説明

車体構造

【課題】上部が開放されたU字形断面で衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材(例えば、フロントサイドメンバー)を備えた車体構造において、車両の衝突等の際に、車体骨格部材の変形を抑え、かつその衝突吸収エネルギーを向上させることができる車体構造を提供する。
【解決手段】フロントサイドメンバー12の内側(特に、曲げ部12A近傍の内側)に、下部が開いた逆U字形断面を有し、フロントサイドメンバー12の縦壁部12bの高さの1/3以上の高さの縦壁部20bを備えた補強材20を設置し、それによってフロントサイドメンバー12を閉断面構造にする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車体構造に係り、特に、衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材を備えた車両の車体構造に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の衝突時の衝突エネルギーを吸収してキャビンへの衝撃力を緩和することによって乗員の保護を図るためには、例えばエンジンルームやトランクルームといったキャビン以外のスペースを優先的に潰すことが有効である。そこで、自動車の車体の前部、後部あるいは側部等の適切な個所に、衝突エネルギー吸収部材が配置され、衝突時の衝撃荷重が負荷されると、衝突エネルギー吸収部材が軸方向(衝突エネルギー吸収部材の長手方向)へ変形することによって衝突エネルギーを吸収するようになっている。このような衝突エネルギー吸収部材として、フロントサイドメンバー、サイドシル、リアサイドメンバ等が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような衝突エネルギー吸収部材について、以下では、フロントサイドメンバーを例にして述べることにする。
【0004】
図1(a)は車両の車体構造の一例を示すものである。図中、矢印FRは車両前後方向、矢印UPは車両上下方向、矢印INは車両内側方向を示す。
【0005】
図1(a)に示すように、フロントサイドメンバー11は、キャビン(車室)1より前方の車体を構成する主要骨格であり、クワガタの大顎のように前方に飛び出した二本のフレーム(骨格)であって、車室1とエンジンルーム2とを仕切るダッシュパネルに上面が接合されて車両後方斜め下方へ延設されており、エンジンやサスペンション等が取り付けられるとともに、衝突時の衝撃(衝突エネルギー)を吸収する役割を与えられている。すなわち、フロントサイドメンバー11は、衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材となっている。
【0006】
なお、フロントサイドメンバー11は、通常、上部が開放された略U字形の横断面を有しているので、ここでは、図1(b−1)に斜視図、図1(b−2)に図1(b−1)のA−A断面図を示すような、底部12aと縦壁部12bとフランジ部12cを備えたU字形の横断面(フランジ付きU字形横断面)を備えた形状にモデル化したフロントサイドメンバー12で説明することにする。
【0007】
ここで、車両の衝突時の衝撃吸収性能(衝突エネルギー吸収性能)については、例えばオフセット前面衝突において、ギャビン1まわりの変形を抑えるために、衝突による変形を抑え、かつ衝突吸収エネルギーを向上させるには、フロントサイドメンバー12が長手方向に折れ難くかつ衝突エネルギーの吸収量が大きくなるような構造であることが望ましい。
【0008】
通常、フロントサイドメンバー12には、車両前後方向中間部に、曲げ部12Aが形成されており、車両の衝突等によってフロントサイドメンバー12に車両前方側から荷重Fが作用した場合、この曲げ部12Aに大きな曲げモーメントMが作用する。
【0009】
そこで、フロントサイドメンバー12の曲げ部12Aの強度を向上する方法として、従来、図2に横断面図を示すように、フロントサイドメンバー12の内側(特に、曲げ部12A近傍の内側)に、車両上部方向に開いたU字形断面の補強材30を追加するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2008−155749号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、上記のように、フロントサイドメンバー12の内側に、車両上部方向に開いたU字形断面の補強材30を追加する方法においては、車両が衝突した際に、曲げモーメントMの作用によって曲げ圧縮側となる、フロントサイドメンバー12(特に、曲げ部12A近傍)の断面上部が崩れやすく、強度が保持できないという問題がある。
【0012】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、上部が開放されたU字形断面で衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材(例えば、フロントサイドメンバー)を備えた車体構造において、車両の衝突等の際に、車体骨格部材の変形を抑え、かつその衝突吸収エネルギーを向上させることができる車体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】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、衝突エネルギー吸収部材を兼ねたU字形断面の車体骨格部材に対して、従来のような、上部が開いたU字形断面の補強材に代えて、下部が開いた逆U字形断面の補強材を設置することによって、車体骨格部材を閉断面構造にすれば、車両の衝突時等の変形による断面崩れを抑制し、衝突吸収エネルギーを高めることができるとの考えに至った。
【0014】
上記の考え方に基づいて、本発明は以下の特徴を有している。
【0015】
[1]上部が開放されたU字形断面で衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材を備えた車体構造において、前記U字形断面の車体骨格部材の内側に、下部が開いた逆U字形断面を有し、前記車体骨格部材の縦壁部の高さの1/3以上の高さの縦壁部を備えた補強材が設置され、前記車体骨格部材の縦壁部と前記補強材の縦壁部が固着されていることを特徴とする車体構造。
【0016】
[2]前記車体骨格部材は、フロントサイドメンバーであることを特徴とする前記[1]に記載の車体構造。
【発明の効果】
【0017】
