JP6616000B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車体フレーム構造に関する。

ホイールハウスロアメンバに比較的強度の弱い部分を設定しておき、車両の前方衝突時にその部分を座屈させることで衝突エネルギーを吸収することが行われている。しかし、ホイールハウスロアメンバの形状によっては強度分布に差を出しにくい場合がある。このような場合、例えばホイールハウスロアメンバの２面が交差する角線（稜線という）の部位に２面にわたるように貫通孔を設けることで、この貫通孔周りの強度を下げて座屈させることができる。しかしながら、ホイールハウスロアメンバの稜線に貫通孔を開けると孔周辺の強度が低下し過ぎる傾向がある。

他の衝突エネルギーの吸収技術としては、特許文献１，２に記載のものが挙げられる。特許文献１には、アッパフレームにおいて座屈を誘発する凹部としてのビードを形成する技術が記載されている。特許文献２には、エプロンアッパメンバにおいてフランジの向きが変わる境界部を脆弱部とする技術が記載されている。

特開平７−２２８２６７号公報 特開２０１５−５４５９１号公報

特許文献１の技術では、ビードの形状を大きくすれば座屈変形させやすくなるものの、衝撃エネルギーの吸収量が小さくなり、ビードの形状を小さくすれば座屈変形が困難となる。また、特許文献２の技術では、脆弱部としてフランジの向きの変更を要するため、レイアウトの制約を受けやすい。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、簡単な構造で、車両衝突時の座屈変形を安定して行え、衝撃エネルギーの吸収量を確保できる車体フレーム構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、屈曲部で曲面をなす第１面と該第１面に略直交する第２面とを有した断面略Ｌ字状の第１パネルと、前記屈曲部で曲面をなす第３面と該第３面に略直交する第４面とを有した第２パネルとで矩形閉断面部を構成する車体の屈曲フレームの構造であって、前記屈曲部により前記第１パネルには内側曲面側の稜線が形成され、前記屈曲フレームは、前記内側曲面側の稜線に、前記矩形閉断面部の内部に向けて窪むように形成され、衝突荷重の入力時に屈曲部の変形を誘起する略楕円形状の窪み部と、
前記第２面における前記窪み部の下部に外側に膨出するように形成された膨出部と、前記第２面における前記膨出部の下部に前記窪み部に沿って貫通形成された長孔と、を備え、前記窪み部の底面は、車幅方向視して上方に向けて凹状の円弧形状を呈し、前記膨出部および前記長孔も、前記窪み部の底面に倣って上方に向けて凹状の円弧形状を呈していることを特徴とする。

衝突荷重が入力すると、屈曲部において窪み部が沈むように変位し、内側稜線に応力が集中して、窪み部を曲げ点として屈曲部が座屈変形する。第２面には窪み部に沿って長孔が形成されているので、窪み部が長孔の孔空間に沈み込むように容易に変位する。これにより、所定の衝突荷重値に対して屈曲部が確実に折れ曲がり、かつ衝撃エネルギーの吸収量を確保できる。

本発明によれば、膨出部が容易に撓み、窪み部の長孔への変位が促進される。

また、本発明は、前記第１パネルと前記第２パネルとは、各パネルの両端のフランジ同士が重なって結合されることで矩形閉断面部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、各パネルの成形が容易であり、パネルの生産性が向上する。

また、本発明は、前記屈曲部により前記第２パネルには外側曲面側の稜線が形成され、 該外側曲面側の稜線に貫通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、屈曲部の外側曲面側を容易に折り曲げることができる。

また、本発明は、前記屈曲部における前記第１パネルおよび前記第２パネルのフランジに切欠き部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、屈曲部をより容易に折り曲げることができる。

また、本発明は、フロントサイドフレームの車幅方向外側に側部フレームが配置され、該側部フレームは、後端がフロントピラーに接続するホイールハウスアッパメンバと、前記ホイールハウスアッパメンバから上屈曲部および下屈曲部を介して、前端が上下方向および前後方向に関し前記フロントサイドフレームの前端と略同じ位置まで前下方に延びるホイールハウスロアメンバと、を備えて構成され、前記屈曲部は、前記ホイールハウスロアメンバの下屈曲部であることを特徴とする。

本発明によれば、ナローオフセット衝突において、下屈曲部の折れ曲がりで生じる回転モーメントが上屈曲部に作用することにより、下屈曲部および上屈曲部を折り曲げ点としてホイールハウスロアメンバを上下方向にＺ字状に折り曲げることができる。

