JP4486337B2

JP4486337B2 - 車両のフレーム構造

Info

Publication number: JP4486337B2
Application number: JP2003353946A
Authority: JP
Inventors: 浩幸松田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: JP2005119358A; US20050077756A1; US7032961B2

Description

この発明は、車両のフレーム構造に関するものである。

図４に示されるように、従来、車体の左右両側に配置されるサイドフレーム（以下、リヤフレームという）１，１’は、リヤフロア下方において車体の幅方向に延びるクロスメンバ２によって結合されることにより、リヤエンドパネル３及びバンパステー４，４’を介して取り付けられるバンパビーム５を片持ち支持する強度や車体剛性を保つように構成されていた。

ところで、この従来のフレーム構造にあっては、衝突等によって車体後方からバンパビーム５に加わった衝撃荷重は、バンパステー４，４’からそれぞれ前方のリヤフレーム１，１’に向かって伝達される。従って、例えば、時速８キロメートル（約５マイル）での低速後面衝突時に車体の損傷を抑えるには、車体後方からの衝撃荷重に対するバンパステー４，４’及びバンパビーム５の強度を増加させると共に、バンパビーム反力を支持するリヤフレーム１，１’の前後方向における剛性（強度）も増加させなければならないという問題があった。
そして、車体の後方から加わる衝撃荷重に対するリヤサイドフレーム１，１’の剛性やバンパステー４，４’及びバンパビーム５の強度を増加させるために、各部材を厚板化したり長大化すると、製作コストや重量が増加してしまうという問題が発生する。

また、リヤフレーム１，１'の前後方向に対する剛性を増加させると、図４に示されるように、例えば、時速８０キロメートル（約５０マイル）での後面オフセット衝突時に、衝撃荷重を受容した側のリヤフレーム１'は、図５中の二点鎖線で示されるように、抗力によって軸圧潰せずに折れ曲がり変形してしまう虞がある。
そして、衝撃荷重を受容した側のリヤフレーム１'が軸圧潰せずに折れ曲がり変形してしまうと、衝撃荷重の吸収緩和が設定通りに行われ難くなり、リヤフレーム１，１'の上方のリヤフロアが変形して乗員にダメージを及ぼしてしまう虞が生じる。
特開２０００−２８９６４５号公報

そこで、この発明は、上述したような従来の車両のフレーム構造が有している問題点を解決するためになされたものであって、低速衝突時及びオフセット衝突時の衝撃荷重を効果的に分散、吸収することが可能な車両のフレーム構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車体の左右両側に配置されたサイドフレームをクロスメンバによって結合すると共に、前記サイドフレームの一端部間に配置されたパネル部材を介してバンパビームのバンパステーが前記サイドフレームに取り付けられる車両のフレーム構造において、
前記パネル部材のほぼ車体中心位置から前記サイドフレームと前記クロスメンバとの結合部に向かって一対の斜交い部材を配置し、前記斜交い部材の一端部と前記パネル部材とを結合すると共に、前記斜交い部材の他端部を前記クロスメンバの片端部と共に前記サイドフレームに結合し、前記パネル部材のほぼ車体中心位置には、前記バンパビーム側に向かって突出した凸部材が着脱可能に取り付けられていることを特徴とする車両のフレーム構造。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記凸部材は、平面視ハット型断面に形成され、且つ前記パネル部材に取り付けられた状態で閉断面を形成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明の構成に加えて、前記凸部材の内部には、前記バンパビーム側から前記斜交い部材の一端部側に向かって延びる二股状部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、低速衝突時にバンパビームが受容した衝撃荷重は、バンパステー及び凸部材によって分散、吸収される。従って、低速衝突時における車体への侵入量が緩和されるので、衝突荷重に対するバンパステー、バンパビームの強度の低減化が可能となる。そうすることで、バンパステー及びバンパビームからの反力を支持するサイドフレーム後端の強度を下げることが可能となり、サイドフレームの前後方向に対する剛性・強度を適切化できる。つまり、サイドフレームの後端を潰れやすくすることができ、オフセット衝突時等にサイドフレームを軸圧潰モードで安定して変形させることが可能となる。そのため、各部材の薄板化、短縮化による重量削減及び製作コストの低減が図られる。また、凸部材は、パネル部材に脱着可能に取り付けられるので、衝突変形後の交換作業が容易化されリペアコストの低減を図ることができる。一方、サイドフレーム後端が潰れやすいということは、衝突エネルギー吸収量が減るということではあるが、それは斜交い部材で補うことが可能となる。

