JP6020710B2 - 車体前部構造 - Google Patents
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Description
本発明は、車体前部構造に関する。
エプロンレインフォースメントの前端部に連結部材を取り付けると共に、該連結部材の前端に取り付けられた面部をフロントサイドフレームとクラッシュカンとの間で共締めした構造が知られている(例えば、特開2005−231435号公報参照)。
しかしながら、微小ラップ衝突や斜め衝突等の際に車両の車幅方向端部に入力された荷重により車体の変形を一層抑制する観点からは、改善の余地がある。
本発明は、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に車体を反衝突側に効率的に移動させることができる車体前部構造を得ることが目的である。
本発明の第1の態様に係る車体前部構造は、フロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバに対して車幅方向外側に離間して配置され、車両前後方向の後端がエプロン部又はフロントピラーに接続されると共に、車両前後方向の前端側が側面視で前記フロントサイドメンバにおける車両前後方向の前端側にオーバラップされた外側骨格部材と、前記フロントサイドメンバの車両前後方向の前端側と前記外側骨格部材の車両前後方向の前端側とを結合し、衝突荷重が入力される結合部材と、前記外側骨格部材における側面視で前記フロントサイドメンバにオーバラップされた部分で、該外側骨格部材を補強する補強構造と、を備えている。
上記の態様によれば、結合部材を介してフロントサイドメンバ及び外側骨格部材に衝突荷重が作用する。衝突形態が微小ラップ衝突や斜め衝突等の場合には、外側骨格部材の前端側すなわちフロントサイドメンバと側面視でオーバラップしている部分が、車幅方向内向きに押し込まれ、フロントサイドメンバを車幅方向外側から押すこととなる。ここで、外側骨格部材における側面視でフロントサイドメンバにオーバラップする部分に補強構造が設けられているため、衝突体からの荷重が効率的にフロントサイドメンバを介して車体構造物に伝達される。これにより、衝突体からの荷重が車体を反衝突側へ押す横力へ効率良く変換され、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に車体を反衝突側に効率的に移動させることができる。
このように、上記の態様に係る車体前部構造では、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に車体を反衝突側に効率的に移動させることができる。
上記の態様において、前記外側骨格部材は、長手方向との直交断面が閉断面とされており、前記補強構造は、前記閉断面内に設けられた閉断面構造体とされている、構成としても良い。
上記の態様によれば、補強構造が閉断面構造であるため、簡単かつ軽量な構造で、衝突体からの荷重を効率的に横力に変換してフロントサイドメンバに伝達させることができる。
上記の態様において、前記補強構造は、曲げた板材の基端部と終端部との接合により閉断面構造体として形成されており、前記基端部又は終端部を含む壁部が車幅方向の全幅に亘る横壁部とされている、構成としても良い。
上記の態様によれば、巻き構造により閉断面構造とされた補強構造の基端部又は終端部を含む壁部が車幅方向の全幅に亘る横壁部とされている。このため、該基端部と終端部との接合が解除される状況においても、横壁部を介して効率的にフロントサイドメンバに荷重を伝達することができる。
上記の態様において、前記結合部材は、車両前後方向との直交断面が閉断面とされると共に、前記フロントサイドメンバ及び前記外側骨格部材の前端とバンパリインフォースメントとの間に介在された緩衝部材とを含んで構成されており、前記緩衝部材における正面視で前記外側骨格部材の車幅方向内側の壁部とオーバラップする上壁又は下壁には、段差部が形成されている、構成としても良い。
上記の態様によれば、緩衝部材によって衝突初期のエネルギ吸収が果たされる。この緩衝部材がフロントサイドメンバ及び外側骨格部材の各前端を繋ぐように幅広とされているので、バンパリインフォースメント端部の折れが抑制されて、効率的に上記のエネルギ吸収が果たされる。また、緩衝部材における外側骨格部材の内側壁とオーバラップする部分に段差部が形成されているので、段差部が形成されていない構成と比較して、効率的にエネルギ吸収が果たされる。
本発明の第2の態様に係る車体前部構造は、フロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバに対して車幅方向外側に離間して配置された外側骨格部材と、前記フロントサイドメンバ及び前記外側骨格部材を跨ぐように幅広とされ、車両前後方向との直交断面が閉断面とされると共に前記フロントサイドメンバ及び前記外側骨格部材における車両前後方向の各前端とバンパリインフォースメントとの間に介在され、かつ正面視で前記外側骨格部材における車幅方向内側の壁部である内側壁とオーバラップする上壁又は下壁に形成された段差部を有し、車両前方からの荷重によって変形又は破壊される緩衝部材と、を備えている。
上記の態様によれば、バンパリインフォースメントの車幅方向端部に荷重が入力される微小ラップ衝突や斜め衝突等の際に、緩衝部材によって衝突初期のエネルギ吸収が果たされる。この緩衝部材がフロントサイドメンバ及び外側骨格部材の各前端を繋ぐように幅広とされているので、バンパリインフォースメント端部の折れが抑制されて、効率的に上記のエネルギ吸収が果たされる。また、緩衝部材における外側骨格部材の内側壁とオーバラップする部分に段差部が形成されているので、段差部が形成されていない構成と比較して、効率的にエネルギ吸収が果たされる。
上記の態様において、前記外側骨格部材は、平面視で車両前後方向に長手とされ、車両前後方向の後端がエプロン部又はフロントピラーに接続されている構成としても良い。
上記の態様によれば、外側骨格部材がフロントサイドメンバの拡幅部や分岐部等である構成と比較して、バンパリインフォースメント、緩衝部材から車体の広い範囲に衝突荷重を分散させることができる。
本発明は、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に車体を反衝突側に効率的に移動させることができるとの優れた効果を有する。
