JP4158410B2 - 車体構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突荷重が副部材を介して車体骨格を成す本体部材に軸方向に入力されるように構成された車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車体構造としては、例えば特開２０００−５３０１９号公報に開示されたものがあり、これをフロントサイドメンバの前端にバンパーステイを結合する部分に適用した場合、副部材となるバンパーステイの塑性変形反力（Ｆ1）が本体部材となるサイドメンバの降伏点反力（Ｆ2）よりも低く、かつ、このサイドメンバの塑性変形反力（Ｆ3）よりも高くなることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バンパーステイの静動比がサイドメンバの静動比よりも低い場合、バンパーステイの反力低下率よりもサイドメンバの反力低下率が大きくなるため、高速衝突時にはＦ2＞Ｆ1＞Ｆ3の関係が成り立って軸方向入力に対してバンパーステイ側から変形を発生できるにしても、低速衝突時にはバンパーステイの塑性変形反力Ｆ１よりもサイドメンバの降伏点反力Ｆ２が低くなるため、バンパーステイは変形せずにサイドメンバの方から変形が起こってしまう。
【０００４】
このため、低速衝突時の比較的ダメージの少ない場合にあっても、比較的簡単に交換可能なバンパーステイに変形が生じないで、車体骨格の本体部分となるサイドメンバに損傷が発生することになり、その修復に多くの時間と費用が費やされてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は高速衝突時はもとより、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっても、軸方向入力に対して車体骨格を成す本体部材に先んじて副部材から変形させることができる車体構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車体構造にあっては、車体前後方向に延在配置した本体部材の前部に強度が低い降伏点低減部を設け、この降伏点低減部に接合されて該降伏点低減部を補強する接合部と、本体部材の前端にこの本体部材と同軸状態で結合された副部材の後部の内方に差し込まれる剥離力付加部分とからなる補強部材を設け、衝突荷重の入力により副部材の変形が前記副部材の後部に到達したときに、前記剥離力付加部分が後方へ押圧されることにより、前記接合部を剥離させて前記本体部材の前部の強度を低下させる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の車体構造によれば、高速衝突時および低速衝突時に関わりなく、かつ、副部材の塑性変形反力を低下させることなく副部材から本体部材へと順次変形させることができるため、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっても、可能な限り損傷を副部材にとどめることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
図１〜図７は本発明にかかる車体構造の第１実施形態を示し、図１は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図２は本体部材の端部斜視図、図３は副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図、図４は副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図、図５は衝突時における副部材と本体部材の反力特性を示す模式図、図６は副部材の寸法を示す斜視図、図７は副部材の反力特性を示す説明図である。
【００１０】
本実施形態では、図１に示すように本体部材としてのフロントサイドメンバ（以下、サイドメンバと称す）１０と、副部材としてのバンパーステイ１１との結合部分に適用している。
【００１１】
サイドメンバ１０は車幅方向両側に配置されていて、断面コ字状のインナパネル１０ａと平板状のアウタパネル１０ｂとを接合することにより矩形状の閉断面構造として構成され、このサイドメンバ１０は全体として車体前後方向に延在配置してあって、前面衝突時にこのサイドメンバ１０の軸方向に入力する衝突荷重に対して、該サイドメンバ１０の軸方向の圧潰変形により衝撃エネルギーを吸収する主要なエネルギー吸収部材として機能している。
【００１２】
バンパーステイ１１は断面矩形状の押出し材により、又はパネル材により矩形状の閉断面構造に形成し、その前端を車幅方向に延在するバンパーアーマチャー１２の両端部後面１２ａに結合するとともに、後端にサイドメンバ１０に取り付けるための第１エンドプレート１３を結合してある。
【００１３】
一方、サイドメンバ１０の前端には第２エンドプレート１４を結合し、第１，第２エンドプレート１３，１４の四隅部分に形成した取付孔１３ａ，１４ａを通して締結手段としてのボルト１５，ナット１５ａで結合することにより、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１とが同軸状態で結合され、前面衝突時にバンパーアーマチャー１２に入力した衝突荷重が、バンパーステイ１１を介してサイドメンバ１０の前端部に入力されるようになっている。
【００１４】
前記第１，第２エンドプレート１３，１４それぞれの中央部には、図３にも示すように後述のレインフォース２２の凸設部２２ｂを挿入するための開口部１３ｂ，１４ｂを形成してある。
【００１５】
ここで、本実施形態にあっては前記バンパーステイ１１の塑性変形反力を、荷重入力方向前部（以下、前部と称する）１１Ａよりも荷重入力方向後部（以下、後部と称する）１１Ｂを高くするとともに、このバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力をサイドメンバ１０の降伏点反力よりも低くしてある。
【００１６】
また、バンパーステイ１１の後部１１Ｂの変形時に、サイドメンバ１０の降伏点反力をその塑性変形反力と略同レベルまで低下させる降伏点低減機構２０を設けてある。
【００１７】
降伏点低減機構２０は、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄの前端部に形成した降伏点低減部としてのスリット２１と、このスリット２１に取付けられてバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達する時点で除去される補強部材としてのレインフォース２２と、によって構成してある。
【００１８】
レインフォース２２は、前記スリット２１の荷重入力方向前後に跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）した平板状の溶接部分２２ａと、バンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達すると、前記溶接部分２２ａを前方のスポット溶接箇所Ｗｆから剥離する方向に変形させる剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと、を設けて構成してある。
【００１９】
溶接部分２２ａは上下１対設けられて、図２に示すように上，下壁１０ｃ，１０ｄのそれぞれの内側から前記スリット２１を覆ってスポット溶接Ｗｆ，Ｗｒする一方、前記凸設部２２ｂは上下一対の溶接部分２２ａ間の中央部に位置して車両前方に突設され、これら溶接部分２２ａの前端部と凸設部２２ｂの後端部とを、荷重入力方向（前後方向）に対して略直角に延びる腕部２２ｃを介して連結してある。
【００２０】
前記レインフォース２２の取付け状態では、図２に示すように凸設部２２ｂがサイドメンバ１０の前端から突設し、この凸設部２２ｂは図３に示すように第１，第２エンドプレート１３，１４の開口部１３ｂ，１４ｂからバンパーステイ１１の内方に差し込んである。
【００２１】
このとき、図３に示すようにバンパーステイ１１の全長をＬとしたときに、前記差し込んだ凸設部２２ｂの先端（前端）とバンパーアーマチャー１２の後面１２ａとの間には隙間ａを設けてあって、該隙間ａに相当する部分がバンパーステイ１１の前部１１Ａとなり、残りの部分（Ｌ−ａ）が後部１１Ｂとなるようにしてある。
【００２２】
また、前記凸設部２２ｂはバンパーステイ１１内に位置することから、このバンパーステイ１１の補強部材として機能し、この凸設部２２ｂはバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力を増大させる機能を兼ねている。
【００２３】
ここで、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１の形成材料を選択することにより、バンパーステイ１１の静動比をαｂとし、サイドメンバ１０の静動比をαｓとして設定する。
