JP2000053019A - 自動車の車体構造 - Google Patents
自動車の車体構造Info
- Publication number
- JP2000053019A JP2000053019A JP10230534A JP23053498A JP2000053019A JP 2000053019 A JP2000053019 A JP 2000053019A JP 10230534 A JP10230534 A JP 10230534A JP 23053498 A JP23053498 A JP 23053498A JP 2000053019 A JP2000053019 A JP 2000053019A
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- Japan
- Prior art keywords
- stress
- deceleration
- collision
- plastic deformation
- deformation
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車体寸法のコンパクト化と乗員減速度の低減
とをより一層高次元に両立し得る変形モードを実現可能
な自動車の車体構造を提供する。 【解決手段】 衝突時に減速度の作用方向に沿う圧縮荷
重を受ける反力発生メンバ１を、共に圧縮変形でストロ
ークを吸収する少なくとも２つの部分を直列に配置した
ものとし、前記２つの部分のうちの一方の部分１ｆの塑
性変形応力を、他方の部分１ｒの降伏点応力よりも低
く、かつ他方の部分の塑性変形応力よりも高い値に設定
すると共に、一方の部分に、他方の部分の降伏点応力よ
りも低い値で塑性変形を開始するようにするための応力
集中部４を設けたものとする。これによれば、衝突初期
に高く、かつ衝突中盤以降に低くなる車体減速度を実現
することができる。
とをより一層高次元に両立し得る変形モードを実現可能
な自動車の車体構造を提供する。 【解決手段】 衝突時に減速度の作用方向に沿う圧縮荷
重を受ける反力発生メンバ１を、共に圧縮変形でストロ
ークを吸収する少なくとも２つの部分を直列に配置した
ものとし、前記２つの部分のうちの一方の部分１ｆの塑
性変形応力を、他方の部分１ｒの降伏点応力よりも低
く、かつ他方の部分の塑性変形応力よりも高い値に設定
すると共に、一方の部分に、他方の部分の降伏点応力よ
りも低い値で塑性変形を開始するようにするための応力
集中部４を設けたものとする。これによれば、衝突初期
に高く、かつ衝突中盤以降に低くなる車体減速度を実現
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車体構造
に関し、特に衝突時に乗員に作用する減速度を低減する
ことのできる自動車の車体構造に関するものである。
に関し、特に衝突時に乗員に作用する減速度を低減する
ことのできる自動車の車体構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、衝突時の乗員保護効果を高めるた
めに、車体の居住空間以外の部分の衝突時の変形モード
を適切に設定して車体の居住空間部分の減速度を低減す
ると共に、居住空間にまで変形が及ばないようにした車
体構造が種々提案されている（特開平７−１０１３５４
号公報など参照）。
めに、車体の居住空間以外の部分の衝突時の変形モード
を適切に設定して車体の居住空間部分の減速度を低減す
ると共に、居住空間にまで変形が及ばないようにした車
体構造が種々提案されている（特開平７−１０１３５４
号公報など参照）。
【０００３】一方、シートベルトを介してシートに連結
された形になっている乗員の減速度は、車両衝突時に乗
員に作用する前方への慣性力がシートベルトに受け止め
られた時に初めて立ち上がる。ここでシートベルトのば
ね作用を完全には排除することはできないので、慣性力
で乗員が前方へ移動し、シートベルトの伸びが最大に達
したところで乗員減速度がピークに達することになる
が、この乗員減速度のピーク値は、慣性力による乗員の
移動量が大きいほど高くなり、一般に車体の平均減速度
よりも高くなると言われている。従って、衝突時に乗員
の受ける衝撃を小さくするには、車体減速度に対する乗
員減速度の立ち上がりの時間遅れがなるべく小さくなる
ように車体減速度を調整する必要がある。
された形になっている乗員の減速度は、車両衝突時に乗
員に作用する前方への慣性力がシートベルトに受け止め
られた時に初めて立ち上がる。ここでシートベルトのば
ね作用を完全には排除することはできないので、慣性力
で乗員が前方へ移動し、シートベルトの伸びが最大に達
したところで乗員減速度がピークに達することになる
が、この乗員減速度のピーク値は、慣性力による乗員の
移動量が大きいほど高くなり、一般に車体の平均減速度
よりも高くなると言われている。従って、衝突時に乗員
の受ける衝撃を小さくするには、車体減速度に対する乗
員減速度の立ち上がりの時間遅れがなるべく小さくなる
ように車体減速度を調整する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本出願の発明者
らがシミュレーションを行ったところ、衝突衝撃を吸収
するための車体変形ストロークを同一とした場合、車体
減速度を、衝突初期よりも中盤以降で低くなるようにし
た方が、衝突初期からの減速度が一定となるようにする
か、あるいは徐々に高くなるようにするよりも、乗員減
速度のピーク値を低くできることが確認された。
らがシミュレーションを行ったところ、衝突衝撃を吸収
するための車体変形ストロークを同一とした場合、車体
減速度を、衝突初期よりも中盤以降で低くなるようにし
た方が、衝突初期からの減速度が一定となるようにする
か、あるいは徐々に高くなるようにするよりも、乗員減
