JP6238136B2 - フロントサイドメンバの構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロントサイドメンバの構造に関する。

従来から、車両の前方側に位置するエンジンルーム内の車体前部の左右両側には、車両前後方向へ延在する左右一対のフロントサイドメンバが車両幅方向に間隔を空けて配置されている（例えば、特許文献１参照）。このフロントサイドメンバは、上下に接合フランジを有する内側メンバ及び外側メンバを備えており、これら内側メンバ及び外側メンバの接合フランジを互いに接合することによって閉断面構造に構成されている。
このような構造のフロントサイドメンバを備えた車両においては、車両前方から車体前部に荷重が入力した場合、左右一対のフロントサイドメンバが大きく変形することによって当該荷重を吸収するようになっている。

特開２０１３−３２０４２号公報

しかしながら、従来のフロントサイドメンバの構造は、単純に折り曲げた接合フランジを有する内側メンバ及び外側メンバを互いに接合することによって構成され、閉断面の大きさも変化しない一定の形状に形成されているので、車両前方からの荷重入力時において、フロントサイドメンバの変形過程をコトロールすることは難しく、フロントサイドメンバの変形による荷重吸収を効率良くできないという問題があった。
一方、変形形態については、車両毎に要求される形態が相違しており、特に小型車両の車体前部では、車両前後方向の長さが短いことから、計画的に変形させることが求められている。このため、車両前方からの荷重を吸収する際には、車両前後方向へ延在するフロントサイドメンバの全体を有効に使用して変形させる必要がある。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両前方からの荷重を吸収する際に、フロントサイドメンバが変形する過程をコトロールし、フロントサイドメンバの全体を有効に用いて変形させることにより、車両前方からの荷重を分散させて効率良く吸収し、全体の荷重吸収量を増大させることが可能なフロントサイドメンバの構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、車体前部の左右両側に車両前後方向へ延在して配置され、内側メンバと外側メンバとを互いに接合することによって上面及び下面を有する閉断面構造に構成され、前記下面内側の稜線に前記内側メンバと前記外側メンバとの下側接合フランジが設けられているフロントサイドメンバの構造において、前記下面内側の稜線は車両前後方向に沿って直線状に形成され、前記下面外側の稜線が車両後方から車両前方へ向かって前記下面内側の稜線に近づくことにより、前記下面の幅は車両後方から車両前方へ向かって狭くなるように形成され、前記下面の幅が変化し始める変化始点と前記下面の幅が変化し終える変化終点との間の少なくとも幅変化顕著領域に位置する前記下側接合フランジの下部には、下側延長フランジが設けられている。

また、本発明において、前記下側延長フランジの車両後方に隣接する前記下側接合フランジもしくは前記フロントサイドメンバ下部内側には、脆弱部が設けられている。

さらに、本発明において、車両前方視の断面形状は、内側側面が車両上下方向へ延びる垂直線であり、外側側面が上部車両外側から下部車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線であって、前記上面よりも前記下面の幅が狭い略台形状に形成されており、前記下面の稜線は、車両下方視で、車両前後方向に沿って延びる直線の内側稜線と、車両外側から車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線の外側稜線とによって構成されている。

