JP6234992B2 - 前部の衝撃を吸収するために最適化された自動車のシャーシ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のシャーシの前部に関し、さらに具体的には前方サイドレールによる前部の衝撃の吸収に関する。

正面衝突の際に自動車が受けるエネルギーは、シャーシの長さにわたって配分されたサイドレールを用いて、とりわけ前方サイドレールを用いて、車両の後方へおおむね伝送される。

エネルギーをシャーシの後部へ伝送するために、前方サイドレールはシャーシの残りの部分、例えば車両のフロアの下に取り付けられた中央サイドレールと、シャーシ周囲に配置された側方部材と連結される。

前部の衝撃から生じるエネルギーはシャーシの異なるレベルで吸収される。シャーシは、できる限り客室を保護するように構成されている、つまり、内部の人を保護するために実質的に変形しないということである。このため、エネルギーはシャーシの様々な要素、とりわけ前方サイドレールによって吸収される。前方サイドレールは、エネルギーを吸収する主要な手段である。前方サイドレールは、正面衝突によって、一般にはサイドレールの圧縮又はさらに回転によって生じるエネルギーを吸収する。

米国特許第６９０８１４６号明細書には、自動車のシャーシの前方サイドレールが記載されており、このシャーシは、部分的に重複して全体的に剛性が上がるように互いに溶接された前部及び後部を備え、前方サイドレールは部分的に、エンジンから客室を分離している防火壁の下に延在している。米国特許出願公開第２０１０／０１１７４０３号明細書、米国特許第６９３８９４８号明細書、及び米国特許第７０９７２３５号明細書には、一対のサイドレールを備える既知のシャーシが記載されている。記載された技術統計には、良好な圧縮性、及び小型車の環境におけるエネルギー吸収に対する優れた適応性を可能にするサイドレール断面、ルーティング、及び配置特性が含まれていない。

本発明は、前部の衝撃の吸収、及び車両の後部への伝送を最適化し、エンジン室の客室への侵害を防止するように構成された前方サイドレールを備えるシャーシを用いて、これらの不利点を緩和することを提案するものである。

本発明の一態様によれば、自動車のシャーシが一実施形態にしたがって提案されており、このシャーシは、エンジンを受け入れるように意図されたシャーシの前方部分から車両の客室を分離する防火壁と、シャーシの少なくとも前方部分に取り付けられ、シャーシの各側面に配置された２つのサイドレールを含み、各サイドレールが少なくとも部分的に重複するように組み立てられた前部及び後部を備える、前部の衝撃を吸収する手段とを備える。

ある一般的な特徴によれば、サイドレールは、重複エリアが防火壁の平面の下になるように配置されており、サイドレールの後部は、サイドレールの前部よりも圧縮性の低い材料からなる。

サイドレールの前部及び後部が重複エリアを防火壁の平面の下に位置決めすることによって、サイドレールの後部を前部よりも圧縮力に対して抵抗力のある材料から製造することによって、前方サイドレールの吸収エリアは、サイドレールの前部を含み、後部は残りのエネルギーをシャーシの後方へ伝送しながら、客室の安全性を維持する。

各サイドレールの前部は、平らな前方部分と、下向きに傾斜した後方部分を分離する前方屈曲部を備え、前方部分の断面は後方部分の断面よりも小さいことが好ましい。

前部から後部方向へサイドレールの前部の断面を増加することにより、前部の衝撃によって生じて吸収されるエネルギーの量を増加し、平面部分の圧縮性を最適化することが可能になる。

サイドレールの後部は、平らな後方部分と、サイドレールの後部の後方部分に対して、厳密に３０°未満である（小さいほど好ましい）吸収角で上向きに傾斜した前方部分とを分離している後方屈曲部を備えることが好ましい。

低い吸収角を維持することにより、オーバーハング、したがってサイドレール上の力が減少する。

前方屈曲部は、サイドレールの内方向回転によるエネルギー吸収の回転開始点を含むうるため有利である。回転開始点は、カップボスのレベルにおいてサイドレールの前部の前方屈曲部に実装される。

重複エリアは、サイドレールの前部と後部の間の５０ｍｍのエリアにわたって延在することが好ましい。

シャーシは、重複エリアと垂直方向に一致し、前方サイドレールに対して直交して配置された防火壁の横部材を備えうるため有利である。この横部材により、力がトランスミッショントンネルへ移動することが可能になり、サイドレールの後部の回転を垂直軸「ｚ」周囲に維持することができる。

