WO2023166582A1 - クロスメンバ構造 - Google Patents

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WO2023166582A1
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康雄 秋本
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三菱自動車工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/04—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects formed from more than one section in a side-by-side arrangement

Definitions

  • This case relates to the structure of the cross member attached to the front end of the side member of the vehicle.
  • a vehicle body structure in which a cross member is provided at the front end of the side member of the vehicle.
  • Crossmembers of this kind are called, for example, first crossmembers, or they are also called front end crossmembers or bumper beams.
  • the first cross member has the function of transmitting the load at the time of collision to the side members, and also has the function of increasing the rigidity of the frame. Further, it has been proposed to improve the cushioning performance by attaching an energy absorbing member or a cushioning material to the front side of the first cross member (see Patent Document 1).
  • the cross-sectional shape of the first cross member described in Patent Document 1 is a vertically long rectangular closed cross-sectional shape.
  • the vertical dimension of the side member connected to the rear of the first cross member is often smaller than the vertical dimension of the first cross member. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the load transferability from the first cross member to the side members at the time of collision.
  • the step between the first cross member and the side members becomes larger, which may reduce the load transmissibility.
  • One of the purposes of this case was to provide a cross member structure that was invented in light of the above problems, and that can improve load transmission with a simple configuration.
  • the disclosed cross-member structures can be implemented in the aspects or applications disclosed below to solve at least some of the problems set forth above.
  • the disclosed cross member structure is a structure of a cross member attached to the front ends of a pair of side members extending in the longitudinal direction of a vehicle.
  • a first cross member having a substantially trapezoidal closed cross-sectional structure with two obtuse angles is provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a first cross member to which the cross member structure is applied;
  • FIG. 4 is a perspective view of a first cross member;
  • A) is a top view of the first cross member,
  • B) is its front view,
  • C) is its left side view, and
  • D is its rear view.
  • FIG. 4 is a perspective view of a bracket attached to the first cross member;
  • FIG. 4 is a side view of the first cross member;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a first cross member 4 to which a cross member structure as an embodiment is applied
  • FIG. 2 is a perspective view of the first cross member 4.
  • FIG. 3(A) is a top view of the first cross member
  • FIG. 3(B) is its front view
  • FIG. 3(C) is its left side view
  • FIG. 3(D) is its rear view.
  • 4 is a perspective view of the bracket 7 attached to the first cross member 4.
  • FIG. FIG. 5 is a side view of the first cross member 4.
  • the first cross member 4 is provided at the front end of the vehicle frame 1 and attached to the front ends of the side members 2 .
  • the frame 1 referred to here includes, in addition to the first cross member 4, side members 2, a suspension cross member (not shown), a floor cross member, and the like.
  • the side members 2 extend in the vehicle front-rear direction and are provided in a pair on the left and right with a space therebetween in the vehicle width direction.
  • a first cross member 4 is positioned closest to the front of the vehicle among the cross members connecting the left and right side members 2 in the vehicle width direction.
  • An end plate 3 having insertion holes for fasteners 8 is fixed to the front end of each side member 2 .
  • the end plate 3 is a plate-like member fixed so as to close the front end of the side member 2 , and is formed in a rectangular shape slightly larger than the contour of the cross section of the side member 2 .
  • the first cross member 4 is fastened and fixed to the side member 2 via the end plate 3 and fasteners 8 .
  • the front side of the first cross member 4 may be equipped with an energy absorbing member or a cushioning material (for example, foamed PP material) (not shown).
  • the first cross member 4 has a substantially trapezoidal closed cross-sectional structure.
  • the orientation of the trapezoid is such that, as shown in Fig. 1, the upper base (the shorter of the two parallel sides) is located at the rear of the vehicle in the cross section when the first cross member 4 is divided in the vehicle width direction. and the lower bottom (longer of the two parallel sides) is oriented in front of the vehicle.
  • each of the upper base and the lower base is substantially vertical (the direction of the normal is substantially horizontal).
  • the first cross member 4 is formed by combining a first plate member 5 and a second plate member 6 .
  • the first plate member 5 is a member arranged on the front side of the first cross member 4 .
  • the first plate member 5 has a substantially L-shaped cross section.
  • the second plate member 6 is a member arranged on the rear side of the first cross member 4 and is joined to the rear side of the first plate member 5 .
  • the second plate member 6 has a substantially U-shaped cross section.
  • Each of the first plate member 5 and the second plate member 6 is manufactured, for example, by pressing (bending) a steel plate.
  • the second plate member 6 is made of a steel plate having a thickness greater than that of the first plate member 5 .
  • the first plate member 5 is provided with a front surface 11 and a first upper surface 12 .
  • the front surface 11 is a planar portion whose normal line (the normal line extending toward the outside of the first cross member 4 in the cross section shown in FIG. 1) faces the front of the vehicle.
