JP2005199751A - メンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一のメンバー部材を用いて、別途の補強材を追設することなく、車両衝突時におけるメンバー部材の変形モードを適宜変更することができるメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造を提供する。
【解決手段】 前側レインフォースメントパネル３９を配設したフロントサイドメンバー９に、フロントサイドメンバー９の曲げ変形の起点となるノッチ３３と、フロントサイドメンバー９の軸方向の圧壊を促進させる軸圧壊促進ビード３５とを形成し、フロントサイドメンバー９を、衝突荷重が入力されたときにノッチ３３を起点として曲げ変形させる場合には、前側レインフォースメントパネル３９をノッチ３３よりも衝突荷重の入力側に配置する一方、フロントサイドメンバーを、衝突荷重が入力されたときに軸圧壊促進ビードで圧縮変形させる場合には、前側レインフォースメントパネルを、フロントサイドメンバーにおけるノッチ３３に対面する部位に配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、メンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造に関する。

一般に、自動車等の車両においては、車両重量やエンンジン等の仕様に相違があるため、車両の衝突性能から要求される前面衝突時におけるメンバー部材の反力や潰れ等の特性が異なっている。従って、従来は、メンバー部材の板厚や材質等を変更したり、レインフォースメントパネル等の補強材を追設したりして、車種ごとのメンバー部材の反力特性の相違に対応している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２４４９５５号公報

しかしながら、前記従来例においては、メンバー部材の材質や板厚等を変更したり、レインフォースメントパネル等の補強材を追設すると、追加の金型費用が発生したり、部品の種類が増大することによるコストアップが生じるという問題があった。

そこで、本発明は、同一のメンバー部材を用いて、車種ごとに補強材を追設することなく、車両衝突時におけるメンバー部材の変形モードを適宜変更することができるメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は、レインフォースメントパネルを配設したメンバー部材に、該メンバー部材の曲げ変形の起点となる曲げ促進ビードと、メンバー部材の軸方向の圧壊を促進させる軸圧壊促進ビードとを形成し、前記曲げ促進ビードと軸圧壊促進ビードとを、メンバー部材に衝突荷重が入力された場合における衝突荷重の入力方向に沿って配置したメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造であって、前記メンバー部材を、衝突荷重が入力されたときに前記曲げ促進ビードを起点として曲げ変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを曲げ促進ビードよりも衝突荷重の入力側に配置する一方、前記メンバー部材を、衝突荷重が入力されたときに前記軸圧壊促進ビードで圧縮変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを、メンバー部材における曲げ促進ビードに対面する部位に配置するように構成している。

本発明によれば、メンバー部材を曲げ変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを曲げ促進ビードよりも衝突荷重の入力側に配置する一方、前記メンバー部材を圧縮変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを、メンバー部材における曲げ促進ビードに対面する部位に配置するように構成しているため、同一のメンバー部材で、レインフォースメントパネルの大きさや配設位置を変更するだけで、車体のメンバー部材の衝突時における変形モードを適宜に変更することができる。

具体的には、レインフォースメントパネルを曲げ促進ビードよりも衝突荷重の入力側に配置している場合は、車両衝突時にメンバー部材に入力された衝突荷重は、曲げ促進ビードの部位に伝達され、該曲げ促進ビードを起点としてメンバー部材が曲げ変形を起こす。その一方、レインフォースメントパネルを、メンバー部材における曲げ促進ビードに対面する部位に配置している場合は、車両衝突時にメンバー部材に入力された衝突荷重は、レインフォースメントパネルが曲げ促進ビードに重合しているために曲げ促進ビードからの曲げ変形が起こりにくく、軸圧壊促進ビードの部位に伝達され、該軸圧壊促進ビードでメンバー部材が圧縮変形を起こす。

このように、同一の材質と板厚のメンバー部材で、車種ごとに補強材を追設することなく、車両安全性能から要求されるメンバー部材の反力特性を変更することができるため、メンバー部材をプレス成形する金型費用の削減、及びメンバー部材の種類を低減することによるコスト低減を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

まず、フロントサイドメンバーに曲げ促進ビードと軸圧壊促進ビードとを形成し、かつ、該曲げ促進ビードに対応させてレインフォースメントパネルを配置したフロントサイドメンバーについて説明する。このフロントサイドメンバーは、主として重量が小さい車両に搭載することができる。

図１は、本実施形態によるメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造を適用した車体前部の斜視図である。

車体１の前部には、車幅方向に沿ってカウルボックス３が延設されており、該カウルボックス３の左右両端の前部には、ストラットタワー５，５が配設されている。また、カウルボックス３の下部には、クロスメンバー７が車幅方向に沿って配設され、これらのストラットタワー５及びクロスメンバー７にフロントサイドメンバー９が接合されている。即ち、フロントサイドメンバー９を構成するクロージングプレート１１の後部側のフランジ１３がストラットタワー５の車幅方向内側の側面に接合され、フロントサイドメンバー本体１５の後端のフランジ１７がクロスメンバー７の上面に載置されている。さらに、フロントサイドメンバー本体１５の側面のフランジ１９は、エクステンションメンバー２１に接合されている。

