JP7647335B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部車体構造に関する。

一般に、車両の前部には、車両が衝突した際にその衝突荷重のエネルギーを吸収するためのクラッシュカンが設けられている。このクラッシュカンは、車両の前部における左右両側に配置された車両前後方向に延びるフロントサイドフレーム夫々の前端部に設けられている。このクラッシュカンの前端部は、車幅方向に延びるバンパビームに連結されている。このため、バンパビームに衝突荷重が入力されたときには、衝突荷重がバンパビームを介してクラッシュカンに入力される。これにより、クラッシュカンが潰れ変形し、衝突荷重のエネルギーがクラッシュカンに吸収される。

従来、特許文献１に記載されるようなフロントサイドフレームと同軸で車両前後方向にストレートに延びるクラッシュカンが知られている。バンパビームに衝突荷重が入力されたときに、このクラッシュカンが軸圧縮することによって衝突荷重のエネルギーが吸収されるようになっている。

特開２０１８－１４４５７８号公報

特許文献１に記載された車両の前部車体構造では、クラッシュカンはフロントサイドフレームと同軸で車両前後方向にストレートに延びるように配置されている。また、クラッシュカンの前端部に設けられているバンパビームの車幅方向両端部は、車幅方向外側に延び且つ車両後方に向かって傾斜している。

このため、車両がスモールオーバーラップ衝突又はフルラップ衝突等のオフセット率の低い衝突をした場合には、クラッシュカンが前端部から潰れることでその衝突荷重のエネルギーは十分に吸収される。一方で、車両がオフセット率の高い衝突、所謂オフセット衝突をした場合には、クラッシュカンには、バンパビームの傾斜している部分の傾斜している部分と直交する方向（傾斜部分が湾曲している場合はその接線と直交する方向、つまり法線方向）の成分を有する衝突荷重が入力される。これにより、クラッシュカンにはクラッシュカンを折れ曲げるような方向に衝突荷重が加わることになり、クラッシュカンが座屈する可能性がある。クラッシュカンが座屈すると、衝突荷重のエネルギーを十分に吸収できない。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フルラップ衝突及びオフセット衝突において、衝突荷重のエネルギーを吸収できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、クラッシュカンを車両前方に向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜するように配置し、クラッシュカンの車幅方向内側に脆弱部を設けた。

具体的に、ここに開示する車両の前部車体構造は、
車両の左右両側夫々に設けられた車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレーム夫々よりも車両前方側に設けられ、車幅方向両端部に車幅方向外側に延び且つ車両後方に向かって傾斜する傾斜部を有するバンパビームと、を備える車両の前部車体構造において、
前記フロントサイドフレーム夫々の前端部には、車両前方に向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜するクラッシュカンが設けられ、
前記クラッシュカン夫々の前端部は、前記バンパビームの前記傾斜部夫々に連結され、
前記クラッシュカン夫々の車幅方向内側には、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした脆弱部が設けられ、
前記フロントサイドフレーム夫々の車両前後方向の中間部にはサスペンションハウジングが結合されており、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側には、前記サスペンションハウジングよりも車両前方に、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした外側脆弱部が設けられ、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側には、前記サスペンションハウジングよりも車両前方に、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした内側脆弱部が設けられ、
前記フロントサイドフレーム夫々の前記外側脆弱部は前記内側脆弱部よりも強度が高いことを特徴とする。

この車両の前部車体構造によれば、車両がオフセット衝突をした場合、バンパビームの車幅方向両端には傾斜部が設けられているため、クラッシュカンには、バンパビームの傾斜部を介して、傾斜部と直交する方向の成分を有する衝突荷重が入力される。

このクラッシュカンは、車両前後方向に対してバンパビームの傾斜部と直交する方向側に傾斜している。このため、オフセット衝突による衝突荷重がバンパビームの傾斜部を介してクラッシュカンに入力されたとき、クラッシュカンに入力される衝突荷重はクラッシュカンの軸方向の荷重成分が大きくなる。これにより、オフセット衝突の衝突荷重によってクラッシュカンが車幅方向内側に折り曲げられることが抑制され、クラッシュカンが潰れ変形しやすくなっている。

しかし、クラッシュカンの軸方向をバンパビームの傾斜部に直交する方向に近づくように傾斜させただけでは、クラッシュカンの軸方向への荷重入力をみると、クラッシュカンの車幅方向外側への荷重入力が、車幅方向内側への荷重入力よりも大きい。そのため、クラッシュカンの車幅方向外側は軸方向に塑性歪みしやすくなって衝突エネルギーの吸収に働くものの、車幅方向内側は上記塑性歪みを生じにくい。そこで、クラッシュカンの車幅方向内側に脆弱部を設けて、車幅方向内側も車幅方向外側と同様に塑性歪みを生じるようにして、衝突エネルギーの吸収性を高めた。

