JP2009083756A - 車両用サイドメンバ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性の確保と衝突時のエネルギー吸収性能の確保とを両立することができる車両用サイドメンバ構造を得る。
【解決手段】エネルギー吸収部３０には、脆性板４０が取り付けられ、この脆性板４０は、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６で形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持する。また、エネルギー吸収部３０に対してフロントサイドメンバ本体部１６側から車体後方側へ所定値以上の衝突荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部３０が圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する。このとき、脆性板４０は破壊されるので、エネルギー吸収部３０の圧縮変形は妨げられない。
【選択図】図２

Description

本発明は、サイドメンバ本体部と車室側パネルとの間にエネルギー吸収部が配設された車両用サイドメンバ構造に関する。

車両においては、衝突時のエネルギー吸収性能を確保するために、車体前部におけるフロントサイドメンバ本体部とダッシュパネル（車室側パネル）との間にエネルギー吸収部が配設される場合がある（例えば、特許文献１参照）。このようなエネルギー吸収部は、例えば、複数の縦壁部と複数の横壁部とで構成されるセル内にリブを配設した構造となっている。しかし、このような構造を備えた車体では、例えば、車体に対して車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合に、他の部位に比べてサイドメンバ本体部とダッシュパネルとの間の部位が曲がりやすい。
特開２００５−４７４６２公報

本発明は、上記事実を考慮して、剛性の確保と衝突時のエネルギー吸収性能の確保とを両立することができる車両用サイドメンバ構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造は、車体の両サイドに車体前後方向に沿って延在されたサイドメンバ本体部と、前記サイドメンバ本体部と車室側パネルとの間に配設され、前記サイドメンバ本体部側から前記車室側パネル側に向かって延在された複数の第１壁部と、前記第１壁部と交差する複数の第２壁部と、を備え、前記サイドメンバ本体部側から車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収するエネルギー吸収部と、前記エネルギー吸収部に取り付けられ、前記第１壁部と前記第２壁部とで形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持すると共に、車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に破壊される脆性部材と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造によれば、サイドメンバ本体部と車室側パネルとの間には、互いに交差する複数の第１壁部及び複数の第２壁部を備えたエネルギー吸収部が配設されており、該エネルギー吸収部には、脆性部材が取り付けられて第１壁部と第２壁部とで形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持するので、例えば、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部と共に脆性部材が捩り荷重に抗して、エネルギー吸収部における第１壁部と第２壁部とで形成される閉断面の変形を防止又は抑制する。

また、エネルギー吸収部に対してサイドメンバ本体部側から車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部が圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する。ここで、エネルギー吸収部に取り付けられた脆性部材は、車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に破壊されるので、サイドメンバ本体部側から車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合、エネルギー吸収部の圧縮変形は妨げられない。

請求項２に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造は、請求項１記載の構成において、前記脆性部材は、車両平面視で前記エネルギー吸収部の全域に取り付けられていることを特徴とする。

請求項２に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造によれば、脆性部材は、車両平面視でエネルギー吸収部の全域に取り付けられているので、例えば、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、脆性部材がエネルギー吸収部の全域で捩り荷重に抗し、エネルギー吸収部の全域における第１壁部及び第２壁部の変位を防止又は抑制する。

請求項３に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記脆性部材は、板状に形成されて前記エネルギー吸収部の上下面に取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載する本発明の車両用サイドメンバ構造によれば、脆性部材が板状に形成されてエネルギー吸収部の上下面に取り付けられているので、上下の脆性部材がその板厚に応じて車体前後軸周りの捩り剛性を付与し、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部における第１壁部及び第２壁部の変位が脆性部材によって上下両側から効果的に防止又は抑制される。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用サイドメンバ構造によれば、剛性の確保と衝突時のエネルギー吸収性能の確保とを両立することができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両用サイドメンバ構造によれば、車両平面視におけるエネルギー吸収部の全域に対応して剛性を確保することができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両用サイドメンバ構造によれば、製作が比較的容易であり、所定の剛性を容易に確保することができるという優れた効果を有する。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る車両用サイドメンバ構造が適用された車両用フロントサイドメンバ構造について図１〜図４を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

