(57)【要約】【課題】衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与する部分を付加することで、塑性変形量を抑えつつ衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能を向上させるシンプルな断面凹凸形状の車両用骨格構造を提供する。【解決手段】２つの長辺壁部８,９と、長辺壁部よりも全長が小さい２つの短辺壁部１０,１１とで閉断面が構成される車両用骨格構造２であって、２つの長辺壁部は、それぞれ閉断面内側方向に凸設された第１変形部１２及び第２変形部１３を有し、双方の変形部は、重心点に対して点対称な位置関係で、かつ、短辺壁部の中点を相互に結ぶ仮想線１６を横切らないように設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面において、互いに対向して配置された２つの長辺壁部と、２つの前記長辺壁部の両端同士を繋ぐと共に、互いに対向して配置され、前記長辺壁部よりも全長が小さい２つの短辺壁部と、で閉断面が構成される車両用骨格構造であって、
２つの前記長辺壁部は、それぞれ閉断面内側方向に凸設された第１変形部及び第２変形部を有し、
前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記横断面の重心点に対して点対称な位置関係で、かつ、前記短辺壁部の中点を相互に結ぶ仮想線を横切らないように設けられている車両用骨格構造。
【請求項２】
前記第１変形部及び前記第２変形部は、互いに対向しない位置関係に設定されている請求項１に記載の車両用骨格構造。
【請求項３】
一方の前記長辺壁部において、前記第１変形部から一方の前記短辺壁部までの距離を第１距離とし、前記第１変形部から他方の前記短辺壁部までの距離を第２距離とすると、
他方の前記長辺壁部において、前記第２変形部から一方の前記短辺壁部までの距離は、前記第２距離と同一であり、前記第２変形部から他方の前記短辺壁部までの距離は、前記第１距離と同一である請求項１又は２に記載の車両用骨格構造。
【請求項４】
前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記長辺壁部における閉断面内側方向に向けて互いに対向して延出する２つの延出辺を有し、
双方の前記延出辺の全長は、前記第１距離と同一である請求項３に記載の車両用骨格構造。
【請求項５】
双方の前記短辺壁部の全長は、前記第２距離と同一である請求項３又は４に記載の車両用骨格構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、フロントサイドメンバ、フロアサイドメンバ、リアサイドメンバなどの車両用骨格構造に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、車両衝突時における乗員保護のため、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収と客室空間（キャビン）の確保が要求されている。この要求に応えるために、車体（ボデー）には、例えばフルラップ前面衝突やオフセット前面衝突など、各種の車両衝突に対応した車両用骨格構造が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。車両用骨格構造は、車両衝突に際し、自身が塑性変形しつつ衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収し、これにより、客室空間（キャビン）を確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６６００１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、車両用骨格構造には、塑性変形量を抑えつつ衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能の向上が求められている。これに応える方法としては、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与する部分を車両用骨格構造に新たに付加する方法が想定される。例えば、車両用骨格構造の一部を凸凹に変形させて、複数の変形部や稜線部を新たに構成する。
【０００５】
ところで、車両用骨格構造には、例えばボルトや他の構造物などが混在し、上記した変形部や稜線部を新たに構成する場所に制約がある。この場合、例えばボルトや他の構造物などを避けるように、車両用骨格構造の一部を凸凹に変形させることが考えられる。しかし、そうすると複雑な断面凹凸形状となり、その結果、かかる断面凹凸形状の車両用骨格構造は、製造できないか、或いは、製造に要する手間や時間がかかり生産効率が低下してしまうことは否めない。
【０００６】