本発明の実施形態に係る車体端部構造としての車体前部構造10について、図1〜図7に基づいて説明する。なお、図中に適宜記す矢印FRは車両前後方向の前方向を、矢印UPは車両上下方向の上方向を、矢印RHは前方向を向いた場合の右方向(車幅方向一方)側を、矢印LHは前方向を向いた場合の左方向(車幅方向他方)側をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、前方向を向いた場合の左右を示すものとする。また、以下の実施形態において、特に断りのない場合、「接合」とはスポット溶接による接合を示すこととするが、スポット溶接に代えてアーク溶接や締結等の他の接合の採用を排除するものではない。
[車体前部の基本構成]
図2には、車体前部構造が適用された自動車Aの前部の概略構成が斜視図にて示されている。この図に示される如く、自動車Aの車体Bは、第1支持部としての左右一対のフロントサイドメンバ12を備えている。各フロントサイドメンバ12は、それぞれ前後方向に長手とされ、車幅方向に並列して配置されている。各フロントサイドメンバ12は、クラッシュボックス14を介して、車幅方向に長手とされたバンパリインフォースメント16に締結により接合されている。すなわち、左右のクラッシュボックス14の前端間が、バンパリインフォースメント16に架け渡されている。
図2には、車体前部構造が適用された自動車Aの前部の概略構成が斜視図にて示されている。この図に示される如く、自動車Aの車体Bは、第1支持部としての左右一対のフロントサイドメンバ12を備えている。各フロントサイドメンバ12は、それぞれ前後方向に長手とされ、車幅方向に並列して配置されている。各フロントサイドメンバ12は、クラッシュボックス14を介して、車幅方向に長手とされたバンパリインフォースメント16に締結により接合されている。すなわち、左右のクラッシュボックス14の前端間が、バンパリインフォースメント16に架け渡されている。
また、左右のフロントサイドメンバ12の前部間には、車載構造物としてのラジエータユニットRを支持するラジエータサポート18が配置されている。この実施形態では、ラジエータユニットRは、ラジエータと空調用コンデンサとが一体に取り扱い可能に結合されたユニット(アセンブリ)とされている。ラジエータサポート18は、上下に対向するアッパメンバ18U、ロアメンバ18Lの車幅方向両端が、左右一対のラジエータサポートサイド18Sにて接合されることで、正面視で矩形枠状を成す部分を含んで構成されている。このラジエータサポート18は、後述する連結プレート44を介して、各フロントサイドメンバ12に結合されている。
一方、各フロントサイドメンバ12の後端側は、エンジンコンパートメントEとキャビンCとを仕切るダッシュパネル20に接合されている。より具体的には、フロントサイドメンバ12の後部は、前側よりも後側で下方に位置するように傾斜されたキック部12Kとされており、該キック部12Kがダッシュパネル20に前面側に接合されている。キック部12Kの後下端は、図示しないフロアパネル下方に接合されたフロアアンダリインフォースに繋げられている。ダッシュパネル20の車幅方向中央部には、フロアトンネルTに繋がるトンネル部20Tが形成されている。
また、各フロントサイドメンバ12に対する車幅方向外側には、フェンダエプロン22が設けられている。この実施形態では、各フェンダエプロン22は、図示しない前輪が転舵可能に収容されるホイールハウスHを形成すると共に、サスペンションタワー22Sが一体に形成されている。各サスペンションタワー22Sは、ホイールハウスH内に収容された前輪を支持する図示しないサスペンションの上端部を支持する構成とされている。さらに、各フロントサイドメンバ12には、上記したサスペンションを支持するためのサスペンションメンバ24が取り付けられている。この実施形態では、サスペンションメンバ24は、車幅方向に長手のI型のサスペンションメンバとされており、車幅方向両端において、上記したサスペンションを構成する図示しないロアアームを前後方向に沿った軸周りに回転可能に支持するようになっている。
このサスペンションメンバ24は、前後に離れた複数個所でフロントサイドメンバ12に接合されている。具体的には、サスペンションメンバ24の車幅方向の両外端における前部は、アーム部材24Aを介してフロントサイドメンバ12における前後方向の中間部に下方から接合されている。一方、図示は省略するが、サスペンションメンバ24の車幅方向の両外端における後部は、フロントサイドメンバ12のキック部12Kの後下端部に直接的又は間接的に接合されている。
また、各フェンダエプロン22の車幅方向内端でかつ下端部は、フロントサイドメンバ12に接合されている。一方、フェンダエプロン22の車幅方向外端でかつ上端部には、前後方向に長手の骨格部であるエプロンアッパメンバ26に接合されている。各エプロンアッパメンバ26は、車体Bの前上部において車幅方向外端に沿って配置されており、後端部がフロントピラー25に接合されている。なお、エプロンアッパメンバ26は、カウル部を介してフロントピラー25に接合される構成とされても良い。この実施形態においては、フェンダエプロン22とエプロンアッパメンバ26とが接合されて成る構造体、又はこれら構成部材の単体が、本発明のエプロン部に相当する。
さらに、各エプロンアッパメンバ26は、別部材とされたインナエクステンション28を介してラジエータサポート18を構成するラジエータサポートサイド18Sの上端(アッパメンバ18Uの車幅方向外端部)に連結されている。
以上説明した構成において、エンジンコンパートメントE内には、自動車Aの駆動源であるパワーユニットP(図7参照)が配置されている。パワーユニットPは、左右のフロントサイドメンバ12間で、かつラジエータユニットRの後方で、該左右のフロントサイドメンバ12及びサスペンションメンバ24等の車体Bの構成部位によって、直接的又は間接的に支持されている。
[要部構成]
車体前部構造10の要部は、基本的に左右対称に構成されているので、以下の説明では、車幅方向一方側(左側)の構造について主に説明することとする。したがって、以下の説明では、主に、矢印LHにして示す左側が車幅方向外側となり、矢印RHにして示す右側が車幅方向内側となる。
車体前部構造10の要部は、基本的に左右対称に構成されているので、以下の説明では、車幅方向一方側(左側)の構造について主に説明することとする。したがって、以下の説明では、主に、矢印LHにして示す左側が車幅方向外側となり、矢印RHにして示す右側が車幅方向内側となる。
