JP3690459B2 - アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアーチ形状部を有するフロントサイドメンバ、より具体的には、車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車体の前部構造に配置されている代表的なエネルギ吸収部材としては、図３に示すような、フロントサイドメンバがある。
図３において、前輪駆動車では一般的にドライブシャフトとの干渉を避けるため、エネルギ吸収部材１は、通常２に示されるようなアーチ型にえぐれた構造をしている。このアーチ形状部２付近には、エンジンマウントのブラケット３がマウントされており、またサスペンションメンバマウンティングボルト４により、サスペンションメンバが取り付けられている。
【０００３】
ここで、エンジンマウントブラケット３締結部位からサスペンションメンバマウンティングボルト４が配置される付近は、エンジン振動や路面入力振動を他の車体各部位に伝えにくくしたり、また、衝突時にエネルギ吸収部材としてのメンバ前端部をしっかりと潰すことにより、この部分で衝突荷重を受け止め衝突エネルギ吸収させる目的で、アーチ形状部２より車体後方側には補強材が組み込まれたり、あるいは差厚テーラードブランク材によりメンバの前端部よりも厚肉化されて用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバは、潰れてエネルギ吸収を行なう前端部（図３、Ａ部分）は比較的薄い均一板厚が用いられ、その前端部に続く後端部（図３、Ｂ部分）は、衝突荷重を受け止めるため肉厚化された構造となっている。しかし、主に衝突時のエネルギ吸収を行なうメンバ前端部は均一板厚の閉断面中空構造となっているため、一定の波長でしかバックリングせず、部材前端部のみに注目した場合でも、その一部しかエネルギ吸収に寄与せず、重量当たりのエネルギ吸収効率がよくないという問題があった。さらに、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバでエネルギ吸収量を増すためには、メンバ部材前端部を一層多角形断面化することにより衝突時の反力増加の方策がとられてきたが、同様にメンバ部材前端部のみに注目した場合でも、その一部しかエネルギ吸収に寄与せず、重量当たりのエネルギ吸収効率がよくないという問題は解決されないままであった。そこで車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを得ることが課題となっていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させることができるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、その構成を、車体前部に位置し、車両の進行方向と平行に配置されたアーチ形状部を有する閉断面構造のフロントサイドメンバにおいて、軸圧潰モードで変形する閉断面形状を有する前端部を、該前端部の先端部ほど板厚が薄く、後方にかけて板厚が厚くなるよう連続的に一定割合で変化させ、かつ、その板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上としたフロントサイドメンバとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの実施の形態を、実施例および比較例を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【０００８】
（実施例１）
強度が４５ｋｇ／ｍｍ２からなる鋼管強度材を用い、液圧バルジ成形することにより、図１に示すような、実施例１の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバ１０を形成した。図１において、Ｃの方向が車体の前方である。まず部材１０の構成を説明すると、部材の後端部Ｂは板厚２．３ｍｍの均一厚さである。前端部Ａは長さ４０ｃｍであり、断面は、高さ９０ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形となっている。前端部Ａは、最先端部の板厚が１．４ｍｍで、先端から後方にかけて板厚が連続的に一定割合で増加しており、４０ｃｍ後端位置の板厚は２．３ｍｍで、後端部Ｂの部材と一体となっている。前端部Ａの板厚変化率は０．０９８％／ｍｍである。
【０００９】
（実施例２）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を１．６ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０７６％／ｍｍである、実施例２の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１０】
（実施例３）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を１．８ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０５４％／ｍｍである、実施例３の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１１】
（比較例１）
実施例１と同様な材料および図１と同様な形状で、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバの後端部Ｂの板厚が２．３ｍｍ、前端部Ａの板厚が１．８ｍｍの均一厚さで構成された差厚テーラードブランク材を用いてプレス成形を行い、『コ』の字型断面部材を作製し、同様な板厚で平板の差厚テーラードブランク材とで閉断面構造を構成してスポット溶接により接合し、比較例１の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。比較例１の前端部Ａの板厚変化率は０である。
【００１２】
（比較例２）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を２．０ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０３３％／ｍｍである、比較例２の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１３】
＜評価試験＞
実施例１〜３および比較例１，２で得られた閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを台車に取り付け、剛体壁に３０ｋｍ／ｈの速度で、図１のＣの方向に衝突させ、その時の剛体壁反力と部材潰れ長さをそれぞれ測定した。その結果を図２に示す。
