JP4840196B2 - 車両骨格構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両骨格構造に関する。

サイドメンバ（車両の骨格部材）における屈曲部のうち、衝突時に谷折れ部とする部位に凹部を成形し、該凹部の近傍で衝突時に曲げたくない部位に補強部材を設けた車体フレームの構造が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２６０９３８号公報

しかしながら、上記した従来例では、衝突時に、サイドメンバの屈曲部に設けた凹部において該屈曲部が谷折れ変形するようにコントロールできるものの、その他の変形特性については特に考慮されていない。

本発明は、上記事実を考慮して、車両の衝突時に骨格部材の折れ変形が始まるタイミングと、該折れ変形が始まった後の変形荷重の持続と、骨格部材の折れ角度とを制御できるようにすることを目的とする。

請求項１の発明は、車両前後方向に延びる骨格部材に設けられ、板状の基部を有し、該基部の上下の端縁に夫々補強用の折曲げ部を有し、車両の衝突の際に該骨格部材の折れ変形が始まる荷重を調整する第１補強部材と、前記第１補強部材に対して、該骨格部材が折れ変形する際の折れ線と直交する方向に沿って、該折れ線の車両前方側から車両後方側にわたって設けられた板状部材であり、前記骨格部材の折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制する第２補強部材と、該第２補強部材のうち前記折れ線に対応する位置に前記第１補強部材と対向して設けられ、前記骨格部材及び前記第１補強部材が折れ変形の過程で一部入り込むことが可能な切欠きであり、前記骨格部材の折れ角度を制御する折れ角度制御手段と、を有している。

請求項１に記載の車両骨格構造では、車両前後方向に延びる骨格部材に、車両の衝突の際に該骨格部材の折れ変形が始まる荷重を調整する第１補強部材が設けられているので、車両の衝突時に骨格部材に入力された荷重が、第１補強部材により設定された荷重に達したタイミングで、該骨格部材に折れ変形が生ずる。また骨格部材には、該骨格部材の折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制する第２補強部材が設けられているので、骨格部材が折れ変形を始めた後においてもその変形荷重が持続する。更に第２補強部材には、骨格部材の折れ角度を制御する折れ角度制御手段が設けられているので、骨格部材の折れ角度が所定の折れ角度に達するまで、該骨格部材を折れ変形させることができる。このように、請求項１に記載の車両骨格構造では、車両の衝突時に骨格部材の折れ変形が始まるタイミングと、該折れ変形が始まった後の変形荷重の持続と、骨格部材の折れ角度とを制御することができる。
また板状部材により構成される第２補強部材が、第１補強部材に対して、骨格部材が折れ変形する際の折れ線と直交する方向に沿って、該折れ線の車両前方側から車両後方側にわたって設けられているので、車両の衝突により骨格部材の屈曲部が折れ線を中心として折れ変形して行く際に、該第２補強部材が変形抵抗となってその折れ変形の進行速度を抑制することができる。
更に折れ角度制御手段としての切欠きが、第２補強部材のうち折れ線に対応する位置に、第１補強部材と対向して設けられており、骨格部材及び第１補強部材の折れ変形の過程で、その一部が第２補強部材の切欠きに一部入り込むため、該骨格部材が所定の折れ角度まで変形し易い。このように、請求項１に記載の車両骨格構造では、簡易な構成により、骨格部材の折れ変形過程における変形荷重の持続と、骨格部材の折れ角度とを制御することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両骨格構造において、前記第１補強部材は、前記骨格部材の屈曲部の中空内部における該屈曲部の曲率中心側の面に設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の車両骨格構造では、第１補強部材が、骨格部材の屈曲部の中空内部における該屈曲部の曲率中心側の面に設けられているので、車両の衝突時に折れ変形が生じ易い骨格部材の屈曲部を補強して、該屈曲部において折れ変形が始まる荷重をより精度よく調整できる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造において、前記第２補強部材は、ハウジングを介して前記第１補強部材に固定されていることを特徴としている。

請求項３に記載の車両骨格構造では、板状部材である第２補強部材が、ハウジングを介して第１補強部材に固定されているので、骨格部材の折れ変形に伴い第２補強部材が変形して行く過程において、該第２補強部材の姿勢を安定させることができる。このため、骨格部材の折れ変形過程において、その変形荷重をより安定的に持続させることができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両骨格構造によれば、車両の衝突時に骨格部材の折れ変形が始まるタイミングと、該折れ変形が始まった後の変形荷重の持続と、骨格部材の折れ角度とを制御することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車両骨格構造によれば、車両の衝突時に骨格部材の屈曲部において折れ変形が始まる荷重をより精度よく調整できる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車両骨格構造によれば、骨格部材の折れ変形過程において、その変形荷重をより安定的に持続させることができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る車両骨格構造Ｓは、例えば車体フレーム１０において車両前後方向に延びるサイドレール１２の前部１２Ｆ側の構造に係り、図２に示されるように、第１補強部材の一例たる衝突リインフォース１４と、第２補強部材の一例たるバルクヘッド１６と、折れ角度制御手段の一例たる切欠き１８とを有している。

