JP4479740B2 - 車体前部構造及び車体前部配管固定用ブラケット - Google Patents

Description

この発明は、自動車の車体の前部構造及び車体前部に配索する配管を固定するブラケットに関する。

衝突時の安全性向上のために、前方衝突が検出されたときに乗員保護用のエアバックを作動させることが重要である。そこで前方衝突を検出するための加速度センサを車両前部の車体フレームに設ける手法が広く知られている。
特開２００３−６３４４５号公報

本件出願人も、加速度センサを車両前部の車体フレームに設けた車両を開発している。加速度センサを搭載する車両前部のフレームには、エンジン補機を締結・固定する場合があり、特にそのような補機が車体フレームよりも前方に位置する場合には、車両の前方衝突時にエンジン補機が車両後方に押し出されてしまう可能性がある。

エンジン補機を締結・固定されている場合に、上述のようにエンジン補機が車両の衝突により後方に押し出されると、車体フレームがエンジン補機の押し出しにともなって変形する可能性がある。

すると、車体フレームに取り付けられる加速度センサの検出方向が車両の前後方向からズレてしまい、衝突による前後方向の加速度を正確に検知できなくなり、エアバッグの作動タイミングが所望のタイミングよりも遅れてしまうおそれがある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、車体フレームに取り付けられる加速度センサの検出方向が、車両の衝突にともなって変更されるのを抑制し、もってエアバッグの作動遅れを抑制可能な車体前部構造及び車体前部配管固定用ブラケットを提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、車両前方の車体フレーム(１１)と、前記車体フレーム(１１)に取り付けられ、車両の前後方向加速度を検出する加速度センサ(１５)と、前記車体フレーム(１１)よりも車両前方側に配置される車両前方部品(１４)と、前記車両前方部品(１４)に接続され、前記車体フレーム(１１)の車両後方側まで延設される配管(１６ｂ)と、前記配管(１６ｂ)の車体フレーム(１１)より車両後方側の位置で前記配管(１６ｂ)を前記車体フレーム(１１)に固定するブラケット(１７)と、を備える車体前部構造において、前記ブラケット(１７)は、前記車両前方部品(１４)が車両後方に後退して前記配管(１６ｂ)を車両後方へ移動させる力がかかったときに車体フレーム(１１)への固定が解除される、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両前方部品に接続された配管を支持して車体フレームの車両後方側に固定するブラケットが、車両前方部品を車両後方に後退させる力がかかったときに、車体フレームから分離するようにしたので、配管が車体フレームに対して車両後方へ相対移動できるようになった。そのため車体フレームが捩られてしまうことを防止でき、車体フレームに取り付けられた加速度センサの検出精度が向上したのである。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明による車体前部構造を示す斜視図である。図２は、本発明による車体前部構造を示す三面図及び拡大平面図であり、図２(Ａ)は平面図、図２(Ｂ)は正面図、図２(Ｃ)は側面図、図２(Ｄ)はブラケット１７付近の拡大平面図である。

本発明による車体前部構造１０は、フロントアッパフレーム１１と、サイドフレーム１２と、フロントサイドフレーム１３と、インタークーラ１４と、を有する。

フロントアッパフレーム１１は、車両前方であって車両幅方向に延設された上側フレームである。フロントアッパフレーム１１には、加速度センサ１５が取り付けられている。加速度センサ１５は、車両の前後方向の加速度を検出可能なセンサである。加速度センサ１５の信号に基づいてたとえばエアバックが作動する。

サイドフレーム１２は、フロントアッパフレーム１１の両端に連結され車両後方に延設されている。本実施形態では、図２(Ａ)に示すようにフロントアッパフレーム１１に対して約４５度の角度で後方に延設されているが、これよりも角度が大きくても小さくてもよい。

フロントサイドフレーム１３は、フロントアッパフレーム１１とサイドフレーム１２との連結部分付近から下方に延設されている。

インタークーラ１４は、過給機によって過給されて温度上昇した吸気を、走行風によって空冷する熱交換器である。インタークーラ１４は、フロントサイドフレーム１３に取り付けられている。インタークーラ１４は、フロントアッパフレーム１１よりも車両前方側に配置されている。インタークーラ１４は、後方に配管１６ａ及び配管１６ｂが接続され、この配管１６ａを通流した過熱吸気を取り入れ冷却する。冷却された吸気は、配管１６ｂを流れてエンジンに吸入される。配管１６ｂは、ブラケット１７によって支持される。一方、ブラケット１７は、フレームの曲部であるフロントアッパフレーム１１とサイドフレーム１２との連結部分に対し、車体取付部１７ａ、１７ｂを跨いで固定されている。

