JP4026522B2

JP4026522B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP4026522B2
Application number: JP2003075984A
Authority: JP
Inventors: 幸一太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004284406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両は、衝突時のエネルギーを車体で分散させてキャビン変形を抑制できることが望まれており、例えば、サイドメンバの下方に配置した荷重伝達部材の前端部外側面に、荷重変換用の傾斜面を形成した荷重受け部を設けて、車両の斜め前方から衝突荷重が入力した場合に、荷重伝達部材前端部の曲げ荷重を前記荷重受け部を介してサイドメンバの上方への曲げ荷重に変換し、サイドメンバからこれに連なる他の車体骨格メンバへと荷重分散するとともに、サイドメンバを上方に曲げ変形させることにより衝突エネルギーを吸収するようにしたものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３２１６４３号公報（第４頁、第１２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車体前部構造にあっては、自動車の衝突時の入力荷重を、主に部材の曲げによって吸収および分散しており、衝突方向の変化によってはエネルギーの吸収や荷重分散が不十分となる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は前面衝突あるいは斜め衝突の何れであっても衝突荷重を効率良く分散させることができる車体前部構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、バンパーレインフォースの車幅方向端をフロントサイドメンバの前方かつ車幅方向内方に配置し、これらフロントサイドメンバの前端とバンパーレインフォースの車幅方向端とをバンパーステイを介して連結するとともに、バンパーステイの外側に廻り込んでフードリッジメンバとサスペンションメンバとを連結する荷重伝達部材を設け、この荷重伝達部材の中間部分をバンパーステイの外側面に取り付けたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、荷重伝達部材に入力した衝突荷重を、この荷重伝達部材に連結したフードリッジメンバとサスペンションメンバとに分散させるとともに、荷重伝達部材を取り付けたバンパーステイを介してバンパーレインフォースとフロントサイドメンバの軸方向に分散させることができ、斜め前方衝突や前面衝突等の衝突方向が異なる場合にも、荷重伝達部材に衝突荷重が入力することにより、その荷重を他の部材に効率良く分散することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【０００９】
図１〜図１２は本発明にかかる車体前部構造の一実施形態を示し、図１は車体前部の左側部分の骨格構造の斜視図、図２はバンパーステイの取り付け部分の平面断面図、図３はバンパーステイの取付け部分の拡大分解斜視図、図４はバンパーステイの分解斜視図、図５は荷重伝達部材とフードリッジメンバとの連結部の分解斜視図、図６は荷重伝達部材とサスペンションメンバとの連結部の分解斜視図、図７は荷重伝達部材の斜視図、図８は図７中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図、図９は斜め前方衝突時の荷重伝達経路を示す平面断面図、図１０は前面衝突時の荷重伝達経路を示す側面図、図１１は前面衝突時の変形状態を示す平面断面図、図１２は前面衝突時の荷重入力状態を示す平面断面図である。
【００１０】
本実施形態の車両は、図１に示すように、フロントコンパートメント１の車幅方向両側にフロントサイドメンバ２を車両前後方向に延在配置してあり、これらフロントサイドメンバ２の前端部に跨ってバンパーステイ３を介してバンパーレインフォース４を連結してある。
【００１１】
前記フロントサイドメンバ２の上側に位置して車両前後方向に延在するフードリッジメンバ５を配置してあり、このフードリッジメンバ５の車両後方端部はフロントピラーに結合支持してあり、本実施形態では該フードリッジメンバ５の前端にラジコアアッパレール５ａを一体に形成してある。
