JP4396699B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、衝突などにより曲げ座屈が発生し易い部位に設けられる車体構造に関する。

従来の車体構造として、構造部材の壁面に、補強部材と、当該補強部材の長手方向の一端に対して所定の角度をなして対向するバルクヘッドとを設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。このような車体構造によれば、衝突などにより構造部材に曲げ座屈が発生した場合に、補強部材の長手方向の一端とバルクヘッドを干渉させることによって、構造部材の車両内側への変形を抑えることができる。
特許平１０−２４４９７０号公報

しかし、上述の車体構造にあっては、補強部材の長手方向の一端とバルクヘッドの間は空間が形成されているため、それらが接触するまでの間は十分な衝撃吸収がなされず、結果として構造部材の変形量が増大するおそれがあった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、衝突などにより構造部材に曲げ座屈が発生した場合に、構造部材の曲げ変形の進行を抑制することのでき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、内部空間を有する構造部材と、構造部材の内部空間に、構造部材の長手方向に並んで配置された少なくとも２つの補強部材と、２つの補強部材の間に配置され、補強部材が受けた荷重を吸収する荷重吸収部材と、を備えることを特徴とする。

この車体構造によれば、構造部材の内部において曲げ座屈の生じ易い位置を挟むように２つの補強部材を設けた場合、衝突などによりその位置で曲げ座屈が発生しても、２つの補強部材の間に配置された荷重吸収部材が、当該各補強部材に挟み込まれるとともに、各補強部材が受けた荷重を吸収する。これによって、構造部材は、補強部材を介して荷重吸収部材に荷重を吸収されながら変形することとなる。このとき、各補強部材の互いに対向する面同士の接近が荷重吸収部材によって抑制されるため、構造部材の変形の進行を抑制することができる。

また、本発明に係る車体構造は、荷重吸収部材が、バルクヘッドからなることが好ましい。このような構造によれば、荷重吸収部材であるバルクヘッドは、各補強部材に押し潰されることによって荷重を吸収することができる。更に、例えばバルクヘッドを形成する部材の厚み、材質などを変更することにより荷重吸収特性を容易に調整することができ、これによって構造部材の変形量を調整することができる。また、各補強部材の互いに対向する面がなす角度と距離とを変えることによっても、荷重吸収特性を調整し、構造部材の変形量を調整することができる。以上により、構造部材の最適な変形量を得ることができる。

また、本発明に係る車体構造は、荷重吸収部材が、弾性体からなることが好ましい。このような構造によれば、荷重吸収部材が弾性変形しながら荷重を受けることができる。更に、弾性体の弾性特性を変えることにより荷重吸収特性を容易に調整することができ、これによって構造部材の変形量を調整することができる。以上により、構造部材の最適な変形量を得ることができる。

また、本発明に係る車体構造は、荷重吸収部材が、切り欠き部を有することが好ましい。このような構造によれば、切り欠き部の大きさや形状を変えることにより荷重吸収特性を容易に調整することができ、これによって構造部材の変形量を調整することができる。従って、構造部材の最適な変形量を得ることができる。

本発明に係る車両構造は、構造部材がロッカであることが好ましい。この場合には、側面衝突時における衝撃吸収性能を向上させることができる。

このように、本発明によれば、衝突などにより構造部材に曲げ座屈が発生した場合に、構造部材の曲げ変形の進行を抑制することができる。その結果、衝突時の衝撃を車両全体で適切に吸収するとともに、構造部材の曲がりすぎによる車室内空間の圧迫を防止することができる。

以下、本発明に係る車体構造の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の車体構造は、車両における車体の一部であるロッカに適用したものである。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る車体構造１の内部構造（一部外観を含む）を示した斜視図である。図１に示すように、車体構造１は、中空角柱状のロッカ（構造部材）２と、ロッカ２の内部空間３に設けられたバルクヘッド（補強部材）４及びバルクヘッド（補強部材）６と、内部空間３でバルクヘッド４とバルクヘッド６との間に設けられたバルクヘッド（荷重吸収部材）７とから構成される。

