JP5201865B2

JP5201865B2 - 車体構造

Info

Publication number: JP5201865B2
Application number: JP2007093547A
Authority: JP
Inventors: 拓生中村; 克彦高階; 宏明加納; 純一柳瀬; 裕之清野; 秀樹伊藤; 速水中川; 哲史柳本
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008247291A

Description

本発明は、自動車の車体構造に関する。

自動車の車体前部の構造として、車体前部に車体前後方向へ延びるフロントサイドメンバが車体幅方向に配置されている。各フロントサイドメンバの間には、エンジン及びトランスミッションなどが配置されるが、ステアリングを最大限に切った時（以下、最大操舵時）の前輪の位置を考え、前輪の最大操舵時の位置がフロントサイドメンバと干渉するのを避けるために、フロントサイドメンバの車体前後方向中間部には車体幅方向外側に車体幅方向内側へ向けて凹部が形成されている。また、衝突時における自動車の衝突エネルギーの吸収量が最も高いフロントサイドメンバの変形のしかたは、フロントサイドメンバの前端から同メンバの後端へと順番に圧潰するのが好ましい。

従来の車体構造のように、フロントサイドメンバに凹部を設けた場合、フロントサイドメンバの前端の断面中心線と凹部での断面中心線が車体幅方向にずれてしまう。また、フロントサイドメンバの前端の横断面積とフロントサイドメンバの凹部の横断面積を比べると、フロントサイドメンバの前端部の横断面積よりもフロントサイドメンバの凹部での横断面積の方が小さくなる。このため、フロントサイドメンバの凹部が脆弱部となり、フロントサイドメンバの前端の断面中心線に沿って作用する入力によって、フロントサイドメンバの車体前後方向の中間部に車体幅方向の曲げモーメントが発生しやすく、衝突時にはフロントサイドメンバの前端部よりもフロントサイドメンバの凹部が先に変形する可能性がある。

そこで、フロントバンパの両端に衝撃吸収部を介してその前端がそれぞれ結合された一対のフロントサイドメンバの後端に、各フロントサイドメンバよりも上方と下方に配置されたフロントサイドメンバアッパ部材とフロントサイドメンバロア部材を連結し、衝突時における自動車の衝突エネルギーをフロントサイドメンバからフロントサイドメンバアッパ部材とフロントサイドメンバロア部材に上下に分散させて衝突時のエネルギーを吸収する車体構造が本出願人から特許文献１で提案されている。

特開２００６−１４３１７８号公報

特許文献１で提案されている車体構造においても衝突時のエネルギーを吸収することはできるが、より効率的に衝突時のエネルギーを吸収する点や圧潰特性に関しては工夫の余地が残されている。

本発明は、衝突時における衝突エネルギーの吸収性能や圧潰特性の向上を図れる車体構造を提供することを目的とする。

本発明は、衝突時における衝突エネルギーの吸収性能や圧潰特性を向上するに際し、特にフロントサイドメンバロア部材に着目し、この部材の形状や結合手法を見直すことで、課題の解決を図った。

すなわち、請求項１の発明では、フロントバンパの両端に衝撃吸収部を介してその前端がそれぞれ結合された一対のフロントサイドメンバと、各フロントサイドメンバよりも上方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結されたフロントサイドメンバアッパ部材と、各フロントサイドメンバよりも下方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結された平面形状が略Ｘ形状からなるフロントサイドメンバロア部材を備えた車体構造において、フロントサイドメンバロア部材は、その前端側が後端側よりも板圧が薄く脆弱に形成され、かつ、後端側には、フロントサイドメンバロア部材の前端に衝突荷重が加わった際に、同前端よりも遅く変形する脆弱変形部が設けられているとともに、その後端が車体幅方向に末広がりとなるように形成されていて、当該後端を、車体幅方向に配置されていて車体前後方向に延長された一対のサイドシルと、これらサイドシルと並列されたフロアサイドメンバにそれぞれ個別に連結されたダッシュクロスメンバに連結する構成とした。

本発明によれば、一対のフロントサイドメンバよりも上方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結されたフロントサイドメンバアッパ部材と、各フロントサイドメンバよりも下方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結されたフロントサイドメンバロア部材とを備えた車体構造において、フロントサイドメンバロア部材の後端を、車体幅方向に配置されていて車体前後方向に延長された一対のサイドシルと、これらサイドシルと並列されたフロアサイドメンバに連結したので、フロントサイドメンバに入力される衝突時の衝突エネルギーは、フロントサイドメンバアッパ部材とフロントサイドメンバロア部材に分散されるとともに、フロントサイドメンバロア部材に伝達された衝突エネルギーは、さらにサイドシルとフロアサイドメンバへと分散されることになる。このため、衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方へ伝達分散することができる。また、フロントサイドメンバロア部材に伝達された衝突エネルギーがサイドシルとフロアサイドメンバへと分散されるため、フロントサイドメンバロア部材全体の剛性を従来よりも低くすることができ、フロントサイドメンバロア部材の板厚を薄くでき、車体の軽量化を図ることができる。