図１に示されるように、サイドレール１２は、車体フレーム１０の左右に一対設けられている。図示しない前輪の配置等を考慮して、前部１２Ｆにおける左右のサイドレール１２の間隔は、中央部１２Ｃよりも狭められている。また図２に示されるように、サイドレール１２の前部１２Ｆは、図示しないサスペンション装置の配置等を考慮して、例えば中央部１２Ｃよりも車両上方に位置している。このため、サイドレール１２のうち、前部１２Ｆから中央部１２Ｃへ至る領域には、例えば屈曲部１２Ａ，１２Ｂが存在している。車両平面視において、屈曲部１２Ａの曲率中心（図示せず）は、サイドレール１２よりも車幅方向外側にあり、また屈曲部１２Ｂの曲率中心（図示せず）は、サイドレール１２よりも車幅方向内側にある。

図１に示されるように、左右のサイドレール１２は、複数のクロスメンバ２０，２２，２４により連結されており、これによってはしご形の車体フレーム１０が構成されている。サイドレール１２に設けられている部品としては、屈曲部１２Ａ，１２Ｂ間において車幅方向外側に張り出して設けられキャブマウントブラケット２６や、前部１２Ｆにおいて車幅方向内側に張り出して設けられたエンジンマウントブラケット２８等がある。図２に示されるように、サイドレール１２は、例えば断面コ字状の鋼材が車幅方向に対向した状態で接合されており、中空かつ矩形状の閉断面に構成されている。

図２，図３において、衝突リインフォース１４は、サイドレール１２に設けられ、車両（図示せず）の衝突の際に該サイドレール１２の折れ変形が始まる荷重を調整する補強部材である。図３に示されるように、この衝突リインフォース１４は、車両平面視において、サイドレール１２の屈曲部１２Ａの中空内部における該屈曲部１２Ａの曲率中心側の面、即ち内側面１２Ｄ（図２）に設けられている。

図４から図７に示されるように、衝突リインフォース１４は、屈曲部１２Ａの内側面１２Ｄ（図２）の高さに対応すると共に該内側面１２Ｄに沿うように湾曲した板状の基部１４Ａを有し、該基部１４Ａの上下の端縁に夫々補強用の折曲げ部１４Ｂを有している。図６，図７に示されるように、本実施形態では、衝突リインフォース１４における基部１４Ａの後端部が二股形状となっているが、該後端部の形状はこれに限られるものではない。

図２において、衝突リインフォース１４は、サイドレール１２における屈曲部１２Ａの内側面１２Ｄを補強することで、車両の衝突の際に該サイドレール１２の折れ変形が始まる荷重を調整し、これによって該折れ変形が始まるタイミングを制御できるようになっている。

図２から図７において、バルクヘッド１６は、サイドレール１２に設けられ、該サイドレール１２の折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制する補強部材である。具体的には、図２に示されるように、バルクヘッド１６は、衝突リインフォース１４に対して、サイドレール１２が折れ変形する際の折れ線ＢＬと直交する方向に沿って、該折れ線ＢＬの車両前方側から車両後方側にわたって設けられた板状部材である。折れ線ＢＬが車両上下方向に設定される場合、バルクヘッド１６の面方向は水平方向に設定される。またサイドレール１２の変形特性を考慮して、折れ線ＢＬが車両上下方向に対して所定方向に傾斜して設定される場合には、バルクヘッド１６の面方向も、該折れ線ＢＬの傾斜方向及び傾斜角度に対応して、水平方向に対して傾斜した状態に設定される。

図２から図７に示されるように、バルクヘッド１６は、ハウジング３０を介して衝突リインフォース１４に固定されている。図３，図４に示されるように、ハウジング３０は、車両平面視で例えば断面略ハット形に構成され、図２，図５から図７に示されるように、バルクヘッド１６の板厚方向両側に延びる補強部材であり、前後のフランジ３０Ａにおいて衝突リインフォース１４の基部１４Ａに固定されている。補足すると、図２に示されるように、ハウジング３０のフランジ３０Ａは、折れ線ＢＬの車両前方側と車両後方側に夫々位置しており、例えば溶接により衝突リインフォース１４の基部１４Ａに固定されている。