ロッカ２は、車両床面（図示せず）の左右両側に配置されるとともに車両前側から後側へ向かって延在するものであり、２つの断面略コ字型の部材を向かい合わせ溶接代にて溶接することによって形成されている。

ロッカ２の側面壁２ａは車両内側に配置され、それに対して側面壁２ａと対向する側面壁２ｂは車両外側に配置される。これによって、車両が側面衝突（側突）などを受けたときは、ロッカ２は、側面壁２ｂ側から車両内側へ向かって変形する。また、側面壁２ａの内壁面３ａにバルクヘッド４とバルクヘッド６が固定され、側面壁２ｂの内壁面３ｂにバルクヘッド７が固定される。

バルクヘッド４は、鋼板を折り曲げることにより形成され、台形柱形状をなしている。このバルクヘッド４の矩形状の上面壁４ａは、内壁面３ａと水平に対向するとともに、ロッカ２の長手方向に沿って短縁部を有し、中空角柱２の高さ方向に沿って長縁部を有する。また、バルクヘッド４は、上面壁４ａの短縁部から内壁面３ａへ向かって広がりながら垂直に延びる台形側面壁４ｂ及び台形側面壁４ｃと、上面壁４ａの長縁部から内壁面３ａへ向かって台形側面壁４ｂ，４ｃの側縁部に沿って延びる傾斜側面壁４ｄ及び傾斜側面壁４ｅと、傾斜側面壁４ｄ,４ｅの内壁面３ａ側の縁部からバルクヘッド４の外側へ向かって張り出す溶接代４ｆ及び溶接代４ｇと、を備えている。そして、溶接代４ｆ,４ｇで内壁面３ａに溶接されることによって固定される。

バルクヘッド６は、上述のバルクヘッド４と同様の形状の上面壁６ａ、台形側面壁６ｄ，６ｃ、傾斜側面壁６ｄ，６ｅ、溶接代６ｆ，６ｇを有し、バルクヘッド４と傾斜側面壁４ｅ側で隣接するように配置される。これによって、バルクヘッド６の傾斜側面壁６ｄの外側とバルクヘッド４の傾斜側面壁４ｅの外面とが、ロッカ２の長手方向に、所定の角度をなして対向することとなる。

なお、バルクヘッド４及びバルクヘッド６は、傾斜側面壁４ｅと傾斜側面壁６ｄとで、ロッカ２における曲げ座屈の生じ易い位置（例えばセンターピラーに対応する位置）を挟むように配置されている。

バルクヘッド７は、バルクヘッド４及びバルクヘッド６と同様の形状の上面壁７ａ、台形側面壁７ｂ，７ｃ、傾斜側面壁７ｄ，７ｅ、溶接代７ｆ，７ｇを有しているが、バルクヘッド４，６よりも板厚が薄くされていることにより強度が弱くされている。また、バルクヘッド７はバルクヘッド４とバルクヘッド６に挟まれ向かい合うように配置されている。すなわち、バルクヘッド７は、その溶接代７ｆ,７ｇで内壁面３ｂに溶接されることによって固定され、傾斜側面壁７ｅがバルクヘッド４の傾斜側面壁４ｅと対向し、傾斜側面壁７ｄがバルクヘッド６の傾斜側面壁６ｄと対向する。

次に、上述のように構成された車体構造１の作用・効果について、図２を用いて説明する。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、（ａ）に通常時の状態を示し、（ｂ）に車両の側突などによってロッカ２に曲げ座屈が発生したときの状態を示す。