本発明によれば、フロントサイドメンバロア部材の後端を、車体幅方向に末広がりとなる形状としたので、フロントサイドメンバロア部材の全体の形状や位置は変更せずに、同ロア部材の後端だけを車体幅方向に広げることで、容易にサイドシルとフロアサイドメンバに連結することができる。

本発明によれば、フロントサイドメンバロア部材の後端を、各サイドシルとフロアサイドメンバにそれぞれ連結されたダッシュクロスメンバに結合したので、サイドシルとフロアサイドメンバの間隔が異なる車体に対しても特別にフロントサイドメンバロア部材の後端形状を変更することなく結合することができ、衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方への伝達分散特性を維持して軽量化を図りつつも、部品の共有化を図ることができる。

本発明によれば、フロントサイドメンバロア部材の前端側をフロントサイドメンバロア部材の後端側よりも脆弱に形成したので、フロントサイドメンバからフロントサイドメンバロア部材に衝突エネルギーが伝達された際に、同フロントサイドメンバロア部材の前端側を確実に変形することができ、衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方への伝達分散特性を維持して軽量化を図りつつも、早期に衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明によれば、フロントサイドメンバロア部材の後端側に、フロントサイドメンバロア部材の前端に衝突荷重が加わった際に、同前端よりも遅く変形する脆弱変形部を設けたので、フロントサイドメンバロア部材に伝達されて同部材の前端側の変形で吸収しきれなかった衝突エネルギーを脆弱変形部の変形により吸収することができ、より衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方への伝達分散特性を維持して軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図中Ｆは車体前方を、Ｒは車体後方を、Ｗは車体幅方向を、Ｉｎは車体幅方向内側をそれぞれ示す。図１，図２に示すように、本発明に係る車体構造は、左右のフロントピラーロア１０の上部がカウルトップ１１で接合され、各フロントピラーロア１０の中部がダッシュクロスメンバアッパ１６で結合されている。フロントピラーロア１０の車体方向側には、図示しないがキャビンが形成されている。

各フロントピラーロア１０の下方には、車体幅方向Ｗに配置されていて車体前後方向ＦＲに延長された一対のサイドシル１７，１７と、これらサイドシル１７，１７と並列され、車体前後方向ＦＲに延設されたフロアサイドメンバ４０，４０が配置されている。各サイドシルの前端１７ａ，１７ａは、各フロントピラーロア１０の下部にそれぞれ溶接などにより結合されている。各フロアサイドメンバの前端４０ａ，４０ａは、それぞれ車体幅方向Ｗに延設されたダッシュクロスメンバロア１５Ａ，１５Ｂを介して、それぞれサイドシルの前端１７ａ，１７ａと溶接などで結合されている。本形態において、ダッシュクロスメンバロア１５Ａ，１５Ｂは車体幅方向全域に延設されたものではなく、各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０とを連結するに足りる長さとされており、従来のように車体幅領域全域に延設されたものよりも軽量としながらもキャビン強度確保の一要素を成している。

各フロントピラーロア１０よりも車体前方Ｆには、フロントバンパ１２の両端に衝撃吸収部１３，１３を介してその前端１ａ，１ａがそれぞれ結合された左右一対のフロントサイドメンバ１，１と、各フロントサイドメンバ１よりも上方に配置され、その前端２ａ，２ａが各フロントサイドメンバ１にそれぞれ連結された左右一対のフロントサイドメンバアッパ部材２，２と、各フロントサイドメンバ１よりも下方に配置され、その前端３Ａａ，３Ｂａが各フロントサイドメンバ１に連結されたフロントサイドメンバロア部材３が配置されている。

フロントサイドメンバアッパ部材２，２は、図３に示すように前輪３０の中心軸より上方に配置されている。図３に示すように、フロントサイドメンバアッパ２，２と各前輪の頭頂部３１は、それぞれほぼ同じ高さに位置するが、最大操舵時に干渉する虞のある前輪３０の前部内側３２もしくは前輪３０の後部内側３３はフロントサイドメンバアッパ２よりも低い位置にあるため、フロントサイドメンバアッパ２と前輪３０の前部内側３２又は後部内側３３とが干渉することはない。

