JP4281555B2 - 車体構造体 - Google Patents

Description

本発明は、各々断面略ハット形状に形成された一対のパネル材を向き合わせて双方のフランジ部同士を少なくとも接着剤による接合を用いて接合することにより構成された閉断面構造の車体構造体に関する。

一般に、フロントサイドメンバやリヤサイドメンバ或いはロッカ等の車体構造体は、車両前後方向を長手方向として配置されており、衝突時には軸圧縮荷重を受ける。このため、これらの車体構造体には軸圧縮荷重に対して十分な剛性を備えていることが要求される。従って、通常は各々断面略ハット形状に形成されたアウタパネルとインナパネルとを向き合わせて閉断面構造とし、双方のフランジ部をスポット溶接で接合することが多い。

ところで、昨今では要求特性に応えることが可能な接着剤が開発されてきていることから、従来のスポット溶接によるフランジ接合に替えて、接着剤によるフランジ接合が採用されてきている。この種の接着剤を使ったフランジ接合を採用した先行技術としては下記特許文献１に開示された技術があり、以下に図面を用いて簡単に説明する。

図４に示されるように、この車体構造体１００では、各々断面略ハット形状に形成された一対のパネル１０２、１０４で構成されている。各パネル１０２、１０４は、断面コ字状の本体部１０２Ａ、１０４Ａと、左右のフランジ部１０２Ｂ、１０４Ｂとによって構成されている。左右のフランジ部１０２Ｂ、１０４Ｂは波形に形成されており、双方のフランジ部１０２Ｂ、１０４Ｂを重ね合わせた状態で接着剤１０６にて接合されている。また、一対のパネル１０２、１０４の本体部１０２Ａ、１０４Ａには、長手方向に位相をずらして強度変化部１０８、１１０が設定されている。
特開平９−９５２５７号公報

しかしながら、上記構成による場合、波形のフランジ部１０２Ｂ、１０４Ｂが車体構造体１００の全長に亘って形成されているため、部品の精度出しが困難である。

また、一対のパネル１０２、１０４の本体部１０２Ａ、１０４Ａに長手方向に位相をずらして強度変化部１０８、１１０が設定されているため、衝突時に軸圧縮荷重が作用したときに、強度変化部１０８、１１０で局部座屈を起こして車体構造体１００が折れてしまう可能性があり、良好な軸圧縮変形（圧壊）がなされない。このため、衝突時に十分にエネルギー吸収することができない可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、部品精度を確保し易く、しかも衝突時のエネルギー吸収性能を高めることができる車体構造体を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る車体構造体は、各々断面略ハット形状に形成された一対のパネル材を向き合わせて双方のフランジ部同士を少なくとも接着剤による接合を用いて接合することにより構成された閉断面構造の車体構造体であって、前記フランジ部の長手方向の先端部を前記フランジ部の長手方向の一般部に対してクランクさせると共に、片側のフランジ部の長手方向の先端部と反対側のフランジ部の長手方向の先端部とを、断面の中立軸を挟んで互いに離反する方向へクランクさせた、ことを特徴としている。

請求項２記載の本発明に係る車体構造体は、請求項１記載の発明において、前記フランジ部の一般部は、前記閉断面の中立軸に沿って配置されている、ことを特徴としている。

請求項１記載の本発明によれば、車体構造体は、各々断面略ハット形状に形成された一対のパネル材を向き合わせて双方のフランジ部同士を少なくとも接着剤による接合を用いて接合することにより閉断面構造として構成される。

ここで、本発明では、フランジ部の長手方向の先端部をフランジ部の長手方向の一般部に対してクランクさせたので、フランジ部の長手方向の先端部はフランジ部の長手方向の一般部に対してずれた位置に配置される。このため、即ちフランジ部の先端部がフランジ部の一般部に対してオフセットして配置されること並びに衝突時の軸圧縮荷重を最初に受けるフランジ部の先端部がクランク形状とされていることから、衝突時に車体構造体が軸圧縮荷重を受けると、フランジ部の先端部は、剥離して口開きすることなく、自身のクランク形状に沿った形状に変形される。フランジ部の先端部がクランク形状に沿って変形すると、それに続くフランジ部の一般部も蛇腹状に変形が連鎖していく。すなわち、本発明によれば、衝突時に軸圧縮荷重を受けた場合に、最初に荷重を受けるフランジ部の先端部の変形モードを規定し、その変形モードを後続のフランジ部の一般部に伝播させていくことができる。従って、良好なエネルギー吸収性能が得られる。

