JP3572459B2 - Body front structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体前部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の衝突対策としては、車体前部のサイドメンバを軸圧潰させることにより衝突エネルギーを吸収するようにしており、例えば特開2001−158377号公報にその車体前部構造が示されている。
【0003】
この車体前部構造は、多角形断面を有するサイドメンバ前部の壁部にビードを配置することにより、サイドメンバに軸方向入力が作用した際に軸圧潰を前方から促進して、衝突エネルギーを吸収するようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車体前部構造では、サイドメンバに軸方向に入力する衝突荷重に対してはエネルギー吸収を良好に行うことができるが、この衝突が車両片側のみのオフセット衝突である場合は、オフセット衝突された片側のサイドメンバのみの前端部が変形して車両方向に後退することになる。
【0005】
このため、バンパーレインフォースとサイドメンバとの間には、バンパーレインフォースが斜めになるような塑性ヒンジが形成され、非衝突側のサイドメンバへの入力分散効率が低下してしまい、オフセット衝突時における車体の変形量を抑制する為の重量投資が増して車体重量の増加が懸念される。
【0006】
そこで、本発明は、いかなる方向からの前面衝突にあっても、衝突荷重を両側のサイドメンバに効果的に分散することができて、衝突エネルギーの吸収効率を高められる車体前部構造を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にあっては、フロントコンパートメントの左右両側部に車体前後方向に配設したサイドメンバに車両ユニット部品を搭載するための補強部分を設け、これらサイドメンバの前端に跨って車幅方向に延在するバンパーレインフォースを結合した車体前部構造において、
前記サイドメンバの前記補強部分から前方となるサイドメンバ前方領域に、長手方向に連なる仮想断面の前部と後部に発生する最大応力が、前部よりも後部が大きくなる強度となるような強度調整手段を設けたことを特徴としている。
【0008】
請求項2の発明にあっては、請求項1に記載の車体前部構造において、前記強度調整手段による最大応力の上限値を、サイドメンバを構成する素材の降伏強度を基準に設定したことを特徴としている。
【0009】
請求項3の発明にあっては、請求項1,2に記載の車体前部構造において、前記強度調整手段は、前記サイドメンバ前方領域の板厚分布を長手方向に変化させたサイドメンバ板厚変化構造であることを特徴としている。
【0010】
請求項4の発明にあっては、請求項3に記載の車体前部構造において、前記サイドメンバ板厚変化構造は、板厚の異なる複数の板材をそれらの板厚が段階的に変化するように接合した複合パネル材を、板厚の変化方向が長手方向となるようにして構成したことを特徴としている。
【0011】
請求項5の発明にあっては、請求項1,2に記載の車体前部構造において、前記強度調整手段は、前記サイドメンバ前方領域の閉断面内に長手方向に適宜間隔をもって複数の仕切り板を配置し、各仕切り板の板厚を前方に行くに従って増厚するようにサイドメンバの長手方向に変化させた仕切り板厚変化構造であることを特徴としている。
【0012】
請求項6の発明にあっては、請求項1〜5に記載の車体前部構造において、前記強度調整手段は、前記サイドメンバ前方領域の断面寸法を長手方向に変化させた断面寸法変化構造であることを特徴としている。
【0013】
請求項7の発明にあっては、請求項1,2に記載の車体前部構造において、押出し板厚や押出し断面寸法が押出し方向に連続して変化する押出し材によりサイドメンバ前方領域を形成して、該サイドメンバ前方領域の板厚変化または断面寸法を変化させ、若しくは板厚と断面寸法の両者を変化させて強度調整手段を構成したことを特徴としている。
【0014】
請求項8の発明にあっては、請求項1〜7に記載の車体前部構造において、前記バンパーレインフォースを閉断面構造とし、この閉断面となったバンパーレインフォースの部材断面の車両上下方向軸に対する断面二次モーメントの断面係数Zを、サイドメンバ前部の圧壊時最大反力Fmaxと、サイドメンバ前方領域のスパンLに対するバンパーレインフォース構成素材の降伏応力σy−bmprの商と、の積より大きく(Z>Fmax×L/σy−bmpr)設定するとともに、バンパーレインフォースの結合部強度Sjoint を、サイドメンバ前方領域のスパンLとサイドメンバ前部の圧壊時最大反力Fmaxとの積より大きく(Sjoint>L×Fmax)設定したことを特徴としている。
【0015】
請求項9の発明にあっては、請求項1〜8に記載の車体前部構造において、前記左右のサイドメンバのサイドメンバ前方領域は、それぞれ車体前後方向に直状に形成して相互に平行に配置したことを特徴としている。
【0016】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、車両前方から衝突荷重が入力した際に、サイドメンバ前方領域に設けた強度調整手段によって、このサイドメンバ前方領域の後方から前方に向かって圧壊が誘発され、その圧壊をサイドメンバ前方領域の前端部まで持続的に伝播させて、衝突エネルギーの吸収効率を高めることができる。
【0017】