シャーシは、サイドレールの前部の前方屈曲部エリアに補強材も備えることができる。この補強材により、屈曲部エリア（応力が集中するエリア）におけるサイドレールの早期破壊を防止することが可能になる。

本発明の他の利点及び特徴は、一つの非限定的な実施形態の詳細説明を読み、添付の図面を調べることによって明らかとなる。

一実施形態による自動車のシャーシの図式的な平面図である。 図１のシャーシの前方サイドレールの側面図である。

図１では、本発明の一実施形態による自動車のシャーシ１の平面図が図式的に示されている。

シャーシ１は、前方バンパー２、サイドレール３、及び前方横部材４を含む前方部分１ａと、中央サイドレール５、側方部材６、及び中央フロア７を含む中央部分１ｂと、及び特にトランクフロア８と、後方サイドレール１０と連結した後方バンパー９を特に含む後方部分１ｃとを備える。

シャーシ１の前方部分１ａにおいて、前方バンパー２は横方向Ｔ、すなわち、シャーシ１の前部方向／後部方向に対し直交して延在し、シャーシ１の前部方向／後部方向に平行する縦方向Ｌに延在している２つのサイドレール３と共に組み立てられる。

各サイドレール３は、バンパー２が固定される第１端部３１と、バンパー２に平行する横方向Ｔに延在している前方横部材４が固定される第２端部３２とを備える。サイドレール３は、シャーシ１の剛性に寄与し、自動車のエンジン及び車体要素の支持を提供する。サイドレール３は、特に前部の衝撃の場合のエネルギーの吸収に寄与するようにも設計される。サイドレールにより、前部の衝撃の場合に前方バンパー２に加わる力をシャーシ１の後方部分１ｃに伝送し、これらの力と結合したエネルギーの一部を吸収することが可能になる。

サイドレール３は、前方バンパー２に固定された前部３ａ、及び前方横部材４に固定された後部３ｂとともに製造される。前部３ａと後部３ｂは、重複エリアＲにおいて部分的に重複するように互いに組み立てられる。

シャーシ１の前方部分１ａは、サイドレール３と横部材４との間に取り付けられた２つのブラケット１２も備え、これにより、シャーシ１の構造が強化される。各ブラケット１２は、前方横部材４の下側、及びサイドレール３の下側を支える固定ピンを用いて、サイドレール３と前方横部材４に組み立てられる。ブラケット１２は、スポット溶接によってサイドレール３と前方横部材４に固定される場合もある。

シャーシ１は、サイドレール３と、前方部分１ａと中央部分１ｂとの間のシャーシ１周囲において縦方向Ｌに延在している側方部材６との間にそれぞれ延在している２つの側方横部材１４も備える。各側方横部材１４は、スポット溶接によって第２端部３２の高さにおいてサイドレール３に固定される。

側方横部材１４は、サイドレール３と側方部材６との間で斜め方向に延在し、これにより、側方横部材１４の側方部材６と連結した部分が、サイドレール３と連結した側方横部材の部分の後部となる。サイドレール３と側方横部材との間にできる角度は鈍角である。

シャーシ１の前方部分１ａはしたがって、前部の衝撃を吸収する手段を備え、この手段は、前方バンパー２と、一方ではブラケット１２で横部材４と連結し、他方では側方部材６と連結した側方横部材１４と連結したサイドレール３とを備える。

前部の衝撃によって前方バンパー２上に生じたエネルギーはしたがって、一方では前方横部材４と後方横部材１５と連結し、中央フロア７の下を通る中央サイドレール５を介して、他方では、シャーシ１の各側面に延在している側方部材６を介してシャーシ１の後方部分１ｃへ伝送される。

図２には、図１のシャーシ１の前方部分１ａのサイドレール３の詳細側面図が示される。

サイドレール３の後部３ｂは、端部３２を介して前方横部材４に固定された平らな後方部分３３と、平らな後方部分３３に対して吸収角βをなして上向きに傾斜した前方部分３４とを備える。平らな後方部分３３と、傾斜した前方部分３４は後方屈曲部３５によって分離される。

サイドレール３の前部３ａは、前方バンパー２と連結した平らな前方部分３６と、下向きに傾斜した後方部分３７とを備える。平らな前方部分３６と、傾斜した後方部分３７は、前方屈曲部３８によって分離される。