図２（ａ）に示すように、通常時においては、バルクヘッド７は、バルクヘッド４及びバルクヘッド６のいずれとも接触していない。しかし、車両の側突などによりロッカ２に曲げ座屈変形が発生すると、図２（ｂ）に示すように、バルクヘッド７が、バルクヘッド４の傾斜側面壁４ｅ及びバルクヘッド６の傾斜側面壁６ｄに挟み込まれる。このため、傾斜側面壁４ｅと傾斜側面壁６ｄとの接近がバルクヘッド７によって抑制される。このとき、強度を弱くされたバルクヘッド７は、潰されながら衝突の際に生じる荷重のエネルギーを吸収する荷重吸収部材として作用する。これによって、ロッカ２は、バルクヘッド７に荷重を吸収されながら変形することとなる。従って、補強部材を過剰に用いることなく、ロッカ２の曲げ変形の進行を抑えることができる。

このとき、バルクヘッド４の傾斜側面壁４ｅの外面及びバルクヘッド６の傾斜側面壁６ｄの外面がなす角度を変えたり、傾斜側面壁４ｅ及び傾斜側面壁６ｄの間の距離を変えることによってバルクヘッド７に与える荷重を変更し、ロッカ２の変形量（変形角度）を調整することができる。従って、ロッカ２の最適な変形量を得ることができる。

更に、例えばバルクヘッド７を形成する鋼板の厚み、材質などを変えて、バルクヘッド７の強度を変えることにより荷重吸収特性を容易に調整することができ、これによってロッカ２の変形量及び変形速度を調整することができる。従って、この場合にも、ロッカ２の最適な変形量を得ることができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る車体構造１１の内部構造（一部外観を含む）を示した斜視図である。

図３において、車体構造１１は、第１の実施形態と同様の構成を有するロッカ２と、ロッカ２の内部空間３に設けられたバルクヘッド１４及びバルクヘッド１６と、内部空間３でバルクヘッド１４とバルクヘッド１６との間に挟まれた弾性体１７とから構成される。

バルクヘッド１４は、鋼板を折り曲げることにより形成された断面コ字型部材からなる。このバルクヘッド１４は、内壁面３ａと垂直に配置された矩形状の側面壁１４ａと、当該側面壁１４ａの上下縁部からそれぞれバルクヘッド１６の反対側へ向かって延びる側面壁１４ｂ及び側面壁１４ｃと、を備えている。そして、側面壁１４ａ〜１４ｃの縁部で内壁面３ａに溶接されることによって固定される。

バルクヘッド１６は、上述のバルクヘッド１４と同様の形状の側面壁１６ａ〜１６ｃを有し、側面壁１６ａがバルクヘッド１４の側面壁１４ａと対向するように配置される。また、側面壁１６ｂと側面壁１６ｃとは、バルクヘッド１４の反対側へ向かって延びる。

なお、バルクヘッド１４及びバルクヘッド１６は、側面壁１４ａと側面壁１６ａとで、ロッカ２における曲げ座屈の生じ易い位置を挟むように配置されている。

弾性体１７は、例えばエポキシ樹脂等の荷重吸収特性を有する材質からなる。また、弾性体１７は、略直方体形状からなり、長手方向の中央部に、内壁面３ｂ側から内壁面３ａ側に向けて切り取られることにより形成される山形状の切り欠き部１７ａを有する。

上述のように構成された車体構造１１では、車両の側突などによりロッカ２に曲げ座屈が発生すると、弾性体１７が、バルクヘッド１４の側面壁１４ａ及びバルクヘッド１６の側面壁１６ａに挟み込まれる。このとき、弾性体１７が弾性変形しながら荷重を受け荷重吸収部材として作用する。これにより、ロッカ２の曲げ変形の進行を抑えることができる。更に、弾性体１７の弾性特性を変えることにより荷重吸収特性を容易に調整することができ、これによってロッカ２の最適な変形量及び変形速度を得ることができる。

なお、弾性体１７の構造は、特に図３に示すものには限られない。例えば図４に示すように、切り欠き部１７ａの大きさ及び形状を変え、更に任意の位置に貫通穴１７ｂを任意の数だけ設けることにより、弾性体１７の強度を変えて、弾性体１７の荷重吸収特性を変化させてもよい。

