JP2019108112A

JP2019108112A - 前方車体補強構造

Info

Publication number: JP2019108112A
Application number: JP2018143959A
Authority: JP
Inventors: 丞ミン鄭; Seungmin Chung
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2019-07-04
Also published as: US10676135B2; US20190185065A1; KR20190072342A; DE102018211969A1; KR102440606B1; CN109927791B; CN109927791A

Abstract

【課題】スモールオーバーラップ衝突時、車両の過度な破損を防止し、搭乗客を保護できる前方車体補強構造を提供する。【解決手段】車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、車両の幅方向に沿って左右に配置されるフロントサイドメンバー１０と、エンジンルームと乗客室とを区切るダッシュパネル３０と、車両の長手方向及び高さ方向に伸びるように形成され、前記ダッシュパネルに結合されるフロントフィラー４０と、前記フロントサイドメンバーより車両の幅方向の外側に配置され、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、前記フロントサイドメンバーと前記ダッシュパネル及び前記フロントフィラーに結合されたフェンダーエプロンアッパーメンバー２０と、車両の高さ方向に伸びるように形成され、一端は前記フェンダーエプロンアッパーメンバーに結合され、他端は車体の下部に結合された第１補強部材５０を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、前方車体構造に係り、より詳しくは車両の前方スモールオーバーラップ衝突及び正面衝突への対応性能が向上した前方車体補強構造に関する。

一般に車両の前方車体は、車両の長手方向に沿って前方に位置してエンジンルームを形成する骨格構造として、エンジンルームの前方を形成し、クーリングモジュールとヘッドランプなどが装着されるフロントエンドモジュールと、エンジンルームの左右両側部を形成し、車輪が設置される空間を設けるフェンダーエプロンメンバー、エンジンルームの後方に位置して乗客室とエンジンルームとを区切るダッシュパネルなどを含む。
また、エンジンルームの下部には車両の長手方向に沿って伸びるように形成されたフロントサイドメンバーが左右両側に配置され、前方車体の構造的な剛性を強化させ、エンジンルームに設けられるエンジンとトランスミッションだけでなく、懸架装置などを装着して支持するためにサブフレームが前記フロントサイドメンバーの下部に配置される。

前記フロントサイドメンバーの前方先端部には車両の前方衝突への対応性能を向上させるために車両の幅方向に沿って伸びるように形成されたバンパービームが装着され、バンパービームは、クラッシュボックスを介在してフロントサイドメンバーの車両の長手方向に沿った前方先端部と連結される。前記のような構造を有する前方車体を備えた車両が走行中に障害物や他の車両のような被衝突物体とスモールオーバーラップにより前方衝突する場合、つまり、スモールオーバーラップバリアのような被衝突物体が車両の幅方向に沿って片方に偏って車体の外郭に衝突する場合、被衝突物体は前記フロントサイドメンバーを避けて相対的に剛性にぜい弱な車体の外郭部位と衝突するようになり、車両の前方スモールオーバーラップ衝突に効果的に対応できないので、より安全に搭乗客を保護できないだけでなく車両の衝突破損も過度になる。

前記のような欠点を解消するために車体の外郭部位を補強してスモールオーバーラップ衝突に対応するための発明が提案されている。
例えば、フロントフェンダーエプロンメンバーの前方先端部をフロントサイドメンバーの前方先端部まで延長して連結部材で互いに連結する構造、あるいはフロントサイドメンバーの外側に被衝突物体の侵入を阻止する補強部材を装着する構造、あるいはフロントフィラーやサイドシルを補強する構造が提案されているが、車体の重量及び原価を過度に増大させて搭乗客をスモールオーバーラップ衝突からより安全に保護するには不十分な欠点があった。
一方、電気自動車の場合は大容量バッテリーが車体のフロアパネルに装着されることによって大容量バッテリーによる車体補強が構造的に提案され、これにより正面衝突及び前方スモールオーバーラップ衝突に効果的に対応できなかった。

特開２００５−３２９７８９号公報

本発明は、前記事情を勘案してなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両の正面衝突では衝突荷重の適切な分散によりダッシュパネルの変形を効果的に低減することができ、スモールオーバーラップ衝突では車体の横方向の動きを誘導して車両の過度な破損を防止し、かつより安全に搭乗客を保護できる前方車体補強構造を提供することである。

