JP4384334B2 - 自動車のフレーム構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフレーム構造に関し、特にサイドメンバの補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体フレームは、例えば、特開平１１−２０８５０３号公報に開示され、かつ図５に車体前部の側面図を模式的に示すように、エンジンルーム１０１と車室１０２はトーボード１０３及びトーボード１０３の下端に連続形成されたフロア１０４によって区画され、エンジンルーム１０１の下側部分と車室１０２のフロア１０４とは段差があり、車体側部に沿って前後方向に延在するサイドメンバ１０５は、エンジンルーム１０１内において比較的直線状に前後方向に延在してトーボード１０３に当接し、屈曲部１０５ａによって下方に折曲されてトーボード１０３の前面に沿って延在し、更にトーボード１０３の下端近傍における屈曲部１０５ｂによって折曲されてフロア１０４の下面に沿って車体後方に延設されてフロア１０４やサイドシル等の車体部材に結合されている。
【０００３】
更に、エンジンルーム１０１内において、エンジン１０６及び前車輪１０７等を支持するサブフレーム１０８の前端がサイドメンバ１０５の前端近傍に結合され、かつ後端が屈曲部１０５ｂの近郷でサイドメンバ１０５に結合されている。
【０００４】
また、実開昭５８−５８９７９号公報に開示され、かつ図６に要部を示すと共に、図６のＩＩ−ＩＩ線断面図を図７に示すように、サイドメンバ１０５の屈曲部１０５ａ及び屈曲部１０５ｂの上面に、トーボード１０３及びフロア１０４の下側でサイドメンバ１０５と協働して前後方向に連続する閉断面を形成する補強部材１０９を設けたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１１−２０８５０３号公報によると、エンジンルーム１０１内において比較的直線状にサイドメンバ１０５が前後方向に延在し、屈曲部１０５ａ及び屈曲部１０５ｂによって折曲されてトーボード１０３からフロア１０４の下面に沿って車体後方に延設され、屈曲部１０５ａ及び１０５ｂにおいてサイドメンバ１０５が急激に形状変化する。
【０００６】
このようなサイドメンバ１０５を備えた車両に前方からの衝撃荷重Ｐが作用すると、サイドメンバ１０５の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、急激に形状が変化して断面剛性が変化する屈曲部１０５ａ及び１０５ｂに集中して屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの屈曲変形を誘発することが懸念される。
【０００７】
屈曲部１０５ａ及び１０５ｂが屈曲変形すると、その変化に伴って変形したトーボード１０３等が車室内に侵入し、かつサイドメンバ１０５の後部からフロア１０４やサイドシル等の各車体部材への荷重の分散伝達が困難になると共に、サイドメンバ１０５における前端からの円滑な潰れ変形が妨げられてサイドメンバ１０５の変形による衝撃エネルギーの吸収が達成されないことがある。
【０００８】
また、上記実開昭５８−５８９７９号公報によると、サイドメンバ１０５の屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの上面にサイドメンバ１０５と協働して閉断面を形成する補強部材１０９を設けることによって、屈曲部１０５ａ及び１０５ｂを含む範囲において剛性強度の向上がもたらされる。
【０００９】
しかし、補強部材１０９により補強されたサイドメンバ１０５の部分と、これに隣接した部分、即ち補強部材１０９の端部近傍で断面形状が大きく変化することから、サイドメンバ１０５に前方から衝撃荷重が作用した際、該部に荷重が集中して屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの近傍において屈曲変形が発生して十分な荷重分散及び衝撃エネルギーの吸収が得られないおそれがある。
【００１０】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、前方からの衝撃荷重に対する衝撃荷重を車体部材全体に分散及び十分な衝撃エネルギーの吸収がもたらされる自動車の車体フレーム構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の自動車の車体フレーム構造の発明は、サイドメンバが、トーボードの前方で前後方向に延在する前部範囲と、該前部範囲の後端に連続形成されてトーボードの前面に沿って延在してトーボードと共に閉断面形状を形成する下面部及び該下面部の両側縁に沿って折曲形成された両側面を有する断面略コ字状の傾斜範囲と、前端が偏曲点を介して上記下面部と連続する下面部と該下面部の両側縁に折曲形成されて上記側面と連続して形成された両側面を有して上記フロアと共に前後方向に連続する断面略コ字状の後部範囲とを有し、上記傾斜範囲の下面部に結合される前方取付部と前方隔壁とフロアに間隙を介して対向する頂部と、後方隔壁と、上記後部範囲の下面部に結合される後方取付部とが連続形成されると共に上記前方隔壁と、頂部と、後方隔壁によって上記偏曲点を跨ぐ側面視突形状のセパレータがサイドメンバの断面内に配設されたたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によると、セパレータは、前方取付部及び後方取付部が偏曲点を隔てて各下面部に結合されると共に、前方隔壁、頂部、後方隔壁によってサイドメンバの下面及びフロアとの当接が回避した状態で突状に形成されることから前後方向の剛性が比較的低く、セパレータの取付によるサイドメンバの前後方向の荷重に対する急激な剛性変化が生じることが回避され、前方からサイドメンバの前端に入力された衝撃荷重は、前部範囲から傾斜範囲を介して後部範囲に確実に伝達されてフロア等から車体全体に分散伝達することができる。