図４，図６，図７において、バルクヘッド１６は、前端縁１６Ａ、後縁縁１６Ｂ及び車幅方向内側の側端縁１６Ｃにおいて夫々ハウジング３０に溶接されている。なお、バルクヘッド１６のうち、車幅方向内側の角部１６Ｄ，１６Ｅは、ハウジング３０の隅部３０Ｄ，３０Ｅに夫々沿う形状とはなっておらず、該隅部３０Ｄ，３０Ｅから夫々離れた状態となっている。これは、バルクヘッド１６の角部１６Ｄ，１６Ｅをハウジング３０の隅部３０Ｄ，３０Ｅに沿うように加工する必要をなくして、該バルクヘッド１６の質量及び製造コストを低減すると共に、ハウジング３０に対するバルクヘッド１６の組付け作業を容易化するためである。

バルクヘッド１６のうち、車幅方向外側の側端縁１６Ｆは、衝突リインフォース１４の折曲げ部１４Ｂに当接又は近接対向している。なお、この側端縁１６Ｆを、衝突リインフォース１４の基部１４Ａに溶接してもよい。このように、バルクヘッド１６は、ハウジング３０を介してバルクヘッド１６に固定されることで、サイドレール１２の折れ変形の際に、姿勢が安定するように構成されている。

図４から図７において、バルクヘッド１６のうち、折れ線ＢＬ（図２）に対応する位置には、サイドレール１２（図２）の折れ角度を制御する折れ角度制御手段の一例たる切欠き１８が、衝突リインフォース１４の基部１４Ａと対向して設けられている。この切欠き１８は、車両平面視で例えばＶ字状又はＵ字状に形成されており、図８，図９に示されるように、サイドレール１２及び衝突リインフォース１４が折れ変形の過程で一部入り込むことが可能に構成されている。

この切欠き１８の大きさの設定により、サイドレール１２及び衝突リインフォース１４の折れ角度を制御することが可能である。例えば、この切欠き１８を小さくしてサイドレール１２及び衝突リインフォース１４の入り込み量を少なくすることで、該サイドレール１２及び衝突リインフォース１４の折れ角度を抑制でき、また切欠き１８を大きく形成してサイドレール１２及び衝突リインフォース１４の入り込み量を多くすることで、該サイドレール１２及び衝突リインフォース１４の折れ角度を増大させることができる。なお、切欠き１８の形状は、Ｖ字状又はＵ字状には限られず、サイドレール１２及び衝突リインフォース１４が折れ変形の過程で一部入り込むことができる形状であればよい。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図８にいて、車両骨格構造Ｓを有する車両が前面衝突すると、サイドレール１２に対して衝突荷重Ｆが入力される。このとき、サイドレール１２のうち車両前方側に位置している屈曲部１２Ａには、該屈曲部１２Ａにおいて折れ変形が始まる荷重を調整する衝突リインフォース１４が設けられているので、衝突荷重Ｆが衝突リインフォース１４により設定された荷重に達したタイミングで、屈曲部１２Ａに折れ線ＢＬ（図２）を中心とした折れ変形が生ずる。

ここで、図２に示されるように、衝突リインフォース１４は、サイドレール１２の屈曲部１２Ａの中空内部における該屈曲部１２Ａの曲率中心側の面、即ち内側面１２Ｄに設けられているので、車両の衝突時に折れ変形が生じ易いサイドレール１２の屈曲部１２Ａを補強して、該屈曲部１２Ａにおいて折れ変形が始まる荷重をより精度よく調整することが可能である。

サイドレール１２の屈曲部１２Ａにおける折れ変形は、時間の経過に従って進行して行くが、このとき、図２に示されるように、衝突リインフォース１４には、板状部材により構成されるバルクヘッド１６が、折れ線ＢＬと直交する方向に沿って、該折れ線ＢＬの車両前方側から車両後方側にわたって設けられているので、サイドレール１２の屈曲部１２Ａが折れ線ＢＬを中心として折れ変形して行く際に、該バルクヘッド１６が変形抵抗となってその折れ変形の進行速度を抑制することができる。このため、サイドレール１２が屈曲部１２Ａにおいて折れ変形を始めた後においても、その変形荷重を持続させることが可能である。特に、車両骨格構造Ｓでは、板状部材であるバルクヘッド１６が、ハウジング３０を介して衝突リインフォース１４に固定されているので、屈曲部１２Ａの折れ変形に伴いバルクヘッド１６が変形して行く過程において、該バルクヘッド１６の姿勢を安定させることができる。このため、サイドレール１２の折れ変形過程において、その変形荷重をより安定的に持続させることができる。

