JPWO2013172132A1 - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

車体前後方向に延びるサイドメンバ本体（３）の前端に、車幅方向に延びるバンパレインフォース（７）を接合する。バンパレインフォース（７）の車幅方向端部に、バンパレインフォース（７）とバンパステイ（５）との結合部（５ａ）よりも車幅方向の外側に突出する突出端部（７ａ）を設ける。この突出端部（７ａ）に車体後方に延びるガセット（１３）を設ける。ガセット（１３）より車体後方のサイドメンバ本体（３）の外側面には、キャッチャ（２１）を取り付ける。キャッチャ（２１）は、パワートレインユニット（２３）の取付部となるサイドメンバ（３）のマウウント部（２５）に対応した位置にある。サイドメンバ（３）よりも車幅方向における外側位置で前方から障害物（Ｎ）が衝突してサイドメンバ（３）が圧壊したときに、ガセット（１３）がキャッチャ（２１）に受け止められてサイドメンバ本体（３）の圧壊を抑制し、キャッチャ（２１）によるガセット（１３）の受け止め力が増大する。

Description

本発明は、サイドメンバ周辺の車体前部構造に関する。

車体の側部には、車体の前後方向に沿ってサイドメンバが配設されている。ここで、サイドメンバよりも車幅方向における外側の位置で、障害物が車体前方から車体に衝突する微小ラップ衝突が起こる場合がある。この微小ラップ衝突時の対策としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。

この特許文献１に記載された技術においては、サイドメンバの前端にて車幅方向に沿ってバンパレインフォースが配設されている。また、バンパレインフォースの車幅方向外側の端部から、レインフォースエクステンションが後方に向けて延びている。レインフォースエクステンションには、サイドメンバ側に凸状に形成された凸部が形成されている。微小ラップ衝突時に、凸部がサイドメンバに当接して耐力を発生させ、その際、凸部がサイドメンバに設けたストッパーブラケットで受け止められて後方へのずれを防止する。

特開２００８−２１３７３９号公報

前記した従来の車体前部構造は、レインフォースエクステンションの凸部をサイドメンバ側部のストッパーブラケットで受け止めるようにしている。しかし、ストッパーブラケット周辺の強度については特に考慮していないため、前面衝突時に、ストッパーブラケットが外れるおそれがある。また、ストッパーブラケットの取付部が変形して、レインフォースエクステンションがストッパーブラケットで充分受け止められないおそれもある。

そこで、本発明は、車体におけるサイドメンバよりも車幅方向の外側位置の部位に衝突荷重が入力される前面衝突時に、受け止め部による荷重伝達部材の受け止め力を増大させることを目的としている。

本発明は、サイドメンバの前端部に連結されて車幅方向に延設されるバンパレインフォースの車幅方向両端部付近に、車体後方に突出する荷重伝達部材を設け、この荷重伝達部材が車体前方からの衝撃荷重を受けて車体後方に移動したときに当接して受け止める受け止め部をサイドメンバに設け、この受け止め部に対応する位置のサイドメンバに補強部を設けることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部を示す斜視図である。 図１の車体前部に配設されるガセットを、図１中で矢印Ａ方向から見た斜視図である。 図１の車体前部に配設されるキャッチャの斜視図である 図１の車体前部を簡略化した平面図であり、サイドメンバより車幅方向の左側にて障害物が車体に衝突する状態を示している。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４に対し、障害物によりガセットが後退してキャッチャに当接した状態を示す作用説明図である。 図６に対し、障害物がガセットの傾斜部にガイドされて車両が障害物に対して右斜め前方へ相対移動する状態を示す作用説明図である。 障害物が車両の左前部にサイドメンバより車幅方向の内側にて衝突する状態を示す作用説明図で、（ａ）は衝突直前の状態、（ｂ）は衝突後の状態をそれぞれ示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、図面において、ＦＲは車両前方側を示すものとする。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る自動車の車体１は、車体の両側部の下方にて車体前後方向に延設される左右一対のサイドメンバ２を備える。このサイドメンバ２は、サイドメンバ本体３と、該サイドメンバ本体３の前端に取り付けられたバンパステイ５とから構成され、これらのサイドメンバ本体３およびバンパステイ５は車両前後方向に沿って延設される。これらの左右一対のバンパステイ５の前端同士は、車幅方向に延設されるバンパレインフォース７によって連結されている。