(エプロン延長部)
図1及び図2に示される如く、車体前部構造10を構成するエプロンアッパメンバ26は、第3支持部及び外側骨格部材としてのアウタエクステンション30を有する。アウタエクステンション30は、エプロンアッパメンバ26の本体部(後部)から連続する閉断面構造体とされており、図3に示される如く、その前端30Fがフロントサイドメンバ12の前端12Fに対する車幅方向外側に並ぶように形成されている。
図1及び図2に示される如く、車体前部構造10を構成するエプロンアッパメンバ26は、第3支持部及び外側骨格部材としてのアウタエクステンション30を有する。アウタエクステンション30は、エプロンアッパメンバ26の本体部(後部)から連続する閉断面構造体とされており、図3に示される如く、その前端30Fがフロントサイドメンバ12の前端12Fに対する車幅方向外側に並ぶように形成されている。
具体的には、エプロンアッパメンバ26は、主にフェンダエプロン22の上端が接合された部分が本体部26Mとされ、該本体部26Mよりも前方に延びる部分がアウタエクステンション30とされている。アウタエクステンション30は、本体部26Mから下方及び車幅方向内側に向かい、かつ前端30Fが前方を向くように2つの湾曲部を有する形状(略S字状)を成している。より具体的には、アウタエクステンション30における本体部26M側の湾曲部30B1は、前上向きに凸となる湾曲形状とされ、前端側の湾曲部30B2は、下後向きに凸となる湾曲形状とされている。
アウタエクステンション30における湾曲部30B2よりも前側部分は、図4及び図6Bに示される如く、前後に延びる短い矩形筒状に形成された短筒部30Tとされている。このアウタエクステンション30は、主に湾曲部30B2及び短筒部30Tが側面視でフロントサイドメンバ12にオーバラップして配置される部分とされている。
このアウタエクステンション30の断面形状は、図1に示される如く、正断面視で略矩形枠状の断面形状とされている。より具体的には、上下に対向する天壁30U及び底壁30Lの車幅方向両端が、車幅方向内外の側壁30So、30Siにて連結されて、矩形枠状の断面形状とされている。
そして、アウタエクステンション30の前端30Fは、フロントサイドメンバ12の前端12Fと前後方向の位置が略一致されると共に、該前端12Fと上下方向にオーバラップして配置されている。また、アウタエクステンション30の前部(後述する短筒部30T及び湾曲部30B2)と、フロントサイドメンバ12の前部とは、所定間隔で略平行を成すように車幅方向に離間されている。
これらアウタエクステンション30の前端30Fと、フロントサイドメンバ12の前端12Fとには、共通のフランジ32が接合されている。換言すれば、アウタエクステンション30の前端30Fとフロントサイドメンバ12の前端12Fとは、フランジ32にて連結されている。なお、この実施形態では、アウタエクステンション30の前端30Fは、フロントサイドメンバ12の前端12Fに対し若干前側に位置している。このため、フランジ32、14F、及び後述する連結プレート44の本体部44Mには、図3に示される如き段差が形成されている。この段差は、図3以外の図では図示を省略している。
(クラッシュボックス拡幅部)
また、図1及び図3に示される如く、車体前部構造10では、緩衝部材としてのクラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12よりも車幅方向外側に張り出された幅を有する拡幅構造とされている。具体的には、クラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12の前方に位置する第1緩衝部としてのインナボックス14Aと、アウタエクステンション30の前方に位置する第3緩衝部としてのアウタボックス14Bとを有して構成されている。このクラッシュボックス14の断面形状については後述する。
また、図1及び図3に示される如く、車体前部構造10では、緩衝部材としてのクラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12よりも車幅方向外側に張り出された幅を有する拡幅構造とされている。具体的には、クラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12の前方に位置する第1緩衝部としてのインナボックス14Aと、アウタエクステンション30の前方に位置する第3緩衝部としてのアウタボックス14Bとを有して構成されている。このクラッシュボックス14の断面形状については後述する。
これらインナボックス14Aとアウタボックス14Bとは、同等のエネルギ吸収特性(エネルギ吸収ストロークに対する発生荷重(エネルギ吸収量)の特性)を有する構成とされている。また、クラッシュボックス14には、図3に例示する如き変形促進用のビード14bが適宜形成されている。なお、図3以外の図においては、ビード14bの図示を省略している。
このクラッシュボックス14の後端には、フランジ14Fが接合により設けられている。フランジ14Fは、フランジ32との間に後述する連結プレート44を挟み込んだ状態で、ボルト、ナットを含む締結構造Fによってフランジ32に締結されている。これにより、クラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12及びエプロンアッパメンバ26のアウタエクステンション30の各前端に固定されている。
一方、クラッシュボックス14の前端は、図3に示されるエンドプレート33にて閉止されている。図示は省略するが、各クラッシュボックス14は、該エンドプレート33に設けられたウェルドナットにバンパリインフォースメント16側からボルトを螺合することで、バンパリインフォースメント16の背面側に固定されている。この実施形態では、クラッシュボックス14が、フロントサイドメンバ12の前端とアウタエクステンション30の前端とを結合する結合部材に相当する。
(ロアクラッシュボックス)
また、図1及び図4に示される如く、車体前部構造10では、クラッシュボックス14の下方に、第2緩衝部としてのロアクラッシュボックス(ターニングともいう)34が配置されている。ロアクラッシュボックス34は、前後方向を軸方向とする円筒状又はテーパ筒状に形成された本体部34Mの後端から、フランジ34Fが張り出されて構成されている。左右のロアクラッシュボックス34の前端間は、ロアバンパリインフォースメント36にて架け渡されている。この実施形態では、各ロアクラッシュボックス34とロアバンパリインフォースメント36との間には、図示しないブラケットが介在している。