本発明の目的は、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与する部分を付加することで、塑性変形量を抑えつつ衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能を向上させるシンプルな断面凹凸形状の車両用骨格構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、２つの長辺壁部と、長辺壁部よりも全長が小さい２つの短辺壁部とで閉断面が構成される車両用骨格構造であって、２つの長辺壁部は、それぞれ閉断面内側方向に凸設された第１変形部及び第２変形部を有し、双方の変形部は、重心点に対して点対称な位置関係で、かつ、短辺壁部の中点を相互に結ぶ仮想線を横切らないように設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与する部分を付加することで、塑性変形量を抑えつつ衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能を向上させるシンプルな断面凹凸形状の車両用骨格構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用骨格構造が適用された車両の斜視図。
【図２】図１の車両用骨格構造を拡大した斜視図。
【図３】車両用骨格構造の斜視図。
【図４】車両用骨格構造の断面図。
【図５】他の構成に係る車両用骨格構造の断面図。
【図６】車両衝突時における車両用骨格構造の変形状態の模式図。
【図７】車両衝突時における変位ストロークとエネルギ吸収量との関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「一実施形態の構成」  
図１は、車両１に搭載された本実施形態に係る車両用骨格構造２の斜視図である。車両１としては、例えば、ガソリン自動車、ディーゼル車、ハイブリッド車、電気自動車などが想定されるが、特に限定されるものではない。図１では、車両前後方向Ｄｈに対して、車幅方向Ｄｗ、車高方向（車両上下方向）Ｄｇが規定され、これら三者は互いに直交した位置関係を有している。
【００１１】
車両用骨格構造２としては、例えば、フロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、フロアサイドメンバなどが挙げられる。フロントサイドメンバは、車両前部の剛性（強度）を一定に保つために、また、リアサイドメンバは、車両後部の剛性（強度）を一定に保つために、それぞれ車体（ボデー）下部の車幅方向Ｄｗ両側に配置され、車両前後方向Ｄｈに延在している。そして、フロアサイドメンバは、フロントサイドメンバとリアサイドメンバとの間に設けられている。
【００１２】
図１の例では、車両用骨格構造２として、フロアサイドメンバ２が示されている。フロアサイドメンバ２は、車高方向（車両上下方向）Ｄｇで見て客室空間（キャビン）の下部に設けられている。フロアサイドメンバ２は、車幅方向Ｄｗ両側に１本ずつ設けられ、車両前後方向Ｄｈに沿って互いに平行に延在している。
【００１３】
図２は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の配置構成図である。図２の例において、フロアサイドメンバ２の輪郭は、横断面視で長方形の長尺な直方体形状を有している。このような輪郭は一例であり、例えば、車体（ボデー）４の形状や、当該フロアサイドメンバ２の設置スペースなどに応じて、直方体形状以外の形状を適用してもよい。
【００１４】
図２に示すように、フロアサイドメンバ２は、サイドシル５に沿って車体（ボデー）４に搭載されている。これにより、車両中央部及び客室空間（キャビン）３の剛性（強度）が一定に保たれている。なお、サイドシル５は、例えば、車体（ボデー）４の両側の前後ドア６,７の真下に配置されている。
【００１５】
図３は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の輪郭構成図である。フロアサイドメンバ２は、長辺壁部８,９と、短辺壁部１０,１１と、第１変形部１２と、第２変形部１３と、を有し、その内部に空間１４（以下、内部空間１４と言う）が構成されている。ここで、長辺壁部８,９の全長Ｌ３（即ち、車高方向（車両上下方向）Ｄｇの全幅Ｌ３：図４参照）は、短辺壁部１０,１１の全長Ｌ２（即ち、車幅方向Ｄｗの全幅Ｌ２：図４参照）よりも大きく設定されている。換言すると、短辺壁部１０,１１の全長Ｌ２は、長辺壁部８,９の全長Ｌ３よりも小さく設定されている。これにより、フロアサイドメンバ２は、２つの長辺壁部８,９と、長辺壁部８,９よりも全長が小さい２つの短辺壁部１０,１１とで閉断面が構成される。かくして、フロアサイドメンバ２は、横断面視で長方形の直方体形状を成している。
【００１６】
図３の例において、長辺壁部８,９は、車幅方向Ｄｗの両側に１本ずつ設けられている。これら２つの長辺壁部（一方の長辺壁部８、他方の長辺壁部９）は、横断面において、内部空間１４を囲むように互いに対向して配置されている。双方の長辺壁部８,９は、車両前後方向Ｄｈに延在され、その全長に亘って予め設定された形状を有している。
【００１７】
