JP2013141850A - 自動車の車体フレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体前部の大型化を回避しながら、前面衝突およびナローオフセット前面衝突の何れの場合にも衝突荷重を効果的に吸収する。
【解決手段】 フロントサイドフレーム２４の前端から前方に延びる繊維強化樹脂製のバンパービームイクステンション２５に、車幅方向に延びる繊維強化樹脂製のバンパービーム２９と、アッパーメンバ２０の前端から前方に延びる繊維強化樹脂製のロアメンバ２７とを接続し、左右一対のロアメンバ２７の車幅方向外面および前面と、左右一対のバンパービームイクステンション２５の前端面と、バンパービーム２９の前面とを平面視で車体前方に向かってＵ字状に湾曲させたので、衝突荷重がバンパービーム２９に入力してもロアメンバ２７の前部に入力しても、その衝突荷重をバンパービームイクステンション２５に伝達して吸収することができ、しかもバンパービーム２９がロアメンバ２７から車体前方に突出しないので車体前部を小型化することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、左右一対のフロントサイドフレーム、左右一対のバンパービームイクステンション、バンパービーム、左右一対のアッパーメンバおよび左右一対のロアメンバを備える自動車の車体フレーム構造に関する。

ダッシュボードの前方に金属製フレームモジュールを配置し、金属製フレームモジュールの前方にＦＲＰ製のクラッシュレールを配置し、車両の前面衝突時に衝突荷重によってクラッシュレールの繊維から樹脂を分離することで衝突エネルギーを吸収するものが、下記特許文献１により公知である。

またＦＲＰ製のクラッシュレールを、閉断面を有して前端から後端に向けて次第に断面積が増加する角錐形状に構成し、衝突荷重の入力時にクラッシュレールを先端側から順次圧壊させて衝突エネルギーを吸収するものが、下記特許文献２により公知である。

英国特許第２３６７２７０号明細書 米国特許第６４０６０８８号明細書

ところで、車両が前面衝突してバンパービームに衝突荷重が入力した場合には、その衝突荷重をバンパービームからクラッシュレール（バンパービームイクステンション）に伝達して吸収することが可能であるが、車両がナローオフセット前面衝突して衝突荷重がバンパービームイクステンションよりも車幅方向外側に入力した場合には、その衝突荷重をバンパービームイクステンションに効率的に伝達できなくなる可能性がある。この問題を解決するには、バンパービームを左右一対のバンパービームイクステンションの前端からの車幅方向外側に突出させれば良いが、このようにすると、バンパービームが前方および車幅方向外側に張り出して車体前部が大型化してしまう問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体前部の大型化を回避しながら、前面衝突およびナローオフセット前面衝突の何れの場合にも衝突荷重を効果的に吸収することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、キャビンのフロント壁部の下部から車体前方に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの前端から車体前方に延びる繊維強化樹脂製の左右一対のバンパービームイクステンションと、車幅方向に延びて前記左右一対のバンパービームイクステンションの前端の車幅方向内壁に接続される繊維強化樹脂製のバンパービームと、前記キャビンのフロント壁部の車幅方向外端上部から車体前方に延びる左右一対のアッパーメンバと、前記左右一対のアッパーメンバの前端から屈曲しながら前下方、前方および車幅方向内方に延び、前記左右一対のバンパービームイクステンションの前端の車幅方向外壁に接続される繊維強化樹脂製の左右一対のロアメンバとを備え、前記左右一対のロアメンバの車幅方向外面および前面と、前記左右一対のバンパービームイクステンションの前端面と、前記バンパービームの前面とは、平面視で車体前方に向かってＵ字状に湾曲することを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バンパービームイクステンションの前端部の車幅方向内面に、前記バンパービームの車幅方向外端を支持するバンパービーム支持部を備えるとともに、前記バンパービームイクステンションの前端部の車幅方向外面に、前記ロアメンバの車幅方向内向きに屈曲した前端を支持するロアメンバ支持部を備えることを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記バンパービームイクステンションの前端部に脆弱部を備えることを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービーム、前記ロアメンバおよび前記バンパービームイクステンションは、開放断面を有する本体部と、前記本体部の内面を接続するリブとを備え、前記本体部は連続繊維を樹脂で固めて構成され、前記リブは不連続繊維を樹脂で固めて構成されることを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記バンパービームおよび前記ロアメンバは、コ字状断面を有する本体部の内部に複数の縦リブを有することを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記バンパービームイクステンションは、Ｓ字状断面を有する本体部の内部に複数のＸ字状のリブを有することを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームの上下方向幅は、車幅方向中央部において車幅方向端部よりも大きいことを特徴とする自動車の車体フレーム構造が提案される。

