(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第3領域における前記第2領域から離間した位置に弱体領域を設け、該弱体領域の耐力を前記第3領域における他の部位よりも小さく、且つ、前記第2領域よりも大きくした、請求項1乃至3の何れかに記載の車両前部構造。
前記フロントサイドメンバーは、前記第1領域から第3領域まで連続するアウターパネル及びインナーパネルを備え、前記第2領域のアウターパネルと前記弱体領域のインナーパネルにそれぞれ弱体部を設け、前記弱体領域を車両外側に突出させて屈曲可能にした、請求項4に記載の車両前部構造。
前記フロントサイドメンバーは、前記第1領域乃至前記第3領域のうちの一部の領域と他の領域とが互いに異なる厚みに成形されたアウターパネル、インナーパネル又はリインフォースメントを備えている、請求項1乃至5の何れかに記載の車両前部構造。
【背景技術】
【0002】
従来、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバーの変形を利用して正突時の衝撃荷重を吸収する車両前部構造は多用されている。
このような構造を備えた車両では、正突時に車体前端側のバンパー、クラッシュボックス等の車両前方の周辺部材を介してフロントサイドメンバーに衝撃荷重が入力され、フロントサイドメンバーが変形することで衝撃荷重が吸収され、車両が大きな減速度で減速して停止する。乗員はシートベルトやエアバッグ等の拘束装置により支持された状態で、車両に追従して減速して停止する。
【0003】
この種の車両前部構造としては、フロントサイドメンバーを長手方向に潰して変形させることで、衝撃荷重を吸収するものが一般的に使用されている。ところが、このような構造の場合、フロントサイドメンバーの変形が進むと、長手方向に潰れて変形した変形部分の増加に伴って、吸収荷重が累積的に増加するため、車両前部構造による吸収荷重は正突時の初期に小さく、経時的に増加していた。
【0004】
下記特許文献1では、左右のフロントサイドメンバーとは別に車体前後方向にエネルギ吸収部材を配置してエンジン又はパワートレインに支持させた、自動車の前部車体構造が提案されている。この構造では、正突時にフロントサイドメンバーの潰れ変形の他にエネルギ吸収部材を潰れ変形させることで、正突時の初期のエネルギ吸収荷重を高めると共に、フロントサイドメンバーの屈曲変形を少なくしていた。
【0005】
一方、フロントサイドメンバーを屈曲変形させるようにした構造も提案されている。例えば下記特許文献2では、車体前部の下方に配され車両搭載部品を支持して車両前後方向に延在した縦フレーム部と、一端が車体前部に連結され他端が縦フレーム部に連結された荷重伝達部材と、を備えた車両前部構造が提案されている。この構造では、前突時に荷重伝達部材が縦フレーム部を下方に付勢することで座屈変形し易くし、衝撃荷重を低減している。
【0006】
また下記特許文献3には、サブフレームがフロントサイドメンバーにリインフォースメントを介して結合され、リインフォースメントの前部をフロントサイドメンバーの折れ曲り予定部に配置した車両の前部車体構造が提案されている。この構造ではフロントサイドメンバーの折れ曲りを促進させて正突荷重を低減していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、フロントサイドメンバーを長手方向に潰れ変形させることで衝撃荷重を吸収する車両前部構造では、正突時の初期の吸収荷重が小さく、経時的に吸収荷重が増加するため、車両停止時点において乗員が拘束装置から受ける荷重が大きかった。
【0009】
上記特許文献1のように、エネルギ吸収部材を追加して正突初期の吸収荷重を高める構造では、エネルギ吸収部材が別に必要である上、エネルギ吸収部材を配置して機能させるための十分な空間がエンジン及びパワートレインより前方に必要となる。しかも、エンジン等に支持するため安定した支持構造や騒音対策も必要であり、部品点数や重量が増加すると共に、構造が複雑化していた。
【0010】
また上記特許文献2,3等のように、フロントサイドメンバーを屈曲変形させる構造では、屈曲変形させるためにフロントサイドメンバーに他の部材を接合したり連結するなどの必要があるため、部品点数や重量が増加すると共に、構造が複雑化していた。
【0011】
そこで、本発明は、乗員の保護性能を向上できる簡素で軽量な車両前部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を解決する本発明の車両前部構造は、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバーを備え
、フロントサイドメンバーに、長手方向に沿う所定長さを有して互いに耐力の異なる第1領域と第2領域と第3領域とを前方側から順に設け、第1領域