フロントアッパフレーム１１とサイドフレーム１２とが連結される曲部は剛性の高いので、この位置にブラケット１７を固定することで、通常の走行時に配管１６ａが安定し不要な振動が車体に伝わることが抑制される。また、車両前方の衝突によってインタークーラ１４が車両後方側へ押し出されたときには、インタークーラ１４に接続される配管１７ｂの移動にともなって、ブラケット１７が移動する。このとき、ブラケット１７の取付位置の剛性が高いために配管１７ｂの移動にともなってフレームが変形せず、フレームの他の位置にブラケット１７を設ける場合に比してブラケット１７が抜けやすい。

なおフロントアッパフレーム１１とフロントサイドフレーム１２とは一体でもよく、曲部に取り付けられれば上記と同様の効果を奏する。

図２(Ｄ)に示すように、ブラケット１７の車体取付部の内周には、マウントラバー１８が配置され、さらにその内周にはスリーブ１９が挿入されている。そしてこのスリーブを２本のボルト２１が挿通し、フロントアッパフレーム１１とサイドフレーム１２との連結部分付近であって、フロントアッパフレーム１１やサイドフレーム１２よりも車両後方側に固定されている。

図３は、ブラケット１７の拡大図であり、図３(Ａ)は平面図、図３(Ｂ)は正面図、図３(Ｃ)はブラケット１７の車体取付部の拡大図である。

ブラケット１７は、上方から見ると略コ状であり、両先端に車体取付部１７ａ，１７ｂが形成される。ブラケット１７は、この車体取付部１７ａ，１７ｂで車体に取り付けられる。またブラケット１７の車体取付部１７ａ，１７ｂと反対側に、配管１６ｂを固定する配管固定部１７ｃが形成される。配管固定部１７ｃは、一方の車体取付部１７ａに偏倚している。すなわち、車体取付部１７ａから配管固定部１７ｃまでの距離Ａは、車体取付部１７ｂから配管固定部１７ｃまでの距離Ｂよりも小さい。なお車体取付部１７ａは、車体フレームに取り付けられたときに、加速度センサ側に位置する車体取付部である。

図３(Ｃ)に示すように、車体取付部１７ａ，１７ｂの先端は、孔径Ｄ１よりも小さな長さＸで開口する。

図４は、ブラケット１７の先端に配置される各部品を示す図であり、図４(Ａ−１)はスリーブ１９の平面図、図４(Ａ−２)はスリーブ１９の正面図、図４(Ｂ−１)はマウントラバー１８の平面図、図４(Ｂ−２)はマウントラバー１８の正面図(断面図)、図４(Ｃ−１)はワッシャ２０の平面図、図４(Ｃ−２)はワッシャ２０の正面図である。

スリーブ１９は金属製である。スリーブ１９の傘部の最外径はφＤ０であり、筒部の外径はφＤ２であり、筒部の内径はφＤ３である。

マウントラバー１８の最外径は、φＤ０である。マウントラバー１８は、φＤ１まで切れ込み１８ａが形成される。マウントラバー１８の中心には、φＤ２の孔が形成されている。

ワッシャ２０の外径はφＤ０であり、内径はφＤ３である。

ブラケット１７の車体取付部１７ａ，１７ｂに、マウントラバー１８の切れ込み１８ａが差し込まれる。そしてマウントラバー１８の孔１８ｂにスリーブ１９が挿入され、スリーブ１９の先端側にワッシャ２０が配置されて、図３(Ｂ)に示した状態で車体フレームに取り付けられる。

ここで本発明の理解を容易にするために、発明者が車両開発中に得た知見について説明する。

車両の前後方向加速度を検出する加速度センサ１５が車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)に取り付けられており、その車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)よりもインタークーラなどの車両前方部品１４が取り付けられている車両の開発時に、衝突実験を行ったところ、エアバックの作動タイミングが遅れる、という事態が発生した。本件発明者は、鋭意研究を進め、この原因について以下のように究明した。