尚、実施の形態のフロントサイドフレーム基部２３およびフロントサイドフレーム先端部２４は本発明のフロントサイドフレームに対応し、実施の形態の第１底壁３１ｄ、第２補強フランジ３１ｇおよび第１連結部３１ｊは本発明のバンパービーム支持部に対応し、実施の形態の第１補強フランジ３１ｆ、第４連結部３１ｎおよび第５連結部３１ｏは本発明のロアメンバ支持部に対応し、実施の形態の第１リブ３２ 第２リブ３３、横リブ３８、縦リブ３９、横リブ４１および縦リブ４２は本発明のリブに対応する。

請求項１の構成によれば、左右一対のフロントサイドフレームの前端から車体前方に延びる繊維強化樹脂製の左右一対のバンパービームイクステンションの前端の車幅方向内壁および車幅方向外壁に、車幅方向に延びる繊維強化樹脂製のバンパービームと、左右一対のアッパーメンバの前端から屈曲しながら前下方、前方および車幅方向内方に延びる繊維強化樹脂製の左右一対のロアメンバとを接続し、左右一対のロアメンバの車幅方向外面および前面と、左右一対のバンパービームイクステンションの前端面と、バンパービームの前面とを平面視で車体前方に向かってＵ字状に湾曲させたので、自動車の前部の車体フレームを軽量化することができるだけでなく、衝突荷重がバンパービームに入力してもロアメンバの前部に入力しても、その衝突荷重をバンパービームイクステンションに伝達して吸収することができ、しかもバンパービームがロアメンバから車体前方に突出しないので車体前部を小型化することができる。

また請求項２の構成によれば、バンパービームイクステンションの前端部の車幅方向内面に、バンパービームの車幅方向内端を支持するバンパービーム支持部を備えるので、前面衝突時にバンパービームに入力した衝突荷重をバンパービーム支持部からバンパービームイクステンションに伝達して効率的に吸収することができ、またバンパービームイクステンションの前端部の車幅方向外面に、ロアメンバの車幅方向内向きに屈曲した前端を支持するロアメンバ支持部を備えるので、ナローオフセット前面衝突時にロアメンバの前部に入力した衝突荷重をロアメンバ支持部からバンパービームイクステンションに伝達して効率的に吸収することができる。

また請求項３の構成によれば、バンパービームイクステンションの前端部に脆弱部を備えるので、衝突初期に脆弱部が圧壊することでピーク荷重を低減することができる。

また請求項４の構成によれば、バンパービーム、ロアメンバおよびバンパービームイクステンションは、連続繊維で樹脂で固めて構成されて開放断面を有する本体部と、不連続繊維を樹脂で固めて構成されて本体部の内面を接続するリブとを備えるので、比較的に単純な形状の本体部は強度の高い連続繊維で補強し、比較的に複雑な形状の本体部は成形性の高い不連続繊維で補強することで、強度および成形性を両立することができる。その結果、開放断面の本体部の口開きをリブによって阻止し、軽量な構造で高い強度を得ることができる。

また請求項５の構成によれば、バンパービームおよびロアメンバは、コ字状断面を有する本体部の内部に複数の縦リブを有するので、本体部の捩じれや曲げに対する強度をリブによって高め、衝突荷重で本体部およびリブを端部側から順次圧壊して衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

また請求項６の構成によれば、バンパービームイクステンションは、Ｓ字状断面を有する本体部の内部に複数のＸ字状のリブを有するので、本体部の捩じれや曲げに対する強度をリブによって高め、衝突荷重で本体部およびリブを端部側から順次圧壊して衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

また請求項７の構成によれば、バンパービームの上下方向幅は、車幅方向中央部において車幅方向端部よりも大きいので、バンパービームの高さと衝突の相手部材の高さとが異なっていても、衝突荷重をバンパービームで受け止めて衝撃吸収することができる確率が増加する。

繊維強化樹脂を主体とする自動車の骨格の斜視図。 図１の２部拡大図。 図２の３方向矢視図。 バンパービームイクステンションの斜視図。 ロアメンバの斜視図。 バンパービームの斜視図。 図２の７Ａ−７Ａ線、７Ｂ−７Ｂ線および７Ｃ−７Ｃ線断面図。 図７の８Ａ方向および８Ｂ方向拡大矢視図。 成形型の構造および作用の説明図。 自動車の前面衝突時の作用の説明図。 バンパービームイクステンションによる衝撃吸収の作用説明図。

