(57)【要約】【課題】  車体重量を軽減しながらフロントサイドフレームに入力された衝突荷重を効率的にサイドシルに伝達して吸収する。【解決手段】  フロントサイドフレーム１２に入力された衝突荷重Ｆ１の一部Ｆ２はアウトリガー１５を介してサイドシル１４に伝達され、他の一部Ｆ３はエクステンション１８を介してトンネルフレーム１７に伝達される。このときフロントサイドフレーム１２の後端とサイドシル１４の前端とは左右方向にオフセットしているため、アウトリガー１５にはサイドシル１４の前端を支点とする曲げモーメントＭが作用するが、フロアフレーム２０の前端がアウトリガー１５の後縁に直角に接続されており、かつフロアフレーム２０の後端がクロスメンバ１９に接続されているので、細く軽量なフロアフレーム２０でアウトリガー１５の剛性を充分に高めて前記衝突荷重Ｆ１をサイドシル１４に効率的に伝達することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム（１２）と、
前記フロントサイドフレーム（１２）の後方かつ左右方向外側を前後方向に延びる左右一対のサイドシル（１４）と、
前記フロントサイドフレーム（１２）の後端から斜め後方に延びて前記サイドシル（１４）の前端に接続する左右一対のアウトリガー（１５）と、
前記フロントサイドフレーム（１２）の後方かつ左右方向内側を前後方向に延びるフロアトンネル（１６）と、
前記フロアトンネル（１６）の左右両側縁に沿設される左右一対のトンネルフレーム（１７）と、
前記フロントサイドフレーム（１２）の後端から斜め後方に延びて前記トンネルフレーム（１７）の前端に接続する左右一対のエクステンション（１８）と、
前記左右一対のサイドシル（１４）および前記左右一対のトンネルフレーム（１７）を左右方向に接続するクロスメンバ（１９）と、
前記アウトリガー（１５）および前記クロスメンバ（１９）を前後方向に接続する左右一対のフロアフレーム（２０）とを備え、
前記フロアフレーム（２０）の前端は前記アウトリガー（１５）の後縁に直角に接続することを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項２】
前記アウトリガー（１５）は、前記フロントサイドフレーム（１２）への接続部から前記サイドシル（１４）への接続部に向かって前後方向幅が増加する三角形状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。
【請求項３】
前記アウトリガー（１５）、前記トンネルフレーム（１７）、前記エクステンション（１８）および前記フロアフレーム（２０）の上面を覆うフロアパネル（２１）は、前記サイドシル（１４）および前記アウトリガー（１５）の接続部を中心とする波紋状のビード（２１ａ）を備え、前記フロアフレーム（１７）は前記ビード（２１ａ）の中央を横断する方向に延びることを特徴とする、請求項１または請求項２に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、正面衝突によりフロントサイドフレームに入力された衝突荷重を、該フロントサイドフレームに対してオフセットされたサイドシルに効率的に伝達して吸収するための車体フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロントサイドフレームの後端と、その左右方向外側に位置するサイドシルの前端とを、後方が左右方向外側に傾斜するアウトリガーにより接続するとともに、フロントサイドフレームの後端と、その左右方向内側に位置するトンネルフレームの前端とを、後方が左右方向内側に傾斜するエクステンションで接続し、かつアウトリガーおよびエクステンションの上面を覆うフロアパネルに、アウトリガーとサイドシルとの接続部を中心とする複数の同心円状（波紋状）のビードを形成した車体フレーム構造が、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６５５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フロントサイドフレームに入力された正面衝突の荷重は、フロントサイドフレームの後端から二股に分岐し、その一方はアウトリガーを介してサイドシルに伝達され、その他方はエクステンションを介してトンネルフレームに伝達される。一般にサイドシルの剛性はトンネルフレームの剛性よりも大幅に高いため、前記衝突荷重のうち、アウトリガーを介してサイドシルに伝達される荷重の比率を、エクステンションを介してトンネルフレームに伝達される荷重よりも大きくすることで、衝突荷重の効果的な吸収が可能になる。