サイドメンバ本体３の前端部（サイドメンバ本体３におけるバンパステイ５との結合部の近傍）には、下方に延びる連結部材９が配設されている。具体的には、連結部材９の上端部は、サイドメンバ本体３の下面に固定され、連結部材９の下端部には、車幅方向に延設されるクロスメンバ１１が連結されている。バンパレインフォース７の車体前方側の前面に、図示しない衝撃吸収部材が取り付けられ、該衝撃吸収部材の前方には、図示しないバンパフェイシアが配設される。これらのバンパレインフォース７、衝撃吸収部材およびバンパフェイシアによってフロントバンパが構成される。

バンパレインフォース７における車幅方向の外側の端部は、バンパステイ５との結合部５ａよりも車幅方向の外側に突出する突出端部７ａに形成されている。この突出端部７ａの車体後方側に荷重伝達部材としてのフロントバンパガセット（以下、単にガセットという）１３を、例えば溶接にて結合している。なお、このガセット１３は車幅方向の左右両側に設けるが、図１では、車体左側のガセット１３のみを示し、右側のガセットは省略している。また、車幅方向の左側に配設された連結部材９の上部も省略している。

ガセット１３は、車体前方側の端部をバンパレインフォース７の突出端部７ａの車体後方側に結合しており、この結合部分から車体後方に向けて延設していて、平面視では三角形状に形成されている。すなわち、このガセット１３は、バンパステイ５及びサイドメンバ本体３の外側面に対向して車体前後方向に延びる車幅方向内側面１３ａと、車体前方側の端部から、車体後方に行くに従って車幅方向の外側に行くように延びる傾斜部としての前方傾斜面１３ｂと、車幅方向内側面１３ａにおける車体後方側の端部と前方傾斜面１３ｂにおける車体後方側の端部とを結ぶ後方傾斜面１３ｃと、を備えている。

車幅方向内側面１３ａには、フランジ結合部１５よりも車体前方側の部分が車体後方側の部分よりも車幅方向外側となるように、フランジ結合部１５よりも車体後方側に段部１３ｄを形成している。これにより、車両衝突時にガセット１３が後方移動したときに、ガセット１３は、サイドメンバ本体３とバンパステイ５との間のフランジ結合部１５に対する干渉を避けることができる。ガセット１３における前記段部１３ｄよりも車体後方側の一部位を、仮止め部材１７によってサイドメンバ本体３の外側部に仮止めしている。

前方傾斜面１３ｂは、前後方向の全長にわたりほぼ平面状に形成され、平面視において車体後方側が前方側に対して車幅方向の外側となるように傾斜している。この前方傾斜面１３ｂの車体前方側の端部と、車幅方向内側面１３ａの車体前方側の端部との間に、車幅方向に延びる端面部１３ｅを形成している。この端面部１３ｅをバンパレインフォース７の突出端部７ａの後部に結合している。また、後方傾斜面１３ｃにおける延設方向のほぼ中央に凹部１３ｆが形成されている。

このようなガセット１３は、図２に示すように、中空のアルミニウム製の角材１９１〜１９８を複数、車体前後方向に沿って接合して固定した構造としている。複数の角材１９１〜１９８のうち、矢印ＦＲで示す車体前方側の角材１９２から後方側の角材１９６までの５個が、直方体形状である。車幅方向の内側（図２中で紙面手前側）が開口し、車幅方向の外側が閉塞する中空部材となっている。この車幅方向の外側の閉塞部位によって前記図１に示してある傾斜面１３ｂを形成している。また、角材１９５の開口側に、前記した段部１３ｄが形成されている。

前記した５個の角材１９２〜１９６のうち最も車体前方側に配置された角材１９２の長さが最も短く、最も車体後方側の角材１９６の長さが最も長く、車体前方側の角材から後方側の角材に向けて長さが徐々に長くなるよう変化させている。なお、この長さとは、前記した角材の開口側と閉塞側とを結ぶ方向に沿った長さである。

