JPH04262974A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の車体構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費低減や車両の性能向上のため
車体の軽量化が要求されており、この要求に応えるべく
車体の構造部材に軽合金材料を適用する研究が進められ
、既に市販されている車両もある。

【０００３】このような軽合金材料を用いた場合であっ
ても、通常のスチールパネルを組合わせたモノコック構
造と同様の車体、即ち、図１１に示すようにパネル材で
閉断面に形成したメンバを骨格として、これら骨格メン
バにパネルを接合してモノコック構造の車体１を構成し
ている。

【０００４】図１２は図１１に示した車体１の前部構造
を示すもので、２は車体前部の前後方向骨格メンバであ
るフロントサイドメンバ、３は同上，下方向骨格メンバ
であるフロントピラー、４はフロアサイドの前後方向骨
格メンバであるサイドシル、５は車体前部のウエスト部
分の車幅方向骨格メンバであるカウルボックスを示し、
これら骨格メンバは何れもパネル材をもって閉断面に形
成してある。

【０００５】フロントサイドメンバ２はエンジンルーム
の側壁を形成するフードレッジパネル６の下縁に接合さ
れて、その後端はエンジンルームと客室とを隔成するダ
ッシュロアパネル７に突き合わせて接合してある。サイ
ドシル４，カウルボックス５は何れもフロントピラー３
に接続してある。また、フロントサイドメンバ２の前端
にはスティ８ａを介してフロントバンパー８が装着され
ている。図１１中９はセンターピラー、１０はリヤピラ
ー、１１はフロアパネル、１２はルーフパネル、１３は
フロントフェンダ、１４はリヤフェンダ、１５はリヤエ
ンドパネルを示す。（この類似構造は、例えば自動車工
学全書，自動車の車体；（株）山海堂発行に示されてい
る。）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に軽合金材料例え
ばアルミニウムは、スチールに対して比重が約１／３で
あるが、ヤング率が１／３，引張り強度が２／３から同
等である（スチールはＳＰＣＣ，アルミニウムは５００
０系で比較したもので、社団法人自動車技術会発行　　
自動車工学便覧１２編　　第１章材料Ｐ１−５，および
社団法人軽金属協会発行　　アルミニウムハンドブック
Ｐ３３参照）。このことからも、アルミニウムはスチー
ルに対して、剛性低下よりも強度低下代の方が小さいこ
とが判る。

【０００７】ところで、車体を設計する場合、先づ剛性
設計を行うのが一般的であり、材料としてアルミニウム
を使用する場合にあっては、車体１を前述のようにスチ
ールパネル組合わせのモノコック車体と同様に全体をパ
ネル材のスポット溶接により形成するように設計した場
合、剛性設計のフトントサイドメンバ２は他の骨格メン
バと同様にそのパネル板厚を厚くする必要があり、全体
的に破壊荷重が大きくなり、衝突時に塑性変形しにくく
なる。

【０００８】従って、車両が前面衝突すると図１３に示
すように、ダッシュロアパネル７の剛性強度に比べてフ
トントサイドメンバ２の衝突時反力が大きいため、該フ
トントサイドメンバ２の塑性変形によるエネルギ吸収が
少なく、フトントサイドメンバ２後端部のダッシュロア
パネル７およびその後方で多くのエネルギを吸収するよ
うになって車室内変形が大きくなる可能性があり、この
ため、より安全性を高めるためには車体前部に大掛かり
なエネルギ吸収機構を別途設ける必要が生じる。

【０００９】そこで、本発明は車両衝突時に、衝突荷重
を客室側の部分で支持できると共に効率よくエネルギ吸
収を行うことができるサイドメンバを備えて、客室の変
形を最小限に抑えることができる自動車の車体構造を提
供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】車体前後方向に延在する
閉断面に形成された前後方向骨格メンバであるサイドメ
ンバを車体端部側のメンバと、該車体端部側のメンバに
接続された客室側のメンバとで構成し、前記車体端部側
のメンバを軽合金材料からなるパネル材で閉断面に形成
してエネルギ吸収部として構成する一方、客室側のメン
バを軽合金材料からなる閉断面の押出し型材で構成する
と共に、該押出し型材を曲げ加工して上下方向に分岐し
て形成し、その上側分岐メンバの端部を車体ウエスト部
の骨格メンバ集合部に結合すると共に、下側分岐メンバ
の端部を車体下側の骨格メンバ集合部に結合し、かつ、
これら上側分岐メンバと下側分岐メンバとに跨って、軽
合金材料からなるクロージングプレートを接合してある
。

