JP6855880B2 - 車体フレーム - Google Patents

Description

本開示は、車体フレームに関する。

特許文献１には、車両骨格構造が開示されている。かかる車両骨格構造は、衝突リインフォースと、バルクヘッドと、切欠きと、を有する。衝突リインフォースは、車両前後方向に延びるサイドレールに設けられ、車両の衝突の際に該サイドレールの折れ変形が始まる荷重を調整する。バルクヘッドは、サイドレールに設けられ、該サイドレールの折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制する。切欠きは、バルクヘッドに設けられ、サイドレールの折れ角度を制御する。
かかる車両骨格構造では、車両前後方向に延びるサイドレールに、車両の衝突の際に該サイドレールの折れ変形が始まる荷重を調整する衝突リインフォースが設けられているので、車両の衝突時にサイドレールに入力された荷重が、衝突リインフォースにより設定された荷重に達したタイミングで、該サイドレールに折れ変形が生ずる。またサイドレールには、該サイドレールの折れ変形過程における変形荷重の減少を抑制するバルクヘッドが設けられているので、サイドレールが折れ変形を始めた後においてもその変形荷重が持続する。更にバルクヘッドには、サイドレールの折れ角度を制御する折れ角度制御手段が設けられているので、サイドレールの折れ角度が所定の折れ角度に達するまで、該サイドレールを折れ変形させることができる。このように、かかる車両骨格構造では、車両の衝突時にサイドレールの折れ変形が始まるタイミングと、該折れ変形が始まった後の変形荷重の持続と、サイドレールの折れ角度とを制御することができるとされている。
また、衝突リインフォースは、サイドレールの屈曲部の中空内部における該屈曲部の曲率中心側の面に設けられている。
かかる衝突リインフォースが、サイドレールの屈曲部の中空内部における該屈曲部の曲率中心側の面に設けられているので、車両の衝突時に折れ変形が生じ易いサイドレールの屈曲部を補強して、該屈曲部において折れ変形が始まる荷重をより精度よく調整できるとされている。
さらに、バルクヘッドは、衝突リインフォースに対して、サイドレールが折れ変形する際の折れ線と直交する方向に沿って、該折れ線の車両前方側から車両後方側にわたって設けられた板状部材であり、切欠きは、バルクヘッドのうち折れ線に対応する位置に衝突リインフォースと対向して設けられ、サイドレール及び衝突リインフォースが折れ変形の過程で一部入り込むことが可能な切欠きである。
かかるバルクヘッドが、衝突リインフォースに対して、サイドレールが折れ変形する際の折れ線と直交する方向に沿って、該折れ線の車両前方側から車両後方側にわたって設けられているので、車両の衝突によりサイドレールの屈曲部が折れ線を中心として折れ変形して行く際に、該バルクヘッドが変形抵抗となってその折れ変形の進行速度を抑制することができる。また、切欠きが、バルクヘッドのうち折れ線に対応する位置に、衝突リインフォースと対向して設けられており、サイドレール及び衝突リインフォースの折れ変形の過程で、その一部が衝突リインフォースの切欠きに一部入り込むため、該サイドレールが所定の折れ角度まで変形し易い。そして、このように、簡易な構成により、骨格部材の折れ変形過程における変形荷重の持続と、サイドレールの折れ角度とを制御することができるとされている。

特開２００８−２１３７２３号公報

特許文献１が開示する車両骨格構造では、サイドレールの屈曲部がバルクヘッドによって補強されるので、サイドレールの屈曲部が折れ曲がるのに要する荷重（最大荷重）がサイドレール（サブフレーム）の屈曲部がバルクヘッドによって補強されない車両骨格構造よりも上昇する。これにより、車両の衝突による衝撃緩和性能が損なわれ、乗員の保護性能に劣る結果となる。また、バルクヘッドによる補強がある側に屈曲させるためには、フレームの円弧内側にバルクヘッドを配置する必要があり、適用が一部のフレーム形状に限定される。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができる車体フレームを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る車体フレームは、衝突時に荷重が加わる方向に沿って配置され、衝突によって所定の折れ曲がり位置にて折れ曲がり変形可能な骨格部材と、前記骨格部材内部に設けられ、前記骨格部材の内壁面に沿って配置され、前記所定の折れ曲がり位置を境に前記骨格部材の一方の領域において前記骨格部材に接合された折れ曲がり規制部材と、を備え、前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材に離隔する一方、前記骨格部材が所定量折れ曲がると前記他方の領域にて前記骨格部材に干渉し前記内壁面を押す。

