JP6978337B2 - 車両用骨格構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用骨格構造に関する。

下記特許文献１には、エアバッグ装置に関する発明が開示されている。このエアバッグ装置では、車両前部に蛇腹構造とされた鋼製のエアバッグ（衝撃吸収部）が配置されており、このエアバッグは、衝突体と車両との衝突が検知されると車両前後方向に膨張するようになっている。このため、下記先行技術では、衝突体による衝突荷重をエアバッグによって吸収することができる。

特開２００８−３０８１４７号公報

しかしながら、上記先行技術では、インフレータ（ガス発生部）からエアバッグ内に噴出されたガスの一部がエアバッグ内から排気されるようになっており、インフレータから噴出されたガスの圧力をより効率よく用いて衝突体による衝突荷重の吸収に利用するという観点において改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、ガス発生部から噴出されたガスによって変形する衝撃吸収部による衝撃吸収性能を確保しつつガス発生部から噴出されたガスの圧力をより効率よく用いて衝突荷重の吸収に利用することができる車両用骨格構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車両用骨格構造は、車両前後方向を長手方向として配置された一対のフロントサイドメンバと、車両幅方向に延在すると共に前記フロントサイドメンバの車両前方側に配置されたバンパリインフォースメントと、車両前後方向に伸長可能な筒状部を含んで構成されると共に前記一対のフロントサイドメンバの車両前方側にそれぞれ配置され、当該フロントサイドメンバと前記バンパリインフォースメントとを連結する金属製の衝撃吸収部と、車両の前面衝突を検知可能な衝突検知部と、前記筒状部の内側に配置されたガス噴出部を備えると共に、前記衝突検知部による前記前面衝突の検知時に作動することでガスを発生させて当該筒状部の内側に当該ガスを供給するガス発生部と、前記筒状部に設けられて車両幅方向に膨張展開可能なエアバッグと、前記筒状部における前記エアバッグの取付箇所に設けられると共に前記ガスの圧力が前記筒状部を伸長可能な大きさであるときに当該筒状部の内側と当該エアバッグの内側とを連通し、当該ガスを当該エアバッグの内側に流入可能とするガス開放部と、を有している。

請求項１に記載の本発明によれば、車両前後方向を長手方向として配置された一対のフロントサイドメンバの車両前方側に車両幅方向に延在するバンパリインフォースメントが配置されている。そして、一対のフロントサイドメンバの車両前方側には、それぞれ金属製の衝撃吸収部が配置されており、当該衝撃吸収部によってフロントサイドメンバとバンパリインフォースメントとが連結されている。このため、車両前方側からの衝突荷重をバンパリインフォースメント、フロントサイドメンバ及び衝撃吸収部で吸収することができる。

詳しくは、衝撃吸収部は、車両前後方向に伸長可能な筒状部を含んで構成されており、当該筒状部の内側には、ガス発生部のガス噴出部が配置されている。そして、衝突検知部によって車両の前面衝突が検知されると、ガス発生部が作動し、当該ガス発生部のガス噴出部から筒状部の内側にガスが供給される。このため、筒状部は、車両と衝突体との衝突時において、その内部にガスが供給されて車両前後方向に伸長し、ガスが供給される前の状態と比し、車両前方側からの衝突荷重を吸収可能な潰れ代を長くすることができる。

その結果、車両前方側からの衝突荷重が大きい場合には、衝撃吸収部の筒状部の潰れ量が大きくなり、当該衝突荷重が小さい場合には当該潰れ量が小さくなる。つまり、本発明では、筒状部の潰れ量の大小によって、車両前方側からの種々の大きさの衝突荷重に対応して、当該衝突荷重を吸収することができる。

ところで、インフレータから筒状部の内側に過度にガスが供給されると当該ガスの圧力によって当該筒状部が車両前方側からの衝突荷重に対して変形しにくくなり、当該筒状部で当該衝突荷重を吸収しにくくなることが考えられる。また、これを鑑みてインフレータから供給される余剰なガスを排気することが考えられるが、当該ガスの有効利用の観点からは課題が残ることとなる。

ここで、本発明では、衝撃吸収部の筒状部に車両幅方向に展開可能なエアバッグが設けられている。一方、筒状部におけるエアバッグの取付箇所には、ガス開放部が設けられている。そして、ガス開放部は、筒状部の内側に供給されたガスの圧力が筒状部を伸長可能な大きさであるときに当該筒状部の内側とエアバッグの内側とを連通し、当該ガスを当該エアバッグの内側に流入させるようになっている。このため、本発明では、車両と衝突体との衝突時において、エアバッグが車両幅方向に展開し、車両前方側からの衝突荷重をエアバッグによっても吸収することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車両用骨格構造は、ガス発生部から噴出されたガスによって変形する衝撃吸収部による衝撃吸収性能を確保しつつガス発生部から噴出されたガスの圧力をより効率よく用いて衝突荷重の吸収に利用することができるという優れた効果を有する。