速度のピーク値を低くできることが確認された。
【０００５】本発明は、このような知見に基づいて案出
されたものであり、その目的は、車体寸法のコンパクト
化と乗員減速度の低減とをより一層高次元に両立し得る
変形モードを実現可能な自動車の車体構造を提供するこ
とにある。
されたものであり、その目的は、車体寸法のコンパクト
化と乗員減速度の低減とをより一層高次元に両立し得る
変形モードを実現可能な自動車の車体構造を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、衝突時に減速度の作用方向
に沿う圧縮荷重を受ける反力発生メンバ（実施の形態中
のサイドメンバ１）を、共に圧縮変形でストロークを吸
収する少なくとも２つの部分（実施の形態中の前側部分
１ｆ、及び後側部分１ｒ）を直列に配置したものとし、
前記２つの部分のうちの一方の部分１ｆの塑性変形応力
を、他方の部分１ｒの降伏点応力よりも低く、かつ他方
の部分の塑性変形応力よりも高い値に設定すると共に、
一方の部分に、他方の部分の降伏点応力よりも低い値で
塑性変形を開始するようにするための応力集中部４を設
けたものとした。これによれば、衝突初期に高く、かつ
衝突中盤以降に低くなる車体減速度を実現することがで
きる。
ために、本発明においては、衝突時に減速度の作用方向
に沿う圧縮荷重を受ける反力発生メンバ（実施の形態中
のサイドメンバ１）を、共に圧縮変形でストロークを吸
収する少なくとも２つの部分（実施の形態中の前側部分
１ｆ、及び後側部分１ｒ）を直列に配置したものとし、
前記２つの部分のうちの一方の部分１ｆの塑性変形応力
を、他方の部分１ｒの降伏点応力よりも低く、かつ他方
の部分の塑性変形応力よりも高い値に設定すると共に、
一方の部分に、他方の部分の降伏点応力よりも低い値で
塑性変形を開始するようにするための応力集中部４を設
けたものとした。これによれば、衝突初期に高く、かつ
衝突中盤以降に低くなる車体減速度を実現することがで
きる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示した実施例
を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
【０００８】図１は、本発明が適用された自動車のサイ
ドメンバの概略を示している。このサイドメンバ１は、
例えばアルミニウム合金の押出し材で形成されており、
エンジンルーム２の両側から車室フロア３の下方へかけ
て、車両の前後方向に延設されている。
ドメンバの概略を示している。このサイドメンバ１は、
例えばアルミニウム合金の押出し材で形成されており、
エンジンルーム２の両側から車室フロア３の下方へかけ
て、車両の前後方向に延設されている。
【０００９】サイドメンバ１は、適宜な断面形状の中空
な棒状材からなり、特にエンジンルーム２の両側に対応
する部分は、その前後方向寸法及び耐圧縮強度が互いに
異なる２つの部分を直列に接続してなっている（図２参
照）。
な棒状材からなり、特にエンジンルーム２の両側に対応
する部分は、その前後方向寸法及び耐圧縮強度が互いに
異なる２つの部分を直列に接続してなっている（図２参
照）。
【００１０】これら２つの部分のうちの前側部分１ｆ
は、比較的短寸とされ、その塑性変形応力が、後側部分
１ｒの塑性変形応力よりも高い値に設定されている。さ
らにこの前側部分１ｆには、塑性変形応力に近い圧縮荷
重で圧潰を開始するように、ビード、切り欠き、あるい
はこれに類する応力集中部４が設けられており、弾性限
界が通常の降伏点よりも十分に低くなるようにしてあ
る。これにより、前側部分１ｆの圧潰開始応力が、後側
部分１ｒの降伏点応力よりも低い値となるようにされて
いる。なお前側部分１ｆの前端には、車幅方向に延在す
るバンパビーム５が結合されている。
は、比較的短寸とされ、その塑性変形応力が、後側部分
１ｒの塑性変形応力よりも高い値に設定されている。さ
らにこの前側部分１ｆには、塑性変形応力に近い圧縮荷
重で圧潰を開始するように、ビード、切り欠き、あるい
はこれに類する応力集中部４が設けられており、弾性限
界が通常の降伏点よりも十分に低くなるようにしてあ
る。これにより、前側部分１ｆの圧潰開始応力が、後側
部分１ｒの降伏点応力よりも低い値となるようにされて
いる。なお前側部分１ｆの前端には、車幅方向に延在す
るバンパビーム５が結合されている。
【００１１】次に上述したサイドメンバ１の変形プロセ
スについて、路上構築物に車両が正面衝突した場合を想
定し、図３および図４を併せて参照して説明する。
スについて、路上構築物に車両が正面衝突した場合を想
定し、図３および図４を併せて参照して説明する。
【００１２】衝突時に車体の慣性重量による後ろ向きの
反力荷重がサイドメンバ１に作用すると、先ず弾性変形
範囲での圧縮応力がサイドメンバ１に発生し、それによ
る減速度が急峻に立ち上がる（図４のａの領域）。そし
て応力集中部４によって通常の降伏点（図４のｂ点）よ
りも低く、かつ後側部分１ｒの降伏点応力よりも低い荷
重で圧潰するようにされている前側部分１ｆが塑性変形
を開始し、概ね一定の応力を発生しつつ圧縮変形し（図
３−Ａ参照）、ある減速度を維持する（図４のｃの領
域）。
反力荷重がサイドメンバ１に作用すると、先ず弾性変形
範囲での圧縮応力がサイドメンバ１に発生し、それによ
る減速度が急峻に立ち上がる（図４のａの領域）。そし
て応力集中部４によって通常の降伏点（図４のｂ点）よ
りも低く、かつ後側部分１ｒの降伏点応力よりも低い荷
重で圧潰するようにされている前側部分１ｆが塑性変形
を開始し、概ね一定の応力を発生しつつ圧縮変形し（図
３−Ａ参照）、ある減速度を維持する（図４のｃの領
域）。
【００１３】この間、後側部分１ｒも同一の圧縮荷重を
受けるが、後側部分１ｒの降伏点応力が前側部分１ｆの
塑性変形応力よりも高く設定されているので、前側部分