【００１２】
フロントサイドメンバ２の下側にはフロントサスペンションを連結支持するサスペンションメンバ６を配置してある。
【００１３】
ここで、本実施形態では前記バンパーレインフォース４の車幅方向端４ａを、図２にも示すように、フロントサイドメンバ２の前方かつ車幅方向内方に配置し、これらフロントサイドメンバ２の前端２ａとバンパーレインフォース４の車幅方向端４ａとに跨って前記バンパーステイ３を取り付ける一方、このバンパーステイ３の外側に廻り込んでフードリッジメンバ５とサスペンションメンバ６とを連結する荷重伝達部材１０を設け、この荷重伝達部材１０の中間部分をバンパーステイ３に取り付けている。
【００１４】
前記バンパーステイ３は、図３に示すように閉断面構造のフロントサイドメンバ２の前端２ａを閉塞して結合する第１取付面３ａと、同じく閉断面構造のバンパーレインフォース４の車幅方向端４ａを閉塞し結合する第２取付面３ｂと、これら第１取付面３ａと第２取付面３ｂとの外側縁に跨って斜状に連結し前記荷重伝達部材１０を取り付ける傾斜面３ｃとを設けて、これら第１，第２取付面３ａ，３ｂおよび傾斜面３ｃによって平面略三角形状の閉断面を構成している。
【００１５】
バンパーステイ３は、図４に示すように、第１，第２取付面３ａ，３ｂおよび傾斜面３ｃをそれぞれ鋼板等の板材で形成して、第１取付面３ａの車両内方端部を第２取付面３ｂの後方延長部３ｂ′にスポット溶接するとともに、傾斜面３ｃの両側部を第１取付面３ａと第２取付面３ｂの外側縁部にスポット溶接して構成してある。
【００１６】
第１取付面３ａの車両外方端部３ａ′には取付穴Ｈ１を形成してあるとともに、第２取付面３ｂの後方延長部３ｂ′の端部には取付穴Ｈ２を形成してあり、かつ、第２取付面３ｂの車両前方端部３ｂ″には取付穴Ｈ３を形成し、また、傾斜面３ｃの両端部には荷重伝達部材１０の取付用ブラケット１１の取付穴Ｈ４を形成してある。
【００１７】
また、前記バンパーステイ３を結合するために、フロントサイドメンバ２の前端２ａの車両外方側に第１フランジ２ｂを突設するとともに、バンパーレインフォース４の車幅方向端４ａの車両後方側に第２フランジ４ｂを突設してある。
【００１８】
更に、第１フランジ２ｂに取付穴Ｈ１ａを形成し、フロントサイドメンバ２の前端部内側壁に取付穴Ｈ２ａを形成するとともに、第２フランジ４ｂに取付穴Ｈ２ｂを形成し、かつ、バンパーレインフォース４の端部前側壁に取付穴Ｈ３ａを形成してある。
【００１９】
そして、図２に示すように、バンパーステイ３の第１取付面３ａをフロントサイドメンバ２の前端に当接するとともに、第２取付面３ｂをバンパーレインフォース４の端部に当接し、後方延長部３ｂ′をフロントサイドメンバ２の車両内側壁と第２フランジ４ｂとの間に挟んで、取付穴Ｈ２ａ，Ｈ２，Ｈ２ｂにボルトやリベット等の締結部材（以下の締結部材においても同様）を通して結合する一方、第２取付面３ｂの車両前方端部３ｂ″をバンパーレインフォース４の端部前側壁に当接して、取付穴Ｈ３，Ｈ３ａを通して締結部材を介して結合するとともに、第１取付面３ａの車両外方端部３ａ′をフロントサイドメンバ前端２ａの第１フランジ２ｂに当接して、取付穴Ｈ１，Ｈ１ａに締結部材を通して結合してある。
【００２０】
このようにして、バンパーステイ３を介してバンパーレインフォース４の車幅方向両端部は左右一対のフロントサイドメンバ２の前端部に連結されるが、このバンパーレインフォース４は全体的に車体前方に突出する方向に湾曲させて形成してある。
【００２１】
前記荷重伝達部材１０には、図３に示すように、バンパーステイ３に位置する部分に前記取付用ブラケット１１を溶接固定し、この取付用ブラケット１１の両端部に設けたフランジ１１ａに取付穴Ｈ４ａを形成し、そして、取付用ブラケット１１をバンパーステイ３の傾斜面３ｃに配置して、取付穴Ｈ４，Ｈ４ａに締結部材を通して結合してある。
【００２２】
前記傾斜面３ｃには、図３，図４に示すように、外方に突出して水平方向に延びる剛性増大手段としてのビード部７を複数条プレス成形して、この傾斜面３ｃの剛性を第１取付面３ａおよび第２取付面３ｂよりも大きくしてある。
【００２３】
また、荷重伝達部材１０を前記傾斜面３ｃに取付用ブラケット１１を介して結合する際に、これら荷重伝達部材１０と傾斜面３ｃとの間に所用の隙間を設けている。
【００２４】
