JP3731373B2 - 車体のサイドメンバ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車体下部に配設されたサイドメンバ構造に関し、特に、その補強構造をそなえた、車体のサイドメンバ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示されるように、自動車の車室１は、前部を区画するダッシュパネル２と、ダッシュパネル２の下部に連結されて車室の下部を区画するフロアパネル３とを有している。このフロアパネル３の下側からエンジンルーム４にかけて骨格部材としての左右のサイドメンバ５が設けられている。サイドメンバ５は車体の車幅方向外縁のサイドシルよりも車幅方向内側に位置し、車体前後方向に延設されている。
【０００３】
サイドメンバ５は前部直線部６，傾斜部７，後部直線部８からなっている。前部直線部６はフロアパネル３の下面よりも上方で前記ダッシュパネル２の前側に車体前後方向に延設され、閉断面構造となっている。後部直線部８はフロアパネル３の下面に固定されて、左右方向断面が略凹字状の形状となる構造を呈し、車体前後方向に延設されている。傾斜部７は、ダッシュパネル２に固定され、前部直線部６の後端と後部直線部８の前端とを連続的な断面変化により連結して、左右方向断面が略凹字状となる構造であり、車体前後方向に沿ってダッシュパネル２の傾斜板２ａに沿って傾斜している。
【０００４】
このようにサイドメンバ５が構成される車両において、衝突などによりサイドメンバ５に前方からの衝撃力が与えられると、該衝撃力が前部直線部６から傾斜部７に伝達されていく。サイドメンバ５は、前部直線部６と傾斜部７との接続部と傾斜部７と後部直線部８との接続部とにおいて屈曲するように構成されているために、前部直線部６の前方側からの衝撃力によって、各接続部（以下、屈曲部）において、サイドメンバ５がより屈曲するように変形する。
【０００５】
このようにサイドメンバ５が前部直線部６と傾斜部７と後部直線部８とを備えるように構成され、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられると、各屈曲部がより屈曲するように変形して、傾斜部７と後部直線部８とにより確保されていた乗員の足下の空間が確保されなくなるといった不具合がある。
このような不具合に鑑みて、サイドメンバ５の屈曲部７ａにブラケット体である補強部材９′を設けることにより、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられても、傾斜部７と後部直線部８とを接続している屈曲部７ａにおける変形、つまり傾斜部７の後部直線部８に対する屈曲が抑制されて、乗員の足下の空間を確保できるようにした構造が開発された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、衝撃による屈曲部７ａの変形を抑制するためには、補強部材９′を大きく構成したり補強部材９′の板厚を厚くするなどして補強部材９′自体の強度を高める必要があり、補強部材９′自体の重量が増大して、サイドメンバ５の重量も大幅に増大するといった課題がある。
【０００７】
具体的には、例えば特開平９−３１５３４４号公報に開示されているように、サイドメンバの屈曲部に、補強部材としての補強パネルを設けることにより屈曲部における変形を抑制するようにしたものが従来周知である。このように屈曲部に補強パネルを設ける場合には、補強パネルをサイドメンバの断面中心から離れたところに配設した方が、屈曲部における変形をより抑制することができるために、補強パネルはサイドメンバに沿った形状として屈曲部に配設されている。
【０００８】
しかし、補強パネルを、サイドメンバに沿った形状として、屈曲部のサイドメンバの断面中心から離れた位置に配設しても、乗員足元の空間を確保するように屈曲部の変形を抑制するためには、補強パネルの板厚を厚くするなどして補強パネル自体の強度を増大させる必要があり、補強パネルの重量が大幅に増大して、サイドメンバの重量も大幅に増大するといった課題がある。
【０００９】
また、例えば特開平７−１５６８３４号公報に開示されているように、サイドメンバの屈曲部にリインフォースを設けることにより屈曲部における変形を抑制するようにしたものが従来周知である。この補強部材としてのリインフォースは、サイドメンバに沿った上面と下面との間に複数の仕切壁を備えるように中空状に形成された軽合金製の押出成形品で構成される。
【００１０】
しかし、この場合も、車室内の空間を確保するように屈曲部における変形を抑制するためには、リインフォースの板厚を厚くしたり仕切壁を増加させるなどしてリインフォース自体の強度を増大させる必要があり、リインフォースの重量が大幅に増大し、サイドメンバの重量も大幅に増大するといった課題を生じる。
また、リインフォースを屈曲部に設けることにより屈曲部は補強されるが、リインフォースが設けられない部分においてはサイドメンバの強度が弱くなるため、サイドメンバの強度を高めるためには、このリインフォースを幾つも連設する必要があり、結果としてかなりの重量増となってしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、サイドメンバに長手方向の衝撃が与えられてもサイドメンバの変形を抑制することができるとともに、重量増大を最小限に抑えることができるようにした、車体のサイドメンバ構造を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車体の左右側にそれぞれ車体前後方向に延びて設けられ断面が略凹字状のサイドメンバ体と、これらのサイドメンバ体の上記凹字状の内面に結合された補強用のブラケット体とを具備する車体のサイドメンバ構造において、上記サイドメンバ体が、屈曲部を有し、該屈曲部に、略円弧状に形成された円弧状部分を有するブラケット体が、上記円弧状部分の円弧中心が上記屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられていることを特徴とする。
従って、屈曲部を変形させるような応力が作用しても、略円弧状に形成され、円弧中心が屈曲部の曲げ中心部を向くように屈曲部に設けられているブラケット体に、該応力に対抗する面内圧縮力が生じて、該応力が軽減される。
さらに、本発明では、上記ブラケット体は、上記円弧状部分と、該円弧状部分の後端に連設された直線状の水平部とをそなえ、上記円弧状部分と上記水平部とがいずれも上記サイドメンバ体に結合され、上記サイドメンバ体は、傾斜部と、上記傾斜部の前方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた前部直線部と、上記傾斜部の後方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた後部直線部とをそなえ、上記円弧状部分は、上記の何れかの屈曲部の前後にわたって結合され、上記水平部は、上記円弧状部分の結合される上記屈曲部の直後方に位置する上記傾斜部又は上記後部直線部に結合されている。
【００１３】
また、上記ブラケット体が、上記サイドメンバ体と略同等の左右幅に形成され、上記サイドメンバ体の左右壁内面に左右端がそれぞれ重合されていることが好ましい。
これにより、円弧状に形成されるブラケット体の左右端が、サイドメンバ体の左右壁内面にそれぞれ重合されるので、屈曲部の変形に伴い発生する応力や変形力が円弧状に形成されるブラケット体に好適に入力され、これらの応力や変形力に対抗した面内圧縮力により、これらの応力や変形力が軽減される。
また、上記ブラケット体に形成される上記円弧状部分は、上記屈曲部の内側に配設されていることが好ましい。
さらに、上記サイドメンバ体は、下壁と左右壁とをそなえ、上記ブラケット体は、上記サイドメンバ体の上記左右壁に結合され、上記ブラケット体の上記水平部と上記サイドメンバ体の上記下壁との間には隙間が設けられていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。
図１は、サイドメンバ（サイドメンバ体）５の傾斜部７における斜視図を示したものであり、この傾斜部７の前方（図１における左側）にはサイドメンバ５の前部直線部６が連続して一体に設けられ、後方（同右側）にはサイドメンバ５の後部直線部８が連続して一体に設けられている。
