(57)【要約】【課題】車幅方向における中央部の前面から荷重を受けたときのエネルギー吸収量を増大させることができる車両のエネルギー吸収構造を提供する。【解決手段】エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置されたパワートレインユニットと、車幅方向におけるパワートレインユニットの両側に、パワートレインユニットよりも車両前方に延出して設けられたサイドメンバーと、両端部がサイドメンバーの前端部に連結されたバンパー補強部材１とを備えた車両のエネルギー吸収構造において、バンパー補強部材１は、車幅方向における中央部の前面から荷重を受けた場合に、中央部よりもエンジンが配置されている側の部分が折れやすくなるように、エンジンが配置されている側の部分の曲げ強度を低下させる脆弱部が形成されている。【選択図】図１
2016107737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置されたパワートレインユニットと、車幅方向における前記パワートレインユニットの両側に、前記パワートレインユニットよりも車両前方に延出して設けられたサイドメンバーと、両端部が前記サイドメンバーの前端部に連結されたバンパー補強部材とを備えた車両のエネルギー吸収構造において、
前記バンパー補強部材は、前記車幅方向における前記中央部の前面から荷重を受けた場合に、前記中央部よりも前記エンジンが配置されている側の部分が折れやすくなるように、前記エンジンが配置されている側の部分の曲げ強度を低下させる脆弱部が形成されている
ことを特徴とする車両のエネルギー吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の前方から荷重を受けた際のエネルギーを吸収する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の前方に延出し、かつ車幅方向における両側に設けられたサイドメンバーと、それらサイドメンバーの前端部に掛け渡されたバンパー補強部材とが記載されている。このバンパー補強部材は、車幅方向における中央部に荷重が入力されたときに、その中央部を挟んだ両側の部分が車両の内側に変形することによりエネルギーを吸収するように構成されている。そのように中央部を挟んで両側の部分を、荷重が入力される中央部よりも先に変形させるために、バンパー補強部材のうち、上記変形を生じさせる部分の前面に貫通孔や凹部を形成して曲げ強度を低下させている。
【０００３】
なお、特許文献２に記載されたバンパー補強部材は、車幅方向における左右いずれか一方の前面から荷重が入力された場合に、サイドメンバーが損傷することを抑制するために、サイドメンバーに連結される部分の上下面に貫通孔を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２０２９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１６６７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたように車幅方向における中央部の前面から荷重が入力されたときに、車幅方向における中央部を挟んで両側が変形するようにバンパー補強部材を構成することにより、中央部が変形する場合よりもエネルギーの吸収量を増大させることができる。そのエネルギーの吸収量は、バンパー補強部材の変形によるものに限らず、エンジンルーム内に設けられたエンジンやトランスミッションなどの装置の移動量にも影響される。しかしながら、エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置された車両では、車幅方向における中央部の前面から荷重が入力された場合に、エンジンおよびトランスミッションの取付構造や各装置の質量、あるいはそれら装置の配置などの種々の条件に基づいて、トランスミッションが車両の後方側に移動するものの、エンジンが車両の後方側にほとんど移動しない場合がある。上述したように荷重を受けたときにエンジンが車両の後方側にほとんど移動しないと、その移動しない分、エネルギーを吸収することができない。そのため、車幅方向における中央部の前面から荷重を受けたときの、エネルギーの吸収量を増大させるために技術的な改善の余地があった。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車幅方向における中央部の前面から荷重を受けたときのエネルギーの吸収量を増大させることができる車両のエネルギー吸収構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置されたパワートレインユニットと、車幅方向における前記パワートレインユニットの両側に、前記パワートレインユニットよりも車両前方に延出して設けられたサイドメンバーと、両端部が前記サイドメンバーの前端部に連結されたバンパー補強部材とを備えた車両のエネルギー吸収構造において、前記バンパー補強部材は、前記車幅方向における前記中央部の前面から荷重を受けた場合に、前記中央部よりも前記エンジンが配置されている側の部分が折れやすくなるように、前記エンジンが配置されている側の部分の曲げ強度を低下させる脆弱部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置されたパワートレインユニットの車両前方にバンパー補強部材が掛け渡されており、そのバンパー補強部材のうちエンジン側の部分には、中央部に荷重を受けた際に折れやすくなるように脆弱部が形成されている。したがって、中央部の前方から荷重を受けると、脆弱部が変形するので、比較的車両の後方側に移動し難いエンジンを押圧することができる。そのため、エンジンおよびトランスミッションをほぼ同一（並行）に車両の後方側に移動させることができる。その結果、エンジンおよびトランスミッションを移動させる分、エネルギーを吸収することができるので、車幅方向における中央部でパワートレインユニットを押圧する場合と比較してエネルギー吸収量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明におけるバンパー補強部材に溝（凹部）を形成した例を説明するための斜視図である。