図２は、図１のフロントサイドメンバー及びエクステンションメンバーを示す拡大斜視図である。

この図２に示すように、フロントサイドメンバー９は、断面略コ字状に形成されたフロントサイドメンバー本体１５と、該フロントサイドメンバー本体１５の開口を塞いで閉断面を構成するクロージングプレート１１とから閉断面構造に構成されている。また、フロントサイドメンバー本体１５は、上端に配置されて上下方向に延びる上端フランジ２３と、該上端フランジ２３の下端から車幅方向内側に屈曲して延びる上壁面２５と、該上壁面２５の車幅方向内側端部から下方に屈曲する側面２７と、該側面２７の下端から車幅方向外側に延びる下壁面２９と、該下壁面２９の車幅方向外側端部から下方に延びる下端フランジ３１とから形成されている。そして、上端フランジ２３及び下端フランジ３１に、クロージングプレート１１が接合されている。

フロントサイドメンバー本体１５の後端には、エクステンションメンバー２１が接合され、該エクステンションメンバー２１の後部は、図外のフロントフロアパネルに接合されている。

そして、フロントサイドメンバー本体１５の車両前後方向の略中央部における上方角部には、フロントサイドメンバー本体１５の内方に向けて凹んだ曲げ促進ビードであるノッチ（いわゆる三角ビード）３３が形成されている。また、このノッチ３３の車両後方側には、上下方向に延びる縦長の矩形状の軸圧壊促進ビード３５が形成され、フロントサイドメンバー本体１５の側面には、車両前後方向に沿って連結ビード３７が延設されている。この連結ビード３７は、前記軸圧壊促進ビード３５と側面視で十字状に交差する配置に形成されている。

さらに、図２の破線で示すように、フロントサイドメンバー本体１５の裏面側には、断面略コ字状の前側レインフォースメントパネル３９及び後側レインフォースメントパネル４１が接合されている。この前側レインフォースメントパネル３９は、側面視でノッチ３（いわゆる、三角ビード）３の車両前方側に配置され、後側レインフォースメントパネル４１は、軸圧壊促進ビード３５の車両後方側に配置されている。

図３は本実施形態によるフロントサイドメンバーにおける衝突荷重の伝達荷重経路を示す概略図、図４は本実施形態によるフロントサイドメンバーの曲げ変形状態を示す概略図である。

車両前方に配置した障害物４３から、フロントサイドメンバー９に衝突荷重が入力する経路を説明する。

まず、図３，４に示すように、車両が進行方向Ｄに向かって走行し、障害物４３に衝突する場合、この障害物４３からフロントサイドメンバー９の軸方向に沿って衝突荷重Ｆが入力される。フロントサイドメンバー９の前部は前側レインフォースメントパネル３９によって補強されているため、衝突荷重Ｆは、前記ノッチ３３から下方に向けて連結ビード３７を介して軸圧壊促進ビード３５の下部に伝達される。

すると、図４の実線に示すように、強度が小さく脆弱に形成されているノッチ３３を起点として、側面視略レの字状にフロントサイドメンバー９の略中央部が下方に折れ曲がり、フロントサイドメンバー９の平均反力は低減される。なお、車両の乗員側の重心位置、障害物４３に衝突する車両前端部の形状、及び障害物４３と車両との衝突位置等も、フロントサイドメンバー９の変形モードに影響を及ぼす。

次いで、前面衝突時にフロントサイドメンバーを車両前後方向に圧壊変形させることによって衝撃エネルギーの吸収を行う車体構造について説明するが、前述した構造と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。なお、このフロントサイドメンバーは、主として重量が大きい車両に搭載することができる。

図５は、別のフロントサイドメンバーを示す斜視図である。このフロントサイドメンバー４５は、これまで説明したフロントサイドメンバー９と比較すると、前側レインフォースメントパネル４７の長さ及びその配設位置が異なっている。

つまり、図５に示すように、前側レインフォースメントパネル４７の後端縁４９は軸圧壊促進ビード３５とノッチ３３との間に配置され、前端縁５１はノッチ３３の前側に配置されており、前側レインフォースメントパネル４７は、側面視でノッチ３３を覆う部位に配置されている。なお、この前側レインフォースメントパネル４７以外の部位については、全て、これまで説明したフロントサイドメンバーと同一構造である。

図６は、図５のフロントサイドメンバーに入力された衝突荷重の伝達経路を示す概略図、図７は、このフロントサイドメンバーの曲げ変形状態を示す概略図である。

車両前方に配置した障害物４３から、フロントサイドメンバー４５に衝突荷重が入力する経路を説明する。

まず、図６，７に示すように、障害物４３からフロントサイドメンバー４５の軸方向に沿って衝突荷重Ｆが入力されると、フロントサイドメンバー４５の前部は、ノッチ３３の部位も含めて前側レインフォースメントパネル４７によって補強されているため、衝突荷重Ｆは、前記前側レインフォースメントパネル４７を介して軸圧壊促進ビード３５に直接伝達される。

すると、図７の実線に示すように、フロントサイドメンバー４５の略中央部に設けられている軸圧壊促進ビード３５がフロントサイドメンバー４５の軸方向に圧縮変形され、フロントサイドメンバー４５の平均反力が増大される。