  • the first upper surface 12 is a surface connected to the upper edge of the front surface 11, and is a planar portion whose normal line is slightly inclined toward the rear of the vehicle from the vertical upward direction, forming a downward slope toward the rear of the vehicle. is.
  • the angle A between the front surface 11 and the first upper surface 12 is formed to be an acute angle (an angle of less than 90 degrees).
  • the dimension F of the first upper surface 12 in the longitudinal direction of the vehicle is set to be shorter than the dimension E of the first cross member 4 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • dimension F is set to be less than half the dimension E (ie F ⁇ E/2).
  • the first cross member 4 is deformed stepwise by an external force from the front surface 11 toward the rear of the vehicle. That is, upon receiving an external force, the first plate member 5 is first deformed so as to be compressed in the longitudinal direction of the vehicle, and then the second plate member 6 is compressed in the longitudinal direction of the vehicle, and the external force is transferred to the side member 2 side. and communicate. As a result, the external force input to the front surface 11 is easily transmitted to the side members 2, thereby improving the load transmittance.
  • the second plate member 6 is provided with a second upper surface 17 , a rear surface 18 and a lower surface 19 .
  • the second upper surface 17 is a planar portion whose normal is slightly inclined toward the rear of the vehicle from the vertically upward direction, forming a downward slope toward the rear of the vehicle.
  • the second upper surface 17 is arranged parallel to the first upper surface 12 .
  • the first upper surface 12 and the second upper surface 17 are overlapped and joined. Examples of joining methods include lap welding and spot welding.
  • the rear surface 18 is a surface connected to the rear edge of the second upper surface 17, and is a planar portion whose normal faces the rear of the vehicle.
  • the angle C formed between the second upper surface 17 and the rear surface 18 is an obtuse angle (an angle exceeding 90 degrees).
  • the sum of angles A and C is approximately 180 degrees.
  • the lower surface 19 is a surface connected to the lower end side of the rear surface 18, and is a planar portion whose normal line is slightly inclined toward the rear of the vehicle from the vertical downward direction, forming a downward slope toward the front of the vehicle. .
  • the angle D formed by the rear surface 18 and the lower surface 19 is an obtuse angle (an angle exceeding 90 degrees).
  • the lower surface 19 is abutted and joined to the back side of the front surface 11 . Examples of joining methods include butt welding and fillet welding.
  • An angle B formed between the lower surface 19 and the front surface 11 is formed to be an acute angle (an angle of less than 90 degrees). The sum of angles B and D is approximately 180 degrees.
  • the contact point of the lower surface 19 with respect to the front surface 11 is set above the lower end 15 of the front surface 11 .
  • the lower end 15 of the front surface 11 protrudes below the abutting position with the lower surface 19 .
  • the dimension J of the first plate member 5 in the vehicle width direction is set larger than the dimension K of the second plate member 6 in the vehicle width direction.
  • the first plate member 5 is formed in a shape that protrudes outward in the vehicle width direction (left and right outer sides) from the second plate member 6 . As a result, the pressure-receiving area of the front surface 11 at the time of collision is increased, and the cushioning performance of the vehicle can be improved.
  • the lower end 15 of the front surface 11 is formed to have an uneven shape when viewed from the front.
  • the pressure-receiving area of the front surface 11 is further increased, and the shock absorbing performance of the vehicle can be further improved.
  • the rear end 16 of the first upper surface 12 is formed to have an uneven shape when viewed from above, corresponding to the uneven shape of the lower end 15 . be done.
  • the uneven shapes of the adjacent first plate members 5 are arranged so as to correspond to each other. Waste can be reduced and yield can be improved.
  • a front opening 13 is provided near the center of the front surface 11 in the vehicle width direction, as shown in FIG. 3(B).
  • a rear surface opening 20 is provided near the center of the rear surface 18 in the vehicle width direction, as shown in FIG. 3(D).
  • the front surface 11 has a concave portion 14 formed in a shape in which the central portion in the vertical direction is concaved toward the rear of the vehicle.
  • the depth of the recess 14 is irrelevant.
  • the dimension G corresponding to the depth of the recess 14 is set smaller than the dimension F.
  • the concave portion 14 is formed over substantially the entire width from the left end to the right end of the front surface 11 except for the front opening portion 13 .
  • a bracket 7 is fixed to the lower portion of the first cross member 4 for attaching the skid plate 26 to the vehicle.
  • a pair of brackets 7 are provided on the left and right with an interval in the vehicle width direction. The position of the bracket 7 in the vehicle width direction is set at a position that avoids the side member 2 when viewed from above. In the examples shown in FIGS. 3A and 3D, etc., the bracket 7 is positioned inside the pair of side members 2 .
  • the bracket 7 of this embodiment functions to prevent deformation such that the angle D increases due to an external force at the time of collision. It is attached to the mountain fold portion where the lower surface 19 is connected).
