(57)【要約】【課題】  剛性を確保しつつ衝撃荷重を効率的に吸収できる車体フレーム構造を提供する。【解決手段】  アルミニウム系材料の前部フレーム部材３０の基端部３０ａを鉄系材料の後部フレーム部材１１の先端部１１ａに連結するフロントサイドフレーム１０であって、前部フレーム部材３０を、隔壁３１を介して連結する断面六角形の上部フレーム部３２と下部フレーム部４２の稜線部３３ａと４３ａを内側壁４８で連結すると共に稜線部３５ａと４４ａを外側壁４９によって連結した断面八角形の押出部材によって形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面形状の第２フレーム部材の基端部を第１フレーム部材の先端部に連結する車体フレーム構造において、
上記第２フレーム部材は、
隔壁、該隔壁の内側端から車体内方に向かって斜め上方に延在する第１内側傾斜壁、該第１内側傾斜壁の上端から車体外方に向かって斜め上方に延在する第２内側傾斜壁、上記隔壁の外側端から車体外方に向かって斜め上方に延在する第１外側傾斜壁、該第１外側傾斜壁の上端から車体内方に向かって斜め上方に延在する第２外側傾斜壁、上記第２内側傾斜壁の上端と第２外側傾斜壁の上端との間に掛け渡された上側壁とが連結して断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の上部フレーム部と、
上記隔壁、該隔壁の内側端から車体内方に向かって斜め下方に延在する第３内側傾斜壁、第３内側傾斜壁の下端から車体外方に向かって斜め下方に延在する第４内側傾斜壁、上記隔壁の外側端から車体外方に向かって斜め下方に延在する第３外側傾斜壁、該第３外側傾斜壁の下端から車体内方に向かって斜め下方に延在する第４外側傾斜壁、上記第４内側傾斜壁の下端と第４外側傾斜壁の下端との間に掛け渡された下側壁とが連結して断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の下部フレーム部と、
上記第１内側傾斜壁と第２内側傾斜壁とを連結する稜線部及び上記第３内側傾斜壁と第４内側傾斜壁とを連結する稜線部を連結する内側壁と、
上記第１外側傾斜壁と第２外側傾斜壁とを連結する稜線部及び上記第３外側傾斜壁と第４外側傾斜壁とを連結する稜線部を連結する外側壁とを備えた断面略八角形の閉断面形であることを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項２】
上記第１フレーム部材が鉄系材料によって形成され、第２フレーム部材がアルミニウム系材料によって形成されたことを特徴とする請求項１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、車体フレーム構造に関し、特にフレーム部材を連結して構成された車体フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、他の自動車や物体に衝突或いは接触した際に塑性変形によって衝撃荷重を吸収する車体フレームとして、加えられた衝撃荷重を連続的に進行する座屈変形によって吸収する車体フレーム構造が種々提案されている。例えば、押出成形されたアルミニウム系材料で内部が中空部となる矩形断面形状の車体フレームに、その軸方向から衝撃荷重が入力すると、隣り合った側壁がそれぞれ内側及び外側に変形し、かつ内側及び外側への変形が軸方向に関して交互に生じて折り畳まれるように順次規則的な座屈変形が連続化して衝撃荷重を吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１６９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、車両の走行に伴い車体フレームには種々の荷重が繰り返し入力されることから、走行安定性及び操縦性を確保するには車体フレームに十分な剛性が要求される。このために矩形断面形状の車体フレームの側壁間に中空部を区画する隔壁を設けて断面日字状或いは目字状にして車体フレームの剛性を確保することがある。
