JP3289629B2 - 車体の前部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の左右サイド
メンバの前端にバンパを備えた車体の前部構造、特に、
障害物との衝突時の衝撃を車体前部の変形により緩和す
る機能を備えた車体の前部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の車体は、バネ下部材や
パワープラント等を取付けたフレームとその上側に取り
付けられたボディーとによって構成される。この種の車
体としてはフレームとボディーが独立形成された上で一
体化されたフレーム付きタイプと、フレームとボディー
が相互に共用部品化された部分を備えたフレームレスタ
イプとが知られており、いずれのタイプも車体前部の左
右両側に前後方向に延びる左右サイドメンバを備え、そ
の左右サイドメンバの前端には車両の左右方向に長いバ
ンパーを装着している。

【０００３】このバンパは剛性の強化されたバー状体の
みで、あるいはこの剛性バー及びその表面を覆う弾性体
から成るパッド部材とで構成されたものが多い。このバ
ンパは、車両の衝突時において弾性変形あるいは塑性変
形し、これにより乗員の受ける衝撃を低減させ、乗員を
保護している。しかし、車両の衝突は広範囲の速度域で
生じることより、車両の衝突エネルギが大きいとバンパ
だけでは乗員の受ける衝撃を十分に低減させることが困
難となる。そこで、フレームおよびボディーの車室より
前方部分を塑性変形し易く形成しておき、車両の衝突時
に車体前側部分を塑性変形させ、衝突時の衝突エネルギ
ーを吸収させ衝撃を緩和して乗員の受ける衝撃を低減さ
せ、安全を確保するようにしている。

【０００４】例えば、特公昭５５−５０８１０号公報に
は、一対のサイドメンバの先端部を八の字状に開いて形
成し、その先端部間にクロスメンバを設け、このクロス
メンバより後方の適当な部位において平行に第２クロス
メンバを架設し、両クロスメンバの間を前後方向に向け
て配設されたバルジ成形金属パイプで連結し、クロスメ
ンバの前面には衝突エネルギー吸収弾性体を介してバン
パを設け、サイドメンバの要部には同サイドメンバの軸
方向に沿つて補強部材を固着した車体の前部構造が開示
されている。

【０００５】この前部構造では車両の衝突時に、バン
パ、衝突エネルギー吸収弾性体が衝突エネルギーの吸収
を行うと共にサイドメンバの補強部材より前方部分が座
屈変形し、衝突エネルギーを吸収し、乗員の安全確保を
行っている。なお、車両の衝突時における車体の挙動が
各種の衝突試験により研究されており、この衝突試験で
は、例えば試験車両の車体前部の塑性変形により衝突エ
ネルギーを効率よく吸収出来るか否かのデータや、車体
前部の変形によりクラッシュスペース（生存空間）がど
の程度狭められるか否か等のデータが採られている。と
ころで、車両は障害物との衝突時において、必ずしもバ
ンパの中心位置で衝突するとは限らない。むしろ、障害
物との衝突はバンパの中心位置よりずれた位置で起こる
比率の方が大きい。

【０００６】車両が対向車Ｖとオフセット衝突した場
合、図１１に示すように、オフセット衝突荷重はバンパ
４の一方側に偏って加わり、２点鎖線で示すように、バ
ンパ４やサイドメンバ３の折曲変形や、ボディー５の前
部より車室に至る部分の変形が進み、オフセット衝突荷
重Ｗを十分にサイドメンバ３に導き同サイドメンバを座
屈変形させ、ここで衝突エネルギーを吸収することが出
来ない。この場合、特に、左右サイドメンバのスパンＬ
が狭い車両では、オフセット衝突荷重Ｗがバンパの左右
端側を折曲するように加わり、サイドメンバ３側を折曲
させ易く、サイドメンバを十分に座屈変形させて衝突エ
ネルギーを十分に吸収するということが出来ない。この
結果、乗員の受ける衝撃を十分低減出来ず、車体前部を
比較的大きく変形させ易く、クラッシュスペース（生存
空間）を狭めてしまうことともなってしまう。

