KR19990007500A

KR19990007500A - 차량의 전방부 차체구조

Info

Publication number: KR19990007500A
Application number: KR1019980026044A
Authority: KR
Inventors: 기요시 하야시; 마사히로 오스미; 고지 다가; 이치로 가미모토; 히루미 미야사카
Original assignee: 제임스 이. 미러; 마츠다 가부시키가이샤
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 1999-01-25
Also published as: KR100558935B1; EP0888953A3; DE69806695T2; ES2176911T3; EP0888953A2; EP0888953B1; US6152521A; DE69806695D1

Abstract

본 발명은 경량화를 도모하면서 충돌시의 프론트 프레임의 전단부측에 대한 요구와, 서스펜션등을 지지하는 프론트 프레임의 후단부측에 대한 요구를 양립시키는 것을 과제로 하는 것으로써, 차량의 전방부에 있어서 좌우 양측 위치를 전후방향으로 연장되는 한쌍의 프론트 사이드 프레임(1), (1)의 횡단면형상을 전후방향에 대해 변화시킨다. 각 프론트 사이드 프레임을 한쌍의 헷(hat)상의 패널부재(15), (16)를 서로 향하게 해 접합하여 더블 헷형의 직사각형 단면으로 한다. 각 프론트 사이드 프레임의 후단부(17)측의 서스펜션(9)을 지지하는 후방부분을, 종칫수가 차폭방향의 횡칫수보다 긴 종길이의 직사각형 단면 형상으로 하고, 이 종칫수를 대략 동일하게 유지하면서 전단부(18)측으로 감에 따라 횡칫수를 차폭방향 외방으로 증가시켜 정방형에 보다 가까워 지는 횡단면형상(종횡비가 1에 가까운 횡단면형상)으로 한다. 각 프론트 사이드 프레임의 후단부측의 굴곡부의 하면측에 거셋 플레이트(20)를 접합하여 보강하는 한편, 전단부(18)측에 전후방향의 소성변형(좌굴변형)을 발생시키는 지그재그 비드(21), (22)를 형성한다.

Description

차량의 전방부 차체구조

본 발명은 프레임을 구비한 차량의 차체구조에 관한 것으로, 종래부터 이러한 종류의 차량의 차체구조로써, 프론트 프레임을 소위 더블 헷(hat)형 프레임으로 구성 한 것이 알려져 있다(예를들면, 일본국 특개평8-324454호 공보참조). 이것은 횡단면 형상이 헷형상의 한쌍의 패널을 서로 마주향해 각각의 플랜지끼리 접합하고, 이에따라, 횡단면형상이 직사각형의 프론트 프레임을 형성하도록 하고 있다. 또한, 이것은 프론트 프레임의 전단부측의 소정 전후방향 범위에 凹凸을 번갈아 반복하는 지그재그 비드를 형성하고, 차량의 전방에서 프론트 프레임의 축방향(전후방향)으로 입력하는 충돌하중에 대해 소정의 소성변형을 일으키도록 하고 있다.

즉, 일반적으로 차량의 프론트 프레임이나 리어 프레임등의 프레임에 있어서는, 차량 충돌시등에 프레임의 전단 또는 후단에서 축방향(연장설치방향)으로 압축하중이 작용한 경우, 그 초기에는 그다지 크지않은 하중에 의해 변형됨으로써, 차에 탄 사람이 최초에 느끼는 쇼크를 완화하는 한편, 일단 변형되기 시작한 후는 규칙적이고 안정적으로 절곡없이 변형되어, 되도록 큰 붕괴하중을 유지하고, 이에따라, 큰 충돌 에너지를 흡수할 수 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 프레임이 축방향으로 규칙있고 안정적으로 변형되어 붕괴하중이 유지되는 적합한 변형모드로써는, 예를들면 직사각형 폐단면(閉斷面)을 가지는 프레임의 경우, 축방향으로 연장되는 둘레방향4개의 평면부가 각각 프레임 고유의 변형피치로 축방향으로 번갈아 凹凸을 반복하도록 소성변형함과 동시에, 인접하는 2개의 평면부간은 한쪽이 凹상이면 다른쪽이 凸상이 되도록 소성변형하는 모드가 알려져 있다.

그래서, 종래부터 프론트 범퍼가 고정되는 차량의 프론트 프레임에 다양한 변형안내 비드를 형성하여, 차량의 충돌시에는, 상기 프론트 범퍼에서의 입력 하중을 받은 프론트 프레임이 원하는대로 붕괴되도록 한 것이 알려져 있다. 즉, 예를들면, 일본국 특개소61-287871호 공보, 일본국 특개평5-305877호 공보, 일본국 실개평2-24777호 공보등에는, 프레임에 축방향으로 나란히 설치한 다양한 형상의 안내 비드에 의해, 차량의 충돌시에 상기 프레임을 상술과 같이 적합한 변형모드로 소성변형하도록 이끌어, 비교적 큰 붕괴하중(평균내력)을 유지하도록 한 것이 개시되어 있다.

또한, 예를들면 일본국 특개평4-231268호 공보에 개시되어 있는 것에서는, 상하 좌우의 벽부로 구성된 직사각형 폐단면 구조의 프레임에, 각부(角部)를 사이에 두고 인접하는 2개의 벽부의 한쪽에는 凹바, 다른쪽에는 凸바를 이루는 둘레방향으로 연장되는 비드를 설치하여, 충돌시에 축방향으로 압축하중이 작용했을 때 최초로 상기 비드가 변형됨으로써, 입력 초기의 최대 붕괴하중(초기 최대내력)을 어느 정도 억제하도록 한다.

또한, 일본국 특개평8-324454호 공보에는, 상기 초기 최대 내력 저감용의 비드 및 평균 내력향상용의 비드를 양쪽 모두 설치한 것이 개시되어 있다.

또한, 차량의 전방부 차체 구조에 이용되는 프론트 프레임은 엔진이나 서스펜션(suspension)을 지지하거나, 전방에서의 충돌 하중에 저항할 필요가 있으므로, 단면 강성(剛性)을 유지하는데다 상기 프론트 프레임으로써 횡단면 형상이 직사각형인 것을 이용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다(예를들면 미국 특허3912295호 참조), 또한, 횡단면 형상이 헷상의 패널을 이용하여 프론트 프레임을 직사각형으로 형성할 경우에, 전후방향의 전체길이에 대해 같은 크기,형상의 직사각형 단면형상으로 하는 한편, 접합하는 플랜지의 차폭방향 위치를 전후방향으로 밀리게 해 그 위치를 변화시키도록 한 것도 알려져 있다(예를들면 미국 특허4133549호참조).

그리고, 상기 종래 차량의 프론트 프레임에 프론트 범퍼를 고정할 경우, 프레임의 전단부에 좌우로 절곡된 플랜지를 일체적으로 설치하고, 이 플랜지에 범퍼를 연결 고정하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.

그런데, 차량의 차체에는 정면 혹은 후면 충돌에 의한 전방 혹은 후방에서의 충돌하중, 소위 오프 셋 충돌에 의한 경사 전방 혹은 경사 후방에서의 충돌하중, 혹은 마주치는 순간 측방에서의 충돌 하중등의 다양한 방향에서의 충돌하중이 작용할 염려가 있다. 이 때문에 상기 전방부 차체를 프론트 프레임에 의해 구성할 경우, 그 프론트 프레임에는 상기 다양한 방향에서의 충돌하중에 대해 대책을 세울 필요가 있다.

그러나, 상기 프론트 프레임은 그 강성에 대해 전후방향 부위마다 상반되는 요구가 있다. 예를들면, 프론트 프레임의 후단부측에서는 서스펜션을 지지할 필요가 있으므로, 이 서스펜션등에서 입력하는 상하방향의 외력에 대항하여 차폭방향 축주위의 요동을 억제할 필요가 있다. 따라서, 프론트 프레임의 후단부측에서는 차폭방향축에 대한 단면강성을 높게 할 필요가 있다. 한편, 프론트 프레임의 전단부측에서는 상기와 같이 다양한 방향에서의 충돌하중에 대해 견딜 수 있도록 할 필요가 있다. 또한, 이 때, 전방에서의 충돌하중에 대해서는 상술의 지그재그 비드를 설치함으로써 프론트 프레임을 전후방향으로 압축하여 충돌 에너지를 흡수할 수 있지만, 오프 셋 충돌에 의한 경사 전방에서의 충돌하중을 받아 프론트 프레임의 전단부가 차폭방향으로 굴곡변형이 발생되면, 상기 전후방향 압축에 의한 충돌 에너지의 흡수를 행할 수 없는 사태도 발생할 수 있다. 또한 측방에서의 충돌하중에 대해서도 차폭방향의 구부러짐을 억제할 필요가 있다. 따라서, 차폭방향으로의 굴곡변형을 방지하는 데다가, 프론트 프레임의 전단부측에서는 상하 방향축에 대한 단면강성을 높게할 필요가 있다.

또한, 상술한 대로 차량 충돌시에 범퍼에 가해지는 충돌하중은 반드시 프레임 축방향으로 평행으로 작용한다고 한정되지는 않고, 이와같이 평행이 아닌 충돌하중의 작용이 있으면, 상기 종래의 범퍼 고정 구조에서는 충돌 초기에 프레임의 좌우 어느 한쪽의 플랜지가 먼저 구부러져 변형되고, 입력하중이 그 쪽으로 크게 기울어 편의되어, 프레임측에 충분히 전달되지 않는다. 따라서, 그 경우에는 상술과 같이 프레임측에 다양한 안내 비드를 설치해도, 프레임을 목적하는 대로의 적합한 변형모드로 변형시킬 수 없어, 초기하중의 저감이나 충돌 에너지의 흡수라는 기능이 충분히 발휘되지 않을 염려가 있다.

한편, 프론트 프레임의 단면 강성을 높히기 위해 단면적등을 크게 하면, 차무게의 증대를 초래해 경량화의 요청에 위반되게 된다.

본 발명은 이와같은 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 경량화를 도모하면서 충돌시의 프론트 프레임의 전단부측에 대한 요구와, 서스펜션등을 지지하는 위에서의 프론트 프레임의 후단부측에 대한 요구를 양립시키는데 있다.

