WO2023209889A1 - 車体構造 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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-
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
- B62D25/20—Floors or bottom sub-units
Definitions
- the present invention relates to a vehicle body structure.
- Patent Document 1 discloses a vehicle body front structure that takes small overlap collisions into consideration.
- the vehicle body front structure disclosed in Patent Document 1 includes a side member whose tip extends laterally and outwardly, a hood ridge member extending forward above the side member, and a front end of the hood ridge member extending diagonally downward. It has a joint member that extends to.
- the above-mentioned side member is called a side frame in Patent Document 1.
- the above-mentioned hood ridge member and joint member are collectively called a side member in Patent Document 1. Further, the hood ridge member and the joint member are respectively called an upper member (of the side member) and a lower member in Patent Document 1.
- the front end of the side member and the front end of the joint member are arranged side by side, and the crash box is arranged in front of them.
- a bumper reinforcement is attached to the front end of the crash box.
- an object of the present invention is to provide a vehicle body structure that can appropriately divide the collision load and effectively counter the collision load using two load paths.
- a vehicle body structure includes a side member having a closed cross section, a hood ridge member having a closed cross section, and a joint member having a closed cross section extending downward from the front end of the hood ridge member. It is equipped with The side member has a front part having a constant first horizontal width, a rear part having a second horizontal width smaller than the first horizontal width, and a horizontal width provided between the front part and the rear part having a first horizontal width. and a transition portion that gradually changes from the horizontal width to the second horizontal width. The outer surface of the transition portion is formed with an inclined surface directed laterally and rearward, and the front end of the joint member is joined to the side member at this inclined surface.
- the collision load can be appropriately branched to the side member and the joint member, and the collision load can be effectively countered by the two load paths.
- FIG. 1 is a perspective view of a vehicle body structure according to an embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged partial perspective view of the vehicle body structure.
- FIG. 3 is an enlarged exploded perspective view of the vehicle body structure.
- FIG. 4 is a bottom view of the vehicle body structure.
- FIG. 5 is a bottom perspective view of the vehicle body structure.
- FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
- the vehicle body structure of this embodiment is constructed symmetrically on the left and right sides of the vehicle body. Therefore, the structure on the left will be explained below as an example.
- the vehicle of this embodiment is a hybrid electric vehicle (HEV), and a motor room that accommodates an internal combustion engine and motor generator for power generation and a motor generator for driving the vehicle is provided at the front of the vehicle body.
- HEV hybrid electric vehicle
- a side member 2 extends forward from the bottom of a bulkhead 1 that separates a motor room from a vehicle interior. Note that the height of the side member 2 gradually increases toward the rear end, and the rear end of the side member 2 sinks into the lower surface of the floor panel 6 of the vehicle interior (see FIGS. 3 and 5).
- the side member 2 has a vertically long rectangular closed cross section. As will be described later, the horizontal width of the closed cross section changes along the length direction of the side member.
- a hood ridge member 4 extends forward from the upper part of the bulkhead 1, more specifically, from the joint between the upper part of the bulkhead 1 and the A-pillar 3. That is, the hood ridge member 4 extends forward above the side member 2 and parallel to the side member 2. However, in plan view, the hood ridge member 4 is located laterally and outwardly than the side members. The hood ridge member 4 has a laterally long rectangular closed cross section. However, the height of the hood ridge member 4 gradually increases toward the bottom of the A-pillar 3 (bulkhead 1), and the closed section of the hood ridge member 4 becomes a vertically long closed section at the rear. .
- a joint member 5 extends diagonally downward from the front end of the hood ridge member 4. However, the vicinity of the end of the joint member 5 extends vertically. That is, the hood ridge member 4 and the joint member 5 are formed continuously. As will be explained in detail later, the tip of the joint member 5 is joined to the side surface of the side member 2, and the joint member 5 connects the hood ridge member 4 and the side member 2. Like the hood ridge member 4, the joint member 5 also basically has a closed cross section of a laterally long rectangle. However, as will be explained in detail later, the closed cross section of the vertical portion near the tip is slightly different. That is, the hood ridge member 4 and the joint member 5 are arranged outside the side member 2 so as to surround the upper part of the front wheel.
- an extension member 15 having a hat-shaped cross section extends from the front end of the hood ridge member 4 to a radiator core support upper member (not shown) that supports the radiator. are also joined.
- the side member 2, the hood ridge member 4, and the joint member 5 are formed by welding press-formed steel plates, and have a closed cross section as described above.
- the side member 2, the hood ridge member 4, and the joint member 5 are main members that ensure the rigidity of the vehicle body, and also receive a collision load in the event of a frontal collision of the vehicle. These members function as load paths for transmitting crash loads. In addition, when the collision load is large, these members absorb the collision energy by collapsing themselves while transmitting the collision load.
- a strut tower 7 is also provided to connect the rear part 2c of the side member 2 and the hood ridge member 4.
- a crash box 9 is attached to the front end of the side member 2 via a plate member 8.
- a bumper reinforcement 10 is attached to connect the left and right crash boxes 9. The crush box 9 is made to be more easily crushed than the side member 2, and when the collision load is small, only the crush box 9 is crushed to suppress the deformation of the side member 2. That is, if the collision load is small, repair can be performed by replacing only the crash box 9 (and bumper reinforcement 10).