  • the bracket 7 is shaped to sandwich the rear surface 18 and the lower surface 19 from the outside.
  • the bracket 7 illustrated in FIG. 4 is provided with a pair of wall portions 21 and a bottom portion 23 connecting them.
  • the wall portion 21 is a planar portion arranged perpendicular to the rear surface 18 and the lower surface 19 .
  • the wall portion 21 is provided with a fitting portion 22 having a recessed shape so as to fit into the corner portion formed by the rear surface 18 and the lower surface 19 .
  • the bracket 7 is fixed to the first cross member 4 in a state in which the fitting portion 22 is fitted to the mountain fold portion connecting the rear surface 18 and the lower surface 19 of the second plate member 6. be.
  • the bottom portion 23 is a planar portion that is arranged substantially horizontally when the bracket 7 is attached to the first cross member 4 , and is connected to the lower edges of the pair of wall portions 21 .
  • a mounting hole 24 for mounting a skid plate 26 is drilled in the bottom portion 23 .
  • the first cross member 4 has a substantially trapezoidal closed shape with two acute angles A and B on the front side and obtuse angles C and D on the rear side. It has a cross-sectional structure. With such a configuration, compared to the case where the first cross member 4 has a rectangular closed cross section, it is possible to reduce the vertical step at the connecting portion of the first cross member 4 and the side members 2 .
  • the distance between the upper end of the rear end of the first cross member 4 and the upper end of the front end of the side member 2 can be shortened.
  • the distance between the lower end of the rear end of the first cross member 4 and the lower end of the front end of the side member 2 can also be shortened.
  • the load transmitted from the first cross member 4 to the side members 2 can flow smoothly. Therefore, the load transferability from the first cross member 4 to the side members 2 can be improved with a simple configuration.
  • the vertical dimension of the front surface 11 of the first cross member 4 can be increased compared to when the first cross member 4 has a rectangular closed cross section.
  • the pressure receiving area for the collision load can be increased, and the cushioning performance of the vehicle can be improved.
  • the upper surface (first upper surface 12, second upper surface 17) of the first cross member 4 can be sloped downward toward the rear of the vehicle, thereby providing the first cross member 4 that is less likely to impede the flow of cooling air. That is, the flow of cooling air passing near the first cross member 4 can be naturally guided obliquely downward toward the rear of the vehicle as shown in FIG. Therefore, the cooling air flows smoothly to the radiator 25 arranged behind the first cross member 4, and the cooling performance of the radiator 25 can be improved.
  • the first cross member 4 includes a first plate member 5 arranged on the front side and having a substantially L-shaped cross section, and a second plate member 5 joined to the rear side of the first plate member 5 and having a substantially U-shaped cross section. and a plate member 6 .
  • the first plate member 5 is substantially L-shaped, it can be manufactured by bending a single steel plate only once, which saves labor, cost, time, etc. for manufacturing.
  • the second plate member 6 has two bent portions, both bending angles are obtuse angles, so it is possible to manufacture the second plate member 6 by bending once. That is, by simultaneously bending the second upper surface 17 and the lower surface 19 at right angles with the rear surface 18 as a reference, the angles C and D become slightly larger than 90 degrees due to springback. Therefore, the second plate member 6 having the shape shown in FIG. 1 can be obtained by one bending process, and the labor, cost, time, etc. of manufacturing can be saved.
  • the abutting portion between the lower surface 19 of the second plate member 6 and the front surface 11 of the first plate member 5. is difficult to come off the bonded state. That is, even if the first plate member 5 is deformed so as to be compressed in the vehicle front-rear direction, the irregular quadrilateral closed cross-sectional structure is easily maintained. Therefore, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the first cross member 4 and the frame 1 at the time of collision.
  • the dimension F of the first upper surface 12 in the longitudinal direction of the vehicle can be set shorter than half the dimension E. With such a setting, buckling of the first upper surface 12 can be prevented, and the shape stability of the first cross member 4 can be improved.
  • the lower end 15 of the front surface 11 of the first plate member 5 is formed to have an uneven shape when viewed from the front.
  • the pressure receiving area of the front surface 11 can be increased at the time of collision, and the shock absorbing performance of the vehicle can be improved.
  • the rear end 16 of the first upper surface 12 may be formed to have an uneven shape when viewed from above, corresponding to the uneven shape of the lower end 15 .
  • the first plate member 5 is formed in a shape that protrudes further outward in the vehicle width direction than the second plate member 6 does.
  • the second plate member 6 can be made of a thicker steel plate than the first plate member 5 .
  • the first plate member 5 is first deformed so as to be compressed in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the second plate member 6 is compressed in the longitudinal direction of the vehicle and transmits the external force to the side member 2 side.
  • the stress transmission efficiency to the side member 2 can be improved.
