JP2013147189A

JP2013147189A - 車体前部構造

Info

Publication number: JP2013147189A
Application number: JP2012010250A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ajisaka; 聡鯵坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP5831246B2

Abstract

【課題】車両の耐衝突性能を向上させる。
【解決手段】車幅方向に延在し、車体両側部に車体前後方向に延在するように配置された一対のフロントサイドメンバ１４、１６の車体前方側を連結するフロントクロスメンバ１８と、車幅方向に延在し、少なくとも車幅方向両端部及び中央部から車体後方側へ向けて突設された連結部２２、２４、２６がフロントクロスメンバ１８に接合されたフロントバンパリインフォースメント２０と、を有する車体前部構造１０とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

フロントバンパリインフォースメントの車幅方向両端部をフロントサイドメンバに連結している自動車のフロントボデー構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−２５５１８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造では、車体前部の車幅方向中央部に冷却ユニットが存在しているため、フロントバンパリインフォースメントの車幅方向中央部における耐衝突性能を向上させるのが難しい。このように、車体の前部において、耐衝突性能を向上させる構造には、未だ改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、耐衝突性能を向上できる車体前部構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体前部構造は、車幅方向に延在し、車体両側部に車体前後方向に延在するように配置された一対のフロントサイドメンバの車体前方側を連結するフロントクロスメンバと、車幅方向に延在し、少なくとも車幅方向両端部及び中央部から車体後方側へ向けて突設された連結部が前記フロントクロスメンバに接合されたフロントバンパリインフォースメントと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、フロントバンパリインフォースメントが、少なくとも車幅方向両端部及び中央部から車体後方側へ向けて突設された連結部によって、フロントクロスメンバに接合されている。したがって、フロントバンパリインフォースメントの車幅方向両端部だけでなく、車幅方向中央部における耐衝突性能も向上させることができる。つまり、本発明によれば、車両の前面衝突時における耐衝突性能を向上させることができる。

また、請求項２に記載の車体前部構造は、請求項１に記載の車体前部構造であって、前記フロントクロスメンバの車幅方向両端部は、前輪と車体前後方向で対向していることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、車両の前面衝突時の衝撃をフロントクロスメンバから前輪及びロッカによって吸収することができる。したがって、車両の前面衝突時における耐衝突性能を更に向上させることができる。

また、請求項３に記載の車体前部構造は、請求項２に記載の車体前部構造であって、前記フロントクロスメンバの前記車幅方向両端部における車体前方側で、かつ前記フロントバンパリインフォースメントの車幅方向両外側に配置された衝撃吸収部材を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、車両の前面衝突時の衝撃を衝撃吸収部材によって吸収することができる。したがって、車両の前面衝突時における耐衝突性能を更に向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、耐衝突性能を向上させることができる。

車両の車体前部側を示す斜視図である。車両の車体前部側の概略構成を示す側断面図である。本実施形態に係る車体前部構造の概略構成を示す平面図である。車両が微小ラップ前面衝突したときの車体前部構造の状態を示す平面図である。車両がオフセット前面衝突したときの車体前部構造の状態を示す平面図である。車両がフルラップ前面衝突したときの車体前部構造の状態を示す平面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、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、車体前後方向の前後、車体上下方向の上下、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

また、本実施形態に係る車両１２は、図１で示すように、前輪４０のホイール４１の中心より車体前方側の車体前後方向の長さが短い（車体前部側に図２で示す冷却ユニット５０を配置していない）、いわゆるショートオーバハング車両となっている。

図２、図３で示すように、車体右側部と車体左側部（車体両側部）には、それぞれ車体前後方向に延在する一対のフロントサイドメンバ１４、１６が配置されている。各フロントサイドメンバ１４、１６や後述するフロントクロスメンバ１８、フロントバンパリインフォースメント２０は、単独で閉断面（矩形枠状断面）構造を構成するように、一例としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料の押出成形により長尺な角パイプ状に形成されている。

左右一対のフロントサイドメンバ１４、１６の前端部には、車体前部構造１０を構成するフロントクロスメンバ１８が架設されている。フロントクロスメンバ１８は、車幅方向両端部１９が前輪４０と車体前後方向で対向するように車幅方向に延在されている。詳細には、フロントクロスメンバ１８の車幅方向両端部１９は、左右のフロントサイドメンバ１４、１６よりも車幅方向外側へ突出されるとともに、前輪４０よりも車幅方向外側へ突出されないような長さに形成されている。

そして、このフロントクロスメンバ１８により、左右一対のフロントサイドメンバ１４、１６の前端部が一体的に連結されるようになっている。つまり、これにより、左右のフロントサイドメンバ１４、１６の剛性を向上させることができ、車両１２の操縦安定性を向上させることができる構成になっている。