の耐力を第3領域の耐力よりも高くし、第3領域の耐力を第2領域より高くすることで、正突時
の初期においてフロントサイドメンバーの変形を防止し、その後に第2領域の位置で屈曲変形させるようにしている。
【0013】
本発明の車両用前部構造では、フロントサイドメンバーは第1領域から第3領域まで連続するリインフォースメントを備え、リインフォースメント
のうち、第1領域に配置される部位の耐力を第3領域に配置される部位より高くし、リインフォースメントは、第2領域に配置される部位に
、第3領域に配置される部位より耐力を低減した弱体部を有するのがよい。この場合、リインフォースメントは、好ましくは、縦壁と、縦壁に沿って設けられた横壁と、を有し、
第1領域の横壁を第3領域の横壁より広くし、弱体部は、横壁
を第3領域よりも狭くすることで形成されている。
【0014】
本発明の車両用前部構造では、第3領域における第2領域から離間した位置に弱体領域を設け、弱体領域の耐力を第3領域における他の部位よりも小さく、且つ、第2領域よりも大きくするのが好ましい。
【0015】
その場合、フロントサイドメンバーは、第1領域から第3領域まで連続するアウターパネル及びインナーパネルを備え、第2領域のアウターパネルと弱体領域のインナーパネルにそれぞれ弱体部を設け、弱体領域を車両外側に突出させて屈曲可能にすることができる。
【0016】
さらに本発明の車両用前部構造のフロントサイドメンバーは、第1領域乃至第3領域のうちの一部の領域と他の領域とが互いに異なる厚みに成形されたアウターパネル、インナーパネル又はリインフォースメントを備えていてもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の車両前部構造によれば、第1領域及び第3領域の耐力を第2領域より高くしたので、正突時に第2領域の位置でフロントサイドメンバーを屈曲変形させることができる。
この構成では、屈曲変形が開始する前には、フロントサイドメンバーの長手方向に荷重が負荷される。そのため第2領域の耐力を適度に設定することで、正突時の初期におけるフロントサイドメンバーの変形を少なくして吸収荷重を大きくできる。一方、屈曲変形が開始した後には、フロントサイドメンバーを曲げる方向に荷重が負荷される。そのためフロントサイドメンバーを変形させ易くなり、吸収荷重を小さくできる。
【0018】
これにより、正突時の初期には、車両の減速度を大きくして乗員の初期の減速度を大きくでき、その後車両の減速度を小さくして車両と乗員との速度差を小さくできる。その結果、車両停止時に拘束装置から乗員が受ける荷重を少なくして乗員の保護性能を向上することが可能である。
このような構造はフロントサイドメンバー自体の第1領域、第2領域及び第3領域の長さ及び耐力を設定することで容易に実現できるため、簡素に且つ軽量に構成することができる。よって、本発明によれば、乗員の保護性能を向上できる簡素で軽量な車両前部構造を提供することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を幾つかの実施形態について図を用いて説明する。
本実施形態の車両前部構造は、
図1に示すように、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバー10を左右一対備えている。各フロントサイドメンバー10の後方側は、下方に傾斜した傾斜部11を介してフロアフレームやアンダーリインフォースと連続している。一方各フロントサイドメンバー10の前方側には、直接又はクラッシュボックスを介してバンパー12が接合されている。
【0021】
各フロントサイドメンバー10は、
図1及び
図2に概略で示すように、前端領域20、第1領域21、第2領域22、第3領域23が連続して一体に形成されている。各領域の位置、長さ、形状等は車体形状、大きさ、周辺部品の配置等に応じて適宜設定可能であるが、少なくとも正突の際に第2領域22の部位で屈曲できるようにすることが必要である。
【0022】
この実施形態では、後述する各種の構造が設けられることで各領域が形成されている。概略すれば、前端領域20はフロントサイドメンバー10の前端位置Aとリインフォースメント33の前端位置Bとの間、第1領域21はリインフォースメント33の前端位置Bとアウターパネル32の前側補強ビード32bの後端位置Cとの間、第2領域22はアウターパネル32の前側補強ビード32bの後端位置Cとアウターパネル32の後側補強ビード32bの前端位置Dとの間、第3領域23はアウターパネル32の後側補強ビード32bの前端位置Dと傾斜部11との間となっている。
ここで、前端領域20乃至第3領域23は、それぞれ長手方向に沿う所定長さで設けられており、第1領域21と第3領域23とが第2領域22を介して離間して設けられている。また第3領域23における第2領域22から離間した位置には、図中E乃至F間の弱体領域24が設けられている。
