特許 6361489 車両前部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361489

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】車両前部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/15 20060101AFI20180712BHJP

   B62D 21/02 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   B62D21/15 C

   B62D21/02 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-250679(P2014-250679)

(22)【出願日】2014年12月11日

(65)【公開番号】特開2016-112912(P2016-112912A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】奥本 隆一

(72)【発明者】

【氏名】大澤 大輔

【審査官】 林 政道

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２８９６４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １７／００−２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４−２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両下部の車両幅方向両側部に車両前後方向に沿って設けられた一対のサイドフレームと、
前記サイドフレームにフレーム前端から車両前後方向後側に間隔をあけて設けられ、前記サイドフレームの他の部位よりも断面強度が低く構成され、且つ車両前後方向前側の断面強度よりも車両前後方向後側の断面強度の方が低くなるように構成された衝撃吸収部と、
を備えた車両前部構造。

【請求項2】

前記衝撃吸収部は、座屈の起点となる座屈部が車両前後方向に間隔をあけて複数設けられ、
複数の前記座屈部の断面強度は、車両前後方向後側ほど低くなるように設定されている、
請求項１に記載の車両前部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両前部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フロントサイドフレームを折り曲げて衝撃を吸収する車体前部構造が開示されている（特許文献１参照）。

【0003】

しかし、フロントサイドフレームを折り曲げて衝撃を吸収する方法は、軸方向に圧縮破壊して衝撃を吸収する方法と比べ、衝撃吸収性能が低いとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１９９２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記事実を考慮し、サイドフレームに設けられた衝撃吸収部を軸方向に圧縮破壊させることで衝撃吸収性能を向上させた車両前部構造を提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１の車両前部構造は、車両下部の車両幅方向両側部に車両前後方向に沿って設けられた一対のサイドフレームと、前記サイドフレームにフレーム前端から車両前後方向後側に間隔をあけて設けられ、前記サイドフレームの他の部位よりも断面強度が低く構成され、且つ車両前後方向前側の断面強度よりも車両前後方向後側の断面強度の方が低くなるように構成された衝撃吸収部と、を備えている。

【0007】

請求項１の車両前部構造では、前面衝突時において、サイドフレームにおける他の部位よりも断面強度が低く構成された衝撃吸収部は、断面強度が低い車両前後方向後側が軸方向に座屈し、続いて高圧力側の断面強度が高い車両前後方向前側が座屈する。つまり、衝撃吸収部の座屈順序は、車両前後方向後側から前側となる。

【0008】

したがって、サイドフレームに衝撃吸収部を起点とする折れ曲がり変形が発生しても、折れ曲がり変形が小さい状態で、衝撃吸収部全体が変形する。よって、サイドフレームの衝撃吸収部が軸方向に圧縮破壊するので、衝撃吸収部の衝撃吸収性能が向上する。

【0009】

請求項２の車両前部構造は、請求項１に記載の構造において、前記衝撃吸収部は、座屈の起点となる座屈部が車両前後方向に間隔をあけて複数設けられ、複数の前記座屈部の断面強度は、車両前後方向後側ほど低くなるように設定されている。

【0010】

請求項２の車両前部構造では、前面衝突時において、サイドフレームの衝撃吸収部は、座屈部が座屈の起点となって、車両前後方向後側の座屈部から前側の座屈部へと順次座屈する。したがって、サイドフレームの衝撃吸収部が安定して軸方向に圧縮破壊する。

【発明の効果】

【0011】

請求項１に記載の発明によれば、サイドフレームに設けられた衝撃吸収部を軸方向に圧縮破壊させ、衝撃吸収性能を向上させることができる。

【0012】

請求項２に記載の発明によれば、衝撃吸収部を安定して軸方向に圧縮破壊させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態の車両前部構造が適用された車両の車体フレームの斜視図である。

【図2】図１のサイドフレームの衝撃吸収部を拡大した斜視図である。

【図3】図２のサイドフレームの衝撃吸収部を車両幅方向内側から見た側面図である。

【図4】サイドフレームの衝撃吸収部のオフセット衝突時の応力分布と変形状態を示す（Ａ）は変形直後の平面図であり、（Ｂ）変形が進行した状態の平面図である。

【図5】比較例のサイドフレームの衝撃吸収部を車両幅方向内側から見た側面図である。

【図6】図３の比較例のサイドフレームの衝撃吸収部のオフセット衝突時の応力分布と変形状態を示す（Ａ）は変形直後の平面図であり、（Ｂ）変形が進行した状態の平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の変形状態を模式的に示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜実施形態＞
図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態の車両前部構造について説明する。なお、図中矢印ＵＰは車両上下方向上側を示し、図中矢印ＦＲは車両前後方向前側を示し、図中矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

