JPH04310477A - 車両のサイドメンバ - 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】この発明は、車体の軽量化が可能
で、車両衝突時等のエネルギ吸収量を増大することがで
きる車両サイドメンバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のサイドメンバとしては、例
えば昭和５５年山海堂発行の「自動車工学全書１３巻乗
用車の車体」の２２頁に記載されたようなものがある。 すなわち、車体の前部両側に前後方向に向けてフロント
サイドメンバが配置され、その車体後方端はダッシュパ
ネルロア側に結合され、また車体前方端はファーストク
ロスメンバの両端に結合された構造となっている。

【０００３】このようなサイドメンバは従来スチールで
成形されており、曲げ剛性、捩り剛性を維持しながら、
前面衝突時には潰れ変形して衝突荷重を吸収するように
なっている。

【０００４】一方、近年、燃費低減や車両の性能向上を
図るため、車体の軽量化が要望され、このような要望に
応えるべく車体骨格メンバに軽金属を適用する研究が進
められ、すでに実用化されている。

【０００５】例えば、フロントサイドメンバをアルミニ
ウム等の軽金属で構成すると、車体の軽量化を図ること
ができるとともに防錆効果も得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、軽金属、例
えばアルミニウム（例えば５０００系）はスチール（例
えばＳＰＣＣ）に対し、比重が約１／３、ヤング率が１
／３である反面、引張強度が２／３から同等である。従
って、アルミニウムはスチールと比較して剛性低下代よ
りも強度低下代の方が小さい。一方、車体設計に際して
は、まず剛性設計を行なうのが一般的であり、フロント
サイドメントの場合、曲げ剛性や捩り剛性が優先される
。このような観点から、フロントサイドメンバを軽金属
で構成する場合、入力に対する曲げ剛性や捩り剛性を確
保するために厚肉にすると、軸圧縮強度が高くなり前面
衝突時等の潰れ変形が妨げられ、反面、潰れ変形を所期
のように得ようとすると曲げ剛性、捩り剛性の低下が大
きくなり、スチールと同等の特性を得ることが極めて困
難であった。

【０００７】そこでこの発明は、軽金属製で軽量化、防
錆化が可能でありながら、スチールと同等の特性を得る
ことができる車両のサイドメンバの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、軽金属によりメンバを形成し、該メンバ
を閉断面構造で基本メンバおよび補強メンバの二重構造
に形成し、前記補強メンバの圧縮荷重を受ける少なくと
も先端部に圧縮変形促進部を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】車両の前面衝突時等に軸圧縮方向の荷重が入力
されると、補強メンバの先端部に設けられた圧縮変形促
進部で潰れ変形を起すことができる。また、基本メンバ
及び補強メンバの二重構造であり、曲げ剛性、捩り剛性
も確保可能である。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１１】図１および図２はこの発明の一実施例に係
る車体のサイドメンバとしてのフロントサイドメンバ１
を示した斜視図および断面図であり、このフロントサイ
ドメンバ１は大きく区分して前半部１ａ、中間部１ｂ、
屈曲部１ｃ、及び後端結合部１ｄからなっている。この
フロントサイドメンバ１は、図３のように車体前部両側
に前後方向へ向けて配置され、前半部１ａはファースト
クロスメンバ２に結合され、後端結合部１ｄはダッシュ
ロアパネル４側に結合されている。

【００１２】図１、図２のように前記フロントサイドメ
ンバ１は、アルミニウム等の軽金属により基本メンバ３
および補強メンバ５の二重構造に形成された閉断面構造
を呈している。

【００１３】基本メンバ３は上下壁部７ａ，７ｂおよび
左右壁部９ａ，９ｂで構成され、矩形の閉断面構造を呈
している。

【００１４】補強メンバ５は図１、図２で示すように、
前記基本メンバ３の内側面に密に嵌合する上下壁部１３
ａ，１３ｂおよび左右壁部１５ａ，１５ｂで構成され、
基本メンバ３と略相似の矩形閉断面構造を呈している。 この補強メンバ５の前半部１ａには、上下壁部１３ａ、
１３ｂにおいて切欠き１９ａ、１９ｂ、１９ｃが長手方
向に所定間隔をもって設けられている。これら切欠き１
９ａ、１９ｂ、１９ｃの両端部は左右壁部１５ａ、１５
ｂに至っており、その切欠き深さは、それぞれｈ１　、
ｈ２　、ｈ３　とすれば、ｈ１　＞ｈ２　＞ｈ３　とな
るよう最前部が最も深く後方に向うにしたがって順次浅
くなるように形成されている。従って、この切欠き１９
ａ、１９ｂ、１９ｃにより補強メンバ５の前半部１ａで
は、最前部の断面積が小さく後方に向うほど順次大きく
形成されることになり、この実施例における圧縮変形促
進部を構成している。