しかも、フランジ部をその全長に亘ってクランク形状にするのではなく、フランジ部の先端部のみをクランク形状とする構成であるため、部品形状が簡素になる。従って、部品の精度出しも容易になる。
さらに、本発明によれば、片側のフランジ部の長手方向の先端部と反対側のフランジ部の長手方向の先端部とを、断面の中立軸を挟んで互いに離反する方向へクランクさせたので、衝突時の軸圧縮荷重をバランス良く受け止めることができる。

請求項２記載の本発明によれば、フランジ部の一般部が車体構造体の閉断面の中立軸に沿って配置されている。このことは、別の見方をすると、フランジ部の先端部はフランジ部の一般部に対してクランクされている訳であるから、フランジ部の一般部が閉断面の中立軸に配置されているということは、フランジ部の先端部は閉断面の中立軸からずれた位置に配置されていることになる。従って、変形の起点となるフランジ部の先端部では剥離に至るような衝撃が作用するのを回避しつつ、変形発生後はフランジ部の一般部を効率良く連続的に変形させることができる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車体構造体は、フランジ部の長手方向の先端部をフランジ部の長手方向の一般部に対してクランクさせたので、フランジ部の先端部の剥離による口開きを防止できると共に部品形状も簡素になり、その結果、部品精度を確保し易く、しかも衝突時のエネルギー吸収性能を高めることができるという優れた効果を有する。
また、請求項１記載の本発明に係る車体構造体は、片側のフランジ部の長手方向の先端部と反対側のフランジ部の長手方向の先端部とを、断面の中立軸を挟んで互いに離反する方向へクランクさせたので、衝突時の軸圧縮荷重をバランス良く受け止めることができ、その結果、エネルギー吸収性能に対する信頼性を高めることができるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係る車体構造体は、請求項１記載の発明において、フランジ部の一般部を閉断面の中立軸に沿って配置したので、変形の起点となるフランジ部の先端部では剥離に至るような衝撃が作用するのを回避しつつ、変形発生後はフランジ部の一般部を効率良く連続的に変形させることができ、その結果、エネルギー吸収効率を高めることができるという優れた効果を有する。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る車体構造体の一実施形態について説明する。

図１には、本実施形態に係る車体構造体１０の斜視図が示されている。また、図２には、当該車体構造体１０の長手方向の端部の拡大側面図が示されている。これらの図に示されるように、車体構造体１０は、各々断面略ハット形状に形成された一方のパネル材１２と他方のパネル材１４とを向き合わせて接合することにより構成されており、車両前後方向を長手方向として配置される車両骨格部材（例えば、各種サイドメンバ、ロッカ、必要に応じて配設されるリインフォースメント等）として用いられる。なお、一方のパネル材１２及び他方のパネル材１４は、鋼板のプレス成形品で構成されている。

一方のパネル材１２は、断面コ字状に形成されたパネル本体１６と、このパネル本体１６の開放側の端部を外側へ屈曲させることにより形成された左右一対のフランジ部１８とによって構成されている。各フランジ部１８は、パネル本体１６の長手方向に沿って直線状に形成された一般部１８Ａと、パネル本体１６の長手方向の端部に形成されてかつクランク形状に形成された先端部１８Ｂとによって構成されている。

一般部１８Ａは、車体構造体１０の閉断面部２０の中立軸ｎ（図２参照）に沿って配置されている。また、先端部１８Ｂは、二箇所に屈曲点を有するクランク形状に形成されている。従って、先端部１８Ｂは、一般部１８Ａに対して中立軸ｎから所定距離だけ離間した位置に配置されている。なお、片側の先端部１８Ｂと反対側の先端部１８Ｂとは、互いに反対方向へクランクされている。先端部１８Ｂについて更に具体的に説明すると、先端部１８Ｂは、一般部１８Ａに対して略平行に配置された直線部１８Ｂ１と、この直線部１８Ｂ１と一般部１８Ａとを接続する傾斜部１８Ｂ２とによって構成されている。