【０００５】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、更に、断面日の字より効果的な、剛性を確保しつつ衝撃荷重を効率的に吸収できる車体フレーム構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する請求項１に記載の車体フレーム構造の発明は、閉断面形状の第２フレーム部材の基端部を第１フレーム部材の先端部に連結する車体フレーム構造において、上記第２フレーム部材は、隔壁、該隔壁の内側端から車体内方に向かって斜め上方に延在する第１内側傾斜壁、該第１内側傾斜壁の上端から車体外方に向かって斜め上方に延在する第２内側傾斜壁、上記隔壁の外側端から車体外方に向かって斜め上方に延在する第１外側傾斜壁、該第１外側傾斜壁の上端から車体内方に向かって斜め上方に延在する第２外側傾斜壁、上記第２内側傾斜壁の上端と第２外側傾斜壁の上端との間に掛け渡された上側壁とが連結して断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の上部フレーム部と、上記隔壁、該隔壁の内側端から車体内方に向かって斜め下方に延在する第３内側傾斜壁、第３内側傾斜壁の下端から車体外方に向かって斜め下方に延在する第４内側傾斜壁、上記隔壁の外側端から車体外方に向かって斜め下方に延在する第３外側傾斜壁、該第３外側傾斜壁の下端から車体内方に向かって斜め下方に延在する第４外側傾斜壁、上記第４内側傾斜壁の下端と第４外側傾斜壁の下端との間に掛け渡された下側壁とが連結して断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の下部フレーム部と、上記第１内側傾斜壁と第２内側傾斜壁とを連結する稜線部及び上記第３内側傾斜壁と第４内側傾斜壁とを連結する稜線部を連結する内側壁と、上記第１外側傾斜壁と第２外側傾斜壁とを連結する稜線部及び上記第３外側傾斜壁と第４外側傾斜壁とを連結する稜線部を連結する外側壁とを備えた断面八角形の閉断面形であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の車体フレーム構造において、上記第１フレーム部材が鉄系材料によって形成され、第２フレーム部材がアルミニウム系材料によって形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、第２フレーム部材を断面八角形状にすることによって、多くの稜線部が形成され、衝撃荷重を効率的に吸収することができる。また、強度、成形性、溶接性及びコストに優れた鉄系材料によって第１フレーム部材を形成し、軽量でかつ塑性変形による衝撃吸収に優れたアルミニウム系材料によって第２フレーム部材を形成することによって、より車体剛性が確保できると共に、第２フレーム部材に軸方向の圧縮荷重が入力されたときの衝撃荷重を効率的に吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明による車体フレーム構造の実施の形態を、フロントサイドフレームを例に図を参照して説明する。
【００１０】
図１は自動車の車体前部の概要を示す斜視図であり、図２は図１のＡ部分解斜視図、図３は図１のＩ−Ｉ線断面図、図４は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお矢印Ｆは車体前方方向を示している。
【００１１】
車体１の前部分は、図１に要部を示すように車幅方向に延在するトーボード２によって車室ＲとエンジンルームＥとに区画され、後部がトーボード２の下部から図示しないフロアパネルの下面に亘って取り付けられてエンジンルームＥの両側に沿って車体前方方向Ｆに延在する左右一対の車体フレームであるフロントサイドフレーム１０と、トーボード２の上部から車体前方方向Ｆに延在する左右一対のフロントアッパフレーム３を備え、フロントサイドフレーム１０とフロントアッパフレーム３との間にフロントサスペンション用のストラットタワー５が組み付けられている。
【００１２】
フロントサイドフレーム１０は、図１及び図２に示すように、後部がトーボード２の下部からフロアパネルの下面に亘って取り付けられて車体前方方向Ｆに延在する鉄系材料の第１フレーム部材である後部フレーム部材１１と、この後部フレーム部材１１の前端に連結されて車体前方方向Ｆに延在するアルミニウム系材料の第２フレーム部材である前部フレーム部材３０によって構成されている。
【００１３】
