JP2006327410A - Skeleton member structure, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の骨格形成に用いられる骨格部材構造、及びこの骨格部材構造を用いた車両に関する。 The present invention relates to a skeleton member structure used for forming a skeleton of a vehicle, and a vehicle using the skeleton member structure.
従来、上述した分野に関連する技術として、例えば特許文献1に記載された自動車の側部車体構造がある。この車体構造では、車体のフロントピラー部及びサイドシル部を構成する中空の骨格部材内に板状の補強板が配置され、この補強板によって骨格部材内に2重の閉空間が形成されている。かかる2重の閉空間構造により、車体側部の剛性が高められ、衝突による荷重(衝突荷重)が加わった場合の車体の変形が抑制される。
ところで、車体に対して衝突荷重が加わると、骨格部材には、衝突箇所を中心とした曲げ荷重が加わる。このとき、骨格部材は断面矩形の棒状をなしており、その側面から衝突荷重が加わり、加わった曲げ荷重が一定量以上となると、いわゆるパンタグラフ変形が生じる。このパンタグラフ変形とは、骨格部材の側壁が座屈し、断面方向に見て衝突箇所が圧縮され、その略直交方向に伸張する変形である。そして、このパンタグラフ変形のストロークが大きくなると、骨格部材における衝突荷重の吸収性が低下してしまう。ここで、特許文献1に開示された側部車体構造において、このような衝突荷重が加わった場合には、骨格部材が2重の閉構造をなし、剛性が高められていることから、変形が開始されるまでの瞬間的な衝突荷重に対しては高い吸収性を発揮する。ところが、一旦骨格部材の座屈が始まってしまうと衝突荷重の吸収性の低下を抑制できず、衝突荷重を持続的に吸収しにくくなるという問題がある。
By the way, when a collision load is applied to the vehicle body, a bending load is applied to the skeleton member around the collision location. At this time, the skeletal member has a bar shape with a rectangular cross section, and when a collision load is applied from the side surface and the applied bending load exceeds a certain amount, so-called pantograph deformation occurs. This pantograph deformation is a deformation in which the side wall of the skeleton member buckles, the collision part is compressed when viewed in the cross-sectional direction, and expands in the substantially orthogonal direction. And if the stroke of this pantograph deformation becomes large, the absorbability of the collision load in a skeleton member will fall. Here, in the side body structure disclosed in
本発明は上記課題の解決のためになされたものであり、変形のストロークが大きくなった場合でも、衝突荷重を持続的に吸収できる骨格部材構造、及びこの骨格部材構造を用いた車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a skeleton member structure capable of continuously absorbing a collision load even when a deformation stroke becomes large, and a vehicle using the skeleton member structure. For the purpose.
上記課題の解決のため、本発明に係る骨格部材構造は、車両の骨格形成に用いられる骨格部材構造であって、断面凸形状で長尺の外側部材及び内側部材と、外側部材及び内側部材の間に配置される衝撃吸収部材とを備え、外側部材と内側部材とは、凸形状部分が車両の外側及び内側に向くようにそれぞれ配置されると共に、外側部材と内側部材との間に閉空間が形成されるようにして互いに接合され、衝撃吸収部材は、閉空間内において外側部材及び内側部材のいずれか一方の部材に固定され、他方の部材側に突出する突出部を有し、突出部の先端は、他方の部材における底面から離間して配置されていること特徴としている。 In order to solve the above problems, a skeleton member structure according to the present invention is a skeleton member structure used for skeleton formation of a vehicle, and includes a long outer member and an inner member having a convex cross section, and an outer member and an inner member. A shock absorbing member disposed between the outer member and the inner member. The outer member and the inner member are disposed so that the convex portions face the outer side and the inner side of the vehicle, respectively, and the closed space is formed between the outer member and the inner member. The shock absorbing member is fixed to one of the outer member and the inner member in the closed space, and has a protruding portion that protrudes toward the other member. The tip of is arranged to be spaced apart from the bottom surface of the other member.