【００２４】
また、バンパーステイ１１の後部１１Ｂにおける高速衝突時の塑性変形反力をＦｂｄとし、サイドメンバ１０の高速衝突時の降伏点反力をＦｓｄとした場合に、低速衝突時にＦｓｄ＞（αｓ／αｂ）＞Ｆｂｄの関係を満たすように設定してある。
【００２５】
ところで、前記静動比は、材料を静的にゆっくりと変形させた時と、高速の歪み速度で変形させた時との引張強さの比を表すものとし、例えば衝突時に相当する歪み速度１０３／ｓ以上の高速変形（動的変形）時と、１０−３〜１０−１／ｓとゆっくり変形する静的変形時では、鋼板の応力・歪み曲線の形が大きく異なり、高速変形では強さが大幅に増すことが確かめられている。
【００２６】
また、本実施形態の車体構造では、図６に示すようにバンパーステイ１１の断面の縦，横の寸法をそれぞれｐ，ｑとし、バンパーステイ１１の変形が変形初期から塑性変形反力の高い後部１１Ｂに到達するまでのストロークａ（図３参照）を、ａ＝（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）の関係を満たすように設定してある。
【００２７】
以上の構成によりこの第１実施形態の車体構造にあっては、前面衝突によりバンパーアーマチャー１２の変形を伴いつつバンパーステイ１１を介してサイドメンバ１０に衝突荷重が軸方向に入力されると、図４に示すようにバンパーステイ１１の変形（軸圧潰）に伴って隙間ａが潰れると、バンパーアーマチャー１２の後面１２ａがレインフォース２２の凸設部２２ｂの先端に干渉してこの凸設部２２ｂを後方に押圧する。
【００２８】
すると、前記押圧力が腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａの前端部に伝達されることにより、溶接部分２２ａには後方のスポット溶接部Ｗｒを支点とするモーメントＭが働いて、前方のスポット溶接部Ｗｆに剥離力が発生し、スポット溶接は剥離力に弱いためこのスポット溶接部Ｗｆは剥離して、スリット２１から溶接部分２２ａを除去してこのスリット２１を開口する。
【００２９】
このようにスリット２１が開口することにより、このスリット２１を形成した部分の強度が低下されているため、バンパーステイ１１の後部１１Ｂの変形時には、サイドメンバ１０の降伏点反力が塑性変形反力と略同レベルまで低下するようになる。
【００３０】
以下、前記バンパーステイ１１の変形量（ストローク）と、このバンパーステイ１１およびサイドメンバ１０に働く反力との関係から、高速衝突時と低速衝突時の挙動を図５の模式図を用いて説明する。
【００３１】
高速衝突時は、バンパーステイ１１の塑性変形反力が低い前部１１Ａが変形する時点では、このバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力は見かけ上Ｆｂｄとなり、また、このときは、サイドメンバ１０の降伏点反力は降伏点低減機構２０が作動しない状態、つまりスリット２１がレインフォース２２の溶接部分２２ａによって覆われているためＦｓｄである。
【００３２】
そして、更に変形が進行してバンパーステイ１１の後部１１Ｂに変形が及ぶと、レインフォース２２の凸設部２２ｂに押圧力が作用して溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離するため、スリット２１が現れて降伏点低減機構２０が作動状態となり、サイドメンバ１０の降伏点反力は塑性変形反力と同レベルまで低下する。
【００３３】
一方、低速衝突時は、バンパーステイ１１の静動比がαｂであり、サイドメンバ１０の静動比がαｓであるため、バンパーステイ１１の荷重入力方向後部の塑性変形反力はＦｂｄ／αｂとなるとともに、サイドメンバ１０の降伏点反力はＦｓｄ／αｓとなる。
【００３４】
このとき、Ｆｓｄ＞（αｓ／αｂ）＞Ｆｂｄの関係を満たすように設定してあるため、サイドメンバ１０が変形する以前にバンパーステイ１１の後部１１Ｂが変形し、これによってレインフォース２０の凸設部２２ｂに押圧力が作用して前記降伏点低減機構２０が同様に作動するため、前記高速衝突時と同様にサイドメンバ１０の降伏点反力は塑性変形反力と同レベルまで低下する。
【００３５】
従って、高速衝突時および低速衝突時に関わりなく、かつ、バンパーステイ１１の塑性変形反力を低下させることなく、バンパーステイ１１からサイドメンバ１０へと順次変形させることができる。
【００３６】
このため、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっては、サイドメンバ１０に先んじてバンパーステイ１１を変形させることができるため、可能な限り損傷をバンパーステイ１１に止めることができる。
【００３７】
従って、バンパーステイ１１のみが損傷した場合は、第１エンドプレート１３を第２エンドプレート１４から取り外して、バンパーステイ１１およびバンパーアーマチャー１２を交換するのみでよく、車体骨格を成すサイドメンバ１０を修復する作業が省略されることにより、破損個所の修復に要する時間を短縮するとともに、その修復コストを安く済ますことができる。
【００３８】
また、本実施形態では図６に示すようにバンパーステイ１１の断面の縦，横の寸法をそれぞれｐ，ｑとし、かつ、図３に示すストロークａは、
ａ＝（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）…（１）
としたので、図７に示すバンパーステイ１１の反力特性を得ることができ、バンパーステイ１１の反力がストロークに対してフラットに近付くため、車体変形特性や乗員障害値の安定化の点で望ましい結果となる。
【００３９】
つまり、バンパーステイ１と反力特性との関係は、前記図６，図７に示すような関係があることが知られている（自動車技術会論文集，Ｎｏ．７，１９７４，「車体のエネルギ吸収特性（第１報）」等）。
【００４０】
従って、反力特性の面からは図７に示すように隙間ａの寸法は、初期の｛（ｐ＋ｑ）／１６｝に順次｛（ｐ＋ｑ）／４｝がｎ個集合することによって決定されて概略次のようになっており、
ａ＝｛（ｐ＋ｑ）／１６｝、｛（ｐ＋ｑ）／１６｝＋（ｐ＋ｑ）／４、…、（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）…（２）
この（２）式から前記（１）の一般式が導き出される。
【００４１】
ところで、この第１実施形態の車体構造にあっては、降伏点低減機構２０を、サイドメンバ１０に形成した降伏点低減部としてのスリット２１と、このスリット２１に取付けられてバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達する時点で除去される補強部材としてのレインフォース２２とで構成したので、降伏点低減機構２０を簡単な構成にして確実に作動させることができる。
【００４２】
また、前記補強部材としてのレインフォース２２には、溶接部分２２ａと、剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと、を設け、溶接部分２２ａをスリット２１の荷重入力方向前後に跨って溶接するとともに、凸設部２２ｂはバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達すると、溶接部分２２ａを荷重入力方向前方の溶接箇所（前方のスポット溶接部Ｗｆ）から剥離する方向に変形させるようにしたので、前記後部１１Ｂの変形力を凸設部２２ｂに作用させることでスリット２１を現すことができるため、簡単な構成にして降伏点低減機構２０を確実に作動させることができる。
【００４３】
更に、前記剥離力付加部分としての凸設部２２ｂを、バンパーステイ１１の後部１１Ｂに位置させて補強部材として用いることにより、この凸設部２２ｂがバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力を増大させる機能を兼ねるようにしたので、バンパーステイ１１自体の構造を前部１１Ａと後部１１Ｂで変化させる必要が無くなるため、バンパーステイ１１の構造を簡単にすることができる。
【００４４】
更にまた、剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと前記溶接部分２２ａとの間に、荷重入力方向に対して略直角に延びる腕部２２ｃを設け、この腕部２２ｃを介して凸設部２２ｂに入力される荷重（押圧力）を溶接部分２２ａの剥離力として伝達するようにしたので、腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａに大きな剥離モーメントＭ（図４参照）を発生させることができるため、簡単な構成にして溶接部分２２ａを確実に剥離することができる。
【００４５】