【０００７】そこで、バンパの左右端側が受けたオフセ
ット衝突荷重をサイドメンバに導けるようにした構造が
提案されている。例えば、特開平７ー１８７０３３号公
報に開示された車体の前部構造では、左右サイドメンバ
の前部外側より斜め前方に補助メンバを延出させ、その
前端をバンパの側端部に固定させ、これにより、バンパ
の左右端からのオフセット衝突荷重をサイドメンバに導
くようにできる。この場合、車体がオフセット衝突荷重
を受けると補助メンバが座屈変形して乗員の受ける衝撃
を低減できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の車体の
前部構造、たとえば特公昭５５−５０８１０号公報に開
示された車体の前部構造の場合、オフセット衝突荷重が
小さいと、バンパの衝突位置で受けられたオフセット衝
突荷重は衝突エネルギ吸収弾性体やバルジ成形金属パイ
プに伝わり、ここでが吸収されるが、オフセット衝突荷
重が大きいと、やはりバンパの左右端部が折曲しボディ
ー前部が大きく潰されてしまってサイドメンバの後方に
設定されるエネルギー吸収領域へ座屈荷重を伝達できな
くなるため、サイドメンバ側の衝突エネルギー吸収量を
低減させられてしまう。しかも、この先行例の場合、第
２クロスメンバを設ける構成ともしているので、コスト
高を招くという問題もある。

【０００９】更に、特開平７ー１８７０３３号公報に開
示された車体の前部構造では、補助メンバがバンパの左
右端側からのオフセット衝突荷重をサイドメンバに導く
が、オフセット衝突荷重が大きいとバンパが折曲しサイ
ドスティが座屈すると共にボディー前部が大きく潰され
てしまってサイドメンバの後方に設定されるエネルギー
吸収領域へ座屈荷重を伝達できなくなるため、ボディー
前部の変形が更に進んでしまう。

【００１０】このため、この先行例の場合でも、オフセ
ット荷重が大きいときの衝突に対してサイドメンバの座
屈変形を阻害させられるため、衝突エネルギーを効率良
く吸収することができず、乗員の受ける衝撃を十分に低
減させるということは困難となっている。この発明の目
的は、広範囲の速度域での車両のオフセット衝突に対
し、衝突エネルギーを十分に吸収して乗員の受ける衝撃
を十分に低減させ、乗員を保護できる車体の前部構造を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、車両の左右両側に配される左
右サイドメンバと、上記左右サイドメンバの前端より所
定距離後方の位置から斜め車両前方外向きに延びるよう
設けられる左右サイドスティとを有し、上記車両の左右
方向の向きに配されるバンパが、上記左右サイドメンバ
前端部と上記左右サイドスティ前端部とに跨って連結支
持されるよう構成した車体の前部構造において、上記左
右サイドメンバの上記左右サイドスティ連結部相互間に
クロスメンバを設け、上記バンパにオフセット衝突荷重
が加わったときの上記サイドスティの座屈強度を上記サ
イドメンバの座屈強度より大に設定したことを特徴とす
る。

【００１２】従って、左右サイドメンバのサイドスティ
連結部相互間にクロスメンバを設け、サイドスティの座
屈強度がサイドメンバの座屈強度より大となるように設
定したので、バンパにオフセット衝突荷重が加わったと
き、同荷重はサイドスティよりサイドスティ連結部分を
介しサイドメンバに伝えられ、この時、サイドスティは
座屈せずにオフセット衝突荷重をサイドメンバに伝えら
れ、しかもクロスメンバがサイドメンバの折曲を抑える
ので、サイドメンバのサイドスティ連結部分近傍及びそ
の後方の領域を確実に座屈させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１、図２には本発明の車体の前
部構造を装備した車両が示される。この車両１０はフレ
ーム付きタイプであり、図示しないバネ下部材やパワー
プラント等を取付けたフレーム１１とその上側に結合さ
れたボディー１２とによって形成される。ここで、フレ
ーム１１は、車両前後方向Ｘに延びる左右一対のサイド
メンバ１３，１４と、これら左右サイドメンバ１３，１
４の前端を結ぶバンパ１６と、同バンパより後方のフロ
ントエンドクロスメンバ１５及びその後方の図示しない
複数のクロスメンバ等によって構成される。しかも、左
右サイドメンバ１３，１４の前端側には、これら左右サ
イドメンバの前端より距離Ｎだけ後方にサイドスティ取
付け位置Ｃが設定され、同位置からは斜め車両前方外向
きに延びる左右サイドスティ１７，１８の後端がボルト
止めされる。

