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JP2006341634A - 車両端部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 衝突体に作用する荷重を、車両幅方向で平準化することが可能な車両端部構造を得る。
【解決手段】 車両１０の前部に配置される第１エネルギー吸収部材１８の車両前後方向での厚さＴは、車両幅方向の中央部（厚さＴｃ）から端部（厚さＴｓ）に向かって漸減されている。第１エネルギー吸収部材１８と第２エネルギー吸収部材の少なくとも一方（好ましくは双方）について、車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている。これにより、車両１０が衝突体１０２と衝突したときに衝突体１０２に作用する荷重が、車両幅方向で平準化される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両端部構造に関し、さらに詳しくは、車両前後方向の少なくとも一方の車端部に設けられ外力のエネルギーを変形により吸収するエネルギー吸収部材を備えた車両端部構造に関する。
車両には、衝突体が衝突したときのエネルギーを効果的に吸収するために、たとえば特許文献１に記載されたように、前端部にエネルギー吸収部材を設けたものがある。
この特許文献１の車両の前部車体構造では、フロントサイドフレームの前部下部に取り付けた突出部材を、車両幅方向の端部から車両幅方向の中央に至るに従って前後方向の強度が大きくなるようにしている。
ところで、衝突体の衝突時に衝突体が車両から受ける荷重は、車両幅方向の位置に関わらず平準化されていることが好ましい。
しかし、特許文献１の構造では、エネルギー吸収部材の形状等によっては、衝突体が車両から受ける荷重を、車両幅方向の位置に関わらず平準化することができない。たとえば、エネルギー吸収部材の車両前後方向での厚みが車両幅方向端部より中央で厚い場合には、衝突体に作用する加重が車両幅方向中央で大きくなってしまう。また、エネルギー吸収部材の前端部が、車両幅方向中央から端部に向けて後方に湾曲しているような形状のものにおいても、衝突体に作用する加重が車両幅方向中央で大きくなってしまう。
特開２００１−８８６３４号公報
本発明は上記事実を考慮し、衝突体に作用する荷重を車両幅方向で平準化することが可能な車両端部構造を得ることを課題とする。
請求項１に記載の発明では、車両前後方向の少なくとも一方の車端部に設けられ外力のエネルギーを変形により吸収するエネルギー吸収部材を備えた車両端部構造であって、前記エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向において部分的に異なるように形成され、この厚みの厚い部分が薄い部分よりも車両前後方向の剛性を相対的に低くされている、ことを特徴とする。
この車両端部構造のエネルギー吸収部材では、車両前後方向の厚みが車両幅方向において部分的に異なっているが、厚みの厚い部分が薄い部分よりも車両前後方向の剛性を相対的に低くされている。すなわち、厚みが相対的に厚い部分が薄い部分に比して低剛性とされているので、車両幅方向での衝突体に作用する荷重が平準化される。
なお、エネルギー吸収部材の車両前後方向の剛性は、少なくとも、車両前後方向の厚みが異なる部分どうしで比較したときに、これらの部分で剛性が変化しているようになっていればよい。たとえば、エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向に連続的に変化している場合は、車両前後方向の剛性も連続的に変化していることが好ましいが、段階的に変化していてもよい。また、エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向に断続的に変化している場合には、車両前後方向の剛性もこれに合わせて断続的に変化していることが好ましいが、連続的に変化していてもよい。さらに、たとえばエネルギー吸収部材に局所的な凸部や凹部などが設けられて、その部分で車両前後方向の厚みが部分的に変化している場合には、剛性もこれに対応して局所的に変化させることが好ましいが、これら凸部や凹部の影響が小さい場合には、剛性の局所的な変化をなくし、連続的に変化させてもよい。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両端部構造であって、前記エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向中央から端部に向かって薄くなり、且つこのエネルギー吸収部材の車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている、ことを特徴とする。