도1은 본 발명의 실시형태1의 차량전방부의 차체구조의 평면 설명도,

도2는 도1의 프론트 사이드 프레임의 평면 확대도,

도3은 도2의 A-A선에 있어서의 단면 설명도,

도4는 도2의 B-B선에 있어서의 단면 설명도,

도5는 도1의 C-C선에 있어서의 일부 생략 확대선에서 본 도면,

도6은 프론트 사이드 프레임의 전단부측의 부분 사시도,

도7은 도5의 D-D선에 있어서의 일부 생략 확대 단면 설명도,

도8은 본 발명의 실시형태3에 관한 프레임에의 범퍼 고정 구조를 도시하는 사시도,

도9는 프레임 구조를 도시하는 사시도,

도10은 도9의 Ⅲ-Ⅲ선에 있어서의 단면도,

도11은 도9의 Ⅳ-Ⅳ선에 있어서의 단면도,

도12는 도9에 도시하는 프레임의 변형상태를 도시하는 사시도,

도13은 도12의 Ⅵ-Ⅵ선에 있어서의 단면도,

도14는 도9에 도시하는 프레임의 변형상태를 도시하는 사시도,

도15는 도14의 Ⅷ-Ⅷ선에 있어서의 단면도,

도16은 도14의 Ⅸ-Ⅸ선에 있어서의 단면도,

도17은 도14의 Ⅹ-Ⅹ선에 있어서의 단면도,

도18은 실시형태3의 변형예의 구성을 도시하는 도8상당도,

도19는 실시형태3의 도18과는 다른 변형예의 구성을 도시하는 도8 상당도,

도20은 제1비드폭의 초기 최대내력(耐力)에의 영향을 도시하는 설명도,

도21은 제1비드의 형상을 도시하는 단면도,

도22는 각 변형량에 있어서의 하중의 크기를 도시하는 설명도,

도23은 프레임에의 범퍼 고정 구조를 도시하는 정면도,

도24는 프레임의 상측 평면부를 생략하여 도시하는 도23의 상면도,

도25는 도23의 측면도,

도26은 본 발명의 실시형태4에 관한 도8 상당도,

도27은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 도24 상당도,

도28은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 프레임의 구성을 도시하는 도9 상당도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프론트 사이드 프레임(프론트 프레임)

17 : 프론트 프레임의 후단부 18 : 프론트 프레임의 전단부

20 : 보강 플레이트(보강부) 21, 90 : 제2비드

22,92 : 제1비드(충격완화부) H : 종칫수

W : 횡칫수 10 : 제1 마디상 부재

20 : 제2 마디상 부재 30 : 레인포스먼트(rainforcement)(범퍼)

31 : 용접볼트 33 : 너트

54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 : 평면부

70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84 : 각부

86 : 프론트 프레임(프레임) 90a: 凹부

90b : 凸부 92a : 凹바

92b : 凸바 96, 98 : 보강판

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항1기재의 발명은 차량의 전방부에 있어서 전후방향으로 연장되는 프론트 프레임을 구비한 차량의 전방부 차체 구조를 전제로 하고, 그 프론트 프레임의 횡단면 형상을 전후방향에 대해 변화시키도록 하는 것이다. 즉, 차폭방향의 횡칫수에 대한 상하방향의 종칫수의 비율인 종횡비를, 종칫수가 횡칫수보다 긴 종길이의 횡단면 형상으로 설정한 후방부분에서 전단부측으로 감에 따라 1에 가까워지도록 변경 설정하는 구성으로 하는 것이다.

상기 구성의 경우, 프론트 프레임의 후방부분이 종길이의 횡단면 형상으로 형성되며, 이 후방부분에서 전단부까지의 범위가 전단부측으로 감에 따라 종횡비가 1에 가까워져 횡단면 형상이 정방형에 보다 가깝게 된다. 여기서, 횡단면 형상이 정방형이면 상하방향 축 및 차폭방향 축의 어느 한축에 대한 단면 강성도 같아지고, 차폭방향 양측의 좌우벽으로 입력하는 외력에 대해서도 상하방향 양측의 상하벽으로 입력되는 외력에 대해서도 모두 같은 내력을 나타내게 된다. 또한, 횡단면형상이 정방형이면 전방에서 외력이 입력되면, 그 외력이 상하벽 및 좌우벽의 각각에 균일하게 축방향력으로써 분담되게 된다. 이 때문에, 프론트 프레임의 전단부측에서는 충돌하중의 작용방향이 전방이 아닌 경사 전방등의 작용방향의 다소의 변동이 발생해도 그 변동된 작용방향에서의 충돌하중에 대해 잘 구부러지지 않게 하는 것이 가능한데다, 그들 작용방향에서의 충돌하중을 축방향력으로써 인식하여 그 축방향력에 의해 프론트 프레임의 전단부측을 유효하게 압축변형(좌굴변형)시키기 쉽게 된다. 한편, 프론트 프레임의 후단부측에서는, 종길이의 횡단면형상으로 되어 있으므로, 서스펜션등에서의 상하 방향 외력이 입력되어도, 그 외력을 유효하게 지지할 수 있게 된다. 또한, 프론트 프레임의 전후방향에 대해 동일 횡단면 형상으로 하지 않고 변단면(變斷面)으로 하고 있으므로, 상기와 같이 전단부측과 후단부측과의 프론트 프레임의 강성에 대한 상반되는 요구를 양립시키면서 경량화의 요청도 만족시키는 것이 가능해진다.

청구항2기재의 발명은 청구항1기재의 발명에 있어서, 후방부분에서 전단부에 걸쳐 종칫수를 대략 일정하게 유지하면서 횡칫수를 전단부측으로 감에 따라 보다 증가시키도록 형성하는 것이다.

상기 구성의 경우, 프론트 프레임의 전후방향에 대한 횡단면형상의 변화가 종칫수는 대략 동일하게 되어 횡칫수를 변화시킴으로써 실현되므로, 강성에 대한 전단부측에서의 요구와, 후단부측에서의 요구와의 양립이 보다 경량화를 도모하면서 실현되게 된다.

청구항3기재의 발명은 청구항1기재의 발명에 있어서의 프론트 프레임으로써, 차량의 전방부에 있어서 좌우 양측 위치에 배설한 한쌍의 프론트 사이드 프레임을 구비한 것으로 한다. 그리고, 상기 각 프론트 사이드 프레임을, 후방부분에서 전단부에 걸쳐 종칫수를 대략 일정하게 유지하면서 횡칫수를 전단부측으로 감에따라 차폭방향 외방에 대해 보다 증가시키도록 형성하는 것이다.

상기 구성의 경우, 프론트 프레임으로써의 프론트 사이드 프레임이 차량전방부의 좌우 양측 위치에 각각 배설되는데다, 이 각 프론트 사이드 프레임이 전단부측으로 감에 따라 차폭방향 외방측으로 횡칫수가 증가되므로, 오프 셋 충돌에 의한 경사 전방에서의 충돌 하중에 대해 구부러짐 저항이 증대하고, 충돌하중의 작용방향의 변동에 대해 보다 한층 유효하게 대항할 수 있게 된다.

청구항4기재의 발명은 청구항1 기재의 발명에 있어서, 프론트 프레임의 전단부측 위치에 전후방향으로 작용하는 충격을 완화하는 충격완화부를 설치하는 한편, 후단부측 위치에 차폭방향으로의 구부러짐에 저항하는 보강부를 설치하는 구성으로 하는 것이다.

상기 구성의 경우, 프론트 프레임의 전단부측으로 입력하는 충돌하중에 대해 그 전단부측의 프론트 프레임의 구부러짐을 방지하면서 충격완화부에 의해 충돌시에 작용하는 차체의 전후방향의 충격 에너지를 흡수하여 차실측으로의 충돌하중의 전달을 완화시키는 것이 가능해진다. 게다가, 보강부에 의해 프론트 프레임의 후단부측의 차폭방향으로의 구부러짐 변형의 억제 혹은 방지 및 서스펜션등에서 입력되는 상하방향의 외력에 의거하는 요동의 억제 혹은 방지가 도모되므로, 상기의 충돌하중을 확실하게 축방향력으로써 인식하여 프론트 프레임의 전단부측에서 좌굴변형을 일으키는 것이 가능해진다.

또한 청구항5기재의 발명은 청구항4기재의 발명에 있어서의 충격완화부로써, 둘레방향에 인접하는 평면부간에 각부(角部)를 가지고, 차량의 전후방향을 따라 연장하는 폐단면상의 상기 프론트 프레임의 차량 전단측에, 상기 각부 양측의 인접하는 2개의 평면부의 한쪽에 형성된 凹바와, 다른쪽에 상기 凹바로 각부를 통하여 연속하도록 형성된 凸바로 이루어져 있고, 상기 프론트 프레임의 초기 최대내력을 저감하기 위한 제1 비드에 의해 구성하는 것이다.

상기 구성의 경우, 상기 제1 비드가 프레임의 각부를 통하여 연속하도록 즉 각부에 걸려 형성되어 있으므로, 프레임의 초기 최대 내력은 충분히 작아지고, 또한 제1 비드가 인접하는 2개의 평면부의 한족에서는 凹바를, 다른쪽에서는 凸바를 각각 이루고 있으므로, 소성변형시의 각부에서의 인장에 의한 파단이나 압축에 의한 파손이 억제되어 이에 따른 악영향이 회피되며, 프론트 프레임의 전단부측으로 입력되는 축방향 하중에 대해 제1 비드가 확실하게 전후방향으로 압축변형(소성변형)되고, 초기 최대 내력의 저감을 확실하게 도모할 수 있다.

또한, 청구항6기재의 발명은 청구항4기재의 발명에 있어서의 보강부를 프론트 프레임의 후단부측에서 차실측에 걸쳐 하향으로 굴곡하는 굴곡부를 따라 부착된 보강 플레이트로 구성되는 것이다.

상기 구성의 경우, 보강 플레이트에 의해 프론트 프레임의 후단부측의 보강이 확실하게 행해진다.

또한, 청구항7기재의 발명은 청구항5기재의 발명에 있어서, 상기 제1 비드보다 차량 전단측의 프론트 프레임 폐단면내에, 프론트 프레임 내주면에 접합되고 상기 프론트 프레임내를 구분하는 마디상 부재가 설치되며, 상기 마디상 부재에 프론트 범퍼가 연결 고정되는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 차량의 충돌시에 프론트 범퍼에 가한 하중은 최초에 프론트 프레임 폐단면내에 설치된 마디상 부재로 전해지므로, 프론트 프레임의 외측으로 편의되지 않고 상기 마디상 부재에서 프론트 프레임으로 전달된다. 또한, 마디상 부재에 의해 프론트 프레임 전단부의 폐단면 형상의 변형이 저지되므로, 프론트 범퍼측에서 전달된 하중을 충분히 제1 비드에 가할 수 있고, 이로써 제1 비드를 목적하는대로 변형시켜 초기하중을 저감시킬 수 있다.

즉, 충돌시의 하중을 간단한 구조로 프론트 프레임측으로 충분히 전달할 수 있어 프론트 프레임측의 구조에 의한 효과를 충분히 끌어내고, 하중 입력초기의 최대 붕괴하중을 저감할 수 있다.

청구항8기재의 발명에서는, 청구항7기재의 발명에 있어서의 마디상 부재는 제1 비드에 근접하여 설치되는 것으로 한다. 이것으로 프론트 범퍼측에서 마디상 부재로 전달된 하중은 확실하고 직접적으로 제1 비드에 가해지게 되고, 제1 비드의 변형에 의한 초기하중의 저감효과를 보다 높혀, 목적하는대로 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

청구항9기재의 발명에서는 청구항7 또는 8항 기재의 발명에 있어서, 제1 비드보다 차체 후방측의 프론트 프레임 평면부에는 프론트 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 대략 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가, 양측의 각부에 걸리지않는 범위로 형성되어 있는 구성으로 한다.

이 구성에서는 차량 충돌시에 제2 비드에 의해 프론트 프레임을 절곡하여 변형하지 않고 프론트 프레임 연장설치방향으로 변형피치로 규칙있고 안정적으로 원하는 변형모드로 완전히 소성변형시키도록 이끌 수 있고, 이로써 보다 큰 변형평균내력을 확보하고, 보다 높은 변형내력을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 비드는 프론트 프레임 각부에 형성되어 있지 않으므로, 각부가 쉽게 변형됨으로써 변형평균내력의 저하를 저지할 수 있고, 이 점에 있어서도 보다 큰 변형평균내력을 확보할 수 있다.