フロントクロスメンバ１８の車体前方側には、車体前部構造１０を構成するフロントバンパリインフォースメント２０が配設されている。フロントバンパリインフォースメント２０は、車幅方向中央部が車幅方向両端部よりも車体前方側に位置するように湾曲して車幅方向に延在されている。

そして、このフロントバンパリインフォースメント２０は、図３の平面視で示すように、車体後方側を向く後壁面２０Ｂが、左右のフロントサイドメンバ１４、１６よりも車幅方向外側へ突出しない程度の長さに形成されている。つまり、このフロントバンパリインフォースメント２０は、フロントクロスメンバ１８よりも短く形成されている。これにより、車両１２の軽量化が図れる構成になっている。

また、このフロントバンパリインフォースメント２０の後壁面２０Ｂの少なくとも車幅方向両端部及び中央部には、車体後方側へ向かって延在する連結部２２、２４、２６がそれぞれ一体的に突設されている。各連結部２２、２４、２６は、それぞれ短尺な角パイプ状に上記金属材料の押出成形によって形成されており、単独で閉断面（矩形枠状断面）構造を構成するようになっている。

つまり、このフロントバンパリインフォースメント２０は、各連結部２２、２４、２６を一体的に含んで、平面視略「Ｅ」字状となるように形成されている。そして、各連結部２２、２４、２６の車体後方側端部（端面）が、それぞれフロントクロスメンバ１８の車体前方側を向く前壁面１８Ａに溶接等の接合手段によって接合されており、これによって、フロントバンパリインフォースメント２０がフロントクロスメンバ１８に固定されるようになっている。

なお、各連結部２２、２４、２６には、衝撃吸収体としてのクラッシュボックス（図示省略）を一体的に軸方向に連続して設ける構成にしてもよいし、各連結部２２、２４、２６自体をクラッシュボックスで構成するようにしてもよい。これによれば、車両１２の前面衝突時に、各連結部２２、２４、２６におけるクラッシュボックスが軸方向に潰れる（圧壊される）ことにより、その衝突荷重を吸収、緩和することができる。

また、フロントクロスメンバ１８の車幅方向両端部１９における車体前方側で、かつフロントバンパリインフォースメント２０の車幅方向両端部よりも車幅方向両外側には、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維が含有された繊維強化樹脂材等からなり、フロントクロスメンバ１８及びフロントバンパリインフォースメント２０と共に車体前部構造１０を構成する衝撃吸収部材２８が配設されている。

ここで、フロントバンパリインフォースメント２０は、その後壁面２０Ｂが左右のフロントサイドメンバ１４、１６よりも車幅方向外側へ突出しない程度の長さに形成されている。したがって、そのフロントバンパリインフォースメント２０の車幅方向両端部よりも車幅方向外側に設けられる衝撃吸収部材２８の形状には自由度がある。つまり、その衝撃吸収部材２８が設けられる部位を含むバンパ周りの意匠性に自由度を持たせることができる構成になっている。

図示の衝撃吸収部材２８は、一例として、フロントバンパリインフォースメント２０の車体前方側を向く前壁面２０Ａに沿って湾曲した前面２８Ａと、フロントクロスメンバ１８の前壁面１８Ａに沿って平坦とされた後面２８Ｂと、連結部２２、２４の車幅方向外側を向く側壁面２２Ａ、２４Ａに沿って平坦とされた側面２８Ｃと、を有しており、平面視略三角形状に形成されている。

また、フロントクロスメンバ１８と左右のフロントサイドメンバ１４、１６と後述するダッシュパネル４６（図２参照）とで構成された（囲まれた）空間は、エンジンコンパートメント３０とされており、そのエンジンコンパートメント３０内には、エンジン３４を含んで構成されたパワーユニット３２が配設されている。

そして、そのパワーユニット３２の車体後方側には、車幅方向が長手方向とされた円筒状のステアリングギアボックス３６が配設されている。ステアリングギアボックス３６の車幅方向両端部から車幅方向両外側へタイロッド３８が延設されており、タイロッド３８の車幅方向両外側端部には、前輪４０が連結されている。

また、図１で示すように、左右のフロントサイドメンバ１４、１６の車幅方向外側で、かつ前輪４０の車体後方側には、車体前後方向に沿って延在するロッカ４２が配設されている。そして、そのロッカ４２の車体前方側端部には、フロントピラー４３が車体上方向に一体に延設されている。また、フロントバンパリインフォースメント２０の車体前方側には、フロントバンパ４４が配設されている。

