JP6160464B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部車体構造に関するものである。

車両としての自動車にあっては、車体前部において前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームを有し、この左右一対のサイドフレームの前端に、車幅方向に伸びるバンパビームが取付けられる。そして、前方障害物に衝突したとき、特に歩行者の脚部が衝突したときに、障害物が車体前部に侵入するのを抑制するために、バンパビームの下方において、車幅方向に伸びるスティフナ（ロアバンパビームと呼ばれることもある）を有する保護部材を設けることも行われている。

特許文献１には、車両前端に形成されるラジエタ開口の開口面積を大きく確保できるように、スティフナの車幅方向中央部が階段状に部分的に低くなるように形成したものが開示されている。すなわち、スティフナは、正面視において、車幅方向中央部が低い位置で水平方向に略直線状に伸びる中央水平部と、中央水平部の車幅方向端からそれぞれ上方へ略垂直に立ち上がる垂直部と、各垂直部の上端から車幅方向外側に向けて水平に略直線状に伸びる端部水平部と、を有する形状に設定したものが開示されている。

特開２０１１−０６３０９６号公報

前述した特許文献１に記載のスティフナ形状は、ラジエタ開口の開口面積を大きく確保するという点では好ましいものとなる。しかしながら、特許文献１に記載のものは、正面視において略直角に折れ曲がる段差部分を複数箇所有することから、この段差部分の強度確保のために板厚をかなり厚くする必要があり、このためかなりの重量物とならざるを得ず、この点においてなんらかの対策が望まれるものである。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、ラジエタ開口の開口面積の確保と、スティフナの強度を大きな重量増加を伴うことなく確保することとを共に高い次元で満足できるようにした車両の前部車体構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
を備え、
前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
前記スティフナは、車幅方向中央部において、上面と下面との距離を小さくしつつも前後幅を大きくすることにより、閉断面面積を大きく確保しつつ下面が水平方向に略直線状に伸びるようにされており、
前記スティフナは、上側部材と該上側部材に接合された下側部材とによって閉断面状に形成されており、
前記上側部材と下側部材とは、その後部に形成された後フランジ部同士が接合されており、
前記後フランジ部同士の接合部が、背面視において、水平方向に略直線状に伸びるようにされている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、スティフナの車幅方向中央部の上面を凹み形状にしてあるので、この分ラジエタ開口の開口面積を大きく確保することができる。また、スティフナの下面を水平方向に略直線状に伸びるように形成したことと、車幅方向中央部においては前後幅を大きく確保しつつも上面と下面との距離が小さくされているので、閉断面構造を採用したこととあいまって全体として大きく重量増加させることなく、スティフナの強度が確保されることになる。とりわけ、車幅方向における閉断面部の断面積をあまり減少させないことにより、軽量でありながら、ラジエタ開口の開口面積を大きくすることと、形状変化部において所定強度を確保して車幅方向各部位の変形荷重を揃えることを両立できる。

以上に加えて、後フランジ部が水平方向に略直線状とされているので、スティフナの強度向上の上で、また同じ強度の確保であればより軽量化を図る上で好ましいものとなる。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、請求項２に記載のように、
車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
を備え、
前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
前記スティフナは、上側部材と該上側部材に接合された下側部材とによって閉断面状に形成されており、
前記上側部材と下側部材とは、その後部に形成された後フランジ部同士が接合されており、
前記後フランジ部同士の接合部が、背面視において、水平方向に略直線状に伸びるようにされている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、スティフナの車幅方向中央部の上面を凹み形状にしてあるので、この分ラジエタ開口の開口面積を大きく確保することができる。また、スティフナの下面を水平方向に略直線状に伸びるように形成したことと、後フランジ部の接合部位を水平方向に略直線状となるように形成したこととによって、閉断面構造を採用したこととあいまって全体として大きく重量増加させることなく、スティフナの強度が確保されることになる。

上記第１、第２の各解決手法を前提として、次のような解決手法を採択することができる。すなわち、
前記スティフナの閉断面部は、車幅方向中央部の前後幅が他の部位の前後幅よりも大きくされている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、車幅方向中央部において、上面と下面との距離が小さくしつつも前後幅を十分に確保して、強度確保の上で好ましいものとなる他、他の部位との変形荷重を揃える点でも好ましいものとなる。
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第３の解決手法を採択してある。すなわち、請求項４に記載のように、
車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
を備え、
前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
前記スティフナは、車幅方向中央部において、上面と下面との距離を小さくしつつも前後幅を大きくすることにより、閉断面面積を大きく確保しつつ下面が水平方向に略直線状に伸びるようにされ、
前記スティフナの閉断面部は、車幅方向中央部の前後幅が他の部位の前後幅よりも大きくされている、
ようにしてある。

