WO2011114434A1

WO2011114434A1 - フロントサイドメンバ構造

Info

Publication number: WO2011114434A1
Application number: PCT/JP2010/054419
Authority: WO
Inventors: 晃士吉田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-22
Also published as: JPWO2011114434A1; CN102803052A; JP5115672B2; US20120074731A1

Abstract

本発明に係るフロントサイドメンバ構造は、車両の下部で車両前後方向に延び、車両の骨格形成に用いられるフロントサイドメンバ構造であって、前後方向に延びるアンダメンバ部（２）と、アンダメンバ部の前方部に設けられ、前方かつ上方に向けて延びるキック部（３）とを有し、キック部を側面視した場合の前側の輪郭（３２）は、キック部を側面視した場合の後側の輪郭（３５）よりも鉛直に近い角度で傾斜していることを特徴としている。これにより、車両衝突などにより発生するモーメントが小さいキック部材の上方では断面を小さく、発生するモーメントが大きい下方では断面を大きくすることができる。よって、発生するモーメントが大きい部分ほどモーメントに対する耐力が強化することができる。

Description

フロントサイドメンバ構造

　本発明は、車両の骨格を形成するフロントサイドメンバ構造に関する。

　従来、フロアパネルの下で充分な溶接強度を確保しつつ、フレームの強度を確保する車体フレーム構造の検討がされている。このような車体フレーム構造として、例えば、特許文献１に開示された車体フレーム構造がある。この車体フレーム構造に係るサイドフレームは、フロントサイドフレームとフロアフレームとが分割された状態で構成されている。フロントサイドフレームは、フロアフレームの前方に設けられ、フロントサイドフレームの後端部とフロアフレームの前端部とが重ねられた状態で接合されている。このようなサイドフレームでは、車両衝突時に車両前方から入力される荷重によってモーメントが発生した場合、フロントサイドフレームとフロアフレームとの接合部より変形が生じる。よって、接合部の強度を上げるため、フロントサイドフレームとフロアフレームとの接合部では、フロアフレームの上面に補強部材が接合されている。

　この車体フレーム構造に係るサイドフレームの接合部においては、フロントサイドフレーム、フロアフレームおよび補強部材が骨格を形成し、その上にフロアパネルが接合されている。これら全ての部材が重ねられた部分で溶接を行うとすると、多層部材による溶接が必要となる。多層部材による溶接を行うと、充分な溶接強度が確保することが難しくなる。よって、このような溶接を避けるために、この車体フレーム構造は、各部材を前後方向にずらした状態で構成されている。その結果、フロアパネルの下の一部に、フロアフレーム１層のみの断面が設けられている。この断面は低強度となりやすい。そこで、補強部材の側面部がこの断面まで延設されることで、接合部の強度が確保されている。

特開２００６－２９０１５４号公報

特許文献１に開示された車体フレーム構造では、フロントサイドフレームは、フロアフレームとの接合部から前方に向けて延びている。さらに、フロントサイドフレームは、前方に向けて延びた部分より前側の部分が前方かつ上方に向けて延びるように、前方に向けて延びた部分の前端部で屈曲されている。前方かつ上方に向けて延びた部分は、前後方向に対して傾斜している。車両衝突時に車両前方から荷重が入力されサイドフレームにモーメントが発生した場合、傾斜部は屈曲部を中心に回転しようとする。特許文献１に開示された車体フレーム構造では、屈曲部に何らモーメントに対する耐力を強化するための工夫がなされていない。このため、車両衝突時に発生するモーメントに対する耐力をさらに向上することができる車体フレーム構造が望まれている。

　そこで本発明は、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができるフロントサイドメンバ構造を提供することを目的とする。

　上記課題を解決した本発明に係るフロントサイドメンバ構造は、車両の下部で車両前後方向に延び、車両の骨格形成に用いられるフロントサイドメンバ構造であって、前後方向に延びるアンダメンバ部と、アンダメンバ部の前方部に設けられ、前方かつ上方に向けて延びるキック部とを有し、キック部を側面視した場合の前側の輪郭は、キック部を側面視した場合の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜していることを特徴とする。

　本発明においては、キック部の前側の輪郭が、キック部の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜している。このため、本発明に係るフロントサイドメンバ構造では、車両衝突などにより発生するモーメントが小さいキック部の上方部においてはキック部の断面が小さく、発生するモーメントが大きいキック部の下方部においてはキック部の断面が大きくなっている。従って、発生するモーメントが大きい部分ほどモーメントに対する耐力が強化される。よって、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができる。

また、本発明のフロントサイドメンバ構造は、車両の下部で車両前後方向に延び、車両の骨格形成に用いられるフロントサイドメンバ構造であって、前後方向に延びるアンダメンバ部材と、アンダメンバ部材の前方部に結合され、前方かつ上方に向けて延びるキック部材とを有し、アンダメンバ部材とキック部材との結合部で、アンダメンバ部材とキック部材とがオーバーラップしていることを特徴とする。