また、図２で示すように、パワーユニット３２よりも車体後方側で、かつ左右のフロントサイドメンバ１４、１６の車体上方側には、略平板状のダッシュパネル４６が設けられている。このダッシュパネル４６は、車幅方向両外端部において、それぞれロッカ４２やフロントピラー４３等の車体骨格部材に固定されており、その下端部は、車幅方向に延在するダッシュクロスメンバ４８に固定されている。

また、ダッシュパネル４６（ダッシュクロスメンバ４８）の車体下方側には、冷却ユニット５０が配設されている。この冷却ユニット５０は、車体前方側から車体後方側へ向けて順に、コンデンサ５２と、ラジエータ５４と、ファン５６と、を有しており、コンデンサ５２及びラジエータ５４は、図２の側面視で前傾姿勢となるように傾斜配置されている。

以上のような構成の車体前部構造１０において、次に車両１２の前面衝突時における作用について、図４〜図６を基に説明する。

まず、図４で示す微小ラップ前面衝突について説明する。車両１２が、フロントバンパリインフォースメント２０の例えば右端部よりも車幅方向外側部分に相当するフロントバンパ４４が障壁Ｗに衝突する、いわゆる微小ラップ前面衝突すると、そのフロントバンパ４４及びフロントバンパリインフォースメント２０を介して右端部の連結部２２に衝突荷重が入力されるとともに、その右側部分に設けられた衝撃吸収部材２８に衝突荷重が入力される。

すると、その連結部２２及び衝撃吸収部材２８によって衝突荷重が吸収される。このように、フロントクロスメンバ１８の車幅方向両端部１９の車体前方側で、かつフロントバンパリインフォースメント２０の車幅方向両外側には衝撃吸収部材２８が配設されているので、微小ラップ前面衝突時における耐衝突性能を向上させることができる。

そして、連結部２２及び衝撃吸収部材２８によって吸収し切れなかった衝突荷重は、フロントクロスメンバ１８の主に右端部１９へ伝達される。フロントクロスメンバ１８の右端部１９へ伝達された衝突荷重は、右側のフロントサイドメンバ１４へ伝達され、その右側のフロントサイドメンバ１４によって吸収される。

なお、このとき、右側のフロントサイドメンバ１４が軸方向に圧縮変形しつつ、その衝突荷重を吸収する場合もある。また、フロントクロスメンバ１８へ伝達された衝突荷重は、左側のフロントサイドメンバ１６へも伝達され、その左側のフロントサイドメンバ１６によっても吸収される。

更に、そのフロントクロスメンバ１８の右端部１９から、右側の前輪４０（更にはパワーユニット３２）へも衝突荷重が分散されて伝達され、それによっても衝突荷重が吸収される。そして更に、前輪４０には潰れ難いホイール４１が設けられているので、右側の前輪４０がロッカ４２に干渉したときには、その衝突荷重がホイール４１を介してロッカ４２に伝達されて吸収される。よって、微小ラップ前面衝突時において、車体前部側の変形を抑制することができ、車室の空間が低減されるのを最小限に抑えることができる。

次に、図５で示すオフセット前面衝突について説明する。車両１２が、フロントバンパリインフォースメント２０の例えば右半分に相当するフロントバンパ４４が障壁Ｗに衝突する、いわゆるオフセット前面衝突すると、そのフロントバンパ４４及びフロントバンパリインフォースメント２０を介して右端部の連結部２２及び中央部の連結部２６に衝突荷重が入力されるとともに、その右側部分に設けられた衝撃吸収部材２８に衝突荷重が入力される。

すると、その連結部２２、２６及び衝撃吸収部材２８によって衝突荷重が吸収される。このように、フロントバンパリインフォースメント２０は、車幅方向両端部だけではなく、車幅方向中央部も連結部２６を介してフロントクロスメンバ１８に連結されているので、車幅方向中央部における耐衝突性能を向上させることができる。

そして、連結部２２、２６及び衝撃吸収部材２８によって吸収し切れなかった衝突荷重は、フロントクロスメンバ１８の主に右半分側へ伝達される。フロントクロスメンバ１８の右半分側へ伝達された衝突荷重は、右側のフロントサイドメンバ１４へ伝達され、その右側のフロントサイドメンバ１４が軸方向に圧縮変形することにより吸収される。なお、フロントクロスメンバ１８へ伝達された衝突荷重は、左側のフロントサイドメンバ１６へも伝達され、左側のフロントサイドメンバ１６によっても吸収される。

