(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、上記構成により斜め方向に衝撃力が入力した場合に、斜め方向の荷重を連結板部材に吸収させることで、クラッシュボックスに軸方向圧縮荷重を作用させる、とされている。
【0005】
ところで、クラッシュボックスの下部にのみ連結板部材を結合した構成においては、該クラッシュボックスの圧縮(荷重)特性の設定が難しく、斜め方向の荷重が入力されない場合等に狙いの衝撃吸収性能を得にくい懸念がある。
【0006】
本発明は、前面衝突に対する緩衝部によるエネルギ吸収性能を確保しつつ、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に車両の回転を抑制することができる車体前部構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1態様の車体前部構造は、車幅方向に長手とされ、車両前端部に配置されたバンパリインフォースメントと、車両前後方向に長手とされると共に車幅方向に並列され、それぞれ所定値以上の車両前後方向の荷重を受けて変形する緩衝部を有し、該緩衝部において前記バンパリインフォースメントに結合された一対の骨格部材と、車幅方向における一方の骨格部材側への斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に、該一方の骨格部材の前記緩衝部を補強する補強構造と、を備えている。
【0008】
第1態様の車体前部構造では、例えばフルラップ前面衝突のような前面衝突の場合には、補強構造による緩衝部の補強はなく、緩衝部には車両後方側への衝突荷重(所定値以上の荷重)が作用する。すると、緩衝部は、補強構造の影響を受けることなく又は小さい影響のもとで変形し、該緩衝部の変形によるエネルギ吸収が果たされる。
【0009】
一方、車幅方向における補強構造が設けられた側への斜め衝突又は微小ラップ衝突の際には、該補強構造によって緩衝部が補強される。このため、該衝突側の緩衝部の変形が制限される(変形に要する荷重、すなわち緩衝部の剛性が増す)。すると、補強構造が設けられていない構成と比較して、衝突体の車体への進入量が減り、該車体すなわち車両の衝突側への回転(角)が減じられる。
【0010】
このように、
第1態様の車体前部構造では、前面衝突に対する緩衝部によるエネルギ吸収性能を確保しつつ、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に車両の回転を抑制することができる。
【0011】
前記補強構造は、前記一対の骨格部材の緩衝部にそれぞれ設けることが好ましい。補強構造を左右それぞれに設けることで、斜め衝突又は微小ラップ衝突が車幅方向の何れの側に生じた場合でも、該衝突側への車両の回転を抑制することができる。
【0012】
第2態様の車体前部構造は、
第1態様の構成において、前記補強構造は、前記骨格部材における前記緩衝部の後方に配置された本体部に支持されたアクチュエータと、前記斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に前記アクチュエータが作動されることで前記バンパリインフォースメントにおける車両前後方向の後部に接触又は近接される補強部材と、を含んで構成されている。
【0013】
第2態様車体前部構造では、骨格部材の本体に支持されたアクチュエータの作動により、補強部材が車両前方側へ移動し、バンパリインフォースメントの後部に接触又は近接する。これにより、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にバンパリインフォースメントを介して入力される衝突荷重の一部が、補強部材(及びアクチュエータ)によって支持される。このように簡単な構造で、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に緩衝部を補強することができる。
【0014】
第3態様の車体前部構造は、
第2態様の構成において、前記補強部材は、前記骨格部材に対する車幅方向外側に配置され、前記アクチュエータが作動された場合に車両前後方向の後端側が側面視で前記本体部にオーバラップされ、かつ前記補強部材の車幅方向外側の縁部は、平面視で車両前後方向の後方側が車幅方向内側に向かう傾斜形状とされている。