前記荷重伝達部材１０は、図１，図７に示すように、そのバンパーステイ３への取付け部を頂点Ｔとして、その上下部分、つまりフードリッジメンバ５に連結する上側部分と、サスペンションメンバ６に連結する下側部分とを車両後方に向けて湾曲させてある。
【００２５】
そして、荷重伝達部材１０の上端部をフードリッジメンバ５に連結するが、その連結部分は図５に示すように、荷重伝達部材１０の端末にフードリッジメンバ５の上下面を挟むように二股状取付部１０ａを形成し、この二股状取付部１０ａをフードリッジメンバ５に荷重を伝達するために十分な干渉代と強度をもって差し込み、二股状取付部１０ａの取付穴Ｈ５とフードリッジメンバ５の取付穴Ｈ５ａとに締結部材を通して結合してある。
【００２６】
また、荷重伝達部材１０の下端部をサスペンションメンバ６に連結するが、その連結部分は図６に示すように、荷重伝達部材１０の端末にテーパ形状の差込み部１０ｂを形成し、この差込み部１０ｂをサスペンションメンバ６に形成した差込み口６ａに差し込み、この差込み口６ａに形成した取付穴Ｈ６と差込み部１０ｂに形成した取付穴Ｈ６ａとに締結部材を通して結合してある。
【００２７】
ところで、このように荷重伝達部材１０の中間部をバンパーステイ３に取り付け、上端部をフードリッジメンバ５に結合し、下端部をサスペンションメンバ６に結合するが、本実施形態では荷重伝達部材１０のバンパーステイ３への取付部を境に、フードリッジメンバ５への連結側とサスペンションメンバ６への連結側との強度を等しくしてある。
【００２８】
前記荷重伝達部材１０は、図８に示すように断面円形状の円管を用いて形成され、本実施形態では液圧を利用して所望の形状に形成するハイドロフォームを用いて図７に示すように形作るようにしており、この荷重伝達部材１０は鉄やアルミを素材として所定の強度を確保している。
【００２９】
以上の構成により本実施形態の車体前部構造にあっては、斜め前方衝突時には、図９に示すように、相手車両Ｍから衝突面に最も近い荷重伝達部材１０に衝突荷重Ｆｉが入力すると、この入力荷重Ｆｉは荷重伝達部材１０からバンパーステイ３の傾斜面３ｃへと入力する。
【００３０】
すると、傾斜面３ｃに入力した衝突荷重Ｆｉはこの傾斜面３ｃで分散して、その一方の荷重ｆｉ１は第１取付面３ａを介してフロントサイドメンバ２の軸方向に伝達するとともに、他方の荷重ｆｉ２は第２取付面３ｂを介してバンパーレインフォース４の軸方向に伝達し、これらフロントサイドメンバ２とバンパーレインフォース４に荷重分配する。
【００３１】
また、前記衝突荷重Ｆｉにより荷重伝達部材１０が潰れ変形するとともに、バンパーステイ３は剛性の大きな傾斜面３ｃに押圧されて第１，第２取付面３ａ，３ｂが変形して、これら荷重伝達部材１０およびバンパーステイ３の変形により衝突エネルギーを吸収し、フロントサイドメンバ２に作用する横方向荷重を減少することができる。
【００３２】
一方、前面衝突時には、図１０，図１１に示すように相手車両Ｍから衝突荷重Ｆｆが入力すると、この衝突荷重Ｆｆはバンパーレインフォース４、荷重伝達部材１０およびバンパーステイ３を経由してフロントサイドメンバ２に入力する。
【００３３】
このとき、荷重伝達部材１０に入力した衝突荷重は、この荷重伝達部材１０に連結したフードリッジメンバ５とサスペンションメンバ６とに分散させることができる。
【００３４】
従って、斜め前方衝突や前面衝突等のようにそれぞれの衝突方向が異なる場合にも、衝突荷重Ｆｉ，Ｆｆを効率良く分散させることができる。
【００３５】
また、本実施形態にあっては前記作用効果に加えて、バンパーステイ３を、フロントサイドメンバ２の前端２ａを閉塞して結合する第１取付面３ａと、バンパーレインフォース４の車幅方向端４ａを閉塞して結合する第２取付面３ｂと、これら第１取付面３ａと第２取付面３ｂとの外側縁に跨って斜状に連結した傾斜面３ｃとを設けて平面略三角形状の閉断面を構成したので、荷重伝達部材１０から傾斜面３ｃに入力した荷重を効率良く第１取付面３ａと第２取付面３ｂに分配することができる。
【００３６】
更に、前記傾斜面３ｃには剛性増大手段としてのビード部７をプレス成形して、この傾斜面３ｃの剛性を第１取付面３ａおよび第２取付面３ｂよりも大きくしたので、傾斜面３ｃに入力した衝突荷重を第１，第２取付面３ａ，３ｂ方向、つまり、フロントサイドメンバ２とバンパーレインフォース４への軸方向荷重を維持し、かつ、第１，第２取付面３ａ，３ｂおよび傾斜面３ｃで構成した閉断面の潰れ変形によるエネルギー吸収量を大きくすることができる。