更に、そのフロントクロスメンバ１８の右端部１９から、右側の前輪４０へも衝突荷重が分散されて伝達されるとともに、そのフロントクロスメンバ１８から、パワーユニット３２へも衝突荷重が分散されて伝達され、それらによっても衝突荷重が吸収される。そして更に、前輪４０には潰れ難いホイール４１が設けられているので、右側の前輪４０がロッカ４２に干渉したときには、その衝突荷重がホイール４１を介してロッカ４２に伝達されて吸収される。よって、オフセット前面衝突時において、車体前部側の変形を抑制することができ、車室の空間が低減されるのを最小限に抑えることができる。

最後に、図６で示すフルラップ前面衝突について説明する。車両１２が、フロントバンパリインフォースメント２０の全長に相当するフロントバンパ４４が障壁Ｗに衝突する、いわゆるフルラップ前面衝突すると、そのフロントバンパ４４及びフロントバンパリインフォースメント２０を介して左右両端部の連結部２２、２４及び中央部の連結部２６に衝突荷重が入力されるとともに、その左右両側部分に設けられた衝撃吸収部材２８に衝突荷重が入力される。

すると、その連結部２２、２４、２６及び衝撃吸収部材２８によって衝突荷重が吸収される。このように、フロントバンパリインフォースメント２０は、車幅方向両端部だけではなく、車幅方向中央部も連結部２６を介してフロントクロスメンバ１８に連結されているので、車幅方向中央部における耐衝突性能を向上させることができる。

そして、連結部２２、２４、２６及び衝撃吸収部材２８によって吸収し切れなかった衝突荷重は、フロントクロスメンバ１８の全体へ伝達される。フロントクロスメンバ１８の全体へ伝達された衝突荷重は、左右両側のフロントサイドメンバ１４、１６へ伝達され、その左右両側のフロントサイドメンバ１４、１６がそれぞれ軸方向に圧縮変形することにより吸収される。

つまり、各連結部２２、２４、２６を含んで平面視略「Ｅ」字状に構成されたフロントバンパリインフォースメント２０によれば、フルラップ前面衝突後の早期に、フロントクロスメンバ１８を介して、左右両側のフロントサイドメンバ１４、１６へ衝突荷重を分散させることができ、その左右両側のフロントサイドメンバ１４、１６に衝突荷重を吸収させることができる。

更に、そのフロントクロスメンバ１８の両端部１９から、左右両側の前輪４０へも衝突荷重が分散されて伝達されるとともに、そのフロントクロスメンバ１８から、パワーユニット３２へも衝突荷重が分散されて伝達され、それらによっても衝突荷重が吸収される。そして更に、前輪４０には潰れ難いホイール４１が設けられているので、左右両側の前輪４０がそれぞれロッカ４２に干渉したときには、その衝突荷重がホイール４１を介してロッカ４２に伝達されて吸収される。よって、フルラップ前面衝突時において、車体前部側の変形を抑制することができ、車室の空間が低減されるのを最小限に抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車体前部構造１０によれば、ショートオーバハング車両１２であっても、微小ラップ前面衝突時、オフセット前面衝突時、フルラップ前面衝突時において、車体前部側の変形を抑制することができ、車室の空間を広く確保することができる。したがって、乗員に対する衝突安全性能を従来よりも向上させることができ、車両１２の耐衝突性能を向上させることができる。

しかも、フロントバンパリインフォースメント２０を、その車幅方向両端部及び中央部の３点（各連結部２２、２４、２６）でフロントクロスメンバ１８に接合（連結）することにより、微小ラップ前面衝突、オフセット前面衝突、フルラップ前面衝突のそれぞれに対応することが可能となるので、それら各衝突対応のための補強部材等を追加する必要がなく、車両１２の軽量化を実現することができる。

以上、本実施形態に係る車体前部構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車体前部構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、連結部２２、２４、２６は、少なくとも車幅方向両端部及び中央部の３箇所に突設されていればよく、それ以上設けられていてもよい。

１０車体前部構造
１２車両
１４フロントサイドメンバ
１６フロントサイドメンバ
１８フロントクロスメンバ
２０フロントバンパリインフォースメント
２２連結部
２４連結部
２６連結部
２８衝撃吸収部材

Claims

車幅方向に延在し、車体両側部に車体前後方向に延在するように配置された一対のフロントサイドメンバの車体前方側を連結するフロントクロスメンバと、
車幅方向に延在し、少なくとも車幅方向両端部及び中央部から車体後方側へ向けて突設された連結部が前記フロントクロスメンバに接合されたフロントバンパリインフォースメントと、
を有することを特徴とする車体前部構造。
前記フロントクロスメンバの車幅方向両端部は、前輪と車体前後方向で対向していることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
前記フロントクロスメンバの前記車幅方向両端部における車体前方側で、かつ前記フロントバンパリインフォースメントの車幅方向両外側に配置された衝撃吸収部材を有することを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。