JP4349291B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部又は後部に設けられる車体構造に関する。

従来より、バンパ高さの異なる車同士が衝突した場合においても、サイドメンバにより衝撃を吸収することを可能にする車体構造が開発されている。例えば、特許文献１には、フロントサイドメンバの下部にサブフレームを設け、サブフレームで受けた衝撃をサイドメンバに伝達して、衝撃吸収を図っている。
特開２００３−１４６２４２号公報

しかしながら、上記した従来の車体構造では、構造が複雑であった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、バンパ高さの異なる車同士が衝突した場合においても、サイドメンバによる衝撃の吸収を簡素な構造で実現することを可能とする車体構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車体構造は、車両の前部又は後部に設けられる車体構造であって、車両の前後方向に延びるサイドメンバと、サイドメンバに設けられており、長手方向においてサイドメンバの他の部位よりも上下方向の曲げ強度が小さい易屈曲部と、易屈曲部よりも外端側のサイドメンバ下部に垂下されており、前後方向の曲げ強度が易屈曲部の曲げ強度より大きい垂下部材と、を備えることを特徴とする。

この車体構造では、自車よりもバンパ高さが低い車両と衝突したとき、衝突荷重により垂下部材が後方に押される。このとき、垂下部材の前後方向の曲げ強度が易屈曲部の上下方向の曲げ強度より大きいため、易屈曲部において曲げを確実に生じさせ、サイドメンバの易屈曲部よりも外端側を下方に屈曲させることができる。これにより、衝突のエネルギーが易屈曲部を曲げるエネルギーに変換されることで、自車よりもバンパ高さが低い車両と衝突したときの衝撃吸収を、簡素な構造で実現することができる。また、下方に曲がったサイドメンバを通して後方に荷重を伝搬させることができるため、サイドメンバによる衝撃の吸収を十分に図ることができる。

垂下部材は、基端部のみにおいてサイドメンバ下部に支持されていると好ましい。このようにすれば、垂下部材の変位を妨げることがなく、サイドメンバの外端側を速やかに下方に屈曲させることができる。

垂下部材は、サイドメンバと別体で且つ同じ幅に設けられており、サイドメンバの側面から下面にかけて設けられた凹部に、垂下部材の基端部が嵌め合わされて、サイドメンバの側面と面一にされていると好ましい。このようにすれば、垂下部材で受けた荷重を垂下部材の側面からサイドメンバの側面に効率よく伝搬させることができ、サイドメンバの外端側を下方に屈曲させることができる。

垂下部材は、サイドメンバと一体に設けられていると好ましい。このようにすれば、別体に形成された垂下部材を溶接などで接合する場合と比べて、垂下部材に加わった荷重をサイドメンバに一層確実に伝達することができ、サイドメンバの外端側を下方に一層確実に屈曲させることができる。

サイドメンバは、本体部とこれに連結される外端部とを有し、易屈曲部は、本体部と外端部との連結部を含むと好ましい。このようにすれば、連結部における連結力を調整することで、連結部の破断を通してサイドメンバの外端部の下方への屈曲を容易に実現させることができる。

連結部は、本体部及び外端部にそれぞれ設けられたフランジと、フランジを通して締結されるボルトナット機構とを含むと好ましい。このようにすれば、ボルトナット機構やフランジの破断強度を調整することで、連結部の破断を通してサイドメンバの外端部の下方への屈曲を容易に実現させることができる。

この車体構造は、一対の垂下部材の間に横架されたクロスメンバを備えると好ましい。このようにすれば、車幅方向において垂下部材以外の場所で衝突した場合であっても、クロスメンバを通して垂下部材に荷重を伝搬することができ、サイドメンバの外端側を下方に屈曲させることができる。