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図３に示すように、カーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）製のキャビン１１は、フロントフロアパネル１２と、フロントフロアパネル１２の後端にキックアップ部１３を介して接続されたリヤフロアパネル１４と、フロントフロアパネル１２およびリヤフロアパネル１４の車幅方向両側縁に沿って前後方向に延びる左右のサイドシル部１５，１５と、フロントフロアパネル１２および左右のサイドシル部１５，１５の前端から起立するフロント壁部１６と、リヤフロアパネル１４および左右のサイドシル部１５，１５の後端から起立するリヤ壁部１７とを備えてバスタブ状に形成される。左右のサイドシル部１５，１５の上面に、逆Ｕ字状のロールバー１８と、このロールバー１８を補強する左右のステー１９，１９とが固定される。

キャビン１１のフロント壁部１６の前面の車幅方向両端部には、金属製の連結モジュール２０，２０が図示せぬボルトで締結される。各々の連結モジュール２０は、ダンパーハウジング２１と、アッパーメンバ２２と、フロントサイドフレーム基部２３とが一体に形成されており、フロントサイドフレーム基部２３の前端には別部材である金属製のフロントサイドフレーム先端部２４の後端が直列に連結される。アッパーメンバ２２は、キャビン１１のフロント壁部１６に形成したホイールハウス１６ａ（図１参照）の上方に配置される部材である。

左右のフロントサイドフレーム先端部２４，２４の前端には、ＣＦＲＰ製の左右のバンパービームイクステンション２５，２５の後端がボルト２６…で締結され、左右の連結モジュール２０，２０のアッパーメンバ２２，２２の前端には、ＣＦＲＰ製の左右のロアメンバ２７，２７の後端がボルト２８…で締結される。左右のバンパービームイクステンション２５，２５の前端の車幅方向内面にＣＦＲＰ製のバンパービーム２９の車幅方向両端部が接続され、また車幅方向外面に左右のロアメンバ２７，２７の前端の車幅方向内面が接続される。そして左右のバンパービームイクステンション２５，２５の車幅方向内面にＣＦＲＰ製のアッパ部材３０ａ、ロア部材３０ｂおよび左右のサイド部材３０ｃ，３０ｃを四角枠状に結合したフロントバルクヘッド３０が接続される。

次に、図２〜図４に基づいてバンパービームイクステンション２５，２５の構造を説明する。左右のバンパービームイクステンション２５，２５は鏡面対称な部材であるため、代表として左側のバンパービームイクステンション２５の構造を説明する。

ＣＦＲＰ製のバンパービームイクステンション２５は前後方向に直線状に延びる本体部３１を備える部材であって、その本体部３１は、相互に略平行に配置された上側の第１側壁３１ａと、中央の第２側壁３１ｂと、下側の第３側壁３１ｃと、第１側壁３１ａおよび第２側壁３１ｂの車幅方向内端間を接続する第１底壁３１ｄと、第３側壁３１ｃおよび第２側壁３１ｂの車幅方向外端間を接続する第２底壁３１ｅとを備えて横断面Ｓ字状に形成される。第１側壁３１ａの車幅方向外端からは第１補強フランジ３１ｆが上向きに突出し、第３側壁３１ｃの車幅方向内端からは第２補強フランジ３１ｇが下向きに突出する。第１側壁３１ａの後端からは、フロントサイドフレーム先端部２４の前端にボルト２６，２６で固定される第１取付フランジ３１ｈが上向きに突出し、第３側壁３１ｃの後端からは、フロントサイドフレーム先端部２４の前端にボルト２６，２６で固定される第２取付フランジ３１ｉが下向きに突出する。

また第１底壁３１ｄの車幅方向内面には三角形状の第１連結部３１ｊおよび第２連結部３１ｋが突設され、第２補強フランジ３１ｇの車幅方向内面には三角形状の第３連結部３１ｍが突設され、第２底壁３１ｅの車幅方向外面には三角形状の第４連結部３１ｎが突設され、第２底壁３１ｅの下端から板状の第５連結部３１ｏが車幅方向外向きに突設される。第１側壁３１ａおよび第３側壁３１ｃは正面視で水平に延びているが、第２側壁３１ｂは成形型からの型抜きを容易にするために、水平に対して傾斜する抜き勾配を有している（図４参照）。

第１側壁３１ａ、第１底壁３１ｄおよび第２側壁３１ｂに囲まれて車幅方向外側に開放する空間に、Ｘ状に形成された第１リブ３２…が前後方向に３個連続して形成される。同様に、第３側壁３１ｃ、第２底壁３１ｅおよび第２側壁３１ｂに囲まれて車幅方向内側に開放する空間に、Ｘ状に形成された第２リブ３３…が前後方向に３個連続して形成される。Ｘ状の第１リブ３２…の３個の交点の位置と、Ｘ状の第２リブ３３…の３個の交点の位置とは、車体前後方向に整列している。言い換えると、上側の第１リブ３２…の３個の交点の下方に、下側の第２リブ３３…の３個の交点が位置している（図４参照）。また第１リブ３２…および第２リブ３３…の前端は、本体部３１の前端から長さａの脆弱部３１ｐを挟んで後方に位置している（図４参照）。

