JP4789290B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体構造に関し、特に、車体前部のフロントサイドフレームの補強構造に関するものである。

モノコック構造の自動車の車体は、プレス成形された鋼板による多数のボディパネルや骨格強度部材をスポット溶接等により接合することで構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

この種の車体のフロア部分の骨格構造として、エンジンルームからダッシュボードロアパネルにかけて車体前後方向に延在する左右のフロントサイドフレーム、フロアパネルの左右両側に配置された左右のサイドシルメンバ、ダッシュボードロアパネルに接合されて車体左右方向に延在するフロントフロアクロスメンバ、フロントフロアクロスメンバより車体後部に配置されて左右両端を左右のサイドシルメンバに接合されたミドルフロアクロスメンバ、車体前後方向に配置されてフロントフロアクロスメンバとミドルフロアクロスメンバとを連結する左右のフロアフレーム等により構成されたものがある。

このような骨格構造の自動車において、フロントサイドフレームは、正面衝突時の衝撃荷重を受けるものである。このことに対して、フロントサイドフレームにビードを形成し、ビード形成部分におけるフロントサイドメンバの折れ変形によって衝撃荷重の吸収を図ったものがある。

しかし、フロントサイドフレームに対するビードの設定の如何によっては、ビード形成部分においてフロントサイドフレームが必要以上に折れ変形し、車体修理を要することになる。

このことに対して、フロントサイドフレームのビード設定の度合いを固め（折れ変形し難い設定）にし、低車速の軽衝突ではフロントサイドフレームが、ビード形成部分において必要以上に折れ変形しないような設計にすると、オフセット衝突（ＯＤＢ）時に、フロントサイドフレームが折れ変形し難くなる。

このように、ビード設定だけでは、軽衝突時のフロントサイドフレーム・ノーダメージとオフセット衝突時の折れモードコントロールとを両立することが難しい。

本発明が解決しようとする課題は、軽衝突時のフロントサイドフレーム・ノーダメージとオフセット衝突時の折れモードコントロールとを両立させ、そのための設計の自由度を大きくすることである。

本発明による自動車の車体構造は、車体前後方向に延在するフロントサイドフレームの立て壁部に、重ね合わせ接合された主スチフナを有し、前記主スチフナは、前記フロントサイドフレームの長手方向に沿って長く、前端縁が車体前後方向に段差あるいは傾斜している。

本発明による自動車の車体構造は、好ましくは、更に、前記主スチフナの前記前端縁を車体前後方向に跨ぐように補助スチフナが前記フロントサイドフレームの立て壁部と前記主スチフナとに重ね合わせ接合されている。

本発明による自動車の車体構造は、好ましくは、前記補助スチフナは前記主スチフナの板厚より薄い板厚の板材によって構成されている。

本発明の自動車の車体構造によれば、フロントサイドフレームの立て壁部に重ね合わせ接合された主スチフナの前端縁が車体前後方向に段差あるいは傾斜していることにより、当該主スチフナの前端縁が、オフセット衝突時のフロントサイドフレームの折れ想定ライン（鉛直な折れライン）を車体前後方向に跨ぐように設定でき、この跨ぎ設定の具合（チューニング）により、軽衝突時のフロントサイドメンバ・ノーダメージとオフセット衝突時の折れモードコントロールとの両立を、容易に成立させることが可能になる。

以下に、本発明による自動車の車体構造の実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態の車体構造は、前部車体の骨格強度部材として、車体前後方向に延在する左右のフロントサイドフレーム１１、１２と、フロントサイドフレーム１１、１２の先端を互いに接続するフロントバンパビーム１３とを有し、これらの内側にエンジンルーム１４を画定している。

左右のフロントサイドフレーム１１、１２は、各々、後端をアウトリガー１５、１６によって左右のサイドシルメンバ１７、１８の前端に固定接合されている。

フロントサイドフレーム１１、１２は下部連結部材１９、２０によってフロントサブフレーム２１と固定接続され、フロントサブフレーム２１は左右のサイドシルインナ７、８に固定接続されたフロントフロアクロスメンバ（ダッシュボードロアクロスメンバ）２２に固定接続されている。

左右のフロントサイドメンバ１１、１２は、各々、断面コ字状の溝形鋼による溝形本体３１（図２参照）と、溝形本体３１の側部開放部を塞ぐように溝形本体３１に接合された平板３２（図３参照）とにより、断面矩形の閉じ断面による箱形構造体により構成されている。

なお、図３は、平板３２が取り付けられた状態でのフロントサイドメンバ１１を、図２は、平板３２が取り外された状態でのフロントサイドメンバ１１を各々示している。また、これらの図において、符号Ａで示されている鉛直線は、オフセット衝突時のフロントサイドフレーム１１、１２の折れ想定ライン（鉛直な折れライン）でおり、これより車体前側（図２〜図４で見て右側）が軽衝突時の潰し領域Ｂである。

平板３２には、折れ想定ラインＡより車体前側の領域と車体後側の領域各々に、車体前後方向に延びたビード３４、３５が形成されている。また、溝形本体３１には、折れ想定ラインＡより車体後側の領域に、車体前後方向に延びたビード３６が形成されている。これらビード３４、３５、３６は、フロントサイドフレーム１１、１２の強度を調整する。

左右のフロントサイドメンバ１１、１２の溝形本体３１の内側面には、溝形本体３１のコ字状横断面に整合する溝形横断面の主スチフナ４１が重ね合わせ接合されている。主スチフナ４１は、例えば、高張力鋼により構成されており、フロントサイドフレーム１１、１２の長手方向に沿って長く、前端縁４２が車体前後方向に段差になっている。