本発明の前方車体補強構造は、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、車両の幅方向に沿って左右に配置されるフロントサイドメンバーと、車両の幅方向及び高さ方向に伸びるように形成され、エンジンルームと乗客室とを区切るダッシュパネルと、車両の長手方向及び高さ方向に伸びるように形成され、前記ダッシュパネルに結合されるフロントフィラーと、前記フロントサイドメンバーより車両の幅方向の外側に配置され、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、前記フロントサイドメンバーと前記ダッシュパネル及び前記フロントフィラーに結合されたフェンダーエプロンアッパーメンバーと、車両の高さ方向に伸びるように形成され、一端は前記フェンダーエプロンアッパーメンバーに結合され、他端は車体の下部に結合された第１補強部材を含むことを特徴とする。

前記ダッシュパネルの下段部にはサイドロアメンバーが結合され、前記サイドロアメンバーにはサイドアウターメンバーが結合され、前記第１補強部材の他端は、前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーに接合されたことを特徴とする。

前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーは、Ｕ字形状の断面を形成し、前記第１補強部材の他端は、前記Ｕ字形状の断面の内部に挿入され、前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーに接合されることを特徴とする。

前記第１補強部材は、車両の幅方向に沿って左右両側に配置され、前記左右両側の第１補強部材は、車両の幅方向に沿って伸びる第２補強部材によって互いに連結されることを特徴とする。

前記ダッシュパネルにはダッシュフロアパネルが接合され、前記ダッシュフロアパネルには車両の幅方向に沿って伸びる第３補強部材が接合されることを特徴とする。

前記フロントサイドメンバーは、車両の幅方向に沿って内側に位置するフロントサイドインナーメンバーと外側に位置するフロントサイドアウターメンバーとを含むことを特徴とする。

前記ダッシュパネル及び前記ダッシュフロアパネルには第４補強部材が接合され、前記第４補強部材の両端部は、前記フロントサイドインナーメンバーに接合されることを特徴とする。

前記第４補強部材は、Ｃ字形状に形成されることを特徴とする。

前記第４補強部材は、左右両側に配置され、前記左右両側の第４補強部材は前記第３補強部材によって互いに連結されることを特徴とする。

サブフレームをマウンティングするために、サブフレームマウンティングブラケットが、前記フロントサイドインナーメンバーに接合され、前記第２補強部材は、前記サブフレームマウンティングブラケットと共に前記フロントサイドインナーメンバーに接合されることを特徴とする。

前記第１補強部材は、前記フロントサイドインナーメンバーと前記フロントサイドアウターメンバーとが形成する空間に挿入され、前記フロントサイドインナーメンバーとフロントサイドアウターメンバーに接合されることを特徴とする。

前記サイドロアメンバーは、前記第１補強部材と前記フロントサイドインナーメンバーとの間に介在して共に接合されることを特徴とする。

前記フロントサイドアウターメンバーと前記第１補強部材は、前記ダッシュフロアパネルと共に接合されることを特徴とする。

前記第２補強部材にバッテリーケースが装着されることを特徴とする。

前記第２補強部材は、前記フロントサイドインナーメンバー及び前記第１補強部材と共に接合されることを特徴とする。

前記車両の長手方向に沿って伸びるように形成されたサイドシルがさらに備えられ、前記サイドシルの車両の長手方向に沿った前端部にはサイドシルフロントメンバーが結合されることを特徴とする。