【００１５】前記補強メンバ５の中間部１ｂには、切欠
きは設けられず断面積が最大の閉断面となっている。補
強メンバ５の屈曲部１ｃには、上下壁部１３ａ、１３ｂ
において、左右壁部１５ａ，１５ｂに至るスリット２１
ａ，２１ｂが長手方向に所定間隔をもって形成されてい
る。

【００１６】前記基本メンバ３の左右壁部９ａ，９ｂに
は、接着剤を注入するための接着剤注入口２３が前半部
１ａ前端、中間部１ｂ後端、後端結合部１ｄ後端におい
て設けられ、補強メンバ５の左右壁部１５ａ，１５ｂに
は接着剤を充填するための長手方向の凹溝２５が形成さ
れている。

【００１７】つぎに、上記実施例に係るフロントサイド
メンバ１の構造の合理性を説明する。

【００１８】前記図３の車体前部には、種々の負荷が入
力される。主な力としては、前面衝突時等による衝撃圧
壊力■、車体全体の曲げ、捩れ力■、エンジンからの振
動入力■、サスペンションからの入力■、車両運転時の
緊締入力■、突き上げ荷重■等がある。

【００１９】表１は車体前部が上記各々の力■〜■を受
けたときのフロントサイドメンバ１に及ぼす影響を示し
たもので、フロントサイドメンバ１を図４で示すように
、フロントホイルハウスＨ部分を中間部１ｂとし、これ
より前方部分を前半部１ａ、また、後方部分を屈曲部１
ｃ及び後端結合部１ｄとし、これら各部に対する影響を
示している。例えば前面衝突時の入力を図３では■で示
し、後記表１の■の欄を見れば、フロントサイドメンバ
前半部１ａでは圧縮によるエネルギ吸収が行なわれ、同
中間部１ｂ、屈曲部１ｃでは反力によるエネルギ吸収が
行なわれ、同後端結合部１ｄでは最大曲げモーメントが
作用すると言った如きである。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表１のように、フロントサイドメンバ
１に加わる力は、ＦＲ車の場合フロントホイルハウスＨ
の前側付近を境にして異っており、これらの力は後記表
２で示すように３つの力に大別できる。すなわち、１つ
はフロントサイドメンバ１の軸圧縮力、２つめは曲げ力
、３つめは捩り力である。

【００２２】

【表２】

【００２３】従って、フロントサイドメンバ１には、表
２に示すように、これらの力を許容するための性能が要
求される。

【００２４】まず、軸圧縮力に対しては、前半部１ａで
効率のよい変形によりエネルギ吸収量を大きくし、中間
部１ｂおよび後半部１０１ｃでは変形し難く反力を大き
くする必要がある。このため、この発明実施例では、前
記のように前半部１ａに切欠き１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
を設けて圧縮変形促進部としているのである。

【００２５】つぎに、曲げ力に対しては、車体剛性など
中間部１ｂより後方の曲げ剛性を高くする必要があり、
また、強度面ではフロントの突き上げなどの曲げモメー
メントに耐えられるようにする必要がある。このため、
切欠き１９ａ、１９ｂ、１９ｃの切欠き深さｈ１　＞ｈ
２　＞ｈ３　の設定により、前端に入る曲げモーメント
に耐えられるようにしている。

【００２６】さらに、捩り力に対しては、車体全体の捩
りやエンジン、サスペンションからの入力のため、中間
部１ｂより後方の捩り剛性を高くする必要がある。この
ため、内メンバ５の中間部１ｂには切欠きを設けないこ
と等により、中間部１ｂより後方で断面を大きくしてい
る。

【００２７】この結果を表３にまとめて示した。

【００２８】

【表３】

【００２９】つぎに、上記フロントサイドメンバ１の成
形方法の一例を説明する。

【００３０】まず基本メンバ３はアルミニウム等の軽金
属の押し出しで直状に成形する。

【００３１】一方、補強メンバ５は、まずアルミニウム
等の軽金属の押し出しで直状に成形し、その外側寸法は
前記基本メンバ３の内側寸法に対し若干大きいものとす
る。つぎに、前半部１ａに切欠き１９ａ，１９ｂ、１９
ｃを設けるとともに屈曲部１ｃにスリット２１ａ，２１
ｂを設け、図５のものとする。

