JPH11348824A

JPH11348824A - 自動車の車体構造

Info

Publication number: JPH11348824A
Application number: JP10158102A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sato; 学佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】サイドメンバの潰れ変形を確実に行わせるこ
とを可能とする。【解決手段】車体前部の車幅方向両側に車体前後方向
に配置されたフロントサイドメンバ１と、車幅方向に配
置されてフロントサイドメンバ１の端部下方にタイダウ
ンンレインフォース９を介して結合されるクロスメンバ
３とよりなる自動車の車体構造において、フロントサイ
ドメンバ１に、車体前後方向の衝突荷重による潰れ変形
を促進させる潰れ変形部１４を設けると共に、タイダウ
ンレインフォースに、フロントサイドメンバ１の潰れ変
形を許容するようにタイダウンレインフォース９の変形
を許容する変形許容部５１を設け、潰れ変形部１４の潰
れストロークＬ１を基に、潰れストロークＬ１に変形許
容部５１の変形ストロークＬ２を一致させるように変形
許容部５１の断面を設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロントサイドメ
ンバやリヤサイドメンバとクロスメンバとの結合に関す
る自動車の車体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の自動車の車体構造として
は、例えば、特開平５−２４５５８号公報に記載された
ものや、図１５、図１６に示すものがある。図１５は斜
視図であり、図１６は図１５の XVI−XVI 線矢視断面図
を示している。図１５に示すものは、サイドメンバ１と
ラジエータ等を支持するクロスメンバ３とをサイドメン
バ１のクロージングプレート５を下方に延長して結合し
たものである。

【０００３】そして、このような構造において、図１７
のようなタイダウンフック７の係合部を前記クロージン
グプレート５の下方延長部６に設ける場合があり、かか
る場合、タイダウンフック７の係合部はサイドメンバ１
に対して下方にオフセットしているため、タイダウンフ
ック７に前後方向の荷重が入力される際は、サイドメン
バ１に大きなモーメント荷重が入り易くなる。このた
め、図１５のように、クロージングプレート５を車両後
方に十分に拡大し、サイドメンバに広く荷重を分散させ
る構造が有利となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝突時
にサイドメンバ１がエネルギを吸収する際に最もエネル
ギ吸収効率の高い蛇腹状の圧潰モードを得ることが困難
となる恐れがある。即ち、蛇腹状の圧潰モードを得るに
は、サイドメンバ１の閉断面を構成する各壁面が均等の
タイミングで前後方向へ座屈する必要があり、単純に言
えば、壁面の座屈荷重がすべて等しい断面が理想的とな
る。

【０００５】これに対し、図１５に示す場合は、エネル
ギ吸収を意図したサイドメンバ１の断面において、クロ
ージングプレート５の下方延長部６の存在する部分で座
屈強度が他の壁面に対して著しく大きくなるため、下方
延長部６の存在した部分を他の閉断面部を構成する壁面
と同時に同モードで座屈させることは極めて困難とな
る。従って、サイドメンバ１の閉断面を構成する各部材
の板厚を上げて必要な吸収エネルギを確保するため、重
量が増大するという問題があった。

【０００６】一方、衝突時にサイドメンバ１に圧縮荷重
が入力され、圧潰が開始する際の荷重は、サイドメンバ
断面形状が衝突前の断面形状を維持するため、最も高い
瞬間荷重を必要とする。この場合、サイドメンバ圧潰時
の圧縮荷重はサイドメンバエネルギ吸収区間の断面積と
材料の最大応力との積とで近似することができるため、
サイドメンバ圧潰開始時のピーク荷重はクロージングプ
レート５の断面積分だけ大きくなる。そして、瞬間荷重
（ピーク荷重）に対して発生するモーメント（サイドメ
ンバ軸方向と入力のオフセットとに起因して発生する）
よりもフロントサイドメンバ１を支持する根元部分の強
度が大きくなければフロントサイドメンバ１は支軸点か
ら折れ曲がってしまうため、フロントサイドメンバ１の
根元部（クロージングプレート後端部）を相応に補強す
る必要があり、重量増を招く恐れがある。