また、図1及び図4に示される如く、車体前部構造10では、クラッシュボックス14の下方に、第2緩衝部としてのロアクラッシュボックス(ターニングともいう)34が配置されている。ロアクラッシュボックス34は、前後方向を軸方向とする円筒状又はテーパ筒状に形成された本体部34Mの後端から、フランジ34Fが張り出されて構成されている。左右のロアクラッシュボックス34の前端間は、ロアバンパリインフォースメント36にて架け渡されている。この実施形態では、各ロアクラッシュボックス34とロアバンパリインフォースメント36との間には、図示しないブラケットが介在している。
一方、ロアクラッシュボックス34の後端は、ブラケット38を介して第2支持部としてのロアサイドメンバ40の前端に締結されている。なお、ロアサイドメンバ40とブラケット38とで本発明における第2支持部が構成されているものと捉えても良い。ロアサイドメンバ40は、その後端がブラケット42を介してサスペンションメンバ24に締結されており、前後に長い骨格部材とされている。この実施形態では、図3に示される如く、ロアサイドメンバ40は、前端が後端よりも車幅方向外側に位置するように、平面視で前後方向に対し傾けられている。この傾斜角は、後述する斜め衝突の場合の相手方車両との相対角を考慮して、例えば15°程度とされる。
ブラケット38は、後述する連結プレート44と共に締結構造Fによってフランジ34Fに共締めされた立壁38Vと、立壁38Vの下端から前向きに延出された水平壁38Hとを有し、側面視で略L字状を成している。ロアサイドメンバ40の前端は、水平壁38Hに対し下側から締結構造Fによって締結固定されている。
(連結プレート)
また、図1、図3及び図4に示される如く、車体前部構造10は、フロントサイドメンバ12におけるクラッシュボックス14側と、ロアサイドメンバ40におけるロアクラッシュボックス34側とを連結する連結部材としての連結プレート44を備えている。この実施形態では、連結プレート44は、前後方向を向く平板状(図3に示す上記段差を除く)を成す本体部44Mにおいて、フロントサイドメンバ12とロアサイドメンバ40とを連結している。
また、図1、図3及び図4に示される如く、車体前部構造10は、フロントサイドメンバ12におけるクラッシュボックス14側と、ロアサイドメンバ40におけるロアクラッシュボックス34側とを連結する連結部材としての連結プレート44を備えている。この実施形態では、連結プレート44は、前後方向を向く平板状(図3に示す上記段差を除く)を成す本体部44Mにおいて、フロントサイドメンバ12とロアサイドメンバ40とを連結している。
具体的には、本体部44Mは、その上部において、クラッシュボックス14のフランジ14Fと、フロントサイドメンバ12側のフランジ32との間に挟まれた状態で、これらのフランジ14F、32に、締結構造Fによって共締めされている。また、本体部44Mは、その下部において、ブラケット38の立壁38Vに対する背面側からロアクラッシュボックス34のフランジ34Fに、締結構造Fによって共締めされている。すなわち、上下のクラッシュボックス14、34と共に、フロントサイドメンバ12、アウタエクステンション30、ロアサイドメンバ40に締結によって固定されている。
以上により、連結プレート44は、フロントサイドメンバ12におけるインナボックス14A側(前端部)と、ロアサイドメンバ40におけるロアクラッシュボックス34側(前端部)とを連結している。さらに、連結プレート44は、アウタエクステンション30におけるアウタボックス14B側である前端部を、フロントサイドメンバ12及びロアサイドメンバ40の各前端部と連結している。
また、連結プレート44における本体部44Mの車幅方向外縁部からは、外壁44Eが前方に延出されている。一方、連結プレート44における本体部44Mの車幅方向内縁部からは、車幅方向を向くと共に上下に長い平板状を成す保持部としての内壁44Iが前方に延出されている。この内壁44Iには、ラジエータサポートサイド18Sが接合されている。以下、具体的に説明する。
先ず、ラジエータサポートサイド18Sについて補足すると、図3に示される如く、ラジエータサポートサイド18Sは、車幅方向外向きに開口する断面ハット形状を成している。連結プレート44の内壁44Iは、ラジエータサポートサイド18Sにおける車幅方向内端でハット形状の底を成す底壁18SBに接合されている。より具体的には、連結プレート44の内壁44Iは、その前端部分が底壁18SBの後部に接合されている。これにより、連結プレート44は、ラジエータサポート18を介してラジエータユニットRを保持するようになっている。
そして、図4に示される如く、連結プレート44の内壁44Iには、弱化部としての孔部44Hが形成されている。孔部44Hは、内壁44Iを厚み方向(車幅方向)に貫通しており、上下方向に長い長孔とされている。この実施形態では、図3に示される如く、内壁44Iにおける孔部44Hに対する前側に位置する部分が、ラジエータサポートサイド18Sの底壁18SBとの接合部位44Jとされている。なお、図3は、内壁44Iを含む連結プレート44の一部、及びラジエータサポートサイド18Sを断面にて図示している。
上記の説明では、連結プレート44について、ラジエータサポートサイド18Sとは別の構造体として説明したが、ラジエータサポートサイド18Sすなわちラジエータサポート18を構成する部材として捉えても良い。
(クラッシュボックスの断面形状とアウタエクステンションとの関係)
図5に示される如く、クラッシュボックス14の緩衝部は、インナパネル46と、アウタパネル48と、拡張パネル50との接合によって閉断面構造体として形成されている。具体的には、インナパネル46は、車幅方向外向きに開口する略U字状を成しており、その開口端側の上下壁46U、46Lがアウタパネル48の上下端に接合されている。これにより、車幅方向内側の閉断面構造体であるインナボックス14Aが形成されている。
図5に示される如く、クラッシュボックス14の緩衝部は、インナパネル46と、アウタパネル48と、拡張パネル50との接合によって閉断面構造体として形成されている。具体的には、インナパネル46は、車幅方向外向きに開口する略U字状を成しており、その開口端側の上下壁46U、46Lがアウタパネル48の上下端に接合されている。これにより、車幅方向内側の閉断面構造体であるインナボックス14Aが形成されている。