上記（１）の構成によれば、折れ曲がり規制部材は、骨格部材の他方の領域にて骨格部材が所定量折れ曲がるまで骨格部材に離隔するので、衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制することができる。また、折れ曲がり規制部材は、骨格部材が所定量折れ曲がると所定の折れ曲がり位置よりも他方の領域にて骨格部材に干渉し内壁面を押すので、折れ曲がり規制部材が骨格部材とともに衝突による衝突エネルギーを吸収する。これにより、車体フレームは、衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

（２）幾つかの実施形態では、衝突時に荷重が加わる方向に沿って配置され、衝突によって所定の折れ曲がり位置にて折れ曲がり変形可能な骨格部材と、前記骨格部材に沿って配置され、前記所定の折れ曲がり位置を境に前記骨格部材の一方の領域において前記骨格部材に接合された折れ曲がり規制部材と、を備え、前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材に離隔する一方、前記骨格部材が所定量折れ曲がると前記骨格部材に干渉する部材であって、前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで離隔する先端に円弧部を有する。
上記（２）の構成によれば、折れ曲がり規制部材は、骨格部材の他方の領域にて骨格部材が所定量折れ曲がるまで離隔する先端に円弧部を有するので、骨格部材が所定量折れ曲がると円弧部が骨格部材に干渉する。円弧部と骨格部材との接触点は骨格部材の折れ曲がりの進行とともに円弧部の外周に沿って移動するので、座屈荷重の急激な低下を抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材の他方の領域において剛性を弱める脆弱部を有する。
上記（３）の構成によれば、折れ曲がり規制部材は、骨格部材の他方の領域において剛性を弱める脆弱部を有するので、座屈荷重を任意に調整することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか一つの構成において、前記所定の折れ曲がり位置は、前記骨格部材の長手方向中央位置である。
上記（４）の構成によれば、所定の折れ曲がり位置が骨格部材の長手方向中央位置であるので、衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか一つの構成において、前記骨格部材は、車両前部において車両前後方向に沿って配置されるサブフレームを構成し、前記所定の折れ曲がり位置は、前記サブフレームの車両前後方向中央位置である。
上記（５）の構成によれば、骨格部材は、車両前部において車両前後方向に沿って配置されるサブフレームを構成し、前記所定の折れ曲がり位置は、前記サブフレームの車両前後方向中央位置であるので、サブフレームは、前面衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、前面衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、前記サブフレームが直線形状である。
上記（６）の構成によれば、サブフレームが直線形状であるので、効率的に衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、車体フレームは、衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。つまり、衝突過程における荷重の平均化が可能になるため、衝突時の最大減速度が抑えられ、乗員の安全を向上する。

本発明の一実施形態に係るサブフレームが適用される車体前部構造を概略的に示す斜視図である。 図１に示した車体前部構造を概略的に示す平面図である。 図１に示した車体前部構造を概略的に示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るサブフレームの構成を概略的に示す斜視図である。 図４に示したサブフレームの構成を概略的に示す分解斜視図である。 図４に示したサブフレームの折れ曲がり変形を概念的に示す断面図である。 図４に示したサブフレームの荷重変位特性を示す図である。 本発明の他の一実施形態に係るサブフレームの構成を概念的に示す斜視図である。 図８に示したサブフレームの構成を概略的に示す分解斜視図である。 図８に示したサブフレームの折れ曲がり変形を概念的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
ここでは、車体フレームの例としてサブフレームについて説明するが、車体フレームはサブフレームに限定されるものではなく、例えば、サイドメンバ等その他の車体部材も含まれる。

まず、図１から図３に基づいて、本発明の一実施形態に係るサブフレームが適用される車体前部構造１を概略的に説明する。尚、図１は、本発明の実施の一実施形態に係るサブフレームが適用される車体前部構造１を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した車体前部構造１を概略的に示す平面図であり、図３は、図１に示した車体前部構造１を概略的に示す側面図である。

