(57)【要約】【課題】座屈モード衝撃力が作用した場合にはサイドフレームを変形し易くして車両減速度を抑えることができ、また折れモード衝撃力が作用した場合にはサイドフレームを変形し難くして車両変形量を抑えることができるようにした車両の衝撃エネルギ吸収構造を提供する。【解決手段】車体幅方向の両側でそれぞれ車体前後方向にほぼ沿って延びるように配設された左右一対のサイドフレーム２，３と、左右一対のサイドフレーム２，３の上部箇所に配設されて車室内の前端部を仕切るダッシュパネル４とを有する車両１において、サイドフレーム２，３のうちダッシュパネル４を挟んだ前後位置に延びるサイドフレーム部分１１に、ダッシュパネル４の前側部分に作用する衝撃エネルギをダッシュパネル４の後側部分に伝達するための衝撃伝達機構１２を配置する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体幅方向の両側でそれぞれ車体前後方向にほぼ沿って延びるように配設された左右一対のサイドフレームと、前記左右一対のサイドフレームの上部箇所に配設されて車室内の前端部を仕切るダッシュパネルとを有する車両において、前記ダッシュパネルを挟んだ前後位置に延びるサイドフレーム部分に、前記ダッシュパネルの前側部分に作用する衝撃エネルギを前記ダッシュパネルの後側部分に伝達するための衝撃伝達機構を配置したことを特徴とする車両の衝撃エネルギ吸収構造。
【請求項２】
前記サイドフレームを断面コ字形状の部材にて構成すると共に、前記衝撃伝達機構を、前記ダッシュパネルの前方側において前記断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された前側仕切り板と、前記ダッシュパネルの後方側において前記断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された後側仕切り板と、前記前側仕切り板と前記板後側仕切り板との間に架設されてこれら両仕切り板を互いに連結する衝撃伝達部材とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両の衝撃エネルギ吸収構造。
【請求項３】
前記後側仕切り板と前記衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度を、前記前側仕切り板と前記衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度より低く設定したことを特徴とする請求項２に記載の車両の衝撃エネルギ吸収構造。
【請求項４】
前記後側仕切り板に開口を形成して前記開口の縁部の一部分を切り起こすことによりフランジを設け、前記後側仕切り板の開口に前記衝撃伝達部材の後端部を差し込んだ状態の下で、前記フランジに前記衝撃伝達部材の後端部を溶接結合することにより前記衝撃伝達部材を前記後側仕切り板に連結したことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の衝撃エネルギ吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝撃エネルギ吸収構造に関し、さらに詳しくは、車両の前部に過大な衝撃力が作用した場合にその衝撃エネルギを吸収するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、自動車等の車両１にあっては、通常、車体幅方向の両側でそれぞれ車体前後方向にほぼ沿って延びるように配設された左右一対のサイドフレーム２，３と、これらの左右一対のサイドフレーム２，３の上部箇所に配設されて車室内の前端部を仕切るダッシュパネル４とを有している。上述のサイドフレーム２，３は、車両１の前方側から後方側に向かって過大な衝撃力が作用した場合には、サイドフレーム２，３の変形によって、衝撃力作用時に車体が受ける衝撃エネルギのうちの多くを吸収することとなるので、車両１の変形や車両変形時における車両減速度をコントロールする上で非常に重要な車両部品である。
【０００３】
ところで、剛体バリア等のように変形しないものから車両１に対して車体前後方向にほぼ沿って車体後方に向かう衝撃力、すなわち、サイドフレーム２，３が折れ曲がりを生じることなく車体前後方向にほぼ沿って車体後方に押し潰される座屈モードを誘発するような座屈モード衝撃力が作用した場合には、サイドフレーム２，３は図１０（Ａ）に示す未変形状態から図１０（Ｂ）に示す変形状態になる。具体的には、座屈モード衝撃力の入力後の初期段階では、図１０（Ｂ）に示す如くサイドフレーム２，３の前端部分α，β（図１０（Ａ）において示す領域ａの部分）が座屈し、その衝撃エネルギの吸収の大部分は、ダッシュパネル４よりも車両前方側に配置されているサイドフレーム２，３の前端部分α，βにて行われる。そして、その後に、車両１の変形がダッシュパネル４にまで及んだ場合には、サイドフレーム２，３のうちダッシュパネル４を挟んだ前後部分（図１０（Ａ）において示す領域ｂの部分）及びこの前後部分の後方部分（図１０（Ａ）において示す領域ｃの部分）には変形を生じないため、車両１の抗力が急激に大きくなり、それに伴って車両１の減速度が急激に大きくなる。