吸収角βは、厳密に３０°未満である（小さいほど良い）。吸収角βは、サイドレール３の軌道がよりスムーズになるように低く保たれ、これにより圧縮によって吸収されるエネルギーの量が増加する。実際、吸収角が大きいと、サイドレール３の圧縮は主に前方屈曲部３８及び前方屈曲部３５における局所的なものとなり、これにより、サイドレール、及び特に前部３ａ、その全長にわたる圧縮の配分をより良好なものとすることができるスムーズなサイドレールの軌道よりも吸収されるエネルギーが低下する可能性がある。

前部３ａの平らな前方部分３６の断面は、前部３ａの傾斜した後方部分３７の断面の寸法「ｂ」よりも小さい寸法「ａ」を有する。サイドレール３の前部３ａの後方に向かうこの断面変化により、正面衝突の際に吸収されるエネルギーの量を増加させることができる。

さらに、前方屈曲部３８は、サイドレール３の内向きの回転、とりわけ前部３ａの内向きの回転により、サイドレール３によって伝送されるエネルギーの一部が吸収される回転開始点（上縁部に形成された凹部３８ａ）を備える。回転開始点により、サイドレール３の回転による圧縮が促進される。回転開始点は、カップボスマスクＣに配置される。

重複エリアＲは防火壁Ｔの平面Ｐの下、及び防火壁Ｔが置かれる防火壁横部材４１の下に位置している。後部３ｂは比較的非圧縮性の材料でできているが、前部３ａは圧縮性の材料でできている。重複エリアＲはしたがって、客室への侵害制限エリアのレベルに配置される。サイドレール３は縦方向に、また防火壁Ｔの平面Ｐの前のパーツ上の回転によって圧縮されるように構成される。

サイドレール３の前部３ａの平らな前方部分３６は、前方部分３６によって吸収されるエネルギーの量を増加させるために、衝撃補強材（図示せず）も含む。衝撃補強材は例えば、サイドレールの底面又はウェブに押し付けることができ、この補強材はエンジンクレードルの支持機能も有することができる。

本発明はしたがって、前部の衝撃の吸収、及び車両の後方への伝送を最適化し、エンジン室の客室への侵害を防止するように構成された前方サイドレールを備えるシャーシの製造を可能にする。

Claims (6)

1. 自動車のシャーシ（１）であって、
   エンジンを受け入れるように意図された前記シャーシの前方部分（１ａ）から車両の客室を分離する防火壁と、
   前記シャーシ（１）の少なくとも前記前方部分（１ａ）に取り付けられ、前記シャーシ（１）の各側面に配置された２つのサイドレール（３）を含む、前部の衝撃を吸収する手段であって、前記サイドレール（３）は各々、少なくとも部分的に重複するように組み立てられた前部（３ａ）及び後部（３ｂ）とを備える手段と
   を備え、
   前記サイドレール（３）は、重複エリア（Ｒ）が前記防火壁の平面の下になるように配置され、
   前記サイドレールの前記後部（３ｂ）が前記サイドレールの前記前部（３ａ）よりも圧縮性の低い材料からなり、
   前記サイドレール（３）の前記前部（３ａ）は、平らな前方部分（３６）と下向きに傾斜した後方部分（３７）とを分離する前方屈曲部（３８）を備え、
   前記前方屈曲部（３８）は、その上縁部に凹部（３８ａ）が形成されていて、前記凹部（３８ａ）が、前記サイドレール（３）の内向きの回転によってエネルギーを吸収するための回転開始点を規定する、
   ことを特徴とする、シャーシ（１）。
2. 前記サイドレール（３）の前記前部（３ａ）について、前記前方部分（３６）は、前記後方部分（３７）の断面よりも小さい断面を有する、請求項１に記載のシャーシ（１）。
3. 前記サイドレール（３）の前記後部（３ｂ）は、平らな後方部分（３３）と、前記サイドレール（３）の前記後部（３ｂ）の前記後方部分（３３）に対して吸収角（β）をなして上向きに傾斜した前方部分（３４）とを分離する後方屈曲部（３５）を備え、前記吸収角（β）は厳密に３０°未満である、請求項１又は２に記載のシャーシ（１）。
4. 前記重複エリア（Ｒ）が前記サイドレール（３）の前記前部（３ａ）と前記後部（３ｂ）との間の５０ｍｍのエリアにわたって延在する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシャーシ（１）。
5. 前記重複エリア（Ｒ）と垂直方向に一列に配置された前記防火壁（Ｔ）の横部材（４１）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシャーシ（１）。
6. 前記サイドレール（３）の前記前部（３ａ）の前記前方屈曲部エリア（３８）に補強材を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャーシ（１）。

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