【００１３】
更に、所定以上の衝撃荷重がサイドメンバの前端に入力されると、その衝撃荷重が前部範囲から傾斜範囲に伝達されてセパレータの前方取付部が取り付けられた部位が略荷重入力方向に変形して前方隔壁が押しやられて頂部がフロアに当接して受け止められてサイドメンバの変形が阻止される。この結果衝撃荷重が車体全体に有効的に分散伝達される。
【００１４】
更に過大な衝撃荷重が前方から作用した際には、比較的直線状に形成された前部範囲が前端から円滑な圧縮変形、即ち潰れ変形してサイドメンバによる有効な衝撃エネルギーの吸収が得られて車室等への衝撃の緩和がもたらされる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１の自動車のフレーム構造において、上記セパレータの前方隔壁は、前方取付部が取り付けられた下面部の部位への荷重入力方向と略平行に延在することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によると、セパレータの前方隔壁を荷重入力方向と略平行に延在させることから、前方隔壁が略荷重入力方向に押しやられて頂部がフロアに当接した際、サイドフレームの下面部とフロアとの間に略荷重入力方向に沿って前方隔壁が掛け渡され、前方隔壁によって効率的にサイドメンバの変形を防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の自動車のフレーム構造において、上記後方隔壁はフロアに対して略垂直に延在すると共に、上記頂部はフロアと略平行に延在することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、後方隔壁を略垂直に延在させることから荷重入力方向と略直交して延在してセパレータの形状変化に影響することが回避され、かつ頂部をフロアと略平行に形成することによって確実にフロアによって受け止めることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の自動車のフレーム構造において、上記後方取付部は、サブフレームの取付ベースであることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、後方取付部をサブフレームの取付ベースとして機能せしめることから、サブフレームの後端の結合強度が確保されると共に、専用のサブフレーム取付用の取付ベースが不要になり構成の簡素化が得られる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、上記頂部は、請求項１〜４の自動車のフレーム構造において、フロアと所定の間隔を設けて配置されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明によると、上記頂部とフロアとの間隔を調整することによってサイドメンバの変形をより有効にコントロールすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明による自動車の車体フレーム構造の実施の形態を図１乃至図４によって説明する。
【００２４】
図１は、車体前部１を模式的に示す側面図であり、トーボード２によってエンジンルーム３と車室４に区画され、左右一対のサイドメンバ１０がエンジンルーム３の前部からトーボード２の前面及びフロア５の下面に亘って前後方向に延設され、サイドメンバ１０内に後述するセパレータ２０が設けられると共に、下面にエンジン及び前車輪等を支持するサブフレーム３０が架設されている。
【００２５】
サイドメンバ１０は、図１及び図２にサブフレーム３０を省略した車体前部１の要部斜視図を示すように、エンジンルーム３内の下側部に沿って比較的直線状でサイドメンバアウタ１１と協働して前後方向に延在する略矩形閉断面形状を形成して後端がトーボード２に達する前部範囲１０Ａと、屈曲部１０ａを介して前部範囲１０Ａの後端に連続してトーボード２の前面に沿ってトーボード２と協働して略矩形閉断面形状を形成する断面略ハット状の傾斜範囲１０Ｂと、屈曲部１０ｂを介して傾斜範囲１０Ｂの下端に連続してトーボード２及びフロア５と協働してトーボード２及びフロア５の下面に沿って前後方向に延在する略矩形閉断面形状を形成する後部範囲１０Ｃとを有し、後部範囲１０Ｃはフロア５に結合されたクロスメンバ６等を介してサイドシル７に連結されている。
【００２６】
図１のＡ部の要部分解斜視図を示す図３及びサブフレーム３０を取り付けた状態における図２のＩ−Ｉ線断面を示す図４によって、サイドメンバ１０の屈曲部１０ｂ付近の構造を説明する。
【００２７】