- the side member 2 includes, in order from the front, a front portion 2a, a transition portion 2b, and a rear portion 2c. Since the side member 2 has a closed cross section as described above, the front portion 2a, the transition portion 2b, and the rear portion 2c each have a closed cross section.
- the front portion 2a is provided within a predetermined length range from the front end of the side member 2, and has a constant first horizontal width.
- the rear portion 2c is provided rearward than the front portion 2a, and has a second horizontal width smaller than the first horizontal width of the front portion 2a.
- the transition portion 2b is provided between the front portion 2a and the rear portion 2c, and its horizontal width gradually changes from a first horizontal width to a second horizontal width.
- the side member 2 is formed by welding an inner panel 2i and an outer panel 2o with flanges formed on their upper and lower edges. This welded flange 2d is shown in FIG.
- the horizontal width of the transition portion 2b is gradually changed by gradually expanding the outer panel 2o toward the front and outward.
- a mounting bracket 2e for a subframe to which the suspension is attached is coupled to the lower surface of the rear portion 2c, and a recess 2f is also provided on the outer surface of the rear portion 2c to avoid interference with steered tires. (See Figures 2 to 5).
- An inclined surface 2g facing outward and rearward is formed on the outer surface of the transition portion 2b.
- the vertically extending portion of the joint member 5 is joined to the side member 2 at the inclined surface 2g of the transition portion 2b. More specifically, the joint member 5 is joined to the side member 2 with the surface of the joint member 5 in surface contact with the inclined surface 2g. As shown in FIG. 4, the vertically extending portion of the joint member 5 has a closed cross section formed by diagonally expanding the above-mentioned horizontally long rectangular cross section toward the inner rear. The inclined portion of this inner rearward expanded portion faces the inclined surface 2g of the transition portion 2b.
- the crash box 9 also has a closed cross section, and the closed cross section shape is the same as the closed cross section shape of the front portion 2a of the side member 2.
- the crash box 9 and the front portion 2a are connected via the plate member 8 without shifting horizontally or vertically. Therefore, the collision load is efficiently transmitted from the crash box 9 to the front portion 2a of the side member 2 via the plate member 8.
- the side member 2 extends in the longitudinal direction of the vehicle body, and the joint member 5 extends in the vertical direction. It is set up. Note that, as shown in FIG. 4, the end of the joint member 5 is not opened downward, but is closed with the bottom plate 5a attached.
- the collision load can be effectively countered by the load path of the side member 2 and the load path of the joint member 5 and the hood ridge member 4.
- the collision load is reliably received at the front portion 2a of the side member 2, and then is branched into two load paths at the transition portion 2b. Therefore, collision loads can be reliably countered by the two load paths. Since the collision load at the front of the vehicle body can be effectively resisted and the absorption efficiency of collision energy at the front of the vehicle body is improved, reinforcement of the vehicle interior can also be reduced.
- the collision load is reliably transmitted in the load path of the side member 2 by the front portion 2a, transition portion 2b, and rear portion 2c whose horizontal widths are gradually reduced.
- the side member 2 buckles due to a collision load, it buckles horizontally due to its vertically elongated closed cross section.
- the collision load is reliably transmitted from the transition portion 2b to the joint member 5 by the inclined surface 2g directed laterally outward and rearward.
- the joint member 5 and the hood ridge member 4 buckle due to a collision load, the joint member 5 and the hood ridge member 4 buckle vertically due to their horizontally long closed cross sections.
- the side member 2 extends in the longitudinal direction of the vehicle body, and the joint member 5 extends in the vertical direction.
- the side member 2 extending in the front-rear direction can efficiently receive a collision load through its linear load path.
- the joint member 5 extending in the vertical direction can increase the contact area with the inclined surface 2g of the transition portion 2b, thereby improving the transmission efficiency of the collision load. Further, by extending the joint member 5 in the vertical direction, the front and rear length of the joint member 5 can be shortened, and the front overhang can be prevented from becoming long.
- the transmission efficiency decreases.
- the above-described bottom plate 5a prevents the closed cross section of the joint member 5 from collapsing.
- the impact load is large and the entire vehicle body structure ahead of the transition part 2b is crushed, in addition to the side member 2 (transition part 2b and rear part 2c), the vertically extending part of the joint member 5 will also be affected by the impact. It can bear the load efficiently. In this case as well, the two load paths are still valid.
- the above-mentioned advantages can be obtained not only in a small overlap collision but also in a full-wrap collision in which both of the above-mentioned structures, which are constructed symmetrically on the left and right sides of the vehicle body, can receive the impact load.
- the collision load can be effectively resisted by two load paths in the event of a small overlap collision on only one of the left and right sides of the vehicle body.
- a gusset plate 12 is also provided at the joint portion of the side member 2 with the bulkhead 1 and the floor panel 6.
- the outrigger 11 is joined to the lower surface of the floor panel 6 and connects the rear end of the side member 2 and the side sill 13.
- the outrigger 11 extends the load path of the side member 2 to the side sill 13.
- the gusset plate 12 is joined to the lower surface of the floor panel 6 at the rear end of the side member 2 on the side opposite to the side sill 13, thereby joining the rear end of the side member 2 to the floor panel 6.
- the vehicle of this embodiment is an HEV, and a relatively small center tunnel 14 is formed at the center of the front end of the floor panel 6.
