JP3620259B2 - 車両の骨格部材の結合構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントサイドメンバとエクステンションサイドメンバとの結合などに関する車両の骨格部材の結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミ押し出し材で形成されたフロントサイドメンバに関して、ロの字、日の字、ハの字など多種多様の断面形状のものが知られている。このようなフロントサイドメンバと他部材、例えばエクステンションサイドメンバとの結合方法は、ＵＳＰ４６１８１６３のように複数の押し出し材で構成されるサイドメンバの後端に特別なジョイントを用いてエクステンションサイドメンバを溶接接合する構造がある。このような構造では、フロントサイドメンバとエクステンションサイドメンバとの間のジョイントの結合位置を、前面衝突時に溶接の影響の小さい部位に設置することができる。
【０００３】
また、ジョイントを介することによって、フロントサイドメンバとエクステンションサイドメンバとを押し出し構造と板構造とに別々に設定したり、板厚断面形状、材質などもジョイントの前後で独立して設定することができる。更に、ジョイントそのものの強度、剛性をも自由に設定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フロントサイドメンバとエクステンションサイドメンバとの間にジョイントを介することによって部品点数が増加する。
【０００５】
また、ジョイント両端の熱影響部を衝突時に影響を与えないように配置するには、局部的な大変形が起こりにくい部位、例えば、車体のサイドビューにおいてダッシュパネルに沿って高さが変化する部位の前後などとする必要があり、必然的にジョイントは大型化するようになる。更に、ジョイントそのものは、局所的に大変形を伴う部位に設置されるため、ジョイント自体は溶接部を有してはならず、ジョイントの構造は、鋳物などによって一体的に構成する必要があり、製造コストが上昇しがちである。
【０００６】
また、一般的にはアルミ合金は、溶接などによって局部的に高温の熱が加えられると熱影響部の強度は被熱影響部の強度（母材強度）に対して低下する可能性があり、特に成形性の優れた６０００系アルミ合金は顕著であるため、溶接結合そのものも困難を伴うものであった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので軽金属押し出し材で形成された車両の骨格部材と軽金属板材で形成される他部材との溶接結合を可能とすること課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材と、軽金属板材で形成される他部材とを溶接結合する車体骨格部材の結合構造において、前記閉断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に閉断面を区画する中リブを設け、前記閉断面構造の車体骨格部材と前記他部材とが、前記中リブ位置に沿って溶接されていることを特徴とする。
【０００９】
従って、溶接部が中リブ位置に沿って形成されているため、溶接によって局所的に強度が低下する範囲を中リブで確実に保持することができる。更に、閉断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に中リブを設けているため、上下曲げに対する車両の骨格部材の剛性強度の変化を最小とすることができ、中リブによって溶接強度低下の影響を解消しきれない場合でも、上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることが可能となる。
【００１０】
また、車両の骨格部材と他部材とを特別なジョイントを設けることなく溶接結合することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材一方部分と、閉断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に閉断面を区画する中リブを有する軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材他方部分と、これらの車体骨格部材部分相互を結合するジョイント部と、軽金属板材で形成される他部材とで構成され、車体骨格部材他方部分は、上下方向に屈曲し、この屈曲部において前記他部材と所定のオーバーラップ部を有して溶接結合され、前記車体骨格部材他方部分と前記他部材とが、前記中リブ位置に沿って溶接されていることを特徴とする。
【００１２】
従って、軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体格部材他方部分と軽金属板材で形成される他部材との間の溶接部が、車体骨格部材他方部分の中リブ位置に沿って形成されているため、溶接によって局所的に強度が低下した範囲を中リブによって確実に保持することができる。
【００１３】
また、中リブを断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に設けているため、骨格部材の上下曲げに対する剛性強度の変化を最小とすることができ、中リブによって溶接部強度低下の影響を解消しきれない場合でも、上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることが可能となる。
【００１４】