図１から図３に示すように、車体前部構造１は、一対のサイドメンバ２（図３参照）、フロントエンドクロスメンバ（図示せず）、サスペンションクロスメンバ（サスフレームとも称する）４、及び一対のサブフレーム５を備えて構成されている。
図３に示すように、一対のサイドメンバ２は、車体の骨格を構成する車体部材であって、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられている。
フロントエンドクロスメンバは、車幅方向に沿って設けられる車体部材であって、車両の前端部下方域に設けられ、その両端部がそれぞれブラケット３１を介して一対のサイドメンバ２に結合されている。

サスペンションクロスメンバ４は、車幅方向に沿って設けられる車体部材であって、上述した一対のサイドメンバ２の下方域に設けられている。サスペンションクロスメンバ４は、下面が開口した箱状のアッパーフレーム４１と開口を閉塞するロアフレーム４２とが接合された箱状に形成されている。そして、アッパーフレーム４１がサスペンションクロスメンバ４の上壁部を構成し、ロアフレーム４２がサスペンションクロスメンバ４の下壁部を構成する。

また、サスペンションクロスメンバ４は、車両前方側の車幅方向両側端部でサスペンションクロスメンバ４の上面から上方に延びる一対の支持部４３と車両後方側の車幅方向両側端部に設けた一対の支持部４７（図２参照）の４箇所で上述した一対のサイドメンバ２に連結されている。そして、サスペンションクロスメンバ４は、車幅方向両側端部がそれぞれ支持部４３及び支持部４７を介してサイドメンバ２に支持されている。

図１に示すように、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側端部には、それぞれ前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とが設けられている。前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とは、サスペンションアーム（ロアアーム）６を支持するためのものであり、前側アーム支持部４４は車幅方向外側斜め前方に延設され、後側アーム支持部４５は車幅方向外側斜め後方に延設されている。前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とにはサスペンションアーム６が回動可能に支持されている。サスペンションアーム６の先端部（外側端部）にはナックル（図示せず）が設けられ、ナックルを介して前輪（図示せず）が支持される。

また、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側の前端部には、それぞれ一対のサブフレーム５が連結される連結部４６が設けられている。この連結部４６には、車両前方に向かって突出形成された挿入部４８が設けられている（図２及び図３参照）。挿入部４８は、サブフレーム５の嵌合部５１が嵌合（外嵌）される部分で、正面視略矩形の筒状に形成され、挿入端部（先端部）から車両後方側に向けて横幅が漸次拡大するように設けられている。すなわち、挿入部４８は、その横幅が先端部（車両前方）に向かって細くなるテーパ形状とされており、挿入部４８の左右両側面が車両後方側に向けて車幅方向外側に傾斜するテーパ面（傾斜面）とされている。この挿入部４８にサブフレーム５の嵌合部５１が嵌合された状態で、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５がボルトＢを介して連結されるよう構成されている。

また、挿入部４８の上面には締結面が設けられている。締結面は水平方向に延びる平坦な平面で形成され、その車幅方向中央には、サブフレーム５とサスペンションクロスメンバ４とを連結するボルトＢを締結するためのねじ穴が車両前後方向に並んで二つ設けられている。

一対のサブフレーム５は、上述したサイドメンバ２の下方域においてフロントエンドクロスメンバとサスペンションクロスメンバ４とを連結する車体部材であって、上述したサイドメンバ２と同様、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられている。

サブフレーム５は、前端部がフロントエンドクロスメンバ又はブラケットに溶接又は締結され、車体が正面衝突やオフセット衝突した場合には、フロントクロスメンバからサブフレーム５に衝突エネルギーが伝達される。

また、サブフレーム５は、車両前後方向後端部に嵌合部５１が設けられている。嵌合部５１は、サスペンションクロスメンバ４に設けられた挿入部４８が嵌合（内嵌）される部分で、挿入部４８よりもやや大きい背面視矩形の筒状に形成され、挿入部４８の形状に合わせて車両前方側から嵌合端部（後端部）に向けて内幅が漸次拡開するように設けられている。すなわち、嵌合部５１は、内幅が挿入部４８の横幅に合わせて車両前方側に向かって細くなるテーパ形状とされており、嵌合部５１の内側側面（左右側面）が車両後方側に向けて車幅方向外側に傾斜するテーパ面とされている。

