(57)【要約】【課題】短いストロークで、衝突初期と衝突後半のエネルギー吸収に有効な抗力を的確に発生させることができる車体フレーム構造を提供する。【解決手段】閉断面構造をなす筒状のエクステンションサイドフレーム１０上の先端側の領域を第１のエネルギー吸収領域１２として設定し、この第１のエネルギー吸収領域１２の要所に周方向に延在する凹部１３ａ，１３ｂを形成する。一方、エクステンションサイドフレーム１０上において、第１のエネルギー吸収領域１２の基端部に周設された凹部１３ａの基端側に連続する領域を第２のエネルギー吸収領域１５として設定し、この第２のエネルギー吸収領域１５を、先端側から基端側にかけて周長が増加する裾広がりの筒形状に形成する。【選択図】図１
2010006233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両衝突時の衝撃を吸収するエネルギー吸収領域が閉断面構造をなす筒状の先端領域に設定された車体フレーム構造であって、
前記エネルギー吸収領域は、周方向に延在する凸部或いは凹部が少なくとも基端部に形成された第１のエネルギー吸収領域と、
前記第１のエネルギー吸収領域の基端部に連設され、周長が先端側から基端側にかけて大きくなるよう変化する裾広がり形状をなす第２のエネルギー吸収領域と、を備えたことを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項２】
前記第２のエネルギー吸収領域は、先端側から基端側方向に延在する凸部或いは凹部を有することを特徴とする請求項１記載の車体フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉断面構造をなす筒状の車体フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両のフロントサイドフレームやリヤサイドフレーム等の車体フレームにおいては、車両衝突時に車体フレームの延在方向に作用する衝撃を、主として先端部に設定されたエネルギー吸収領域の圧潰によって吸収する構成となっている。
【０００３】
この場合、エネルギー吸収領域においては、乗員に与える衝撃を緩和するため、衝突初期には、比較的小さな荷重によって圧潰を開始することが要求される。その一方で、衝突エネルギーを短いストロークで効率よく吸収するため、一旦圧潰が開始された後には、所定の抗力を持続的に維持することが要求される。
【０００４】
このように衝突初期と衝突後半においてそれぞれ異なる要求の衝撃吸収モードを実現するため、例えば、特許文献１には、車体前後方向に延びる矩形閉断面状のフロントフレームの前端側に第１ビードを全周に亘って形成すると共に、この第１ビードの後方に連続する左右両側の平面部に、フロントフレームの周方向に延在する複数の第２ビードにより前後に連続する凹凸部を形成した技術が開示されている。このような技術によれば、衝突初期においては、第１ビードの変形を契機としてフロントフレームを圧潰させることにより初期最大耐力（抗力）を低減させると共に、衝突後半においては、各第２ビードの変形を契機としてフロントフレームを圧潰させることにより、フロントフレームが座屈等することを防止しつつ所定の抗力を維持することが可能となっている。
【特許文献１】特許第３８４０７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、衝突後半においても各ビード（第２ビード）の変形を契機として車体フレームを圧潰させる構成であるため、当該領域において十分に高い抗力を発生させるには限界がある。
【０００６】
従って、上述の特許文献１に開示された技術では、衝突後半におけるエネルギー吸収量を増加させるためにはある程度のストロークを必要とし、依然として、エネルギー吸収領域の十分な短縮化等が困難な場合があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、短いストロークで、衝突初期と衝突後半のエネルギー吸収に有効な抗力を的確に発生させることができる車体フレーム構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両衝突時の衝撃を吸収するエネルギー吸収領域が閉断面構造をなす筒状の先端領域に設定された車体フレーム構造であって、前記エネルギー吸収領域は、周方向に延在する凸部或いは凹部が少なくとも基端部に形成された第１のエネルギー吸収領域と、前記第１のエネルギー吸収領域の基端部に連設され、周長が先端側から基端側にかけて大きくなるよう変化する裾広がり形状をなす第２のエネルギー吸収領域と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車体フレーム構造によれば、短いストロークで、衝突初期と衝突後半のエネルギー吸収に有効な抗力を的確に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車体前部の概略構成を示す斜視図、図２はエクステンションサイドフレームの概略構成を示す斜視図、図３はエクステンションサイドフレームの詳細を示す側面図、図４はエクステンションサイドフレームの圧潰時の推移を示す説明図、図５はエクステンションサイドフレームによる衝撃吸収特性を模式的に示す説明図である。