また、車体骨格部材他方部分と他部材とをジョイントを介することなく結合することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材一方部分は、フロントサイドメンバ前部であり、前記車体骨格部材他方部分は、フロントサイドメンバ後部であり、前記他部材は、ダッシュパネルロアに沿って屈曲するエクステンションサイドメンバであることを特徴とする。
【００１６】
従って、請求項２の発明の作用に加え、フロントサイドメンバとエクステンションサイドメンバとの間の溶接によって、局所的に強度が低下した範囲を中リブによって確実に保持することができる。
【００１７】
また、前面衝突時の車体反力を支配するフロントサイドメンバの上下曲げに対する剛性強度の変化を、中リブの存在によって最小とすることができ、中リブによって溶接部強度低下の影響を解消しきれない場合でも、上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることが可能となる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材一方部分は、リヤサイドメンバ後部であり、前記車体骨格部材他方部分は、リヤサイドメンバ前部であり、前記他部材は、エクステンションリヤサイドメンバであることを特徴とする。
【００１９】
従って、請求項２の発明の作用に加え、リヤサイドメンバとエクステンションリヤサイドメンバとの溶接によって局所的に強度が低下した範囲を、中リブによって確実に保持することができる。
【００２０】
また、後面衝突時の車体反力を支配するリヤサイドメンバの上下曲げに対する剛性強度の変化を、中リブの存在によって最小限とすることができ、中リブによって溶接強度低下の影響を解消しきれない場合でも、上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることが可能となる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記中リブは、前記骨格部材他方部分の周壁に対し二叉状に結合され、該中リブと周壁との結合間に形成された空間に面した周壁の範囲で前記車体骨格部材他方部分と前記他部材とが溶接されていることを特徴とする。
【００２２】
従って、請求項１〜４のいずれかの発明の作用に加え、中リブは車体骨格部材他方部分の内壁部に対し二叉状に結合されるので中リブと内壁面の結合間に空間が形成され溶接部の熱影響がリブ自体に伝わるのを抑制することができる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材一方部分、車体骨格部材他方部分、ジョイント部の順に断面係数を大きくしたことを特徴とする。
【００２４】
従って、請求項２〜４のいずれかの発明の作用に加え、車体骨格部材一方部分側から確実に圧壊を開始することができる。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項３〜６のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材一方部分は、中リブを持たない略ロの字断面に形成され、前記ジョイント部は、前記車体骨格部材一方部分及び車体骨格部材他方部分を上回る剛性、強度を有し、且つ、前記車体骨格部材他方部分と車体のストラットハウジングの溶接部又はサスペンションメンバの骨格部材他方部分取り付け点まで延設されたことを特徴とする。
【００２６】
従って、軽金属車体構造で修理対応で車体骨格部材を前後に分割するジョイント部を有していても、ジョイント部は車体骨格部材一方部分を確実に支持することができる。一方、車体骨格部材他方部分に対してはサスペンションメンバの取付点やストラットハウジングとの接触面近傍を境に前後に分割して断面係数を分け、車体骨格部材を伝わる衝突入力をサスペンション取付点を分岐点として車体骨格部材とサスペンションメンバ、或いは、ストラットハウジングを介して他の強度部材への２〜３経路に分けることができる。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項７記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記ジョイント部に、エンジンマウントブラケットを一体的に設けたことを特徴とする。
【００２８】
従って、請求項７の発明の作用に加え、ジョイント部の強固な構造を生かしてエンジンマウントブラケットを一体的に設けることによって合理化を図ることができる。
【００２９】
請求項９の発明は、請求項７又は８に記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に一本の中リブを設けた日の字断面に形成されていることを特徴とする。
【００３０】
従って、車体骨格部材一方部分は、中リブを持たないロの字断面とし、車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に一本の中リブを設けた日の字断面に形成しているので車体骨格部材一方部分より車体骨格部材他方部分の衝突反力が大きくなり、車体骨格部材一方部分を車体骨格部材他方部分より確実に早く圧壊させることができる。
【００３１】
請求項１０の発明は、請求項７又は８に記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に２本の中リブを交差して設けた断面に形成されていることを特徴とする。
【００３２】
