JPH10230865A - 車両の衝突エネルギー吸収構造 - Google Patents

車両の衝突エネルギー吸収構造

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JPH10230865A
JPH10230865A JP9054111A JP5411197A JPH10230865A JP H10230865 A JPH10230865 A JP H10230865A JP 9054111 A JP9054111 A JP 9054111A JP 5411197 A JP5411197 A JP 5411197A JP H10230865 A JPH10230865 A JP H10230865A
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vehicle
collision
front frame
absorbing structure
curved
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JP9054111A
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Takemi Oguri
武己 小栗
Takashi Tawarayama
崇 俵山
Noboru Takahashi
昇 高橋
Akihiro Miyajima
昭宏 宮島
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントオーバハングが短くフロントフレー
ムの前端とその前方のフロントバンパとが近接している
車両であっても、軽衝突時、エアバックの誤爆をまねく
ことなく、衝突荷重の効果的な吸収が行なわれるように
する。 【解決手段】 前方に凸に湾曲した湾曲部材５と、湾曲
材５の左右両端部に固着した左右のステー部材６とから
なる衝撃吸収構造体４を、湾曲部材５がフロントフレー
ム１より上方にオフセットし且つ湾曲部材５の車幅方向
ほぼ中央部の最前端部がフロントフレーム１の前端部よ
りＬだけ前方に突出してフロントバンパ２の後部に近接
した状態にて、左右のステー部材６を左右のフロントフ
レーム１に取付け、正面衝突時に衝突荷重が湾曲部材５
の最前端部に入力し、Ｌなるストローク範囲で湾曲部材
５が変形することで、軽衝突時、エアバッグの誤爆をま
ねくことなく、衝突エネルギーの吸収を効果的に行なう
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の衝突エネル
ギー吸収構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の前部は、基本的には、エンジンル
ームの左右両側壁を構成するフロントホイールエプロン
の下縁内側に接合固着され前後方向の閉断面を構成する
左右のフロントフレームと、該左右のフロントフレーム
の前端部にバンパステーによって結合されたフロントバ
ンパとで構成され、正面衝突時は、先ずフロントバンパ
が潰れて、該フロントバンパのバンパビーム及びバンパ
ステーを介して衝突荷重が左右のフロントフレームに入
力し、該フロントフレームに入力した衝突荷重によっ
て、衝突センサが検出信号を発してエアバッグが作動す
ると共に、フロントフレームが座屈変形して衝突エネル
ギーの吸収を行なうようになっている（例えば、実開平
６−１８１６５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにエアバッ
グを装備した車両においては、軽衝突時に衝突センサが
衝突を検出することがないように、衝突センシングのチ
ューニングを行なう必要があるが、従来は、例えば図５
に示すように、フロントフレームａに取付けられるフロ
ントバンパｂのステーｄを用い、該ステーｄによって衝
突荷重入力時のフロントフレームａ先端の抗力を一次的
に吸収する方策を採用している。尚、図５において、ｃ
はフロントバンパｂのバンパビーム、ｅはトーボード、
ｆはフロアトンネル部であり、フロントフレームａの後
部はトーボードｅに突き合わせ固着され、エアバッグを
作動させるための衝突センサｇはフロアトンネル部ｆの
図示しないクロスメンバにて補強された位置に取付けら
れるのが一般的である。
【０００４】しかし、上記のような従来の方策は、フロ
ントフレームａの先端にステーｄの潰れによる抗力吸収
のための所定ストロークＬ1 を確保しなければならない
が、例えば軽自動車やワンボックス車等のように、フロ