前記車体前方側の角材１９２の前方には、平面視でほぼ三角形状の中空の角材１９１を接合している。この角材１９１は、矢印ＦＲで示す車体前方側の前面が、前記図１に示した端面部１３ｅとなってバンパレインフォース７に対する接合面となる。また、この角材１９１も、角材１９２〜１９６と同様に、車幅方向の内側が開口する中空部材となっている。

前記車体後方側の角材１９６の後方には、角材１９６の長さ方向に沿って互いに離間した状態で、２つ角材１９７，１９８を接合している。これら２つの角材１９７，１９８は、いずれも平面視で三角形状となっており、車幅方向の内側の角材１９８は、角材１９１〜１９６と同様に、車幅方向の内側が開口している。一方、車幅方向の外側の角材１９７は、図１に示すように、車幅方向の外側が閉塞して、該閉塞部によって前記した傾斜面１３ｂの一部を形成している。

また、前記凹部１３ｆは、角材１９７，１９８相互間における角材１９６の露出した部位であり、２つの角材１９７，１９８における角材１９６と反対側の面同士の間に配置されている。

なお、前記したガセット１３は、複数の角材を接合する構造のほか、後述するキャッチャ２１と同様に金属製の例えばアルミニウム製の鋳物で構成することもできる。

そして、ガセット１３よりも車体後方位置のサイドメンバ本体３の外側面には、受け止め部としてのキャッチャ２１を取り付けている。なお、このキャッチャ２１は、ガセット１３と同様に、図１では、車体左側のみを示し、右側は省略している。

前記したキャッチャ２１は、図３にも示すように、車幅方向の側方から見た側面視では正方形状である。また、上下方向から見た平面視では、車幅方向に沿った板厚寸法が車体前方側で厚く後方側で薄いほぼ三角形状となっている。このキャッチャ２１の前記板厚が厚い車体前方側の端面が、ガセット１３を受け止める受け止め面２１ａとなっており、この受け止め面２１ａの上端部には、上方に突出する突部２１ｂが形成されている。

キャッチャ２１における外側面２１ｃには、円形の凹部２１ｄが複数形成されている。前記外側面２１ｃは、キャッチャ２１におけるサイドメンバ本体３に対する接合面と反対側の面である。凹部２１ｄの中心には、ボルト挿入孔２１ｅを形成している。ボルト挿入孔２１ｅに図示しないボルトを挿入してキャッチャ２１をサイドメンバ本体３に締結固定する。

前記したキャッチャ２１のサイドメンバ本体３に対する取り付け位置は、図４に示すように、エンジンやトランスミッションを含むパワートレインユニット２３の取付部となるマウント部２５に対応している。なお、図１では、パワートレインユニット２３を省略している。また、図４は、図１に対して簡略化した模式的な図としているので、図１の各種部材とは形状が多少異なっており、図１に示してあるクロスメンバ１１は省略している。

図４のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、パワートレインユニット２３は、サイドメンバ本体３のマウント部２５に、取付部材であるマウントブラケット２７を介して取り付けてある。

サイドメンバ本体３は、図５に示すように、エンジンルーム２９側に位置する断面ほぼコ字形状のインナパネル３１と、インナパネル３１のエンジンルーム２９と反対側に位置するほぼ平板形状のアウタパネル３３とを、上下のフランジ部３５，３７で互いに接合して閉断面を形成している。

インナパネル３１の内面には断面ほぼコ字形状のインナレインフォース３９を設けている。インナレインフォース３９は、内側面３９ａ、上面３９ｂ及び下面３９ｃを備える。また、上面３９ｂをインナパネル３１の上部面に接合している。さらに、下面３９ｃにおける車幅方向の外側（図５中で右側）の端部から下方に向けてフランジ３９ｄを形成し、該フランジ３９ｄをアウタパネル３３の内面に接合している。また、アウタパネル３３の内面には、上下方向ほぼ中央に、アウタパネル３３とともにビードを備えるアウタレインフォース４１を接合している。