【０００５】
しかしながら従来のものは、フロントサイドフレームから入力される衝突荷重でアウトリガーがサイドシルとの接続部を中心として後方に曲げ変形してしまい、前記衝突荷重を効率的にサイドシルに伝達できないという問題があった。これを回避するには、エクステンションおよびトンネルフレームの強度を高めてアウトリガーの曲げ変形を阻止すれば良いが、このようにするとエクステンションおよびトンネルフレームの重量が増加して車体重量の増加を招く可能性がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体重量を増加させることなくフロントサイドフレームに入力された衝突荷重を効率的にサイドシルに伝達して吸収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、前後方向に延びる左右一対の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後方かつ左右方向外側を前後方向に延びる左右一対のサイドシルと、前記フロントサイドフレームの後端から斜め後方に延びて前記サイドシルの前端に接続する左右一対のアウトリガーと、前記フロントサイドフレームの後方かつ左右方向内側を前後方向に延びるフロアトンネルと、前記フロアトンネルの左右両側縁に沿設される左右一対のトンネルフレームと、前記フロントサイドフレームの後端から斜め後方に延びて前記トンネルフレームの前端に接続する左右一対のエクステンションと、前記左右一対のサイドシルおよび前記左右一対のトンネルフレームを左右方向に接続するクロスメンバと、前記アウトリガーおよび前記クロスメンバを前後方向に接続する左右一対のフロアフレームとを備え、前記フロアフレームの前端は前記アウトリガーの後縁に直角に接続することを特徴とする車体フレーム構造が提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームへの接続部から前記サイドシルへの接続部に向かって前後方向幅が増加する三角形状であることを特徴とする車体フレーム構造が提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記アウトリガー、前記トンネルフレーム、前記エクステンションおよび前記フロアフレームの上面を覆うフロアパネルは、前記サイドシルおよび前記アウトリガーの接続部を中心とする波紋状のビードを備え、前記フロアフレームは前記ビードの中央を横断する方向に延びることを特徴とする車体フレーム構造が提案される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、フロントサイドフレームに入力された衝突荷重の一部はアウトリガーを介してサイドシルに伝達され、他の一部はエクステンションを介してトンネルフレームに伝達される。このときフロントサイドフレームの後端とサイドシルの前端とは左右方向にオフセットしているため、アウトリガーにはサイドシルの前端を支点とする曲げモーメントが作用するが、フロアフレームの前端がアウトリガーの後縁に直角に接続されて前記曲げモーメントを効率的に支持しており、かつフロアフレームの後端がクロスメンバに接続されているので、細く軽量なフロアフレームでアウトリガーの剛性を充分に高め、前記衝突荷重を剛性の高いサイドシルに効率的に伝達して吸収することができる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、アウトリガーをフロントサイドフレームへの接続部からサイドシルへの接続部に向かって前後方向幅が増加する三角形状としたので、前記曲げモーメントに対するアウトリガーの剛性が更に高められる。これにより、フロントサイドフレームに入力される衝突荷重のうち、アウトリガーを介してサイドシルに伝達される荷重の割合が増加してエクステンションを介してトンネルフレームに伝達される荷重の割合が減少するので、エクステンションおよびトンネルフレームを軽量化して車体重量を軽減することができる。
【００１２】