従って、請求項７又は８の発明の作用に加え、車体骨格部材一方部分は、中リブを持たないロの字断面とし、車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に２本の中リブを交差して設けた断面に形成することで車体骨格部材一方部分より同他方部分の衝突反力が大きくなり、車体骨格部材一方部分を車体骨格部材他方部分より早く確実に圧壊させることができる。
【００３３】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、前記車体骨格部材一方部分及び同他方部分は、６０００系アルミ合金押し出し材で形成されていることを特徴とする。
【００３４】
従って、車体骨格部材の成形性を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、溶接によって局所的に強度が低下した範囲を中リブが確実に保持するため面外方向への壁面の挫屈が抑えられ、少なくとも溶接に起因する不連続な車体骨格部材の衝突変形を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、中リブを閉断面の上下曲げ主軸と一致する位置に設けたので、衝突時の車体反力を支配する車体骨格部材の上下曲げに対する剛性強度の変化を最小とすることができ、中リブによって溶接部強度低下の影響を解消しきれない場合でも上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることができ、設計に対する溶接の影響を最小とすることができる。更に、溶接部強度低下が起こりにくい構造に加え、中リブ設定による断面係数増加により車体骨格部材の左右強度を向上することができる。
【００３７】
請求項２の発明では、溶接によって局所的に強度が低下した範囲を中リブが保持するため、面外方向への壁面の挫屈が抑えられ少なくとも溶接に起因する不連続な車体骨格部材の衝突変形を抑えることができる。
【００３８】
また、中リブを断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に設けることによって衝突時の車体反力を支配する車体骨格部材の上下曲げに対する剛性強度の変化を最小とすることができ、中リブによって溶接部強度低下の影響を解消しきれない場合でも上下曲げ剛性に対する影響を最小限とすることが可能となり設計に対する溶接の影響を最小とすることができる。更に、溶接部強度低下が起こりにくい構造に加え、中リブ設定による断面係数増加により車体骨格部材の左右強度を向上することができる。
【００３９】
請求項３の発明では、請求項２の発明の効果に加え、フロントサイドメンバの面外方向への壁面の挫屈が抑えられ、少なくとも溶接に起因する不連続なフロントサイドメンバの衝突変形を抑えることができる。
【００４０】
また、前面衝突時の車体反力を支配するフロントサイドメンバの上下曲げに対する剛性強度の変化を最小とすることができる。更に、溶接強度低下が起こりにくい構造に加え、中リブ設定による断面係数増加によるフロントサイドメンバの左右強度を向上することができる。
【００４１】
請求項４の発明では、請求項２の発明の効果に加え、リヤサイドメンバの面外方向への壁面の挫屈が抑えられ、少なくとも溶接に起因する不連続なリヤサイドメンバの衝突変形を抑えることができる。
【００４２】
また、後面衝突時の車体反力を支配するリヤサイドメンバの上下曲げに対する剛性強度の変化を最小とすることができる。溶接部強度が起こりにくい構造に加え、中リブ設定による断面係数増加によりリヤサイドメンバの左右強度を向上することができる。
【００４３】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明の効果に加え、溶接部の熱影響部が中リブ方向に広がるのを防止できるため中リブ自体に熱影響が加わらず、溶接部を持つ壁面を支持する中リブ強度の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、溶接部の実質板厚が小さいため熱伝導率が高く、母材の加熱が困難で溶接がしにくいアルミ合金材等の溶接を容易に行うことができる。すなわち、軽金属押し出し材の車体骨格部材と軽金属の板材である他部材とを溶接する際に車体骨格部材の持つ剛性強度に対してより確実に溶接の影響を排除することができると共に、溶接作業そのものも格段に容易化することができる。
【００４５】
請求項６の発明では、請求項２〜４のいずれかの発明の効果に加え、車両衝突時に必要箇所から順番に圧壊を開始することができると共に、強度を必要以上にあげることを避けることができ軽量化を図ることができる。
【００４６】
請求項７の発明では、請求項３〜６のいずれかの発明の効果に加え、軽金属車体構造で修理対応により車体骨格部材を前後に分割するジョイント部を有していても、ジョイント部は車体骨格部材一方部分を確実に支持することができる。
【００４７】
一方、衝突入力を車体骨格部材とサスペンションメンバ、或いは、ストラットハウジングを介して他の部分の２〜３経路に分けることにより、サスペンションメンバ取付点後部である車体骨格部材他方部分の板厚増を軽減でき軽量化が可能となる。
【００４８】
請求項８の発明では、請求項７の発明の効果に加え、ジョイント部の強固な構造を生かしてエンジンマウントブラケットを一体的に設けることができ、合理化を図ることができる。
【００４９】
請求項９の発明では、請求項７又は８の発明の効果に加え、車体骨格部材一方部分より同他方部分の衝突反力が大きくなり、車体骨格部材他方部分より同一方部分を確実に早く圧壊させることができる。