次に、フルラップ衝突をした場合、バンパビームには車両前方から衝突荷重が入力される。この衝突荷重は、バンパビームを介してクラッシュカンに入力される。クラッシュカンは、上述のように、オフセット衝突の場合での衝突エネルギーの吸収を考慮して傾斜させてある。このため、クラッシュカンはその傾斜により、フルラップ衝突時には根本から外倒れしやすくなる。そこで、クラッシュカンの内側に脆弱部を設けて、外側面の側よりも内側面の側において塑性歪みが生じやすくすることで、クラッシュカンの外倒れを抑制し、フルラップ衝突時にクラッシュカンが潰れ変形するようにすることで、衝突エネルギーの吸収性を高めた。

上述のようにして、バンパビームへ入力された衝突荷重のエネルギーがオフセット衝突、フルラップ衝突に関わらずクラッシュカンによって効率よく吸収されるようになっている。車両がオフセット衝突したときには、バンパビームの傾斜部と直交する方向の衝突荷重がクラッシュカンに入力される。これにより、クラッシュカンに車幅方向内側に曲げる力が加わり、フロントサイドフレームにも車幅方向内側に曲げる力が加わる。フロントサイドフレームが曲げ変形するとき、フロントサイドフレームの車幅方向外側が引張側、車幅方向内側が圧縮側なる。このため、フロントサイドフレームの外側脆弱部の強度を内側脆弱部よりも高くする、すなわち、フロントサイドフレームの引張側の強度を圧縮側の強度よりも高くすることにより、このモーメントによるフロントサイドフレームの曲げ変形を抑制している。また、フロントサイドフレームの車幅方向外側の強度を車幅方向内側の強度よりも高くするだけなら、フロントサイドフレームには内側脆弱部を設けるだけでもよい。しかし、フロントサイドフレームのサスペンションハウジングよりも車両前方側に外側脆弱部も設けることで、フロントサイドフレームは、車両後方側の強度が車両前方側の強度よりも高くなっている。このため、フロントサイドフレームに車両の衝突による衝突荷重が入力されたときに、フロントサイドフレームは車両前方から順次車両後方に向けて潰れ変形するようになる。

一実施形態では、前記クラッシュカン夫々の後端部における断面の輪郭と、前記フロントサイドフレーム夫々の前端部における断面の輪郭と、が略同一形状であることを特徴とする。

このようにすれば、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部によって強固に支持することができる。このため、衝突荷重によってクラッシュカンが座屈などの意図しない方向に変位することが抑制され、クラッシュカンが潰れ変形しやすくなる。

一実施形態では、前記クラッシュカン夫々は、
車幅方向内側に面する側面部と、
車両上方に面する上面部と、
車両下方に面する下面部と、を有し、
前記脆弱部は、前記側面部と前記上面部及び前記下面部とがなす稜線部の少なくとも一方を切り欠く稜線ノッチによって形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、側面部と上面部とのなす稜線部及び側面部と下面部とのなす稜線部
の少なくとも一方にノッチを形成するという簡単な方法によって、クラッシュカン夫々に脆弱部を形成することができる。

一実施形態では、前記クラッシュカン夫々の内部には、車両前後方向に延びる水平リブが形成され、
前記脆弱部は、前記クラッシュカンの車幅方向内側の側面部と前記水平リブとが部分的に切り離し状態になるように車幅方向内側に開口した側面ノッチによって形成されていることを特徴とする車両の前部車体構造
このようにすれば、水平リブによってクラッシュカンの車両前後方向の荷重衝突に対する強度を、衝突エネルギーの吸収に適した強度に設計しやすくなる。一方で、側面ノッチにより車幅方向内側と水平リブとを部分的に切り離すことにより、部分的に荷重衝突に対する強度を低くすることができる。これにより、側面ノッチが脆弱部として機能する。従って、クラッシュカンの車幅方向内側に開口を形成するという簡単な方法によって、クラッシュカン夫々に脆弱部を形成することができる。

一実施形態では、前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向両側面には車両前後方向に延びる前後方向凹凸ビードが設けられ、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側に設けられた前記前後方向凹凸ビードには、そのビード幅を部分的に大きくしてなる前記外側脆弱部としての外側ビード幅拡大部が形成され、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側に設けられた前記前後方向凹凸ビードには、そのビード幅を部分的に大きくしてなる前記内側脆弱部としての内側ビード幅拡大部が形成され、
前記フロントサイドフレーム夫々の前記外側ビード幅拡大部は、前記内側ビード幅拡大部よりもビード幅が小さいことを特徴とする。

このようにすれば、フロントサイドフレーム夫々に前後方向凹凸ビードを設けることで、フロントサイドフレームを荷重衝突に対する強度を、衝突エネルギーの吸収に適した強度に設計しやすくなる。また、前後方向凹凸ビードの形状の上下方向の寸法を部分的に大きくするという簡単な加工によって、サイドフレームに外側ビード幅拡大部及び内側ビード幅拡大部を形成することができる。さらに、外側ビード幅拡大部夫々の上下寸法を内側ビード幅拡大部夫々よりも小さくするという簡単な加工により、外側ビード幅拡大部夫々の強度を内側ビード幅拡大部夫々の強度よりも高くすることができる。