【０００７】そこで、本発明は、サイドメンバの端部下
方に補強部材を介してクロスメンバを結合する構造であ
っても、蛇腹状の変形を確実に発生させることができる
と共に、圧潰時のピーク荷重が大きくなることを抑制
し、軽量でかつ十分なエネルギ吸収を行なうことのでき
る自動車の車体構造の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、車体
前部又は後部の車幅方向両側に車体前後方向に配置され
たサイドメンバと、車幅方向に配置されて前記サイドメ
ンバの端部下方に補強部材を介して結合されるクロスメ
ンバとよりなる自動車の車体構造において、前記サイド
メンバに、車体前後方向の衝突荷重による潰れ変形を促
進させる潰れ変形部を設けると共に、前記補強部材に、
前記サイドメンバの潰れ変形を許容するように該補強部
材の変形を許容する変形許容部を設け、前記潰れ変形部
の潰れストロークを基に、該潰れストロークに前記変形
許容部の変形ストロークを一致させるように前記変形許
容部の断面を設定したことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の自動車
の車体構造であって、前記変形許容部は、前記補強部材
に設けた折曲許容部と、前記サイドメンバと補強部材と
の間に設けた空間部とよりなり、前記潰れ変形部の潰れ
ストロークを基に、該潰れストロークに前記折曲許容部
の変形ストロークを一致させるように前記折曲許容部の
断面を設定したことを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２記載の自動車
の車体構造であって、前記潰れ変形部と折曲変形部とを
車体前後方向にオフセット配置し、潰れ変形部の端部を
折曲許容部よりも前記サイドメンバの端部側に寄せて配
置したことを特徴とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項２記載の自動車
の車体構造であって、前記サイドメンバは、フロントサ
イドメンバであり、前記潰れ変形部の先端部を折曲許容
部よりも前記フロントサイドメンバの先端部側に寄せて
配置したことを特徴とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項２記載の自動車
の車体構造であって、前記サイドメンバは、リヤサイド
メンバであり、前記潰れ変形部の後端部を折曲許容部よ
りも前記リヤサイドメンバの後端部側に寄せて配置した
ことを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれ
かに記載の自動車の車体構造であって、前記折曲許容部
は、車体前後方向に配置された少なくとも３箇所の易変
形部を有していることを特徴とする。

【００１４】請求項７の発明は、請求項６記載の自動車
の車体構造であって、前記易変形部は、ビードで形成さ
れ、該ビードの両側に、前記易変形部が位置することを
特徴とする。

【００１５】請求項８の発明は、請求項６記載の自動車
の車体構造であって、前記易変形部は、折れビードで形
成されたことを特徴とする。

【００１６】請求項９の発明は、請求項２〜８のいずれ
かに記載の自動車の車体構造であって、前記補強部材
は、上向きに開いた二股状を呈し、該二股状の補強部材
の両上側が、前記サイドメンバに潰れ変形部の前後部で
結合され、同下端に前記クロスメンバが結合されたこと
を特徴とする。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項２〜９のいず
れかに記載の自動車の車体構造であって、前記サイドメ
ンバの潰れ変形部上面に、フロアパネルを固着し、該固
着を、前記潰れ変形部の潰れ変形後の谷となる部分に対
応して所定間隔でスポット的に結合して行うことを特徴
とする。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項２〜１０のい
ずれかに記載の自動車の車体構造であって、前記補強部
材に、タイダウンフック用の穴部を設けたことを特徴と
する。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明では、サイドメンバの端
部下方に補強部材を介してクロスメンバを結合する場合
に、補強部材によってサイドメンバの端部を十分に補強
することができる。衝突によってサイドメンバが圧潰す
るときは、車体前後方向の衝突荷重により補強部材は変
形許容部によって変形が許容され、サイドメンバの潰れ
変形を許容することができる。従って、サイドメンバが
蛇腹状の圧潰を開始する際のピーク荷重の増大を抑制す
ることができ、サイドメンバの根元部の補強も軽減する
ことができる。又、潰れ変形部の潰れストロークと変形
許容部の変形ストロークとが一致するため、サイドメン
バの蛇腹状の圧潰を確実に得ることができながら、サイ
ドメンバの板厚を全体的に増加する必要がなくなる。

【００２０】従って、サイドメンバの正確な蛇腹状の圧
潰によって衝突荷重を確実かつ効率的に吸収することが
できながら、サイドメンバの全体の板厚増抑制、及び根
元部の補強軽減によって大幅な重量軽減を図ることがで
きる。

【００２１】請求項２の発明では、請求項１の発明の効
果に加え、折曲許容部と空間部とにより補強部材の変形
を確実に許容することができる。

【００２２】請求項３の発明では、請求項２の発明の効
果に加え、衝突荷重をサイドメンバの端部側に寄せて配
置した潰れ変形部に確実に入力させることができ、該潰
れ変形部の潰れによってサイドメンバを確実に蛇腹状に
潰れ変形させることができる。

【００２３】請求項４の発明では、請求項２の発明の効
果に加え、衝突荷重をフロントサイドメンバの先端部側
に寄せて配置した潰れ変形部に確実に入力させることが
でき、フロントサイドメンバを確実に蛇腹状に潰れ変形
させることができ、衝突荷重を効率的に吸収することが
できる。

【００２４】請求項５の発明では、請求項２の発明の効
果に加え、リヤサイドメンバの後端部側に寄せて配置し
た潰れ変形部に衝突荷重を確実に入力させることがで
き、リヤサイドメンバを確実に蛇腹状に潰れ変形させる
ことができ、衝突荷重を効率的に吸収することができ
る。

【００２５】請求項６の発明では、請求項２〜５のいず
れかの発明の効果に加え、３箇所の易変形部によって折
曲許容部を確実に変形させ、サイドメンバの蛇腹状の潰
れ変形を確実に行なわせ、確実なエネルギ吸収を行なわ
せることができる。

