JPH0565076A - 自動車の車体強度メンバ構造 - Google Patents

自動車の車体強度メンバ構造

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JPH0565076A
JPH0565076A JP22936491A JP22936491A JPH0565076A JP H0565076 A JPH0565076 A JP H0565076A JP 22936491 A JP22936491 A JP 22936491A JP 22936491 A JP22936491 A JP 22936491A JP H0565076 A JPH0565076 A JP H0565076A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メンバ本体の衝突時における初期反力荷重を
小さく抑えると共に、平均的な反力荷重を高く維持して
衝突エネルギー吸収量の増大を図る。 【構成】 アルミ軽合金材料で方形閉断面に押出し成形
したサイドメンバSMのメンバ本体1内に、縦リブ3と
横リブ4とを長手方向に一体成形してある。縦リブ3と
横リブ4の端部には弧状の傾斜部3a,4aを形成して
ある。傾斜部3a,4aの長さLbとメンバ本体1の長
辺長さLaとの関係を1/2La<Lb<Laとしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の車体強度メンバ
構造、とりわけ、フロントサイドメンバやリヤサイドメ
ンバ等のように車体の前後方向に配設される強度メンバ
の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は自動車の車体骨格構造を示すも
ので、車体骨格は車体前後方向の強度メンバであるサイ
ドメンバSMやサイドシルSSに、車幅方向の強度メン
バである複数本のクロスメンバCMを接合して骨格のベ
ースとし、この骨格ベースにフロントピラーAP,セン
ターピラーBP,およびリヤピラーCPを車体上下方向
の強度メンバとして立設して概ね構成されている。
【0003】前述の車体前後方向の強度メンバ、例えば
サイドメンバSMとしては、図14に示すようにアルミ
軽合金材料を用いて方形の閉断面に押出し成形したもの
が知られている(特開昭64−67482号公報参
照)。このサイドメンバSMは、メンバ本体1の端部の
周壁に長手方向に適宜の間隔をおいて複数条の溶接ビー
ド2を設けてあって、溶接ビード2の成形時の焼き鈍し
効果により節目状に低剛性部が形成され、軸方向に衝突
入力が作用した場合に、前記低剛性部でメンバ本体1が
容易に座屈変形し得るようにしたものである。
【0004】また、この他に図15に示すように前述と
同様にアルミ軽合金材料を用いて方形の閉断面に押出し
成形したメンバ本体1の内部に、該閉断面を複数に隔成
する縦リブ3と横リブ4とを長手方向に一体成形して、
メンバ本体1を格子状の閉断面に形成したものも考えら
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】車両の衝突時にサイド
メンバSMに軸方向に衝突入力が作用すると、図14に
示したものにあってはメンバ本体1の端部の周壁に長手
方向に複数条の溶接ビード2を形成してあって、これら
溶接ビード2部分を起点として座屈変形し易いため、図
12のa線で示すように初期反力荷重Pc1を比較的に
小さく抑えることができる半面、座屈開始後に発生する
平均的な反力荷重Pm1も小さくなって、衝突エネルギ
ー吸収量が少なくなってしまう。
【0006】また、図15に示したものにあっては、縦
リブ3と横リブ4とによってメンバ本体1の閉断面を格
子状に形成することにより、図12のb線で示すように
平均的な反力荷重Pm2を高めて衝突エネルギー吸収量
を大きくできる半面、初期反力荷重Pc2が大きくなっ
て車体に加わる衝撃力が高くなってしまう。
【0007】そこで、本発明は衝突時の初期反力荷重を
小さくすることができると共に、座屈開始後の平均的な
反力荷重を高めて所期する衝突エネルギー吸収量を確保
することができる自動車の車体強度メンバ構造を提供す
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】閉断面に押出し成形され
て車体前後方向に配設されるメンバ本体の内部に、該閉
断面を複数に隔成するリブを長手方向に一体成形した構
造において、前記リブの端部に、メンバ本体の周縁部と
の結合点からメンバ本体の内部に向かう傾斜部を形成し
てある。
【0009】
【作用】車両の衝突時にメンバ本体の端部に軸方向に衝
突入力が作用すると、メンバ本体の端面部分ではリブに
メンバ本体の周縁部との結合点からメンバ本体の内部に
向かう傾斜部を形成してあって、リブ断面積が極端に小
さくなっているため軸方向に座屈変形し易く、従って、