【００３７】
また、荷重伝達部材１０のバンパーステイ３への取付部を境に、フードリッジメンバ５への上側連結側とサスペンションメンバ６への下側連結側との強度を等しくしたので、荷重伝達部材１０に入力した衝突荷重をフードリッジメンバ５とサスペンションメンバ６に略均等に分配できるため、安定した車体変形モードを得ることができる。
【００３８】
更に、荷重伝達部材１０は、バンパーステイ３への取付け部を頂点Ｔとして、その両側部分を車両後方に向けて湾曲させたので、荷重伝達部材１０に入力した衝突荷重を効率良く荷重伝達部材１０の軸方向力に変換して、フードリッジメンバ５とサスペンションメンバ６に分配することができる。
【００３９】
更にまた、荷重伝達部材１０と傾斜面３ｃとの間に所要の隙間を設けてあるので、荷重伝達部材１０に入力した衝突荷重をバンパーステイ３を介してフロントサイドメンバ２に伝達するタイミングを調整でき、その間にフードリッジメンバ５やサスペンションメンバ６等の他の部材に効果的に荷重を分散することができる。
【００４０】
また、バンパーレインフォース４を車体前方に突出する方向に湾曲させて形成したので、図１２に示すように、前面衝突時に衝突荷重Ｆｆがバンパーレインフォース４に入力すると、このバンパーレインフォース４に圧縮荷重が作用して座屈変形を抑制し、両端のバンパーステイ３を介して効率良くフロントサイドメンバ２に荷重分散することができる。
【００４１】
ところで、前記第１実施形態ではバンパーステイ３を板材のスポット溶接により三角形状の閉断面構造として構成したが、これに限ることなく図１３に示す第２実施形態のように鋳物による一体成形によりバンパーステイ２０を形成してもよく、この場合にあっても前記バンパーステイ３と同様に、第１取付面２１，第２取付面２２，第２取付面２２の後方延長部２２ａ、傾斜面２３をそれぞれ形成し、かつ、傾斜面２３の剛性を増大するために複数条のビード部２４を形成してある。
【００４２】
この場合、バンパーステイ２０の材質としては所望の強度を確保できる材料であればよく、例えば、鉄、アルミ、マグネシウム、発泡金属等を用いることができる。
【００４３】
また、第１，第２取付面２１，２２および傾斜面２３で構成した閉断面内には、エネルギー吸収手段としてのリブ２５を形成してある。
【００４４】
従って、このようにバンパーステイ２０の閉断面内にリブ２５を設けることにより、衝突荷重の入力によりバンパーステイ２０が変形する際にリブ２５の変形によって衝突エネルギーの吸収量を増大することができる。
【００４５】
更に、前記バンパーステイ２０の傾斜面２３の剛性確保は、ビード部２４を設けることなく板厚の調整により剛性を確保することもでき、また、傾斜面２３を鉄製とし、第１，第２取付面２１，２２を剛性樹脂製としてもよい。
【００４６】
更に、前記荷重伝達部材１０は断面円形状の円管で形成した場合を開示したが、その断面形状は円形に限ることなく所望の剛性を確保できれば良く、例えば、図１４（ａ）に示すように断面六角形でもよく、また、図１４（ｂ），（ｃ）に示すように２枚の板材を溶接してハット断面や矩形状断面として形成することもできる。
【００４７】
また、図１４（ｄ），（ｅ）に示すように前記荷重伝達部材１０を管状体（この場合円管）で形成した場合に、その内部に強度調整手段としてのリブ１２あるいは発泡金属や発泡スチロール等のエネルギー吸収材１３を設けることができる。
【００４８】
従って、このように荷重伝達部材１０にリブ１２やエネルギー吸収体１３を設けることにより、荷重伝達部材１０の強度を調整でき、これによって、荷重伝達部材１０に連結されるフードリッジメンバ５やサスペンションメンバ６の強度に応じて荷重分散効率を高めることができる。尚、強度調整手段としては荷重伝達部材１０の肉厚を変化させることもできる。
【００４９】
更に、本発明の車体前部構造は前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車体前部の左側部分の骨格構造の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるバンパーステイの取り付け部分の平面断面図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるバンパーステイの取付け部分の拡大分解斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるバンパーステイの分解斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態における荷重伝達部材とフードリッジメンバとの連結部の分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態における荷重伝達部材とサスペンションメンバとの連結部の分解斜視図。