これらの結果、低速衝突時及びオフセット衝突時の衝撃荷重を効果的に分散、吸収することが可能な車両のフレーム構造を提供することができる。

低速衝突時及びオフセット衝突時の衝撃荷重を効果的に分散、吸収することが可能な車両のフレーム構造を、一対の斜交い部材と凸部材とを備えることで実現した。

以下、本発明の最も好適と思われる１実施例について図１〜３を用いて詳細に説明を行う。図１は、本発明を車両のリヤフレーム構造に適用した場合の１実施例を示した平面図、図２は、同例における凸部材を示した斜視図、図３は、同例における低速後面衝突した場合を示した平面図である。なお、従来例とほぼ同様の構成部材については同一の符号を付している。

本発明が適用されたリヤフレーム構造について説明する。図１〜３に示されるように、本リヤフレーム構造は、リヤフレーム１，１’の後端部間に配置されたパネル部材としてのリヤエンドパネル３のほぼ車体中央位置からリヤフレーム１，１’とクロスメンバ２との結合部に延びる左右一対の斜交い部材（以下、ダイアゴナルメンバという）６，６’と、リヤエンドパネル３のほぼ車体中央位置からバンパビーム５側に向かって突出した凸部材（以下、ガードブロックという）７とを備えて構成されている。

なお、リヤフレーム１，１’は、車体の左右両側に等しく配置されるものであるから、ここでは、車体の左側のリヤフレーム１について説明する。また、図１中の符号Ｃは、車体中心線を示している。

リヤフレーム１は、直列に配置された第１及び第２のリヤフレーム１Ａ，１Ｂから構成されている。これら第１及び第２のリヤフレーム１Ａ，１Ｂは、縦長の矩形状断面を有しており、前側に配置された第１のリヤフレーム１Ａの後端部に第２のリヤフレーム１Ｂの前端部が内挿された状態で溶接によって結合固定されて一体化している。さらに、第１のリヤフレーム１Ａの後端部には、リヤエンドパネル３のほぼ車体中央位置に向かって延びる斜めフランジ部８が折り曲げ形成されている。

また、リヤフレーム１（すなわち、第２のリヤフレーム１Ｂ）の後端部には、車体の幅方向に延びるフランジ部９が折り曲げ形成されている。このフランジ部９には、リヤエンドパネル３を介して、バンパステー４の前端部に形成された車体の幅方向に延びるフランジ部１０が接合された状態で、ボルトＢ１により互いにボルトナット結合されている。これにより、リヤフレーム１の後端部にバンパビーム５の左端部が片持ち支持される。
このように構成された車体の左側のリヤフレーム１と同様の態様により、車体の右側のリヤフレーム１’も構成されている。

リヤエンドパネル３のほぼ車体中心位置には、リヤフレーム１，１’とクロスメンバ２との結合部に対向した左右面部１１，１１’と、これら左右面部１１，１１’によって挟まれた前向きの前面部１２とが左右対称に折り曲げ形成されている。そして、左右面部１１，１１’からリヤフレーム１，１’とクロスメンバ２との結合部に向かって、左右一対のダイアゴナルメンバ６，６’がほぼＶ字状（トーアウト状）に配置されている。