また、本発明は、フロントサイドフレームの車幅方向外側に側部フレームが配置され、該側部フレームは、後端がフロントピラーに接続するホイールハウスアッパメンバと、前記ホイールハウスアッパメンバから上屈曲部および下屈曲部を介して、前端が上下方向および前後方向に関し前記フロントサイドフレームの前端と略同じ位置まで前下方に延びるホイールハウスロアメンバと、を備えて構成され、前記ホイールハウスロアメンバは、屈曲部で曲面をなす第１面と該第１面に略直交する第２面とを有した断面略Ｌ字状の第１パネルと、前記屈曲部で曲面をなす第３面と該第３面に略直交する第４面とを有した第２パネルとで矩形閉断面部を構成し、前記上屈曲部により前記第２パネルには内側曲面側の稜線が形成され、前記ホイールハウスロアメンバの内部には、前記上屈曲部を挟んで前後に延び前記第２パネルの内側曲面側の稜線周りを覆うスチフナが取り付けられ、前記上屈曲部の前記第２パネルの内側曲面側の稜線には、衝突荷重の入力時に上屈曲部の変形を誘起する凹部が形成され、前記スチフナには、前記凹部との干渉を避ける切欠き部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、上屈曲部の内側稜線に形成した凹部とスチフナの切欠き部とからなる脆弱部を設けたことにより、上屈曲部の前後に応力集中させることなく、上屈曲部を安定して折り曲げることができる。

また、本発明は、前記側部フレームの前端と前記フロントサイドフレームの前端とがガセットにより連結され、前方衝突荷重に対して、前記側部フレームの前部が前記上屈曲部および下屈曲部を折り曲げ部として略Ｚ字状に折れ、前記フロントサイドフレームの前部が車幅方向内側に略Ｖ字状に折れることを特徴とする。

本発明によれば、上下方向にＺ字状に折れ曲がる側部フレームの前部の変形挙動と、車幅方向内側にＶ字状に折れ曲がるフロントサイドフレームの前部の変形挙動とを、互いに干渉することなく生じさせることができ、衝撃エネルギーの吸収量を確保できる。

本発明によれば、簡単な構造で、車両衝突時の座屈変形を安定して行え、衝撃エネルギーの吸収量を確保できる。

本実施形態に係る車体フレーム構造の斜視図である。 本実施形態に係る車体フレーム構造の側面図である。 本実施形態に係る車体フレーム構造の底面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 側部フレームのアウタパネルを外した状態の車体フレーム構造の斜視図である。 図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 ホイールハウスアッパメンバの断面斜視図である。 本実施形態に係る車体フレーム構造の平面図である。 図１におけるＣ−Ｃ断面図である。 窪み部および長孔の作用側面図である。

本発明を自動車の車両前部のフレーム構造に適用した形態について説明する。図１ないし図５を参照して、車両の車幅方向両側には、側部フレーム１とフロントサイドフレーム３１とが左右一対に配置されている。図３に示すように、各側部フレーム１は各フロントサイドフレーム３１の車幅方向外側に配置されている。図１、図２、図５は車両右側に配置された側部フレーム１およびフロントサイドフレーム３１を示している。以下、この車両右側に配置された側部フレーム１およびフロントサイドフレーム３１について説明するが、車両左側のものも左右対称の形状である以外は同じ構造である。

「側部フレーム１」
側部フレーム１は、後端がフロントピラー４１に接続するホイールハウスアッパメンバ２と、ホイールハウスアッパメンバ２から上屈曲部４および下屈曲部５を介して、前端が上下方向および車両前後方向に関しフロントサイドフレーム３１の前端と略同じ位置まで前下方に延びるホイールハウスロアメンバ３と、を備えて構成されている。ホイールハウスアッパメンバ２は、ホイールハウスの上方で車両前後方向に延設されている。ホイールハウスアッパメンバ２の前端とホイールハウスロアメンバ３の後端とは、互いに重なり合ってスポット溶接等により結合されている。

「ホイールハウスロアメンバ（屈曲フレーム）３」
ホイールハウスロアメンバ３は、ホイールハウスアッパメンバ２の前端から前方に水平状に若干量延設する上部水平直線部３Ａと、上部水平直線部３Ａの前端から上屈曲部４を介して前方かつ下方に直線状に延設する傾斜直線部３Ｂと、傾斜直線部３Ｂの下端から下屈曲部５を介して前方に水平状に若干量延設する下部水平直線部３Ｃと、を有した形状からなる。下部水平直線部３Ｃの前端が上下方向および前後方向に関しフロントサイドフレーム３１の前端と略同じ位置となる。上部水平直線部３Ａの車幅方向内側には、図示しないダンパを上方から覆うダンパベース（ダンパハウジング）４２が配置されている。