次に、図２、図３および図５に基づいてロアメンバ２７，２７の構造を説明する。左右のロアメンバ２７，２７は鏡面対称な部材であるため、代表として左側のロアメンバ２７の構造を説明する。

ＣＦＲＰ製のロアメンバ２７の本体部３４は、アッパーメンバ２２の前端から前下方に延びる第１部分３４ａと、該１部分３４ａの前端から第１屈曲部３４ｄを介して上向きに屈曲して前方に略水平に延びる第２部分３４ｂと、第２部分３４ｂの前端から第２屈曲部３４ｅを介して車幅方向内側に屈曲して車幅方向内側に略水平に延びる第３部分３４ｃとを備える。本体部３４は、車幅方向内面および後面を構成する底壁３５と、底壁３５の上縁から車幅方向外側および前方に延びる第１側壁３６と、底壁３５の下縁から車幅方向外側および前方に延びる第２側壁３７とを備えて断面コ字状に形成される。

第１部分３４ａの後端には、アッパーメンバ２２の前端にボルト２８…で結合される第１取付フランジ３４ｆ…が設けられ、第３部分３４ｃの車幅方向内端には、バンパービームイクステンション２５に接続される第２取付フランジ３４ｇが設けられる。

本体部３４の内部には、底壁３５から車幅方向外側および前側に向けて第１、第２側壁３６，３７と平行に張り出す１枚の横リブ３８と、この横リブ３８に交差して底壁３５および第１、第２側壁３６，３７に接続される複数の縦リブ３９…とが、格子状に形成される。複数の縦リブ３９…のうちの１枚３９（１）は、ロアメンバ２７の第１屈曲部３４ｄの位置に配置されている（図５（Ａ）参照）。

次に、図２、図３および図６に基づいてバンパービーム２９の構造を説明する。

バンパービーム２９の本体部４０は底壁４０ａおよび上下の側壁４０ｂ，４０ｃを有して前面が開放するコ字状断面の部材であって、上下の側壁４０ｂ，４０ｃの前縁からはフランジ４０ｄ，４０ｅが上下方向に突出する。本体部４０の内面に車幅方向に延びる１本の横リブ４１と、横リブ４１に直交して上下方向に延びる複数の縦リブ４２…とが格子状に形成されており、横リブ４１の後縁は底壁４０ａに接続され、縦リブ４２…の後縁および上下縁は底壁４０ａおよび側壁４０ｂ，４０ｃに接続される。本体部４０の車幅方向両端には左右一対の繊維強化樹脂製の板状の端部ブラケット４３，４３が設けられる。

バンパービーム２９の上下の側壁４０ｂ，４０ｃ間の距離は、バンパービーム２９の車幅方向中央部でＨ１であり、車幅方向両端部で前記Ｈ１よりも小さいＨ２である。つまり、バンパービーム２９の上下方向の幅は、車幅方向中間部で車幅方向両端部よりも大きくなっている（図６参照）。従って、バンパービーム２９の高さと衝突の相手部材の高さとが異なっていても、衝突荷重をバンパービーム２９で受け止めて衝撃吸収することができる確率が増加する。

図７（Ａ）に示すように、バンパービームイクステンション２５の本体部３１の第１側壁３１ａ、第２側壁３１ｂ、第３側壁３１ｃ、第１底壁３１ｄおよび第２底壁３１ｅは、カーボンファイバーの連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…を平織した織布を樹脂で固めたもので構成されるが（図８（Ａ）参照）、それ以外の第１リブ３２…および第２リブ３３…を含む他の部分は、ランダムに絡み合ったカーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めたもので構成される（図８（Ｂ）参照）。また第１側壁３１ａ、第２側壁３１ｂおよび第１底壁３１ｄの内面と、第３側壁３１ｃ、第２側壁３１ｂおよび第２底壁３１ｅの内面とは、カーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めた薄膜で被覆される。

図７（Ｂ）に示すように、ロアメンバ２７の本体部３４の底壁３５は、カーボンファイバーの連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…を平織した織布を樹脂で固めたもので構成されるが、それ以外の第１側壁３６、第２側壁３７、横リブ３８、縦リブ３９…等は、ランダムに絡み合ったカーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めたもので構成される。また底壁３５の内面は、カーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めた薄膜で被覆される。