Ａ部におけるサイドメンバ１０は、トーボード２に対向する傾斜範囲１０Ｂにおける下面部１１ａの下端と、フロア５に対向する後部範囲１０Ｃの下面部１１ｂの前端とが車幅方向に延在する偏曲点ａを介して連続形成された下面１１を有し、かつ下面１１の両端縁に沿って上方に折曲形成された側面１２と、側面１２の上端縁に沿って折曲形成されてトーボード２及びフロア５に結合されるフランジ１３を備えた断面略ハット状であって、後部範囲１０Ｃの下面部１１ｂにサブフレーム取付用の取付孔１１ｃが穿設されている。
【００２８】
一方、セパレータ２０は、略矩形の前方取付部２１、前方隔壁２２と、頂部２３と、後方隔壁２４と、後方取付部２５とが車幅方向に延在する折曲部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して順に連続形成され、特に頂部２３の前後方向の幅が比較的小さく設定された板状で、前方隔壁２２、後方隔壁２４、後方取付部２５の両側縁に沿ってサイドメンバ１０の側面１２に対向して延在する補強用のフランジ２２ａ、２４ａ、２５ａが折曲形成されると共に、後方取付部２５には上記底面部１１ｂに穿設された取付孔１１ｃに対応する取付孔２５ｃが穿設され、取付孔２５ｃに対応してナット２６が溶接結合されている。
【００２９】
前方取付部２１が、サイドメンバ１０の下面部１１ａに重合可能であって、折曲部２０ａで折り曲げ形成された前方隔壁２２は、サイドメンバ１０に前方から衝撃荷重Ｐが作用した際に、前部取付部２１が取り付けられた下面部１１ａの部位１１ｄが初期に変形する方向、即ち部位１１ｄへの荷重入力方向と略平行に折曲部２０ａからフロア５方向に延在するように形成されている。
【００３０】
後方取付部２５がサイドメンバ１０の下面部１１ｂ上に重合可能であって、折曲部２０ｄで折曲形成された後方隔壁２４は上方に略垂直に延在し、折曲部２０ｂ及び２０ｃを介して前方隔壁２２と後方隔壁２４との間に形成された頂部２３は、トーボード２とフロア５が重合して結合される結合部或いは結合部近傍位置でフロア５と所定の間隙を介在して略平行に対向するように形成されている。
【００３１】
このように形成されたセパレータ２０は、サイドメンバ１０の下面１１の偏曲点ａを跨いで下面部１１ａに前方取付部２１が結合され下面部１１ｂに後方結合部２５が結合されて前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４によって偏曲点ａを跨いで側面視略逆Ｖ字状の突形状でサイドメンバ１０の断面内に取り付けられている。
【００３２】
更に、サブフレーム３０の後端が、その後端に穿設された取付孔３０ａに下方から挿入され、かつサイドメンバ１０及びセパレータ２０に穿設された取付孔１１ｃ、２５ｃを貫通してナット２６に螺合する取付ボルト３１によって固設される。
【００３３】
次に、このように構成されたフレーム構造の作用について説明する。
【００３４】
サイドメンバ１０の折曲部１０ｂに設けられるセパレータ２０は、略矩形の前方取付部２１、前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４及び後方取付部２５が車幅方向に延在する折曲部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して連結され、かつ前方取付部２１及び後方取付部２５が偏曲点ａを隔てて各々下面部１１ａと１１ｂに結合されると共に、前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４によってサイドメンバ１０の下面１１及びフロア５に当接を回避した状態で側面視略逆Ｖ字状の突形状に形成されることから前後方向の剛性が比較的低く、セパレータ２０の取付によるサイドメンバ１０に前後方向の荷重に対する急激な剛性変化が生じることが回避される。
【００３５】
従って、車両に前方から衝撃荷重Ｐが作用すると、サイドメンバ１０の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、サイドメンバ１０の前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃに伝達されてフロア５、クロスメンバ６、サイドシル７等を介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００３６】
更に、所定以上の衝撃荷重Ｐがサイドメンバ１０の前端に入力されると、その衝撃荷重Ｐが前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂに伝達され、屈曲部１０ｂが若干変形、即ちサイドメンバ１０の偏曲点ａを中心に変形してセパレータ２０の前方取付部２１が取り付けられた部位１１ｄが略荷重入力方向に変形する。
【００３７】
この部位１１ｄの変形に追従して前方隔壁２２が延在方向、即ち略荷重入力方向に押しやられて後方隔壁２４が折曲線２０ｄを中心に揺動しつつ頂部２３が移動してフロア５の下面に圧接すると共に、後方隔壁２４によって頂部２３の移動が阻止されて部位１１ｄとフロア５との間に略荷重入力方向に沿って掛け渡された前方隔壁２２によって部位１１ｄの変形が阻止され、かつサイドメンバ１０の偏曲点ａを隔てて前方の下面部１１ａ及び１１ｂとフロア５との間に掛け渡された前方隔壁２２と後方隔壁２４によって側面視略逆Ｖ字状で車幅方向に延在する断面形状、即ち前方隔壁２２、後方隔壁２４及び下面部１１ａ、１１ｂとによって頂部２３がフロア５に当接した略側面視略３角形状の断面形状が形成されてサイドメンバ１０の屈曲部１０ｂの変形が防止される。