インナボックス14Aを構成するインナパネル46は、車幅方向内側の立壁46Vと上下壁46U、46Lとの間に形成された上下一対の傾斜壁46Sを有する。これにより、インナボックス14Aにおける立壁46Vとアウタパネル48との間には、上下の傾斜壁46Sの車幅方向外縁となる上下一対の稜線(屈曲部)46Rが形成されている。
また、拡張パネル50は、車幅方向内向きに開口する略U字状を成しており、その開口端側の上下壁50U、50Lがインナパネル46の上下壁46U、46Lに接合されている。これにより、車幅方向外側の閉断面構造体であるアウタボックス14Bが形成されている。
このアウタボックス14Bを構成する拡張パネル50の上壁50U、下壁50Lは、車幅方向外側の立壁50Vと上下壁50U、50Lとの間に形成された上下一対の傾斜壁50Sを有する。これにより、アウタボックス14Bにおける立壁50Vとアウタパネル48との間には、上下の傾斜壁50Sの車幅方向内縁となる上下一対の稜線(屈曲部)50Rが形成されている。さらに、拡張パネル50の上壁50U、下壁50Lにおけるアウタパネル48と稜線50Rとの間には、車幅方向内方よりも外方が上下に狭められるように段差部50Bが形成されている。
そして、図3に示される如く、クラッシュボックス14のインナボックス14Aにおける立壁46V又は傾斜壁46Sは、フロントサイドメンバ12における車幅方向内側の側壁12Siと、車幅方向の位置が略一致されている。また、インナボックス14Aにおけるアウタパネル48は、フロントサイドメンバ12における車幅方向外側の側壁12Soと、車幅方向の位置が略一致されている。
一方、図5に示される如く、アウタボックス14Bにおける傾斜壁50Sは、アウタエクステンション30における車幅方向外側の側壁30Soと、車幅方向の位置が略一致されている。また、アウタボックス14Bにおける上下の段差部50Bは、アウタエクステンション30における車幅方向内側の側壁30Siと、車幅方向の位置が略一致されている。
この実施形態では、上側の段差部50Bは、正面視でアウタエクステンション30の側壁30Siと交差する(車幅方向位置が一致する部分を含む)配置とされている。また、下側の段差部50Bは、正面視でアウタエクステンション30の側壁30Siに対し車幅方向外側に僅かにずれて配置されている。この実施形態では、アウタエクステンション30の底壁30Lが側壁30Siの極近傍で、下側の段差部50Bを横切る配置とされている。なお、下側の段差部50Bが正面視でアウタエクステンション30の側壁30Siと交差する配置とされても良いことは言うまでもない。
(エプロン延長部の補強構造)
図1、図3及び図4に示される如く、エプロン延長部としてのアウタエクステンション30における側面視で(上下方向に)フロントサイドメンバ12とオーバラップする部分には、本発明の補強構造を構成する補強部材52が設けられている。具体的には、図6Bに示される如く、補強部材52は、主に、アウタエクステンション30における前側の湾曲部30B2及び短筒部30Tの内部に設けられている。この実施形態では、閉断面構造のアウタエクステンション30が、閉断面構造の補強部材52にて内部から補強される構成とされている。以下、具体的に説明する。
図1、図3及び図4に示される如く、エプロン延長部としてのアウタエクステンション30における側面視で(上下方向に)フロントサイドメンバ12とオーバラップする部分には、本発明の補強構造を構成する補強部材52が設けられている。具体的には、図6Bに示される如く、補強部材52は、主に、アウタエクステンション30における前側の湾曲部30B2及び短筒部30Tの内部に設けられている。この実施形態では、閉断面構造のアウタエクステンション30が、閉断面構造の補強部材52にて内部から補強される構成とされている。以下、具体的に説明する。
補強部材52は、正面視で、短筒部30Tの内面に沿った略矩形枠状の断面形状を成している。具体的には、補強部材52は、上下に対向する天壁52U及び底壁52Lの車幅方向両端が、一対の側壁52Sにて連結されて、上記した矩形枠状の断面形状とされている。
図6Bに示される如く、天壁52Uは、前後方向に沿って、アウタエクステンション30の短筒部30Tの前端から底壁30Lにおける湾曲部30B2を構成する部分に突き当たるまで延びる平板状を成している。この天壁52Uは、その前端部において短筒部30Tを構成する天壁30Uに接合されている。一方、天壁52Uの後端からは、斜め上後方に延びる上フランジ52FUが延出されており、該上フランジ52FUは湾曲部30B2を構成する底壁30Lに接合されている。
底壁52Lは、前後方向に沿って、短筒部30Tの前端から底壁30Lにおける湾曲部30B2を構成する部分に突き当たるまで延びる平板状を成している。この底壁52Lは、その前端部において短筒部30Tを構成する底壁30Lに接合されている。一方、底壁52Lの後端からは、斜め上後方に延びる下フランジ52FLが延出されており、該下フランジ52FLは湾曲部30B2を構成する底壁30Lに接合されている。
左右一対の側壁52Sは、天壁52U及び底壁52Lすなわち短筒部30Tの前端から底壁30Lにおける湾曲部30B2を構成する部分に突き当たるまで延びる、側面視で上辺側が長辺である台形状に形成されている。各側壁52Sは、一対の側壁30So、30Siのうち左右同じ側に位置する側壁に接合されている。
以上により、補強部材52は、アウタエクステンション30における短筒部30T及び湾曲部30B2を構成する天壁30U、底壁30L、側壁30So、30Siに内部から接合されている。これにより、アウタエクステンション30における側面視でフロントサイドメンバ12にオーバラップして位置する部分は、上記の通り補強部材52によって内部から補強されている(図4参照)。
この補強部材52は、板材の折り曲げ(プレス)、接合により閉断面形状とされた巻き構造とされている。具体的には、図6Aに示される如く、平板の折り曲げによって天壁52U、底壁52L、左右の側壁52S、及び上下のフランジ52FU、52FLが形成されている。