【００１１】
図１において符号１は自動車等の車体を示し、この車体１の左右前部には、前後方向に延在するフロントサイドフレーム（車体フレーム）２がそれぞれ配設されている。本実施形態において、各フロントサイドフレーム２は、例えば、フロントサイドフレーム本体５と、このフロントサイドフレーム本体５の先端部に固設されたエクステンションサイドフレーム１０とを有して要部が構成されている。
【００１２】
フロントサイドフレーム本体５の先端部には、ラジエータパネルサイド６ｓを一体に備えたブラケット７が固設されている。このラジエータパネルサイド６ｓの上端部には、車幅方向に延在するラジエータパネルアッパ６ｕが連結され、下端部にはラジエータパネルアッパ６ｕと略平行に車幅方向に延在するラジエータパネルロア６ｌが連結されている。
【００１３】
エクステンションサイドフレーム１０は、例えば、閉断面構造をなす筒状の部材で構成され、基端部がブラケット７を介してフロントサイドフレーム本体５に締結固定されている。一方、エクステンションサイドフレーム１０の先端部（前端部）には、車幅方向に延在するバンパビーム２０が固設されている。エクステンションサイドフレーム１０は所謂クラッシュボックスとして機能するものであり、このエクステンションサイドフレーム１０は、フロントサイドフレーム本体５に固設されることにより、車両前突時等にフロントサイドフレーム２の延在方向に作用する衝撃を圧潰によって吸収するためのエネルギー吸収領域１１を、フロントサイドフレーム２の先端領域（前端領域）に形成する。
【００１４】
このエクステンションサイドフレーム１０上の先端側の領域は、主として車両前突時等における衝突初期に、バンパビーム２０等を介して入力される衝撃を圧潰によって吸収するための第１のエネルギー吸収領域１２として設定されている。
【００１５】
具体的に説明すると、図２，３に示すように、第１のエネルギー吸収領域１２は、例えば、周長が等しい平行筒形状を基本形状として形成されている。この第１のエネルギー吸収領域１２の要所には周方向に延在する複数の凹部が形成され、これら周方向の凹部により、第１のエネルギー吸収領域１２で発生し得る抗力は、例えば、エクステンションサイドフレーム１０上で発生し得る最大抗力の８０％程度に制限されている。
【００１６】
ここで、第１のエネルギー吸収領域１２に形成される凹部の数や配置等については、実験やシミュレーション等に基づいて適宜設定し得るものであるが、図示のように、少なくとも、第１のエネルギー吸収領域１２の基端部には凹部１３ａが形成されるようになっている。本実施形態において、この凹部１３ａは、例えば、ビード状の凹部で構成され、第１のエネルギー吸収領域１２の全周に亘って形成されている。また、本実施形態においては、例えば、凹部１３ａよりも先端側に、第１のエネルギー吸収領域１２の上下方向（周方向）に所定の長さ延在する凹部１３ｂが形成されている。なお、第１のエネルギー吸収領域１２では、抗力調整用手段として、上述の各凹部１３ａ，１３ｂに代えて、周方向に延在する凸部を形成することも可能である。但し、製造の容易さや衝撃吸収モードの安定性等の点を考慮すると、抗力調整用手段は、凸部であるよりも凹部であることが望ましい。
【００１７】
また、エクステンションサイドフレーム１０上で第１のエネルギー吸収領域１２の基端側に連続する領域は、主として車両前突時等における衝突後半に、バンパビーム２０等を介してフロントサイドフレーム２に入力される衝撃を圧潰によって吸収するための第２のエネルギー吸収領域１５として設定されている。
【００１８】
具体的に説明すると、図２，３に示すように、第２のエネルギー吸収領域１５は、先端側から基端側にかけて周長が大きくなるよう変化する裾広がりの（テーパ状の）筒形状を基本形状として形成されている。本実施形態において、第２のエネルギー吸収領域１５の先端部の周長（最小周長）は、第１のエネルギー吸収領域１２の周長（最大周長）以上の長さに設定されている。また、第２のエネルギー吸収領域１５の基端部の周長は、例えば、先端部の周長に対して１０％程度長くなるよう設定されている。
【００１９】
ここで、第２のエネルギー吸収領域１５は、抗力を向上させる上での障害となり得る周方向の凹部（或いは、周方向の凸部）を持たない構成となっている。これに代えて、第２のエネルギー吸収領域１５には、フロントサイドフレーム本体５側で発生させ得る抗力を超えない範囲内において、稜線効果による抗力向上を図るべく、前端側から基端側方向に延在する凹部が必要に応じて適宜形成される。図２，３に示すように、本実施形態において、第２のエネルギー吸収領域１５には、車幅方向内外の各側壁に、先端側から基端側へと延在するビード状の凹部１６が形成されている。なお、第２のエネルギー吸収領域１５では、抗力調整用手段として、上述の各凹部１６に代えて、先端側から基端側へと延在する凸部を形成することも可能である。但し、製造の容易さや衝撃吸収モードの安定性等の点を考慮すると、抗力調整用手段は、凸部であるよりも凹部であることが望ましい。
【００２０】