一実施形態では、前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側面には、前記外側脆弱部としての上下方向に延びる上下方向凹凸ビードが形成され、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側面には、前記内側脆弱部としての上下方向に延びる上下方向凹凸ビードが形成され、
前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側面の前記上下方向凹凸ビードは、車幅方向内側面の前記上下方向凹凸ビードよりも上下方向の寸法が小さいことを特徴とする。

このようにすれば、外側脆弱部及び内側脆弱部を、サイドフレームに上下に延びるビードを形成するという簡単な加工により形成することができる。また、フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側面の上下方向凹凸ビードを、車幅方向内側面の上下方向凹凸ビード法よりも上下方向の寸法を小さくするという簡単な加工により、車幅方向外側面の上下方向凹凸ビードの強度を車幅方向内側面の上下方向凹凸ビードの強度よりも高くすることができる。

一実施形態では、前記クラッシュカン夫々は、
車両上方に面する上面部と、
車両下方に面する下面部と、を有し、
前記クラッシュカン夫々の内部には、車両前後方向に延びる水平リブが形成され、
前記クラッシュカン夫々には、前記水平リブと前記上面部又は前記下面部とを連結する車両前後方向に延びる縦リブが形成され、
前記クラッシュカン夫々の前記上面部又は前記下面部と前記縦リブとが部分的に切り離し状態になるように、前記上面部又は前記下面部に開口したノッチが形成され、
前記上面部又は前記下面部に開口した前記ノッチは、前記脆弱部よりも車両前方に形成されていることを特徴とする。

このように、クラッシュカン夫々には、応力が集中しやすい下面ノッチ及び上面ノッチと脆弱部とが形成されている。車両がオフセット衝突した際には、バンパビームの傾斜部の一方側からクラッシュカンに衝突荷重が入力される。脆弱部よりも上面ノッチ及び下面ノッチは脆弱部よりも車両前方に形成されているため、まず上面ノッチ及び下面ノッチに衝突荷重が伝達し応力が集中する。これにより、まず上面ノッチ及び下面ノッチが潰れ変形する。その後、上面ノッチ及び下面ノッチに伝達された衝突荷重は、応力が集中しやすい脆弱部に伝達される。これにより、脆弱部が潰れ変形する。

このように、クラッシュカンに上面ノッチ及び下面ノッチが形成されることにより、オフセット衝突による衝突荷重が、上面ノッチ及び下面ノッチの潰れ変形を介して脆弱部に伝達されるようになっている。これにより、脆弱部の潰れ変形が促進され、クラッシュカンによる衝突荷重のエネルギーの吸収が促進される。

本発明によれば、フルラップ衝突による衝突荷重のエネルギー吸収とオフセット衝突による衝突荷重のエネルギー吸収とを両立させることができる。

図１は、車両の前部車体構造を示す上面図である。 図２は、車両の前部車体構造を示す下面図である。 図３は、車両の前部車体構造を示す斜視図である。 図４は、クラッシュカンの上面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線におけるクラッシュカンの断面図である。 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線におけるクラッシュカンの断面図である。 図７は、図４のＶＩＩ―ＶＩＩ線におけるクラッシュカンの断面図である。 図８は、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線におけるクラッシュカン及びフロントサイドフレームの断面図である。 図９は、図４、図１１及び図１２のＩＸ－ＩＸ線における断面図である。 図１０は、図９の概略図である。 図１１は、フロントサイドフレームの側面図である。 図１２は、フロントサイドフレームの側面図である。 図１３は、オフセット衝突により潰れたクラッシュカンを示す図である。 図１０は、実施例及び比較例のＳＳ線図である。 図１５は、実施形態２に係る図９相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
図１～図３には、本発明の実施形態に係る車両の前部車体構造が示されている。この車両の前部は、フロントサイドフレーム１とクラッシュカン５とバンパビーム７とを備えている。フロントサイドフレーム１及びクラッシュカン５は車幅方向両側に夫々設けられている。クラッシュカン５夫々は、フロントサイドフレーム１夫々の前端部に取り付けられている。クラッシュカン５夫々の前端部は、バンパビーム７に連結されている。

この車両の前部の車幅方向両側には、前後方向に延びるフロントサイドフレーム１が設けられている。このフロントサイドフレーム１夫々は、車両を駆動するためのエンジン（図示せず）及びトランスミッション（図示せず）を設けるためのエンジンルーム４の車幅方向両側の端部に設けられている。フロントサイドフレーム１夫々よりも上側（図１で紙面手前側）且つ、車幅方向外側には、略車両前後方向に延びるエプロンメンバ３が設けられている。エプロンメンバ３の前端部同士はシュラウドアッパメンバ３１により連結されている。

このフロントサイドフレーム１夫々の後端部は、車両後方に向かって延び且つ下側に傾斜するように形成されている。このフロントサイドフレーム１夫々の後端部と略同じ車両前後位置には、エンジンルーム４と車室とを区画するダッシュパネル４１が設けられている。