この実施形態では、底壁52Lを構成する部分が、基材である平板の基端部52A、終端部52Bとされ、互いに厚み方向に重ね合わされた状態で接合されている。そして、底壁52Lにおける基端部52Aを含む部分は、短筒部30T内における車幅方向内側の一部を占める幅W1(接合幅)を有する。一方、底壁52Lにおける終端部52Bを含む部分は、短筒部30T内における一対の側壁30So、30Si間の略全幅に亘る幅W2を有する。したがって、補強部材52の天壁52U及び底壁52Lのそれぞれは、車幅方向外側の側壁52Sから内側の側壁52Sに至る1枚板より成る部分(横壁部に相当する部分)を含んで構成されている。なお、終端部52Bが車幅方向において内側の側壁52Sの板厚の範囲内に位置する構成とすることで、該終端部52Bを含む横壁部が補強部材52の略全幅に亘る幅W2を有するものと考えて良い。
[作用]
次に、本実施形態の作用を説明する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
以下、上記構成の車体前部構造10が適用された自動車Aにおける主に車幅方向の一方側である左側に衝突体が衝突する形態の衝突が生じた場合の作用を説明する。このような形態との衝突としては、微小ラップ衝突や斜め衝突(オブリーク衝突)を挙げることができる。
ここで、微小ラップ衝突とは、自動車Aの前面衝突のうち、例えばIIHSにて規定される衝突相手方との車幅方向のラップ量が25%以下の衝突とされる。例えば車体骨格であるフロントサイドメンバに対する車幅方向外側への衝突が微小ラップ衝突に該当する。この実施形態では、一例として相対速度64km/hrでの微小ラップ衝突が想定されている。また、斜め衝突とは、例えばNHTSAにて規定される斜め前方からの衝突(一例として、衝突相手方との相対角15°、車幅方向のラップ量35%程度の衝突)とされる。この実施形態では、一例として相対速度90km/hrでの斜め衝突が想定されている。
このような形態の衝突が生じた場合、バンパリインフォースメント16及びロアバンパリインフォースメント36の車幅方向端部に衝突体(図7に示すバリヤBr)から荷重が入力される。すると、クラッシュボックス14、ロアクラッシュボックス34が圧縮破壊されつつ、衝突初期のエネルギ吸収が果たされる。
また、バンパリインフォースメント16におけるフロントサイドメンバ12に対する車幅方向外側に衝突荷重が入力されることで、図7Aに示される如くフロントサイドメンバ12には前端を車幅方向外側に引っ張る如き曲げ荷重Fbが作用する。この荷重Fbによって、フロントサイドメンバ12には、図7Bに示される如く車幅方向に内向きに折れが生じる。
すると、フロントサイドメンバ12における折れ部がパワーユニットPに干渉し、バリヤBrからの衝突荷重の一部が、パワーユニットPすなわち自動車Aの前部おける質量集中部(の1つ)に対し、車幅方向の反衝突側に向かう横力Fy1(慣性力)が入力される。この横力Fy1は、自動車Aの車体をバリヤBrから遠ざけてすれ違いを促進させるのに寄与する。
さらに衝突が進行すると、図7Cに示される如く、バンパリインフォースメント16に折れが生じる。すると、エプロンアッパメンバ26のアウタエクステンション30の前端部がフロントサイドメンバ12側に曲がる。このため、アウタエクステンション30における側面視でフロントサイドメンバ12にオーバラップして配置されている前部(短筒部30T及び湾曲部30B2)がフロントサイドメンバ12の側壁12Soに干渉する。
これにより、図7Cに示される如く、バリヤBrからの荷重の一部がアウタエクステンション30、フロントサイドメンバ12を介して、パワーユニットPに横力Fy2として効率的に伝達されることとなる。したがって、自動車Aの車体をバリヤBrから遠ざけることによる該車体とバリヤBrとのすれ違いが一層促進されることとなる。
以上説明したように、上下のバンパリインフォースメント16、36への荷重分散、衝突初期のエネルギ吸収、及びパワーユニットPへの横力の発生によって、自動車Aの車体の変形が抑制される。
(拡幅クラッシュボックスによる作用効果)
ここで、車体前部構造10では、クラッシュボックス14がフロントサイドメンバ12の前方に位置するインナボックス14Aと、アウタエクステンション30の前方に位置するアウタボックス14Bとを有して構成されている。換言すれば、クラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12及びアウタエクステンション30を繋ぐ(跨がる)ように幅広とされている。
ここで、車体前部構造10では、クラッシュボックス14がフロントサイドメンバ12の前方に位置するインナボックス14Aと、アウタエクステンション30の前方に位置するアウタボックス14Bとを有して構成されている。換言すれば、クラッシュボックス14は、フロントサイドメンバ12及びアウタエクステンション30を繋ぐ(跨がる)ように幅広とされている。
このため、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に、バンパリインフォースメント16の車幅方向端部(フロントサイドメンバ12に対する外側)での折れが抑制されて、クラッシュボックス14による効率的なエネルギ吸収が果たされる。また、クラッシュボックス14によるエネルギ吸収が果たされないまま衝突相手方がフロントサイドメンバ12の車幅方向外側をすり抜ける現象が防止又は効果的に抑制される。
また、アウタボックス14Bがアウタエクステンション30に接続されている。このため、インナボックス14Aからフロントサイドメンバ12への荷重伝達経路に加え、アウタボックス14Bからアウタエクステンション30を介したエプロンアッパメンバ26の本体部26Mへの荷重伝達経路が形成される。すなわち、バンパリインフォースメント16の車幅方向端部に入力された荷重が車体各部へ効率的に分散される。
そして、アウタボックス14Bは、車幅方向外側では、傾斜壁50Sがアウタエクステンション30の側壁30Soと車幅方向の位置が略一致されている。また、車幅方向内側では、段差部50Bがアウタエクステンション30の側壁30Siと車幅方向の位置が略一致されている。このため、車幅方向に幅広い扁平形状のクラッシュボックス14において、段差部50Bを有しない比較例、段差部50Bが側壁30Siと車幅方向にずれている比較例と比較して、該幅広い範囲を有効に利用してエネルギ吸収が果たされる。
補足すると、クラッシュボックス14のアウタボックス14Bに段差部50Bが形成されることで、換言すれば、板材の折れ部である稜線が追加されることで、荷重負担に有効な領域が増加する。すなわち、クラッシュボックス14のアウタボックス14Bでのエネルギ吸収量(ストロークあたりの発生荷重)が増加する。また、段差部50Bが形成されない構成と比較して、拡張パネル50の上下壁50U、50Lの辺長が短くなるので、座屈波長が短くなり、エネルギ吸収の効率化が図られる。