【0023】
さらに、第1領域21はエンジンマウントより前方に設けられ、車両前後方向の長さが少なくともフロントサイドメンバー10の車幅方向の厚み以上となっている。一方、第3領域23の後方には傾斜部11が連結すると共に、この第3領域23が前輪の車軸の中心位置に配置されている。また第2領域22の車両前後方向の長さは第1領域21及び第3領域23よりも短く形成されている。この第2領域にはエンジンマウントが設けられている。
なお、前端領域20は、フロントサイドメンバー10の前端に、後述するリインフォースメント33が内部に配置されない状態で設けられており、第1乃至第3領域21,22,23よりも強度が低く形成されている。
【0024】
このフロントサイドメンバー10では、
図2に示すように、各領域の耐力が互いに異なるように設定されている。ここで耐力とは、車両前後方向と直交する方向における曲げ荷重が負荷された際の曲がり難さを示す指標であり、例えば全塑性モーメントや断面二次モーメント等、またはそれらを用いて求めた値などであってもよい。
各領域における耐力は、車両上下方向と車幅方向とのうちの一方であってもよいが、双方であるのが好適である。
【0025】
第1領域21及び第3領域23の耐力は第2領域22より大きくすることが必要であり、ここでは第1領域21の耐力を第2領域22及び第3領域23より大きくすることが好適である。特に限定されるものではないが、例えば第1領域21の耐力に対して第2領域22の耐力を40%〜50%とし、第3領域23の耐力を第1領域21の耐力に対して60%〜80%としてもよい。
また弱体領域24の耐力を、第3領域23における他の部位よりも小さく、且つ第2領域22よりも大きくしている。特に限定されるものではないが、例えば第1領域21の耐力に対して60%〜70%としてもよく、その場合には第3領域23における第2領域22と弱体領域24との間の耐力を、第1領域21の耐力に対して70%〜80%とすることもできる。
【0026】
このようなフロントサイドメンバー10は、
図1及び
図3(a)〜(c)に示すように、断面略ハット形で長手方向に延びる立体形状のインナーパネル31と、インナーパネル31の車幅方向外側に配置されて長手方向に延びるアウターパネル32と、インナーパネル31及びアウターパネル32に沿って配置されたリインフォースメント33と、を備えている。
インナーパネル31とアウターパネル32とは、上下のフランジ部35で接合されることで閉断面構造を構成しており、リインフォースメント33が閉断面構造の内部に配置されてインナーパネル31に接合されている。
なお、傾斜部11付近には、断面略L字状の後部リインフォースメント36がインナーパネル31に接合されている。
【0027】
インナーパネル31は、フロントサイドメンバー10の前端領域20の前端から第3領域23までの全長に連続して断面略コ字状に成形され、傾斜部11に連続している。第3領域23の弱体領域24には、
図3(c)に示すように、車幅方向外側に向けて面状に凹ませたビードによりインナーパネル弱体部31aが設けられている。このインナーパネル弱体部31aは、インナーパネル31の断面略コ字状部分の上面側に開口するように形成されている。
これにより、フロントサイドメンバー10の耐力を局部的に弱体化し、弱体領域24の位置で車両外側に突出させて屈曲し易くしている。
【0028】
またアウターパネル32は、フロントサイドメンバー10の前端領域20の前端から第3領域23までの全長に連続し、インナーパネル31よりも車幅方向の幅が薄く形成され、傾斜部11に連続している。このアウターパネル32には、
図3(a)(c)に示すように、第1領域21及び第3領域23に長手方向に筋状に延びた補強ビード32bが形成されている。
【0029】
さらに
図3(b)に示すように、第2領域22には、車幅方向内側に向けて面状に凹ませたビードによりアウターパネル弱体部32aが設けられている。これにより、フロントサイドメンバー10の耐力を局部的に弱体化し、第2領域22の位置より弱体領域24側を車両外側に突出させて、屈曲し易くしている。
【0030】
リインフォースメント33は、
図1及び
図3(a)〜(c)に示すように、第1領域21の前端から傾斜部11までの第1領域21、第2領域22及び第3領域23に連続して配置される大きさに形成されており、第2領域22に配置される部位に、第1領域21及び第3領域23に配置される部位よりも耐力を低減するためのRF弱体部33aが設けられている。
【0031】
このリインフォースメント33は、略コ字状のインナーパネル31の縦壁部分に隣接する縦壁33bと、略コ字状のインナーパネル31の上下の横壁部分に隣接し、縦壁33bの上下両縁に沿って設けられた横壁33cと、を有している。縦壁33bと上下の横壁33cとは長手方向に延びる屈曲部で連続している。