図７（Ｃ）に示すように、バンパービーム２９の本体部４０の底壁４０ａ、上下の側壁４０ｂ，４０ｃおよび上下のフランジ４０ｄ，４０ｅは、カーボンファイバーの連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…を平織した織布を樹脂で固めたもので構成されるが、それ以外の横リブ４１、縦リブ４２…、端部ブラケット４３，４３等は、ランダムに絡み合ったカーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めたもので構成される。また本体部４０の内面は、カーボンファイバーの不連続繊維４５…を樹脂で固めた薄膜で被覆される。

次に、図９に基づいて、バンパービーム２９をプレス成形する成形型４６の構造を説明する。

図９（Ａ）に示すように、バンパービーム２９をプレス成形する成形型４６は、本体部４０の外表面を成形する凹状のキャビティ４７ａを有する雌型４７と、本体部４０の内表面を成形する凸状のコア４８ａを有する雄型４８とからなり、コア４８ａには横リブ４１を成形する横溝４８ｂおよび縦リブ４２…を成形する縦溝４８ｃ…が形成される。成形型４６を型開きした状態で、雌型４７のキャビティ４７ａの上部に連続繊維の第１プリプレグ４９と、不連続繊維の第２プリプレグ５０とが予備加熱した状態で配置される。本実施の形態では、第２プリプレグ５０の不連続繊維の長さは、０．９ｍｍ〜４．４ｍｍに設定される。

プリプレグは、カーボンファイバー、グラスファイバー、アラミドファイバー等の連続繊維よりなる織布やＵＤ（連続繊維を一方向に引き揃えたシート）、あるいは不連続繊維のマットを補強材とし、それに半硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等）、あるいは熱可塑性樹脂（ナイロン６やポリプロピレン等）を含浸させたもので、成形型の形状になじむ柔軟性を有している。熱硬化性樹脂の場合、複数枚のプリプレグを積層状態で成形型内に挿入して圧力を加えながら例えば１３０°Ｃ程度に加熱すると、熱硬化性樹脂が硬化して繊維強化樹脂製品が得られる。熱可塑性樹脂の場合、予備加熱した複数枚のプリプレグを積層状態で成形型内に挿入して加圧成形し、その後冷却すると繊維強化樹脂製品が得られる。

続いて、図９（Ｂ）に示すように、雌型４７に対して雄型４８を下降させると、第１プリプレグ４９が雌型４７のキャビティ４７ａと雄型４８のコア４８ａとによってプレスされ、コ字状断面を有するバンパービーム２９の本体部４０が成形される。このとき、不連続繊維を補強材とする第２プリプレグ５０は容易に変形可能であるため、第１プリプレグ４９と雄型４８のコア４８ａとによって挟まれた第２プリプレグ５０はコア４８ａの横溝４８ｂおよび縦溝４８ｃ…内に流入し、バンパービーム２９の横リブ４１、縦リブ４２…および端部ブラケット４３，４３を同時に成形する。また第２プリプレグ５０の一部は本体部４０の内表面に沿って薄い膜状に積層される。

続いて、図９（Ｃ）に示すように、成形型４６から取り出したバンパービーム２９の本体部４０のフランジ４０ｄ，４０ｅの余剰部分を切断することで、バンパービーム２９を完成する。

以上のように、単純なコ字状断面を有するバンパービーム２９の本体部４０の繊維強化樹脂を強度の高い平織にした連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…で補強し、複雑な形状を有するために平織した連続繊維で補強することが困難な横リブ４１、縦リブ４２…および端部ブラケット４３，４３の繊維強化樹脂を、成形の自由度が高い不連続繊維４５…で補強したので、バンパービーム２９の強度および成形性を両立させることができる。しかも連続繊維を含む第１プリプレグ４９および不連続繊維を含む第２プリプレグ５０を同一の成形型４６内に配置して１工程でバンパービーム２９を成形するため、それらを別個に成形して接着や溶着で一体化する場合に比べて製造コストを削減することができる。

以上、バンパービーム２９をプレス成形する成形型４６について説明したが、バンパービームイクステンション２５，２５およびロアメンバ２７，２７も同様の構造の成形型を用いてプレス成形することができる。このように、バンパービーム１６、バンパービームイクステンション２５，２５およびロアメンバ２７，２７は何れも開断面であるため、軽量であるだけでなく成形型による成形も容易である。