前記サイドロアメンバーの両端部は、それぞれ前記サイドシルフロントメンバー及び前記フロントサイドメンバーと連結されることを特徴とする。

本発明の前方車体補強構造によれば、車両が走行中に被衝突体と前面衝突あるいはオフセット衝突する場合、その衝突荷重は、フロントサイドメンバーに優先的に入力され、フロントサイドメンバーに入力された衝突荷重は、これに連結されたフェンダーエプロンアッパーメンバーを介して車体の上部に効果的に分散される。
また、フロントサイドメンバーに入力された荷重は、カスケーディング構造によりフロントフィラーとサイドロアメンバーに分散され、そのため、ダッシュパネルに伝達される荷重が減少してダッシュパネルの変形を低減することができる。
一方、フェンダーエプロンアッパーメンバーに入力された荷重は、カスケーディング構造によってループの上部と第２補強部材及びサイドロアメンバーに適切に分散され、ダッシュパネルの変形を効果的に低減することができる。
一方、車両の前方スモールオーバーラップ衝突では、衝突荷重がフェンダーエプロンアッパーメンバー及びフロントサイドメンバーに分散され、第１、２、３、４補強部材によるカスケーディング構造により車体が横方向の動きを起こして、車体の過度な損傷を防止し、かつより安全に搭乗客を保護することができる。

本発明の実施形態による前方車体補強構造の斜視図である。本発明の実施形態による前方車体補強構造の一部平面図である。本発明の図２のＡ−Ａ線の断面図である。本発明の実施形態による前方車体補強構造の他の斜視図である。本発明の実施形態による前方車体補強構造の車室内側の斜視図である。図４のＢ−Ｂ線の断面図である。本発明の他の実施形態による前方車体補強構造の斜視図である。図７のＣ−Ｃ線の断面図である。前方車体補強構造の一部の底部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を添付する図に基づいて詳しく説明する。
図１〜図３に示す通り、本発明の実施形態による補強構造が適用される前方車体は、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、車両の幅方向に沿って左右に配置されるフロントサイドメンバー１０と、フロントサイドメンバー１０より車両の幅方向の外側に配置され、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、フロントサイドメンバー１０に結合されたフェンダーエプロンアッパーメンバー２０と、車両の幅方向及び高さ方向に伸びるように形成され、エンジンルームと乗客室とを区切るダッシュパネル３０とを含む。
車両の長手方向及び高さ方向に伸びるように形成されたフロントフィラー４０は、ダッシュパネル３０に結合され、フェンダーエプロンアッパーメンバー２０は、ダッシュパネル３０とフロントフィラー４０に接合される。

ダッシュパネル３０の下段部にはサイドロアメンバー１２が接合され、サイドロアメンバー１２にはサイドアウターメンバー１４が接合され、サイドロアメンバー１２とサイドアウターメンバー１４は、ほぼ「Ｕ」字形状の断面を形成する。
このような前方車体構造物を補強するために、本発明の実施形態による前方車体補強構造は、車両の高さ方向に伸びるように形成され、一端はフェンダーエプロンアッパーメンバー２０に接合され、他端は前記Ｕ字形状の断面の内部に挿入され、サイドロアメンバー１２及びサイドアウターメンバー１４と接合される第１補強部材５０を含む。
第１補強部材５０は、車両の幅方向に沿って左右両側に配置され、フェンダーエプロンアッパーメンバー２０とサイドロアメンバー１２及びサイドアウターメンバー１４を連結する。このように車体の上部のフェンダーエプロンアッパーメンバー２０と車体の下部のサイドロアメンバー１２及びサイドアウターメンバー１４を第１補強部材５０が連続的に連結（以下、カスケーディング（Ｃａｓｃａｄｉｎｇ）構造という）することによって、上部車体と下部車体の連結剛性が増大して入力荷重が効果的に分散される。

図４〜図６に示す通り、左右両側の第１補強部材５０の車両の高さ方向に沿った下部は車両の幅方向に沿って伸びる第２補強部材６０によって互いに連結される。
つまり、第２補強部材６０の両端部は、左右両側の第１補強部材５０の下部の互いに対向する両側面に接合される。
このように左右両側の第１補強部材５０を第２補強部材６０に連結することによって、車体の上下及び左右の剛性が増大し、大容量のバッテリーケース７０を第２補強部材６０に装着して、大容量のバッテリーの装着剛性を増大させることができる。
また、ダッシュパネル３０と連続するように接合されるダッシュフロアパネル３２には車両の幅方向に沿って伸びる第３補強部材８０が接合される。
フロントサイドメンバー１０は、車両の幅方向に沿って内側に位置するフロントサイドインナーメンバー１１と外側に位置するフロントサイドアウターメンバー１３を含み、ほぼ「Ｃ」字形状を有する第４補強部材９０は、ダッシュパネル３０及びダッシュフロアパネル３２に接合され、その両端部はフロントサイドインナーメンバー１１に接合される。

