JP6215891B2 - 衝撃吸収部材付き車体構造 - Google Patents
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Description
車体構造によれば、軽衝突により入力する衝突荷重(軽衝突荷重という)で衝撃吸収部材を変形させて、衝撃吸収部材で軽衝突荷重の軽エネルギ吸収が可能である。これにより、フロントサイドフレームの変形を抑え、車両の修理費を軽減できる。
これにより、前面衝突やオフセット衝突の際に、乗員に加わる減速度(加速度)を低減させることが可能になる。
よって、フロントサイドフレームとバンパビームとの間に介在される衝撃吸収部材の車体前後方向の長さが自動的に決まってしまう。
このため、前面衝突やオフセット衝突の初期エネルギを吸収するように衝撃吸収部材の剛性を確保することが難しい。
すなわち、断面逆U字状に形成された上側部材の内壁、断面U字状に形成された下側部材の内壁、および補強部材の内フランジの3部材が重ね合わされた状態で接合される。同様に、上側部材の外壁、下側部材の外壁および補強部材の外フランジの3部材が重ね合わされた状態で接合される。
これにより、上側部材および下側部材で略矩形状の筒体が形成され、筒体の内部に補強部材が設けられる。
また、筒体の後部において、内壁および外壁に複数のビードが車体前後方向へ延びるように形成される。さらに、筒体の内部に補強部材が設けられている。よって、前面衝突やオフセット衝突の初期エネルギを吸収するように筒体の後部の剛性が確保される。
しかし、特許文献1の衝撃吸収部材は、軽衝突時の軽エネルギや、前面衝突やオフセット衝突の初期エネルギの吸収を可能にするために、筒体の内部に補強部材を設ける必要がある。このため、部品点数が増えてしまい、そのことがコストや重量の増加を抑える妨げになる。
よって、軽衝突により衝撃吸収部材の先端部に軽衝突荷重が入力した際に、第1脆弱部に応力を集中させて、第1脆弱部を衝撃吸収部材の変形の起点(トリガー)とすることができる。これにより、軽衝突により入力した軽衝突荷重で、車体骨格部材を変形させることなく、衝撃吸収部材を第1脆弱部から効率よく変形させて軽衝突荷重を好適に吸収できる。
これにより、前面衝突やオフセット衝突により入力した衝突荷重で、剛性が確保された車体骨格部材側の部位を潰すことができ、衝突荷重の初期エネルギの吸収を好適に吸収できる。
このように、補強部材を用いることなく、軽衝突時の軽エネルギを吸収でき、かつ、前面衝突やオフセット衝突の初期エネルギを吸収できる。
よって、軽衝突により衝撃吸収部材やメンバ衝撃吸収部材に軽衝突荷重が入力した際に、入力した軽衝突荷重で、車体骨格部材を変形させることなく、衝撃吸収部材をフランジより衝突荷重の入力側から変形させ、メンバ衝撃吸収部材を第3脆弱部から変形させることができる。
これにより、衝撃吸収部材やメンバ衝撃吸収部材に入力した軽衝突荷重の吸収量を増すことができる。
一方、アッパメンバの前端部側にメンバ衝撃吸収部材を設けることにより、前面衝突やオフセット衝突により入力した衝突荷重に対する剛性を高くできる。これにより、衝撃吸収部材やメンバ衝撃吸収部材による衝突荷重の初期エネルギの吸収量を増すことができる。
よって、補強部材を別部材として用いることなく、アッパメンバ側の部位の剛性がメンバ剛性部とメンバフランジとで確保される。
これにより、前面衝突やオフセット衝突により入力した衝突荷重で、衝撃吸収部材の車体骨格部材側の部位や、メンバ衝撃吸収部材のアッパメンバ側の部位を潰すことができ、衝突荷重の初期エネルギの吸収量を一層増すことができる。
これにより、メンバ衝撃吸収部材に入力した軽衝突荷重の吸収量を一層増すことができる。
これにより、メンバ衝撃吸収部に斜め前方から入力する軽衝突荷重をメンバ衝撃吸収部で好適に吸収できる。