また、このときサイドメンバの圧壊はサイドメンバ前方領域の後方から誘発されるため、バンパーレインフォースに連結したサイドメンバの前端部の剛性は高く保持されて、バンパーレインフォースとサイドメンバとの取付け角度は一定に保持される状態にある。
【0018】
従って、オフセット衝突時に車両片側に衝突荷重が入力した場合に、衝突側のサイドメンバに軸方向入力が作用し、この軸方向入力によってバンパーレインフォースおよびこのバンパーレインフォースと非衝突側のサイドメンバの連結部にそれぞれモーメントを発生させることができるため、結果的にバンパーレインフォースは車両後方に平行移動する状態となって、前記非衝突側のサイドメンバにも軸方向入力を作用させることができるようになり、衝突による荷重分散を効果的に行って衝突エネルギーの吸収効率を高めることができる。
【0019】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の発明の効果に加えて、前記強度調整手段による最大応力の上限値を、サイドメンバを構成する素材の降伏強度を基準に設定したので、サイドメンバの前端部への入力時には、先ず、最大応力を大きくしたサイドメンバ前方領域の後部が素材の降伏域に達して塑性変形が生じるため、衝突時にはサイドメンバ前方領域の後部から圧壊をより確実に誘発させることができる。
【0020】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1,2の発明の効果に加えて、前記強度調整手段を、前記サイドメンバ前方領域の板厚分布を長手方向に変化させたサイドメンバ板厚変化構造としたので、衝突荷重がサイドメンバに入力した際に、サイドメンバ前方領域の長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力の制御がし易くなり、ひいては強度バランスの調整が容易となって、衝突時におけるサイドメンバ前方領域の後端部からの圧壊をより確実に誘発させることができる。
【0021】
請求項4に記載の発明によれば、請求項3の発明の効果に加えて、前記サイドメンバ板厚変化構造を、板厚の異なる複数の板材をそれらの板厚が段階的に変化するように接合した複合パネル材を、板厚の変化方向が長手方向となるようにして構成したので、サイドメンバ前方領域の長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力の制御を近似的に行って、サイドメンバ前方領域の後端部からの圧壊を支障無く誘発することができるとともに、このような強度調整手段を備えたサイドメンバ前方領域を容易に形成することができる。
【0022】
請求項5に記載の発明によれば、請求項1,2の発明の効果に加えて、前記強度調整手段を、前記サイドメンバ前方領域の閉断面内に長手方向に適宜間隔をもって複数の仕切り板を配置し、各仕切り板の板厚を前方に行くに従って増厚するようにサイドメンバの長手方向に変化させた仕切り板厚変化構造としたので、衝突荷重がサイドメンバの前端部に入力した際に、サイドメンバ前方領域の長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力の制御を各仕切り板で行うことができ、ひいては強度バランスの調整が容易となって、衝突時におけるサイドメンバ前方領域の後端部からの圧壊を確実に誘発することができる。
【0023】
請求項6に記載の発明によれば、請求項1〜5の発明の効果に加えて、強度調整手段を、前記サイドメンバ前方領域の断面寸法を長手方向に変化させた断面寸法変化構造としたので、衝突荷重がサイドメンバに入力した際に、サイドメンバ前方領域の長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力の制御がし易くなり、ひいては強度バランスの調整が容易となって、衝突時におけるサイドメンバ前方領域の後端部からの圧壊をより確実に誘発させることができるとともに、板厚に比較して部材断面定数への感度が高い断面寸法を変化することで、サイドメンバのより一層の軽量化を図ることができる。
【0024】
請求項7に記載の発明によれば、請求項1,2の発明の効果に加えて、サイドメンバ前方領域を、押出し板厚や押出し断面寸法が押出し方向に連続して変化する押出し材により形成して強度調整手段を構成するようにしたので、板厚分布または断面寸法を長手方向に自在に調整することができるとともに、その変化を連続的に行うことができるため、板厚変化を高精度に行えてサイドメンバ前方領域の長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力を精度良く調整することができるとともに、より一層の構造合理化および軽量化を図ることができる。
【0025】
請求項8に記載の発明によれば、請求項1〜7の発明の効果に加えて、閉断面となったバンパーレインフォースの部材断面の車両上下方向軸に対する断面二次モーメントの断面係数Zを、サイドメンバ前部の圧壊時最大反力Fmax、サイドメンバ前方領域のスパンL、バンパーレインフォース構成素材の降伏応力σy−bmprに対してZ>Fmax×L/σy−bmprとして設定するとともに、バンパーレインフォースの結合部強度Sjoint を、Sjoint>L×Fmaxとして設定したので、バンパーレインフォース自体の剛性を高く維持して折れを抑制するとともに、バンパーレインフォースとサイドメンバとの結合強度を十分に確保して一定の角度を保持できることにより、オフセット衝突時に非衝突側のサイドメンバへの荷重分散を効率良く行うことができる。
【0026】