この骨格部材構造では、衝突による曲げ荷重によって外側部材及び内側部材が圧縮変形することにより、初めて衝撃吸収部材の突出部の先端が外側部材及び内側部材のいずれか一方に当接するように作用する。したがって、この骨格部材構造では、衝突荷重が加わったときに、まず外側部材及び内側部材が変形することによって衝撃荷重が吸収される。その後、外側部材及び内側部材に座屈が生じ、外側部材及び内側部材が構成する閉空間が圧縮されると、衝撃吸収部材が固定されていない外側部材及び内側部材のいずれか一方に衝撃吸収部材が当接する。この後、外側部材及び内側部材の座屈に伴い衝撃吸収部材が変形することによって衝突荷重が吸収される。このように、各部材が段階的に変形することにより、変形のストロークが大きくなった場合でも、衝突荷重を持続的に吸収することが可能となる。 In this skeleton member structure, when the outer member and the inner member are compressed and deformed by a bending load due to a collision, the tip of the protruding portion of the shock absorbing member acts so as to contact either the outer member or the inner member for the first time. Therefore, in this skeleton member structure, when a collision load is applied, the outer member and the inner member are first deformed to absorb the impact load. After that, when buckling occurs in the outer member and the inner member and the closed space formed by the outer member and the inner member is compressed, the shock absorbing member is attached to either the outer member or the inner member to which the shock absorbing member is not fixed. Abut. Thereafter, the impact absorbing member is deformed with the buckling of the outer member and the inner member, so that the collision load is absorbed. Thus, by deforming each member stepwise, it is possible to continuously absorb the collision load even when the deformation stroke increases.
また、閉空間内には、衝撃吸収部材に交差するようにして、外側部材及び内側部材の側面同士を連結する変形抑制部材が更に配置されていることが好ましい。このように、変形抑制部材によって側面同士が連結されることにより、外側部材及び内側部材の変形のストロークの急激な拡大が抑制され、衝突荷重のより持続的な吸収が可能となる。 Moreover, it is preferable that a deformation suppressing member for connecting the side surfaces of the outer member and the inner member is further disposed in the closed space so as to intersect the impact absorbing member. As described above, the side surfaces are connected to each other by the deformation suppressing member, so that a rapid expansion of the deformation stroke of the outer member and the inner member is suppressed, and the collision load can be absorbed more continuously.
また、本発明に係る車両は、上記骨格部材構造によって骨格形成がなされた車両であって、この骨格部材構造が少なくとも上下方向に延在する骨格に用いられていることを特徴としている。この車両では、側面衝突時に衝撃荷重を外側部材から受ける可能性が高いセンターピラー等に上記骨格部材構造が適用されることにより、対衝撃性の向上が効果的に図られる。 In addition, a vehicle according to the present invention is a vehicle in which a skeleton is formed by the skeleton member structure, and the skeleton member structure is used for a skeleton that extends at least in the vertical direction. In this vehicle, the impact resistance is effectively improved by applying the skeleton member structure to a center pillar or the like that is highly likely to receive an impact load from an outer member at the time of a side collision.