　本発明においては、前後方向に延びるアンダメンバ部材と前方かつ上方に向けて延びるキック部材とが結合部でオーバーラップしており、結合部が２枚合わせ構造となっている。従って、結合部におけるモーメントに対する耐力が強化される。よって、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができる。

　また、キック部材を側面視した場合の前側の輪郭は、キック部材を側面視した場合の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜している態様とすることができる。

　この態様では、キック部材の前側の輪郭が、キック部材の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜している。このため、本発明に係るフロントサイドメンバ構造では、車両衝突などにより発生するモーメントが小さいキック部材の上方部においてはキック部材の断面が小さく、発生するモーメントが大きいキック部材の下方部においてはキック部材の断面が大きくなっている。従って、発生するモーメントが大きい部分ほどモーメントに対する耐力が強化される。よって、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力をさらに向上することができる。

　また、キック部材の後に背面板が形成されている態様とすることができる。

　この態様では、キック部材の後に背面板が形成されており、この背面板がモーメントを受けることができる構造となっている。このため、モーメントに対する耐力が強化される。よって、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を一層向上することができる。

本発明によれば、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができるフロントサイドメンバ構造を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る車両用のフロントサイドメンバ構造の要部を示す斜視図である。図１に示したフロントサイドメンバ構造の要部を示す分解斜視図である。図１に示したフロントサイドメンバ構造に係る車両が正面衝突した場合の荷重の入力状況を示す側面図である。図３に示した状況において、フロントサイドメンバ構造に入力されるモーメントと、フロントサイドメンバ構造の曲げ耐力との関係を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る車両用のフロントサイドメンバ構造の要部を示す斜視図である。図５に示したフロントサイドメンバ構造に係る車両が正面衝突した場合の荷重の入力状況を示す側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用のフロントサイドメンバ構造の要部を示す斜視図である。また、図２は、図１に示したフロントサイドメンバ構造の要部を示す分解斜視図である。

　図１に示すフロントサイドメンバ構造１Ａは、車両（図示しない）の下部で車両前後方向に延びるように設けられる構造である。このフロントサイドメンバ構造１Ａは、車両の骨格形成に用いられる構造であって、車両が正面衝突した場合などに衝突エネルギを吸収するものとして機能する。図１に示すように、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａは、アンダメンバ部材２と、キック部材３とを備えて構成されている。

　アンダメンバ部材２は、フロントサイドメンバ構造１Ａの後部を構成している部材であり、車両前後方向に延びている。このアンダメンバ部材２は、略コ字形の断面をなしており、上方が開いた断面となるように配置されている。アンダメンバ部材２の前後方向略中央部から後側における側方の上端部には、外側に向いたフランジが設けられている。

　キック部材３は、フロントサイドメンバ構造１Ａの前部を構成する部材であり、前方かつ上方に向けて延びている。キック部材３は、アンダメンバ部材２の前方部に結合されている。このキック部材３は、略コ字形の断面をなしており、上方が開いた断面となるように配置されている。キック部材３の側方の上端部には、外側に向いたフランジが設けられている。キック部材３は、一対の側面板３１、３１、前面板３２および背面板３３を備えて構成されている。

一対の側面板３１、３１は、キック部材３の側部を構成している部分である。側面板３１の上辺３５は、前方かつ上方に向けて延びている。側面板３１の前辺は前方かつ上方に向けて延びている。

　前面板３２は、キック部材３の前部を構成している部分である。この前面板３２は、側面板３１の前辺に沿って一対の側面板３１、３１の間に設けられ、前辺を連結している。前面板３２のうち、キック部材を側面視した場合の前側の輪郭となる部分であって、アンダメンバ部材の上端部より下側の部分には、前後方向に対し垂直な面である当て面３４が設けられている。また、図３に示すように、キック部を側面視した場合の前側の輪郭となる前面板３２は、キック部を側面視した場合の後側の輪郭となる側面板の上辺３５よりも鉛直に近い角度で傾斜している。当て面３４の前方には、サスペンションメンバ（図示しない）が設けられている。

背面板３３は、キック部材の後に形成されている部分である。この背面板３３は、一対の側面板３１、３１の後辺に沿って一対の側面板３１、３１の間に設けられ、一対の側面板３１、３１の後辺を連結している。

　アンダメンバ部材２とキック部材３との結合部４は、アンダメンバ部材２の前方部とキック部材３の後方部とで構成されている。この結合部４で、アンダメンバ部材２とキック部材３とがオーバーラップしている。結合は、例えば、スポット溶接により行われる。ここで、図１中の×印は、スポット溶接の打点を示している。スポット溶接の打点は、例えば、アンダメンバ部材２のフランジ部とキック部材３のフランジ部とがオーバーラップしている範囲などに設けることができる。