すなわち、車両衝突時にインタークーラなどの車両前方部品１４が斜め上方に後退する。すると、インタークーラ配管１６ｂも斜め上方に後退する。ところで従来はインタークーラ配管１６ｂはブラケット１７を介して車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)に固設されていたので、インタークーラ配管１６ｂが斜め上方に後退するときに生じるモーメント力によって車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)が捩られることとなっていた。すると車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)に取り付けられている加速度センサ１５が斜めになってしまう。加速度センサ１５は、後退方向の加速度しか検出できないのであるが、加速度センサ１５が斜めになってしまうことによって、車両後退方向加速度のうちの一部しか検出できない。すなわち、図５に示したように、加速度センサ１５が車両前後方向に対して角度θだけ上向いたとすると、本来の加速度Ｇであっても、加速度センサ１５の実際の検出値はＧCOSθになってしまい、本来値Ｇよりも小さく検出してしまい、これに起因してエアバックの作動タイミングが遅れていた、というのが発明者の知見である。

そこで本発明では、衝突力のような通常時にかかる力よりも大きな力がかかったときには、配管ブラケット１７が車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)から分離(固定解除)するようにして、車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)が捩られないようにしたのである。具体的には、配管ブラケット１７を車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)よりも車両後方側に配置するとともに、車両前方側の車体取付部の先端を、スリーブ外径φＤ２よりも大きな開口幅Ｘで開口させるとともに、マウントラバー１８を介してスリーブ１９を、ブラケット１７の車体取付部１７ａ，１７ｂに設けるようにしたのである。

なお各部の寸法は、以下の関係を満たすように設定した。

ブラケット１７を取り付けに必要な軸力などからボルト２１が決まる。そしてそのボルト寸法からスリーブ１９の寸法も定まる。そしてマウントラバー１８の材料を決定すると、ブラケット１７の車体取付部１７ａ，１７ｂの開口幅Ｘに応じて、ブラケット１７のスリーブ１９からの抜け力Ｆは図６のようになる。すなわち抜け力Ｆは、開口幅Ｘが大きいほど小さく、開口幅Ｘが小さいほど大きくなる。なお開口幅Ｘは、最大でも車体取付部１７ａ，１７ｂの先端の孔径Ｄ１以下にしなければならない。Ｄ１よりも大きいと荷重がかからなくてもブラケット１７が抜けてしまうおそれがある。このＤ１が開口限界である。また開口幅Ｘがスリーブ１９の外径Ｄ２よりも大きくしなければならない。Ｄ２よりも小さいと、衝突荷重が加わってもブラケット１７が抜けないおそれがあるからである。

そして、たとえば特性Ａ(硬め)のラバーをマウントラバー１８の材料として選択した場合には、ブラケット開口幅ＸがＡよりも小さいと、抜け力Ｆが、衝突時にかかる荷重の最小値Ｆ１よりも大きくなる可能性がある。すなわちこの荷重Ｆ１がかかったときにブラケット１７が抜けないおそれがある。そこでこのような特性Ａ(硬め)のラバーをマウントラバー１８の材料として選択した場合には、ブラケット開口幅ＸをＡよりも大きくＤ１よりも小さく設定する。

また特性Ｃ(柔らかめ)のラバーをマウントラバー１８の材料として選択した場合には、ブラケット開口幅ＸがＣよりも大きいと、抜け力Ｆが、通常時にかかる荷重の最大値Ｆ２よりも小さくなる可能性がある。すなわちこの荷重Ｆ２がかかったときにブラケット１７が抜けてしまうおそれがある。そこでこのような特性Ｃ(柔らかめ)のラバーをマウントラバー１８の材料として選択した場合には、ブラケット開口幅ＸをＣよりも小さくＤ２よりも大きく設定する。

次に図７を参照して、以上の構成の本発明の効果を説明する。

図７の横軸は時間であり、縦軸は加速度センサ１５の検出Ｇの積算値である。この積算値が基準値Ｇ０を超えたときに、エアバックを作動させる。

衝突時にブラケット１７がスリーブ１９から抜けないと、車体フレーム(フロントアッパフレーム１１)が捩られるために、加速度センサの検出Ｇの積算値が基準値に到達するまでに時間がかかっていた。図７では時刻ｔ２で一応基準値には到達しているものの、到達後略一定である。したがって部品バラツキや衝突状態バラツキによっては、基準値に到達する直前で一定値になって、なかなか基準値に到達しないこともある。