図５は、ロッカ２が曲げ座屈変形した場合における、変形開始からの経過時間Ｔと弾性体１７にかかる変形荷重Ｆの関係を示した線図であり、実線は図３の車体構造１１における特性を示し、点線は図４の車体構造１１における特性を示している。図５に示すように、図３の車体構造１１においては、変形直後は緩やかに変形荷重が増加し、時間が経過するにつれて変形荷重の増加が大きくなるのに対し、図４の車体構造１１においては、変形直後は大きく変形荷重が増加し、それ以降は緩やかに変形荷重が増加する。

以上のように、切り欠き部１７ａの大きさや形状を変えたり、貫通穴１７ｂの数や大きさを変えることにより、弾性体１７の荷重吸収特性を容易に調整することができる。これによって、用途に合わせて車体構造１１の最適な変形量や、変形特性を得ることができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態ではバルクヘッドと荷重吸収部材との組み合わせをロッカ２の一箇所のみに形成しているが、複数箇所に形成してもよい。

また、本実施形態では、本発明の車体構造をロッカに適用しているが、それ以外の車体構造、例えばルーフレールやフロントサイドメンバ、バンパーリーンフォースメント等といった曲げ変形を受け易い部位に適用してもよい。

第１の実施形態に係る車体構造の内部構造（一部外観を含む）を示した斜視図である。 図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、（ａ）に通常時の状態を示し、（ｂ）に車両の衝突などによってロッカに曲げ座屈が発生したときの状態を示す。 第２の実施形態に係る車体構造の内部構造（一部外観を含む）を示した斜視図である。 第２の実施形態の変形例に係る車体構造の内部構造（一部外観を含む）を示した斜視図である。 図３及び図４に示されたロッカが曲げ座屈変形した場合における、変形開始からの経過時間Ｔと弾性体にかかる変形荷重Ｆの関係を示した線図である。

符号の説明

１，１１…車体構造、２…ロッカ、３…内部空間、４，６，１４，１６…バルクヘッド（補強部材）、７…バルクヘッド（荷重吸収部材）、１７…弾性体（荷重吸収部材）、１７ａ…切り欠き部。

Claims (4)

1. 内部空間を有する構造部材と、
   前記構造部材の前記内部空間に、前記構造部材の長手方向に並んで配置された少なくとも２つの補強部材と、
   前記２つの補強部材の間に配置され、前記補強部材が受けた荷重を吸収する荷重吸収部材と、を備え、
   前記補強部材は、前記荷重吸収部材に対向する側面をそれぞれ有し、前記構造部材に外力が作用して変形する際に前記補強部材の側面が前記荷重吸収部材と当接すると共に当該荷重吸収部材に対して圧力を付与するように配置されており、
   前記荷重吸収部材は、一方の前記補強部材の側面と対向する側面、他方の前記補強部材の側面と対向する側面、及び前記荷重吸収部材の側面の２つを互いに連結する連結面を有しており、
   前記構造部材に外力が作用して変形する際に、前記荷重吸収部材の側面の一方は、一方の前記補強部材の側面と当接し、前記荷重吸収部材の側面の他方は、他方の前記補強部材の側面と当接し、前記荷重吸収部材の連結面は、変形して衝撃吸収を行うように配置されていることを特徴とする車体構造。
2. 前記荷重吸収部材は、弾性体からなり、前記連結面に切り欠き部を有することを特徴とする請求項１記載の車体構造。
3. 前記構造部材は、互いに対向する２つの部材を含んでおり、
   前記補強部材は、一方の前記部材に設けられており、
   前記荷重吸収部材は、他方の前記部材に設けられていることを特徴とする請求項１記載の車体構造。
4. 前記荷重吸収部材の側面の一方と前記荷重吸収部材の側面の他方とは、互いにハ字状をなすように傾斜し、
   一方の前記補強部材の側面と他方の前記補強部材の側面とは、互いにハ字状をなすように傾斜することを特徴とする請求項１又は３記載の車体構造。
   
   

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