【００３８】
また、後方隔壁２４をフロア５に対して略垂直に延在させることから荷重入力方向と略直交して延在してセパレータ２０の前後方向の変形に影響することが回避され、かつ頂部２３をフロア５と略平行に形成することによって有効的にフロア５によって受け止めることができる。
【００３９】
この屈曲部１０ｂの変形が防止されることによって、前方からの荷重に対する傾斜範囲１０Ｂの車室４側への揺動が抑制されて折曲部１０ａの変形も阻止される。
【００４０】
従って、サイドメンバ１０の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、サイドメンバ１０の前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃに伝達されてフロア５、クロスメンバ６、サイドシル７等を介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４１】
更に過大な衝撃荷重Ｐが前方から作用した際には、クロスメンバ１０の後部範囲１０Ｃが車体全体に荷重分散伝達可能に支持されることから、比較的直線状に形成された前部範囲１０Ａの前端からの円滑な圧縮変形、いわゆる潰れ変形が確保されて、サイドメンバ１０による衝撃エネルギーの吸収が得られて車室４等への衝撃の緩和がもたらされて安全性が大幅に向上する。
【００４２】
また、サイドメンバ１０の下面部１０ｂ上に重畳して結合されるセパレータ２０の後方取付部２５にナット２６が取り付けられ、サブフレーム３０の後端をボルト３１によって結合することから、後方取付部２５がサブフレーム３０の取付ベースとして機能してサブフレーム３０の後端の結合強度が確保されると共に、専用のサブフレーム取付用の取付ベースが不要になり構成の簡素化が得られ、かつ取付ボルト３１及びナット２６によって後方取付部２５とサイドメンバ１０の結合強度が向上して上記衝撃荷重Ｐに起因する屈曲部１０ｂの変形阻止がより確実に達成される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の自動車の車体フレーム構造によると、セパレータの前方取付部及び後方取付部が偏曲点を隔てサイドメンバの下面に結合されると共に、前方隔壁、頂部、後方隔壁によってサイドメンバの下面及びフロアとの当接が回避した状態で突状に形成されることからセパレータは、前後方向の剛性が比較的低く、セパレータの取付によりサイドメンバに前後方向の荷重による急激な剛性変化が回避されて、前方からの衝撃荷重がサイドメンバを介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４４】
一方、所定以上の衝撃荷重がサイドメンバの前端に入力されると、その衝撃荷重が前部範囲から傾斜範囲に伝達されてセパレータの前方隔壁が押しやられて頂部がフロアに当接して受け止められて、掛け渡された前部隔壁によってサイドメンバの変形が阻止されて衝撃荷重が車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４５】
更に過大な衝撃荷重が前方から作用した際には、比較的直線状に形成された前部範囲が前端からの円滑な潰れ変形してサイドメンバによる衝撃エネルギーの吸収が得られて車室等への衝撃の緩和がもたらされる。従って、簡単なセパレータをサイドメンバに取り付けることによって自動車の安全性が有効的に向上し、自動車の安全性の向上に貢献すること大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車の車体フレーム構造を模式的に示す車体前部の側面図である。
【図２】同じく、車体前部の要部斜視図である。
【図３】同じく、図１のＡ部の要部分解斜視図である。
【図４】同じく、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図５】従来の車体フレーム構造の概要を模式的に示す車体前部の側面図である。
【図６】同じく、従来の車体フレーム構造を示す側面図である。
【図７】図７のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ 車体前部
２ トーボード
３ エンジンルーム
４ 車室
５ フロア
１０ サイドメンバ
１０ａ 屈曲部
１０ｂ 屈曲部
１０Ａ 前部範囲
１０Ｂ 傾斜範囲
１０Ｃ 後部範囲
１１ 下面
１１ａ、１１ｂ 下面部
１２ 側面
２０ セパレータ
２１ 前方取付部
２２ 前方隔壁
２３ 頂部
２４ 後方隔壁
２５ 後方取付部
２６ ナット
３０ サブフレーム
３１ 取付ボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフレーム構造に関し、特にサイドメンバの補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体フレームは、例えば、特開平１１−２０８５０３号公報に開示され、かつ図５に車体前部の側面図を模式的に示すように、エンジンルーム１０１と車室１０２はトーボード１０３及びトーボード１０３の下端に連続形成されたフロア１０４によって区画され、エンジンルーム１０１の下側部分と車室１０２のフロア１０４とは段差があり、車体側部に沿って前後方向に延在するサイドメンバ１０５は、エンジンルーム１０１内において比較的直線状に前後方向に延在してトーボード１０３に当接し、屈曲部１０５ａによって下方に折曲されてトーボード１０３の前面に沿って延在し、更にトーボード１０３の下端近傍における屈曲部１０５ｂによって折曲されてフロア１０４の下面に沿って車体後方に延設されてフロア１０４やサイドシル等の車体部材に結合されている。
