JPH10244955A

JPH10244955A - フロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造

Info

Publication number: JPH10244955A
Application number: JP5181197A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoshikawa; 雅之吉川; Kazuhiko Muto; 和彦武藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: JP3480226B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フロントサイドメンバのエネルギ吸収量を少
なくすることなく、フロントサイドメンバ前部の板厚を
薄くし、フロントサイドメンバを軽量化する。【解決手段】フロントサイドメンバ１０は、境界線３
４において、前部１０Ａの板厚が後部１０Ｂの板厚より
薄くなっている。このため、フロントサイドメンバ１０
の板厚を一定とした場合に比べ、ビード２４とビード２
６との間の第１の座屈部３０が座屈する際の座屈荷重が
下がる。この結果、フロントサイドメンバ１０が第１の
座屈部３０で座屈する時の衝撃で生じる第２の座屈部３
２での初期不整（断面変形）は最小限に抑えられ、フロ
ントサイドメンバ１０の板厚を一定にした場合に比べて
小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】フロントサイドメンバの衝突
エネルギ吸収構造に係り、特に、自動車車体の前部に配
置されるフロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車車体の前部に配置されるフ
ロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造の一例とし
ては、実開平７−４２７３７がある。

【０００３】図１０に示される如く、このフロントサイ
ドメンバ１００では、前部の側壁１００Ａに、車体前後
方向に所定の間隔をおき第１〜第３のビード１０２、１
０４、１０６を形成し、側壁１００Ａの下方側のかどに
各ビード１０２、１０４、１０６に連続する切欠１０
８、１１０、１１２を設けている。切欠１０８、１１
０、１１２の車体前後方向の長さを、側壁１００Ａの上
方側のかどで各ビード１０２、１０４、１０６を形成す
る凹部１１４よりも長く設定している。この結果、前面
衝突時の衝撃荷重に対して、側壁１００Ａの下方側が上
方側に比べ変形し易く、前面衝突時（以下、前突時とい
う）には、フロントサイドメンバ１００の前部が折れ曲
がることなく延在方向に沿って収縮するように座屈変形
するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造では、前突
時、フロントサイドメンバ１００の最前方にある第１の
ビード１０２と第２のビード１０４との間の第１の座屈
部が最初に座屈し始めるが（この時の減速加速度Ｇ
１）、この時、第１の座屈部よりも後方にある第２のビ
ード１０４と第３のビード１０６との間の第２の座屈部
にも衝撃が加わり、第２の座屈部にも変形が生じる（初
期不整）。その為、図９に一点鎖線で示すように、この
フロントサイドメンバ１００では、第１の座屈部の変形
後、第２の座屈部が変形する際の、減速加速度Ｇ２が低
下するので、フロントサイドメンバ断面の大きさや板厚
のわりに、エネルギ吸収量の確保が非効率となり、必要
なエネルギ吸収量を確保するために、フロントサイドメ
ンバ断面の拡大や板厚の増加が必要となる。また、フロ
ントサイドメンバの前端には、トランスポートフックや
フロントクロスメンバ等の剛性部材を取り付けるため、
図１０の様に、車両前方に向かってフロントサイドメン
バ断面を小さくしたり、フロントサイドメンバに切欠を
設けると、トランスポートフックやフロントクロスメン
バ等の剛性部材の支持剛性が低下する。

【０００５】本発明は上記事実を考慮し、エネルギ吸収
量を少なくすることなく、フロントサイドメンバ前部の
板厚を薄くし、フロントサイドメンバを軽量化できるフ
ロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造を得ること
が目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、車両の前後方向に延びるフロントサイドメンバ先端
部に剛性部材を取り付け、前記剛性部材の後方に設けた
座屈部を基準として車両前後方向に沿って所定の間隔を
おき複数の座屈部を設定したフロントサイドメンバの衝
突エネルギ吸収構造であって、前記剛性部材の直後にあ
る第１の座屈部の板厚を、前記第１の座屈部の後方にあ
る第２の座屈部の板厚に比べて薄くしたことを特徴とし
ている。