初期反力荷重を小さく抑えることができる。そして、座
屈の進行と共にリブ断面積が漸増するため、リブ本来の
補強効果が得られ、平均的な反力荷重を高められて衝突
エネルギー吸収量が増大される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例をサイドメンバを例に
採って、前記従来の構成と同一部分に同一符号を付して
詳述する。
【0011】図1,2において、1はアルミ軽合金材料
により方形の閉断面に押出し成形したサイドメンバSM
のメンバ本体を示し、このメンバ本体1の内部には、該
閉断面を複数に隔成する縦リブ3と横リブ4とを長手方
向に一体成形してある。これら縦リブ3と横リブ4の端
部には、メンバ本体1の周縁部との結合点からメンバ本
体1の内部に向かう傾斜部3a,4aを形成してある。
この実施例にあっては傾斜部3a,4aを、縦リブ3と
横リブ4との交点を最深部とする弧状に形成して、メン
バ本体1の端面側から内部に行くにしたがって、リブ断
面積が零から漸増するようにして、該端部に軸方向に衝
突入力が作用した場合に座屈変形し易いようにしてあ
る。
【0012】ここで、メンバ本体1の長辺の長さをL
a、傾斜部3a,4aのメンバ本体1端面から最深部ま
での長さをLbとして、前記衝突入力に対する初期反力
荷重の変化を考察すると、図3に示すように前記寸法L
bの増加と共に初期反力荷重が減少するが、LbがLa
の寸法を越えると初期反力荷重が、内部にリブのない単
純方形閉断面のメンバ本体1(図14参照)における初
期反力荷重Pc1と同等の値として得られ略一定とな
る。また、Lbが1/2Laの寸法付近では初期反力荷
重が前記Pc1に漸近するようになる。
【0013】一方、前述のLbの寸法をLa以上に設定
した場合のメンバ本体1の座屈荷重−変位特性を考察す
ると、図4に示すように、衝突時における初期反力荷重
はPc1となるが、その後急激に反力荷重が減少し、そ
して、再び上昇して縦リブ3と横リブ4の傾斜部3a,
4aの交点を越えると反力荷重がPm2として得られ略
一定となる。しかし、この場合、メンバ本体1の衝突時
の座屈変形初期には、前記反力荷重の急激な落ち込みが
あるため、縦リブ3,横リブ4を設けたことによる衝突
エネルギー吸収量の大幅な増大は望めなくなってしま
う。
【0014】そこで、前述の傾斜部3a,4aの寸法L
bは、初期反力荷重,衝突エネルギー吸収量、およびメ
ンバ本体1の蛇腹状の座屈変形ピッチ等を考慮して、1
/2La<Lb<Laの範囲に設定してある。
【0015】以上の実施例構造によれば、車両衝突時に
メンバ本体1の端部に衝突入力が作用すると、メンバ本
体1が内部の縦リブ3,横リブ4と共に座屈して潰れな
がら衝突エネルギーを吸収して行くが、衝突初期には縦
リブ3,横リブ4の弧状の傾斜部3a,4aの形成によ
ってメンバ本体1の周壁だけの座屈となり、図12のC
線で示すように初期反力荷重はPc1として得られ低く
抑えることができる。座屈変形が図2に示すA位置から
B位置に進むと、縦リブ3,横リブ4の断面積が漸増し
ていて、これら縦リブ3,横リブ4も座屈するため、反
力荷重の急激な落ち込みが回避され、そして、これら縦
リブ3,横リブ4の傾斜部3a,4aの交点以降に座屈
変形が進行することにより、反力荷重がPm2となって
略一定するようになる。従って、車両衝突時の初期反力
荷重を小さく抑えて衝撃力を少なくすることができると
共に、衝突初期後の平均的な反力荷重を高めて、衝突エ
ネルギー吸収量の増大化を実現することができる。
【0016】前記実施例にあっては、メンバ本体1内の
リブを縦リブ3と横リブ4とで交差配置した場合を示し
たが、この他、図5に示すようにメンバ本体1内に横リ
ブ4を複数設けて、これら横リブ4の端部に前述の同様
に傾斜部4aを形成することによっても所期の目的を達
成することができる。
【0017】図6,7は前述の構成のサイドメンバSM
を傾斜部3a,4a形成側の端部を車体前部に配置して
フロントサイドメンバSM1として用いた場合で、フロ
ントバンパー5はバンパーステイ6を介してフロントサ
イドメンバSM1の前端部に取り付けられる。バンパー
ステイ6は、上下縁にノッチ8を形成すると共に前端部
上下縁に一側方向にバンパー取付部9を曲折成形したプ
レート状のステイ本体7と、ステイ本体7の後部に曲折
成形されて、メンバ本体1の前端面に係合する受圧部1
0とを備え、この受圧部10の側縁より後方に向けて曲
折成形したブラケット11をメンバ本体1の一側の側壁
面に内接させてボルト・ナット固定するようにしてあ
る。前記バンパー取付部9は周縁部の略後半部に接合し
て上下方向に跨設したステイフナー12で補強され、フ
ロントバンパー5はその上下壁後縁に突設したブラケッ
ト13をバンパー取付部9に重合してボルト・ナット固
設される。
【0018】従って、この実施例にあっては、車両が前
