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メンバ構造 - 日産自動車株式会社
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発明の名称 メンバ構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15439(P2007−15439A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−196313(P2005−196313)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100082670
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
発明者 園山 大介 / 森本 尚
要約 課題
車体のメンバに作用する曲げモーメント及び軸力の荷重を分担して受けてエネルギ吸収効率の向上を図ったメンバ構造を提供する。

解決手段
車体に設けられ、この車体への衝撃荷重入力時に長手方向および曲げ方向に衝撃荷重が入力され且つ閉断面17を形成するともに所定方向に延びたメンバ13と、このメンバ13の閉断面17内に配置され、且つ並列に連接された複数の筒状部材20,21とを備えたメンバ構造であって、閉断面17を少なくとも2つに分割し、この分割された一方の閉断面17B内に、長手方向に沿って軸線が延びるように複数の筒状部材21を設置し、他方の閉断面17A内に、メンバ13の曲げ方向に軸線が延びるように複数の筒状部材20を設置してある。
特許請求の範囲
【請求項1】
車体に設けられ、この車体への衝撃荷重入力時に長手方向および曲げ方向に衝撃荷重が入力され且つ閉断面を形成するとともに所定方向に延びたメンバと、
このメンバの閉断面内に配置され、且つ並列に連接された複数の筒状部材とを備えたメンバ構造であって、
前記閉断面を少なくとも2つに分割し、この分割された一方の閉断面内に、前記長手方向に沿って軸線が延びるように前記複数の筒状部材を設置し、
他方の閉断面内に、メンバの曲げ方向に軸線が延びるように前記複数の筒状部材を設置したことを特徴とするメンバ構造。
【請求項2】
前記閉断面は、曲げ方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項1に記載のメンバ構造。
【請求項3】
前記閉断面を曲げ方向に沿って分割し、曲げ方向の圧縮力が作用する側の分割閉断面内に、前記曲げ方向に軸線が延びるように複数の筒状部材を設置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のメンバ構造。
【請求項4】
前記閉断面を曲げ方向に沿って分割し、曲げモーメントによって引張力が作用する側の分割閉断面内に、前記長手方向に軸線が延びるように複数の筒状部材を設置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のメンバ構造。
【請求項5】
前記筒部材の横断面形状が六角形または方形であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のメンバ構造。
【請求項6】
前記閉断面の一端の上端から他端の下端を結ぶ傾斜線で前記閉断面が分割されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のメンバ構造。
【請求項7】
前記閉断面は、前記長手方向に垂直かつ曲げ方向に沿って垂直な方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項1に記載のメンバ構造。
【請求項8】
前記閉断面の上端の中央位置から左右方向に行くにしたがって下がる2つの傾斜線で前記閉断面を分割したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のメンバ構造。
【請求項9】
前記閉断面の分割は仕切板によって行われ、この仕切板はメンバに接合されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載のメンバ構造。
【請求項10】
前記メンバは、車両フロアに車幅方向に設置されたクロスメンバであり、
前記長手方向に軸線が延びる複数の筒状部材の一端をサイドシルに固定し、その他端をエクステンションサイドメンバまたはトンネルパネルに固定したことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載のメンバ構造。