垂下部材は、クロスメンバを背後から受ける受け部を有すると好ましい。このようにすれば、クロスメンバで受けた荷重を垂下部材により確実に伝搬することができる。なお、クロスメンバの背後とは、本発明が車体の前部構造に適用されるときは車両の前後方向の後側を指すが、本発明が車体の後部構造に適用されるときは車両の前後方向の前側を指す。

本発明によれば、バンパ高さの異なる車同士が衝突した場合においても、サイドメンバによる衝撃の吸収を簡素な構造で実現することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）

図１は、本実施形態に係る自動車の車体の前部構造の要部を示す斜視図である。図１に示すように、車体の前部の左右両側部には、車体の前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバ１２が設けられている。フロントサイドメンバ１２は、本体部１４と前端部１６とを有している。

本体部１４及び前端部１６は、それぞれ断面ロ字状である中空の部材である。これら本体部１４と前端部１６とは、連結部１８において連結されている。この連結部１８は、本体部１４及び前端部１６のそれぞれに設けられた外向きのフランジ２０と、このフランジ２０を通して締結されるボルトナット機構２２とを有している。前端部１６は、クラッシュボックスにより構成されており、本体部１４よりも軸圧縮荷重に対する耐力が小さくされている。そして、前端部１６の連結部１８近傍には、フロントサイドメンバ１２の長手方向におけるいずれの部位よりも上下方向の曲げ強度が小さい易屈曲部２４が設けられている。この易屈曲部２４は、例えば図示のように複数のビードにより構成することができる。

前端部１６の易屈曲部２４より前方の下部には、垂下部材２６が垂設されている。垂下部材２６は、前端部１６とは別体で形成されている。この垂下部材２６は、外形が略直方体状をなす中空の部材であり、その幅が前端部１６の幅と同一に設けられている。この垂下部材２６は、前面に傾斜が設けられており、その下部には後述するクロスメンバ２８を取り付ける段差部３０が設けられている。この段差部３０を構成する上下方向に延びる壁部が、クロスメンバ２８を背後から受ける受け部３２として機能している。

前端部１６の易屈曲部２４より前方であって垂下部材２６が設けられる部位には、図１及び図２に示すように、側面から下面にかけて略直方体状に切り欠き形成された凹部３４が設けられている。そして、上記した垂下部材２６の基端部がこの凹部３４に嵌め合わされて、前端部１６の側面１６ａと垂下部材２６の側面２６ａとが面一にされている。

そして、これら一対の垂下部材２６の間に、車体の幅方向に延びるクロスメンバ２８が横架されている。このクロスメンバ２８は、左右両端部がそれぞれ垂下部材２６の段差部３０に取り付けられ、受け部３２が背後からこのクロスメンバ２８を受けている。更に、一対のフロントサイドメンバ１２の前端には、バンパリインフォースメント３６が横架されている。

次に、本実施形態に係る車体の前部構造の作用及び効果について説明する。

この車体構造では、垂下部材２６の前後方向の曲げ強度（フロントサイドメンバ１２との接続強さと、垂下部材２６自体の曲げに対する強さの双方を含む意味である。）が、易屈曲部２４の上下方向の曲げ強度より大きくされている。従って、図３の破線に示すように、垂下部材２６に対し後方に衝突荷重をかけると、下方への曲げモーメントにより易屈曲部２４において曲げが生じ、図３の実線に示すように、易屈曲部２４よりも前端側が下方に屈曲することとなる。

従って、図４（ａ）に示すように、自車よりもバンパ高さが低い車両１００と衝突したとき、図４（ｂ）に示すように、相手車両１００のバンパ及びフロントサイドメンバが垂下部材２６及びクロスメンバ２８に衝突して、垂下部材２６が後方に押される。これにより、易屈曲部２４において曲げが生じるため、図４（ｃ）に示すように、フロントサイドメンバ１２の前端部１６の易屈曲部２４よりも前端側が下方に屈曲する。これにより、衝突のエネルギーが易屈曲部２４を曲げるエネルギーに変換されることで、自車よりもバンパ高さが低い車両１００と衝突したときの衝撃吸収を、簡素な構造で実現することができる。また、図４（ｃ）の矢印Ａに示すように、下方に曲がったフロントサイドメンバ１２の前端部１６を通して後方の本体部１４に荷重を伝搬させることができるため、フロントサイドメンバ１２による衝撃の吸収を十分に図ることができる。