【０００４】
このような不具合を緩和するための従来の対策として、サイドフレーム２，３の車体前後方向の中間箇所であってかつダッシュパネル４よりも後方側の一部分に、構造的に強度が弱い部分（例えば、図１１に示すような潰れ誘発用ビード５）を設けたり、或いは、断面形状をその部分だけ相対的に小さくする等の構造を採用することにより、前記潰れ誘発用ビード５の形成部分或いは小さい断面形状部分に誘発される変形により車両１の減速度を緩和（低減）するような対策が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の対策を採用すると、変形し得る相手から車両１に衝撃力が作用した場合には、次のような不具合を生じることがある。すなわち、変形する相手から折れモード衝撃力（サイドフレーム２，３が車体前後方向に潰れるのではなく、ある箇所において折曲を生じることとなるような衝撃力）が作用した場合には、サイドフレーム２，３の前端部分α，βの座屈変形が減少してサイドフレーム２，３が前記領域ｃのフレーム部分δにおいて折れ変形を生じてサイドフレーム２，３の全体が折れモード変形する傾向が強くなる（図１２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。このため、サイドフレーム２，３に潰れ誘発用ビード５や断面を小さくした部分を設けると、その部分が折れの誘発箇所となって車両の変形量が過度に大きくなり、却って折れモード衝撃力の作用（入力）により車両変形量が大きくなってしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、座屈モード衝撃力が作用した場合にはサイドフレームを変形し易くして車両減速度を抑えることができ、また折れモード衝撃力が作用した場合にはサイドフレームを変形し難くして車両変形量を抑えることができるようにした車両の衝撃エネルギ吸収構造を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明では、車体幅方向の両側でそれぞれ車体前後方向にほぼ沿って延びるように配設された左右一対のサイドフレームと、前記左右一対のサイドフレームの上部箇所に配設されて車室内の前端部を仕切るダッシュパネルとを有する車両において、前記ダッシュパネルを挟んだ前後位置に延びるサイドフレーム部分に、前記ダッシュパネルの前側部分に作用する衝撃エネルギを前記ダッシュパネルの後側部分に伝達するための衝撃伝達機構を配置するようにしている。
また、本発明では、前記サイドフレームを断面コ字形状の部材にて構成すると共に、前記衝撃伝達機構を、前記ダッシュパネルの前方側において前記断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された前側仕切り板と、前記ダッシュパネルの後方側において前記断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された後側仕切り板と、前記前側仕切り板と前記板後側仕切り板との間に架設されてこれら両仕切り板を互いに連結する衝撃伝達部材とで構成するようにしている。
また、本発明では、前記後側仕切り板と前記衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度を、前記前側仕切り板と前記衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度より低く設定するようにしている。
また、本発明では、前記後側仕切り板に開口を形成して前記開口の縁部の一部分を切り起こすことによりフランジを設け、前記後側仕切り板の開口に前記衝撃伝達部材の後端部を差し込んだ状態の下で、前記フランジに前記衝撃伝達部材の後端部を溶接結合することにより前記衝撃伝達部材を前記後側仕切り板に連結するようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図８を参照して説明する。なお、図１〜図８において、図９〜図１２と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る衝撃エネルギ吸収構造１０を示すものであって、本実施形態の衝撃エネルギ吸収構造１０は、車体幅方向の両側でそれぞれ車体前後方向にほぼ沿って延びるように配設された左右一対のサイドフレーム２，３と、これら左右一対のサイドフレーム２，３の上部箇所に配設されて車室内の前端部を仕切るダッシュパネル４とを有する車両（自動車）１に配設されている。なお、図１においては、一方のサイドフレーム２に関連する部分のみを図示しており、他方のサイドフレーム３に関連する部分については前記一方のサイドフレーム２に関連する部分とは左右で対称な構成であるため、他方のサイドフレーム３に関連する部分の図示及び説明を省略することとする。