発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、車体の例えばクロスメンバ等のメンバの補強を図ったメンバ構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、車体のメンバ(例えば、車両フロアに車幅方向に配設されたクロスメンバ)の補強構造としては、閉断面を有する中空のクロスメンバ内に、両側に平面視が波状(凹凸状)の側壁部を有する補強部材を設けて、曲げモーメントに対する剛性の向上を図ったものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平9−25864号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記従来のメンバ(クロスメンバ)は、車体の衝撃荷重入力時に、メンバに曲げモーメントと長手方向への軸力(圧縮力)とが作用し、上記曲げモーメントに対しては波状の補強部材が荷重を受けるが、軸力に対してはクロスメンバ断面のみで抵抗し、波状の補強部材は軸力に対してはほとんど寄与しないため、エネルギ吸収効率が悪いという問題があった。
【0004】
本発明は、車体の衝撃荷重入力時にメンバに作用する曲げモーメント及び軸力の荷重を分担して受けてエネルギ吸収効率の向上を図ったメンバ構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、車体に設けられ、この車体への衝撃荷重入力時に長手方向および曲げ方向に衝撃荷重が入力され且つ閉断面を形成するとともに所定方向に延びたメンバと、このメンバの閉断面内に配置され、且つ並列に連接された複数の筒状部材とを備えたメンバ構造である。このメンバ構造では前記閉断面を少なくとも2つに分割し、この分割された一方の閉断面内に、前記長手方向に沿って軸線が延びるように前記複数の筒状部材を設置し、他方の閉断面内に、メンバの曲げ方向に軸線が延びるように前記複数の筒状部材を設置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、閉断面を少なくとも2つに分割し、この分割された一方の閉断面内にメンバの長手方向に沿って軸線が延びるように複数の筒状部材を設置し、他方の閉断面内にメンバの曲げ方向に軸線が延びるように複数の筒状部材を設置したので、メンバの長手方向の入力は一方の閉断面内の複数の筒状部材で受け、メンバの曲げ方向の入力は他方の閉断面内の複数の筒状部材で受けるので、車体に入力される衝撃荷重のエネルギー吸収効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明に係わるメンバ構造の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0008】
図1において、10は車体であり、この車体10の側方に設けたサイドシル12とトンネルメンバ40との間にクロスメンバ13が設けられている。14はエクステンションサイドメンバである。
【0009】
クロスメンバ13は、図2に示すように、上壁部13Aと、この上壁部13Aの両側に形成された側壁部13B,13Bと、この側壁部13B,13Bの下部に形成されたフランジ13bとを有しており、断面がハット状に形成されている。フランジ13bは車体フロア15に接合されており、この車体フロア15によってクロスメンバ13は閉断面17を形成している。
【0010】
この閉断面17は、仕切板18によって曲げ方向(図2においては上下方向)に沿って2つの分割閉断面17A,17Bに分割されている。仕切板18は、両側に形成した折曲片18aを有しており、この折曲片18aがクロスメンバ13の側壁部13Bに接合されている。
【0011】
分割閉断面17A内には、並列に連接された複数の筒状部材20が配置されている。筒状部材20は、曲げ方向に沿ってのびている。すなわち、筒状部材20の軸線が、曲げ方向としての上下方向に延びている。換言すれば、筒状部材20の孔が図2において上下方向に延びており、その横断面形状がほぼ正6角形となっている。
【0012】
分割閉断面17B内には、並列に連接された複数の筒状部材21が配置されており、筒状部材21の軸線は、クロスメンバ13の長手方向に延びている。すなわち、筒部材21の孔は、クロスメンバ13の長手方向に沿って延びていて、その断面形状がほぼ正6角形となっている。
【0013】
筒状部材20,21は、図4および図5に示す、サイドシル12とエクステンションサイドメンバ14との間の区間26のクロスメンバ13の閉断面内17(図2参照)に配置されている。そして、筒状部材21の一端がサイドシル12に固定され、筒状部材21の他端がエクステンションサイドメンバ14に固定されている。
【0014】
上記のように構成されているクロスメンバ13の製作手順の一例を図3により説明する。