ントオーバハングの短い車両では、フロントフレームの
先端とその前方のフロントバンパとは非常に近接してい
て、ここに上記所定のストロークＬ1 をとる余裕がな
く、該所定のストロークＬ1 をとるためにフロントフレ
ームの先端を後方へ変位させると、フロントフレームの
有効クラッシュストロークが減少し、衝突エネルギー吸
収効率の低下をまねく虞れがある、という課題を有して
いる。
【０００５】本発明は上記のような従来の課題に対処す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前方に凸なる
よう湾曲した湾曲部材よりなる衝撃吸収構造体の左右両
端部を、該湾曲部材がフロントフレームより上方にオフ
セットし且つ該湾曲部材の車幅方向のほぼ中央部の最前
端部がフロントフレームの前端部より前方に突出した状
態にて、左右のフロントフレームに取付けたことを特徴
とするものである。このように、車幅方向ほぼ中央部が
最前端部となるよう前方に凸に湾曲した湾曲部材を左右
のフロントフレーム間に掛け渡した構造の衝撃吸収構造
体を構成したことにより、左右のフロントフレーム前端
部とその前方のフロントバンパとの間にあまり余裕がな
い車両であっても、湾曲部材の車幅方向ほぼ中央部の最
前端部と左右のフロントフレームの前端部との間には車
両前後方向の所定のストロークＬを採ることができ、正
面衝突時の衝突荷重が先ず湾曲部材の最前端部に入力
し、所定のストロークＬの範囲での湾曲部材の変形によ
って、エアバッグの誤爆をまねくことなく、又大衝突時
のフロントフレームのクラッシュストロークを減少させ
ることなく、軽衝突時の衝突エネルギーの吸収を効果的
に行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【０００８】図１は本発明の第１の実施例を示すもの
で、１，１は左右のフロントフレームであり、該左右の
フロントフレーム１，１の先端部にフロントバンパ２が
取付けられる。フロントフレーム１は、従来より公知の
ように、前後方向の閉断面をなし、前端部がフロントバ
ンパ２の後側の近くに位置した状態となっている。
【０００９】４は軽衝突時の衝撃を吸収するための衝撃
吸収構造体であり、該衝撃吸収構造体４は、前方に凸な
るよう湾曲したパイプ材よりなる湾曲部材５と、該湾曲
部材５の左右両端部に溶接等にて固着された左右のステ
ー部材６，６とから構成される。該ステー部材６は、フ
ロントフレーム１にほぼ沿う前後方向の取付軸部６ａ
と、該取付軸部６ａの前端から上向きに屈曲し斜め前方
に向けて立上がる傾斜立上り部６ｂとをもった形状にパ
イプ材にて構成され、左右のステー部材６，６の該傾斜
立上り部６ｂ，６ｂの上部に前記湾曲部材５の左右両端
部が溶接等にて固着されている。
【００１０】このように構成された衝撃吸収構造体４
を、ステー部材６の取付軸部６ａをフロントフレーム１
の側面部にブラケット７によってボルト，ナットの締付
けにて固定することにより、湾曲部材５がフロントフレ
ーム１に対し上方にオフセットし、且つ湾曲部材５の最
前端部（車幅方向のほぼ中央部）がフロントフレーム１
の前端より前方へ突出してフロントバンパ２の裏側より
フロントバンパ２の先端部近傍すなわちフロントバンパ
２のアウタスキン裏面に極く近接した状態で、左右のフ
ロントフレーム１，１を跨ぐように取付けられる。
【００１１】上記ブラケット７は、フロントフレーム１
の側面部に接合されるプレート７１と、上記ステー部材
６の取付軸部６ａを抱持する抱持部７２ａをもった押え
部材７２とからなり、プレート７１と押え部材７２とで
取付軸部６ａを挟持した状態でフロントフレーム１の側
面部にボルト，ナットにて締付けて固定するものであ
る。図１の例では、上記プレート７１の下方部をフロン
トフレーム１の下面部より下方に延長させ、その下方延
長部に車両の牽引フック部８を構成することにより、衝
撃吸収構造体４の取付用ブラケット７に牽引フックを兼
用させた例を示しており、このように構成することによ
り原価，質量及び取付工数の低減をはかることができ
る。
【００１２】上記図１の例の他に、図２に示すように、
取付軸部６ａを抱持する抱持部７ａを有する押え部材の
みでブラケット７を構成し、抱持部７ａに嵌装抱持した
取付軸部６ａをフロントフレーム１の側面部に押し付け
ておいてボルト，ナットの締付けにて固定する構成とし
てもよい。この場合も、ブラケット７を下方に延長して
牽引フック部８を構成することができる。
【００１３】前述したように、例えば軽自動車やワンボ
ックス車のようにフロントオーバハングが短い車両で