【００２６】請求項７の発明では、請求項６の発明の効
果に加え、ビードの両側の易変形部において補強部材の
面外方向の折れ曲がりを促進することができ、サイドメ
ンバの蛇腹状の軸圧潰を確実に行なわせることができ、
確実なエネルギ吸収を行なうことができる。

【００２７】請求項８の発明では、請求項６の発明の効
果に加え、折れビートにおいて補強部材の面外方向の折
れ曲がりを促進することができ、サイドメンバの蛇腹状
の軸圧潰を確実に行なわせることができ、確実なエネル
ギ吸収を行なうことができる。

【００２８】請求項９の発明では、請求項２〜８のいず
れかの発明の効果に加え、サイドメンバの潰れ変形部が
補強部材によって規制を受けることがなく、蛇腹状の潰
れ変形を確実に行なわせることができ、確実なエネルギ
吸収を行なうことができる。

【００２９】請求項１０の発明では、請求項２〜９のい
ずれかの発明の効果に加え、衝突時にサイドメンバが潰
れ変形すると、サイドメンバに対するフロアパネルの結
合が用意に離脱し、潰れ変形を確実に行なわせることが
できる。従って、衝突時のエネルギ吸収を確実に行なう
ことができる。

【００３０】請求項１１の発明では、請求項２〜１０の
いずれかの発明の効果に加え、補強部材に設けた穴部に
タイダウンフックを係合させることができ、自動車の確
実な固定を行なうことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例に基づいて説明する。

【００３２】（第１実施例）図１〜図７は本発明の第１
実施例に係り、図１は分解斜視図、図２は要部の側面
図、図３は図２の III−III 線矢視断面図、図４は要部
の斜視図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視断面図、図６は作
用説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は要部の斜視
図、（ｃ）は閉断面の寸法を示す斜視図である。図７は
潰れ変形時の反力特性を示すグラフである。

【００３３】まず、この自動車の車体構造は例えばアル
ミ等の軽量素材を用いた、いわゆるスペースフレームを
適用したものであり、車体骨格部材としてのサイドメン
バであるフロントサイドメンバ１と、車幅方向に配置さ
れて前記フロントサイドメンバ１の端部下方に補強部材
としてのタイダウンレインフォース９を介して結合され
るクロスメンバ５とよりなっている。

【００３４】前記フロントサイドメンバ１は、車体前部
のエンジンルーム左右下方に車体前後方向に沿って配置
され、前部１１と後部１３と、これらを結合するジョイ
ント部１５とで構成されている。

【００３５】前記フロントサイドメンバ１の前部１１
は、軽金属押出材、例えば６０００系アルミ合金押出材
で略矩形の閉断面構造に形成されている。該前部１１の
後端部１１ａには、周囲４つの結合穴１１ｂが設けられ
ている。又、前部１１の左右側壁１１ｃには、前後方向
に所定間隔で３つのビード１１ｄ，１１ｅが設けられて
いる。ビード１１ｄ，１１ｅを設けることによって、フ
ロントサイドメンバ１に車体前後方向の衝突荷重による
潰れ変形を促進させる潰れ変形部１４を設けた構成とな
っている。前部１１の後端部１１ａ内には、締結用のナ
ットリングプレート１６が配置されるようになってお
り、ナットリングプレート１６にはナット部１７が前記
結合穴１１ｂに対応して設けられている。

【００３６】前記フロントサイドメンバ１の後部１３
は、６０００系アルミ合金押出材により閉断面構造に形
成されている。該後部１３の前部側には、下部にサスペ
ンションメンバブラケット１９が設けられ、該サスペン
ションメンバブラケット１９にサスペンションメンバ取
付軸２１が設けられている。

【００３７】前記ジョイント部１５は、軽金属押出材と
して６０００系アルミ合金押出材で閉断面構造に形成さ
れている。ジョイント部１５の断面及び板厚はフロント
サイドメンバ１の前部及び後部１１，１３より大きくす
ることによって、前部及び後部１１，１３以上の剛性、
強度を持たせている。ジョイント部１５には、その剛性
強度を利用して、エンジンマウントブラケット２３が設
けられている。ジョイント部１５の前端部１５ａには、
ボルト挿通穴２５が設けられ、その後部には区画壁１５
ｂが設けられ、さらにその背後には底壁と一方の側壁に
結合穴２７が設けられている。また、区画壁２５の背後
にはナットプレート２９が内装され、ナットプレート２
９にはナット部３１が設けられている。

【００３８】そして、フロントサイドメンバ１は後部１
３の前端にジョイント部１５が嵌合し、その全周が溶接
固定されている。ジョイント部１５の前端部１５ａ内に
は前部１１の後端部１１ａが嵌合し、ボルト挿通穴２５
からボルト３１を挿通し、結合穴１１ｂからナットリン
グプレート１６のナット部１７に締結することによっ
て、ジョイント部１５に前部１１を結合している。

