JP2011207264A - Reinforcing structure of collision energy absorbing member of automobile - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の衝突時の衝突エネルギーを吸収してキャビン(客室)への衝撃力を緩和する衝突エネルギー吸収部材(衝撃吸収部材)の性能を向上させるための、自動車の衝突エネルギー吸収部材の補強構造に関するものである。 The present invention relates to a collision energy absorbing member for an automobile for improving the performance of a collision energy absorbing member (impact absorbing member) that absorbs the collision energy at the time of a car collision and relaxes the impact force on the cabin (cabin). The present invention relates to a reinforcing structure.
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)。 In order to protect passengers by absorbing the collision energy at the time of automobile collision and reducing the impact force on the cabin, it is effective to preferentially crush spaces other than the cabin, such as the engine room and trunk room, for example. . Therefore, when a collision energy absorbing member is disposed at an appropriate location such as the front, rear, or side of an automobile body and an impact load is applied during a collision, the collision energy absorbing member is axially moved (collision energy absorbing). The collision energy is absorbed by being deformed in the longitudinal direction of the member. As such a collision energy absorbing member, a front side member, a side sill, a rear side member, and the like are known (see, for example, Patent Document 1).
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。 Such a collision energy absorbing member will be described below by taking a front side member as an example.
フロントサイドメンバーは、図1(a)に示すように、キャビン10より前方の車体を構成する主要骨格11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、ここに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。
As shown in FIG. 1 (a), the front side member is a
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、鍔部12aの付いたU字形の横断面(鍔付き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。
Since the
ここで、自動車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10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。
Here, with regard to impact absorption performance (collision energy absorption performance) at the time of automobile collision, for example, in order to suppress deformation around the Gavin 10 in an offset frontal collision, to suppress deformation due to collision and to improve collision absorption energy. It is desirable that the
そこで、このような構造にするために、フロントサイドメンバー12全体の板厚を厚くしたり、図2(a)、(b)に示すように、フロントサイドメンバー12とほぼ同じ大きさのU字形断面を有する補強部材19をフロントサイドメンバー12の内側に重合固着したりすることが行われている。
Therefore, in order to make such a structure, the
しかしながら、フロントサイドメンバーの衝突エネルギー吸収性能を向上させるために、フロントサイドメンバー全体の板厚を厚くしたり、フロントサイドメンバーとほぼ同じ大きさのU字形断面を有する補強部材をフロントサイドメンバーの内側に重合固着したりする方法は、車体の重量が増加し、燃費の観点から好ましくない。 However, in order to improve the collision energy absorption performance of the front side member, the thickness of the entire front side member is increased, or a reinforcing member having a U-shaped cross section approximately the same size as the front side member is provided on the inner side of the front side member. The method of polymerizing and fixing to the resin increases the weight of the vehicle body and is not preferable from the viewpoint of fuel consumption.
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、自動車のフロントサイドメンバー等の衝突エネルギー吸収部材について、その衝突エネルギー吸収性能を効果的に向上させることができる、自動車の衝突エネルギー吸収部材の補強構造を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and it is possible to effectively improve the collision energy absorption performance of a collision energy absorbing member such as a front side member of an automobile. It aims at providing the reinforcement structure of an absorption member.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]自動車の衝突エネルギー吸収部材で、一端が開放された鍔付きU字形横断面を有する衝突エネルギー吸収部材において、該衝突エネルギー吸収部材に長手方向の衝撃力が加わった際に当該衝突エネルギー吸収部材の開放端側で最も変形すると予測される個所に対して、金属板材で作製したパッチ部材を当てて固着したことを特徴とする自動車の衝突エネルギー吸収部材の補強構造。 [1] A collision energy absorbing member of an automobile having a hooked U-shaped cross section with one end opened. When a longitudinal impact force is applied to the collision energy absorbing member, the collision energy absorbing member A reinforcing structure for a collision energy absorbing member of an automobile, wherein a patch member made of a metal plate is applied and fixed to a portion predicted to be most deformed on the open end side of the member.
[2]前記パッチ部材は、金属板材を折り曲げて作製したクリップ式パッチ部材であることを特徴とする前記[1]に記載の自動車の衝突エネルギー吸収部材の補強構造。 [2] The structure for reinforcing a collision energy absorbing member for an automobile according to [1], wherein the patch member is a clip-type patch member manufactured by bending a metal plate.
[3]前記パッチ部材は、金属板材を折り曲げて、くの字形断面にした部品を2枚組み合わせたパッチ部材であることを特徴とする前記[1]に記載の自動車の衝突エネルギー吸収部材の補強構造。 [3] Reinforcement of a collision energy absorbing member for automobiles according to [1], wherein the patch member is a patch member in which two metal plate members are bent to form a U-shaped cross section. Construction.