【００５０】
請求項１０の発明では、請求項７又は８の発明の効果に加え、車体骨格部材一方部分より同他方部分の衝突反力は大きくなり車体骨格部材他方部分より同一方部分をより確実に早く圧壊させることができる。
【００５１】
請求項１１の発明では、請求項１〜１０のいずれかの発明の効果に加え、車体骨格部材の押し出し成形を容易に行うことができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
まず、概念的に説明すると一般に軽金属車体構造であるアルミ車体構造は、その溶接の困難さから修理が難かしく修理費が高くなりがちである。このため軽微な前面衝突時に容易に損傷部位の脱着が可能なように車体骨格部材であるサイドメンバを前後に分割し、車体骨格部材一方部分であるサイドメンバ前部がボルトナットによってジョイント部に締結される構造がある。この場合、ジョイント部は、サイドメンバ前部より強度（断面係数）が大きくなければ衝突入力に対してサイドメンバ前部を確実に支持することはできない。ここでジョイント部は、その断面板圧をフロントサイドメンバに対して大きくすると共に、強固な構造を生かしてエンジンマウントブラケットと一体化、或いは、取付点とすることが合理的である。
【００５３】
一方、ジョイント部より後方の車体骨格部材他方部分としてのサイドメンバ後部については、サスペンションメンバの取付点やストラットハウジングとの接合部近傍を境に前後で分割し、断面係数を分けることが合理的である。つまり、フロントサイドメンバを伝わる衝突入力は、サスペンション取付点を分岐点としてサイドメンバとサスペンションメンバ、或いは、ストラットハウジングを介してフードリッジの２〜３経路に分けられる。
【００５４】
従って、サスペンションメンバ取付点後部をサスペンションメンバ取付点前部と同等の断面係数（板厚）とすることは、必要以上に重量、強度の上昇を招きやすい。そこで、部品点数を増加することなく軽量に構造を実現する手段としては、ジョイント部がフロントサイドメンバ前部、同後部以上の剛性強度を有し、且つ、このジョイント部はフロントサイドメンバ後部とストラットハウジングの接合部、または、フロントサスペンションメンバのサイドメンバ取付点まで延設され、ＦＦ車においては、このジョイント部にエンジンマウントブラケット一体に設置する。フロントサイドメンバ後部は、同前部より衝突反力を同等以上とする必要があるため溶接部強度低下防止と併せて日の字断面などとする。フロントサイドメンバ前部は、中リブなしのロの字断面としてサイドメンバ後部より確実に早く圧壊が開始するようにすればよい。
【００５５】
以上の構造により、部品点数を増加することなく確実に軽量な構造を溶接部強度低下防止と併せて得ることができる。
【００５６】
以下具体的に説明する。
【００５７】
（第一実施形態）
図１〜図６は、本発明の第一実施形態にかかり、図１は、分解斜視図、図２は、組立斜視図、図３（ａ）は、側面図、図３（ｂ）は、要部拡大図、図４は、要部拡大断面図、図５は、溶接部強度低下の説明図、図６は、変形状態を示し、（ａ）は、中リブがない場合の要部断面図、（ｂ）は、中リブがある第一実施形態の要部断面図である。
【００５８】
まず、図１〜図３のように車体骨格部材としてのフロントサイドメンバ１は、車体前部のエンジンルーム側左右下方に車体前後方向に沿って配置され、車体骨格部材一方部分としてのフロントサイドメンバ前部３と、車体骨格部材他方部分としてのフロントサイドメンバ後部５と、これらの前部３及び後部５を結合するジョイント部７とで構成されている。
【００５９】
前記フロントサイドメンバ前部３は、軽金属押し出し材、例えば、６０００系アルミニウム合金押し出し材でほぼ矩形の閉断面構造に形成されている。該フロントサイドメンバ前部３の後端側には締結穴３ａが設けられている。フロントサイドメンバ前部３の閉断面構造は中リブを有していないほぼロの字断面となっている。
【００６０】
前記フロントサイドメンバ後部５は、６０００系アルミ合金押し出し材により閉断面構造に形成されている。フロントサイドメンバ後部５の閉断面構造は、ロの字断面の周壁９内に横一本の中リブ１１を設けたほぼ日の字断面に形成されている。該フロントサイドメンバ後部５は、ダッシュパネルロア１３に沿って上下方向に屈曲し、図３（ｂ）のようにフロントサイドメンバ後部５の上下曲げ主軸８３近傍において発生応力が最小となり、この上下曲げ主軸８３とほぼ一致する位置に前記中リブ１１が設定されている。フロントサイドメンバ後部５の上部及び後部左右には、結合フランジ１５及び１７が設けられている。
【００６１】
前記ジョイント部７は、軽金属押し出し材として６０００系アルミ合金押し出し材で閉断面構造に形成されている。ジョイント部７の閉断面構造は、中リブを有しないほぼロの字断面となっている。ジョイント部７の断面及び板厚は、フロントサイドメンバ前部及び後部３、５より大きくすることによってフロントサイドメンバ前部及び後部３、５以上の剛性強度を持たせている。ジョイント部７には、その剛性強度を利用してエンジンマウントブラケット１９が設けられている。ジョイント部７の前端部には、ボルト挿通穴２１ａ〜２１ｄが設けられ、後部には結合フランジ２３が設けられている。
【００６２】
フロントサイドメンバ１の前部側には、タイダウンレインフォース２５、ファーストクロスメンバ２７、エクステンションファーストクロスメンバ２９の結合体が配置されている。前記タイダウンレインフォース２５には、結合穴２５ａが設けられ、エクステンションファーストクロスメンバ２９には、フロントサイドメンバ３ａの結合フランジ３１、３３が設けられている。