以上説明したように、本発明に係る骨格部材構造及びこの骨格部材構造を用いた車両によれば、変形のストロークが大きくなった場合でも、衝突荷重を持続的に吸収できる。 As described above, according to the skeleton member structure and the vehicle using the skeleton member structure according to the present invention, the collision load can be continuously absorbed even when the deformation stroke becomes large.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る骨格部材構造の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a skeleton member structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る骨格部材構造の一実施形態が適用された車両のサイドボディを示す斜視図であり、図2は、図1におけるII−II線断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a side body of a vehicle to which an embodiment of a skeleton member structure according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
図1及び図2に示すように、骨格部材構造1は、外側部材2と、内側部材3と、衝撃吸収部材4と、変形抑制部材5とによって構成されている。本実施形態における骨格部材構造1は、図1に示すように、車両Cの骨格のうち、上下方向に延在する骨格であるセンターピラー6に適用されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
外側部材2及び内側部材3は、それぞれ長尺の型材によって形成され、車両Cの上下方向に延在している。外側部材2は、図2に示すように、天頂部分をなす平板状の本体部2aを有している。また、本体部2aの両側端部は、本体部2aの一面側に略垂直に屈曲した形状の側壁部2b,2bとなっている。また、内側部材3についても、外側部材2と同様に、長尺の型材によって形成され、車両Cの上下方向に延在している。内側部材3は、天頂部分をなす平板状の本体部3aを有している。この本体部3aの両側端部は、本体部3aから一面側に略垂直に屈曲した形状の側壁部3b,3bとなっている。そして、この外側部材2と内側部材3とは、本体部2a及び本体部3aがそれぞれ車両Cの外側及び内側に向くようにして、センターピラー6のアウターパネル6a内に配置されている。
The
さらに、外側部材2の側壁部2b,2bと内側部材3の側壁部3b,3bとの先端は、それぞれ側方に向かって略垂直に屈曲し、接合片2c,2c及び接合片3c,3cとなっている。そして、外側部材2の接合片2c,2cの一面と内側部材3の接合片3c,3cの一面とは互いに向き合わされ、この向き合わせ部分の略中央には、スポット溶接部W1が形成されている。このスポット溶接部W1により、外側部材2と内側部材3とは強固に接合され、外側部材2と内側部材3との間には、本体部2a,3a、側壁部2b,2b、及び側壁部3b,3bに囲まれた断面略長方形状の閉空間Sが形成されている。
Furthermore, the tips of the
衝撃吸収部材4は、長尺の型材によって形成され、車両Cの上下方向に延在している。この衝撃吸収部材4は、天頂部分をなす平板状の連結部4aを有している。また、連結部4aの両側端部は、一面側に略垂直に屈曲し、左右一対の突出部4b,4bとなっている。そして、衝撃吸収部材4は、連結部4aが外側部材2の底面2d(本体部2aの内面)側に向き合わされるようにして、閉空間S内に配置されている。
The
さらに、各突出部4b,4bの基端部4c,4cは、外側部材2の内側面2e,2e(側壁部2b,2bの内面)側に沿って延在し、この基端部4c,4cと内側面2e,2eとの接触部分の略中央には、スポット溶接部W2,W2がそれぞれ形成されている。このスポット溶接部W2,W2により、衝撃吸収部材4は、外側部材2の側壁部2b,2bに強固に接合されている。そして、各突出部4b,4bの先端部4d,4dは、内側部材3の底面3d(本体部3aの内面側)に向かってこの底面3dと略垂直に突出し、底面3dから所定の距離だけ離間した位置に配置されている。
Further, the
一方、変形抑制部材5は、長尺の型材によって形成され、車両Cの上下方向に延在している。この変形抑制部材5は、天頂部分をなす平板状の基部5aを有している。基部5aの両側端部は、一面側に略垂直に屈曲し、左右一対の補助突出部5b,5bとなっている。そして、変形抑制部材5は、基部5aが外側部材2側に向くようにして衝撃吸収部材4の内側に嵌め込まれ、閉空間S内に配置されている。
On the other hand, the
ここで、基部5aは、閉空間Sの略中央で衝撃吸収部材4の連結部4aと略平行に延在すると共に、衝撃吸収部材4の突出部4b,4bと直交するように配置されている。また、補助突出部5b,5bは、それぞれ衝撃吸収部材4の突出部4b,4bの内側に沿いながら内側部材3の底面3dに向かって略垂直に突出し、補助突出部5b,5bの先端部5c,5cは、衝撃吸収部材4の突出部4b,4bの先端部4d,4dと同じ位置まで延在している。
Here, the
さらに、補助突出部5b,5bの先端部5c,5cと衝撃吸収部材4の突出部4b,4bの先端部4d,4dとの接触部分の略中央には、スポット溶接部W3,W3が形成されている。このスポット溶接部W3,W3により、変形抑制部材5は、衝撃吸収部材4の突出部4b,4bの内側に強固に接合され、外側部材2の側壁部2b,2b同士と内側部材3の側壁部3b,3b同士とは、衝撃吸収部材4の突出部4b,4b及び変形抑制部材5の補助突出部5b,5bを介し、変形抑制部材5の基部5aによって強固に連結されている。
Further, spot welds W3 and W3 are formed at substantially the center of the contact portion between the
次に、上述した構成を有する骨格部材構造1の作用効果について説明する。
Next, the effect of the