【０００７】従って、前突時、板厚が薄いフロントサイ
ドメンバの車両前方側にある第１の座屈部での変形時の
減速加速度のピーク値が下がり、第２の座屈部へ伝わる
衝撃を小さくできる。この結果、フロントサイドメンバ
の車両前方側にある第１の座屈部の変形によって発生す
る減速加速度のピーク値が低下し、板厚が厚いフロント
サイドメンバの車両後方側にある第２の座屈部の変形に
よって発生する減速加速度のピーク値が上昇する。よっ
て、エネルギ吸収量を少なくすることなく、フロントサ
イドメンバ前部の板厚を薄くし、フロントサイドメンバ
を軽量化できる。

【０００８】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
フロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造であっ
て、前記各座屈部をフロントサイドメンバに車両前後方
向に沿って所定の間隔をおき形成したクラッシュビード
で構成したことを特徴としている。

【０００９】従って、クラッシュビードにて第１の座屈
部及び第２の座屈部を容易に形成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のフロントサイドメンバの
衝突エネルギ吸収構造の一実施形態を図１〜図９に従っ
て説明する。

【００１１】なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を、矢
印ＵＰは車両上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示
す。

【００１２】図３に示される如く、本実施形態のフロン
トサイドメンバ１０は、車幅方向両端下部近傍に車体前
後方向に沿って左右一対（車両右側のフロントサイドメ
ンバは図示省略）配設されている。

【００１３】図４に示される如く、フロントサイドメン
バ１０は、フロントサイドメンバ１０の車幅方向外側部
を構成するフロントサイドメンバアウタパネル１２と、
フロントサイドメンバ１０の車幅方向内側部を構成する
フロントサイドメンバインナパネル１４とで構成されて
いる。

【００１４】フロントサイドメンバインナパネル１４の
車両前後方向から見た断面形状は、開口部を車幅方向外
側へ向けたコ字状とされており、上壁部１４Ａの車幅方
向外側端部はフランジ１４Ｂとされている。また、フロ
ントサイドメンバインナパネル１４の下壁部１４Ｃの車
幅方向外側端部には、下方へ向けてフランジ１４Ｄが形
成されている。

【００１５】図５に示される如く、フロントサイドメン
バアウタパネル１２の上端部には、車幅方向外側へ向け
てフランジ１２Ａが形成されており、このフランジ１２
Ａはフロントサイドメンバインナパネル１４のフランジ
１４Ｂの下面に接合されている。また、フロントサイド
メンバアウタパネル１２の下端縁部１２Ｂは、フロント
サイドメンバインナパネル１４のフランジ１４Ｄの車幅
方向外側面に接合されている。

【００１６】従って、フロントサイドメンバ１０は、フ
ロントサイドメンバアウタパネル１２とフロントサイド
メンバインナパネル１４と車両前後方向へ延びる断面矩
形状の閉断面構造となっている。

【００１７】図４に示される如く、フロントサイドメン
バアウタパネル１２の前端部には、トランスポートフッ
ク（図示省略）を取付けるためのフロントサイドメンバ
エクステンション１６が接合されており、このフロント
サイドメンバエクステンション１６と、フロントサイド
メンバインナパネル１４の前端部１４Ｅとの間には、フ
ロントバンパマウントブラケット１８が配設されてい
る。

【００１８】図３に示される如く、フロントバンパマウ
ントブラケット１８は、フロントサイドメンバ１０の前
端部に、上下２本のボルト２０とナット（図示省略）に
よって固定されており、フロントバンパマウントブラケ
ット１８の前面１８Ａには、バンパリインフォースメン
トを固定するためのボルト２０が突出している。

【００１９】フロントサイドメンバインナパネル１４の
上下の稜線１４Ｆ、１４Ｇには、車両前後方向に所定の
間隔おき、クラッシュビード２４、２６、２８が形成さ
れている。

【００２０】図２に示される如く、フロントサイドメン
バ１０の最初の座屈のきっかけとなるクラッシュビード
２４は、フロントサイドメンバエクステンション１６の
直後に形成されており、フロントサイドメンバ１０は、
前突時にクラッシュビード２４とクラッシュビード２６
との間が第１の座屈部３０となり、クラッシュビード２
６とクラッシュビード２８との間が第２の座屈部３２と
なる。

【００２１】また、クラッシュビード２４の座屈時の断
面変形モードは、図６に示される如く、断面がもとの位
置（図６の二点鎖線の位置）から車幅方向に膨らむ変形
モードとなり、クラッシュビード２４とクラッシュビー
ド２６との中間位置の座屈時の断面変形モードは、図７
に示される如く、断面がもとの位置（図７の二点鎖線の
位置）から上下方向に膨らむ変形モードとなる。そし
て、前突時のフロントサイドメンバ１０の断面変形モー
ドは図６と図７に示される各断面変形モードが車両前後
方向に沿って規則正しく出現する所謂、軸圧縮モードと
なる。