本実施形態の衝撃エネルギー吸収構造によれば、以下の作用効果を得ることができる。

フロントサイドメンバー９を、前記ノッチ３３を起点として曲げ変形させる場合には、前側レインフォースメントパネル３９を、前記ノッチ３３よりも衝突荷重Ｆの入力側に配置（図３参照）する一方、フロントサイドメンバー４５を、前記軸圧壊促進ビード３５で圧縮変形させる場合には、前側レインフォースメントパネル４７を、フロントサイドメンバー４５におけるノッチ３３に対面する部位に配置（図６参照）するように構成しているため、同一の材質及び板厚のフロントサイドメンバー９，４５で、前側レインフォースメントパネル３９，４７の大きさや配設位置を変更するだけで、車体１のフロントサイドメンバー９，４５の衝突時における平均反力を制御し、変形モードを適宜に変更することができる。このように、同一の材質と板厚のフロントサイドメンバー９，４５で、車種ごとの補強材を追設することなく、車両安全性能から要求されるフロントサイドメンバー９，４５の反力特性を変更することができるため、フロントサイドメンバー９，４５をプレス成形する金型費用の削減、及びフロントサイドメンバー９，４５の種類を低減することによるコスト低減を図ることができる。

また、前記曲げ促進ビードとして、フロントサイドメンバー９の角部に形成されたノッチ３３を用いているため、曲げ促進ビードの成形が簡単であり、このノッチ３３を起点として確実にフロントサイドメンバー９を曲げ変形させることができる。

前記軸圧壊促進ビード３５は、フロントサイドメンバー９，４５を構成する平面状の側面２７に形成された側面視略矩形状のビードであるため、成形が容易であり、また、ビードの大きさを比較的に容易に変更することができる。

前側レインフォースメントパネル３９，４７を、フロントサイドメンバー９，４５の内方に配設しているため、前側レインフォースメントパネル３９，４７がエンジンルーム内に突出することがなく、エンジンルームのスペースを狭めることがない。

そして、前記ノッチ３３から前記軸圧壊促進ビード３５への衝突荷重Ｆの伝達経路となる連結ビード３７を、フロントサイドメンバー９，４５を構成する平面状の側面２７に、衝突荷重Ｆの入力方向に沿って延設しているため、衝突荷重Ｆがスムーズに伝達される。

なお、前記実施形態においては、フロントサイドメンバー９，４５の上部のみに曲げ促進ビードとしてのノッチ３３を形成したが、本発明はこれに限定されず、ノッチ３３をフロントサイドメンバー９，４５の下部のみに形成してもよく、上下双方に形成してもよい。

本発明の実施形態によるメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造を適用した車体前部の斜視図である。 図１のフロントサイドメンバー及びエクステンションメンバーを示す拡大斜視図である。 本実施形態によるフロントサイドメンバーにおける衝突荷重の伝達荷重経路を示す概略図である。 本実施形態によるフロントサイドメンバーの曲げ変形状態を示す概略図である。 本発明の実施形態による別のフロントサイドメンバーの斜視図である。 図５のフロントサイドメンバーにおける衝突荷重の伝達経路を示す概略図である。 図６のフロントサイドメンバーの曲げ変形状態を示す概略図である。

符号の説明

９，４５…フロントサイドメンバー（メンバー部材）
２７…側面
３３…ノッチ（曲げ促進ビード）
３５…軸圧壊促進ビード
３７…連結ビード
３９，４７…前側レインフォースメントパネル（レインフォースメントパネル）

Claims (5)

1. レインフォースメントパネルを配設したメンバー部材に、該メンバー部材の曲げ変形の起点となる曲げ促進ビードと、メンバー部材の軸方向の圧壊を促進させる軸圧壊促進ビードとを形成し、前記曲げ促進ビードと軸圧壊促進ビードとを、メンバー部材に衝突荷重が入力された場合における衝突荷重の入力方向に沿って配置したメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造であって、
   前記メンバー部材を、衝突荷重が入力されたときに前記曲げ促進ビードを起点として曲げ変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを曲げ促進ビードよりも衝突荷重の入力側に配置する一方、
   前記メンバー部材を、衝突荷重が入力されたときに前記軸圧壊促進ビードで圧縮変形させる場合には、前記レインフォースメントパネルを、メンバー部材における曲げ促進ビードを補強する部位に配置するように構成したことを特徴とするメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造。
2. 前記曲げ促進ビードは、メンバー部材の角部に形成されたノッチであることを特徴とする請求項１に記載のメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造。
3. 前記軸圧壊促進ビードは、メンバー部材を構成する平面状の側面に形成された側面視略矩形状のビードであることを特徴とする請求項１又は２に記載のメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造。
4. 前記レインフォースメントパネルを、メンバー部材の内方に配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造。
5. 前記曲げ促進ビードから前記軸圧壊促進ビードへの衝突荷重の伝達経路となる連結ビードを、メンバー部材を構成する平面状の側面に、衝突荷重の伝達方向に沿って延設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のメンバー部材の衝撃エネルギー吸収構造。
   

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