第１実施形態に係る車両用骨格構造が適用された車体前部のガス発生部作動後の状態を示す車両上方側から見た平断面図である。 第１実施形態に係る車両用骨格構造が適用された車体前部の構成を示す車両上方側から見た平面図である。 第２実施形態に係る車両用骨格構造が適用された車体前部のガス発生部作動後の状態を示す車両上方側から見た平断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１及び図２を用いて、本発明に係る車両用骨格構造の第１実施形態について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

まず、図２を用いて、本実施形態に係る車両用骨格構造が適用された「車両１０」の車体１２の車両前方側の部分を構成する車体前部１４の概略構成について説明する。なお、本実施形態では、車体１２は基本的に左右対称の構成とされているため、車体１２の車両幅方向左側の部分の構成を中心に説明していくこととする。

車体前部１４は、左右一対の車体骨格部材としての「フロントサイドメンバ１６」、フロントサイドメンバ１６に取り付けられた「衝撃吸収部１８」及び衝撃吸収部１８同士に架け渡された車体骨格部材としての「バンパリインフォースメント２０」（以下、バンパＲ／Ｆ２０と称する）を含んで構成されている。

フロントサイドメンバ１６は、車体１２の骨格の一部を構成すると共に、全体では車両前後方向に延在しており、車両前後方向から見て矩形枠状の閉断面を成す閉断面構造とされている。このフロントサイドメンバ１６は、その車両前方側の部分を構成しかつ車両前後方向に直線的に延在する前部１６Ａと、当該前部１６Ａと連続しかつ車両後方下側に向って傾斜して設けられた図示しないキック部とを含んで構成されている。

衝撃吸収部１８は、筒状に形成された「筒状部１８Ａ」と、筒状部１８Ａの車両後方側の端部から車両上下方向に沿って延設された板状の取付部１８Ｂと、筒状部１８Ａの車両前方側の端部から車両上下方向に延設された板状の取付部１８Ｃとを含んで、アルミニウム合金の押し出し材で一体に形成されている。なお、筒状部１８Ａの詳細な構成については、後述することとする。

この衝撃吸収部１８は、その取付部１８Ｂが、後述するインフレータ２６のフランジ部３４を介した状態で、フロントサイドメンバ１６の車両前方側の端部に設けられたフランジ部１６Ｂに固定されている。なお、衝撃吸収部１８の取り付けには、ボルト２２及びフランジ部１６Ｂの車両後方側の面に設けられたウエルドナット２４が用いられている。

バンパＲ／Ｆ２０は、車両幅方向を長手方向として配置されて車体１２の骨格の一部を構成すると共に、その長手方向から見た断面視で矩形枠状の閉断面構造とされたアルミニウム合金の押し出し材によって構成されている。このバンパＲ／Ｆ２０は、その全体を図示してはいないが、平面視で、その車両幅方向の中央部が車両前方側に凸となるように湾曲された構成とされている。そして、バンパＲ／Ｆ２０は、その車両幅方向の端部２０Ａが、衝撃吸収部１８の取付部１８Ｃに図示しないボルト等の締結部材によって取り付けられることで固定されている。つまり、バンパＲ／Ｆ２０とフロントサイドメンバ１６とは、衝撃吸収部１８を介して連結された状態となっている。

ここで、本実施形態では、図１に示されるように、衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａが、フロントサイドメンバ１６の内側に配置されたガス発生部としての「インフレータ２６」から発生したガスによって伸長可能とされている点に第１の特徴がある。また、筒状部１８Ａに、ガス開放部としての「リリーフバルブ２８」及びエアバッグモジュール４６が設けられている点に第２の特徴がある。以下、本実施形態の要部を構成するインフレータ２６、衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａ、リリーフバルブ２８及びエアバッグモジュール４６の構成について詳細に説明していくこととする。

インフレータ２６は、一例としてシリンダタイプとされており、円柱状の本体部３０、「ガス噴出部３２」及びフランジ部３４を含んで構成されると共に、その長手方向を車両前後方向として配置されている。本体部３０の内部には、図示しないスクイブ（点火装置）が配置されると共に、燃焼することにより大量のガスを発生するガス発生剤が充填されている。