さらに、前記したサイドメンバ本体３の少なくともマウント部２５に対応する位置のインナレインフォース３９の内面には、２つのレインフォース４３，４５を設けている。これら２つレインフォース４３，４５は、マウント部２５に対応する位置にあるキャッチャ２１に対応する位置に設けている。

レインフォース４３は、インナレインフォース３９の内側面３９ａに接合する内側面４３ａと、インナレインフォース３９の上面３９ｂに接合する上面４３ｂとを備えて、断面ほぼＬ字形状としている。また、レインフォース４５は、レインフォース４３の内側面４３ａの上方の一部に接合している内側面４５ａと、レインフォース４３の上面４３ｂに接合する上面４５ｂと、レインフォース４３の下面３９ｃに対向しかつ離間している下面４５ｃとを備えている。前記した２つのレインフォース４３，４５の下部は、図示されていない他の部位にてインナレインフォース３９に接合している。

前記したインナレインフォース３９、アウタレインフォース４１及びレインフォース４３，４５は、補強部となる補強部材を構成していて、受け止め部であるキャッチャ２１に対応する位置のサイドメンバ本体３を補強している。

そして、各レインフォース４３，４５が接合された補強部の強度は、補強部よりも前側のサイドメンバ本体３の強度よりも高くなるように設定されている。

図１、図４に示すように、車体前部にはエンジンルーム２９が設けられ、該エンジンルーム２９の後側には、車室５１が設けられる。これらのエンジンルーム２９と車室５１との間には、ダッシュパネル４７が設けられる。なお、前記車室５１は、フロアパネル４９の上方に位置する乗員空間である。また、図４に示すように、フロアパネル４９の車幅方向両側には、車体前後方向に延設されるサイドシル５３を接合している。サイドシル５３の車体前方であって、キャッチャ２１の車幅方向の外側には前輪５５が位置している。

次に、前記したような車体構造を備える自動車Ｍが、図４に示すように、他の自動車などの障害物Ｎに前方から衝突したときの車体１の変形について説明する。なお、ここでの衝突は、サイドメンバ本体３（ここでは、車体左側のサイドメンバ本体）よりも車幅方向の外側の位置において障害物Ｎが車体１に衝突する微小ラップ衝突である。

図４のように、障害物Ｎがバンパレインフォース７の突出端部７ａに前方から衝突する。すると、図６に示すように、バンパレインフォース７がサイドメンバ本体３をその軸方向に圧壊しつつガセット１３とともに後方に移動する。

このとき、バンパレインフォース７は、衝突部位とは反対側のサイドメンバ本体３の前端部付近を中心として回転するので、ガセット１３は、車体後方かつ車幅方向の内側方向（図４中で矢印Ｃ方向）に向けて移動する。この移動方向に作用する衝突荷重により、図４では不図示の仮止め部材１７が外れ、ガセット１３は、前記移動方向に移動して後端の角部１３ｇがキャッチャ２１の受け止め面２１ａに当接して受け止められる。

また、このときガセット１３は、後端の角部１３ｇがサイドメンバ本体３の外側面にも当接して、サイドメンバ本体３のマウント部２５に対し車幅方向の内側に向けて荷重を付与する。

その後は、図７に示すように、バンパレインフォース７の後退によりガセット１３がさらに後退してサイドメンバ本体３の圧壊が進む。このとき、サイドメンバ本体３のマウント部２５より後方部位が多少圧壊する。しかし、キャッチャ２１はガセット１３を受け止めた状態を保持しており、ダッシュパネル４７の後方に位置する乗員空間である車室５１の変形は抑えられている。

衝突側の前輪５５については、ガセット１３の三角形状の車幅方向外側に位置する角材１９７付近の角部が接触するだけである。従って、前輪５５の後方への移動は極力抑えられ、衝突側の前輪５５に起因する車室５１の変形も抑えられている。

また、このとき障害物Ｎは、自動車Ｍの進行方向から見て右側（図７中で上部側）の角部Ｎａが、バンパレインフォース７の突出端部７ａから、ガセット１３の前方傾斜面１３ｂに当接してガイドされ、前方傾斜面１３ｂに沿って自動車Ｍの後方かつ車幅方向外側の斜め後方に移動する。換言すれば、自動車Ｍは、障害物Ｎに対し矢印Ｄで示す方向、すなわち自動車Ｍの前方かつ右方向の斜め右前方に、障害物Ｎから離れるようにして移動する。これにより、障害物Ｎの自動車Ｍに対する直接的な衝撃を緩和し、車室５１をより確実に保護することになる。