このように、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａは、アンダメンバ部材２とキック部材３とで分割されて構成されている。よって、一部材で構成されるものよりも成形し易く、製造が容易に行える。

　次に、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造の作用及び効果について説明する。

　図３は、図１に示したフロントサイドメンバ構造に係る車両が正面衝突した場合の荷重の入力状況を示す側面図である。また、図４は、図３に示した状況において、フロントサイドメンバ構造に入力されるモーメントと、フロントサイドメンバ構造の曲げ耐力との関係を示すグラフである。図４の実線は、衝突によりフロントサイドメンバ構造の各部位に入力されるモーメントを示しており、破線は、フロントサイドメンバ構造の各部位の曲げ耐力を示している。

　ここで、図４の破線が示すフロントサイドメンバ構造の各部位の曲げ耐力について説明する。図３および図４に示す前方領域Ａは、当て面３４より前側の領域を表している。また、オーバーラップ領域Ｂは、アンダメンバ部材２とキック部材３とがオーバーラップしている結合部４の領域を表している。また、後方領域Ｃは、背面板３３より後側の領域を表している。

フロントサイドメンバ構造１Ａは、前方領域Ａでは、断面が小さい上に、キック部材３のみで構成されているため、図４の破線が示すように、曲げ耐力が一番低くなっている。一方、フロントサイドメンバ構造１Ａは、オーバーラップ領域Ｂでは、断面が大きい上に、アンダメンバ部材２とキック部材３とがオーバーラップして２枚合わせ構造となっているので、曲げ耐力が一番高くなっている。そして、フロントサイドメンバ構造１Ａは、後方領域Ｃでは、断面が小さくアンダメンバ部材２のみで構成されているものの、背面板３３がモーメントを受けるため、前方領域Ａよりは耐力が高くなっている。

　次に、図４の実線が示すフロントサイドメンバ構造の各部位に入力されるモーメントについて説明する。図３に示すように、車両が正面衝突した場合、キック部材３には、バンパ（図示しない）からの荷重（以下、「第１荷重Ｆ１」とする）が入力される。第１荷重Ｆ１が入力されると、キック部材３は、フロントサイドメンバ構造１Ａの屈曲部、すなわち結合部４の範囲内の１点を中心として回転しようとする。このとき、フロントサイドメンバ構造１Ａの各部位には、図４の実線で示すようなモーメントが入力される。このモーメントの大きさは、第１荷重Ｆ１に、第１荷重Ｆ１の入力位置から各部位までの上下方向の距離を乗ずることにより求められる。例えば、結合部の範囲内にある図心Ｐの位置では最大のモーメントＭ１が入力され、その値はＭ１＝Ｆ１×ｌ１で表される。ここで、ｌ１は、第１荷重Ｆ１の入力位置から図心Ｐまでの上下方向の距離を表している。

図３に示すように、前方領域Ａでは、第１荷重Ｆ１の入力位置から各部位までの距離が小さい。よって、図４の実線が示すように、この範囲に入力されるモーメントは小さい。従って、曲げ耐力が小さくても、モーメントを受けることができる。

一方、オーバーラップ領域Ｂでは、第１荷重Ｆ１の入力位置から各部位までの距離が大きい。よって、この範囲に入力されるモーメントは大きい。しかし、上述した通り、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａでは、オーバーラップ領域Ｂで曲げ耐力が強化されている。従って、大きなモーメントが入力されても、モーメントを受けることができる。

後方領域Ｃでは、第１荷重Ｆ１の入力位置から各部位までの距離が大きいものの、モーメントはこの範囲に伝達される過程で減衰される。よって、後方領域Ｃにはオーバーラップ領域Ｂほど大きなモーメントは入力されない。従って、オーバーラップ領域Ｂほど曲げ耐力が高くなくても、モーメントを受けることができる。このように、入力されるモーメントに応じて各部位に適材適所な部材の配置を行うことで、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができる。

さらに、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａでは、キック部材３の前面板３２、側面板３１および底面を介してだけでなく、背面板３３も介して荷重が後方のアンダメンバ部材２に伝達される。よって、後方の部材に荷重が伝達されやすくなる。

　次に、車両が正面衝突した場合などにサスペンションメンバから入力される荷重（以下、「第２荷重Ｆ２」とする）について説明する。本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａでは、第２荷重Ｆ２は当て面３４に入力される。ここで、第２荷重Ｆ２の入力方向は前後方向であるのに対して、当て面３４は前後方向に対して垂直な面である。従って、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａは、第２荷重Ｆ２を垂直に受けることができるため、車両衝突などによる前方からの荷重を受けやすい構造となっている。