청구항10기재의 발명에서는, 청구항7 또는 8기재의 발명에 있어서, 제1 비드보다 차체 후방측의 프론트 프레임 폐단면내에, 상기 프론트 프레임의 적어도 1개의 평면부에 대향하여 프론트 프레임 연장설치방향으로 연장되는 보강평면부를 가지는 보강판이 배설되며, 상기 보강 평면부에 프론트 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 상기 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가 형성되어 있는 구성으로 한다.

이 구성에서는 프론트 프레임이 그 연장설치방향으로 소성변형할 때, 상기 프론트 프레임내에 설치된 보강판이 제2 비드를 따라 소성변형하고, 상기 보강판의 소성변형에 의해 프론트 프레임을 목적하는 대로의 변형모드로 소성변형하도록 이끌 수 있다. 따라서, 청구항9기재의 발명과 마찬가지로 큰 변형평균 내력을 확보할 수 있다.

또한, 청구항11기재의 발명에서는 둘레방향에 인접하는 평면부간에 각부를 가지고, 차량의 소정방향으로 연장되는 폐단면상 프레임의 연장설치방향의 차량 외단측에, 상기 각부 양측의 인접하는 2개의 평면부의 한쪽에 형성된 凹바와, 다른쪽에 상기 凹바에 각부를 통하여 연속하도록 형성된 凸바로 이루어져 있고, 상기 프레임의 초기 최대내력을 저감시키기 위한 제1 비드가 설치되며, 상기 제1 비드보다도 차량 외단측의 프레임에 범퍼가 연결 고정된 범퍼 고정 구조를 전제로 한다. 그리고, 상기 제1 비드보다 차량 외단측의 프레임 폐단면내에, 프레임 내주면에 접합되고 상기 프레임내를 구분하는 마디상 부재가 설치되며, 상기 마디상 부재에 상기 범퍼가 연결 고정되어 있는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 차량의 충돌시에 범퍼에 가해진 하중은 최초에, 프레임 폐단면내에 설치된 마디상 부재에 전달되므로, 프레임의 외측으로 밀리지않고 상기 마디상 부재에서 프레임으로 전달된다. 또한, 마디상 부재에 의해 프레임 전단부의 폐단면형상의 변형이 저지되므로, 범퍼측에서 전달된 하중을 충분히 제1 비드에 가할 수 있고, 이것으로 충돌하중의 작용방향이 전방이 아닌 경사전방등의 작용방향의 다소의 변동이 발생해도 제1 비드를 목적하는 대로 변형시켜 초기하중을 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 비드가 프레임의 각부를 통하여 연속하도록 즉 각부에 걸려 형성됨으로써, 프레임의 초기 최대 내력은 충분히 작아지고, 또한, 제1 비드가 인접하는 2개의 평면부의 한쪽에서는 凹바를, 다른쪽에서는 凸바를 각각 이루고 있으므로, 소성변형시의 각부(角部)에서의 인장에 의한 파단이나 압축에 의한 파손이 억제되어 그에 따른 악영향이 회피된다.

즉, 충돌시의 하중을 간단한 구조로 프레임측으로 충분히 전달할 수 있고, 프레임측의 구조에 의한 효과를 충분히 끌어 내, 하중 입력 초기의 최대 붕괴하중을 저감할 수 있다.

청구항12기재의 발명에 있어서는 청구항11기재의 발명에 있어서의 마디상 부재는 제1 비드에 근접하여 설치되는 것으로 한다. 이것으로 범퍼측에서 마디상 부재로 전달된 하중은 확실하고 직접적으로 제1 비드에 가해지게 되고, 제1 비드의 변형에 의한 초기하중의 저감효과를 보다 높혀, 목적하는 대로 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

청구항13기재의 발명에 있어서는 청구항11기재의 발명에 있어서의 마디상부재에는 범퍼측으로 향해 연장되는 볼트가 고정되어 있고, 범퍼는 상기 볼트와 상기 볼트에 범퍼측에서 나합 체결되는 너트에 의해 마다상 부재에 고정되는 구성으로 한다. 이로써 마디상 부재와 범퍼와의 연결구조가 명확화된다.

청구항14기재의 발명에서는 청구항11기재의 발명에 있어서, 2개의 마디상 부재가 프레임 연장설치방향으로 나란히 설치되며, 상기 2개의 마디상 부재의 한쪽이 제1 비드에 근접하여 배치되는 한편, 다른쪽 마디상 부재에는 범퍼측을 향해 연장되는 볼트가 고정되어 있고, 범퍼는 상기 볼트와 상기 볼트에 범퍼측에서 나합 체결되는 너트에 의해 마디상 부재에 고정되어 있는 구성으로 한다.

이 구성에서는, 마디상 부재와 범퍼와의 연결구조가 구체화된다. 또한, 나란히 설치된 2개의 마디상 부재에 의해 프레임의 폐단면형상의 변형이 저지되며, 특히, 제1 비드에 근접배치된 한쪽의 마디상부재에 의해 상기 제1 비드 근방에서의 프레임의 폐단면형상의 변형을 확실하게 방지할 수 있다. 이 때문에, 범퍼측의 마디상 부재로 전달된 하중을 프레임을 통하여 확실하게 제1 비드에 가할 수 있고, 따라서, 제1 비드에 의한 초기하중의 저감기능을 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

또한, 마디상 부재의 한쪽이 제1 비드에 근접 배치되어도, 다른쪽의 마디상 부재는 프레임의 차체 외방단측으로 떨어져 배치할 수 있으므로, 이 다른쪽의 마디상 부재에 대한 범퍼의 연결구조를 비교적 자유롭게 설계할 수 있다.

청구항15기재의 발명에서는 청구항11 내지 제14항중 어느 1항 기재의 발명에 있어서의 제1 비드는 프레임 전체의 각부를 포함하는 대략 전체둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이로써, 쉽게 변형되지 않는 프레임 각부의 전체가 제1 비드에 의해 쉽게 변형되고, 따라서, 변형 초기최대 내력을 한층 유효하게 저감시킬 수 있다.

청구항16기재의 발명에서는 청구항11 내지 14항중 어느 1항 기재의 발명에 있어서의 제1 비드는 각 각부를 형성하는 인접하는 2개의 평면부의 한쪽의 凹바의 깊이와, 다른쪽의 凸바의 높이가 대략 동일하게 설정되어 있다.

이로써, 제1 비드가 변형될 시의 상기 제1 비드의 각 각부에 작용하는 凹철바의 변형에 의한 압축력과 凸바의 변형에 의한 인장력이 대략 같아지므로, 상기 각 각부에 있어서의 인장에 의한 파단이나 압축에 의한 파손이 완전히 억제된다. 따라서, 상기 파단이나 파손에 의해 제1 비드에 의한 소성변형 안내에 지장을 초래하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

청구항17기재의 발명에서는 청구항11 내지 14중 어느 1항 기재의 발명에 있어서, 제1 비드보다 차체 내방측의 프레임 평면부에는 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가 양측의 각부에 걸리지 않는 범위로 형성되는 구성으로 한다.

이 구성에서는 차량 충돌시에 제2 비드에 의해, 프레임을 구부림변형하지 않고 프레임 연장설치방향으로 대략 변형피치로 규칙있고 안정적으로 완전하게 목적하는 대로 변형모드로 소성변형시키도록 이끌 수 있고, 이로써, 보다 큰 변형 평균내력을 확보하여 보다 높은 변형내력을 안정적으로 지속시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 비드는 프레임의 각부에는 형성되어 있지않으므로, 각부가 변형되기 쉬워짐에 따른 평균 내력의 저하를 저지할 수 있고, 이 점에 있어서도 보다 큰 변형 평균 내력을 확보할 수 있다.

청구항18기재의 발명에서는 청구항17기재의 발명에 있어서의 제1 비드의 프레임 연장설치방향의 폭은, 제2 비드의 변형피치보다 짧게 설정되어 있다.

이로써, 프레임 연장설치방향을 따른 단면내에 있어서, 제1 비드의 凹바 및 凸바 비드의 상기 프레임 연장설치방향을 따른 경사각이 커지므로, 상기 프레임 연장설치방향의 하중에 의한 凹바 및 凸바 비드의 변형용이함이 증대하고, 이에 의해서도 변형 초기최대 내력의 보다 큰 저감을 도모할 수 있다.

청구항19기재의 발명에서는 청구항17기재의 발명에 있어서의 제2 비드는 프레임 연장설치방향에 있어서 제1 비드에 연속하여, 또는 상기 제1 모드에 대해 변형피치의 정수배 길이의 중간 평면부를 개재시켜 형성된다.

이로써, 제1 비드와 제2 비드간의 중간평면부의 소성변형이 상기 변형피치로 행해지므로, 상기 제2 비드의 제1 비드 측단부 영역에 있어서, 그 제2 비드에 따라 자연스럽고 확실하게 변형피치로 목적하는 변형모드로 소성변형을 개시시킬 수 있다.

청구항 제20항 기재의 발명에서는 청구항17기재의 발명에 있어서의 제2 비드는 프레임의 상호 대향하는 2개의 평면부에 형성되어 있다. 이로써, 제2 비드에 의한 소성변형안내를 보다 확실하게 행할 수 있다.

청구항21항 기재의 발명에서는 청구항20기재의 발명에 있어서의 상호 대향하는 2개의 제2 비드는 프레임 배설방향에 있어서 한쪽이 凹부일 때는 다른쪽이 凸부로 이루어지도록 형성되어 있다.

이로써, 프레임이 연장설치방향으로 소성변형할 때, 상기 프레임 연장설치방향의 각 위치의 단면내에서 인장이나 압축이 발생하지 않으므로, 그 인장이나 압축에 기인하는 파단이나 파손을 회피할 수 있디. 따라서, 상기 파단이나 파손에 의해 제2 비드에 의한 소성변형 안내에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

청구항22기재의 발명에서는 청구항17기재의 발명에 있어서의 제2 비드는 상기 제2 비드가 형성되는 평면부의 각부에서 적어도 프레임 변형시에 있어서의 상기 각부의 이동분을 뺀 나머지 범위에 형성되어 있다.

이로써, 프레임이 연장설치방향으로 소성변형할 때, 각부(능선)가 제2 비드가 형성된 부분까지 이동하여 들어갈 염려가 없으므로, 그 이동한 각부가 들어감에 의한 소성변형의 흐트러짐을 회피할 수 있다. 따라서, 각부의 이동에 의해 제2 비드에 의한 소성변형 안내에 지장이 초래되는 것을 방지할 수 있다.

청구항23기재의 발명에서는 청구항22기재의 발명에 있어서의 제2 비드는 상기 제2 비드가 형성되는 평면부의 양측의 각부에서 변형피치의 대략 1/2의 길이를 뺀 나머지 범위에 형성되어 있다.

즉, 일반적으로 프레임의 변형은 각 변형피치 마다 행해지므로, 각부의 이동량은 최대에서 변형피치의 1/2로 된다. 여기서, 본 발명에서는 제2 비드를 평면부의 양측의 각부에서 변형피치의 대략 1/2의 길이를 뺀 나머지 범위로 형성함으로써, 청구항12기재의 발명에 의한 작용을 확실하게 얻을 수 있다.