【００１４】
図２に示されている反力−変位線図の後半の反力急落挙動は、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバのアーチ部の折れ曲がり発生に伴う現象であることが、高速度カメラによる部材変形挙動の撮影結果から判明した。
【００１５】
図２からも明らかなように、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバの前端部Ａの板厚が変化していることにより、折れ曲がり開始の潰れの長さは増大し、また、実施例１〜３の板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上の場合では、部材の折れ曲がり開始までのエネルギ吸収量が増加しているのが認められた。
【００１６】
ここで、本発明のエネルギ吸収部材（アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ）について、衝突による折れ曲がり開始までのエネルギ吸収量を、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ重量で除した重量当たりのエネルギ吸収量の比較を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
表１において、各部材における前端部Ａの板厚の傾斜度を長さ当たりの板厚変化率として表している。例えば、実施例３の場合、前端部Ａの板厚のテーパが２．３／１．８の部材であるため、長さ当たりの板厚変化率は、
（２．３−１．８）／２．３＊１００／４００ｍｍ＝０．０５４％／ｍｍ
となる。
【００１９】
表１からも明らかなように、前端部Ａの板厚のテーパが２．３／１．８以上では、重量当たりのエネルギ吸収量が、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバに比べて向上している。ただし、前端部Ａの板厚のテーパ度が小さくなる比較例２の場合は、最先端板厚が２．０ｍｍであり、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの潰れ挙動とほとんど変わらない結果が得られた。これは、前端部Ａの板厚のテーパを塑性加工により形成しているため、板厚を薄くするに従い材料の加工硬化度が増大し、前端部Ａの板厚テーパによるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの長手方向の部材座屈強度変化を、この加工硬化による強度上昇が打ち消す方向に作用するためである。この現象により、本発明のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの前端部Ａの板厚にテーパを設けることにより、前方から後方にかけて部材座屈強度を連続的に高くするという効果が打ち消されることになる。したがって、エネルギ吸収量を向上させるためには、確実に部材先端から後方にかけて、部材の座屈強度に傾斜を持たせる必要があり、その板厚変化率は０．０５％／ｍｍ以上が良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、その構成を、車体前部に位置し、車両の進行方向と平行に配置されたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバにおいて、軸圧潰モードで変形する閉断面形状を有する前端部を、該前端部の先端部ほど板厚が薄く、後方にかけて板厚が厚くなるよう連続的に一定割合で変化させ、かつ、その板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上としたフロントサイドメンバとすることとしたため、前端部の先端部から順に連続的に塑性座屈し、塑性変形領域を増大させることが可能となり、その結果、効果的にエネルギ吸収を向上させることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの実施の形態を説明する構成図である。
【図２】実施例および比較例で得た各エネルギ吸収部材（アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ）について、剛体壁反力と潰れ長さの関係を説明する図である。
【図３】従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを説明する構成図である。
【符号の説明】
１０ アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ
Ａ 前端部
Ｂ 後端部
【発明の属する技術分野】
本発明はアーチ形状部を有するフロントサイドメンバ、より具体的には、車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車体の前部構造に配置されている代表的なエネルギ吸収部材としては、図３に示すような、フロントサイドメンバがある。
図３において、前輪駆動車では一般的にドライブシャフトとの干渉を避けるため、エネルギ吸収部材１は、通常２に示されるようなアーチ型にえぐれた構造をしている。このアーチ形状部２付近には、エンジンマウントのブラケット３がマウントされており、またサスペンションメンバマウンティングボルト４により、サスペンションメンバが取り付けられている。
【０００３】
ここで、エンジンマウントブラケット３締結部位からサスペンションメンバマウンティングボルト４が配置される付近は、エンジン振動や路面入力振動を他の車体各部位に伝えにくくしたり、また、衝突時にエネルギ吸収部材としてのメンバ前端部をしっかりと潰すことにより、この部分で衝突荷重を受け止め衝突エネルギ吸収させる目的で、アーチ形状部２より車体後方側には補強材が組み込まれたり、あるいは差厚テーラードブランク材によりメンバの前端部よりも厚肉化されて用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバは、潰れてエネルギ吸収を行なう前端部（図３、Ａ部分）は比較的薄い均一板厚が用いられ、その前端部に続く後端部（図３、Ｂ部分）は、衝突荷重を受け止めるため肉厚化された構造となっている。しかし、主に衝突時のエネルギ吸収を行なうメンバ前端部は均一板厚の閉断面中空構造となっているため、一定の波長でしかバックリングせず、部材前端部のみに注目した場合でも、その一部しかエネルギ吸収に寄与せず、重量当たりのエネルギ吸収効率がよくないという問題があった。