【００３９】前記タイダウンレインフォース９はスチー
ルパネル等で成形され、車幅方向から見て上向きに開い
た二股状を呈している。タイダウンレインフォース９の
二股状の両上端部３３ａ，３３ｂが前記フロントサイド
メンバ１に潰れ変形部１４の前後部で結合され、同下端
部３３ｃに前記クロスメンバ３の端部が結合されてい
る。

【００４０】前記タイダウンレインフォース９の上端３
３ａには斜線で示す結合フランジ３５が設けられ、かつ
ビード６７が設けられている。タイダウンレインフォー
ス９の他方の上端３３ｂには結合フランジ３７が設けら
れている。この上端３３ｂにはボルト挿通穴３９が設け
られている。タイダウンレインフォース９の一方の上端
３３ａの後部側から下方の上端３３ｂにかけてその縁部
に沿って車幅方向外側へ向いたフランジ４１が設けられ
ている。タイダウンレインフォース９の他方の上端３３
ｂの結合フランジ３７から下端部３３ｃ側に縁部に沿っ
て車幅方向内側へ向いたフランジ４３が設けられ、かつ
タイダウンレインフォース９の前部側に一方の上端３３
ａに至るフランジ４５が設けられている。

【００４１】前記クロスメンバ３は、前記タイダウンレ
インフォース９の車幅方向内面側に溶接結合されたエク
ステンションファーストクロスメンバ４７に溶接結合さ
れている。エクステンションファーストクロスメンバ４
７には、フロントサイドメンバ１への結合フランジ４７
ａが設けられている。

【００４２】そして、前記タイダウンレインフォース９
は一方の上端３３ａが前記フロントサイドメンバ１の前
部１１の前端部側に突合わされ、その結合フランジ３５
が前記側壁１１ｃの車幅方向外側外面に溶接結合され、
エクステンションファーストクロスメンバ４７の結合フ
ランジ４７ａが前部１１の下面側に溶接結合されてい
る。タイダウンレインフォース９の下端部３３ｃにはタ
イダウンフック用の穴部４８が設けられている。

【００４３】タイダウンレインフォース９の他方の上端
３３ｂは、前記ジョイント部１５の区画壁１５ｂの背後
に重ね合わされ、ボルト４９をボルト挿通穴３９から結
合穴２７を通し、ナットプレート２９のナット部３０に
締め込むことによって締結固定されている。

【００４４】そして、前記タイダウンレインフォース９
にはさらに変形許容部５１が設けられている。変形許容
部５１はフロントサイドメンバ１の潰れ変形を許容する
ようにタイダウンレインフォース９の変形を許容するも
ので、折曲許容部５３と空間部５５とからなっている。
折曲許容部５３は車体前後方向に配置された３箇所の易
変形部５７を有し、該易変形部５７はビード５９の両側
に配置されたものである。ビード５９は、タイダウンレ
インフォース９に沿って設けられ、かつ車幅方向内側へ
突出するように形成されている。前記空間部５５は側面
から見て三角形形状を呈し、前記タイダウンレインフォ
ース９が二股状に形成されることによって構成されてい
る。尚、易変形部５７は３箇所以上であればさらにその
数を増加することができる。

【００４５】そして、前記フロントサイドメンバ１の潰
れ変形部１４は前部１１において、タイダウンレインフ
ォース９が結合されている部分と前記ジョイント部１５
との間にＬ０として構成され、その端部６１は折曲許容
部５３よりもフロントサイドメンバ１の前端部側に寄せ
て配置されている。前記潰れ変形部１４は、長さＬ０の
うち、Ｌ１が潰れストロークとなり、Ｓが潰れ残ること
になる。又、折曲許容部５３の変形ストロークをＬ２と
したとき、前記潰れストロークＬ１と前記変形ストロー
クＬ２とを一致させるように変形許容部５１における折
曲許容部５３の板厚ｔ及びその断面積ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ
を設定している。

【００４６】次に、具体的にその設定を図６，図７を用
いて説明する。図６（ａ）はフロントサイドメンバ１の
潰れ変形状態を示す側面図、（ｂ）は易変形部５７を示
す斜視図、（ｃ）はフロントサイドメンバ１の前部１１
の各部の寸法を示す斜視図である。

【００４７】図７はフロントサイドメンバ１の潰れスト
ロークと、軸圧潰反力との関係を示すグラフである。

【００４８】まず、フロントサイドメンバ１の潰れスト
ロークＬ１は以下のようになる。

【００４９】Ｌ１＝Ｌ０−Ｓ潰れ残り量Ｓを求めるのは困難である。従って、一般的
には以下の方法でＬ１を求める。

【００５０】潰れストロークＬ１にて吸収すべきエネル
ギとは、軽衝突でのエネルギ吸収量であり、一般に１５
ｋｍ／ｈ以下での衝突を言う。いま、衝突速度をｖ、フ
ロントサイドメンバ１の設計反力をＦ１、タイダウンレ
インフォース９の設計反力をＦ２、Ｅをバンパでのエネ
ルギ吸収量、車重をＭとすると、１／２Ｍｖ²＝Ｆ１・Ｌ１＋Ｆ２・Ｌ２＋Ｅとなる。