第４補強部材９０は左右両側に配置され、左右両側の第４補強部材９０は第３補強部材８０によって互いに連結される。
つまり、第３補強部材８０の両端部が左右両側の第４補強部材９０に接合され、左右両側の第４補強部材９０を互いに連結する。
第４補強部材９０は、ダッシュパネル３０及びダッシュフロアパネル３２の剛性を増大させ、車両の正面及び側面衝突の際車体の車室内部への侵入を阻止する役割を果たすことによって、搭乗客の安全を図ることができ、第３補強部材８０は、第２補強部材６０と同様に車体の横方向の剛性を増大させるだけでなく左右両側の第４補強部材９０を互いに連結することによって、前方車体の剛性を効率よく増大させることができる。

図６に示す通り、懸架装置などを装着するためのサブフレームをマウンティングするためにサブフレームマウンティングブラケット１００がフロントサイドインナーメンバー１１に接合され、第２補強部材６０は、サブフレームマウンティングブラケット１００と共にフロントサイドインナーメンバー１１に接合される。
第１補強部材５０は、フロントサイドインナーメンバー１１とフロントサイドアウターメンバー１３とが形成する空間に挿入され、フロントサイドインナーメンバー１１とフロントサイドアウターメンバー１３に接合され、サイドロアメンバー１２が第１補強部材５０とフロントサイドインナーメンバー１１との間に介在されて共に接合され、フロントサイドアウターメンバー１３と第１補強部材５０は、ダッシュフロアパネル３２に共に接合される。

一方、図７及び図８に示すように、第２補強部材６０にバッテリーケース７０を直接マウンティングしない場合は、第２補強部材６０は図４に示した第２補強部材６０より車両の高さ方向にさらに高く位置させて左右両側の第１補強部材５０を連結するように装着する。
この場合、第２補強部材６０は、フロントサイドインナーメンバー１１及び第１補強部材５０と共に接合される。
図９に示す通り、サイドシル１１０は、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、車両の幅方向に沿って左右両側に配置され、サイドシル１１０の車両の長手方向に沿った前端部にはフロントサイドインナーメンバー１１が結合される。
前記サイドロアメンバー１２の両端部は、それぞれサイドシル１１０のサイドシルフロントメンバー１１２とフロントサイドメンバー１０と連結され、フロントサイドメンバー１０とサイドシル１１０を連結することによって、車両の長手方向に沿った縦剛性が効果的に増大し、スモールオーバーラップ衝突の際にバリアとタイヤの車室側への侵入を阻止する。

前記のように構成された本発明の実施形態による前方車体補強構造によれば、車両が走行中に被衝突体と前面衝突あるいはオフセット衝突する場合、その衝突荷重は、フロントサイドメンバー１０に優先的に入力され、フロントサイドメンバー１０に入力された衝突荷重は、これに連結されたフェンダーエプロンアッパーメンバー２０を介して車体の上部に効果的に分散される。
また、フロントサイドメンバー１０に入力された荷重は、カスケーディング構造によってフロントフィラー４０とサイドロアメンバー１２に分散され、そのため、ダッシュパネル３０に伝達される荷重が減少してダッシュパネル３０の変形を低減する。
一方、フェンダーエプロンアッパーメンバー２０に入力された荷重は、カスケーディング構造によってループの上部と第２補強部材６０及びサイドロアメンバー１２に適切に分散され、ダッシュパネル３０の変形を効果的に低減する。
一方、車両の前方スモールオーバーラップ衝突では、衝突荷重がフェンダーエプロンアッパーメンバー２０及びフロントサイドメンバー１０に分散され、第１、２、３、４補強部材によるカスケーディング構造によって車体が横方向動きを起こし、車体の過度な損傷を防止し、かつより安全に搭乗客を保護することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０：フロントサイドメンバー
１１：フロントサイドインナーメンバー
１２：サイドロアメンバー
１３：フロントサイドアウターメンバー
１４：サイドアウターメンバー
２０：フェンダーエプロンアッパーメンバー
３０：ダッシュパネル
３２：ダッシュフロアパネル
４０：フロントフィラー
５０：第１補強部材
６０：第２補強部材
７０：バッテリーケース
８０：第３補強部材
９０：第４補強部材
１００：サブフレームマウンティングブラケット
１１０：サイドシル
１１２：サイドシルフロントメンバー

