JP2010208409A - 車体骨格補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】補強部材の構成を簡単にすると共に重量増加も抑制する。
【解決手段】フロントサイドメンバ１２とフロアパネル２０とで形成された閉断面部３０の内部に充填閉断面部５６を有する補強部材３８が設けられている。閉断面部３０の長手方向に沿った座屈変形において、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが互いに離間する方向へ変形する部位では、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂ、４２Ｃがフロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆ、内側壁部１２Ｈにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に適用される車体骨格補強構造に関する。

従来、自動車等の車両に適用される車体骨格補強構造では、サイドフレームにおける前部フレームから傾斜フレームへの遷移部を構成する前折り曲げ部の内部空間に発泡樹脂を充填すると共に、傾斜フレームから後部フレームへの遷移部を構成する後折り曲げ部の内部空間にも発泡樹脂を充填した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３４８８１３号公報

しかしながら、上記構成のような車体骨格補強構造では、サイドフレーム等の車体骨格部材で形成される閉断面部の座屈変形をさらに抑制するために、補強部材のさらなる補強が必要となり、補強部材の構成が複雑化すると共に補強部材の重量も増加する。

本発明は上記事実を考慮し、補強部材の構成が簡単になると共に重量増加も抑制できる車体骨格補強構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明の車体骨格補強構造は、閉断面部を形成する長尺状の車体骨格部材と、前記閉断面部の内部に前記車体骨格部材の長手方向に沿って設けられ、内部に発泡材が充填された充填閉断面部を備えた補強部材と、を有し、前記充填閉断面部が前記車体骨格部材の閉断面部を構成する一対の対向する壁部にそれぞれ当接していると共に、前記充填閉断面部から延びる接合部が前記車体骨格部材の閉断面部を構成する他の一対の対向する壁部に、それぞれ前記閉断面部の長手方向に沿った座屈変形の波長に合った間隔とされた複数の結合部で結合されている。

請求項１に記載の車体骨格補強構造では、長尺状の車体骨格部材が形成する閉断面部が長手方向に沿って座屈変形する場合に、閉断面部の長手方向に沿った座屈波長の所定周期となる部分が閉断面部の内側へ変形する。この際、閉断面部の内部に設けられた補強部材が内部に発泡材が充填された充填閉断面部を備えており、この充填閉断面部の対向する壁部が閉断面部を構成する一対の対向する壁部にそれぞれ当接している。このため、補強部材の充填閉断面部によって、閉断面部の内側への変形を抑制することができる。また、座屈波長の所定周期となる部分が閉断面部の外側へ変形する。この際、充填閉断面部から延びる接合部が閉断面部を構成する他の一対の対向する壁部に、それぞれ閉断面部の長手方向に沿った座屈変形の波長に合った間隔とされた複数の結合部で結合されている。このため、閉断面部の外側への変形を補強部材によって抑制することができる。この結果、車体の骨格を補強できる。また、補強部材を閉断面部の内部に設けると共に、補強部材が発泡材を充填した充填閉断面部を備えることで、補強部材の構成が簡単になると共に重量増加も抑制できる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る車体骨格補強構造では、補強部材の構成が簡単になると共に重量増加も抑制できる。

図３の１−１断面線に沿った拡大断面図である。 図３の２−２断面線に沿った拡大断面図である。 図１の３−３断面線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態に係る車体骨格補強構造を示す車体斜め後方から見た分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車体骨格補強構造が適用された車体の一部を示す車体斜め後方から見た斜視図である。 図８の６−６断面線に沿った拡大断面図である。 図８の７−７断面線に沿った拡大断面図である。 図６の９−９断面線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車体骨格補強構造を示す車体斜め後方から見た分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る車体骨格補強構造が適用された車体の一部を示す車体斜め後方から見た斜視図である。

［第１実施形態］

以下、図１〜図５を用いて、本発明に係る車体骨格補強構造の第１実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは車体上方方向を示し、矢印ＦＲは車体前方方向を示し、矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。

図５に示すように、本実施形態の自動車車体では、車体前部となるエンジンルーム１０の車幅方向両端下部近傍に長尺状の車体骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが、長手方向を車体前後方向に沿って配置されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａは車体前後方向に延びる閉断面構造なっている。

なお、閉断面構造とは、対象とする断面の開口外周部が実質的に連続して高強度及び高剛性になっている断面構造であって、実質的にとは、対象とする断面が外周長に比べて小さな孔等が部分的に形成されていても、断面の直角方向の手前側又は奥側では孔等が無く、開口部周囲の部材が連続している構成も含むことを意味する。

