(57)【要約】【課題】  互いの長手方向を略一致させた断面コ字状の第１メンバと第２メンバとの結合部の曲げを抑制することができるメンバ結合構造を得る。【解決手段】  互いに対向する一対の側壁２２を有する断面コ字状のフロントサイドメンバ１６と、断面コ字状のフロアアンダリインフォースメント１８とは、互いに長手方向を略一致させて結合されると共に、それぞれ開口端がパネル部材に接合されて該パネル部材の同じ側に閉断面を形成している。この状態で、フロントサイドメンバ１６の一対の側壁２２間を架け渡して設けられたバルクヘッド部４４には、フロアアンダリインフォースメント１８のバルクヘッド部６２が面接触するか、または所定値以下の間隔で対向しており、これらのバルクヘッド部４４、６２が面当たりして曲げモーメントに抗するようになっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の側壁を有する断面コ字状とされ、前記各側壁の開口端がパネル部材に接合されて閉断面を形成する第１メンバと、
前記第１メンバに長手方向を略一致させて結合されると共に前記パネル部材に接合され、該パネル部材の前記第１メンバ側に閉断面を形成する第２メンバと、
前記第１メンバの一対の側壁間を架け渡して設けられ、前記第２メンバ側を向く第１当接壁と、
前記第２メンバに設けられ、前記第１当接壁と面接触または所定値以下の距離で対向する第２当接壁と、
を備えたメンバ結合構造。
【請求項２】
前記第１当接壁と第２当接壁とを、互いの当接面が前記長手方向に略直交するように設けた、ことを特徴とする請求項１記載のメンバ結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両のフロアパネルの下部に配設されるサイドメンバとフロアアンダリインフォースメントとを結合するメンバ結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、例えば、車体骨格部材としてのフロントサイドメンバの後部にフロアアンダリインフォースメントが結合されており、これらのフロントサイドメンバの後部及びフロアアンダリインフォースメント上にはフロアパネルが接合されている。フロントサイドメンバ及びフロアアンダリインフォースメントとしては、それぞれ断面コ字状に形成され、開口端をフロアパネルの下面に突き当てた状態で該フロパネルとで閉断面を形成するものが知られている。
【０００３】
しかしながら、このような断面コ字状の２部材の結合部は強度低下（不足）や応力集中が生じやすいため、メンバ長手方向の圧縮荷重に基づく曲げモーメントが作用したときに、上記結合部が座屈して下方（開口側と反対側）に大きく曲げ変形してしまうことが懸念される。上記結合部に大きな曲げ変形が生じると、車両前突時または後突時の荷重伝達を効率良く行うことができない。このため、フロントサイドメンバとフロアアンダリインフォースメントとを互いに嵌合させて結合部にラップ代を設定したり、結合部に比較的大型の補強部材をさらに結合する等の特別の対策が必要であった。
【０００４】
一方、シャシフレームの座屈を防止するための補強構造が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この補強構造は、車体内方に開口した断面コ字状のサイドレールに、第１スティフナーを固着して形成した所定長さの閉断面域と、該閉断面域に連続する傾斜域と、該傾斜域に連続して閉断面域よりも上側に拡幅された開断面域とが形成されている。また、サイドレールにおける傾斜域と開断面域とに跨る位置には、第１スティフナーと長手方向に離間して第２スティフナーが固着されており、傾斜域及び開断面域の下部に閉断面を形成している。この第２スティフナーの上向き面には、第１スティフナーから延設された突片の傾斜した下向き縁が当接している。
【０００５】
これにより、サイドレールは、その長手方向に圧縮される方向の衝撃荷重が加わると、座屈が生じ、突片の下向き縁が第２スティフナーの上向き面に当接したままで座屈が進行すると、その傾斜域における上下のフランジ間を広げる方向の変形に抗する大きな変形抵抗が生じ、該傾斜部の過度な屈曲変位（曲げ変形）が抑制されるようになっている。
【０００６】
しかしながら、上記シャシフレームの補強構造は、断面コ字状のサイドレールの開口方向と直交する方向の過度な曲げを抑制するものであり、断面コ字状の部材における開口方向への曲げを抑制することについては考慮されていない。しかも、上記シャシフレームの補強構造は、一体的に形成された長手部材であるサイドレールの過度の曲げを抑制するものであり、２部材の結合部における曲げを抑制することについては考慮されていない。
