JP3633477B2 - 車体前部骨格構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体前部の車幅方向両側に前後方向に配置され、前方からの荷重入力により軸圧潰して、その荷重エネルギーを吸収するフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格構造に関し、とりわけ、フロントサイドメンバが所定形状に形成された複数のパネル部品を接続して閉断面形状に構成される車体前部骨格構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車の車体前部には、エンジンルームの車幅方向両側に前後方向を指向して配置され、その後方端部にエクステンションフロントサイドメンバが連なるフロントサイドメンバを車体骨格の１つとして備える。このフロントサイドメンバは、前面衝突時にこれが軸圧潰することにより、衝突エネルギーを吸収できるようになっている。
【０００３】
ところで、このようなフロントサイドメンバの軸圧潰構造としては、例えば、特開平１１−２６３２４４号公報に開示されるものがある。このフロントサイドメンバは、平板状のアウタパネルと断面コ字状のインナパネルとを、それぞれの両側縁から延長したフランジを相互に接合して閉断面形状に構成される。また、インナパネルの前端部には、前方に行くに従ってフロントサイドメンバの断面積を段階的に縮小する複数の段部が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のフロントサイドメンバにあっては、アウタパネルのフランジとインナパネルのフランジとを接合して閉断面を構成する際、それぞれのフランジの接合体は、平板状のアウタパネルの面方向に沿って配置されているため、このフランジの接合体によって、断面コ字状に形成されたインナパネルの上下面の変形が拘束されてしまう。
【０００５】
その結果、前方からの入力荷重に対して、アウタパネルとインナパネルの変形モードは同位相となるが、これらアウタパネルおよびインナパネルで構成されるフロントサイドメンバの４面の均等な座屈変形が困難となり、圧潰によるエネルギーの吸収安定性が低下してしまう。
【０００６】
また、インナパネルに段部が形成されることにより、フロントサイドメンバはその前端部で前方に行くに従って断面積が段階的に縮小されるが、当該前端部が入力荷重により圧潰される際、前記段部での折れ曲がりが主となってしまうため、その後方での蛇腹状の圧潰変形モードへの影響が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明はフロントサイドメンバの角部に位置したフランジ部分の、フロンサイドメンバの座屈変形に対する影響を低減できて、フロントサイドメンバの断面全域でより均等な座屈変形を発生させて、前方からの入力荷重に対するエネルギー吸収効率を最適にすることができる車体前部骨格構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、車体前部の車幅方向両側に前後方向に配置され、前方からの荷重入力により軸圧潰して、その荷重エネルギーを吸収するフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格構造において、前記フロントサイドメンバの少なくとも前方部分が、所定形状に形成された複数のパネル部品を、フランジを介して相互に接合して、そのフランジの接合体が任意な角部に配置される多角形の閉断面形状に形成され、かつ、前記接合体を、それぞれのフランジを延設した双方のパネル面に対して傾斜させ、前記軸圧潰の際に前記接合体が隣接するパネル面方向の曲げモーメントを受けて曲げ変形するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車体前部骨格構造にあって、一方が断面略コ字状を成して、その両側縁から前記フランジが延設されるとともに、他方が平板状を成して、その両側縁から前記フランジが延設される２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を隣り合う角部に配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の車体前部骨格構造にあって、２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を対角位置にある角部に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の車体前部骨格構造にあって、２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを正方形の閉塞断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置し、かつ、前記２つのパネル部品の板厚を等しくしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の車体前部骨格構造にあって、２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線に対して長辺側に傾けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車体前部骨格構造にあって、フランジの接合体が設けられない角部に、補強部分を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部分は、前記角部に嵌め込み接合される厚肉材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項６に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部分は、前記角部に嵌め込み接合される高強度材であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項６に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