【００１５】
また、サイドメンバ５の傾斜部７と後部直線部８とは、従来と同様に、上方が開放された断面略凹字状に形成されている。なお、本実施形態におけるサイドメンバ５は、従来のサイドメンバ５に対して、ブラケット体である補強部材の構成のみが異なる構成とされており、その他の構成については、従来のものと同様な構成とされており、その説明は省略する。
【００１６】
補強部材（ブラケット体）は、図１に示されるように、アーチ形のバルクヘッド９により構成されており、サイドメンバ５の後部直線部８の前端部から前上方に屈曲するように形成されて、傾斜部７と後部直線部８とを接続している屈曲部７ａの内面に固結される。
バルクヘッド９は、左右方向断面が略円弧状に形成されるアーチ面１０ａを有して前方側に配置されるアーチ部１０と、アーチ部１０の後端から後方へ向かって水平に形成される水平面１１ａを有する水平部１１とから構成されている。アーチ部１０と水平部１１とにおいて、アーチ面１０ａ及び水平面１１ａは、ともにサイドメンバ５と同等の左右幅に形成されるとともに、左右端部には上方へ鉛直に形成されるフランジ１２がそれぞれ設けられている。
【００１７】
バルクヘッド９は、図１及び図２に示されるように、アーチ部１０の前端が傾斜部７の下壁（下面ともいう）７ｂに対向して、アーチ部１０の後端が後部直線部８の下壁（下面ともいう）８ｂに対向するように設けられるとともに、水平部１１の水平面１１ａが後部直線部８の下面８ｂに平行で水平となるように、傾斜部７と後部直線部８との接続部であるサイドメンバ５の屈曲部７ａに配設される。
【００１８】
アーチ部１０及び水平部１１の左右端に設けられている鉛直状のフランジ１２は、サイドメンバ５の左右壁の内面にそれぞれスポット溶接などにより結合され、これにより、バルクヘッド９がサイドメンバ５に固設されている。なお、バルクヘッド９のサイドメンバ５への固設方法としては、これに限定されるものではなく、ボルトやリベット結合させることにより固設してもよい。
【００１９】
また、アーチ部１０の前端には、左右端がアーチ部１０の両フランジ１２の前端部分にそれぞれ結合されて、後端がアーチ面１０ａの前端に結合されて、傾斜部７の下面７ｂに略平行に形成される前端面１３が設けられており、この前端面１３は、傾斜部７の下壁７ｂの内面にスポット溶接されている。
アーチ部１０は、図２に示されるように、側面視において、つまり左右方向断面形状において、傾斜部７の下壁７ｂと後部直線部８の下壁８ｂとの交点を中心とする円弧状になるように配設されている。
また、水平部１１は、後部直線部８の下面８ｂに対して若干の間隔をおいて、後部直線部８における左右壁の内面にフランジ１２が結合されるように配設される。
【００２０】
次に、本実施形態におけるサイドメンバ５に衝撃が前方から与えられた場合の補強部材、つまりバルクヘッド９の作用について説明する。
図２（ａ）は、サイドメンバ５に衝撃が入力されていない状態におけるバルクヘッド９の状態を側面から見た図である。このように衝撃が入力されていない状態から、車両が正突するなどして、サイドメンバ５の前端部、つまり前部直線部６の前端部に衝撃が与えられると、該衝撃が傾斜部７に伝達される。
【００２１】
傾斜部７に衝撃力が伝達されると、傾斜部７には、傾斜部７と後部直線部８との接続部を中心として後方側への回転方向、つまり図２（ｂ）における時計回転方向へのモーメントＭｂが作用する。このモーメントＭｂは、傾斜部７と後部直線部８とにわたって配設されているバルクヘッド９に伝達されるが、バルクヘッド９はアーチ形に形成されているために、傾斜部７によるモーメントＭｂがバルクヘッド９のアーチ面１０ａに伝達されると、アーチ面１０ａにモーメントＭｂに対抗して面内圧縮力Ｍｂ′（図示せず）が作用する。
【００２２】
よって、傾斜部７に時計回転方向回りに作用していたモーメントＭｂは、このモーメントＭｂに対抗するようにアーチ部１０のアーチ面１０ａに反時計方向回りに作用する面内圧縮力Ｍｂ′によって相殺される。つまり、モーメントＭｂがアーチ面１０ａの面内圧縮力Ｍｂ′によって支えられることとなる。
また、モーメントＭｂによって傾斜部が時計方向回りへと回転するように変形しようとすると、傾斜部７と後部直線部８との接合部、つまり屈曲部７ａには、図２（ｂ）に示されるように、傾斜部７が衝撃により屈曲される際の屈曲支点方向への変形力Ｆａが作用する。なお、屈曲支点とは、屈曲部７ａの曲げ中心部のことであり、この場合には傾斜部７の下面７ｂと後部直線部８の下面８ｂとの交点Ｐとなる。また、この屈曲支点Ｐは、サイドメンバ５の形状や衝撃力などによって多少位置が移動する場合があるが、屈曲部７ａにおける外角側、つまり傾斜部７の下面７ｂと後部直線部８の下面８ｂとの交点側に位置する。
【００２３】
しかし、バルクヘッド９の左右端がそれぞれサイドメンバ５の左右壁の内面に結合されているので、この変形力Ｆａも、バルクヘッド９のアーチ部１０に作用して、アーチ面１０ａに沿って前後方向へ分散される。そしてアーチ面１０ａには、この分散された変形力Ｆａに対抗して面内圧縮力Ｆａ′（図示せず）が作用して、分散された変形力Ｆａはそれぞれに対して作用する面内圧縮力Ｆａ′により相殺される。
【００２４】
また、図３（ａ）はサイドメンバ５の衝撃力が与えられていない状態でのバルクヘッド９が配設されているサイドメンバ５の上面視である。そして、傾斜部７に衝撃が入力されて、傾斜部７が時計回転方向に回転するように変形しようとすると、図３（ｂ）に示すように、サイドメンバ５の側壁及びバルクヘッド９のフランジ１３が内側に倒れ込もうとする。なお、傾斜部７の変形によりサイドメンバ５の側壁がサイドメンバ５の車幅方向内側に倒れ込むように変形する例について説明するが、側壁は傾斜部７の変形によりサイドメンバ５の車幅方向外側に倒れ込むように変形する場合もある。
【００２５】
このように、傾斜部７の時計回り方向への変形により、サイドメンバ５の傾斜部７と後部直線部８との接続部、つまり屈曲部７ａにおける左右側壁がサイドメンバ５の内側（外側）に倒れ込むと、該側壁にサイドメンバ５内側への変形力Ｆｃが作用して、この変形力Ｆｃは左右側壁と連結されているバルクヘッド９に作用することとなる。
【００２６】
バルクヘッド９に車幅方向への変形力Ｆｃが作用すると、アーチ部１０のアーチ面１０ａに変形力Ｆｃに対抗して車幅方向の面内圧縮力（引張力）Ｆｃ′（図示せず）が作用する。そして、変形力Ｆｃが面内圧縮力Ｆｃ′により相殺されることにより、サイドメンバ５の側壁の内側（外側）への変形が抑制される。
以上説明したように、サイドメンバ５に前方からの衝撃力が与えられて、傾斜部７が、後部直線部８との接続部を中心として回転するように変形しようとすると、傾斜部７にモーメントＭｂが発生して、バルクヘッド９のアーチ部１０にモーメントＭｂが作用するが、アーチ面１０ａにモーメントＭｂに対抗する面内圧縮力Ｍｂ′が作用して、アーチ部１０に作用するモーメントＭｂを相殺するので、傾斜部７におけるモーメントＭｂがアーチ部１０の面内圧縮力によって支えられて、モーメントＭｂが相殺されて軽減されることとなり、傾斜部の時計回り方向への変形が抑制される。
【００２７】
また、傾斜部７が時計回り方向へ変形することにより、傾斜部７と後部直線部８との接続部には、屈曲支点方向への変形力Ｆａが作用するが、バルクヘッド９におけるアーチ部１０の左右端部がそれぞれサイドメンバ５の左右壁内面に結合されており、この変形力Ｆａがバルクヘッド９のアーチ部１０に入力されてアーチ面１０ａの前後方向へ分散される。そして、アーチ面１０ａには、この分散された変形力Ｆａに対抗して面内圧縮力Ｆａ′が発生する。
【００２８】
よって、アーチ部１０に分散される変形力Ｆａは、アーチ部１０に生じる面内圧縮力Ｆａ′によって支えられて、変形力Ｆａが相殺されて軽減されることとなり、傾斜部７の時計回り方向への変形が抑制される。
さらに、傾斜部７が時計回り方向へ変形することにより、傾斜７部と後部直線部８との接続部、つまり屈曲部７ａにおけるサイドメンバ５の側壁に車幅方向内側又は外側への倒れ込もうとする変形力Ｆｃが発生する。そして、この変形力Ｆｃがサイドメンバ５の左右壁内面に結合されているバルクヘッド９のアーチ部１０に作用して、アーチ部１０のアーチ面１０ａにこの変形力Ｆｃに対抗した面内圧縮力Ｆｃ′が発生する。
【００２９】