【0015】

（構造）
図１に示すように、本実施形態の車両前部構造１４が適用された車両１０の車両下部に設けられた車体フレーム１２は、車両幅方向両外側に車両前後方向に沿って設けられた左右一対のサイドフレーム３０と、車両幅方向に沿って設けられ左右のサイドフレーム３０間を連結する複数のクロスメンバ１６、１７、１８、１９、２０、２２、２４と、を有し、これにより平面視において略梯子形状を構成している。また、サイドフレーム３０には、車両幅方向外側に張り出す複数のブラケット４０、４２、４４が設けられている。

【0016】

サイドフレーム３０は断面略矩形状の閉断面構造（図２を参照）とされ、サイドフレーム３０の車両前後方向の前部には、平面視において車両前後方向前側に向かうに従って車両幅方向内側に傾斜したキック部３５が形成されている。また、このサイドフレーム３０のキック部３５の車両前後方向後側は、前述したクロスメンバ２０が連結されている。このクロスメンバ２０よりも車両前後方向後側には、図示されていない車室（キャビン）が設けられている。

【0017】

なお、以降の説明では、車両右側のサイドフレーム３０を図示して説明するが、車両左側のサイドフレーム３０も同様の構造である。

【0018】

サイドフレーム３０における車両前端部のクロスメンバ２４で連結された部位とクロスメンバ２２で連結された部位との間には、衝撃吸収部（クラッシュボックス部）６０が設けられている。また、サイドフレーム３０におけるフレーム前端３０Ａから衝撃吸収部６０までの先端部、言い換えると、サイドフレーム３０における衝撃吸収部６０よりも車両前後方向前側を構成する先端部は、非破壊部５０とされている（図２及び図３も参照）。

【0019】

図１〜図３に示すように、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０における車両前後方向前側に前側座屈部７０が設けられ、前側座屈部７０の車両前後方向後側に間隔をあけて後側座屈部８０が設けられている。なお、図１及び図２に示すように、前側座屈部７０及び後側座屈部８０は、サイドフレーム３０の車両幅方向内側の側壁３２Ａ及び外側の側壁３２Ｂの両方に形成されている。

【0020】

図２及び図３に示すように、前側座屈部７０は、前側上部ビード部７２、前側下部ビード部７４、及び前側孔部７６で構成されている。前側上部ビード部７２、前側下部ビード部７４、及び前側孔部７６は、車両側面視で車両上下方向に重なるように形成されている。

【0021】

前側上部ビード部７２は、サイドフレーム３０の車両幅方向内側及び外側の車両上下方向上側の角部３０Ｕに形成されている。同様に、前側下部ビード部７４は、サイドフレーム３０の車両幅方向内側及び外側の車両上下方向下側の角部３０Ｌに形成されている。前側孔部７６は、サイドフレーム３０の車両幅方向内側の側壁３２Ａ及び外側の側壁３２Ｂ（図１及び図２を参照）に形成されている。また、前側孔部７６は、車両側面視で略真円形状とされている。

【0022】

同様に後側座屈部８０は、後側上部ビード部８２、後側下部ビード部８４、及び後側孔部８６で構成されている。後側上部ビード部８２、後側下部ビード部８４、及び後側孔部８６は、車両上下方向に重なるように形成されている。

【0023】

後側上部ビード部８２はサイドフレーム３０の車両幅方向内側及び外側の車両上下方向上側の角部３０Ｕに形成され、後側下部ビード部８４はサイドフレーム３０の車両幅方向内側及び外側の車両上下方向下側の角部３０Ｌに形成されている。

【0024】

後側孔部８６は、サイドフレーム３０の車両幅方向内側の側壁３２Ａ及び外側の側壁３２Ｂ（図１及び図２を参照）に形成されている。また、後側孔部８６は、車両側面視で車両上下方向を長手方向とするトラック形状（長円）とされている。より具体的には、後側孔部８６は、車両上下方向の両側に配置された半円を直線で結んだ形状とされている。