このような自動車Ｍの右斜め前方への移動は、車体１を横方向（図６中で上方）に移動させるエネルギによって促進される。このエネルギは、前記したガセット１３が図４の矢印Ｃ方向に向けてサイドシル３の外側面に当接したときに発生する。

図８は、前記した本実施形態の車体前部構造を備える自動車Ｍが、サイドメンバ本体３よりも車幅方向の内側位置にて前方から障害物Ｎに衝突したときの小ラップ衝突時での車体１の変形を示している。図８（ａ）のように、例えば、車体左側のサイドメンバ本体３よりも車幅方向内側に障害物Ｎが衝突すると、図８（ｂ）のように、バンパレインフォース７を屈曲させて、バンパレインフォース７の後方のサイドメンバ本体３を圧壊する。

このとき、ガセット１３は、キャッチャ２１に対してサイドメンバ本体３と反対側の車幅方向外側で後方に移動し、キャッチャ２１に対する干渉が抑制されている。すなわち、ガセット１３とサイドメンバ本体３との車幅方向の間隔Ｐを、キャッチャ２１のサイドメンバ本体３からの車幅方向外側への突出量Ｑより大きくしている。

前記したサイドメンバ本体３の圧壊によって衝突時の荷重を吸収し車室５１の変形を抑える。このサイドメンバ本体３の圧壊変形を許容するために、図８（ｂ）に示す圧壊（潰れ）時のサイドメンバ本体３の潰れ量Ｘよりも、圧壊変形前の図８（ａ）の状態でのガセット１３の後端と前輪５３の前端との間隔Ｒ及び、ガセット１３の後端とキャッチャ２１の前端との間隔Ｓを、大きくしている。

すなわち、Ｘ＜Ｒとすることで、ガセット１３が前輪５３に干渉する前に、サイドメンバ本体３の潰れ量Ｘを確保することができる。また、Ｘ＜Ｓとすることで、キャッチャ２１の前方でのサイドメンバ本体３の潰れ量Ｘを確保して、衝突時の衝撃をサイドメンバ本体３によって吸収することができる。

したがって、本実施形態では、前記図４、図６、図７に示した微小ラップ衝突での車室５１の変形を抑えるためにガセット１３及びキャッチャ２１を設けても、図８に示した小ラップ衝突でのサイドメンバ本体３の圧壊による衝撃吸収を確保することができる。

以上のように本実施形態によれば、微小ラップ衝突時に、車体前方からバンパレインフォース７に衝突荷重が入力されると、荷重伝達部材であるガセット１３がバンパレインフォース７と共に後方に移動する。このとき、ガセット１３が後方に移動すると、サイドメンバ本体３に設けた受け止め部となるキャッチャ２１がガセット１３を受け止める。
ここで、キャッチャ２１を取り付けている位置のサイドメンバ本体３の部位には、補強部を設けて耐力を高めてある。このため、サイドメンバ本体３の変形が抑制されてキャッチャ２１はガセット１３を継続して受け止めておくことができ、キャッチャ２１によるガセット１３の受け止め力を増大できる。このため、バンパレインフォース７の後方へのさらなる移動が抑制され、後方の乗員空間である車室５１の内部を保護することができる。

また、前記した補強部は、単に補強部材４３，４５をサイドメンバ本体３に設けている。これによって、キャッチャ２１に対応する位置の耐力を高めることができ、バンパレインフォース７の後方へのさらなる移動を容易に抑制することができる。

