JP5287927B2

JP5287927B2 - 車体構造

Info

Publication number: JP5287927B2
Application number: JP2011107907A
Authority: JP
Inventors: 俊英飯島; 直矢坂口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: US9205793B2; US20140103670A1; EP2707254A1; EP2707254B1; JP2012236547A; CN103534145B; CN103534145A; WO2012156794A1

Description

本発明は、車体構造に関する。

従来、バンパステイと、このバンパステイが前端部に取り付けられると共に、この前端部における上壁と縦壁との角部に車両前後方向に間隔を空けて複数のビードが形成されたフロントサイドメンバと、を備えたバンパステイの取付構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６０−１２４５５２号公報特開２００９−４５９４８号公報特開平９−８６３０９号公報

しかしながら、上記バンパステイの取付構造では、例えば、フロントサイドメンバにおける断面形状の制約等により、複数のビードが形成された部位について衝突荷重に対する耐力の差を設定し難い場合がある。そして、この場合には、車両の前面衝突時に、複数のビードを車両前側から順に潰すことが困難となり、エネルギ吸収効率が低下する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、車両衝突時におけるエネルギ吸収効率を確保することができる車体構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の車体構造は、車体の車両前後方向の端部に車両幅方向を長手方向として配置されたバンパリインフォースメントと、前記バンパリインフォースメントの車両幅方向外側部に対するキャビン側に車両前後方向を長手方向として配置され、車両幅方向に沿って切断した断面が閉断面状を成す閉断面部と、前記閉断面部から前記バンパリインフォースメント側に向けて突出する突出部とを有して構成されたサイドメンバと、前記サイドメンバと前記バンパリインフォースメントとを連結し、車両幅方向に沿って切断した断面が開断面状を成す開断面部を前記突出部と共に形成するバンパステーと、前記閉断面部における車両幅方向一方側の部位に形成された第一脆弱部と、前記開断面部における車両幅方向他方側の部位に形成された第二脆弱部と、前記バンパステーに形成されると共に、前記サイドメンバに形成され前記第一脆弱部と前記第二脆弱部とを連結する連結壁部と接合され、且つ、前記第二脆弱部側から前記第一脆弱部側に向けて延びる延伸縁部を有して構成された荷重伝達部と、を備えている。

この車体構造では、サイドメンバに形成された閉断面部における車両幅方向一方側の部位に、第一脆弱部が形成されており、サイドメンバの突出部及びバンパステーによって形成された開断面部における車両幅方向他方側の部位には、第二脆弱部が形成されている。従って、例えば、バンパリインフォースメントに衝突荷重が入力された場合の衝突初期の段階では、閉断面部よりも衝突荷重に対する耐力の低い開断面部に形成された第二脆弱部に変形が生じる。

また、バンパステーには、第一脆弱部と第二脆弱部とを連結する連結壁部と接合された荷重伝達部が形成されており、この荷重伝達部は、第二脆弱部側から第一脆弱部側に向けて延びる延伸縁部を有して構成されている。従って、上述の衝突初期の段階の後の段階では、衝突荷重が延伸縁部を伝わることで、上述の第二脆弱部に生じた変形が延伸縁部に沿って第一脆弱部側に進展し、この変形が第一脆弱部に伝播される。そして、これにより、第一脆弱部が変形され、この第一脆弱部の変形をきっかけとして、サイドメンバは、この第一脆弱部が位置する部位において車両前後方向に圧縮変形される。

このように、この車体構造によれば、バンパリインフォースメントに衝突荷重が入力された場合には、第一脆弱部が位置する部位においてサイドメンバが車両前後方向に安定して圧縮変形されるので、車両衝突時におけるエネルギ吸収効率を確保することができる。

請求項２に記載の車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、前記突出部に、前記バンパリインフォースメント側且つ車両幅方向一方側に向けて延びる第一縁部が形成され、前記バンパステーに、前記第一縁部に対する前記バンパリインフォースメント側に位置すると共に、前記延伸縁部から前記バンパリインフォースメント側且つ車両幅方向他方側に向けて延び、平面視にて前記第一縁部と交差する第二縁部が形成され、前記第二脆弱部が、前記第一縁部及び前記第二縁部によって形成され車両幅方向他方側に開口する切欠部とされたものである。