ホイールハウスロアメンバ３は、アウタパネル（第１パネル）６とインナパネル（第２パネル）７とから構成されている。図４に示すように、アウタパネル６は、断面略Ｌ字状を呈した部材であって、概ね車幅方向に水平状に延設する上面部（第１面）６Ａと、上面部６Ａの車幅方向外側端から下方に鉛直状に延設する外側面部（第２面）６Ｂと、上面部６Ａの車幅方向内側端から上方に鉛直状に延設する上向きフランジからなる上フランジ部６Ｃと、外側面部６Ｂの下端から車幅方向外側に水平状に延びる横向きフランジからなる下フランジ部６Ｄと、を備えて構成されている。インナパネル７も断面略Ｌ字状を呈した部材であって、概ね車幅方向に水平状に延設する下面部（第３面）７Ａと、下面部７Ａの車幅方向内側端から上方に略鉛直状に延設する内側面部（第４面）７Ｂと、内側面部７Ｂの上端から上方に鉛直状に延設する上向きフランジからなる上フランジ部７Ｃと、下面部７Ａの車幅方向外側端から車幅方向外側に水平状に延設する横向きフランジからなる下フランジ部７Ｄと、を備えて構成されている。ただし、上屈曲部４よりも後部、すなわち上部水平直線部３Ａにおいては、上フランジ部６Ｃ，７Ｃは車幅方向内側に水平状に延設する横向きフランジ６Ｃ´，７Ｃ´から構成されており、図９に示すように、ダンパベース４２の上面に結合されている。

以上により、上フランジ部６Ｃ，７Ｃ同士および下フランジ部６Ｄ，７Ｄ同士がスポット溶接等により結合されることで、上面部６Ａと下面部７Ａとが上下に対向するとともに外側面部６Ｂと内側面部７Ｂとが左右に対向し、ホイールハウスロアメンバ３の内部に中空断面部である矩形閉断面部８が形成される。図４は下屈曲部５を断面視した図であり矩形閉断面部８は縦長を呈しているが、傾斜直線部３Ｂや上屈曲部４、上部水平直線部３Ａでの矩形閉断面部８はやや縦長さが短くなっている。以上のように、ホイールハウスロアメンバ３として、内側曲面が形成される第１面と第２面とを有する断面略Ｌ字状のアウタパネル６と、外側曲面が形成される第３面と第４面とを有する断面略Ｌ字状のインナパネル７と、から構成し、各パネルの両端のフランジ同士を重ねて結合する構造とすれば、パネルの成形が容易であり、パネルの生産性が向上する。

下屈曲部５において、上面部６Ａは上方に向けて凹状となる円弧状の曲面を形成し、下面部７Ａは下方に向けて凸状に形成される。模式的にいえば、下屈曲部５の曲げ中心は上面部６Ａの上方側に位置していることとなるから、上面部６Ａの曲面の方が下面部６Ｂの曲面よりも曲げ角度（曲げ範囲）が小さいといえる。本発明では、この曲げ角度の小さい方の上面部６Ａの曲面を内側曲面９といい、下面部７Ａの曲面を外側曲面１０というものとする。また、上面部６Ａと外側面部６Ｂとによって形成される稜線（角線）を内側稜線１１といい、下面部７Ａと内側面部７Ｂとによって形成される稜線を外側稜線１２というものとする。

逆に、上屈曲部４においては、上面部６Ａが上方に向けて凸状に形成され、下面部７Ａが下方に向けて凹状となる円弧状の曲面として形成されることとなり、下面部７Ａが内側曲面となり、上面部６Ａが外側曲面となる。この上屈曲部４においては、下面部７Ａと内側面部７Ｂとによって形成される稜線を内側稜線１２Ａといい、上面部６Ａと外側面部６Ｂとによって形成される稜線を外側稜線１１Ａというものとする。

下屈曲部５の内側稜線１１には、前方衝突荷重の入力時に下屈曲部５の座屈変形を誘起する窪み部１３が矩形閉断面部８の内部に向けて窪むように形成されている。窪み部１３は、上面部６Ａと外側面部６Ｂとにかけて、概ねホイールハウスロアメンバ３の延設方向に長手となる略楕円形状の窪みとして形成されている。外側面部６Ｂにおける窪み部１３の下部には、図４に示すように車幅方向外側に膨出するように膨出部１４が形成されている。窪み部１３は、例えば内側稜線１１を上面部６Ａから下方に押圧することで形成され、その結果、窪み部１３の下部の外側面部６Ｂが車幅方向外側に押し出されて膨出部１４が形成される。

外側面部６Ｂの膨出部１４の下部には窪み部１３に沿って長孔１５が貫通形成されている。窪み部１３の底面は、車幅方向視して上方に向けて凹状の円弧形状を呈しているので、長孔１５もこれに倣って膨出部１４と共に上方に向けて凹状の円弧形状を呈している。長孔１５は、窪み部１３の下方への変形を促進する機能を担う。