また、結合部４には、側面板３１の底辺による稜線と、側面板３１の後辺による稜線とが存在する。よって、第２荷重Ｆ２はこれら２本の稜線を通じて後方の部材に伝達されるため、効率的に後方の部材に伝達されることとなる。さらに、結合部４の下部は、アンダメンバ部材２の底面とキック部材３の底面とで２枚合わせ構造となっている。よって、パッチなどの別部品の設定が不要となり、部品点数の増加を防ぐことができる。

また、当て面３４の後方部分は、アンダメンバ部材２の底面およびキック部材３の底面によって、水平方向にストレートに構成されている。よって、第２荷重Ｆ２をストレートに受けることができるため、第２荷重Ｆ２によるモーメントの発生を防止することができる。さらに、フロントサイドメンバ構造１Ａの後方部分、すなわちアンダメンバ部材２の後側部分では、入力された第２荷重Ｆ２は、この範囲に伝達する過程で減衰されるため、小さくなる。従って、アンダメンバ部材２の後側部分は１枚とすることができるので、フロントサイドメンバ構造１Ａ全体としての質量効率を良好とすることができる。

　以上のように、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａによれば、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができる。

　次に、本発明の第２実施形態に係る車両用のフロントサイドメンバ構造について説明する。

　図５は、本発明の第２実施形態に係るフロントサイドメンバ構造の要部を示す斜視図である。本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ｂは、アンダメンバ部材５０に下方前面板５１が設けられている点で第１実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａと異なり、その他の構成については第１実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａと同様である。下方前面板５１は、アンダメンバ部材５０の前部を構成している部分である。下方前面板５１は、前後方向に対して垂直な面である。

　図６は、図５に示したフロントサイドメンバ構造に係る車両が正面衝突した場合の荷重の入力状況を示す側面図である。図６に示すように、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ｂでは、第２荷重Ｆ２は下方前面板５１が受けることになる。ここで、第２荷重Ｆ２の入力方向は前後方向であるのに対して、下方前面板５１は前後方向に対して垂直な面である。従って、第２荷重Ｆ２を垂直に受けることができるため、荷重を受けやすい構造となっている。また、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ｂでは、キック部材３を介することなく、アンダメンバ部材５０の下方前面板５１が第２荷重Ｆ２を受ける。従って、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ｂは、第１実施形態よりも、さらに確実に第２荷重Ｆ２を受けることができる構造となっている。

　以上のように、本実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ｂによれば、第１実施形態に係るフロントサイドメンバ構造１Ａよりも、車両衝突などによる前方からの荷重をさらに確実に受けることができる。

なお、上述した実施形態は、本発明に係るフロントサイドメンバ構造の一例を示したものである。このため、本発明に係るフロントサイドメンバ構造は、このようなものに限られるものではない。

　例えば、上述した実施形態では、フロントサイドメンバ構造は、アンダメンバ部材と、アンダメンバ部材とは別部材のキック部材とで構成されているが、一部材で構成されたものであっても良い。この場合、部材のなかの一部分がアンダメンバ部として機能し、別の一部分がキック部として機能することとなる。

　本発明によれば、車両衝突などにより発生するモーメントに対する耐力を向上することができる。

１Ａ、１Ｂ…フロントサイドメンバ構造、２，５０…アンダメンバ部材、３…キック部材、４…結合部、３２…前面板、３３…背面板、３５…上辺。

Claims

車両の下部で車両前後方向に延び、車両の骨格形成に用いられるフロントサイドメンバ構造であって、
前記前後方向に延びるアンダメンバ部と、
前記アンダメンバ部の前方部に設けられ、前方かつ上方に向けて延びるキック部とを有し、
前記キック部を側面視した場合の前側の輪郭は、前記キック部を側面視した場合の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜していることを特徴とする、
車両用のフロントサイドメンバ構造。
車両の下部で車両前後方向に延び、車両の骨格形成に用いられるフロントサイドメンバ構造であって、
前記前後方向に延びるアンダメンバ部材と、
前記アンダメンバ部材の前方部に結合され、前方かつ上方に向けて延びるキック部材とを有し、
前記アンダメンバ部材と前記キック部材との結合部で、前記アンダメンバ部材と前記キック部材とがオーバーラップしていることを特徴とする、
車両用のフロントサイドメンバ構造。
　前記キック部材を側面視した場合の前側の輪郭は、前記キック部材を側面視した場合の後側の輪郭よりも鉛直に近い角度で傾斜していることを特徴とする、
請求項２に記載の車両用のフロントサイドメンバ構造。
　前記キック部材の後に背面板が形成されていることを特徴とする、
請求項２または請求項３に記載の車両用のフロントサイドメンバ構造。