の部材２０のハット型断面形状の側面部３０の形成面は、内部方向に円弧形状に湾曲して形成されている。これにより、図６に示すように、衝突荷重Ｆが第２の部材２２に作用すると、第１の部材２０の側面部３０の形成面はＰ１で示す矢印方向すなわち内側方向に変形しようとする。すると、側面部３０の形成面は２点鎖線で示すように変形する。

前述のように、側面部３０の形成面がＰ１方向の内側方向に変形することにより、図７に示すように、拘束ブラケット２６が衝撃吸収部材２４の方向に変形し、衝撃吸収部材２４方向への作用力ｆ２を生じる。これにより、図８に示すように、衝撃吸収部材２４が衝突荷重Ｆにより長手方向に広がろうとする荷重ｆ１は、前述の拘束ブラケット２６の長手方向の内側方向に変形しようとする作用力ｆ２の差分だけ低下し、衝撃吸収部材２４が外に広がりにくくなることで、衝撃吸収量が増加する。これにより、衝撃吸収部材２４による衝撃吸収作用が一層向上する。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、その他各種の形態でも実施できる。

例えば、上記実施形態の車両骨格部材は、自動車等車両のバンパ装置１０に装備されるバンパリインフォースメント１４であったが、車体のロッカ部材等の各種の骨格部材にも広く応用できる。

また、上述した実施形態においては、筒状部材の閉じ断面形状は、断面ハット型形状の第１の部材２０と、この第１の部材２０における開口部を閉鎖する第２の部材２２との２部材で形成した構成であるが、１部材又は３部材以上の部材で、断面円形や多角形の形状で閉じ断面形状を構成するものであってもよい。

また、上述した実施形態においては、衝撃吸収部材２４は樹脂製であったが、衝撃吸収作用をなす材質であればよい。

＜「課題を解決するための手段」に記載した各発明の作用効果＞
なお、最後に上述の「課題を解決するための手段」における各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。

先ず、第１の発明によれば、衝撃吸収部材の長手方向両端部には、衝撃吸収部材を挟んで拘束ブラケットが配設されている。そして、当該拘束ブラケットは筒状部材に直に接合されて固定されている。これにより、衝突荷重等の荷重負荷時に生じる衝撃吸収部材の長手方向の変形を、筒状部材に固定された拘束ブラケットによって阻止することができて、衝撃吸収部材による衝撃吸収作用が向上する。

次に、第２の発明によれば、断面ハット型形状の第１部材とこの開口部を閉鎖する第２の部材で形成された筒状部材は内面に４面が形成される。そして、衝撃吸収部材の両端部に配設される拘束ブラケットは、前述の４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定される。これにより、衝撃吸収部材の長手方向の拘束が確実に行われて、衝撃吸収部材による衝撃吸収作用が確実に行われる。

次に、第３の発明によれば、前述した第２の発明における拘束ブラケットの２面の固定は、４面の内の対向配置される２面である。これにより、拘束ブラケットを固定する溶接等の接合が容易に行い得る。

次に、第４の発明によれば、断面ハット型形状の第１の部材を形成する両側の側面部の形成面の形状が、内部方向に円弧形状に形成される。これにより、衝突荷重等の負荷荷重が第２部材から入力されると、側面部の内部方向への変形が確実に行われ、衝撃吸収部材に圧縮方向の作用力を及ぼすことになり、衝撃吸収作用がより一層向上する。

１０ バンパ装置
１２ 自動車車体
１４ バンパリインフォースメント（車両骨格構造）
１６ バンパ被覆部材
１８ バンパ支持構造
２０ 第１の部材
２２ 第２の部材
２４ 衝撃吸収部材
２６ 拘束ブラケット
２６Ａ 底面鍔部
２６Ｂ 上側面鍔部
２６Ｃ 下側面鍔部
２８ 底面部
３０ 側面部
３０Ｕ 上側の側面部
３０Ｄ 下側の側面部
３２ フランジ部

Claims (4)

1. 閉じ断面形状で長尺形状に形成された筒状部材と、前記筒状部材の内部に装填された衝撃吸収部材とを有する車両骨格構造であって、
   前記衝撃吸収部材の長手方向両端部には、前記衝撃吸収部材を挟んで拘束ブラケットが配設されており、当該拘束ブラケットは筒状部材に直に接合されて固定されている車両骨格構造。
2. 請求項１に記載の車両骨格構造であって、
   前記筒状部材の閉じ断面形状は、断面ハット型形状の第１の部材と、該第１の部材における開口部を閉鎖する第２の部材とで形成されており、
   前記拘束ブラケットは、前記閉じ断面形状を閉鎖する形状であり、前記断面ハット型形状の第１の部材を形成する底面部の形成面と、該底面部の両端から折り曲げ形成された両側の側面部の形成面と、前記第２の部材の形成面との４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定されている車両骨格構造。
3. 請求項２に記載の車両骨格構造であって、
   前記閉じ断面形状を形成する前記４面の内の少なくとも２面に直に接合されて固定される２面は、対向配置される２面である車両骨格構造。
4. 請求項２又は請求項３に記載の車両骨格構造であって、
   当該車両骨格構造への負荷荷重の入力は、前記第２の部材から入力される配置構成であり、前記断面ハット型形状の第１の部材を形成する前記両側の側面部の形成面の形状は、内部方向に円弧形状に形成されている車両骨格構造。

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