청구항24기재의 발명에서는 청구항11 내지 14항중 어느 1항 기재의 발명에 있어서, 제1 비드보다 차체 내방측의 프레임 폐단면내에, 상기 프레임의 적어도 1개의 평면부에 대향하여 프레임 연장설치방향으로 연장되는 보강 평면부를 가지는 보강판이 배설되며, 상기 보강 평면부에는 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 상기 변형피치 전체길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가 형성되어 있는 구성으로 한다.

이 구성에서는 프레임이 연설방향으로 소성변형 할시, 상기 프레임내에 설치된 보강판이 제2 비드를 따라 소성변형하고, 상기 보강판의 소성변형에 의해 프레임을 목적하는 대로 변형모드로 소성변형하도록 이끌 수 있다. 따라서, 청구항7기재의 발명과 마찬가지로 큰 변형 평균내력을 확보할 수 있다.

발명의 실시형태

이하 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

(실시형태1)

도1은 본 발명의 실시형태에 관한 차량의 전방부(前部) 차체구조의 평면도를 도시한다. 동 도면에 있어서, 1,1은 차량의 좌우(차폭방향)양측위치에 각각 전후방향으로 연장되도록 배설된 프론트 프레임으로써 한쌍의 프론트 사이드 프레임, 2, 2는 각 프론트 사이드 프레임(1)의 전단에 부착된 크러시(crush) 박스, 3은 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 양 전단부를 연결하도록 좌우방향으로 연장되는 프론트 크로스 멤버, 4는 프론트 크로스 멤버(3)의 대략 상방위치를 좌우방향으로 연장하는 슈라우드(shroud) 업, 5는 상기 양 프론트 사이드 프레임(1), (1)에 걸쳐져 부착된 대쉬(dash) 패널이다.

상기 대쉬 패널(5)의 전방으로써, 양 프론트 사이드 프레임(1), (1)에 끼워진 공간이 엔진등이 배설되는 엔진 룸(6)으로 되며, 상기 대쉬패널(5)의 후방공간이 차실(7)로 된다. 또한, 8, 8은 각각 전륜의 타이어 하우스(9), (9)는 각 전륜을 지지하는 서스펜션이고, 이 서스펜션을 지지하는 후술의 서스펜션 크로스 멤버가 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 후단부측으로 지지되어 있다. 또한, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 차실(7)측 위치와, 사이드 실(sill)(10)간에는 보강 부재로써의 토크 박스(11)가 걸쳐지며, 이 토크 박스(11)에 의해 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)과 사이드 실(10)을 상호 연결하도록 하고 있다. 상기 각 토크 박스(11)는 패널 소재에 의해 폐단면의 통형상으로 구성되며, 그 외방단이 상기 사이드 실(10)의 상면을 피복하도록 고정되어 있다. 이에따라, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 차폭방향 축주위의 요동에 대한 저항강도의 증강이 도모된다. 또한, 도1에 있어서 12는 터널, 13은 범퍼이다.

상기 각 프론트 사이드 프레임(1)은 도2∼도4에 도시하는 바와같이, 소위 더블 헷(hat)형으로 구성된 것이고, 단면이 헷상으로 프레스 성형된 한쌍의 패널 부재(15), (16)를 마주 향하도록 상대향시켜 양방의 상부 플랜지부(15a), (16a)끼리와, 양방의 하부 플랜지부(15b), (16b)끼리를 각각 용접에 의해 접합하여 직사각형의 폐단면형상으로 형성한 것이다. 그리고, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)은 서스펜션(9a)을 지지하는 측인 후단부(17)측(도2의 우단부측)에서 전후방향 중간위치까지의 후방부분이 상하방향의 종칫수를 차폭방향의 횡칫수보다 길게 한 종길이의 직사각형 단면형상을 가지고, 전단부(18)측(도2의 좌단부측)으로 감에 따라 정방형에 보다 가까운 횡단면 형상을 가지도록 형성되어 있다. 즉, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)에서는, 횡칫수에 대한 종칫수의 비율인 종횡비가 전단부(18)측으로 감에 따라 1에 가까워지도록 횡단면형상이 변경 설정되어 있다.

또한, 구체적으로 설명하면, 상기 후방 부분의 전측 위치(도4 참조)에서는 횡칫수W가 「3」에 대해 종칫수H가 「6」의 비율로 설정되어 종횡비가 2로 되는 한편, 전단부(18)측위치(도3 참조)에서는 횡칫수W가 「5」에 대해 종칫수H가 「6」의 비율로 설정되어 종횡비가 1.2로 되며, 전단부(18)측으로 감에 따라 종횡비가 1에 가까워지도록 되어 있다.

또한, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)은 상기 후방부분에서 전단부(18)에 걸친 범위에 있어서, 종칫수H를 대략 동일하게 유지하고, 상기 후방부분에서 전단부(18)측으로 감에 따라 횡칫수가 차폭 방향 외방(도2의 상방)으로 증가되며, 이 결과, 각 프론트 사이드 프레임(1)은 전단(18)측으로 갈수록 차폭방향 외방으로 팽출하도록 형성되어 있다.

이상의 횡단면 형상의 변경에 의해, 후단부(17)측에서는 서스펜션(9a)에서의 입력하중등에 대항하여 차폭방향 축주위의 요동에 대한 저항강도의 증대를 도모하는 한편, 전단측에 있어서는 차량 전방 혹은 경사 전방에서의 충돌하중이 입력되어도 차폭방향의 구부러짐이 잘 발생되지 않아 전후방향의 소성변형(좌굴변형)에 의한 충돌하중의 흡수를 행하기 쉽게 한다. 또한, 전후방향의 각부위에 따라 최적의 횡단면형상으로 함으로써, 결과로써 경량화도 도모되게 된다.

또한, 상기 상하 플랜지부(15a), (16a), (15b), (16b)의 차폭방향위치가 전후방향에 대해 변경되어 있다. 즉, 상부 플랜지부(15a), (16a)는 후방부분의 전측에서 내방측 패널부재(15)의 측면을 따라 일직선상으로 전단부(18)까지 연장되도록 위치지어져 있다. 한편, 하부 플랜지부(15b), (16b)는 상기 후방부분에서 상기 횡칫수의 증가에 따라 서서히 차폭방향 외방으로 이동하도록 위치지어져 있다. 이에따라, 각 프론트 사이드 프레임(1)의 각 횡단면에 있어서 중심위치가 횡단면 형상의 변경에 따라 변화하도록 되어 있다.

한편, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 후단부(17)에는 도5에 도시하는 바와같이 대쉬 패널(5)을 끼우고 차실(7)측에서 엔진 룸(6)측에 걸쳐 차실(7)의 하방위치에서 조금 상방으로 굴곡되며, 이 굴곡부(19)의 하면 및 하면에서 연속하는 좌우 양측부를 피복하도록 하부에서 보강 플레이트(20)가 접합되어 있다. 그리고, 이 보강 플레이트(20)에 대해, 서스펜션(9a)을 지지하는 서스펜션 크로스 멤버(서브 프레임)(9b)이 고정부(9c), (9c)에 부착되며, 이 보강 플레이트(20)의 부착부분에 의해 상기 서스펜션(9a)에서 입력되는 상하방향 외력이 지지되도록 되어 있다. 이에따라, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 후단부(17)의 상기 상하방향 외력에 의거하는 차폭방향 축주위의 유동에 대한 저항강도의 증대와, 종길이의 횡단변 형상에 의거하는 차폭방향의 구부러짐 강도의 저하에 대한 강도가 도모된다. 또한, 도5중 4a는 슈라우드 업(4)에 의해 지지되는 라지에이터이다.

또한, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 전단부(18)측의 소정의 전후방향 범위의 양측단부에는 도5∼도7에 도시하는 바와같이, 차폭방향을 향해 凹凸로 되도록 전후방향으로 번갈아 반복해 절곡된 제2 비드(21), (21)가 형성되며, 이 제2 비드(21), (21)에 의해 전방에서의 충돌하중이 각 프론트 사이드 프레임(1)까지 미치도록 무거운 충돌하중인 경우에, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)이 확실하게 전후방향으로 소성변형을 일으켜 상기 무거운 충돌하중의 흡수가 행해지도록 되어 있다. 또한 상기 제2 비드(21),(21)는 내외 양측의 패널 부재(15),(16)의 벽부에서 차폭방향에 대해 상호 같은 방향의 凹凸형상이 되도록 절곡되며, 이에따라 양측벽부에서 상호 역방향으로 절곡되는 아코디온식으로 한 경우에 상하 플랜지부가 열려버릴 염려를 회피하고, 확실하게 전후방향으로 균일한 소성변형이 발생하게 된다. 또한, 도5의 15c, 16c,…는 상기 제2 비드(21)의 凹凸에 대응하여 하부 플랜지부(15b), (16b)에 형성된 V자상의 절곡부이다.

또한, 상기 제2 비드(21), (21)의 전단위치에는 각 프론트 사이드 프레임(1)의 직사각형 단면의 전체둘레에 연속하는 제1 비드(22)가 형성되어 있고, 이 제1 비드(22)에 의해 전방에서 충돌하중이 작용한 경우에, 우선 상기 제1 비드(22)가 압축되어 변형됨으로써 프론트 사이드 프레임(1)이 확실하게 전후방향으로 변형되도록 계기를 부여하게 된다.

상기 제2 비드(21)와, 제1 비드(22)에 의해 지그재그비드가 구성되어 있고, 이 지그재그 비드에 의해 전방에서 입력되는 충돌하중에 의해 각 프론트 사이드 프레임(1)이 확실하게 전후방향으로 압축되어 좌굴상의 소성변형을 일으켜 충돌 에너지의 흡수가 도모된다.

또한, 상기 각 프론트 사이드 프레임(1)의 전단부(18)의 전단에 고정된 크러쉬박스(2)는 판소재를 이용하여 프레스 성형에 의해 주발형상으로 형성한 것이고, 전방에서의 충돌하중이 가벼운 충돌하중인 경우에 소성변형을 일으킴으로써 충돌 에너지의 흡수를 행하여 각 프론트 사이드 프레임(1)에 영향을 미치지 않도록 되어 있다. 또한, 충돌하중이 무거운 충돌하중인 경우에도 그 충돌하중이 각 프론트 사이드 프레임(1)에 작용하기 전의 단계에 충돌 에너지의 초기흡수를 행하도록 되어 있다.

(실시형태2)

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 그 이외 다양한 실시형태를 포함하는 것이다. 즉, 상기 실시형태에서는 지그재그 비드로써 제2 및 제1 비드(21), (22)로 구성되어 있는데, 이에 한정되지 않고 적어도 제1 비드(22)를 구비한 것이면 된다.

(실시형태3)

도8은 본 발명에 관한 차량 프레임의 범퍼 고정 구조(C)를, 승용차의 프론트 프레임에의 프론트 범퍼의 고정에 적용한 실시형태를 나타내고, 동 도면의 앞쪽 좌측이 전방 즉 차체 외방이고, 우측 안측이 후방 즉 차체 내방이다. 다만, 이하 특별히 기술되지 않는한 차체의 전후좌우를 전후좌우라고 하기로 한다.