Claims

車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、車両の幅方向に沿って左右に配置されるフロントサイドメンバーと、
車両の幅方向及び高さ方向に伸びるように形成され、エンジンルームと乗客室とを区切るダッシュパネルと、
車両の長手方向及び高さ方向に伸びるように形成され、前記ダッシュパネルに結合されるフロントフィラーと、
前記フロントサイドメンバーより車両の幅方向の外側に配置され、車両の長手方向に沿って伸びるように形成され、前記フロントサイドメンバーと前記ダッシュパネル及び前記フロントフィラーに結合されたフェンダーエプロンアッパーメンバーと、
車両の高さ方向に伸びるように形成され、一端は前記フェンダーエプロンアッパーメンバーに結合され、他端は車体の下部に結合された第１補強部材と、を含むことを特徴とする前方車体補強構造。
前記ダッシュパネルの下段部にはサイドロアメンバーが結合され、
前記サイドロアメンバーにはサイドアウターメンバーが結合され、
前記第１補強部材の他端は、前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーに接合されたことを特徴とする請求項１に記載の前方車体補強構造。
前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーは、Ｕ字形状の断面を形成し、
前記第１補強部材の他端は、前記Ｕ字形状の断面の内部に挿入され、前記サイドロアメンバーと前記サイドアウターメンバーに接合されることを特徴とする請求項２に記載の前方車体補強構造。
前記第１補強部材は、車両の幅方向に沿って左右両側に配置され、
前記左右両側の第１補強部材は、車両の幅方向に沿って伸びる第２補強部材によって互いに連結されることを特徴とする請求項２に記載の前方車体補強構造。
前記ダッシュパネルにはダッシュフロアパネルが接合され、
前記ダッシュフロアパネルには車両の幅方向に沿って伸びる第３補強部材が接合されることを特徴とする請求項４に記載の前方車体補強構造。
前記フロントサイドメンバーは、車両の幅方向に沿って内側に位置するフロントサイドインナーメンバーと外側に位置するフロントサイドアウターメンバーとを含むことを特徴とする請求項５に記載の前方車体補強構造。
前記ダッシュパネル及び前記ダッシュフロアパネルには第４補強部材が接合され、
前記第４補強部材の両端部は、前記フロントサイドインナーメンバーに接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記第４補強部材は、Ｃ字形状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記第４補強部材は、左右両側に配置され、
前記左右両側の第４補強部材は、前記第３補強部材によって互いに連結されることを特徴とする請求項５に記載の前方車体補強構造。
サブフレームをマウンティングするためにサブフレームマウンティングブラケットが前記フロントサイドインナーメンバーに接合され、
前記第２補強部材は、前記サブフレームマウンティングブラケットと共に前記フロントサイドインナーメンバーに接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記第１補強部材は、前記フロントサイドインナーメンバーと前記フロントサイドアウターメンバーとが形成する空間に挿入され、前記フロントサイドインナーメンバーとフロントサイドアウターメンバーに接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記サイドロアメンバーは、前記第１補強部材と前記フロントサイドインナーメンバーとの間に介在して共に接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記フロントサイドアウターメンバーと前記第１補強部材は、前記ダッシュフロアパネルと共に接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記第２補強部材にバッテリーケースが装着されることを特徴とする請求項４に記載の前方車体補強構造。
前記第２補強部材は、前記フロントサイドインナーメンバー及び前記第１補強部材と共に接合されることを特徴とする請求項６に記載の前方車体補強構造。
前記車両の長手方向に沿って伸びるように形成されたサイドシルがさらに備えられ、
前記サイドシルの車両の長手方向に沿った前端部にはサイドシルフロントメンバーが結合されることを特徴とする請求項２に記載の前方車体補強構造。
前記サイドロアメンバーの両端部は、それぞれ前記サイドシルフロントメンバー及び前記フロントサイドメンバーと連結されることを特徴とする請求項１６に記載の前方車体補強構造。