本発明においては、自動車の鍔付きU字形横断面を備えた衝突エネルギー吸収部材について、その衝突エネルギー吸収性能を効果的に向上させることができる。 In the present invention, the collision energy absorbing performance of a collision energy absorbing member having a U-shaped cross section with a flange of an automobile can be effectively improved.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでも、図1(b)に示したモデル化したフロントサイドメンバー12を対象にして述べることにする。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here again, the modeled
まず、本発明の一実施形態においては、フロントサイドメンバー12に対して長手方向に衝撃力が加わった際に、鍔付きU字形横断面の開放端側(ここでは、上端側)で最も変形する個所を有限要素法によるシミュレーション計算によって予測する。
First, in one embodiment of the present invention, when an impact force is applied to the
その一例を図3に示す。ここでは、フロントサイドメンバー12の材質は強度が590MPa級の鋼であるとし、図3(a)に示すように、フロントサイドメンバー12の後端を固定した状態で、先端部の下端側のS点に衝撃力による1m/sの強制変位を与えている。
An example is shown in FIG. Here, it is assumed that the material of the
その結果、図3(b)に、S点が40mm変位した際の塑性ひずみ分布を示すように、開放端側では図中のP点において最も塑性ひずみが大きい(最も変形する)ことが分かる。 As a result, as shown in FIG. 3B, the plastic strain distribution when the point S is displaced by 40 mm shows that the plastic strain is the largest (the most deformed) at the point P in the drawing on the open end side.
そこで、開放端側での最大変形個所であるP点に対して、図4(a)に示すように、鉄鋼やアルミ等の金属板材を曲げ加工にて作製したクリップ状のパッチ部材13をフロントサイドメンバー12の長手方向端部から差し込み、少なくとも鍔部12aと縦壁部の2個所をスポット溶接で接合する。これにより、図4(b−1)に斜視図、図4(b−2)に図4(b−1)のA−A断面図を示すように、P点とその近傍がクリップ状パッチ部材13で補強された構造となる。
Therefore, as shown in FIG. 4A, a clip-
これによって、開放端側での最大変形個所P点とその近傍が変形し難くなり、フロントサイドメンバー12の衝突エネルギーの吸収量が増加する。
As a result, the maximum deformation point P on the open end side and the vicinity thereof are not easily deformed, and the amount of collision energy absorbed by the
しかも、P点とその近傍のみを覆うようなクリップ状パッチ部材13を用いているので、図2に示したような、フロントサイドメンバー12とほぼ同じ大きさのU字形断面を有する補強部材19をフロントサイドメンバー12に重合固着する場合に比べて、ほとんど車体重量の増加にはならない。見方を変えれば、クリップ状パッチ部材13で補強する前と同程度の衝突エネルギー吸収量を有すればよい場合には、フロントサイドメンバー12の板厚を薄くすることができ、重量を軽減することが可能になる。
In addition, since the clip-
なお、クリップ状パッチ部材13の取り付けには手間がかかる場合には、クリップ状パッチ部材13に代えて、図5に横断面図(図4(b−1)のA−A断面図に相当)を示すように、金属板材を折り曲げて、くの字形断面にした2枚の部品14a、14bを組み合わせた2枚組みパッチ部材14を用いてもよい。この場合にも、少なくとも鍔部12aと縦壁部の2個所をスポット溶接で接合する。
In addition, when it takes time to attach the clip-
ちなみに、パッチ部材13、14の寸法については、フロントサイドメンバー12の寸法やP点の予測変形量の大きさ等を考慮して定めればよい。
Incidentally, the dimensions of the
このようにして、この実施形態においては、衝突エネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバー12の衝突エネルギー吸収性能を効果的に向上させることができる。
Thus, in this embodiment, the collision energy absorption performance of the
なお、この実施形態では、フロントサイドメンバーを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の鍔付きU字形横断面を有する衝突エネルギー吸収部材にも適用できることはいうまでもない。 In this embodiment, the front side member has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to other collision energy absorbing members having a U-shaped cross section with a hook. Needless to say.
本発明の実施例1として、図6(a)に示すような、フロントサイドメンバー12とほぼ同じ大きさのU字形断面を有する補強部材19をフロントサイドメンバー12の内側に重合固着した場合を従来例とし、図6(b)に示すような、上記の本発明の一実施形態に基づいて、クリップ状パッチ部材13によって補強した場合を本発明例として、両者の衝突エネルギー吸収性能(ここでは、平均崩壊荷重)が同等になるようにした際の両者の重量を比較した。なお、フロントサイドメンバー12の材質は強度が590MPa級の鋼とし、板厚は2.3mmとした。また、U字形断面補強部材19とクリップ状パッチ部材13の材質もそれぞれ強度が590MPa級の鋼とした。
As Example 1 of the present invention, a case where a reinforcing
その結果、従来例では、板厚が1.6mmのU字形断面補強部材19を用い、本発明例では、板厚が1.0mmのクリップ状パッチ部材13を用いた場合に、図7に示すように、両者の平均崩壊荷重がほぼ15kNと同等になった。これにより、本発明例においては、従来例に比べて20%の軽量化が達成された。
As a result, the U-shaped
これによって、本発明の有効性を確認することができた。 Thereby, the effectiveness of the present invention could be confirmed.
10 キャビン(客室)
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 鍔部
13 クリップ状パッチ部材
14 2枚組みパッチ部材
14a、14b くの字形断面の部品
19 U字形断面を有する補強部材
10 cabins (guest rooms)
11
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