JP5333648B2

JP5333648B2 - 車両骨格部材

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Publication number: JP5333648B2
Application number: JP2012502919A
Authority: JP
Inventors: 晃士吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JPWO2011108078A1; US20120074732A1; CN102892665B; WO2011108078A1; US8562068B2; CN102892665A; DE112010005328T5; DE112010005328B4

Description

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材に関する。

車両の骨格を形成する車両骨格部材については、その強度を考慮して種々のものが提案されている。例えば、特許文献１には、フロントサイドメンバとエクステンションメンバとを結合する車両用メンバ部材において、フロントサイドメンバの後部からエクステンションメンバに至る部分が、滑らかに湾曲して下方に傾斜する屈曲部となっている車両骨格構造が開示されている。車両用メンバ部材の直線部分となるフロントサイドメンバから屈曲部に亘って連続する側面に補強用のビードが連続して形成されている。これにより、特許文献１の構造では、屈曲部の断面耐力を向上させて、車両用メンバ部材の曲げ剛性を高めることにより、車両重量の軽量化を張っている。

特開２００８−６２７６０号公報

しかしながら、上記技術では、断面耐力や曲げ剛性を向上させることにより変形を抑制させてはいるが、衝突時等において大きな荷重が伝達され、部材が変形した場合において、変形後の部材がどのように荷重を伝達するかについては考慮されていない。上記技術では、衝突時において荷重が加わったときに、部材がどのように変形するか予測できない。したがって、上記技術では、衝突時等における荷重の伝達が不安定である。そのため、上記技術では、衝突時における衝撃の吸収や部材の破断の防止が不十分である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、衝突時等に車両にかかる荷重を低減することが可能な車両骨格部材を提供することにある。

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、接触部では、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である接触面が形成される。

この構成によれば、車両の骨格を形成する車両骨格部材の接触部では、車両骨格部材が衝突等の荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される。これにより、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で接触するため、衝突等の荷重が隣接する部材等により安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で安定して接触するため、車両骨格部材の予期しない破断等の可能性を低下させることができる。また、接触部では、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である接触面が形成される。このため、車両の車輪を懸架するために強度が高いサスペンション部材に衝突時等の荷重を安定して伝達することにより、衝突時等の荷重をさらに効率良く分散させて和らげる効果をさらに向上させることができる。

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、接触部は、車両骨格部材の表面を構成する板材であり、通常時には、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の内側に凹んだ状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の外側に突出して接触面が形成される。

この構成によれば、車両の骨格を形成する車両骨格部材の接触部では、車両骨格部材が衝突等の荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される。これにより、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で接触するため、衝突等の荷重が隣接する部材等により安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で安定して接触するため、車両骨格部材の予期しない破断等の可能性を低下させることができる。また、接触部は、車両骨格部材の表面を構成する板材であり、通常時には、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の内側に凹んだ状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の外側に突出して接触面が形成される。このため、簡単な構造で確実に接触面が形成される接触部とできる。

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、接触部は、車両骨格部材の表面に設けられた接触部材であり、通常時には、接触部材が畳まれた状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、接触部材が展開して接触面が形成される。

この構成によれば、車両の骨格を形成する車両骨格部材の接触部では、車両骨格部材が衝突等の荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される。これにより、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で接触するため、衝突等の荷重が隣接する部材等により安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、屈曲させられた車両骨格部材は、車両内の隣接する部材と点ではなく面で安定して接触するため、車両骨格部材の予期しない破断等の可能性を低下させることができる。また、接触部は、車両骨格部材の表面に設けられた接触部材であり、通常時には、接触部材が畳まれた状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、接触部材が展開して接触面が形成される。このため、簡単な構造で確実に接触面が形成される接触部とできる。

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、接触部では、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である接触面が形成され、接触部は、車両骨格部材の表面を構成する板材であり、通常時には、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の内側に凹んだ状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、板材が折れ線に沿って車両骨格部材の外側に突出して接触面が形成される。

本発明は、車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、接触部では、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である接触面が形成され、接触部は、車両骨格部材の表面に設けられた接触部材であり、通常時には、接触部材が畳まれた状態であり、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、接触部材が展開して接触面が形成される。

また、接触部では、車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、車両のエンジンに接触する平面である接触面が形成されるものとできる。

この構成によれば、硬く質量が大きいエンジンに衝突時等の荷重を安定して伝達することにより、衝突時等の荷重をさらに効率良く分散させて和らげる効果をさらに向上させることができる。

また、接触部では、車両骨格部材が荷重により変形したときに、車両内の隣接する部材の形状に沿った接触面が形成されるものとできる。

この構成によれば、変形した車両骨格部材は、車両内の隣接する部材の形状に沿った接触面で接触するため、衝突等の荷重が隣接する部材等にさらに安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果をさらに向上させることができる。

