JP7201146B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、前方からの荷重による衝撃を吸収するフロントサイドメンバを備えた車両前部構造に関する。

従来、車両前部構造では、車両の前面に衝突の荷重が加わったとき、フロントサイドメンバを座屈させて衝撃を吸収する構造となっている。例えば、特許文献１の車両前部構造では、フロントサイドメンバは、前から順に前部変形部、内脆弱、外脆弱を備えている。車両前部に荷重がかかると、フロントサイドメンバは、順に前部変形部を変形させ、次に内脆弱で曲げ、最後に外脆弱で曲げて荷重を吸収している。このように、衝撃を吸収しながら荷重をフロントサイドメンバの後方に伝達していくことにより、車両前部の変形をコントロールできる。

特開２００９－２５５８８３号公報

剛性の小さい前部サイドメンバと前後方向に対して上下方向にずれて配置された剛性の大きい後部サイドメンバとが接続されたフロントサイドメンバでは、前部サイドメンバから後部サイドメンバにかけて下方に向かって折れ曲がっている。後部サイドメンバの前側に、車両の後方に向かって斜め下がりの傾斜部が形成され、傾斜部が前部サイドメンバにスポット溶接により接続される。傾斜部において、剛性が小から大になるとともに、荷重の伝達の方向が変わる。そのため、前面衝突時に加わった荷重が前部サイドメンバから後部サイドメンバに伝わりにくくなる。傾斜部が接続された箇所に負荷がかかり、フロントサイドメンバが不必要に折れ曲がってしまうおそれがある。そこで、剛性を連続的に変化させるために、傾斜部の接続箇所に補強部材を設けると、コストアップ、重量の増加、生産性の悪化といった問題が生じる。

本発明は、上記に鑑み、前面衝突時にかかる荷重を前部サイドメンバから後部サイドメンバにスムーズに伝達できる車両前部構造の提供を目的とする。

本発明の車両前部構造では、車体の前後方向に延設された剛性の小さい前部サイドメンバに、前後方向に対して垂直な方向にずれて配置された剛性の大きい後部サイドメンバが接続される。前部サイドメンバの後側の剛性が前側の剛性よりも大きくなるように前部サイドメンバの後側に補強ビードが前後方向に延設され、補強ビード内の後側に、前後のサイドメンバ接続用の凹部が設けられる。

前部サイドメンバの後側に補強ビードを設けることにより、前部サイドメンバの後側の剛性が前側の剛性より大きくなり、剛性が大の後部サイドメンバに荷重が伝わりやすくなる。また、補強ビード内の後側に凹部を設けることにより、補強ビード内の後側が補強され、後部サイドメンバに近い前部サイドメンバの後側の剛性が大きくなる。したがって、前部サイドメンバから後部サイドメンバにかけての剛性は、小、中、中大、大となり、加わった荷重はスムーズに前側から後側に伝わっていく。

本発明によると、途中に２つのサイドメンバが接続される傾斜部があるフロントサイドメンバの剛性を前側から後側にかけて連続的に変化させることができるので、前面衝突時にかかる荷重をスムーズに流すことができ、フロントサイドメンバが途中で折れ曲がるといった不必要な変形を抑制することができる。

本発明の実施形態の車両前部構造が適用されたフロントサイドメンバを車外側から見た側面図 フロントサイドメンバの前部サイドメンバの斜視図 前部サイドメンバと後部サイドメンバのつなぎ部周辺を車外側から見た側面図 前面衝突時の前部サイドメンバの変形状態を示す斜視図

本発明の実施形態の車両前部構造が適用された車両の前部には、エンジン等のパワーユニットを収容するエンジンルームが配される。エンジンルームの車幅方向の左右両側には、図１に示すように、フロントサイドメンバ１が設けられる。フロントサイドメンバ１は、車両の前後方向に延設される。