フロントサイドフレーム１夫々の車両前後方向の中間部には、サスペンションハウジング２が結合されている。このサスペンションハウジング２は、フロントサイドフレーム１夫々の車幅方向外側に、車両の前輪（図示せず）が配置されるホイールハウスを形成する。車幅方向両側に設けられたサスペンションハウジング２は、その下端部がフロントサイドフレーム１夫々に結合され、その上端部がエプロンメンバ３に結合されている
フロントサイドフレーム1夫々の、サスペンションハウジング２よりも前側部分は、車体中心線と並行に車両前後方向に延びている。このフロントサイドフレーム１夫々の先端部には、フレーム側セットプレートが固定されている。フレーム側セットプレート１２には、クラッシュカン５の後端部に設けられたクラッシュカン側セットプレート５０が締結されている。これにより、クラッシュカン５は、フロントサイドフレーム１の前端部に設けられる。このクラッシュカン５は、車両前方に向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜している。
クラッシュカン５夫々は、車両前方に向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜している。

クラッシュカン５夫々の後端部における上下方向の寸法と、フロントサイドフレーム１夫々の前端部における上下方向の寸法とが略同じになっている。また、クラッシュカン５夫々の後端部における車幅方向の寸法と、フロントサイドフレーム１夫々の前端部における車幅方向の寸法とが略同じになっている。このため、クラッシュカン側セットプレート５０とフレーム側セットプレート１２とを挟んで、クラッシュカン５夫々の後端部の輪郭と、フロントサイドフレーム１の前端部の輪郭とが略同一形状になっている。

これらのクラッシュカン５の前方には、車幅方向に延びるバンパビーム７が設けられている。このバンパビーム７の車幅方向両端部には、車幅方向外側に延び且つ車両後方に向かって傾斜する傾斜部７１が設けられている。この車幅方向両端部に設けられた傾斜部７１夫々には、上述のクラッシュカン５夫々の前端部が連結されている。このクラッシュカン５夫々の車両前後方向に対する傾斜角度は、バンパビーム７の傾斜部７１と直交する方向の車両前後方向に対する傾斜角度よりも小さくなっている。

＜クラッシュカンの構成＞
車幅方向両側に設けられたクラッシュカン５夫々は左右対称の構造になっている。このため、車幅方向右側（図１で右側）のクラッシュカン５の構造について詳細に説明する。図５～図７に示すように、クラッシュカン５は、その断面が上下方向に長い矩形状になっている。クラッシュカン５は、車幅方向内側に面する側面部としての内側面部５１と、車幅方向外側に面する外側面部５２と、車両上方に面する上面部５３と、車両下方に面する下面部５４と、を有している。クラッシュカンは、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の材料を押し出すことによって形成された押出形成部材である。

図５に示すように、このクラッシュカン５の内部には、内側面部５１から外側面部５２に亘って水平方向（図５で左右方向）に延びる２つの水平リブ５５が上下方向（図５で上下方向）に間隔をあけて形成されている。この水平リブ５５は、図８に示すように、クラッシュカン５の前端部から後端部まで車両前後方向（図８で左右方向）に延びるように形成されている。これらの水平リブ５５は、クラッシュカン５の上面部５３及び下面部５４と略平行に形成されている。

図５に示すように、上側に位置する水平リブ５５の車幅方向（図５で左右方向）における略中央部には、水平リブ５５とクラッシュカン５の上面部５３とを連結する上下方向に延びる縦リブ５６が設けられている。また、図５で下側に位置する水平リブ５５の車幅方向中央部には、水平リブ５５とクラッシュカン５の下面部５４とを連結する上下方向に延びる縦リブ５６が設けられている。これらの縦リブ５６は、図８に示すように、クラッシュカン５の前端部から後端部まで車両前後方向に延びるように形成されている。これらの縦リブ５６は、クラッシュカン５の内側面部５１及び外側面部５２と略並行に形成されている。

図４に示すように、クラッシュカン５には、内側面部５１と上面部５３とがなす稜線部を切り欠いた稜線ノッチ６０が３つ車両前後方向（図４で左右方向）に間隔をあけて形成されている。この稜線ノッチ６０を通過する断面図が、図６に示されている。

図６に示すように、クラッシュカン５には、内側面部５１と上面部５３とがなす稜線部を切り欠いた稜線ノッチ６０が形成されている。また、クラッシュカン５には、内側面部５１と下面部５４とがなす稜線部を切り欠いた稜線ノッチ６０が形成されている。クラッシュカン５の稜線ノッチ６０が形成された箇所が、車両前方からの衝突荷重に対する強度が低くなる脆弱部となっている。

また、図６に示すように、クラッシュカン５の内側面部５１には、内側面部５１と水平リブ５５とが部分的に切り離し状態になるように、内側面部５１に開口した側面ノッチ６１が形成されている。クラッシュカン５の側面ノッチ６１が形成された箇所は、バンパビーム７へ入力される衝突荷重に対する強度が低くなる脆弱部となっている。