この車体構造によれば、突出部に形成された第一縁部と、バンパステーに延伸縁部と連続して形成された第二縁部とによって切欠部が形成されており、この切欠部が第二脆弱部とされている。従って、簡単な構成で第二脆弱部を形成することができるので、効率良くエネルギ吸収効率を確保することができる。

請求項３に記載の車体構造は、請求項１又は請求項２に記載の車体構造において、前記第一脆弱部、前記第二脆弱部、及び、前記荷重伝達部が、前記閉断面部及び前記開断面部における車両上下方向両側の部位にそれぞれ形成されたものである。

この車体構造によれば、第一脆弱部、第二脆弱部、及び、荷重伝達部は、閉断面部及び開断面部における車両上下方向両側の部位にそれぞれ形成されている。従って、バンパリインフォースメントに衝突荷重が入力された場合には、サイドメンバを車両上下方向両側でバランス良く圧縮変形させることができる。

請求項４に記載の車体構造は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車体構造において、前記荷重伝達部が、前記延伸縁部に沿って前記連結壁部と結合されたものである。

この車体構造によれば、荷重伝達部は、延伸縁部に沿って連結壁部と結合されているので、上述の衝突初期の段階の後の段階では、衝突荷重がより一層効率良く延伸縁部を伝わるようにすることができる。

以上詳述したように、本発明によれば、バンパリインフォースメントに衝突荷重が入力された場合には、第一脆弱部が位置する部位においてサイドメンバが車両前後方向に安定して圧縮変形されるので、車両衝突時におけるエネルギ吸収効率を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る車体構造の分解斜視図である。図１に示される車体構造の平面図である。図１に示されるバンパリインフォースメントに衝突荷重が入力されてフロントサイドメンバが圧縮変形される様子を説明する図である。図１に示される車体構造の変形例を示す斜視図である。図１に示される車体構造のその他の変形例を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

なお、各図において示される矢印ＵＰ、矢印ＲＲ、矢印ＯＵＴは、車両上下方向上側、車両前後方向後側、車両幅方向外側（右側）をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る車体構造１０は、バンパリインフォースメント１２と、本発明における「サイドメンバ」としてのフロントサイドメンバ１４と、バンパステー１６とを備えている。

バンパリインフォースメント１２は、車両幅方向を長手方向とする長尺状に形成されており、車体の前部（車体の車両前後方向の端部）に配置されている。このバンパリインフォースメント１２の車両幅方向外側部１２Ａには、車両前後方向に貫通する複数の取付穴１８が形成されている。この複数の取付穴１８は、車両幅方向内側よりも車両幅方向外側（後述する切欠部８０側）の方が数が多く設けられている（ここでは、一例として、車両幅方向内側は１個で、車両幅方向外側は２個設けられている）。

フロントサイドメンバ１４は、車両前後方向を長手方向とする長尺状に形成されており、バンパリインフォースメント１２の車両幅方向外側部１２Ａに対するキャビン側（車両後側）に配置されている。このフロントサイドメンバ１４は、サイドメンバインナ２０及びサイドメンバアウタ２２を有している。

サイドメンバインナ２０は、車両上下方向に対称に形成されている。このサイドメンバインナ２０は、それぞれ車両幅方向及び車両前後方向に延在し互いに車両上下方向に対向する一対の対向壁部２４と、この一対の対向壁部２４における車両幅方向内側の端部を連結する内壁部２６とを有している。対向壁部２４における車両幅方向外側の端部には、車両上下方向及び車両前後方向に延在するフランジ２８が形成されている。

サイドメンバアウタ２２は、サイドメンバインナ２０に対する車両幅方向外側に配置されており、車両上下方向及び車両前後方向に延在する平板状に形成されている。このサイドメンバアウタ２２における車両上下方向両側の端部は、フランジ３０として形成されている。このフランジ３０は、例えば、車両前後方向に間隔を空けて並ぶ複数のスポット溶接による溶接部３２によって上述のフランジ２８と接合されている。

そして、このようにしてサイドメンバインナ２０にサイドメンバアウタ２２が組み付けられることにより、一対の対向壁部２４、内壁部２６、及び、サイドメンバアウタ２２によって、車両幅方向に沿って切断した断面が閉断面状を成す閉断面部３４が構成されている。