また、車両骨格部材は、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバであるものとできる。

この構成によれば、サイドメンバが車両の前後方向からの衝突により屈曲させられたときに、サイドメンバは車両内の隣接する部材と点ではなく面で接触するため、前後方向からの衝突の荷重が隣接する部材等により安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、屈曲させられたサイドメンバは、車両内の隣接する部材と点ではなく面で安定して接触するため、サイドメンバの予期しない破断等の可能性を低下させることができる。

本発明の車両骨格部材によれば、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、車両骨格部材の予期しない破断等の可能性を低下させることができる。

第１実施形態に係る車両骨格構造を示す平面図である。第１実施形態に係るフロントサイドメンバを示す斜視図である。図２のＡ−Ａ線による断面視である。図２のＢ−Ｂ線による断面視である。図２の衝突時の態様を示す斜視図である。図３の衝突時の態様を示す断面視である。図４の衝突時の態様を示す断面視である。通常時における従来のフロントサイドメンバを示す平面図である。図８の衝突時の態様を示す平面図である。図９の衝突後の態様を示す平面図である。通常時における第１実施形態のフロントサイドメンバを示す平面図である。図１１の衝突時の態様を示す平面図である。第２実施形態に係るリアサイドメンバを示す斜視図である。図１３の衝突時の態様を示す斜視図である。通常時における第２実施形態のリアサイドメンバを示す平面図である。図１５の衝突時の態様を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の第１実施形態では、本発明の車両骨格部材を車両前部の側端部の骨格を形成するフロントサイドメンバに適用した例について説明する。図１に示すように、本実施形態の車両骨格構造１は、フロントバンパレインフォース２、リアバンパレインフォース３、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒ及びリアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒにより構成されている。フロントバンパレインフォース２は、車両前端の骨格を形成する。フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒは、車両前部の側端部の骨格を形成する。リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒは、車両後部の側端部の骨格を形成する。リアバンパレインフォース３は、車両前端の骨格を形成する。

車両前部には、エンジン４が搭載される。エンジン４からは不図示のトランスミッションを経て、エンジン４の駆動力を伝達するプロペラシャフト５が車両後部まで伸びる。プロペラシャフト５は、車両後部のディファレンシャルギア６に接続されている。車両には、４つのタイヤ７が備えられている。後方の２つのタイヤ７は、ディファレンシャルギア６に伝達された駆動力により駆動される。

図２に示すように、右側のフロントサイドメンバ１０Ｒを車両中央側から車両外側に向かって見た状態について説明する。フロントサイドメンバ１０Ｒは、車両外側の平鋼材１１と車両内側のハット形鋼材１２とが、接合されることにより構成される。エンジン４の前端部から後端部までの範囲において、ハット形鋼材１２に、接触部１４が形成されている。接触部１４は、ハット形鋼材１２を折れ線部１７により、フロントサイドメンバ１０Ｒの内側に凹ませることにより形成されている。

接触部１４が形成されている付近のフロントサイドメンバ１０Ｒは、他の箇所よりも板厚、材質及び形状等が異なる。そのため、接触部１４が形成されている付近のフロントサイドメンバ１０Ｒは、他の箇所よりも断面耐力が弱く、脆弱であり、前後方向の荷重によって折れ曲がり易くされている。

図２のＡ−Ａ線断面視である図３及び図２のＢ−Ｂ線断面視である図４に示すように、接触部１４では、ハット形鋼材１２が、点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ７及びＰ８に係る折れ線部１７で、フロントサイドメンバ１０Ｒの外側に折り曲げられている。一方、接触部１４では、ハット形鋼材１２が、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５及びＰ６に係る折れ線部１７で、フロントサイドメンバ１０Ｒの内側に折り曲げられている。点Ｐ１〜Ｐ２間の長さはＬ１とされている。点Ｐ１〜Ｐ３間及び点Ｐ２〜Ｐ４間の長さはＬ２とされている。点Ｐ５〜Ｐ６間の長さはＬ３とされている。点Ｐ５〜Ｐ３７及び点Ｐ６〜Ｐ８間の長さはＬ４とされている。

以下、本実施形態のフロントサイドメンバ１０Ｒの作用について説明する。図５に示すように、車両前方での衝突による荷重Ｆ_１が車両前方から伝達されると、フロントサイドメンバ１０Ｒは、接触部１４付近で車両の内側に折れ曲がる。曲がりの外側となるハット形鋼材１２には張力が加わるため、接触部１４はフロントサイドメンバ１０Ｒの外側に突出して接触面１８が形成される。