このように、脆弱部としての稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１は、クラッシュカン５の車幅方向内側に設けられている。このため、クラッシュカン５の車両前方からの衝突荷重に対する強度は、車幅方向外側よりも車幅方向内側が低くなる。

本実施形態においては、図４及び図６に示すように、稜線ノッチ６０と側面ノッチ６１とは、クラッシュカン５の後端部からの距離が略同一となるように形成されている。しかし、稜線ノッチ６０と側面ノッチ６１とは、クラッシュカン５の後端部からの距離が夫々異なるように形成されていても構わない。

図４に示すように、クラッシュカン５の上面部５３の上述の稜線ノッチ６０よりも車両前方側には、上面部５３に開口した上面ノッチ６２が形成されている。この上面ノッチ６２を通過する断面図が、図７に示されている。

図７に示すように、クラッシュカン５の上面部５３には、上側（図７で上側）の縦リブ５６と上面部５３とが部分的に切り離し状態になるように、上面ノッチ６２が設けられている。また、クラッシュカン５の下面部５４には、下側（図７で下側）の縦リブ５６と下面部５４とが部分的に切り離し状態になるように、下面ノッチ６３が設けられている。

＜フロントサイドフレームの構成＞
車幅方向両側に設けられたフロントサイドフレーム１夫々は左右対称の構造になっている。このため、車幅方向右側（図１で右側）のフロントサイドフレーム１の構造について詳細に説明する。図９及び図１０に示すように、このフロントサイドフレーム１は、車幅方向外側に配置されるアウタパネル１３と車幅方向内側に配置されるインナパネル１４とを接合することによって構成されている。アウタパネル１３及びインナパネル１４は、例えば鋼板等をプレス形成したものである。アウタパネル１３の上部及び下部には接合用のアウタフランジ１３１が形成されている。また、インナパネル１４の上部及び下部には接合用のインナフランジ１４１が形成されている。これらのアウタフランジ１３１夫々とインナフランジ１４１夫々とがスポット溶接等により接合されている。アウタパネル１３とインナパネル１４との接合位置は、フロントサイドフレーム１の車幅方向中央部よりも内側である。

図１１はフロントサイドフレーム１を車幅方向外側から見た図である。図１１に示すように、フロントサイドフレーム１のアウタパネル１３には、車両前後方向（図１１で左右方向）に延びる前後方向凹凸ビードとしての外側前後凹凸ビード１３２が設けられている。外側前後凹凸ビード１３２のサスペンションハウジング２よりも車両前方側（図１１で右側）には、そのビード幅を部分的に大きくした外側ビード幅拡大部１３３が形成されている。フロントサイドフレーム１の外側ビード幅拡大部１３３が設けられた箇所は、車両前方からの衝突荷重に対して強度が低くなる外側脆弱部となっている。

図１２はフロントサイドフレーム１を車幅方向内側から見た図である。図１２に示すように、フロントサイドフレーム１のインナパネル１４には、車両前後方向（図１２で左右方向）に延びる前後方向凹凸ビードとしての内側前後凹凸ビード１４２が設けられている。内側前後凹凸ビード１４２のサスペンションハウジング２よりも車両前方側（図１２で左側）には、そのビード幅を部分的に大きくした内側ビード幅拡大部１４３が形成されている。フロントサイドフレーム１の内側ビード幅拡大部１４３がもうけられた箇所は、車両前方からの衝突荷重に対して強度が低くなる内側脆弱部となっている。

図９は、上述の外側ビード幅拡大部１３３及び内側ビード幅拡大部１４３を通るフロントサイドフレーム１の断面を示す。図９に示す断面の輪郭形状を示したものが図１０である。図１０に示すように、外側ビード幅拡大部１３３の上下寸法は、内側ビード幅拡大部１４３の上下寸法よりも小さくなっている。このため、外側ビード幅拡大部１３３は、内側ビード幅拡大部１４３よりも、車両前方からの衝突荷重に対する強度が高くなる。

＜オフセット衝突時の作用効果＞
まず、オフセット衝突時の作用・効果について説明する。本発明に係る車両がオフセット衝突をしたとき、この衝突荷重は、フロントバンパ等を介してバンパビーム７に入力される。バンパビーム７の車幅方向外側の端部には傾斜部７１が設けられている。この傾斜部７１を介してクラッシュカン５には、オフセット衝突の衝突荷重が入力される。このため、クラッシュカン５には、バンパビーム７の傾斜部７１と直交する方向の成分を有する衝突荷重が入力されることになる。

クラッシュカン５は、オフセット衝突の衝突荷重により、バンパビーム７の傾斜部７１とフロントサイドフレーム１との間で圧縮力を受ける。このクラッシュカン５は、車両前方へ向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜している。換言すれば、クラッシュカン５の軸方向が、車両前後方向に対してバンパビーム７の傾斜部７１と直交する方向側に傾斜している。このため、クラッシュカン５に傾斜部７１と直交する方向の衝突荷重が入力されたとき、クラッシュカン５に入力される衝突荷重は、クラッシュカンの軸方向の荷重成分が大きくなる。これにより、オフセット衝突の衝突荷重によってクラッシュカン５が根元から内側に折り曲げられることが抑制され、クラッシュカン５は軸方向（長手方向）に潰れ変形しやすくなる。