請求項9に記載の発明によれば、請求項1〜8の発明の効果に加えて、左右のサイドメンバのサイドメンバ前方領域を、車体前後方向に直状に形成して相互に平行に配置したので、フルラップ衝突時は勿論のこと、オフセット衝突に対してもサイドメンバ前方領域を後端部から持続的に圧壊させることができ、良好なエネルギー吸収特性を確保することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0028】
(第1実施形態)
図1〜図10は本発明の車体前部構造の第1実施形態を示し、図1は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図2は車体前部右側の骨格構造を示す略示的平面説明図、図3はサイドメンバ前方領域の斜視図、図4は図3中A−A線に沿った拡大断面図、図5は強度調整手段の入力形態モデルを示す説明図、図6は強度調整手段の概念を示す応力分布図、図7は前方からの衝突荷重の入力形態を示す車体前部右側の略示的平面説明図、図8はサイドメンバの変形モードを示す説明図、図9はオフセット衝突時の荷重分散形態を示す車体前部の略示的平面説明図、図10はオフセット衝突時におけるサイドメンバの変形モードを示す車体前部の略示的平面説明図である。
【0029】
本実施形態の車体前部構造は図1に示す車体10のフロントコンパートメントF・Cに適用され、その骨格構造は図2に示すように、左右両側部に車体前後方向に直状に配設したサイドメンバ11を備え、これらサイドメンバ11は平行に配置されており、かつ、それぞれのサイドメンバ11の前端部に跨って図外のバンパーの骨格を成すバンパーレインフォース12を結合してある。
【0030】
また、それぞれのサイドメンバ11の後方にはダッシュパネル17からフロアパネル18の下面側に廻り込むエクステンションサイドメンバ13を連設してあり、それぞれのエクステンションサイドメンバ13の車幅方向外側には略平行にサイドシル14を配設してあって、これらエクステンションサイドメンバ13とサイドシル14のそれぞれの前端部をアウトリガー15で結合してある。
【0031】
前記各サイドメンバ11とエクステンションサイドメンバ13の連設部間に跨ってダッシュクロスメンバ16を結合してある。
【0032】
前記サイドメンバ11の後側部には前輪20を支持するサスペンションアーム21が、直接若しくは図外のサスペンションメンバなどを介して取り付けられるとともに、左右のサイドメンバ11間には車両ユニット部品としてのエンジン等のパワーユニット30がマウントブラケット31を介して搭載される。
【0033】
サイドメンバ11には、図3に示すように前記マウントブラケット31の取付部分に、パワーユニット30を支持するのに十分な強度を備えた補強部分11R(図3中梨地部分で示す)が形成される。
【0034】
つまり、サイドメンバ11は、図3に示したように平板帯状の第1プレート11aに、断面コ字状の第2プレート11bの両側フランジ部をスポット溶接などで固設することにより閉断面構造として形成されており、前記補強部分11Rは内周面に補強プレートを接合配置する等により形成される。
【0035】
ここで、本実施形態では前記サイドメンバ11の前記補強部分11Rから前方となるサイドメンバ前方領域11Fに、長手方向に連なる仮想断面Ia,Ib…Ieの前部と後部に発生する最大応力が、前部よりも後部が大きくなる強度となるような強度調整手段としてのサイドメンバ板厚変化構造50を構成し、前記サイドメンバ前方領域11Fの板厚分布を長手方向に変化させてある。
【0036】
即ち、サイドメンバ板厚変化構造50は、図4に示すようにサイドメンバ前方領域11Fの前端方向から板厚t1,t2…t6の異なる複数の板材51a,51b…51fを、それらの板厚が前方から後方に向かって段階的に減厚変化(t1>t2>…>t6)するように全周溶接して接合した複合パネル材52で構成している。
【0037】
つまり、前記板材51a,51b…51fでは板材51fが最も薄肉化されており、この板材51fが前記補強部分11Rに配置されるが、勿論、この補強部分11Rは上述したようにパワーユニット30を支持するに十分な強度を備えている。
【0038】
また、このサイドメンバ前方領域11Fは、図5に示すようにサイドメンバ前方領域11Fの前端部に、前方からの衝突荷重Fが静的に作用した場合に、サイドメンバ板厚変化構造50における最大応力の上限値を、サイドメンバ11を構成する素材の降伏強度を基準に設定し、図6に示すように各板材51a,51b,51c…51fに対する降伏強度σ(y)の分布が得られるようにしてある。
【0039】
ところで、前記サイドメンバ11の前端から各面を延設したフランジ部11c,11d,11f,11eのうち、上下二面から延設したフランジ部11c,11dはバンパーレインフォース12の上下面12a,12bに溶接されるとともに、サイドメンバ11の左右二面から延設したフランジ部11e,11fはバンパーレインフォース12の後面12cに溶接されて、バンパーレインフォース12とサイドメンバ11との連結強度を高めるようになっている。
【0040】
ここで、閉断面構造としたバンパーレインフォース12の部材断面の車両上下方向軸に対する断面二次モーメントの断面係数をZ、サイドメンバ11前部の圧壊時最大反力をFmax、サイドメンバ前方領域11FのスパンをL、バンパーレインフォース12の構成素材の降伏応力をσy−bmprとした場合に、次の式1を満足するように構成してある。
【0041】
Z>Fmax×L/σy−bmpr ……式1