また、嵌合部５１の内側上面（天井面）には、挿入部４８の締結面に対応する位置に締結面が設けられている。締結面は水平方向に延びる平坦な平面で形成され、その車幅方向中央には、挿入部４８のねじ穴に対応して穴が車両前後方向に並んで二つ設けられている。二つの穴は、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５を連結するためのボルトＢを通すためのものである。

つぎに、図４から図７に基づいて、上述した車体前部構造１に適用される、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａについて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａの構成を概略的に示す斜視図である。図５は、図４に示したサブフレーム５Ａの構成を概略的に示す分解斜視図であり、図６は、図４に示したサブフレーム５Ａの折れ曲がり変形を概念的に示す断面図である。また、図７は、図４に示したサブフレーム５Ａの荷重変位特性を示す図である。

図４及び図５に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａは、骨格部材５Ａ１と、折れ曲がり規制部材５Ａ２とを備えて構成されている。
骨格部材５Ａ１は、車両前後方向に沿って設けられ、前面衝突によって所定の折れ曲がり位置Ｐ１（例えば、骨格部材５Ａ１の車両前後方向中央位置）にて折れ曲がり変形可能である（図６参照）。
尚、上述したサブフレーム５Ａでは、例えば、骨格部材５Ａ１の車両前後方向中央位置に所定の折れ曲がり位置を設けるものとしたが、クロスメンバのように車両幅方向に沿って配置される車体部材等では、骨格部材の長手方向中央位置に所定の折れ曲がり位置を設けるものとしてもよい。

図４及び図５に示すように、骨格部材５Ａ１は、例えば、上側骨格部材５Ａ１１と下側骨格部材５Ａ１２とにより構成されている。図５に示すように、例えば、上側骨格部材５Ａ１１は、下面が開口した溝型の部材であり、下側骨格部材５Ａ１２は、上面が開口した溝型の部材であって、上側骨格部材５Ａ１１の開口幅（溝幅）と同一の外形幅を有している。そして、図４に示すように、上側骨格部材５Ａ１１と下側骨格部材５Ａ１２とは、開口が互いに向かい合うように組み合わされて閉断面の骨格部材５Ａ１を構成している。

また、図４及び図５に示す例では、上側骨格部材５Ａ１１及び下側骨格部材５Ａ１２は、横断面が車両前後方向にて一様であるが、上側骨格部材５Ａ１１及び下側骨格部材５Ａ１２の横断面は車両前後方向にて一様なものに限られるものではない。例えば、一方が断面ハット状で他方が平面状で構成されるものなど多種に亘る構造に適用可能である。

折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１の長手方向に沿って配置され、骨格部材５Ａ１の所定の折れ曲がり位置Ｐ１（図６参照）を境に骨格部材５Ａ１の一方の領域（例えば、前方領域）において骨格部材５Ａ１に接合されている。
また、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がるまで骨格部材の他方の領域（例えば、後方領域）にて骨格部材５Ａ１に離隔する一方（図６（ａ）参照）、骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がると骨格部材５Ａ１に干渉する（図６（ｂ）参照）ように形成されている。

図４に示すように、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、例えば、上側骨格部材５Ａ１１と下側骨格部材５Ａ１２との間に区画された空間に配置され、下側骨格部材５Ａ１２の所定の折れ曲がり位置Ｐ１を境に下側骨格部材５Ａ１２の一方の領域（例えば、前方領域）において下側骨格部材５Ａ１２に接合されている。
尚、折れ曲がり規制部材５Ａ２と下側骨格部材５Ａ１２とは、例えば、溶接により接合されるが、溶接に限られるものではなく、接着剤により接合されてもよいし、ボルト等の締結手段によって接合されてもよい。

また、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、下側骨格部材５Ａ１２が所定量折れ曲がるまで下側骨格部材５Ａ１２の他方の領域（例えば、後方領域）にて下側骨格部材５Ａ１２に離隔する一方（図６（ａ）参照）、下側骨格部材５Ａ１２が所定量折れ曲がると下側骨格部材５Ａ１２に干渉する（図６（ｂ）参照）ように形成されている。