本発明によれば、ラジエタ開口の開口面積を大きく確保しつつ、大きな重量増加を伴うことなくスティフナの強度を確保することができる。

本発明が適用された車両の前部構造の一例を示す斜視図。 図１に示す車両の前部が、上下方向に伸びる障害物に衝突する状態を示す側面図。 スティフナとブラケットとの取付け例を示す斜視図。 スティフナを前方から見た正面図。 スティフナを後方から見た背面図。 スティフナとブラケットとを上方から見た平面図。 図６のＸ７Ａ−Ｘ７Ａ線、Ｘ７Ｂ−Ｘ７Ｂ線、Ｘ７Ｃ−Ｘ７Ｃ線に相当する部分の断面を示すと共に、各断面図における後フランジ部の接合位置関係を示す図。

車両の前部構造を示す図１において、１は、前後方向に伸びる車体強度部材としてのサイドフレーム（フロントサイドフレーム）である。各サイドフレーム１の前端にはクラッシュカン２が取付けられている。左右一対のクラッシュカン２には、車幅方向に伸びる強度部材としてのバンパビーム３が取付けられている。そして、バンパビーム３の前面には、車幅方向に伸びるエネルギ吸収部材４が取付けられている。エネルギ吸収部材４は、例えば合成樹脂によって形成することができる。図１中、５は、左右一対のサイドフレーム１に取付けられたサスペンションクロスメンバ（サスペンションフレーム）である。

各サイドフレーム１の前部には、強度部材としてのセットプレート６を介して、ブラケット１１の上端部が取付けられている。実施形態では、サスペンションクロスメンバ５の左右端部からサイドフレーム１に沿って前方に伸びる前方延設部５ａが形成されて、この前方延設部５ａの前端に対してもセットプレート６が連結されている（図２をも参照）。ブラケット１１は、例えば鉄系金属板を加工することにより形成されている。左右一対のブラケット１１は、下方かつ前方に傾斜して伸びている。そして、ブラケット１１のうち前後方向に伸びる部分は、前方に向かうにつれて徐々に上下幅が小さくなるように形成されている。

左右一対のブラケット１１の前端部（下端部）同士が、車幅方向に伸びるスティフナ１２によって連結されている。スティフナ１２は、後述するように、車幅方向に伸びる閉断面構造として形成されて、上下２枚の例えば鉄系金属板を加工することにより形成されている。ブラケット１１とスティフナ１２とは、例えばスポット溶接によって接合され（実施形態では上下２カ所で接合）、その接合部位の詳細が図３に示される。

スティフナ１２は、バンパビーム３よりも低い位置に配設されて、スティフナ１２の上方空間が、ラジエタ開口とされる。そして、スティフナ１２は、閉断面とされたその前部分が前方に向かうにつれて下方に向かうように前下がりに傾斜され、かつその前端は略９０度下方に向かうように短く折曲されている（図７参照）。なお、ブラケット１１とスティフナ１２とによって、歩行者用の保護部材１０が構成される。

図２中、７は、車体外装材としてのボンネットであり、その前端は、エネルギ吸収部材４の直前方に位置されている。すなわち、実施形態では、ボンネット７が極めて低く設定された車両となっており、具体的には、エネルギ吸収部材４の路面からの高さ位置が、４０〜５０ｃｍ程度と低い位置とされている。なお、ボンネット７の前端に面一に連なる前部車体外装材を別途有して、この前部車体外装材がエネルギ吸収部材４の直前方に位置するような車両であってもよい。勿論、本発明の適用対象となる車両としては、ボンネット７の前端あるいは上記前部車体外装材の前端が、エネルギ吸収部材４よりも高い位置に位置設定される車両であってもよい。勿論、ボンネット７の前端の下方空間がラジエタ開口のための空間とされる。

次に、図２以下をも参照しつつ、保護部材１０としてのブラケット１１およびスティフナ１２について説明する。まず、ブラケット１１の詳細およびスティフナ１２に対する連結部位が、図３に示される。ブラケット１１は、実施形態では、前方に向かうにつれて徐々に車幅方向外側に向かうように形成されている（図６参照）。