よって、車幅方向内側又は外側への変形力Ｆｃは、アーチ部１０に生じる面内圧縮力Ｆｃ′によって支えられて、変形力Ｆｃが相殺されて軽減されることとなり、サイドメンバ５の左右側壁における車幅方向内側又は外側への変形が抑制される。
このように、サイドメンバ５の屈曲部７ａにおける局所的な変形を、アーチ状のバルクヘッド９によって支えることによって、モーメントや変形力などの応力に対する変形抵抗を増大させることができるので、従来の補強部材よりも板厚を薄くしたり小さく構成したりして重量を低減することができる。
【００３０】
なお、モーメントＭｂ及び変形力Ｆａに対抗してアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力Ｍｂ′，Ｆａ′はアーチ面１０ａに沿って前後方向に作用し、変形力Ｆｃに対抗してアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力Ｆｃ′はアーチ面１０ａに沿って車幅方向に作用する。したがって、面内圧縮力Ｍｂ′，Ｆａ′とＦｃ′とは互いに直交する関係となるために、相互影響が少なく、各面内圧縮力は、それぞれのモーメントＭｂ又は変形力Ｆａ，Ｆｂに対抗して作用するものとなり、傾斜部７の変形がより的確に抑制されることとなる。
【００３１】
なお、アーチ部１０は、屈曲部７ａにおいて最大曲率となるような円弧状に形成されているので、変形量に対する受け荷重がより大きくなり、変形量をより低減することができる。
また、従来の補強プレートやリインフォースなどの補強部材では、補強部材が設けられる部分のみが補強される構成であったが、本実施形態のように補強部材が、アーチ状に形成されるバルクヘッド９で構成されると、サイドメンバ５の屈曲部７ａ全体を補強することができるので、補強部材を小さく構成することができ、補強部材の重量を低減することができる。
【００３２】
図４は、サイドメンバ５の変形量に対する受け荷重の関係を示したものである。図４における実線Ｌ１が本実施形態のサイドメンバ５におけるその関係を示し、破線Ｌ２が補強部材を有さないサイドメンバ５におけるその関係を示し、一点鎖線Ｌ３が従来の補強部材を備えたサイドメンバ５におけるその関係を示す。
図４に示されるように、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバ及び従来技術のサイドメンバに対して、同じ変形量における荷重を大きくすることができるので、補強部材を有さないサイドメンバ及び従来技術のサイドメンバに対して、変形量をより小さくすることができる。
【００３３】
つまり、衝突などにより、サイドメンバ５に前方からの所定値の衝撃エネルギが与えられるとすると、この衝撃エネルギは変形量に対する受け荷重の積算値となるために、変形量に対する受け荷重が大きいほど変形量は小さいものとなる。よって、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバ５や従来技術におけるサイドメンバ５に対して、変形量に対する受け荷重が大きいので、上述したように所定値の衝撃エネルギが与えられた場合の本実施形態におけるサイドメンバ５の変形量は、補強部材を有さないサイドメンバ５や従来技術のサイドメンバ５における変形量よりも小さくなり、衝撃によるサイドメンバ５の変形がより抑制されることとなる。
【００３４】
そして、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバや従来技術におけるサイドメンバよりも、変形量を小さく抑えることができるので、傾斜部７と後部直線部８との間での屈曲変形が抑制されて、乗員の足元の空間を確保することができる。
また、従来の補強部材に対して変形量を低減することができるので、従来と同様の変形量となるように構成する場合には、補強部材、つまりバルクヘッド９を小さく構成したりすることができるために、バルクヘッド９の重量を低減することができる。
【００３５】
本実施形態における補強部材としてのバルクヘッド９は、アーチ部１０とアーチ部１０の後端に連設されている水平部１１とによって構成され、この水平部１１が後部直線部８に固設されているので、傾斜部７の変形に伴うアーチ部１０のアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力が確実に作用することとなり、屈曲部７ａにおける変形がより低減されることとなる。
【００３６】
なお、本実施形態におけるバルクヘッド９は、アーチ部１０と水平部１１によって構成されているが、アーチ部１０のみによって構成されてもよい。ただし、傾斜部７の変形に伴いアーチ部１０のアーチ面１０ａに作用するモーメントＭｂや変形力Ｆａや変形力Ｆｃに対抗して発生する各面内圧縮力が、モーメントＭｂや変形力Ｆａ，Ｆｃに対して効果的に作用するように配設されればよい。
【００３７】
また、バルクヘッド９が、上述した実施形態のようにアーチ部１０と水平部１１とを有するとともに、アーチ部１０の前端から傾斜部７の下面７ｂに沿って前上方へ延出するように配設される前方傾斜部を設けてもよい。この場合には、傾斜部７の変形に伴い発生するモーメントＭｂが確実にアーチ部１０に伝達されて、アーチ面１０ａに発生する面内圧縮力が的確に作用することとなり、傾斜部７の変形がより適正に抑制される。
【００３８】
また、傾斜部７の変形に伴うバルクヘッド９の左右側壁の車幅方向への倒れ込みに伴う変形力Ｆｃが、この前方傾斜部にも作用して、この前方傾斜部にも変形力Ｆｃに対抗した面内圧縮力が発生することとなり、この前方傾斜部における面内圧縮力によりバルクヘッド９の左右側壁の車幅方向への倒れ込みがより低減されて、屈曲部７ａにおける変形がより抑制されることとなる。
【００３９】
本実施形態におけるバルクヘッド９では、アーチ部１０及び水平部１１が、フランジ１３によってサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合される構成であったが、これに限定されるものではなく、アーチ面１０ａに発生する面内圧縮力（引張力）によってサイドメンバ５の変形が抑制されるように、アーチ面１０ａがサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合されればよい。なお、上述した実施形態のように、バルクヘッド９にフランジ１３を設けて、このフランジ１３をサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合させることにより、結合がより確実に行われるとともに、サイドメンバ５の変形に伴うモーメントＭｂや変形力ＦＡ，Ｆｃが確実にアーチ面１０ａに伝達されるので、より的確にサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。また、従来と同様に、スポット溶接による組立方法によって結合させることができるので、安価に構成することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、バルクヘッド９の左右端がサイドメンバ５の左右側壁の内面にそれぞれ結合される構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バルクヘッド９の前端部、つまりアーチ部１０の前端部１３を傾斜部７の下壁に結合させ、バルクヘッド９の後端部、つまりアーチ部１０又は水平部１１の後端部を後部直線部８の下壁に結合されるようにして、左右端がサイドメンバ５の左右側壁に結合されないように構成してもよい。このように構成される場合においても、バルクヘッド９には、傾斜部７の変形に伴い生じるモーメントＭｂに対向した面内圧縮力Ｍｂ′がアーチ面１０ａに作用して、この面内圧縮力Ｍｂ′によってサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。
【００４１】
なお、上述した実施形態のように、バルクヘッド９の左右端部をサイドメンバ５の左右壁の内面に結合させるように構成した方が、上述したように、屈曲部７ａにおける変形に伴う変形力Ｆａ，Ｆｃに対抗した面内圧縮力Ｆａ′，Ｆｃ′がアーチ面１０ａに作用することとなり、屈曲部７ａにおけるサイドメンバ５の変形がより抑制される。
【００４２】
上述した実施形態におけるバルクヘッド９は、水平部１１が後部直線部８の下面８ｂに対して若干の隙間が設けられている。これは、水平部１１と後部直線部８との間に隙間を設けることにより、バルクヘッド９の溶接後の電着塗装を行う場合に、バルクヘッド９とサイドメンバ５との間における表面を適正に塗装するためである。