図３に示すように、一方の長辺壁部８は、第１長辺８ｓと、第１変形部１２と、を有している。第１長辺８ｓは、車両前後方向Ｄｈに延在し、内部空間１４の一辺を区画している。第１変形部１２は、後述する第１短辺８ｔの相互間に１つ凸設され、車両前後方向Ｄｈ（即ち、閉断面内側方向）に延在している。第１変形部１２は、一方の長辺壁部８の一部を内部空間１４に向けて変形させて構成されている。この場合、第１変形部１２は、第１長辺８ｓの一部を内部空間１４に向けて出っ張らせた凸部、換言すると、第１長辺８ｓの一部を内部空間１４に向けて窪ませた凹部として規定される。
【００１８】
他方の長辺壁部９は、第２長辺９ｓと、第２変形部１３と、を有している。第２長辺９ｓは、車両前後方向Ｄｈに延在し、内部空間１４の一辺を区画している。第２変形部１３は、後述する第２短辺９ｔの相互間に１つ凸設され、車両前後方向Ｄｈ（即ち、閉断面内側方向）に延在している。第２変形部１３は、他方の長辺壁部９の一部を内部空間１４に向けて変形させて構成されている。この場合、第２変形部１３は、第２長辺９ｓの一部を内部空間１４に向けて出っ張らせた凸部、換言すると、第２長辺９ｓの一部を内部空間１４に向けて窪ませた凹部として規定される。
【００１９】
図３の例において、短辺壁部１０,１１は、車高方向（車両上下方向）Ｄｇの両側に、１つずつ設けられている。これら２つの短辺壁部（一方の短辺壁部１０、他方の短辺壁部１１）は、横断面において、上記した長辺壁部８,９の相互間において、当該長辺壁部８,９の両端同士を繋ぐと共に、内部空間１４を囲むように互いに対向して配置されている。双方の短辺壁部１０,１１は、車両前後方向Ｄｈに延在され、その全長に亘って予め設定された形状を有している。
【００２０】
図３に示すように、双方の短辺壁部１０,１１は、それぞれ、第１短辺８ｔと、第２短辺９ｔと、を有している。  
第１短辺８ｔは、車高方向（車両上下方向）Ｄｇで見て、上記した第１長辺８ｓの上下端に設けられている。双方の第１短辺８ｔは、第１長辺８ｓの上下端から車幅方向Ｄｗに延出している。即ち、双方の第１短辺８ｔは、後述する第２短辺９ｔに向かって、互いに平行に延出している。
【００２１】
第２短辺９ｔは、車高方向（車両上下方向）Ｄｇで見て、上記した第２長辺９ｓの上下端に設けられている。双方の第２短辺９ｔは、第２長辺９ｓの上下端から車幅方向Ｄｗに延出している。即ち、双方の第２短辺９ｔは、上記した第１短辺８ｔに向かって、互いに平行に延出している。
【００２２】
加えて、双方の短辺壁部１０,１１は、接合領域１０ｐ,１１ｐを有し、接合領域１０ｐ,１１ｐは、車両前後方向Ｄｈに延在されている。接合領域１０ｐ,１１ｐは、上記した第１短辺８ｔと第２短辺９ｔとを相互に接合させる部分として規定される。接合方法の一例としては、第１短辺８ｔの延出端と第２短辺９ｔの延出端を相互に重ね合せた状態において、その重ね合った部分を、例えば、接着、溶接、ねじ止めにより接合する。
【００２３】
図４は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の配置構成図である。図４に示すように、上記した第１変形部１２及び第２変形部１３は、対称中心１５に対して点対称な位置関係に設定されている。同時に、第１変形部１２及び第２変形部１３は、２つの短辺壁部１０,１１の中点を相互に結ぶライン１６を横切らないように回避しつつ、互いに重なり合わない（対向しない）位置関係に設定されている。
【００２４】
対称中心１５は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２における横断面の重心点として規定される。重心点とは、横断面視において、フロアサイドメンバ２を１点で支えた際に釣り合う点（即ち、質量中心）を指す。点対称とは、横断面視において、対称中心１５（重心点）のまわりにフロアサイドメンバ２を１８０°回転させたとき、回転前と回転後の輪郭が一致する関係を指す。
【００２５】
ここで、フロアサイドメンバ２の横断面視において、上記したライン１６は、２つの短辺壁部１０,１１の全長Ｌ２を２等分した中点を相互に結んだ仮想線１６として規定される。この場合、第１変形部１２は、ライン（仮想線）１６を越えない（横切らない）範囲で、一方の長辺壁部８から内部空間１４に向けて変形している。第２変形部１３は、ライン（仮想線）１６を越えない（横切らない）範囲で、他方の長辺壁部９から内部空間１４に向けて変形している。
【００２６】
また、一方の長辺壁部８（第１長辺８ｓ）において、第１変形部１２から一方の短辺壁部１０までの距離を第１距離Ｌ１、第１変形部１２から他方の短辺壁部１１までの距離を第２距離Ｌ２とすると、他方の長辺壁部９（第２長辺９ｓ）において、第２変形部１３から一方の短辺壁部１０までの距離は、第２距離Ｌ２と同一であり、第２変形部１２から他方の短辺壁部１１までの距離は、第１距離Ｌ１と同一である。この場合、双方の短辺壁部１０,１１の全長は、第２距離Ｌ２と同一である。
【００２７】
更に、第１変形部１２は、２つの第１延出辺１２ａを有し、双方の第１延出辺１２ａによって、第１変形部１２の輪郭形状（凸部、凹部）が規定される。当該第１延出辺１２ａは、一方の長辺壁部８（第１長辺８ｓ）から内部空間１４（即ち、閉断面内側方向）に向けて互いに対向して延出している。双方の第１延出辺１２ａの全長は、第１距離Ｌ１と同一である。
【００２８】