- the center tunnel is a cable that electrically connects the exhaust pipe extending from the internal combustion engine in the motor room, the motor generator, etc. in the motor room, and the battery pack (not shown) mounted below the floor panel 6. 14.
- the gusset plate 12 is joined between the center tunnel 14 and the rear end of the side member 2.
- the outriggers 11 have a substantially right trapezoidal shape when viewed from the bottom, and form a closed cross section together with the floor panel 6 by being joined to the lower surface of the floor panel 6.
- the rear edge of the outrigger 11 is joined to the lower surface of the floor panel 6.
- the oblique front edge of the outrigger 11 is raised upward and then joined to the lower edge of the bulkhead 1.
- the inner end of the outrigger 11 is joined to the bottom surface and outer surface of the rear end portion of the side member 2.
- the outer end of the outrigger 11 is joined to the inner surface of the most distal end of the side sill 13.
- the gusset plate 12 also has a substantially right trapezoidal shape that is substantially symmetrical to the shape of the outrigger 11 when viewed from the bottom, and forms a closed cross section together with the floor panel 6 by being joined to the lower surface of the floor panel 6.
- the rear edge of the gusset plate 12 is joined to the lower surface of the floor panel 6.
- the oblique front edge of the gusset plate 12 is joined to the lower edge of the bulkhead 1 and the inner surface of the side member 2.
- the inner end of the gusset plate 12 is joined to the floor panel 6 along the center tunnel 14.
- the outer end of the gusset plate 12 is joined to the lower surface of the side member 2.
- the rear end portion of the side member 2 is firmly joined to the vehicle body from both sides by an outrigger 11 and a gusset plate 12. Therefore, there is no need to extend the side member 2 over the lower surface of the floor panel 6, and the lower surface of the floor panel 6 can be made substantially flat. As a result, it is easy to mount the battery pack below the floor panel 6, and the volume of the battery pack is not reduced. Further, since the lower surface of the floor panel 6 is reinforced by the outrigger 11 and the gusset plate 12, reinforcement within the vehicle interior is unnecessary or minimized, and the volume of the vehicle interior is not reduced.
- the collision load transmitted by the side member 2 is further transmitted to the side sill 13 by the outrigger 11, and is also transmitted to the floor panel 6 by the outrigger 11 and the gusset plate 12. Therefore, collision loads can be effectively resisted.
- the front edges of the outrigger 11 and the gusset plate 12 are arranged so as to spread toward the rear, so that the collision load can be suitably dispersed.
- the rear end portion of the side member 2 is firmly supported by the outrigger 11 and the gusset plate 12, the front portion of the side member 2 can be reliably crushed by the impact load, and the collision energy can be reliably absorbed.
- FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
- the floor panel 6 is welded (spot welding or line welding) to the upper surface and inner surface of the side sill 13.
- the position indicated by * in FIG. 6 is the welding position.
- the shear strength (strength in the direction within the joint surface) of a welded joint where two steel plates are brought into contact with each other is higher than the peel strength (strength in the direction perpendicular to the joint surface).
- the floor panel 6 is welded not only to the side surface 13b of the side sill 13 but also to the top surface 13a.
- the floor panel 6 in the cross-sectional view shown in FIG. 6, is welded to the upper surface 13a of the side sill 13 at one location and to the side surface 13b of the side sill 13 at two locations.
- the upper surface 13a of the side sill 13 is substantially horizontal, and the load that pulls the side sill 13 outward from the floor panel 6 acts as a shear load on the welded portion on the surface of the floor panel 6 that is joined to the upper surface 13a.
- the above-described load that separates the side sill 13 from the floor panel 6 laterally and outwardly acts as a peeling load on the welded portion on the surface of the floor panel 6 that is joined to the side surface 13b of the side sill 13.
- the joint between the floor panel 6 and the side sill 13 can effectively cope with both shearing and peeling.
- the first surface 6a of the floor panel 6 welded to the top surface 13a and the second surface 6b of the floor panel 6 welded to the side surface 13b serve as angle reinforcing members to reinforce the side sill 13, thereby improving vehicle body rigidity. You can also do that.
- the vehicle body structure includes the above-described side member 2, hood ridge member 4, and joint member 5 having a closed cross section.
- the side member 2 has a front part 2a having a constant first horizontal width, a rear part 2c having a second horizontal width smaller than the first horizontal width, and a horizontal width provided between the front part 2a and the rear part 2c. is provided with a transition portion 2b that gradually changes from the first horizontal width to the second horizontal width.
- the front end of the joint member 5 is joined to the side member 2 at an inclined surface 2g facing outward and rearward of the transition portion 2b.
- the collision load (especially in the case of a small overlap collision) passes through the front part 2a of the side member 2, and at the transition part 2b, the load path to the rear part 2c of the side member 2 and the joint member 5 and the hood are ensured. It is reliably transmitted to both the load path of the ridge member 4 and the load path of the ridge member 4. Since the load path is branched after passing through the front portion 2a, there is no possibility that the load path is transmitted only to one of the load paths of the side member 2 to the rear portion 2c and the load paths of the joint member 5 and the hood ridge member 4. . Therefore, the collision load (especially in the case of a small overlap collision) can be appropriately divided and the collision load can be effectively countered by the two load paths.
- the side member 2 extends in the longitudinal direction of the vehicle body, and the joint member 5 extends in the vertical direction. It is being extended.