【特許文献１】特開２００２−１２１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮して、互いの長手方向を略一致させた断面コ字状の第１メンバと第２メンバとの結合部の曲げを抑制することができるメンバ結合構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るメンバ結合構造は、互いに対向する一対の側壁を有する断面コ字状とされ、前記各側壁の開口端がパネル部材に接合されて閉断面を形成する第１メンバと、前記第１メンバに長手方向を略一致させて結合されると共に前記パネル部材に接合され、該パネル部材の前記第１メンバ側に閉断面を形成する第２メンバと、前記第１メンバの一対の側壁間を架け渡して設けられ、前記第２メンバ側を向く第１当接壁と、前記第２メンバに設けられ、前記第１当接壁と面接触または所定値以下の距離で対向する第２当接壁と、を備えている。
【０００９】
請求項１記載のメンバ結合構造では、断面コ字状の第１メンバと第２メンバとが長手方向を略一致させて結合されており、これらの第１メンバ及び第２メンバはパネル部材の同じ側に接合されるようになっている。この状態で第１メンバは、開口端をパネル部材に接合して該パネル部材とで閉断面を形成している。一方第２メンバは、第１メンバと同様に開口端をパネル部材に接合して該パネル部材とで閉断面を形成する断面コ字状に形成されるか、パネル部材との接合前に閉断面を有するかしており、パネル部材への接合状態で該パネル部材における第１メンバと同じ側に閉断面を形成している。そして、第１メンバと第２メンバとの上記結合状態で、第１メンバの一対の側壁間を架け渡し第２メンバ側を向く第１当接壁と第２メンバの第２当接壁とが、面接触するか所定値以下の距離で対向している。
【００１０】
この第１メンバと第２メンバとを結合した部材に曲げモーメントが作用すると、第１当接壁と第２当接壁とが面当たりして曲げモーメントに抗し、第１メンバと第２メンバとの結合部の曲げ変形が抑制される。これにより、例えば第１メンバ及び第２メンバを車両の骨格部材に適用した場合、後突または前突時に荷重伝達を効率良く行うことができる。
【００１１】
なお、第１当接壁と第２当接壁とは、面接触するか曲げモーメントを受けたときに面接触するように所定値以下の距離で略平行に対向していれば足り、平坦面、曲面、両テーパ面等の各形状を採ることができる。また、第２当接壁は、第２メンバが第１メンバと同様に断面コ字状である場合には、一対の側壁を架け渡して設けられることが望ましい。
【００１２】
このように、請求項１記載のメンバ結合構造では、互いの長手方向を略一致させた断面コ字状の第１メンバと第２メンバとの結合部の曲げを抑制することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明に係るメンバ結合構造は、請求項１記載のメンバ結合構造において、前記第１当接壁と第２当接壁とを、互いの当接面が前記長手方向に略直交するように設けた、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載のメンバ結合構造では、第１当接壁と第２当接壁との当接面が互いに略一致させた長手方向に略直交しているため、該長手方向の圧縮荷重を受けたときに、当接面に沿った分力（せん断力）を生じさせることがない。また、この機能を果たすために当接面を曲面または両テーパ面とする構成と比較して、第１当接壁及び第２当接壁が小型化される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明に係るメンバ結合構造は、互いの長手方向を略一致させた断面コ字状の第１メンバと第２メンバとの結合部の曲げを抑制することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係るメンバ結合構造について図１乃至図３に基づいて説明する。なお、図中矢印ＦＲはメンバ結合構造が適用された車体の前方向を、矢印ＵＰは車体の上方向を示す。
【００１７】
図２には、車体のフロア下部構造１０を拡大して見た斜視図が示されている。この図に示される如く、車体には、パネル部材としてのフロアパネル１２と、フロアパネル１２の前側に位置し上向きに傾斜した傾斜部１４Ａを有するパネル部材としてのダッシュパネル１４とが設けられている。
【００１８】
また、車体には、第１メンバとしてのフロントサイドメンバ１６が設けられている。フロントサイドメンバ１６は、左右一対設けられ、それぞれ前後方向に長手の車体前部の骨格部材を構成している。このフロントサイドメンバ１６の後部１６Ａは、ダッシュパネル１４及びフロアパネル１２に沿って後方に延設されている。