  • the front surface 11 of the first plate member 5 is provided with a recess 14 formed by recessing the center portion of the front surface 11 in the vertical direction toward the rear of the vehicle.
  • the rigidity of the front surface 11 can be increased, and the shape stability of the first cross member 4 can be improved.
  • a cushioning material having a rectangular cross section polypropylene foam material or the like
  • the cushioning material can be inserted into the recess 14 at the time of collision to secure a deformation allowance. Therefore, the cushioning performance of the vehicle can be improved.
  • the first cross member 4 includes a bracket 7 having a pair of walls 21 formed thereon.
  • This bracket 7 is attached to the corner portion formed by the lower surface 19 and the rear surface 18 of the second plate member 6 .
  • the wall portion 21 is arranged perpendicular to the lower surface 19 and the rear surface 18 of the second plate member 6 .
  • first cross member 4 having the first plate member 5 and the second plate member 6 is illustrated, but a single first cross member 4 is formed by bending a single steel plate multiple times. good too. At least, by forming a substantially trapezoidal closed cross-sectional structure in which two corners located on the front side are formed at acute angles and two corners located on the rear side are formed at obtuse angles, the same effect as the above embodiment can be obtained. will play.
  • This case can be used in the manufacturing industry of cross members attached to vehicles. It can also be used in the manufacturing industry for vehicles with frames that include cross members.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

開示のクロスメンバ構造は、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバ（２）の前端に取り付けられるクロスメンバ（４）の構造である。本構造は、前側に位置する二つの角（Ａ，Ｂ）が鋭角に形成されるとともに後側に位置する二つの角（Ｃ，Ｄ）が鈍角に形成された略台形型の閉断面構造を持つファーストクロスメンバ（４）を備える。このように、略台形型の閉断面において前側の角（Ａ，Ｂ）を鋭角とし、後側の角（Ｃ，Ｄ）を鈍角とすることで、簡素な構成で荷重伝達性を改善できる。

Description

クロスメンバ構造
　本件は、車両のサイドメンバの前端に取り付けられるクロスメンバの構造に関する。
　従来、車両のサイドメンバの前端にクロスメンバを設けた車体構造が知られている。この種のクロスメンバは、例えばファーストクロスメンバと呼ばれ、あるいはフロントエンドクロスメンバやバンパービームとも呼ばれる。ファーストクロスメンバは、衝突時の荷重をサイドメンバに伝達する機能を持つとともに、フレームの剛性を高める機能を持つ。また、ファーストクロスメンバの前面側にエネルギー吸収部材や緩衝材を取り付けることで、緩衝性能を向上させることが提案されている（特許文献１参照）。
特開2016-078563号公報