また、この閉断面部３４における車両幅方向内側（車両幅方向一方側）の部位、すなわち、より具体的には、対向壁部２４及び内壁部２６によって構成される角部には、この対向壁部２４と内壁部２６とを連結する稜線部３６（角部の頂点）を跨ぐように、断面Ｖ字状のノッチ３８が形成されている。このノッチ３８は、本発明における「第一脆弱部」に相当し、閉断面部３４における先端側（車両前側）に位置されている。

また、内壁部２６におけるノッチ３８よりも車両後側には、車両幅方向外側に凹むビード４０が形成されている。このビード４０は、車両上下方向に延びており、その車両上下方向両側の端部は、一対の稜線部３６の車両上下方向間で終端している。

サイドメンバインナ２０には、上述の閉断面部３４から車両前側（バンパリインフォースメント１２側）に向けて突出する突出部４２が形成されている。この突出部４２は、それぞれ対向壁部２４と連続して形成され互いに対向する一対の突出対向部４４と、内壁部２６と連続して形成されて一対の突出対向部４４における車両幅方向内側の端部を連結する突出連結部４６とを有して構成されている。

また、突出対向部４４における車両幅方向外側の縁部４４Ａのうち車両後側の部分は、第一縁部４８として形成されている。この第一縁部４８は、平面視にて車両後側且つ車両幅方向内側に凸を成す円弧状に形成されており、車両前側且つ車両幅方向内側（バンパリインフォースメント１２側且つ車両幅方向一方側）に向けて延びている（図２も参照）。

バンパステー１６は、フロントサイドメンバ１４とバンパリインフォースメント１２との間に配置されている。このバンパステー１６は、それぞれ車両幅方向及び車両前後方向に延在し互いに車両上下方向に対向する一対の対向壁部５４と、この一対の対向壁部５４における車両幅方向内側の端部を連結する内壁部５６と、一対の対向壁部５４及び内壁部５６における車両前側の端部を連結する前壁部５８とを有している。

前壁部５８には、車両前後方向に貫通する複数の取付穴６８が上述の複数の取付穴１８と整合する位置に形成されている。そして、これら複数の取付穴１８，６８の各々に図示しないボルトが挿通されると共に、このボルトの先端部に同じく図示しないナットが螺合されることにより、バンパリインフォースメント１２は、バンパステー１６に固定されている。

また、このバンパステー１６は、その車両後側の部位がフロントサイドメンバ１４の内側に挿入されている。そして、対向壁部５４は、対向壁部２４及び突出対向部４４と複数のスポット溶接による溶接部７０によって接合されている。この複数の溶接部７０は、対向壁部５４に形成された後述する延伸縁部８２に沿って並んでいる。また、内壁部５６は、複数のスポット溶接による溶接部７２によって内壁部２６と接合されている。

そして、このようにしてバンパステー１６が突出部４２に組み付けられることにより、このバンパステー１６及び突出部４２によって、車両幅方向に沿って切断した断面が開断面状を成す開断面部７４が構成されている。

また、対向壁部５４における車両幅方向外側の縁部５４Ａは、車両後側に向かうに従って車両幅方向内側に向かうように車両前後方向に対して傾斜されている。この縁部５４Ａのうち上述の第一縁部４８に対する車両前側（バンパリインフォースメント１２側）に位置する部分は、第二縁部７８として形成されており、この第二縁部７８は、平面視にて第一縁部４８と交差している（図２参照）。なお、上述の複数の溶接部７０のうち車両前側の溶接部７０は、第一縁部４８と第二縁部７８との交差する位置の近傍に設けられている（図１，図２参照）。

そして、これら第一縁部４８及び第二縁部７８によって、車両幅方向外側（車両幅方向他方側）に開口する切欠部８０が形成されている。この切欠部８０は、本発明における「第二脆弱部」に相当し、この切欠部８０が形成された部位は、本発明における「開断面部における車両幅方向他方側の部位」に相当する。

また、上述の縁部５４Ａのうち車両後側の部分は、切欠部８０側からノッチ３８側に向けて延びる延伸縁部８２とされている。この延伸縁部８２は、切欠部８０側からノッチ３８側に向けて直線状に延びていても良く（切欠部８０とノッチ３８を繋ぐ直線に沿って直線状に形成されていても良く）、また、湾曲して形成されていても良い。