特に、垂下部材２６は、基端部のみにおいてフロントサイドメンバ１２の前端部１６に支持されているため、垂下部材２６の変位が妨げられることがなく、前端部１６を速やかに下方に屈曲させることができる。

また垂下部材２６は、フロントサイドメンバ１２の前端部１６と別体で構成されているため、製造が容易であり、また垂下部材２６は前端部１６と同じ幅に設けられ、前端部１６の凹部３４に基端部が嵌め合わされることで、前端部１６の側面１６ａと面一にされているため、垂下部材２６で受けた荷重を垂下部材２６の側面２６ａから前端部１６の側面１６ａに効率よく伝搬させることができ、フロントサイドメンバ１２の前端部１６を下方により確実に屈曲させることができる。

また、一対の垂下部材２６の間にはクロスメンバ２８が横架されているため、車幅方向において垂下部材２６以外の場所で相手車両と衝突した場合であっても、クロスメンバ２８を通して垂下部材２６に荷重を伝搬することができ、フロントサイドメンバ１２の前端部１６を下方に確実に屈曲させることができる。特に、クロスメンバ２８は垂下部材２６の受け部３２により背後から受けられているため、クロスメンバ２８で受けた荷重を垂下部材２６により確実に伝搬することができる。

なお、図５は、バンパ高さが同程度の車両２００との衝突の状況を示す図である。この場合、フロントサイドメンバ同士が擦り抜けない衝突状況であるため、図５（ｂ）に示すように、易屈曲部２４は通常の座屈モードで変形し、フロントサイドメンバ１２が衝突エネルギーを吸収する。このとき、垂下部材２６及びクロスメンバ２８は、前端部１６の変形に悪影響を及ぼすおそれは無い。
（第２実施形態）

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記した第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る車体の前部構造では、フロントサイドメンバ１２が本体部１４と前端部（外端部）１６とを有する点では上記第１実施形態と同様であるが、易屈曲部２４が第１実施形態のようなビードでなく、本体部１４と前端部１６との連結部１８から構成されている点で第１実施形態と相違する。

より詳細には、ボルトナット機構２２やフランジ２０の破断強度を調整し、連結部１８における連結力を調整することで、垂下部材２６の前後方向の曲げ強度が、易屈曲部２４の上下方向の曲げ強度（つまり破断強度）より大きくなるよう設定されている。ここで外形が矩形をなすフランジ部２０は、ボルトナット機構２２により角部近傍の４箇所で締結されているが、上部２箇所における締結力は、下部２箇所における締結力よりも小さいと好ましい。このようにすれば、連結部１８の上部における破断が容易になる。なお、本実施形態では、軽衝突のエネルギーを吸収するためのビード５０が、前端部１６の先端に設けられている。

本実施形態に係る車体の前部構造においても、図７の破線に示すように、垂下部材２６に対し後方に衝突荷重をかけると、下方への曲げモーメントにより易屈曲部２４としての連結部１８において曲げ（つまり破断）が生じ、図７の実線に示すように、前端部１６が下方に屈曲することとなる。このように、連結部１８の破断を通して、フロントサイドメンバ１２の前端部１６の下方への屈曲を容易に実現させることができる。

また、連結部１８の上部における締結力を下部における締結力よりも小さくすることで、連結部１８の上部からの破断が容易になり、フロントサイドメンバ１２の前端部１６の下方への曲げを促進することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、垂下部材２６をフロントサイドメンバ１２の前端部１６と別体で構成したが、図８に示すように、垂下部材２６は、フロントサイドメンバ１２と一体に設けてもよい。このようにすれば、別体に形成された垂下部材２６を溶接などで接合する場合と比べて、垂下部材２６に加わった荷重をフロントサイドメンバ１２に一層確実に伝達することができ、フロントサイドメンバ１２の前端部１６を下方に一層確実に屈曲させることができる。

