JP2009018724A - Vehicle body frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の車室や燃料タンク収納部を衝突荷重から保護するための車体フレーム構造に関する。 The present invention relates to a vehicle body frame structure for protecting a vehicle compartment and a fuel tank housing portion from a collision load.
車体前部にU字型フレームよりなる衝突力吸収分散手段およびV字型フレームよりなる衝突力分散補強手段を前後方向に並置し、U字型フレームの変形により正面衝突の荷重を吸収するとともに、V字型フレームにより衝突荷重をエンジンクロスメンバからフロントフレームに伝達することで、フロントフレームの変形を抑制して該フロントフレームの車室内侵入を防止するものが、下記特許文献1により公知である。
ところで上記従来のものは、車体前部のエンジンルームに、既存のフロントフレーム以外にU字型フレームおよびV字型フレームを追加して設ける必要があるため、車体重量が増加して燃料消費量が増加するだけでなく、車体中心線上に配置されたU字型フレームおよびV字型フレームがエンジン搭載の邪魔になり、しかもエンジンルームが前後方向に長くなって車室の空間を圧迫する問題があった。 By the way, in the above-mentioned conventional one, it is necessary to provide a U-shaped frame and a V-shaped frame in addition to the existing front frame in the engine room at the front part of the vehicle body. In addition to the increase, there is a problem that the U-shaped frame and V-shaped frame arranged on the center line of the vehicle body interfere with the engine mounting, and the engine room becomes longer in the front-rear direction and compresses the space in the passenger compartment. It was.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の衝突時の衝突荷重の吸収と車室の保護とを、車体重量を増加させることなく両立させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to achieve both absorption of a collision load at the time of a vehicle collision and protection of a passenger compartment without increasing the weight of the vehicle body.
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、自動車の車体の保護エリアが、車体前後方向に延びる左右一対の縦部材と、車幅方向に延びる前後一対の横部材と、前記縦部材および横部材の端部を斜めに連結する4個の傾斜部材とを有する八角形フレームを備え、前記保護エリアに接続されて車体前後方向端部に位置するエネルギー吸収エリアが、車体前後方向に向けてU字状に湾曲するU字状フレームを備えることを特徴とする車体フレーム構造が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a vehicle body protection area includes a pair of left and right vertical members extending in the vehicle longitudinal direction and a pair of front and rear horizontal members extending in the vehicle width direction. And an octagonal frame having four inclined members that obliquely connect the end portions of the vertical member and the horizontal member, and an energy absorption area that is connected to the protection area and positioned at the end portion in the longitudinal direction of the vehicle body, A vehicle body frame structure is proposed that includes a U-shaped frame that curves in a U-shape in the longitudinal direction of the vehicle body.
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、前記保護エリアが車室であり、前記エネルギー吸収エリアがエンジンルーム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。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記保護エリアが燃料タンク収納部であり、前記エネルギー吸収エリアがトランクルーム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。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle body frame structure characterized in that, in addition to the configuration of the first aspect, the protection area is a fuel tank housing portion and the energy absorption area is a trunk room. Proposed.
尚、実施の形態のエンジンルーム11およびトランクルーム16は本発明のエネルギー吸収エリアに対応し、実施の形態の車室13および燃料タンク収納部15は本発明の保護エリアに相当し、実施の形態のサイドシル14およびリヤサイドフレーム17は本発明の縦部材に対応し、実施の形態のダッシュボードロアクロスメンバ22、ミドルクロスメンバ24およびリヤクロスメンバ25は本発明の横部材に相当し、実施の形態のアウトリガー30b、ガセット38,39および拡幅部25aは本発明の傾斜部材に対応する。
The
請求項1の構成によれば、自動車の車体の保護エリアが、車体前後方向に延びる左右一対の縦部材と、車幅方向に延びる前後一対の横部材と、前記縦部材および横部材の端部を斜めに連結する4個の傾斜部材とを有する八角形フレームを備えるので、車体前後方向からの衝突荷重にも車体側方からの衝突荷重にも充分な剛性を確保して保護エリアの変形を最小限に抑えることができる。また保護エリアに接続されて車体前後方向端部に位置するエネルギー吸収エリアが、車体前後方向に向けてU字状に湾曲するU字状フレームを備えるので、オフセット衝突を含む車体前後方向からの衝突荷重を高剛性のU字状フレームの圧壊で効果的に吸収し、保護エリアの変形を一層効果的に防止することができる。しかも特別の補強部材を設ける必要がないので、重量の増加を伴わずに衝突荷重の吸収と車室の保護とを両立させることができる。
According to the configuration of
また請求項2の構成によれば、車室を保護エリアとし、エンジンルームをエネルギー吸収エリアとしたので、車体前方から入力される衝突荷重をエンジンルームのU字状フレームの圧壊で効果的に吸収し、かつ高剛性の八角形フレームで車室の変形を防止して乗員を保護することができる。 According to the second aspect of the present invention, the vehicle compartment is used as the protection area and the engine room is used as the energy absorption area, so that the collision load input from the front of the vehicle body is effectively absorbed by the collapse of the U-shaped frame in the engine room. The occupant can be protected by preventing the vehicle compartment from being deformed by the highly rigid octagonal frame.