ここで、ダイアゴナルメンバ６を代表して説明する。ダイアゴナルメンバ６は、縦長の矩形状断面を有するように形成されている。そして、その後端部には、横向きフランジ部１３が形成されている。この横向きフランジ部１３は、左面部１１に接合した状態で溶接により結合固定されている。また、ダイアゴナルメンバ６の前端部には、車体の前方に向かって延びた前側フランジ部１４と、第１のリヤフレーム１Ａの斜めフランジ部８に向かって延びた後側フランジ部１５とが形成されている。そして、前側フランジ部１４が、クロスメンバ２の左端部に形成されたフランジ部１６と共に第１のリヤフレーム１Ａに接合された状態で溶接によって結合固定されている。また、後側フランジ部１５は、斜めフランジ部８に接合された状態で溶接により結合固定されている。さらに、ダイアゴナルメンバ６の車体中心側面には、クロスメンバ２の左端部に形成された斜め後ろ向きのフランジ部１７が接合した状態で溶接により結合固定されている。このように、クロスメンバ２がリヤフレーム１に対して直交した形態で結合されるのに対し、ダイアゴナルメンバ６は、リヤフレーム１の前後方向（長手方向）と斜めに交わるように結合されており、リヤフレーム１の前後方向における剛性にほとんど影響を与えないようになっている。

そして、クロスメンバ２とダイアゴナルメンバ６とが結合されるリヤフレーム１、すなわち、第１及び第２のリヤフレーム１Ａ，１Ｂの結合部には、図示しないリヤサスペンションアームやリヤサスサブフレーム等のリヤサスペンション部材を支承するための補剛部材としてのセパレータ１８が配設されている。

このように構成された車体の左側のダイアゴナルメンバ６と同様の態様により、車体の右側のダイアゴナルメンバ６’も構成されている。

このように、リヤエンドパネル３の車体中心位置からリヤフレーム１，１’とクロスメンバ２との結合部に向かって延びるダイアゴナルメンバ６，６’を配設し、このダイアゴナルメンバ６，６’の後端部をリヤエンドパネル３に結合すると共に、ダイアゴナルメンバ６，６’の前端部をクロスメンバ２の左右端部と共にリヤフレーム１に結合する。これにより、図１に示されるように、オフセット後面衝突時における衝撃荷重は、衝突側のリヤフレーム１’に荷重伝達されるのみならず、ダイアゴナルメンバ６を介して非衝突側のリヤフレーム１にも荷重伝達されて分散、吸収されるようになる。従って、オフセット後面衝突時におけるリヤフレーム１，１’の変形モードが折損モードから軸圧潰モードとなるように、リヤフレーム１，１’の前後方向に対する剛性の適切化を行うことが可能となる。そして、リヤフレーム１，１’の前後方向に対する剛性の適切化により、オフセット後面衝突時における車体の変形が安定化してキャビンの変形が防止されると共に、衝突後のドア開扉性が向上して乗員救出が容易になる等、乗員の保護強化が図られる。また、この剛性の適切化によりリヤフレーム１，１’の剛性が従来のものよりも低下したとしても、ダイアゴナルメンバ６，６’の組み付けによって、バンパビーム５を支持する強度及び車体剛性は確保されるので操安性に影響を及ぼすことはない。

そして、クロスメンバ２とダイアゴナルメンバ６，６’とが結合されるリヤフレーム１には、リヤサスペンション部材を支承するセパレータ１８，１８’が配設されている。これにより、第１及び第２のリヤフレーム１Ａ，１Ｂの結合部強化、並びに、クロスメンバ２及びダイアゴナルメンバ６，６’とリヤフレーム１との結合部強化が図られる。従って、ダイアゴナルメンバ６，６’からの衝撃荷重をリヤフレーム１にスムーズに伝達するのみならず、リヤサスサブフレームを支承する等の複合機能にも対応することが可能となる。

次に、ガードブロック７について説明する。図１〜３に示されるように、ダイアゴナルメンバ６，６’が結合したリヤエンドパネル３の裏面側には、バンパビーム５側に向かって突出したガードブロック７が脱着可能に取り付けられている。

ガードブロック７は、バンパビーム５に対向したほぼ垂直な対向面部１９と、この対向面部１９の上下端部から車体の前方に向かって延びるほぼ水平な上下面部２０，２１と、対向面部１９の左右両端部から上下面部２０，２１の側部に連なるように斜め前方に向かって延びる左右面部２２，２３とを備えて構成されている。これにより、ガードブロック７は、平面視ハット型断面に形成されると共に、リヤエンドパネル３に取り付けられた状態で閉断面を形成するように構成されている。