車幅方向に伸びるスティフナ１２は、図７に示すように、板材からなる上側部材２１と下側部材２２とを接合することにより、閉断面状に形成されている。すなわち、下側部材２２の前端部は、上側部材２１の前端部下面に沿うようにして上側部材２１に接合されている。また、上側部材２１の後端部には、後方に向けて伸びる後フランジ部２１ａが形成される一方、下側部材２２の後端部には、後方に向けて伸びる後フランジ部２２ａが形成されている。そして、各後フランジ部２１ａと２２ａ同士が、例えばスポット溶接により接合されている。この後フランジ部２１ａと２２ａとの接合部位は、後方から見た背面視において、水平方向に伸びる略直線状とされている（図５、図７参照）。このように、接合部位が略直線状とされていることによりスティフナ１２の強度向上の上で好ましいものとなっている。

スティフナ１２は、図４、図５に示すように、その上面（上側部材２１）のうち車幅方向中央部が凹み形状となっており、この凹み形状部分が凹部１２ａとして示される。スティフナ１２の上面は、車幅方向中央部に形成された凹部１２ａの各車幅方向端からは、徐々に上方に向かうように傾斜された傾斜部１２ｂとされている。そして、傾斜部１２ｂの車幅方向端から車幅方向外方側にかけては、水平方向に略直線状に伸びる端部水平部１２ｃとされている。このスティフナの車幅方向中央部の凹部１２ａとボンネット７の前端との間の上下方向の空間がラジエタ開口を確保するための空間となり、凹部１２ａの形成によって、ラジエタ開口の開口面積を大きく確保することができる（特に上下方向長さの確保）。

スティフナ１２の下面は、特に図４に示すように、水平方向に略直線状とされている。この略直線状の設定によって、スティフナ１２の強度確保の点でさらに好ましいものとなっている。

スティフナ１２の車幅方向中央部においては、上面に凹部１２ａが形成される一方、下面が水平方向に略直線状に形成されていることから、その上面と下面との距離が他の部位に比して小さいものとなる。このため。車幅方向中央部の強度確保のために、車幅方向中央部の閉断面形状は、前後幅が大きくなるようにされ、特に、車幅方向中央部の前後幅は、その他の部位の閉断面の前後幅よりも大きくされている（図７参照）。換言すれば、車幅方向中央部においては、閉断面の上下幅が小さいことを、前後幅を大きくすることによって、その他の部位と同等強度を確保するようになっている（衝突時の変形荷重を車幅方向全長に渡って揃える点で有利）。なお、スティフナ１２の車幅方向に伸びる閉断面の断面積は、車幅方向中央部から車幅方向端部に渡ってほぼ同じとされ、しかも断面積そのものが急激に変化しないようにされている。

ここで、ブラケット１１とスティフナ１２とで保護部材１０が構成されるが、この保護部材１０に対して前方障害物としての例えば歩行者が衝突した場合を想定する。この場合、歩行者の脚部に対してスティフナ１２が衝突されることになるが、図２では、歩行者の脚部を想定したフレックスインパクタが符号１００で示され、その膝部の関節に相当する部分が符号１０１で示される。図２から理解されるように、エネルギ吸収部材４が膝関節相当部分１０１付近に衝突され、スティフナ１２は膝関節相当部分１０１よりも相当に低い位置（足首付近）に衝突されることになる。

次に、前方障害物としての歩行者に衝突した場合において、ブラケット１１とスティフナ１２とによる歩行者の保護機能について説明する。まず、衝突初期時からの第１段階では、スティフナ１２が突っ張ることにより、相対的に、荷重の増大に対する変形量の増大割合が小さいものとなる（高剛性）。この第１段階での荷重・変形特性により、障害物（特に歩行者の脚部）が車体前部の下方に侵入してしまう事態が防止される。

上記第１段階に続く第２段階では、第１段階に比して相対的に、荷重の増大に対する変形量の増大割合が大きいものとなる（低剛性）。すなわち、スティフナ１２の前端部が下方かつ前方に傾斜されていることにより、衝突荷重を受けて後下方へと傾斜されるように変形される（つまりブラケット１１と一直線となる方向に変形される）。これにより、エネルギ吸収が行われて、障害物としての歩行者の脚部の局部変形を抑制する作用が得られることとなる。また、ブラケット１１を、前方に向かうにつれて徐々に車幅方向外側に向かうように形成しておくことにより、上記第２段階でのエネルギ吸収がより効果的に行われる。