【００４３】
なお、バルクヘッド９とサイドメンバ５との結合は、スポット溶接とされているために、スポット溶接部の隙間からも塗装液が流入していくため、隙間を設けなくとも好適に塗装が行われる。この場合にも、アーチ部１０の前端部１３が傾斜部７に結合されて、後端部が後部直線部８に近接して固定されるので、アーチ部１０における曲率を大きくとることができ、アーチ部１０による変形抑制がより好適に行われる。
【００４４】
上述した実施形態では、サイドメンバ５の車両前方側における傾斜部７と後部直線部８との屈曲部７ａにバルクヘッド９を配設して、該屈曲部７ａにおける屈曲変形を抑制させるように構成される例について説明したが、本発明におけるバルクヘッド９はこれに限定されるものではなく、前後方向からの衝撃により屈曲されるような構成とされているサイドメンバ５において、屈曲するような箇所に同様なバルクヘッド９を設ければ、同様の効果を奏することができる。
【００４５】
例えば、車室後方側の後部直線部８と傾斜部との屈曲部に同様に構成されるバルクヘッド９を配設させることにより、サイドメンバ５に後方から衝撃が加えられる場合にも、サイドメンバ５の傾斜部における変形が抑制されて、車室後方側の車室内の空間が確保されることとなる。
また、図５に示されるように、前部直線部６と傾斜部７とを接続して屈曲するように構成されている屈曲部７ｃに、上述した実施形態と同様のアーチ形のバルクヘッド９を設けてもよい。この場合には、アーチ部１０の内面が上方向を向くように配設され、つまり前部直線部６と傾斜部７との屈曲支点である前部直線部６の上面と傾斜部７の上面との交点側を向くように配設され、アーチ部１０の後端に連設されている水平部１１が、傾斜部７に沿って左右側壁の内面に結合される。
【００４６】
この場合に、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられると、前部直線部６は、傾斜部７に対して屈曲部７ｃを中心として、図５における反時計回り方向へと回転しようとする。
しかし、前部直線部６に発生する反時計回り方向のモーメントに対抗してアーチ面１０ａに面内圧縮力が働く。また、屈曲部７ｃに屈曲支点側へと作用する変形力がアーチ面１０ａによって前後方向へ分散されるが、この分散された変形力に対抗してアーチ面１０ａに面内圧縮力が働く。さらに、前部直線部６の回転変形によりサイドメンバ５の左右側壁が車幅方向内側又は外側へ倒れ込むように変形する際に生じる変形力がアーチ面１０ａに作用して、この変形力に対抗した面内圧縮力が働く。
【００４７】
このように、上述した実施形態と同様に、サイドメンバ５の屈曲部７ｃ、つまり前部直線部６と傾斜部７との接続部にモーメントや変形力が作用すると、これらのモーメントや変形力を相殺するようにアーチ面１０ａに面内圧縮力が生じることにより、屈曲部７ｃにおけるサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。
上述した実施形態では、車体の主要骨格をなすサイドメンバ５の屈曲部にバルクヘッドが設けられる例について説明したが、サイドメンバ５に直交するように設けられるクロスメンバやピラー内部における屈曲部に同様のバルクヘッドを設けるようにして、衝撃による屈曲部の変形を抑制することも可能である。
なお、これまでサイドメンバ５が屈曲するような形状とされている屈曲部にバルクヘッド９を配設して、屈曲部における変形を抑制するように構成されるサイドメンバ５の補強構造について説明したが、本発明における補強部材、つまりバルクヘッド９は、サイドメンバ５が湾曲するような形状とされている湾曲部に配設されて、衝撃による湾曲部の変形を抑制するように構成してもよい。
また、この際には、バルクヘッド９を、アーチ部１０の内面が湾曲部の外周方向に向くように配設して、上述した実施形態と同様に変形に伴い生じるモーメントや変形力に対抗して、アーチ面１０ａに面内圧縮力が作用するように構成されればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、車体の左右側にそれぞれ車体前後方向に延びて設けられ断面が略凹字状のサイドメンバ体と、これらのサイドメンバ体の上記凹字状の内面に結合された補強用のブラケット体とを具備する車体のサイドメンバ構造において、上記サイドメンバ体が、屈曲部を有し、該屈曲部に、略円弧状に形成された円弧状部分を有するブラケット体が、上記円弧中心が上記屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられるので、サイドメンバの長手方向の衝撃力が与えられて、屈曲部にモーメントや変形力などの応力が作用しても、略円弧状に形成され円弧状部分の円弧中心が屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられているブラケット体に、該応力に対抗する面内圧縮力が生じて、該応力が軽減される。よって、衝撃力によるサイドメンバの屈曲部での変形が抑制されるので、車室内の空間を確保することができ、車両の安全性が向上されるとともに、ブラケット体をコンパクトに構成することができ、ブラケット体による重量の増加を最小限に抑えることができる。また、上記ブラケット体は、上記円弧状部分と、該円弧状部分の後端に連設された直線状の水平部とをそなえ、上記円弧状部分と上記水平部とがいずれも上記サイドメンバ体に結合されているので、円弧状部分に発生する面内圧縮力が確実に作用することとなり、屈曲部における変形がより低減されることとなる。
【００４９】
また、請求項２記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、上記ブラケット体が、上記サイドメンバ体と略同等の左右幅に形成され、上記サイドメンバ体の左右壁内面に左右端がそれぞれ重合されているので、屈曲部の変形に伴い発生する応力や変形力が円弧状に形成されるブラケット体に好適に入力され、これらの応力や変形力に対抗した面内圧縮力により、これらの応力や変形力が軽減される。よって、サイドメンバの屈曲部における変形がより抑制されることとなり、車室内の空間をより確保することができ、車両の安全性がより向上されて、ブラケット体をよりコンパクトに構成することができ、ブラケット体による重量の増加をより低減することができる。
請求項４記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、上記サイドメンバ体は、下壁と左右壁とをそなえ、上記ブラケット体は、上記サイドメンバ体の上記左右壁に結合され、上記ブラケット体の上記水平部と上記サイドメンバ体の上記下壁との間には隙間が設けられているので、ブラケット体をサイドメンバ体に結合した後で電着塗装を行う場合に、ブラケット体をサイドメンバ体との間における表面を適正に塗装できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける上面図である。
【図４】サイドメンバの変形量と荷重との関係を示す図である。
【図５】本発明の変形例によるサイドメンバにおける側面図である。
【図６】従来例によるサイドメンバにおける側面図である。
【符号の説明】
５ サイドメンバ（サイドメンバ体）
６ 前部直線部
７ 傾斜部
７ａ，７ｃ 屈曲部
８ 後部直線部
９ 補強部材（ブラケット体）としてのバルクヘッド
１０ アーチ部
１０ａ アーチ面
１１ 水平部
１１ａ 水平面
１２ フランジ
【発明の属する技術分野】
この発明は、車体下部に配設されたサイドメンバ構造に関し、特に、その補強構造をそなえた、車体のサイドメンバ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示されるように、自動車の車室１は、前部を区画するダッシュパネル２と、ダッシュパネル２の下部に連結されて車室の下部を区画するフロアパネル３とを有している。このフロアパネル３の下側からエンジンルーム４にかけて骨格部材としての左右のサイドメンバ５が設けられている。サイドメンバ５は車体の車幅方向外縁のサイドシルよりも車幅方向内側に位置し、車体前後方向に延設されている。
【０００３】