【0015】
第3態様の車体前部構造では、斜め衝突又は微小ラップ衝突の衝突荷重が補強部材における傾斜された車幅方向外側の縁部を介して、バンパリインフォースメントから骨格部材の本体部に伝達される。これにより、補強部材における車幅方向外側の縁部が上記の通り傾斜していない構成と比較して、バンパリインフォースメントから本体部への荷重伝達効率すなわち緩衝部の補強効果が高い。
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように本発明に係る車体前部構造は、前面衝突に対する緩衝部によるエネルギ吸収性能を確保しつつ、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に車両の回転を抑制することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態に係る車体前部構造10について、
図1〜
図5に基づいて説明する。なお、図中に適宜記す矢印FRは車両前後方向の前方向を、矢印UPは車両上下方向の上方向を、矢印LHは前方向を向いた場合の左方向(車幅方向一方)側を、矢印RHは前方向を向いた場合の右方向(車幅方向他方)側をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。
【0019】
(車体の基本骨格)
図1には、車体前部構造10が適用された車両としての自動車Aの前部の概略構成が平面図にて示されている。この図に示されるように、自動車Aの車体Bは、それぞれ前後方向に長手とされると共に、車幅方向に並列された左右一対の骨格部材11を備えている。各骨格部材11は、本体部としてのフロントサイドメンバ12と、各フロントサイドメンバ12の前端に設けられた緩衝部としてのクラッシュボックス14とを有して構成されている。
【0020】
一方、車体Bの前端部すなわち左右の骨格部材11の前方には、車幅方向に長手とされたバンパリインフォースメント16が配置されている。そして、各骨格部材11は、それぞれのクラッシュボックス14の前端においてバンパリインフォースメント16に結合されている。換言すれば、各フロントサイドメンバ12は、クラッシュボックス14を介してバンパリインフォースメント16の後壁16Rに結合されている。具体的には、各フロントサイドメンバ12の前端と、バンパリインフォースメント16の長手方向の端部における後壁16Rとが、クラッシュボックス14を介して結合されている。バンパリインフォースメント16の車幅方向両端は、各フロントサイドメンバ12よりも車幅方向外側に張り出された張出部16Eとされている。
【0021】
なお、クラッシュボックス14を有せず、前端部が圧縮荷重により圧縮変形しやすい緩衝部(エネルギ吸収部)とされたフロントサイドメンバ12の該緩衝部が直接的にバンパリインフォースメント16に結合された構成としても良い。この例では、緩衝部を有するフロントサイドメンバが本発明の骨格部材に相当する。
【0022】
また、自動車Aは、前面衝突の際にインフレータを作動させ、該インフレータからガス供給を受けたエアバッグを乗員の前方で膨張、展開させる前突用エアバッグ装置を備えている。前突用エアバッグ装置は、少なくともフルラップ前面衝突、オフセット前面衝突、後述する斜め衝突、及び微小ラップ衝突の際に、インフレータを作動する構成とされている。
【0023】
(補強構造)
自動車Aの車体Bには、作動されることでクラッシュボックス14を補強する補強構造18が設けられている。以下、具体的に説明する。なお、この実施形態では、左右の骨格部材11のそれぞれに補強構造18が設けられ、これらは基本的に左右対称に構成されているので、以下では特に区別なく説明することとする。
【0024】
補強構造18は、アクチュエータ20と、補強部材22とを主要部として構成されている。アクチュエータ20は、シリンダ20Sと、シリンダ20Sに対し進退可能とされたロッド20Rと、ガス発生部20Gとを主要部として構成されている。シリンダ20Sは、フロントサイドメンバ12の車幅方向外側の外側壁12Sに固定されている。この実施形態では、シリンダ20Sは、前後一対の固定具24を介して、前端側及び後端側において、外側壁12Sに固定されている。