本発明においては、衝突時等の変形による車体骨格部材の断面崩れを抑制し、かつその衝突吸収エネルギーを高めることができる。言い換えれば、従来よりも部品重量を軽量化しても、従来と同等の衝撃吸収性能(衝突エネルギー吸収性能)を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】車両のフロントサイドメンバーを示す図である。
【図2】従来技術を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態を示す図である。
【図5】本発明の実施例の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、前述の図1(a)に示した車体構造を対象にして述べる。
【0020】
すなわち、この実施形態における車体構造は、衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材として、フロントサイドメンバー11を備えている。フロントサイドメンバー11は、図1(a)に示すように、キャビン(車室)1より前方の車体を構成する主要骨格であり、クワガタの大顎のように前方に飛び出した二本のフレーム(骨格)であって、車室1とエンジンルーム2とを仕切るダッシュパネルに上面が接合されて車両後方斜め下方へ延設されており、エンジンやサスペンション等が取り付けられるとともに、衝突時の衝撃(衝突エネルギー)を吸収する役割を与えられている。すなわち、フロントサイドメンバー11は、衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材となっている。
【0021】
そして、フロントサイドメンバー11は、通常、上部が開放された略U字形の横断面を有しているので、ここでも、図1(b−1)に斜視図、図1(b−2)に図1(b−1)のA−A断面図を示すように、底部12aと縦壁部12bとフランジ部12cを備えたU字形の横断面(フランジ付きU字形横断面)を備えた形状にモデル化したフロントサイドメンバー12で説明することにする。
【0022】
その上で、図3は、本発明の一実施形態における基本的な考え方を示すものである。すなわち、この実施形態においては、図3に断面図を示すように、フロントサイドメンバー12の内側(特に、曲げ部12A近傍の内側)に、下部が開いた逆U字形断面の補強材20を設置し、それによってフロントサイドメンバー12を閉断面構造にしている。
【0023】
ここで、補強材20の縦壁部20bは、フロントサイドメンバー12の縦壁部12bの高さの1/3以上の高さを有している。そして、補強材20の縦壁部20bはフロントサイドメンバー12の縦壁部12bの一部に重なり合うように固着されている。
【0024】
このようにフロントサイドメンバー12を閉断面構造にすることによって、車両が衝突した際に、曲げモーメントMの作用でフロントサイドメンバー12(特に、曲げ部12A近傍)の断面上部が曲げ圧縮側となっても、フロントサイドメンバー12の断面上部が崩れることが抑制されるとともに、その衝突吸収エネルギーを高めることができる。
【0025】
さらに、フロントサイドメンバー12と補強材20のそれぞれの縦壁部12bと20bが重なり合う様に固着され、縦壁部が二重の構造になっているので、フロントサイドメンバー12に作用する曲げモーメントMを抑制することができる。縦壁部12bと20bが重なり合う範囲は、フロントサイドメンバー12の縦壁部12bの高さの1/3以上とすることが好ましい。
【0026】
なお、逆U字形断面の補強材20は、フロントサイドメンバー12の長手方向に沿って連続的に設置してもよいが、大きな曲げモーメントが作用する曲げ部12A近傍に局所的に配置してもよい。
【0027】
図4は、この実施形態における施工状態を示すものであり、逆U字形断面の補強材20は、アーク溶接によりフロントサイドメンバー12の縦壁部12bに接合されている。さらに、フロントサイドメンバー12のフランジ部12cがダッシュパネル3に溶接されている。
【0028】
なお、逆U字形断面の補強材20の接合については、逆U字形断面の補強材20もしくはフロントサイドメンバー12の縦壁部12bにスポットガン用の作業穴を設けて、スポット溶接としてもよい。
【0029】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施形態が可能であることは言うまでもない。
【実施例1】
【0030】
本発明の実施例として、フロントサイドメンバー12の内側に、図2に示したような、上部方向に開いたU字形断面の補強材30を設置した場合を従来例とし、フロントサイドメンバー12の内側に、図3に示したような、下部方向に開いた逆U字形断面の補強材20を設置した場合を本発明例として、両者の衝撃吸収性能(衝突エネルギー吸収性能)を比較した。
【0031】
その結果、図5に荷重−変位曲線を示すように、本発明例の方が、従来例に比べて、強度(最高荷重)が高いとともに、衝突吸収エネルギーも大きいことが分かる。
【0032】
これによって、本発明の有効性が確認された。
【符号の説明】
【0033】
1 キャビン(車室)
2 エンジンルーム
3 ダッシュパネル
11 フロントサイドメンバー
12 フロントサイドメンバー(モデル化)
12A フロントサイドメンバーの曲げ部
12a フロントサイドメンバーの底部
12b フロントサイドメンバーの縦壁部
12c フロントサイドメンバーのフランジ部
20 逆U字形断面の補強材
20b 逆U字形断面の補強材の縦壁部
30 U字形断面の補強材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部が開放されたU字形断面で衝突エネルギー吸収部材を兼ねた車体骨格部材を備えた車体構造において、前記U字形断面の車体骨格部材の内側に、下部が開いた逆U字形断面を有し、前記車体骨格部材の縦壁部の高さの1/3以上の高さの縦壁部を備えた補強材が設置され、前記車体骨格部材の縦壁部と前記補強材の縦壁部が固着されていることを特徴とする車体構造。
【請求項2】
前記車体骨格部材は、フロントサイドメンバーであることを特徴とする請求項1に記載の車体構造。

【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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【公開番号】特開2011−207265(P2011−207265A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−74502(P2010−74502)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【出願人】(000001258)JFEスチール株式会社 (8,589)
【Fターム(参考)】