後部フレーム部材１１は、図２及び図３に示すように内側壁１３の上端縁から車体外方に向かって斜め上方に折曲形成された上部傾斜側壁１４、上部傾斜側壁１４の上端縁から車体外方に折曲形成されて上側壁１５、内側壁１３の下端縁から車体外方に向かって斜め下方に折曲形成された下部傾斜側壁１６、下部傾斜側壁１６の下端縁から車体外方に折曲形成された下側壁１７を有し、上側壁１５の端縁及び下側壁１７の端縁にそれぞれ上部フランジ１５ａ及び下部フランジ１７ａが折曲形成された断面略コ字状乃至Ｃ字状で車体前後方向に延在するインナパネル１２と、外側壁２３の上端縁から車体内方に向かって斜め上方に折曲形成された上部傾斜側壁２４、上部傾斜側壁２４の上端縁から車体内方に折曲形成された上側壁２５、外側壁２３の下端縁から車体内方に向かって斜め下方に折曲形成された下部傾斜側壁２６、下部傾斜側壁２６の下端縁から車体内方に折曲形成された下側壁２７を有し、上側壁２５の端縁及び下側壁２７の端縁にそれぞれ上部フランジ２５ａ及び下部フランジ２７ａが折曲形成された断面略コ字状乃至Ｃ字状で車体前後方向に延在するアウタパネル２２とによって構成され、インナパネル１２及びアウタパネル２２の各上部フランジ１５ａと２５ａ及び下部フランジ１７ａと２７ａを溶接結合することによって、図３に図１のＩ−Ｉ線断面図を示すように断面八角形で車体前後方向に連続する閉断面形状に形成されている。
【００１４】
更に、インナパネル１２の上側傾斜側壁１４、下側傾斜側壁１６及びアウタパネル２２の上側傾斜側壁２４、下側傾斜側壁２６の前端近傍にそれぞれ取付孔１４ａ、１６ａ、２４ａ、２６ａが穿設されている。
【００１５】
一方、前部フレーム部材３０は、図２、図３及び図４に示すように、隔壁３１と、隔壁３１の内側端に形成された稜線部３１ａから車体内方に向かって斜め上方に延在する第１内側傾斜壁３３、第１内側傾斜壁３３の上端に形成された稜線部３３ａから車体外方に向かって斜め上方に延在する第２内側傾斜壁３４と、隔壁３１の外側端に形成された稜線部３１ｂから車体外方に向かって斜め上方に延在する第１外側傾斜壁３５と、第１外側傾斜壁３５の上端に形成された稜線部３５ｂから車体内方に向かって斜め上方に延在する第２外側傾斜壁３６と、第２内側傾斜壁３４の上端に形成された稜線部３４ａと第２外側傾斜壁３６の上端に形成された稜線部３６ｂとの間に掛け渡された上側壁３７とによって形成された断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の上部フレーム部３２を有している。
【００１６】
隔壁３１の内側端に形成された稜線部３１ａから車体内方に向かって斜め下方に延在する第３内側傾斜壁４３、第３内側傾斜壁４３の下端に形成された稜線部４３ａから車体外方に向かって斜め下方に延在する第４内側傾斜壁４４と、隔壁３１の外側端に形成された稜線部３１ｂから車体外方に向かって斜め下方に延在する第３外側傾斜壁４５と、第３外側傾斜壁４５の下端に形成された稜線部４５ｂから車体内方に向かって斜め下方に延在する第４外側傾斜壁４６と、第４内側傾斜壁４４の下端に形成された稜線部４４ａと第４外側傾斜壁４６の下端に形成された稜線部４６ｂとの間に掛け渡された下側壁４７とによって形成された断面六角形で車体前後方向に連続する閉断面形状の下部フレーム部４２を有している。
【００１７】
この隔壁３１を共有する断面六角形の上部フレーム部３２と下部フレーム部４２の稜線部３３ａと４３ａ及び稜線部３５ｂと４５ｂがそれぞれ内側壁４８及び外側壁４９によって連結されている。
【００１８】
このように形成された前部フレーム部材３０は、図３に示すように、内側壁４８、第２内側傾斜壁３４、上側壁３７、第２外側傾斜壁３６、外側壁４９、第４外側傾斜壁４６、下側壁４７、第４内側傾斜壁４４の各側壁が順に連続する断面八角形の閉断面形状で、内部が隔壁３１及び第１内側傾斜壁３３、第１外側傾斜壁３５、第３内側傾斜壁４３、第３外側傾斜壁４５によって上下に区画されている。
【００１９】
そして、前側フレーム部材３０の基端部３０ａを後部フレーム部材１１の先端部１１ａより中空部２８に挿入することによって、前部フレーム部材３０の内側壁４８、第２内側傾斜壁３４、第４内側傾斜壁４４がそれぞれインナパネル１２の内側壁１３、上部傾斜側壁１４、下部傾斜側壁１６に嵌合し、外側壁４９、第２外側傾斜壁３６、第４外側傾斜壁４６がそれぞれアウタパネル２２の外側壁２３、上部傾斜側壁２４、下部傾斜側壁２６に嵌合すると共に、上側壁３７がインナパネル１２及びアウタパネル２２の上側壁１５と２５に、下側壁４７がインナパネル１２及びアウタパネル２２の下側壁１７と２７に嵌合可能に形成されている。このような前部フレーム部材３０は、生産性に優れたアルミニウム系材料の押出成形によって容易に製造できる。
【００２０】