【0025】
この固定状態でロッド20Rは、一部がシリンダ20Sに対する前方へ突出しており、該突出量が変更されてシリンダ20Sに対し進退する(アクチュエータ20が伸縮する)ようになっている。ガス発生部20Gは、例えばマイクロガスジェネレータ(MGG)とされ、シリンダ20Sの後端に固定されている。ガス発生部20Gは、後述するECU26により作動されることで、シリンダ20S内にガスを発生(供給)する構成とされている。このシリンダ20S内へのガス供給によって、該シリンダ20Sに対しロッド20Rが退避し(突出量が増し)、該ロッド20Rの前端が前方へ移動(前進)するようになっている。
【0026】
補強部材22は、アクチュエータ20のロッド20Rの前端に固定されており、ロッド20Rの前進に伴って、バンパリインフォースメント16に対する離間位置から近接位置に移動するようになっている。
【0027】
具体的には、
図2(A)及び
図2(B)に示されるように、補強部材22は、前方を向く前壁22Fと、前壁22Fの上下端から後方に延出された上壁22U及び下壁22Lとを有して構成されている。前壁22Fは正面視で矩形状に形成されている。上壁22U及び下壁22Lは、平面視で車幅方向外側の縁部22Sを斜辺とする直角三角形状に形成されている。
【0028】
より具体的には、上壁22U及び下壁22Lは、前壁22Fの上下縁である車幅方向に沿った前縁と、前後方向に沿った車幅方向内縁とで直角を成し、車幅方向外側の縁部22Sを斜辺とする直角三角形状に形成されている。したがって、上壁22U及び下壁22Lの車幅方向外側の縁部22Sは、後方側が車幅方向内側に向かう傾斜形状とされている。
【0029】
また、この実施形態では、補強部材22は、前壁22Fと上壁22Uと下壁22Lとを繋ぐ内側壁22I及び外側壁22Oを有している。内側壁22Iは、前壁22F、上壁22U、及び下壁22Lの車幅方向内側の縁部を繋いでいる。一方、外側壁22Oは、前壁22F、上壁22U、及び下壁22Lの車幅方向外側の縁部を繋いでいる。すなわち、外側壁22Oは、上壁22U及び下壁22Lの車幅方向外側の縁部22S、及び前壁22Fの車幅方向外側の縁部を繋いでいる。
【0030】
以上説明した補強部材22は、上壁22Uと下壁22Lとの間にアクチュエータ20を位置させた状態で、前壁22Fがロッド20Rの前端に固定されている。このため、補強部材22の内側壁22I及び外側壁22Oには、それぞれアクチュエータ20との干渉を回避するための切欠き22Cが形成されている。なお、シリンダ20Sを単一又は複数の固定具24によって後端側のみで外側壁12Sに固定し、切欠き22Cを形成しない構成としても良い。
【0031】
そして、補強部材22は、アクチュエータ20の作動前には、バンパリインフォースメント16に対する離間位置に位置している。この離間位置では、前壁22Fの前後方向の位置がフロントサイドメンバ12の前端位置(クラッシュボックス14の後端位置)に略一致されている。これにより、離間位置に位置する補強部材22は、クラッシュボックス14の圧縮変形(荷重、ストローク)に影響を与えない構成とされている。
【0032】
一方、補強部材22は、アクチュエータ20の作動によって、バンパリインフォースメント16に対する近接位置に移動する。この近接位置で補強部材22は、バンパリインフォースメント16の張出部16Eにおける後壁16Rに接触又は近接するようになっている。補強部材22が近接位置に位置する状態では、バンパリインフォースメント16に入力された後方への荷重の一部が補強構造18を介してフロントサイドメンバ12に伝達される構成である。この実施形態では、近接位置に位置する補強部材22の後端側が側面視で(前後)フロントサイドメンバ12の前端部にオーバラップする構成とされている。このため、バンパリインフォースメント16に入力された後方への荷重の一部が補強部材22単独でもフロントサイドメンバ12に伝達されるようになっている。
【0033】
(ECU)
また、車体前部構造10は、左右のアクチュエータ20の作動を制御する制御装置としてのECU(電気制御ユニット)26を備えている。以下、具体的に説明する。
【0034】