【0025】

なお、本実施形態では、前側上部ビード部７２、前側下部ビード部７４、後側上部ビード部８２、及び後側下部ビード部８４は、同じ構造（ビード深さや大きさ）とされている。

【0026】

トラック形状の後側孔部８６の上下の半円部分は、略真円形状の前側孔部７６と同じ半径である。よって、トラック形状の後側孔部８６の開口面積は、上下の半円を直線で結んだ矩形部分８７（図を参照）の面積分、略真円形状の前側孔部７６の開口面積よりも大きい。そして、この開口面積の違いによって、衝撃吸収部６０は、前側座屈部７０の断面強度よりも後側座屈部８０の断面強度の方が低くなっている。

【0027】

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0028】

サイドフレーム３０における衝撃吸収部（クラッシュボックス部）６０は、前面衝突時に変形することで衝突エネルギーを吸収する。なお、衝撃吸収部６０は、サイドフレーム３０のフレーム前端３０Ａの近傍に設けられておらず、衝撃吸収部６０からフレーム前端３０Ａまでの間には非破壊部５０が設けられている。よって、前面衝突時におけるサイドフレーム３０の衝撃吸収部６０に入力される曲げモーメントは、非破壊部５０が設けられていない場合（フレーム前端３０Ａの近傍に衝撃吸収部６０が設けられている場合）と比較し、大きい。

【0029】

図４には、本実施形態の車両前部構造１４の一方のサイドフレーム３０のみに荷重を受けるような前面衝突、所謂オフセット衝突時の衝撃吸収部６０の変形が示されている。なお、ドット密度が濃いほど、応力が大きいことを示している。

【0030】

図４（Ａ）に示す変形初期（衝突直後）において、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０は車両前後方向後側の後側座屈部８０よりも車両前後方向前側の前側座屈部７０の方が高圧力であるが、断面強度は車両前後方向後側の後側座屈部８０が低いので、後側座屈部８０が先に座屈を開始する（この図では前側座屈部７０は座屈を開始していない）。

【0031】

前述したように、サイドフレーム３０には、衝撃吸収部６０の車両前後方向前側の先端部に非破壊部５０が設けられているので、衝撃吸収部６０に入力される曲げモーメントが大きい。よって、サイドフレーム３０は、衝撃吸収部６０に入力される曲げモーメントによって座屈を開始した後側座屈部８０を起点として車両幅方向内側に曲がる場合がある（内倒れする場合がある）。しかし、後側座屈部８０は高圧力側でなく、またすぐに高圧力側（車両前後方向前側）の前側座屈部７０が座屈を開始する。

【0032】

したがって、サイドフレーム３０の先端部を構成する非破壊部５０の車両前後方向（衝突荷重の入力方向）に対する角度変化量θ１が小さく（屈曲角度α１が大きく）、内倒れ量が小さい状態で、前側座屈部７０（及び後側座屈部８０）が座屈する。

【0033】

よって、図４（Ｂ）に示すように、衝撃吸収部６０の前側座屈部７０は外側に凸状の凸モード（図中のＳ１）で座屈し、後側座屈部８０は内側に凹状の凹モード（図中のＳ２）で座屈する。よって、衝撃吸収部６０全体が軸方向に略蛇腹状に圧縮破壊する（図中のＳ３参照）。

【0034】

このように、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０に入力される曲げモーメントが大きくても、後側座屈部８０を先に座屈させ後から前側座屈部７０を座屈させることで、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０が軸方向に安定して圧縮破壊する。よって、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０の衝撃吸収性能（ＥＡ性能）が向上する。

【0035】

ここで、図５の比較例の車両前部構造８１４について説明する。

【0036】

サイドフレーム３０の衝撃吸収部８６０の前側座屈部８７０の前側孔部８７６は、後側孔部８６と同じ形状とされている。これ以外は、第一実施形態と同様である。よって、比較例の衝撃吸収部８６０は、前側座屈部８７０の断面強度と後側座屈部８０の断面強度とは同じとなっている。

【0037】

図６には、一方のサイドフレーム３０のみに荷重を受けるような前面衝突、所謂オフセット衝突時の衝撃吸収部６０の変形が示されている。なお、ドット密度が濃いほど、応力が大きいことを示している。