サイドメンバ５は前部直線部６，傾斜部７，後部直線部８からなっている。前部直線部６はフロアパネル３の下面よりも上方で前記ダッシュパネル２の前側に車体前後方向に延設され、閉断面構造となっている。後部直線部８はフロアパネル３の下面に固定されて、左右方向断面が略凹字状の形状となる構造を呈し、車体前後方向に延設されている。傾斜部７は、ダッシュパネル２に固定され、前部直線部６の後端と後部直線部８の前端とを連続的な断面変化により連結して、左右方向断面が略凹字状となる構造であり、車体前後方向に沿ってダッシュパネル２の傾斜板２ａに沿って傾斜している。
【０００４】
このようにサイドメンバ５が構成される車両において、衝突などによりサイドメンバ５に前方からの衝撃力が与えられると、該衝撃力が前部直線部６から傾斜部７に伝達されていく。サイドメンバ５は、前部直線部６と傾斜部７との接続部と傾斜部７と後部直線部８との接続部とにおいて屈曲するように構成されているために、前部直線部６の前方側からの衝撃力によって、各接続部（以下、屈曲部）において、サイドメンバ５がより屈曲するように変形する。
【０００５】
このようにサイドメンバ５が前部直線部６と傾斜部７と後部直線部８とを備えるように構成され、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられると、各屈曲部がより屈曲するように変形して、傾斜部７と後部直線部８とにより確保されていた乗員の足下の空間が確保されなくなるといった不具合がある。
このような不具合に鑑みて、サイドメンバ５の屈曲部７ａにブラケット体である補強部材９′を設けることにより、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられても、傾斜部７と後部直線部８とを接続している屈曲部７ａにおける変形、つまり傾斜部７の後部直線部８に対する屈曲が抑制されて、乗員の足下の空間を確保できるようにした構造が開発された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、衝撃による屈曲部７ａの変形を抑制するためには、補強部材９′を大きく構成したり補強部材９′の板厚を厚くするなどして補強部材９′自体の強度を高める必要があり、補強部材９′自体の重量が増大して、サイドメンバ５の重量も大幅に増大するといった課題がある。
【０００７】
具体的には、例えば特開平９−３１５３４４号公報に開示されているように、サイドメンバの屈曲部に、補強部材としての補強パネルを設けることにより屈曲部における変形を抑制するようにしたものが従来周知である。このように屈曲部に補強パネルを設ける場合には、補強パネルをサイドメンバの断面中心から離れたところに配設した方が、屈曲部における変形をより抑制することができるために、補強パネルはサイドメンバに沿った形状として屈曲部に配設されている。
【０００８】
しかし、補強パネルを、サイドメンバに沿った形状として、屈曲部のサイドメンバの断面中心から離れた位置に配設しても、乗員足元の空間を確保するように屈曲部の変形を抑制するためには、補強パネルの板厚を厚くするなどして補強パネル自体の強度を増大させる必要があり、補強パネルの重量が大幅に増大して、サイドメンバの重量も大幅に増大するといった課題がある。
【０００９】
また、例えば特開平７−１５６８３４号公報に開示されているように、サイドメンバの屈曲部にリインフォースを設けることにより屈曲部における変形を抑制するようにしたものが従来周知である。この補強部材としてのリインフォースは、サイドメンバに沿った上面と下面との間に複数の仕切壁を備えるように中空状に形成された軽合金製の押出成形品で構成される。
【００１０】
しかし、この場合も、車室内の空間を確保するように屈曲部における変形を抑制するためには、リインフォースの板厚を厚くしたり仕切壁を増加させるなどしてリインフォース自体の強度を増大させる必要があり、リインフォースの重量が大幅に増大し、サイドメンバの重量も大幅に増大するといった課題を生じる。
また、リインフォースを屈曲部に設けることにより屈曲部は補強されるが、リインフォースが設けられない部分においてはサイドメンバの強度が弱くなるため、サイドメンバの強度を高めるためには、このリインフォースを幾つも連設する必要があり、結果としてかなりの重量増となってしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、サイドメンバに長手方向の衝撃が与えられてもサイドメンバの変形を抑制することができるとともに、重量増大を最小限に抑えることができるようにした、車体のサイドメンバ構造を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車体の左右側にそれぞれ車体前後方向に延びて設けられ断面が略凹字状のサイドメンバ体と、これらのサイドメンバ体の上記凹字状の内面に結合された補強用のブラケット体とを具備する車体のサイドメンバ構造において、上記サイドメンバ体が、屈曲部を有し、該屈曲部に、略円弧状に形成された円弧状部分を有するブラケット体が、上記円弧状部分の円弧中心が上記屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられていることを特徴とする。
従って、屈曲部を変形させるような応力が作用しても、略円弧状に形成され、円弧中心が屈曲部の曲げ中心部を向くように屈曲部に設けられているブラケット体に、該応力に対抗する面内圧縮力が生じて、該応力が軽減される。
さらに、本発明では、上記ブラケット体は、上記円弧状部分と、該円弧状部分の後端に連設された直線状の水平部とをそなえ、上記円弧状部分と上記水平部とがいずれも上記サイドメンバ体に結合され、上記サイドメンバ体は、傾斜部と、上記傾斜部の前方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた前部直線部と、上記傾斜部の後方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた後部直線部とをそなえ、上記円弧状部分は、上記の何れかの屈曲部の前後にわたって結合され、上記水平部は、上記円弧状部分の結合される上記屈曲部の直後方に位置する上記傾斜部又は上記後部直線部に結合されている。
【００１３】
また、上記ブラケット体が、上記サイドメンバ体と略同等の左右幅に形成され、上記サイドメンバ体の左右壁内面に左右端がそれぞれ重合されていることが好ましい。
これにより、円弧状に形成されるブラケット体の左右端が、サイドメンバ体の左右壁内面にそれぞれ重合されるので、屈曲部の変形に伴い発生する応力や変形力が円弧状に形成されるブラケット体に好適に入力され、これらの応力や変形力に対抗した面内圧縮力により、これらの応力や変形力が軽減される。
また、上記ブラケット体に形成される上記円弧状部分は、上記屈曲部の内側に配設されていることが好ましい。
さらに、上記サイドメンバ体は、下壁と左右壁とをそなえ、上記ブラケット体は、上記サイドメンバ体の上記左右壁に結合され、上記ブラケット体の上記水平部と上記サイドメンバ体の上記下壁との間には隙間が設けられていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。
図１は、サイドメンバ（サイドメンバ体）５の傾斜部７における斜視図を示したものであり、この傾斜部７の前方（図１における左側）にはサイドメンバ５の前部直線部６が連続して一体に設けられ、後方（同右側）にはサイドメンバ５の後部直線部８が連続して一体に設けられている。
【００１５】
また、サイドメンバ５の傾斜部７と後部直線部８とは、従来と同様に、上方が開放された断面略凹字状に形成されている。なお、本実施形態におけるサイドメンバ５は、従来のサイドメンバ５に対して、ブラケット体である補強部材の構成のみが異なる構成とされており、その他の構成については、従来のものと同様な構成とされており、その説明は省略する。
【００１６】
補強部材（ブラケット体）は、図１に示されるように、アーチ形のバルクヘッド９により構成されており、サイドメンバ５の後部直線部８の前端部から前上方に屈曲するように形成されて、傾斜部７と後部直線部８とを接続している屈曲部７ａの内面に固結される。