ECU26は、左右のアクチュエータ20及び衝突センサ28に電気的に接続されている。このECU26は、衝突センサ28からの情報に基づいて、適用された自動車Aに対する前面衝突(フルラップ前面衝突やオフセット前面衝突)、斜め衝突、微小ラップ衝突(の発生又は不可避であること)を検知又は予測可能とされている。また、ECU26は、衝突センサ28からの情報に基づいて、車幅方向における斜め衝突、微小ラップ衝突の場合における相手方車両(バリヤBr)の衝突側を検知又は予測可能とされている。
【0035】
ここで、斜め衝突(MDB斜突、オブリーク衝突)とは、例えばNHSTAにて規定される斜め前方からの衝突(一例として、衝突相手方との相対角15°、車幅方向のラップ量35%程度の衝突)とされる。この実施形態では、一例として相対速度90km/hrでの斜め衝突が想定されている。また、微小ラップ衝突とは、自動車Aの前面衝突のうち、例えばIIHSにて規定される衝突相手方との車幅方向のラップ量が25%以下の衝突とされる。例えば車体骨格であるフロントサイドメンバに対する車幅方向外側への衝突が微小ラップ衝突に該当する。この実施形態では、一例として相対速度64km/hrでの微小ラップ衝突が想定されている。
【0036】
ECU26は、前面衝突(例えば、フルラップ前面衝突やオフセット前面衝突)を検知又は予測した場合には、アクチュエータ20を作動しない構成とされている。一方、ECU26は、斜め衝突又は微小ラップ衝突を検知又は予測した場合には、衝突側のアクチュエータ20を作動する構成とされている。
【0037】
なお、衝突センサとしては、衝突の発生を検知するための加速度センサ等を採用しても良く、衝突(の不可避)を予測するためのミリ波レーダや撮像素子(CCDカメラ等)を採用しても良い。
【0038】
[作用]
次に、実施形態の作用を説明する。
【0039】
(前面衝突)
車体前部構造10が適用された自動車Aに対しフルラップ前面衝突が生じると、バンパリインフォースメント16から左右のクラッシュボックス14に衝突荷重(所定値以上の荷重)が入力される。すると、左右のクラッシュボックス14が圧縮変形(圧潰)され、該変形に伴い衝突エネルギの一部が吸収される。
【0040】
また、例えば相手方車両(バリヤ)とのラップ量が車幅方向寸法の40%程度であるオフセット前面衝突が生じた場合、バンパリインフォースメント16から左右のクラッシュボックス14に衝突荷重が入力される。この場合、左右のクラッシュボックス14の圧縮変形に伴い衝突エネルギの一部が吸収される。
【0041】
これらのフルラップ前面衝突やオフセット前面衝突の場合にECU26は左右何れのアクチュエータ20も作動させないので、補強構造18の補強部材22が衝突初期のクラッシュボックス14によるエネルギ吸収に影響を与えることがない。
【0042】
(斜め衝突又は微小ラップ衝突)
ECU26は、衝突センサ28からの情報に基づいて、例えば
図3に示されるような自動車Aの右側にバリヤBr(相手方車両)が斜め前方から衝突する斜め衝突(の不可避)を検知又は予測すると、右側のアクチュエータ20を作動させる。すると、アクチュエータ20の作動によって補強部材22が離間位置から近接位置に移動する。この近接位置において補強部材22は、バンパリインフォースメント16の後壁16Rに接触又は近接する。
【0043】
すると、バンパリインフォースメント16に入力された荷重の一部が補強構造18を介して右側のフロントサイドメンバ12に伝達され、右側のクラッシュボックス14の変形が抑制される。すなわち、右側のクラッシュボックス14が補強され、該クラッシュボックス14の剛性が増したような効果が得られる。これにより、補強構造18を有しない比較例と比較して、斜め衝突に伴う車体Bの右前部の変形が抑制され、自動車Aの回転挙動が抑えられる。
【0044】
この点について
図4及び
図5に参照しつつ補足する。
図5(A)には、補強構造18を有しない比較例に係る自動車Acの斜め衝突発生時の状態が模式的な平面図にて示され、
図5(B)には、自動車Acの斜め衝突中期以降の状態が模式的な平面図にて示されている。