- the side member 2 extending in the front-rear direction can efficiently receive a collision load through its linear load path.
- the joint member 5 extending in the vertical direction increases the contact area with the inclined surface 2g of the transition portion 2b, thereby improving the transmission efficiency of the collision load. Further, by extending the joint member 5 in the vertical direction, the front and rear length of the joint member 5 can be shortened, and the front overhang can be prevented from becoming long.
- the vehicle body structure of the present invention further includes the above-mentioned outrigger 11 and gusset plate 12. Therefore, the rear end portion of the side member 2 is firmly joined to the vehicle body from both sides by the outrigger 11 and the gusset plate 12. There is no need to extend the side member 2 on the lower surface of the floor panel 6, and the lower surface of the floor panel 6 can be made substantially flat. Further, since the lower surface of the floor panel 6 is reinforced by the outrigger 11 and the gusset plate 12, reinforcement within the vehicle interior is unnecessary or minimized, and the volume of the vehicle interior is not reduced.
- the floor panel 6 is welded to both the upper surface 13a and the side surface 13b of the side sill 13. Therefore, it is possible to effectively resist the load that pulls the side sill 13 apart laterally (particularly in the case of a small overlap collision). Further, since the joint portion of the floor panel 6 with the side sill 13 serves as an angle reinforcing member to reinforce the side sill 13, the rigidity of the vehicle body can also be improved.
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Abstract
車体構造は、閉断面を有するサイドメンバ(2)と、閉断面を有するフードリッジメンバ(4)と、フードリッジメンバ(4)の前端から下方に向けて延設された、閉断面を有するジョイントメンバ(5)と、を備えている。サイドメンバ(2)は、一定の第一水平幅を有する前部(2a)と、第一水平幅よりも小さい第二水平幅を有する後部(2c)と、前部(2a)と後部(2c)との間に設けられた水平幅が第一水平幅から第二水平幅へと徐変する移行部(2b)とを備えている。移行部(2b)の外側面には傾斜面(2g)が形成されており、ジョイントメンバ(5)の前端は傾斜面(2g)においてサイドメンバ(2)に接合されている。
Description
本発明は、車体構造に関する。
衝撃力が車両前部の角部に入力される衝突形態、いわゆる、スモールオーバーラップ衝突(スモールオフセット衝突とも言う)に対して有効な車体構造が要望されている。下記特許文献1は、スモールオーバーラップ衝突を考慮した車体前部構造を開示している。特許文献1に開示された車体前部構造は、先端が側外方に拡張されたサイドメンバと、サイドメンバの上方で前方に延出されたフードリッジメンバと、フードリッジメンバの前端か斜め下方に延出されたジョイントメンバとを備えている。
なお、上述したサイドメンバは、特許文献1ではサイドフレームと呼ばれている。上述したフードリッジメンバ及びジョイントメンバは、特許文献1では合わせてサイドメンバと呼ばれている。また、フードリッジメンバ及びジョイントメンバは、特許文献1では(サイドメンバの)アッパメンバ及びロアメンバとそれぞれ呼ばれている。
サイドメンバの前端とジョイントメンバの前端とは横に並んで配置され、その前方にクラッシュボックスが配置されている。クラッシュボックスの前端にはバンパレインフォースが取り付けられている。スモールオーバーラップ衝突時の衝突荷重は、クラッシュボックスを介してサイドメンバ及びジョイントメンバの両方に入力され、二つのロードパスによって伝達される。サイドメンバ及びジョイントメンバは、衝突荷重を伝達するだけでなく、衝突荷重を伝達しつつそれら自身の圧潰によってその衝突エネルギーを吸収する。