一方、第２変形部１３は、２つの第２延出辺１３ａを有し、双方の第２延出辺１３ａによって、第２変形部１３の輪郭形状（凸部、凹部）が規定される。当該第２延出辺１３ａは、他方の長辺壁部９（第２長辺９ｓ）から内部空間１４（即ち、閉断面内側方向）に向けて互いに対向して延出している。双方の第２延出辺１３ａの全長は、第１距離Ｌ１と同一である。
【００２９】
図４の例では、第１変形部１２において、２つの第１延出辺１２ａを内部空間１４に向けて先細り状に傾斜させているが、これに代えて、双方の第１延出辺１２ａを内部空間１４に向けて互いに平行に延出させてもよい。いずれの場合でも、当該第１延出辺１２ａの延出端相互を連結させた連結部１２ｂは、図４のように車高方向（車両上下方向）Ｄｇに平行な輪郭形状にすることが好ましい。
【００３０】
更に、第２変形部１３において、２つの第２延出辺１３ａを内部空間１４に向けて先細り状に傾斜させているが、これに代えて、双方の第２延出辺１３ａを内部空間１４に向けて互いに平行に延出させてもよい。いずれの場合でも、当該第２延出辺１３ａの延出端相互を連結させた連結部１３ｂは、図４のように車高方向（車両上下方向）Ｄｇに平行な輪郭形状にすることが好ましい。
【００３１】
図５は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の接合領域１０ｐ,１１ｐの模式図である。上記した実施形態（図４参照）では、２つの短辺壁部１０,１１における接合領域１０ｐ,１１ｐにおいて、第１短辺８ｔの延出端を共に、第２短辺９ｔの内側に重ね合せているが、これに代えて、いずれか一方の第１短辺８ｔを第２短辺９ｔの内側に重ね合せ、他方の第１短辺８ｔを第２短辺９ｔの外側に重ね合わせてもよい。
【００３２】
図５の例では、一方の短辺壁部１０において、第１短辺８ｔの延出端が第２短辺９ｔの延出端の内側に重ね合され、他方の短辺壁部１１において、第１短辺８ｔの延出端が第２短辺９ｔの延出端の外側に重ね合されている。そして、上記した実施形態と同様に、当該第１短辺８ｔの延出端と第２短辺９ｔの延出端を相互に重ね合せた状態において、その重ね合った部分を、例えば、接着、溶接、ねじ止めにより接合すればよい。
【００３３】
図６は、車両衝突時におけるフロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の変形モードの模式図である。変形モードとは、車両衝突時に、フロアサイドメンバ２自身が塑性変形する際に生じる波形（しわ）１７,１８を指す。図６では一例として、フルラップ前面衝突やオフセット前面衝突などの車両前面衝突時の変形モードが示されている。
【００３４】
図６に示すように、車両前面衝突に際し、フロアサイドメンバ２には、車両前後方向Ｄｈに衝突エネルギ（衝突荷重）が加わる。これにより、フロアサイドメンバ２は、車両前後方向Ｄｈに圧壊（圧潰）しつつ塑性変形する。このとき、上記した２つの変形部１２,１３に生じる変形モードと、当該変形部１２,１３以外の部位に生じる変形モードとは、互いに異なったものとなる。この場合、双方の変形部１２,１３に生じる波形（しわ）１７の数と、当該変形部１２,１３以外の部位に生じる波形（しわ）１８の数とは、互いに異なったものとなる。
【００３５】
図６の例では、双方の変形部１２,１３が、４つの波形（しわ）１７で塑性変形する間に、これ以外の部分が２つの波形（しわ）１８で塑性変形する。このことは、単一構造のフロアサイドメンバ２において、車両前面衝突時に、２つの異なる変形モード１７,１８が同時に生じることを指す。この場合、フロアサイドメンバ２は、自身が２つの異なる変形モード１７,１８で塑性変形しつつ衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収する。
【００３６】
このとき、フロアサイドメンバ２自身が塑性変形する際に生じる波形（しわ）１７,１８が相互に重なり合う。これにより、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収特性が、一定（フラット）に維持される。そうすると、圧壊（圧潰）の進行が抑制される。この結果、当該圧壊（圧潰）に伴うフロアサイドメンバ２の変位ストロークが短くなる。かくして、客室空間（キャビン）３（図１及び図２参照）が一定に確保される。
【００３７】
図７は、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の圧壊（圧潰）に伴うエネルギ吸収状態の特性図である。図７の例では、従来のフロアサイドメンバ（破線）と、本実施形態のフロアサイドメンバ２（実線）とが比較され、従来品よりも本実施品の変位ストロークが短くなっている。
【００３８】
図７に示すように、従来品のフロアサイドメンバ（破線）では、衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収する際に、圧壊（圧潰）が進みつつ同時に、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収量が低下する。そして、圧壊（圧潰）の進行が限界に到達したとき、衝突エネルギ（衝突荷重）が一気に増大する。従来品の場合、所望量の衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収するためには、それに応じて、変位ストロークが長くなる。