なお、この延伸縁部８２を有する対向壁部５４は、本発明における「荷重伝達部」に相当し、この対向壁部５４と接合された突出対向部４４及び対向壁部２４は、本発明における「サイドメンバに形成され第一脆弱部と第二脆弱部とを連結する連結壁部」に相当する。また、上述の第二縁部７８は、換言すれば、延伸縁部８２から車両前側且つ車両幅方向外側（バンパリインフォースメント１２側且つ車両幅方向他方側）に向けて延びている。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

本発明の一実施形態に係る車体構造１０では、フロントサイドメンバ１４に形成された閉断面部３４における車両幅方向内側の部位に、ノッチ３８が形成されており、フロントサイドメンバ１４の突出部４２及びバンパステー１６によって形成された開断面部７４における車両幅方向外側の部位には、切欠部８０が形成されている。従って、図３の左図に示されるように、例えば、バンパリインフォースメント１２に車両前側から衝突荷重Ｆが入力された場合の衝突初期の段階では、閉断面部３４よりも衝突荷重Ｆに対する耐力の低い開断面部７４に形成された切欠部８０に変形９０が生じる。

また、バンパステー１６には、ノッチ３８と切欠部８０とを連結する対向壁部２４及び突出対向部４４と接合された対向壁部５４が形成されており、この対向壁部５４は、切欠部８０側からノッチ３８側に向けて延びる延伸縁部８２を有して構成されている。従って、上述の衝突初期の段階の後の段階では、衝突荷重Ｆが延伸縁部８２を伝わることで、上述の切欠部８０に生じた変形９０が延伸縁部８２に沿ってノッチ３８側に進展し、この変形９０がノッチ３８に伝播される。ここでは、一例として、変形９０は、車両上側に凸を成している。また、図示していないが、上述の変形９０と同様に車両下側の対向壁部２４に生じた変形は、車両下側に凸を成している。

そして、このようにして変形９０がノッチ３８に伝播されると、図３の右図に示されるように、ノッチ３８が変形され、このノッチ３８の変形をきっかけとして、フロントサイドメンバ１４は、このノッチ３８が位置する部位において車両前後方向に圧縮変形される。ここでは、一例として、一対のノッチ３８を繋ぐ部位９２が車両幅方向内側に凸を成すように変形されている。このノッチ３８を繋ぐ部位９２の変形、及び、上述の切欠部８０からノッチ３８に伝播される変形９０における凸を成す方向は、切欠部８０及びノッチ３８の形状や衝突荷重Ｆの方向等により変化する。

このように、この車体構造１０によれば、バンパリインフォースメント１２に衝突荷重Ｆが入力された場合には、ノッチ３８が位置する部位においてフロントサイドメンバ１４が車両前後方向に安定して圧縮変形されるので、車両の前面衝突時におけるエネルギ吸収効率を確保することができる。

また、突出部４２に形成された第一縁部４８と、バンパステー１６に延伸縁部８２と連続して形成された第二縁部７８とによって切欠部８０が形成されており、この切欠部８０が衝突初期の段階での変形のきっかけとなる脆弱部とされている。従って、この脆弱部を簡単な構成で形成することができるので、効率良くエネルギ吸収効率を確保することができる。

しかも、ノッチ３８、切欠部８０、及び、対向壁部５４は、閉断面部３４及び開断面部７４における車両上下方向両側の部位にそれぞれ形成されている。従って、バンパリインフォースメント１２に衝突荷重Ｆが入力された場合には、フロントサイドメンバ１４を車両上下方向両側でバランス良く圧縮変形させることができる。

また、対向壁部５４は、延伸縁部８２に沿って並ぶ複数の溶接部７０によって対向壁部２４及び突出対向部４４と結合されているので、上述の衝突初期の段階の後の段階では、衝突荷重Ｆがより一層効率良く延伸縁部８２を伝わるようにすることができる。

また、フロントサイドメンバ１４は、ノッチ３８が位置する部位において車両前後方向に圧縮変形された後、このノッチ３８の車両後側に位置するビード４０（図１，図２参照）が位置する部位においてさらに車両前後方向に圧縮変形される。従って、エネルギ吸収効率をより一層高めることができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上述の本発明の一実施形態において、車体構造１０は、車体前部に配置されたバンパリインフォースメント１２、フロントサイドメンバ１４、及び、これらを連結するバンパステー１６について適用されていたが、車体後部に配置されたバンパリインフォースメント、リアサイドメンバ、及び、これらを連結するバンパステーについて適用されても良い。なお、この場合には、車体後部が本発明における「車体の車両前後方向の端部」に相当し、車両前側が本発明における「キャビン側」に相当する。