また、前記したサイドメンバ本体３の補強部は、パワートレインユニット２３のサイドメンバ本体３への取付部に対応する位置にある。従って、この強固な取付部に対応する位置にある補強部によって、キャッチャ２１がガセット１３を受け止めるときの耐力を高めることができる。また、バンパレインフォース７の後方へのさらなる移動をより確実に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、ガセット１３は、車幅方向外側に、車体後方側が前方側に対して車幅方向の外側となるよう傾斜する傾斜部である前方傾斜面１３ｂを備えている。このため、障害物Ｎが前方傾斜面１３ｂに前方から当接することによって、自動車Ｍが障害物Ｎに対して離れる方向となる斜め右前方に前方傾斜面１３ｂに沿って相対移動し、バンパレインフォース７の車体後方への移動を抑制して車室５１を保護することができる。

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々改変することができる。
なお、特願２０１２―１１４０７９号（出願日：２０１２年５月１８日）の全内容は、ここに援用される。

本発明によれば、車体前方からバンパレインフォースに衝突荷重が入力されると、バンパレインフォースと共に荷重伝達部材が後方に移動する。すると、サイドメンバに設けた受け止め部が荷重伝達部材を受け止める。その際、受け止め部はサイドメンバに設けた補強部に対応する位置にある。従って、サイドメンバよりも車幅方向の外側位置の車体部分に衝突する前面衝突時に、受け止め部による荷重伝達部材の受け止め力を増大させることができる。

１ 車体
２ サイドメンバ
７ バンパレインフォース
１３ ガセット（荷重伝達部材）
１３ｂ ガセットの前方傾斜面（傾斜部）
２１ キャッチャ（受け止め部）
２３ パワートレインユニット（パワートレイン）
２５ パワートレインのサイドメンバへのマウント部（取付部）
４３，４５ 補強部材（補強部）

レインフォース４３は、インナレインフォース３９の内側面３９ａに接合する内側面４３ａと、インナレインフォース３９の上面３９ｂに接合する上面４３ｂとを備えて、断面ほぼＬ字形状としている。また、レインフォース４５は、レインフォース４３の内側面４３ａの上方の一部に接合している内側面４５ａと、レインフォース４３の上面４３ｂに接合する上面４５ｂと、インナレインフォース３９の下面３９ｃに対向しかつ離間している下面４５ｃとを備えている。前記した２つのレインフォース４３，４５の下部は、図示されていない他の部位にてインナレインフォース３９に接合している。

このような自動車Ｍの右斜め前方への移動は、車体１を横方向（図６中で上方）に移動させるエネルギによって促進される。このエネルギは、前記したガセット１３が図４の矢印Ｃ方向に向けてサイドシル５３の外側面に当接したときに発生する。

前記したサイドメンバ本体３の圧壊によって衝突時の荷重を吸収し車室５１の変形を抑える。このサイドメンバ本体３の圧壊変形を許容するために、図８（ｂ）に示す圧壊（潰れ）時のサイドメンバ本体３の潰れ量Ｘよりも、圧壊変形前の図８（ａ）の状態でのガセット１３の後端と前輪５５の前端との間隔Ｒ及び、ガセット１３の後端とキャッチャ２１の前端との間隔Ｓを、大きくしている。

すなわち、Ｘ＜Ｒとすることで、ガセット１３が前輪５５に干渉する前に、サイドメンバ本体３の潰れ量Ｘを確保することができる。また、Ｘ＜Ｓとすることで、キャッチャ２１の前方でのサイドメンバ本体３の潰れ量Ｘを確保して、衝突時の衝撃をサイドメンバ本体３によって吸収することができる。

Claims (4)

1. 車体側部に設けられて車体前後方向に沿って延在するサイドメンバと、該サイドメンバの車体前方側の端部に連結されて車幅方向に沿って延在するバンパレインフォースと、該バンパレインフォースの車幅方向における端部に設けられ、車体後方に向けて突出する荷重伝達部材と、前記サイドメンバに設けられ、前記荷重伝達部材が車体前方からの衝撃荷重を受けて車体後方に移動したときに荷重伝達部材を受け止める受け止め部と、この受け止め部に対応する位置の前記サイドメンバの部位に設けた補強部と、を有することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記補強部は、前記サイドメンバに設けた補強部材であることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記補強部は、パワートレインが前記サイドメンバに取り付けられる取付部に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
4. 前記荷重伝達部材における車幅方向の外側に、車体前後方向の後方側が前方側に対して車幅方向の外側となるように傾斜する傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車体前部構造。

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