【００１４】左右サイドメンバ１３，１４は、図２に示
すように、平面視において前後方向Ｘに略直状に延び、
側面視において、図１に示すように、前部ｅ１と後部ｅ
２とそれらの間の折曲段部ｅ３とを備えるように構成さ
れる。前部ｅ１はボディー１２の前部を図示しないゴム
マウント等を介しボルト止めすると共に前部サスペンシ
ョンやパワープラントの取付部を成す。折曲段部ｅ３は
上端側がデッキ２７に連結されたトーボード２６の下部
と干渉しないよう折曲形成され、後部ｅ２はフロアパネ
ル２１等に図示しないゴムマウント等を介しボルト止め
される。

【００１５】図６に示すように、左右サイドメンバ１
３，１４はそれぞれインナパネル１３１，１４１とアウ
タパネル１３２，１４２とを重ね合わせ、略矩形の閉断
面形状を成すようにそれぞれ形成される。しかも、図
１，図２に示すように、左右サイドメンバ１３，１４の
所定部分には複数の補強板（前後補強板１９，２０のみ
を示した）が一体的に接合され、これらの接合処理によ
り各部分の剛性、特に曲げ剛性の強化を図っている。更
に、ここでは左右サイドメンバ１３，１４の前部ｅ１が
折曲段部ｅ３や後部ｅ２より座屈し易く形成され、しか
も、この前部ｅ１はサイドスティ取付け位置Ｃを挾んで
前後座屈域Ｄ１，Ｄ２（図２参照）に区分される。ここ
で、前座屈域Ｄ１は後座屈域Ｄ２よりも容易に座屈変形
するよう、両者の閉断面形状の相対的な大きさや形状が
それぞれ調整される。これにより車両の衝突時における
衝撃エネルギーの吸収を先ず、車室Ｒより最も離れた前
座屈域Ｄ１で行わせ、その上で後座屈域Ｄ２で行えるよ
うに設定している。

【００１６】バンパ１６は、車両の左右方向Ｙの向きに
配され、左右サイドメンバ１３，１４の前端部と左右サ
イドスティ１７，１８の前端部とに跨って連結支持され
る。しかも、このバンパ１６は、図８に示すように前後
パネル１６１，１６２を重ね合わせた閉断面形状を成
す。なお、バンパ１６はその外周部がクッション材及び
表皮材から成るバンパパッド１６３（図７参照）により
覆われ、これにより車両の衝突時にバンパパッド１６３
の変形及びバンパ１６自体の折曲変形により衝突エネル
ギーを吸収できるように構成されている。図６に示すよ
うに、前パネル１６１の左右端近傍には複数の穴１６４
が形成され、これらの各穴１６４は左右サイドメンバ１
３，１４や左右サイドスティ１７，１８の結合に用いる
ボルトやナットの挿通口として用いられる。

【００１７】即ち、図６，図８に示すように、左サイド
メンバ１３はそのインナパネル１３１の前端部に前向き
片２０を溶接され、これにより両パネルが形成する閉断
面の先端部分を覆っている。この前向き片２０の後面に
はウエルドナット２１やウエルドボルト２２が溶接さ
れ、これらに螺着されるボルト２３やナット２４により
バンパの後パネル１６２が締付固定される。なお、右サ
イドメンバ１４側の前向き片２０（図７参照）も同様に
後パネル１６２と締付固定される。図２，図７に示すよ
うに、左右サイドスティ１７，１８は閉断面形状を成す
直状ブラケットであり、両者は左右対称に形成され、そ
れぞれのスティは前フランジ１７１，１８１及び後フラ
ンジ１７２，１８２を形成される。

【００１８】図６，図１０に示すように、左サイドステ
ィ１７の前後フランジ１７１，１７２にはスティ長手方
向に対して傾斜した取付け面１７３，１７４が形成さ
れ、しかも前後フランジ１７１，１７２にはそれぞれ一
対のボルト穴１７５が形成される。前フランジ１７１は
その取付け面１７３をバンパの後パネル１６２に当接し
ており（図９参照）、両者はボルト穴１７５に挿通され
るボルト２５により締付固定される。後フランジ１７２
はその取付け面１７４を左サイドメンバのアウタパネル
１３２に当接しており（図６参照）、両者はボルト穴１
７５に挿通される図示しないボルトにより締付固定され
る。一方、右サイドスティ１８（図７参照）も同様にそ
の前後フランジ１８１，１８２をバンパの後パネル１６
２と右サイドメンバのアウタパネル１４２にボルト２５
により締付固定される。