【図７】本発明の第１実施形態における荷重伝達部材の斜視図。
【図８】図７中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図９】本発明の第１実施形態における斜め前方衝突時の荷重伝達経路を示す平面断面図。
【図１０】本発明の第１実施形態における前面衝突時の荷重伝達経路を示す側面図。
【図１１】本発明の第１実施形態における前面衝突時の変形状態を示す平面断面図。
【図１２】本発明の第１実施形態における前面衝突時の荷重入力状態を示す平面断面図。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるバンパーステイの斜視図。
【図１４】本発明における荷重伝達部材の断面形状の異なる例を（ａ）〜（ｅ）によってそれぞれ示す断面図。
【符号の説明】
２フロントサイドメンバ
２ａフロントサイドメンバの前端
３，２０バンパーステイ
３ａ，２１第１取付面
３ｂ，２２第２取付面
３ｃ，２３傾斜面
４バンパーレインフォース
４ａバンパーレインフォースの車幅方向端
５フードリッジメンバ
６サスペンションメンバ
７，２４ビード部（剛性増大手段）
１０荷重伝達部材

Claims

車体前部の車幅方向両側に車両前後方向に延在配置したフロントサイドメンバと、これらフロントサイドメンバの前端部に配置したバンパーレインフォースと、フロントサイドメンバの上側に位置して車両前後方向に延在配置したフードリッジメンバと、フロントサイドメンバの下側に配置したサスペンションメンバと、を備えた車体前部構造において、
前記バンパーレインフォースの車幅方向端をフロントサイドメンバの前方かつ車幅方向内方に配置し、これらフロントサイドメンバの前端とバンパーレインフォースの車幅方向端とをバンパーステイを介して連結する一方、このバンパーステイの外側に廻り込んでフードリッジメンバとサスペンションメンバとを連結する荷重伝達部材を設け、この荷重伝達部材の中間部分をバンパーステイの外側面に取り付けたことを特徴とする車体前部構造。
バンパーステイは、フロントサイドメンバの前端を閉塞して結合する第１取付面と、バンパーレインフォースの車幅方向端を閉塞して結合する第２取付面と、これら第１取付面と第２取付面の各外側縁に跨って斜状に連結し前記荷重伝達部材を取り付ける傾斜面と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
傾斜面に、第１取付面および第２取付面よりも剛性を大きくする剛性増大手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
第１取付面と第２取付面と傾斜面とによって構成される閉断面内にエネルギー吸収手段を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の車体前部構造。
荷重伝達部材に強度調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車体前部構造。
荷重伝達部材は、バンパーステイへの取付部を境に、フードリッジメンバへの連結側とサスペンションメンバへの連結側との強度を等しくしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車体前部構造。
荷重伝達部材は、バンパーステイへの取付け部を頂点として、その上下部分を車両後方に向けて湾曲させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の車体前部構造。
バンパーステイと、これに取り付ける荷重伝達部材との間に、所要の隙間を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車体前部構造。
バンパーレインフォースは、車体前方に突出する方向に湾曲したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車体前部構造。