図５に示すように、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、例えば、上方が開口した溝型の部材であり、骨格部材５Ａ１の一方の領域（例えば、前方領域）で骨格部材５Ａ１に接合される接合部５Ａ２１と、骨格部材５Ａ１の他方の領域（例えば後方領域）で骨格部材５Ａ１に離隔する離隔部５Ａ２２と、接合部５Ａ２１と離隔部５Ａ２２との間に位置し、接合部５Ａ２１が接合されている下側骨格部材５Ａ１２から離れるように後方へ延びる傾斜面で形成される中間部５Ａ２３とを有している。また、車幅方向両側には接合部５Ａ２１から離隔部５Ａ２２に亘って一対の壁部５Ａ２０が設けられている。

図６（ａ）に示すように、上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａは、車両の前面衝突前は、骨格部材５Ａ１の所定の折れ曲がり位置Ｐ１の一方の領域において骨格部材５Ａ１に接合される一方、他方の領域にて離隔する。
そして、車両が前面衝突すると、まず、骨格部材５Ａ１に荷重が加わり、骨格部材５Ａ１が許容する荷重を超える荷重が加わると（この時の荷重が最大荷重（第１のピーク荷重）となる）、骨格部材５Ａ１が所定の折れ曲がり位置Ｐ１にて折れ曲がる。
これにより、下側骨格部材５Ａ１２と離隔部５Ａ２２、中間部５Ａ２３で空間が形成されるとともに、折れ曲がり規制部材５Ａ２の先端が骨格部材５Ａ１の他方の領域で骨格部材５Ａ１に干渉し（図６（ｂ）参照）、当該干渉位置Ｐ２において折れ曲がり規制部材５Ａ２と骨格部材５Ａ１とに荷重が加わる。そして、骨格部材５Ａ１が許容する荷重を超える荷重が加わると（この時の荷重が第２のピーク荷重となる）、骨格部材５Ａ１が干渉位置Ｐ２で座屈し折れ曲がる（図６（ｃ）参照）。
さらに、骨格部材５Ａ１の折れ曲がりが進行すると（図６（ｄ）参照）、終には、折れ曲がり規制部材５Ａ２が最も弱い箇所Ｐ３で折れ曲がり、離隔部５Ａ２２と中間部５Ａ２３が略直線状となり、骨格部材５Ａ１の折れ曲がりはさらに進行する（図６（ｅ）参照）。

図７に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａは、所定の折れ曲がり位置Ｐ１にて折れ曲がりを開始する直前で最大荷重（第１のピーク荷重）となり、干渉位置Ｐ２にて折れ曲がりを開始する直前で第２のピーク荷重となる。これにより、前面衝突による衝突エネルギーをより多くかつ効率的に吸収することが可能となる。

上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａにおいて、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１の他方の領域にて骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がるまで骨格部材５Ａ１に離隔するので、前面衝突による骨格部材５Ａ１が折れ曲がるのに要する最大荷重（第１のピーク荷重）を抑制することができる。また、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がると骨格部材５Ａ１に干渉する。これにより、折れ曲がり規制部材５Ａ２がＰ１で座屈したことによる荷重の低下を抑制することができる。この結果、サブフレーム５Ａは、前面衝突による骨格部材５Ａ１が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、前面衝突による衝突エネルギーをより多くかつ効率的に吸収することができる。つまり、衝突過程における荷重の平均化が可能になるため、衝突時の最大減速度が抑えられ、乗員の安全性が向上する。

図５に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａにおいて折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１の他方の領域にて所定量が折れ曲がるまで離隔する離隔部５Ａ２２の先端に円弧部５Ａ２４を有する。円弧部５Ａ２４は、骨格部材５Ａ１の折れ曲がりに際して折れ曲がり位置を徐々に変更するためのものであり、円弧部５Ａ２４の中心位置も先端（車両後側）に向けて徐々に移動するように形成されている。

図６（ｃ）に示すように、上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａは、骨格部材５Ａ１が干渉位置Ｐ２で折れ曲がった後、折れ曲がり位置を徐々に先端に向けて移動し（Ｐ２からＰ２１に向けて移動）、骨格部材５Ａ１の折れ曲がりが進行する（図６（ｄ）参照）。