【００３２】このように形成された補強メンバ５を前記
基本メンバ３内に嵌合する。この嵌合は基本メンバ３を
加熱膨脹させ、その内側に補強メンバ５を挿入し、これ
を冷却することによって行われ、両者は締りばめで嵌合
される。この状態で基本メンバ３の接着剤注入口２３か
ら補強メンバ５の凹溝２５に接着剤を充填して両者を接
着する。従って、基本メンバ３と補強メンバ５は、締り
嵌めと接着とにより強固に結合されて一体化する。

【００３３】なお、基本メンバ３と補強メンバ５との締
り嵌めは、例えば一端のリベット締め等に代えることも
できる。

【００３４】つぎに、屈曲部１ｃを屈曲成形する。

【００３５】この曲げ加工は、例えば図６で示すように
、曲げ型３０１上にサイドメンバ後半部を載置して圧力
型３０３でセットし、締め付け型３０５を曲げ型３０１
に押し付けながら移動させて屈曲部１ｃを成形する。 このとき、補強メンバ５の左右壁部１５ａ，１５ｂがサ
イドメンバ１の潰れを防ぎ、上壁部１３ａのスリット２
１ａが拡がり、逆に下壁部１３ｂのスリット２１ｂが挾
まることで屈曲部１ｃが形成される。

【００３６】このようにして、図１および図２で示す前
半部１ａ，中間部１ｂ、屈曲部１ｃおよび後端結合部１
ｄからなるフロントサイドメンバ１が構成されている。

【００３７】図７は上記のように形成されたフロントサ
イドメンバ１を車体へ組付ける場合の一例を示す。

【００３８】フロントサイドメンバ１の後端結合部１ｄ
をエクステンションメンバ２５に取付け、基本メンバ３
をフードリッジパネル２７に連結する。この場合、例え
ばフロントサイドメンバ１にフランジ２９を設けておけ
ばフードリッジパネル２７へのスポット溶接等による結
合を容易に行うことができる。また、フロントサイドメ
ンバ１の前端を図３で示すファーストクロスメンバ２に
連結する。

【００３９】つぎに、上記一実施例の作用について説明
する。

【００４０】例えば、車両の前面衝突等によりバンパー
側からファーストクロスメンバ２を介してフロントサイ
ドメンバ１へ軸圧縮荷重が入力されると、フロントサイ
ドメンバ１の前半部１ａは、切欠き１９ａ，１９ｂ、１
９ｃによる圧縮変形促進部から容易に潰れ変形する。こ
のフロントサイドメンバ１の前半部１ａの潰れ変形によ
って効率よくエネルギを吸収する。このとき、中間部１
ｂは補強メンバ５の断面積が大きいため、軸圧縮荷重に
よる変形が小さく反力が高くなり、後半部の屈曲部１ｃ
で曲げモーメントを受けて変形しようとするが、曲げ加
工時における補強メンバ５内に生じる残留応力が抵抗と
なり、さらにフードリッジパネル２７により荷重をフロ
ントピラー等の車体骨格部に伝達するため、前半部１ａ
の潰れ変形によるエネルギ吸収を十分支持することがで
きる。従って、エネルギ吸収量を増大することができる
とともに、エネルギー吸収性能をより安定することがで
きる。

【００４１】さらに、フロントサイドメンバ１に作用す
る曲げ荷重や、捩り荷重は、フードリージパネル２７や
エクステンションメンバ２５と一体となって受けるため
、要求される捩り剛性や、曲げ剛性、強度を満足させる
ことができる。

【００４２】図８乃至図１１はこの発明の他の実施例に
係る補強メンバを図５と同様の状態で示すものである。

【００４３】図８で示す実施例は、補強メンバ５Ａの前
半部１ａとなる部分における４箇所の角部にそれぞれ切
欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃを長手方向に所定間隔で設
けている。これら切欠き２９ａ〜２９ｃの深さは、前方
が深く後方へ向うにしたがって順次浅くなるよう形成さ
れている。従って、補強メンバ５Ａの前半部１ａとなる
部分における断面積は、前方が小さく後方に向うにした
がって順次大きくなって、圧縮変形促進部を構成するこ
とができる。