また、前記剥離力付加部分を凸設部２２ｂとして、この凸設部２２ｂを腕部２２ｃから前方に突設してバンパーステイ１１の後部１１Ｂに挿入して並列配置したので、後部１１Ｂの変形時にはバンパーアーマチャー１２が干渉して凸設部２２ｂに押圧力が入力されるため、簡単な構造にして降伏点低減機構２０の作動タイミングを正確に取ることができる。
【００４６】
更に、降伏点低減部をサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄに形成したスリット２１としたので、加工が容易であり、かつ、スリット２１の開口面積によって降伏点の低減量を簡単かつ精度良く調整することができる。
【００４７】
更にまた、バンパーステイ１１とサイドメンバ１０との結合は、それぞれに設けた第１，第２エンドプレート１３，１４をボルト１５，ナット１５ａによって着脱自在としたので、衝突により破損したバンパーステイ１１の交換が容易になる。
【００４８】
図８，図９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。
【００４９】
図８は本体部材の結合部分の分解斜視図、図９は本体部材の結合部分の断面図である。
【００５０】
この第２実施形態の車体構造は、図８，図９に示すように降伏点低減部としてビード３０を用い、このビード３０をサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄ、つまり、前記第１実施形態のスリット２１に対応した位置に形成してある。
【００５１】
勿論、この第２実施形態にあっても前記ビード３０の荷重入力方向前後に跨って、レインフォース２２の溶接部分２２ａを溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００５２】
従って、この第２実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、降伏点低減部となるビード３０にあっても、レインフォース２２の溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、このビード３０が応力集中部分となって降伏点を低減することができる。
【００５３】
また、降伏点低減部をビード３０としたので、単にプレスで凹設するのみでよいため、加工が容易となる。
【００５４】
図１０，図１１は本発明の第３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。
【００５５】
図１０は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１１は本体部材の結合部分の断面図である。
【００５６】
この第３実施形態の車体構造は、図１０に示すように降伏点低減部として、サイドメンバ１０の一般部分の壁面よりも肉厚が小さい薄板３１で構成してある。
【００５７】
前記薄板３１はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａの断面形状と同形となる断面コ字状に形成し、この薄板３１をこのインナパネル１０ａの前端部にレーザー溶接により一体化してある。
【００５８】
そして、図１１に示すようにレインフォース２２の溶接部分２２ａを薄板３１とサイドメンバ１０とに跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００５９】
従って、この第３実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、レインフォース２２の溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、小さな肉厚で強度が低下した薄板３１に荷重が入力されることにより降伏点を低減することができる。
【００６０】
また、前記薄板３１はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａと同形状となる断面コ字状に形成してあるので、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄのみならず、内側壁１０ｅに対応する部分によっても降伏点を制御できる。
【００６１】
図１２，図１３は本発明の第４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。
【００６２】
図１２は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１３は本体部材の結合部分の断面図である。
【００６３】
この第４実施形態の車体構造は、図１２に示すように降伏点低減部として、サイドメンバ１０の一般部分の材料強度よりも低い低強度部材３２で構成してある。
【００６４】
前記低強度部材３２は前記第３実施形態の薄板３１と同様に、サイドメンバ１０のインナパネル１０ａの断面形状と同形となる断面コ字状に形成し、この低強度部材３２をインナパネル１０ａの前端部にレーザー溶接により一体化してある。
【００６５】
そして、図１３に示すようにレインフォース２２の溶接部分２２ａを低強度部材３２とサイドメンバ１０とに跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００６６】
従って、この第４実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、前記第３実施形態と同様に前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、低強度部材３２に荷重が入力されて降伏点を低減することができる。
【００６７】
また、この第４実施形態にあっても前記低強度部材３２はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａと同形状となる断面コ字状に形成してあるので、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄのみならず、内側壁１０ｅに対応する部分によっても降伏点を制御できる。
【００６８】
図１４〜図１６は本発明の第５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。
【００６９】
図１４は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１５は副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図、図１６は副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図である。
【００７０】
この第５実施形態の車体構造は、図１４，図１５に示すようにレインフォース２２の腕部２２ｃからサイドメンバ１０の内方に挿入する凹設部３３を形成するとともに、バンパーステイ１１の前部１１Ａから一体にプッシュロッド３４を延設し、これら凹設部３３とプッシュロッド３４によって剥離力付加部分を構成してある。
【００７１】
前記プッシュロッド３４は、第１，第２エンドプレート１３，１４の開口部１３ｂ，１４ｂを貫通して前記凹設部３３に、その底部３３ａとの間に所定間隔（ストロークａ）を設けて挿入している。
【００７２】
従って、この実施形態にあってはバンパーステイ１１の前部１１Ａが変形して後部１１Ｂに変形が到達すると、プッシュロッド３４の先端が凹設部３３の底部３３ａに干渉し、更なる荷重の入力により図１６に示すように腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａに剥離方向のモーメントＭを発生し、前方のスポット溶接部Ｗｆを剥離させることができる。
【００７３】
また、この第５実施形態ではストロークａの寸法をプッシュロッド３４の長さで決定することができるため、このプッシュロッド３４の長さを変更するのみで、同一の降伏点低減機構２０を車体重量の異なる複数の車種に共用することができる。
【００７４】
図１７，図１８は本発明の第６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。
【００７５】
図１７は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図１８は副部材と本体部材の結合部分の断面図である。
【００７６】
この第６実施形態の車体構造は、図１７，図１８に示すようにサイドメンバ１０の前端部において、アウタパネル１０ｂの上下両側部１０ｂ1，１０ｂ2を折曲して、インナパネル１０ａの上，下壁１０ｃ，１０ｄの外面に重ねてスポット溶接し、サイドメンバ１０の前端部外側を略突起部分の無い断面矩形状とするとともに、この前端部分をバンパーステイ１１の内側に嵌合してある。
【００７７】