図5(A)に示される如く、斜め衝突の場合に自動車Acには、該自動車AcをバリヤBrの進行方向に押す力Fcと、該自動車Acを回転させるモーメントMcとが作用する。補強構造18を備えない自動車Acでは、斜め衝突の際に右前部の変形量(バリヤBrの進入量)が大きく、バリヤBrに作用する反力RcすなわちバリヤBrの進行方向に押される力Fcが小さい。このため、バリヤBrからの入力のうちモーメントMcが占める割合が高く、自動車Acは、
図5(B)に想像線にて示す斜め衝突発生時の姿勢に対し大きく回転する。この際の自動車Acの重心Gの移動軌跡は、
図5(B)に矢印Xにて示すように主に回転によるものとなる。
【0045】
これに対して車体前部構造10が適用された自動車Aでは、
図4(A)に示される衝突初期に補強構造18によってクラッシュボックス14が補強されるので、比較例に係る自動車Acと比較して、右前部の変形が抑制される。このため、比較例と比較してバリヤBrの進行に伴う反力Rが大きく、自動車Aは、バリヤBrの進行方向に大きな力Fにて押されることとなる。このため、自動車Aは、比較例に係る自動車Acと比較して、バリヤBrからの入力のうち後方に押される力Fが占める割合が高くなり、該力Fにて後方に移動しつつモーメントMにて回転する。この際の自動車Aの重心Gの移動軌跡は、
図4(B)に矢印Yにて示すように主に後方移動と回転とによるものとなる。
【0046】
このように、車体前部構造10が適用された自動車Aは、補強構造18を備えない比較例に係る自動車Acと比較して、斜め衝突による回転が小さく抑えられる。また、説明は省略するが、左側への斜め衝突や左右何れかへの微小ラップ衝突に対しても、自動車Aは、比較例に係る自動車Acと比較して、回転が小さく抑えられる。
【0047】
(作用のまとめ)
したがって、車体前部構造10では、前面衝突に対するクラッシュボックス14によるエネルギ吸収性能を確保しつつ、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際に自動車Aの回転を抑制することができる。
【0048】
また、上記の通り斜め衝突又は微小ラップ衝突に伴う自動車Aの回転が抑制されるため、該衝突の際に乗員が車幅方向の衝突側へ移動すること(移動量)が抑制される。具体的には、斜め衝突や微小ラップ衝突の際には、車体B、Bcは上記の通り回転する一方、乗員は慣性によって前方に移動するため、乗員は車体B、Bcに対し前方へ移動しつつ相対的に車幅方向の衝突側に移動する。
【0049】
そして、上記した通り車体前部構造10が適用された自動車Aは、比較例に係る自動車Acと比較して回転が小さく抑えられるため、乗員の車幅方向の衝突側への移動量も小さく抑えられる。このため、乗員は、前突用エアバッグの展開領域に対する位置ずれが小さく、該前突用エアバッグによって適正に保護されやすい。
【0050】
また、車体前部構造10では、左右のクラッシュボックス14を個別に補強する一対の補強構造18を備えているため、左右何れ側への斜め衝突又は微小ラップ衝突に対しても、自動車Aが衝突側に回転することを抑制することができる。
【0051】
さらに、補強構造18がアクチュエータ20と補強部材22とを主要部として構成されているので、簡単な構造で、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にクラッシュボックス14を補強することができる。
【0052】
またさらに、補強部材22が平面視で前方側が後方側よりも車幅方向外側に位置するように傾斜された車幅方向外側の縁部22S(外側壁22O)を有し、かつ該車幅方向外側の縁部22Sの後端がフロントサイドメンバ12の外側壁12Sまで至っている。このため、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にバリヤBrからバンパリインフォースメント16に入力された荷重の一部は、補強部材22の車幅方向外側の縁部22Sに沿ってフロントサイドメンバ12に直接的に(アクチュエータ20を介さずに)入力される。したがって、車幅方向外側の縁部が上記の通り傾斜していない補強部材を用いた比較例と比較して、バンパリインフォースメント16からフロントサイドメンバ12への荷重伝達効率すなわちクラッシュボックス14の補強効果が高い。
【0053】