上記第２段階に続く第３段階では、第２段階に比して相対的に、荷重の増大に対する変形量の増大割合が小さいものとなる（高剛性）。すなわち、スティフナ１２が、前記第２段階でブラケット１１と一直線となる方向に向けて下方かつ後方へ傾斜するように変形されるが、やがてブラケット１１とほぼ一直線となることにより、ブラケット１１がセットプレーと６と協働して変形に対して大きな抵抗を発揮することとなって、荷重の増大に対する変形量の増大割合が小さくされることになる。なお、実施形態では、荷重の増大に対する変形量の増大割合が、第３段階がもっとも小さくなるように設定されている。この第３段階での荷重・変形特性によって、障害物としての歩行者は、車体前方に向けて跳ね上げられることになる。このとき、歩行者は、エネルギ吸収部材４付近を支点としてそれよりも下方部分が跳ね上げられて、歩行者はボンネット７上に乗り上げられるような作用を受け、歩行者の安全対策上、極めて好ましいものとなる。なお、上述した荷重変形特性は一例であり、これ以外の荷重変形特性を有するように適宜変更することができる。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。スティフナ１２は、互いに分割構成とされた２枚の板部材からなる上側部材２１と下側部材２２を用いる場合に限らず、１枚の板材を曲げ加工して閉断面構造を得るようにしてもよい。ブラケット１１とセットプレート６とを一体成形するようにしてもよい。また、ブラケット１１とセットプレート６とからなる部材をさらに３以上の部材で分割構成するようにしてもよい。さらに、ブラケット１１そのものを２以上の部材による分割構成としてもよい。ブラケット１１（セットプレート６）は、サイドフレーム１とサスペンションクロスメンバ５との両方に取付けることなく、いずれか一方のみに取付けるようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、障害物への保護を行って、衝突安全対策上好ましいものである。

１：サイドフレーム
３：バンパビーム
４：エネルギ吸収部材
５：サスペンションクロスメンバ
５ａ：前方延設部
６：セットプレート
７：ボンネット
１０：保護部材
１１：ブラケット
１２：スティフナ
１２ａ：凹部
１２ｂ：傾斜部
１２ｃ：端部水平部
２１：上側部材
２１ａ：後フランジ部
２２：下側部材
２２ａ：後フランジ部
１００：フレックスインパクタ
１０１：膝関節相当部

Claims (4)

1. 車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
   車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
   前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
   車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
   を備え、
   前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
   前記スティフナは、車幅方向中央部において、上面と下面との距離を小さくしつつも前後幅を大きくすることにより、閉断面面積を大きく確保しつつ下面が水平方向に略直線状に伸びるようにされており、
   前記スティフナは、上側部材と該上側部材に接合された下側部材とによって閉断面状に形成されており、
   前記上側部材と下側部材とは、その後部に形成された後フランジ部同士が接合されており、
   前記後フランジ部同士の接合部が、背面視において、水平方向に略直線状に伸びるようにされている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
   車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
   前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
   車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
   を備え、
   前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
   前記スティフナは、上側部材と該上側部材に接合された下側部材とによって閉断面状に形成されており、
   前記上側部材と下側部材とは、その後部に形成された後フランジ部同士が接合されており、
   前記後フランジ部同士の接合部が、背面視において、水平方向に略直線状に伸びるようにされている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記スティフナの閉断面部は、車幅方向中央部の前後幅が他の部位の前後幅よりも大きくされている、ことを特徴とする車両の前部車体構造。
4. 車体前部で前後方向に伸びる左右一対のサイドフレームと、
   車幅方向に伸びて、前記左右一対のサイドフレームの前端に取付けられたバンパビームと、
   前記左右一対のサイドフレームと該サイドフレームに取付けられたサスペンションクロスメンバとの少なくとも一方に取付けられ、下方かつ前方に傾斜して伸びる左右一対のブラケットと、
   車幅方向に伸びると共に前記バンパビームの下方に配設されて、前記左右一対のブラケットの前端に取付けられたスティフナと、
   を備え、
   前記スティフナは、車幅方向に伸びる閉断面部を有すると共に、正面視において、車幅方向中央部の上面が凹み形状とされる一方、下面が水平方向に略直線状に伸びるように形成され、
   前記スティフナは、車幅方向中央部において、上面と下面との距離を小さくしつつも前後幅を大きくすることにより、閉断面面積を大きく確保しつつ下面が水平方向に略直線状に伸びるようにされ、
   前記スティフナの閉断面部は、車幅方向中央部の前後幅が他の部位の前後幅よりも大きくされている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
   
   
   
   

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