【００５１】ここで、Ｌ１＝Ｌ２としているので、潰れ
ストロークＬ１は、Ｌ１＝（１／２Ｍｖ²−Ｅ）／（Ｆ１＋Ｆ２）となる。そして、フロントサイドメンバ１がその軸方向
にＬ１寸法だけ圧潰しながらストロークするとき、フロ
ントサイドメンバ１単体の軸圧潰反力とストロークとの
関係は図７のようになる。ここで、フロントサイドメン
バ１の最初の一山を座屈させる際に発生する荷重Ｐ（ピ
ーク荷重）は、次式で表すことができる。

【００５２】Ｐ＝２（ａ＋ｂ）ｔｘσ_B ここに、図６（ｃ）のように、ａ，ｂはフロントサイド
メンバ１の縦横外形寸法、ｔは板厚、σ_Bはフロントサ
イドメンバ１に用いる材料の最大引張り応力である。

【００５３】一方、圧潰が進行し、フロントサイドメン
バ１が規則的に蛇腹状に圧潰している際の荷重は、振幅
が小さく矩形波に近い。フロントサイドメンバ１の材料
をアルミ合金としたときの、この時の平均荷重Ｐ_meanは
次式で表すことができる。

【００５４】

【数１】Ｐ_mean＝２．８３５（ａ＋ｂ）^1/3ｔ^5/3｛(σ_B＋σ_y）／２｝^0.85Ｅ^1/5 （アルミ）ここに、σ_yはフロントサイドメンバ１に用いる材料の
０．２％耐力、Ｅはアルミ合金の縦弾性係数であり、タ
イダウンレインフォース９に用いる材料の最大引張り応
力をσ_B＊、易変形部５７の断面積をＳＡ，ＳＢ，ＳＣ
とすれば、

【数２】Ｐ−Ｐ_mean＝σ_B＊・ＳＡ＝σ_B＊・ＳＢ＝σ
_B＊・ＳＣと定義しているから、断面積ＳＡ，ＳＢ，ＳＣは、ＳＡ＝ＳＢ＝ＳＣ＝（Ｐ−Ｐ_mean）／σ_B＊で求めることができる。

【００５５】次に作用を説明する。

【００５６】車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ
１が衝突エネルギを吸収する際に、最もエネルギ吸収効
率の高い圧潰モードは、規則的座屈で形成された蛇腹状
の圧潰モードである。この蛇腹状の圧潰モードとは隣り
合った２つの壁面がある周期をもって凹凸変形すること
によって発生する。従って、蛇腹状の圧潰を得るには、
フロントサイドメンバ１の閉断面を構成する各壁面が均
等のタイミングで座屈する必要があり、単純に言えば、
壁面の座屈荷重がすべて等しい断面が理想的である。

【００５７】本実施例では、図３に示すように、フロン
トサイドメンバ１とタイダウンレインフォース９とをエ
ネルギ吸収を意図する区間Ｌにおいて独立させたため、
フロントサイドメンバ１の閉断面を構成する壁面の座屈
強度をタイダウンレインフォース９とは独立して設定す
ることができ、蛇腹状の規則的座屈をフロントサイドメ
ンバ１に発生させることができる。従って、衝突エネル
ギを効率よく吸収することができる。

【００５８】一方、フロントサイドメンバ１圧潰開始時
に発生する瞬間的なピーク荷重をフロントサイドメンバ
１だけでなく、タイダウンレインフォース９が分担する
ことによりフロントサイドメンバ１を必要以上に補強す
る必要がなくなり、全体的に軽量化を図ることができ
る。

【００５９】衝突時にフロントサイドメンバ１に圧縮荷
重が入力され、圧潰が開始する。この圧潰開始時は、フ
ロントサイドメンバ１が衝突前の断面形状を維持するた
め、フロントサイドメンバ１の発生荷重は該フロントサ
イドメンバ１の壁面座屈荷重の和ではなく、断面積と引
張り応力との積である軸方向圧縮荷重で近似され、フロ
ントサイドメンバ１圧潰において、最も高い瞬間荷重と
なる（図７参照）。

【００６０】この瞬間荷重（ピーク荷重）に対して発生
するモーメント（フロントサイドメンバ１軸方向と入力
のオフセットに起因して発生する）よりもフロントサイ
ドメンバ１を支持する根元部分の強度が大きくなけれ
ば、フロントサイドメンバ１は根元部から折れ方向に変
形する。一方、フロントサイドメンバ１が規則的（蛇腹
状に）圧潰すると図７に示すような小さな振巾の矩形波
状の反力特性を示す。