【０００３】
更に、エンジンルーム１０１内において、エンジン１０６及び前車輪１０７等を支持するサブフレーム１０８の前端がサイドメンバ１０５の前端近傍に結合され、かつ後端が屈曲部１０５ｂの近郷でサイドメンバ１０５に結合されている。
【０００４】
また、実開昭５８−５８９７９号公報に開示され、かつ図６に要部を示すと共に、図６のＩＩ−ＩＩ線断面図を図７に示すように、サイドメンバ１０５の屈曲部１０５ａ及び屈曲部１０５ｂの上面に、トーボード１０３及びフロア１０４の下側でサイドメンバ１０５と協働して前後方向に連続する閉断面を形成する補強部材１０９を設けたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１１−２０８５０３号公報によると、エンジンルーム１０１内において比較的直線状にサイドメンバ１０５が前後方向に延在し、屈曲部１０５ａ及び屈曲部１０５ｂによって折曲されてトーボード１０３からフロア１０４の下面に沿って車体後方に延設され、屈曲部１０５ａ及び１０５ｂにおいてサイドメンバ１０５が急激に形状変化する。
【０００６】
このようなサイドメンバ１０５を備えた車両に前方からの衝撃荷重Ｐが作用すると、サイドメンバ１０５の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、急激に形状が変化して断面剛性が変化する屈曲部１０５ａ及び１０５ｂに集中して屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの屈曲変形を誘発することが懸念される。
【０００７】
屈曲部１０５ａ及び１０５ｂが屈曲変形すると、その変化に伴って変形したトーボード１０３等が車室内に侵入し、かつサイドメンバ１０５の後部からフロア１０４やサイドシル等の各車体部材への荷重の分散伝達が困難になると共に、サイドメンバ１０５における前端からの円滑な潰れ変形が妨げられてサイドメンバ１０５の変形による衝撃エネルギーの吸収が達成されないことがある。
【０００８】
また、上記実開昭５８−５８９７９号公報によると、サイドメンバ１０５の屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの上面にサイドメンバ１０５と協働して閉断面を形成する補強部材１０９を設けることによって、屈曲部１０５ａ及び１０５ｂを含む範囲において剛性強度の向上がもたらされる。
【０００９】
しかし、補強部材１０９により補強されたサイドメンバ１０５の部分と、これに隣接した部分、即ち補強部材１０９の端部近傍で断面形状が大きく変化することから、サイドメンバ１０５に前方から衝撃荷重が作用した際、該部に荷重が集中して屈曲部１０５ａ及び１０５ｂの近傍において屈曲変形が発生して十分な荷重分散及び衝撃エネルギーの吸収が得られないおそれがある。
【００１０】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、前方からの衝撃荷重に対する衝撃荷重を車体部材全体に分散及び十分な衝撃エネルギーの吸収がもたらされる自動車の車体フレーム構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の自動車の車体フレーム構造の発明は、サイドメンバが、トーボードの前方で前後方向に延在する前部範囲と、該前部範囲の後端に連続形成されてトーボードの前面に沿って延在してトーボードと共に閉断面形状を形成する下面部及び該下面部の両側縁に沿って折曲形成された両側面を有する断面略コ字状の傾斜範囲と、前端が偏曲点を介して上記下面部と連続する下面部と該下面部の両側縁に折曲形成されて上記側面と連続して形成された両側面を有して上記フロアと共に前後方向に連続する断面略コ字状の後部範囲とを有し、上記傾斜範囲の下面部に結合される前方取付部と前方隔壁とフロアに間隙を介して対向する頂部と、後方隔壁と、上記後部範囲の下面部に結合される後方取付部とが連続形成されると共に上記前方隔壁と、頂部と、後方隔壁によって上記偏曲点を跨ぐ側面視突形状のセパレータがサイドメンバの断面内に配設されたたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によると、セパレータは、前方取付部及び後方取付部が偏曲点を隔てて各下面部に結合されると共に、前方隔壁、頂部、後方隔壁によってサイドメンバの下面及びフロアとの当接が回避した状態で突状に形成されることから前後方向の剛性が比較的低く、セパレータの取付によるサイドメンバの前後方向の荷重に対する急激な剛性変化が生じることが回避され、前方からサイドメンバの前端に入力された衝撃荷重は、前部範囲から傾斜範囲を介して後部範囲に確実に伝達されてフロア等から車体全体に分散伝達することができる。
【００１３】
更に、所定以上の衝撃荷重がサイドメンバの前端に入力されると、その衝撃荷重が前部範囲から傾斜範囲に伝達されてセパレータの前方取付部が取り付けられた部位が略荷重入力方向に変形して前方隔壁が押しやられて頂部がフロアに当接して受け止められてサイドメンバの変形が阻止される。この結果衝撃荷重が車体全体に有効的に分散伝達される。