また、前部フレーム部材３０の基端３０ａにおいて、第２内側傾斜壁３４及び第４内側傾斜壁４４にそれぞれインナパネル１２の上部傾斜側壁１４、下部傾斜側壁１６に穿設された取付孔１４ａ、１６ａに対応するねじ穴３４ｃ、４４ｃが形成されている。同様に第２外側傾斜壁３６及び第４外側傾斜壁４６にアウタパネル２２の上部傾斜側壁２４、下部傾斜側壁２６に穿設された取付孔２４ａ、２６ａに対応するねじ穴３６ｃ、４６ｃが形成されている。
【００２１】
そして、各取付孔１４ａ、１６ａ、２４ａ、２６ａから挿入してそれぞれねじ穴３４ｃ、４４ｃ、３６ｃ、４６ｃに螺合するボルト５０によって嵌合するインナパネル１２の上部傾斜側壁１４、下部傾斜側壁１６と第２内側傾斜壁３４、第４内側傾斜壁４４がそれぞれ締結し、アウタパネル２２の上部傾斜側壁２４、下部傾斜側壁２６と第２外側傾斜壁３６、第４外側傾斜壁４６がそれぞれ締結して後部フレーム部材１０の先端部１０ａに前部フレーム部材３０の基端部３０ａが連結される。
【００２２】
このように構成されたフロントサイドフレーム１０において、例えば、図５に示すように仮想線で示すように、前部フレーム部材３０の第２内側傾斜壁３４が内側に変形し内側壁４８が外側に変形すると、稜線部３３ａに矢印で示す回転モーメントが発生して第１内側傾斜壁３３が外側に変形する。内側壁４８が外側に変形し第４内側傾斜壁４４が内側に変形すると稜線部４３ａに矢印で示す回転モーメントが発生して第３内側傾斜壁４３が外側に変形する。同様に、第２外側傾斜壁３６が内側に変形し外側壁４９が外側に変形すると、稜線部３５ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して第１外側傾斜壁３５が外側に変形する。
【００２３】
また、外側壁４９が外側に変形し第４外側傾斜壁４６が内側に変形する稜線部４５ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して第３外側傾斜壁４５が外側に変形する。第２内側傾斜壁３４及び第２外側傾斜壁３６が内側に変形すると稜線部３４ａ及び稜線部３６ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して上側壁２４が外側に変形する。同様に、第４内側傾斜壁４４及び第４外側傾斜壁４６が内側に変形すると下側壁４７が外側に変形する。これらの変形は前部フレーム部材３０の軸方向に対して車幅方向において左右対称に変形し、かつ上下方向においても対称に変形する。
【００２４】
一方、図６に示すように仮想線で示すように、前部フレーム部材３０の第２内側傾斜壁３４が外側に変形し内側壁４８が内側に変形すると、稜線部３３ａに矢印で示す回転モーメントが発生して第１内側傾斜壁３３が内側に変形する。内側壁４８が内側に変形し第４内側傾斜壁４４が外側に変形すると稜線部４３ａに矢印で示す回転モーメントが発生して第３内側傾斜壁４３が内側に変形する。同様に、第２外側傾斜壁３６が外側に変形し外側壁４９が内側に変形すると、稜線部３５ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して第１外側傾斜壁３５が内側に変形する。また、外側壁４９が内側に変形し第４外側傾斜壁４６が外側に変形する稜線部４５ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して第３外側傾斜壁４５が内側に変形する。第２内側傾斜壁３４及び第２外側傾斜壁３６が外側に変形すると稜線部３４ａ及び稜線部３６ｂに矢印で示す回転モーメントが発生して上側壁２４が内側に変形する。同様に、第４内側傾斜壁４４及び第４外側傾斜壁４６が外側に変形すると下側壁４７が内側に変形する。
【００２５】
従って、車体前方からの衝撃荷重Ｐによって前部フレーム部材３０に軸方向の圧縮荷重が入力されると、基端部３０ａが後部フレーム部材１１の先端部１１ａに支持された前部フレーム部材３０の第１内側傾斜壁３３、第３内側傾斜壁４３、第１外側傾斜壁３５、第３外側傾斜壁４５の変形に伴って、隔壁３１に拘束されることなく前部フレーム部材３０の隣り合った第２内側傾斜壁３４と内側壁４８、内側壁４８と第４内側傾斜壁４４、第４内側傾斜壁４４と下側壁４７、下側壁４７と第４外側傾斜壁４６，第４外側傾斜壁４６と外側壁４９、外側壁４９と第２外側傾斜壁３６、第２外側傾斜壁３６と上側壁３７、及び上側壁３７と第２内側傾斜壁３４は、それぞれ内側及び外側に交互に変形し、かつ内側及び外側への変形が前部フレーム部材３０の軸方向に関して交互に折り畳まれるように順次変形する規則的な座屈変形が円滑に連続し、衝撃荷重を効率的に吸収することができる。