また上記実施形態では、フロントサイドメンバ１２の前端部１６と別体で構成した垂下部材２６を、凹部３４に嵌め込む構成について説明したが、図９に示すように前端部１６の下面に垂下部材２６を単に溶接等により接合してもよく、また図１０に示すように、前端部１６に上下方向に貫通形成した貫通孔６０に垂下部材２６を挿通し、これを溶接等により接合してもよい。このようにすれば、製造作業の容易化が図られる。

また上記第２実施形態では、連結部１８における締結力を調整することで、本体部１４から前端部１６を離脱させる構成としたが、センサ感知による電気的な離脱機構により、本体部１４から前端部１６を離脱させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、車体の前部構造について説明したが、本発明は車体の後部構造に適用することができる。また本発明は大型車のみならず、あらゆる車両にも適用することができる。

第１実施形態に係る自動車の車体の前部構造の要部を示す斜視図である。 フロントサイドメンバの前端部と垂下部材との接合関係を説明するための図である。 垂下部材に衝突荷重がかかったときのフロントサイドメンバの前端部の変形の様子を説明するための図である。 バンパ高さが低い車両との衝突の様子を説明するための図である。 バンパ高さが同程度の車両との衝突の様子を説明するための図である。 第２実施形態に係る自動車の車体の前部構造の要部を示す斜視図である。 垂下部材に衝突荷重がかかったときのフロントサイドメンバの前端部の変形の様子を説明するための図である。 フロントサイドメンバの前端部と垂下部材とが一体に形成されている様子を示す図である。 フロントサイドメンバの前端部と垂下部材との接合関係の変形例を説明するための図である。 フロントサイドメンバの前端部と垂下部材との接合関係の変形例を説明するための図である。

符号の説明

１２…フロントサイドメンバ、１４…本体部、１６…前端部、１８…連結部、２０…フランジ、２２…ボルトナット機構、２４…易屈曲部、２６…垂下部材、２８…クロスメンバ、３２…受け部、３４…凹部。

Claims (9)

1. 車両の前部又は後部に設けられる車体構造であって、
   前記車両の前後方向に延びるサイドメンバと、
   前記サイドメンバに設けられており、長手方向において該サイドメンバの他の部位よりも上下方向の曲げ強度が小さい易屈曲部と、
   前記易屈曲部よりも外端側の前記サイドメンバ下部に垂下されており、前後方向の曲げ強度が前記易屈曲部の前記曲げ強度より大きい垂下部材と、
   を備えることを特徴とする車体構造。
2. 前記垂下部材は、基端部のみにおいて前記サイドメンバ下部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記垂下部材は、前記サイドメンバと別体で且つ同じ幅に設けられており、
   前記サイドメンバの側面から下面にかけて設けられた凹部に、前記垂下部材の基端部が嵌め合わされて、該サイドメンバの側面と面一にされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造。
4. 前記垂下部材は、前記サイドメンバと一体に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造。
5. 前記サイドメンバは、本体部とこれに連結される外端部とを有し、
   前記易屈曲部は、前記本体部と前記外端部との連結部を含む、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体構造。
6. 前記連結部は、前記本体部及び前記外端部にそれぞれ設けられたフランジと、該フランジを通して締結されるボルトナット機構とを含むことを特徴とする請求項５に記載の車体構造。
7. 一対の前記垂下部材の間に横架されたクロスメンバを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車体構造。
8. 前記垂下部材は、前記クロスメンバを背後から受ける受け部を有することを特徴とする請求項７に記載の車体構造。
9. 前記クロスメンバは、前記垂下部材のみに支持されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の車体構造。

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