【0032】
縦壁33bは、第1領域21、第2領域22及び第3領域23に連続して設けられ、横壁33cは各領域で異なる幅に設けられている。具体的には、
図3(a)に示すように、第1領域21では、インナーパネル31の断面略コ字状の形状に対応した形状に形成され、
図3(c)に示すように、第3領域では、第1領域21に配置された部位に比べて上下の横壁33cが狭い幅に形成されている。そして、
図3(b)に示すように、第2領域では、横壁33cが第1領域21及び第3領域23よりも狭く、実質的に無くしており、これによりRF弱体部33aが形成されている。
なお縦壁33bは、インナーパネル31の縦壁部分にスポット溶接等により接合され、上下の横壁33cはインナーパネル31の横壁部分にスポット溶接等により接合されている。
【0033】
次に、このようなフロントサイドメンバー10の正突時の挙動について説明する。
このフロントサイドメンバー10は、上述の
図1及び
図2に概略で示すように、前端領域20から第3領域23までの各領域がそれぞれ所定長さで所定の耐力に形成されていることで、正突時にフロントサイドメンバー10が例えば
図4に示すように屈曲変形し、これにより衝撃荷重が吸収される。
【0034】
正突時の車両変形ストロークに対する車両減速度の変化の概略を
図5の実線に示す。比較のために、長手方向に潰れ変形する従来のフロントサイドメンバーにおける変化の概略を
図5に破線で示す。
図5に示すように、この実施形態の車両前部構造では、車両変形ストロークに対する車両減速度は、正突時の車両変形ストロークが中間付近で最大となり、中期に低減し、後期に増加する。ここでは、従来のフロントサイドメンバーのように、両変形ストロークに対する車両減速度が初期に低く、中期から後期にかけて増加して最大となるような変化とはならない。
【0035】
そのため、正突時にフロントサイドメンバー10の変形によって、
図6のLaに示すような速度変化で減速して停止する。また乗員は、シートベルトやエアバッグ等の拘束装置により支持された状態で、
図6のLbに示すように、車両に追従して減速して停止する。
比較のために、長手方向に潰れ変形する従来のフロントサイドメンバーにおける車両の速度変化を
図6に破線Lcで示し、乗員の速度変化を
図6に破線Ldで示す。
【0036】
図6に示すように、この実施形態の車両前部構造では、正突時の初期の段階で車両の速度が大きく低減しており、停止するまで車両と乗員との速度差は大きく変化しない。ここでは従来のフロントサイドメンバーのように、中期から後期にかけて車両の速度が急激に低減し、車両と乗員の速度差が増加するようなことがない。
【0037】
次に、以上のような車両前部構造により得られる作用効果について説明する。
この車両前部構造によれば、まず第1領域21及び第3領域23の耐力を第2領域22より高くしているので、正突時に第2領域22の位置でフロントサイドメンバー10を屈曲変形させることができる。
【0038】
ここで、屈曲変形が開始する前には、フロントサイドメンバー10の長手方向に荷重が負荷される。そのため、第2領域22の耐力を適度に設定することで、正突時の初期におけるフロントサイドメンバー10の変形を少なくして吸収荷重を大きくできる。
一方、屈曲変形が開始した後には、フロントサイドメンバー10を曲げる方向に荷重が負荷されるため、フロントサイドメンバー10を変形させ易くなり、吸収荷重を小さくできる。
また屈曲変形させて折りたたむことにより、車両変形ストロークを大きくでき、初期の変形ストロークの減少を補うことができる。
【0039】
これらにより、正突時の初期には、車両の減速度を大きくして乗員の初期の減速度を大きくでき、その後、車両の減速度を小さくして車両と乗員との速度差を小さくできる結果、車両停止時に拘束装置から乗員が受ける荷重を少なくし、乗員の保護性能を向上することが可能である。
【0040】
このような車両前部構造は、フロントサイドメンバー10自体の第1領域21、第2領域22及び第3領域23の長さ及び耐力を設定することで実現できるため、他の部材を用いる必要がなく、簡素に且つ軽量に構成することができる。
【0041】
特に、この実施形態では第1領域21の耐力を第2領域22及び第3領域23より大きくしている。よって、衝撃荷重が最初に入力される第1領域21が正突時の初期に変形することを確実に防止することができ、正突時の初期の吸収荷重を大きくできる。
【0042】
この実施形態の車両前部構造によれば、第1領域21から第3領域23まで連続するリインフォースメント33を備え、このリインフォースメント33が、第2領域22に配置される部位に第1領域21及び第3領域23に配置される部位より耐力を低減したRF弱体部33aを有するので、フロントサイドメンバー10の各領域の外形形状を大きく変化させなくても、RF弱体部33aによりフロントサイドメンバー10の第2領域22の耐力を大幅に小さく設定でき、構造をより簡素化できる。