【００３９】
これに対して、本実施形態のフロアサイドメンバ２（実線）では、衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収する際に、圧壊（圧潰）が進みつつ同時に、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収特性が一定（フラット）に維持される。そして、圧壊（圧潰）の進行が限界に到達する前に、衝突エネルギ（衝突荷重）が完全に吸収される。実施品の場合、上記した従来品と同量の衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収する際に、従来品よりも短い変位ストロークで足りる。
【００４０】
「一実施形態の作用効果」  
本実施形態によれば、従前において衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与しなかった部分に、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収に寄与する部分を付加する。これにより、横断面視で見て、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の全領域に亘って万遍無く、衝突エネルギ（衝突荷重）を受けることができる。この結果、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能を向上させることができる。
【００４１】
本実施形態によれば、車両衝突時におけるフロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の圧壊（圧潰）の進行が限界に到達する前に、衝突エネルギ（衝突荷重）を完全に吸収することができる。これにより、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収性能を一定に維持しつつ、同時に、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の厚さ（肉厚）を薄くすることができる。この結果、厚さ（肉厚）を薄くした分だけ、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の軽量化することができる。
【００４２】
本実施形態によれば、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２は、車両前面衝突時、２つの異なる変形モード（波形、しわ）１７,１８で塑性変形しつつ、衝突エネルギ（衝突荷重）を吸収する。このとき、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２自身が塑性変形する際に生じる波形（しわ）１７,１８が相互に重なり合うことで、衝突エネルギ（衝突荷重）の吸収特性を一定（フラット）に維持することができる。これにより、圧壊（圧潰）の進行が抑制され、その結果、当該圧壊（圧潰）に伴うフロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の変位ストロークを短くすることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、上記したように変位ストロークを短くすることで、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の全長を短くすることができる。これにより、全長を短くした分だけ、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２の軽量化することができる。
【００４４】
本実施形態によれば、第１変形部１２及び第２変形部１３を点対称な位置関係で、かつ、互いに重なり合わない位置関係に設定する。これにより、シンプルな断面凹凸形状でありながら、高い剛性（強度）のフロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２を実現することができる。更に、フロアサイドメンバ（車両用骨格構造）２を横断面視で点対称な形状とすることで、車両衝突時における曲げ座屈などの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…車両、２…車両用骨格構造（フロアサイドメンバ）、３…客室空間（キャビン）、
４…車体（ボデー）、５…サイドシル、６,７…前後ドア、８,９…長辺壁部、
１０,１１…短辺壁部、１２…第１変形部、１３…第２変形部、１４…内部空間、
１５…対称中心、１６…仮想線（ライン）、１７,１８…波形（しわ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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