他方のパネル材１４も、一方のパネル材１２と同様に構成されている。すなわち、他方のパネル材１４は、断面コ字状に形成されたパネル本体２２と、このパネル本体２２の開放側の端部を外側へ屈曲させることにより形成された左右一対のフランジ部２４とによって構成されている。各フランジ部２４は、パネル本体２２の長手方向に沿って直線状に形成された一般部２４Ａと、パネル本体２２の長手方向の端部に形成されてかつクランク形状に形成された先端部２４Ｂとによって構成されている。

一般部２４Ａは、車体構造体１０の閉断面部２０の中立軸ｎに沿って配置されている。また、先端部２４Ｂは、二箇所に屈曲点を有するクランク形状に形成されている。従って、先端部２４Ｂは、一般部２４Ａに対して中立軸ｎから所定距離だけ離間した位置に配置されている。なお、片側の先端部２４Ｂと反対側の先端部２４Ｂとは、互いに反対方向へクランクされている。先端部２４Ｂについて更に具体的に説明すると、先端部２４Ｂは、一般部２４Ａに対して略平行に配置された直線部２４Ｂ１と、この直線部２４Ｂ１と一般部２４Ａとを接続する傾斜部２４Ｂ２とによって構成されている。

上記構成の一方のパネル材１２のフランジ部１８と他方のパネル材１４のフランジ部２４とは、先端部１８Ｂ、２４Ｂについては接着剤で接合されており、一般部１８Ａ、２４Ａについてはスポット溶接等の溶接によって或るいはスポット溶接等の溶接と接着剤による接着とを適宜間隔で交互に繰り返すことによって接合されている。なお、接合方法としては、上記以外に双方のフランジ部１８、２４同士を接着剤で全面接着した後に、さらに適宜間隔でスポット溶接する手法を採ってもよい。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

本実施形態によれば、車体構造体１０は、各々断面略ハット形状に形成された一方のパネル材１２と他方のパネル材１４とを向き合わせて双方のフランジ部１８、２４同士を接着剤及びスポット溶接で接合することにより閉断面構造として構成される。

ここで、図２及び図３に示されるように、本実施形態では、フランジ部１８、２４の長手方向の先端部１８Ｂ、２４Ｂをフランジ部１８、２４の長手方向の一般部１８Ａ、２４Ａに対してクランクさせたので、フランジ部１８、２４の長手方向の先端部１８Ｂ、２４Ｂはフランジ部１８、２４の長手方向の一般部１８Ａ、２４Ａに対して、パネル本体１６、２２の奥行き方向へ所定距離だけずれた位置に配置される。このため、即ちフランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂがフランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａに対してオフセットして配置されること、並びに衝突時の軸圧縮荷重ｆを最初に受けるフランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂがクランク形状とされていることから、衝突時に車体構造体１０が軸圧縮荷重ｆを受けると、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂは、剥離して口開きすることなく、自身のクランク形状に沿った形状に変形される。

より詳しく説明すると、図３に示されるように、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂに軸圧縮荷重ｆが作用すると、最初の屈曲点（Ｐ部）は、軸圧縮荷重ｆの水平分力ｆｂによって外側方向へ変形する（変形の様子を図２に一点鎖線で示す）。そのとき、フランジ部１８、２４の傾斜部１８Ｂ２、２４Ｂ２には傾斜方向に沿った方向の分力ｆaが働くが、この分力ｆaはフランジ部１８、２４の接着接合部である傾斜部１８Ｂ２、２４Ｂ２にせん断力として働くため、接着接合部の剥離は回避される。次の屈曲点（Ｑ部）では、傾斜部１８Ｂ２、２４Ｂ２に作用するせん断力ｆaがそのまま入力される。そして、せん断力ｆaの水平分力ｆｃによって、Ｑ部はＰ部とは逆方向に変形する（変形の様子を図２に一点鎖線で示す）。これにより、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂは波形（略Ｓ字状）に変形し、これをきっかけにしてＱ部以降に続く一般部１８Ａ、２４Ａも同様に蛇腹状に変形していく（変形の連鎖）。

すなわち、本実施形態に係る車体構造体１０では、衝突時に軸圧縮荷重を受けた場合に、最初に荷重を受けるフランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂの変形モード（波形）を規定し、その変形モードを後続のフランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａに伝播させていくことができる。従って、本実施形態に係る車体構造体１０によれば、衝突時に良好なエネルギー吸収性能が得られる。