상기 도8에 있어서, 86은 차체의 프론트 바디 우측 하부에 있어서 전후방향으로 연장되는 우측의 프론트 프레임이고, 후술하지만, 상기 프레임(86)은 다수의 평면부로 구성되며, 인접하는 평면부끼리의 연결부가 각부로 된 폐단면상이다. 상기 프레임(86)의 전단부(차체 외방단)의 근방에는 상기 프레임(86)의 초기 최대내력을 저감하여, 충돌시의 최초 하중을 어느 정도 낮게 억제하기 위한 제1 비드(92)가 설치되고, 상기 제1 비드(92)에 연속하는 후측 프레임의 좌우 양측의 평면부(58), (66)(도9 참조)에는 프레임(86)의 평균 내력을 높여 흡수할 수 있는 충돌 에너지량을 충분히 확보하기 위한 연속 凹凸상의 제2 비드(90), (90)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 제1 비드(92)의 전방에 연속하는 프레임(86)의 폐단면내에는 충돌시에 상기 폐단면형상의 변형을 억제하도록 프레임(86)을 보강하는 마디상부재(10′), (20′)가 전후로 나란히 2개 설치되어 있고, 그 중 전측의 제1 마디상 부재(10′)에, 프론트 범퍼의 레인포스먼트(30)가 연결 고정되어 있다.

이하, 우선 상기 프레임(86)의 구성 및 그 소성변형시의 양태에 대해 상세하게 설명한다.

상기 프레임(86)은 도9에도 도시하는 바와같이, 차체 전후방향으로 연장되는 단면 헷상의 제1 패널(50) 및 제2 패널(52)을 마주향하도록 하고, 각각 플랜지(50a), (52a)끼리 접합하여 이루어지는 더블 헷형 프레임이고, 차체 전후방향으로 연장되는 8개의 평면부(54), (56), (58), (60), (62), (64), (68)(평면부(54)와 평면부(62)와는 2매의 플랜지(50a), (52a)로 구성되어 있다)와, 인접하는 평면부끼리의 연결부인 8개의 각부(70), (72), (74), (76), (78), (80), (82), (84)로 이루어지는 단면 사각형의 폐단면상의 것이다.

상기 프레임(86)의 상호 좌우로 대향하는 평면부(58), (66)에는 각각 평균 내력 향상용의 제2 비드(90)(도면에는 한쪽만 표시한다)가 형성되어 있다. 이 제2 비드(90)는 상기 상호 대향하는 2개의 평면부(58), (66)에 있어서, 그들 평면부(58), (66)의 양측의 각부(72), (74), (80), (82)에 걸리지 않는 범위에 형성됨과 동시에, 또한, 양측의 각부(72), (74), (80), (82)에서 각각 소정 길이(H=P/2)(P는 이하에 설명하는 변형피치)의 길이만큼을 뺀 나머지 범위에 형성되어 있다.

상기 2개의 평면부(58), (66)에 형성된 제2 비드(90)는 특히 도10에 도시하는 바와같이, 각각 차체 전후방향 즉 프레임(86)의 축방향을 따라 상기 변형피치(P)로 상기 변형피치(P)전체 길이에 걸치는 凹부(90a)와 凸부(90b)가 번갈아 반복되는 연속 凹凸상을 이루도록 형성되어 있다. 또한, 이들 2개의 평면부(58), (66)에 형성된 제2 비드(90)는 상기 폭방향에 있어서 동일 위상으로, 즉 상기 축방향의 각 변형피치 영역(A1), (A2), …에 있어서 한쪽 제2 비드가 凹부(90a)일 때는 다른쪽의 제2 비드가 凸부(90b)로 이루어지도록 형성되어 있다.

상기 변형피치(P)는 프레임의 단면 형상, 두께 및 재질등에 따라 정해지는 프레임에 고유의 값이고, 예를들면 1986년에 영국에서 발행된 「Int.J.Impact Engng Vol.4 No.4」의 243페이지∼270페이지에 기재된 「DYNAKICPR OGRESSIVE BUCKLING OF CIRCULAR AND SQUARE TUBES」의 243페이지 및 244페이지에 「2H」(이 2H가 1 피치)로써 정의되어 있다.

상기 프레임(86)에 있어서의 제2 비드(90)의 전단측에 연속하는 위치에 상기 프레임(86) 전체의 각부(70), (72), (74), (76), (80), (82), (84)를 포함하는 전체 둘레에 걸쳐 초기 최대 내력 저감용의 제1 비드(92)가 형성되어 있다. 이 제1 비드(92)는 상기 각 각부를 사이에 두고 인접하는 2개의 평면부의 한족에서는 凹바(92a), 다른쪽에서는 凸바(92b)를 이루고 있다. 보다 구체적으로는 도11에 도시하는 바와같이, 각부(70)를 끼우는 평면부(54), (56)에 있어서는, 평면부(54)에서는 凸바(각부(70)에서 보면 평면부(54)에 있어서의 비드는 凸바이다)를 이룸과 동시에 평면부(56)에서는 凹바를 이루고, 각부(72)를 형성하는 평면부(56), (58)에 있어서는, 평면부(56)에서는 凹바이므로 평면부(58)에서는 凸바를 이루고, 각부(74)를 형성하는 평면부(58), (60)에 있어서는 평면부(58)에서는 凸바이므로 평면부(60)에서는 凹바를 이루고, 각부(76)를 형성하는 평면부(60), (62)에 있어서는, 평면부(60)에서는 凹바이므로 평면부(62)에서는 凸바(각부(76)에서 보면 평면부(62)에 있어서의 비드는 凸바 이다)를 이룬다.

또한, 상기 제1 비드(92)는 각부(78)를 형성하는 평면부(62), (64)에 있어서는, 평면부(62)에서는 凸바(각부(78)에서 보면 평면부(62)에 있어서의 비드는 凹바이다.)이므로 평면부(64)에서는 凸바를 이루고, 각부(80)를 형성하는 평면부(64), (66)에 있어서는, 평면부(64)에서는 凸바 이므로 평면부(66)에서는 凹바를 이루고, 각부(82)를 형성하는 평면부(66), (68)에 있어서는, 평면부(66)에서는 凸바 이므로 평면부(68)에서는 凸바를 이루고, 각부(84)를 형성하는 평면부(68), (54)에 있어서는, 평면부(68)에서는 凸바 이므로 평면부(54)에서는 凹바(각부(84)에서 보면 평면부(54)에 있어서의 비드는 凹바 이다)를 이룬다.

상기 제1 비드(92)는 프레임(86)의 축방향의 폭(L2)이 붕괴피치(P)보다 충분히 작게 설정되며, 또한, 프레임(86)의 각 각부를 형성하는 인접하는 2개의 평면부의 한쪽의 凹바의 깊이(Si)와, 다른쪽 凸바의 높이(So)가 대략 동일하게 되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 비드(92)는 프레임(86)의 전단부에서 소정 길이Lf={P/2(P는 변형피치)의 정수배}만큼 후방에 형성되어 있다.

또한, 상기 제2 비드(90)는 그 후단이 프레임(86)의 후단에서 소정 길이Lr={P/2(P는 변형피치)의 정수배}만큼 전방으로 떨어지도록 형성되어 있다. 다만, 상기 프레임(86)의 후단이란 프레임(86)의 축방향으로 스트레이트로 대략 동일 단면이 연속되어 있는 부분, 즉, 프레임(86)의 충돌하중의 흡수를 위해 변형되려는 부분의 후단을 의미한다.

그리고, 이와같은 구성에서 상기 프레임(86)에 도10에 도시하는 바와같이 전단에서 축방향 후방으로 향해 하중(W)이 작용한 경우, 우선, 도12 및 도13에 도시하는 바와같이 제1 비드(92)부분이 소성변형한다. 이 제1 비드(92)의 소성변형은 도시와 같이 凹조(92a)는 보다 凹의 상태로, 또 凸바(92b)는 보다 凸의 상태로 되도록 변형한다. 그리고, 제1 비드(92)가 붕괴된 후, 이어서 이 제1 비드(92)보다 후방측의 프레임 부분이 제2 비드(90)로 인도되어, 도14, 도15, 도16 및 도17에 도시하는 바와같이 소성변형한다.

즉, 축방향으로 연장되는 각 평면부(54), (56), (58), (60), (62), (64), (66), (68)의 각각은 각 변형피치 영역(A1), (A2), …마다 축방향으로 번갈아 凹凸을 반복하여 소성변형함과 동시에, 각 각부(70), (72), (74), (76), (78), (80), (82), (84)를 사이에 두고 인접하는 2개의 평면부끼리, 예를들면 각부(72)를 끼우고 인접하는 평면부(56)와 평면부(58)는 동일 변형피치 영역에 있어서 한쪽이 凹부이면 다른쪽이 凸부로 되도록 변형하는 것이다.

다만, 상기 프레임(86)의 구성은 상기 도9 내지 도17에 도시하는데 한정되는 것이 아니고, 예를들면 도18에 도시하는 바와같이, 단면 헷형 패널과 단면 직선 패널로 이루어지는 싱글 헷형의 프레임(86)을 이용해도 된다. 또한, 도12에 도시하는 바와같이, 프레임(86)의 각 각부(70), (72), (74), (76)를 챔퍼링상으로 형성하거나, 제1 비드(92)와 제2 비드(90)간에 프레임 축방향으로 붕괴피치(P)의 정수배(이 변형예에서는 1배)의 길이(L3)의 중간평면부(91)를 개재시켜도 된다.

따라서, 상기와 같이 프레임(86)에 초기 최대 내력 저감용의 제1 비드(92)가 형성되며, 이 제1 비드(92)가 전체의 각부를 포함하는 프레임 전체둘레에 걸쳐 형성되어 있으므로, 잘 변형되지 않는 각부의 전체가 이 제1 비드(92)에 의해 쉽게 변형되고, 이로써 초기 최대내력을 작게하여 충돌시의 초기하중을 충분히 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 비드(92)는 프레임 축방향의 폭(L2)이 프레임(86)의 변형피치(P)보다 짧게 설정되어 있으므로, 도20에 도시하는 바와같이 프레임 축방향을 따른 단면내에서의 凹바(92a) 및 凸바(92b)의 상기 축방향에 대한 경사각(α1)이 동 도면에 파선으로 표시하는 바와같이 축방향의 폭이 변형피치(P)인 경우의 경사각(α2)보다 커지고, 그 결과, 축방향의 하중(W)이 작용한 경우에 상기 凹바(92a) 및 凸바(92b)가 변형되기 쉬워지므로, 이에 의해서도 초기 최대내력을 작게 해 충돌시의 최초 하중을 충분히 저감시킬 수 있다. 이로부터 상기 제1 비드(92)의 폭은 충분히 작게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 비드(92)의 형상을 바꿈으로써, 변형초기 최대내력을 바꾸어 프레임(86)의 소성변형안내를 조정하는 것도 가능하다. 즉, 프레임(86)의 판두께가 같다고 하면, 도21에 도시하는 바와같이 제1 비드(92)의 각(θ) 및 곡율(R)을 바꿈으로써, 예를들면 곡율(R)을 크게 하면, 응력집중 정도가 작아지므로 초기 최대 내력을 크게 할 수 있고, 또한 각(θ)을 작게하면 축방향 하중이 입력된 경우에 제2 비드(92)에 작용하는 힘의 프레임 축방향으로 수직성분이 작아지므로 초기 최대 내력을 크게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 비드(92)는 프레임(86)의 각 각부를 사이에 두고 인접하는 2개의 평면부에 있어서, 한쪽에서는 凹바(92a)를 이루고, 다른쪽에서는 凸바(92b)를 이루고 있고, 또한, 상기 凹바(92a)의 깊이와 凸바(92b)의 높이가 대략 동일하게 형성되어 있으므로, 이 제1 비드(92)가 변형될 시에 상기 제1 비드(92)의 각 각부에서는 상기 凹바(92a)의 변형에 의한 압축과 상기 凸바(92b)의 변형에 의한 인장과의 양쪽이 작용하여 그들이 상호 상쇄된다. 이로써, 상기 제1 비드(92)의 각 각부에서의 인장에 의한 파단이나 압축에 의한 파손을 회피할 수 있고, 따라서, 이 파단이나 파손에 의한 소성변형에의 악영향을 회피하면서 제2 비드(90)에서 끌어내려고 하는 원하는 변형모드를 실현시켜 충분히 큰 변형평균내력을 확보할 수 있다.