【００２２】この軸圧縮モードの波長λは、一般的に
は、図５に示される如く、フロントサイドメンバ１０の
断面の幅Ｌ１と高さＬ２によりλ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２
で現せる。

【００２３】ここで、図２に示される如く、クラッシュ
ビード２６の位置では、クラッシュビード２４の断面変
形モード（図６の断面変形モード）と同じ断面変形モー
ドとるため、クラッシュビード２４からクラッシュビー
ド２６までの長さが波長λとなる。この場合、フロント
サイドメンバ１０の断面の幅Ｌ１と高さＬ２は、クラッ
シュビード２４とクラッシュビード２６との中間位置の
断面の幅Ｌ１と高さＬ２から求めるが、クラッシュビー
ド２４の位置の断面の幅Ｌ１と高さＬ２と、クラッシュ
ビード２６の位置の断面の幅Ｌ１と高さＬ２とが異なる
ため、実験経験的に、クラッシュビード２４の位置の断
面の幅Ｌ１と高さＬ２を使用し、これに定数ａ（ａ＝
１．０〜１．２、例えばａ＝１．１））を乗じてλ＝ａ
（Ｌ１＋Ｌ２）／２を決める。

【００２４】なお、第１の座屈による変形領域は、クラ
ッシュビード２４で生じる断面変形と、クラッシュビー
ド２４とクラッシュビード２６との中間で生じる断面変
形がセットで生じるため、第１の座屈による変形領域Ｆ
１は、実質的にクラッシュビード２４から車両前方へλ
／４の位置から、クラッシュビード２４から車両後方へ
３λ／４の領域となり、この領域の前端及び後端では断
面変形は生じない。

【００２５】また、クラッシュビード２４から車両後方
へ３λ／４より後方の変形領域Ｆ２は、第２の座屈によ
る変形領域となる。

【００２６】従って、図１に示される如く、断面変形の
生じないクラッシュビード２４から車両後方へ３λ／４
の位置を境界線３４とし、この境界線３４において、板
厚が違う素材をレーザー溶接等で結合して、フロントサ
イドメンバ１０の前部１０Ａの板厚を、後部１０Ｂの板
厚より薄くしている。

【００２７】次に、本実施形態の作用を説明する。車両
が前突した場合、フロントサイドメンバ１０は、ビード
２４をきっかけとしてビード２４とビード２６との間の
第１の座屈部３０が座屈する。この時、本実施形態のフ
ロントサイドメンバ１０では、境界線３４において、前
部１０Ａの板厚が後部１０Ｂの板厚より薄くなっている
ため、フロントサイドメンバ１０の板厚を一定とした場
合に比べ、ビード２４とビード２６との間の第１の座屈
部３０が座屈する際の座屈荷重が下がる。この結果、フ
ロントサイドメンバ１０が第１の座屈部３０で座屈する
時の衝撃で生じる第２の座屈部３２での初期不整（断面
変形）は、図８に実線で示される如く、最小限に抑えら
れ、フロントサイドメンバ１０の板厚を一定にした場合
（図８に二点鎖線で示される場合）に比べて、小さくな
る。

【００２８】従って、図９に実線で示される如く、前突
時、第１の座屈部３０の座屈で発生する減速加速度Ｇ１
より、第２の座屈部３２の座屈で発生する減速加速度Ｇ
２の方が大きくなる。この結果、変形ストロークの増加
に伴い、減速加速度のピーク値が確実に増加し、エネル
ギ吸収特性が安定する。

【００２９】なお、この時、フロントサイドメンバ１０
の前部１０Ａの板厚を、フロントサイドメンバ１０の後
部１０Ｂの板厚より薄くしたことによって生じる第１の
座屈部３０でのエネルギ吸収量の減少は、第２の座屈部
３２が座屈する時の荷重増加により殆どカバーできる。
また、フロントサイドメンバ１０の断面形状を車両前後
方向に沿って変えないため、車両前後方向に沿った変形
波長が変化することもない。