【００６３】
前記フロントサイドメンバ後部５の後部側には、他部材としてのエクステンションサイドメンバ３５が配置されている。エクステンションサイドメンバ３５は、軽金属板材としてのアルミ板材で形成されている。エクステンションサイドメンバ３５は、ダッシュパネルロア１３からフロントフロア３７にかけて屈曲形成されている。３８は、セカンドクロスメンバである。エクステンションサイドメンバ３５前部には、フロントサイドメンバ後部５に対する結合部として高さの低い第１結合部３９と、高さの高い第２結合部４１とが設けられている。また、エクステンションサイドメンバ３５の上部には結合フランジ４３が設けられ、中央下面にはサスペンションメンバ取付軸４５が設けられている。
【００６４】
前記フロントサイドメンバ後部５の前方側には、上方にストラットハウジング４７、下方にサスペンションメンバーブラケット４９が配置されている。前記ストラットハウジング４７には、下部に結合フランジ５１が設けられている。前記サスペンションメンバブラケット４９には、上部に結合フランジ５３が設けられ、下部にサスペンションメンバ取付軸５５が設けられている。
【００６５】
そして、フロントサイドメンバ前部３の後部は、ジョイント部７の前部内に嵌合し、同時にタイダウンレインフォース２５の後部がジョイント部７の前部側下面に重ね合わされる。ボルト５７ａ、５７ｂをボルト挿通穴２１ａ、２１ｂから挿通し、ボルト５７ｃ、５７ｄを結合穴２５ａから挿通する。ボルト５７ａ、５７ｂは、ボルト挿通穴２１ａ、２１ｂから結合穴３ａを貫通し、図示しないウエルドナットに締結される。ボルト５７ｃ、５７ｄは、結合穴２５ａからボルト挿通穴２１ｃ、２１ｄ及びフロントサイドメンバ前部３側の図示しない結合穴を貫通し、図示しないウエルドナットに締結固定される。
【００６６】
かかる締結固定によって、フロントサイドメンバ前部３とジョイント部７とタイダウンレインフォース２５とが分離可能に結合される。フロントサイドメンバ前部３の前方部には、エクステンションファーストクロスメンバ２９の結合フランジ３１、３３が突き当てられ、それぞれ溶接結合されている。
【００６７】
前記フロントサイドメンバ後部５のハッチング５９の範囲は、前記ジョイント部７の後端内に嵌合し溶接結合されている。この溶接結合は、図２、図３（ａ）のようにフロントサイドメンバ後部５の前端部全周の溶接６１によって行われている。なお、フロントサイドメンバ後部５の結合フランジ１７は、ダッシュパネルロア１３に溶接結合されている。
【００６８】
前記エクステンションサイドメンバ３５の第１結合部３９は、フロントサイドメンバ後部５の後部のハッチング６３の範囲にオーバーラップし、第２結合部４１は、同ハッチング６５の範囲にオーバーラップしている。すなわち、エクステンションサイドメンバ３５は、フロントサイドメンバ後部５の屈曲部において同後部５に対しオーバーラップ部を有した構成となっている。
【００６９】
第１結合部３９及び第２結合部４１は、溶接６７、６９によってフロントサイドメンバ後部５に固着されている。溶接６７は、主となる溶接部であり、図４で説明するがフロントサイドメンバ後部５の中リブ１１の位置に沿って形成されている。また、溶接６９は、溶接距離を最短とするように断面方向に沿って行われている。
【００７０】
前記サスペンションメンバーブラケット４９は、フロントサイドメンバ後部５のハッチング７１の範囲で結合フランジ５３がオーバーラップし、溶接７３、７５によって固着されている。溶接７３は、前記中リブ１１の位置に沿って形成されている。溶接７５は、溶接距離を最短とするようにフロントサイドメンバ後部５の断面方向に行われている。
【００７１】
前記サスペンションメンバ５６は、前後の取付部７７ａ、７７ｂが前記サスペンションメンバ取付軸５５、４５に弾性的に取り付けられている。前記ストラットハウジング４７は、フードリッジフロント部７９に溶接結合され、ストラットハウジング４７の下端の結合フランジ５１は、その後部側が前記フロントサイドメンバ後部５の結合フランジ１５に溶接結合され、前部側のハッチング８１の範囲がジョイント部７の結合フランジ２３に溶接結合されている。
【００７２】
前記エクステンションサイドメンバ３５の溶接６７と、サスペンションメンバーブラケット４９の溶接７３とは、前記のように中リブ１１の位置に沿って形成されているが、これを図２のＳＡーＳＡ矢視断面で説明すると図４のようになっている。すなわち、フロントサイドメンバ後部５は、断面が中リブ１１を境に上部より下部がエクステンションサイドメンバ３５の板厚分だけ細く形成されている。そして、エクステンションサイドメンバ３５の第１結合部３９が、フロントサイドメンバ後部５の中リブ１１よりも下側において下方から嵌合し、第１結合部の上端３９ａが中リブ１１の中心を通る曲げ主軸８３に至り、この部分で溶接６７が施されている。図４においてハッチング８５の範囲は、溶接強度低下部となっている。
【００７３】
次に作用を説明する。
【００７４】
まず、一般的にアルミ合金は、溶接などによって局部的に高温の熱が加えられると熱影響部の強度は、非熱影響部の強度（母材強度）に対して大きく低下する可能性がある。特に、６０００系アルミ合金に傾向が顕著であり、簡単に図で説明すると図５のようになる。横軸を溶接部からの距離、縦軸を材料の強度とすると、溶接部からある一定の範囲で材料の強度が非熱影響部に対して約５０％近くまで低下する。
【００７５】