そして、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１との嵌合部分相互に形成した取付孔３５を通して締結部材としての図外のボルト，ナットで着脱自在に結合している。
【００７８】
従って、この第６実施形態の車体構造にあっても、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１とがボルト，ナットで着脱自在に結合してあるため、バンパーステイ１１の交換作業が簡単になり、修復に要する時間や経費を削減することができる。
【００７９】
図１９，図２０は本発明の第７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。
【００８０】
図１９は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図２０は副部材と本体部材の結合状態の斜視図である。
【００８１】
この第７実施形態の車体構造は、補強部材を平板状レインフォース３６で構成し、この平板状レインフォース３６を、スリット２１を形成したサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄとバンパーステイ１１との間に跨って配置し、サイドメンバ１０側は溶接部分となってスリット１２の前後に跨って溶接（前方のスポット溶接部Ｗｆと後方のスポット溶接部Ｗｒ）するとともに、バンパーステイ１１側ではアーク溶接Ｗａにより結合してある。
【００８２】
このとき、平板状レインフォース３６をバンパーステイ１１に結合する前端部はバンパーステイ１１の後部１１Ｂに位置させてあり、このバンパーステイ１１の塑性変形反力を増大させる機能を兼ねている。
【００８３】
また、この実施形態ではバンパーステイ１１およびサイドメンバ１０の結合側端部を外方に折曲したフランジ部１１ｃ，１０ｆを形成し、これらフランジ部１１ｃ，１０ｆを互いに突き合わせて、エンドプレートを介すことなく図外のボルト，ナットで結合するようにしている。
【００８４】
従って、この第７実施形態の車体構造にあっては、バンパーステイ１１の変形が前部１１Ａから後部１１Ｂに到達すると、平板状レインフォース３６が全体的に後方に移動するため、前後のスポット溶接部Ｗｆ，Ｗｒに剪断力を作用させて剥離することになる。
【００８５】
また、この実施形態では補強部材が平板状レインフォース３６であるため、構造を簡素化することができる。
【００８６】
図２１は本発明の第８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。
【００８７】
図２１は副部材と本体部材の結合部分の断面図で、この第８実施形態の車体構造は、レインフォース２２の腕部２２ｃに波形部分３７を形成してある。
【００８８】
従って、この第８実施形態の車体構造では、凸設部２２ｂに入力された押圧力を腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａの剥離力として伝達する際、前記波形部分３７を伸展した後に剥離モーメントＭ（図４参照）を発生させることができるため、この波形部分３７の緩衝機能によってサイドメンバ１０の降伏点反力の変化を滑らかにしてショックを和らげることができる。
【００８９】
図２２は本発明の第９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。
【００９０】
図２２は副部材と本体部材の結合部分の断面図で、この第９実施形態の車体構造は、溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆを荷重入力方向に所定距離を設けて複数箇所（本実施形態では２箇所）設けてある。
【００９１】
従って、この第９実施形態の車体構造では、溶接部分２２ａに剥離モーメントＭが作用した際に、前後方向に設けた複数のスポット溶接部Ｗｆが前方から順に剥離していくため、サイドメンバ１０の降伏点反力の変化を滑らかに行ってショックを和らげることができる。
【００９２】
以上、第１〜第９実施形態によって本発明の車体構造を説明したが、第５〜第８実施形態では、降伏点低減部として第１実施形態と同様にスリット２１を形成した場合を示すが、勿論、これに限ることなく第２実施形態のビード３０、第３実施形態の薄板３１、第４実施形態の低強度部材３２を降伏点低減部として用いてもよいことはいうまでもない。
【００９３】
また、第６，第８，第９実施形態では、レインフォース２２の剥離力付加部分として凸設部２２ｂを用いたが、これに限ることなく、第５実施形態に示した凹設部３３とプッシュロッド３４によって剥離力付加部分を構成することもできる。
【００９４】
ところで、本発明の車体構造は前記第１〜第９実施形態に限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他の各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態における本体部材の端部斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図。
【図５】本発明の第１実施形態における衝突時における副部材と本体部材の反力特性を示す模式図。
【図６】本発明の第１実施形態における副部材の寸法を示す斜視図。
【図７】本発明の第１実施形態における副部材の反力特性を示す説明図。
【図８】本発明の第２実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図９】本発明の第２実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１１】本発明の第３実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１３】本発明の第４実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１４】本発明の第５実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１５】本発明の第５実施形態における副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図。
【図１６】本発明の第５実施形態における副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図。
【図１７】本発明の第６実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１８】本発明の第６実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【図１９】本発明の第７実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図２０】本発明の第７実施形態における副部材と本体部材の結合状態の斜視図。
【図２１】本発明の第８実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【図２２】本発明の第９実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【符号の説明】
１０ フロントサイドメンバ（本体部材）
１１ バンパーステイ（副部材）
１１Ａ 荷重入力方向前部
１１Ｂ 荷重入力方向後部
１５ ボルト（締結部材）
１５ａ ナット（締結部材）
２０ 降伏点低減機構
２１ スリット（降伏点低減部）
２２ レインフォース（補強部材）
２２ａ 溶接部分
２２ｂ 凸設部（剥離力付加部分）
２２ｃ 腕部
３０ ビード（降伏点低減部）
３１ 薄板（降伏点低減部）
３２ 低強度部材（降伏点低減部）
３３ 凹設部（剥離力付加部分）
３４ プッシュロッド（剥離力付加部分）
３６ 平板状レインフォース（補強部材）
３７ 波形部分
Ｗｆ 前方のスポット溶接部
Ｗｒ 後方のスポット溶接部
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突荷重が副部材を介して車体骨格を成す本体部材に軸方向に入力されるように構成された車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車体構造としては、例えば特開２０００−５３０１９号公報に開示されたものがあり、これをフロントサイドメンバの前端にバンパーステイを結合する部分に適用した場合、副部材となるバンパーステイの塑性変形反力（Ｆ1）が本体部材となるサイドメンバの降伏点反力（Ｆ2）よりも低く、かつ、このサイドメンバの塑性変形反力（Ｆ3）よりも高くなることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バンパーステイの静動比がサイドメンバの静動比よりも低い場合、バンパーステイの反力低下率よりもサイドメンバの反力低下率が大きくなるため、高速衝突時にはＦ2＞Ｆ1＞Ｆ3の関係が成り立って軸方向入力に対してバンパーステイ側から変形を発生できるにしても、低速衝突時にはバンパーステイの塑性変形反力Ｆ１よりもサイドメンバの降伏点反力Ｆ２が低くなるため、バンパーステイは変形せずにサイドメンバの方から変形が起こってしまう。