部分は、前記角部に施される高周波焼入れなどの冶金的な増強処理部分であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項６に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部分は、前記角部に前後方向に連続して形成される凹状のビード部であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項６に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部分は、前記角部に取り付けられる別体の補強部材であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部材は、前記角部の折曲形状に沿って形成した鋼板であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１１に記載の車体前部骨格構造にあって、前記補強部材は、前記角部に貼付されるシートモールディングコンパウンド成型品であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項１に記載の車体前部骨格構造にあって、平板状を成して、その両側縁から前記フランジが延設される４つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを、各フランジの接合体が各角部に配置される略長方形の閉断面形状に形成するとともに、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置し、前記フロントサイドメンバの第１対向面と、この第１対向面に直角な第２対向面をそれぞれ構成するパネル部品の板厚比を、ｔ_１を第１対向面の板厚、ｔ_２を第２対向面の板厚、ｈを第１対向面方向の断面高さ、ｗを第２対向面方向の断面幅とした場合に、ｔ_１ ^３：ｔ_２ ^３＝ｈ：ｗの関係に略設定したことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項１〜１４のいずれかに記載の車体前部骨格構造にあって、前記フロントサイドメンバの断面の図心位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、その断面積を前方から後方に向かって連続的に拡大することを特徴とする。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項１〜１５のいずれかに記載の車体前部骨格構造にあって、前記フロントサイドメンバを構成する各パネル面の前端部近傍に、その前端縁に平行に延びるとともに、隣り合うパネル面同士で互いに凹凸関係が逆となる凹凸部をそれぞれ形成したことを特徴とする。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、フロントサイドメンバの前方部分を多角形の閉断面形状に形成する複数のパネル部品は、それぞれのフランジの接合体が任意な角部に配置されるようになっており、このフランジの接合体を、それぞれのフランジを延設した双方のパネル面に対して傾斜させたことにより、前記接合体を挟むフロントサイドメンバのパネル面が、前方からの荷重入力により座屈する際に、該接合体に座屈による面内力が入るのを低減できる。
【００２５】
このため、フロントサイドメンバの前方部分の断面全域でより均等な座屈変形を発生させることができるようになり、これによって、前方からの入力荷重に対するエネルギー吸収効率を最適化することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、特に、一方が断面略コ字状となり、他方が平板状となる２つのパネル部品の接合によって、フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を隣り合う角部に配置した場合にあっても、断面略コ字状のパネル部品は勿論のこと、平板状のパネル部品にあっても、請求項１の効果と同様に、それぞれのパネル面の座屈変形の際に面内力がフランジの接合体に入るのを低減できるため、フロントサイドメンバの断面全域でより均等な座屈変形を発生させることができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、２つのパネル部品の接合によりフロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を対角位置にある角部に配置したので、フロントサイドメンバ断面における強度および剛性のバランスを、前記接合体を配置した対角線に対して均等とすることができるとともに、パネル部品の製作にあたって、それぞれが断面略く字状であるため型抜きを考慮する必要が無くなり、各パネル部品をプレス加工で容易に形成することができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、２つのパネル部品の接合によりフロントサイドメンバを正方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置し、かつ、２つのパネル部品の板厚を等しくしたので、正方形の断面を構成する４つのパネル面の座屈強度を略等しくすることができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、請求項１の効果に加えて、２つのパネル部品の接合によりフロントサイドメンバを長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線に対して長辺側に傾けたことにより、座屈強度が低くなる長辺側のパネル面の座屈に対するフランジの影響力を、短辺側のパネル面の座屈に対する影響力よりも大きくすることができるため、フロントサイドメンバの各パネル面の座屈強度のバランスを補正することができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、フランジの接合体が設けられない角部に、補強部分を設けたことにより、フロントサイドメンバのそれぞれの角部の強度バランスを均等に近づけることができるため、このフロントサイドメンバをより安定して軸圧潰させることができる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、前記補強部分を、前記角部に嵌め込み接合される厚肉材としたので、この厚肉材の厚さを調整することで、フロントサイドメンバのそれぞれの角部における強度バランスの調整をより緻密に行うことできる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、前記補強部分を、前記角部に嵌め込み接合される高強度材としたので、この高強度材の材質を調整することで、フロントサイドメンバのそれぞれの角部における強度バランスの調整をより緻密に行うことできる。