【００１９】なお、図２に示すように、左右サイドステ
ィ１７，１８の各後フランジ１７２，１８２は左右サイ
ドメンバ１３，１４の各サイドスティ取付け位置Ｃに一
体結合される。ここで、左右アウタパネル１３２，１４
２の各サイドスティ取付け位置Ｃの裏面には前補強板１
９がそれぞれ一体接合され、同前補強板の内側面にはボ
ルト２５を螺着するウエルドナット２８（図７に右側の
ナットのみを示した）が溶接される。

【００２０】ところで、上述のような左右サイドスティ
１７，１８は主要部が略矩形の閉断面形状を成し、十分
に剛性強化され、特に長手方向の荷重による座屈強度は
左右サイドメンバ１３，１４側の前座屈域Ｄ１や後座屈
域Ｄ２の座屈強度よりも大に設定される。これにより、
左右サイドスティ１７，１８よりサイドスティ取付け位
置Ｃを経て後座屈域Ｄ２に荷重が加わり、同部が座屈を
進める場合、この間、左右サイドスティ１７，１８自体
の座屈変形は阻止され、バンパ１６の左右端の後方への
折曲変形が防止され、後述するオフセット衝突荷重を確
実に後座屈域Ｄ２に導けることとなる。

【００２１】このような車体の前部構造を備えた車両１
０の衝突時の変位を説明する。まず、この車両１０が他
車両等の対向物体に正突した場合を説明する。車速が比
較的低く、衝突エネルギーが比較的低い場合、正突時の
荷重Ｗ（図２参照）はバンパ１６のみの折曲変形で吸収
されるか、或はバンパ１６及び左右サイドメンバ１３，
１４の両前座屈域Ｄ１の座屈変形で吸収される。車速が
比較的高く、衝突エネルギーが比較的大きい場合、衝突
時の荷重Ｗはバンパ１６の折曲変形、左右サイドメンバ
１３，１４の両前座屈域Ｄ１及び両後座屈域Ｄ２のそれ
ぞれの座屈変形により吸収される。

【００２２】このように正突の場合、バンパ１６の受け
た荷重Ｗは左右サイドメンバ１３，１４の両前座屈域Ｄ
１及び後座屈域Ｄ２に確実に伝わり、衝突エネルギーの
大きさに応じて両部Ｄ１，Ｄ２を順次確実に座屈させ、
衝突エネルギーを吸収できる。次に、この車両１０が他
車両等の対向物体に所定量ａだけ変位した状態でオフセ
ット衝突する場合の車体変位を図３及び図４を用い説明
する。なお、ここでは、図１１に示す如く対向車Ｖが本
車両１０の中心位置（１点鎖線で示した）より所定量ａ
だけ右側にずれてオフセット衝突した場合について説明
する。

【００２３】車速が比較的低く、衝突エネルギーが比較
的低い場合、図３に示すように衝突時のオフセット衝突
荷重Ｗ１はバンパ１６の右端部に加わる。しかしこの右
端部が荷重Ｗ１を右サイドスティ１８より右サイドメン
バ１４のサイドスティ取付け位置Ｃに伝達し分散するの
で、バンパ１６の右端部は屈曲せず、このバンパの右サ
イドメンバ１４との対向部近傍のみの折曲変形で済む
か、或はバンパ１６の変形に加え右サイドメンバ１４の
前座屈域Ｄ１が座屈し、比較的小さな衝突エネルギーが
吸収される。

【００２４】車速が比較的高く、衝突エネルギーが比較
的大きい場合、図４，図５に示すように衝突時のオフセ
ット衝突荷重Ｗ１はバンパ１６より右サイドメンバ１４
の前端や右サイドスティ１８より右サイドメンバ１４の
サイドスティ取付け位置Ｃに直接伝達される。この時、
まず、バンパ１６の右サイドメンバ１４との対向部が折
曲変形し、右サイドメンバ１４の前座屈域Ｄ１が座屈
し、次いで、後座屈域Ｄ２が座屈を開始し、クロスメン
バ１５が左端部（左サイドメンバ１３のサイドスティ取
付け位置Ｃ側）を支点に右端部（右サイドメンバ１４の
サイドスティ取付け位置Ｃ側）を後方に回動変位Ｍさ
せ、後座屈域Ｄ２を折曲変形させずに屈曲変形させる。
なお、衝突エネルギーが特に大きい場合、図５に示すよ
うに後座屈域Ｄ２の座屈変形に伴い折曲段部ｅ３の前端
側が折曲し、右サイドメンバ１４はその前部ｅ１を上方
に変位させるが、車室Ｒの変形は最小限に抑えられる。