図１には、本実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造が適用された車体前部１０の車体右側における概略平面図が示されている。図１に示されるように、車体前部１０の前端部には、フロントバンパを構成するフロントバンパリインフォース１２が設けられており、フロントバンパリインフォース１２は、車両幅方向を長手方向として配置されている。フロントバンパリインフォース１２の長手方向の両サイドは、車体前後方向に沿って延在されたサイドメンバとしてのフロントサイドメンバ１４に結合されている。すなわち、フロントサイドメンバ１４は、クラッシュボックス１５、フロントサイドメンバ本体部１６及びフロントサイドメンバリヤ１７を備えており、フロントバンパリインフォース１２の長手方向の両サイドは、クラッシュボックス１５を介してサイドメンバ本体部としてのフロントサイドメンバ本体部１６の前端部に結合されている。車体前部１０の両サイドに配置された左右一対のフロントサイドメンバ本体部１６は、アルミニウム合金製の鋳造品で構成されて断面矩形状の閉断面構造となっており、車体前後方向に沿って延在されている。

一方、エンジンルーム１８と車室２０（キャビン）との間には、両者を隔成する車室側パネルとしてのダッシュパネル（ファイアーウォール）２２が略垂直に配設されている。ダッシュパネル２２は、主要部が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で構成されており、水平断面視で車両幅方向を長手方向とする閉断面部２２Ａを備え、該閉断面部２２Ａ内には、発泡ウレタンフォームＵが充填されている。ダッシュパネル２２は、主に車両幅方向及び車体上下方向に延在する正面視で略矩形板状に形成されている。ダッシュパネル２２の車幅方向外端からは、車体前後方向の後側にピラー部２６が延設されている。ピラー部２６は、該ピラー部２６の車体前後方向の後面側の柱状部材（図示省略）に固定されており、前記柱状部材と共にフロントピラーの一部を構成している。また、ダッシュパネル２２の車幅方向内側後端部には、フロアトンネル２８の前端面が突き当てられて接合されている。

図１及び図２に示されるように、フロントサイドメンバ本体部１６とダッシュパネル２２との間、すなわち、フロントサイドメンバリヤ１７には、アルミニウム合金の押出し材で構成されたエネルギー吸収部３０が配設されている。エネルギー吸収部３０は、エネルギー吸収部３０の車体上下方向から見た平面視形状がフロントサイドメンバ本体部１６側からダッシュパネル２２側に向かって広幅とされた台形状とされている。

図２に示されるように、エネルギー吸収部３０の前端部３０Ａの車両幅方向両端部には、車体前方側へ向かってフランジ部３０Ｂが形成されており、これらのフランジ部３０Ｂによって、フロントサイドメンバ本体部１６の後端部１６Ａを車両幅方向両側から挟持した状態で、フランジ部３０Ｂがフロントサイドメンバ本体部１６の後端部１６Ａに溶着されている。これにより、エネルギー吸収部３０の前端部３０Ａは、フロントサイドメンバ本体部１６の後端部１６Ａに連結されている。

また、エネルギー吸収部３０の後端部３０Ｃからは車両幅方向に沿って互いに離反する方向へ延設されたフランジ部３０Ｄが形成されており、これらのフランジ部３０Ｄは、ダッシュパネル２２に固定されたフロントサイドメンバブラケット２４に溶着されている。フロントサイドメンバブラケット２４は、フロントサイドメンバリヤ１７の一部を構成しており、エネルギー吸収部３０の台座部であってアルミニウム合金製とされている。フロントサイドメンバブラケット２４の車両幅方向両側の部位は、締結具２５によってダッシュパネル２２に固定されている。これによって、エネルギー吸収部３０の後端部３０Ｃは、フロントサイドメンバブラケット２４を介してダッシュパネル２２に連結されている。

エネルギー吸収部３０は、フロントサイドメンバ本体部１６側からダッシュパネル２２側に向かって延在された複数の第１壁部としての縦壁部３２を備えている。縦壁部３２は、一般面が車体上下方向を含む面を面方向として配置されている。また、エネルギー吸収部３０は、複数の縦壁部３２と交差する複数の第２壁部としての横壁部３４及びリブ３６を備えている。横壁部３４は、車両幅方向に沿って延在されており、一般面が車体上下方向を含む面を面方向として配置されている。また、リブ３６は、複数の縦壁部３２と複数の横壁部３４とで構成される平面視略矩形状のセル３８内に配設されており、一般面が車体上下方向を含む面を面方向として配置されている。なお、セル３８がリブ３６により分割されることによって、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６で閉断面構造の分割セル３８Ａ、３８Ｂが形成されている。

このような構成を備えたエネルギー吸収部３０は、図３に示されるように、ハニカム状の構造体とされており（ハニカム状のエネルギー吸収機構）、図２に示されるフロントサイドメンバ本体部１６側から車体後方側へ向けて（車体前後方向に）所定値以上の衝突荷重が入力された場合に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収するようになっている（図４参照）。