上述した幾つかの実施形態に係るサブフレーム５Ａにおいて、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１の他方の領域にて骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がるまで離隔する離隔部５Ａ２２の先端に円弧部５Ａ２４を有するので、骨格部材５Ａ１が所定量折れ曲がると円弧部５Ａ２４が骨格部材５Ａ１に干渉する。円弧部５Ａ２４と骨格部材５Ａ１との接触点は骨格部材５Ａ１の折れ曲がりの進行とともに折れ曲がり位置を徐々に先端に向けて移動するので、座屈荷重の急激な低下を抑制することができる。

図５に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａにおいて折れ曲がり規制部材５Ａ２は壁部５Ａ２０の車両後方端部、つまり骨格部材５Ａ１の他方の領域において剛性を弱める脆弱部５Ａ２５を有する。脆弱部５Ａ２５は、座屈荷重を任意に調整するためのものであり、例えば、切り欠きで構成される。切り欠きは、例えば、三角形状の谷型に形成される。

上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ａにおいて、折れ曲がり規制部材５Ａ２は、骨格部材５Ａ１の他方の領域において剛性を弱める脆弱部５Ａ２５を有するので、座屈荷重を任意に調整することができる。

つぎに、図８から図１０に基づいて、上述した車体前部構造１に適用される、本発明の他の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂについて説明する。図８は、本発明の他の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂを概略的に示す斜視図である。図９は、図８に示したサブフレーム５Ｂの構成を概略的に示す分解斜視図である。図１０は、図８に示したサブフレーム５Ｂの折れ曲がり変形を概略的に示す断面図である。

図８及び図９に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂは、骨格部材５Ｂ１と、折れ曲がり規制部材５Ｂ２とを備えて構成されている。
骨格部材５Ｂ１は、車両前後方向に沿って設けられ、前面衝突によって所定の折れ曲がり位置Ｐ６（例えば、骨格部材５Ｂ１の車両前後方向中央位置）にて折れ曲がり変形可能である（図１０参照）。
尚、上述したサブフレーム５Ｂでは、例えば、骨格部材５Ｂ１の車両前後方向中央位置に所定の折れ曲がり位置を設けるものとしたが、クロスメンバのように車両幅方向に沿って配置される車体部材等では、骨格部材の長手方向中央位置に所定の折れ曲がり位置を設けるものとしてもよい。

図８及び図９に示すように、骨格部材５Ｂ１は、例えば、下面が開口した溝型の部材である。また、図８及び図９に示す例では、骨格部材５Ｂ１は、横断面が車両前後方向において一様であるが、骨格部材５Ｂ１の横断面は車両前後方向にて一様なものに限られるものではない。

折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１に沿って配置され、骨格部材５Ｂ１の所定の折れ曲がり位置Ｐ６（図１０参照）を境に骨格部材５Ｂ１の一方の領域（例えば、前方領域）において骨格部材５Ｂ１に接合されている。
また、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がるまで骨格部材の他方の領域（例えば、後方領域）にて骨格部材５Ｂ１に離隔する一方（図１０（ａ）参照）、骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がると骨格部材５Ｂ１に干渉する（図１０（ｂ）参照）ように形成されている。

図８に示すように、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、例えば、骨格部材５Ｂ１の内側（溝内部）に区画された空間に配置され、骨格部材５Ｂ１の所定の折れ曲がり位置Ｐ６を境に骨格部材５Ｂ１の一方の領域（例えば、前方領域）において骨格部材５Ｂ１に接合されている。
尚、折れ曲がり規制部材５Ｂ２と骨格部材５Ｂ１とは、例えば、溶接により接合されるが、溶接に限られるものではなく、接着剤により接合されてもよいし、ボルト等の締結手段によって接合されてもよい。