【００３３】
請求項９の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、前記補強部分を、前記角部に施される高周波焼入れなどの冶金的な増強処理部分としたので、部材を増設することなく角部を補強できるため、部品点数や組み付け工数を増加することなく、コストアップを抑えることができる。
【００３４】
請求項１０の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、前記補強部分を、角部に前後方向に連続して形成される凹状のビード部としたので、部材を増設することなくこの角部を凹設するのみで補強できるため、部品点数や組み付け工数を増加することなく、コストアップの更なる抑制を図ることができる。
【００３５】
請求項１１の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、前記補強部分を、前記角部に取り付けられる別体の補強部材としたので、この補強部材の強度剛性を調整することにより、フロントサイドメンバの各角部の強度バランスをより緻密にコントロールすることができる。
【００３６】
請求項１２の発明によれば、請求項１１の発明の効果に加えて、前記補強部材を、前記角部の折曲形状に沿って形成した鋼板としたので、補強部材をスポット溶接など溶接手段を用いてフロントサイドメンバに容易に一体化することができる。
【００３７】
請求項１３の発明によれば、請求項１１の発明の効果に加えて、前記補強部材を、前記角部に貼付されるシートモールディングコンパウンド成型品としたので、シートモールディングコンパウンド成型品を貼り付けるのみで、フランジの接合体が設けられない前記角部に容易に補強部分を設けることができるとともに、そのシートモールディングコンパウンド成型品の厚さなどの形状をチューニングすることで、各角部の強度バランスをより緻密にコントロールできる。
【００３８】
請求項１４の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、平板状の４つのパネル部品の接合により、フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、各角部に配置される各フランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置したことにより、フランジを挟む２つのパネル面における座屈変形に対する前記接合体の影響力を、双方のパネル面で同程度に設定できる。
【００３９】
また、フロントサイドメンバの第１対向面と、この第１対向面に直角な第２対向面をそれぞれ構成するパネル部品の板厚比を、ｔ_１ ^３：ｔ_２ ^３＝ｈ：ｗの関係に略設定したので、第１対向面と第２対向面との座屈強度が略等しくなり、フロントサイドメンバの各パネル面をバランス良く座屈変形させることができる。
【００４０】
請求項１５の発明によれば、請求項１〜１４の発明の効果に加えて、前記フロントサイドメンバの断面の図心位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、その断面積を前方から後方に向かって連続的に拡大することにより、座屈の波形をフロントサイドメンバの後方に行くに従って長くすることできる。
【００４１】
その結果、圧潰したときのひだ部が後方に行くに従って大きくなり、その後方のひだ部を前方のひだ部の外側に張り出すことにより、ひだ部同士の干渉を避けることができ、これによって、フロントサイドメンバの潰れ効率を最適化することができる。
【００４２】
請求項１６の発明によれば、請求項１〜１５の発明の効果に加えて、前記フロントサイドメンバを構成する各パネル面の前端部近傍に、その前端縁に平行に延びるとともに、隣り合うパネル面同士で互いに凹凸関係が逆となる凹凸部をそれぞれ形成したことにより、フロントサイドメンバの隣り合うパネル面が互いに逆相となるモードで、全てのパネル面を座屈させつつ軸圧潰させることができる。
【００４３】
従って、座屈するときのひだ部が互いに干渉することなくフロントサイドメンバが軸圧潰されるため、フロントサイドメンバの潰れ効率を最適化することができる。
【００４４】
特に、フロントサイドメンバの断面形状が偶数の多角形である場合には、図心を挟んで対向するパネル面が互いに対称となる変形モードでひだ部が形成されるため、潰れ効率の更なる向上を図ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図４は本発明の車体前部骨格構造の第１実施形態を示し、図１はフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格を示す側面図、図２は同フロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図、図３は図２中Ａ１−Ａ１線の拡大断面図、図４はフロントサイドメンバの圧潰時の作用を（ａ）〜（ｅ）によって示す説明図である。
【００４６】
本実施形態の車体前部骨格構造は、図１，図２に示すように、車体前部の車幅方向両側に前後方向に配置されるフロントサイドメンバ１を備え、このフロントサイドメンバ１はＸの範囲を占めて、ダッシュパネル１０の前方に位置するとともに、その後方端部はフロアパネル１１の下方に廻り込むエクステンションフロントサイドメンバ１２としてある。