図１，図２に示すように、フロントサイドメンバロア３は、前輪３０の中心軸より下方でフロア４とほぼ同じ高さにダッシュクロスメンバロア１５Ａ，１５Ｂから車体前方に向けて延びるアーム部３Ａ，３Ｂと、両アーム部を連結する基部３Ｃとで構成されている。フロントサイドメンバロア３は、例えば、鋳物にて一体成型されたものである。

各フロントサイドメンバロア部材の前端３Ａａ，３Ｂａの間には車幅方向に延設されたフロントクロスメンバ５０が連結されている。各フロントサイドメンバロア部材の後端３Ａｂ，３Ｂｂは、それぞれ車体幅方向Ｗに末広がりとなる扇形状に形成されていて、ダッシュクロスメンバロア１５Ａ，１５Ｂにボルト５０によって締結されることで各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０にそれぞれ連結されている。

図４に示すように、アーム部３Ａ，３Ｂは、フロントサイドメンバアッパ２，２同様、左右の前輪３０の前部内側３２又は後部内側３３が干渉しないように、車体幅方向外側から車体幅方向内側Ｉｎ側に向かった凹部が形成されていて、その平面形状が略Ｘ形状とされている。このため、フロントサイドメンバロア３は、最大操舵時に干渉する虞のある前輪３０の前部内側３２もしくは前輪３０の後部内側３３よりも車体幅方向内側Ｉｎ側に向かって凹部が形成されているため、フロントサイドメンロア３と前輪３０の前部内側３２又は後部内側３３とが干渉することはない。

フロントサイドメンバロア部材３は、その前端３Ａａ，３Ｂａ側が後端３Ａｂ，３Ｂｂよりも脆弱に形成されている。この点について図５を用いて説明すると、アーム部３Ａ，３Ｂの、符号Ａで示す前端３Ａａ，３Ｂａが位置する領域は、符号Ｂで示す中央領域や符号Ｃで示す後端３Ａｂ，３Ｂｂが位置する領域よりもその板厚が薄く形成されている。後端３Ａｂ，３Ｂｂの位置する領域Ｃには、前端３Ａａ，３Ｂａに衝突荷重が加わった際に前端３Ａａ，３Ｂａがよりも遅く変形する脆弱変形部６０，６０がそれぞれ設けられている。本形態において、脆弱変形部６０，６０は、図ボルト５０でダッシュクロスメンバロア１５Ａ，１５Ｂに取り付けられる後端取付部３Ａｃ，３Ｂｃよりも車体前方に位置する扇部分に車体上下方向に貫通する開口部６１を形成することで構成されている。

本形態において、脆弱変形部６０，６０は領域Ｃに位置する後端３Ａｂ，３Ｂｂにそれぞれ開口部６１，６１を設けることで脆弱変形部６０，６０を構成したが、開口部ではなく、例えば、領域Ｃの板厚を部分的に薄くする手法によって脆弱変形部６０，６０を構成するようにしても良い。

このような構成の車体構造によると、フロントサイドメンバロア部材３の後端３Ａｂ，３Ｂｂを、車体幅方向Ｗに配置されていて車体前後方向に延長された一対のサイドシル１７，１７と、これらサイドシルと並列されたフロアサイドメンバ４０，４０に連結したので、フロントサイドメンバ１，１に入力される衝突時の衝突エネルギーは、フロントサイドメンバアッパ部材２とフロントサイドメンバロア部材３に分散される。また、フロントサイドメンバロア部材３に伝達される衝突エネルギーは、前端３Ａａ，３Ｂａから後端３Ａｂ，３Ｂｂへと伝達されサイドシル１７，１７とフロアサイドメンバ４０，４０へとそれぞれ分散されることになる。この伝達経路においては、フロントサイドメンバロア部材３でもっとも強度がない前端３Ａａ，３Ｂａが位置する領域Ａが最初に変形して後方側へ圧潰して衝突時の衝突エネルギーが吸収される。領域Ａの圧潰で衝突エネルギーが吸収できない場合には、開口部６１，６１が形成されることで脆弱変形部６０，６０が設けられて領域Ｃが変形して後方側へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するとともに、サイドシル１７，１７とフロアサイドメンバ４０，４０へとそれぞれ分散して伝達する。このため、従来構成よりも、効率よく車体後方へ衝突エネルギーを伝達分散することができる。また、フロントサイドメンバロア部材３に伝達された衝突エネルギーは、各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０へと分散されるため、フロントサイドメンバロア部材３の薄板化が可能となり、同時に車体の軽量化を図ることができる。

