JPH07228267A - 車体の強度部材構造 - Google Patents

車体の強度部材構造

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JPH07228267A
JPH07228267A JP2008494A JP2008494A JPH07228267A JP H07228267 A JPH07228267 A JP H07228267A JP 2008494 A JP2008494 A JP 2008494A JP 2008494 A JP2008494 A JP 2008494A JP H07228267 A JPH07228267 A JP H07228267A
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JP
Japan
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collision
buckling
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load
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JP2008494A
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English (en)
Inventor
Keiichi Hamano
啓一 浜野
Michito Takagi
道人 高木
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝突時の衝撃力を緩和すると共にその衝突エ
ネルギーを十分に吸収して安全性の向上を図った車体の
強度部材構造を提供する。 【構成】 圧潰荷重を受ける強度部材としての車体のア
ッパフレーム20,21の先端部側に初期座屈を誘起す
る凹部としてのビード31を設けると共にそのビード3
1からアッパフレーム20,21の後端部側に複数の隔
壁としてのバルクヘッド32,33,34を設け、ビー
ド31並びにバルクヘッド32,33,34の間隔Sを
アッパフレーム20,21固有の座屈ピッチPの2倍よ
り小さいものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の前面衝突時にそ
の衝突荷重を吸収緩和して乗員への衝撃を緩和する車体
の強度部材構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に車体フレームの斜視、図7に衝突
時の車体フレームの変位を表す車体フレームの側面視、
図8に車両衝突時における車体の変位に対する衝突荷重
の変化を表すグラフを示す。
【0003】図6に示すように、車体フレーム11にお
いて、乗員を保護する車室はルーフパネル12やカウル
トップパネル13、左右のフロントピラー14,15や
センタピラー16,17、クォータピラー18,19等
により各部材が溶接によって連結されて構成されてお
り、その前部のエンジンルームは左右のアッパフレーム
20,21やサイドメンバ22,23、フロントエンド
アッパ24等により各部材が溶接によって連結されて構
成されている。そして、一般的に走行中に車両が前方障
害物に衝突した場合には、このような車体構造により、
このエンジンルーム部分が圧潰して衝撃力を吸収し、車
室内の乗員への衝撃が緩和されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した車
体フレーム11にあっては、図7に示すように、車両が
前方障害物に衝突した場合には、アッパフレーム20,
21やサイドメンバ22,23等の剛性によってある程
度の衝突荷重を受け止めることができるものの、その衝
突力はかなり大きいものであり、車室内の乗員にもかな
り大きい衝撃力が伝達されてしまう。そして、アッパフ
レーム20,21にフェンダミラーの取付孔25が形成
されている場合には、その取付孔を起点としてアッパフ
レーム20,21が折損して座屈し、衝突エネルギーを
十分に吸収することができなくなってしまうという問題
があった。
【0005】即ち、図8に一点鎖線で示すように、車体
フレーム11には、部材の剛性によってある程度高い衝
突時の受け荷重(第1ピーク値)F1 が発生するため、
車体フレーム11の第1ピーク値F1 による変位量でア
ッパフレーム20,21が折損し、その後は衝突エネル
ギーを十分に吸収することができず、乗員のいる車室内
まで変位が進行してしまうおそれがあった。
【0006】そのため、車両の前方衝突時にアッパフレ
ーム20,21が折損しないで座屈させることで、ある
程度の衝突荷重を吸収できるように、例えば、アッパフ
レーム20,21の先端を先細形状とすることが考えら
れる。しかし、アッパフレーム20,21の折損は防止