図1に示すように、車体構造10は、車両Veの車体前部構造を構成する部位である。
車体構造10は、車両Veの車幅方向左側に設けられる左フロントサイドフレーム13と、車両Veの車幅方向右側に設けられる右フロントサイドフレーム13と、各フロントサイドフレーム13の車幅方向外側に設けられる左アッパメンバ14および右アッパメンバ14とを備える。
左フロントサイドフレーム13の車幅方向外側に左アッパメンバ14が設けられる。
左アッパメンバ14の前端部14aが左フロントサイドフレーム13の前端部13aに左ガセット25を介して連結される。
左連結プレート17の車幅方向内側半部17aに左フロントサイドフレーム13の前端部13aが接合される。右連結プレート17の車幅方向外側半部17bに左アッパメンバ14の前端部14aが接合される。
すなわち、フレーム衝撃吸収部材30が左連結プレート17の車幅方向内側半部17aに車体前方側から連結される。また、メンバ衝撃吸収部材31が左連結プレート17の車幅方向外側半部17bに車体前方側から連結される。
また、第1フレーム下傾斜部57は、フレーム内壁54の下辺から車幅方向外側へ下り勾配に折り曲げられる。第1フレーム下部58は、第1フレーム下傾斜部57の下辺から車幅方向外側へ略水平に折り曲げられる。
第1フレーム上部56が、バンパビーム21のバンパ上部123の裏面123a(図3も参照)に接触された状態において、バンパ上部123に第1フレーム上部56が接合される。第1フレーム下部58が、バンパビーム21のバンパ下部124の裏面124a(図3も参照)に接合された状態において、バンパ下部124に第1フレーム下部58が接合される。
第2フレーム上傾斜部62は、フレーム外壁61の上辺から車幅方向内側へ上り勾配に折り曲げられる。第2フレーム上部63は、第2フレーム上傾斜部62の上辺から車幅方向内側へ略水平に折り曲げられる。
フレーム外壁61、第2フレーム上傾斜部62、第2フレーム上部63、第2フレーム下傾斜部64および第2フレーム下部65で第2フレーム折曲部材52が断面略U字状に形成される。
よって、第1フレーム折曲部材51および第2フレーム折曲部材52が接合される。これにより、第1フレーム折曲部材51および第2フレーム折曲部材52でフレーム筒体34が中空の断面略八角形に形成される。
また、フレーム筒体34が断面略八角形に形成されることにより、フレーム筒体34の車幅方向内側に一対の上内側フレーム稜線部71および一対の下内側フレーム稜線部72が形成される。さらに、フレーム筒体34の車幅方向外側に一対の上外側フレーム稜線部(上外側稜線部)73および一対の下外側フレーム稜線部(下外側稜線部)74が形成される。
また、フレーム外壁61の前端部61aに外第2脆弱部 (第2脆弱部) (後述する)を備える。
上フレームフランジ35は、第1フレーム折曲部材51の前端51a側の部位51bから左フロントサイドフレーム13側の後端51cまで第1フレーム上部56の外辺56aに沿って車体後方向まで延出される。
下フレームフランジ36は、上フレームフランジ35と同様に、第1フレーム折曲部材51の前端51a側の部位51bから左フロントサイドフレーム13側の後端51cまで第1フレーム下部58の外辺58a沿って車体後方向まで延出される。
すなわち、上フレームフランジ35および下フレームフランジ36がフレーム筒体34の外側へ張り出される。これにより、上フレームフランジ35および下フレームフランジ36により、フレーム筒体34の剛性が車体前後方向の衝突荷重に対して確保される。
上第1脆弱部37がフレーム上部67に形成されることにより、上フレームフランジ35が前上フレームフランジ35aおよび後上フレームフランジ35bに分断される。後上フレームフランジ35bがフレーム筒体34の後部34bに形成される。