次に、バンパービームイクステンション２５に対するバンパービーム２９およびロアメンバ２７の結合構造を説明する。

図２〜図５に示すように、前後方向に延びるバンパービームイクステンション２５の前端の車幅方向内面に、車幅方向に延びるバンパービーム２９の車幅方向外端が結合される。このとき、バンパービーム２９の端部ブラケット４３に、バンパービームイクステンション２５の本体部３１の第１底壁３１ｄの前部と第２補強フランジ３１ｇの前部とが溶着され、かつバンパービーム２９の本体部４０の底壁４０ａに、バンパービームイクステンション２５の第１底壁３１ｄに設けた第１連結部３１ｊが溶着される。バンパービームイクステンション２５の第１底壁３１ｄ、第２補強フランジ３１ｇおよび第１連結部３１ｊはバンパービーム支持部を構成する。

またロアメンバ２７の先端の第２取付フランジ３４ｇがバンパービームイクステンション２５の第１補強フランジ３１ｆに溶着され、ロアメンバ２７の第２側壁３７の先端部下面がバンパービームイクステンション２５の第２底壁３１ｅから張り出す第５連結部３１ｏの上面に溶着され、かつロアメンバ２７の底壁３５の先端部がバンパービームイクステンション２５の第２底壁３１ｅに設けた第４連結部３１ｎに溶着される。バンパービームイクステンション２５の第１補強フランジ３１ｆ、第５連結部３１ｏおよび第４連結部３１ｎはロアメンバ支持部を構成する。

尚、ロアメンバ２７の本体部３１の第２連結部３１ｋおよび第３連結部３１ｍには、フロントバルクヘッド３０のサイド部材３０ｃが溶着される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１０に示すように、左右一対のフロントサイドフレーム先端部２４，２４から車体前方に延びるＣＦＲＰ製の左右一対のバンパービームイクステンション２５，２５の前端の車幅方向内面および車幅方向外面に、車幅方向に延びるＣＦＲＰ製のバンパービーム２９と、左右一対のアッパーメンバ２２，２２の前端から屈曲しながら前下方、前方および車幅方向内方に延びるＣＦＲＰ製の左右一対のロアメンバ２７，２７とを接続したので、この状態で左右一対のロアメンバ２７，２７の車幅方向外面および前面と、左右一対のバンパービームイクステンション２５，２５の前端面と、バンパービーム２９の前面とが平面視で車体前方に向かってＵ字状に湾曲する形状となる。

このように、ＣＦＲＰを可能な限り使用することで自動車の前部の車体フレームを軽量化することができるだけでなく、前面衝突の荷重がバンパービーム２９に入力してもロアメンバ２７，２７の前部に入力しても、その衝突荷重をバンパービームイクステンション２５，２５に伝達して吸収することができ、しかもバンパービーム２９がロアメンバ２７，２７から車体前方に突出しないので車体前部を小型化することができる。

即ち、図１０において、前面衝突時の衝突荷重Ｆ１がバンパービーム２９に入力すると、その衝突荷重Ｆ１はバンパービーム２９から左右のバンパービームイクステンション２５，２５に伝達され、衝撃吸収部材であるバンパービームイクステンション２５，２５の圧壊により効率的に吸収される。またナローオフセット前面衝突時の衝突荷重Ｆ２が左右一方のロアメンバ２７の前部に入力すると、その衝突荷重Ｆ２はロアメンバ２７から左右一方のバンパービームイクステンション２５に伝達され、衝撃吸収部材であるバンパービームイクステンション２５の圧壊により効率的に吸収される。またオフセット前面衝突時の衝突荷重Ｆ３が左右一方のロアメンバ２７の前部に直接入力すると、その衝突荷重Ｆ３は衝撃吸収部材であるバンパービームイクステンション２５の圧壊により効率的に吸収される。

図１１に示すように、バンパービームイクステンション２５が前方からの衝突荷重で圧壊するとき、その本体部３１の先端の長さａの範囲の脆弱部３１ｐには第１、第２リブ３２…，３３…が設けられていないため、その脆弱部３１ｐが容易に座屈することで衝突初期のピーク荷重を低減することができる。

またバンパービーム２９、ロアメンバ２７およびバンパービームイクステンション２５は、連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…で樹脂で固めて構成されて開放断面を有する本体部４０，３４，３１と、不連続繊維４５…を樹脂で固めて構成されて本体部４０，３４，３１の内面を接続するリブ４１，４２…，３８，３９…，３２…，３３…とを備えるので、比較的に単純な形状の本体部４０，３４，３１は強度の高い連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…で補強し、比較的に複雑な形状のリブ４１，４２…，３８，３９…，３２…，３３…は成形性の高い不連続繊維４５…で補強することで、強度および成形性を両立することができる。その結果、開放断面の本体部４０，３４，３１の口開きをリブ４１，４２…，３８，３９…，３２…，３３…によって阻止し、軽量な構造で高い強度を得ることができる。