一方、フランジ部３４は、板厚方向を車両前後方向とされた矩形板状の鋼材で構成されると共に本体部３０に一体的に設けられており、衝撃吸収部１８の取付部１８Ｂとフロントサイドメンバ１６のフランジ部１６Ｂとに挟持された状態となっている。そして、インフレータ２６は、フロントサイドメンバ１６に取り付けられた状態において、ガス噴出部３２を車両前方側とされて配置されている。より詳しくは、ガス噴出部３２は、衝撃吸収部１８の取付部１８Ｂに設けられた被挿通部３６から挿入されて筒状部１８Ａの内側に配置されると共に、本体部３０の主な部分は、フロントサイドメンバ１６の前部１６Ａの内側に配置されている。

また、インフレータ２６は、図２にも示されるように、衝突検知部としての「ステレオカメラ３８」によって車両１０の前面衝突が検知（予知）された場合に、ガス噴出部３２から衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａの内部にガスを供給するように構成されている。そして、本実施形態では、ステレオカメラ３８及びＥＣＵ４０によって車両１０の前面衝突が検知（予知）可能とされている。

ステレオカメラ３８は、図示しないウインドシールドガラスの車両上方側における車両幅方向中央部の近傍に設けられている。このステレオカメラ３８は、車両１０の車両前方側を撮影して、車両１０への衝突体を検出可能な構成とされている。そして、ステレオカメラ３８は、検出した衝突体までの距離や車両１０と当該衝突体との相対速度等を測定し、これらの測定データをＥＣＵ４０へ出力することが可能な構成とされている。なお、衝突検知部は、ステレオカメラ３８の代わりにミリ波レーダ等を含んで構成されていてもよい。

また、ＥＣＵ４０は上述したインフレータ２６及びステレオカメラ３８と電気的に接続されており、当該ステレオカメラ３８から送られた測定データを基に車両１０が衝突体と衝突するか否かを判定する（予知する）。そして、ＥＣＵ４０で車両１０と衝突体との衝突（前面衝突）が予知されると、ＥＣＵ４０からの作動信号により、インフレータ２６が作動するようになっている。なお、衝突検知部として圧力チャンバを含んで構成された衝突検知センサを用いて、当該衝突検知センサから衝突体と車両１０との衝突を示す検知信号が出力されたときにインフレータ２６が作動する構成とされていてもよい。

衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａは、図２にも示されるように、車両前後方向を長手方向として配置されており、車両前後方向に山部１８Ａ１と谷部１８Ａ２とが交互に設けられた蛇腹状に形成されている。この筒状部１８Ａは、ガス噴出部３２から噴出されたガスの圧力によって車両前後方向に伸長可能な構成とされている。

リリーフバルブ２８は、本体部２８Ａ、接続部２８Ｂ及び流出口部２８Ｃを含んで構成されている。本体部２８Ａは、その軸方向から見た形状が六角形状とされた筒状とされていると共に、その軸方向一方側から接続部２８Ｂが延出されており、その軸方向他方側からは流出口部２８Ｃが延出されている。また、接続部２８Ｂは、その外周面にテーパ雄ねじ部２８Ｂ１が設けられると共に軸方向を本体部２８Ａの軸方向とされた筒状とされており、流出口部２８Ｃは、軸方向を本体部２８Ａの軸方向とされた円筒状とされている。

また、リリーフバルブ２８は、その内部にバネ部及び当該バネ部に接続された弁部を備えており、接続部２８Ｂ側の気体の圧力が所定の圧力以上の大きさになると、当該バネ部及び弁部が作動し、接続部２８Ｂ側と流出口部２８Ｃ側とが連通されるようになっている。そして、リリーフバルブ２８は、接続部２８Ｂが筒状部１８Ａの車両幅方向内側の部分を構成する周壁部１８Ａ３を車両幅方向に貫通した状態で筒状部１８Ａの内側に配置されたブッシュ４２に取り付けられている。

詳しくは、筒状部１８Ａの周壁部１８Ａ３には、当該周壁部１８Ａ３が車両幅方向に貫通されて接続部２８Ｂを挿通可能とされた被挿通部４４が設けられている。一方、ブッシュ４２には、接続部２８Ｂと締結可能な図示しないテーパ雌ねじ部が設けられている。そして、ブッシュ４２は、周壁部１８Ａ３における内周面（筒状部１８Ａの内側の面）に、その軸方向が被挿通部４４の軸方向と一致した状態で図示しない溶接等による接合部で気密性が確保されるように接合されている。そして、リリーフバルブ２８の接続部２８Ｂは、被挿通部４４に挿通された状態でブッシュ４２に締結されている。