【００１１】

【作用】車両衝突時にサイドメンバに前後方向に衝突入
力が作用すると、この衝突入力はサイドメンバの客室側
のメンバで上側分岐メンバと下側分岐メンバへと分散さ
れると共に、各骨格メンバ集合部に分散，負担されて衝
突荷重が支持される一方、該サイドメンバのパネル材か
らなる車体端部側のメンバがエネルギ吸収部となって、
該メンバが前後方向に塑性変形し、衝突エネルギを効率
よく吸収する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を車体の前部構造を
例に採って図面と共に詳述する。

【００１３】図１〜９において、２０はフードレッジパ
ネル６の下縁に接合された車体前部の前後方向骨格部材
であるフロントサイドメンバで、このフロントサイドメ
ンバ２０は閉断面に形成されていて、車体前端部側のメ
ンバ２１と、このメンバ２１に接続された客室側のメン
バ２２とで構成してある。

【００１４】車体前端部側のメンバ２１は、アルミニウ
ム等の軽合金材料からなるパネル材、具体的には断面略
ハット形のインナ側パネル２１ａと、その外側の開口部
分を閉塞してスポット接合したアウタ側パネル２１ｂと
で閉断面に形成して、前後方向に作用する衝突入力に対
して、これらインナ側パネル２１ａ，アウタ側パネル２
１ｂがスポット接合点間で蛇腹状に容易に塑性変形が可
能なエネルギ吸収部２０Ａとして構成してある。

【００１５】客室側のメンバ２２は、アルミニウム等の
軽合金材料からなる閉断面の２つの押出し型材２３，２
４で構成され、これら押出し型材２３，２４は途中から
曲げ加工して上下方向に分岐して、上側分岐メンバ２３
ａと下側分岐メンバ２４ａを形成してある。

【００１６】前記車体前端部側のメンバ２１と、客室側
のメンバ２２とは、該メンバ２１の後端をメンバ２２の
前端に外嵌して溶接により接合してある。

【００１７】また、客室側のメンバ２２の上側分岐メン
バ２３ａの後端は車体前部ウエスト部分の骨格メンバ集
合部、従って、この例にあっては剛性強度の高いカウル
ボックス５とフロントピラー３との結合集合部Ａに第７
図に示すように結合してあると共に、下側分岐メンバ２
４ａの後端は車体前部下側の骨格メンバ集合部、従って
、この例にあってはフロントピラー３とサイドシル４と
の結合集合部Ｂに第８図に示すように結合してある。

【００１８】具体的には、前記上側分岐メンバ２３ａの
後端はカウルボックス５の前壁を貫通し、該カウルボッ
クス５の側部を閉塞し、かつ、フロントピラー３に接合
されたフードレッジパネル６の内側面に溶接又はリベッ
ト等により強固に接合してある。また、前記下側分岐メ
ンバ２４ａはフロントピラー３下端のインナを貫通し、
貫通部分で溶接すると共にフロントピラー３前面よりリ
ベット１６により強固に接合してある。場合によっては
図９に示すように、フロントピラー３のインナとアウタ
に跨ってブレース１７を接合し、このブレース１７にも
リベット１６により接合して、結合をより強固に行うよ
うにしてもよい。

【００１９】そして、これら上側分岐メンバ２３ａと下
側分岐メンバ２４ａの車外側の側面間に跨って、アルミ
ニウム等の軽合金材料からなるクロージングプレート２
５を接合して、これら上側分岐メンバ２３ａと下側分岐
メンバ２４ａとの間を閉塞している。このクロージング
プレート２５はフードレッジパネル１６と共にエンジン
ルームの側壁を形成し、かつ、フロントホイールハウス
を隔成するものであって、その後縁部は図５に示すよう
にフロントピラー３側に向けて曲面成形され、該フロン
トピラー３の前縁部にスポット接合されている。また、
該クロージングプレート２５の上下方向中央部には、前
後方向に補強用ビード２６を形成して、パネル面剛性を
高めてある。

【００２０】次に以上の実施例構造の作用について説明
する。

【００２１】一般に、閉断面の圧縮部材は、形状，板厚
が同等の場合に、押出し型材のものに比べてプレート材
をスポット溶接等で接合して構成したものの方が初期反
力が小さく、スポット接合点間でパネル材が蛇腹状に塑
性変形してエネルギ吸収量が大きいことは知られている
。

【００２２】従って、前記実施例のように閉断面のフロ
ントサイドメンバ２０をパネル材からなる車体前端部側
のメンバ２１と、押出し型材からなる客室側のメンバ２
２とで構成してあることにより、車両の前面衝突時にフ
ロントバンパ８に入った荷重Ｆは、フロントバンパ８が
塑性変形した後、フロントサイドメンバ２０を介してカ
ウルボックス５とフロントピラー３との結合集合部Ａ、
およびフロントピラー３とサイドシル４との結合集合部
Ｂに伝達される。ここで、客室側のメンバ２２は押出し
型材２３，２４で構成されていて初期反力が高く、また
、該メンバ２２を結合している前記結合集合部Ａ，Ｂも
剛性強度が高いため、フロントサイドメンバ２０に入っ
た力は、パネル材からなる初期反力の小さい車体前端部
側のメンバ２１で構成するエネルギ吸収部２０Ａの蛇腹
状の塑性変形によってエネルギが吸収される。このメン
バ２１の変形状態の一例を図３，４に鎖線で示す。