特に、斜め衝突に対しては、補強部材22の外側壁22Oが斜め衝突の入力方向に近づくように傾斜配置されているため、該斜め衝突の際の衝突荷重(の一部)が外側壁22Oの軸力(面内力)としてフロントサイドメンバ12に伝達される。このため、クラッシュボックス14の補強効果が一層高い。
【0054】
(変形例)
なお、上記した実施形態では、補強構造18がフロントサイドメンバ12、クラッシュボックス14に対する車幅方向外側に配置された例を示したが、本発明はこれに限定されない。補強構造は、近接位置に位置する補強部材がバンパリインフォースメント16の後壁16Rに接触又は近接する構成であれば足りる。したがって例えば、フロントサイドメンバ12、クラッシュボックス14の閉断面内、上側、下側、車幅方向内側等、各種の配置を採用することができる。また、本発明は、離間位置が近接位置の後方である(アクチュエータ20が前後に伸縮する)構成に限定されることはなく、例えば、近接位置に対する下方や下後方への回転位置等を離間位置としても良い。
【0055】
また、上記した実施形態では、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にアクチュエータ20が作動されることで補強部材22を近接位置に位置させる補強構造18を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されない。補強構造は、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にクラッシュボックス14を補強するものであれば足りる。したがって例えば、通常は補強部材22を近接位置に位置させ、フルラップ前面衝突等の際に補強部材22を離間位置に移動させる構成であっても良い。また例えば、補強構造は、通常はクラッシュボックスを補強する形態とされており、フルラップ前面衝突等の際に一部又は全部が破断等されることで、補強効果が低減又は喪失される構成であっても良い。すなわち、本発明は、補強部材22を離間位置と近接位置との間で移動させることで、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にクラッシュボックス14を補強する構成に限定されることはない。
【0056】
さらに、上記した実施形態では、バンパリインフォースメント16からの荷重をフロントサイドメンバ12に伝達することでクラッシュボックス14の変形を抑制する補強構造18を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されない。補強構造は、斜め衝突又は微小ラップ衝突の際にクラッシュボックス14の変形を抑制するものであれば足りる。したがって例えば、バンパリインフォースメント16からの荷重をエプロンアッパメンバやパワーユニット等に伝達することでクラッシュボックス14の変形を抑制する構造としても良い。
【0057】
またさらに、上記した実施形態では、補強部材22が平面視で車幅方向外側の縁部22Sを斜辺とする直角三角形状を成す例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、平面視で矩形状の補強部材を用いても良い。
【0058】
また、上記した実施形態では、補強構造18が左右一対設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、左右一方側にのみ補強構造18を設けた構成としても良い。また、左右で補強構造の構成が異なる構成(上記実施形態、各変形例の何れか2つの組み合わせ等)としても良い。
【0059】
さらに、上記した実施形態では、ECU26が衝突側のアクチュエータ20を作動する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ECU26が車幅方向における斜め衝突、微小ラップ衝突の際に相手方車両の衝突側を検知しない構成では、斜め衝突又は微小ラップ衝突を検知した場合に左右のアクチュエータ20を共に作動する構成としても良い。
【0060】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で各種変更して実施可能であることは言うまでもない。例えば、上記各変形例の構成(要素)を適宜組み合わせて補強構造を構成しても良い。