【図２】この発明におけるバンパー補強部材に穴を形成した例を説明するための斜視図である。
【図３】この発明におけるバンパー補強部材に曲げ強度を向上させるための凹ビードを一部除いて形成した例を説明するための斜視図である。
【図４】この発明におけるバンパー補強部材を異なる強度の部材により形成した例を説明するための斜視図である。
【図５】この発明におけるバンパー補強部材のうち車幅方向における一方側に曲げ強度を向上させるための充填剤を埋め込んだ例を説明するための斜視図である。
【図６】この発明におけるバンパー補強部材のうち車幅方向における一方側に曲げ強度を向上させるためのプレート部材を取り付けた例を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明で対象とすることのできる車両は、搭乗する空間を囲んで形成されたボディーから車両の前方に向けて配置されたサイドメンバーを備えている。このサイドメンバーは、車両の前方からの荷重を受けるものであって、車両の前端部附近まで延出している。なお、以下の説明における方向は、車両が先進走行する際における前後方向および左右方向を基準とした方向とする。
【００１１】
また、この車両は、従来知られたフロントエンジン・フロントドライブ式の車両と同様に、エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並んで配置されており、それらエンジンおよびトランスミッションにより構成されたパワートレインユニット（以下、ＰＴＵと記す）は、サイドメンバーの間に形成されたエンジンルーム内に収容されている。なお、従来知られている車両と同様にエンジンルーム内には、ＰＴＵの他に種々の装置が収容されている。
【００１２】
上述したサイドメンバーの前端部には、車幅方向に架け渡されたバンパー補強部材が連結されている。このバンパー補強部材は、車幅方向における内側の前方から比較的大きな荷重を受けた場合に、変形することによりエネルギーを吸収するものであって、金属などの比較的剛性の高い材料によって形成されている。なお、バンパー補強部材には、車両の外観を形成するためのバンパー本体部が連結されている。
【００１３】
上述したバンパー補強部材は、両端部がサイドメンバーに連結されているので、両端支持となる。このように両端支持された部材は、その中央部に荷重が作用すると、車幅方向における各部位には、中央部が最大となるように車幅方向の長さに比例した曲げモーメントが作用する。その曲げモーメントが、材料に基づいた最大曲げ応力と、断面形状に基づく塑性断面係数との積で求めることができる最大曲げモーメント（曲げ強度）以上となるとバンパー補強部材が変形（破壊）してエンジン側に窪む。したがって、バンパー補強部材の曲げ強度が、車幅方向で一定とした場合には、曲げモーメントが最も大きくなる中央部で変形が生じる。
【００１４】
一方、上述したように曲げモーメントは、車幅方向における中央部を最大として比例的に変化するので、中央部よりも両端のいずれか一方側の部分の曲げ強度を低下させることにより、中央部と異なる位置でバンパー補強部材を変形させることができる。より具体的には、所定の荷重が中央部に作用した場合に、その所定の荷重に基づいて中央部に作用する曲げモーメントが、中央部の曲げ強度よりも小さく、かつ曲げ強度を低下させた部分に上記所定の荷重に基づいて作用する曲げモーメントが、その部分の曲げ強度よりも大きくなるように、変形をさせる対象となる部分の曲げ強度を定めることにより、バンパー補強部材に荷重が入力されたときに、曲げ強度を低下させた部分を変形させることができる。
【００１５】
この発明におけるバンパー補強部材は、車幅方向における中央部の前方から荷重を受けた際に、車幅方向におけるエンジンが設けられている側の部分が、エンジンルーム側に窪んで変形して、ＰＴＵのうち後方側に比較的移動し難いエンジンを押圧するように構成されている。具体的には、車幅方向における中央部よりもエンジンが設けられている側の部分が、中央部よりも折れやすいように構成されている。その構成の一例を図１に示している。なお、図１に示すバンパー補強部材１は、断面形状が矩形状となるように中空に形成されている。また、図１に示す例では、図の左側にエンジンが配置されているものとして示している。
【００１６】
図１に示すバンパー補強部材１は、高さ方向に所定の長さを有する溝（または凹部）２が車幅方向における中央部よりもエンジン側であって、かつエンジンの前方の位置に形成されている。以下の説明では、車幅方向における溝２が形成されている位置を、「対象位置」と記し、この部分が、この発明を実施した場合における「脆弱部」に相当する。このように溝２を形成すると、対象位置の塑性断面係数が、車幅方向における中央部側の塑性断面係数よりも小さくなるので、対象位置の曲げ強度が、車幅方向における中央部の曲げ強度よりも小さくなる。また、バンパー補強部材１を変形させるように設計上定められた荷重が中央部に作用した場合に、その荷重に基づいて対象位置に作用する曲げモーメントが、対象位置の曲げ強度以上となるように、溝２の深さが定められている。さらに、対象位置は、車幅方向における中央部の前方から荷重を受けてエンジンルーム側に向けて変形した場合に、その変形した部分がエンジンを押圧することにより、エンジンおよびトランスミッションがほぼ同一（並行）に車両の後方側に移動する位置に定められており、その位置は、演算や実験あるいはシミュレーションなどにより求めることができる。なお、上記設計上定められた荷重が中央部に作用した場合であっても、その中央部が変形しないように中央部の曲げ強度が定められている。