【００１０】
本実施形態の衝撃エネルギ吸収構造１０にあっては、サイドフレーム２のうちダッシュパネル４を挟んだ前後位置に延びるサイドフレーム部分１１に、ダッシュパネル４の前側部分に作用する衝撃エネルギをダッシュパネル４の後側部分に伝達するための衝撃伝達機構１２が配置されている。ここで、衝撃伝達機構１２の構成を詳細に説明すると、次の通りである。
【００１１】
まず、サイドフレーム２は、図１に示すように断面コ字形状の部材にて構成されており、サイドフレーム２の開放部１３が上方側に向けて配設されている。そして、サイドフレーム２のうちダッシュパネル４の前方側部分であってかつサイドフレーム２の前端部分αには、サイドフレーム２の上部に形成されたフランジ片１４ａ，１４ｂ上にフレームカバー１５が取付けられると共に、サイドフレーム２のうちダッシュパネル４の後方側部分には、サイドフレーム２の上部に形成されたフランジ片１４ａ，１４ｂ上にフロアパネル１６が取付けられている。
【００１２】
一方、既述の衝撃伝達機構１２は、ダッシュパネル４の前方側において断面コ字形状のサイドフレーム２の内部を仕切るように配設された前側仕切り板１８と、ダッシュパネル４の後方側において断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された後側仕切り板１９と、前側仕切り板１８と後側仕切り板１９との間に架設されてこれら両仕切り板１８，１９を互いに連結する衝撃伝達部材２０とで構成されている。なお、上述の前側仕切り板１８及び後側仕切り板１９は、例えば溶接などにてサイドフレーム２に結合されている。また、本実施形態で用いられる衝撃伝達部材２０は、図２に示すような断面円形のパイプ材であり、後述の如く、衝撃伝達部材２０の前端部２０ａが前側仕切り板１８に結合されると共に、衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂが後側仕切り板１９に結合されている。この場合、後側仕切り板１９と衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂとの連結部での車体前後方向に対する連結強度が、前側仕切り板１８と衝撃伝達部材２０の前端部２０ａとの連結部での車体前後方向に対する連結強度より低く設定されている。
【００１３】
さらに具体的に述べると、衝撃伝達部材２０の前端部２０ａが前側仕切り板１８のほぼ中央部分に当接せしめられた状態でその前端部２０ａの外周面（例えば、外側の全周面）が前側仕切り板１８に溶接結合にて連結されている。一方、後側仕切り板１９には図２及び図３に示すようにそのほぼ中央部分に開口２１が形成されると共に、この開口２１の縁部の一部分（本実施形態では、互いに対向する円弧領域）を切り起こすことにより左右一対のフランジ２２ａ，２２ｂが設けられている。そして、衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂが上述のフランジ２２ａ，２２ｂ間を通して後側仕切り板１９の開口２１に差し込まれた状態の下で、上述のフランジ２２ａ，２２ｂに衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂが溶接結合部Ｗ１　，Ｗ２　（図２及び図３参照）を介して結合され、これにより衝撃伝達部材２０が後側仕切り板１９に連結されている。従って、後側仕切り板１９と衝撃伝達部材２０との間の溶接結合強度が前側仕切り板１８と衝撃伝達部材２０との間の溶接結合強度よりも低く（弱く）設定された状態の下で、前後一対の仕切り板１８，１９間に衝撃伝達部材２０が架設されてこの衝撃伝達部材２０を介して前後一対の仕切り板１８，１９が互いに連結されている。
【００１４】
かくして、上述の如き本実施形態の衝撃エネルギ吸収構造１０にあっては、座屈モード衝撃力が車両１に加わった場合にはサイドフレーム２，３が前端部分α，βから座屈変形し、折れモード衝撃力が車両１に加わった場合にはサイドフレーム２，３が折れモードの変形をするといった変形形態の違いに対して、座屈モード衝撃力に対してはサイドフレーム２，３を変形し易くして車両減速度を抑える一方、折れモード衝撃力に対してはサイドフレーム２，３を変形し難くして車両変形量を抑えるような構成となっている。
【００１５】