【０００４】
このため、低速衝突時の比較的ダメージの少ない場合にあっても、比較的簡単に交換可能なバンパーステイに変形が生じないで、車体骨格の本体部分となるサイドメンバに損傷が発生することになり、その修復に多くの時間と費用が費やされてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は高速衝突時はもとより、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっても、軸方向入力に対して車体骨格を成す本体部材に先んじて副部材から変形させることができる車体構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車体構造にあっては、車体前後方向に延在配置した本体部材の前部に強度が低い降伏点低減部を設け、この降伏点低減部に接合されて該降伏点低減部を補強する接合部と、本体部材の前端にこの本体部材と同軸状態で結合された副部材の後部の内方に差し込まれる剥離力付加部分とからなる補強部材を設け、衝突荷重の入力により副部材の変形が前記副部材の後部に到達したときに、前記剥離力付加部分が後方へ押圧されることにより、前記接合部を剥離させて前記本体部材の前部の強度を低下させる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の車体構造によれば、高速衝突時および低速衝突時に関わりなく、かつ、副部材の塑性変形反力を低下させることなく副部材から本体部材へと順次変形させることができるため、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっても、可能な限り損傷を副部材にとどめることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
図１〜図７は本発明にかかる車体構造の第１実施形態を示し、図１は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図２は本体部材の端部斜視図、図３は副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図、図４は副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図、図５は衝突時における副部材と本体部材の反力特性を示す模式図、図６は副部材の寸法を示す斜視図、図７は副部材の反力特性を示す説明図である。
【００１０】
本実施形態では、図１に示すように本体部材としてのフロントサイドメンバ（以下、サイドメンバと称す）１０と、副部材としてのバンパーステイ１１との結合部分に適用している。
【００１１】
サイドメンバ１０は車幅方向両側に配置されていて、断面コ字状のインナパネル１０ａと平板状のアウタパネル１０ｂとを接合することにより矩形状の閉断面構造として構成され、このサイドメンバ１０は全体として車体前後方向に延在配置してあって、前面衝突時にこのサイドメンバ１０の軸方向に入力する衝突荷重に対して、該サイドメンバ１０の軸方向の圧潰変形により衝撃エネルギーを吸収する主要なエネルギー吸収部材として機能している。
【００１２】
バンパーステイ１１は断面矩形状の押出し材により、又はパネル材により矩形状の閉断面構造に形成し、その前端を車幅方向に延在するバンパーアーマチャー１２の両端部後面１２ａに結合するとともに、後端にサイドメンバ１０に取り付けるための第１エンドプレート１３を結合してある。
【００１３】
一方、サイドメンバ１０の前端には第２エンドプレート１４を結合し、第１，第２エンドプレート１３，１４の四隅部分に形成した取付孔１３ａ，１４ａを通して締結手段としてのボルト１５，ナット１５ａで結合することにより、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１とが同軸状態で結合され、前面衝突時にバンパーアーマチャー１２に入力した衝突荷重が、バンパーステイ１１を介してサイドメンバ１０の前端部に入力されるようになっている。
【００１４】
前記第１，第２エンドプレート１３，１４それぞれの中央部には、図３にも示すように後述のレインフォース２２の凸設部２２ｂを挿入するための開口部１３ｂ，１４ｂを形成してある。
【００１５】
ここで、本実施形態にあっては前記バンパーステイ１１の塑性変形反力を、荷重入力方向前部（以下、前部と称する）１１Ａよりも荷重入力方向後部（以下、後部と称する）１１Ｂを高くするとともに、このバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力をサイドメンバ１０の降伏点反力よりも低くしてある。
【００１６】
また、バンパーステイ１１の後部１１Ｂの変形時に、サイドメンバ１０の降伏点反力をその塑性変形反力と略同レベルまで低下させる降伏点低減機構２０を設けてある。
【００１７】
降伏点低減機構２０は、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄの前端部に形成した降伏点低減部としてのスリット２１と、このスリット２１に取付けられてバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達する時点で除去される補強部材としてのレインフォース２２と、によって構成してある。
【００１８】
レインフォース２２は、前記スリット２１の荷重入力方向前後に跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）した平板状の溶接部分２２ａと、バンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達すると、前記溶接部分２２ａを前方のスポット溶接箇所Ｗｆから剥離する方向に変形させる剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと、を設けて構成してある。
【００１９】
溶接部分２２ａは上下１対設けられて、図２に示すように上，下壁１０ｃ，１０ｄのそれぞれの内側から前記スリット２１を覆ってスポット溶接Ｗｆ，Ｗｒする一方、前記凸設部２２ｂは上下一対の溶接部分２２ａ間の中央部に位置して車両前方に突設され、これら溶接部分２２ａの前端部と凸設部２２ｂの後端部とを、荷重入力方向（前後方向）に対して略直角に延びる腕部２２ｃを介して連結してある。
【００２０】
前記レインフォース２２の取付け状態では、図２に示すように凸設部２２ｂがサイドメンバ１０の前端から突設し、この凸設部２２ｂは図３に示すように第１，第２エンドプレート１３，１４の開口部１３ｂ，１４ｂからバンパーステイ１１の内方に差し込んである。
【００２１】
このとき、図３に示すようにバンパーステイ１１の全長をＬとしたときに、前記差し込んだ凸設部２２ｂの先端（前端）とバンパーアーマチャー１２の後面１２ａとの間には隙間ａを設けてあって、該隙間ａに相当する部分がバンパーステイ１１の前部１１Ａとなり、残りの部分（Ｌ−ａ）が後部１１Ｂとなるようにしてある。
【００２２】
また、前記凸設部２２ｂはバンパーステイ１１内に位置することから、このバンパーステイ１１の補強部材として機能し、この凸設部２２ｂはバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力を増大させる機能を兼ねている。
【００２３】
ここで、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１の形成材料を選択することにより、バンパーステイ１１の静動比をαｂとし、サイドメンバ１０の静動比をαｓとして設定する。
【００２４】
また、バンパーステイ１１の後部１１Ｂにおける高速衝突時の塑性変形反力をＦｂｄとし、サイドメンバ１０の高速衝突時の降伏点反力をＦｓｄとした場合に、低速衝突時にＦｓｄ＞（αｓ／αｂ）＞Ｆｂｄの関係を満たすように設定してある。
【００２５】
ところで、前記静動比は、材料を静的にゆっくりと変形させた時と、高速の歪み速度で変形させた時との引張強さの比を表すものとし、例えば衝突時に相当する歪み速度１０３／ｓ以上の高速変形（動的変形）時と、１０−３〜１０−１／ｓとゆっくり変形する静的変形時では、鋼板の応力・歪み曲線の形が大きく異なり、高速変形では強さが大幅に増すことが確かめられている。
【００２６】