しかも、本実施形態に係る車体構造体１０では、フランジ部１８、２４をその全長に亘ってクランク形状にするのではなく、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂのみをクランク形状とする構成であるため、部品形状が簡素になる。従って、部品の精度出しも容易になる。因みに、部品形状が簡素になることから、組付性や接着作業性、スポット溶接時の溶接作業性も向上される。

以上を総括すると、本実施形態に係る車体構造体１０によれば、一方のパネル材１２と他方のパネル材１４との接合用のフランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂを一般部１８Ａ、２４Ａに対してクランクさせたので、一方のパネル材１２及び他方のパネル材１４の部品精度を容易に確保することができ、しかも衝突時のエネルギー吸収性能を高めることができる。

また、本実施形態に係る車体構造体１０では、フランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａが車体構造体１０の閉断面部２０の中立軸ｎに沿って配置されている。このことは、別の見方をすると、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂはフランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａに対してクランクされている訳であるから、フランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａが閉断面部２０の中立軸ｎに配置されているということは、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂは閉断面部２０の中立軸ｎからずれた位置に配置されていることになる。従って、変形の起点となるフランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂでは剥離に至るような衝撃が作用するのを回避しつつ、変形発生後はフランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａを効率良く連続的に変形させることができる。その結果、本実施形態に係る車体構造体１０によれば、衝突時のエネルギー吸収効率を高めることができる。

さらに、本実施形態に係る車体構造体１０では、片側のフランジ部１８、２４の長手方向の先端部１８Ｂ、２４Ｂと反対側のフランジ部１８、２４の長手方向の先端部１８Ｂ、２４Ｂとを、断面の中立軸ｎを挟んで互いに離反する方向へクランクさせたので、衝突時の軸圧縮荷重をバランス良く受け止めることができる。その結果、本実施形態に係る車体構造体１０によれば、衝突時のエネルギー吸収性能に対する信頼性を高めることができる。

また、本実施形態に係る車体構造体１０では、フランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａがストレート形状をなしているため、別の部材をフランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａに接合することができるメリットがある。同様の理由から、本実施形態に係る車体構造体１０によれば、エンジンコンパートメントなどの部位でも、他部品との干渉を避け易くなり、スペース上有利である。

なお、上述した本実施形態では、一方のパネル材１２及び他方のパネル材１４を鋼板のプレス成形品としたが、軸圧縮荷重が作用した際に本実施形態と同等の変形モードが確保される材料であれば適用可能である。

また、上述した本実施形態では、フランジ部１８、２４の先端部１８Ｂ、２４Ｂを二箇所で屈曲するクランク形状としたが、三箇所以上で屈曲するクランク形状であってもよい。

さらに、上述した本実施形態では、フランジ部１８、２４の一般部１８Ａ、２４Ａが断面の中立軸ｎに沿って配置されていたが、これに限らず、中立軸ｎから多少ずれていても、概ね中立軸ｎに沿って一般部１８Ａ、２４Ａが配置されていれば十分な効果が得られる。

本実施形態に係る車体構造体の斜視図である。 図１に示される車体構造体の要部拡大側面図である。 軸圧縮荷重が作用したときの作用を説明するためのベクトル図である。 従来例に係る車体構造体を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 車体構造体
１２ 一方のパネル材
１４ 他方のパネル材
１８ フランジ部
１８Ａ 一般部
１８Ｂ 先端部
２０ 閉断面部
２４ フランジ部
２４Ａ 一般部
２４Ｂ 先端部

Claims (2)

1. 各々断面略ハット形状に形成された一対のパネル材を向き合わせて双方のフランジ部同士を少なくとも接着剤による接合を用いて接合することにより構成された閉断面構造の車体構造体であって、
   前記フランジ部の長手方向の先端部を前記フランジ部の長手方向の一般部に対してクランクさせると共に、
   片側のフランジ部の長手方向の先端部と反対側のフランジ部の長手方向の先端部とを、断面の中立軸を挟んで互いに離反する方向へクランクさせた、
   ことを特徴とする車体構造体。
2. 前記フランジ部の一般部は、前記閉断面の中立軸に沿って配置されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車体構造体。

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