このような構成において、車両前突時等の衝突初期にバンパビーム２０等を通じて入力される衝撃は、主として第１のエネルギー吸収領域１２の圧潰によって吸収される。すなわち、第１のエネルギー吸収領域１２は、周方向に延在する凹部１３ａ，１３ｂでの変形等を契機として、比較的小さな荷重により圧潰を開始する。これにより、書突初期にフロントサイドフレーム２に入力された衝撃は、第１のエネルギー吸収領域１２によって吸収される（図４（ｂ）、及び、図５（ａ），（ｂ１）参照）。
【００２１】
そして、第１のエネルギー吸収領域１２で衝撃吸収が行われた後の衝突後半において、フロントサイドフレーム２に入力された衝撃は、第２のエネルギー吸収領域１５の圧潰によって吸収される。すなわち、上述のように、第２のエネルギー吸収領域１５は先端側から基端側にかけて周長が大きくなるよう変化する裾広がりの筒形状をなしており、しかも、第２のエネルギー吸収領域１５の直前には凹部１３ａが周設されているため、第２のエネルギー吸収領域１５には壁部を内側に押し曲げる方向の荷重が働き、第２のエネルギー吸収領域１５は、壁部を内方に巻き込みながら先端側から順次連続的に圧潰する。そして、このように第２のエネルギー吸収領域１５が圧潰することにより、第２のエネルギー吸収領域１５の圧潰時には高い抗力が連続的に維持され、衝突後半にフロントサイドフレーム２に入力された衝撃は、第２のエネルギー吸収領域２によって効率よく吸収される（図４（ｃ）、及び、図５（ａ），（ｂ２），（ｂ３）参照）。なお、図５（ａ）中に、第２のエネルギ吸収領域を平行筒形状で形成した場合の衝撃吸収特性を１点鎖線で示す。
【００２２】
この場合において、第２のエネルギー吸収領域１５は、裾広がりの筒形状をなしているため、中途での座屈等が的確に抑制される。さらに、第２のエネルギー吸収領域１５に先端側から基端側方向に延在する凹部１６等を形成すれば、その稜線効果等により、第２のエネルギー吸収領域１５での座屈等がより的確に抑制されるとともに、圧潰時に発生する抗力が向上する。また、第２のエネルギー吸収領域１５の先端部の周長を第１のエネルギー吸収領域１２の周長以上の長さに設定することにより、第２のエネルギー吸収領域１５の圧潰時に、壁部の内方への巻き込みを的確に実現することが可能となる。
【００２３】
このような実施形態によれば、閉断面構造をなす筒状のエクステンションサイドフレーム１０上の先端側の領域を第１のエネルギー吸収領域１２として設定し、この第１のエネルギー吸収領域１２の要所に周方向に延在する凹部１３ａ，１３ｂを形成することにより、第１のエネルギー吸収領域１２で発生し得る最大抗力を制限することができる。これにより、第１のエネルギー吸収領域１２は、比較的小さな荷重によって圧潰を開始することができ、主として衝突初期に入力される衝撃を的確に吸収することができる。一方、エクステンションサイドフレーム１０上において、第１のエネルギー吸収領域１２の基端部に周設された凹部１３ａの基端側に連続する領域を第２のエネルギー吸収領域１５として設定し、この第２のエネルギー吸収領域１５を、先端側から基端側にかけて周長が増加する裾広がりの筒形状に形成することにより、第２のエネルギー吸収領域１５の壁部を内方に巻き込みながら圧潰させることができる。これにより、第２のエネルギー吸収領域１５の圧潰時には高い抗力を連続的に維持することができ、衝突後半に入力される衝撃を効率よく吸収することができる。従って、短いストロークで効率よくエネルギー吸収を行うことができ、このように、短いストロークで十分なエネルギー吸収を実現することにより、例えば、軽衝突時等の衝撃吸収をエネルギー吸収領域１１の圧潰のみで完了させて、補修時の部品交換等も最小限に留めることができる。
【００２４】
なお、上述の実施形態においては、本発明をフロントサイドフレーム２に適用した場合の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リヤサイドフレーム等への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】車体前部の概略構成を示す斜視図
【図２】エクステンションサイドフレームの概略構成を示す斜視図
【図３】エクステンションサイドフレームの詳細を示す側面図
【図４】エクステンションサイドフレームの圧潰時の推移を示す説明図
【図５】エクステンションサイドフレームによる衝撃吸収特性を模式的に示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
１  …  車体
２  …  フロントサイドフレーム
５  …  フロントサイドフレーム本体
６ｌ  …  ラジエータパネルロア
６ｓ  …  ラジエータパネルサイド
６ｕ  …  ラジエータパネルアッパ
７  …  ブラケット
１０  …  エクステンションサイドフレーム
１１  …  エネルギー吸収領域
１２  …  第１のエネルギー吸収領域
１３ａ，１３ｂ  …  凹部
１５  …  第２のエネルギー吸収領域
１６  …  凹部
２０  …  バンパビーム
【図１】
2010006233.tif 000003
【図２】
2010006233.tif 000004
【図３】
2010006233.tif 000005
【図４】
2010006233.tif 000006
【図５】
2010006233.tif 000007