車両Cにおけるセンターピラー6付近に障害物等が衝突すると、センターピラー6には、衝突箇所を中心とする車両Cの内側への曲げ荷重(以下「衝突荷重」と称す)が加わる。そして、このセンターピラー6に加わる衝突荷重は、まず骨格部材構造1における外側部材2及び内側部材3が圧縮変形することによって吸収される。
When an obstacle or the like collides in the vicinity of the center pillar 6 in the vehicle C, a bending load (hereinafter referred to as “collision load”) is applied to the center pillar 6 inside the vehicle C around the collision location. The collision load applied to the center pillar 6 is first absorbed by the
このとき、外側部材2及び内側部材3の変形が進んでいく過程で、外側部材2の側壁部2b,2b及び内側部材3の側壁部3b,3bが座屈し、断面方向に見て衝突箇所が圧縮され、その略直交方向に伸張する、いわゆるパンタグラフ変形が起きる。このパンタグラフ変形のストロークが大きくなると、外側部材2及び内側部材3による衝突荷重の吸収性が低下する。そのため、単に外側部材2及び内側部材3の剛性を高めるだけでは、座屈が開始するまでの瞬間的な衝突荷重の吸収性はあるものの、一旦座屈が始まってしまうと、衝突荷重を持続的に吸収しにくくなる。
At this time, the
これに対し、骨格部材構造1では、外側部材2と内側部材3との間の閉空間S内に衝撃吸収部材4と変形抑制部材5とが配置されている。そして、衝撃吸収部材4の突出部4b,4bは、外側部材2の側壁部2b,2bにそれぞれ固定されて内側部材3側に突出し、この突出部4b,4bの先端部4d,4dは、内側部材3の底面3dから離間して配置されている。さらには、変形抑制部材5にも、突出部4b,4bと同様に配置された補助突出部5b,5bが設けられている。
On the other hand, in the
したがって、この骨格部材構造1では、衝突荷重によって外側部材2及び内側部材3が圧縮変形することにより、初めて衝撃吸収部材4の突出部4b,4bの先端部4d,4dと変形抑制部材5の補助突出部5b,5bの先端部5c,5cとが内側部材3の底面3dに当接するように作用する。つまり、この骨格部材構造1では、衝突荷重が加わったときに、まず外側部材2及び内側部材3が変形することによって衝撃荷重が吸収され、その後、変形ストロークが大きくなって外側部材2及び内側部材3に座屈が生じ、外側部材2と内側部材3とが構成する閉空間Sが圧縮されると、衝撃吸収部材4の突出部4b,4b及び変形抑制部材5の補助突出部5b,5bが内側部材3の底面3dに当接する。この後、外側部材2及び内側部材3の座屈に伴い衝撃吸収部材4の突出部4b,4b及び変形抑制部材5の補助突出部5b,5bが変形することによって衝突荷重が吸収される。このように、各部材が段階的に変形することにより、変形のストロークが大きくなった場合でも衝突荷重を持続的に吸収され、全体としてより多くの衝突荷重を吸収することができる。そして、この骨格部材構造1を、側面衝突時に衝撃荷重を外側部材2側から受ける可能性が高いセンターピラー6に適用した車両Cでは、耐衝撃性の向上が効果的に図られる。
Therefore, in this
さらに、この骨格部材構造1では、変形抑制部材5の基部5aによって、外側部材2の側壁部2b,2b同士及び内側部材3の側壁部3b,3b同士が連結されている。このため、衝突荷重が加わった際の外側部材2及び内側部材3の幅方向の伸張が抑制されるので、側壁部2b,2b同士及び側壁部3b,3b同士が連結されていない場合に比べて、パンタグラフ変形の進行を緩やかにすることができる。この結果として、外側部材2及び内側部材3による衝突荷重の吸収をより持続的にすることが可能となっている。
Furthermore, in this
続いて、上述した骨格部材構造1における衝突荷重の持続性を実証するために行った実験について説明する。
Then, the experiment conducted in order to demonstrate the sustainability of the collision load in the
本実験は、両端を支持した骨格部材構造の中央部分に曲げ荷重を加えて、この曲げ荷重に伴う変形ストロークに対して荷重吸収量がどのように変化するかを調べたものである。実施例として、上述した骨格部材構造1と同等の構成を有するテストピースを用意し、比較例として、衝撃吸収部材4及び変形抑制部材5を設けずに外側部材2及び内側部材3のみで構成した骨格部材構造を用意した。
In this experiment, a bending load is applied to the central portion of the skeleton member structure that supports both ends, and how the load absorption changes with respect to the deformation stroke caused by the bending load is examined. As an example, a test piece having a configuration equivalent to the above-described
本実験の結果を図3のグラフに示す。図3において、横軸は変形ストローク量、縦軸は単位質量当たりの荷重吸収量を示している。図3のグラフAに示すように、実施例に係る骨格部材構造では、荷重吸収量がピークを迎えた後も荷重吸収量の減少は緩やかであり、変形ストロークが増大した場合であっても荷重吸収の持続性が保たれていることが確認された。一方、グラフBに示すように、比較例に係る骨格部材構造では、荷重吸収量のピーク値自体は実施例よりも高くなっているものの、変形ストロークが増大していくと荷重吸収性が急激に減少していることが確認された。以上の結果から、本実施形態に係る骨格部材構造1では、衝撃吸収部材4及び変形抑制部材5の作用により、変形ストロークが大きくなった場合でも、衝突荷重を持続的に吸収できることが実証された。