【００１４】
更に過大な衝撃荷重が前方から作用した際には、比較的直線状に形成された前部範囲が前端から円滑な圧縮変形、即ち潰れ変形してサイドメンバによる有効な衝撃エネルギーの吸収が得られて車室等への衝撃の緩和がもたらされる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１の自動車のフレーム構造において、上記セパレータの前方隔壁は、前方取付部が取り付けられた下面部の部位への荷重入力方向と略平行に延在することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によると、セパレータの前方隔壁を荷重入力方向と略平行に延在させることから、前方隔壁が略荷重入力方向に押しやられて頂部がフロアに当接した際、サイドフレームの下面部とフロアとの間に略荷重入力方向に沿って前方隔壁が掛け渡され、前方隔壁によって効率的にサイドメンバの変形を防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の自動車のフレーム構造において、上記後方隔壁はフロアに対して略垂直に延在すると共に、上記頂部はフロアと略平行に延在することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、後方隔壁を略垂直に延在させることから荷重入力方向と略直交して延在してセパレータの形状変化に影響することが回避され、かつ頂部をフロアと略平行に形成することによって確実にフロアによって受け止めることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の自動車のフレーム構造において、上記後方取付部は、サブフレームの取付ベースであることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、後方取付部をサブフレームの取付ベースとして機能せしめることから、サブフレームの後端の結合強度が確保されると共に、専用のサブフレーム取付用の取付ベースが不要になり構成の簡素化が得られる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、上記頂部は、請求項１〜４の自動車のフレーム構造において、フロアと所定の間隔を設けて配置されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明によると、上記頂部とフロアとの間隔を調整することによってサイドメンバの変形をより有効にコントロールすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明による自動車の車体フレーム構造の実施の形態を図１乃至図４によって説明する。
【００２４】
図１は、車体前部１を模式的に示す側面図であり、トーボード２によってエンジンルーム３と車室４に区画され、左右一対のサイドメンバ１０がエンジンルーム３の前部からトーボード２の前面及びフロア５の下面に亘って前後方向に延設され、サイドメンバ１０内に後述するセパレータ２０が設けられると共に、下面にエンジン及び前車輪等を支持するサブフレーム３０が架設されている。
【００２５】
サイドメンバ１０は、図１及び図２にサブフレーム３０を省略した車体前部１の要部斜視図を示すように、エンジンルーム３内の下側部に沿って比較的直線状でサイドメンバアウタ１１と協働して前後方向に延在する略矩形閉断面形状を形成して後端がトーボード２に達する前部範囲１０Ａと、屈曲部１０ａを介して前部範囲１０Ａの後端に連続してトーボード２の前面に沿ってトーボード２と協働して略矩形閉断面形状を形成する断面略ハット状の傾斜範囲１０Ｂと、屈曲部１０ｂを介して傾斜範囲１０Ｂの下端に連続してトーボード２及びフロア５と協働してトーボード２及びフロア５の下面に沿って前後方向に延在する略矩形閉断面形状を形成する後部範囲１０Ｃとを有し、後部範囲１０Ｃはフロア５に結合されたクロスメンバ６等を介してサイドシル７に連結されている。
【００２６】
図１のＡ部の要部分解斜視図を示す図３及びサブフレーム３０を取り付けた状態における図２のＩ−Ｉ線断面を示す図４によって、サイドメンバ１０の屈曲部１０ｂ付近の構造を説明する。
【００２７】
Ａ部におけるサイドメンバ１０は、トーボード２に対向する傾斜範囲１０Ｂにおける下面部１１ａの下端と、フロア５に対向する後部範囲１０Ｃの下面部１１ｂの前端とが車幅方向に延在する偏曲点ａを介して連続形成された下面１１を有し、かつ下面１１の両端縁に沿って上方に折曲形成された側面１２と、側面１２の上端縁に沿って折曲形成されてトーボード２及びフロア５に結合されるフランジ１３を備えた断面略ハット状であって、後部範囲１０Ｃの下面部１１ｂにサブフレーム取付用の取付孔１１ｃが穿設されている。
【００２８】
一方、セパレータ２０は、略矩形の前方取付部２１、前方隔壁２２と、頂部２３と、後方隔壁２４と、後方取付部２５とが車幅方向に延在する折曲部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して順に連続形成され、特に頂部２３の前後方向の幅が比較的小さく設定された板状で、前方隔壁２２、後方隔壁２４、後方取付部２５の両側縁に沿ってサイドメンバ１０の側面１２に対向して延在する補強用のフランジ２２ａ、２４ａ、２５ａが折曲形成されると共に、後方取付部２５には上記底面部１１ｂに穿設された取付孔１１ｃに対応する取付孔２５ｃが穿設され、取付孔２５ｃに対応してナット２６が溶接結合されている。