そして、上記の通り段差部50Bとアウタエクステンション30の側壁30Siとの車幅方向の位置が略一致されているため、アウタボックス14Bに入力された荷重を直接的にアウタエクステンション30に伝達することができる。このため、バンパリインフォースメント16からクラッシュボックス14を介したフロントサイドメンバ12、アウタエクステンション30への荷重伝達効率の向上が図られる。
(連結プレートによる作用効果)
またここで、車体前部構造10では、フロントサイドメンバ12のインナボックス14A側である前端部と、ロアサイドメンバ40におけるロアクラッシュボックス34側である前端部とが、連結プレート44によって連結されている。このため、クラッシュボックス14からの荷重が連結プレート44を介してロアサイドメンバ40に伝達される経路、及びロアクラッシュボックス34からの荷重が連結プレート44を介してフロントサイドメンバ12に伝達される経路が形成される。
またここで、車体前部構造10では、フロントサイドメンバ12のインナボックス14A側である前端部と、ロアサイドメンバ40におけるロアクラッシュボックス34側である前端部とが、連結プレート44によって連結されている。このため、クラッシュボックス14からの荷重が連結プレート44を介してロアサイドメンバ40に伝達される経路、及びロアクラッシュボックス34からの荷重が連結プレート44を介してフロントサイドメンバ12に伝達される経路が形成される。
これにより、上下のクラッシュボックス14、34によるエネルギ吸収過程(衝突初期)に、上下のクラッシュボックス14、34(各バンパリインフォースメント16、36)への入力荷重を車体の各骨格部に分散することができる。すなわち上下のクラッシュボックス14、34に不均等に荷重が入力された場合でも、車体各部に効率的に荷重を分散させることができる。
このように、本実施形態に係る車体前部構造10では、微小ラップ衝突や斜め衝突の荷重を衝突初期に車体各部に分散することができる。このため、連結プレート44を有しない構成と比較して、特定の骨格部材に荷重が集中することが抑制され、微小ラップ衝突や斜め衝突に対し、車体における車室側の変形が小さく抑えられる。
さらに、連結プレート44によって、アウタエクステンション30におけるアウタボックス14B側である前端部が、フロントサイドメンバ12及びロアサイドメンバ40の各前端部に連結されている。このため、インナボックス14Aからの荷重が連結プレート44を介してアウタエクステンション30に伝達される経路、アウタボックス14Bからの荷重が連結プレート44を介してフロントサイドメンバ12に伝達される経路が形成される。同様に、ロアクラッシュボックス34からの荷重が連結プレート44を介してアウタエクステンション30に伝達される経路、アウタボックス14Bからの荷重が連結プレート44を介してロアサイドメンバ40に伝達される経路が形成される。
これらにより、クラッシュボックス14によるエネルギ吸収過程で、クラッシュボックス14、ロアクラッシュボックス34への入力荷重を、車体の各骨格部に分散することができる。特に、アウタボックス14Bがアウタエクステンション30にて支持されているため、例えば、アウタボックス14Bがフロントサイドメンバ12の拡幅部や分岐部等にて支持される構成と比較して、車体のより広い範囲に効率的に荷重を分散させることができる。
また、車体前部構造10では、ラジエータサポートサイド18Sが連結プレート44の内壁44Iにおける孔部44Hの前側部分に接合(保持)されている。このため、前面衝突等の際にラジエータユニットRが後方への荷重を受けると、内壁44Iが弱化部である孔部44Hの上下で主に変形することで、ラジエータユニットRが後退する。これにより、低速での衝突(軽衝突)の際にラジエータユニットRの受けるダメージが軽減され、該ラジエータユニットRの交換が必要になる確率が低くなる。ラジエータユニットRの交換が不要の場合、軽衝突時の修理(部品入手)時間や費用が抑えられる。
さらに、クラッシュボックス14、ロアクラッシュボックス34が締結構造Fによってフロントサイドメンバ12、アウタエクステンション30、ロアサイドメンバ40に接続されている。このため、軽衝突により上下のバンパリインフォースメント16、36や上下のクラッシュボックス14、34が損傷を受けた場合に、フロントサイドメンバ12、アウタエクステンション30、ロアサイドメンバ40に対する前側部分を交換することができる。これによっても、軽衝突時の修理(部品入手)時間や費用が抑えられる。また、この実施形態では、ロアサイドメンバ40の前後端は、それぞれ締結によってブラケット38、サスペンションメンバ24に接続されており、該ロアサイドメンバ40の交換も容易である。
(補強部材による作用効果)
上記した通り、微小ラップ衝突や斜め衝突の際には、図7Bに示される如く内折れしたフロントサイドメンバ12からパワーユニットPへ横力Fy1が入力される。さらに、図7Cに示される如くフロントサイドメンバ12に干渉したアウタエクステンション30から、該フロントサイドメンバ12を介してパワーユニットPへ横力Fy2が入力される。
上記した通り、微小ラップ衝突や斜め衝突の際には、図7Bに示される如く内折れしたフロントサイドメンバ12からパワーユニットPへ横力Fy1が入力される。さらに、図7Cに示される如くフロントサイドメンバ12に干渉したアウタエクステンション30から、該フロントサイドメンバ12を介してパワーユニットPへ横力Fy2が入力される。
ここで、車体前部構造10は、アウタエクステンション30における側面視でフロントサイドメンバ12とオーバラップする前端部である短筒部30T、前側の湾曲部30B2に補強部材52が設けられている。このため、アウタエクステンション30の前端部は、バリヤBrとの衝突によって潰れることが抑制されて、該バリヤBrからの後向き荷重を、フロントサイドメンバ12を車幅方向の反衝突側へと押す横力Fy2へと効率的に変換することができる。
このように、本実施形態に係る車体前部構造10では、微小ラップ衝突や斜め衝突の際に車体を反衝突側に効率的に移動させることができる。
また、補強部材52が閉断面構造であるため、簡単かつ軽量な構造で、バリヤBrからの荷重を効率的に横力に変換してフロントサイドメンバ12に伝達させることができる。さらに、補強部材52が板材の折り曲げ(プレス)、接合により閉断面形状とされた巻き構造とされているため、押出し材や2部材の接合構造にて補強部材を得る構成と比較して、一層簡単な構造で所要の性能を有する補強部材52を得ることができる。