　特許文献１に記載されたファーストクロスメンバの断面形状は、縦長の矩形閉断面形状となっている。一方、ファーストクロスメンバの後方に接続されるサイドメンバの上下方向寸法は、ファーストクロスメンバの上下方向寸法よりも小さい場合が多い。そのため、衝突時におけるファーストクロスメンバからサイドメンバへの荷重伝達性を向上させにくいという課題がある。特に、衝突荷重の受圧面積を拡大すべく、ファーストクロスメンバの上下方向寸法を伸ばすほど、ファーストクロスメンバとサイドメンバとの間の段差が大きくなり、荷重伝達性が低下しうる。
　本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、簡素な構成で荷重伝達性を改善できるようにしたクロスメンバ構造を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けられる。
　開示のクロスメンバ構造は、以下に開示する態様または適用例として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。
　開示のクロスメンバ構造は、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバの前端に取り付けられるクロスメンバの構造であって、前側に位置する二つの角が鋭角に形成されるとともに後側に位置する二つの角が鈍角に形成された略台形型の閉断面構造を持つファーストクロスメンバを備える。
　開示のクロスメンバ構造によれば、簡素な構成で荷重伝達性を改善できる。
クロスメンバ構造が適用されたファーストクロスメンバの断面図である。 ファーストクロスメンバの斜視図である。 （Ａ）はファーストクロスメンバの上面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその左側面図、（Ｄ）はその後面図である。 ファーストクロスメンバに取り付けられるブラケットの斜視図である。 ファーストクロスメンバの側面図である。
　開示のクロスメンバ構造が適用された実施例を以下に説明する。
［１．構成］
　図１は、実施例としてのクロスメンバ構造が適用されたファーストクロスメンバ４の断面図であり、図２は、ファーストクロスメンバ４の斜視図である。図３（Ａ）はファーストクロスメンバの上面図、図３（Ｂ）はその正面図、図３（Ｃ）はその左側面図、図３（Ｄ）はその後面図である。図４は、ファーストクロスメンバ４に取り付けられるブラケット７の斜視図である。図５は、ファーストクロスメンバ４の側面図である。
　ファーストクロスメンバ４は、車両のフレーム１の前端部に設けられ、サイドメンバ２の前端に取り付けられる。ここでいうフレーム１には、ファーストクロスメンバ４のほか、サイドメンバ２や図示しないサスペンションクロスメンバ，フロアクロスメンバ等が含まれる。サイドメンバ２は、車両前後方向に延在し、車幅方向に間隔を空けて左右に一対設けられる。左右のサイドメンバ２間を車幅方向に繋ぐクロスメンバのうち、最も車両前方に位置するクロスメンバがファーストクロスメンバ４である。
　各々のサイドメンバ２の前端には、締結具８の挿通孔を有するエンドプレート３が固定される。エンドプレート３は、サイドメンバ２の前端を閉塞するように固定される板状部材であり、サイドメンバ２の断面の輪郭よりもやや大きな矩形状に形成される。ファーストクロスメンバ４は、エンドプレート３及び締結具８を介してサイドメンバ２に締結固定される。ファーストクロスメンバ４の前面側には、図示しないエネルギー吸収部材や緩衝材（例えば発泡ＰＰ材）が装着されうる。
　ファーストクロスメンバ４は、略台形型の閉断面構造を持つ。台形型の向きは、図１に示すように、ファーストクロスメンバ４を車幅方向に分割するように切断したときの断面において、上底（平行な二辺のうち短い方）が車両後方に配置され、下底（平行な二辺のうち長い方）が車両前方に配置される向きとなっている。図１に示す例では、上底及び下底の各々が略鉛直（法線の向きが略水平）になっている。
　ファーストクロスメンバ４は、第一板部材５と第二板部材６とが組み合わされて形成される。第一板部材５は、ファーストクロスメンバ４のうち前側に配置される部材である。図１に示すように、第一板部材５は略Ｌ字型の断面を有する。一方、第二板部材６は、ファーストクロスメンバ４のうち後側に配置される部材であり、第一板部材５の後側に接合される。図１に示すように、第二板部材６は略コの字型の断面を有する。第一板部材５及び第二板部材６の各々は、例えば鋼板にプレス加工（曲げ加工）を施すことによって製造される。好ましくは、第二板部材６が第一板部材５よりも厚い板厚を有する鋼板によって形成される。
　第一板部材５には、前面１１と第一上面１２とが設けられる。前面１１は、法線（図１に示す断面においてファーストクロスメンバ４の外側に向かって延びる法線）が車両前方を向いた平面状の部位である。第一上面１２は、前面１１の上端辺に繋がっている面であって、法線が鉛直上方よりもやや車両後方に傾いた平面状の部位であり、車両後方に向かう下り勾配を形成する部位である。図１に示す断面において、前面１１と第一上面１２とのなす角Ａは、鋭角（９０度未満の角度）に形成される。
　第一上面１２の車両前後方向の寸法Ｆは、ファーストクロスメンバ４の車両前後方向の寸法Ｅよりも短くなるように設定される。好ましくは、寸法Ｆが寸法Ｅの半分よりも短く設定される（すなわち、Ｆ＜Ｅ／２）。このように、寸法Ｆを比較的短く設定しておくことで、例えばファーストクロスメンバ４の前面１１から車両後方への外力が作用した場合に、第一上面１２の座屈が抑制されうる。