また請求項3の構成によれば、燃料タンク収納部を保護エリアとし、トランクルームをエネルギー吸収エリアとしたので、車体後方から入力される衝突荷重をトランクルームのU字状フレームの圧壊で効果的に吸収し、かつ高剛性の八角形フレームで燃料タンク収納部の変形を防止して燃料タンクを保護することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the fuel tank housing portion is used as a protection area and the trunk room is used as an energy absorption area, the collision load input from the rear of the vehicle body is effectively absorbed by the collapse of the U-shaped frame of the trunk room. In addition, the highly rigid octagonal frame can protect the fuel tank by preventing deformation of the fuel tank housing portion.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図7は本発明の実施の形態を示すもので、図1は自動車の車体フレームを下面から見た図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図1の3部拡大図、図4は図3の4−4線断面図、図5は図1に保護エリアおよびエネルギー吸収エリアの形状を書き加えた図、図6は正面・後面衝突時および側面衝突時の荷重伝達経路を示す図、図7は正面衝突時のフロントサブフレームの変形を説明する図である。 1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view of a body frame of an automobile as viewed from below, FIG. 2 is a view taken in the direction of the arrow in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram in which the shapes of the protection area and the energy absorption area are added to FIG. 1, and FIG. 6 is a front / rear collision and a side collision. FIG. 7 is a diagram illustrating a load transmission path, and FIG. 7 is a diagram illustrating deformation of the front subframe at the time of a frontal collision.
図1および図2に示すように、自動車の車体フレームは、エンジンルーム11の左右両側部に沿って車体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と、車室13の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対のサイドシル14,14と、燃料タンク収納部15およびトランクルーム16の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレーム17,17と、フロントサイドフレーム12,12の前端から後上方に延び、左右のサイドシル14,14の前端から立ち上がる左右一対のフロントピラーロア18,18の上端に連結される左右一対のアッパーメンバ19,19と、車幅方向に延びてフロントサイドフレーム12,12の前端にフロントサイドフレームエクステンション20…を介して両端が接続されたフロントバンパービーム21と、車幅方向に延びて左右のフロントサイドフレーム12,12の後端間を接続するダッシュボードロアクロスメンバ22と、車幅方向に延びて左右のサイドシル14,14の前後方向中間部間を接続するフロントクロスメンバ23と、車幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム17,17の前端間を接続するミドルクロスメンバ24と、車幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム17,17の前後方向中間部間を接続するリヤクロスメンバ25と、車幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム17,17の後端間を接続するリヤバンパービーム26と、幅方向に延びてリヤクロスメンバ25およびリヤバンパービーム26間で左右のリヤサイドフレーム17,17を接続するリヤエンドフレーム27と、ダッシュボードロアクロスメンバ22からミドルクロスメンバ24へと延びるフロアトンネル28の左右両側に沿って延びる左右一対のセンターフレーム29,29と、フロントサイドフレーム12,12、サイドシル14,14およびセンターフレーム29,29を連結する左右一対の連結部材30,30と、左右のフロントサイドフレーム12,12の下部に支持されるフロントサブフレーム31とを備える。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the body frame of an automobile is provided on a pair of left and right