特に、バンパービーム２９およびロアメンバ２７は、コ字状断面を有する本体部４０，３４の内部に複数の縦リブ４２…，３９…を有するので、本体部４０，３４の捩じれや曲げに対する強度を縦リブ４２…，３９…によって高め、衝突荷重で本体部４０，３４および縦リブ４２…，３９…を端部側から順次圧壊して衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

またバンパービームイクステンション２５は、Ｓ字状断面を有する本体部３１の内部に第１、第２リブ３２…，３３…を車体前後方向に沿って複数設けたので、ピーク荷重を低く抑えながら衝突初期から衝突末期までの長い期間に亙って安定した荷重で衝突エネルギーを吸収することができ、しかも第１リブ３２…のＸ字状の交点の車体前後方向位置と、第２リブ３３…のＸ字状の交点の車体前後方向位置とを一致させたので、第１、第２リブ３２…，３３…によって衝撃吸収部材の本体部３１の口開き一層確実に防止しながら、衝撃吸収部材を先端側から段階的に圧壊することができる。

またバンパービームイクステンション２５の本体部３１の第２側壁３１ｂが車幅方向の抜き勾配を有するので、バンパービームイクステンション２５を成形型から容易に型抜きすることができる。

ところで、各々のロアメンバ２７は、アッパーメンバ２２の前端から前下方に延びる第１部分３４ａと、第１部分３４ａの前端の第１屈曲部３４ｄで屈曲して水平方向前方に延びる第２部分３４ｂと、第２部分３４ｂの前端の第２屈曲部３４ｅで車幅方向内側に屈曲してバンパービームイクステンション２５の前端に接続される第３部分３４ｃと備えるので、ナローオフセット前面衝突によりロアメンバ２７の前端に前後方向の衝突荷重が入力すると、ロアメンバ２７が第１、第２屈曲部３４ｄ，３４ｅで折れ曲がって衝突荷重を効果的に吸収できなくなる可能性がある。

しかしながら、各々のロアメンバ２７は、底壁３５および第１、第２側壁３６，３７を有して車幅方向外向きに開口するコ字状断面の本体部３４と、底壁３５および第１、第２側壁３６，３７を接続する横リブ３８および縦リブ３９…とを備え、底壁３５は連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…を樹脂で固めた連続繊維強化樹脂で構成され、第１、第２側壁３６，３７、横リブ３８および縦リブ３９…は不連続繊維４５…を樹脂で固めた不連続繊維強化樹脂で構成されるので、衝突荷重が上下方向に屈曲する第１屈曲部３４ｄを折り曲げるように作用しても底壁３５の連続繊維強化樹脂が抵抗し、かつ第１、第２側壁３６，３７、横リブ３８および縦リブ３９…が抵抗して第１屈曲部３４ｄの破断を阻止することできる。また衝突荷重が左右方向に屈曲する第２屈曲部３４ｅを折り曲げるように作用しても第１、第２側壁３６，３７、横リブ３８および縦リブ３９…が抵抗して第２屈曲部３４ｅの破断を阻止することができる。

これにより、前面衝突の荷重でロアメンバ２７を前部側から後部側に向けて順次圧壊して衝突荷重を効果的に吸収することができる。しかもロアメンバ２７の底壁は３５第２屈曲部３４ｅにおいて湾曲するだけなので、ロアメンバ２７を成形型でプレス成形することができる。

各々のロアメンバ２７のリブを、ロアメンバ２７の長手方向に沿って延びる横リブ３８と、横リブ３８に交差する複数の縦リブ３９…とで格子状に形成したので、横リブ３８および縦リブ３９…の肉厚を薄くして軽量化を図りながらロアメンバ２７の本体部３４を効果的に補強し、衝突荷重で本体部３４、横リブ３８および縦リブ３９…を圧壊して衝突エネルギーを吸収することができる。

また複数の縦リブ３９…の一つを第１屈曲部３４ｄに配置して補強したので、オフセット前面衝突の荷重で第１屈曲部３４ｄに大きな曲げモーメントが作用したとき、ロアメンバ２７が第１屈曲部３４ｄで破断するのを防止して衝撃吸収性能を確保することができる。しかも横リブ３８は底壁３５に接続されてロアメンバ２７の前端から後方に延びるので、連続繊維４４Ａ…，４４Ｂ…で補強された高強度の底壁３５を横リブ３８で更に補強することで、オフセット前面衝突の荷重がロアメンバ２７の前端に入力したとき、ロアメンバ２７が第１屈曲部３４ｄや第２屈曲部３４ｅで破断するのを防止して衝撃吸収性能を確保することができる。