そして、本発明において、前記下側延長フランジの前端部は、前記フロントサイドメンバに接合されるブラケットの車両前後方向位置の付近に配置されている。

また、本発明において、前記脆弱部は、溶接打点兼用のノッチもしくは窪みによって構成されている。

さらに、本発明において、前記下側延長フランジは、前記内側メンバの前記下側接合フランジの下部を延長して設けられ、車両前方視で屈曲して形成されている。

上述の如く、本発明に係るフロントサイドメンバの構造は、車体前部の左右両側に車両前後方向へ延在して配置され、内側メンバと外側メンバとを互いに接合することによって上面及び下面を有する閉断面構造に構成され、前記下面内側の稜線に前記内側メンバと前記外側メンバとの下側接合フランジが設けられており、前記下面内側の稜線は車両前後方向に沿って直線状に形成され、前記下面外側の稜線が車両後方から車両前方へ向かって前記下面内側の稜線に近づくことにより、前記下面の幅は車両後方から車両前方へ向かって狭くなるように形成され、前記下面の幅が変化し始める変化始点と前記下面の幅が変化し終える変化終点との間の少なくとも幅変化顕著領域に位置する前記下側接合フランジの下部には、下側延長フランジが設けられている。
したがって、本発明の構造においては、車両前方からの荷重がフロントサイドメンバの下面の稜線を伝わる際、下面外側の稜線が車両後方へ向かって車両外側に開いているので、当該荷重の流れが分散し、荷重分散付近で一度荷重を受けることになり、車両後方への荷重伝達が小さくなる。一方、下面内側の稜線は真っすぐ車両後方へ向かっているので、車両前方からの荷重はフロントサイドメンバの下方への屈曲部分の手前まで伝わり易くなる。すなわち、本発明の構造では、下面外側の稜線で荷重が分散している領域に対応して、下側延長フランジがフロントサイドメンバの下面内側の稜線側に配置されており、剛性を有する部分に荷重が伝わってフロントサイドメンバの下面内側の稜線を伝達する荷重量が多くなるので、フロントサイドメンバの車両内側側方（エンジンルーム側）への折れ始めを確実に行うことができる。その結果、本発明の構造によれば、車両前方からの荷重を吸収する際に、フロントサイドメンバの変形過程をコトロールし、フロントサイドメンバの全体を有効に用いて確実に変形させることができ、車両前方からの荷重を分散させて効率良く吸収し、全体の荷重吸収量を増大させることができるとともに、荷重吸収過程での吸収量を平坦化させることができる。

また、本発明において、前記下側延長フランジの車両後方に隣接する前記下側接合フランジもしくは前記フロントサイドメンバ下部内側には、脆弱部が設けられているので、車両前方からの荷重入力時に、脆弱部を設けた部分でフロントサイドメンバを確実に折ることができ、フロントサイドメンバの変形による荷重吸収を効果的に行うことができる。

さらに、本発明において、車両前方視の断面形状は、内側側面が車両上下方向へ延びる垂直線であり、外側側面が上部車両外側から下部車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線であって、前記上面よりも前記下面の幅が狭い略台形状に形成されており、前記下面の稜線は、車両下方視で、車両前後方向に沿って延びる直線の内側稜線と、車両外側から車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線の外側稜線とによって構成されているので、フロントサイドメンバの下面の内側稜線を面で支えることが可能となり、車両前方から内側稜線に伝達される荷重をフロントサイドメンバの全体で受けることができ、荷重吸収性能を向上させることができる。

そして、本発明において、前記下側延長フランジの前端部は、前記フロントサイドメンバに接合されるブラケットの車両前後方向位置の付近に配置されているので、フロントサイドメンバの折れを誘発しやすくし、フロントサイドメンバの変形による荷重を効果的に吸収することができる。これは、フロントサイドメンバの変形の最後に当該下側延長フランジの前端部付近の箇所を折って伝達荷重を吸収するので、上下の剛性の変化点を合わせたものである。

また、本発明において、前記脆弱部は、溶接打点兼用のノッチもしくは窪みによって構成されているので、窪みなどの窪み方向をフロントサイドメンバの折れ方向に合わせることが可能となり、フロントサイドメンバを所望の方向へ折ることができる。しかも、ノッチの部分を溶接すれば、溶接の直前部分がフロントサイドメンバの折れの起点となるので、フロントサイドメンバの折れを確実に開始することができる。

さらに、本発明において、前記下側延長フランジは、前記内側メンバの前記下側接合フランジの下部を延長して設けられ、車両前方視で屈曲して形成されているので、車両前方から内側稜線に伝達される荷重をフロントサイドメンバの真っすぐな垂直面及びこの面から延びる下側延長フランジで支えることができ、荷重吸収性能をより一層向上させることができる。

本発明の実施形態に係るフロントサイドメンバの構造が適用される車両の車体前部を斜め上方から見た斜視図である。 図１における左側のフロントサイドメンバ及びその周辺を車両外側から見た側面図である。 図１における左側のフロントサイドメンバ及びその周辺を車両内側から見た側面図である。 図１における左側のフロントサイドメンバ及びその周辺を車両下方から見た平面図である。 図１における左側のフロントサイドメンバを一部断面にして車両前方斜め下側から見た斜視図である。 図１における左側のフロントサイドメンバを一部断面にして車両前方から見た正面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の実施形態に係るフロントサイドメンバの構造を示すものである。なお、図１〜図４において矢印Ｆｒ方向は車両前方を示し、図４において矢印Ｏ方向は車両外側方向を示している。