特許文献1に開示された車体前部構造では、サイドメンバの側外方に拡張された前端とジョイントメンバの前端とが横に並んで配置されている。このため、スモールオーバーラップ衝突時の衝突荷重が適切にサイドメンバ及びジョイントメンバの両方に入力されずに、二つのロードパスが有効に機能しないおそれがあった。従って、本発明の目的は、衝突荷重を適切に分岐させて、二つのロードパスにより有効に衝突荷重に対抗することのできる車体構造を提供することにある。
本発明の特徴に係る車体構造は、閉断面を有するサイドメンバと、閉断面を有するフードリッジメンバと、フードリッジメンバの前端から下方に向けて延設された、閉断面を有するジョイントメンバと、を備えている。サイドメンバは、一定の第一水平幅を有する前部と、第一水平幅よりも小さい第二水平幅を有する後部と、前部と後部との間に設けられた水平幅が第一水平幅から第二水平幅へと徐変する移行部とを備えている。移行部の外側面には側外方かつ後方に向けられた傾斜面が形成されており、ジョイントメンバの前端はこの傾斜面においてサイドメンバに接合されている。
上記特徴によれば、衝突荷重をサイドメンバ及びジョイントメンバに適切に分岐させて、二つのロードパスにより有効に衝突荷重に対抗することができる。
以下、図面を参照しつつ実施形態に係る車体構造について説明する。本実施形態の車体構造は、車体の左右に対称に構築される。従って、以下には、左側の構造を例に説明する。まず、本実施形態の車体構造における車体前部の構造について、図1~図4を参照しつつ説明する。本実施形態の車両はハイブリッド電気自動車(HEV)であり、車体前部には発電用の内燃機関及びモータジェネレータと車両駆動用のモータジェネレータとを収容するモータルームが設けられている。
図1に示されるように、モータルームと車室とを隔てるバルクヘッド1の下部から前方に向けてサイドメンバ2が延設されている。なお、サイドメンバ2の高さは後端に向けて徐々に大きくされ、サイドメンバ2の後端は車室のフロアパネル6の下面に潜り込んでいる(図3及び図5参照)。サイドメンバ2は、縦に長い長方形の閉断面を有している。後述するが、その閉断面の水平幅はサイドメンバの長さ方向に沿って変化する。
バルクヘッド1の上部、より詳しくは、バルクヘッド1の上部とAピラー3との接合部から前方に向けてフードリッジメンバ4が延設されている。即ち、フードリッジメンバ4は、サイドメンバ2の上方でサイドメンバ2と平行に前方に延設されている。ただし、平面視において、フードリッジメンバ4はサイドメンバよりも側外方に位置している。フードリッジメンバ4は、横に長い長方形の閉断面を有している。ただし、フードリッジメンバ4の高さは、Aピラー3(バルクヘッド1)の下部に向けて徐々に大きくされており、フードリッジメンバ4の閉断面は、その後部では縦に長い閉断面となる。
フードリッジメンバ4の前端からは、斜め下方に向けてジョイントメンバ5が延設されている。ただし、ジョイントメンバ5の端部近傍は、垂直に延在されている。即ち、フードリッジメンバ4及びジョイントメンバ5は連続的に形成されている。追って詳しく説明するが、ジョイントメンバ5の先端はサイドメンバ2の側面に接合されており、ジョイントメンバ5によってフードリッジメンバ4とサイドメンバ2とがつながれる。ジョイントメンバ5も、フードリッジメンバ4と同様に、基本的には横に長い長方形の閉断面を有している。ただし、追って詳しく説明するが、その先端近傍の垂直部の閉断面は若干異なる。即ち、フードリッジメンバ4及びジョイントメンバ5は、サイドメンバ2の側外方で、前輪の上方を囲むように配置されている。
なお、図1中の二点鎖線で示されるように、フードリッジメンバ4の前端からは、ラジエータを支持するラジエータコアサポートアッパメンバ(図示せず)へと続く、ハット形断面を有するエクステンションメンバ15も接合されている。サイドメンバ2、フードリッジメンバ4及びジョイントメンバ5は、プレス成形された鋼板を溶接することで形成されており、上述したように閉断面を有している。サイドメンバ2、フードリッジメンバ4及びジョイントメンバ5は、車体剛性を確保する主要部材であると共に、車両の前部衝突時には衝突荷重を受ける。これらのメンバは衝突荷重を伝達するロードパスとして機能する。また、これらのメンバは、衝突荷重が大きい場合は、衝突荷重を伝達しつつ、それら自身の圧潰によってその衝突エネルギーを吸収する。
サイドメンバ2の後部2cとフードリッジメンバ4とをつなぐようにストラットタワー7も設けられている。サイドメンバ2の前端にはプレート部材8を介してクラッシュボックス9が取り付けられている。左右のクラッシュボックス9をつなぐようにバンパレインフォースメント10が取り付けられている。クラッシュボックス9は、サイドメンバ2よりも潰れやすく作られており、衝突荷重が小さい場合は、クラッシュボックス9のみが圧潰してサイドメンバ2の変形を抑止する。即ち、衝突荷重が小さい場合は、クラッシュボックス9(及びバンパレインフォースメント10)のみを交換することで修理が可能となる。
図4の底面図に示されるように、サイドメンバ2は、その前方から順に、前部2a、移行部2b、及び、後部2cを備えている。サイドメンバ2は上述したように閉断面を有しているので、前部2a、移行部2b、及び、後部2cもそれぞれ閉断面を有している。前部2aは、サイドメンバ2の前端から所定長さの範囲に設けられており、一定の第一水平幅を有している。後部2cは、前部2aよりも後方に設けられており、前部2aの第一水平幅よりも小さい第二水平幅を有している。移行部2bは、前部2aと後部2cとの間に設けられており、その水平幅は第一水平幅から第二水平幅へと徐変する。