図５のＡ−Ａ線断面視である図６及び図２のＢ−Ｂ線断面視である図７に示すように、形成される接触面１８は、略平面をなす。接触面１８が突出するだけで、点Ｐ１〜Ｐ２間の長さはＬ１、点Ｐ１〜Ｐ３間及び点Ｐ２〜Ｐ４間の長さはＬ２、点Ｐ５〜Ｐ６間の長さはＬ３、並びに点Ｐ５〜Ｐ３７及び点Ｐ６〜Ｐ８間の長さはＬ４のまま維持される。反対側のフロントサイドメンバ１０Ｌも同様の作用を有する。

図８に示すような従来のフロントサイドメンバ１０Ｒでは、図９に示すように、衝突による荷重Ｆ_１が車両前方から伝達されると、屈曲したフロントサイドメンバ１０Ｒは、接触点Ｐｃにおいて、隣接するエンジン４等の車両内の部材に点で接触する。その結果、図１０に示すように、フロントサイドメンバ１０Ｒの断面は崩壊し、屈曲したフロントサイドメンバ１０Ｒとエンジン４との接触は安定しない。そのため、フロントサイドメンバ１０Ｒからエンジン４への荷重Ｆ_１の伝達は不安定になる。

一方、図１１に示す本実施形態のフロントサイドメンバ１０Ｒでは、図１２に示すように、衝突による荷重Ｆ_１が車両前方から伝達されると、屈曲したフロントサイドメンバ１０Ｒは、接触部１４に形成される接触面１８において、隣接するエンジン４等の車両内の部材に面で接触する。その結果、屈曲したフロントサイドメンバ１０Ｒとエンジン４との接触は安定する。そのため、フロントサイドメンバ１０Ｒからの荷重Ｆ_１の一部である荷重Ｆ_２がエンジン４に安定して伝達される。なお、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒの折れ曲がる量は、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒが折れ曲がった後に、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒがエンジン４等の隣接する部材に接触するまでに変形する距離が最短距離になるように設定される。

また、接触部１４付近の車両を構成するエンジン４等の部材の形状が単純な平面でない場合は、フロントサイドメンバ１０Ｒ及び接触部１４の荷重Ｆ_１による変形後の形状が変形する前のエンジン４等の形状に合うような凹凸部が形成されるようにすることができる。

本実施形態によれば、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒが車両の前後方向からの衝突により屈曲させられたときに、接触部１４に形成される接触面１８により、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒは車両内の隣接する部材と点ではなく面で接触するため、前後方向からの衝突の荷重が隣接するエンジン４等の部材により安定して伝達され、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果を向上させることができる。また、屈曲させられたフロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒは、車両内の隣接するエンジン４等の部材と点ではなく面で安定して接触するため、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒの予期しない破断等の可能性を低下させることができる。

また、本実施形態によれば、接触部１４では、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒが荷重により屈曲させられたときに、車両内の隣接するエンジン４の形状に沿った接触面１８が形成される。これにより、屈曲させられたフロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒは、車両内の隣接するエンジン４の形状に沿った接触面１８で接触する。このため、硬く質量が大きいエンジン４に衝突時等の荷重を安定して伝達することにより、衝突時等の荷重を効率良く分散させて和らげる効果をさらに向上させることができる。

また、接触部１４は、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒの表面を構成するハット形鋼材１２であり、通常時には、ハット形鋼材１２が折れ線部１７に沿ってフロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒの内側に凹んだ状態であり、フロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒが荷重により屈曲させられたときに、ハット形鋼材１２が折れ線部１７に沿ってフロントサイドメンバ１０Ｌ，１０Ｒの外側に突出して接触面１８が形成される。そのため、簡単な構造で確実に接触面１８が形成される接触部１４とできる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態では、本発明の車両骨格部材を車両後部の側端部の骨格を形成するリアサイドメンバに適用した例について説明する。図１３に示すように、左側のリアサイドメンバ２０Ｌを車両外側から車両中央側に向かって見た状態について説明する。リアサイドメンバ２０Ｌは、車両内側の平鋼材１１と車両外側のハット形鋼材１２とが、接合されることにより構成される。

ハット形鋼材１２には、一対の接触部材１５，１６が接合されている。図１５に示すように、接触部材１５，１６は、左側後輪のタイヤ７のサスペンション部材８付近に設けられている。サスペンション部材８は、タイヤ７を懸架する円筒形状の部材である。接触部材１５，１６が形成されている付近のリアサイドメンバ２０Ｌは、他の箇所よりも板厚、材質及び形状等が異なる。そのため、接触部材１５，１６が形成されている付近のリアサイドメンバ２０Ｌは、他の箇所よりも断面耐力が弱く、脆弱であり、前後方向の荷重によって折れ曲がり易くされている。