【００６１】そこで、このピーク荷重とフロントサイド
メンバ１の規則的圧潰時の平均荷重との差（オーバロー
ド分）を、フロントサイドメンバ１以外の部材で受け持
ち、フロントサイドメンバ１と独立して変形させるとき
に必要な荷重と略等しくする。即ち、上記のように、タ
イダウンレインフォース９に変形許容部５１を設け、折
曲許容部５３の変形ストロークＬ２をフロントサイドメ
ンバ１の潰れ変形部１４の潰れストロークＬ１と等しく
することによって、フロントサイドメンバ１圧潰初期の
ピーク荷重に対してはフロントサイドメンバ及びタイダ
ウンレインフォース９で支持する。さらに圧潰が進んで
フロントサイドメンバ１が規則的に圧潰する際は、該タ
イダウンレインフォース９を折れモードで意図的に折れ
曲るようにし、タイダウンレインフォース９の発生荷重
を最も小さくする。これにより、フロントサイドメンバ
１の規則的圧潰に影響を与えないようにし、フロントサ
イドメンバ１の蛇腹状圧潰によって衝突エネルギを効率
よく十分に吸収することができる。

【００６２】又、本実施例では、フロントサイドメンバ
１と共にタイダウンレインフォース９をジョイント部１
５でボルト３１等により着脱自在に結合している。ジョ
イント部１５は断面板厚をフロントサイドメンバ１の前
部及び後部１１，１３以上とすることにより、前部及び
後部１１，１３以上の剛性強度を有している。よって、
アルミ車体構造で修理対応によりフロントサイドメンバ
１を前後に分割するジョイント部１５を有していても、
ジョイント部１５はフロントサイドメンバ１の前部１１
を確実に支持することができると共に、実施例のよう
に、強固な構造を生かしてエンジンマウントブラケット
２３と一体化、あるいはその取付点として活用すること
により専用の補強板廃止といった合理化を図ることがで
きる。

【００６３】従って、軽衝突時の車体修理の際もボルト
３１の締結部分を外すことによってフロントサイドメン
バ１のみならず、クロスメンバ３等変形が及んだ部位を
一括して脱着することができ、修理の際に溶接による結
合が不要であり、修理にかかる費用を大幅に低減するこ
とができる。

【００６４】尚、前記穴部４８にはタイダウンフックを
係合させることができる。この場合、タイダウンレイン
フォース９からフロントサイドメンバ１側へ荷重を十分
に分散することができ、車体を確実に固定することがで
きる。

【００６５】（第２実施例）図８〜図１０は第２実施例
に係り、図８は要部の斜視図、図９は図８のIX−IX線矢
視断面図、図１０は要部の分解斜視図である。尚、第１
実施例と対応する構成部分には同符号を付して説明し、
また重複した説明は省略する。

【００６６】本実施例においては、フロントサイドメン
バ１を押出材ではなく、パネルの接合構成としたもので
ある。即ち、サイドメンバとしてのフロントサイドメン
バ１は、断面コの字形の本体１ａと、クロージングプレ
ート１ｂとによって構成され、クロージングプレート１
ｂの接合フランジ６３（図１０のハッチング部）を本体
１ａの接合フランジ６５にスポット溶接等によって結合
し、閉断面に構成したものである。そして、フロントサ
イドメンバ１において、本体１ａの角部にビード６７を
設けると共に、本体１ａ及びクロージングプレート１ｂ
の接合フランジ６３，６５から本体１ａにかけてビード
６９が設けられ、さらにクロージングプレート１ｂにも
車幅方向外側へ突出するビード７１が設けられている。

【００６７】又、補強部材としてのタイダウンレインフ
ォース９はクロージングプレート１ｂを下方へ延長して
一体に構成したものである。タイダウンレインフォース
９の折曲許容部５３には折曲げを促進する３つの折れビ
ード７３，７５が設けられ、易変形部５７を構成してい
る。折れビード７３は車幅方向外側へ突出するように形
成され、折れビード７５は車幅方向内側へ突出するよう
に形成され、折曲許容部５３における折れを促進するよ
うになっている。

【００６８】そして、本実施例の折曲許容部５３の断面
積はフロントサイドメンバ１とクロージングプレート１
ｂとで構成される閉断面を単独で軸方向（車体前後方
向）に圧潰させるときに発生する圧潰初期のピーク荷重
とその後の規則的な蛇腹状の圧潰平均荷重Ｐ_meanとの差
Ｐ−Ｐ_meanが各易変形部５７の圧縮荷重と略等しくなる
ように断面を設定している。この時のフロントサイドメ
ンバ１の材質がスチールである場合、平均荷重Ｐ_meanは
次式で表すことができることが良く知られている。

【００６９】

【数３】Ｐ_mean＝１．８４８（ａ＋ｂ）^1/3ｔ^5/3σ_y
^2/3Ｅ^1/3 ここに、ａ，ｂはフロントサイドメンバ１の縦横寸法、
ｔは板厚、Ｅはスチールの縦弾性係数、σ_yはフロント
サイドメンバ１に用いる材料の降伏応力である。