【００４４】この実施例では、上記実施例と略同様な作
用効果を奏する他、切欠き２９ａ〜９ｃを四角に形成し
たから、上下左右方向で潰れ変形特性が同一となりエネ
ルギ吸収性能をより安定させることができる。

【００４５】図９で示す実施例は、補強メンバ５Ｂを上
下壁部３１および縦壁部３３からなるＩ型状部材で構成
している。そして、前半部１ａとなる部分の縦壁部３３
には長孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃが長手方向に所定間隔
で設けられ、また、屈曲部１ｃとなる部分にはスリット
３７が長手方向に所定間隔で設けられている。前記長孔
３５ａ、３５ｂ、３５ｃの大きさは、前方が大きく後方
に向うにしたがって順次小さくなるよう形成されている
。従って、補強メンバ５Ｂの前半部１ａとなる部分にお
ける断面積は、前方が小さく後方に向うにしたがって順
次大きくなっており、圧縮変形促進部を構成することが
できる。

【００４６】従って、上記実施例と同様な作用効果を奏
する他、長孔３５及びスリット３７を縦壁部３３にのみ
設けるので、成形が容易となる。

【００４７】図１０で示す実施例は、前記基本メンバ３
の内壁形状を円筒形（図示せず）に形成し、補強メンバ
５Ｃを前記基本メンバ３の内径に嵌合可能な外径を有す
る中空円筒形部材４２で形成している。そして、前半部
１ａとなる部分には切欠き３９ａ、３９ｂ、３９ｃが長
手方向に所定間隔で設けられ、また、後半部１ｃとなる
部分には対向するスリット４１ａ，４１ｂが長手方向に
所定間隔で形成されている。前記切欠き３９ａ，３９ｂ
、３９ｃは前方が大きく後に向うにしたがって小さくな
るよう形成されている。従って、補強メンバ５Ｃの前半
部１ａとなる部分における断面積は、前方が小さく後方
に向うにしたがって順次大きくなっており、圧縮変形促
進部を構成することができる。

【００４８】この実施例では、上記実施例と同様な作用
効果を奏する他、補強メンバ５を中空円筒形部材４２で
形成したから、加工が容易になるという効果を奏する。

【００４９】図１１で示す実施例では、基本メンバ３の
内壁形状を円筒形（図示せず）に形成し、補強メンバ５
を前記基本メンバ３の内径に嵌合可能な外径を有する螺
旋状部材４３で形成している。そして、前半部１ａとな
る部分は巻きピッチｐを大きく形成して圧縮変形促進部
を構成するようにし、中間部１ｂとなる部分では巻きピ
ッチｐを密にし、また、後半部１ｃとなる部分は巻きピ
ッチｐを若干荒く形成している。前半部１ｃとなる部分
の巻きピッチｐは後方向へ次第に小さくしている。また
、螺旋状部材４３の外径には接着剤を充填するための凹
溝４５が形成されている。

【００５０】従って、軸圧縮方向の荷重が入力されると
、前半部５ａの巻きピッチｐの縮みによって効率よく潰
れ変形してエネルギを吸収する。また、潰れ変形が容易
となる。

【００５１】なお、この発明の車両のサイドメンバは、
リヤサイドメンバとして構成することもできる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、この発
明の構成によれば、軽金属によりサイドメンバを成形し
たものであるから、曲げ剛性、捩り剛性、潰れ変形にお
いてスチールと同等若しくは、それ以上の特性を満足さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る斜視図である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】車体前部の斜視図である。

【図４】サイドメンバの側面図である。

【図５】補強メンバの斜視図である。

【図６】屈曲部成形時の説明図である。

【図７】サイドメンバの車体との結合部の一例を示す説
明図である。

【図８】他の実施例に係る補強メンバの斜視図である。

【図９】他の実施例に係る補強メンバの斜視図である。

【図１０】他の実施例に係る補強メンバの斜視図である
。

【図１１】他の実施例に係る補強メンバの斜視図である
。

【符号の説明】

１　　フロントサイドメンバ（サイドメンバ）３　　基
本メンバ ５　　補強メンバ １９ａ　　切欠き（圧縮変形促進部） １９ｂ　　切欠き（圧縮変形促進部） １９ｃ　　切欠き（圧縮変形促進部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軽金属により閉断面構造に成形した基
   本メンバとこの基本メンバ内に嵌合し略同長さの補強メ
   ンバとで二重構造を形成し、前記補強メンバの圧縮荷重
   を受ける少なくとも先端部に圧縮変形促進部を設けたこ
   とを特徴とする車両のサイドメンバ。