図９に示すように、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、例えば、下方が開口した溝型の部材であり、骨格部材５Ｂ１の一方の領域（例えば、前方領域）で骨格部材５Ｂ１に接合される接合部５Ｂ２１と、骨格部材５Ｂ１の他方の領域（例えば後方領域）で骨格部材５Ｂ１に離隔する離隔部５Ｂ２２と、接合部５Ｂ２１と離隔部５Ｂ２２との間に位置し、接合部５Ｂ２１が接合されている骨格部材５Ｂ１から離れるように後方へ延びる傾斜面で形成される中間部５Ｂ２３とを有している。また、車幅方向両側には接合部５Ｂ２１から離隔部５Ｂ２２に亘って一対の壁部５Ｂ２０が設けられている。

図１０（ａ）に示すように、上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂは、車両の前面衝突前は、骨格部材５Ｂ１の所定の折れ曲がり位置Ｐ６の一方の領域において骨格部材５Ｂ１に接合される一方、他方の領域にて離隔する。
そして、車両が前面衝突すると、まず、骨格部材５Ｂ１に荷重が加わり、骨格部材５Ｂ１が許容する荷重を超える荷重が加わると（この時の荷重が最大荷重（第１のピーク荷重）となる）、骨格部材５Ｂ１が所定の折れ曲がり位置Ｐ６で折れ曲がる。
これにより、骨格部材５Ｂ１と離隔部５Ｂ２２、中間部５Ｂ２３で空間が形成されるとともに折れ曲がり規制部材５Ｂ２の離隔部５Ｂ２２の先端が骨格部材５Ｂ１の他方の領域で骨格部材５Ｂ１に干渉し（図１０（ｂ）参照）、当該干渉位置Ｐ７において折れ曲がり規制部材５Ｂ２と骨格部材５Ｂ１とに荷重が加わる。そして、骨格部材５Ｂ１が許容する荷重を超える荷重が加わると（この時の荷重が第２のピーク荷重となる）、骨格部材５Ｂ１が干渉位置Ｐ７で折れ曲がる（図１０（ｃ）参照）。
さらに、骨格部材５Ｂ１の折れ曲がりが進行すると（図１０（ｄ）参照）、終には、折れ曲がり規制部材５Ｂ２が最も弱い箇所Ｐ８で折れ曲がり、離隔部５Ｂ２２と中間部５Ｂ２３が略直線状となり、骨格部材５Ｂ１の折れ曲がりはさらに進行する（図１０（ｅ）参照）。

上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂにおいて、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１の他方の領域にて骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がるまで骨格部材５Ｂ１に離隔するので、前面衝突による骨格部材５Ｂ１が折れ曲がるのに要する最大荷重（第１のピーク荷重）を抑制することができる。また、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がると骨格部材５Ｂ１に干渉する。これにより、折れ曲がり規制部材５Ｂ２がＰ６で座屈したことによる荷重の低下を抑制することができる。この結果、サブフレーム５Ｂは、前面衝突による骨格部材５Ｂ１が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、前面衝突による衝突エネルギーをより多くかつ効率的に吸収することができる。つまり、衝突過程における荷重の平均化が可能になるため、衝突時の最大減速度が抑えられ、乗員の安全性が向上する。

図９に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂにおいて折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１の他方の領域にて所定量が折れ曲がるまで離隔する離隔部５Ｂ２２の先端に円弧部５Ｂ２４を有する。円弧部５Ｂ２４は、骨格部材５Ｂ１の折れ曲がりに際して折れ曲がり位置を徐々に変更するためのものであり、円弧部５Ｂ２４の中心位置も先端（車両後側）に向けて徐々に移動するように形成されている。

図１０（ｃ）に示すように、上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂは、骨格部材５Ｂ１が干渉位置Ｐ７で折れ曲がった後、折れ曲がり位置を徐々に離隔部５Ｂ２２の先端に向けて移動し（Ｐ７からＰ７１に向けて移動）、骨格部材５Ｂ１の折れ曲がりが進行する（図１０（ｄ）参照）。

上述した幾つかの実施形態に係るサブフレーム５Ｂにおいて、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１の他方の領域にて骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がるまで離隔する離隔部５Ｂ２２の先端に円弧部５Ｂ２４を有するので、骨格部材５Ｂ１が所定量折れ曲がると円弧部５Ｂ２４が骨格部材５Ｂ１に干渉する。円弧部５Ｂ２４と骨格部材５Ｂ１との接触点は骨格部材５Ｂ１の折れ曲がりの進行とともに折れ曲がり位置を徐々に離隔部５Ｂ２２の先端に向けて移動するので、座屈荷重の急激な低下を抑制することができる。