オフセット衝突の衝突荷重により潰れ変形し始めたクラッシュカン５が図１３である。クラッシュカン５には、応力が集中しやすい上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３と、車幅方向内側の稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１とが設けられている。上面ノッチ及び下面ノッチ６３は、稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１よりも車両前方側且つ車幅方向外側に形成されている。このため、オフセット衝突による衝突荷重は、まず上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３に伝達され、応力が上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３に集中する。そして、上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３が潰れ変形する。その後、上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３に伝達された衝突荷重は、応力が集中しやすい車幅方向内側の稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１に伝達される。これにより、稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１には応力が集中し、稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１が潰れ変形する。

このように、クラッシュカン５に上面ノッチ６２及び下面ノッチ６３が設けられていることにより、バンパビーム７にオフセット衝突の衝突荷重が入力されたとき、稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１に応力が集中する。これにより、クラッシュカン５の後端部（付け根部分）に応力が集中することが抑制される。このため、クラッシュカン５が座屈等の意図しない方向に変位することが抑制され、クラッシュカン５が潰れ変形しやすくなる。

また、クラッシュカン５の後端部の輪郭形状と、フロントサイドフレーム１の前端部の輪郭形状とが略同一になっている。このため、バンパビーム７の傾斜部７１を介してクラッシュカン５にオフセット衝突の衝突荷重が入力した際には、クラッシュカン５の後端部をフロントサイドフレーム１の前端部によって強固に支持することが可能となる。このため、衝突荷重によってクラッシュカン５が座屈等の意図しない方向に変位することが抑制され、クラッシュカン５が潰れ変形しやすくなる。

クラッシュカン５の軸方向への荷重入力をみると、クラッシュカン５の外側面部５２への荷重入力が、内側面部５１への荷重入力よりも大きい。そのため、外側面部５２は軸方向に塑性歪みしやすくなって衝突エネルギーの吸入に働くものの、内側面部５１は上記塑性歪みを生じにくい。そこで、内側面部５１に脆弱部としての稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１を設けて、内側面部５１も外側面部５２と同様に塑性歪みを生じるようにして、衝突エネルギーの吸収性を高めた。

また、このオフセット衝突の衝突荷重によりクラッシュカン５には、車幅方向内側に曲げる力が加わる。そして、クラッシュカン５を介してフロントサイドフレーム１にも車幅方向内側に曲げる力が加わる。

この車幅方向内側に曲げる力によってフロントサイドフレームが曲げ変形するとき、フロントサイドフレームの車幅方向外側が引張側、車幅方向内側が圧縮側になる。このため、フロントサイドフレーム１の外側ビード幅拡大部１３３のビード幅よりも内側ビード幅拡大部１４３のビード幅を広くすることで、フロントサイドフレーム１の車幅方向外側の強度を車幅方向内側の強度よりも強くし、このモーメントによるフロントサイドフレーム１の曲げ変形を抑制している。

このように、フロントサイドフレーム１がオフセット衝突の衝突荷重の入力によって曲げ変形することなく、クラッシュカン５の後端部がフロントサイドフレーム１の前端部によって強固に支持されている。このため、オフセット衝突の衝突荷重によってクラッシュカン５が座屈等の意図しない方向に変位することが抑制され、クラッシュカン５が潰れ変形しやすくなる。

また、フロントサイドフレーム１の車幅方向外側の強度を車幅方向内側の強度よりも高くするだけなら、内側ビード幅拡大部１４３のみを設け、外側ビード幅拡大部１３３を設けなくてもよい。しかし、フロントサイドフレーム１に外側ビード幅拡大部１３３を設けることで、フロントサイドフレーム１は、車両後方側の強度が車両前方側の強度よりも高くなる。このため、フロントサイドフレーム１に車両の衝突による衝突荷重が入力されたとき、フロントサイドフレーム１が車両前方から順次車両後方に向けて潰れ変形するようになっている。

上述のように、クラッシュカン５が、バンパビーム７とフロントサイドフレーム１との間で座屈等することなく潰れ変形するため、オフセット衝突の衝突荷重に対してエネルギー吸収性能が発揮される。

＜フルラップ衝突時の作用効果＞
次に、フルラップ衝突時の作用効果について説明する。本発明に係る車両がフルラップ衝突をしたとき、車両には前方からの衝突荷重が入力される。この衝突荷重は、フロントバンパ等（図示せず）を介してバンパビーム７に入力される。バンパビーム７に入力された衝突荷重により、車幅方向両側のクラッシュカン５夫々には圧縮力が作用する。

クラッシュカン５夫々は、フロントサイドフレーム１夫々に取り付けられている。このため、クラッシュカン５夫々は、バンパビーム７とフロントサイドフレーム１との間で圧縮力を受ける。