またロアメンバ２７の前端に第２取付フランジ３４ｇを設けたので、ロアメンバ２７の前端をバンパービームイクステンション２５の前端に容易に接続することができる。しかも第２取付フランジ３４ｇは不連続繊維４５…を樹脂で固めた不連続繊維強化樹脂で構成されるので、ロアメンバ２７の本体部３４および第２取付フランジ３４ｇを一度に成形して加工工数を削減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の繊維強化樹脂はＣＦＲＰに限定されるものではなく、任意の繊維で補強したＦＲＰを採用することができる。

また実施の形態ではバンパービームイクステンション２５の前端にバンパービーム２９およびロアメンバ２７が接続されているが、ロアメンバ２７は必ずしもバンパービームイクステンション２５に接続されている必要はない。

１１ キャビン
１６ フロント壁部
２２ アッパーメンバ
２３ フロントサイドフレーム基部（フロントサイドフレーム）
２４ フロントサイドフレーム先端部（フロントサイドフレーム）
２５ バンパービームイクステンション
２７ ロアメンバ
２９ バンパービーム
３１ 本体部
３１ｄ 第１底壁（バンパービーム支持部）
３１ｆ 第１補強フランジ（ロアメンバ支持部）
３１ｇ 第２補強フランジ（バンパービーム支持部）
３１ｊ 第１連結部（バンパービーム支持部）
３１ｎ 第４連結部（ロアメンバ支持部）
３１ｏ 第５連結部（ロアメンバ支持部）
３１ｐ 脆弱部
３２ 第１リブ（リブ）
３３ 第２リブ（リブ）
３４ 本体部
３８ 横リブ（リブ）
３９ 縦リブ（リブ）
４０ 本体部
４１ 横リブ（リブ）
４２ 縦リブ（リブ）
４４Ａ 連続繊維
４４Ｂ 連続繊維
４５ 不連続繊維

Claims (7)

1. キャビン（１１）のフロント壁部（１６）の下部から車体前方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム（２３，２４）と、前記フロントサイドフレーム（２３，２４）の前端から車体前方に延びる繊維強化樹脂製の左右一対のバンパービームイクステンション（２５）と、車幅方向に延びて前記左右一対のバンパービームイクステンション（２５）の前端の車幅方向内壁に接続される繊維強化樹脂製のバンパービーム（２９）と、前記キャビン（１１）のフロント壁部（１６）の車幅方向外端上部から車体前方に延びる左右一対のアッパーメンバ（２２）と、前記左右一対のアッパーメンバ（２２）の前端から屈曲しながら前下方、前方および車幅方向内方に延び、前記左右一対のバンパービームイクステンション（２５）の前端の車幅方向外壁に接続される繊維強化樹脂製の左右一対のロアメンバ（２７）とを備え、
   前記左右一対のロアメンバ（２７）の車幅方向外面および前面と、前記左右一対のバンパービームイクステンション（２５）の前端面と、前記バンパービーム（２９）の前面とは、平面視で車体前方に向かってＵ字状に湾曲することを特徴とする自動車の車体フレーム構造。
2. 前記バンパービームイクステンション（２５）の前端部の車幅方向内面に、前記バンパービーム（２９）の車幅方向外端を支持するバンパービーム支持部（３１ｄ，３１ｇ，３１ｊ）を備えるとともに、前記バンパービームイクステンション（２５）の前端部の車幅方向外面に、前記ロアメンバ（２７）の車幅方向内向きに屈曲した前端を支持するロアメンバ支持部（３１ｆ，３１ｎ，３１ｏ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体フレーム構造。
3. 前記バンパービームイクステンション（２５）の前端部に脆弱部（３１ｐ）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体フレーム構造。
4. 前記バンパービーム（２９）、前記ロアメンバ（２７）および前記バンパービームイクステンション（２５）は、開放断面を有する本体部（４０，３４，３１）と、前記本体部（４０，３４，３１）の内面を接続するリブ（４１，４２，３８，３９，３２，３３）とを備え、前記本体部（４０，３４，３１）は連続繊維（４４Ａ，４４Ｂ）を樹脂で固めて構成され、前記リブ（４１，４２，３８，３９，３２，３３）は不連続繊維（４５）を樹脂で固めて構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体フレーム構造。
5. 前記バンパービーム（２９）および前記ロアメンバ（２７）は、コ字状断面を有する本体部（４０，３４）の内部に複数の縦リブ（４２，３９）を有することを特徴とする、請求項４に記載の自動車の車体フレーム構造。
6. 前記バンパービームイクステンション（２５）は、Ｓ字状断面を有する本体部（３１）の内部に複数のＸ字状のリブ（３２，３３）を有することを特徴とする、請求項４に記載の自動車の車体フレーム構造。
7. 前記バンパービーム（２９）の上下方向幅は、車幅方向中央部において車幅方向端部よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体フレーム構造。

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