一方、衝突時などのフロントサイドメンバの大変形は、局部的な壁面の挫屈がきっかけとなって発生することがよく知られていることから、材料強度が低下するような溶接接合位置は、可能な限り応力集中が起こりにくい部位に設定しなければならない。前記図３（ｂ）で説明したように、本願ではエクステンションサイドメンバ３５のフロントサイドメンバ後部５に対する溶接６７が、断面の上下曲げ主軸８３とほぼ一致する位置となっているため、溶接６７の箇所は、図３（ｂ）のように発生応力が最小となり溶接によってハッチング８５の範囲の強度が局部的に低下しても変形を最小とすることができる。
【００７６】
また、中リブ１１を設けているため、溶接によって局部的に強度が低下した範囲を中リブ１１が確実に保持するため面外方向への壁面の挫屈が抑えられ、少なくとも溶接に起因するフロントサイドメンバ１の不連続な衝突変形を抑えることが可能となる。
【００７７】
すなわち、図６（ａ）のように中リブ１１を有しないフロントサイドメンバ８６の場合には、ハッチング８７の範囲で溶接による強度低下が起こり、局所的な挫屈が発生した場合、縦壁面８９が中心Ｘ軸９１に対して凹み、上下面９３が膨らむ形状となり易い。このときＸ軸回りの断面２次モーメントは低減するため、フロントサイドメンバ８６は、Ｘ軸に対して左右方向に強度低下を招くことになる。
【００７８】
そこで、本発明第一実施形態の図６（ｂ）のような中リブ１１を有するフロントサイドメンバ１の場合には、溶接強度低下部であるハッチング８５での挫屈に対し中リブ１１が突っ張るために断面変形がおき難くなる。従って、Ｘ軸９１回りの断面２次モーメントの減少も小さいため、Ｘ軸に対するフロントサイドメンバ１の左右方向の強度を向上することができる。
【００７９】
このように、フロントサイドメンバ後部５に対するエクステンションサイドメンバ１の溶接の影響を最小とすることができるため、容易に溶接を行うことができると共に、両者間に特別なジョイントを設ける必要がなく部品点数の減少を図ることもできる。
【００８０】
また、軽衝突時に、ジョイント部７よりも前方の部材のアッセンブリ（例えば、フロントサイドメンバ前部３、タイダウンレインフォース２５、ファーストクロスメンバ２７等）は、ボルト５７ａ〜５７ｄを締結及び離脱させることによって容易に着脱することができ、修理に要する費用を低減することができる。
【００８１】
そして、ジョイント部７は、フロントサイドメンバ前部及び後部３、５よりも剛性強度を有しているため、アルミ車体構造で修理対応でフロントサイドメンバ１を前記のように前後に分割するジョイント部７を有していても、ジョイント部７は、フロントサイドメンバ前部３を確実に支持することができる。
【００８２】
また、ジョイント部７の強固な構造を生かしてエンジンマウントブラケット１９と一体化、或いは、取付点として活用することにより専用の補強板などを廃止することができ、合理化を図ることができる。
【００８３】
一方、前記のようにジョイント部７とフロントサイドメンバ後部５との結合点については、サスペンションメンバ５６の取付点近傍（例えば、サスペンションメンバーブラケット４９）やストラットハウジング４７との接触面近傍を境としている。これより、図２のようにフロントサイドメンバ１を伝わる衝突入力Ｆを、サスペンション取付点を分岐点としてフロントサイドメンバ１の伝達力Ｆ１と、サスペンションメンバ５６の伝達力Ｆ２、ストラットハウジング４７を介してフードリッジフロント部７９を経由する伝達力Ｆ３の３経路に分けることにより、フロントサイドメンバ１を通過する荷重は衝突入力Ｆよりも確実に減少する。従って、サスペンションメンバ５６取付点後部においてフロントサイドメンバ後部５の板厚を低減することができ、軽量化を図ることができる。
【００８４】
その一方で、フロントサイドメンバ後部５は、溶接部強度低下防止と併せて日の字断面とし、フロントサイドメンバ前部３は、中リブなしのロの字断面とすることでフロントサイドメンバ前部３よりもフロントサイドメンバ後部５の衝突反力が確実に大きくなり、フロントサイドメンバ後部５よりフロントサイドメンバ前部３を確実に早く圧壊させることができ、衝突エネルギーを確実に吸収することができる。
【００８５】
また、フロントサイドメンバ前部３に設けた左右両側壁のビード３ｂによっても軸圧壊を確実に行わせることができ、確実なエネルギー吸収を行うことができる。
【００８６】
前記フロントサイドメンバ前部及び後部３、５は、６０００系アルミ押し出し材で形成され、その成形性を大幅に向上させることができる。
【００８７】
（第二実施形態）
図７、図８は、本発明の第二実施形態にかかり、図７は、要部の断面図、図８は、作用説明図である。なお、第一実施形態と対応する構成部分には同符号を付して説明し、また、重複した説明は省略する。
【００８８】
本実施形態では、図７のようにフロントサイドメンバ後部５に対し中リブ１１がＹ字部１１ａを介し二叉状に結合され、該中リブ１１と周壁９の結合間に空間９５が形成され、前記エクステンションサイドメンバ３５の第１結合部３９は、前記空間９５に面した範囲で溶接６７が施されている。従って、この場合溶接強度低下部は、ハッチング９７の範囲となり，溶接６７による熱影響が中リブ１１ 方向に広がるのを防止することができる。このため、中リブ１１自体に熱影響が加わらず、溶接６７を有する周壁９を支持する中リブ強度が低下し難くなっている。
【００８９】