本発明の実施形態に係るフロントサイドメンバの構造が適用される車両の車体前部は、図１〜図６に示すように、車両中央の車体本体部から車体前方に向かって延在する各種のパネルやメンバによって形成されており、その中間部分は、図示しないエンジンを格納配置するエンジンルームＥとなっている。このエンジンルームＥ内における車体前部の左右両側の下部には、車両前後方向へ延在する左右一対のフロントサイドメンバ１が配置されている。そして、これらフロントサイドメンバ１の周辺には、カウルサイドパネル２、エプロンサイドパネルリンフォースメント３１を取付けたエプロンサイドパネル３などが設けられている。

本実施形態のフロントサイドメンバ１は、図１〜図６に示すように、上下方向へ略垂直に延びる内側側面１Ａとして、車両内側のエンジンルームＥ側に配置される内側メンバ４と、上下方向において車両外側から車両内側へ下り傾斜しながら延びる外側側面１Ｂとして、車両内側のエンジンルームＥと反対側の車両外側に配置される外側メンバ５とを互いにスポット溶接などで接合することによって、閉断面構造に構成されている。内側メンバ４の上部には、上端部を車両外側へ向かって略直角に折り曲げたフロントサイドメンバ１の上面１Ｃが形成されているとともに、該上面１Ｃの先端部をさらに車両上方へ折り曲げた上側接合フランジ４ａが形成されており、内側メンバ４の下部には、車両下方へ延びる下側接合フランジ４ｂが形成されている。一方、外側メンバ５の上部には、車両上方へ延びる上側接合フランジ５ａが形成されており、外側メンバ５の下部には、下端部を車両内側へ向かって略直角に折り曲げたフロントサイドメンバ１の下面１Ｄが形成されているとともに、該下面１Ｄの先端部をさらに車両下方へ折り曲げた下側接合フランジ５ｂが形成されている。そして、内側メンバ４及び外側メンバ５の上下部は、上側接合フランジ４ａと上側接合フランジ５ａとを重ね合わせて接合し、下側接合フランジ４ｂと下側接合フランジ５ｂとを重ね合わせて接合することによって固定されている。

すなわち、本実施形態のフロントサイドメンバ１における車両前方視の断面形状は、図５及び図６に示すように、内側側面１Ａが車両上下方向へ延びる垂直線であり、外側側面１Ｂが上部車両外側から下部車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線であって、上面１Ｃよりも下面１Ｄの幅が狭い縦長の略台形状に形成されている。フロントサイドメンバ１の下面１Ｄの稜線は、図４及び図５に示すように、車両下方視で、車両前後方向に沿って延びる直線の内側稜線１１と、車両外側から車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線の外側稜線１２とによって構成されている。これによって、本実施形態のフロントサイドメンバ１においては、下面１Ｄの内側稜線１１が面で支えられることになり、車両前方から内側稜線１１に伝達される荷重がメンバ全体で受けられるような構造となっている。

また、フロントサイドメンバ１の下面１Ｄの幅は、図４に示すように、内側稜線１１が車両前後方向に沿って直線状に形成され、外側稜線１２が車両後方から車両前方へ向かって内側稜線１１に近づくことによって、車両後方から車両前方へ向かって狭くなるように形成されている。すなわち、車両後方側の下面１Ｄの幅Ｗ１は、車両前方側の下面１Ｄの幅Ｗ２よりも大きく形成されている（Ｗ１＞Ｗ２）。しかも、下面１Ｄの幅が変化し始める変化始点Ｐ１と下面１Ｄの幅が変化し終える変化終点Ｐ２との間の少なくとも幅変化顕著領域Ｌに位置する内側メンバ４の下側接合フランジ４ｂの下部には、図１〜図６に示すように、車両前後方向で一定の長さにわたり延在する下側延長フランジ１３が設けられている。この下側延長フランジ１３は、内側メンバ４の下側接合フランジ４ｂの下部をさらに下方へ延長して設けられており、車両前方視で車両外側（車両内側でも良い）へ向かって屈曲した形状に形成されている。これによって、フロントサイドメンバ１は、車両前方から内側稜線１１に伝達される荷重を真っすぐな垂直面の内側側面１Ａ及びこの内側側面１Ａから延びる下側延長フランジ１３で支えるように構成されている。
ここで、幅変化顕著領域Ｌとは、変化始点Ｐ１と変化終点Ｐ２との間の距離が長い場合において、下面１Ｄの幅が他の部分と比べて大きく変化する領域をいい、本実施形態では、変化始点Ｐ１と変化終点Ｐ２との間の領域とほぼ一致しており、変化終点Ｐ２よりも車両前方側に位置する下面１Ｄの幅Ｗ２は、ほぼ一定となっている。