【００１９】
さらに、各フロントサイドメンバ１６の後端部１６Ｂには、それぞれ第２メンバとしてのフロアアンダリインフォースメント１８が結合（連結）されている。各フロアアンダリインフォースメント１８は、前後方向に長手とされ、上記結合状態で長手方向をフロントサイドメンバ１６の長手方向と略一致させている。そして、各フロントサイドメンバ１６及び各フロアアンダリインフォースメント１８の上端にフロアパネル１２またはダッシュパネル１４が接合されている。
【００２０】
以下、一方のフロントサイドメンバ１６及びフロアアンダリインフォースメント１８について説明する。
【００２１】
図１に示される如く、フロントサイドメンバ１６の後部１６Ａは、フロントサイドメンバロアパネル２０を備えている。フロントサイドメンバロアパネル２０は、互いに対向する左右一対の側壁２２と、一対の側壁２２の下端部を連結する底板部２４とを有し、全体として断面コ字状に形成されている。一対の側壁２２は、上側の対向間隔の方が下側の対向間隔よりも広くなるように、それぞれ鉛直方向に対し傾斜している。また、フロントサイドメンバロアパネル２０の開口端を構成する一対の側壁２２の各上端部からは、それぞれ左右方向外側にフランジ部２６が略全長に亘り延設されている。
【００２２】
また、フロントサイドメンバ１６は、フロントサイドメンバアッパパネル２８を備えている。フロントサイドメンバアッパパネル２８は、互いに対向する左右一対の側壁３０と、一対の側壁３０の下端部を連結する底板部３２とを有し、全体として断面コ字状に形成されている。また、フロントサイドメンバアッパパネル２８の開口端を構成する一対の側壁３０の各上端部からは、それぞれ左右方向外側にフランジ部３４が延設されている。フランジ部３４は、フロントサイドメンバアッパパネル２８の後端部、長手方向中間部等にそれぞれ設けられている。
【００２３】
フロントサイドメンバアッパパネル２８は、各側壁３０の高さがフロントサイドメンバロアパネル２０の各側壁２２の高さよりも小とされており、各側壁３０の外面がそれぞれ対応する側壁２２の内面に当接するように、フロントサイドメンバロアパネル２０の上部に嵌合（内嵌）している。そして、フランジ部３４の下面がフランジ部２６の上面に当接した状態で、フロントサイドメンバロアパネル２０とフロントサイドメンバアッパパネル２８とが互いに接合されている。この状態で、フロントサイドメンバアッパパネル２８の後端は、フロントサイドメンバロアパネル２０の後端よりも前側に位置している。すなわち、フロントサイドメンバ１６の後端部１６Ｂには、フロントサイドメンバアッパパネル２８が設けられていない。
【００２４】
さらに、フロントサイドメンバ１６は、フロントサイドメンバロアパネル２０におけるフロントサイドメンバアッパパネル２８（底板部３２）よりも下側部分に対応して上方開口の断面コ字状に形成された補強部材３６を備えている。すなわち、補強部材３６は、互いに対向する一対の側壁３８が底板部４０によって連結されて構成されている。この補強部材３６は、各側壁３８の外面をそれぞれ対応する側壁２２の内面に当接させると共に底板部４０の下面を底板部２４の上面に当接させた（フロントサイドメンバアッパパネル２８の下部に内側から嵌合した）状態で、該フロントサイドメンバアッパパネル２８に接合されている。この状態で、補強部材３６の後端は、フロントサイドメンバアッパパネル２８の後端よりも若干後方に位置している。
【００２５】
以上により、フロントサイドメンバ１６における後端部１６Ｂを除く後部１６Ａは、その下部が一対の側壁２２（３８）と底板部２４（４０）と底板部３２とで閉断面を構成している。また、フロントサイドメンバ１６は、フランジ部２６、３４（各側壁２２の開口端）がフロアパネル１２またはダッシュパネル１４に突き当てられて接合されることで、一対の側壁２２の上部（側壁３０）と底板部３２とが、フロアパネル１２またはダッシュパネル１４とで閉断面を構成するようになっている。
【００２６】
さらにまた、フロントサイドメンバ１６は、バルク部材４２を備えている。バルク部材４２は、略矩形平板状に形成された第１当接壁としてのバルクヘッド部４４と、該バルクヘッド部４４の左右方向両端部からそれぞれ後方へ延設された一対の取付片４６とを有し、平面視で略コ字状に構成されている。バルク部材４２は、各取付片４６がそれぞれ対応する側壁２２に溶接等によって固着されることで、バルクヘッド部４４が一対の側壁２２間を架け渡すようにフロントサイドメンバロアパネル２０に固定されている。
【００２７】