　また、第二板部材６が第一板部材５よりも厚い板厚を有する場合には、前面１１から車両後方への外力に対してファーストクロスメンバ４が段階的に変形するようになる。すなわち、外力を受けて最初に第一板部材５が車両前後方向に圧縮されるように変形し、その後に第二板部材６が車両前後方向に圧縮されつつ、その外力をサイドメンバ２側へと伝達する。これにより、前面１１に入力された外力がサイドメンバ２に伝達されやすくなり、荷重伝達性が向上する。
　第二板部材６には、第二上面１７と後面１８と下面１９とが設けられる。第二上面１７は、第一上面１２と同様に、法線が鉛直上方よりもやや車両後方に傾いた平面状の部位であり、車両後方に向かう下り勾配を形成する部位である。第二上面１７は、第一上面１２に対して平行に配置される。図１に示すように、第一上面１２及び第二上面１７は、重ね合わされて接合される。接合方法としては、例えば重ね溶接やスポット溶接が挙げられる。また、後面１８は、第二上面１７の後端辺に繋がっている面であって、法線が車両後方を向いた平面状の部位である。図１に示す断面において、第二上面１７と後面１８とのなす角Ｃは、鈍角（９０度を超える角度）に形成される。角Ａと角Ｃとの和はおよそ１８０度である。
　下面１９は、後面１８の下端辺に繋がっている面であって、法線が鉛直下方よりもやや車両後方に傾いた平面状の部位であり、車両前方に向かう下り勾配を形成する部位である。図１に示す断面において、後面１８と下面１９とのなす角Ｄは、鈍角（９０度を超える角度）に形成される。図１に示すように、下面１９は、前面１１の裏側に突き当てられて接合される。接合方法としては、例えば突き合わせ溶接や隅肉溶接が挙げられる。下面１９と前面１１とのなす角Ｂ（閉断面の内側の角度）は、鋭角（９０度未満の角度）に形成される。角Ｂと角Ｄとの和はおよそ１８０度である。
　前面１１に対する下面１９の当接箇所は、前面１１の下端１５よりも上方に設定される。言い換えれば、前面１１の下端１５は、下面１９との突き当て位置よりも下方に突出している。また、図３（Ｄ）に示すように、第一板部材５の車幅方向の寸法Ｊは、第二板部材６の車幅方向の寸法Ｋよりも大きく設定される。第一板部材５は、第二板部材６よりも車幅方向の外側（左右それぞれの外側）に突出した形状に形成される。これにより、衝突時における前面１１の受圧面積が増大し、車両の緩衝性能が向上しうる。
　図３（Ｂ）に示すように、前面１１の下端１５は、正面視で凹凸形状になるように形成される。これにより、前面１１の受圧面積がさらに増大し、車両の緩衝性能がさらに改善されうる。また、本実施例では、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、下端１５の凹凸形状に対応させて、第一上面１２の後端１６が上面視で凹凸形状になるように形成される。これにより、第一板部材５の製造過程において一枚の鋼板から複数の第一板部材５を切り出す際に、隣接する第一板部材５同士の凹凸形状を対応させて配置することで鋼板の無駄が減少し、歩留まりが改善されうる。
　前面１１の車幅方向中央付近には、図３（Ｂ）に示すように、前面開口部１３が設けられる。これに対応して後面１８の車幅方向中央付近には、図３（Ｄ）に示すように、後面開口部２０が設けられる。また、前面１１は、上下方向中央部を車両後方へ凹ませた形状に形成された凹部１４を有する。凹部１４の深さは不問である。図１に示す例では、凹部１４の深さに相当する寸法Ｇが寸法Ｆよりも小さく設定されている。また、凹部１４は、前面開口部１３を除き、前面１１の左端部から右端部までの略全幅にわたって形成される。これにより、前面１１の剛性が高くなり、外力が作用したときに屈曲しにくくなる。また、前面１１の前方側に矩形断面の緩衝材（発泡ＰＰ材等）を装着した場合には、衝突時に緩衝材を凹部１４の内側へ入り込ませることで変形代が確保されるため、車両の緩衝性能が向上しうる。
　図５に示すように、ファーストクロスメンバ４の下部には、車両にスキッドプレート２６を取り付けるためのブラケット７が固定される。ブラケット７は、車幅方向に間隔を空けて左右に一対設けられる。ブラケット７の車幅方向位置は、上面視でサイドメンバ２を避けた位置に設定される。図３（Ａ），（Ｄ）等に示す例では、一対のサイドメンバ２の内側にブラケット７の位置が設定されている。
　本実施例のブラケット７は、衝突時の外力によって角Ｄが増大するような変形を阻止するように機能すべく、第二板部材６の後面１８と下面１９とのなす角部分（後面１８と下面１９とが繋がる山折り部分）に取り付けられる。ブラケット７は、後面１８及び下面１９を外側から挟むような形状に形成される。図４に例示するブラケット７には、一対の壁部２１とこれらを連結する底部２３とが設けられる。壁部２１は、後面１８及び下面１９に対して垂直に配置される平面状の部位である。この壁部２１には、後面１８と下面１９とのなす角部分に嵌合するように凹んだ形状の嵌合部２２が設けられる。
　図１に示すように、ブラケット７は、第二板部材６の後面１８と下面１９とが繋がる山折り部分に対して嵌合部２２を嵌合させた状態で、ファーストクロスメンバ４に固定される。また、底部２３は、ブラケット７がファーストクロスメンバ４に取り付けられたときに略水平に配置される平面状の部位であり、一対の壁部２１の下端辺に接続される。底部２３には、スキッドプレート２６を取り付けるための取付孔２４が穿孔される。