フロントサイドメンバ１２の長手方向中間部には、車体前方上側から車体後方下側に向って傾斜した傾斜部１２Ｂが形成されており、傾斜部１２Ｂの下端からは車体後方側へ向かって長手方向を車体前後方向とする延設部１２Ｃが形成されている。このため、傾斜部１２Ｂの下端部（後端部）は延設部１２Ｃに繋がるキック部１２Ｄとなっている。

なお、車両前突時（車両の前方側が他車両等に衝突した時）に、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａに車体前方側から車体後方側へ向かって衝突荷重（図５の矢印Ｆ１）が作用すると、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂには、キック部１２Ｄを中心に車体後方（図５の矢印Ａ方向）へ回転しようとする（折り曲げようとする）力が発生する。

図４に示すように、フロントサイドメンバ１２における傾斜部１２Ｂと延設部１２Ｃの前端部との長手方向から見た断面形状は、開口部を車体上方へ向けたハット断面形状となっている。

図２に示すように、フロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅの車幅方向外側端には車体上方へ向かって外側壁部１２Ｆが形成されており、外側壁部１２Ｆの上端には車幅方向外側に向かってフランジ１２Ｇが形成されている。一方、フロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅの車幅方向内側端には車体上方へ向かって内側壁部１２Ｈが形成されており、内側壁部１２Ｈの上端には車幅方向内側に向かってフランジ１２Ｊが形成されている。

フロントサイドメンバ１２のフランジ１２Ｇ、１２Ｊは、車室１４の床部を構成するフロアパネル２０の下面２０Ａにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ１）されている。従って、フロントサイドメンバ１２とフロアパネル２０とで閉断面部３０が車体前後方向に沿って形成されている。

図３に示すように、フロントサイドメンバ１２のフランジ１２Ｇ、１２Ｊとフロアパネル２０とは、車体前後に所定の間隔を開けてスポット溶接によって結合（結合点Ｐ１）されている。

図５に示すように、フロントサイドメンバ１２におけるキック部１２Ｄ及びその近傍となる閉断面部３０の内部には、補強部材３８を構成するアッパリインフォースメント４０、センタリインフォースメント４２、アンダリインフォースメント４４がそれぞれ配置されている。なお、図３では図面手前側にあるアンダリインフォースメント４４の部位を二点鎖線で示している。

図４に示すように、アッパリインフォースメント４０の長手方向（車体前後方向）から見た断面形状は、開口部を車体下方へ向けたハット断面形状となっている。

図２に示すように、アッパリインフォースメント４０の上壁部４０Ａの車幅方向外側端には車体下方へ向かって外側壁部４０Ｂが形成されており、外側壁部４０Ｂの下端には車幅方向外側に向かってフランジ４０Ｃが形成されている。一方、アッパリインフォースメント４０の上壁部４０Ａの車幅方向内側端には車体下方へ向かって内側壁部４０Ｄが形成されており、内側壁部４０Ｄの下端には車幅方向内側に向かってフランジ４０Ｅが形成されている。

図４に示すように、センタリインフォースメント４２の長手方向（車体前後方向）から見た断面形状は、開口部を車体上方へ向けたコ字断面形状となっている。

図１に示すように、センタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａの車幅方向外側端には車体上方へ向かって接合部としてのフランジ４２Ｂが形成されており、センタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａの車幅方向内側端には車体上方へ向かって接合部としてのフランジ４２Ｃ形成されている。

センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂは、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されており、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂは、フロントサイドメンバ１２の内側壁部１２Ｈにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されている。

図４に示すように、アンダリインフォースメント４４の長手方向（車体前後方向）から見た断面形状は、開口部を車体上方へ向けたハット断面形状となっている。

図２に示すように、アンダリインフォースメント４４の下壁部４４Ａの車幅方向外側端には車体上方へ向かって外側壁部４４Ｂが形成されており、外側壁部４４Ｂの上端には車幅方向外側に向かってフランジ４４Ｃが形成されている。一方、アンダリインフォースメント４４の下壁部４４Ａの車幅方向内側端には車体上方へ向かって内側壁部４４Ｄが形成されており、内側壁部４４Ｄの上端には車幅方向内側に向かってフランジ４４Ｅが形成されている。

また、アッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｃとアンダリインフォースメント４４のフランジ４４Ｃとは、センタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａを挟んでスポット溶接によって結合（結合点Ｐ３）されている。また、アッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｅとアンダリインフォースメント４４のフランジ４４Ｅとは、センタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａを挟んでスポット溶接によって結合（結合点Ｐ３）されている。