できるものの、安定した座屈は発生せず、衝突エネルギ
ーを十分に吸収することができなかった。
【0007】また、アッパフレーム20,21の座屈を
安定させようとするものに、例えば、特公昭52−37
852号公報に開示されているように、アッパフレーム
20,21を波形構造としたものが提案されている。と
ころが、このようにアッパフレーム20,21を波形構
造とすると、座屈は安定するものの、部材の剛性力が低
下して衝突時の衝突エネルギーを十分に吸収することが
できなくなってしまう。
【0008】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、衝突時の衝撃力を緩和すると共にその衝突エネ
ルギーを十分に吸収して安全性の向上を図った車体の強
度部材構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の車体の強度部材構造は、圧潰荷重を受ける
強度部材の先端部側に初期座屈を誘起する凹部を設ける
と共に該凹部から前記強度部材の後端部側に複数の隔壁
を設け、前記凹部と隣接する前記隔壁との間隔、並びに
前記隔壁同士の間隔を前記強度部材固有の座屈ピッチの
2倍より小さいものとしたことを特徴とするものであ
る。
【0010】
【作用】強度部材に初期座屈を誘起する凹部を設けると
共に複数の隔壁を設けて凹部と隔壁並びに隔壁同士の間
隔を強度部材固有の座屈ピッチの2倍より小さいものと
したことで、車両が前方障害物に衝突した場合、強度部
材は、まず全体の剛性によって所定の圧潰荷重を受け、
それを越えると凹部の位置で初期座屈が発生し、再び全
体の剛性によって所定の圧潰荷重を受け、それを越える
と最初の隔壁より先端部側にて2次座屈が発生し、更に
全体の剛性によって所定の圧潰荷重を受け、それを越え
ると2つ目の隔壁より先端部側にて3次座屈が発生して
いく。このとき、各座屈時の圧潰荷重は十分に高く、且
つほぼ一足の大きさとなることで、衝突時の衝撃力は十
分に緩和されると共にその衝突エネルギーも十分に吸収
される。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0012】図1に本発明の一実施例に係る車体の強度
部材構造を表す車体フレームの側面視、図2にアッパフ
レームの斜視、図3に荷重のピーク値の間隔とバルクヘ
ッドの間隔との関係を表すグラフ、図4に最大荷重及び
平均荷重とバルクヘッドの間隔との関係を表すグラフ、
図5に本実施例の車体フレームによる車両衝突時におけ
る車体の変位に対する衝突荷重の変化を表すグラフを示
す。なお、従来と同様の機能を有する部材には同一の符
号を付して重複する説明は省略する。
【0013】本実施例の車体の強度部材構造において、
図1及び図2(a)に示すように、圧潰荷重を受ける強度
部材としての車体フレーム11のアッパフレーム20,
21はL字形に曲げられた2枚の板材を溶接によって箱
状に形成されており、その先端部側の上面及び下面には
衝突時に初期座屈を誘起する凹部としてのビード31が
形成されている。また、アッパフレーム20,21には
そのビード31から後端部側に位置して内部に3枚の隔
壁としてのバルクヘッド32,33,34が溶接によっ
て固着されている。そして、ビード31並びに各バルク
ヘッド32,33,34の間隔S1 ,S2 ,S3 をアッ
パフレーム20,21の形状から設定される固有の座屈
ピッチPの2倍のピッチより小さいものとしてある。な
お、初期座屈を誘起する凹部はビード31に限らず、図
2(b)に示すように、アッパフレーム20,21の角部
に形成したビード31であってもよいし、バルクヘッド
の数は3枚に限定されるものではない。
【0014】ところで、アッパフレーム20,21の座
屈ピッチPはそのアッパフレーム20,21の形状から
材料など決定する固有のものである。この座屈ピッチP
は、アッパフレーム20,21の長さや板厚等の形状デ
ータ、アッパフレーム20,21を構成する材料のヤン
グ率やポアソン比等の材料特性データ、アッパフレーム
20,21の車体フレームへの取付に伴う支持剛性並び
に衝突速度や衝突方向等の動的データに基づいて塑性座
屈モード(波形)を解析することで得られるものであ
る。
【0015】また、本実施例では、衝突時の荷重のピー
ク値Fの間隔Tとバルクヘッドの間隔Sとの関係、並び
にその最大荷重Fm 及び平均荷重Fa とバルクヘッドの
間隔Sとの関係を実験によって求めている。即ち、図3
に示すように、バルクヘッドの板厚tを2種類a,b
(a>b)設定し、バルクヘッドの間隔Sを変化させた
ときのピーク値Fの間隔Tを求めている。この場合、ア
ッパフレーム20,21にバルクヘッドを所定の間隔で
溶着し、塑性変形させたときの座屈波形を求め、その座
屈波形におけるピーク値Fの間隔Tを計測している。図
3に示すグラフからわかるように、バルクヘッドの間隔