【００４７】
また、フロントサイドメンバ１の後部上方には、ダッシュパネル１０の前方に位置してフードリッジパネル１３が取付けられ、このフードリッジパネル１３にはストラット取付けパネル１４やフードリッジメンバ１５が取り付けられている。
【００４８】
そして、前記フロントサイドメンバ１は、前方からの荷重Ｆ入力により軸圧潰して、その荷重エネルギーを吸収する機能を備えるとともに、図示省略したパワーユニットやフロントサスペンションを支持する。
【００４９】
本実施形態のフロントサイドメンバ１は、前後に２分割したフロント部材２とリア部材３とを結合することにより構成される。
【００５０】
フロント部材２は、図３に示すように、断面略コ字状を成して、その両側縁からフランジ４ａが延設される第１パネル部品２ａと、平板状を成して、その両側縁からフランジ４ｂが延設される第２パネル部品２ｂとを、それぞれのフランジ４ａ，４ｂを介してスポット溶接などにより相互に接合することにより、略長方形の閉断面形状に形成される。
【００５１】
図３に示すように、それぞれのフランジ４ａ，４ｂの接合体４は、略長方形の閉断面形状となるフロントサイドメンバ１の隣り合う角部Ｃ１に配置される。尚、同図中Ｃ２は接合体４が設けられない角部を示す。
【００５２】
前記接合体４は、図３に示すように、それぞれのフランジ４ａ，４ｂを延設した双方のパネル面Ｓ１，Ｓ２に対して傾斜させてある。特に、本実施形態では、接合体４が配置された角部Ｃ１の２等分線Ｌに対して長辺側、つまり、本実施形態では上下方向に対向して配置されるパネル面（第１対向面）Ｓ１より、このパネル面Ｓ１に対して直角に配置されるパネル面（第２対向面）Ｓ２が長辺となっており、このパネル面Ｓ２側に傾けてある。
【００５３】
以上の構成により本実施形態の車体前部骨格構造にあっては、接合体４を、それぞれのフランジ４ａ，４ｂを延設した双方のパネル面Ｓ１，Ｓ２に対して傾斜させたことにより、接合体４を挟むフロントサイドメンバ１のパネル面Ｓ１，Ｓ２が、前方からの荷重Ｆ入力により座屈（圧潰）する際に、圧潰時の接合体４への入力が、図４に示すように、モーメントＭを主体としたもので、図１９に示す対比例のフランジ面内力Ｐを主体としたものとは異なり、接合体４に座屈による面内力が入るのを低減することができる。
【００５４】
即ち、図１９は対比例としてフロントサイドメンバ１′の圧潰時の作用を示す図４に対応した説明図で、これら図４および図１９中、（ａ）は荷重Ｆの非入力時の断面図、（ｂ），（ｃ）は圧潰モードのイメージ図、（ｄ）は（ｂ）のＢ１−Ｂ１断面図、（ｅ）は（ｂ）のＢ２−Ｂ２断面図をそれぞれ示し、（ｃ）は（ｂ）のＶ方向矢視図である。
【００５５】
対比例の圧潰時のメカニズムは、図１９（ａ）に示す平板状パネルとハット形断面パネルとからなるフロントサイドメンバ１′の長方形の閉断面形状が、前記荷重Ｆに対して図１９（ｄ），（ｅ）に示すように、上下方向に配置されたパネル面Ｓ１の両面がともに外側または内側に変形しようとする。しかし、この上下のパネル面Ｓ１の変形に対して接合体４の面内力が抵抗として作用するために、接合体４側の上下方向の変形が拘束されてしまう。このため、図１９（ｂ），（ｃ）および（ｄ），（ｅ）に示すように、パネル面Ｓ２が同位相の挙動として現れる。
【００５６】
これに対し、本実施形態のフロントサイドメンバ１では、接合体４が傾斜されたことにより、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、上下のパネル面Ｓ１の変形に対して接合体４にはα方向又はβ方向の曲げモーメントＭが作用することになり、上下のパネル面Ｓ１の上下方向の変形に対する抵抗力を低減して、上下方向の変形時の拘束を抑制することができる。
【００５７】
この結果、２つのパネル部品２ａ，２ｂを接合した接合体４を、隣り合う角部Ｃ１に配置した、対比例と同様の断面形状を備えている場合にあっても、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、上下方向に配置されたパネル面Ｓ１の両面がともに外側または内側に変形し、かつ、車幅方向に配置されたパネル面Ｓ２の両面がともに外側または内側に変形する。
【００５８】
このため、本実施形態の変形モードでは、対比例に比較して高い反力を発生させることができるため、フロントサイドメンバ１のフロント部材２の断面全域でより均等な座屈変形を発生させることができるようになり、これによって、前方からの入力荷重Ｆに対するエネルギー吸収効率を最適化することができる。
【００５９】
また、特に本実施形態では、接合体４を角部Ｃ１の２等分線Ｌに対して長辺側となるパネル面Ｓ２側に傾けたので、座屈強度が低くなる長辺側のパネル面Ｓ２の座屈変形に対する接合体４の面内力の影響力を、短辺側のパネル面Ｓ１の座屈に対する影響力よりも大きくすることができる。
【００６０】
このため、フロント部材２の各パネル面Ｓ１，Ｓ２における座屈強度のバランスを補正することができ、軸圧潰した際にパネル面Ｓ１，Ｓ２の４面全てで蛇腹状のひだ部ｆが安定した座屈変形を発生させることができる。
【００６１】
また、本実施形態ではフロントサイドメンバ１を、前後方向に２分割したフロント部材２とリア部材３と結合することにより構成されるため、フロント部材２の構造に影響を与えることなくリア部材３の強度調整が可能となる。
【００６２】
このため、リア部材３の強度をフロント部材２より大きく設定しておくことにより、前面衝突時にはフロントサイドメンバ１を前方から安定して軸圧潰させることができる。
【００６３】
図５，図６は本発明の第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。図５はフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図、図６は図５中Ａ２−Ａ２線の拡大断面図で、この実施形態が前記第１実施形態と主に異なる点は、接合体が設けられない角部に補強部分を設けたことにある。
【００６４】
即ち、この実施形態のフロントサイドメンバ１ａは、図５に示すように、前記第１実施形態と同様に断面略コ字状の第１パネル部品２ａと、平板状の第２パネル部品２ｂとにより略長方形の閉断面形状に形成され、かつ、接合体４は、フロントサイドメンバ１の隣り合う角部Ｃ１に配置されている。