図５に示すように、下屈曲部５においてインナパネル７の外側稜線１２には貫通孔１６が形成されている。ここで、図１、図２から判るように、内側曲面９は、上面部６Ａが下部水平直線部３Ｃと傾斜直線部３Ｂとにかけて緩やかな円弧面として形成されているのに対し、下側曲面１０は、下面部７Ａ（図４）が下部水平直線部３Ｃと傾斜直線部３Ｂとにかけてほぼ平面状のまま交差することで形成されている。図５に示すように、貫通穴１６は、下部水平直線部３Ｃの下面部７Ａと傾斜直線部３Ｂの下面部７Ａと内側面部７Ｂとの３面で囲まれたコーナー部において、外側稜線１２を跨いで下部水平直線部３Ｃの下面部７Ａと内側面部７Ｂとにかけて形成されている。この外側稜線１２側に形成された貫通穴１６は、内側稜線１１側に形成された窪み部１３と協働して下屈曲部５の座屈変形を誘起する。

下屈曲部５において、アウタパネル６の上フランジ部６Ｃ、下フランジ部６Ｄおよびインナパネル７の上フランジ部７Ｃには略半円状の切欠き部１７がそれぞれ形成されている。上フランジ部６Ｃと上フランジ部７Ｃの各切欠き部１７は車幅方向視で互いに重なった位置にある。これらの切欠き部１７も下屈曲部５の座屈変形を誘起する。

「スチフナ（補強部材）１８」
図５に示すように、ホイールハウスロアメンバ３の内部には、上屈曲部４を挟んで前後（ホイールハウスロアメンバ３の延設方向）に延びる補強部材としてのスチフナ１８がスポット溶接等により取り付けられている。スチフナ１８は、インナパネル７の内側稜線１２Ａ周り、つまり内側稜線１２Ａを挟んで下面部７Ａと内側面部７Ｂとにわたって取り付けられている。スチフナ１８は、インナパネル７に形成された各種リブや孔等と干渉しないように周囲に切り欠き等が形成されているが、概ね下面部７Ａと内側面部７Ｂとにかけて略直交状に屈曲した断面略Ｌ字形状を呈している。具体的には、スチフナ１８は、それぞれ内側稜線１２Ａを挟んで下面部７Ａと内側面部７Ｂとに取り付けられる前剛性部１８Ａおよび後剛性部１８Ｂと、少なくとも内側面部７Ｂに取り付けられ、前剛性部１８Ａと後剛性部１８Ｂとを連結する連結部１８Ｃと、を備えて構成されている。

上屈曲部４の内側稜線１２Ａには、前方衝突荷重の入力時に上屈曲部４の座屈変形を誘起する凹部１９が形成されている。凹部１９は、下屈曲部５の窪み部１３と同様に、矩形閉断面部８の内部に向けて窪むように形成された窪みである。スチフナ１８には、矩形閉断面部８内に突出することとなるこの凹部１９との干渉を避ける切欠き部１８Ｄが形成されている。切欠き部１８Ｄは、下面部７Ａ側に取り付けられたスチフナ１８の縁部から内側面部７Ｂにかけて、凹部１９を避けるように略矩形状に形成されている。つまり、スチフナ１８は、切欠き部１８Ｄが凹部１９の逃げ孔となるように、凹部１９の周りに配置されている。この切欠き部１８Ａも上屈曲部４の座屈変形を誘起する脆弱部の機能を担うこととなる。

なお、スチフナ１８は、切欠き部１８Ｄに代えて、凹部１９を逃がす孔を形成してもよい。この場合、連結部１８Ｃは、内側面部７Ｂと下面部７Ａの両方に取り付けられることとなる。また、スチフナ１８は、下面部７Ａと内側面部７Ｂと外側面部６Ｂとにかけて取り付けられる断面略Ｕ字状の部材としてもよい。

「バルクヘッド（隔壁部材）２５」
スチフナ１８の前剛性部１８Ａには、ホイールハウスロアメンバ３の矩形閉断面部８をホイールハウスロアメンバ３の延設方向に隔てる補強用のバルクヘッド２５が取り付けられている。図５、図６において、バルクヘッド２５は、矩形閉断面部８の形状に倣った隔壁板部２５Ａと、下面部７Ａ側において前剛性部１８Ａにスポット溶接等により取り付けられる下フランジ部２５Ｂと、内側面部７Ｂ側において前剛性部１８Ａにスポット溶接等により取り付けられる側フランジ部２５Ｃと、アウタパネル６の上面部６Ａにあてがわれる上フランジ部２５Ｄとを備えて構成されている。

「フェンダー支持ブラケット２６」
バルクヘッド２５の上方におけるアウタパネル６の上面部６Ａには、車体の図示しないフロントフェンダーを支持するフェンダー支持ブラケット２６が配置されている。フェンダー支持ブラケット２６は、略水平状の水平面部２６Ａと、水平面部２６Ａの前端から下方に鉛直状に延設する鉛直面部２６Ｂと、水平面部２６Ａの後端に形成される上フランジ部２６Ｃと、鉛直面部２６Ｂの下端に形成される下フランジ部２６Ｄとを備えて構成されており、上フランジ部２６Ｃ、下フランジ部２６Ｄが上面部６Ａにスポット溶接等により結合される。前記バルクヘッド２５の上フランジ部２５Ｄは概ね下フランジ部２６Ｄの下方に位置している。