上下面部２０，２１の前端部には、図２に示されるように、このガードブロック７がリヤエンドパネル３に取り付けられた際に、リヤエンドパネル３の形状に沿って接合する接合面部２４，２５が上下方向に向かって形成されている。但し、図２中にあっては、下向きの接合面部２５は図示されていないが、上向きの接合面部２４と同様に形成されている。

さらに、ガードブロック７の内部には、リヤエンドパネル３を介して、対向面部１９とダイアゴナルメンバ６，６’の後端部とを連ならせる二股状部材としてのブレース２６が配置されている。このブレース２６は、平面視Ｖ字状に形成されているものであって、後端部が対向面部１９に接合、或いは、離間した状態で配置されていると共に、上端部が上面部２０に、下端部が下面部２１にそれぞれ接合した状態で溶接によって結合固定されることによってガードブロック７に一体化している。さらに、このブレース２６の前端部には、リヤエンドパネル３の正面部１２に接合される接合面部２７（図１参照）が折り曲げ形成されている。

そして、このガードブロック７は、左右面部２２，２３から張り出されたフランジ部２８，２９のボルト孔３０を挿通するボルトＢ２によって、リヤエンドパネル３のほぼ車体中央位置にボルトナット締結されている。なお、フランジ部２８，２９には、ビード等の増強加工が適宜施されている。

このように、リヤエンドパネル３のほぼ車体中央位置には、バンパビーム５側に向かったガードブロック７がボルトナット締結されている。これにより、図３に示されるように、ポールＰに衝突するような低速後面衝突時にバンパビーム５が受容した衝撃荷重は、左右のバンパステー４，４’及びガードブロック７によって分散、吸収される。従って、低速後面衝突時における車体への侵入量が従来のバンパステー４，４’のみの場合よりも緩和されるので、衝突荷重に対するバンパステー４，４’、バンパビーム５の強度の低減化、並びに、リヤフレーム１，１’の前後方向に対する剛性の低減化を図ることが可能となる。そのため、各部材の薄板化、短縮化による重量削減及び製作コストの低減が図られる。また、ガードブロック７は、リヤエンドパネル３にボルトナット締結によって脱着可能に取り付けられるので、衝突変形後の交換作業が容易化されると共に、リペアコストの低減を図ることができる。

なお、このガードブロック７は、オフセット後面衝突時における衝撃荷重によって圧潰するように強度設定されるのが好ましい。
また、本発明は、上述したリヤフレーム構造にのみ適用されるものではなく、フロントフレーム構造にも適用することができる。

本発明を車両のリヤフレーム構造に適用した場合の１実施例を示した平面図である。同例における凸部材を示した斜視図である。同例における低速後面衝突した場合を示した平面図である。従来の車両のフレーム構造としてリヤフレーム構造を示した平面図である。後面オフセット衝突時における従来のリヤフレームの変形を示した側面図である。

符号の説明

１，１’ リヤフレーム（サイドフレーム）
２クロスメンバ
３リヤエンドパネル（パネル部材）
４，４’ バンパステー
５バンパビーム
６，６’ ダイアゴナルメンバ（斜交い部材）
７ガードブロック（凸部材）
２６ブレース（二股状部材）

Claims

車体の左右両側に配置されたサイドフレームをクロスメンバによって結合すると共に、前記サイドフレームの一端部間に配置されたパネル部材を介してバンパビームのバンパステーが前記サイドフレームに取り付けられる車両のフレーム構造において、
前記パネル部材のほぼ車体中心位置から前記サイドフレームと前記クロスメンバとの結合部に向かって一対の斜交い部材を配置し、前記斜交い部材の一端部と前記パネル部材とを結合すると共に、前記斜交い部材の他端部を前記クロスメンバの片端部と共に前記サイドフレームに結合し、前記パネル部材のほぼ車体中心位置には、前記バンパビーム側に向かって突出した凸部材が着脱可能に取り付けられていることを特徴とする車両のフレーム構造。
前記凸部材は、平面視ハット型断面に形成され、且つ前記パネル部材に取り付けられた状態で閉断面を形成することを特徴とする請求項１に記載の車両のフレーム構造。
前記凸部材の内部には、前記バンパビーム側から前記斜交い部材の一端部側に向かって延びる二股状部材が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両のフレーム構造。