この状態で、バルクヘッド部４４は、フロントサイドメンバ１６の長手方向との略直交面に沿って配置されており、その後向きの面が当接壁面４４Ａとされている。また、本実施の形態では、バルク部材４２の高さはフロントサイドメンバアッパパネル２８の高さに略対応しており、各取付片４６の下縁が補強部材３６の側壁３８上縁に近接または接触して配置されている。すなわち、バルクヘッド部４４は、一対の側壁２２間の上部に位置している。
【００２８】
一方、フロアアンダリインフォースメント１８は、互いに対向する左右一対の側壁４８と、一対の側壁４８の下端部を連結する底板部５０とを有し、全体として断面コ字状に形成されている。この断面形状は、フロントサイドメンバ１６の後端部１６Ｂを構成するフロントサイドメンバロアパネル２０の断面形状に対応しており、本実施の形態では、フロアアンダリインフォースメント１８がフロントサイドメンバ１６の後端部１６Ｂの内側に嵌合するようになっている。
【００２９】
フロアアンダリインフォースメント１８の前端部１８Ａでは、バルク部材４２の一対の取付片４６間、補強部材３６の内側に入り込むことができるように、左右一対の側壁４８がそれぞれ内方に絞られると共に底板部５０が上方に絞られている。また、フロアアンダリインフォースメント１８の開口端を構成する一対の側壁４８の各上端部からは、それぞれ左右方向外側にフランジ部５２が略全長に亘り延設されている。
【００３０】
また、フロアアンダリインフォースメント１８における長手方向の両端を除いた部分には、補強部材５４が取り付けられている。補強部材５４は、互いに対向する一対の側壁５６が底板部５８によって連結されて、フロアアンダリインフォースメント１８に対応する断面コ字状に形成されている。そして、補強部材５４は、各側壁５６の外面をそれぞれ対応する側壁４８の内面に当接させると共に底板部５８の下面を底板部５０の上面に当接させた状態で、フロアアンダリインフォースメント１８に接合されている。
【００３１】
このフロアアンダリインフォースメント１８は、フランジ部５２（各側壁４８の開口端）がフロアパネル１２に突き当てられて接合されることで、一対の側壁４８（５６）と底板部５０（５８）とが、該フロアパネル１２とで閉断面を構成するようになっている。
【００３２】
さらに、フロアアンダリインフォースメント１８には、バルク部材６０が設けられている。バルク部材６０は、略矩形平板状に形成された第２当接壁としてのバルクヘッド部６２と、該バルクヘッド部６２の左右方向両端部からそれぞれ後方へ延設された一対の取付片６４とを有し、平面視で略コ字状に構成されている。バルク部材６０は、各取付片６４がそれぞれ対応する側壁４８に溶接等によって固着されることで、バルクヘッド部６２が一対の側壁４８間を架け渡すようにフロアアンダリインフォースメント１８の前端部１８Ａに固定されている。
【００３３】
この状態で、バルクヘッド部６２は、フロアアンダリインフォースメント１８の長手方向との略直交面であって前方に開口する開口面に略沿って該フロアアンダリインフォースメント１８に沿って配置されており、その前向きの面が当接壁面６２Ａとされている。また、本実施の形態では、バルク部材６０は、その高さがバルク部材４２の高さよりも大とされており、その上端位置がバルク部材４２の上端位置と略一致している。
【００３４】
以上説明したフロアアンダリインフォースメント１８は、図２に示される如く、その前端部１８Ａを含む前部がフロントサイドメンバ１６の後端部１６Ｂの内側に嵌合された状態で、具体的には、各側壁４８の外面をそれぞれ対応する側壁２２の内面に当接させると共に各フランジ部５２の下面をそれぞれフランジ部２６の上面に当接させた状態で、フロントサイドメンバ１６に結合されている。この状態で、フロントサイドメンバ１６（の後部１６Ａ）とフロアアンダリインフォースメント１８とは、互いに長手方向が略一致している。このフロントサイドメンバ１６とフロアアンダリインフォースメント１８の結合部位を結合部Ｃということとする。
【００３５】
またこの状態では、バルクヘッド部４４の当接壁面４４Ａとバルクヘッド部６２の当接壁面６２Ａとが、面接触するか、または所定値以下の間隔で対向するかしている。この所定値は、フロアアンダリインフォースメント１８とフロントサイドメンバ１６とで構成される長尺の骨格部材を、中間部が下方に撓むように曲げようとする曲げモーメントが発生したときに、結合部Ｃに座屈が生じる前に当接壁面４４Ａと当接壁面６２Ａとが当接するように設定されている。
【００３６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３７】