すなわち、請求項１に係るエネルギー吸収部材の全体的形状は特に限定されないが、その車両前後方向の厚みが車両幅方向中央から端部に向かって薄くなる形状とすれば、意匠（見栄え）として優れたものとなる。このような形状のエネルギー吸収部材では、車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされていれば、車両幅方向での衝突体に作用する荷重を平準化することができる。
請求項３に記載の発明では、車両前後方向の少なくとも一方の車端部に設けられ外力のエネルギーを変形により吸収するエネルギー吸収部材を備えた車両端部構造であって、前記エネルギー吸収部材の車両前後方向での外側端部が車両幅方向の中央から端部に向けて車両前後方向の中央に向かうように湾曲され、且つこのエネルギー吸収部材の車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている、ことを特徴とする。
この車両端部構造のエネルギー吸収部材では、車両前後方向での外側端部が車両幅方向の中央から端部に向けて車両前後方向の中央に向かうように湾曲されている。このような形状のエネルギー吸収部材では、衝突位置が車両幅方向外側へいく程、衝突体がエネルギー吸収部材から受ける反力の車両幅方向外側への分力成分が多くなる（車両幅方向外側へ衝突体を逃がす力が作用する）。これに対し、エネルギー吸収部材は、車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている。すなわち、衝突体を車両幅方向外側へ逃がす力が大きい部位が、この力が小さい部位に比して低剛性とされているので、車両幅方向での衝突体に作用する荷重が平準化される。
なお、上記の「剛性」は、車両幅方向での衝突体に作用する荷重が平準化できるように設定可能な物理量であればよく、具体的には、タワミ荷重の傾き（バネ定数）を挙げることができる。
本発明は上記構成としたので、衝突体に作用する荷重を、車両幅方向で平準化することが可能となる。
図１〜図４には、本発明の第１実施形態の車両端部構造１２が採用された車両１０の前後方向端部近傍（ここでは一例として前部）が示されている。なお、各図面において、車両前方を矢印ＦＲで、車両上方を矢印ＵＰで、車両幅方向外側を矢印ＯＵＴでそれぞれ示す。
この車両１０では、車両前後方向に延在される２本のサイドメンバ１４が車両中心線ＣＬに対し対称となるように所定間隔をあけて２本配置され、その前端に、車両幅方向に延在されるバンパリインフォースメント１６が支持されている。さらに、バンパリインフォースメント１６の前端には、同じく車両幅方向に延在される第１エネルギー吸収部材１８が取り付けられ、バンパカバー２０によって覆われている。この第１エネルギー吸収部材１８は、車両が衝突体１０２（図１参照）に衝突した場合に変形によりエネルギー吸収し、車両１０から衝突体１０２に及ぶ衝撃を緩和する作用を有する。
サイドメンバ１４の下方には支え部材２２が配置されており、この支え部材２２の前端に、車両幅方向に延在される第２エネルギー吸収部材２４が取り付けられている。第２エネルギー吸収部材２４も第１エネルギー吸収部材１８と同様に、車両に衝突体１０２が衝突した場合に、変形によりエネルギー吸収し、車両１０から衝突体１０２に及ぶ衝撃を緩和する作用を有する。特に第２エネルギー吸収部材２４では、第１エネルギー吸収部材１８よりも下方位置において、上記の衝撃緩和作用を発揮する。たとえば、衝突体１０２として、図１に示すように、第１エネルギー吸収部材１８と同程度の高さに屈曲部１０４が設けられているものを想定すると、第２エネルギー吸収部材２４が屈曲部１０４よりも下方で衝撃を緩和するため、屈曲部１０４の過度の屈曲を防止できる。
ここで一般に、第１エネルギー吸収部材１８の変形の必要ストロークは、衝突体１０２に作用する衝撃をより効果的に緩和するという観点から決定される。図３から分かるように、第１エネルギー吸収部材１８の形状（特に車両前後方向の厚さＴ）は、バンパカバー２０とバンパリインフォースメント１６とによって規定されるが、車両１０を平面視したときの前端部は前方に向かって凸の形状とされることが多い。また、サイドメンバ１４は、衝突体１０２との衝突時等に乗員及び車体を保護する観点から、より長くすることが好ましい。以上の理由から、第１エネルギー吸収部材１８の車両前後方向での厚さＴは、車両幅方向の中央部（厚さＴｃ）から端部（厚さＴｓ）に向かって漸減され、