クラッシュカン５は、上述のように、オフセット衝突の場合での衝突エネルギーの吸収を考慮して傾斜させてある。このため、クラッシュカン５はその傾斜により、フルラップ衝自には根本から外倒れしやすくなる。そこで、クラッシュカン５の内側面部５１に脆弱部としての稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１が形成されている。このため上述の圧縮力が作用したときには、クラッシュカン５は、稜線ノッチ６０及び側面ノッチ６１に応力が集中する。これにより、クラッシュカン５は外側面部５２の側よりも内側面部５１の側において塑性歪み変形しやすくなる。こうすることで、フルラップ衝突時におけるクラッシュカンの外倒れを抑制し、クラッシュカン５が潰れ変形するようにすることで、衝突エネルギーの吸収性が高まる。

また、クラッシュカン５夫々の後端部の輪郭形状と、フロントサイドフレーム１夫々の前端部の輪郭形状とが略同一になっている。このため、バンパビーム７を介してクラッシュカン５に衝突荷重が入力した際には、クラッシュカン５の後端部をフロントサイドフレーム１の前端部によって強固に支持することが可能となる。このため、衝突荷重によってクラッシュカン５が座屈等の意図しない方向に変位することが抑制され、クラッシュカン５が潰れ変形しやすくなる。

このように、クラッシュカン５が、バンパビーム７とフロントサイドフレーム１との間で座屈等することなく潰れ変形するため、フルラップ衝突の衝突荷重に対してエネルギー吸収性能が発揮される。

また、フロントサイドフレーム１には外側ビード幅拡大部１３３及び内側ビード幅拡大部１４３が設けられている。これにより、フロントサイドフレーム１は、車両後方側の強度が車両前方側の強度よりも高くなる。このため、フロントサイドフレーム１に車両の衝突による衝突荷重が入力されたとき、フロントサイドフレーム１が車両前方から順次車両後方に向けて潰れ変形するようになっている。

＜実施形態と比較例＞
図１４は、本発明の実施形態に係る実施例としてのクラッシュカン５、比較例１としてのストレートクラッシュカン及び比較例２としての傾斜クラッシュカンのＦＳ線図を示す。このＦＳ線図は、オフセット衝突によるクラッシュカンの座屈荷重と、その衝突荷重により潰れたクラッシュカンの潰れ量とを示すものである。このＦＳ線図の縦軸は、オフセット衝突によるクラッシュカンの座屈荷重（ｋＮ）である。このＦＳ線図の良く軸は、クラッシュカンの潰れ量（ｍｍ）である。このグラフにより、各クラッシュカンの特性が示されている。各グラフと縦軸と横軸とに囲まれた領域の面積が、各クラッシュカンがオフセット衝突時に吸収するエネルギーの総量になる。

比較例１は、フロントサイドフレームの前端部から車両前方へ延びる従来のストレートクラッシュカンである。比較例１のストレートクラッシュカンには、脆弱部は設けられていない。

比較例２は、フロントサイドフレームの前端部からから車両前方へ延び且つ車幅方向外側に傾斜する傾斜クラッシュカンである。比較例２の傾斜クラッシュカンには、比較例１と同様に脆弱部は設けられていない。

実施例は、フロントサイドフレームの前端部からから車両前方へ延び且つ車幅方向外側に傾斜する傾斜クラッシュカンである。また、バンパビームへ入力される衝突荷重に対して強度を低くした内側脆弱部が形成されている。

図１４に示すように、比較例１の場合、オフセット衝突によってクラッシュカンがその付け根から早々に内側に倒れる（座屈する）ため、荷重の立上りが低く、潰れ量も小さい。比較例２のように、クラッシュカンを傾斜させると、衝突荷重の入力方向がクラッシュカンの軸方向に近づくため、荷重レベルが高くなり、荷重持続も改善される。しかし、クラッシュカンへの軸方向の荷重入力をみると、車幅方向外側の稜線の方の入力が内側稜線の方よりも大きいので、クラッシュカンが内側に倒れる挙動をとりやすい。そのため、荷重持続があまり伸びない。

これに対して、実施例の場合、内側脆弱部によって、クラッシュカンに対する車幅方向の内側と外側の荷重入力差が低減し、内側の稜線と外側の稜線が同様の変形挙動を示すようになる。その結果、荷重持続（潰れ量）が伸びることになり、全体的な衝突エネルギー吸収量を大幅に改善することができる。

（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳しく説明する。尚、以下の説明において上述の実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態２では、車幅方向両側に設けられたフロントサイドフレーム１に形成された外側脆弱部及び内側脆弱部の形状が異なる。具体的には、実施形態２では、図１５に示すように、フロントサイドフレーム１の車幅方向外側面に、外側脆弱部として上下に延びる外側上下方向凹凸ビード１３４が形成されている。また、フロントサイドフレーム１の車幅方向内側面に、内側脆弱部として上下に延びる内側上下方向凹凸ビード１４４が形成されている。この外側上下方向凹凸ビード１３４の上下寸法は、内側上下方向凹凸ビード１４４の上下寸法よりも小さくなっている。これにより、外側上下方向凹凸ビード１３４の強度が内側上下方向凹凸ビード１４４の強度よりも高くなっている。