１ｆが塑性変形し続ける期間は、後側部分１ｒは弾性限
界内にあり、塑性変形は起こらない。
受けるが、後側部分１ｒの降伏点応力が前側部分１ｆの
塑性変形応力よりも高く設定されているので、前側部分
１ｆが塑性変形し続ける期間は、後側部分１ｒは弾性限
界内にあり、塑性変形は起こらない。
【００１４】衝突中盤で前側部分１ｆの変形ストローク
が底付きすると、加工硬化によって前側部分１ｆの応力
が増大するので、減速度も一瞬増大する（図４のｄの領
域）。そしてこの間に後側部分１ｒの応力が降伏点に達
すると、後側部分１ｒが塑性変形を開始する（図３−Ｂ
参照）。これにより後側部分１ｒの塑性変形応力に対応
する値まで減速度が低下する（図４のｅの領域）。この
車体減速度が低下する領域でシートベルトの伸びがピー
クに達するようにすれば、乗員減速度を大幅に低減する
ことができる。そして後側部分１ｒの変形が進行し（図
３−Ｃ参照）、この間略一定の応力を発生し続け、つま
り減速度も概ね一定となる（図４のｆの領域）。
が底付きすると、加工硬化によって前側部分１ｆの応力
が増大するので、減速度も一瞬増大する（図４のｄの領
域）。そしてこの間に後側部分１ｒの応力が降伏点に達
すると、後側部分１ｒが塑性変形を開始する（図３−Ｂ
参照）。これにより後側部分１ｒの塑性変形応力に対応
する値まで減速度が低下する（図４のｅの領域）。この
車体減速度が低下する領域でシートベルトの伸びがピー
クに達するようにすれば、乗員減速度を大幅に低減する
ことができる。そして後側部分１ｒの変形が進行し（図
３−Ｃ参照）、この間略一定の応力を発生し続け、つま
り減速度も概ね一定となる（図４のｆの領域）。
【００１５】衝突終盤では、エンジンルーム２の変形が
底付きして発生した反力などが上乗せされるので、車体
減速度が増大するが、この領域では、既に乗員の慣性力
が殆どうち消されていて車体と乗員との減速度差が小さ
くなっているので、乗員減速度への影響はごく小さくて
済む。
底付きして発生した反力などが上乗せされるので、車体
減速度が増大するが、この領域では、既に乗員の慣性力
が殆どうち消されていて車体と乗員との減速度差が小さ
くなっているので、乗員減速度への影響はごく小さくて
済む。
【００１６】
【発明の効果】このように本発明によれば、反力発生メ
ンバの少なくとも２つの部分の降伏点応力（変形開始応
力）と塑性変形応力との関係を適切に設定することによ
り、車体の居住空間部分の減速度を衝突初期により高
く、かつ中盤以降に低くなるようにすることができる。
これにより、従来構造に比して小さな変形ストロークで
乗員減速度のピーク値を低減することができ、従来と同
一の変形ストロークが得られるならば、乗員減速度ピー
ク値の大幅な低減を達成し得る。しかも乗員の室内での
対車体移動量を小さく抑えることができるので、乗員が
車室内の構造物に突き当たって傷害を受ける二次衝突の
可能性を低減できる。
ンバの少なくとも２つの部分の降伏点応力（変形開始応
力）と塑性変形応力との関係を適切に設定することによ
り、車体の居住空間部分の減速度を衝突初期により高
く、かつ中盤以降に低くなるようにすることができる。
これにより、従来構造に比して小さな変形ストロークで
乗員減速度のピーク値を低減することができ、従来と同
一の変形ストロークが得られるならば、乗員減速度ピー
ク値の大幅な低減を達成し得る。しかも乗員の室内での
対車体移動量を小さく抑えることができるので、乗員が
車室内の構造物に突き当たって傷害を受ける二次衝突の
可能性を低減できる。
【図１】本発明が適用された車体の概略構成図
【図２】本発明によるサイドメンバの要部側面図
【図３】衝突時のサイドメンバの変形プロセスを概念的
に示す説明図
に示す説明図
【図４】概念的な衝突時の減速度波形図
１ サイドメンバ（反力発生メンバ） １ｆ 前側部分、１ｒ 後側部分（２つの部分） ４ 応力集中部
Claims (1)
- 【請求項１】 衝突時に減速度の作用方向に沿う圧縮荷
重を受ける反力発生メンバを備える自動車の車体構造で
あって、 前記メンバが、共に圧縮変形でストロークを吸収する少
なくとも２つの部分を直列に配置したものからなり、 前記２つの部分のうちの一方の部分の塑性変形応力を、
他方の部分の降伏点応力よりも低く、かつ他方の部分の
塑性変形応力よりも高い値に設定すると共に、 前記一方の部分に、他方の部分の降伏点応力よりも低い
値で塑性変形を開始するようにするための応力集中部を
設けたことを特徴とする自動車の車体構造。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230534A JP2000053019A (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 自動車の車体構造 |
| CA002280440A CA2280440C (en) | 1998-08-17 | 1999-08-12 | Automotive vehicle body structure demonstrating a controlled reaction load |
| GB9919235A GB2340461B (en) | 1998-08-17 | 1999-08-13 | Automotive vehicle body structure demonstrating a controlled reaction load |
| FR9910558A FR2782305B1 (fr) | 1998-08-17 | 1999-08-17 | Structure de carrosserie de vehicule automobile presentant une charge de reaction commandee |