そして、このような巻き構造の補強部材において、基端部52Aと重ね合わされ接合される終端部52Bを含む部分が、側壁52Sから内側の側壁52Sに至る(全幅に亘る)1枚板より成る部分を含んで、底壁52Lを構成している。このため、衝突形態によって基端と終端との接合が解除される状況においても、該底壁52Lにおける終端部52Bを含む1枚板状の部分を介して、効率的にフロントサイドメンバ12に荷重を伝達することができる。
なお、上記した実施形態では、単一のクラッシュボックス14がインナボックス14A及びアウタボックス14Bを有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インナボックス14Aとアウタボックス14Bとが別体である構成としても良い。すなわち、クラッシュボックス14が段差部50Bを有する構成に限定されることはない。インナボックス14Aとアウタボックス14Bとが別体である構成では、連結プレート44は、フロントサイドメンバ12及びアウタエクステンション30の少なくとも一方の前端側と、ロアサイドメンバ40の前端側とを連結する構成すれば良い。すなわち、フロントサイドメンバ12、インナボックス14Aを第3支持部、第3緩衝部と捉え、アウタエクステンション30、アウタボックス14Bを第1支持部、第1緩衝部と捉えても良い。さらに、連結プレート44がフロントサイドメンバ12の前端側とロアサイドメンバ40の前端側とを連結する構成では、アウタボックス14Bを有しない構成としても良い。
また、上記した実施形態では、第3支持部がアウタエクステンション30である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、フロントサイドメンバ12前端側に設けた拡幅部や分岐部を第3支持部とし、該第3支持部にてアウタボックス14Bを支持する構成としても良い。また、アウタエクステンション30を有する構成において、該アウタエクステンション30が、後端がフロントピラーに接続されたエプロンアッパメンバ26から延出された構成に限定されることはない。例えば、フェンダエプロン22を含むエプロン部に後端が支持されたアウタエクステンションを有する構成としても良く、後端がカウル部等に接続されたエプロンアッパメンバ26からアウタエクステンションが延出された構成としても良い。さらに、本体部26M及びアウタエクステンション30を含むエプロンアッパメンバ26全体(フロントピラー25からアウタボックス14Bに至る部分)を、本発明の外側骨格部材として捉えても良い。
さらに、上記した実施形態では、アウタエクステンション30に補強部材52を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アウタエクステンション30の短筒部30T及び湾曲部30B2の少なくとも一部を厚肉とすることで補強構造を構成しても良い。また、補強構造を有しない構成としても良い。
さらに、アウタエクステンション30の補強構造を有する構成において、補強部材の構造が上記補強部材52の構造に限定されることはない。例えば、補強部材52の一対の側壁52S間を架け渡す中間壁を設けた構成としても良く、アウタエクステンション30の一対の側壁30Si、30Soを架け渡す板状の補強部材としても良い。また例えば、閉断面構造の補強部材において、板材の巻き構造による形成される閉断面構造に限られることはなく、例えばアルミ押出し品や樹脂成型品を採用しても良い。
さらにまた、上記した実施形態では、連結部材として板材より成る連結プレート44を採用した例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パイプや筒体などの閉断面構造体を連結部材としても良い。また、連結部材は、フロントサイドメンバ12、アウタエクステンション30、ロアサイドメンバ40に締結にて固定される構成には限定されず、例えば溶接等の固定構造を採用することができる。
また、上記した実施形態では、フロントサイドメンバ12、ロアサイドメンバ40、アウタエクステンション30、すなわち3つの骨格部材の各前端が連結プレート44にて連結された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、連結プレート44に代えて、上記3つの骨格部材のうち何れか2つの前端を連結する連結部材を有する構成としても良く、連結部材を有しない構成としても良い。また、このような連結部材を備える構成において、該連結部材がプレートである構成に限定されないことは言うまでもない。
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で各種変更して実施可能であることは言うまでもない。
Claims (3)
- フロントサイドメンバと、
前記フロントサイドメンバに対して車幅方向外側に離間して配置され、車両前後方向の後端がエプロン部又はフロントピラーに接続されると共に、車両前後方向の前端側が側面視で前記フロントサイドメンバにおける車両前後方向の前端側にオーバラップされ、かつ長手方向との直交断面が閉断面とされた外側骨格部材と、
前記フロントサイドメンバの車両前後方向の前端側と前記外側骨格部材の車両前後方向の前端側とを結合し、衝突荷重が入力される結合部材と、
前記閉断面内に設けられた閉断面構造体とされており、前記外側骨格部材における側面視で前記フロントサイドメンバにオーバラップされた部分で、該外側骨格部材を補強する補強構造と、
を備えた車体前部構造。 - 前記補強構造は、曲げた板材の基端部と終端部との接合により閉断面構造体として形成されており、前記基端部又は終端部を含む壁部が車幅方向の全幅に亘る横壁部とされている請求項1記載の車体前部構造。
- 前記結合部材は、車両前後方向との直交断面が閉断面とされると共に、前記フロントサイドメンバ及び前記外側骨格部材の前端とバンパリインフォースメントとの間に介在された緩衝部材とを含んで構成されており、
前記緩衝部材における正面視で前記外側骨格部材の車幅方向内側の壁部とオーバラップする上壁又は下壁には、段差部が形成されている請求項1又は請求項2記載の車体前部構造。
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