このようにすれば、外側脆弱部及び内側脆弱部を、フロントサイドフレーム１に上下に延びる凹凸ビードを設けるという簡単な加工により形成することができる。また、外側上下方向凹凸ビード１３４の上下寸法を内側上下方向凹凸ビード１４４の上下寸法よりも小さくするという簡単な加工により、外側上下方向凹凸ビード１３４の強度を内側上下方向凹凸ビード１４４の強度よりも高くすることができる。

尚、実施形態２において外側脆弱部及び内側脆弱部以外の構成は実施形態１と同じであるため、説明を省略する。

１ フロントサイドフレーム
２ サスペンションハウジング
５ クラッシュカン
７ バンパビーム
６０ 稜線ノッチ
６１ 側面ノッチ
６２ 上面ノッチ
６３ 下面ノッチ
７１ 傾斜部
１３２ 外側前後凹凸ビード
１３３ 外側ビード幅拡大部
１３４ 外側上下方向凹凸ビード
１４２ 内側前後凹凸ビード
１４３ 内側ビード幅拡大部
１４４ 内側上下方向凹凸ビード

Claims (7)

1. 車両の左右両側夫々に設けられた車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレーム夫々よりも車両前方側に設けられ、車幅方向両端部に車幅方向外側に延び且つ車両後方に向かって傾斜する傾斜部を有するバンパビームと、を備える車両の前部車体構造において、
   前記フロントサイドフレーム夫々の前端部には、車両前方に向かって延び且つ車幅方向外側に傾斜するクラッシュカンが設けられ、
   前記クラッシュカン夫々の前端部は、前記バンパビームの前記傾斜部夫々に連結され、
   前記クラッシュカン夫々の車幅方向内側には、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした脆弱部が設けられ、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車両前後方向の中間部にはサスペンションハウジングが結合されており、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側には、前記サスペンションハウジングよりも車両前方に、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした外側脆弱部が設けられ、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側には、前記サスペンションハウジングよりも車両前方に、車両前方からの衝突荷重に対して強度を低くした内側脆弱部が設けられ、
   前記フロントサイドフレーム夫々の前記外側脆弱部は前記内側脆弱部よりも強度が高いことを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 請求項１記載の車両の前部車体構造において、
   前記クラッシュカン夫々の後端部における断面の輪郭と、前記フロントサイドフレーム夫々の前端部における断面の輪郭と、が略同一形状であることを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 請求項１又は２に記載の車両の前部車体構造において、
   前記クラッシュカン夫々は、
   車幅方向内側に面する側面部と、
   車両上方に面する上面部と、
   車両下方に面する下面部と、を有し、
   前記脆弱部は、前記側面部と前記上面部及び前記下面部とがなす稜線部の少なくとも一方を切り欠く稜線ノッチによって形成されていることを特徴とする車両の前部車体構造。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、
   前記クラッシュカン夫々の内部には、車両前後方向に延びる水平リブが形成され、
   前記脆弱部は、前記クラッシュカンの車幅方向内側の側面部と前記水平リブとが部分的に切り離し状態になるように車幅方向内側に開口した側面ノッチによって形成されていることを特徴とする車両の前部車体構造。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向両側面には車両前後方向に延びる前後方向凹凸ビードが設けられ、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側に設けられた前記前後方向凹凸ビードには、そのビード幅を部分的に大きくしてなる前記外側脆弱部としての外側ビード幅拡大部が形成され、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側に設けられた前記前後方向凹凸ビードには、そのビード幅を部分的に大きくしてなる前記内側脆弱部としての内側ビード幅拡大部が形成され、
   前記フロントサイドフレーム夫々の前記外側ビード幅拡大部は、前記内側ビード幅拡大部よりもビード幅が小さいことを特徴とする車両の前部車体構造。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側面には、前記外側脆弱部としての上下方向に延びる上下方向凹凸ビードが形成され、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向内側面には、前記内側脆弱部としての上下方向に延びる上下方向凹凸ビードが形成され、
   前記フロントサイドフレーム夫々の車幅方向外側面の前記上下方向凹凸ビードは、車幅方向内側面の前記上下方向凹凸ビードよりも上下方向の寸法が小さいことを特徴とする車両の前部車体構造。
7. 請求項１～６のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、
   前記クラッシュカン夫々は、
   車両上方に面する上面部と、
   車両下方に面する下面部と、を有し、
   前記クラッシュカン夫々の内部には、車両前後方向に延びる水平リブが形成され、
   前記クラッシュカン夫々には、
   前記水平リブと前記上面部又は前記下面部とを連結する車両前後方向に延びる縦リブが形成され、
   前記クラッシュカン夫々の前記上面部又は前記下面部と前記縦リブとが部分的に切り離し状態になるように、前記上面部又は前記下面部に開口したノッチが形成され、
   前記上面部又は前記下面部に開口した前記ノッチは、前記脆弱部よりも車両前方に形成されていることを特徴とする車両の前部車体構造。

Images