下第1脆弱部38は、フレーム下部68からフレーム筒体34の内部76へ凹み、かつ、車幅方向へ延びる凹状のビードに形成される。下第1脆弱部38がフレーム下部68に形成されることにより、下フレームフランジ36が前下フレームフランジ36aおよび後下フレームフランジ36bに分断される。後下フレームフランジ36bがフレーム筒体34の後部34bに形成される。
内第2脆弱部41は、フレーム内壁54からフレーム筒体34の内部76へ凹み、かつ、上下方向へ延びる凹状のビードに形成される。
外第2脆弱部42は、フレーム外壁61からフレーム筒体34の内部76へ凹み、かつ、上下方向へ延びる凹状のビードに形成される。
具体的には、フレーム筒体34の後部34bのうちフレーム内壁54およびフレーム外壁61に凹状のフレーム剛性部43が形成される。また、第1フレーム上傾斜部55、第1フレーム下傾斜部57、第2フレーム上傾斜部62および第2フレーム下傾斜部64に凸状のフレーム剛性部44が形成される。
凸状のフレーム剛性部44は、第1フレーム上傾斜部55、第1フレーム下傾斜部57、第2フレーム上傾斜部62および第2フレーム下傾斜部64からフレーム筒体34の外部 へ突出し、かつ、車体前後方向へ延びる凸状のビードに形成される。
すなわち、フレーム筒体34の後部34bが、複数のフレーム剛性部43,44、後上フレームフランジ35bや後下フレームフランジ36bで車体前方から入力する衝突荷重に対する剛性が確保される。
よって、補強部材を別部材として用いることなく、フレーム筒体34の後部34bの剛性が確保される。
また、補強部材を別部材として用いることなく、フレーム筒体34の後部34bの剛性を確保することにより、フレーム衝撃吸収部材30を軽量にできる。さらに、補強部材を不要にすることにより構成が簡素になり、製造の容易化が図れる。
内接合片45および外接合片46がバンパビーム21のバンパ前壁122の裏面122aに接合される。
メンバ衝撃吸収部材31は、左アッパメンバ14の前端部14a側から車体前方のバンパビーム21(図2参照)まで突出されるバンパビームエクステンションである。
第1メンバ上傾斜部98は、メンバ内壁97の上辺から車幅方向外側へ上り勾配に折り曲げられる。第1メンバ上部99は、第1メンバ上傾斜部98の上辺から車幅方向外側へ略水平に折り曲げられる。
また、第1メンバ下傾斜部101は、メンバ内壁97の下辺から車幅方向外側へ下り勾配に折り曲げられる。第1メンバ下部102は、第1メンバ下傾斜部101の下辺から車幅方向外側へ略水平に折り曲げられる。
また、第2メンバ下傾斜部108は、メンバ外壁105の下辺から車幅方向内側へ下り勾配に折り曲げられる。第2メンバ下部109は、第2メンバ下傾斜部108の下辺から車幅方向内側へ略水平に折り曲げられる。
メンバ外壁105、第2メンバ上傾斜部106、第2メンバ上部107、第2メンバ下傾斜部108および第2メンバ下部109で第2メンバ折曲部材95が断面略U字状に形成される。
よって、第1メンバ折曲部材94および第2メンバ折曲部材95が接合される。これにより、第1メンバ折曲部材94および第2メンバ折曲部材95でメンバ筒体81が中空の断面略八角形に形成される。
メンバ内壁97の前端部97aがバンパビーム21のバンパ傾斜部121(図9参照)へ向けてフレーム衝撃吸収部材30へ近づくように湾曲状に形成される。
メンバ筒体81の後部81bに上メンバフランジ82が形成されている。
メンバ筒体81の後部81bに下メンバフランジ83が形成されている。
すなわち、上メンバフランジ82および下メンバフランジ83がメンバ筒体81の外側へ張り出される。これにより、上メンバフランジ82および下メンバフランジ83により、メンバ筒体81の剛性が車体前後方向の衝突荷重に対して確保される。
上第3脆弱部84、下第3脆弱部85は、メンバ筒体81の車幅方向内側において、上メンバフランジ82や下メンバフランジ83より車体前方側に形成される。