【００２３】これを更に具体的に説明すると、フロント
サイドメンバ２０に前方より衝突入力Ｆが作用すると、
メンバ２１の後端がメンバ２２の前端に外嵌して、該メ
ンバ２２を構成する２つの押出し型材２３，２４の開離
を防止し、効率よくこの入力を前記結合集合部Ａ，Ｂに
伝達する。メンバ２２に入る荷重は上側分岐メンバ２３
ａ，下側分岐メンバ２４ａにＴ１，Ｔ２と小さく分散さ
れ、更に、図１０に示すようにこれら荷重Ｔ１，Ｔ２の
分力Ｔ１ａ，Ｔ１ｂおよびＴ２ａ，Ｔ２ｂのうち、分力
Ｔ１ｂ，Ｔ２ｂによりクロージングプレート２５に図５
に示すように該クロージングプレート２５を面外方向に
変形させるモーメントＭを発生させるが、このクロージ
ングプレート２５に設けた補強用のビード２６で面外方
向の変形を抑えることができるため、メンバ２２の反力
を高めることができ、従って、エネルギ吸収部２０Ａの
塑性変形時の荷重を確実に支持して、該エネルギ吸収部
２０Ａの塑性変形を効率よく行わせてエネルギ吸収量を
拡大することができる。

【００２４】前記実施例にあっては車体前部のフロント
サイドメンバに本発明を適用した場合を示したが、車体
後部のリヤサイドメンバに適用して前述と同様の効果を
得ることができる。この場合、上側分岐メンバが結合さ
れる車体ウエスト部の骨格メンバはストラットハウジン
グとリヤピラーとの結合部となり、かつ、下側分岐メン
バが結合される車体下側の骨格メンバはリヤシートクロ
スメンバとサイドシルとの結合部となる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、車体軽量
化のため車体構造材を軽合金材料で構成する場合にあっ
て、サイドメンバをパネル材で閉断面に形成した車体端
部側のメンバと、閉断面の押出し型材で形成した客室側
のメンバとで構成すると共に、該客室側のメンバを上，
下分岐メンバに分岐形成して、それらの端部を車体ウエ
スト部，車体下側の各骨格メンバ集合部に結合してある
ため、サイドメンバに前後方向に衝突入力が作用した場
合に、客室側のメンバで荷重を上下方向に小さく分散す
ると共に骨格メンバ集合部に分散負担させて高反力を得
ることができて、車体端部側のメンバで構成するエネル
ギ吸収部を効率よく塑性変形させることができる。

【００２６】この結果、客室側の変形量を小さく抑える
ことができると共に、エネルギ吸収量を拡大できて安全
性を一段と高められるという実用上多大な効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す略示的側面図。

【図２】同実施例の斜視図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【図６】サイドメンバとクロージングプレートの分解斜
視図。

【図７】上側分岐メンバと骨格メンバ集合部との結合状
態を示す斜視図。

【図８】下側分岐メンバと骨格メンバ集合部との結合状
態を示す斜視図。

【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図。

【図１０】客室側のメンバの力学モデル図。

【図１１】本発明の対象とする車体の斜視図。

【図１２】従来の構造を示す側面図。

【図１３】同構造の塑性変形時の側面図。

【符号の説明】

２０…サイドメンバ、２０Ａ…エネルギ吸収部、２１…
車体端部側のメンバ、２２…客室側のメンバ、２３ａ…
上側分岐メンバ、２４ａ…下側分岐メンバ、２５…クロ
ージングプレート、Ａ…車体ウエスト部の骨格メンバ集
合部、Ｂ…車体下側の骨格メンバ集合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　車体前後方向に延在する閉断面に形成
   された前後方向骨格メンバであるサイドメンバを車体端
   部側のメンバと、該車体端部側のメンバに接続された客
   室側のメンバとで構成し、前記車体端部側のメンバを軽
   合金材料からなるパネル材で閉断面に形成してエネルギ
   吸収部として構成する一方、客室側のメンバを軽合金材
   料からなる閉断面の押出し型材で構成すると共に、該押
   出し型材を曲げ加工して上下方向に分岐して形成し、そ
   の上側分岐メンバの端部を車体ウエスト部の骨格メンバ
   集合部に結合すると共に、下側分岐メンバの端部を車体
   下側の骨格メンバ集合部に結合し、かつ、これら上側分
   岐メンバと下側分岐メンバとに跨って、軽合金材料から
   なるクロージングプレートを接合したことを特徴とする
   自動車の車体構造。