また、本実施形態の車体構造では、図６に示すようにバンパーステイ１１の断面の縦，横の寸法をそれぞれｐ，ｑとし、バンパーステイ１１の変形が変形初期から塑性変形反力の高い後部１１Ｂに到達するまでのストロークａ（図３参照）を、ａ＝（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）の関係を満たすように設定してある。
【００２７】
以上の構成によりこの第１実施形態の車体構造にあっては、前面衝突によりバンパーアーマチャー１２の変形を伴いつつバンパーステイ１１を介してサイドメンバ１０に衝突荷重が軸方向に入力されると、図４に示すようにバンパーステイ１１の変形（軸圧潰）に伴って隙間ａが潰れると、バンパーアーマチャー１２の後面１２ａがレインフォース２２の凸設部２２ｂの先端に干渉してこの凸設部２２ｂを後方に押圧する。
【００２８】
すると、前記押圧力が腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａの前端部に伝達されることにより、溶接部分２２ａには後方のスポット溶接部Ｗｒを支点とするモーメントＭが働いて、前方のスポット溶接部Ｗｆに剥離力が発生し、スポット溶接は剥離力に弱いためこのスポット溶接部Ｗｆは剥離して、スリット２１から溶接部分２２ａを除去してこのスリット２１を開口する。
【００２９】
このようにスリット２１が開口することにより、このスリット２１を形成した部分の強度が低下されているため、バンパーステイ１１の後部１１Ｂの変形時には、サイドメンバ１０の降伏点反力が塑性変形反力と略同レベルまで低下するようになる。
【００３０】
以下、前記バンパーステイ１１の変形量（ストローク）と、このバンパーステイ１１およびサイドメンバ１０に働く反力との関係から、高速衝突時と低速衝突時の挙動を図５の模式図を用いて説明する。
【００３１】
高速衝突時は、バンパーステイ１１の塑性変形反力が低い前部１１Ａが変形する時点では、このバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力は見かけ上Ｆｂｄとなり、また、このときは、サイドメンバ１０の降伏点反力は降伏点低減機構２０が作動しない状態、つまりスリット２１がレインフォース２２の溶接部分２２ａによって覆われているためＦｓｄである。
【００３２】
そして、更に変形が進行してバンパーステイ１１の後部１１Ｂに変形が及ぶと、レインフォース２２の凸設部２２ｂに押圧力が作用して溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離するため、スリット２１が現れて降伏点低減機構２０が作動状態となり、サイドメンバ１０の降伏点反力は塑性変形反力と同レベルまで低下する。
【００３３】
一方、低速衝突時は、バンパーステイ１１の静動比がαｂであり、サイドメンバ１０の静動比がαｓであるため、バンパーステイ１１の荷重入力方向後部の塑性変形反力はＦｂｄ／αｂとなるとともに、サイドメンバ１０の降伏点反力はＦｓｄ／αｓとなる。
【００３４】
このとき、Ｆｓｄ＞（αｓ／αｂ）＞Ｆｂｄの関係を満たすように設定してあるため、サイドメンバ１０が変形する以前にバンパーステイ１１の後部１１Ｂが変形し、これによってレインフォース２０の凸設部２２ｂに押圧力が作用して前記降伏点低減機構２０が同様に作動するため、前記高速衝突時と同様にサイドメンバ１０の降伏点反力は塑性変形反力と同レベルまで低下する。
【００３５】
従って、高速衝突時および低速衝突時に関わりなく、かつ、バンパーステイ１１の塑性変形反力を低下させることなく、バンパーステイ１１からサイドメンバ１０へと順次変形させることができる。
【００３６】
このため、比較的ダメージの少ない低速衝突時にあっては、サイドメンバ１０に先んじてバンパーステイ１１を変形させることができるため、可能な限り損傷をバンパーステイ１１に止めることができる。
【００３７】
従って、バンパーステイ１１のみが損傷した場合は、第１エンドプレート１３を第２エンドプレート１４から取り外して、バンパーステイ１１およびバンパーアーマチャー１２を交換するのみでよく、車体骨格を成すサイドメンバ１０を修復する作業が省略されることにより、破損個所の修復に要する時間を短縮するとともに、その修復コストを安く済ますことができる。
【００３８】
また、本実施形態では図６に示すようにバンパーステイ１１の断面の縦，横の寸法をそれぞれｐ，ｑとし、かつ、図３に示すストロークａは、
ａ＝（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）…（１）
としたので、図７に示すバンパーステイ１１の反力特性を得ることができ、バンパーステイ１１の反力がストロークに対してフラットに近付くため、車体変形特性や乗員障害値の安定化の点で望ましい結果となる。
【００３９】
つまり、バンパーステイ１と反力特性との関係は、前記図６，図７に示すような関係があることが知られている（自動車技術会論文集，Ｎｏ．７，１９７４，「車体のエネルギ吸収特性（第１報）」等）。
【００４０】
従って、反力特性の面からは図７に示すように隙間ａの寸法は、初期の｛（ｐ＋ｑ）／１６｝に順次｛（ｐ＋ｑ）／４｝がｎ個集合することによって決定されて概略次のようになっており、
ａ＝｛（ｐ＋ｑ）／１６｝、｛（ｐ＋ｑ）／１６｝＋（ｐ＋ｑ）／４、…、（ｐ＋ｑ）×｛（１／１６）＋（１／４×ｎ）｝（ｎは整数）…（２）
この（２）式から前記（１）の一般式が導き出される。
【００４１】
ところで、この第１実施形態の車体構造にあっては、降伏点低減機構２０を、サイドメンバ１０に形成した降伏点低減部としてのスリット２１と、このスリット２１に取付けられてバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達する時点で除去される補強部材としてのレインフォース２２とで構成したので、降伏点低減機構２０を簡単な構成にして確実に作動させることができる。
【００４２】
また、前記補強部材としてのレインフォース２２には、溶接部分２２ａと、剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと、を設け、溶接部分２２ａをスリット２１の荷重入力方向前後に跨って溶接するとともに、凸設部２２ｂはバンパーステイ１１の変形が後部１１Ｂに到達すると、溶接部分２２ａを荷重入力方向前方の溶接箇所（前方のスポット溶接部Ｗｆ）から剥離する方向に変形させるようにしたので、前記後部１１Ｂの変形力を凸設部２２ｂに作用させることでスリット２１を現すことができるため、簡単な構成にして降伏点低減機構２０を確実に作動させることができる。
【００４３】
更に、前記剥離力付加部分としての凸設部２２ｂを、バンパーステイ１１の後部１１Ｂに位置させて補強部材として用いることにより、この凸設部２２ｂがバンパーステイ１１の後部１１Ｂの塑性変形反力を増大させる機能を兼ねるようにしたので、バンパーステイ１１自体の構造を前部１１Ａと後部１１Ｂで変化させる必要が無くなるため、バンパーステイ１１の構造を簡単にすることができる。
【００４４】
更にまた、剥離力付加部分としての凸設部２２ｂと前記溶接部分２２ａとの間に、荷重入力方向に対して略直角に延びる腕部２２ｃを設け、この腕部２２ｃを介して凸設部２２ｂに入力される荷重（押圧力）を溶接部分２２ａの剥離力として伝達するようにしたので、腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａに大きな剥離モーメントＭ（図４参照）を発生させることができるため、簡単な構成にして溶接部分２２ａを確実に剥離することができる。
【００４５】
また、前記剥離力付加部分を凸設部２２ｂとして、この凸設部２２ｂを腕部２２ｃから前方に突設してバンパーステイ１１の後部１１Ｂに挿入して並列配置したので、後部１１Ｂの変形時にはバンパーアーマチャー１２が干渉して凸設部２２ｂに押圧力が入力されるため、簡単な構造にして降伏点低減機構２０の作動タイミングを正確に取ることができる。
【００４６】
更に、降伏点低減部をサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄに形成したスリット２１としたので、加工が容易であり、かつ、スリット２１の開口面積によって降伏点の低減量を簡単かつ精度良く調整することができる。
【００４７】
更にまた、バンパーステイ１１とサイドメンバ１０との結合は、それぞれに設けた第１，第２エンドプレート１３，１４をボルト１５，ナット１５ａによって着脱自在としたので、衝突により破損したバンパーステイ１１の交換が容易になる。
【００４８】
図８，図９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。
【００４９】
図８は本体部材の結合部分の分解斜視図、図９は本体部材の結合部分の断面図である。
【００５０】