図３に示されるように、エネルギー吸収部３０の上下面には、フロントサイドメンバリヤ１７の一部を構成する脆性部材としての脆性板４０が接着剤によって貼り合わせ（取り付け）られており、エネルギー吸収部３０のハニカム断面部を覆っている。エネルギー吸収部３０の剛性を補う脆性板４０は、平板状に形成され、車体上下方向から見た平面視形状がエネルギー吸収部３０と同様な台形状とされており、車両平面視でエネルギー吸収部３０の全域に取り付けられている（図１参照）。脆性板４０は、セラミックやガラス等のような高剛性でかつ脆性な脆性材料で形成されており、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６とで形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持すると共に、図４に示されるように、車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に破壊されるようになっている。なお、図４では、図２と同様に脆性板４０の一部を破断して示している。

（作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図２に示されるように、フロントサイドメンバ本体部１６とダッシュパネル２２との間には、互いに交差する複数の縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６を備えたエネルギー吸収部３０が配設されており、該エネルギー吸収部３０には、脆性板４０がエネルギー吸収部３０に取り付けられ、かつ脆性板４０は、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６で形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持するので、例えば、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部３０と共に脆性板４０が捩り荷重に抗し、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６で形成される閉断面の変形（エネルギー吸収部３０の断面潰れ）を防止又は抑制する。

ここで、脆性板４０は、車両平面視でエネルギー吸収部３０の全域に取り付けられているので（図１参照）、例えば、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、脆性板４０がエネルギー吸収部３０の全域で捩り荷重に抗し、エネルギー吸収部３０の全域における縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６の変位を防止又は抑制する。

また、脆性板４０が板状に形成されてエネルギー吸収部３０の上下面に取り付けられているので、上下の脆性板４０がその板厚に応じて車体前後軸周りの捩り剛性を付与し、車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部３０における縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６の変位が脆性板４０によって上下両側から効果的に防止又は抑制される。すなわち、板状の脆性板４０をエネルギー吸収部３０の上下面に取り付ける構造であるため、製作が比較的容易であり、所定の剛性を容易に確保することができる。

ここで、剛性の確保に関して補足すると、エネルギー吸収部３０の形状は、前面衝突時における車両の減速Ｇを制御するために、目標とするＦ（荷重）−Ｓ（ストローク）線図を出せる形状に設定されているが、このようなエネルギー吸収部３０の形状は、線型域（エネルギー吸収部３０が弾性変形する荷重域）の特性にも影響を及ぼす。例えば、エネルギー吸収部３０を備えかつ脆性板４０を備えない構成で車両に車体前後軸周りの捩り荷重が入力された場合、車体前後方向を横軸座標にして捩り分布を示した捩り角線図（図示省略）では、エネルギー吸収部３０の位置で捩り角線図の傾きが変わっており、エネルギー吸収部３０の閉断面が潰されるように変形すると該エネルギー吸収部３０の位置で折れ曲がってしまう。しかし、本実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造（ひいてはボデー構造）では、脆性板４０がエネルギー吸収部３０の上下面全域に取り付けられているので、エネルギー吸収部３０の（閉断面が潰されるような）変形が効果的に防止又は抑制される（線型域の剛性確保）。

また、エネルギー吸収部３０に対してフロントサイドメンバ本体部１６側から車体後方側へ（車体前後方向に）所定値以上の衝突荷重が入力された場合には、エネルギー吸収部３０が圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する。ここで、図４に示されるように、エネルギー吸収部３０に取り付けられた脆性板４０は、車体前後方向に所定値以上の衝突荷重Ｆが入力された場合に破壊（脆性破壊）されるので、フロントサイドメンバ本体部１６側から車体前後方向に所定値以上の衝突荷重Ｆが入力された場合、エネルギー吸収部３０の圧縮変形は妨げられない。すなわち、脆性板４０は、高荷重で破壊され、その後のフロントサイドメンバリヤ１７におけるエネルギー吸収特性に影響を及ぼさない。なお、図４は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）の順で変化した状態を示す。