さらに、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバでエネルギ吸収量を増すためには、メンバ部材前端部を一層多角形断面化することにより衝突時の反力増加の方策がとられてきたが、同様にメンバ部材前端部のみに注目した場合でも、その一部しかエネルギ吸収に寄与せず、重量当たりのエネルギ吸収効率がよくないという問題は解決されないままであった。そこで車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを得ることが課題となっていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、車両衝突時において効果的にエネルギ吸収量を向上させることができるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、その構成を、車体前部に位置し、車両の進行方向と平行に配置されたアーチ形状部を有する閉断面構造のフロントサイドメンバにおいて、軸圧潰モードで変形する閉断面形状を有する前端部を、該前端部の先端部ほど板厚が薄く、後方にかけて板厚が厚くなるよう連続的に一定割合で変化させ、かつ、その板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上としたフロントサイドメンバとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの実施の形態を、実施例および比較例を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【０００８】
（実施例１）
強度が４５ｋｇ／ｍｍ２からなる鋼管強度材を用い、液圧バルジ成形することにより、図１に示すような、実施例１の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバ１０を形成した。図１において、Ｃの方向が車体の前方である。まず部材１０の構成を説明すると、部材の後端部Ｂは板厚２．３ｍｍの均一厚さである。前端部Ａは長さ４０ｃｍであり、断面は、高さ９０ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形となっている。前端部Ａは、最先端部の板厚が１．４ｍｍで、先端から後方にかけて板厚が連続的に一定割合で増加しており、４０ｃｍ後端位置の板厚は２．３ｍｍで、後端部Ｂの部材と一体となっている。前端部Ａの板厚変化率は０．０９８％／ｍｍである。
【０００９】
（実施例２）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を１．６ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０７６％／ｍｍである、実施例２の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１０】
（実施例３）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を１．８ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０５４％／ｍｍである、実施例３の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１１】
（比較例１）
実施例１と同様な材料および図１と同様な形状で、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバの後端部Ｂの板厚が２．３ｍｍ、前端部Ａの板厚が１．８ｍｍの均一厚さで構成された差厚テーラードブランク材を用いてプレス成形を行い、『コ』の字型断面部材を作製し、同様な板厚で平板の差厚テーラードブランク材とで閉断面構造を構成してスポット溶接により接合し、比較例１の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。比較例１の前端部Ａの板厚変化率は０である。
【００１２】
（比較例２）
実施例１において、前端部Ａの最先端部の板厚を２．０ｍｍとした他は同様にして、前端部Ａの板厚変化率が０．０３３％／ｍｍである、比較例２の閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを形成した。
【００１３】
＜評価試験＞
実施例１〜３および比較例１，２で得られた閉断面中空構造からなるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを台車に取り付け、剛体壁に３０ｋｍ／ｈの速度で、図１のＣの方向に衝突させ、その時の剛体壁反力と部材潰れ長さをそれぞれ測定した。その結果を図２に示す。
【００１４】
図２に示されている反力−変位線図の後半の反力急落挙動は、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバのアーチ部の折れ曲がり発生に伴う現象であることが、高速度カメラによる部材変形挙動の撮影結果から判明した。
【００１５】
図２からも明らかなように、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバの前端部Ａの板厚が変化していることにより、折れ曲がり開始の潰れの長さは増大し、また、実施例１〜３の板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上の場合では、部材の折れ曲がり開始までのエネルギ吸収量が増加しているのが認められた。
【００１６】
ここで、本発明のエネルギ吸収部材（アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ）について、衝突による折れ曲がり開始までのエネルギ吸収量を、アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ重量で除した重量当たりのエネルギ吸収量の比較を表１に示す。
【００１７】
【表１】
表１において、各部材における前端部Ａの板厚の傾斜度を長さ当たりの板厚変化率として表している。例えば、実施例３の場合、前端部Ａの板厚のテーパが２．３／１．８の部材であるため、長さ当たりの板厚変化率は、
（２．３−１．８）／２．３＊１００／４００ｍｍ＝０．０５４％／ｍｍ
となる。
【００１９】