従って、アッパリインフォースメント４０とセンタリインフォースメント４２とで閉断面部５０が形成されており、この閉断面部５０の内部にはウレタンフォーム等の発泡材５２が充填されている。一方、アンダリインフォースメント４４とセンタリインフォースメント４２とで閉断面部５４が形成されており、この閉断面部５４の内部にも発泡材５２が充填されている。即ち、アッパリインフォースメント４０とアンダリインフォースメント４４とで充填閉断面部５６を形成している。

また、アッパリインフォースメント４０の上壁部４０Ａはフロアパネル２０の下面２０Ａに当接させた状態で接着剤５３により結合されており、アンダリインフォースメント４４の下壁部４４Ａはフロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅの上面に当接させた状態で接着剤５３により結合されている。

図３に示すように、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂとフロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆとの結合部及び、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｃとフロントサイドメンバ１２の内側壁部１２Ｈとの結合部は、車体前後に所定の間隔を開けてスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されている。また、これらの結合点Ｐ２と、フロントサイドメンバ１２のフランジ１２Ｇ、１２Ｊとフロアパネル２０との結合点Ｐ１及び、アッパリインフォースメント４０とアンダリインフォースメント４４との結合点Ｐ３と、はフロントサイドメンバ１２の長手方向に沿って交互に形成されている。

より具体的に説明すると、車両の衝突荷重によって、フロントサイドメンバ１２のキック部１２Ｄ及びその周辺の閉断面部３０が座屈変形する際に、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図１に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向（図１の矢印Ｂ方向）へ変形しようとする部位では、結合点Ｐ２を設けており、この部位の変形を、センタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａによって抑制できるようになっている。

なお、この座屈波長において、図１に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向（図１の矢印Ｂ方向）へ変形しようとする部位には結合点Ｐ１、Ｐ３を設けていない。

一方、車両の衝突荷重によって、フロントサイドメンバ１２のキック部１２Ｄ及びその周辺の閉断面部３０が座屈変形する際に、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図２に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向へ変形しない部位では、結合点Ｐ１、Ｐ３を設けて、結合点Ｐ２を設けていない。

また、この座屈波長において、図２に示す部位では、フロアパネル２０とフロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅとが互いに接近する方向（図２の矢印Ｃ方向）へ変形するため、この変形を充填閉断面部５６によって抑制できるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図５に示される如く、車両前突時に、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａに車体前方側から車体後方側へ向かって衝突荷重（図５の矢印Ｆ１）が作用すると、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂはキック部１２Ｄを中心に車体後方（図５の矢印Ａ方向）へ回転しようとする（折り曲げようとする）力が発生する。

また、フロントサイドメンバ１２が形成する閉断面部３０には、図３の矢印Ｆ２、Ｆ３で示すような圧縮荷重が作用する。このため、閉断面部３０は長手方向に沿って座屈変形しようとする。

この際、本実施形態では、車両の衝突荷重によって、フロントサイドメンバ１２のキック部１２Ｄ及びその周辺が座屈変形する際に、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図１に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向（図１の矢印Ｂ方向）へ変形しようとする部位では、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂをフロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）すると共に、センタリインフォースメント４２のフランジ４２Ｂを、フロントサイドメンバ１２の内側壁部１２Ｈにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）している。このため、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとを連結するセンタリインフォースメント４２によって、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが互いに離間する方向（図１の矢印Ｂ方向）へ変形することを抑制できる。

一方、車両の衝突荷重によって、フロントサイドメンバ１２のキック部１２Ｄ及びその周辺が座屈変形する際に、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図２に二点鎖線で示すように、フロアパネル２０とフロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅとが互いに接近する方向（図２の矢印Ｃ方向）へ変形しようとする部位においては、フロアパネル２０とフロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅとの間に設けた充填閉断面部５６によって、この変形を抑制できる。

なお、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図２に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向へ変形しない部位には、結合点Ｐ２を設けず、フロントサイドメンバ１２のフランジ１２Ｇ、１２Ｊとフロアパネル２０の下面２０Ａとの結合点Ｐ１と、アッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｃ、アンダリインフォースメント４４のフランジ４４Ｃ及びセンタリインフォースメント４２の下壁部４２Ａの結合点Ｐ３を設けている。

従って、本実施形態では、補強部材３８によって閉断面部３０の座屈変形を抑制でき、車体骨格を補強できる。また、補強部材３８を閉断面部３０の内部に設けると共に、補強部材３８の一部に発泡材５２を充填した充填閉断面部５６を形成することで、補強部材３８の構成が簡単になると共に重量増加も抑制できる。さらに、補強部材３８とフロントサイドメンバ１２との結合点Ｐ２の数も低減できるため組付作業性も向上する。

次に、本発明における車体骨格補強構造の第２実施形態を図６〜図１０に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材は、同一符号を付してその説明を省略する。