フロントサブフレーム31は、左右一対の縦フレーム32,32を前後一対の横フレーム33,34で四角枠状に接続して構成され、縦フレーム32,32の前端がゴムブッシュジョイント35,35を介してフロントサイドフレーム12,12の前端下面に弾性支持されるとともに、縦フレーム32,32の後端がゴムブッシュジョイント36,36を介して連結部材30,30の下面に弾性支持される。
The
次に、図1〜図4を参照して連結部材30,30の構造を説明する。左右の連結部材30,30は鏡面対称な形状を有するため、その一方について説明する。
Next, the structure of the connecting
図1に網掛けして示す連結部材30は、金属パネルをプレス成形した単一の部材で構成されるもので、前端に下向きにカップ状に突出するフロントサブフレーム取付部30aを備え、フロントサブフレーム取付部30aから車幅方向外側かつ後方に向かってアウトリガー30bが斜めに延びるとともに、フロントサブフレーム取付部30aから車幅方向内側かつ後方に向かってセンターフレームエクステンション30cが斜めに延びている。
The connecting
連結部材30のフロントサブフレーム取付部30aに隣接するセンターフレームエクステンション30cの車幅方向内面にダッシュボードロアクロスメンバ22の左右両端部が接続されるとともに、そこから斜め後方に延びるセンターフレームエクステンション30cの後端がセンターフレーム29の前端に接続される。また連結部材30のアウトリガー30bの前端がフロントサイドフレーム12の後端に接続され、後端がサイドシル14の前端に接続される。
The left and right ends of the dashboard
連結部材30のフロントサブフレーム取付部30aの内部には前記ゴムブッシュジョイント36が収納され、それを貫通するボルト37にフロントサブフレーム31の後部が支持される(図4参照)。尚、フロントサブフレーム31の前部も、同様の構造のゴムブッシュジョイント35(図1参照)を介してフロントサイドフレーム12の下面に支持される。
The
図1および図5を併せて参照すると明らかなように、第1の保護領域である車室13を囲むフレームは、平面視で八角形状に構成される。即ち、車体前後方向に延びる左右のサイドシル14,14と、車幅方向に延びるダッシュボードロアクロスメンバ22およびミドルクロスメンバ24と、サイドシル14,14の前端およびダッシュボードロアクロスメンバ22の左右両端を斜めに接続する左右のアウトリガー30b,30bと、サイドシル14,14の後端およびミドルクロスメンバ24の左右両端を斜めに接続する左右のガセット38,38とが、図5に太線Aで示すように全体として八角形を構成する。
As is apparent when referring to FIG. 1 and FIG. 5 together, the frame surrounding the
また第2の保護領域である燃料タンク収納部15を囲むフレームは、平面視で八角形状に構成される。即ち、車体前後方向に延びる左右のリヤサイドフレーム17,17と、車幅方向に延びるミドルクロスメンバ24およびリヤクロスメンバ25と、リヤサイドフレーム17,17の前端およびミドルクロスメンバ24の左右両端を斜めに接続する左右のガセット39,39と、リヤサイドフレーム17,17に接続されるリヤクロスメンバ25の左右両端を斜め前方に拡幅した拡幅部25a,25aとが、図5に太線Bで示すように全体として八角形を構成する。
Further, the frame surrounding the fuel
また車室13の前方に配置されて第1のエネルギー吸収領域を構成するエンジンルーム11を囲むフレームは、平面視で概ねU字状に形成される。即ち、フロントバンパービーム21は車体前方側に凸に湾曲しているため、そのフロントバンパービーム21と、その車幅方向両端から車体後方に延びるフロントサイドフレーム12,12およびアッパーメンバ19,19とは、図5に太線Cで示すように全体としてU字状を構成する。
A frame surrounding the
また燃料タンク収納部15の後方に配置されて第2のエネルギー吸収領域を構成するトランクルーム16を囲むフレームは、平面視で概ねU字状に形成される。即ち、リヤエンドフレーム27は車体後方側に凸に湾曲しているため、そのリヤエンドフレーム27と、その車幅方向両端から車体前方に延びるリヤサイドフレーム17,17とは、図5に太線Dで示すように全体としてU字状を構成する。
The frame surrounding the
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
図5および図6から明らかなように、車体前方側に凸に湾曲するフロントバンパービーム21と、その車幅方向両端から車体後方に延びるフロントサイドフレーム12,12およびアッパーメンバ19,19とは全体としてU字状を成すので、車両の衝突により車体前方から入力する衝突荷重に対して高い剛性を持ち、それが圧壊する際に大きな衝撃吸収効果を発揮することで、車室13の変形を最小限に抑えることができる。
As apparent from FIGS. 5 and 6, the
また車室13を囲むサイドシル14,14と、ダッシュボードロアクロスメンバ22およびミドルクロスメンバ24と、サイドシル14,14の前端およびダッシュボードロアクロスメンバ22の左右両端を斜めに接続する左右のアウトリガー30b,30bと、サイドシル14,14の後端およびミドルクロスメンバ24の左右両端を斜めに接続する左右のガセット38,38とが八角形のフレームを構成するので、四角形のフレームに比べて剛性が増加して車室13の変形が更に効果的に抑制される。何故ならば、外力に対して最も変形し難い形状は円形であり、八角形は四角形よりも円形に近いからである。この八角形のフレーム構造は、正面衝突時だでけでなく、サイドシル14,14側から荷重が入力する側面衝突時にも車室13の変形を最小限に抑えることができる。
The left and