【００２９】
前方取付部２１が、サイドメンバ１０の下面部１１ａに重合可能であって、折曲部２０ａで折り曲げ形成された前方隔壁２２は、サイドメンバ１０に前方から衝撃荷重Ｐが作用した際に、前部取付部２１が取り付けられた下面部１１ａの部位１１ｄが初期に変形する方向、即ち部位１１ｄへの荷重入力方向と略平行に折曲部２０ａからフロア５方向に延在するように形成されている。
【００３０】
後方取付部２５がサイドメンバ１０の下面部１１ｂ上に重合可能であって、折曲部２０ｄで折曲形成された後方隔壁２４は上方に略垂直に延在し、折曲部２０ｂ及び２０ｃを介して前方隔壁２２と後方隔壁２４との間に形成された頂部２３は、トーボード２とフロア５が重合して結合される結合部或いは結合部近傍位置でフロア５と所定の間隙を介在して略平行に対向するように形成されている。
【００３１】
このように形成されたセパレータ２０は、サイドメンバ１０の下面１１の偏曲点ａを跨いで下面部１１ａに前方取付部２１が結合され下面部１１ｂに後方結合部２５が結合されて前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４によって偏曲点ａを跨いで側面視略逆Ｖ字状の突形状でサイドメンバ１０の断面内に取り付けられている。
【００３２】
更に、サブフレーム３０の後端が、その後端に穿設された取付孔３０ａに下方から挿入され、かつサイドメンバ１０及びセパレータ２０に穿設された取付孔１１ｃ、２５ｃを貫通してナット２６に螺合する取付ボルト３１によって固設される。
【００３３】
次に、このように構成されたフレーム構造の作用について説明する。
【００３４】
サイドメンバ１０の折曲部１０ｂに設けられるセパレータ２０は、略矩形の前方取付部２１、前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４及び後方取付部２５が車幅方向に延在する折曲部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して連結され、かつ前方取付部２１及び後方取付部２５が偏曲点ａを隔てて各々下面部１１ａと１１ｂに結合されると共に、前方隔壁２２、頂部２３、後方隔壁２４によってサイドメンバ１０の下面１１及びフロア５に当接を回避した状態で側面視略逆Ｖ字状の突形状に形成されることから前後方向の剛性が比較的低く、セパレータ２０の取付によるサイドメンバ１０に前後方向の荷重に対する急激な剛性変化が生じることが回避される。
【００３５】
従って、車両に前方から衝撃荷重Ｐが作用すると、サイドメンバ１０の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、サイドメンバ１０の前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃに伝達されてフロア５、クロスメンバ６、サイドシル７等を介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００３６】
更に、所定以上の衝撃荷重Ｐがサイドメンバ１０の前端に入力されると、その衝撃荷重Ｐが前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂに伝達され、屈曲部１０ｂが若干変形、即ちサイドメンバ１０の偏曲点ａを中心に変形してセパレータ２０の前方取付部２１が取り付けられた部位１１ｄが略荷重入力方向に変形する。
【００３７】
この部位１１ｄの変形に追従して前方隔壁２２が延在方向、即ち略荷重入力方向に押しやられて後方隔壁２４が折曲線２０ｄを中心に揺動しつつ頂部２３が移動してフロア５の下面に圧接すると共に、後方隔壁２４によって頂部２３の移動が阻止されて部位１１ｄとフロア５との間に略荷重入力方向に沿って掛け渡された前方隔壁２２によって部位１１ｄの変形が阻止され、かつサイドメンバ１０の偏曲点ａを隔てて前方の下面部１１ａ及び１１ｂとフロア５との間に掛け渡された前方隔壁２２と後方隔壁２４によって側面視略逆Ｖ字状で車幅方向に延在する断面形状、即ち前方隔壁２２、後方隔壁２４及び下面部１１ａ、１１ｂとによって頂部２３がフロア５に当接した略側面視略３角形状の断面形状が形成されてサイドメンバ１０の屈曲部１０ｂの変形が防止される。
【００３８】
また、後方隔壁２４をフロア５に対して略垂直に延在させることから荷重入力方向と略直交して延在してセパレータ２０の前後方向の変形に影響することが回避され、かつ頂部２３をフロア５と略平行に形成することによって有効的にフロア５によって受け止めることができる。
【００３９】
この屈曲部１０ｂの変形が防止されることによって、前方からの荷重に対する傾斜範囲１０Ｂの車室４側への揺動が抑制されて折曲部１０ａの変形も阻止される。
【００４０】
従って、サイドメンバ１０の前端に入力された衝撃荷重Ｐは、サイドメンバ１０の前部範囲１０Ａから傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃに伝達されてフロア５、クロスメンバ６、サイドシル７等を介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４１】