【００７０】そして、易変形部５７の断面積の算出は第
１実施例と同様である。

【００７１】従って、クロスメンバ３を支持する支持部
材であるタイダウンレインフォース９、即ちクロージン
グプレート１ｂにおいては、フロントサイドメンバ１の
圧潰モードとは独立した変形モードを採用することによ
り、不必要にフロントサイドメンバ圧潰時のピーク荷重
が大きくなることを防止することができる。

【００７２】従って、本実施例においても第１実施例と
略同様な作用効果を奏することができる。又、スチール
ボディにおいても無理なく適用することができる。

【００７３】尚、第１実施例，第２実施例はともにサイ
ドメンバとしてフロントサイドメンバ１に適用した例を
示したが、フロントサイドメンバ１をリヤサイドメンバ
とし、第１実施例，第２実施例の構成を車体リヤ側の構
造として適用することもできる。

【００７４】（第３実施例）図１１〜図１３は第３実施
例を示している。図１１は車体後部の要部斜視図、図１
２は図１１の XII−XII 線矢視断面図、図１３は作用説
明図であり（ａ）は変形前の側面図、（ｂ）は変形後の
側面図である。尚、上記実施例と対応する構成部分には
同符号を付して説明し、また重複した説明は省略する。

【００７５】本実施例においては、サイドメンバとし
て、リヤサイドメンバ７７は６０００系アルミ合金等の
押出材により成形されたものであり、リヤサイドメンバ
７７にフロアパネルとしてのリヤフロアパネル７９を固
着したものである。リヤサイドメンバ７７にリヤフロア
パネル７９を結合する場合には、リヤフロアパネル７９
がリヤサイドメンバ７７の潰れ変形部１４の蛇腹状の潰
れ変形の妨げにならないようにその結合を容易に離脱さ
せる必要がある。即ち、リヤフロアパネル７９は、リヤ
サイドメンバ７７の潰れ変形部１４以外では斜線領域８
１においてリヤサイドメンバ７７にフランジを設け、該
フランジをリヤフロアパネル７９にスポット溶接し、潰
れ変形部１４ではリヤサイドメンバ７７の幅方向略中央
において所定間隔でクリップ８３あるいはプラグ溶接等
によって部分的に結合したものである。このクリップ８
３による結合位置は、潰れ変形部１４のビード１１ｄの
間に位置するようにしている。即ち、潰れ変形部１４の
潰れ変形後の谷部となる部分に対応して所定間隔でクリ
ップ８３あるいはプラグ溶接等でスポット的に結合した
ものである。

【００７６】尚、図１１において、８５はリヤホイール
インナ、８７はリヤサイドメンバ、８９はクロスメンバ
である。又、補強部材としてのタイダウンレインフォー
ス９にはリヤエンドクロスメンバがエクステンションエ
ンドクロスメンバを介して第１実施例と同様に結合され
ているが、図上省略している。

【００７７】そして、車両衝突時においては、図１３の
（ａ）に対し（ｂ）のようにリヤサイドメンバ７７の潰
れ変形部１４が蛇腹状に潰れ変形し、クリップ８３にお
いてリヤフロアパネル７９は、リヤサイドメンバ７７か
ら容易に離脱することができる。従って、リヤサイドメ
ンバ７７の蛇腹状の変形を確実に行なわせ、後面衝突時
においても第１実施例と同様に効率よい確実なエネルギ
吸収を行うことができる。

【００７８】尚、第３実施例において、クリップ８３等
によるスポット的な結合は、リヤサイドメンバ７７の幅
方向中央に限らず、一側に寄せて配置することもでき
る。又、リヤサイドメンバ７７にフランジを設けてスポ
ット的に結合することもできる。かかる場合において
も、スポット的な結合が蛇腹状変形の谷部に位置すれ
ば、上記同様にリヤフロアパネル７９を容易に離脱させ
ることができる。

【００７９】さらに、第３実施例においては、潰れ変形
部１４をビード１１ｄを設けることによって構成した例
に適用したが、ビードを設けない構造であっても同様に
適用することができる。即ち、図１４（ａ）のような閉
断面構造のリヤサイドメンバ７７において縦横の寸法が
ａ，ｂであるとき、蛇腹状の変形の最初の山部は（ａ＋
ｂ）／２×１／２に表われ、それ以後、（ａ＋ｂ）／２
の周期で表われる。従って、谷部となる位置は最初の山
部から（ａ＋ｂ）／４の位置、及び次の山から（ａ＋
ｂ）／４の位置等として決定され、かかる位置にクリッ
プあるいはプラグ溶接等によってスポット的に結合する
こともできる。

【００８０】かかる結合によって、上記同様、潰れ変形
後の谷となる部分に対応してリヤフロアパネルをリヤサ
イドメンバにスポット的に結合することができ、同様な
作用効果を奏することができる。

【００８１】尚、第３実施例の構成は、リヤエンジン、
リヤドライブ車等のフロント側に適用することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る第１実施例の要部の
分解斜視図である。