次に、上述の如き構成の衝撃エネルギ吸収構造についての動作を図４，図６，図７，及び図８を参照して具体的に説明すると、以下の通りである。まず、座屈モード衝撃力の入力前には、図４（Ａ）及び図７（Ａ）に示す状態になっている。そして、車両前方側から車両１に対して座屈モード衝撃力が作用すると、サイドフレーム２，３は図４（Ａ）に示す状態から図４（Ｂ）に示す状態、さらに詳しくは図７（Ａ）から図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態に座屈変形する。この際、座屈モード衝撃力にてサイドフレーム２，３の前端部分α，β（領域ａの部分）が図７（Ｂ）に示すように変形が終了すると、衝撃伝達部材２０が前側仕切り板１８にて車体後方側に向けて押され、これに伴って後側仕切り板１９が衝撃伝達部材２０にて車体後方に向けて押されることとなる。その際、後側仕切り板１９は、断面コ字形状のサイドフレーム２，３を内側に引っ張りながら変形される。それに応じて、後側仕切り板１９にて引っ張られたサイドフレーム２，３のフレーム部分すなわち後側仕切り板１９が取付けられている領域ｃの後側部分δの断面が小さくなるように変形されるので、この後側部分δに応力が集中し、その後側部分δが図４（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示す如く座屈変形し易くなって結果的に座屈変形がなされる。そのため、前記後側部分δにおいて衝撃エネルギが吸収され、車両１の減速度が緩和（低減）されることとなる。
【００１６】
次いで、後側仕切り板１９がある程度変形された後には、図７（Ｃ）に示すように、衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂと後側仕切り板１９との溶接結合部Ｗ１　，Ｗ２　が破断される。すなわち、前方側の溶接結合部の結合強度より後方側の溶接結合部の結合強度が低く（弱く）設定されているので、衝撃伝達部材２０が車体後方側に移動される過程で後方側の溶接結合部Ｗ１　，Ｗ２　による後側仕切り板１９と衝撃伝達部材２０との結合が破断されてこれら両仕切り板１９，２０が互いに分離され、衝撃伝達部材２０が後側仕切り板１９にて拘束されることなく車体後方側へ移動できる状態、すなわち、衝撃伝達部材２０の突っ張り作用にてサイドフレーム２，３の変形が抑制されることのない状態になる。これにより、サイドフレーム２，３のさらなる変形が促進される。
【００１７】
図５は、座屈モード衝撃力が入力した場合に車両１に生じる減速度を示すグラフであって、このグラフから明らかなように、本実施形態の衝撃エネルギ吸収構造を備えた車両１にあっては、サイドフレーム２，３のうちダッシュパネル４より後方の領域ｃの部分δが変形することにより、衝撃エネルギ吸収構造を備えない車両の場合に比べて減速度が低減（緩和）されていることがわかる。
【００１８】
また、車両前方側から車両１に対して折れモード衝撃力が作用した場合（図６（Ａ），（Ｂ）及び図８参照）、初期段階においてはサイドフレーム２，３の前端部分α，βの変形が小さいので、衝撃伝達部材２０が車体後方側に押されて移動されることはなく、従ってサイドフレーム２，３の領域ｃの部分を座屈変形させる機能は発揮されない。すなわち、この際には、図８に示す如くサイドフレーム２，３の前端部分α，βの変形が前側仕切り板１８の位置にまで及ばないため、衝撃伝達部材２０は作動せず、従ってサイドフレーム２，３の前端部分α，βより後方側のフレーム部分に座屈変形は生じない。一方、折れモード衝撃力に対しては、後側仕切り板１９と衝撃伝達部材２０の存在によりサイドフレーム２，３の領域ｃのフレーム部分δ（後側仕切り板１９の取付部分）における曲げ剛性は高くなるので、サイドフレーム２，３の折れ変形が抑制されて車両１の車体幅方向の変形量が減少されることとなる。すなわち、曲げ剛性が強くなるので、図６（Ｂ）に示すように、既述のサイドフレーム部分δにおいては曲げ変形を生じない。
【００１９】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、衝撃伝達部材２０として断面円形のパイプ材を用いたが、この衝撃伝達部材２０として角筒状部材や丸棒などの棒状部材にて構成しても良い。また、衝撃伝達部材２０の後端部２０ｂを後側仕切り板１９の２つのフランジ２２ａ，２２ｂに溶接結合するようにしたが、溶接結合の箇所は２箇所に限らず、１つ又は３つ以上の適宜箇所において溶接結合するようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、サイドフレームのうちダッシュパネルを挟んだ前後位置に延びるフレーム部分に、ダッシュパネルの前側部分に作用する衝撃エネルギをダッシュパネルの後側部分に伝達するための衝撃伝達機構を配置するようにしたものであるから、この衝撃伝達機構の機能により、座屈モード衝撃力の入力による車両減速度の急激な増加を防止することができると共に、折れモード衝撃力の入力による車体幅方向の車体変形量の増加を防止することができる。
【００２１】
また、請求項２に記載の本発明は、サイドフレームを断面コ字形状の部材にて構成すると共に、衝撃伝達機構を、ダッシュパネルの前方側において断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された前側仕切り板と、ダッシュパネルの後方側において断面コ字形状のサイドフレームの内部を仕切るように配設された後側仕切り板と、前側仕切り板と板後側仕切り板との間に架設されてこれら両仕切り板を互いに連結する衝撃伝達部材とで構成したものであるから、ダッシュパネルよりも前側のサイドフレームの前端部分に作用する衝撃エネルギをダッシュパネルよりも後側のサイドフレームの前端部分より後側のフレーム部分に伝達してこのフレーム部分に変形を生ぜしめることが可能となり、これによって車両減速度の急激な増加を防止することが可能となる。