更に過大な衝撃荷重Ｐが前方から作用した際には、クロスメンバ１０の後部範囲１０Ｃが車体全体に荷重分散伝達可能に支持されることから、比較的直線状に形成された前部範囲１０Ａの前端からの円滑な圧縮変形、いわゆる潰れ変形が確保されて、サイドメンバ１０による衝撃エネルギーの吸収が得られて車室４等への衝撃の緩和がもたらされて安全性が大幅に向上する。
【００４２】
また、サイドメンバ１０の下面部１０ｂ上に重畳して結合されるセパレータ２０の後方取付部２５にナット２６が取り付けられ、サブフレーム３０の後端をボルト３１によって結合することから、後方取付部２５がサブフレーム３０の取付ベースとして機能してサブフレーム３０の後端の結合強度が確保されると共に、専用のサブフレーム取付用の取付ベースが不要になり構成の簡素化が得られ、かつ取付ボルト３１及びナット２６によって後方取付部２５とサイドメンバ１０の結合強度が向上して上記衝撃荷重Ｐに起因する屈曲部１０ｂの変形阻止がより確実に達成される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の自動車の車体フレーム構造によると、セパレータの前方取付部及び後方取付部が偏曲点を隔てサイドメンバの下面に結合されると共に、前方隔壁、頂部、後方隔壁によってサイドメンバの下面及びフロアとの当接が回避した状態で突状に形成されることからセパレータは、前後方向の剛性が比較的低く、セパレータの取付によりサイドメンバに前後方向の荷重による急激な剛性変化が回避されて、前方からの衝撃荷重がサイドメンバを介して車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４４】
一方、所定以上の衝撃荷重がサイドメンバの前端に入力されると、その衝撃荷重が前部範囲から傾斜範囲に伝達されてセパレータの前方隔壁が押しやられて頂部がフロアに当接して受け止められて、掛け渡された前部隔壁によってサイドメンバの変形が阻止されて衝撃荷重が車体全体に有効的に分散伝達される。
【００４５】
更に過大な衝撃荷重が前方から作用した際には、比較的直線状に形成された前部範囲が前端からの円滑な潰れ変形してサイドメンバによる衝撃エネルギーの吸収が得られて車室等への衝撃の緩和がもたらされる。従って、簡単なセパレータをサイドメンバに取り付けることによって自動車の安全性が有効的に向上し、自動車の安全性の向上に貢献すること大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車の車体フレーム構造を模式的に示す車体前部の側面図である。
【図２】同じく、車体前部の要部斜視図である。
【図３】同じく、図１のＡ部の要部分解斜視図である。
【図４】同じく、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図５】従来の車体フレーム構造の概要を模式的に示す車体前部の側面図である。
【図６】同じく、従来の車体フレーム構造を示す側面図である。
【図７】図７のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ 車体前部
２ トーボード
３ エンジンルーム
４ 車室
５ フロア
１０ サイドメンバ
１０ａ 屈曲部
１０ｂ 屈曲部
１０Ａ 前部範囲
１０Ｂ 傾斜範囲
１０Ｃ 後部範囲
１１ 下面
１１ａ、１１ｂ 下面部
１２ 側面
２０ セパレータ
２１ 前方取付部
２２ 前方隔壁
２３ 頂部
２４ 後方隔壁
２５ 後方取付部
２６ ナット
３０ サブフレーム
３１ 取付ボルト
Claims (5)
- トーボードによってエンジンルームと車室とに区画し、かつトーボード下端が上記車室のフロア前端に連結されると共に、エンジンルームの前部からトーボードの前面及びフロア下面に沿って前後方向にサイドメンバが延在する自動車のフレーム構造において、
上記サイドメンバは、
上記トーボードの前方で前後方向に延在する前部範囲と
該前部範囲の後端に連続形成されてトーボードの前面に沿って延在してトーボードと共に閉断面形状を形成する下面部及び該下面部の両側縁に沿って折曲形成された両側面を有する断面略コ字状の傾斜範囲と、
前端が偏曲点を介して上記下面部と連続する下面部と該下面部の両側縁に折曲形成されて上記側面と連続して形成された両側面を有して上記フロアと共に前後方向に連続する断面略コ字状の後部範囲とを有し、
上記傾斜範囲の下面部に結合される前方取付部と前方隔壁とフロアに間隙を介して対向する頂部と、後方隔壁と、上記後部範囲の下面部に結合される後方取付部とが連続形成されると共に上記前方隔壁と、頂部と、後方隔壁によって上記偏曲点を跨ぐ側面視突形状のセパレータがサイドメンバの断面内に配設されたたことを特徴とする自動車のフレーム構造。 - 上記セパレータの前方隔壁は、前方取付部が取り付けられた下面部の部位への荷重入力方向と略平行に延在することを特徴とする請求項１に記載の自動車のフレーム構造。
- 上記後方隔壁はフロアに対して略垂直に延在すると共に、上記頂部はフロアと略平行に延在することを特徴とする請求項１または２に記載の自動車のフレーム構造。
- 上記後方取付部は、サブフレームの取付ベースであることを特徴とする請求項１〜３に記載の自動車のフレーム構造。
- 上記頂部は、フロアと所定の間隔を設けて配置されたことを特徴とする請求項１〜４に記載の自動車のフレーム構造。
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