この第２実施形態の車体構造は、図８，図９に示すように降伏点低減部としてビード３０を用い、このビード３０をサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄ、つまり、前記第１実施形態のスリット２１に対応した位置に形成してある。
【００５１】
勿論、この第２実施形態にあっても前記ビード３０の荷重入力方向前後に跨って、レインフォース２２の溶接部分２２ａを溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００５２】
従って、この第２実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、降伏点低減部となるビード３０にあっても、レインフォース２２の溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、このビード３０が応力集中部分となって降伏点を低減することができる。
【００５３】
また、降伏点低減部をビード３０としたので、単にプレスで凹設するのみでよいため、加工が容易となる。
【００５４】
図１０，図１１は本発明の第３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。
【００５５】
図１０は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１１は本体部材の結合部分の断面図である。
【００５６】
この第３実施形態の車体構造は、図１０に示すように降伏点低減部として、サイドメンバ１０の一般部分の壁面よりも肉厚が小さい薄板３１で構成してある。
【００５７】
前記薄板３１はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａの断面形状と同形となる断面コ字状に形成し、この薄板３１をこのインナパネル１０ａの前端部にレーザー溶接により一体化してある。
【００５８】
そして、図１１に示すようにレインフォース２２の溶接部分２２ａを薄板３１とサイドメンバ１０とに跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００５９】
従って、この第３実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、レインフォース２２の溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、小さな肉厚で強度が低下した薄板３１に荷重が入力されることにより降伏点を低減することができる。
【００６０】
また、前記薄板３１はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａと同形状となる断面コ字状に形成してあるので、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄのみならず、内側壁１０ｅに対応する部分によっても降伏点を制御できる。
【００６１】
図１２，図１３は本発明の第４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。
【００６２】
図１２は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１３は本体部材の結合部分の断面図である。
【００６３】
この第４実施形態の車体構造は、図１２に示すように降伏点低減部として、サイドメンバ１０の一般部分の材料強度よりも低い低強度部材３２で構成してある。
【００６４】
前記低強度部材３２は前記第３実施形態の薄板３１と同様に、サイドメンバ１０のインナパネル１０ａの断面形状と同形となる断面コ字状に形成し、この低強度部材３２をインナパネル１０ａの前端部にレーザー溶接により一体化してある。
【００６５】
そして、図１３に示すようにレインフォース２２の溶接部分２２ａを低強度部材３２とサイドメンバ１０とに跨って溶接（前方のスポット溶接箇所Ｗｆと後方のスポット溶接箇所Ｗｒ）してあり、その他の構成も前記第１実施形態と同様としてある。
【００６６】
従って、この第４実施形態の車体構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、前記第３実施形態と同様に前方のスポット溶接部Ｗｆが剥離することにより、低強度部材３２に荷重が入力されて降伏点を低減することができる。
【００６７】
また、この第４実施形態にあっても前記低強度部材３２はサイドメンバ１０のインナパネル１０ａと同形状となる断面コ字状に形成してあるので、サイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄのみならず、内側壁１０ｅに対応する部分によっても降伏点を制御できる。
【００６８】
図１４〜図１６は本発明の第５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。
【００６９】
図１４は本体部材の結合部分の分解斜視図、図１５は副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図、図１６は副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図である。
【００７０】
この第５実施形態の車体構造は、図１４，図１５に示すようにレインフォース２２の腕部２２ｃからサイドメンバ１０の内方に挿入する凹設部３３を形成するとともに、バンパーステイ１１の前部１１Ａから一体にプッシュロッド３４を延設し、これら凹設部３３とプッシュロッド３４によって剥離力付加部分を構成してある。
【００７１】
前記プッシュロッド３４は、第１，第２エンドプレート１３，１４の開口部１３ｂ，１４ｂを貫通して前記凹設部３３に、その底部３３ａとの間に所定間隔（ストロークａ）を設けて挿入している。
【００７２】
従って、この実施形態にあってはバンパーステイ１１の前部１１Ａが変形して後部１１Ｂに変形が到達すると、プッシュロッド３４の先端が凹設部３３の底部３３ａに干渉し、更なる荷重の入力により図１６に示すように腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａに剥離方向のモーメントＭを発生し、前方のスポット溶接部Ｗｆを剥離させることができる。
【００７３】
また、この第５実施形態ではストロークａの寸法をプッシュロッド３４の長さで決定することができるため、このプッシュロッド３４の長さを変更するのみで、同一の降伏点低減機構２０を車体重量の異なる複数の車種に共用することができる。
【００７４】
図１７，図１８は本発明の第６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。
【００７５】
図１７は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図１８は副部材と本体部材の結合部分の断面図である。
【００７６】
この第６実施形態の車体構造は、図１７，図１８に示すようにサイドメンバ１０の前端部において、アウタパネル１０ｂの上下両側部１０ｂ1，１０ｂ2を折曲して、インナパネル１０ａの上，下壁１０ｃ，１０ｄの外面に重ねてスポット溶接し、サイドメンバ１０の前端部外側を略突起部分の無い断面矩形状とするとともに、この前端部分をバンパーステイ１１の内側に嵌合してある。
【００７７】
そして、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１との嵌合部分相互に形成した取付孔３５を通して締結部材としての図外のボルト，ナットで着脱自在に結合している。
【００７８】
従って、この第６実施形態の車体構造にあっても、サイドメンバ１０とバンパーステイ１１とがボルト，ナットで着脱自在に結合してあるため、バンパーステイ１１の交換作業が簡単になり、修復に要する時間や経費を削減することができる。
【００７９】
図１９，図２０は本発明の第７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。
【００８０】
図１９は副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図、図２０は副部材と本体部材の結合状態の斜視図である。
【００８１】
この第７実施形態の車体構造は、補強部材を平板状レインフォース３６で構成し、この平板状レインフォース３６を、スリット２１を形成したサイドメンバ１０の上，下壁１０ｃ，１０ｄとバンパーステイ１１との間に跨って配置し、サイドメンバ１０側は溶接部分となってスリット１２の前後に跨って溶接（前方のスポット溶接部Ｗｆと後方のスポット溶接部Ｗｒ）するとともに、バンパーステイ１１側ではアーク溶接Ｗａにより結合してある。
【００８２】
このとき、平板状レインフォース３６をバンパーステイ１１に結合する前端部はバンパーステイ１１の後部１１Ｂに位置させてあり、このバンパーステイ１１の塑性変形反力を増大させる機能を兼ねている。