또한, 상기 프레임(86)의 상호 대향하는 2개의 평면부(58), (66)에는 각각 평균 내력 향상용의 제2 비드(90)가 형성되며, 상기 제2 비드(90)는 각각 프레임 축방향을 따라 변형피치(P)로 상기 변형피치(P) 전체길이에 걸치는 凹부(90a) 및 凸부(90b)가 반복하는 연속凹凸상을 이루고 있다. 이 때문에 상기 프레임(86)은 차량 충돌시에 제2 비드(90)로 이끌리고, 축 방향으로 변형피치(P)로 규칙적이고 안정적으로 절곡되지 않고 원하는 변형모드로 완전히 변형되고, 이에따라 보다 큰 변형 평균내력이 확보되며, 보다 높은 내력을 안정적으로 지속시킬 수 있다.

또한, 상기 제2 비드(90)는 각각 평면부(58), (66)에 있어서 양측의 각부에 걸리지 않는 범위에 형성되어 있으므로, 각부가 쉽게 변형됨에 따른 변형 평균 내력의 저하를 저지할 수 있고, 이 점에 있어서도 보다 큰 변형 평균 내력을 확보할 수 있다.

또한, 상기 제2 비드(90)가 프레임 축방향에 있어서 제1 모드(92)에 연속하여 형성되므로 제2 비드(90)의 전단측 영역에 있어서, 그 제2 비드(90)에 따라 자연스럽고 또한 확실하게 변형피치(P)로 원하는 변형모드로 변형을 개시시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 비드(90)가 프레임(86)의 상호 대향하는 2개의 평면부(58), (66)에 형성되어 있으므로, 1개의 평면부에만 형성되어 있는 경우에 비해, 제2 모드(90)에 의한 변형안내가 보다 확실하게 행해진다.

또한, 상기 제2 비드(90)는 프레임(86)의 상호 대향하는 2개의 평면부(58), (66)에 있어서, 한쪽이 凹바(92a)이면 다른쪽이 凸바(92b)로 되도록 형성되어 있으므로, 프레임(86)이 축방향으로 소성변형할 경우에 각 변형피치 영역의 축방향에 수직인 단면내에서 인장이나 압축이 발생하지 않는다. 따라서, 그 인장에 기인하는 파단이나 압축에 의한 파손이 회피되며, 상기 제2 비드(90)에 의한 소성변형의 안내에 지장을 초래하지 않는다.

또한, 상기 제2 비드(90)는 평면부(58), (66) 양측의 각부에서 각각 변형피치(P)의 1/2의 길이만큼 뺀 나머지 범위에 형성되어 있으므로, 프레임(86)이 축방향으로 소성변형할 경우에, 각 각부가 제2 비드(90)의 부분까지 이동하여 상기 제2 비드(90)의 변형을 흐트러트리는 것을 회피할 수 있다. 즉, 프레임(86)의 소성변형은 변형피치(P)마다 행해지므로, 각부의 이동량은 최대에서도 P/2로 되고, 상기와 같이 양측의 각부에서 P/2만큼 뺀 나머지 범위에 제2 비드(90)를 형성해 두면, 각부가 제2 비드(90)가 형성된 범위까지 이동하는 것을 확실하게 회피할 수 있다.

여기서 상기 제1 비드(92) 및 제2 비드(90)에 의한 효과를 확인하기 위해 상기 도18에 도시하는 프레임(86)과 종래예의 하나(일본국 실개평2-24777호 공보)의 프레임을 동일 재료로 동일 칫수, 동일 형상으로 형성한 시험 프레임을 제작하고, 그들을 동일 조건으로 변형시킨 경우의 변형량과 하중과의 관계를 조사한 시험결과를 도22에 도시한다.

상기 시험결과에서 알 수 있듯이, 제1 비드(92)와 제2 비드(90)를 설치함으로써, 동일 재질로 동일 칫수, 동일형상의 프레임이라도 초기 최대 내력을 충분히 저감시킴과 동시에, 평균 내력을 보다 증대시킬 수 있다. 다만, 어떤 비드도 설치하지 않은 프레임의 경우는 동 도면에 파선으로 표시하는 바와같이 초기 최대내력이 크게 상승함과 동시에, 예를들면 도중에 절곡되는등 평균내력이 현저하게 작아진다.

다음에, 본 발명의 특징부분으로써 상술과 같은 구성의 프레임(86)에의 프론트 범퍼의 레인포스먼트(30)를 고정하는 구조에 대해, 상기 도8 및 도23, 24, 25에 의거하여 상세하게 설명한다.

상기 각 도면에 도시하는 바와같이, 프레임(86)의 전단 개구부에는 약간 돌출된 상태에서 제1 마디상부재(10′)가 설치되어 있다. 이 제1 마디상부재(10′)는 프레임 축방향에 대해 수직인 면내로 확대되는 격벽부(11′)를 가지고 있고, 상기 격벽부(11′)가 좌측의 평면부(58)에서 우측의 평면부(66)까지 좌우방향으로 연장되어 있고, 그 좌우 양단부에서 절곡되어 후방으로 연장되는 좌우양측의 측벽부(12′), (13′)가 일체적으로 형성됨과 동시에 상기 격벽부(11′)의 상하 양단부가 각각 상측의 평면부(56), (82)보다 조금 낮은 위치 및 하측의 평면부(60), (64)보다 조금 높은 위치에서 후방으로 절곡되어 각각 상벽부(14) 및 저부(15′)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 상기 좌우양측의 측벽부(12′), (13′)는 각각 상하 양단부가 프레임(86)의 내측으로 절곡되어, 상벽부(14) 및 저부(15′)에 각각 중합되어 접합(용접)되어 있고, 이로써 상기 제1 마디상부재(10′)가 강고한 폐단면상으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1 마디상부재(10′)의 우측의 측벽부(13′)는 프레임(86) 우측의 평면부(66)에 내측에서 중합되어 있고, 상하 2개의 볼트(16′), (16′)에 의해 상기 평면부(66)에 체결되어 있다. 한편, 좌측의 측벽부(12)는 제2 마디상부재(20′)의 좌측의 측벽부(22′)와 함께 프레임(86)의 좌측의 평면부(58)에 내측에서 중합되어 있고, 상하 2개의 볼트(17′), (17′)에 의해 상기 측벽부(22′) 및 평면부(56)에 체결되어 있다.

또한, 상기 제2 마디상 부재(20′)는 제1 비드(92)의 프레임 전단측에 연속하도록 배치되며, 프레임(86)의 내부공간을 전후로 구획하도록 프레임 축방향으로 수직으로 확대되는 격벽부(21′)와, 상기 격벽부(21′)의 좌우양측 단부가 절곡되어 전방으로 연장되는 좌우 양측의 측벽부(22′), (23′)에 의해, 대략 コ자상으로 구성되어 있다. 그리고, 상기 우측의 측벽부(23′)는 프레임(86)의 우측의 평면부(66)에 내측에서 중합되어 있고, 상하 2개의 볼트(24), (24)(도24 및 도25에 도시한다)에 의해 상기 평면부(66)에 체결되어 있고, 또한, 상기 측벽부(23)의 상단부는 프레임(86)의 상측의 평면부(82)를 따라 내측으로 절곡되어 있다. 한편, 좌측의 측벽부(22′)는 프레임(86)의 전단부까지 연장되어 있고, 상술과 같이 제1 마디상부재(10′)의 좌측의 측벽부(12′)와 함께 프레임(86)의 좌측의 평면부(58)에 체결되어 있다.

또한, 상기 각 도면에 있어서 26은 차량을 화물열차등으로 운반할 시에 바닥에 고정하기 위해 이용하는 타이다운 후크이다. 이 타이다운 후크(26)의 상단측에는 프레임(86)의 제1 비드(92)보다 전단측의 우측 외측면 전체를 피복하도록 확대하는 접합면(26a)이 설치되어 있고, 상기 타이다운후크(26)는 그 접합면(26a)에 있어서 프레임(86)에 체결 고정되어 있다. 즉, 상기 타이다운후크(26)의 접합면(26a)은 제1 마디상부재(10′)의 우측의 측벽부(13′)와 함께 프레임(86)의 우측의 평면부(66)에 대해 상하 2개의 볼트(16′), (16′)에 의해 체결 고정됨과 동시에 제2 마디상부재(20′)의 우측의 측벽부(23)와 함께, 프레임(86)의 우측의 평면부(66)에 대해 상하2개의 볼트(24), (24)에 의해 체결 고정되어 있다.

환언하면, 상기 제1 마디상부재 및 제2 마디상부재(20′)는 좌측의 측벽부끼리 상호 중합되어 상하 2개의 볼트(17′), (17′)에 의해 체결됨과 동시에 우측의 측벽부끼리 타이다운후크(26)의 접합면(26a)을 통하여 체결되어 일체로 되어 있고, 이로써, 제1 비드(92)보다 프레임 전단측의 프레임(86)은 상기 제1 마디상부재(10′) 및 제2 마디상부재(20′)에 의해 강고하게 보강되어 있다.

한편, 상기 제1 마디상부재(10′)의 격벽부(11′)에는 상기 격벽부(11′)에서 대략 수직으로 전방으로 연장되는 3개의 용접볼트(31), (31), (31)가 조립설치되어 있다. 이 각 용접볼트(31)는 상기 격벽부(11′)에 있어서의 상단우측 및 하단 좌우양측에서 후측에서 전측으로 관통된 상태에서 상기 격벽부(11′)에 기단부가 접합되는 한편, 선단부는 차체의 좌우 양단간에 연장되는 수지제의 레인포스먼트(30)의 좌우 양단부에 형성된 부착면(32)(도면에는 우측만 도시한다)의 관통공을 관통하고 있고, 전방에서 나합하는 너트(33), (33), …와 함께 상기 레인포스먼트(30)를 제1 마디상부재(10′)에 고정하도록 되어 있다.

다만, 상기 각 도면에 있어서, 34는 도시하지 않지만 차체전방에서 레인포스먼트(30)에 덮혀지는 범퍼 표피의 상하 양단부를 지지하기 위한 브라켓이다.