【0038】

図６（Ａ）に示す変形初期（衝突直後）において、サイドフレーム３０の衝撃吸収部８６０の高圧力側（車両前後方向前側）の前側座屈部８７０が座屈を開始する。

【0039】

サイドフレーム３０は、衝撃吸収部８６０に入力される大きな曲げモーメントによって、座屈を開始した高圧力の前側座屈部８７０を起点として車両幅方向内側に曲がる場合がある（内倒れする場合がある）。

【0040】

衝撃吸収部８６０の前側座屈部８７０は高圧力であり応力が集中するので、サイドフレーム３０の先端部を構成する非破壊部５０の車両前後方向（衝突荷重の入力方向）に対する角度変化量θ２が大きく（屈曲角度α２が小さく）、内倒れ量が大きい。

【0041】

よって、図６（Ｂ）に示すように、衝撃吸収部８６０の前側座屈部８７０の車両幅方向内側の部位Ｓ１４に引張り力が発生し、十分に凹状に屈曲変形しない。

【0042】

また、角度変化量θ２が大きく（屈曲角度α２が小さく）、内倒れ量が大きい状態で、後側座屈部８０が屈曲するので、後側座屈部８０の軸方向の圧縮荷重が減少し、後側座屈部８０の車両幅方向外側が十分に凸状に屈曲変形しない。

【0043】

したがって、サイドフレーム３０の先端部を構成する非破壊部５０が車両幅方向内側に横ずれし（図中のＳ１５、図６（Ｃ）を参照）、衝撃吸収部８６０は平面視で略Ｚ字形に折れ曲がり変形する（図中のＳ１３、図６（Ｃ）を参照）。このように、衝撃吸収部８６０は軸方向に略蛇腹状に圧縮破壊しない場合があり、衝撃吸収部８６０は高い衝撃吸収性能（ＥＡ性能）を安定して発揮することができない。

【0044】

これに対して、本実施形態の車両前部構造１４の衝撃吸収部６０は、前述したように、車両前後方向後側の後側座屈部８０の断面強度を車両前後方向前側の前側座屈部７０よりも低くし、後側座屈部８０を先に座屈させることで、衝撃吸収部６０全体が軸方向に略蛇腹状に圧縮破壊させている（図４を参照）。よって、本実施形態の車両前部構造１４の衝撃吸収部６０は、比較例の車両前部構造８１４の衝撃吸収部６０よりも、高い衝撃吸収性能（ＥＡ性能）を安定して発揮することができる。

【0045】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0046】

例えば、上記実施形態では、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０には、車両前後方向前側に断面強度が高い前側座屈部７０が設けられ、車両前後方向後側に断面強度が低い後側座屈部８０が設けられている。しかし、衝撃吸収部６０に、三以上の屈曲部が車両前後方向に間隔をあけて設けられていてもよい。また、この場合、三以上の座屈部の断面強度は、車両前後方向後側ほど低くなるように設定する。

【0047】

また、例えば、上記実施形態では、サイドフレーム３０における衝撃吸収部６０の前側座屈部７０と後側座屈部８０は、後側孔部８６の開口面積を前側孔部７６の開口面積をよりも広くすることで、後側座屈部８０の断面強度を前側座屈部７０の断面強度よりも低くしたが、これに限定されない。

【0048】

例えば、後側上部ビード部８２及び後側下部ビード部８４のビード深さを前側上部ビード部７２及び前側下部ビード部７４のビード深さよりも深くすることで、後側座屈部８０の断面強度を低くしてもよい。

【0049】

或いは、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０の車両前後方向後側のフレーム断面積を小さくすることで、衝撃吸収部６０の車両前後方向後側の断面強度が低くなるように構成してもよい。

【0050】

或いは、サイドフレーム３０の衝撃吸収部６０の内部又は外側に設ける補強部材（リインフォース）によって、衝撃吸収部６０の車両前後方向後側の断面強度を低くしてもよい。

【0051】

要は、衝撃吸収部を車両前後方向前側の断面強度よりも車両前後方向後側の断面強度の方が低くなるように構成し、軸方向の圧縮破壊順序（座屈順序）を車両前後方向後側から前側にすればよい。

【0052】

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0053】

１０ 車両
３０ サイドフレーム
３０Ａ フレーム前端
６０ 衝撃吸収部
７０ 前側座屈部（座屈部）
８０ 後側座屈部（座屈部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】