【００８３】
また、この実施形態ではバンパーステイ１１およびサイドメンバ１０の結合側端部を外方に折曲したフランジ部１１ｃ，１０ｆを形成し、これらフランジ部１１ｃ，１０ｆを互いに突き合わせて、エンドプレートを介すことなく図外のボルト，ナットで結合するようにしている。
【００８４】
従って、この第７実施形態の車体構造にあっては、バンパーステイ１１の変形が前部１１Ａから後部１１Ｂに到達すると、平板状レインフォース３６が全体的に後方に移動するため、前後のスポット溶接部Ｗｆ，Ｗｒに剪断力を作用させて剥離することになる。
【００８５】
また、この実施形態では補強部材が平板状レインフォース３６であるため、構造を簡素化することができる。
【００８６】
図２１は本発明の第８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。
【００８７】
図２１は副部材と本体部材の結合部分の断面図で、この第８実施形態の車体構造は、レインフォース２２の腕部２２ｃに波形部分３７を形成してある。
【００８８】
従って、この第８実施形態の車体構造では、凸設部２２ｂに入力された押圧力を腕部２２ｃを介して溶接部分２２ａの剥離力として伝達する際、前記波形部分３７を伸展した後に剥離モーメントＭ（図４参照）を発生させることができるため、この波形部分３７の緩衝機能によってサイドメンバ１０の降伏点反力の変化を滑らかにしてショックを和らげることができる。
【００８９】
図２２は本発明の第９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。
【００９０】
図２２は副部材と本体部材の結合部分の断面図で、この第９実施形態の車体構造は、溶接部分２２ａの前方のスポット溶接部Ｗｆを荷重入力方向に所定距離を設けて複数箇所（本実施形態では２箇所）設けてある。
【００９１】
従って、この第９実施形態の車体構造では、溶接部分２２ａに剥離モーメントＭが作用した際に、前後方向に設けた複数のスポット溶接部Ｗｆが前方から順に剥離していくため、サイドメンバ１０の降伏点反力の変化を滑らかに行ってショックを和らげることができる。
【００９２】
以上、第１〜第９実施形態によって本発明の車体構造を説明したが、第５〜第８実施形態では、降伏点低減部として第１実施形態と同様にスリット２１を形成した場合を示すが、勿論、これに限ることなく第２実施形態のビード３０、第３実施形態の薄板３１、第４実施形態の低強度部材３２を降伏点低減部として用いてもよいことはいうまでもない。
【００９３】
また、第６，第８，第９実施形態では、レインフォース２２の剥離力付加部分として凸設部２２ｂを用いたが、これに限ることなく、第５実施形態に示した凹設部３３とプッシュロッド３４によって剥離力付加部分を構成することもできる。
【００９４】
ところで、本発明の車体構造は前記第１〜第９実施形態に限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他の各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態における本体部材の端部斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態における副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図。
【図５】本発明の第１実施形態における衝突時における副部材と本体部材の反力特性を示す模式図。
【図６】本発明の第１実施形態における副部材の寸法を示す斜視図。
【図７】本発明の第１実施形態における副部材の反力特性を示す説明図。
【図８】本発明の第２実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図９】本発明の第２実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１１】本発明の第３実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１３】本発明の第４実施形態における本体部材の結合部分の断面図。
【図１４】本発明の第５実施形態における本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１５】本発明の第５実施形態における副部材と本体部材の結合部分の非衝突時の断面図。
【図１６】本発明の第５実施形態における副部材と本体部材の結合部分の衝突時の断面図。
【図１７】本発明の第６実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図１８】本発明の第６実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【図１９】本発明の第７実施形態における副部材と本体部材の結合部分の分解斜視図。
【図２０】本発明の第７実施形態における副部材と本体部材の結合状態の斜視図。
【図２１】本発明の第８実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【図２２】本発明の第９実施形態における副部材と本体部材の結合部分の断面図。
【符号の説明】
１０ フロントサイドメンバ（本体部材）
１１ バンパーステイ（副部材）
１１Ａ 荷重入力方向前部
１１Ｂ 荷重入力方向後部
１５ ボルト（締結部材）
１５ａ ナット（締結部材）
２０ 降伏点低減機構
２１ スリット（降伏点低減部）
２２ レインフォース（補強部材）
２２ａ 溶接部分
２２ｂ 凸設部（剥離力付加部分）
２２ｃ 腕部
３０ ビード（降伏点低減部）
３１ 薄板（降伏点低減部）
３２ 低強度部材（降伏点低減部）
３３ 凹設部（剥離力付加部分）
３４ プッシュロッド（剥離力付加部分）
３６ 平板状レインフォース（補強部材）
３７ 波形部分
Ｗｆ 前方のスポット溶接部
Ｗｒ 後方のスポット溶接部
Claims (8)
- 車体前後方向に延在配置された本体部材 (10) と、
該本体部材 (10) の前端に、前記本体部材 (10) と同軸状態で結合された副部材 (11) と、
を有する車体構造において、
前記本体部材 (10) の前部に、強度が低い降伏点低減部 (21) を設け、
該降伏点低減部 (21) に接合されて、前記降伏点低減部 (21) を補強する接合部 (22a) と、
前記本体部材 (10) の前端から突設し、前記副部材 (11) の後部の内方に差し込まれる剥離力付加部分 (22b,34) と、
を有する補強部材 (22) を設け、
車体前方からの衝突荷重が前記副部材 (11) に入力されて、
前記副部材 (11) の変形が、前記副部材 (11) の後部に到達すると、
前記剥離力付加部分 (22b,34) が後方に押圧されることによって、前記接合部 (22a) が剥離して
前記本体部材 (10) の前部の強度を低下させる
ことを特徴とする車体構造。 - 剥離力付加部分(22b)と溶接部(22a)との間に、荷重入力方向に対して略直角に延びる腕部(22c)を設け、この腕部(22c)を介して剥離力付加部分(22b)に入力される荷重を溶接部(22a)の剥離力として伝達することを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
- 剥離力付加部分は、腕部(22c)から本体部材(10)の内方に挿入した凹設部(33)と、副部材(11)の荷重入力方向前部から一体に延設されて前記凹設部(33)にその底部(33a)との間に所定間隔をおいて挿入したプッシュロッド(34)と、で構成したことを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
- 前記腕部(22c)に波形部分(37)を形成したことを特徴とする請求項２または３に記載の車体構造。
- 降伏点低減部は、本体部材(10)の壁面に形成したスリット(21)であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体構造。
- 降伏点低減部は、本体部材(10)の壁面に形成したビード(30)であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体構造。
- 降伏点低減部は、本体部材(10)の一般部分の壁面よりも肉厚が小さい薄板(31)で構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体構造。
- 降伏点低減部は、本体部材(10)の一般部分の材料強度よりも低い低強度部材(32)であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体構造。
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