【００６５】
そして、本実施形態では、接合体４が設けられない角部Ｃ２に、この接合体４の強度に相当する強度を有する補強部分２０が設けられており、特に、この実施形態では図６に示すように、前記補強部分２０を、前記角部Ｃ２に嵌め込み接合される厚肉材２１で形成してある。
【００６６】
前記厚肉材２１は、第１パネル部品２ａと同材質で、この第１パネル部品２ａの厚さｔａより大きい厚さｔｂの鋼板で形成され、この厚肉材２１は第１パネル部品２ａの角部Ｃ２に嵌め込まれてレーザー溶接などによって一体に接合される。
【００６７】
従って、この第２実施形態の車体前部骨格構造にあっては、接合体４が設けられない角部Ｃ２に補強部分２０が設けられたことにより、フロントサイドメンバ１ａのそれぞれの角部Ｃ１，Ｃ２の強度バランスを均等に近づけることができるため、このフロントサイドメンバ１ａをより安定して軸圧潰させることができる。
【００６８】
特に、前記補強部分２０を、図６に示すように、前記角部Ｃ２に嵌め込み接合される厚肉材２１とすることにより、この厚肉材２１の厚さｔｂを調整することで、フロントサイドメンバ１ａのそれぞれの角部Ｃ１，Ｃ２における強度バランスの調整をより緻密に行うことできる。
【００６９】
図７は前記第２実施形態の変形例を示し、前記補強部分２０を、前記角部Ｃ２に嵌め込み接合される高強度材２２によって形成してある。この高強度材２２としては高張力鋼板などを用いることができ、これを前記角部Ｃ２に嵌め込んでレーザー溶接などによって一体に接合することができる。
【００７０】
従って、このように補強部分２０を高強度材２２とした場合にも、この高強度材２２の材質を調整することで、フロントサイドメンバ１ａのそれぞれの角部Ｃ１，Ｃ２における強度バランスの調整をより緻密に行うことできる。
【００７１】
図８は前記第２実施形態の変形例を示し、前記補強部分２０を、前記角部Ｃ２に施される高周波焼入れなどの冶金的な増強処理部分２３としてある。
【００７２】
従って、このように補強部分２０を増強処理部分２３とした場合には、第１パネル部品２ａに対して部分的に高周波焼入れなどの冶金的な手法を部分的に施すのみで、他の部材を増設することなく角部Ｃ２を補強できるため、部品点数や組み付け工数を増加することなく、コストアップを抑えることができる。
【００７３】
図９は前記第２実施形態の変形例を示し、前記補強部分２０を、前記角部Ｃ２に前後方向に連続して形成される凹状のビード部２４によって構成してある。この実施形態では、前記ビード部２４を断面円弧状に凹設した場合を図示したが、その凹設形状は円弧に限ることはない。
【００７４】
従って、このように前記補強部分２０を凹状のビード部２４とした場合には、他の部材を増設することなく角部Ｃ２を凹設するのみで補強できるため、部品点数や組み付け工数を増加することなく、コストアップの更なる抑制を図ることができる。
【００７５】
図１０〜図１２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。図１０はフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図、図１１は図１０中Ａ３−Ａ３線の拡大断面図、図１２はフロントサイドメンバの圧潰時の作用を（ａ）〜（ｅ）によって示す説明図で、この実施形態が前記各実施形態と主に異なる点は、フロントサイドメンバを前後に分割することなく一体に形成するとともに、正方形の閉断面形状として、このフロントサイドメンバを全体的に先細り形状としたことにある。
【００７６】
即ち、この実施形態のフロントサイドメンバ１ｂは、図１０，図１１に示すように、それぞれが断面略く字状を成して、その両側縁からフランジ４ｃが延設されるとともに、フロントサイドメンバ１ｂの全長に等しい長さＸを有する２つのパネル部品２ｃ，２ｃの接合により、フロントサイドメンバ１ｂが正方形の閉断面形状に形成される。
【００７７】
そして、前記フランジ４ｃを接合した接合体４が、対角位置にある角部Ｃ３に配置されるようになっている。尚、同図中、Ｃ２は前記各実施形態と同様に接合体４が設けられない角部を示す。また、それぞれの接合体４の接合面を、それが配置された角部Ｃ３の２等分線Ｌの延長上に配置するとともに、前記２つのパネル部品２ｃ，２ｃの板厚を等しくしてある。
【００７８】
前記フロントサイドメンバ１ｂは、図１０に示すように、その断面の図心Ｏ位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、その断面積を前方から後方に向かって連続的に拡大するテーパー状の構成とし、これによりフロントサイドメンバ１ｂは、前方に向かって全体的に先細り形状となっている。
【００７９】
また、フロントサイドメンバ１ｂの断面正方形となった上下方向，車幅方向の各パネル面Ｓ１，Ｓ２の前端部近傍に、その前端縁Ｓ１ａ，Ｓ２ａに平行に延びるとともに、隣り合うパネル面Ｓ１，Ｓ２同士で互いに凹凸関係が逆となる凹凸部３０，３１をそれぞれ形成してある。
【００８０】
従って、この第３実施形態の車体前部骨格構造にあっては、フロントサイドメンバ１ｂの断面形状が正方形であることと、接合体４の接合面を、それが配置された角部Ｃ３の２等分線Ｌの延長上に配置したことにより、前記第１実施形態と同様に、接合体４の面内力の影響を抑えつつ、上下方向の対向面Ｓ１と、車幅方向の対向面Ｓ２に対する接合体４の影響力を等しくすることができる。
【００８１】
このため、図１２（ｂ），（ｃ）に示すように、フロントサイドメンバ１ｂの４面全てにおいて膨らみや窪みが生ずる座屈変形を発生させることができるようになり、効率良く衝突エネルギーを吸収することができる。
【００８２】
また、フロントサイドメンバ１ｂ全体を、断面の図心Ｏ位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、全体的に先細り形状としたので、座屈の波長がフロントサイドメンバ１ｂの後方に行くに従って長くなる。
【００８３】