図８の概略図で示すように、溶接強度低下部であるハッチング９７が局所的に挫屈しても挫屈変形を空間９５内へ行わせることによって、フロントサイドメンバ後部５の断面全体の変形は極めて小さく、Ｘ軸回りの断面２次モーメントの減少を最小とすることができ、溶接が原因で発生するＸ軸に対するフロントサイドメンバ１の強度低下を確実に回避することができる。さらに、本実施形態では、溶接６７の部分が小さな板厚ｔによって行うことができるため、熱伝導率が高く母材の加熱が難しいために溶接が困難なアルミ材の溶接を容易に行うことができる。すなわち、アルミ押し出し材と板材とを溶接する際に、フロントサイドメンバ１構造の持つ強度、剛性に対してより確実に溶接の影響を排除できると同時に、溶接作業そのものを格段に容易化することができる。
【００９０】
（第三実施形態）
図９は、本発明の第三実施形態にかかる概略断面図を示している。この図９は、第二実施形態の図８に対応するもので、フロントサイドメンバ後部５とエクステンションサイドメンバ３５との溶接結合は、図９の第三実施形態の場合でも図７のように行われるものである。本実施形態においては、中リブ１１のＹ字部１１ａを更に大きくして空間９５をより拡大したものである。従って、本実施形態においても、空間９５の存在によって第二実施形態とほぼ同様な作用効果を奏することができる。
【００９１】
以上、第一実施形態〜第三実施形態のどの断面を選択するかについては、上下曲げに対する強度、剛性をベースとするロの字断面に対してどれだけ向上させるかという設計思想による。このため、図１０に示す断面形状による溶接部強度及び上下曲げ強度の相違の一覧を考慮し、最適なものを選択することが出来る。
【００９２】
すなわち図１０の図表では、本実施形態一〜三の中での溶接性（溶接のし易さ）、Ｘ軸回り強度、剛性（溶接強度低下の影響）、Ｚ軸回り強度、剛性（上下曲げ強度）の比較を行った。この結果、基準をロの字断面としたとき以下のようになる。
【００９３】
（１）溶接性：（第一実施形態）溶接時の入熱が中リブ方向に拡散しやすく、母材温度が上がりにくいので、基準となるロの字断面よりも溶接は困難になる。ただし、溶接面を中リブが支持するため、熱歪みは大幅に改善され、溶接品質は向上する。
【００９４】
（第二実施形態）溶接部の入熱が溶接部にのみ集中する。すなわち、溶接部の上下をＹ字型の中リブで支えるため、これより上下では中リブに溶接熱が拡散し、熱影響を除去できる。溶接面の熱歪みに関しては、第一実施形態に加え、熱影響部を限定できるため、更に溶接品質は向上する。
【００９５】
（第三実施形態）第二実施形態と同じ。
【００９６】
（２）Ｘ軸回り強度、剛性
（第一実施形態）溶接強度低下面を中リブが支持するため、溶接部の局部面外剛性、強度は大幅に改善される。
（第二実施形態）溶接部の入熱が溶接部にのみ集中する。すなわち、溶接部の上下をＹ字型の中リブで支えるため、これより上下では中リブに溶接熱が拡散し、熱影響を除去できる。よって、第一実施形態よりも熱影響部を限定できるため、局部面外変形を起こす領域が限定されるため、断面自体の強度、剛性は第一実施形態よりも更に向上する。
【００９７】
（第三実施形態）第二実施形態と同じ。
【００９８】
（３）Ｚ軸回り強度、剛性
（第一実施形態）中リブ位置を中立軸（近傍）としたため、特に溶接対応構造を断面に付与してもＺ軸回りの強度、剛性は同等を確保できる。
【００９９】
（第二実施形態）リブＹ字断面構造により、わずかに中立軸からはずれる部位の断面２次モーメント上昇に伴い、Ｚ軸回りの強度、剛性はわずかながら上昇するが、その上昇代はわずかである。
【０１００】
（第三実施形態）中立軸からずれる部位の断面２次モーメント上昇に伴い、Ｚ軸回りの強度、剛性は上昇する。従って、衝突性能設計を行う際は、この溶接強度低下対応構造によるＺ軸回りの強度上昇分を考慮する必要がある。
【０１０１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、車体骨格部材としてフロントサイドメンバに適用した例を示したが、リヤサイドメンバ、その他の骨格部材に適用することも可能である。リヤサイドメンバとする場合には、車体骨格部材一方部分は、リヤサイドメンバ後部であり、車体骨格部材他方部は、リヤサイドメンバ前部であり、他部材としては、エクステンションリヤサイドメンバとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる分解斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる組立斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかり（ａ）は、車幅方向内側から見た側面図、（ｂ）は、応力状態の説明図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる要部断面図である。
【図５】溶接部強度低下の説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる作用説明図であり、（ａ）は、中リブを有しない断面図、（ｂ）は、中リブを有した断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる要部断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態の作用説明にかかる断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態にかかる断面説明図である。
【図１０】断面形状による溶接部強度及び上下曲げ強度の相違の一覧を示す図表である。
【符号の説明】
１ フロントサイドメンバ（車体骨格部材）
３ フロントサイドメンバ前部（車体骨格部材一方部分）