フロントサイドメンバロア部材の後端３Ａｂ，３Ｂｂを車体幅方向Ｗに末広がりとなる形状としたので、フロントサイドメンバロア部材３の全体の形状や位置は変更せずに、同ロア部材の後端３Ａｂ，３Ｂｂへだけを車体幅方向Ｗに広げることで、容易にサイドシル１７とフロアサイドメンバ４０に連結することができる。さらに後端３Ａｂ，３Ｂｂは、各サイドシル１７とフロアサイドメンバ４０にそれぞれ連結されたダッシュクロスメンバ１５Ａ，１５Ｂに結合したので、各サイドシル１７とフロアサイドメンバ４０の間隔が異なる車体に対しても特別にフロントサイドメンバロア部材３の後端形状を変更することなく結合することができ、衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方への伝達分散特性を維持して軽量化を図りつつも、部品の共有化を図ることができる。

フロントサイドメンバロア部材３の前端３Ａａ，３Ｂａ側の領域Ａを後端３Ａｂ，３Ｂｂ側の領域Ｃよりも脆弱に形成したので、フロントサイドメンバ１からフロントサイドメンバロア部材３に衝突エネルギーが伝達された際に、同フロントサイドメンバロア部材３の前端３Ａａ，３Ｂａ側を確実に変形させることができ、衝突エネルギーを吸収することができる。そしてフロントサイドメンバロア部材の後端前端３Ａｂ，３Ｂｂ側の領域Ｃには、前端３Ａａ，３Ｂａに衝突荷重が加わった際に、前端３Ａａ，３Ｂａよりも遅く変形する脆弱変形部６０をそれぞれ設けたので、フロントサイドメンバロア部材３に伝達されて前端３Ａａ，３Ｂａの領域Ａの変形で吸収しきれなかった衝突エネルギーを脆弱変形部６０の変形により吸収することができ、より衝突時の衝突エネルギーを効率よく車体後方への伝達分散特性を維持することができる。

上記形態において、フロントサイドメンバロア部材３の後端３Ａｂ，３Ｂｂは、ダッシュクロスメンバ１５Ａ，１５Ｂを介して各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０と連結した。これは、後端３Ａｂ，３Ｂｂの扇形状が大きいと、プレス成型が困難になることや、成型後の部品の取り回し性を良好に行うことを考慮してのことである。しかし、各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０の間隔が広くない車体構造の場合には、後端３Ａｂ，３Ｂｂを各サイドシル１７と各フロアサイドメンバ４０に跨るように配置して、直接ボルト５０で締結するようにしても良い。この場合、キャビン強度を確保するためには、従来のように車体幅領域全域に延設されたダッシュクロスメンバを設けるのが好ましい。

本発明にかかる車体構造の主要構成を車体上方から見た斜視図である。本発明にかかる車体構造の主要構成を車体下方から見た平面図である。本発明にかかる車体構造と前輪との関係を車体側方から見た概略構成図である。本発明にかかる車体構造と前輪との関係を車体上方から見た概略構成図である。本発明の主要構成となるフロントサイドメンバロア部材の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１，１一対のフロントサイドメンバ
２，２フロントサイドメンバアッパ部材
３フロントサイドメンバロア部材
３Ａａ，３Ｂａフロントサイドメンバロア部材の前端
３Ａｂ，３Ｂｂフロントサイドメンバロア部材の後端
１２フロントバンパ
１３衝撃吸収部
１５Ａ，１５Ｂダッシュクロスメンバ
１７，１７一対のサイドシル
４０，４０フロアサイドメンバ
６０，６０脆弱変形部
Ｗ車体幅方向
ＦＲ車体前後方向

Claims

フロントバンパの両端に衝撃吸収部を介してその前端がそれぞれ結合された一対のフロントサイドメンバと、
各フロントサイドメンバよりも上方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結されたフロントサイドメンバアッパ部材と、
各フロントサイドメンバよりも下方に配置され、その前端が各フロントサイドメンバに連結された平面形状が略Ｘ形状からなるフロントサイドメンバロア部材を備え、
前記フロントサイドメンバロア部材は、その前端側が後端側よりも板圧が薄く脆弱に形成され、かつ、前記後端側には、前記フロントサイドメンバロア部材の前端に衝突荷重が加わった際に、同前端よりも遅く変形する脆弱変形部が設けられているとともに、その後端が車体幅方向に末広がりとなるように形成されていて、当該後端が、前記車体幅方向に配置されていて車体前後方向に延長された一対のサイドシルと、これらサイドシルと並列されたフロアサイドメンバにそれぞれ個別に連結されたダッシュクロスメンバに結合されていることを特徴とする車体構造。