Sを大きく変化させていくと、ピーク値Fの間隔T(即
ち、実際の座屈ピッチ)もこれに比例して大きくなる
が、ある位置で一定となる。この一定のときのピーク値
Fの間隔Tが前述したアッパフレーム20,21の固有
の座屈ピッチである。そして、増加しているピーク値F
の間隔Tが一定になったときのピーク値Fの間隔Ts
バルクヘッドの間隔Ss との関係は、2Ts ≒Ss とな
る。
【0016】一方、衝突時の最大荷重Fm 及び平均荷重
a とバルクヘッドの間隔Sとの関係にあっては、図4
に示すように、バルクヘッドの間隔Sが0からSs まで
の範囲では増大し、衝突エネルギーを十分に吸収するこ
とができる。
【0017】従って、本実施例のように、アッパフレー
ム20,21に設けられたビード31並びに各バルクヘ
ッド32,33,34の間隔S1 ,S2 ,S3 をアッパ
フレーム20,21固有の座屈ピッチPの2倍のピッチ
より小さいものとした場合、車体フレーム11の衝突時
の座屈波形は、図5に示すように、ビード31及び各バ
ルクヘッド32,33,34によってほぼ同等の4つの
ピーク値F1 ,F2 ,F3 ,F4 が得られ、各ピーク値
1 ,F2 ,F3 ,F4 の荷重の大きさも部材の剛性並
びにバルクヘッド32,33,34によって乗員に衝撃
が伝達されるような高いものとはならず、且つ、衝突荷
重を受け止めることのできる程度の高い荷重を得ること
ができる。そのため、アッパフレーム20,21の変位
量だけで十分に衝突エネルギーを吸収することができ、
乗員がいる車室内まで変位が進行することは防止でき
る。
【0018】なお、前述の実施例にあっては、強度部材
として車体フレーム11のアッパフレーム20,21を
用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、サイドメンバ22,23に用いてもよい
ものである。
【0019】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の車体の強度部材構造によれば、圧潰荷重を
受ける強度部材の先端部側に初期座屈を誘起する凹部を
設けると共にその凹部から強度部材の後端部側に複数の
隔壁を設け、凹部と隣接する隔壁との間隔並びに各隔壁
同士の間隔を強度部材固有の座屈ピッチの2倍より小さ
いものとしたので、車両が前方に衝突した場合、強度部
材はその剛性によって所定の圧潰荷重を受け止めてそれ
を越えると凹部の位置にて初期座屈を発生し、再び部材
の剛性によって所定の圧潰荷重を受け止めてそれを越え
ると隔壁により先端部側にて2次座屈、3次座屈を発生
していくこととなり、各座屈時の圧潰荷重は十分に高い
が乗員に強い衝撃が伝達されるようなものとはならず、
且つ、ほぼ一定の大きさとなることで、衝突時の衝撃力
を十分に緩和することができると共にその衝突エネルギ
ーも十分に吸収することができて車室内の変形を防止し
て車両の安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る車体の強度部材構造を
表す車体フレームの側面図である。
【図2】アッパフレームの斜視図である。
【図3】荷重のピーク値の間隔とバルクヘッドの間隔と
の関係を表すグラフである。
【図4】最大荷重及び平均荷重とバルクヘッドの間隔と
の関係を表すグラフである。
【図5】本実施例の車体フレームによる車両衝突時にお
ける車体の変位に対する衝突荷重の変化を表すグラフで
ある。
【図6】車体フレームの斜視図である。
【図7】衝突時の車体フレームの変位を表す車体フレー
ムの側面図である。
【図8】車両衝突時における車体の変位に対する衝突荷
重の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
11 車体フレーム 20,21 アッパフレーム(強度部材) 31 ビード(凹部) 32,33,34 バルクヘッド(隔壁) F,F1 ,F2 ,F3 ピーク値の荷重 S,S1 ,S2 ,S3 バルクヘッドの間隔 T,T1 ,T2 ,T3 ピーク値の間隔 P アッパフレーム固有の座屈ピッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧潰荷重を受ける強度部材の先端部側に
    初期座屈を誘起する凹部を設けると共に該凹部から前記
    強度部材の後端部側に複数の隔壁を設け、前記凹部と隣
    接する前記隔壁との間隔、並びに前記隔壁同士の間隔を
    前記強度部材固有の座屈ピッチの2倍より小さいものと
    したことを特徴とする車体の強度部材構造。
JP2008494A 1994-02-17 1994-02-17 車体の強度部材構造 Withdrawn JPH07228267A (ja)

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