この段差の前端縁４２は、折れ想定ラインＡを車体前後方向に跨ぐ位置にあり、折れ想定ラインＡより車体前側に位置する下部領域４２Ａと、折れ想定ラインＡより車体後側に位置する上部領域４２Ｂとを有する。

また、主スチフナ４１には、折れ想定ラインＡより車体後側に位置して車体前後方向に長いビード４３が形成されている。ビード４３は主スチフナ４１の強度を調整する。

フロントサイドメンバ１１、１２には、各々、主スチフナ４１の前端縁４２を車体前後方向に跨ぐように補助スチフナ５１がフロントサイドフレーム１１、１２の立て壁部３７と主スチフナ４１とに重ね合わせ接合されている。つまり、補助スチフナ５１は、矩形平板状で、車体前側をフロントサイドフレーム１１、１２の立て壁部３７に重ね合わせ接合され、車体後側を主スチフナ４１に重ね合わせ接合されている。

補助スチフナ５１は、主スチフナ４１と同様に、高張力鋼により構成されているが、補助スチフナ５１の板厚は主スチフナ４１の板厚より薄く、主スチフナ４１とに耐力差を付けられている。この二つのスチフナ相互の板厚調整により、強度設定の自由度も高く、補助スチフナ５１を安価に製造でき、スチフナ追加のコストアップが少ない。また、補助スチフナ５１にも強度調整用のビード５２が形成されていてもよい。

上述したように、フロントサイドフレーム１１、１２に重ね合わせ接合された主スチフナ４１の前端縁４２が車体前後方向に段差を有していることにより、主スチフナ４１の前端縁４２が、その段差によって、オフセット衝突時のフロントサイドフレーム１１、１２の折れ想定ラインＡを車体前後方向に跨ぐ設定になる。この跨ぎ設定の具合、換言すると、設計上のチューニングにより、主スチフナ４１が折れ想定ラインＡの部位に与える耐折れ性を増減することになる。

このことにより、軽衝突時にはフロントサイドフレーム１１、１２が折れ難く、オフセット衝突時には折れ想定ラインＡをもってフロントサイドフレーム１１、１２が折れると云う、軽衝突時のフロントサイドメンバ・ノーダメージとオフセット衝突時の折れモードコントロールとが、容易に両立するようになる。

更に、補助スチフナ５１が設けられることにより、フロントサイドフレーム１１、１２の折れ想定ラインＡの部位の耐折れ性の設定可能幅が大きくなり、設計上の自由度が増す。これにより、上述した軽衝突時のフロントサイドメンバ・ノーダメージとオフセット衝突時の折れモードコントロールとを両立する設計上の自由度が増し、軽衝突時のフロントサイドメンバ・ノーダメージとオフセット衝突時の折れを両立するモードコントロールを、よりい一層容易に設定できるようになる。

なお、上述の実施形態では、主スチフナ４１の前端縁４２が段付き形状になっているが、主スチフナ４１の前端縁４２は、図５に示されているように、車体前後方向に傾斜し、途中で折れ想定ラインＡと交差してもよい。

また、上述の実施形態では、主スチフナ４１は、フロントサイドフレーム１１、１２の溝形本体３１の横断面形状に倣った溝形になっているが、主スチフナ４１は、これに限られることはなく、フロントサイドフレーム１１、１２の立て壁部３７（図３参照）にのみ接合する平板状のものであってもよく、フロントサイドフレーム１１、１２の横断面形状等は、スチフナとして要求される強度に応じて適宜に選定されればよい。

本発明による自動車の車体構造の一つの実施形態を示す全体斜視図である。 本発明による自動車の車体構造の一つの実施形態の要部の拡大側面図である。 本発明による自動車の車体構造の一つの実施形態の要部の側面図である。 本発明による自動車の車体構造の一つの実施形態のスチフナ構成を示す拡大斜視図である。 本発明による自動車の車体構造の他の実施形態のスチフナ構成を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１１、１２ フロントサイドフレーム
１３ フロントバンパビーム
１４ エンジンルーム
１５、１６ アウトリガー
１７、１８ サイドシルメンバ
１９、２０ 下部連結部材
２１ フロントサブフレーム
２２ フロントフロアクロスメンバ
３１ 溝形本体
３２ 平板
３４、３５、３６ ビード
４１ 主スチフナ
４２ 前端縁
４３ ビード
５１ 補助スチフナ
５２ ビード

Claims (4)

1. 断面コ字状の溝形鋼による溝形本体と当該溝形本体の側部開放部を塞ぐように当該溝形本体に接合された平板とにより断面矩形の閉じ断面による箱形構造体をなし、車体前後方向に延在する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記溝形本体のコ字状横断面に整合する溝形横断面をしていて前記溝形本体の内側面に重ね合わせ接合され、前記フロントサイドフレームの長手方向に沿って長く、前端縁に車体前後方向の段差を有する主スチフナと、
   前記主スチフナの前記前端縁を車体前後方向に跨ぐように前記フロントサイドフレームの立て壁部と前記主スチフナとに重ね合わせ接合された矩形平板状の補助スチフナとを有し、
   前記主スチフナの前記段差による前端縁は、オフセット衝突時の前記フロントサイドフレームの折れ想定ラインを車体前後方向に跨ぐ位置にある自動車の車体構造。
2. 前記補助スチフナは前記主スチフナの板厚より薄い板厚の板材によって構成されている請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記主スチフナの前記折れ想定ラインより車体後側に位置に、車体前後方向に長いビードが形成されている請求項１または２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記補助スチフナに強度調整用のビードが形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の自動車の車体構造。

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