Ｔｃ＞Ｔｓ
の関係が成立している。
そして、本実施形態では、第１エネルギー吸収部材１８と第２エネルギー吸収部材２４の少なくとも一方（好ましくは双方）について、車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている。
このような構成とされた本実施形態では、車両１０が衝突体１０２と衝突すると、第１エネルギー吸収部材１８及び第２エネルギー吸収部材２４が変形してエネルギー吸収し、衝突体１０２に作用する衝撃を緩和する。
このとき、本実施形態では、第１エネルギー吸収部材１８と第２エネルギー吸収部材２４の少なくとも一方の車両前後方向での剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされているため、車両幅方向のいずれの位置においても、衝突体１０２に作用する荷重が平準化される。すなわち、本実施形態と異なり、第１エネルギー吸収部材１８や第２エネルギー吸収部材２４の剛性が車両幅方向で略同一の構成や、車両幅方向中央部が端部よりも大きい構成では、車両１０から衝突体１０２に作用する荷重が、車両幅方向中央において幅方向端部よりも大きくなってしまうことがあるが、本実施形態ではこのような事態は生じない。
なお、上記では、第１実施形態の車両端部構造が適用される第１エネルギー吸収部材１８の形状として、車両前後方向での厚さＴが、車両幅方向の中央部から端部に向かって漸減されているものを挙げたが、この他にも、車両幅方向の少なくとも一部において他の部分と比較して車両前後方向の厚さＴが異なっている第１エネルギー吸収部材に適用可能である。すなわち、この厚さＴが相対的に厚い部分での車両前後方向の剛性を、相対的に薄い部分での車両前後方向の剛性よりも低くすれば、衝突体１０２に作用する荷重を車両幅方向で平準化することができる。
図５には、本発明の第２実施形態の車両端部構造５２が採用された車両の前後方向端部近傍（ここでは、第１実施形態と同様に前部）が示されている。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この第２実施形態では、前部の意匠（見栄え）の向上という観点から、平面視したときの車両幅方向中央が前方に膨出し、幅方向端部に向かって後方へ徐々に湾曲した形状（ラウンド形状）が採用された車両５０が適用対象とされている。
そして、第１実施形態と同様に、第１エネルギー吸収部材５４と第２エネルギー吸収部材（図５では図示省略、第１実施形態の図１等参照）の少なくとも一方（好ましくは双方）の車両前後方向での剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている。
ここで、上記したように、前部が車両幅方向中央から端部に向かうにしたがって後方へと湾曲した形状（ラウンド形状）の車両での、衝突体１０２に作用する荷重を考える。衝突体１０２に車両幅方向中央近傍と車両幅方向端部近傍とに、荷重ｆC、ｆSが作用した場合を想定する。なお、これらの荷重は等しいとする。
ｆC＝ｆS
衝突体１０２と衝突した位置での法線方向と衝撃作用方向との成す角θC、θSについては、
θC＜θS
の関係がある。したがって、実際に衝突体１０２が車両から受ける斜め方向の荷重ＦC、ＦSについては、ＦSのほうがＦCよりも、車両幅方向外側への分力成分をより多く持つ。換言すれば、衝突体１０２に対し車両幅方向外側へ移動させる力を考えると、車両幅方向端部近傍での力ＥSは、車両幅方向中央近傍でのこの力ＥCよりも大きくなる。
ＥC＜ＥS
このように、車両幅方向端部へと近づくにつれて、衝突体１０２は幅方向外側へと逃げようとするため、実質的に衝突体１０２が受ける荷重も小さくなる。
本実施形態では、第１エネルギー吸収部材５４と第２エネルギー吸収部材５６の少なくとも一方の車両前後方向での剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされているので、車両幅方向において、衝突体１０２に作用する荷重が平準化される。
以上説明したように、本発明のいずれの実施形態においても、車両幅方向の位置に関わらず、衝突体１０２に作用する荷重を平準化することが可能となる。