バルクヘッド９は、左右方向断面が略円弧状に形成されるアーチ面１０ａを有して前方側に配置されるアーチ部１０と、アーチ部１０の後端から後方へ向かって水平に形成される水平面１１ａを有する水平部１１とから構成されている。アーチ部１０と水平部１１とにおいて、アーチ面１０ａ及び水平面１１ａは、ともにサイドメンバ５と同等の左右幅に形成されるとともに、左右端部には上方へ鉛直に形成されるフランジ１２がそれぞれ設けられている。
【００１７】
バルクヘッド９は、図１及び図２に示されるように、アーチ部１０の前端が傾斜部７の下壁（下面ともいう）７ｂに対向して、アーチ部１０の後端が後部直線部８の下壁（下面ともいう）８ｂに対向するように設けられるとともに、水平部１１の水平面１１ａが後部直線部８の下面８ｂに平行で水平となるように、傾斜部７と後部直線部８との接続部であるサイドメンバ５の屈曲部７ａに配設される。
【００１８】
アーチ部１０及び水平部１１の左右端に設けられている鉛直状のフランジ１２は、サイドメンバ５の左右壁の内面にそれぞれスポット溶接などにより結合され、これにより、バルクヘッド９がサイドメンバ５に固設されている。なお、バルクヘッド９のサイドメンバ５への固設方法としては、これに限定されるものではなく、ボルトやリベット結合させることにより固設してもよい。
【００１９】
また、アーチ部１０の前端には、左右端がアーチ部１０の両フランジ１２の前端部分にそれぞれ結合されて、後端がアーチ面１０ａの前端に結合されて、傾斜部７の下面７ｂに略平行に形成される前端面１３が設けられており、この前端面１３は、傾斜部７の下壁７ｂの内面にスポット溶接されている。
アーチ部１０は、図２に示されるように、側面視において、つまり左右方向断面形状において、傾斜部７の下壁７ｂと後部直線部８の下壁８ｂとの交点を中心とする円弧状になるように配設されている。
また、水平部１１は、後部直線部８の下面８ｂに対して若干の間隔をおいて、後部直線部８における左右壁の内面にフランジ１２が結合されるように配設される。
【００２０】
次に、本実施形態におけるサイドメンバ５に衝撃が前方から与えられた場合の補強部材、つまりバルクヘッド９の作用について説明する。
図２（ａ）は、サイドメンバ５に衝撃が入力されていない状態におけるバルクヘッド９の状態を側面から見た図である。このように衝撃が入力されていない状態から、車両が正突するなどして、サイドメンバ５の前端部、つまり前部直線部６の前端部に衝撃が与えられると、該衝撃が傾斜部７に伝達される。
【００２１】
傾斜部７に衝撃力が伝達されると、傾斜部７には、傾斜部７と後部直線部８との接続部を中心として後方側への回転方向、つまり図２（ｂ）における時計回転方向へのモーメントＭｂが作用する。このモーメントＭｂは、傾斜部７と後部直線部８とにわたって配設されているバルクヘッド９に伝達されるが、バルクヘッド９はアーチ形に形成されているために、傾斜部７によるモーメントＭｂがバルクヘッド９のアーチ面１０ａに伝達されると、アーチ面１０ａにモーメントＭｂに対抗して面内圧縮力Ｍｂ′（図示せず）が作用する。
【００２２】
よって、傾斜部７に時計回転方向回りに作用していたモーメントＭｂは、このモーメントＭｂに対抗するようにアーチ部１０のアーチ面１０ａに反時計方向回りに作用する面内圧縮力Ｍｂ′によって相殺される。つまり、モーメントＭｂがアーチ面１０ａの面内圧縮力Ｍｂ′によって支えられることとなる。
また、モーメントＭｂによって傾斜部が時計方向回りへと回転するように変形しようとすると、傾斜部７と後部直線部８との接合部、つまり屈曲部７ａには、図２（ｂ）に示されるように、傾斜部７が衝撃により屈曲される際の屈曲支点方向への変形力Ｆａが作用する。なお、屈曲支点とは、屈曲部７ａの曲げ中心部のことであり、この場合には傾斜部７の下面７ｂと後部直線部８の下面８ｂとの交点Ｐとなる。また、この屈曲支点Ｐは、サイドメンバ５の形状や衝撃力などによって多少位置が移動する場合があるが、屈曲部７ａにおける外角側、つまり傾斜部７の下面７ｂと後部直線部８の下面８ｂとの交点側に位置する。
【００２３】
しかし、バルクヘッド９の左右端がそれぞれサイドメンバ５の左右壁の内面に結合されているので、この変形力Ｆａも、バルクヘッド９のアーチ部１０に作用して、アーチ面１０ａに沿って前後方向へ分散される。そしてアーチ面１０ａには、この分散された変形力Ｆａに対抗して面内圧縮力Ｆａ′（図示せず）が作用して、分散された変形力Ｆａはそれぞれに対して作用する面内圧縮力Ｆａ′により相殺される。
【００２４】
また、図３（ａ）はサイドメンバ５の衝撃力が与えられていない状態でのバルクヘッド９が配設されているサイドメンバ５の上面視である。そして、傾斜部７に衝撃が入力されて、傾斜部７が時計回転方向に回転するように変形しようとすると、図３（ｂ）に示すように、サイドメンバ５の側壁及びバルクヘッド９のフランジ１３が内側に倒れ込もうとする。なお、傾斜部７の変形によりサイドメンバ５の側壁がサイドメンバ５の車幅方向内側に倒れ込むように変形する例について説明するが、側壁は傾斜部７の変形によりサイドメンバ５の車幅方向外側に倒れ込むように変形する場合もある。
【００２５】
このように、傾斜部７の時計回り方向への変形により、サイドメンバ５の傾斜部７と後部直線部８との接続部、つまり屈曲部７ａにおける左右側壁がサイドメンバ５の内側（外側）に倒れ込むと、該側壁にサイドメンバ５内側への変形力Ｆｃが作用して、この変形力Ｆｃは左右側壁と連結されているバルクヘッド９に作用することとなる。
【００２６】
バルクヘッド９に車幅方向への変形力Ｆｃが作用すると、アーチ部１０のアーチ面１０ａに変形力Ｆｃに対抗して車幅方向の面内圧縮力（引張力）Ｆｃ′（図示せず）が作用する。そして、変形力Ｆｃが面内圧縮力Ｆｃ′により相殺されることにより、サイドメンバ５の側壁の内側（外側）への変形が抑制される。
以上説明したように、サイドメンバ５に前方からの衝撃力が与えられて、傾斜部７が、後部直線部８との接続部を中心として回転するように変形しようとすると、傾斜部７にモーメントＭｂが発生して、バルクヘッド９のアーチ部１０にモーメントＭｂが作用するが、アーチ面１０ａにモーメントＭｂに対抗する面内圧縮力Ｍｂ′が作用して、アーチ部１０に作用するモーメントＭｂを相殺するので、傾斜部７におけるモーメントＭｂがアーチ部１０の面内圧縮力によって支えられて、モーメントＭｂが相殺されて軽減されることとなり、傾斜部の時計回り方向への変形が抑制される。
【００２７】
また、傾斜部７が時計回り方向へ変形することにより、傾斜部７と後部直線部８との接続部には、屈曲支点方向への変形力Ｆａが作用するが、バルクヘッド９におけるアーチ部１０の左右端部がそれぞれサイドメンバ５の左右壁内面に結合されており、この変形力Ｆａがバルクヘッド９のアーチ部１０に入力されてアーチ面１０ａの前後方向へ分散される。そして、アーチ面１０ａには、この分散された変形力Ｆａに対抗して面内圧縮力Ｆａ′が発生する。
【００２８】
よって、アーチ部１０に分散される変形力Ｆａは、アーチ部１０に生じる面内圧縮力Ｆａ′によって支えられて、変形力Ｆａが相殺されて軽減されることとなり、傾斜部７の時計回り方向への変形が抑制される。
さらに、傾斜部７が時計回り方向へ変形することにより、傾斜７部と後部直線部８との接続部、つまり屈曲部７ａにおけるサイドメンバ５の側壁に車幅方向内側又は外側への倒れ込もうとする変形力Ｆｃが発生する。そして、この変形力Ｆｃがサイドメンバ５の左右壁内面に結合されているバルクヘッド９のアーチ部１０に作用して、アーチ部１０のアーチ面１０ａにこの変形力Ｆｃに対抗した面内圧縮力Ｆｃ′が発生する。
【００２９】
よって、車幅方向内側又は外側への変形力Ｆｃは、アーチ部１０に生じる面内圧縮力Ｆｃ′によって支えられて、変形力Ｆｃが相殺されて軽減されることとなり、サイドメンバ５の左右側壁における車幅方向内側又は外側への変形が抑制される。
このように、サイドメンバ５の屈曲部７ａにおける局所的な変形を、アーチ状のバルクヘッド９によって支えることによって、モーメントや変形力などの応力に対する変形抵抗を増大させることができるので、従来の補強部材よりも板厚を薄くしたり小さく構成したりして重量を低減することができる。
【００３０】
なお、モーメントＭｂ及び変形力Ｆａに対抗してアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力Ｍｂ′，Ｆａ′はアーチ面１０ａに沿って前後方向に作用し、変形力Ｆｃに対抗してアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力Ｆｃ′はアーチ面１０ａに沿って車幅方向に作用する。したがって、面内圧縮力Ｍｂ′，Ｆａ′とＦｃ′とは互いに直交する関係となるために、相互影響が少なく、各面内圧縮力は、それぞれのモーメントＭｂ又は変形力Ｆａ，Ｆｂに対抗して作用するものとなり、傾斜部７の変形がより的確に抑制されることとなる。