本発明では、衝突時にブラケット１７がスリーブ１９から抜けるようにしたので、加速度センサの検出Ｇの積算値が基準値に到達するまでに時間を要しない。また図７では時刻ｔ１で一気に基準値を超えている。したがって部品バラツキや衝突状態バラツキがあったとしても、略時刻ｔ１付近で一気に基準値を超えることが分かる。したがって本発明では、部品バラツキや衝突状態バラツキの影響を受けにくいのである。

また本発明では、配管１６ｂを固定する配管固定部１７ｃを、加速度センサ側に位置する車体取付部１７ａに近づけるようにした。そのため、衝突荷重がかかったときには、車体取付部１７ｂよりも車体取付部１７ａが、車体フレームから分離することとなり、加速度センサ１５に対する影響を一層低減できたのである。

さらにブラケット１７を、フロントフレーム１１とサイドフレーム１２との連結部分に取り付けるようにした。衝突荷重がかかったときに、この部分は、他の部分(たとえばフロントフレーム１１の中心付近)に比べて変形しにくい。そのため、このような部分にブラケット１７を取り付けることで、一層確実にブラケット１７を車体フレームから分離させることができたのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

本発明による車体前部構造を示す斜視図である。 本発明による車体前部構造を示す三面図及び拡大平面図である。 ブラケット１７の拡大図である。 ブラケット１７の先端に配置される各部品を示す図である。 加速度センサの検出精度の悪化原因を説明する図である。 ブラケット１７の先端に配置される各部品の寸法関係を示す図である。 本発明の効果を説明する図である。

符号の説明

１０ 車体前部構造
１１ フロントアッパフレーム(車体フレーム)
１２ サイドフレーム(車体フレーム)
１３ フロントサイドフレーム(車体フレーム)
１４ インタークーラ(車両前方部品)
１５ 加速度センサ
１６ａ，１６ｂ 配管
１７ ブラケット(車体前部配管固定用ブラケット)
１７ａ，１７ｂ 車体取付部
１７ｃ 配管固定部
１８ マウントラバー
１９ スリーブ
２０ ワッシャ
２１ ボルト(取付ボルト)

Claims (6)

1. 車両前方の車体フレームと、
   前記車体フレームに取り付けられ、車両の前後方向加速度を検出する加速度センサと、
   前記車体フレームよりも車両前方側に配置される車両前方部品と、
   前記車両前方部品に接続され、前記車体フレームの車両後方側まで延設される配管と、
   前記配管の車体フレームより車両後方側の位置で前記配管を前記車体フレームに固定するブラケットと、
   を備える車体前部構造において、
   前記ブラケットは、前記車両前方部品が車両後方に後退して前記配管を車両後方へ移動させる力がかかったときに車体フレームへの固定が解除される、
   ことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記ブラケットは、マウントラバー及びスリーブを介して取付ボルトを挿通するとともに車両前方側が開口する車体取付部を含み、
   前記マウントラバーは、前記車体取付部の内周に設けられ前記開口の開口長よりも大きな外径であり、
   前記スリーブは、前記マウントラバーの内周に設けられ前記開口の開口長よりも小さな外径であり、
   前記取付ボルトは、前記スリーブを挿通して前記車体フレームに取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記ブラケットは、前記車体取付部を２つ有し、前記加速度センサに近い車体取付部側に、前記配管を支持する部分が偏倚する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車体前部構造。
4. 前記ブラケットは、前記車体取付部を２つ有し、その２つの車体取付部が前記車体フレームの曲部を跨いで固定される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車体前部構造。
5. 前記車両前方部品は、過給吸気を冷却するインタークーラである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車体前部構造。
6. 車両前方の車体フレームに、その車体フレームよりも車両前方側に配置される車両前方部品に接続される配管を固定する車体前部配管固定用ブラケットであって、
   マウントラバー及びスリーブを介して取付ボルトを挿通するとともに車両前方側が開口する車体取付部と、
   前記車体取付部の内周に設けられ、前記開口の開口長よりも大きな外径のマウントラバーと、
   前記マウントラバーの内周に設けられ、前記開口の開口長よりも小さな外径のスリーブと、を備え、
   前記スリーブを挿通する取り付けボルトによって前記車体フレームに取り付けられ、
   前記車両前方部品が車両後方に後退して前記配管を車両後方へ移動させる力がかかったときに、前記車体取付部が前記スリーブから抜けて、配管が前記車体フレームに対して車両後方へ相対移動することを可能にする、
   ことを特徴とする車体前部配管固定用ブラケット。