以上説明したように、本発明に係る車両用フロントサイドメンバ構造によれば、剛性の確保と衝突時のエネルギー吸収性能（ＥＡ性能）の確保とを両立することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用サイドメンバ構造が適用された車両用フロントサイドメンバ構造について、図５を用いて説明する。図５には、本発明の第２の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造の要部が平面図（第１の実施形態における図２に相当する平面図）にて示されている。この図に示されるように、第２の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造は、脆性板４０（図２参照）に代えて、脆性部材としての脆性被覆部材４２を備える点で、第１の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造とは異なる。他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第１の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。

図５に示されるように、脆性被覆部材４２は、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６における各一般面（車体上下方向を含む面）に溶射されることによってエネルギー吸収部３０に取り付けられ（被覆され）ている。これによって、脆性被覆部材４２は、車両平面視でエネルギー吸収部３０の全域に取り付けられている。脆性被覆部材４２は、縦壁部３２、横壁部３４及びリブ３６とで形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持すると共に、フロントサイドメンバ本体部１６側から車体後方側へ（車体前後方向に）所定値以上の衝突荷重が入力された場合に破壊されるようになっている。

上記構成によっても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用及び効果が得られる。また、本実施形態の場合、エネルギー吸収部３０の上下が蓋をされていない構造になっているので、例えば、エネルギー吸収部３０のセル３８内を挿通させることによって、エネルギー吸収部３０を上下に貫通させるように他部材を配置することも可能になる。

［実施形態の補足説明］
なお、上記実施形態では、車両用サイドメンバ構造は、車両用フロントサイドメンバ構造に適用されて、サイドメンバ本体部が車体前部１０の両サイドに車体前後方向に沿って延在されたフロントサイドメンバ本体部１６とされると共に、エネルギー吸収部３０及び脆性部材（第１実施形態では脆性板４０、第２実施形態では脆性被覆部材４２）がフロントサイドメンバ本体部１６とダッシュパネル２２との間に配設されているが、車両用サイドメンバ構造は、車両用リヤサイドメンバ構造に適用されて、サイドメンバ本体部が車体後部の両サイドに車体前後方向に沿って延在されたリヤサイドメンバ本体部とされると共に、エネルギー吸収部及び脆性部材がリヤサイドメンバ本体部と車室側パネルとの間に配設される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、脆性部材（第１実施形態では脆性板４０、第２実施形態では脆性被覆部材４２）は、車両平面視でエネルギー吸収部の全域に取り付けられており、このような構成が好ましいが、脆性部材は、例えば、車両平面視でエネルギー吸収部のほぼ全域に取り付けられているが、一部の領域では取り付けられていないような構成とすることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造が適用された車体前部の車体右側を示す概略平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造の要部を示す平面図である（脆性板は一部を破断して示し、ダッシュパネル側は水平断面で示す。）。）。 本発明の第１の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造のエネルギー吸収部及び脆性板を示す分解斜視図である。 衝突時におけるエネルギー吸収部及び脆性板の状態変化を示す作用説明図である（脆性板は一部を破断して示す。）。図４（Ａ）、図４（Ｂ）の順で状態変化する。 本発明の第２の実施形態に係る車両用フロントサイドメンバ構造の要部を示す平面図である（ダッシュパネル側は水平断面で示す。）。

符号の説明

１０ 車体前部（車体）
１４ フロントサイドメンバ（サイドメンバ）
１６ フロントサイドメンバ本体部（サイドメンバ本体部）
２２ ダッシュパネル（車室側パネル）
３０ エネルギー吸収部
３２ 縦壁部（第１壁部）
３４ 横壁部（第２壁部）
３６ リブ（第２壁部）
４０ 脆性板（脆性部材）
４２ 脆性被覆部材（脆性部材）

Claims (3)

1. 車体の両サイドに車体前後方向に沿って延在されたサイドメンバ本体部と、
   前記サイドメンバ本体部と車室側パネルとの間に配設され、前記サイドメンバ本体部側から前記車室側パネル側に向かって延在された複数の第１壁部と、前記第１壁部と交差する複数の第２壁部と、を備え、前記サイドメンバ本体部側から車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収するエネルギー吸収部と、
   前記エネルギー吸収部に取り付けられ、前記第１壁部と前記第２壁部とで形成される閉断面を変形させる方向の荷重が入力された場合に前記荷重を支持すると共に、車体前後方向に所定値以上の衝突荷重が入力された場合に破壊される脆性部材と、
   を有することを特徴とする車両用サイドメンバ構造。
2. 前記脆性部材は、車両平面視で前記エネルギー吸収部の全域に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用サイドメンバ構造。
3. 前記脆性部材は、板状に形成されて前記エネルギー吸収部の上下面に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用サイドメンバ構造。

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