【0043】
特に、リインフォースメント33が縦壁33bと、縦壁33bに沿って屈曲して設けられた横壁33cと、を有し、RF弱体部33aが横壁33cを第1領域21及び第3領域23よりも狭くすることで形成されているので、横壁33cの幅により容易にフロントサイドメンバー10の耐力を設定できる。しかも、縦壁33bに対する横壁33cの位置により、フロントサイドメンバー10が、第2領域22において屈曲変形する向きを容易に設定することができる。
【0044】
この実施形態の車両前部構造によれば、第3領域23における第2領域22から離間した位置に弱体領域24を設けたので、フロントサイドメンバー10が第2領域22と弱体領域24との2カ所で屈曲変形できる。そのためフロントサイドメンバー10の不測の変形を防止でき、屈曲変形が開始した後の吸収荷重を所望に設定できる。しかも弱体領域24の耐力を第2領域22より大きくしているため、正突初期の十分な吸収荷重を確保できると共に、屈曲変形の順序も設定でき、より確実に吸収荷重を所望に設定できる。
【0045】
この車両前部構造では、第1領域から第3領域まで連続したアウターパネル32及びインナーパネル31を設け、第2領域22のアウターパネル32にアウターパネル弱体部32aを設けると共に、弱体領域24のインナーパネル31にインナーパネル弱体部31aを設けたので、弱体領域24を車両外側に突出させてフロントサイドメンバー10を屈曲させ易くできる。そのため屈曲変形の向きを設定することができる。
【0046】
なお、上記実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、リインフォースメント33のRF弱体部33aを横壁33cの幅の変化により形成したが、他の構造とすることは当然に可能である。
【0047】
図7に示すように、リインフォースメント33の第2領域22と第3領域23の弱体領域24に配置される部位に、それぞれ車幅方向外側に向けて面状に凹ませたビード34a,34bを設け、第2領域22のビード34aの深さを第3領域23の弱体領域24のビード34bよりも深く設けてもよい。
【0048】
また
図8に示すように、リインフォースメント33の第2領域22と第3領域23の弱体領域24に配置される部位に、リインフォースメント33を貫通する孔34c,34dを設け、第2領域22の孔34cの開口面積を第3領域23の弱体領域24の孔34dよりも広く設けてもよい。ここでは弱体領域24の孔34dは横長に上下の離間した位置に開設されている。
これらの変形例ではリインフォースメント33の横壁33cの幅、ビード部34a,34b、孔34c,34dの2種以上を組み合わせて構成してもよい。
【0049】
さらに
図9(a)(b)に示すように、インナーパネル31、アウターパネル32及びリインフォースメント33のうちの少なくとも一つ又は全部を、第1領域21乃至第3領域23のうちの一部の領域と他の領域とで、互いに異なる厚みに成形されたパネルを用いてもよい。このようにすれば、各領域の耐力をより容易に調整することができる。
図9(a)(b)の例では、インナーパネル31の厚みが第3領域23、第1領域21、第2領域22の順に薄くなり、アウターパネル32の厚みが第3領域23、第2領域22、第1領域21の順に薄くなっている。ここでは第2領域22の耐力を最も小さくしている。なお、各領域の厚みとともに耐力を調整するための形状、ビード、孔などを適宜調整することで、第1領域21の耐力を最も大きくしてもよい。
そのようなインナーパネル31、アウターパネル32又はリインフォースメント33は、例えば差厚接合プレスにより成形したり、テーラードブランク材を用いて成形するなどで作製してもよい。
【0050】
上記実施形態では、フロントサイドメンバー10の概略の耐力分布を
図2に示すように設定したが、特に限定されるものではなく、エンジンやパワートレイン、サスペンション等、種々の周辺部材等に応じて適宜調整し、各領域内で変化することは当然に可能である。
また上記実施形態では、リインフォースメント33をインナーパネル31に接合して車幅方向外向きに開口するように配置したが、アウターパネル32に接合してもよく、車幅方向内向きに開口するように配置してもよい。
さらに上記実施形態では、リインフォースメント33の横壁33cを縦壁33bの上下両縁に設けたが、例えば傾斜部11近傍の第3領域23では縦壁33bの下縁だけに設けることで、耐力を調整してもよい。
また上記実施形態では、フロントサイドメンバー10に前端領域20を設けたが、前端に第1領域21が配置されることも可能である。