따라서, 이 실시형태3의 범퍼고정 구조C에 의하면, 차량 충돌시에 범퍼에 가해진 충돌하중이 레인포스먼트(30)에서 프레임 폐단면내에 설치된 제1 마디상부재(10′)에 전달되므로, 프레임(86)보다 외측으로 밀리지않고 상기 제1 마디상부재(10′)로 부터 프레임(86)에 대해 충분히 전달된다. 이로써, 간단한 구성에 의해 충돌하중을 프레임(86)의 제2 비드(90)가 형성된 부분까지 충분히 전달하여 프레임(86)을 제2 비드(90)의 안내에 의해 원하는 변형모드로 소성변형시킬 수 있으므로, 상술과 같이 제2 비드(90)에 의한 프레임(86)의 평균 내력향상의 효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다.

또한, 제2 마디상부재(20′)가 제1 비드(92)에 가급적 근접하여 배치되어 있고, 또한, 제1 마디상부재(10′), 제2 마디상부재(20′) 및 프레임(86)의 전단부가 일체로 되어, 상기 프레임 전단부가 강고하게 보강되어 있으므로, 그 부분의 프레임 폐단면형상의 변형을 저지하여, 범퍼측에서 전달된 하중을 충분히 제1 비드(92)에 가할 수 있다. 이로써, 제1 비드(92)를 원하는대로 상술과 같이 제1 비드(92)에 의한 입력초기의 최대 붕괴하중의 저감기능을 설계대로 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

또한, 제2 마디상부재(20′)를 제1 비드(92)에 가급적 근접 배치하는 한편, 제1 마디상부재(10′)는 비교적 자유롭게 배치할 수 있으므로, 이 제1 마디상부재(10′)에 대한 범퍼의 연결구조를 비교적 자유롭게 설계할 수 있다. 그리고, 이 실시형태에서는 제1 마디상부재(10′)를 프레임(86)의 전단부에 배치하고 있으므로, 상기 제1 마디상부재(10′)와 범퍼의 레인포스먼트(30)를 직접적으로 강고하게 연결 고정할 수 있다.

(실시형태4)

도26은 본 발명의 실시형태4에 관한 범퍼 고정기구(C)를 도시하고, 이 실시형태4에 있어서의 프레임(86)에의 범퍼 고정구성은 실시형태3(도8등 참조)과 같은 것이므로 이하, 같은 부분에는 동일 부호를 붙여 설명한다.

상기 도26에 있어서, 10′, 20′은 각각은 상기 실시형태3과 마찬가지로 프레임(86)에 설치된 마디상부재이고, 제1 마디상부재(10′)는 프레임 축방향에 대해 수직인 면내로 확대되는 격벽부(11′)와, 상기 격벽부(11′)의 좌우 양측단부가 절곡되어 후방으로 연장하는 좌우양측의 측벽부(12′), (13′)에 의해, 대략 コ자상으로 구성되어 있다. 그리고, 상기 제1 마디상부재(10′)의 우측의 측벽부(13′)는 상기 실시형태3과 마찬가지로 프레임(86)의 우측의 평면부(66)로 내측부터 중합되어, 상하2개의 볼트(도시하지 않음)에 의해 체결되고, 또한 좌측의 측벽부(12′)는 프레임(86)의 좌측의 평면부(58)로 내측부터 중합되어 상하 2개의 볼트(17′), (17′)에 의해 체결되어 있다. 또한, 상기 실시형태3과 마찬가지로 상기 제1 마디상부재(10′)의 격벽부(11′)에는 2개의 용접볼트(31), (31)가 조립설치되며, 이 용접볼트(31), (31)와 상기 용접볼트(31), (31)에 각각 범퍼측에서 나합하는 너트(33), (33)에 의해 동제의 레인포스먼트(30)가 제1 마디상부재(10′)에 체결 고정되어 있다.

또한, 제2 마디상부재(20′)는 제1 비드(92)의 프레임 전단측에 연속하는 위치에 프레임(86)내의 공간을 전후로 구획하는 격벽부(21′)와, 상기 격벽부(21′)가 좌우 양단부에서 절곡되어 전방으로 연장되는 좌우 양측의 측벽부(22′), (23)와, 상기 격벽부(21′)가 상하 양단부에서 절곡되어 각각 전방으로 연장되는 상측 벽부(41) 및 저부(42)를 구비하고 있고, 상기 좌우 양측의 측벽부(22′), (23)는 각각 상하 양단부가 프레임의 내측으로 절곡되어, 상벽부(41) 및 저부(42)에 각각 중합되어 접합(용접)되어 있고, 이로써, 상기 제2 마디상부재(20′)는 강고한 폐단면상으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 제2 마디상부재(20′)의 우측의 측벽부(23)는 프레임(86)의 우측의 평면부(66)에 내측부터 중합되어 있고, 상기 평면부(66)에 외측에서 중합되어 있는 타이 다운 후크(26)의 접합면(26a)과 함께, 상하 2개의 볼트(24), (24)에 의해 평면부(66)에 체결되어 있다. 상기 타이 다운 후크(26)의 접합면(26a)은 제1 비드(92)의 전단에서 프레임(86)의 전단까지 사이의 후측 반정도를 피복하도록 형성되어 있고, 상기 제3실시형태와 달리 제1 마디상부재(10′)의 우측 측벽부(13′)와는 겹쳐지지않도록 되어 있다. 한편, 상기 제2 마디상부재(20′)의 좌측의 측벽부(12′)는 프레임(86)의 좌측의 평면부(58)에 내측부터 접합(용접)되어 있다. 즉, 이 실시형태에서는 상기 양 마디상부재(10′), (20′)는 각각 단독으로 프레임(86)에 체결되어 있다.

따라서, 상기 실시형태4에 의하면, 상기 실시형태3과 마찬가지로, 차량충돌시에 범퍼에 가해지는 충돌하중을, 프레임 폐단면내에 설치된 제1 마디상부재(10′)를 통하여 프레임(86)에 대해 충분히 전달할 수 있으므로, 제1 비드(92)에 의한 입력초기의 최대 붕괴하중의 저감기능을 원하는대로 발휘할 수 있는데다, 제2 비드(90)에 의한 프레임(86)의 붕괴평균 내력향상의 효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다. 또한, 제1 마디상부재(10′)에 대한 범퍼의 연결구조를 비교적 자유롭게 설계할 수 있다.

(실시형태5)

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 이외 다양한 실시형태를 포함하는 것이다. 즉, 상기 실시형태3,4에서는 마디상부재를 2개 설치하고, 제2 마디상부재(20′)를 제1 비드(92)에 근접배치하는 한편, 제1 마디상부재(10′)를 프레임(86)의 전단에 배치하고, 범퍼의 인포스먼트(30)를 연결하도록 하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 예를들면 도27에 도시하는 바와같이, 1개의 마디상부재(20″)를 상기 제2 마디상부재(20′)와 마찬가지로 제1 비드(92)에 근접 배치하고 이 마디상부재(20″)에 레인포스먼트(30)에서 연장되도록 설치한 브라켓(35)을 연결해도 된다.

이와같이 하면, 범퍼측에서 마디상부재(20″)에 전달된 하중은 확실하고 직접적으로 제1 비드(92)에 가해지므로, 상기 제1 비드(92)의 변형에 의한 초기최대 내력의 저감효과를 원하는대로 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태3, 4에서는 본 발명을 차량의 프론트 프레임에의 프론트 범퍼의 고정구조에 적용하고 있는데, 이에 한정되지 않고, 예를들면 차량의 리어 프레임에의 리어 범퍼의 고정구조로 적용해도 된다.

또한, 본 발명이 적용되는 프레임의 구조는 상기 실시형태3, 4에 한정되지 않는다. 즉, 상기 실시형태3, 4에서는 프레임(86)의 좌우 양측의 평면부(58), (66)에 각각 제2 비드(90)를 형성하고 있는데, 이에 한정되지 않고, 예를들면 도28에 도시하는 바와같이(다만, 동일부재에는 동일 부호를 붙인다), 프레임(86)의 내부에 프레임 축방향으로 연장되는 좌우 한쌍의 보강판(96), (98)을 설치하고, 상기 각 보강판(96), (98)의 프레임 평면부(58), (66)에 각각 대향하는 보강 평면부에 상기 실시형태 1, 2의 제2 비드(90)와 같은 변형안내 비드를 형성해도 된다.

그리고, 이와같이 구성하면, 범퍼측에서의 압축하중을 받아 프레임(86)이 축방향으로 소성변형할 시, 상기 프레임(86)내에 설치된 보강판(96), (98)이 붕괴 비드에 따라 소성변형하므로, 상기 보강판(96), (98)의 소성변형에 의해 프레임(86)을 원하는대로 변형모드로 소성변형하도록 이끌 수 있다. 따라서, 상기 실시형태3, 4의 프레임(86)과 마찬가지로 큰 변형 평균 내력을 확보할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 3, 4에 있어서, 프레임(86)에 형성되어 있는 제1 비드(92)나 제2 비드(90)를, 프레임(86)이 부착되어 있는 상방의 에이프런(apron) 패널이나 하방의 프레임 로어 패널에도 형성하도록 해도 된다. 이와같이 하면, 프레임(86)의 소성변형시에 그 주위의 패널을 프레임(86)과 같은 변형모드로 변형시킬 수 있으므로, 그들 패널의 변형에 의해 프레임(86)의 소성변형이 흐트러지지 않는다.

또한, 상기 실시형태3, 4에서는 프레임(86)내에 마디상부재(10′), (20′)를 형성하고, 그 마디상부재(10′), (20′)에 범퍼를 연결하도록 하고 있는데, 이에 한정되지 않고, 예를들면 상기 실시형태3의 프레임(86)의 전단부에 상기 프레임(86)과 마찬가지로 폐단면상으로 형성된 브라켓을 연결하고, 이 브라켓내에 마디상부재를 설치하여 범퍼를 연결하도록 해도 된다. 또한, 이 경우에는 상기 브라켓에 제1 비드(92)를 형성해도 되고, 또한, 상기 브라켓에 제1 비드(92) 및 제2 비드(90)를 형성해도 된다.

이상 설명한 바와같이 청구항1기재의 발명에 있어서의 차량의 전방부차체구조에 의하면, 프론트 프레임의 전단부측에서는 충돌하중의 작용방향이 전방이 아닌 오프 셋 충돌에 의한 경사전방등으로써 작용방향의 다소의 변동이 발생해도 그 변동한 작용방향에서의 충돌하중에 대해 프론트 프레임의 전단부측을 유효하게 압축변형(좌굴변형)시키기 쉬운 한편, 프론트 프레임의 후단부측에서는 서스펜션등에서의 상하 방향 외력이 입력되어도, 그 외력을 유효하게 지지할 수 있다. 추가하여 이와같은 프론트 프레임의 전단부측과 후단부측과의 강성에 대한 상반되는 요구를 양립시키면서 경량화의 요청을 만족시킬 수 있다.

청구항2기재의 발명에 의하면, 청구항1기재의 발명에 의한 효과에 추가하여 프론트 프레임의 강성에 대한 전단부측에서의 요구와, 후단부측에서의 요구의 양립을 보다 경량화를 도모하면서 실현시킬 수 있다.