「ホイールハウスアッパメンバ２」
ホイールハウスアッパメンバ２は概ねダンパベース４２の後方に配置されている。図１、図５、図７を参照して、ホイールハウスアッパメンバ２は、車幅方向外側のアウタパネル２０と、車幅方向内側の複数の第１インナパネル２１，第２インナパネル２２，第３インナパネル２３，第４インナパネル２４とから構成されている。図７に示すように、アウタパネル２０は、水平状に車両前後方向に延設する上面部２０Ａと上面部２０Ａの車幅方向外側端から下方に鉛直状に延設する外側面部２０Ｂとから構成されている。上面部２０Ａには、車幅方向内側端から上方に延設する上向きフランジからなる上フランジ部２０Ｃが形成され、外側面部２０Ｂには、下端から車幅方向外側に水平状に延設する横向きフランジからなる下フランジ部２０Ｄが形成されている。

第１インナパネル２１は、アウタパネル２０の上面部２０Ａと同じ高さ位置で水平状に車両前後方向に延設している。第１インナパネル２１の車幅方向外側端には、上方に延設しアウタパネル２０の上フランジ部２０Ｃと結合する上向きフランジからなる上フランジ部２１Ａが形成され、車幅方向内側端には第２インナパネル２２の上面部２２Ａとダンパベース４２（図５）とに載置されて結合する横向きフランジからなる内フランジ部２１Ｂが形成されている。第２インナパネル２２は、略水平状に延設される上面部２２Ａと、上面部２２Ａの車幅方向外側端から下方に延設する内側面部２２Ｂとを備えて、断面略Ｌ字状を呈している。内側面部２２Ｂの下端には下方に延設するフランジ部２２Ｃが形成されている。

第３インナパネル２３は、車両後方に向かうにしたがい下方に変位する円弧状の下面部２３Ａと、下面部２３Ａの車幅方向内側端から上方に延設する内側面部２３Ｂとを備えて、断面略Ｌ字状を呈している。内側面部２３Ｂの後端はダッシュロアパネルの側部延長部４３（図５）に結合している。下面部２３Ａの車幅方向外側端にはアウタパネル２０の下フランジ部２０Ｄと結合する横向きフランジからなる下フランジ部２３Ｄが形成され、内側面部２３Ｂの上端には第２インナパネル２２のフランジ部２２Ｃと結合する上向きフランジが形成されている。内側面部２３Ｂには、車幅方向に段違いとなる段差部２３Ｃが形成されている。段差部２３Ｃは前方衝突荷重の入力時に座屈変形の曲がり起点を構成する。第４インナパネル２４は、水平状に延設しており、前端と車幅方向内側端とには、それぞれ第３インナパネル２３の下面部２３Ａと、内側面部２３Ｂ、ダッシュロアパネルの側部延長部４３とに結合する前フランジ部２４Ａ、内フランジ部２４Ｂが形成されている。また、第４インナパネル２４の車幅方向外側端には、アウタパネル２０の下フランジ部２０Ｄと結合する横向きフランジからなる下フランジ部２４Ｃが形成されている。

以上により、ホイールハウスアッパメンバ２は、上面がアウタパネル２０の上面部２０Ａと第１インナパネル２１とにより構成され、外側面がアウタパネル２０の外側面部２０Ｂにより構成され、内側面が第２インナパネル２２の内側面部２２Ｂと第３インナパネル２３の内側面部２３Ｂとにより構成され、下面が第３インナパネル２３の下面部２３Ａと第４インナパネル２４とにより構成されて、内部に矩形閉断面部が形成される。アウタパネル２０を高強度の鋼板とし、各インナパネル２１〜２４をそれよりも強度の低い鋼板とすることで、ホイールハウスアッパメンバ２の断面枠内で車幅方向外側と内側とで強度差を容易に付けることができる。したがって、車幅方向内側に位置した脆弱部である段差部２３Ｃを起点にホイールハウスアッパメンバ２を安定的に車幅方向内側に折れるように座屈させることができ、効率的に衝突エネルギーを吸収できる。