なお、上記から分かるように、第１実施形態において適用対象となる第１エネルギー吸収部材１８の形状（車両前後方向の厚みが車両幅方向中央から端部に向かって次第に薄くなる）と、第２実施形態において適用対象となる第１エネルギー吸収部材の形状（車両前後方向での外側端部が車両幅方向の中央から端部に向けて車両前後方向の中央に向かうように湾曲されている）とは、図３と図５を比較すれば分かるように両立されている。ただし、これらは両立されている必要はなく、要するに、車両前後方向の厚みが部分的に異なる第１エネルギー吸収部材を備えた車両であれば、第１実施形態を適用可能である。同様に、車両前後方向での外側端部が車両幅方向の中央から端部に向けて車両前後方向の中央に向かうように湾曲されている第１エネルギー吸収部材を備えた車両であれば、第２実施形態を適用可能である。
本発明において、第１エネルギー吸収部材１８や第２エネルギー吸収部材２４の材質は変形によりエネルギー吸収可能なものであれば特に限定されないが、たとえば発泡成形・射出成形・スタンピング成形・押出し成形・ブロー成形等によって形成される樹脂材料、もしくは、アルミ・鉄等の金属材料により構成することができる。
また、これらエネルギー吸収部材の剛性を部分的に変化させる構成も特に限定されないが、たとえば、図６に示すように、第１エネルギー吸収部材１８が複数のリブ１８Ａを備えた構成の場合には、このリブ１８Ａの厚さ（ここでは上下方向の高さ）を変えることで、剛性を部分的に変えることができる。また、第１エネルギー吸収部材１８の中央近傍を相対的に低密度でバネ定数が低いようにし、端部近傍を相対的に高密度でバネ定数が高いようにしてもよい。中央第２エネルギー吸収部材２４に関しても同様の構造で、）剛性を部分的に変えることができる。
第１エネルギー吸収部材及び第２エネルギー吸収部材を車両に取り付ける構造も特に限定されず、たとえば、車両の前部であればエンジンアンダーカバーを必要に応じて延長等し、これらエネルギー吸収部材を取り付けてもよい。
また、上記では車両の前部に本発明を適用した例を示したが、車両の後部に適用してもよい。
本発明の第１実施形態の車両端部構造が適用された車両の前部を示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態の車両端部構造が適用された車両の前部を示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態の車両端部構造が適用された車両の第１エネルギー吸収部材近傍を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態の車両端部構造が適用された車両の第２エネルギー吸収部材近傍を示す概略平面図である。 本発明の第２実施形態の車両端部構造が適用された車両の第１エネルギー吸収部材近傍を示す概略平面図である。 本発明に係る第１エネルギー吸収部材を示し、（Ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面図である。
符号の説明
１０ 車両
１２ 車両端部構造
１４ サイドメンバ
１６ バンパリインフォースメント
１８ 第１エネルギー吸収部材
１８Ａ リブ
２０ バンパカバー
２２ 支え部材
２４ 第２エネルギー吸収部材
５０ 車両
５２ 車両端部構造
５４ 第１エネルギー吸収部材
１０２ 衝突体
１０４ 屈曲部

Claims (3)

  1. 車両前後方向の少なくとも一方の車端部に設けられ外力のエネルギーを変形により吸収するエネルギー吸収部材を備えた車両端部構造であって、
    前記エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向において部分的に異なるように形成され、この厚みの厚い部分が薄い部分よりも車両前後方向の剛性を相対的に低くされている、
    ことを特徴とする車両端部構造。
  2. 請求項１に記載の車両端部構造であって、
    前記エネルギー吸収部材の車両前後方向の厚みが車両幅方向中央から端部に向かって薄くなり、且つこのエネルギー吸収部材の車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている、
    ことを特徴とする車両端部構造。
  3. 車両前後方向の少なくとも一方の車端部に設けられ外力のエネルギーを変形により吸収するエネルギー吸収部材を備えた車両端部構造であって、
    前記エネルギー吸収部材の車両前後方向での外側端部が車両幅方向の中央から端部に向けて車両前後方向の中央に向かうように湾曲され、且つこのエネルギー吸収部材の車両前後方向の剛性が車両幅方向端部から中央に向かって小さくされている、
    ことを特徴とする車両端部構造。
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