【００２５】このように、バンパ１６の受けたオフセッ
ト衝突荷重Ｗ１は右サイドメンバ１４の前端部より直接
前座屈域Ｄ１に、更に、剛性強化され座屈及び折曲しな
い右サイドスティ１８を介しサイドスティ取付け位置Ｃ
より後座屈域Ｄ２に加わることと成り、しかもクロスメ
ンバ１５が右サイドメンバ１４の折曲変形を阻止し、後
座屈域Ｄ２を確実に座屈させ、確実に衝突エネルギーを
吸収できる。上述のところにおいて、車両１０はフレー
ム１１とボディー１２が独立形成されたフレーム付きタ
イプであったが、フレームとボディーが相互に共用部品
化された部分を備えたフレームレスタイプの車両に本発
明を適用してもよい。

【００２６】このフレームレスタイプの車両の場合、通
常、図１に示した前部ｅ１と折曲段部ｅ３を備え左右一
対のフロントサイドメンバを備え、しかも、左右フロン
トサイドメンバが閉断面形状を成すことが多いので、ほ
ぼ、図１の車両１０と同様に本発明の車体の前部構造を
適用出来、同様の作用効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、オフ
セット衝突荷重がバンパに加わると、サイドスティは座
屈せずにオフセット衝突荷重をサイドスティ連結部を介
しサイドメンバに伝えられ、しかもクロスメンバがサイ
ドメンバの折曲変形を抑えるので、サイドメンバのサイ
ドスティ連結部分近傍より後方の領域も確実に座屈す
る。このように、サイドスティ及びクロスメンバがバン
パに加わったオフセット衝突荷重をサイドメンバのサイ
ドスティ連結部分近傍の後方の領域にも効率よく導くこ
とができるので、その領域を座屈変形させ衝突エネルギ
ーを確実に吸収でき、乗員の受ける衝撃を低減させ、乗
員を保護することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本本発明の車体の前部構造を採用した車両の側
面視での切欠前部概略図である。

【図２】図１の車両の平面視での切欠前部概略図であ
る。

【図３】図１の車両の比較的低速でのオフセット衝突時
の平面視での切欠前部概略図である。

【図４】図１の車両の比較的高速でのオフセット衝突時
の平面視での切欠前部概略図である。

【図５】図４の車両の側面視での切欠前部概略図であ
る。

【図６】図１の車両のフレームの前部の分解斜視図であ
る。

【図７】図１の車両のフレームの右前部の切欠拡大平面
図である。

【図８】図６のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図９】図６のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図１０】図６中の左サイドスティの拡大斜視図であ
る。

【図１１】従来の車体の前部構造の平面視での切欠前部
概略図である。

【符号の説明】

１０ 車両 １１ フレーム １２ ボディー １３ 左サイドメンバ １４ 右サイドメンバ １７ 左サイドスティ １８ 右サイドスティ １６ バンパ １５ クロスメンバ ｅ１ 前部 ｅ２ 後部 ｅ３ 折曲段部 Ｃ 左右サイドスティ連結部 Ｎ 所定距離 Ｘ 前後方向 Ｙ 左右方向 Ｗ１ オフセット衝突荷重

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−258745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194135（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−187003（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−58466（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−72056（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−176877（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−33849（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 25/20 B62D 25/08 B60R 19/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の左右両側に配される左右サイドメン
   バと、 上記左右サイドメンバの前端より所定距離後方の位置か
   ら斜め車両前方外向きに延びるよう設けられる左右サイ
   ドスティとを有し、 上記車両の左右方向の向きに配されるバンパが、上記左
   右サイドメンバ前端部と上記左右サイドスティ前端部と
   に跨って連結支持されるよう構成した車体の前部構造に
   おいて、 上記左右サイドメンバの上記左右サイドスティ連結部相
   互間にクロスメンバを設け、 上記バンパにオフセット衝突荷重が加わったときの上記
   サイドスティの座屈強度を上記サイドメンバの座屈強度
   より大に設定したことを特徴とする車体の前部構造。