つまり、前記断面係数Zを、前記圧壊時最大反力Fmaxと、前記スパンLに対する前記降伏応力σy−bmprの商と、の積より大きく設定してある。
【0042】
また、これと同時にバンパーレインフォース12の結合部強度をSjoint とすると、次の式2を満足する構成となっている。
【0043】
Sjoint >L×Fmax ……式2
つまり、前記結合部強度Sjoint を、前記スパンLと前記圧壊時最大反力Fmaxとの積より大きく設定してある。
【0044】
(作用)
以上の構成によりこの第1実施形態の車体前部構造によれば、図7に示すように車両前方から衝突荷重Fが入力した際に、サイドメンバ板厚変化構造50によって先ず、図8に示すようにサイドメンバ前方領域11Fの後方に圧壊Kが発生し、この圧壊Kが前方に向かって誘発され、その圧壊Kをサイドメンバ前方領域11Fの前端部まで持続的に伝播させて、衝突エネルギーの吸収効率を高めることができる。
【0045】
このとき、サイドメンバ11の圧壊は、サイドメンバ前方領域11Fの後方から誘発されるため、バンパーレインフォース12に連結したサイドメンバ11の前端部の剛性は高く保持されて、バンパーレインフォース12とサイドメンバ11との取付け角度θは一定に保持される状態にある。
【0046】
従って、図9に示すようにオフセット衝突時に車両片側に衝突荷重Fが入力した場合に、衝突側(右側)のサイドメンバ11に軸方向入力Fn が作用し、この軸方向入力Fn によってバンパーレインフォース12に相対するモーメントMbmprを発生させるとともに、このバンパーレインフォース12と非衝突側(左側)のサイドメンバ12の連結部にモーメントMjnt を発生させることができる。
【0047】
このため、結果的に前記バンパーレインフォース12は車両後方に平行移動する状態となって、前記非衝突側のサイドメンバ11にも軸方向入力Fn′を作用させることができるようになり、衝突による荷重分散を効果的に行うことができる。
【0048】
ここで、バンパーレインフォース12の断面係数Zを、サイドメンバ11前部の圧壊時最大反力Fmaxと、サイドメンバ前方領域11FのスパンLに対するバンパーレインフォース12の構成素材の降伏応力σy−bmprの商と、の積より大きく(Z>Fmax×L/σy−bmpr)設定してあり、かつ、バンパーレインフォース12の結合部強度Sjoint を、前記スパンLと前記圧壊時最大反力Fmaxとの積より大きく(Sjoint >L×Fmax)設定してあるので、図10に示すようにバンパーレインフォース12自体の剛性を高く維持して折れを抑制するとともに、バンパーレインフォース12とサイドメンバ11との結合強度を十分に確保して一定の角度θを保持できる。
【0049】
従って、衝突側のサイドメンバ前方領域11Fは軸方向入力Fnにより、また、非衝突側のサイドメンバ前方領域11Fは軸方向入力Fn′によって、それぞれの後方部から圧壊Kを効果的に発生させることができるため、オフセット衝突時にあっても衝突エネルギーの吸収効率を高めることができる。
【0050】
特に、前述したように車幅方向に対向する1対のサイドメンバ前方領域11Fは車体前後方向に直状に形成して、それぞれを平行に配置してあるため、前記取付け角度θは直角となっており、従って、フルラップ衝突時は勿論のこと、オフセット衝突に対してもサイドメンバ前方領域11Fの後部からの持続的な圧壊を良好に行わせることができてエネルギー吸収特性を向上することができる。
【0051】
また、前記サイドメンバ板厚変化構造50における最大応力の上限値を、サイドメンバ11を構成する素材の降伏強度を基準に設定したので、サイドメンバ11の前端部への入力時には、先ず、最大応力を大きくしたサイドメンバ前方領域11Fの後部が素材の降伏域に達して塑性変形が生じるため、衝突時にはサイドメンバ前方領域の後部から圧壊をより確実に誘発させることができる。
【0052】
更に、前記サイドメンバ板厚変化構造50は、前記サイドメンバ前方領域11Fの板厚分布を長手方向に変化させた構造であるため、衝突荷重Fがサイドメンバ11に入力した際に、サイドメンバ前方領域11Fの長手方向に連なる仮想断面Ia,Ib…Ieで発生する最大応力の制御がし易くなり、ひいては強度バランスの調整が容易となって、衝突時におけるサイドメンバ前方領域11Fの後端部からの圧壊Kをより確実に誘発させることができる。
【0053】
更にまた、前記サイドメンバ板厚変化構造50を、板厚t1,t2…t6と板厚の異なる複数の板材51a,51b…51fをそれらの板厚が段階的に変化するように接合した複合パネル材52を用いて、板厚の変化方向が長手方向となるように構成したので、サイドメンバ前方領域11Fの長手方向に連なる仮想断面Ia,Ib…Ieで発生する最大応力の制御を近似的に行って、サイドメンバ前方領域11Fの後端部からの圧壊を支障無く誘発することができるとともに、単に板厚t1,t2…t6の異なる複数の板材51a,51b…51fの接合であるため、サイドメンバ前方領域11Fを容易に形成することができる。
【0054】
尚、前記板材51a,51b,51c…51fの数は本実施形態に限定されることはなく、その数はサイドメンバ前方領域11Fの要求圧壊特性に応じて決定すればよい。
【0055】
(第2実施形態)
図11は本発明の本発明の第2実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。尚、図11はサイドメンバ前方領域の拡大断面図である。
【0056】