図９に示すように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂにおいて折れ曲がり規制部材５Ｂ２は壁部５Ｂ２０の車両後方端部、つまり骨格部材５Ｂ１の他方の領域において剛性を弱める脆弱部５Ｂ２５を有する。脆弱部５Ｂ２５は、座屈荷重を任意に調整するためのものであり、例えば、切り欠きで構成される。切り欠きは、例えば、三角形状の谷型に形成される。

上述した本発明の一実施形態に係るサブフレーム５Ｂにおいて、折れ曲がり規制部材５Ｂ２は、骨格部材５Ｂ１の他方の領域において剛性を弱める脆弱部５Ｂ２５を有するので、座屈荷重を任意に調整することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、車体フレームを、サブフレーム５Ａ，５Ｂを例に説明したが、車体フレームは、サブフレームに限定されるものではなく、例えば、車両前後方向に沿って配置されるサイドメンバ、車両幅方向に沿って配置されるクロスメンバ、その他の車体部材も含まれる。

以上説明したように、本発明によれば、車体フレームは、前面衝突による骨格部材が折れ曲がるのに要する最大荷重を抑制しつつ、衝突による衝突エネルギーを効率的に吸収することができるので、サブフレーム、サイドメンバやクロスメンバ等の車体フレームに好適である。

１ 車体前部構造
２ サイドメンバ
３１ ブラケット
４ サスペンションクロスメンバ
４１ アッパーフレーム
４２ ロアフレーム
４３，４７ 支持部
４４ 前側アーム支持部
４５ 後側アーム支持部
４６ 連結部
４８ 挿入部
５，５Ａ，５Ｂ サブフレーム
５Ａ１，５Ｂ１ 骨格部材
５Ａ１１ 上側骨格部材
５Ａ１２ 下側骨格部材
５Ａ２，５Ｂ２ 折れ曲がり規制部材
５Ａ２０，５Ｂ２０ 壁部
５Ａ２１，５Ｂ２１ 接合部
５Ａ２２，５Ｂ２２ 離隔部
５Ａ２３，５Ｂ２３ 中間部
５Ａ２４，５Ｂ２４ 円弧部
５Ａ２５，５Ｂ２５ 脆弱部
５１ 嵌合部
６ サスペンションアーム
Ｂ ボルト
Ｐ１，Ｐ６ 折れ曲がり位置
Ｐ２，Ｐ７ 干渉位置

Claims (5)

1. 衝突時に荷重が加わる方向に沿って配置され、衝突によって所定の折れ曲がり位置にて折れ曲がり変形可能な骨格部材と、
   前記骨格部材内部に設けられ、前記骨格部材の内壁面に沿って配置され、前記所定の折れ曲がり位置を境に前記骨格部材の一方の領域において前記骨格部材に接合された折れ曲がり規制部材と、
   を備え、
   前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材に離隔する一方、前記骨格部材が所定量折れ曲がると前記他方の領域にて前記骨格部材に干渉し前記内壁面を押すこと、
   を特徴とする車体フレーム。
2. 衝突時に荷重が加わる方向に沿って配置され、衝突によって所定の折れ曲がり位置にて折れ曲がり変形可能な骨格部材と、
   前記骨格部材に沿って配置され、前記所定の折れ曲がり位置を境に前記骨格部材の一方の領域において前記骨格部材に接合された折れ曲がり規制部材と、
   を備え、
   前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材に離隔する一方、前記骨格部材が所定量折れ曲がると前記骨格部材に干渉する部材であって、
   前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材の他方の領域にて前記骨格部材が所定量折れ曲がるまで離隔する先端に円弧部を有することを特徴とする車体フレーム。
3. 前記折れ曲がり規制部材は、前記骨格部材の他方の領域において剛性を弱める脆弱部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体フレーム。
4. 前記所定の折れ曲がり位置は、前記骨格部材の長手方向中央位置であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車体フレーム。
5. 前記骨格部材は、車両前部において車両前後方向に沿って配置されるサブフレームを構成し、
   前記所定の折れ曲がり位置は、前記サブフレームの車両前後方向中央位置であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の車体フレーム。

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