は、フロントフレーム１前端とその前方のフロントバン
パ２とは非常に近接しているが、左右両サイドのフロン
トフレーム１前端とフロントバンパ２の車幅方向中央部
との間にはある程度の前後方向隙間がある。従って、上
記のように、前方に凸に湾曲したパイプ材よりなる湾曲
部材５のほぼ中央部の最前端部のフロントフレーム１前
端からの前方突出量Ｌは、フロントオーバハングが短い
車両においても、例えばほぼ５０mm前後程度は確保でき
る。
【００１４】上記のように衝撃吸収構造体４を左右のフ
ロントフレーム１，１間に設けた車両において、正面衝
突時は、フロントバンパ２から先ず湾曲部材５の最前端
部に衝突荷重が入力し、該湾曲部材５を変形させること
により、衝突エネルギーの吸収が行なわれる。この場
合、湾曲部材５はその最前端部即ち車幅方向のほぼ中央
部に衝突荷重が入力して後方へ押圧されることにより、
該湾曲部材５は湾曲が直線状に伸びる方向に変形し、こ
の湾曲部材５の変形によって左右のステー部材６の傾斜
立上り部６ｂの上端部が側外方へ押圧されて変形若しく
はブラケット７による取付部回りに側外方へ回動する。
【００１５】正面衝突時のこれら湾曲部材５及びステー
部材６の変形，回動等の抗力は、例えば図５の符号ｇに
て示されているように、車体フロアのセンタトンネル部
前方位置に取付けられているエアバッグ作動用衝突セン
サの衝突センシングＧの最低設定値未満の範囲に設定さ
れており、従って上記湾曲部材５及びステー部材６の変
形，回動等により、衝突センシング限界Ｇ内で衝突エネ
ルギーの吸収が行なわれ、軽衝突時のエアバッグの誤爆
を防止することができる。
【００１６】大きな衝突荷重が入力した場合は、衝撃吸
収構造体４にて所定ストロークＬの範囲で衝突エネルギ
ーの吸収が行なわれた後に、衝突荷重がフロントフレー
ム１の前端部に入力し、この入力荷重により衝突センサ
が衝突Ｇを検出してエアバッグを作動させると共に、フ
ロントフレーム１が前端部から座屈変形して衝突エネル
ギーの吸収が行なわれる。
【００１７】上記第１の実施の形態における衝突実験結
果の一例を図３に示す。、即ち、図３において、右上り
の斜線を付した部分は衝撃吸収構造体４による衝突エネ
ルギーの吸収領域であり、この領域のバリア荷重（抗
力）は衝突センサの衝突センシングＧの最低設定値（ほ
ぼ５．００ton・f ）未満であり、衝突センサが衝突を検
出せず、エアバッグは作動しない。この衝撃吸収構造体
４の変形ストロークがほぼ５０mmに達すると、バリア荷
重が左右のフロントフレーム１，１の前端部に入力して
抗力は急激に増大し、衝突センサが衝突Ｇを検出してエ
アバッグを作動させると共に、フロントフレーム１，１
が前端から座屈変形をはじめて衝突エネルギーの吸収を
行なう。このように衝突初期に、ほぼ５０mmのストロー
ク範囲にて衝撃吸収構造体４で衝突エネルギーの吸収が
行なわれることにより、軽衝突時はエアバッグの誤爆は
全くなく、ボディの変形は最小限に止めることができ、
フロントフレーム１が座屈変形するような大衝突時に
は、衝撃吸収構造体４による初期の衝突エネルギー吸収
によってフロントフレーム１の抗力のピーク値及びクラ
ッシュストロークの低減をはかることができるものであ
る。
【００１８】図４は、本発明の第２の実施の形態を示す
ものであり、衝撃吸収構造体４を、左右のフロントフレ
ーム１，１の前端部間に跨がる湾曲部材５１と、該湾曲
部材５１の左右両端部をフロントフレーム１に取付ける
ための左右のステー部材６１とにより構成し、該左右の
ステー部材６１を左右のフロントフレーム１の側面部に
ブラケット７にて固定しておいて、湾曲部材５１の左右
端部をステー部材６１に取付けることにより、該湾曲部
材５１がフロントバンパ２上にほぼ重なった状態で、左
右のフロントフレーム１，１を跨ぐように取付けられる
ようにした例を示している。
【００１９】更に詳しく説明すると、湾曲部材５１は、
パイプ材，棒材或は角型閉断面部材等よりなり前方に凸
に湾曲した骨部材５２と、該骨部材５２の外周に一体形
成した弾性を有する合成樹脂材（例えば、ウレタンフォ
ーム等）よりなる応力吸収材５３とからなり、骨部材５
２の左右端部には、左右のステー部材６１，６１に取付
けるための取付ボス部５４，５４が設けられている。
【００２０】左右のステー部材６１は、フロントフレー
ム１にほぼ沿う前後方向の取付軸部６２と、該取付軸部
６２の前端から上方に向けて折曲形成された立上り軸部
６３とからなるほぼＬ字形に形成され、立上り軸部６３
の上端部には取付ねじ部６４が形成されている。
【００２１】そして、取付軸部６２を、図１，図２に示