フロントサイドメンバ１よりも下方にサスペンションメンバ２が設けられ、サスペンションメンバ２の前側はブラケット３を介してフロントサイドメンバ１に支持され、後側はフロントサイドメンバ１にボルト止めされている。フロントサイドメンバ１の上側に、ショックアブソーバー（図示せず）を支持するサスペンションタワー４が設けられる。

フロントサイドメンバ１は、ダッシュパネル５よりも前側に配設された前部サイドメンバ１０と、前部サイドメンバ１０に接続され、車室のフロアの下方に配設された後部サイドメンバ１１とから構成される。後部サイドメンバ１１の剛性は、前部サイドメンバ１０の剛性より大きくされる。例えば、前部サイドメンバ１０は低強度の材料、後部サイドメンバ１１は高強度の材料が用いられる。フロントサイドメンバ１の前端には、クラッシュボックス１２が取り付けられている。

後部サイドメンバ１１は、前部サイドメンバ１０よりも低い位置にあり、前後方向に対して垂直な方向、すなわち上下方向にずれている。そのため、フロントサイドメンバ１は、前部サイドメンバ１０から後部サイドメンバ１１にかけて下方に向かって折れ曲がっている。前部サイドメンバ１０に接続するために、後部サイドメンバ１１の前側が屈曲され、傾斜部１３とされる。傾斜部１３は、車両の後方に向かって斜め下がりに形成される。傾斜部１３の前端と前部サイドメンバ１０の後端とがつなぎ合わせられた合わせ部１４において、スポット溶接によって前部サイドメンバ１０と後部サイドメンバ１１とが接合される。

前部サイドメンバ１０は、車幅方向の外側が開口された断面ハット形状のサイドメンバインナ２０とサイドメンバインナ２０の開口を塞ぐ平板状のサイドメンバアウタ２１とを接合することによって中空状に形成される。前部サイドメンバ１０の前側には、前面衝突時に前方から荷重がかかったときにフロントサイドメンバ１が座屈を起こしやすくするために、剛性が他の部分よりも低くなった複数の剛性断点が設けられる。剛性断点として、サイドメンバアウタ２１の外面に複数の縦ビード２２が形成される。また、サイドメンバインナ２０にも、前後方向に対して垂直な複数の縦ビード（図示せず）および横ビード（図示せず）が形成される。

ここで、前部サイドメンバ１０から後部サイドメンバ１１にかけての剛性を連続的に変化させるために、前部サイドメンバ１０の後側が補強される。すなわち、合わせ部１４を含む前部サイドメンバ１０の後側に、前後方向に延設された補強ビード２３が設けられる。これにより、後部サイドメンバ１１に近い前部サイドメンバ１０の後側の剛性が上がる。したがって、前部サイドメンバ１０の剛性は、前側から順に極小、小、中となり、フロントサイドメンバ１の剛性は、前側から順に極小、小、中、大となる。なお、剛性極小の領域は、前部サイドメンバ１０の剛性断点がある領域、剛性小の領域は、剛性断点と補強ビード２３との間の領域、剛性中の領域は、補強ビード２３がある領域である。傾斜部１３を含む後部サイドメンバ１１は剛性大の領域となる。

補強ビード２３は、サイドメンバアウタ２１の車外側の側面に形成された補強用の凹部である。そして、２本の補強ビード２３がサイドメンバアウタ２１の前後方向中央から後端にかけて細長く形成される。２本の補強ビード２３は上下に平行に配置される。

図３に示すように、合わせ部１４では、傾斜部１３が前部サイドメンバ１０内に嵌め込まれて、傾斜部１３の前側と前部サイドメンバ１０の後側とが重ね合わせられる。この合わせ部１４は、下側の補強ビード２３の後側の領域である。合わせ部１４においてスポット溶接がされるので、補強ビード２３内にスポット溶接の複数の打点（図中、ｘで示す）が設定される。