図８に示すように、ホイールハウスアッパメンバ２の上フランジ部２０Ｃ，２１Ａの上向きフランジは、ホイールハウスロアメンバ３の前部の上フランジ部６Ｃ，７Ｃの上向きフランジよりも車幅方向外側に距離Ｌ以上、オフセットされている。そして、上フランジ部２０Ｃ，２１Ａの上向きフランジは、前部４５が後部４６に対し車幅方向内側に配置されるように屈曲されている。具体的には、上フランジ部２０Ｃ，２１Ａの上向きフランジは屈曲部４４を有しており、上フランジ部２０Ｃ，２１Ａの上向きフランジは、屈曲部４４を境として後部４６においては前後方向に延設し、前部４５においては前方に向かうにしたがい車幅方向内側に変位するように延設している。屈曲部４４は、前後方向に関して、概ね段差部２３Ｃと同じ位置に形成されている。

「フロントサイドフレーム３１」
図１〜図３、図５において、フロントサイドフレーム３１は車両前後方向に延設されており、フロントサイドインナパネル３２とフロントサイドアウタパネル３３とを備えて構成されている。図５において、フロントサイドインナパネル３２は、水平状の上面部３２Ａと、上面部３２Ａの車幅方向車内端から下方に鉛直状に延設する内側面部３２Ｂと、内側面部３２Ｂの下端から車幅方向外側に延設する下面部３２Ｃとを備え、車幅方向外側が開口した断面略Ｕ字状を呈している。上面部３２Ａには上方に延設する上向きフランジからなる上フランジ部３２Ｄが形成され、下面部３２Ｃには下方に延設する下向きフランジからなる下フランジ部３２Ｅが形成されている。フロントサイドアウタパネル３３は、鉛直状に延設する外側面部３３Ａと、外側面部３３Ａの下端から車幅方向内側に延設する下面部３３Ｂと、下面部３３Ｂから下方に延設する下向きフランジからなる下フランジ部３３Ｃとを備えて構成されている。以上により、上フランジ部３２Ｄとフロントサイドアウタパネル３３の上端とがフランジ結合し、下フランジ部３２Ｅと下フランジ部３３Ｃとがフランジ結合することで、フロントサイドフレーム３１の内部に矩形閉断面部が形成される。

図３に示すように、フロントサイドフレーム３１には、前方衝突荷重の入力時にフロントサイドフレーム３１を車幅方向内側に折れるように座屈変形を誘起する狭幅部３４が形成されている。狭幅部３４は、フロントサイドインナパネル３２の内側面部３２Ｂが車両前後方向に沿って略直線状に延設される一方、フロントサイドアウタパネル３３が車幅方向内側に平面視で円弧状に凹むように形成されていることで、局所的にフロントサイドフレーム３１の車幅方向の幅寸法が狭くなるように構成されている。

ホイールハウスロアメンバ３の前端とフロントサイドフレーム３１の前端とは、ガセット３５を介して互いに連結されている。ホイールハウスロアメンバ３、フロントサイドフレーム３１とガセット３５とはスポット溶接やボルト等により結合されている。ガセット３５の具体形状については本発明の趣旨から外れるので説明は省略する。

「作用」
前方衝突荷重が側部フレーム１のホイールハウスロアメンバ３の前端に後方に向けて入力すると、図１０（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の過程のように、下屈曲部５において窪み部１３が下側に変位することで、内側稜線１１に応力が集中し、傾斜直線部３Ｂが前方側に起立するようにホイールハウスロアメンバ３が折れ曲がり、座屈変形する。窪み部１３の下方の外側面部６Ｂには窪み部１３に沿って長孔１５が形成されているので、窪み部１３が長孔１５の孔空間に沈み込むように下側に容易に変位することとなり、所定の衝突荷重値に対してホイールハウスロアメンバ３が下屈曲部５で確実に折れ曲がり、かつ衝撃エネルギーの吸収量が増大する。

また、窪み部１３と長孔１５との間に膨出部１４が設けられていることにより、膨出部１４が容易に撓み、窪み部１３の長孔１５への変位が促進される。下屈曲部５の外側稜線１２に貫通孔１６が形成されていることにより、下屈曲部５の外側曲面１０側が容易に折れ曲がる。さらに、上フランジ部６Ｃ、下フランジ部６Ｄ、上フランジ部７Ｃに切欠き部１７が形成されていることによっても、下屈曲部５が容易に折れ曲がる。

ナローオフセット衝突（スモールオーバラップ衝突、微小ラップ衝突ともいう）においても、下屈曲部５の折れ曲がりで生じる回転モーメントが上屈曲部４に作用することにより、下屈曲部５および上屈曲部４を折り曲げ点として傾斜直線部３Ｂが前方側に起立変形するいわゆるＺ字折れが確実にホイールハウスロアメンバ３に生じる。

次に、各フランジ部の作用について説明する。ホイールハウスロアメンバ３の傾斜直線部３Ｂや下部水平直線部３Ｃは、ヘッドライト等の周辺部品とのクリアランスを確保しやすい位置に配置されているので、この範囲の上フランジ部６Ｃ，７Ｃを上方に延設する上向きフランジとすることができる。これにより、ナローオフセット衝突によるホイールハウスロアメンバ３のＺ字折れに対し、断面係数を大きくでき、衝撃エネルギー吸収量を増加できる。