この前部フレーム部材３０の座屈変形は、前部フレーム部材３０の車幅方向及び上下方向において略対称形に変形することから、前部フレーム部材３０の軸方向に対する湾曲及び折曲変形等の挙動が抑制され、前部フレーム部材３０はその軸方向に沿って保持され、より安定した規則的な座屈変形が得られ、より効率的な衝撃荷重の吸収特性が確保できる。
【００２６】
なお、鉄系材料の後部フレーム部材１１とアルミニウム系材料の前部フレーム部材３０との間の電気化学的腐食、即ち電食の発生を防止或いは抑制するために前部フレーム部材３０の表面に電着塗装等により絶縁被膜を形成する絶縁処理を施すことが好ましい。
【００２７】
従って、このように構成されたフロントサイドフレーム１０は、多数の稜線部が形成されて衝撃荷重を効率的に吸収できると共に、強度、成形性、溶接性及びコストに優れた鉄系材料の後部フレーム部材１１と、軽量でかつ塑性変形による衝撃吸収に優れたアルミニウム系材料の押出成形部材によって形成された前部フレーム部材３０とを連結し、かつ前部フレーム部材３０が中空部を隔壁３１によって区画して剛性が確保されて車体剛性が確保でき、車両の走行安定性が確保できる。一方、前部フレーム部材３０に軸方向の圧縮荷重が入力されたときには隔壁３１に拘束されることなく閉断面形状の形成された隣り合う第２内側傾斜壁３４、内側壁４８、第４内側傾斜壁４４、下側壁４７、第４外側傾斜壁４６、外側壁４９、第２外側傾斜壁３６、第２外側傾斜壁３６、上側壁３７の各側壁がそれぞれ内側及び外側に変形し、かつ内側及び外側への変形軸方向に関して交互に折り畳まれるように順次変形する規則的な座屈変形が円滑に得られ、衝撃荷重を効率的に吸収することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では後部フレーム部材１１と前部フレーム部材３０をボルト結合したが、溶接結合することも可能である。
【００２９】
また、上記実施の形態ではフロントサイドフレーム１０を例に説明したが、リヤサイドフレームやフロントアッパサイドフレーム等他の車体フレームに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による車体フレーム構造の実施の形態の概要を示す車体前部の要部斜視図である。
【図２】図１のＡ部分解斜視図である。
【図３】図３は図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図５】前部フレーム部材の作用を説明する図である。
【図６】同じく、前部フレーム部材の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      車体
１０    フロントサイドフレーム（車体フレーム）
１１    後部フレーム部材（第１フレーム部材）
１２    インナパネル
１３    内側壁
１４    上部傾斜側壁
１５    上側壁
１６    下部傾斜側壁
１７    下側壁
１７ａ  下部フランジ
２２    アウタパネル
２３    外側壁
２４    上部傾斜側壁
２５    上側壁
２６    下部傾斜側壁
２７    下側壁
２８    中空部
３０    前部フレーム部材（第２フレーム部材）
３１    隔壁
３２    上部フレーム部
３３    第１内側傾斜壁
３４    第２内側傾斜壁
３５    第１外側傾斜壁
３６    第２外側傾斜壁
３７    上側壁
３１ａ３３ａ、３４ａ、３１ｂ、３５ｂ、３６ｂ    稜線部
４２    下部フレーム部
４３    第３内側傾斜壁
４３    第３内側傾斜壁
４４    第４内側傾斜壁
４５    第３外側傾斜壁
４６    第４外側傾斜壁
４７    下側壁
４３ａ、４４ａ、４５ｂ、４６ｂ    稜線部
４８    内側壁
４９    外側壁
【図１】
2005225253.tif 000003
【図２】
2005225253.tif 000004
【図３】
2005225253.tif 000005
【図４】
2005225253.tif 000006
【図５】
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【図６】
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