同様に、車体後方側に凸に湾曲するリヤエンドフレーム27と、その車幅方向両端から車体前方に延びるリヤサイドフレーム17,17とは全体としてU字状を成すので、車両の衝突により車体後方から入力する衝突荷重に対して高い剛性を持ち、それが圧壊する際に大きな衝撃吸収効果を発揮することで、燃料タンク収納部15の変形を最小限に抑え、燃料タンクの損傷を防止することができる。
Similarly, the
また燃料タンク収納部15を囲むリヤサイドフレーム17,17と、車幅方向に延びるミドルクロスメンバ24およびリヤクロスメンバ25と、リヤサイドフレーム17,17の前端およびミドルクロスメンバ24の左右両端を斜めに接続する左右のガセット39,39と、リヤサイドフレーム17,17に接続されるリヤクロスメンバ25左右両端を斜め前方に拡幅した拡幅部25a,25aとが八角形のフレームを構成するので、四角形のフレームに比べて剛性が増加して燃料タンク収納部15の変形が更に効果的に抑制される。この八角形のフレーム構造は、後面衝突時だでけでなく、リヤサイドフレーム17,17側から荷重が入力する側面衝突時にも燃料タンク収納部15の変形を最小限に抑えることができる。
Further, the rear side frames 17 and 17 surrounding the fuel
車両の正面衝突時にフロントサイドフレーム12に後向きの荷重が作用すると、図3に示すように、その荷重は連結部材30を介してサイドシル14およびセンタフレーム29に伝達されて分散される。このとき、連結部材30のアウトリガー30bは車幅方向外側に向かって斜め後方に延びているため、それが車幅方向に真っ直ぐ延びている場合に比べて、フロントサイドフレーム12からの荷重を効率的にサイドシル14に伝達することができる。また連結部材30のセンターフレームエクステンション30cは車幅方向内側に向かって斜め後方に延びているため、それが車幅方向に真っ直ぐ延びている場合に比べて、フロントサイドフレーム12からの荷重を効率的にセンターフレーム29に伝達することができる。
When a rearward load is applied to the
しかも連結部材30は、フロントサブフレーム取付部30a、アウトリガー30bおよびセンターフレームエクステンション30cよりなる単一の部材で構成されるので、それらを別部材で構成して一体に結合する場合に比べて部品点数を削減することができるだけでなく、連結部材30の強度も増加する。尚、連結部材30の強度が必要な部分にブランクを重ね合わせて補強することも可能である。
Moreover, since the connecting
また連結部材30のセンターフレームエクステンション30cの前端にフロントサブフレーム取付部30aを設けたので、正面衝突時に連結部材30側からフロントサブフレーム31に反力を作用させ、図7に示すように、フロントサブフレーム31を折り曲げて衝突エネルギーを吸収しながら、車室13の変形を抑制することができる。
Further, since the front
更に、フロントサブフレーム31の後方には左右の前席が配置されるが、それら前席に着座した乗員の脚部の下方に対応する位置が強度の高い連結部材30,30で補強されているので、正面衝突の衝撃から乗員の脚部を保護することができる。
Further, left and right front seats are arranged behind the
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。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では本発明のフレーム構造を、前側のエンジンルーム11および車室13と、後側のトランクルームおよび燃料タンク収納部15とに適用しているが、その前後何れか一方だけに適用することができる。
For example, in the embodiment, the frame structure of the present invention is applied to the
また実施の形態ではガセット38,39をミドルクロスメンバ24と別部材で構成しているが、それらをミドルクロスメンバ24の両端を拡幅することで一体に形成しても良い。
In the embodiment, the
11 エンジンルーム(エネルギー吸収エリア)
13 車室(保護エリア)
14 サイドシル(縦部材)
15 燃料タンク収納部(保護エリア)
16 トランクルーム(エネルギー吸収エリア)
17 リヤサイドフレーム(縦部材)
22 ダッシュボードロアクロスメンバ(横部材)
24 ミドルクロスメンバ(横部材)
25 リヤクロスメンバ(横部材)
25a 拡幅部(傾斜部材)
30b アウトリガー(傾斜部材)
38 ガセット(傾斜部材)
39 ガセット(傾斜部材)
11 Engine room (energy absorption area)
13 Car compartment (protected area)
14 Side sill (vertical member)
15 Fuel tank storage (protection area)
16 Trunk room (energy absorption area)
17 Rear side frame (vertical member)
22 Dashboard lower cross member (transverse member)
24 Middle cross member (transverse member)
25 Rear cross member (transverse member)
25a Widening part (inclined member)
30b Outrigger (inclined member)
38 Gusset (Inclined member)
39 Gusset (Inclined member)
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