この第2実施形態では、図11に示すように強度調整手段を、サイドメンバ前方領域11Fの閉断面内に長手方向に適宜間隔をもって複数の仕切り板61a,61b…61eを配置し、各仕切り板61a,61b…61eの板厚t1,t2…t5を、前方に行くに従って増厚(t1>t2>…>t5)するようにサイドメンバ11の長手方向に変化させた仕切り板厚変化構造60として構成してある。
【0057】
即ち、前記仕切り板61a,61b…61eは、閉断面構造となったサイドメンバ前方領域11Fの内側に固設して一体化されており、これら仕切り板61a,61b…61eの配置箇所でサイドメンバ前方領域11Fの剛性を高めるとともに、その剛性の増大率はそれぞれの板厚t1,t2…t5に応じて前方に行くに従って増大される。
【0058】
このとき、パワーユニット30(図2参照)を搭載する補強部分11Rの剛性は、仕切り板61eの板厚t5によって確保できるようになっており、また、この第2実施形態ではサイドメンバ前方領域11Fの周壁の板厚tは、全区間に亘って一定として構成してある。
【0059】
従って、この第2実施形態の車体前部構造では、衝突荷重Fがサイドメンバ11の前端部に入力された際に、サイドメンバ前方領域11Fの長手方向に連なる仮想断面で発生する最大応力の制御を各仕切り板61a,61b…61eで行うことができ、ひいては強度バランスの調整が容易となって、衝突時におけるサイドメンバ前方領域11Fの後端部からの圧壊Kを確実に誘発することができ、前記第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0060】
また、この実施形態ではサイドメンバ前方領域11Fの周壁の板厚tを全区間に亘って一定としたが、前記第1実施形態のように板厚を段階的に変化させたサイドメンバ板厚変化構造50と組み合わせることもできる。
【0061】
(第3実施形態)
図12〜図14は本発明の第3実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。尚、図12はサイドメンバ前方領域の斜視図、図13は図12中B−B線に沿った拡大断面図、図14は強度調整手段の概念を示す応力分布図である。
【0062】
この第3実施形態の車体前部構造は、図12に示すように強度調整手段を、サイドメンバ前方領域11Fの断面寸法x,yが前端に行くに従って幅広となるように長手方向で変化させた断面寸法変化構造70として構成してある。
【0063】
前記断面寸法変化構造70は、図13に示すようにサイドメンバ前方領域11Fで板厚t分布を前端に行くに従って増厚するように変化させてあり、前記断面寸法x,yおよび板厚tは連続的に変化される。
【0064】
この実施形態ではサイドメンバ11を全体的にアルミニウム合金などの軽合金による押出し材で形成してある。
【0065】
従って、この実施形態の車体前部構造は、前記第1実施形態と同様の機能を奏するとともに、サイドメンバ前方領域11Fは板厚tのみならず断面寸法x,yを変化させてあり、このように断面寸法x,yを変化させることにより、材料力学の観点から板厚t変化に比較して部材断面定数への感度を高くすることができる。
【0066】
また、サイドメンバ前方領域11Fを、断面寸法x,yおよび板厚tを長手方向に連続的に変化させることができる押出し材で構成したので、板厚の調整が容易になり、より一層の構造合理化および軽量化を図ることができる。
【0067】
更に、この実施形態では断面寸法x,yおよび板厚tを連続的に変化させてあるので、図14に示すように応力分布はサイドメンバ前方領域11Fの全区間に亘って略一定となっている。
【0068】
ところで、本発明の車体前部構造は前記各実施形態を例にとって説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図2】本発明の第1実施形態における車体前部右側の骨格構造を示す略示的平面説明図。
【図3】本発明の第1実施形態におけるサイドメンバ前方領域の斜視図。
【図4】図3中A−A線に沿った拡大断面図。
【図5】本発明の第1実施形態における強度調整手段の入力形態モデルを示す説明図。
【図6】本発明の第1実施形態における強度調整手段の概念を示す応力分布図。
【図7】本発明の第1実施形態における前方からの衝突荷重の入力形態を示す車体前部右側の略示的平面説明図。
【図8】本発明の第1実施形態におけるサイドメンバの変形モードを示す説明図。
【図9】本発明の第1実施形態におけるオフセット衝突時の荷重分散形態を示す車体前部の略示的平面説明図。
【図10】本発明の第1実施形態におけるオフセット衝突時におけるサイドメンバの変形モードを示す車体前部の略示的平面説明図。
【図11】本発明の第2実施形態におけるサイドメンバ前方領域の拡大断面図。
【図12】本発明の第3実施形態におけるサイドメンバ前方領域の斜視図。
【図13】図12中B−B線に沿った拡大断面図。
【図14】本発明の第3実施形態における強度調整手段の概念を示す応力分布図。
【符号の説明】
F・C フロントコンパートメント
10 車体
11 サイドメンバ
11F サイドメンバ前方領域
11R 補強部分
30 パワーユニット(車両ユニット部品)
50 サイドメンバ板厚変化構造(強度調整手段)
51a,51b,51c…51f 板材
52 複合パネル材
60 仕切り板厚変化構造
61a,61b…61e 仕切り板
70 断面寸法変化構造
Ia,Ib…Ie 仮想断面
x,y 断面寸法
t 板厚[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle body front structure of an automobile.