［２．作用，効果］
　（１）上記のファーストクロスメンバ４は、前側に位置する二つの角Ａ，Ｂが鋭角に形成されるとともに後側に位置する二つの角Ｃ，Ｄが鈍角に形成された略台形型の閉断面構造となっている。このような構成により、ファーストクロスメンバ４を矩形閉断面にした場合と比較して、ファーストクロスメンバ４及びサイドメンバ２の接続箇所における上下方向の段差を減少させることができる。
　例えば、ファーストクロスメンバ４の後端部における上端とサイドメンバ２の前端部における上端との距離（図１中の寸法Ｌ）を短くすることができる。同様に、ファーストクロスメンバ４の後端部における下端とサイドメンバ２の前端部における下端との距離（図１中の寸法Ｍ）も短縮できる。これにより、ファーストクロスメンバ４からサイドメンバ２へと伝達される荷重の流れをスムーズにすることができる。したがって、簡素な構成でファーストクロスメンバ４からサイドメンバ２への荷重伝達性を改善できる。
　また、ファーストクロスメンバ４を矩形閉断面にした場合と比較して、ファーストクロスメンバ４の前面１１の上下方向寸法を長くすることができる。これにより、衝突荷重の受圧面積を増大させることができ、車両の緩衝性能を向上させることができる。
　さらに、ファーストクロスメンバ４の上面（第一上面１２，第二上面１７）を車両後方に向かう下り勾配にすることができ、冷却風の流れを阻害しにくいファーストクロスメンバ４を提供できる。すなわち、ファーストクロスメンバ４の近傍を通過する冷却風の流れを、図５に示すように車両後方に向かって斜め下方向へと自然に誘導することができる。したがって、ファーストクロスメンバ４の後方に配置されるラジエータ２５への冷却風の流れがスムーズになり、ラジエータ２５の冷却性能を向上させることができる。
　（２）上記のファーストクロスメンバ４は、前側に配置され断面略Ｌ字型を有する第一板部材５と、第一板部材５の後側に接合され断面略コの字型を有する第二板部材６とを有する。これらの二つの部材５，６を組み合わせることで、略台形型の閉断面構造を容易に実現することができ、製造コストを抑えつつ荷重伝達性や緩衝性能を改善できる。
　第一板部材５は、略Ｌ字型のため、一枚の鋼板を一回だけ屈曲させることで製造することができ、製造の手間やコスト，時間等を節約することができる。一方、第二板部材６には屈曲箇所が二箇所あるものの、屈曲角度がともに鈍角であることから、一回の屈曲回数で製造することが可能である。すなわち、後面１８を基準として第二上面１７及び下面１９を同時に直角に屈曲加工することで、スプリングバックにより角Ｃ，Ｄが９０度よりも若干大きな角度となる。したがって、一回の屈曲加工で図１に示すような形状の第二板部材６を得ることができ、製造の手間やコスト，時間等を節約することができる。
　（３）上記のファーストクロスメンバ４では、第一板部材５の第一上面１２と第二板部材６の第二上面１７とが重ね合わされて接合されるとともに、第二板部材６の下面１９が第一板部材５の前面１１に突き当てられて接合される。このような構成により、第一板部材５の前面１１の上端部が第一上面１２，第二上面１７よりも上へ飛び出さないため、ラジエータ２５への冷却風の流れをスムーズにすることができ、ラジエータ２５の冷却性能を向上させることができる。
　また、上記の構造によれば、ファーストクロスメンバ４の前面１１から車両後方への外力が作用した場合に、第二板部材６の下面１９と第一板部材５の前面１１との突き当て部分は、接合状態が外れにくい。つまり、第一板部材５が車両前後方向に圧縮されるように変形したとしても、不等四辺形状の閉断面構造が維持されやすくなる。したがって、衝突時におけるファーストクロスメンバ４やフレーム１の剛性低下を抑制することができる。
　（４）上記のファーストクロスメンバ４では、図１に示すように、第一上面１２の車両前後方向の寸法Ｆが寸法Ｅの半分よりも短く設定されうる。このような設定により、第一上面１２の座屈を防止することができ、ファーストクロスメンバ４の形状安定性を向上させることができる。
　（５）上記のファーストクロスメンバ４では、図１に示すように、第一板部材５の前面１１の下端１５が、第二板部材６との突き当て位置よりも下方に突出している。このような構成により、衝突時における前面１１の受圧面積を増大させることができ、車両の緩衝性能を向上させることができる。
　（６）上記のファーストクロスメンバ４では、第一板部材５の前面１１の下端１５が、正面視で凹凸形状になるように形成される。このような構成により、衝突時における前面１１の受圧面積を増大させることができ、車両の緩衝性能を向上させることができる。なお、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、下端１５の凹凸形状に対応させて、第一上面１２の後端１６が上面視で凹凸形状になるように形成してもよい。このような構成により、一枚の鋼板から複数の第一板部材５を切り出す際に、鋼板を無駄なく使用できるようになり、歩留まりを改善できる。
　（７）上記のファーストクロスメンバ４では、図３（Ｄ）に示すように、第一板部材５が、第二板部材６よりも車幅方向の外側に突出した形状に形成される。このような構成により、衝突時における前面１１の受圧面積を増大させることができ、車両の緩衝性能を向上させることができる。