サイドメンバ2は、インナパネル2i及びアウタパネル2oがそれらの上下縁に形成されたフランジで溶接されて形成されている。図4中にはこの溶接されたフランジ2dが示されている。移行部2bの水平幅は、アウタパネル2oを前方に向けて徐々に側外方に拡張することで徐変されている。なお、後部2cの下面には、サスペンションが取り付けられるサブフレームの取付ブラケット2eが結合され、後部2cの外側面には、転舵されたタイヤとの干渉を避けるための凹部2fも設けられている(図2~図5参照)。移行部2bの外側面には、側外方かつ後方に向けられた傾斜面2gが形成されている。
ジョイントメンバ5の垂直延在部は、移行部2bの傾斜面2gにおいてサイドメンバ2に接合されている。より詳しくは、ジョイントメンバ5の表面が傾斜面2gに面接触された状態で、ジョイントメンバ5がサイドメンバ2に接合されている。図4に示されるように、ジョイントメンバ5の垂直延在部は、上述した横長の長方形断面が内側後方に向けて斜めに拡張することで形成された閉断面を有している。この内側後方に拡張された部分の傾斜部が移行部2bの傾斜面2gと面接している。
なお、本実施形態において、クラッシュボックス9も閉断面を有しており、その閉断面形状はサイドメンバ2の前部2aの閉断面形状と同じである。そして、クラッシュボックス9と前部2aとは水平及び垂直にズレることなくプレート部材8を介して連結されている。従って、クラッシュボックス9からサイドメンバ2の前部2aへと、プレート部材8を介して衝突荷重が効率よく伝達される。
図1~図3に示されるように、移行部2bにおけるサイドメンバ2とジョイントメンバ5の接合部において、サイドメンバ2は車体の前後方向に延設し、かつ、ジョイントメンバ5は垂直方向に延設している。なお、図4に示されるように、ジョイントメンバ5の端部は下方に向けて開放されておらず、底板5aが取り付けられて閉じられている。
スモールオーバーラップ衝突時には、車体前部の左側及び右側に対称に構築される上述した構造の一方のみで衝突荷重を受ける。このとき、図4に示されるように、障害物Xは車体に対して後方に相対移動し、衝突荷重は、まず、バンパレインフォースメント10及びクラッシュボックス9に入力される。クラッシュボックス9は圧潰し、衝突荷重は、サイドメンバ2の前部2aに伝達される。さらに、衝突荷重は、移行部2bにおいて、後部2cへのロードパス及びジョイントメンバ5へのロードパスへと伝達される。
即ち、衝突荷重に対してサイドメンバ2のロードパスとジョイントメンバ5及びフードリッジメンバ4のロードパスとで有効に対抗できる。本実施形態では、衝突荷重は、サイドメンバ2の前部2aで確実に受けられてから、移行部2bで二つのロードパスに分岐される。従って、二つのロードパスにより衝突荷重に確実に対抗できる。車体前部での衝突荷重に有効に対抗でき、車体前部での衝突エネルギーの吸収効率が向上するため、車室の補強を低減することもできる。
移行部2bにおけるロードパスの分岐において、サイドメンバ2のロードパスでは、水平幅が段階的に小さくなる前部2a、移行部2b及び後部2cによって衝突荷重が確実に伝達される。サイドメンバ2は、衝突荷重によって座屈する場合、その縦長の閉断面のために水平に座屈する。一方、ジョイントメンバ5及びフードリッジメンバ4のロードパスでは、側外方かつ後方に向けられた傾斜面2gによって、衝突荷重が移行部2bからジョイントメンバ5へと確実に伝達される。ジョイントメンバ5及びフードリッジメンバ4は、衝突荷重によって座屈する場合、その横長の閉断面のために垂直に座屈する。
ここで、移行部2bにおいて、サイドメンバ2は車体の前後方向に延設し、かつ、ジョイントメンバ5は垂直方向に延設している。前後方向に伸びるサイドメンバ2は、衝突荷重をその直線的なロードパスによって効率よく受けることができる。垂直方向に延びるジョイントメンバ5は、移行部2bの傾斜面2gとの接触面積を増やして衝突荷重の伝達効率を向上させることができる。また、ジョイントメンバ5を垂直方向に延設することで、ジョイントメンバ5の前後長を短くでき、フロントオーバーハングが長くなるのを防止できる。
移行部2bから垂直方向に延びるジョイントメンバ5の先端への衝撃荷重の伝達において、ジョイントメンバ5の閉断面が潰れると伝達効率が低下する。上述した底板5aはジョイントメンバ5の閉断面の潰れを防止する。また、衝撃荷重が大きく、移行部2bよりも前方の車体構造が全て潰れてしまった場合は、サイドメンバ2(移行部2b及び後部2c)に加えて、ジョイントメンバ5の垂直延在部でも衝撃荷重を効率よく受けることができる。この場合も、引き続き二つのロードパスは有効である。
スモールオーバーラップ衝突だけでなく、車体の左右に対称に構築される上述した構造の両方で衝撃荷重を受けることのできるフルラップ全面衝突でも同様に上述した利点は得られる。しかし、上述した構造によれば、車体の左側及び右側の一方のみにおいて、スモールオーバーラップ衝突時に二つのロードパスにより有効に衝突荷重に対抗することができる。
次に、図5を参照しつつ、本実施形態に係る車体構造の更なる特徴を説明する。本実施形態では、サイドメンバ2のバルクヘッド1及びフロアパネル6との接合部に、アウトリガ11に加えてガセットプレート12も設けられている。アウトリガ11は、フロアパネル6の下面に接合されて、サイドメンバ2の後端部とサイドシル13とをつないでいる。アウトリガ11によって、サイドメンバ2のロードパスがサイドシル13へと延長される。ガセットプレート12は、サイドメンバ2の後端部のサイドシル13とは反対側においてフロアパネル6の下面に接合されて、サイドメンバ2の後端部をフロアパネル6に接合している。
本実施形態の車両は上述したようにHEVであり、フロアパネル6の前端中央には比較的小さいセンタトンネル14が形成されている。モータルーム内の内燃機関から延出された排気管、及び、モータルーム内のモータジェネレータなどとフロアパネル6下方に搭載されたバッテリパック(図示せず)とを電気的に接続するケーブルがセンタトンネル14内に配設される。ガセットプレート12は、このセンタトンネル14とサイドメンバ2の後端部との間に接合されている。