一方、ホイールハウスロアメンバ３の上部水平直線部３Ａにおいては、上方に図示しないエンジンフードが配置されているので、上フランジ部６Ｃ，７Ｃを横向きフランジ６Ｃ´，７Ｃ´とすることで、エンジンフードの下面と上フランジ部６Ｃとのクリアランスを確保できる。したがって、障害物等の外力によりエンジンフードが下方に凹み変形する際の凹み代を確保できる。横向きフランジ６Ｃ´，７Ｃ´をダンパベース４２の上面に結合することで、前方衝突時における上部水平直線部３Ａの過度の変形を抑制できる。

ホイールハウスアッパメンバ２においては、上フランジ部２０Ｃ，２１Ａが上向きフランジとして形成されていることで、ホイールハウスアッパメンバ２が、ダンパベース４２の後方において、衝撃エネルギー吸収の機能が阻害されることなく、車幅方向に安定的に折れ曲がる。特に、ホイールハウスアッパメンバ２の上フランジ部２０Ｃ，２１Ａの上向きフランジを、ホイールハウスロアメンバ３の上フランジ部６Ｃ，７Ｃの上向きフランジよりも車幅方向外側に距離Ｌ以上オフセットし、かつ、前部４５が後部４６に対し車幅方向内側に配置されるように屈曲部４４で屈曲させることにより、図８に示すように、前方衝突荷重Ｆを受けたとき、前部４５を、屈曲部４４と段差部２３Ｃ（図５）とを折り曲げ点として車両内側（矢印Ｑ方向）に安定して折り曲げることができる。

また、ホイールハウスアッパメンバ２の下フランジ部２０Ｄ，２３Ｄ，２４Ｃと、ホイールハウスロアメンバ３の下フランジ部６Ｄ，７Ｄとは、全長にわたり、横向きフランジから構成されている。これによれば、上フランジ部側の向きが長手方向に異なる場合（実施形態のように上向きフランジと横向きフランジの両方を備える場合）であっても、インナパネルに対して車幅方向外側からアウタパネルを容易に重ねて取り付けることができ、側部フレーム１内に連続する中空断面部を形成できる。

次に、スチフナ１８の作用を説明する。上屈曲部４において、スチフナ１８の連結部１８Ｃは、内側稜線１２Ａと干渉しないように内側面部７Ｂに取り付けられているので、連結部１８Ｃはせん断荷重を受けて容易に変形する。したがって、スチフナ１８によるフロントサイドロアメンバ３の剛性を確保したうえで、連結部１８Ｃの配置部でフロントサイドロアメンバ３を安定的に折り曲げることができる。そのため、折り曲げ点との強度分布に差を出すだけの目的で前剛性部１８Ａおよび後剛性部１８Ｂを前後に延ばす必要がなくなり、スチフナ１８の小型化、軽量化を図れる。

また、内側稜線１２Ａに形成した凹部１９とこれを囲うようにスチフナ１８に切欠き部１８Ｄを設けたことで、つまり凹部１９の周りにスチフナ１８を配置したことで、凹部１９と切欠き部１８Ｄが共に脆弱部となり、上屈曲部４の前後に応力が集中することなく、上屈曲部４がより安定して折れ曲がる。

スチフナ１８の前剛性部１８Ａにバルクヘッド２５を配置することにより、連結部１８Ｃが位置するホイールハウスロアメンバ３の断面部との強度差が高まり、連結部１８Ｃの配置部でフロントサイドロアメンバ３をより安定的に折り曲げることができる。バルクヘッド２５の上方におけるホイールハウスロアメンバ３の上面部６Ａにフェンダー支持ブラケット２６を配置すれば、ホイールハウスロアメンバ３に対するフェンダー支持ブラケット２６の取付剛性を高めることができる。

次に、フロントサイドフレーム３１の作用について説明する。前方衝突時、フロントサイドフレーム３１の前部においては、狭幅部３４を折り曲げ点として車幅方向内側（図３の矢印Ｐ方向）に向けてＶ字状に折れ曲がる。したがって、上下方向にＺ字状に折れ曲がる側部フレーム１の前部の変形挙動と、車幅方向内側にＶ字状に折れ曲がるフロントサイドフレーム３１の前部の変形挙動とを、互いに干渉することなく生じさせることができ、衝撃エネルギーの吸収量を確保できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。実施形態では、下屈曲部５において、上面（上面部６Ａ）と外側面（外側面部６Ｂ）とによって形成される内側稜線１１に窪み部１３を形成して外側面に長孔１５を形成したが、アウタパネル６とインナパネル７のフランジ部の変更等により、上面と内側面とによって形成される内側稜線に窪み部１３を形成し内側面に長孔１５を形成してもよい。また、両方の内側稜線に窪み部１３を形成し、外側面、内側面にそれぞれ長孔１５を形成する構成にしてもよい。