【００３１】
なお、アーチ部１０は、屈曲部７ａにおいて最大曲率となるような円弧状に形成されているので、変形量に対する受け荷重がより大きくなり、変形量をより低減することができる。
また、従来の補強プレートやリインフォースなどの補強部材では、補強部材が設けられる部分のみが補強される構成であったが、本実施形態のように補強部材が、アーチ状に形成されるバルクヘッド９で構成されると、サイドメンバ５の屈曲部７ａ全体を補強することができるので、補強部材を小さく構成することができ、補強部材の重量を低減することができる。
【００３２】
図４は、サイドメンバ５の変形量に対する受け荷重の関係を示したものである。図４における実線Ｌ１が本実施形態のサイドメンバ５におけるその関係を示し、破線Ｌ２が補強部材を有さないサイドメンバ５におけるその関係を示し、一点鎖線Ｌ３が従来の補強部材を備えたサイドメンバ５におけるその関係を示す。
図４に示されるように、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバ及び従来技術のサイドメンバに対して、同じ変形量における荷重を大きくすることができるので、補強部材を有さないサイドメンバ及び従来技術のサイドメンバに対して、変形量をより小さくすることができる。
【００３３】
つまり、衝突などにより、サイドメンバ５に前方からの所定値の衝撃エネルギが与えられるとすると、この衝撃エネルギは変形量に対する受け荷重の積算値となるために、変形量に対する受け荷重が大きいほど変形量は小さいものとなる。よって、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバ５や従来技術におけるサイドメンバ５に対して、変形量に対する受け荷重が大きいので、上述したように所定値の衝撃エネルギが与えられた場合の本実施形態におけるサイドメンバ５の変形量は、補強部材を有さないサイドメンバ５や従来技術のサイドメンバ５における変形量よりも小さくなり、衝撃によるサイドメンバ５の変形がより抑制されることとなる。
【００３４】
そして、本実施形態におけるサイドメンバ５は、補強部材を有さないサイドメンバや従来技術におけるサイドメンバよりも、変形量を小さく抑えることができるので、傾斜部７と後部直線部８との間での屈曲変形が抑制されて、乗員の足元の空間を確保することができる。
また、従来の補強部材に対して変形量を低減することができるので、従来と同様の変形量となるように構成する場合には、補強部材、つまりバルクヘッド９を小さく構成したりすることができるために、バルクヘッド９の重量を低減することができる。
【００３５】
本実施形態における補強部材としてのバルクヘッド９は、アーチ部１０とアーチ部１０の後端に連設されている水平部１１とによって構成され、この水平部１１が後部直線部８に固設されているので、傾斜部７の変形に伴うアーチ部１０のアーチ面１０ａに発生する面内圧縮力が確実に作用することとなり、屈曲部７ａにおける変形がより低減されることとなる。
【００３６】
なお、本実施形態におけるバルクヘッド９は、アーチ部１０と水平部１１によって構成されているが、アーチ部１０のみによって構成されてもよい。ただし、傾斜部７の変形に伴いアーチ部１０のアーチ面１０ａに作用するモーメントＭｂや変形力Ｆａや変形力Ｆｃに対抗して発生する各面内圧縮力が、モーメントＭｂや変形力Ｆａ，Ｆｃに対して効果的に作用するように配設されればよい。
【００３７】
また、バルクヘッド９が、上述した実施形態のようにアーチ部１０と水平部１１とを有するとともに、アーチ部１０の前端から傾斜部７の下面７ｂに沿って前上方へ延出するように配設される前方傾斜部を設けてもよい。この場合には、傾斜部７の変形に伴い発生するモーメントＭｂが確実にアーチ部１０に伝達されて、アーチ面１０ａに発生する面内圧縮力が的確に作用することとなり、傾斜部７の変形がより適正に抑制される。
【００３８】
また、傾斜部７の変形に伴うバルクヘッド９の左右側壁の車幅方向への倒れ込みに伴う変形力Ｆｃが、この前方傾斜部にも作用して、この前方傾斜部にも変形力Ｆｃに対抗した面内圧縮力が発生することとなり、この前方傾斜部における面内圧縮力によりバルクヘッド９の左右側壁の車幅方向への倒れ込みがより低減されて、屈曲部７ａにおける変形がより抑制されることとなる。
【００３９】
本実施形態におけるバルクヘッド９では、アーチ部１０及び水平部１１が、フランジ１３によってサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合される構成であったが、これに限定されるものではなく、アーチ面１０ａに発生する面内圧縮力（引張力）によってサイドメンバ５の変形が抑制されるように、アーチ面１０ａがサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合されればよい。なお、上述した実施形態のように、バルクヘッド９にフランジ１３を設けて、このフランジ１３をサイドメンバ５の左右側壁の内面に結合させることにより、結合がより確実に行われるとともに、サイドメンバ５の変形に伴うモーメントＭｂや変形力ＦＡ，Ｆｃが確実にアーチ面１０ａに伝達されるので、より的確にサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。また、従来と同様に、スポット溶接による組立方法によって結合させることができるので、安価に構成することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、バルクヘッド９の左右端がサイドメンバ５の左右側壁の内面にそれぞれ結合される構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バルクヘッド９の前端部、つまりアーチ部１０の前端部１３を傾斜部７の下壁に結合させ、バルクヘッド９の後端部、つまりアーチ部１０又は水平部１１の後端部を後部直線部８の下壁に結合されるようにして、左右端がサイドメンバ５の左右側壁に結合されないように構成してもよい。このように構成される場合においても、バルクヘッド９には、傾斜部７の変形に伴い生じるモーメントＭｂに対向した面内圧縮力Ｍｂ′がアーチ面１０ａに作用して、この面内圧縮力Ｍｂ′によってサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。
【００４１】
なお、上述した実施形態のように、バルクヘッド９の左右端部をサイドメンバ５の左右壁の内面に結合させるように構成した方が、上述したように、屈曲部７ａにおける変形に伴う変形力Ｆａ，Ｆｃに対抗した面内圧縮力Ｆａ′，Ｆｃ′がアーチ面１０ａに作用することとなり、屈曲部７ａにおけるサイドメンバ５の変形がより抑制される。
【００４２】
上述した実施形態におけるバルクヘッド９は、水平部１１が後部直線部８の下面８ｂに対して若干の隙間が設けられている。これは、水平部１１と後部直線部８との間に隙間を設けることにより、バルクヘッド９の溶接後の電着塗装を行う場合に、バルクヘッド９とサイドメンバ５との間における表面を適正に塗装するためである。
【００４３】
なお、バルクヘッド９とサイドメンバ５との結合は、スポット溶接とされているために、スポット溶接部の隙間からも塗装液が流入していくため、隙間を設けなくとも好適に塗装が行われる。この場合にも、アーチ部１０の前端部１３が傾斜部７に結合されて、後端部が後部直線部８に近接して固定されるので、アーチ部１０における曲率を大きくとることができ、アーチ部１０による変形抑制がより好適に行われる。
【００４４】
上述した実施形態では、サイドメンバ５の車両前方側における傾斜部７と後部直線部８との屈曲部７ａにバルクヘッド９を配設して、該屈曲部７ａにおける屈曲変形を抑制させるように構成される例について説明したが、本発明におけるバルクヘッド９はこれに限定されるものではなく、前後方向からの衝撃により屈曲されるような構成とされているサイドメンバ５において、屈曲するような箇所に同様なバルクヘッド９を設ければ、同様の効果を奏することができる。
【００４５】