す第１の実施の形態と同様に、ブラケット７にてフロン
トフレーム１の側面部に締付固定することにより、立上
り軸部６３がフロントフレーム１の先端より前方位置に
て上方に立上り、その上端部がフロントバンパ２の上面
より上方へ突出した状態にて、ステー部材６１をフロン
トフレーム１に取付ける。その立上り軸部６３の上部を
骨部材６２の取付ボス部５４に嵌挿させて湾曲部材５１
をフロントバンパ２上に重ね、立上り軸部６３上端部の
取付ねじ部６４に係止キャップ９をねじ込み締付けるこ
とにより、湾曲部材５１をステー部材６１に回動可能に
且つ取りはずし可能に固定する。該湾曲部材５１をステ
ー部材６１に取付けた状態にて、該湾曲部材５１の最前
端部、即ち車幅方向のほぼ中央部は、左右のフロントフ
レーム１，１の前端部よりＬ（例えば、ほぼ５０mm程
度）だけ前方に突出し且つ湾曲部材５１がフロントフレ
ーム１の前端部より上方にオフセットした状態となって
いる。図４の例において、図１及び図２に示すように、
ブラケット７の下方部に牽引フック部８を延長構成して
も良し、牽引フック部を設けなくても良い。
【００２２】このような図４に示す構成においては、正
面衝突時は、フロントバンパ２と湾曲部材５１の最前端
部（車幅方向のほぼ中央部）とにほぼ同時に衝突荷重が
入力し、フロントバンパ２を圧潰すると共に、応力吸収
材５３を弾性変形させつつ内部の骨部材５２を変形さ
せ、これらの変形によって衝突エネルギーの吸収が行な
われ、軽衝突時のボディ変形を最小限に止めることがで
きる。この湾曲部材５１の変形の抗力は、車体フロアの
センタトンネル部前方位置に取付けられているエアバッ
グ作動用衝突センサの衝突センシングＧの最低設定値未
満に設定されており、衝突センシング限界Ｇ内で衝突エ
ネルギーの吸収を行なうことによって、軽衝突時のエア
バッグの誤爆を防止している。
【００２３】湾曲部材５１の変形ストロークが前方突出
量Ｌの範囲を超えるような大衝突時は、衝突荷重がフロ
ントフレーム１の前端部に入力し、衝突センサが衝突を
検出してエアバッグを作動させると共に、フロントフレ
ーム１の座屈変形によって衝突エネルギーの吸収が行な
われる。
【００２４】上記図４の構成におけるバリア荷重（ton・
f ）に対する変形ストローク（mm）の特性は、図３に示
すものとほぼ同じであり、図１に示す第１の実施の形態
と同様の作用，効果を奏する。更に図４の構成によれ
ば、軽衝突により湾曲部材５１が変形する時にステー部
材６１への取付部に回動が生じるので、ステー部材６１
がほとんど変形せず、又湾曲部材５１がフロントバンパ
２の上部に取付けられているので、軽衝突後の衝撃吸収
構造体４のリペアビリティの向上及びリペアコストの低
減をはかることができる。更に又、図４の構成によれ
ば、骨部材５２の外周にウレタンフォーム等よりなる応
力吸収材５３を一体形成した構成を採っているので、応
力吸収材５３の成形形状に変化を加えることで意匠性及
び商品性の向上をはかることができる。
【００２５】上記第１及び第２の実施の形態において
は、ステー部材６，６１をフロントフレーム１の側面部
に取付けた例を示しているが、側面部に限らず上面部或
は内側面部等フロントフレームの任意の位置に取付ける
ことができる。
【００２６】尚、本発明は、上記のようにフロントフレ
ームの前端とその前方のフロントバンパとが非常に接近
している軽自動車やワンボックス車等のフロントオーバ
ハングの短い車両に好適に適用される衝突エネルギーの
吸収装置であるが、フロントオーバハングが比較的長い
車両にも当然適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、左右のフ
ロントフレームの前端部間に跨がるように、前方に凸に
湾曲した湾曲部材とステー部材とからなる衝撃吸収構造
体を、フロントフレームの前端部に対して上方にオフセ
ットし且つ湾曲部材の最前端部即ち車幅方向のほぼ中央
部が左右のフロントフレームの前端より前方に突出した
状態で取付け、衝突荷重が該湾曲部材の最前端部に入力
し、該湾曲部材の変形にて軽衝突時の衝突エネルギーの
吸収をエアバッグ作動用衝突センサの衝突センシング限
界Ｇ内で行ない、大衝突の場合は上記湾曲部材を変形さ
せた後にフロントフレームの前端に衝突荷重が入力する
よう構成したことにより、フロントフレーム前端とその
前方のフロントバンパとの間のスペースが非常に小さい
車両においても、軽衝突時のエアバッグの誤爆を防止
し、ボディの変形等を最小限に止めることが可能となる
もので、構造が簡単でコスト低廉なることと相俟って、