[0002]
[Prior art]
As a countermeasure against a vehicle collision, the collision energy is absorbed by crushing a side member at a front portion of the vehicle body with an axis. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-158377 discloses the vehicle body front structure.
[0003]
This front body structure has a bead on the front wall of the side member having a polygonal cross section, thereby promoting axial crushing from the front when an axial input is applied to the side member, thereby reducing collision energy. It is intended to be absorbed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional vehicle body front structure, energy can be favorably absorbed with respect to a collision load input to the side member in the axial direction. However, when the collision is an offset collision on only one side of the vehicle, The front end of only one of the side members subjected to the offset collision is deformed and retreats in the vehicle direction.
[0005]
For this reason, a plastic hinge is formed between the bumper reinforce and the side member so that the bumper reinforce is oblique, and the efficiency of input dispersion to the side member on the non-collision side is reduced. There is a concern that the weight investment for suppressing the deformation amount of the vehicle body in the above will increase and the vehicle body weight will increase.
[0006]
Therefore, the present invention provides a vehicle body front structure capable of effectively dispersing a collision load to the side members on both sides even in a frontal collision from any direction and improving the efficiency of absorbing collision energy. Things.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, reinforcing members for mounting vehicle unit components are provided on side members arranged in the front-rear direction of the vehicle body on both left and right sides of the front compartment, and the vehicle width spans the front ends of these side members. In the vehicle body front structure combining the bumper reinforce extending in the direction,
In the side member front region of the side member forward from the reinforcement portion of the side member, the maximum stress generated in the front and rear portions of the imaginary cross section continuous in the longitudinal direction is adjusted so that the rear portion is larger than the front portion. It is characterized in that means are provided.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to the first aspect, an upper limit value of a maximum stress by the strength adjusting means is set based on a yield strength of a material forming a side member. Features.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to the first or second aspect, the strength adjusting means changes a thickness distribution of the front region of the side member in a longitudinal direction. It is characterized by a variable structure.
[0010]
According to the fourth aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to the third aspect, the side member thickness changing structure is configured to change a plurality of plate materials having different thicknesses stepwise. Is characterized in that the composite panel material joined to the above is configured such that the direction of change in the plate thickness is the longitudinal direction.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to the first or second aspect, the strength adjusting means includes a plurality of partition plates provided at appropriate intervals in a longitudinal direction in a closed cross section of the side member front region. , And a partition plate thickness changing structure in which the thickness of each partition plate is changed in the longitudinal direction of the side member so as to increase as going forward.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to the first to fifth aspects, the strength adjusting means is a cross-sectional dimension changing structure in which a cross-sectional dimension of the front region of the side member is changed in a longitudinal direction. It is characterized by having.
[0013]
According to the invention of claim 7, in the vehicle body front structure according to claims 1 and 2, the side member front region is formed by an extruded material whose extruded plate thickness or extruded cross-sectional dimension continuously changes in the extruding direction. The strength adjusting means is constituted by changing the thickness or the cross-sectional dimension of the front region of the side member, or changing both the thickness and the cross-sectional dimension.
[0014]
According to an eighth aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to any one of the first to seventh aspects, the bumper reinforce has a closed cross-sectional structure, and a member cross section of the bumper reinforce having the closed cross section has a vehicle vertical direction. The sectional coefficient Z of the second moment of area with respect to the axis is the product of the maximum reaction force Fmax at the time of crushing at the front part of the side member and the quotient of the yield stress σy-bmpr of the material constituting the bumper reinforcement with respect to the span L in the front region of the side member. A larger value (Z> Fmax × L / σy-bmpr) is set, and the joint strength Sjoint of the bumper reinforce is calculated from the product of the span L of the front region of the side member and the maximum reaction force Fmax at the time of crushing of the front portion of the side member. It is characterized in that it is set to be large (Sjoint> L × Fmax).
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in the vehicle body front structure according to any one of the first to eighth aspects, the side member front regions of the left and right side members are each formed in a straight line in the vehicle front-rear direction and are parallel to each other. It is characterized by being arranged in.
[0016]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when a collision load is input from the front of the vehicle, the strength adjusting means provided in the front region of the side member induces crush from the rear of the side member front region toward the front. The crush can be continuously propagated to the front end of the front region of the side member, so that the efficiency of absorbing collision energy can be increased.
[0017]
Also, at this time, since the side members are crushed from behind the front region of the side members, the rigidity of the front end of the side members connected to the bumper reinforce is kept high, and the mounting angle between the bumper reinforce and the side members is increased. Is kept constant.
[0018]
Therefore, when a collision load is input to one side of the vehicle at the time of an offset collision, an axial input acts on the side member on the collision side, and the axial input causes the bumper reinforce and the bumper reinforce and the side member on the non-collision side to act. Since a moment can be generated in each of the connecting portions, the bumper reinforce is consequently moved parallel to the rear of the vehicle, so that an axial input can be applied to the side member on the non-collision side. Thus, the load distribution due to the collision can be effectively performed, and the efficiency of absorbing the collision energy can be increased.