このため、図１２（ｂ），（ｃ）に示すように圧潰した時のひだ部ｆが後方へ行くに従って大きくなり、前方のひだ部ｆが外側に張り出すことで、ひだ部ｆの最も膨らんだ部分同士の干渉を避けることができるため、フロントサイドメンバ１ｂの潰れ効率を向上することができる。
【００８４】
尚、図１２は前記図４と同様、（ａ）に荷重Ｆの非入力時の断面図、（ｂ），（ｃ）に圧潰モードのイメージ図、（ｄ）に（ｂ）のＢ１−Ｂ１断面図、（ｅ）に（ｂ）のＢ２−Ｂ２断面図をそれぞれ示し、（ｃ）は（ｂ）のＶ方向矢視図である。
【００８５】
更に、図心Ｏを挟んで互いに対向するパネル面、つまり、第１対向面Ｓ１，Ｓ１および第２対向面Ｓ２，Ｓ２の前端部近傍に凹凸部３０，３１を形成してあり、これら凹凸部３０，３１は前端縁Ｓ１ａ，Ｓ２ａに平行に延びるとともに、隣り合うパネル面Ｓ１，Ｓ２同士で互いに凹凸関係が逆となっているため、フロントサイドメンバ１ｂが軸圧潰される際に、隣り合うパネル面Ｓ１，Ｓ２が互いに逆相となるモードで座屈させることになる。
【００８６】
従って、座屈するときのひだ部ｆが互いに干渉することなくフロントサイドメンバ１ｂが潰れるため、フロントサイドメンバ１ｂの潰れ効率を最適化することができる。
【００８７】
特に、本実施形態のようにフロントサイドメンバ１ｂの断面形状が偶数の多角形である四角形の場合には、図心Ｏを挟んで対向するパネル面Ｓ１，Ｓ１およびＳ２，Ｓ２が互いに対称となる変形モードでひだ部ｆが形成されるため、潰れ効率の更なる向上を図ることができる。
【００８８】
図１３，図１４は本発明の第４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。図１３はフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図、図１４は図１３中Ａ４−Ａ４線の拡大断面図で、この実施形態が前記第３実施形態と主に異なる点は、フランジの接合体が設けられない角部に設ける補強部分を、別体の補強部材としたことにある。
【００８９】
即ち、この実施形態のフロントサイドメンバ１ｃは、図１３に示すように、前記第３実施形態と同様に構成され、断面略く字状の２つのパネル部品２ｃ，２ｃの接合により、フロントサイドメンバ１ｃが正方形の閉断面形状に形成されるとともに、フランジ４ｃを接合した接合体４が、対角位置にある角部Ｃ３に配置されるようになっている。
【００９０】
また、それぞれの接合体４の接合面を、それが配置された角部Ｃ３の２等分線Ｌの延長上に配置するとともに、前記２つのパネル部品２ｃ，２ｃの板厚を等しくしてある。
【００９１】
更に、前記フロントサイドメンバ１ｂは、各パネル部品２ｃ，２ｃを台形状に形成することにより、その断面の図心Ｏ位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、全体的に先細り形状となっている。
【００９２】
そして、図１４に示すようにフロントサイドメンバ１ｃの接合体４が設けられない角部Ｃ２に、補強部分２０として別体の補強部材、本実施形態では鋼板２５を設けている。この鋼板２５は前記角部Ｃ２の折曲形状に沿ったＬ字状を成し、スポット溶接などの溶接手段を用いてパネル部品２ｃの内側に接合される。
【００９３】
従って、この実施形態の車体前部骨格構造にあっては、角部Ｃ２の補強部分２０としてパネル部品２ｃとは別体の鋼板２５を用いたので、この鋼板２５を強度調整することにより、フロントサイドメンバ１ｃの各角部Ｃ２，Ｃ３の強度バランスをより緻密にコントロールすることができる。
【００９４】
また、このように補強部材２０を、角部Ｃ２の折曲形状に沿って形成した鋼板２５としたので、補強部材２０をスポット溶接など溶接手段を用いてフロントサイドメンバ１ｃに容易に一体化することができる。
【００９５】
図１５は前記第４実施形態の変形例を示し、前記補強部材２０を、前記角部Ｃ２に貼付されるシートモールディングコンパウンド成型品２６としてある。
【００９６】
このシートモールディングコンパウンド成型品２６は、樹脂と繊維からなるシート（ＳＭＣ）を所定の型に入れて、加圧・加熱したのちに脱型する方法で成型され、前記角部Ｃ２の内側に沿った形状として容易に形成することができる。
【００９７】
従って、このように補強部材２０をシートモールディングコンパウンド成型品２６とすることにより、このシートモールディングコンパウンド成型品２６を貼り付けるのみで、接合体４が設けられない前記角部Ｃ２に容易に補強部分２０を設けることができるとともに、そのシートモールディングコンパウンド成型品２６の厚さなどの形状をチューニングすることで、各角部Ｃ２の強度バランスをより緻密にコントロールできるようになる。
【００９８】
図１６から図１８は本発明の第５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。図１６はフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図、図１７は図１６中Ａ５−Ａ５線の拡大断面図、図１８はフロントサイドメンバの圧潰時の作用を（ａ）〜（ｅ）によって示す説明図で、この実施形態が前記各実施形態と主に異なる点は、フロントサイドメンバを平板状を成す４つのパネル部品を接合して略長方形の閉塞断面形状に形成するとともに、フロントサイドメンバの１つの対向面と、この対向面に直角な他の対向面をそれぞれ構成するパネル部品の板厚比を所定の条件に設定することにある。
【００９９】
即ち、この実施形態のフロントサイドメンバ１ｄは、図１６に示すように第１，第２実施形態と同様にフロント部材２とリア部材３とによって構成されており、フロント部材２は、平板状を成して、その両側縁からフランジ４ｄが延設される４つのパネル部品２ｄ，２ｄ…の接合により、各接合体４，４…が各四隅の角部Ｃ４，Ｃ４…に配置される略長方形の閉断面形状に形成される。
【０１００】
そして、それぞれの接合体４の接合面を、それが配置された角部Ｃ４の２等分線Ｌの延長上に配置し、前記フロントサイドメンバ１ｄの上下方向に配置される第１対向面Ｓ１，Ｓ１と、この第１対向面に直角、つまり車幅方向に配置される第２対向面Ｓ２，Ｓ２をそれぞれ構成するパネル部品２ｄ，２ｄ…の板厚比を、ｔ_１を第１対向面Ｓ１，Ｓ１の板厚、ｔ_２を第２対向面Ｓ２，Ｓ２の板厚、ｈを第１対向面Ｓ１，Ｓ１方向の断面高さ、ｗを第２対向面Ｓ２，Ｓ２方向の断面幅とした場合に、次の（１）式の関係に略設定してある。