上第4脆弱部86、下第4脆弱部87は、メンバ筒体81の車幅方向外側において、上メンバフランジ82の前端82aや下メンバフランジ83の前端83aより車体後方側に形成される。
具体的には、メンバ筒体81の後部81bのうちメンバ内壁97およびメンバ外壁105に凹状のメンバ剛性部88が形成される。
すなわち、メンバ筒体81の後部81bが、複数のメンバ剛性部88、上メンバフランジ82や下メンバフランジ83で車体前方から入力する衝突荷重に対する剛性が確保される。
よって、補強部材を別部材として用いることなく、メンバ筒体81の後部81bの剛性が確保される。
また、補強部材を別部材として用いることなく、メンバ筒体81の後部81bの剛性を確保することにより、メンバ衝撃吸収部材31を軽量にできる。さらに、補強部材を不要にすることにより構成が簡素になり、製造の容易化が図れる。
バンパビーム21は、車体前方側に形成されるバンパ前壁122と、バンパ前壁122の上辺から車体後方へ張り出されるバンパ上部123と、バンパ前壁122の下辺から車体後方へ張り出されるバンパ下部124とを備える。
バンパ傾斜部121のバンパ前壁122の上部に上溶接穴131が形成され、下部に下溶接穴132が形成される。また、バンパ上部123の後辺123bに溶接穴134が形成される。さらに、バンパ下部124の後辺124bに溶接穴135が形成される。
さらに、第1フレーム下部58の前端部58bが、バンパ下部124の溶接穴135の周縁(具体的には、周縁の後片側)に下方からミグ溶接で接合される。すなわち、第1フレーム下部58の前端部58bが、バンパ傾斜部121のバンパ下部124の後辺124bに接合される。
これにより、フレーム衝撃吸収部材30の前端部30aが、バンパ傾斜部121のバンパ前壁122に当接された状態において、バンパ傾斜部121に接合される。
これにより、メンバ衝撃吸収部材31の前端部31aが、バンパ傾斜部121のバンパ前壁122に当接された状態において、バンパ傾斜部121に接合される。
よって、フレーム衝撃吸収部材30の前端部30aおよびメンバ衝撃吸収部材31の前端部31aにバンパ傾斜部121を直接接触させることができる。これにより、バンパ傾斜部121をフレーム衝撃吸収部材30やメンバ衝撃吸収部材31に近づけることが可能になり、車両Veの車体全長を短縮できる。
図12(a)に示すように、バンパビーム21に軽衝突により軽衝突荷重F1が入力する。入力した軽衝突荷重F1がバンパビーム21を経てフレーム衝撃吸収部材30およびメンバ衝撃吸収部材31に伝えられる。
これにより、軽衝突により入力した軽衝突荷重F2で、左フロントサイドフレーム13を変形させることなく、軽衝突荷重変形領域34cを効率よく変形させて軽衝突荷重(すなわち、軽エネルギ)F2を好適に吸収できる。軽衝突荷重変形領域34cは、上第1脆弱部37および下第1脆弱部38より車体前方側の部位である。
これにより、軽衝突により入力した軽衝突荷重F3で、左アッパメンバ14を変形させることなく、軽衝突荷重変形領域81cを効率よく変形させて軽衝突荷重(すなわち、軽エネルギ)F3を好適に吸収できる。軽衝突荷重変形領域81cは、上第3脆弱部84および下第3脆弱部85より車体前方側の部位である。
このように、軽衝突により入力した軽衝突荷重F1を、フレーム衝撃吸収部材30やメンバ衝撃吸収部材31で好適に吸収できるので、軽衝突荷重F1の吸収量を増すことができる。
これにより、フレーム衝撃吸収部材30に入力した軽衝突荷重F2の吸収量を増すことができる。
よって、湾曲状に形成した前端部97aを、メンバ衝撃吸収部材31に伝えられる軽衝突荷重F3で好適に潰すことができる。これにより、メンバ衝撃吸収部材31に入力した軽衝突荷重F3の吸収量を増すことができる。