図６〜図１０に示すように、本実施形態では、補強部材３８がアッパリインフォースメント４０とアンダリインフォースメント４４とで構成されている。なお、図８では図面手前側にあるアンダリインフォースメント４４の部位を二点鎖線で示している。

図６に示すように、アッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｃの車幅方向外側端には車体上方へ向かって接合部としてのフランジ４０Ｆが形成されており、このフランジ４０Ｆがフロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されている。また、アッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｅの車幅方向内側端には車体上方へ向かって接合部としてのフランジ４０Ｇが形成されており、このフランジ４０Ｇが内側壁部１２Ｈにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ２）されている。

図７に示すように、アンダリインフォースメント４４のフランジ４４Ｃはアッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｃにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ３）されており、アンダリインフォースメント４４のフランジ４４Ｅはアッパリインフォースメント４０のフランジ４０Ｅにスポット溶接によって結合（結合点Ｐ３）されている。

また、アッパリインフォースメント４０とアンダリインフォースメント４４とで充填閉断面部５６が形成されており、この充填閉断面部５６の内部に発泡材５２が充填されている。

従って、本実施形態では、車両の衝突荷重によって、フロントサイドメンバ１２のキック部１２Ｄ及びその周辺が座屈変形する際に、閉断面部３０の長手方向に沿った座屈波長において、図６に二点鎖線で示すように、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとが、上下方向の全域で車幅方向に沿って互いに離間する方向（図６の矢印Ｂ方向）へ変形しようとする部位に、フロントサイドメンバ１２とアッパリインフォースメント４０との結合点Ｐ２を設けている。このため、アッパリインフォースメント４０によって、フロントサイドメンバ１２の外側壁部１２Ｆと内側壁部１２Ｈとを連結することで、図６に二点鎖線で示す変形を抑制できるようになっている。

この結果、本実施形態においても、第１実施形態と同様に閉断面部３０の座屈変形を抑制でき、車体骨格を補強できる。また、補強部材３８を閉断面部３０の内部に設けると共に、補強部材３８の一部に発泡材５２を充填した充填閉断面部５６を形成することで、補強部材３８の構成が簡単になると共に重量増加も抑制できる。また、補強部材３８とフロントサイドメンバ１２との結合点Ｐ２の数も低減できるため組付作業性も向上する。さらに、本実施形態では、第１実施形態にけるセンタリインフォースメント４２を必要としないため、補強部材３８の構成がさらに簡単になる。

〔上記実施形態の補足説明〕

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、第２実施形態ではアッパリインフォースメント４０に接合部としてのフランジ４０Ｆ、４０Ｇを形成し、これらのフランジ４０Ｆ、４０Ｇをフロントサイドメンバ１２に結合したが、これに代えて、アンダリインフォースメント４４にフロントサイドメンバ１２との接合部としてのフランジを形成した構成としてもよい。また、接合部としての各フランジの屈曲方向は車体下方側でもよい。

また、上記各実施形態では、アッパリインフォースメント４０の上壁部４０Ａをフロアパネル２０の下面２０Ａに当接させた状態で接着剤５３により結合、アンダリインフォースメント４４の下壁部４４Ａをフロントサイドメンバ１２の下壁部１２Ｅの上面に当接させた状態で接着剤５３により結合したが、これに代えて、接着をしない（当接のみの）構成としてもよい。

また、本発明の車体骨格補強構造は、上記各実施形態におけるフロントサイドメンバ１２で形成される車体骨格以外のリヤサイドメンバ等で形成される他の車体骨格の補強にも適用可能である。

１２ フロントサイドメンバ（車体骨格部材）
２０ フロアパネル
３０ 閉断面部
３８ 補強部材
４０ アッパリインフォースメント
４０Ｆ フランジ（接合部）
４０Ｇ フランジ（接合部）
４２ センタリインフォースメント
４２Ｂ フランジ（接合部）
４２Ｃ フランジ（接合部）
４４ アンダリインフォースメント
５０ 閉断面部
５２ 発泡材
５４ 閉断面部
５６ 充填閉断面部

Claims (1)

1. 閉断面部を形成する長尺状の車体骨格部材と、
   前記閉断面部の内部に前記車体骨格部材の長手方向に沿って設けられ、内部に発泡材が充填された充填閉断面部を備えた補強部材と、
   を有し、前記充填閉断面部が前記閉断面部を構成する一対の対向する壁部にそれぞれ当接していると共に、前記充填閉断面部から延びる接合部が前記閉断面部を構成する他の一対の対向する壁部に、それぞれ前記閉断面部の長手方向に沿った座屈変形の波長に合った間隔とされた複数の結合部で結合されている車体骨格補強構造。

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