【0015】
図3(a)において、仕切り板18と筒状部材20との間にフィルム状接着剤23を介在させて互いに接着させることにより、筒状部材20の下端部は仕切り板18に接着される。
【0016】
これにより、図3(b)に示すように、仕切り板18と筒状部材20とが一体のユニット24が形成される。
【0017】
次に、図3(c)に示すように、筒状部材20とクロスメンバ13の上壁部13Aとの間にフィルム状接着剤25を介在させた状態でユニット24をクロスメンバ13内に格納させることで、筒状部材20の上端部はクロスメンバ13の上壁部13Aの内面に接着される。
【0018】
そして、仕切板18の折曲片18aをクロスメンバ13の側壁部13Bに接合する。この後、仕切板18の下側に筒状部材21を入れ、クロスメンバ13のフランジ13bを車体フロア15に接合する。
【0019】
次に、上記のように構成されるメンバ構造の作用について説明する。
【0020】
車体10の横方向から衝撃荷重11(図11参照)が入力すると、クロスメンバ13には長手方向である軸力30(図6参照)と、クロスメンバ13が車体10の下部に設けられていることにより曲げモーメントM(図6参照)とが作用する。この曲げモーメントMにより、図11に示すように、クロスメンバ13の上壁部13Aに座屈13aが発生する。
【0021】
この座屈13aの発生の際に、クロスメンバ13の分割閉断面17A内に軸線が曲げ方向(図6では上下方向)に延びた複数の筒状部材20が配置されていることにより、その曲げ方向の入力を複数の筒状部材20が受けることになる。すなわち、複数の筒状部材20が曲げモーメントMのエネルギーを吸収する。
【0022】
他方、クロスメンバ13の分割閉断面17B内に軸線が長手方向に延びた複数の筒状部材21が配置されていることにより、この複数の筒状部材21がクロスメンバ13の長手方向の入力を受ける。すなわち、複数の筒状部材21がクロスメンバ13に入力する軸力30のエネルギーを吸収する。
【0023】
このように、筒状部材20が曲げモーメントMのエネルギーを吸収し、筒状部材21が軸力30のエネルギーを吸収するので、車体に入力する衝撃荷重のエネルギーの吸収効率を向上させることができる。
【0024】
さらに、筒状部材21の一端がサイドシル12に固定され、筒状部材21の他端がエクステンションサイドメンバ14に固定されているので、この筒状部材21に偏心することなく軸力を作用させることができ、このためエネルギー吸収効率を高めることができる。
【0025】
また、図6に示すように、クロスメンバ13に曲げモーメントMが発生すると、クロスメンバ13の分割閉断面17B側に長手方向に沿って引張力が作用するが、この分割閉断面17B内には複数の筒状部材21がその長手方向に軸線が沿って配置されていることにより、その引張力に対して効果的に反力を出すことができる。すなわち、その引張力のエネルギーを複数の筒部材21が効率よく吸収する。
【0026】
他方、クロスメンバ13の曲げモーメントMの発生により、図6(a)に示すように、クロスメンバ13の分割閉断面17A側に曲げ方向(図6では上下方向)に沿って圧縮力が作用するが、軸線が曲げ方向に沿って延びた複数の筒状部材20が配置されていることにより、その筒状部材20が一定の荷重を支えながら潰れていく。このため、曲げ方向の圧縮力に対するエネルギー吸収量を高めることができる。
【0027】
この第1実施例では、図2及び図6(a)に示すようにクロスメンバ13を車体フロア15の上に設けているが、図6(b)に示すようにクロスメンバ13を車体フロア15の下に設けても、上記と同様な効果を得ることができる。
【0028】
また、第1実施例では、筒状部材20,21は図4に示すクロスメンバ13の区間26の閉断面17内に配置されているが、図5に示すように、クロスメンバ13′の区間26Aの閉断面内に筒状部材20,21を配置し、筒状部材21の一端をサイドシル12に固定し、筒状部材21の他端をトンネルメンバ40に固定してもよい。
【0029】
図7は、クロスメンバ13内に設けられる筒状部材の横断面形状の他の例を示している。
【0030】
第1実施例における筒状部材20及び筒状部材21の横断面形状は6角形である場合について説明したが、横断面形状は6角形に限らず、例えば図7に示す筒状部材20A,筒状部材21Aのように方形であってもよい。
【0031】
このように、筒状部材20A及び筒状部材21Aの横断面形状を方形にすることにより、複数の筒状部材20A及び筒状部材21Aを低コストで容易に連接して形成することができる。
【実施例2】
【0032】
図8は、第2実施例のクロスメンバ13を示している。
【0033】