５ フロントサイドメンバ後部（車体骨格部材他方部分）
７ ジョイント部
９ 周壁
１１ 中リブ
１９ エンジンマウントブラケット
３５ エクステンションサイドメンバ（他部材）
４７ ストラットハウジング
５６ サスペンションメンバ
４９ サスペンションブラケット（他部材）
６７ 溶接
８３ 曲げ主軸
９５ 空間

Claims (11)

1. 軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材と、軽金属板材で形成される他部材とを溶接結合する車体骨格部材の結合構造において、
   前記閉断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に閉断面を区画する中リブを設け、
   前記閉断面構造の車体骨格部材と前記他部材とが、前記中リブ位置に沿って溶接されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
2. 軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材一方部分と、閉断面の上下曲げ主軸とほぼ一致する位置に閉断面を区画する中リブを有する軽金属押し出し材で形成される閉断面構造の車体骨格部材他方部分と、これらの車体骨格部材部分相互を結合するジョイント部と、軽金属板材で形成される他部材とで構成され、
   前記車体骨格部材他方部分は、上下方向に屈曲し、この屈曲部において前記他部材と所定のオーバーラップ部を有して溶接結合され、前記車体骨格部材他方部分と前記他部材とが、前記中リブ位置に沿って溶接されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
3. 請求項２記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記車体骨格部材一方部分は、フロントサイドメンバ前部であり、
   前記車体骨格部材他方部分は、フロントサイドメンバ後部であり、
   前記他部材は、ダッシュパネルロアに沿って屈曲するエクステンションサイドメンバであることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
4. 請求項３記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記骨格部材一方部分は、リヤサイドメンバ後部であり、
   前記骨格部材他方部分は、リヤサイドメンバ前部であり、
   前記他部材は、エクステンションリヤサイドメンバであることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記中リブは、前記骨格部材他方部分の周壁に対し二叉状に結合され、該中リブと周壁との結合間に形成された空間に面した周壁の範囲で前記車体骨格部材他方部分と前記他部材とが溶接されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
6. 請求項２〜４のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記車体骨格部材一方部分、車体骨格部材他方部分、ジョイント部の順に断面係数を大きくしたことを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
7. 請求項３〜６のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記車体骨格部材一方部分は、中リブを持たない略ロの字断面に形成され、
   前記ジョイント部は、前記車体骨格部材一方部分及び車体骨格部材他方部分を上回る剛性、強度を有し、且つ、前記車体骨格部材他方部分と車体のストラットハウジングの溶接部又はサスペンションメンバの骨格部材他方部分取り付け点まで延設されたことを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
8. 請求項７記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記ジョイント部に、エンジンマウントブラケットを一体的に設けたことを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
9. 請求項７又は８に記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
   前記車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に一本の中リブを設けた日の字断面に形成されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
10. 請求項７又は８に記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
    前記車体骨格部材他方部分は、ロの字断面の周壁内に２本の中リブを交差して設けた断面に形成されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の車両の骨格部材の結合構造であって、
    前記車体骨格部材一方部分及び同他方部分は、６０００系アルミ合金押し出し材で形成されていることを特徴とする車両の骨格部材の結合構造。

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