よって、斜め前方から入力する軽衝突荷重F4で、メンバ衝撃吸収部材31を上第4脆弱部86および下第4脆弱部87を起点に想像線で示すように効率よく曲げ変形させることができる。これにより、メンバ衝撃吸収部材31に斜め前方から入力する軽衝突荷重(すなわち、軽エネルギ)F4をメンバ衝撃吸収部材31で好適に吸収できる。
そこで、フレーム衝撃吸収部材30の上外側フレーム稜線部73の前端部73aおよび下外側フレーム稜線部74の前端部74aをバンパビーム21のバンパ傾斜部121へ向けてメンバ衝撃吸収部材31へ近づくように湾曲状に形成した。さらに、フレーム外壁61の前端部61aに外第2脆弱部42が形成されている。
すなわち、斜め前方から入力する軽衝突荷重F5で、フレーム衝撃吸収部材30を外第2脆弱部42を起点に想像線で示すように効率よく曲げ変形させることができる。これにより、軽衝突荷重(すなわち、軽エネルギ)F5をフレーム衝撃吸収部材30で好適に吸収できる。
図13に示すように、フレーム衝撃吸収部材30(具体的には、フレーム筒体34)の後部34bが、複数のフレーム剛性部43,44(フレーム剛性部43は図7参照)、後上フレームフランジ35bや後下フレームフランジ36bで車体前方から入力する衝突荷重F6に対する剛性が確保されている。
これにより、前面衝突やオフセット衝突により入力した衝突荷重F6で、剛性が確保されたフレーム筒体34の後部(すなわち、荷重変形領域)34bを潰すことができ、衝突荷重F6の初期エネルギの吸収を好適に吸収できる。
これにより、フレーム衝撃吸収部材30やメンバ衝撃吸収部材31による衝突荷重F6の初期エネルギの吸収量を増すことができる。
よって、前面衝突やオフセット衝突により入力した衝突荷重F6で、メンバ筒体81の後部(すなわち、荷重変形領域)81bを潰すことができる。
フレーム筒体34の後端部34aやメンバ筒体81の後部81bを潰して初期エネルギを吸収した後、左フロントサイドフレーム13や左アッパメンバ14を変形させて、残りのエネルギを吸収できる。
これにより、フレーム衝撃吸収部材30およびメンバ衝撃吸収部材31で軽衝突荷重F1,F4,F5や衝突荷重F6を早期に吸収できる。
例えば、前記実施例では、車体構造10として車体前部構造を例示したが、これに限らないで、例えば、車体構造10として車体後部構造に本発明を適用することも可能である。
13 左右のフロントサイドフレーム(車体骨格部材)
13a 左フロントサイドフレームの前端部(端部)
14 左右のアッパメンバ(車体骨格部材)
14a 左アッパメンバの前端部
20 衝撃吸収手段
21 バンパビーム
30 フレーム衝撃吸収部材(衝撃吸収部材)
30a フレーム衝撃吸収部材の前端部(先端部)
31 メンバ衝撃吸収部材
31a メンバ衝撃吸収部材の前端部(先端部)
34 フレーム筒体(筒体)
35 上フレームフランジ(フランジ)
36 下フレームフランジ(フランジ)
37 上第1脆弱部(第1脆弱部)
38 下第1脆弱部(第1脆弱部)
41 内第2脆弱部(第2脆弱部)
42 外第2脆弱部(第2脆弱部)
43,44 フレーム剛性部(剛性部)
51 第1フレーム折曲部材(第1折曲部材)
52 第2フレーム折曲部材(第2折曲部材)
56 第1フレーム上部
56a 第1フレーム上部の外辺(側辺)
58 第1フレーム下部
58a 第1フレーム下部の外辺(側辺)
61 フレーム外壁(外壁)
73 上外側フレーム稜線部(上外側稜線部)
73a 上外側フレーム稜線部の前端部(先端部)
74 下外側フレーム稜線部(下外側稜線部)
74a 下外側フレーム稜線部の前端部(先端部)
81 メンバ筒体
82 上メンバフランジ(メンバフランジ)
83 下メンバフランジ(メンバフランジ)
84 上第3脆弱部(第3脆弱部)
85 下第3脆弱部(第3脆弱部)
86 上第4脆弱部(第4脆弱部)
87 下第4脆弱部(第4脆弱部)