剛性小の前部サイドメンバ１０と剛性大の後部サイドメンバ１１とをつなぐ合わせ部１４は剛性の低い剛性断点となる。合わせ部１４の剛性を高めるために、合わせ部１４の補強が行われる。補強ビード２３内の後側に前後のサイドメンバ接続用の複数の凹ビード２４が設けられる。すなわち、凹ビード２４は、補強ビード２３内に設けられた接続用の凹部である。各凹ビード２４は、合わせ部１４におけるスポット溶接の各打点に対応するように配置される。凹ビード２４を介して後部サイドメンバ１１とサイドメンバアウタ２１が接続される。

合わせ部１４にスポット溶接用の凹ビード２４を設けることにより、合わせ部１４の剛性が上がる。補強ビード２３により前部サイドメンバ１０の後側の剛性は中となっているので、合わせ部１４の剛性は、補強ビード２３だけの領域の剛性よりは大きくなり、後部サイドメンバ１１の剛性よりは小さい。したがって、合わせ部１４の剛性は中大となる。これにより、フロントサイドメンバ１の剛性は、前側から順に極小、小、中、中大、大となる。

前面衝突が発生すると、フロントサイドメンバ１に前方から荷重が加わる。まず、クラッシュボックス１２が圧壊する。そして、前部サイドメンバ１０に設けられた複数の剛性断点により、前部サイドメンバ１０の前側が圧壊変形する。図４に示すにように、前部サイドメンバ１０の横ビードおよび縦ビードの大中小に応じて、前側のビードから順に座屈し、前部サイドメンバ１０の前側は安定して変形していく。これによって、大きな衝撃吸収量が得られる。

前部サイドメンバ１０に加わった荷重は、前部サイドメンバ１０の前側から後側にスムーズに伝わっていく。さらに、合わせ部１４から傾斜部１３を経て後部サイドメンバ１１に荷重が伝えられる。このとき、傾斜部１３の近傍では、剛性の変化が緩やかになっているので、合わせ部１４に負荷がかからない。そのため、合わせ部１４で折れ曲がるといったことを防げる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。前部サイドメンバ１０と後部サイドメンバ１１とは前後方向に対して上下方向にずれるだけでなく、前後方向に対して垂直な方向、例えば左右方向や斜め下、斜め上方向にずれていてもよい。

前部サイドメンバ１０と後部サイドメンバ１１とがつなぎ合わせられる合わせ部１４における両サイドメンバの接合方法として、ボルト止めしたり、両サイドメンバの端部を突き合わせて、アーク溶接あるいはレーザー溶接で接合してもよい。この場合、剛性を高めるための凹部は、接合箇所の近傍に設けるとよい。また、合わせ部１４では、補強によって剛性を大きくしている。この補強として、前部サイドメンバ１０の合わせ部１４周辺を高周波などによる焼入れをして、剛性を高めてもよい。前部サイドメンバ１０の後側の補強として、前後方向に平行な複数の直線状の補強ビードを設ける。前部サイドメンバ１０の後側に向かうほど補強ビードの数が多くなるように配置してもよい。

１ フロントサイドメンバ
１０ 前部サイドメンバ
１１ 後部サイドメンバ
１３ 傾斜部
１４ 合わせ部
２３ 補強ビード
２４ 凹ビード

Claims (1)

1. 車体の前後方向に延設された剛性の小さい前部サイドメンバと前後方向に対して垂直な方向にずれて配置された剛性の大きい後部サイドメンバとが合わせ部において接続された車両前部構造であって、合わせ部では、前部サイドメンバの後側と後部サイドメンバの前側とが重ね合わされ、前部サイドメンバの後側の剛性が前側の剛性よりも大きくなるように前部サイドメンバの後側に補強ビードが前後方向にかつ合わせ部まで延設され、補強ビード内の後側に、合わせ部の剛性を上げて、合わせ部の剛性が補強ビードだけの領域の剛性より大きく、後部サイドメンバの剛性よりは小さくなるように、前後のサイドメンバ接続用の凹部が設けられたことを特徴とする車両前部構造。

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