実用上多大の効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、
（Ａ）は衝撃吸収構造体の配設位置の概略を示す平面説
明図、（Ｂ）は衝撃吸収構造体の斜視図、（Ｃ）は衝撃
吸収構造体を取付けた車両前部の側面説明図、（Ｄ）は
（Ｃ）のＤ−Ｄ部の断面図である。
【図２】衝撃吸収構造体のフロントフレームへの取付部
の他の構成例を示す断面図である。
【図３】図１に示す衝撃吸収構造体を装備した車両の衝
突エネルギーの吸収特性例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すもので、
（Ａ）は衝撃吸収構造体を取付けた車両前部の側面図で
要部を断面にて示している。（Ｂ）は衝撃吸収構造体の
分解斜視図、（Ｃ）は湾曲部材とステー部材との結合部
の断面図である。
【図５】従来の軽衝突対策構造の一例を示す要部斜視図
である。
【符号の説明】
１ フロントフレーム ２ フロントバンパ ４ 衝撃吸収構造体 ５，５１ 湾曲部材 ６，６１ ステー部材 ７ ブラケット ８ 牽引フック部 ９ 係止キャップ ５２ 骨部材 ５３ 応力吸収材 ５４ 取付ボス部 ６２ 取付軸部 ６３ 立上り軸部 ６４ 取付ねじ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 昭宏 東京都新宿区西新宿一丁目７番２号 富士 重工業株式 会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車体前後方向の閉断面をなす左右のフロ
    ントフレームの前端部に、フロントバンパを取付支持し
    た車両の前部構造において、前方に凸なるよう湾曲した
    湾曲部材をもった衝撃吸収構造体の左右両端部を、該湾
    曲部材がフロントフレームより上方にオフセットし且つ
    該湾曲部材の車幅方向ほぼ中央部の最前端部がフロント
    フレームの前端部より前方に突出した状態にて、左右の
    フロントフレームに取付けたことを特徴とする車両の衝
    突エネルギー吸収構造。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両の衝突エネルギー
    吸収構造において、衝撃吸収構造体は、前方に凸に湾曲
    したパイプ材よりなる湾曲部材と、該湾曲部材の左右両
    端部にそれぞれ固着されフロントフレームにブラケット
    にて取付けられるほぼ前後方向の取付軸部をもった左右
    のステー部材とからなり、パイプ材よりなる湾曲部材が
    フロントフレームより上方にオフセットし且つ該湾曲部
    材の車幅方向ほぼ中央部の最前端部がフロントフレーム
    の前端部より前方に突出しフロントバンパの先端に近接
    した位置となるよう、左右のステー部材の取付軸部を左
    右のフロントフレームにブラケットにより取付けたこと
    を特徴とする車両の衝突エネルギー吸収構造。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の車両の衝突エネルギー
    吸収構造において、衝撃吸収構造体は、前方に凸に湾曲
    したパイプ材又は棒材或は角型閉断面材等よりなる骨部
    材の外周にウレタンフォーム等の合成樹脂材よりなる応
    力吸収材を一体に形成した湾曲部材と、フロントフレー
    ムにブラケットにて取付けられるほぼ前後方向の取付軸
    部と該取付軸部の前端から上方に立上がる立上り軸部と
    からなる左右のステー部材とから構成され、該左右のス
    テー部材の取付軸部を左右のフロントフレームにブラケ
    ットにてそれぞれ固定し、上記湾曲部材がフロントフレ
    ームより上方にオフセットし且つ該湾曲部材の車幅方向
    ほぼ中央部の最前端部がフロントフレームの前端部より
    前方に突出してフロントバンパの上部に位置するよう、
    該湾曲部材の左右両端部を左右のステー部材の立上り軸
    部に回動可能に取付けたことを特徴とする車両の衝突エ
    ネルギー吸収構造。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の車両の衝突エネ
    ルギー吸収構造において、左右のステー部材を左右のフ
    ロントフレームに取付けるブラケットには、牽引フック
    部が一体に延長構成されていることを特徴とする車両の
    衝突エネルギー吸収構造。
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