The result of this experiment is shown in the graph of FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the deformation stroke amount, and the vertical axis represents the load absorption amount per unit mass. As shown in graph A of FIG. 3, in the skeleton member structure according to the example, the decrease in the load absorption amount is gradual even after the load absorption amount reaches a peak, and even when the deformation stroke increases, the load is reduced. It was confirmed that the persistence of absorption was maintained. On the other hand, as shown in the graph B, in the skeleton member structure according to the comparative example, although the peak value of the load absorption amount itself is higher than that of the example, the load absorbability rapidly increases as the deformation stroke increases. It was confirmed that it decreased. From the above results, in the
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、外側部材2及び内側部材3は断面凸形状であればよく、例えば断面円形状等であってもよい。また、閉空間S内において、衝撃吸収部材4及び変形抑制部材5の向きを反転させて内側部材3に接合し、衝突荷重によって外側部材2及び内側部材3が圧縮変形した場合に、衝撃吸収部材4の突出部4b,4b及び変形抑制部材5の補助突出部5b,5bが外側部材2の底面2dに当接するようにしてもよい。このような構成によっても上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the
さらに、この骨格部材構造1の車両への適用はセンターピラーに限られるものではなく、衝突荷重によるパンタグラフ変形の発生が想定される箇所(例えば、ロッカー、ルーフ、フロントサイドメンバキック)の骨格形成にそれぞれ適用することが可能である。これにより、車両Cの耐衝撃性の一層の向上が図られる。
Furthermore, the application of the
1…骨格部材構造、2…外側部材、3…内側部材、3d…底面、4…衝撃吸収部材、4b…突出部、5…変形抑制部材、6…センターピラー、C…車両、S…閉空間。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
断面凸形状で長尺の外側部材及び内側部材と、
前記外側部材及び内側部材の間に配置される衝撃吸収部材とを備え、
前記外側部材と内側部材とは、凸形状部分が前記車両の外側及び内側に向くようにそれぞれ配置されると共に、前記外側部材と前記内側部材との間に閉空間が形成されるようにして互いに接合され、
前記衝撃吸収部材は、前記閉空間内において前記外側部材及び前記内側部材のいずれか一方の部材に固定され、他方の部材側に突出する突出部を有し、
前記突出部の先端は、前記他方の部材における底面から離間して配置されていることを特徴とする骨格部材構造。 A skeleton member structure used for vehicle skeleton formation,
A long outer member and an inner member having a convex cross section; and
An impact absorbing member disposed between the outer member and the inner member;
The outer member and the inner member are arranged so that the convex portions face the outer side and the inner side of the vehicle, respectively, and a closed space is formed between the outer member and the inner member. Joined and
The shock absorbing member is fixed to one of the outer member and the inner member in the closed space, and has a protruding portion that protrudes to the other member side,
The skeleton member structure is characterized in that a tip of the projecting portion is disposed apart from a bottom surface of the other member.
前記骨格部材構造が少なくとも上下方向に延在する骨格に用いられていることを特徴とする車両。 A vehicle having a skeleton formed by the skeleton member structure according to claim 1 or 2,
A vehicle characterized in that the skeleton member structure is used for a skeleton extending at least in a vertical direction.
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