88 メンバ剛性部
97 メンバ内壁(内壁)
97a メンバ内壁の前端部(先端部)
121 バンパ傾斜部(傾斜部)
122 バンパ前壁
123 バンパ上部
123b バンパ上部の後辺
124 バンパ下部
124b バンパ下部の後辺
F1,F4,F5 軽衝突荷重
F6 衝突荷重
Claims (6)
- 車体骨格部材の端部側から車体前後方向へ延びる衝撃吸収部材を備えた衝撃吸収部材付き車体構造において、
前記衝撃吸収部材は、
断面略U字状に折り曲げられる第1折曲部材と、
該第1折曲部材に接合されて中空の筒体を形成するように、断面略U字状に折り曲げられる第2折曲部材と、
前記第1折曲部材および前記第2折曲部材の一方の側辺に、前記筒体の外側へ張り出され、かつ、前記車体骨格部材側まで車体前後方向へ延びるフランジと、
該フランジを車体前後方向で分断し、軽衝突時の変形の起点となる第1脆弱部と、
該第1脆弱部より前記車体骨格部材側に形成される剛性部と、
を備え、
前記車体骨格部材は、車幅方向外側に配置され、車体前後方向へ延びるフロントサイドフレームであり、
前記衝撃吸収部材は、前記フロントサイドフレームの前端部側に設けられるフレーム衝撃吸収部材であり、
前記フロントサイドフレームの車幅方向外側にアッパメンバが設けられ、
前記アッパメンバの前端部側で、かつ、前記衝撃吸収部材の車幅方向外側にメンバ衝撃吸収部材が設けられ、
前記メンバ衝撃吸収部材は、
車体前後方向へ延びる中空のメンバ筒体と、
該メンバ筒体に形成され、前記第1脆弱部と車体前後方向で略同位置に配置される第3脆弱部を備えることを特徴とする衝撃吸収部材付き車体構造。 - 前記メンバ衝撃吸収部材は、
前記第3脆弱部より前記アッパメンバ側に、前記メンバ筒体の外側へ張り出され、かつ、前記アッパメンバ側まで車体前後方向へ延びるメンバフランジと、
前記第3脆弱部より前記アッパメンバ側に形成されるメンバ剛性部と、を備えることを特徴とする請求項1記載の衝撃吸収部材付き車体構造。 - 前記フレーム衝撃吸収部材および前記メンバ衝撃吸収部材の各先端部に傾斜部が配置されるバンパビームを備え、
前記メンバ衝撃吸収部材は、
車幅方向内側に内壁を備え、
前記内壁は、
該内壁の先端部が前記バンパビームへ向けて前記フレーム衝撃吸収部材へ近づくように湾曲状に形成されることを特徴とする請求項1記載の衝撃吸収部材付き車体構造。 - 前記メンバ衝撃吸収部材は、
前記メンバ筒体の車幅方向外側に第4脆弱部を備えることを特徴とする請求項2記載の衝撃吸収部材付き車体構造。 - 前記フレーム衝撃吸収部材は、
前記フランジより衝突荷重の入力側に第2脆弱部を備え、
前記フレーム衝撃吸収部材は、
前記筒体が断面略八角形に形成されることにより、前記筒体の車幅方向外側に上外側稜線部および下外側稜線部が形成され、
前記上外側稜線部および前記下外側稜線部の各先端部がバンパビームへ向けて前記メンバ衝撃吸収部材へ近づくように湾曲状に形成され、
前記上外側稜線部および前記下外側稜線部の各先端部において、前記筒体の車幅方向外側の外壁に前記第2脆弱部を備えることを特徴とする請求項1記載の衝撃吸収部材付き車体構造。 - 前記バンパビームは、
車体前方側に形成されるバンパ前壁と、
該バンパ前壁の上辺から車体後方へ張り出されるバンパ上部と、
該バンパ前壁の下辺から車体後方へ張り出されるバンパ下部と、を備え、
前記バンパ前壁、前記バンパ上部および前記バンパ下部で前記バンパビームが断面略U字状に形成され、
前記フレーム衝撃吸収部材および前記メンバ衝撃吸収部材の各先端部が、前記バンパ前壁に当接され、前記バンパ前壁、前記バンパ上部の後辺、前記バンパ下部の後辺に溶接されることを特徴とする請求項3記載の衝撃吸収部材付き車体構造。
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