一方、エアバッグモジュール４６は、図１及び図２に示されるように、「エアバッグ４８」とエアバッグケース５０とを含んで構成されており、リリーフバルブ２８の一部を覆うように設けられている。つまり、リリーフバルブ２８は、衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａにおけるエアバッグモジュール４６の取付箇所に設けられていると捉えることもできる。

詳しくは、エアバッグケース５０は、筒状部１８Ａ側に開放された箱状とされており、エアバッグ４８が納まる本体部５０Ａと筒状部１８Ａに図示しない取付部材で取り付けられたフランジ部５０Ｂとを含んで構成されている。

一方、エアバッグ４８は、通常時において、折り畳まれた状態で本体部５０Ａの内側に収納されており、その内側には、リリーフバルブ２８の本体部２８Ａ及び流出口部２８Ｃが挿入された状態となっている。

ここで、本実施形態では、接続部２８Ｂ側の気体の圧力が衝撃吸収部１８の筒状部１８Ａを伸長可能な大きさであるときにリリーフバルブ２８が作動するようにリリーフバルブ２８のリリーフ圧が設定されている。つまり、本実施形態では、インフレータ２６が作動して筒状部１８Ａが伸長するときに、リリーフバルブ２８が作動して、筒状部１８Ａの内側とエアバッグ４８の内側とが連通され、インフレータ２６からのガスがエアバッグ４８の内側に流入するようになっている。

そして、筒状部１８Ａ側からその内側にガスが供給されたエアバッグ４８は、車両幅方向内側に膨張展開するようになっている。なお、エアバッグケース５０には、エアバッグ４８の膨張圧が所定値以上の大きさになると開裂する図示しないティアライン（破断部）が設けられており、エアバッグ４８の膨張展開がエアバッグケース５０によって妨げられないようになっている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、図２に示されるように、車両前後方向を長手方向として配置された一対のフロントサイドメンバ１６の車両前方側に車両幅方向に延在するバンパＲ／Ｆ２０が配置されている。そして、一対のフロントサイドメンバ１６の車両前方側には、それぞれ金属製の衝撃吸収部１８が配置されており、衝撃吸収部１８によってフロントサイドメンバ１６とバンパＲ／Ｆ２０とが連結されている。このため、車両前方側からの衝突荷重をバンパＲ／Ｆ２０、フロントサイドメンバ１６及び衝撃吸収部１８で吸収することができる。

詳しくは、衝撃吸収部１８は、車両前後方向に伸長可能な筒状部１８Ａを含んで構成されており、筒状部１８Ａの内側には、インフレータ２６のガス噴出部３２が配置されている。そして、ステレオカメラ３８によって車両１０の前面衝突が検知されると、インフレータ２６が作動し、ガス噴出部３２から筒状部１８Ａの内側にガスが供給される。このため、筒状部１８Ａは、車両１０と衝突体との衝突時において、その内部にガスが供給されて車両前後方向に伸長し、ガスが供給される前の状態と比し、車両前方側からの衝突荷重を吸収可能な潰れ代を長くすることができる。

その結果、車両前方側からの衝突荷重が大きい場合には、筒状部１８Ａの潰れ量が大きくなり、当該衝突荷重が小さい場合には当該潰れ量が小さくなる。つまり、本実施形態では、筒状部１８Ａの潰れ量の大小によって、車両前方側からの種々の大きさの衝突荷重に対応して、当該衝突荷重を吸収することができる。

ところで、インフレータ２６から筒状部１８Ａの内側に過度にガスが供給されると当該ガスの圧力によって筒状部１８Ａが車両前方側からの衝突荷重に対して変形しにくくなり、筒状部１８Ａで当該衝突荷重を吸収しにくくなることが考えられる。また、これを鑑みてインフレータ２６から供給される余剰なガスを排気することが考えられるが、当該ガスの有効利用の観点からは課題が残ることとなる。

ここで、本実施形態では、筒状部１８Ａに車両幅方向に展開可能なエアバッグ４８が設けられている。一方、筒状部１８Ａにおけるエアバッグ４８の取付箇所には、リリーフバルブ２８が設けられている。そして、リリーフバルブ２８は、筒状部１８Ａの内側に供給されたガスの圧力が筒状部１８Ａを伸長可能な大きさであるときに筒状部１８Ａの内側とエアバッグ４８の内側とを連通し、当該ガスをエアバッグ４８の内側に流入させるようになっている。このため、本実施形態では、車両１０と衝突体との衝突時において、エアバッグ４８が車両幅方向に展開し、車両前方側からの衝突荷重をエアバッグ４８によっても吸収することができる。