【００３０】また、第１の座屈部３０で発生する減速加
速度Ｇ１より、第２の座屈部３２で発生する減速加速度
Ｇ２の方が大きくなるため、例えば、エアバッグ装置等
の起動減速加速度Ｇの検出を加速度センサで行う場合に
は、閾値を第１の座屈部３０で発生する減速加速度Ｇ１
と第２の座屈部３２で発生する減速加速度Ｇ２との間に
設定すれば良い。このため、エアバッグ装置等の起動減
速加速度Ｇの検出が容易になり、装置のコストダウンが
可能になる。

【００３１】また、本実施形態のフロントサイドメンバ
の衝突エネルギ吸収構造では、フロントサイドメンバ１
０のエネルギ吸収量を少なくすることなく、フロントサ
イドメンバ１０の前部の板厚を薄くし、フロントサイド
メンバ１０の軽量化が行える。

【００３２】また、本実施形態のフロントサイドメンバ
の衝突エネルギ吸収構造では、フロントサイドメンバ１
０の断面形状を車両前後方向に沿って変えないため、車
両前後方向に沿った変形波長が変化することもない。ま
た、フロントサイドメンバ１０の先端部の断面が十分な
大きさを有し、トランスポートフックやフロントクロス
メンバ等の剛性部材の支持剛性が十分に確保できる。

【００３３】また、本実施形態のフロントサイドメンバ
の衝突エネルギ吸収構造では、座屈部をフロントサイド
メンバ１０に車両前後方向に沿って所定の間隔をおき形
成したクラッシュビードで構成したため、製造が容易で
ある。また、切欠を配置しないので、成形上の工程を増
やすことがなく、走行中に泥水等がフロントサイドメン
バ断面内に侵入して堆積する恐れもない。また、本実施
形態のフロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造で
は、フロントサイドメンバ１０の前部１０Ａの板厚を、
フロントサイドメンバ１０の後部１０Ｂの板厚より薄く
すること以外は基本的に従来構造と同じであるため、製
造設備を大きく変える必要がない。

【００３４】以上に於いては、本発明を特定の実施形態
について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
ある。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の本発明は、車両の前後方
向に延びるフロントサイドメンバ先端部に剛性部材を取
り付け、剛性部材の後方に設けた座屈部を基準として車
両前後方向に沿って所定の間隔をおき複数の座屈部を設
定したフロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造で
あって、剛性部材の直後にある第１の座屈部の板厚を、
第１の座屈部の後方にある第２の座屈部の板厚に比べて
薄くしたため、フロントサイドメンバのエネルギ吸収量
を少なくすることなく、フロントサイドメンバ前部の板
厚を薄くし、フロントサイドメンバを軽量化できるとい
う優れた効果を有する。

【００３６】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
フロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造であっ
て、各座屈部をフロントサイドメンバに車両前後方向に
沿って所定の間隔をおき形成したクラッシュビードで構
成したため、請求項１記載の効果に加えて製造が容易で
あるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造を示す側面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造の変形モードを示す概略側面
図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造を示す車両前方斜め内側から
見た斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造を示す車両前方斜め内側から
見た分解斜視図である。

【図５】図１の５−５線に沿った断面図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造の変形モードを示す概略断面
図である。

【図７】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造の変形モードを示す概略断面
図である。

【図８】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造の変形モードを示す概略平面
図である。

【図９】本発明の一実施形態に係るフロントサイドメン
バの衝突エネルギ吸収構造の変形ストロークと減速加速
度との関係を示すグラフである。

【図１０】従来の実施形態に係るフロントサイドメンバ
の衝突エネルギ吸収構造を示す車両斜め前方から見た斜
視図である。

【符号の説明】

１０フロントサイドメンバ２４クラッシュビード２６クラッシュビード２８クラッシュビード３０第１の座屈部３２第２の座屈部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の前後方向に延びるフロントサイド
メンバ先端部に剛性部材を取り付け、前記剛性部材の後
方に設けた座屈部を基準として車両前後方向に沿って所
定の間隔をおき複数の座屈部を設定したフロントサイド
メンバの衝突エネルギ吸収構造であって、前記剛性部材の直後にある第１の座屈部の板厚を、前記
第１の座屈部の後方にある第２の座屈部の板厚に比べて
薄くしたことを特徴とするフロントサイドメンバの衝突
エネルギ吸収構造。
【請求項２】前記各座屈部をフロントサイドメンバに
車両前後方向に沿って所定の間隔をおき形成したクラッ
シュビードで構成したことを特徴とする請求項１記載の
フロントサイドメンバの衝突エネルギ吸収構造。