さらに、下側延長フランジ１３の前端部１３ａは、図１及び図４に示すように、左右一対のフロントサイドメンバ１に接合されるバッテリーブラケット６やエンジンマウントブラケット７の車両前後方向位置の付近に配置されている。車両前方から伝達される荷重は、フロントサイドメンバ１の変形の最後に下側延長フランジ１３の前端部１３ａ付近の箇所を折って吸収されることから、下側延長フランジ１３の前端部１３ａをバッテリーブラケット６などの位置と関係を持たせて配置することによって、上下の剛性の変化点を合わせたものである。これにより、フロントサイドメンバ１の折れを誘発しやすくし、フロントサイドメンバ１の変形による荷重吸収を効果的に行えるように構成されている。なお、本実施形態では、左側のフロントサイドメンバ１にバッテリーブラケット６が接合され、右側のフロントサイドメンバ１にエンジンマウントブラケット７が接合されているが、重量物を懸架するためのブラケットであれば、下側延長フランジ１３の前端部１３ａは、どのようなブラットの車両前後方向位置の付近に配置されていても良い。

また、下側延長フランジ１３の車両後方に隣接する内側メンバ４の下側接合フランジ４ｂには、図３に示すように、内側メンバ４の他の部分よりも強度及び剛性の低い脆弱部１４が設けられている。このような位置に脆弱部１４が設けられていることによって、車両前方からの荷重入力時に、脆弱部１４を設けた部分でフロントサイドメンバ１が確実に折れることになり、フロントサイドメンバ１の変形に伴って当該荷重が効率的に吸収されるようになっている。
しかも、脆弱部１４は、溶接打点兼用のノッチもしくは窪みによって構成されている。このため、窪みなどの窪み方向をフロントサイドメンバ１の折れ方向に合わせることが可能となり、フロントサイドメンバ１を所望の方向へ折れるようになっている。さらに、脆弱部１４であるノッチの部分を溶接することによって、溶接の直前部分がフロントサイドメンバ１の折れの起点となるため、フロントサイドメンバ１が確実に折れ始めるようになっている。

このように、本発明の実施形態に係るフロントサイドメンバ１の構造においては、エンジンルームＥ内における車体前部の左右両側の下部に車両前後方向へ延在して配置され、内側側面１Ａとなる内側メンバ４と外側側面１Ｂとなる外側メンバ５とを互いに接合することによって上面１Ｃ及び下面１Ｄを有する閉断面構造に構成され、下面１Ｄの内側稜線１１に内側メンバ４と外側メンバ５との下側接合フランジ４ｂ，５ｂが設けられており、下面１Ｄの内側稜線１１は車両前後方向に沿って直線状に形成され、下面１Ｄの外側稜線１２が車両後方から車両前方へ向かって内側稜線１１に近づくことにより、車両後方側の下面１Ｄの幅Ｗ１が車両前方側の下面１Ｄの幅Ｗ２よりも大きくなるように車両後方から車両前方へ向かって狭く形成され、下面１Ｄの幅が変化し始める変化始点Ｐ１と下面１Ｄの幅が変化し終える変化終点Ｐ２との間の幅変化顕著領域Ｌに位置する下側接合フランジ４ｂの下部には、下側延長フランジ１３が設けられている。すなわち、本実施形態に係るフロントサイドメンバ１の構造では、車両前方からの荷重がフロントサイドメンバ１の下面１Ｄの稜線１１，１２を伝わる際、外側稜線１２が車両後方へ向かって車両外側に開いていることによって当該荷重の流れを分散させ、荷重分散付近で一度荷重を受けることになるので、車両後方への荷重伝達を小さくすることができる。しかも、内側稜線１１は真っすぐ車両後方へ向かっているので、車両前方からの荷重がフロントサイドメンバ１の下方への屈曲部分の手前まで伝わり易くなる。