上記構成のメンバ結合構造が適用された車体のフロア下部構造１０では、車両に前突または後突が生じると、フロントサイドメンバ１６とフロアアンダリインフォースメント１８とには、長手方向の圧縮荷重に基づく曲げモーメントが作用する。
【００３８】
すると、フロントサイドメンバ１６側のバルクヘッド部４４の当接壁面４４Ａと、フロアアンダリインフォースメント１８側のバルクヘッド部６２の当接壁面６２Ａとが互いに面当たりしつつ上記曲げモーメントに抗する。このため、結合部Ｃは、応力集中が生じて座屈しても、大きく下方（フロアパネル１２から離間する方向）に曲げ変形することがない。
【００３９】
図３（Ａ）は、上記構成のフロントサイドメンバ１６とフロアアンダリインフォースメント１８との結合部Ｃの上記曲げモーメント作用後における変形状態を示す数値解析結果であり、図３（Ｂ）は、バルク部材４２、６０を備えないフロントサイドメンバ１６とフロアアンダリインフォースメント１８との結合部Ｃ’の上記曲げモーメント作用後における変形状態を示す比較用の数値解析結果である。これらの図から明らかなように、結合部Ｃにおける曲げ変形は、結合部Ｃ’における曲げ変形と比較して著しく抑制されている。この結果、上記数値解析では、結合部Ｃは、結合部Ｃ’と比較して、フロントサイドメンバ１６からフロアアンダリインフォースメント１８への（また反対向きの）荷重伝達が略３０ＫＮ増大する結果が得られている。
【００４０】
このように、本実施の形態に係るメンバ結合構造が適用された車体のフロア下部構造１０では、それぞれ断面コ字状とされ長手方向を略一致させるように互いに結合されたフロントサイドメンバ１６とフロアアンダリインフォースメント１８との結合部Ｃの曲げを抑制することができる。
【００４１】
なお、上記の実施の形態では、第１メンバがフロントサイドメンバ１６であり、第２メンバがフロアアンダリインフォースメント１８である構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、断面コ字状に形成されパネル部材とで閉断面を形成する第１メンバに長手方向を略一致させて第２メンバを結合するものであれば、第１メンバおよび第２メンバは如何なる部材であっても良い。したがって、例えば、第１メンバと第２メンバとは、互いに嵌合してラップ代を設けることなく互いの長手方向端面を突き当てて結合されても良く、フロントサイドメンバアッパパネル２８や補強部材３６、５４等の如き部材を備えず構成されても良い。さらに、本発明における第２メンバは、第１メンバに対応して断面コ字状に形成される構成に限定されず、一対の側壁４８及び底板部５０に相当する部分を有して構成されれば足り、例えば、パネル部材との接合前に一対の側壁４８の上端を連結して閉断面を形成する天板部をさらに有し構成されても良い。
【００４２】
また、上記の実施の形態では、バルクヘッド部４４、６２がフロントサイドメンバ１６、フロアアンダリインフォースメント１８の長手方向との直交面に沿う好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、バルクヘッド部４４、６２は、上記長手方向との公差する面に沿って配置されても良く、互いに対応する曲面や両テーパ面、凸凹面等の平坦面以外の当接壁面４４Ａ、６２Ａを有する構成とされても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るメンバ結合構造を構成するフロントサイドメンバとフロアアンダリインフォースメントとの相手方との結合部位を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るメンバ結合構造を構成するフロントサイドメンバとフロアアンダリインフォースメントと結合状態を示す斜視図である。
【図３】フロントサイドメンバとフロアアンダリインフォースメントと結合部の曲げモーメントによる変形を数値解析した結果であって、（Ａ）は本発明の実施の形態に係るメンバ結合構造が適用された結合部の変形状態を示す線図、（Ｂ）はバルク部材を備えない結合部の変形状態を示す線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１２    フロアパネル（パネル部材）
１４    ダッシュパネル（パネル部材）
１６    フロントサイドメンバ（第１メンバ）
１８    フロアアンダリインフォースメント（第２メンバ）
２２    側壁
４４    バルクヘッド部（第１当接壁）
４８    側壁
６２    バルクヘッド部（第２当接壁）
【図１】
2005041357.tif 000003
【図２】
2005041357.tif 000004
【図３】
2005041357.tif 000005