面衝突した場合、軽衝突時では図8に示すようにステイ
本体7のみがノッチ8形成部分を起点として一側に曲げ
変形して衝突エネルギーを吸収し、車体側の変形損傷を
防ぐ一方、衝突の度合いが大きい場合にはステイ本体7
の曲げ変形によりバンパー取付部9が受圧部10に突き
当たり、該受圧部10を介してメンバ本体1の端部に平
均的に衝突入力を作用させ、該メンバ本体1を前述の如
く座屈変形させて衝突エネルギーを吸収する。
【0019】図9はバンパーステイ6の異なる例を示す
もので、ステイ本体7はその中間部に蛇腹部7aを形成
してあると共に、その一側にメンバ本体1の一方の側壁
に内接するウエッジ部14を接合配置してある。ステイ
本体7の後端部の上下縁にはブラケット11a,11a
を曲折成形して、ブラケット11aをメンバ本体1の上
壁に、およびブラケット11bをメンバ本体1の側壁に
それぞれ重合してボルト・ナット15固定して取り付け
られる。
【0020】この実施例の場合、車両の後面衝突時には
図10に示すように、始めにステイ本体7が蛇腹部7a
で塑性変形してメンバ本体1内に後退移動する。これに
伴ってウエッジ部14でメンバ本体1の一側壁を内側に
変形させて、メンバ本体1の座屈変形のトリガーとさ
せ、該メンバ本体1を前述と同様に座屈変形させて衝突
エネルギーを吸収する。
【0021】図11はサイドメンバSMを傾斜部3a,
4a形成側の端部を車体後部に配置してリヤサイドメン
バSM2として用いた場合を示している。この実施例に
あっても、車両の後面衝突時にはメンバ本体1が、縦リ
ブ3,横リブ4の各傾斜部3a,4a(図1参照)の形
成により、初期反力荷重の上昇を伴わずに座屈変形を開
始し、次第に内部の縦リブ3,横リブ4と共に蛇腹状に
整然と座屈変形して衝突エネルギーを効率よく吸収する
ことができる。リヤサイドメンバSM2の場合、図11
に示すようにその後側部分には図外のサスペンションメ
ンバ等との干渉を回避するために、上方に湾曲するアー
チ部MAを形成してある関係上、後面衝突時の初期反力
荷重が高いと、該アーチ部MAに応力が集中して同図鎖
線で示すようにアーチ部MAが折れて衝突エネルギー吸
収をうまく行えなくなることが考えられるが、本実施例
のように衝突時の初期反力荷重を小さく抑えられること
で、メンバ本体1の後端部の蛇腹状の塑性変形を漸次車
体前方へ波及させることができて、アーチ部MAの折損
を生じることなく効果的な衝突エネルギー吸収を行わせ
ることができる。
【0022】なお、前記実施例ではサイドメンバSMに
ついて説明したが、この他、車体前後方向に配設される
サイドシルSSに適用して前述と同様の効果を得ること
ができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、メンバ本
体の閉断面内に一体成形したリブの端部には傾斜部を形
成してあって、メンバ本体の端面側からリブの断面積が
漸増するように形成してあるため、該メンバ本体の端部
に衝突入力が作用した場合に、初期反力荷重を小さく抑
えることができると共に、平均的な反力荷重を高く維持
できて衝突エネルギー吸収量を著しく増大することがで
きるという実用上多大な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図。
【図2】同実施例の側面図。
【図3】同実施例のリブの傾斜部長さと座屈荷重との関
係を示す特性図。
【図4】同実施例のリブの傾斜部長さをメンバ本体の長
辺長さよりも大きくした場合のメンバ本体の座屈荷重−
変位特性図。
【図5】本発明の異なる例を示す斜視図。
【図6】図1のメンバ本体をフロントサイドメンバに適
用した例を示す分解斜視図。
【図7】図6のC矢視図。
【図8】図6,7に示したバンパーステイの変形状態を
示す平面図。
【図9】バンパーステイの異なる例を示す斜視図。
【図10】図9のバンパーステイの変形状態を示す平面
図。
【図11】図1のメンバ本体をリヤサイドメンバに適用
した例を示す側面図。
【図12】メンバ本体の座屈荷重−変位特性図。
【図13】自動車の車体骨格構造を示す斜視図。
【図14】従来のメンバ本体の構造を示す斜視図。
【図15】従来のメンバ本体の異なる例を示す斜視図。
【符号の説明】
1…メンバ本体、3,4…リブ、3a,4a…傾斜部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 閉断面に押出し成形されて車体前後方向
    に配設されるメンバ本体の内部に、該閉断面を複数に隔
    成するリブを長手方向に一体成形した構造において、前
    記リブの端部に、メンバ本体の周縁部との結合点からメ
    ンバ本体の内部に向かう傾斜部を形成したことを特徴と
    する自動車の車体強度メンバ構造。
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