また図８，図９に示されるように、バルクヘッド１６のうち折れ線ＢＬに対応する位置に、サイドレール１２の折れ角度θを制御するための切欠き１８が、衝突リインフォース１４と対向して設けられており、サイドレール１２及び衝突リインフォース１４の折れ変形の過程で、その一部が該切欠き１８に一部入り込むため、該サイドレール１２及び衝突リインフォース１４が所定の折れ角度θに達するまで折れ変形し易い。この折れ角度θは、切欠き１８の形状や大きさにより調整することが可能である。

このように、車両骨格構造Ｓでは、簡易な構成により、車両の衝突時にサイドレール１２の折れ変形が始まるタイミングと、サイドレール１２の折れ変形が始まった後の折れ変形過程における変形荷重の持続と、サイドレール１２の折れ角度θとを制御することができる。

なお、車両の衝突時における衝突リインフォース１４の折れ変形を、所定の折れ線ＢＬに沿って生じさせるために、例えば該折れ線ＢＬに沿って配列された貫通孔、スリット又は切欠き等の脆弱部を設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、骨格部材をサイドレール１２として説明したが、骨格部材はこれに限られるものではなく、例えばフレーム無し車両におけるサイドメンバであってもよい。また第２補強部材の一例として、バルクヘッド１６を挙げたが、第２補強部材は該バルクヘッド１６に限られず、サイドレール１２の折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制可能な部材であればよい。また折れ角度制御手段の一例として切欠き１８を挙げたが、折れ角度制御手段はこれに限られるものではなく、例えばスリットであってもよい。

また衝突リインフォース１４及びバルクヘッド１６を、サイドレール１２の屈曲部１２Ａに設けることとしたが、該屈曲部１２Ａより車両後方の屈曲部１２Ｂにも適用することが可能である。また図２に示されるように、サイドレール１２の前部１２Ｆが中央部１２Ｃよりも車両上方に位置しており、屈曲部１２Ａ及び屈曲部１２Ｂが車両上下方向にも屈曲している場合には、衝突リインフォース１４及びバルクヘッド１６を、該屈曲部１２Ａの中空内部における底面や、屈曲部１２Ｂの中空内部における天井面（何れも曲率中心側の面に相当する。）に設けてもよい。

更に衝突リインフォース１４及びバルクヘッド１６を設ける部位は、サイドレール１２の屈曲部１２Ａ，１２Ｂには限られず、例えば非屈曲部であっても、該サイドレール１２のうち車両の衝突の際に折れ変形が予定されている部位であれば適用可能である。また車両の後面衝突を考慮して、車両骨格構造Ｓをサイドレール１２の後部側（図示せず）に適用することも可能である。

車両の前部における車両骨格構造を示す平面図である。 車両骨格構造において、サイドレールの屈曲部の中空内部に設けられた衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大斜視図である。 車両骨格構造において、サイドレールの屈曲部の中空内部に設けられた衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大平面図である。 衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大平面図である。 衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大側面図である。 衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大斜視図である。 衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングを示す拡大分解斜視図である。 車両の衝突によりサイドレールの屈曲部が所定の折れ角度まで折れ変形した状態を示す拡大平面図である。 屈曲部におけるサイドレール、衝突リインフォース、バルクヘッド及びハウジングの変形状態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１０ 車体フレーム
１２ サイドレール（骨格部材）
１２Ａ 屈曲部
１２Ｄ 内側面（屈曲部の曲率中心側の面）
１４ 衝突リインフォース（第１補強部材）
１６ バルクヘッド（第２補強部材）
１８ 切欠き
ＢＬ 折れ線
Ｓ 車両骨格構造
θ 折れ角度

Claims (3)

1. 車両前後方向に延びる骨格部材に設けられ、板状の基部を有し、該基部の上下の端縁に夫々補強用の折曲げ部を有し、車両の衝突の際に該骨格部材の折れ変形が始まる荷重を調整する第１補強部材と、
   前記第１補強部材に対して、該骨格部材が折れ変形する際の折れ線と直交する方向に沿って、該折れ線の車両前方側から車両後方側にわたって設けられた板状部材であり、前記骨格部材の折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制する第２補強部材と、
   該第２補強部材のうち前記折れ線に対応する位置に前記第１補強部材と対向して設けられ、前記骨格部材及び前記第１補強部材が折れ変形の過程で一部入り込むことが可能な切欠きであり、前記骨格部材の折れ角度を制御する折れ角度制御手段と、
   を有する車両骨格構造。
2. 前記第１補強部材は、前記骨格部材の屈曲部の中空内部における該屈曲部の曲率中心側の面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両骨格構造。
3. 前記第２補強部材は、ハウジングを介して前記第１補強部材に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造。

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