表１からも明らかなように、前端部Ａの板厚のテーパが２．３／１．８以上では、重量当たりのエネルギ吸収量が、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバに比べて向上している。ただし、前端部Ａの板厚のテーパ度が小さくなる比較例２の場合は、最先端板厚が２．０ｍｍであり、従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの潰れ挙動とほとんど変わらない結果が得られた。これは、前端部Ａの板厚のテーパを塑性加工により形成しているため、板厚を薄くするに従い材料の加工硬化度が増大し、前端部Ａの板厚テーパによるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの長手方向の部材座屈強度変化を、この加工硬化による強度上昇が打ち消す方向に作用するためである。この現象により、本発明のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの前端部Ａの板厚にテーパを設けることにより、前方から後方にかけて部材座屈強度を連続的に高くするという効果が打ち消されることになる。したがって、エネルギ吸収量を向上させるためには、確実に部材先端から後方にかけて、部材の座屈強度に傾斜を持たせる必要があり、その板厚変化率は０．０５％／ｍｍ以上が良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、その構成を、車体前部に位置し、車両の進行方向と平行に配置されたアーチ形状部を有するフロントサイドメンバにおいて、軸圧潰モードで変形する閉断面形状を有する前端部を、該前端部の先端部ほど板厚が薄く、後方にかけて板厚が厚くなるよう連続的に一定割合で変化させ、かつ、その板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上としたフロントサイドメンバとすることとしたため、前端部の先端部から順に連続的に塑性座屈し、塑性変形領域を増大させることが可能となり、その結果、効果的にエネルギ吸収を向上させることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアーチ形状部を有するフロントサイドメンバの実施の形態を説明する構成図である。
【図２】実施例および比較例で得た各エネルギ吸収部材（アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ）について、剛体壁反力と潰れ長さの関係を説明する図である。
【図３】従来のアーチ形状部を有するフロントサイドメンバを説明する構成図である。
【符号の説明】
１０ アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ
Ａ 前端部
Ｂ 後端部
Claims (1)
- 車体前部に位置し、車両の進行方向と平行に配置されたアーチ形状部を有する閉断面構造のフロントサイドメンバにおいて、軸圧潰モードで変形する閉断面形状を有する前端部を、該前端部の先端部ほど板厚が薄く、後方にかけて板厚が厚くなるよう連続的に一定割合で変化させ、かつ、その板厚変化率が０．０５％／ｍｍ以上であることを特徴とするフロントサイドメンバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05826698A JP3690459B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05826698A JP3690459B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11255146A JPH11255146A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3690459B2 true JP3690459B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=13079376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05826698A Expired - Fee Related JP3690459B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | アーチ形状部を有するフロントサイドメンバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3690459B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160055486A (ko) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 사이드 멤버 |
| KR20160059247A (ko) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 사이드 멤버 |
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| EP1325859B1 (en) | 2001-11-13 | 2017-03-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Front body structure for vehicle enhancing the absorbing efficiency of the energy in case of a collision |
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-
1998
- 1998-03-10 JP JP05826698A patent/JP3690459B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160055486A (ko) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 사이드 멤버 |
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| KR20160059247A (ko) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 사이드 멤버 |
| KR101664042B1 (ko) | 2014-11-18 | 2016-10-24 | 현대자동차 주식회사 | 차량의 프론트 사이드 멤버 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11255146A (ja) | 1999-09-21 |
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