アウトリガ11は、底面視でほぼ直角台形状を有しており、フロアパネル6の下面に接合されることでフロアパネル6と共に閉断面を形成する。アウトリガ11の後縁は、フロアパネル6の下面に接合されている。アウトリガ11の斜めの前縁は、上方に立ち上げられてからバルクヘッド1の下縁に接合されている。アウトリガ11の内端は、サイドメンバ2の後端部の底面及び外側面に接合されている。アウトリガ11の外端は、サイドシル13の最先端部の内側面に接合されている。
ガセットプレート12も、底面視でアウトリガ11の形状とほぼ対称なほぼ直角台形状を有しており、フロアパネル6の下面に接合されることで、フロアパネル6と共に閉断面を形成する。ガセットプレート12の後縁は、フロアパネル6の下面に接合されている。ガセットプレート12の斜めの前縁は、バルクヘッド1の下縁及びサイドメンバ2の内側面に接合されている。ガセットプレート12の内端は、センタトンネル14に沿ってフロアパネル6に接合されている。ガセットプレート12の外端は、サイドメンバ2の下面に接合されている。
サイドメンバ2の後端部は、アウトリガ11及びガセットプレート12によって両側から強固に車体に接合される。このため、サイドメンバ2をフロアパネル6の下面上に延設する必要がなくなり、フロアパネル6の下面をほぼ平坦にできる。この結果、フロアパネル6の下方にバッテリパックを搭載させやすく、バッテリパックの容積を減じることもない。また、フロアパネル6の下面でアウトリガ11及びガセットプレート12による補強を行うため、車室内での補強が不要又は最小限になり、車室容積を減じることもない。
サイドメンバ2によって伝達される衝突荷重は、アウトリガ11によってサイドシル13へと更に伝達されると共に、アウトリガ11及びガセットプレート12によってフロアパネル6にも伝達される。従って、衝突荷重に有効に対抗することができる。なお、衝突荷重のフロアパネル6への伝達時には、アウトリガ11及びガセットプレート12の前縁が後方に向けて広がるように配置されるので、衝突荷重を好適に分散させることができる。また、サイドメンバ2の後端部がアウトリガ11及びガセットプレート12によってしっかりと支持されるので、衝撃荷重によってサイドメンバ2の前方部を確実に圧潰させて衝突エネルギーを確実に吸収することができる。
次に、図6を参照しつつ、本実施形態に係る車体構造の更なる特徴を説明する。スモールオーバーラップ衝突時には、上述したように、車体前部の左側及び右側に対称に構築された上述した構造の一方のみで衝突荷重を受ける。衝突荷重が大きい場合、車体前部のみで衝突エネルギーを吸収しきれず、サイドシル13の前端にも衝突荷重が入力される場合がある。サイドシル13の前端には、上述したアウトリガ11を経由した衝突荷重や、衝突によって車体に対して後方に相対移動された前輪との接触による荷重が入力される。
サイドシル13の前端に上述した衝突荷重が入力されると、サイドシル13には外方に湾曲させようとする荷重が作用する。即ち、サイドシル13をフロアパネル6から側外方に引き離す荷重が作用する。本実施形態では、この側外方への荷重に有効に対抗し得る構造も構築されている。図6は、図5中のVI-VI線断面図である。図6に示されるように、フロアパネル6はサイドシル13の上面及び内側面に溶接(スポット溶接又は線溶接)されている。図6中の*で示される位置が溶接位置である。鋼板同士を面接させての溶接部は、鋼板のグレードにも左右されるが、せん断強度(接合面内方向の強度)の方が、剥離強度(接合面に垂直な方向の強度)よりも高い。
そこで、本実施形態では、フロアパネル6が、サイドシル13の側面13bだけでなく、上面13aにも溶接されている。本実施形態では、図6に示される断面図上では、フロアパネル6は、サイドシル13の上面13aに一箇所で溶接され、サイドシル13の側面13bに二箇所で溶接されている。サイドシル13の上面13aはほぼ水平であり、上面13aに接合されるフロアパネル6の面上の溶接部には、上述したフロアパネル6からサイドシル13を側外方に引き離す荷重がせん断荷重として作用する。一方、サイドシル13の側面13bに接合されるフロアパネル6の面上の溶接部には、上述したフロアパネル6からサイドシル13を側外方に引き離す荷重が剥離荷重として作用する。
このように、フロアパネル6をサイドシル13の上面13a及び側面13bの両方に溶接することで、サイドシル13を側外方に引き離す荷重に対して有効に対抗することができる。即ち、フロアパネル6とサイドシル13との接合部は、せん断と剥離の両方に対して有効に対応することができる。また、上面13aと溶接されるフロアパネル6の第一面6aと側面13bと溶接されるフロアパネル6の第二面6bとは、アングル補強部材としてサイドシル13を補強するので、車体剛性を向上させることもできる。
本発明の車体構造によれば、当該車体構造が、閉断面を有する上述したサイドメンバ2、フードリッジメンバ4及びジョイントメンバ5を備える。サイドメンバ2は、一定の第一水平幅を有する前部2aと、第一水平幅よりも小さい第二水平幅を有する後部2cと、前部2aと後部2cとの間に設けられた水平幅が第一水平幅から第二水平幅へと徐変する移行部2bとを備えている。ジョイントメンバ5の前端が、移行部2bの側外方かつ後方に向けられた傾斜面2gにおいてサイドメンバ2に接合されている。
このため、(特にスモールオーバーラップ衝突時の)衝突荷重は、サイドメンバ2の前部2aを経て、移行部2bおいて、確実にサイドメンバ2の後部2cへのロードパスとジョイントメンバ5及びフードリッジメンバ4のロードパスとの両方に確実に伝達される。前部2aを経てからロードパスが分岐されるため、サイドメンバ2の後部2cへのロードパス及びジョイントメンバ5及びフードリッジメンバ4のロードパスの何れか一方にのみにしか伝達されないということはない。従って、(特にスモールオーバーラップ衝突時の)衝突荷重を適切に分岐させて、二つのロードパスにより有効に衝突荷重に対抗することができる。