【０１０１】
ｔ₁ ^３：ｔ₂ ^３＝ｈ：ｗ …（１）
従って、この実施形態の車体前部骨格構造にあっては、平板状の４つのパネル部品２ｄ，２ｄ…の接合により、フロントサイドメンバ１ｄを略長方形の閉断面形状に形成し、各角部Ｃ4，Ｃ4…に配置される各接合体４の接合面を、それが配置された角部Ｃ4の２等分線Ｌの延長上に配置したことにより、フランジ４ｄを挟む２つのパネル面Ｓ1，Ｓ2における座屈変形に対する接合体４の影響力を、双方のパネル面で同程度に設定できる。
【０１０２】
また、フロントサイドメンバ１ｄの第１対向面Ｓ１と、第２対向面Ｓ２をそれぞれ構成するパネル部品２ｄの板厚比を、前記（１）式に示したｔ_１ ^３：ｔ_２ ^３＝ｈ：ｗの関係に略設定したので、第１対向面Ｓ１と第２対向面Ｓ２との座屈強度が略等しくなり、フロントサイドメンバ１ｄの各パネル面Ｓ１，Ｓ２をバランス良く座屈変形させることができる。
【０１０３】
つまり、平板座屈応力σcr は、一般的に板厚をｔ、板幅をｂとすると、
σcr ∝（ｔ／ｂ）^２ …（２）
で表されることから、座屈荷重Ｆ1（＝座屈応力×断面積）は、
Ｆ1 ∝ （ｔ／ｂ）^２ ×（ｔ×ｂ） …（３）
となる。このことから、第１対向面Ｓ1と第２対向面Ｓ2の座屈荷重を等しくするためには
ｔ_１ ^３／ｈ＝ｔ_２ ^３／Ｗ …（４）
となり、この（４）式からＳ1とＳ2の板厚比は前記（１）の条件を満たせば良いことが理解される。
【０１０４】
従って、（１）式に従ってＳ１とＳ２の板厚比を決定することにより、フロントサイドメンバ１ｄの上下方向および車幅方向のへの折れ変形を防止して、図１８（ｂ）〜（ｅ）に示すような蛇腹状の軸圧潰を安定的に発生させることができる。尚、図１８は図４，図１２と同様に、（ａ）に衝突荷重Ｆの非入力時の断面図、（ｂ），（ｃ）に圧潰モードのイメージ図、（ｄ）に（ｂ）のＢ１−Ｂ１断面図、（ｅ）に（ｂ）のＢ２−Ｂ２断面図をそれぞれ示し、（ｃ）は（ｂ）のＶ方向矢視図である。
【０１０５】
ところで、前記第１，第２，第５実施形態ではフロントサイドメンバ１，１ａ，１ｄをフロント部材２とリア部材３との結合によって構成した場合を開示したが、このように分割することなくフロント部材２の構造、つまり、第１，２実施形態ではパネル部材２ａ，２ｂの接合、第５実施形態では４つのパネル部材２ｄの接合によって形成される略長方形の閉断面形状で、全長Ｘを形成することもできる。
【０１０６】
この場合は、第１，第２，第５実施形態で奏する機能を、フロントサイドメンバ１，１ａ，１ｄの全長で発揮することができる。
【０１０７】
また、前記第１，第２，第５実施形態ではフロントサイドメンバ１，１ａ，１ｄの上下高さおよび車幅方向幅を、その全長Ｘに亘って等しくした場合を示したが、これに限ることなく第３，第４実施形態に示すように、断面の図心Ｏ位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、前方に向かって全体的に先細り形状としても良い。
【０１０８】
また、これとは逆に、第３，第４実施形態のフロントサイドメンバ１ｂ，１ｃを、前記第１，第２，第５実施形態と同様に全長Ｘに亘って略同一高さおよび略同一幅に形成することもできる。
【０１０９】
更に、前記第３，第４実施形態のフロントサイドメンバ１ｂ，１ｃにあっても、前記第１，第２，第５実施形態と同様に、前後に２分割したフロント部材２とリア部材３との結合により構成することもできる。
【０１１０】
更にまた、前記各実施形態ではフロントサイドメンバ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの断面形状を長方形や正方向の４角形状としたが、それ以上の多角形にしたものにあっても本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す図２中Ａ１−Ａ１線の拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示すフロントサイドメンバの圧潰時の作用の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す図５中Ａ２−Ａ２線の拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例を示す図６に対応する拡大断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例を示す図６に対応する拡大断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の変形例を示す図６に対応する拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を示す図１０中Ａ３−Ａ３線の拡大断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を示すフロントサイドメンバの圧潰時の作用の説明図である。
【図１３】本発明の第４実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図である。
【図１４】本発明の第４実施形態を示す図１３中Ａ４−Ａ４線の拡大断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の変形例を示す図１４に対応する拡大断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態を示すフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格の斜視図である。
【図１７】本発明の第５実施形態を示す図１６中Ａ５−Ａ５線の拡大断面図である。
【図１８】本発明の第５実施形態を示すフロントサイドメンバの圧潰時の作用の説明図である。
【図１９】従来のフロントサイドメンバの圧潰時の作用の説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ フロントサイドメンバ