また、ノッチ３８は、閉断面部３４における車両幅方向内側の部位に形成され、切欠部８０は、開断面部７４における車両幅方向外側の部位に形成されていたが、ノッチ３８は、閉断面部３４における車両幅方向外側の部位に形成され、切欠部８０は、開断面部７４における車両幅方向内側の部位に形成されていても良い。

また、対向壁部５４は、延伸縁部８２に沿って並ぶ複数のスポット溶接による溶接部７０によって対向壁部２４及び突出対向部４４と結合されていたが、その他にも、例えば、延伸縁部８２に沿って施されたレーザ溶接による溶接部等によって対向壁部２４及び突出対向部４４と結合されていても良い。

また、閉断面部３４には、第一脆弱部の一例として、ノッチ３８が形成されていたが、脆弱性を有しているものであれば、その他にも、例えば、ビード４０と同様のビード等が形成されていても良い。

同様に、開断面部７４には、第二脆弱部の一例として、切欠部８０が形成されていたが、脆弱性を有しているものであれば、その他にも、例えば、図４に示されるような貫通孔１００等が形成されていても良い。

また、図５に示されるように、バンパステー１６における対向壁部５４及び内壁部５６が車両後側に延長されると共に、切欠部８０側からノッチ３８側に向けて延びるビード１０２が形成され、このビード１０２における幅方向両側の縁部１０２Ａ（稜線部）が本発明における「延伸縁部」とされても良い。

また、上述の本発明の一実施形態（図１参照）において、例えば、エネルギ吸収効率を確保することができる場合には、ノッチ３８の車両後側に形成されたビード４０が省かれても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０車体構造
１２バンパリインフォースメント
１２Ａ車両幅方向外側部
１４フロントサイドメンバ（サイドメンバ）
１６バンパステー
２４対向壁部（連結壁部の一部）
３４閉断面部
３８ノッチ（第一脆弱部）
４２突出部
４４突出対向部（連結壁部の一部）
４８第一縁部
５４対向壁部（荷重伝達部）
７４開断面部
７８第二縁部
８０切欠部（第二脆弱部）
８２延伸縁部
１００貫通孔（第二脆弱部）
１０２ビード
１０２Ａ縁部（延伸縁部）

Claims

車体の車両前後方向の端部に車両幅方向を長手方向として配置されたバンパリインフォースメントと、
前記バンパリインフォースメントの車両幅方向外側部に対するキャビン側に車両前後方向を長手方向として配置され、車両幅方向に沿って切断した断面が閉断面状を成す閉断面部と、前記閉断面部から前記バンパリインフォースメント側に向けて突出する突出部とを有して構成されたサイドメンバと、
前記サイドメンバと前記バンパリインフォースメントとを連結し、車両幅方向に沿って切断した断面が開断面状を成す開断面部を前記突出部と共に形成するバンパステーと、
前記閉断面部における車両幅方向一方側の部位に形成された第一脆弱部と、
前記開断面部における車両幅方向他方側の部位に形成された第二脆弱部と、
前記バンパステーに形成されると共に、前記サイドメンバに形成され前記第一脆弱部と前記第二脆弱部とを連結する連結壁部と接合され、且つ、前記第二脆弱部側から前記第一脆弱部側に向けて延びる延伸縁部を有して構成された荷重伝達部と、
を備えた車体構造。
前記突出部には、前記バンパリインフォースメント側且つ車両幅方向一方側に向けて延びる第一縁部が形成され、
前記バンパステーには、前記第一縁部に対する前記バンパリインフォースメント側に位置すると共に、前記延伸縁部から前記バンパリインフォースメント側且つ車両幅方向他方側に向けて延び、平面視にて前記第一縁部と交差する第二縁部が形成され、
前記第二脆弱部は、前記第一縁部及び前記第二縁部によって形成され車両幅方向他方側に開口する切欠部とされている、
請求項１に記載の車体構造。
前記第一脆弱部、前記第二脆弱部、及び、前記荷重伝達部は、前記閉断面部及び前記開断面部における車両上下方向両側の部位にそれぞれ形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の車体構造。
前記荷重伝達部は、前記延伸縁部に沿って前記連結壁部と結合されている、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車体構造。