また、本実施形態では、エアバッグ４８が筒状部１８Ａから車両幅方向内側に膨張展開されるため、バンパＲ／Ｆ２０が衝突体から受ける衝突荷重をエアバッグ４８に分散させることができる。

したがって、本実施形態では、インフレータ２６から噴出されたガスによって変形する衝撃吸収部１８による衝撃吸収性能を確保しつつインフレータ２６から噴出されたガスの圧力をより効率よく用いて衝突荷重の吸収に利用することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図３を用いて、本発明に係る車両骨格構造の第２実施形態について説明する。なお、上述した第１実施形態と同一構成部分については同一番号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、基本的に衝撃吸収部１８と同様の構成とされた「衝撃吸収部６０」の車両幅方向外側にリリーフバルブ２８及びエアバッグモジュール４６が配置されている点に特徴がある。

衝撃吸収部６０は、筒状部１８Ａに対応する「筒状部６０Ａ」、取付部１８Ｂに対応する取付部６０Ｂ及び取付部１８Ｃに対応する取付部６０Ｃを含んで、衝撃吸収部１８と基本的に同様の構成とされている。しかしながら、本実施形態では、筒状部６０Ａの車両幅方向外側の部分を構成する周壁部６０Ａ１に被挿通部４４に対応する被挿通部６２が設けられており、周壁部６０Ａ１にリリーフバルブ２８、ブッシュ４２及びエアバッグモジュール４６が設けられている。

このような構成によれば、ガスが供給されたエアバッグ４８が、筒状部６０Ａから車両幅方向外側に膨張展開されるため、微小ラップ衝突時等において、衝突体からの衝突荷重をエアバッグ４８に分散させることができる。

また、上述した実施形態では、衝撃吸収部の筒状部における車両幅方向一方側の周壁部にリリーフバルブ２８及びエアバッグモジュール４６が設けられていたが、当該筒状部における車両幅方向両側の周壁部にそれぞれリリーフバルブ２８及びエアバッグモジュール４６を設けてもよい。このような構成によれば、種々の衝突モードにおいて衝突荷重を吸収することが可能となる。

また、上記構成において、リリーフバルブ２８の接続部２８Ｂの開閉を制御可能なバルブ制御部を設ける構成としてもよい。このような構成によれば、車両１０の衝突形態に応じて、インフレータのガスが供給されるエアバッグを適宜選択可能となる。

さらに、衝撃吸収部の構成も上記のものに限らない。例えば、衝撃吸収部の筒状部は、通常時の当該筒状部の長手方向及び径方向に膨張展開するメタルエアバッグとされていてもよい。

１０ 車両
１６ フロントサイドメンバ
１８ 衝撃吸収部
１８Ａ 筒状部
２０ バンパリインフォースメント
２６ インフレータ（ガス発生部）
２８ リリーフバルブ（ガス開放部）
３２ ガス噴出部
３８ ステレオカメラ（衝突検知部）
４８ エアバッグ
６０ 衝撃吸収部
６０Ａ 筒状部

Claims (1)

1. 車両前後方向を長手方向として配置された一対のフロントサイドメンバと、
   車両幅方向に延在すると共に前記フロントサイドメンバの車両前方側に配置されたバンパリインフォースメントと、
   車両前後方向に伸長可能な筒状部を含んで構成されると共に前記一対のフロントサイドメンバの車両前方側にそれぞれ配置され、当該フロントサイドメンバと前記バンパリインフォースメントとを連結する金属製の衝撃吸収部と、
   車両の前面衝突を検知可能な衝突検知部と、
   前記筒状部の内側に配置されたガス噴出部を備えると共に、前記衝突検知部による前記前面衝突の検知時に作動することでガスを発生させて当該筒状部の内側に当該ガスを供給するガス発生部と、
   前記筒状部に設けられて車両幅方向に膨張展開可能なエアバッグと、
   前記筒状部における前記エアバッグの取付箇所に設けられると共に前記ガスの圧力が前記筒状部を伸長可能な大きさであるときに当該筒状部の内側と当該エアバッグの内側とを連通し、当該ガスを当該エアバッグの内側に流入可能とするガス開放部と、
   を有する車両用骨格構造。

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