청구항3기재의 발명에 의하면, 청구항1기재의 발명에 의한 효과에 추가하여 오프 셋 충돌에 의한 경사 전방에서의 충돌하중에 대해 보다 한층 유효하게 대항할 수 있게 된다.

청구항4기재의 발명에 의하면, 청구항1기재의 발명에 의한 효과에 추가하여, 보강부에 의해 프론트 프레임의 후단부측의 굴곡변형이나 요동을 제어 혹은 방지하여 충돌하중을 확실하게 축방향력으로써 프론트 프레임에 입력시킬 수 있고, 이에따라, 프론트 프레임의 좌굴변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 추가하여 충격완화부도 더불어 프론트 프레임의 축방향의 좌굴변형을 보다 한층 확실하게 발생시킬 수 있고, 충돌 에너지의 흡수를 보다 확실하게 행할 수 있다.

또한, 청구항5기재의 발명에 의하면, 청구항4기재의 발명에 있어서의 충격완화부를 구체적으로 특정할 수 있고, 이 충격완화부로써의 제1 비드에 의해 프론트 프레임의 전단부측으로 입력하는 축방향 하중에 대해 프론트 프레임을 확실하게 전후방향으로 압축변형(소성변형)시켜, 초기 최대 내력의 저감을 확실하게 도모할 수 있게 된다.

또한, 청구항6기재의 발명에 의하면, 청구항4기재의 발명에 있어서의 보강부를 구체적으로 설정할 수 있고, 이 보강부로써의 보강 플레이트에 의해 프론트 프레임의 후단부측의 보강이 확실하게 행해진다.

또한, 청구항11기재의 발명에 있어서의 차량 프레임에의 범퍼 고정구조에 의하면, 차량 충돌시에 범퍼에 가해진 하중을, 프레임 폐단면내에 설치한 마디상부재를 통하여 간단한 구조로 충분히 프레임측으로 전달하고, 제1 비드에 가할 수 있으므로, 충돌하중의 작용방향이 전방이 아닌 경사전방등의 작용방향의 다소의 변동이 발생해도 프레임측의 구조에 의한 효과를 충분히 끌어내고, 하중 입력 초기의 최대 붕괴하중을 저감할 수 있다.

청구항12기재의 발명에 의하면, 범퍼측에서 마디상부재에 전달된 하중을 확실하고 직접적으로 제1 비드에 가할 수 있고, 초기하중의 저감효과를 보다 높혀 원하는대로 최대한으로 발휘시킬 수 있다.

청구항14기재의 발명에 의하면 범퍼측에서의 하중을 확실하게 제1 비드에 가하여, 초기하중의 저감기능을 최대한으로 발휘시킬 수 있는데다, 마디상부재에 대한 범퍼의 연결기능을 비교적 자유롭게 설계할 수 있다.

청구항15기재의 발명에 의하면, 프레임의 각부의 전체를 변형되기 쉽게하여 변형 초기최대내력을 한층 유효하게 저감할 수 있다.

청구항16기재의 발명에 의하면, 프레임의 각 각부에 있어서의 파단이나 파손에 의한 제1 비드에 의한 소성변형 안내에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

청구항17기재의 발명에 의하면, 차량 충돌시에 제2 비드에 의해 프레임을 원하는 변형모드로 소성변형시키도록 이끌 수 있으므로, 보다 큰 변형 평균 내력을 확보하여, 보다 높은 변형 내력을 안정적으로 지속시킬 수 있다.

청구항18기재의 발명에 의하면, 프레임 연장설치방향의 하중에 의한 凹바 및 凸바 비드의 변형의 용이함을 증대시켜, 그에 따른 변형 초기 최대내력의 보다 큰 저감을 도모할 수 있다.

청구항19기재의 발명에 의하면, 제2 비드의 제1 비드측 단부 영역에 있어서 그 제2 비드에 따라 자연스럽고 확실하게 소성변형을 개시시킬 수 있다.

청구항20기재의 발명에 의하면, 제2 비드에 의한 소성변형 안내를 보다 확실하게 행할 수 있다.

청구항21기재의 발명에 의하면, 프레임의 소성변형시에 프레임 연장설치방향 각 위치의 단면내에서의 인장이나 압축을 방지할 수 있고, 그 인장이나 압축에 따른 파단이나 파손이 제2 비드의 소성변형 안내에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

청구항22 및 청구항23기재의 발명에 의하면, 프레임의 소성변형에 따라 각부의 이동이 제2 비드에 의한 소성변형안내에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

청구항24기재의 발명에 의하면, 청구항7기재의 발명과 마찬가지로 큰 변형평균내력을 확보할 수 있다.

Claims

차량의 전방부에 있어서 전후방향으로 연장되는 프론트 프레임을 구비한 차량의 전방부 차체 구조에 있어서, 상기 프론트 프레임은 차폭방향의 횡칫수에 대한 상하방향의 종칫수의 비율인 종횡비가, 종칫수를 횡칫수보다 길게한 종길이의 횡단면 형상으로 설정된 후방부분에서 전단부측으로 감에 따라 1에 가까워지도록 변경 설정된 횡단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제1항에 있어서, 후방부분에서 전단부에 걸쳐 종칫수를 일정하게 유지하면서 횡칫수를 전단부측으로 감에 따라 증가시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제1항에 있어서, 프론트 프레임으로써, 차량의 전방부에 있어서 좌우 양측 위치에 배설된 한쌍의 프론트 사이드 프레임을 구비하고, 상기 각 프론트 사이드 프레임은 후방부분에서 전단부에 걸쳐 종칫수를 대략 일정하게 유지하면서 횡칫수를 전단부측으로 감에 따라 차폭방향 외방에 대해 보다 증가시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제1항에 있어서, 프론트 프레임의 전단부측 위치에는 전후 방향으로 작용하여 충격을 완화하는 충격완화부가 설치되어 있는 한편, 후단부측 위치에는 차폭방향의 구부러짐에 저항하는 보강부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제4항에 있어서, 충격완화부는 둘레방향에 인접하는 평면부간에 각부를 가지고, 차량의 전후방향을 따라 연장되는 폐단면상의 상기 프론트 프레임의 차량 전단측에, 상기 각부 양측의 인접하는 2개의 평면부의 한쪽에 형성된 凹바와, 다른쪽에 상기 凹바에 각부를 통하여 연속되도록 형성된 凸바로 이루어져 있고, 상기 프론트 프레임의 초기 최대내력을 저감하기 위한 제1 비드로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제4항에 있어서, 보강부는 프론트 프레임의 후단부측에서 차실측에 걸쳐 하향으로 굴곡하는 굴곡부를 따라 부착된 보강 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제5항에 있어서, 상기 제1 비드보다 차량 전단측의 프론트 프레임 폐단면내에, 프론트 프레임 내주면에 접합되고 상기 프론트 프레임내를 구분하는 마디상 부재가 설치되며, 상기 마디상 부재에 프론트 범퍼가 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제7항에 있어서, 마디상 부재는 제1 비드에 근접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제7항 또는 제8항에 있어서, 제1 비드보다 차체 후방측의 프론트 프레임 평면부에는, 프론트 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 대략 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가, 양측의 각부에 걸리지않는 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제7항 또는 8항에 있어서, 제1 비드보다 차체 후방측의 프론트 프레임 폐단면내에, 상기 프론트 프레임의 적어도 1개의 평면부에 대향하여 프론트 프레임 연장설치방향으로 연장되는 보강평면부를 가지는 보강판이 배설되며, 상기 보강 평면부에는 프론트 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 상기 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
둘레방향에 인접하는 평면부간에 각부를 가지고, 차량의 소정방향으로 연장되는 폐단면상 프레임의 연장설치방향의 차량 외단측에, 상기 각부 양측의 인접하는 2개의 평면부의 한쪽에 형성된 凹바와, 다른쪽에 凹바에 각부를 통하여 연속하도록 형성된 凸바로 이루어져 있고, 상기 프레임의 초기 최대내력을 저감하기 위한 제1 비드가 설치되며, 상기 제1 비드보다도 차량 외단측의 프레임에 범퍼가 연결 고정된 범퍼 고정 구조에 있어서, 상기 제1 비드보다 차량 외단측의 프레임 폐단면내에 프레임 내주면에 접합되고 상기 프레임내를 구분하는 마디상 부재가 설치되며, 상기 마디상 부재에 상기 범퍼가 연결 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항에 있어서, 마디상 부재는 제1 비드에 근접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항에 있어서, 마디상부재에는 범퍼측으로 향해 연장되는 볼트가 고정되어 있고, 범퍼는 상기 볼트와 상기 볼트에 범퍼측에서 나합 체결되는 너트에 의해 마다상 부재에 고정되는 구성으로 함으로써, 마디상 부재와 범퍼와의 연결구조가 명확화되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항에 있어서, 2개의 마디상 부재가 프레임 연설방향으로 나란히 설치되며, 상기 2개의 마디상 부재의 한쪽이 제1 비드에 근접하여 배치되는 한편, 다른쪽 마디상 부재에는 범퍼측을 향해 연장되는 볼트가 고정되어 있고, 범퍼는 상기 볼트와 상기 볼트에 범퍼측에서 나합 체결되는 너트에 의해 마디상 부재에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서, 제1 비드는 프레임의 전체의 각부를 포함하는 대략 전체둘레에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서, 제1 비드는 각 각부를 형성하는 인접하는 2개의 평면부의 한쪽의 凹바의 깊이와, 다른쪽의 凸바의 높이가 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항 내지 제14중 어느 한항에 있어서, 제1 비드보다 차체 내방측의 프레임의 평면부에는, 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 변형피치 전체 길이에 걸치는 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가, 양측의 각부에 걸리지 않는 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제17항에 있어서, 제1 비드의 프레임 연장설치방향의 폭은 제2 비드의 변형피치보다 짧게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제17항에 있어서, 제2 비드는 프레임 연장설치방향에 있어서 제1 비드에 연속하여, 또는 상기 제1 모드에 대해 변형 피치의 정수배 길이의 중간 평면부를 개재시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제17항에 있어서, 제2 비드는 프레임의 상호 대향하는 2개의 평면부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제20항에 있어서, 상호 대향하는 2개의 제2 비드는, 프레임 배설방향에 있어서 한쪽이 凹부일 때는 다른쪽이 凸부로 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제17항에 있어서, 제2 모드는 상기 제2 모드가 형성되어 있는 평면부의 양측의 각부에서 적어도 프레임 변형시에 있어서의 상기 각부의 이동분을 뺀 나머지 범위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제22항에 있어서, 제2 비드는 상기 제2 비드가 형성되는 평면부의 양측의 각부에서 변형피치의 대략 1/2의 길이를 뺀 나머지 범위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.
제11항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서, 제1 비드보다 차체 내방측의 프레임 폐단면내에, 상기 프레임의 적어도 1개의 평면부에 대향하여 프레임 연장설치방향으로 연장되는 보강 평면부를 가지는 보강판이 배설되며, 상기 보강 평면부에는 프레임 연장설치방향을 따라 변형피치로 변형피치 전체 길이에 걸쳐 凹부 및 凸부가 번갈아 반복되는 평균 내력 향상을 위한 제2 비드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 전방부 차체구조.