また請求項３の構成によれば、フロアパネルにサイドシルおよびアウトリガーの接続部を中心とする波紋状のビードを形成したので、フロアフレームを細くして軽量化を図っても、ビードによりフロアパネルの剛性を高めることができる。またフロアフレームがビードの中央を横断する方向に延びることでフロアパネルの剛性を一層効果的に高めることができ、フロアパネルの板厚を減少させて車体重量を軽減することができるだけでなく、走行時におけるフロアパネルの面振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車体フレームを車体下面側から見た図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【図４】図１の４−４線断面図。
【図５】図１の５−５線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、自動車の車体フレームを車体下面側から見た図であって、エンジンルーム１１の左右両側部に前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１２，１２が配置されており、両フロントサイドフレーム１２，１２の前端間が左右方向に延びるフロントクロスメンバ１３で接続される。フロントサイドフレーム１２，１２には、エンジンやサスペンションを搭載するフロントサブフレーム（不図示）が支持される。
【００１６】
車体の左右両側部に前後方向に配置された左右一対のサイドシル１４，１４は、その前端が左右一対のフロントサイドフレーム１２，１２の後端に対し、左右方向外側かつ後方に位置しており、フロントサイドフレーム１２，１２の後端とサイドシル１４，１４の前端とが左右一対のアウトリガー１５，１５で接続される。アウトリガー１５，１５は、フロントサイドフレーム１２，１２の後端から左右方向外方かつ後方に向かって延びる概略三角形状の部材であり、その前後方向の幅はフロントサイドフレーム１２，１２との接続部ａ，ａからサイドシル１４，１４との接続部ｂ，ｂに向かって次第に増加している。
【００１７】
左右のサイドシル１４，１４に挟まれた車体中央部にフロアトンネル１６が前後方向に配置されており、フロアトンネル１６の左右両側縁に沿って左右一対のトンネルフレーム１７，１７が一体に形成される（図１および図２参照）。サイドシル１４，１４の断面積はトンネルフレーム１７，１７の断面積よりも大きく、サイドシル１４，１４の剛性はトンネルフレーム１７，１７の剛性よりも大幅に高くなっている（図２参照）。
【００１８】
フロントサイドフレーム１２，１２の後端から左右方向内方かつ後方に延びる左右一対のエクステンション１８，１８がトンネルフレーム１７，１７の前端に接続される。即ち、フロントサイドフレーム１２，１２の後端の接続部ａ，ａには、アウトリガー１５，１５の前端およびエクステンション１８，１８の前端がＹ字状に接続される。エクステンション１８，１８は、トンネルフレーム１７，１７の前端を前方に延長することで該トンネルフレーム１７，１７と一体に形成される（図１および図４参照）。
【００１９】
ダッシュボードロア２２は、鉛直方向に延びる鉛直部２２ａと水平方向に延びる水平部２２ｂとを備えており、アウトリガー１５，１５の前部が鉛直部２２ａの下端に接続されるとともに、エクステンション１８，１８の前端およびフロアトンネル１６の前端が水平部２２ｂの後端に接続される（図４および図５参照）。アウトリガー１５，１５は上面が開放した部材であり、その開放部をダッシュボードロア２２の水平部２２ｂで覆うことでボックス構造が構成される（図４および図５参照）。
【００２０】
左右方向に延びるクロスメンバ１９，１９によって、サイドシル１４，１４の前後方向中間部と、フロアトンネル１６およびトンネルフレーム１７，１７の前後方向中間部とが接続される（図１および図２参照）。トンネルフレーム１７，１７およびサイドシル１４，１４の間を前後方向に延びるフロアフレーム２０，２０は、その前半部が左右方向外側に屈曲してアウトリガー１５，１５の後縁に直角に接続され、その後端がクロスメンバ１９，１９に直角に接続される（図１および図５参照）。
【００２１】
トンネルフレーム１７，１７、エクステンション１８，１８およびフロアフレーム２０，２０の上面と、アウトリガー１５，１５の後部上面とが左右一対のフロアパネル２１，２１で覆われる。これにより、トンネルフレーム１７，１７およびフロアパネル２１，２１間にボックス構造が構成され（図２および図４参照）、エクステンション１８，１８およびフロアパネル２１，２１間にボックス構造が構成され（図４参照）、フロアフレーム２０，２０およびフロアパネル２１，２１間にボックス構造が構成される（図２および図５参照）。尚、アウトリガー１５，１５の上面のうち、前部はダッシュボードロア２２の水平部２２ｂで覆われるが、後部はフロアパネル２１，２１により覆われてボックス構造が構成される（図４および図５参照）