２ フロント部材（前方部分）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ パネル部品
３ リア部材
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ フランジ
４ フランジ接合体
２０ 補強部分
２１ 厚肉材
２２ 高強度材
２３ 増強処理部分
２４ 凹状のビード部
２５ 鋼板（補強部材）
２６ シートモールディングコンパウンド成型品（補強部材）
３０，３１ 凹凸部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 角部
Ｓ１，Ｓ２ パネル面
Ｌ ２等分線

Claims (16)

1. 車体前部の車幅方向両側に前後方向に配置され、前方からの荷重入力により軸圧潰して、その荷重エネルギーを吸収するフロントサイドメンバを備えた車体前部骨格構造において、
   前記フロントサイドメンバの少なくとも前方部分が、所定形状に形成された複数のパネル部品を、フランジを介して相互に接合して、そのフランジの接合体が任意な角部に配置される多角形の閉断面形状に形成され、かつ、前記接合体を、それぞれのフランジを延設した双方のパネル面に対して傾斜させ、前記軸圧潰の際に前記接合体が隣接するパネル面方向の曲げモーメントを受けて曲げ変形するようにしたことを特徴とする車体前部骨格構造。
2. 一方が断面略コ字状を成して、その両側縁から前記フランジが延設されるとともに、他方が平板状を成して、その両側縁から前記フランジが延設される２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を隣り合う角部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部骨格構造。
3. ２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを略長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体を対角位置にある角部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部骨格構造。
4. ２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを正方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置し、かつ、前記２つのパネル部品の板厚を等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部骨格構造。
5. ２つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを長方形の閉断面形状に形成し、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線に対して長辺側に傾けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部骨格構造。
6. フランジの接合体が設けられない角部に、補強部分を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車体前部骨格構造。
7. 前記補強部分は、前記角部に嵌め込み接合される厚肉材であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部骨格構造。
8. 前記補強部分は、前記角部に嵌め込み接合される高強度材であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部骨格構造。
9. 前記補強部分は、前記角部に施される高周波焼入れなどの冶金的な増強処理部分であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部骨格構造。
10. 前記補強部分は、前記角部に前後方向に連続して形成される凹状のビード部であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部骨格構造。
11. 前記補強部分は、前記角部に取り付けられる別体の補強部材であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部骨格構造。
12. 前記補強部材は、前記角部の折曲形状に沿って形成した鋼板であることを特徴とする請求項１１に記載の車体前部骨格構造。
13. 前記補強部材は、前記角部に貼付されるシートモールディングコンパウンド成型品であることを特徴とする請求項１１に記載の車体前部骨格構造。
14. 平板状を成して、その両側縁から前記フランジが延設される４つのパネル部品の接合により、前記フロントサイドメンバを、各フランジの接合体が各角部に配置される略長方形の閉断面形状に形成するとともに、それぞれのフランジの接合体の接合面を、それが配置された角部の２等分線の延長上に配置し、前記フロントサイドメンバの第１対向面と、この第１対向面に直角な第２対向面をそれぞれ構成するパネル部品の板厚比を、
    ｔ_１を第１対向面の板厚、ｔ_２を第２対向面の板厚、ｈを第１対向面方向の断面高さ、ｗを第２対向面方向の断面幅とした場合に、ｔ_１ ^３：ｔ_２ ^３＝ｈ：ｗの関係に略設定したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部骨格構造。
15. 前記フロントサイドメンバの断面の図心位置を前後方向に略一直線上に分布させた状態で、その断面積を前方から後方に向かって連続的に拡大することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の車体前部骨格構造。
16. 前記フロントサイドメンバを構成する各パネル面の前端部近傍に、その前端縁に平行に延びるとともに、隣り合うパネル面同士で互いに凹凸関係が逆となる凹凸部をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の車体前部骨格構造。

Images