【００２２】
また、請求項３に記載の本発明は、後側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度を、前側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部での車体前後方向に対する連結強度より低く設定するようにしたものであるから、車両への座屈モード衝撃力の入力時に後側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部が破断されるのに伴って、座屈モード衝撃力を効果的に吸収することができる。また、本発明によれば、溶接結合による結合強度を適宜に設定することが可能であり、ひいては衝撃エネルギの吸収の程度を任意に調整可能である。
【００２３】
また、請求項４に記載の本発明は、後側仕切り板に開口を形成して開口の縁部の一部分を切り起こすことによりフランジを設け、後側仕切り板の開口に衝撃伝達部材の後端部を差し込んだ状態の下で、フランジに衝撃伝達部材の後端部を溶接結合することにより衝撃伝達部材を後側仕切り板に連結するようにしたものであるから、衝撃伝達部材と後側仕切り板との連結部に別部品を用いる必要がないため、部品点数の増加を来たすことなく簡単な構造で済ますことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の衝撃エネルギ吸収構造を示す斜視図である。
【図２】後側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部を拡大して示す斜視図である。
【図３】後側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部を拡大して示す側面図である。
【図４】座屈モード衝撃力が車両に作用する場合のサイドフレームの変形動作を説明するためのものであって、図４（Ａ）は座屈モード衝撃力の入力前におけるサイドフレームの状態を示す側面図、図４（Ｂ）は座屈モード衝撃力の入力後におけるサイドフレームの状態を示す側面図である。
【図５】座屈モード衝撃力が車両に作用する場合の車両減速度とサイドフレーム変形量との関係を示すグラフである。
【図６】折れモード衝撃力が車両に作用する場合のサイドフレームの変形動作を説明するためのものであって、図５（Ａ）は折れモード衝撃力の入力前におけるサイドフレームの状態を示す側面図、図５（Ｂ）は折れモード衝撃力の入力後におけるサイドフレームの状態を示す側面図である。
【図７】座屈モード衝撃力が車両に作用する場合の衝撃伝達機構の作動状態を説明するためのものであって、図７（Ａ）は座屈モード衝撃力の入力前における衝撃伝達機構の状態を示す平面図、図７（Ｂ）は座屈モード衝撃力の入力後の初期段階における衝撃伝達機構の状態を示す平面図、図７（Ｃ）は座屈モード衝撃力の入力後に後側仕切り板と衝撃伝達部材との連結部が破断して衝撃伝達部材がさらに車体後方に移動されている状態を示す平面図である。
【図８】折れモード衝撃力が車両に作用した場合の衝撃伝達機構の作動状態を示す平面図である。
【図９】車両（自動車）に配設された左右一対のサイドフレームを示す斜視図である。
【図１０】衝撃エネルギ吸収構造を具備しないサイドフレームに座屈モード衝撃力が作用する場合のサイドフレームの変形動作を説明するためのものであって、図１０（Ａ）は座屈モード衝撃力の入力前におけるサイドフレームの状態を示す側面図、図１０（Ｂ）は座屈モード衝撃力の入力後におけるサイドフレームの状態を示す側面図である。
【図１１】潰れ誘発用ビードを設けたサイドフレームを示す斜視図である。
【図１２】衝撃エネルギ吸収構造を具備しないサイドフレームに折れモード衝撃力が作用する場合のサイドフレームの変形動作を説明するためのものであって、図１２（Ａ）は折れモード衝撃力の入力前におけるサイドフレームの状態を示す側面図、図１２（Ｂ）は折れモード衝撃力の入力後におけるサイドフレームの状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１　車両
２，３　サイドフレーム
４　ダッシュパネル
１０　衝撃エネルギ吸収構造
１１　サイドフレーム部分
１２　　衝撃伝達機構
２０　衝撃伝達部材
２１　開口
２２ａ，２２ｂ　フランジ
α，β　前端部分
γ　サイドフレーム部分
δ　後側部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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