[0019]
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the upper limit of the maximum stress by the strength adjusting means is set based on the yield strength of the material constituting the side member. At the time of input to the front end of the side member, first, the rear portion of the front region of the side member where the maximum stress is increased reaches the yield region of the material and plastic deformation occurs. Can be triggered.
[0020]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, the strength adjusting means is provided by changing the thickness distribution of the front region of the side member in the longitudinal direction. Because of the variable structure, when a collision load is input to the side member, it becomes easier to control the maximum stress that occurs in the virtual cross-section that extends in the longitudinal direction of the front region of the side member, and thus it becomes easier to adjust the strength balance. Thus, the crush from the rear end of the front region of the side member at the time of collision can be more reliably induced.
[0021]
According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of the third aspect of the present invention, the side member thickness changing structure is configured such that a plurality of plate materials having different thicknesses change stepwise. Since the composite panel material joined to was formed so that the direction of change in the plate thickness was the longitudinal direction, the control of the maximum stress generated in the virtual cross-section in the longitudinal direction of the side member front region was performed approximately, The crush from the rear end portion of the side member front region can be induced without any trouble, and the side member front region provided with such strength adjusting means can be easily formed.
[0022]
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, the plurality of partitioning plates are provided at appropriate intervals in the longitudinal direction within the closed cross section of the front region of the side member. Is arranged, and the thickness of each partition plate is changed in the longitudinal direction of the side member so as to increase as going forward, so that when a collision load is input to the front end of the side member. In addition, it is possible to control the maximum stress generated in the imaginary cross section extending in the longitudinal direction of the side member front region by each partition plate, thereby easily adjusting the strength balance, and after the side member front region at the time of a collision. Crushing from the end can be reliably induced.
[0023]
According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to fifth aspects, the strength adjusting means has a cross-sectional dimension changing structure in which the cross-sectional dimension of the front region of the side member is changed in the longitudinal direction. Therefore, when a collision load is input to the side member, it becomes easy to control the maximum stress generated in a virtual cross section extending in the longitudinal direction of the front region of the side member, and thus it becomes easy to adjust the strength balance, and at the time of a collision, Crushing from the rear end of the front region of the side member can be more reliably induced, and by changing the cross-sectional dimension having a higher sensitivity to the member cross-sectional constant than the plate thickness, the side member can be further improved. The weight can be reduced.
[0024]
According to the seventh aspect of the invention, in addition to the effects of the first and second aspects, the front region of the side member is formed of an extruded material whose extruded plate thickness and extruded cross-sectional dimension continuously change in the extruding direction. As a result, the thickness adjustment or the cross-sectional dimension can be freely adjusted in the longitudinal direction, and the change can be continuously performed. In addition, it is possible to accurately adjust the maximum stress generated in the virtual cross-section that is continuous in the longitudinal direction of the side member front region, and it is possible to further simplify the structure and reduce the weight.
[0025]
According to the eighth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to seventh aspects, in addition to the effect of the first to seventh aspects, the section modulus Z of the second moment of area of the member cross section of the closed bumper reinforce with respect to the vehicle vertical axis is obtained. The maximum reaction force Fmax at the time of crushing of the front part of the side member, the span L of the front region of the side member, and the yield stress σy-bmpr of the bumper reinforcement component are set as Z> Fmax × L / σy-bmpr, and the bumper is set. Since the joint strength Sjoint of the reinforcement is set as Sjoint> L × Fmax, the rigidity of the bumper reinforce itself is kept high to suppress breakage, and the joint strength between the bumper reinforce and the side member is sufficiently ensured. To maintain a certain angle, the side member on the non-collision side can be It is possible to perform a heavy dispersion efficiently.
[0026]
According to the ninth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to eighth aspects, the side member front regions of the left and right side members are formed straight in the vehicle body front-rear direction and arranged parallel to each other. Therefore, the front region of the side member can be continuously crushed from the rear end portion not only at the time of a full lap collision but also at the time of an offset collision, so that good energy absorption characteristics can be secured.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
(1st Embodiment)
1 to 10 show a first embodiment of a vehicle body front structure of the present invention, FIG. 1 is an external perspective view of an automobile to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a perspective view of the front region of the side member, FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 3, FIG. 5 is an explanatory view showing an input form model of the strength adjusting means, and FIG. 7 is a stress distribution diagram showing the concept of the strength adjusting means, FIG. 7 is a schematic plan explanatory view of the front right side of the vehicle body showing an input form of a collision load from the front, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a deformation mode of the side member, FIG. 9 is a schematic plan explanatory view of a front portion of the vehicle body showing a load distribution mode at the time of an offset collision, and FIG. 10 is a schematic plan explanatory view of a front portion of the vehicle body showing a deformation mode of a side member at the time of an offset collision.