フロアパネル２１，２１の左右方向外端はサイドシル１４，１４の側面に接続され、フロアパネル２１，２１の左右方向内端はフロアトンネル１６の側面に接続される（図２参照）。
【００２２】
フロアパネル２１，２１には、サイドシル１４，１４とアウトリガー１５，１５との交点ｂ，ｂを中心とする複数の同心円状（波紋状）のビード２１ａ…が形成されており、フロアフレーム２０，２０は前記ビード２１ａ…の中央を横切る方向に延びている（図１および図５参照）。
【００２３】
図１において、正面衝突によりフロントサイドフレーム１２，１２に入力された衝突荷重Ｆ１，Ｆ１の一部の荷重Ｆ２，Ｆ２はアウトリガー１５，１５を介してサイドシル１４，１４に伝達され、他の一部の荷重Ｆ３，Ｆ３はエクステンション１８，１８を介してトンネルフレーム１７，１７に伝達される。このとき、車体の左右両側部に位置するサイドシル１４，１４は、車体の中央部に位置するトンネルフレーム１７，１７に比べて断面積が大きく剛性も高いため、フロントサイドフレームに入力された衝突荷重Ｆ１，Ｆ１のうち、サイドシル１４，１４に伝達される荷重Ｆ２，Ｆ２の比率をトンネルフレーム１７，１７に伝達される荷重Ｆ３，Ｆ３の比率よりも大きくすることが望ましく、そのためにはアウトリガー１５，１５の剛性を充分に高める必要がある。
【００２４】
図１に示すように、フロントサイドフレーム１２，１２に入力された衝突荷重Ｆ１，Ｆ１により、アウトリガー１５，１５にはサイドシル１４，１４との接続部ｂ，ｂを中心とする曲げモーメントＭ，Ｍが作用し、この曲げモーメントＭ，Ｍによってアウトリガー１５，１５が変形してしまうと、衝突荷重Ｆ１，Ｆ１をフロントサイドフレーム１２，１２からサイドシル１４，１４に効率的に伝達することができなくなる。仮に、前記曲げモーメントＭ，Ｍをエクステンション１８，１８の荷重Ｆ３，Ｆ３の反力により支持しようとすると、エクステンション１８，１８およびトンネルフレーム１７，１７の重量が増加する問題がある。
【００２５】
それに対し、本実施の形態では、アウトリガー１５，１５の後縁とクロスメンバ１９とをフロアフレーム２０，２０により接続し、かつフロアフレーム２０，２０の前端をアウトリガー１５，１５の後縁に対して直交させたので、衝突荷重Ｆ１，Ｆ１によりアウトリガー１５，１５に加わる曲げモーメントＭ，Ｍを、その曲げモーメントＭ，Ｍの方向に延びるフロアフレーム２０，２０の荷重Ｆ４，Ｆ４の反力で効率的に支持することで、細く軽量なフロアフレーム２０，２０を追加するだけで、かつエクステンション１８，１８やトンネルフレーム１７，１７を特に補強することなく、アウトリガー１５，１５の剛性を高めることができる。これにより、車体重量の増加を回避しながら、衝突荷重Ｆ１，Ｆ１の大部分を高剛性のサイドシル１４，１４に伝達して効率的に吸収することができる。
【００２６】
またフロアパネル２１，２１にサイドシル１４，１４とアウトリガー１５，１５との交点ｂ，ｂを中心とする波紋状のビード２１ａ…を形成したことで、フロアフレーム２０，２０を細く軽量なものとしてもフロアパネル２１，２１の剛性が高められる。特に、フロアフレーム２０，２０が前記ビード２１ａ…の中央を横切る方向に延びていることでフロアパネル２１，２１の剛性が更に高められ、その板厚を薄くして重量を軽減しながら必要な剛性を確保することで、走行時のフロアパネル２１，２１の面振動を防止することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１２        フロントサイドフレーム
１４        サイドシル
１５        アウトリガー
１６        フロアトンネル
１７        トンネルフレーム
１８        エクステンション
１９        クロスメンバ
２０        フロアフレーム
２１        フロアパネル
２１ａ      ビード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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