| DE19938937A DE19938937B4 (de) | 1998-08-17 | 1999-08-17 | Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs mit kontrollierter Reaktionslast |
| US09/376,098 US6203098B1 (en) | 1998-08-17 | 1999-08-17 | Automotive vehicle body structure demonstrating a controlled reaction load |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230534A JP2000053019A (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 自動車の車体構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000053019A true JP2000053019A (ja) | 2000-02-22 |
Family
ID=16909265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10230534A Pending JP2000053019A (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 自動車の車体構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000053019A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020093496A (ko) * | 2001-06-09 | 2002-12-16 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 프론트 사이드 멤버 |
| JP2003146241A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Nissan Motor Co Ltd | 車体前部構造 |
| EP1312536A3 (en) * | 2001-11-19 | 2003-10-01 | Nissan Motor Company, Limited | Vehicle front structure |
| US6893078B2 (en) | 2001-11-13 | 2005-05-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Front body structure for vehicle |
| US8814250B2 (en) | 2011-01-27 | 2014-08-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Automobile front portion structure |
| US9745001B2 (en) | 2015-07-07 | 2017-08-29 | GM Global Technology Operations LLC | Motor vehicle and floor module |
-
1998
- 1998-08-17 JP JP10230534A patent/JP2000053019A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020093496A (ko) * | 2001-06-09 | 2002-12-16 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 프론트 사이드 멤버 |
| JP2003146241A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Nissan Motor Co Ltd | 車体前部構造 |
| US6893078B2 (en) | 2001-11-13 | 2005-05-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Front body structure for vehicle |
| EP1312536A3 (en) * | 2001-11-19 | 2003-10-01 | Nissan Motor Company, Limited | Vehicle front structure |
| US6880663B2 (en) | 2001-11-19 | 2005-04-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vehicle front structure |
| US8814250B2 (en) | 2011-01-27 | 2014-08-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Automobile front portion structure |
| US9745001B2 (en) | 2015-07-07 | 2017-08-29 | GM Global Technology Operations LLC | Motor vehicle and floor module |
| GB2551360A (en) * | 2015-07-07 | 2017-12-20 | Gm Global Tech Operations Llc | Motor vehicle and floor module for the latter |
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