　（８）上記の第二板部材６は、第一板部材５よりも厚い板厚の鋼板で製造されうる。この場合、例えば衝突時にファーストクロスメンバ４に対して車両後方への外力が作用すると、最初に第一板部材５が車両前後方向に圧縮されるように変形する。その後、第二板部材６が車両前後方向に圧縮されつつ、その外力をサイドメンバ２側へと伝達する。このように、ファーストクロスメンバ４を段階的に変形させることで、衝撃を緩和しながら外力を適切にサイドメンバ２へと伝達することができ、衝突保護性能や荷重伝達性を向上させることができる。また、第二板部材６が厚板であることから、サイドメンバ２への応力伝達効率を改善できる。
　（９）上記の第一板部材５の前面１１には、図１に示すように、前面１１の上下方向中央部を車両後方へ凹ませてなる凹部１４が設けられる。このような構成により、前面１１の剛性を高めることができ、ファーストクロスメンバ４の形状安定性を向上させることができる。また、前面１１の前方側に矩形断面の緩衝材（発泡ＰＰ材等）が装着された場合には、衝突時に緩衝材を凹部１４の内側へ入り込ませることで変形代を確保できる。したがって、車両の緩衝性能を向上させることができる。
　（１０）上記のファーストクロスメンバ４は、図４に示すように、一対の壁部２１が形成されたブラケット７を備える。このブラケット７は、第二板部材６の下面１９と後面１８とのなす角部分に取り付けられる。また、壁部２１は、第二板部材６の下面１９及び後面１８に対して垂直に配置される。このような構成により、衝突時の外力によって角Ｄが増大するような変形を阻止することができ、ファーストクロスメンバ４の形状安定性を向上させることができる。
［３．その他］
　上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は、必要に応じて取捨選択でき、あるいは、適宜組み合わせることができる。
　上記の実施例では、第一板部材５と第二板部材６とを有するファーストクロスメンバ４を例示したが、一枚の鋼板を複数回折り曲げることで一本のファーストクロスメンバ４を形成してもよい。少なくとも、前側に位置する二つの角が鋭角に形成されるとともに後側に位置する二つの角が鈍角に形成された略台形型の閉断面構造にすることで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
　本件は、車両に取り付けられるクロスメンバの製造産業に利用可能である。また、クロスメンバを含むフレームを備えた車両の製造産業にも利用可能である。
１　フレーム
２　サイドメンバ
３　エンドプレート
４　ファーストクロスメンバ
５　第一板部材
６　第二板部材
７　ブラケット
８　締結具
１１　前面
１２　第一上面（上面）
１３　前面開口部
１４　凹部
１５　下端
１６　後端
１７　第二上面（上面）
１８　後面
１９　下面
２０　後面開口部
２１　壁部
２２　嵌合部
２３　底部
２４　取付孔
２５　ラジエータ
２６　スキッドプレート

Claims (10)

  1. 　車両前後方向に延在する一対のサイドメンバの前端に取り付けられるクロスメンバの構造であって、
    　前側に位置する二つの角が鋭角に形成されるとともに後側に位置する二つの角が鈍角に形成された略台形型の閉断面構造を持つファーストクロスメンバを備える
    ことを特徴とする、クロスメンバ構造。
  2. 　前記ファーストクロスメンバが、前側に配置され断面略Ｌ字型を有する第一板部材と、前記第一板部材の後側に接合され断面略コの字型を有する第二板部材とを有する
    ことを特徴とする、請求項１記載のクロスメンバ構造。
  3. 　前記第一板部材の上面と前記第二板部材の上面とが重ね合わされて接合されるとともに、前記第二板部材の下面が前記第一板部材の前面に突き当てられて接合される
    ことを特徴とする、請求項２記載のクロスメンバ構造。
  4. 　前記第一板部材の上面と前記第二板部材の上面との重ね合わせ位置が、前記ファーストクロスメンバにおける車両前後方向の中央よりも前方に位置する
    ことを特徴とする、請求項３記載のクロスメンバ構造。
  5. 　前記第一板部材の前面の下端が、前記第二板部材との突き当て位置よりも下方に突出している
    ことを特徴とする、請求項３または４記載のクロスメンバ構造。
  6. 　前記第一板部材の前面の下端が、正面視で凹凸形状になるように形成される
    ことを特徴とする、請求項２～５のいずれか１項に記載のクロスメンバ構造。
  7. 　前記第一板部材が、前記第二板部材よりも車幅方向の外側に突出した形状に形成される
    ことを特徴とする、請求項２～６のいずれか１項に記載のクロスメンバ構造。
  8. 　前記第二板部材が、前記第一板部材よりも厚い板厚を有する
    ことを特徴とする、請求項２～７のいずれか１項に記載のクロスメンバ構造。
  9. 　前記第一板部材の前面が、上下方向中央部を車両後方へ凹ませた形状に形成された凹部を有する
    ことを特徴とする、請求項２～８のいずれか１項に記載のクロスメンバ構造。
  10. 　前記第二板部材の後面と下面とのなす角部分に取り付けられ、前記下面及び前記後面に対して垂直な一対の壁部が形成されたブラケットを備える
    ことを特徴とする、請求項２～９のいずれか１項に記載のクロスメンバ構造。
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