そのため、本実施形態のフロントサイドメンバ１の構造では、下面１Ｄの外側稜線１２で荷重が分散している領域に対応して、下側延長フランジ１３がフロントサイドメンバ１の下面１Ｄの内側稜線１１側に配置されており、剛性を有する部分に荷重が伝わってフロントサイドメンバ１の下面１Ｄの内側稜線１１を伝達する荷重量が多くすることが可能になるので、フロントサイドメンバ１をエンジンルームＥ側へ確実に折ることができる。したがって、本実施形態のフロントサイドメンバ１の構造によれば、車両前方からの荷重を吸収する際に、フロントサイドメンバ１の変形過程をコトロールすることで、フロントサイドメンバ１の全体を有効に用いて変形させることが可能となり、車両前方からの荷重を分散させて効率良く吸収でき、全体の荷重吸収量を増大でき、荷重吸収性能を向上させることができるとともに、荷重吸収過程での吸収量の平坦化を行うことができる。特に、本実施形態のフロントサイドメンバ１の構造は、フロントサイドメンバ１を計画的に変形させることが求められる小型車両に適用に優れた効果を発揮することができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、既述の実施の形態における下側延長フランジ１３は、内側メンバ４の下側接合フランジ４ｂの下部をさらに下方へ延長して設けられているが、外側メンバ５の下側接合フランジ５ｂの下部をさらに下方へ延長して設けられていても、あるいは内側メンバ４及び外側メンバ５の下側接合フランジ４ｂ，５ｂの下部をさらに下方へ延長して設けられていても良い。また、既述の実施の形態における脆弱部１４は、下側接合フランジ４ｂに設けられているが、フロントサイドメンバ１の下部の内側側面１Ａに設けられていても良い。さらに、既述の実施の形態における脆弱部１４は、ノッチもしくは窪みによって構成されているが、切欠き、部分的に板厚薄くすることによって構成されていても良い。

１ フロントサイドメンバ
１Ａ 内側側面
１Ｂ 外側側面
１Ｃ 上面
１Ｄ 下面
４ 内側メンバ
４ａ 上側接合フランジ
４ｂ 下側接合フランジ
５ 外側メンバ
５ａ 上側接合フランジ
５ｂ 下側接合フランジ
１１ 下面の内側稜線
１２ 下面の外側稜線
１３ 下側延長フランジ
１４ 脆弱部
Ｅ エンジンルーム
Ｌ 幅変化顕著領域
Ｐ１ 変化始点
Ｐ２ 変化終点
Ｗ 下面の幅

Claims (6)

1. 車体前部の左右両側に車両前後方向へ延在して配置され、内側メンバと外側メンバとを互いに接合することによって上面及び下面を有する閉断面構造に構成され、前記下面内側の稜線に前記内側メンバと前記外側メンバとの下側接合フランジが設けられているフロントサイドメンバの構造において、
   前記下面内側の稜線は車両前後方向に沿って直線状に形成され、前記下面外側の稜線が車両後方から車両前方へ向かって前記下面内側の稜線に近づくことにより、前記下面の幅は車両後方から車両前方へ向かって狭くなるように形成され、
   前記下面の幅が変化し始める変化始点と前記下面の幅が変化し終える変化終点との間の少なくとも幅変化顕著領域に位置する前記下側接合フランジの下部には、下側延長フランジが設けられていることを特徴とするフロントサイドメンバの構造。
2. 前記下側延長フランジの車両後方に隣接する前記下側接合フランジもしくは前記フロントサイドメンバ下部内側には、脆弱部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフロントサイドメンバの構造。
3. 車両前方視の断面形状は、内側側面が車両上下方向へ延びる垂直線であり、外側側面が上部車両外側から下部車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線であって、前記上面よりも前記下面の幅が狭い略台形状に形成されており、前記下面の稜線は、車両下方視で、車両前後方向に沿って延びる直線の内側稜線と、車両外側から車両内側へ向かって斜めに延びる傾斜線の外側稜線とによって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフロントサイドメンバの構造。
4. 前記下側延長フランジの前端部は、前記フロントサイドメンバに接合されるブラケットの車両前後方向位置の付近に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフロントサイドメンバの構造。
5. 前記脆弱部は、溶接打点兼用のノッチもしくは窪みによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載のフロントサイドメンバの構造。
6. 前記下側延長フランジは、前記内側メンバの前記下側接合フランジの下部を延長して設けられ、車両前方視で屈曲して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフロントサイドメンバの構造。

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