【００１７】
上述したバンパー補強部材１を構成することにより、車幅方向における中央部の前方から荷重を受けた場合には、対象位置が変形して車両の後方側に移動し難いエンジンを押圧する。そのため、エンジンおよびトランスミッションをほぼ同一（並行）に車両の後方側に移動させることができる。その結果、エンジンおよびトランスミッションを移動させる分、エネルギーを吸収することができるので、車幅方向における中央部でＰＴＵを押圧する場合と比較してエネルギー吸収量を増大させることができる。言い換えれば、バンパー補強部材１の板厚を減少させるなど軽量化しても、車幅方向における中央部でＰＴＵを押圧する場合と同等のエネルギー吸収量とすることができるので、バンパー補強部材１を小型化することやコストを低減することができる。
【００１８】
図２は、対象位置に穴３を形成することにより、その部分の曲げ強度を低下させたものであり、他の構成は、図１に示す例と同一に形成されている。この穴３の大きさや数は、対象位置に要求される曲げ強度に応じて定めればよい。このように対象位置に穴３を形成することにより、図１と同様の効果を奏することができる。
【００１９】
図３は、バンパー補強部材１の前面でかつ高さ方向における中央部に、バンパー補強部材１の全体の曲げ強度を向上させるための凹ビード４が形成されている。このように曲げ強度を向上させる凹ビード４を形成することにより、バンパー補強部材１の板厚を低減させるなどして軽量化することができる。一方、図３に示す例では、上述したようにバンパー補強部材１がエンジンの前方側で変形するように、対象位置のみ凹ビード４が形成されていない。言い換えると、対象位置のみの曲げ強度が低下している。このように凹ビード４を対象位置のみ形成しないことにより、対象位置の曲げ強度が低下するので、図１や図２と同様の効果を奏することができる。
【００２０】
一方、曲げ強度は、上述したように塑性断面係数に応じて変化するので、対象位置の塑性断面係数を低下させるために、対象位置の板厚を低下させてもよい。図４は、その例を説明するための図であり、対象位置を挟んで車幅方向における中央部とは反対側の部分Ａの板厚を、中央部側の部分Ｂの板厚よりも薄くして形成されている。このように対象位置の板厚を変化させることにより、対象位置の塑性断面係数が小さくなり、その結果、対象位置の曲げ強度が中央部よりも低くなる。そのため、中央部に荷重が作用した場合には、対象位置が変形するので、図１や図２と同様の効果を奏することができる。なお、対象位置を挟んで中央部とは反対側の部分Ａも、対象位置と同一の板厚としているため、曲げ強度は、対象位置と同一となるが、中央部に荷重が作用した場合における曲げモーメントは、対象位置に作用する曲げモーメントよりも低く、その結果、その部分Ａに作用する曲げ応力が小さいので、結局、対象位置が変形する。
【００２１】
また、上述したように材料に基づいて最大曲げ応力が変化し、その最大曲げ応力に応じて曲げ強度が変化する。そのため、上述したように板厚を変化させて曲げ強度を変化させるものに限らず、材料を変えて曲げ強度を変化させるように構成していてもよい。具体的には、対象位置よりも中央部側の部分Ｂの材料を、対象位置を挟んで中央部とは反対側の部分Ａの材料よりも曲げ強度が高い材料としていてもよい。
【００２２】
さらに、図５に示す例では、バンパー補強部材１の中空部のうち対象位置よりも中央部側の部分Ｂに充填剤５が埋め込まれている。この充填剤５は、曲げ強度を向上させるためのものであって、その材料は特に限定されない。このように充填剤５が埋め込まれた部分Ａは、塑性断面係数が増大するとともに、最大曲げ応力が増大するので、曲げ強度が増大する。そのため、対象位置を挟んで中央部とは反対側の部分Ｂが中央部側の部分Ａの曲げ強度よりも小さくなるので、中央部に荷重が作用したときに対象位置でバンパー補強部材１を変形させることができる。その結果、図１ないし図４と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
図６に示す例は、他の部材６を対象位置よりも中央部側の部分Ａの前面に取り付けている。具体的には、断面形状がコの字型のプレート部材６を、バンパー補強部材１の前面および上下面に接触するように取り付けている。このようにプレート部材６を取り付けることにより、対象位置よりも中央部側の部分Ａの塑性断面係数が増大するとともに、曲げ応力が増大するので、対象位置を挟んで中央部とは反対側の部分Ｂよりも曲げ強度を増大させることができる。その結果、図１ないし図５に示す例と同様に、対象位置でバンパー補強部材１を変形させることができ、同様の効果を奏することができる。
【００２４】
なお、バンパー補強部材１の断面形状は、上述した例に限らず、要求される曲げ強度などに基づいて適宜変更していてもよい。また、対象位置の曲げ強度を、中央部の曲げ強度よりも低下させる手段は、図１ないし図６に示した例に限らず、他の手段により低下させていてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１…バンパー補強部材、  ２…溝（または凹部）、  ３…穴、  ４…凹ビード、  ５…充填剤、  ６…プレート部材。
【図１】
2016107737.tif 000003
【図２】
2016107737.tif 000004
【図３】
2016107737.tif 000005
【図４】
2016107737.tif 000006
【図５】
2016107737.tif 000007
【図６】
2016107737.tif 000008