[0029]
The vehicle body front structure of the present embodiment is applied to the front compartments F and C of the
[0030]
An
[0031]
A
[0032]
A
[0033]
As shown in FIG. 3, a reinforcing
[0034]
That is, as shown in FIG. 3, the
[0035]
Here, in the present embodiment, the maximum stress generated in the front and rear portions of the imaginary cross sections Ia, Ib... Ie extending in the longitudinal direction is formed in the side
[0036]
That is, as shown in FIG. 4, the side member plate
[0037]
That is, in the
[0038]
Further, as shown in FIG. 5, when the collision load F from the front statically acts on the front end of the side
[0039]
Among the
[0040]
Here, the section coefficient of the second moment of area of the member section of the bumper reinforce 12 having the closed section structure with respect to the vehicle vertical axis is Z, the maximum reaction force at the time of crushing of the front portion of the
[0041]
Z> Fmax × L / σy-bmpr Equation 1
That is, the sectional modulus Z is set to be larger than the product of the maximum reaction force Fmax during crushing and the quotient of the yield stress σy-bmpr with respect to the span L.
[0042]
At the same time, assuming that the joint strength of the
[0043]
Sjoint> L × Fmax Expression 2
That is, the joint strength Sjoint is set to be larger than the product of the span L and the maximum reaction force Fmax at the time of crush.
[0044]
(Action)
According to the vehicle body front structure of the first embodiment having the above configuration, when the collision load F is input from the front of the vehicle as shown in FIG. As described above, the crush K occurs behind the side
[0045]
At this time, since the crush of the
[0046]
Accordingly, when a collision load F is input to one side of the vehicle at the time of an offset collision as shown in FIG. 9, an axial input Fn acts on the
[0047]
As a result, the bumper reinforce 12 moves parallel to the rear of the vehicle, and the axial input Fn 'can also act on the
[0048]
Here, the section modulus Z of the bumper reinforce 12 is calculated by calculating the maximum reaction force Fmax at the time of crushing at the front part of the
[0049]
Therefore, the crushing K can be effectively generated from the respective rear portions of the
[0050]
In particular, as described above, the pair of side
[0051]
In addition, since the upper limit of the maximum stress in the side member plate
[0052]
Further, since the side member
[0053]
Furthermore, the side member plate
[0054]
The number of the
[0055]
(2nd Embodiment)
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 11 is an enlarged sectional view of the front region of the side member.
[0056]
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of
[0057]
That is, the
[0058]
At this time, the rigidity of the reinforcing
[0059]
Therefore, in the vehicle body front structure according to the second embodiment, when the collision load F is input to the front end of the
[0060]
Further, in this embodiment, the thickness t of the peripheral wall of the side
[0061]
(Third embodiment)
FIGS. 12 to 14 show a third embodiment of the present invention, in which the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 12 is a perspective view of the front region of the side member, FIG. 13 is an enlarged sectional view taken along line BB in FIG. 12, and FIG. 14 is a stress distribution diagram showing the concept of the strength adjusting means.
[0062]
In the vehicle body front structure of the third embodiment, as shown in FIG. 12, the strength adjusting means is changed in the longitudinal direction such that the cross-sectional dimensions x, y of the side
[0063]
As shown in FIG. 13, the cross-sectional
[0064]
In this embodiment, the
[0065]
Therefore, the vehicle body front structure of this embodiment has the same function as that of the first embodiment, and the side
[0066]
Further, since the side
[0067]
Further, in this embodiment, since the cross-sectional dimensions x and y and the plate thickness t are continuously changed, the stress distribution becomes substantially constant over the entire section of the side
[0068]
By the way, the vehicle body front structure of the present invention has been described by taking each of the above embodiments as an example, but other embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of an automobile to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic plan explanatory view showing a skeletal structure of a vehicle body front right side in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a front region of a side member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an input mode model of an intensity adjusting unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a stress distribution diagram illustrating a concept of a strength adjusting unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan explanatory view of the right front portion of the vehicle body showing an input form of a collision load from the front according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a deformation mode of the side member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic plan explanatory view of a front portion of the vehicle body showing a load distribution mode at the time of an offset collision in the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view of a front portion of the vehicle body showing a deformation mode of a side member at the time of an offset collision according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an enlarged sectional view of a front region of a side member according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view of a front region of a side member according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged sectional view taken along line BB in FIG. 12;
FIG. 14 is a stress distribution diagram illustrating the concept of a strength adjusting unit according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
FC front compartment
10 Body
11 Side member
11F Side member front area
11R reinforcement part
30 Power unit (vehicle unit parts)
50 Side member thickness change structure (strength adjusting means)
51a, 51b, 51c ... 51f plate material
52 Composite panel materials
60 Partition thickness change structure
61a, 61b ... 61e Partition plate
70 Cross-sectional dimension change structure
Ia, Ib ... Ie Virtual cross section
x, y Cross-sectional dimensions
t Sheet thickness
Claims (9)
前記サイドメンバの前記補強部分から前方となるサイドメンバ前方領域に、長手方向に連なる仮想断面の前部と後部に発生する最大応力が、前部よりも後部が大きくなる強度となるような強度調整手段を設けたことを特徴とする車体前部構造。Reinforcing parts for mounting vehicle unit parts are provided on side members arranged in the front-rear direction on both left and right sides of the front compartment, and bumper reinforcements extending in the vehicle width direction across the front ends of these side members are connected. In the car body front structure
Strength adjustment in which the maximum stress generated in the front part and the rear part of the imaginary cross-section that extends in the longitudinal direction in the front part of the side member that is forward from the reinforcing part of the side member is such that the rear part is larger than the front part. A vehicle body front structure provided with means.
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