【図２】第１実施例の要部の側面図であり、易変形部の
断面を同時に示している。

【図３】図２の III−III 線矢視断面図である。

【図４】タイダウンレインフォースの斜視図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

【図６】作用説明図であり、（ａ）は変形を説明する側
面図、（ｂ）はタイダウンレインフォースの概略斜視
図、（ｃ）は各部の寸法を示すフロントサイドメンバの
要部斜視図である。

【図７】変形ストロークと軸圧潰反力のグラフである。

【図８】第２実施例に係る要部斜視図である。

【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。

【図１０】第２実施例に係る要部の分解斜視図である。

【図１１】第３実施例に係る一部省略の要部の斜視図で
ある。

【図１２】図１１の XII−XII 線矢視断面図である。

【図１３】作用説明に係り、（ａ）は変形前、（ｂ）は
変形後の側面図である。

【図１４】第３実施例の変形例に係り、（ａ）は各部の
寸法を示すリヤサイドメンバの斜視図、（ｂ）は蛇腹変
形の寸法関係を説明する側面図、（ｃ）は蛇腹変形を示
す側面図である。

【図１５】従来例に係る要部の斜視図である。

【図１６】従来例に係る要部の断面図である。

【図１７】タイダウンフックによる自動車の固定を示す
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クロスメンバ９タイダウンレインフォース（補強部材）１４潰れ変形部５１変形許容部５３折曲許容部５５空間部５７易変形部５９ビード７３，７５折れビード７７リヤサイドメンバ（サイドメンバ）７９リヤフロアパネル（フロアパネル）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体前部又は後部の車幅方向両側に車体
前後方向に配置されたサイドメンバと、車幅方向に配置
されて前記サイドメンバの端部下方に補強部材を介して
結合されるクロスメンバとよりなる自動車の車体構造に
おいて、前記サイドメンバに、車体前後方向の衝突荷重による潰
れ変形を促進させる潰れ変形部を設けると共に、前記補
強部材に、前記サイドメンバの潰れ変形を許容するよう
に該補強部材の変形を許容する変形許容部を設け、前記潰れ変形部の潰れストロークを基に、該潰れストロ
ークに前記変形許容部の変形ストロークを略一致させる
ように前記変形許容部の断面を設定したことを特徴とす
る自動車の車体構造。
【請求項２】請求項１記載の自動車の車体構造であっ
て、前記変形許容部は、前記補強部材に設けた折曲許容部
と、前記サイドメンバと補強部材との間に設けた空間部
とよりなり、前記潰れ変形部の潰れストロークを基に、該潰れストロ
ークに前記折曲許容部の変形ストロークを略一致させる
ように前記折曲許容部の断面を設定したことを特徴とす
る自動車の車体構造。
【請求項３】請求項２記載の自動車の車体構造であっ
て、前記潰れ変形部と折曲変形部とを車体前後方向にオフセ
ット配置し、潰れ変形部の端部を折曲許容部よりも前記
サイドメンバの端部側に寄せて配置したことを特徴とす
る自動車の車体構造。
【請求項４】請求項２記載の自動車の車体構造であっ
て、前記サイドメンバは、フロントサイドメンバであり、前
記潰れ変形部の先端部を折曲許容部よりも前記フロント
サイドメンバの先端部側に寄せて配置したことを特徴と
する自動車の車体構造。
【請求項５】請求項２記載の自動車の車体構造であっ
て、前記サイドメンバは、リヤサイドメンバであり、前記潰
れ変形部の後端部を折曲許容部よりも前記リヤサイドメ
ンバの後端部側に寄せて配置したことを特徴とする自動
車の車体構造。
【請求項６】請求項２〜５のいずれかに記載の自動車
の車体構造であって、前記折曲許容部は、車体前後方向に配置された少なくと
も３箇所の易変形部を有していることを特徴とする自動
車の車体構造。
【請求項７】請求項６記載の自動車の車体構造であっ
て、前記易変形部は、ビードで形成され、該ビードの両側に、前記易変形部が位置することを特徴
とする自動車の車体構造。
【請求項８】請求項６記載の自動車の車体構造であっ
て、前記易変形部は、折れビードで形成されたことを特徴と
する自動車の車体構造。
【請求項９】請求項２〜８のいずれかに記載の自動車
の車体構造であって、前記補強部材は、上向きに開いた二股状を呈し、該二股状の補強部材の両上側が、前記サイドメンバに潰
れ変形部の前後部で結合され、同下端に前記クロスメン
バが結合されたことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項１０】請求項２〜９のいずれかに記載の自動
車の車体構造であって、前記サイドメンバの潰れ変形部上面に、フロアパネルを
固着し、該固着を、前記潰れ変形部の潰れ変形後の谷となる部分
に対応して所定間隔でスポット的に結合して行うことを
特徴とする自動車の車体構造。
【請求項１１】請求項２〜１０のいずれかに記載の自
動車の車体構造であって、前記補強部材に、タイダウンフック用の穴部を設けたこ
とを特徴とする自動車の車体構造。