ここで、本発明の車体構造によれば、移行部2bにおけるサイドメンバ2とジョイントメンバ5の接合部において、サイドメンバ2は車体の前後方向に延設し、かつ、ジョイントメンバ5は垂直方向に延設している。前後方向に伸びるサイドメンバ2は、衝突荷重をその直線的なロードパスによって効率よく受けることができる。垂直方向に延びるジョイントメンバ5は、移行部2bの傾斜面2gとの接触面積を増やして衝突荷重の伝達効率を向上させている。また、ジョイントメンバ5を垂直方向に延設することで、ジョイントメンバ5の前後長を短くでき、フロントオーバーハングが長くなるのを防止できる。
また、本発明の車体構造は、上述したアウトリガ11とガセットプレート12とをさらに備えている。このため、サイドメンバ2の後端部は、アウトリガ11及びガセットプレート12によって両側から強固に車体に接合される。サイドメンバ2をフロアパネル6の下面上に延設する必要がなくなり、フロアパネル6の下面をほぼ平坦にできる。また、フロアパネル6の下面でアウトリガ11及びガセットプレート12による補強を行うため、車室内での補強が不要又は最小限になり、車室容積を減じることもない。
さらに、本発明の車体構造によれば、フロアパネル6が、サイドシル13の上面13a及び側面13bの両方に溶接される。このため、(特にスモールオーバーラップ衝突時の)サイドシル13を側外方に引き離す荷重に対して有効に対抗することができる。また、フロアパネル6のサイドシル13との接合部がアングル補強部材としてサイドシル13を補強するので、車体剛性を向上させることもできる。
1 バルクヘッド
2 サイドメンバ
2a (サイドメンバ2の)前部
2b (サイドメンバ2の)移行部
2c (サイドメンバ2の)後部
2g (移行部2bの)傾斜面
3 Aピラー
4 フードリッジメンバ
5 ジョイントメンバ
6 フロアパネル
11 アウトリガ
12 ガセットプレート
13 サイドシル
13a (サイドシル13の)上面
13b (サイドシル13の)側面
2 サイドメンバ
2a (サイドメンバ2の)前部
2b (サイドメンバ2の)移行部
2c (サイドメンバ2の)後部
2g (移行部2bの)傾斜面
3 Aピラー
4 フードリッジメンバ
5 ジョイントメンバ
6 フロアパネル
11 アウトリガ
12 ガセットプレート
13 サイドシル
13a (サイドシル13の)上面
13b (サイドシル13の)側面
Claims (4)
- 車体構造であって、
車体の前部と車室とを隔てるバルクヘッドの下部から前方に向けて延設された、閉断面を有するサイドメンバと、
前記バルクヘッドの上部とAピラーとの接合部から前方に向けて延設された、閉断面を有するフードリッジメンバと、
前記フードリッジメンバの前端から下方に向けて延設された、閉断面を有するジョイントメンバと、を備えており、
前記サイドメンバは、その前端から所定長さの範囲に設けられた一定の第一水平幅を有する前部と、前記前部より後方に設けられた前記第一水平幅よりも小さい第二水平幅を有する後部と、前記前部と前記後部との間に設けられた水平幅が前記第一水平幅から前記第二水平幅へと徐変する移行部とを備えており、
前記移行部の外側面には、側外方かつ後方に向けられた傾斜面が形成されており、
前記ジョイントメンバの前端が、前記移行部の前記傾斜面において前記サイドメンバに接合されている、車体構造。 - 請求項1に記載の車体構造であって、
前記移行部における前記サイドメンバと前記ジョイントメンバの接合部において、前記サイドメンバは前記車体の前後方向に延設し、かつ、前記ジョイントメンバは垂直方向に延設している、車体構造。 - 請求項1又は2に記載の車体構造であって、
前記車室のフロアパネルの下面に接合されて、前記サイドメンバの後端部とサイドシルとをつなぐアウトリガと、
前記サイドメンバの前記後端部の前記サイドシルとは反対側において前記フロアパネルの下面に接合されて、前記後端部を前記フロアパネルに接合するガセットプレートとをさらに備えている、車体構造。 - 請求項3に記載の車体構造であって、
前記フロアパネルが、前記サイドシルの上面及び側面の両方に溶接されている、車体構造。
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---|---|---|---|
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Citations (4)
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JP2013193572A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Honda Motor Co Ltd | 車体前部構造 |
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US20180229777A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-16 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle floor pan |
JP2021046166A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 本田技研工業株式会社 | 車体前部構造 |
-
2022
- 2022-04-27 WO PCT/JP2022/019149 patent/WO2023209889A1/ja active Application Filing
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