以下、本実施形態のリアサイドメンバ２０Ｌの作用について説明する。図１４に示すように、車両後方での衝突による荷重Ｆ_３が車両後方から伝達されると、リアサイドメンバ２０Ｌは、接触部材１５，１６付近で車両の外側に折れ曲がる。曲がりの外側となるハット形鋼材１２には張力が加わるため、接触部材１５，１６はリアサイドメンバ２０Ｌの外側に展開して、サスペンション部材８の円筒形状に沿った部材接触面１８が形成される。

図１６に示すように、衝突による荷重Ｆ_３が車両後方から伝達されると、屈曲したリアサイドメンバ２０Ｌは、接触部材１５，１６に形成される接触面１８において、隣接するサスペンション部材８の部材の形状に沿った曲面で接触する。その結果、屈曲したリアサイドメンバ２０Ｌとエンジン４との接触は安定する。そのため、リアサイドメンバ２０Ｌからの荷重Ｆ_３の一部である荷重Ｆ_４がサスペンション部材８に安定して伝達される。なお、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒの折れ曲がる量は、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒが折れ曲がった後に、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒがサスペンション部材８等の隣接する部材に接触するまでに変形する距離が最短距離になるように設定される。

また、接触部材１５，１６付近の車両を構成するサスペンション部材８等の部材の形状が単純な円筒形状や曲面でない場合は、フロントサイドメンバ１０Ｒ及び接触部材１５，１６の荷重Ｆ_３による変形後の形状が変形する前のサスペンション部材８等の形状に合うような凹凸部が形成されるようにすることができる。

本実施形態によれば、接触部材１５，１６では、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒが荷重により屈曲させられたときに、車両のタイヤ７を懸架する筒状のサスペンション部材８に接触する曲面である接触面１８が形成される。このため、車両のタイヤ７を懸架するために強度が高いサスペンション部材８に衝突時等の荷重を安定して伝達することにより、衝突時等の荷重をさらに効率良く分散させて和らげる効果をさらに向上させることができる。

また、接触部材１５，１６は、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒの表面に設けられた部材である。通常時には、接触部材１５，１６が畳まれた状態であり、リアサイドメンバ２０Ｌ，２０Ｒが荷重により屈曲させられたときに、接触部材１５，１６が展開して接触面１８が形成される。そのため、簡単な構造で確実に接触面１８が形成されるものとできる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

１車両骨格構造
２フロントバンパレインフォース
３リアバンパレインフォース
４エンジン
５プロペラシャフト
６ディファレンシャルギア
７タイヤ
８サスペンション部材
１０Ｌ，１０Ｒフロントサイドメンバ
１１平鋼材
１２ハット形鋼材
１４接触部
１５，１６接触部材
１７折れ線部
１８接触面
２０Ｌ，２０Ｒリアサイドメンバ

Claims

車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、
前記車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、前記車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、
前記接触部では、前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である前記接触面が形成される、車両骨格部材。
車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、
前記車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、前記車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、
前記接触部は、前記車両骨格部材の表面を構成する板材であり、
通常時には、前記板材が折れ線に沿って前記車両骨格部材の内側に凹んだ状態であり、
前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記板材が前記折れ線に沿って前記車両骨格部材の外側に突出して前記接触面が形成される、車両骨格部材。
車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、
前記車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、前記車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、
前記接触部は、前記車両骨格部材の表面に設けられた接触部材であり、
通常時には、前記接触部材が畳まれた状態であり、
前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記接触部材が展開して前記接触面が形成される、車両骨格部材。
車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、
前記車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、前記車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、
前記接触部では、前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である前記接触面が形成され、
前記接触部は、前記車両骨格部材の表面を構成する板材であり、
通常時には、前記板材が折れ線に沿って前記車両骨格部材の内側に凹んだ状態であり、
前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記板材が前記折れ線に沿って前記車両骨格部材の外側に突出して前記接触面が形成される、車両骨格部材。
車両の骨格を形成する車両骨格部材であって、
前記車両骨格部材は、荷重により屈曲させられたときに、前記車両内の隣接する部材と接触する接触面が形成される接触部を備え、
前記接触部では、前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記車両の車輪を懸架する筒状のサスペンション部材に接触する曲面である前記接触面が形成され、
前記接触部は、前記車両骨格部材の表面に設けられた接触部材であり、
通常時には、前記接触部材が畳まれた状態であり、
前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記接触部材が展開して前記接触面が形成される、車両骨格部材。
前記接触部では、前記車両骨格部材が荷重により屈曲させられたときに、前記車両のエンジンに接触する平面である前記接触面が形成される、請求項２又は３に記載の車両骨格部材。
前記接触部では、前記車両骨格部材が荷重により変形したときに、前記車両内の隣接する部材の形状に沿った前記接触面が形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両骨格部材。
前記車両骨格部材は、前記車両の側端部において前記車両の前後方向に伸びるサイドメンバである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両骨格部材。