図8において、クロスメンバ13の閉断面17は、閉断面17の一方(右側壁部13B)の上端から他方(左側壁部13B)の下端を結ぶ斜線の位置に設けられた仕切り板18Aにより上部側の分割閉断面17Cと下部側の分割閉断面17Dとにそれぞれ分割されている。
【0034】
分割閉断面17Cには、軸線方向(セル方向)が曲げ方向(図8では上下方向)を向く筒状部材20が配置され、分割閉断面17Dには軸線方向がクロスメンバ13の長手方向を向く筒状部材21が配置されている。
【0035】
このように構成することにより、クロスメンバ13は、図8において左側に大きな圧縮力が作用し、右側に大きな引張力が作用する箇所に使用することができる。
【実施例3】
【0036】
図9は、第3実施例のクロスメンバ13を示している。
【0037】
図9において、クロスメンバ13の閉断面17は、縦方向に配置された仕切り板18Bによって左側の閉断面17Eと右側の閉断面17Fとに分割されている。
【0038】
左側の分割閉断面17E内には、曲げ方向に沿って軸線が向いている複数の筒状部材20が配置され、右側の分割閉断面17F内には、クロスメンバ13の長手方向に沿うように軸線が向いている複数の筒状部材21が配置されている。
【0039】
このように構成することにより、クロスメンバ13は、左側に曲げ方向の圧縮力が作用すると共に、右側にクロスメンバ13の長手方向に沿う引張力が作用する箇所に使用することができる。
【実施例4】
【0040】
図10は、第4実施例のクロスメンバ13を示している。
【0041】
図10において、クロスメンバ13の閉断面17は、上壁部13Aの内面中央から左右方向に行くにしたがって次第に下がる1対の仕切り板(山型の仕切り板)18Cにより上部側の分割閉断面17Gと下部側の分割閉断面17Hとに区画されている。
【0042】
上部側の分割閉断面17Gには、軸線方向が曲げ方向に沿って向いている複数の筒状部材20が配置され、下部側の分割閉断面17Hには、軸線方向がクロスメンバ13の長手方向に沿うように向いている複数の筒状部材21が配置されている。
【0043】
このように構成されたクロスメンバ13は、クロスメンバ13の左右側に大きな圧縮力が作用し、下部中央には大きな引張力が作用する箇所に使用することができる。
【0044】
なお、本発明に係わるメンバ13として、車体10の車幅方向に配設されるクロスメンバを例にして説明したが、メンバ13はクロスメンバに限らず、車体10を構成する他の部材(例えば、サブメンバ)に使用することは可能である。この場合、閉断面17が異なる形状で仕切られた図8ないし図10のクロスメンバ13を選択的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係わるメンバとしてのクロスメンバが適用された車体の斜視図である。
【図2】本発明の第1実施例に係わるクロスメンバの一部を示す縦断斜視図である。
【図3】同じく、クロスメンバの製作手順を示す分解斜視図である。
【図4】同じく、クロスメンバ内に設けられる筒状部材の設置区画を示す車体の斜視図である。
【図5】同じく、クロスメンバ内に設けられる筒状部材の設置区画を示す車体の斜視図である。
【図6】同じく、(a)は車体フロアの上部に設けられたクロスメンバに作用する曲げモーメント及びこれによる圧縮力及び引張力の作用図、(b)は車体フロアの下部に設けられたクロスメンバに作用する曲げモーメント及びこれによる圧縮力及び引張力の作用図である。
【図7】同じく、クロスメンバ13内に設けられる筒状部材の横断面形状の他の例を示す斜視図である。
【図8】本発明の第2実施例に係わるクロスメンバの一部を示す縦断斜視図である。
【図9】本発明の第3実施例に係わるクロスメンバの一部を示す縦断斜視図である。
【図10】本発明の第4実施例に係わるクロスメンバの一部を示す縦断斜視図である。
【図11】車体側部に衝撃荷重が入力したときのクロスメンバの変形状態を示す車体の斜視図である。
【符号の説明】
【0046】
10 車体
13 クロスメンバ(メンバ)
14 エクステンションサイドメンバ
17 閉断面
17A 一方の分割閉断面
17C 一方の分割閉断面
17E 一方の分割閉断面
17G 一方の分割閉断面
17B 他方の分割閉断面
17D 他方の分割閉断面
17F 他方の分割閉断面
17H 他方の分割閉断面
18 仕切り板
18A 仕切り板
18B 仕切り板
18C 仕切り板
20 (軸線方向が圧縮方向を向く)筒状部材
21 (軸線方向が引張方向を向く)筒状部材
30 クロスメンバに入力する軸力
M クロスメンバに作用する曲げモーメント
31 クロスメンバに作用する圧縮力
32 クロスメンバに作用する引張力




 

 


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