１ 側部フレーム
２ ホイールハウスアッパメンバ
３ ホイールハウスロアメンバ（屈曲フレーム）
４ 上屈曲部
５ 下屈曲部（屈曲部）
６ アウタパネル（第１パネル）
７ インナパネル（第２パネル）
８ 矩形閉断面部
９ 内側曲面
１０ 外側曲面
１１ （下屈曲部の）内側稜線
１１Ａ （上屈曲部の）外側稜線
１２ （下屈曲部の）外側稜線
１２Ａ （上屈曲部の）内側稜線
１３ 窪み部
１４ 膨出部
１５ 長孔
１６ 貫通孔
１７ 切欠き部
１８ スチフナ
１８Ｄ 切欠き部
１９ 凹部
３１ フロントサイドフレーム
３５ ガセット

Claims (7)

1. 屈曲部で曲面をなす第１面と該第１面に略直交する第２面とを有した断面略Ｌ字状の第１パネルと、前記屈曲部で曲面をなす第３面と該第３面に略直交する第４面とを有した第２パネルとで矩形閉断面部を構成する車体の屈曲フレームの構造であって、
   前記屈曲部により前記第１パネルには内側曲面側の稜線が形成され、
   前記屈曲フレームは、
   前記内側曲面側の稜線に、前記矩形閉断面部の内部に向けて窪むように形成され、衝突荷重の入力時に屈曲部の変形を誘起する略楕円形状の窪み部と、
   前記第２面における前記窪み部の下部に外側に膨出するように形成された膨出部と、
   前記第２面における前記膨出部の下部に前記窪み部に沿って貫通形成された長孔と、
   を備え、
   前記窪み部の底面は、車幅方向視して上方に向けて凹状の円弧形状を呈し、前記膨出部および前記長孔も、前記窪み部の底面に倣って上方に向けて凹状の円弧形状を呈していることを特徴とする車体フレーム構造。
2. 前記第１パネルと前記第２パネルとは、各パネルの両端のフランジ同士が重なって結合されることで矩形閉断面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車体フレーム構造。
3. 前記屈曲部により前記第２パネルには外側曲面側の稜線が形成され、該外側曲面側の稜線に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車体フレーム構造。
4. 前記屈曲部における前記第１パネルおよび前記第２パネルのフランジに切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車体フレーム構造。
5. フロントサイドフレームの車幅方向外側に側部フレームが配置され、
   該側部フレームは、
   後端がフロントピラーに接続するホイールハウスアッパメンバと、
   前記ホイールハウスアッパメンバから上屈曲部および下屈曲部を介して、前端が上下方向および前後方向に関し前記フロントサイドフレームの前端と略同じ位置まで前下方に延びるホイールハウスロアメンバと、を備えて構成され、
   前記屈曲部は、前記ホイールハウスロアメンバの下屈曲部であることを特徴とする請求項１に記載の車体フレーム構造。
6. フロントサイドフレームの車幅方向外側に側部フレームが配置され、
   該側部フレームは、
   後端がフロントピラーに接続するホイールハウスアッパメンバと、
   前記ホイールハウスアッパメンバから上屈曲部および下屈曲部を介して、前端が上下方向および前後方向に関し前記フロントサイドフレームの前端と略同じ位置まで前下方に延びるホイールハウスロアメンバと、を備えて構成され、
   前記ホイールハウスロアメンバは、
   屈曲部で曲面をなす第１面と該第１面に略直交する第２面とを有した断面略Ｌ字状の第１パネルと、前記屈曲部で曲面をなす第３面と該第３面に略直交する第４面とを有した第２パネルとで矩形閉断面部を構成し、
   前記上屈曲部により前記第２パネルには内側曲面側の稜線が形成され、
   前記ホイールハウスロアメンバの内部には、前記上屈曲部を挟んで前後に延び前記第２パネルの内側曲面側の稜線周りを覆うスチフナが取り付けられ、
   前記上屈曲部の前記第２パネルの内側曲面側の稜線には、衝突荷重の入力時に上屈曲部の変形を誘起する凹部が形成され、
   前記スチフナには、前記凹部との干渉を避ける切欠き部が形成されていることを特徴とする車体フレーム構造。
7. 前記側部フレームの前端と前記フロントサイドフレームの前端とがガセットにより連結され、
   前方衝突荷重に対して、前記側部フレームの前部が前記上屈曲部および下屈曲部を折り曲げ部として略Ｚ字状に折れ、前記フロントサイドフレームの前部が車幅方向内側に略Ｖ字状に折れることを特徴とする請求項７に記載の車体フレーム構造。

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