例えば、車室後方側の後部直線部８と傾斜部との屈曲部に同様に構成されるバルクヘッド９を配設させることにより、サイドメンバ５に後方から衝撃が加えられる場合にも、サイドメンバ５の傾斜部における変形が抑制されて、車室後方側の車室内の空間が確保されることとなる。
また、図５に示されるように、前部直線部６と傾斜部７とを接続して屈曲するように構成されている屈曲部７ｃに、上述した実施形態と同様のアーチ形のバルクヘッド９を設けてもよい。この場合には、アーチ部１０の内面が上方向を向くように配設され、つまり前部直線部６と傾斜部７との屈曲支点である前部直線部６の上面と傾斜部７の上面との交点側を向くように配設され、アーチ部１０の後端に連設されている水平部１１が、傾斜部７に沿って左右側壁の内面に結合される。
【００４６】
この場合に、サイドメンバ５に前方から衝撃が与えられると、前部直線部６は、傾斜部７に対して屈曲部７ｃを中心として、図５における反時計回り方向へと回転しようとする。
しかし、前部直線部６に発生する反時計回り方向のモーメントに対抗してアーチ面１０ａに面内圧縮力が働く。また、屈曲部７ｃに屈曲支点側へと作用する変形力がアーチ面１０ａによって前後方向へ分散されるが、この分散された変形力に対抗してアーチ面１０ａに面内圧縮力が働く。さらに、前部直線部６の回転変形によりサイドメンバ５の左右側壁が車幅方向内側又は外側へ倒れ込むように変形する際に生じる変形力がアーチ面１０ａに作用して、この変形力に対抗した面内圧縮力が働く。
【００４７】
このように、上述した実施形態と同様に、サイドメンバ５の屈曲部７ｃ、つまり前部直線部６と傾斜部７との接続部にモーメントや変形力が作用すると、これらのモーメントや変形力を相殺するようにアーチ面１０ａに面内圧縮力が生じることにより、屈曲部７ｃにおけるサイドメンバ５の変形が抑制されることとなる。
上述した実施形態では、車体の主要骨格をなすサイドメンバ５の屈曲部にバルクヘッドが設けられる例について説明したが、サイドメンバ５に直交するように設けられるクロスメンバやピラー内部における屈曲部に同様のバルクヘッドを設けるようにして、衝撃による屈曲部の変形を抑制することも可能である。
なお、これまでサイドメンバ５が屈曲するような形状とされている屈曲部にバルクヘッド９を配設して、屈曲部における変形を抑制するように構成されるサイドメンバ５の補強構造について説明したが、本発明における補強部材、つまりバルクヘッド９は、サイドメンバ５が湾曲するような形状とされている湾曲部に配設されて、衝撃による湾曲部の変形を抑制するように構成してもよい。
また、この際には、バルクヘッド９を、アーチ部１０の内面が湾曲部の外周方向に向くように配設して、上述した実施形態と同様に変形に伴い生じるモーメントや変形力に対抗して、アーチ面１０ａに面内圧縮力が作用するように構成されればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、車体の左右側にそれぞれ車体前後方向に延びて設けられ断面が略凹字状のサイドメンバ体と、これらのサイドメンバ体の上記凹字状の内面に結合された補強用のブラケット体とを具備する車体のサイドメンバ構造において、上記サイドメンバ体が、屈曲部を有し、該屈曲部に、略円弧状に形成された円弧状部分を有するブラケット体が、上記円弧中心が上記屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられるので、サイドメンバの長手方向の衝撃力が与えられて、屈曲部にモーメントや変形力などの応力が作用しても、略円弧状に形成され円弧状部分の円弧中心が屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられているブラケット体に、該応力に対抗する面内圧縮力が生じて、該応力が軽減される。よって、衝撃力によるサイドメンバの屈曲部での変形が抑制されるので、車室内の空間を確保することができ、車両の安全性が向上されるとともに、ブラケット体をコンパクトに構成することができ、ブラケット体による重量の増加を最小限に抑えることができる。また、上記ブラケット体は、上記円弧状部分と、該円弧状部分の後端に連設された直線状の水平部とをそなえ、上記円弧状部分と上記水平部とがいずれも上記サイドメンバ体に結合されているので、円弧状部分に発生する面内圧縮力が確実に作用することとなり、屈曲部における変形がより低減されることとなる。
【００４９】
また、請求項２記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、上記ブラケット体が、上記サイドメンバ体と略同等の左右幅に形成され、上記サイドメンバ体の左右壁内面に左右端がそれぞれ重合されているので、屈曲部の変形に伴い発生する応力や変形力が円弧状に形成されるブラケット体に好適に入力され、これらの応力や変形力に対抗した面内圧縮力により、これらの応力や変形力が軽減される。よって、サイドメンバの屈曲部における変形がより抑制されることとなり、車室内の空間をより確保することができ、車両の安全性がより向上されて、ブラケット体をよりコンパクトに構成することができ、ブラケット体による重量の増加をより低減することができる。
請求項４記載の本発明の車体のサイドメンバ構造によれば、上記サイドメンバ体は、下壁と左右壁とをそなえ、上記ブラケット体は、上記サイドメンバ体の上記左右壁に結合され、上記ブラケット体の上記水平部と上記サイドメンバ体の上記下壁との間には隙間が設けられているので、ブラケット体をサイドメンバ体に結合した後で電着塗装を行う場合に、ブラケット体をサイドメンバ体との間における表面を適正に塗装できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるサイドメンバにおける上面図である。
【図４】サイドメンバの変形量と荷重との関係を示す図である。
【図５】本発明の変形例によるサイドメンバにおける側面図である。
【図６】従来例によるサイドメンバにおける側面図である。
【符号の説明】
５ サイドメンバ（サイドメンバ体）
６ 前部直線部
７ 傾斜部
７ａ，７ｃ 屈曲部
８ 後部直線部
９ 補強部材（ブラケット体）としてのバルクヘッド
１０ アーチ部
１０ａ アーチ面
１１ 水平部
１１ａ 水平面
１２ フランジ
Claims (4)
- 車体の左右側にそれぞれ車体前後方向に延びて設けられ断面が略凹字状のサイドメンバ体と、これらのサイドメンバ体の上記凹字状の内面に結合された補強用のブラケット体とを具備する車体のサイドメンバ構造において、
上記サイドメンバ体が、屈曲部を有し、
該屈曲部に、略円弧状に形成された円弧状部分を有するブラケット体が、上記円弧状部分の円弧中心が上記屈曲部の曲げ中心部を向くように設けられ、
上記ブラケット体は、上記円弧状部分と、該円弧状部分の後端に連設された直線状の水平部とをそなえ、上記円弧状部分と上記水平部とがいずれも上記サイドメンバ体に結合され、
上記サイドメンバ体は、傾斜部と、上記傾斜部の前方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた前部直線部と、上記傾斜部の後方に上記屈曲部を介して連続して一体に設けられた後部直線部とをそなえ、
上記円弧状部分は、上記の何れかの屈曲部の前後にわたって結合され、上記水平部は、上記円弧状部分の結合される上記屈曲部の直後方に位置する上記傾斜部又は上記後部直線部に結合されている
ことを特徴とする、車体のサイドメンバ構造。 - 上記ブラケット体が、上記サイドメンバ体と略同等の左右幅に形成され、上記サイドメンバ体の左右壁内面に左右端がそれぞれ重合されている
ことを特徴とする、請求項１記載の車体のサイドメンバ構造。 - 上記ブラケット体に形成される上記円弧状部分は、上記屈曲部の内側に配設されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の車体のサイドメンバ構造。
- 上記サイドメンバ体は、下壁と左右壁とをそなえ、上記ブラケット体は、上記サイドメンバ体の上記左右壁に結合され、上記ブラケット体の上記水平部と上記サイドメンバ体の上記下壁との間には隙間が設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体のサイドメンバ構造。
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