JPH06135355A

JPH06135355A - フレーム及び自動車の車体構造

Info

Publication number: JPH06135355A
Application number: JP4309786A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Osumi; 正宏大隅; Tetsuya Murakami; 哲也村上
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1994-05-17
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: KR100312373B1; JP3448882B2; KR940008994A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡単な構成でフレーム自体の長手方向の剛性
の強弱を変化させるフレームと、衝撃吸収を所定の変形
パターンで確実に行うことができ、車体重量の軽減を図
ることのできる自動車の車体構造を提供する。【構成】フレーム１は、車体内方に位置するインナパ
ネル２と、車体外方に位置するアウタパネル３とを接合
して形成されており、インナパネルは、断面略コ字形に
形成され底部２ｂと一対の側壁部２ｃとを備えた本体部
分と、先端に延設された一対のフランジ２ａとで形成さ
れる。また、アウタパネルは、断面略コ字形に形成され
て底部と一対の側壁部とを備えた本体部分と、一対のフ
ランジ３ａとで形成される。両パネルは、フランジをス
ポット溶接等で接合し、フレームを形成する。接合フラ
ンジ１ａは、フレームの長手方向に沿って幅方向の位置
をずらして形成され、幅方向端部から中央にまで変位し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のパネルが接合さ
れて閉断面に形成されフレーム、及び車体の左右に前後
方向に配置された該フレームを備えた自動車の車体構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の車体剛性を確保するため
に、車体両側部に車体長手方向に延びるフレームが設け
られており、車体前部のエンジンルーム側部に延びるフ
ロントサイドフレームは複数のパネル部材を接合した閉
断面に形成され、フロントクロスメンバ等を介してエン
ジン等を支持するとともに、正突等の長手方向の衝撃負
荷を受けたときにエンジンの後退量を抑制しながら、所
定の変形パターンで座屈変形することによって衝撃を吸
収して車室内の乗員への影響を軽減させることが行われ
ている。

【０００３】上述のフロントサイドフレームの閉断面形
状は、例えば実開平２− 24777号公報に示されるよう
に、断面略コ字形で、開放端に外側に延びるフランジ部
101ａを備えた車体内方に位置するインナパネル101
と、該インナパネル101 の開放側を覆ってフランジ部 1
01ａに接合される車体外方に位置するアウタパネル102
とから成り、略矩形閉断面に形成され、所定の変形パタ
ーンで座屈変形させるために、ビード103 が座屈変形す
る所定部位に設けられている（図参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフレームにおいては、座屈変形する部位にビードを
設ける工程が不可欠であるから、製造工程が複雑になる
とともに、所定の変形パターンで座屈変形させるために
要求されるビードの形状及びスポット溶接位置の設計が
難しく、製造コストの上昇が避けられないという問題が
あった。また、エンジン等を支持しているために、ビー
ドが設けられた座屈変形する部位以外の部分の剛性を確
保する必要があり、重量増加が避けられないという問題
があった。

【０００５】本発明の目的は、簡単な構成でフレーム自
体の長手方向の剛性の強弱を変化させ、座屈変形による
衝撃吸収を所定の変形パターンで確実に行うとともに、
車体重量の軽減を図ることのできるフレームを備えたフ
レーム及び自動車の車体構造を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のフレーム及び自動車の車体構造は、２枚のパ
ネル（例えば、インナパネルとアウタパネル）を接合し
て断面多角形に形成したフレームであって、両パネルの
接合部で、フレームの上面及び下面にフレーム長手方向
に延びる接合フランジの位置をフレーム長手方向の位置
に応じてフレーム幅方向に変位させる、或いは断面形状
をフレーム長手方向の位置に応じて変化させることによ
り、断面形状における曲折部の数をフレーム長手方向の
位置に応じて増減させ、フレームの剛性をフレーム長手
方向の位置に応じて異ならせるものである。また、上記
フレームを用いた自動車の車体構造であって、座屈変形
して衝撃を吸収する衝撃吸収部位と変形しない耐衝撃部
位とを備え、衝撃吸収部位におけるフレームの剛性を高
くし、耐衝撃部位におけるフレームの剛性を低くしたも
のであり、耐衝撃部位に別の部材を接合することにより
剛性を確保する。

【０００７】

【実施例】実施例を図に基づいて説明すると、図１乃至
図４において、フレーム１は、車体内方に位置するイン
ナパネル２と、車体外方に位置するアウタパネル３とを
接合して形成されており、接合部を挟んで対向するイン
ナパネル２の内底面とアウタパネル３の内底面との距離
をフレーム幅Ｈとする。インナパネル２は、車体外側に
向けて開放し、断面略コ字形に形成されて底部２ｂと一
対の側壁部２ｃ，２ｃとを備えた本体部分20と、本体部
分20の開放端、即ち側壁部２ｃ，２ｃの先端（即ち車体
外側端）に外方に延設された一対のフランジ２ａ，２ａ
とから形成されており、底部２ｂの内面から側壁部２ｃ
の先端までの寸法をインナパネル幅ｈ_iとする。また、
アウタパネル３は、車体内側に向けて開放し、断面略コ
字形に形成されて底部３ｂと一対の側壁部３ｃ，３ｃと
を備えた本体部分20と、本体部分20の開放端、即ち側壁
部３ｃ，３ｃの先端（即ち車体内側端）に外方に延設さ
れた一対のフランジ３ａ，３ａとから形成されており、
底部３ｂの内面から側壁部３ｃの先端までの寸法をアウ
タパネル幅ｈ_Oとする。インナパネル２とアウタパネル
３とは、断面の開放側を合わせてフランジ２ａとフラン
ジ３ａとをスポット溶接等で接合してフレーム長手方向
に延びる接合フランジ１ａを設け、フレーム１を形成す
る。

【０００８】インナパネル２のインナパネル幅ｈ_iとア
ウタパネル３のアウタパネル幅ｈ_Oの和をＨに保持（ｈ
_i＋ｈ_O＝Ｈ）しながら、インナパネル幅ｈ_iを零から
Ｈまでの範囲（０≦ｈ_i≦Ｈ）で連続的に変化させると
ともに、アウタパネル幅ｈ_Oを零からＨまでの範囲（０
≦ｈ_O≦Ｈ）で連続的に変化させることにより、フラン
ジ２ａと３ａが接合された接合フランジ１ａがフレーム
１の長手方向に沿って幅方向の位置をずらして形成され
るもので、本実施例ではインナパネル幅ｈ_iをＨ／２≦
ｈ_i≦Ｈ、アウタパネル幅ｈ_Oを０≦ｈ_O≦Ｈ／２とし
ており、図３に示す位置において、接合フランジはフレ
ーム１の中央に形成されている（図１参照）。例えば、
アウタパネル幅ｈ_O＝０とすると、インナパネル幅ｈ_i
＝Ｈとなり、側壁部３ｃ，３ｃがなくなってアウタパネ
ル３は平板となって（図２参照）、フランジ１ａが最も
車体外側に位置し、また、アウタパネル幅ｈ_Oとインナ
パネル幅ｈ_iとを等しく、ｈ_O＝ｈ_i＝Ｈ／２とすると
接合フランジ１ａがフレーム１の中央に位置する（図３
参照）。

【０００９】上述の構成によると、図２に示される接合
フランジがフレーム１の端部に位置する断面において
は、インナパネル２の折曲部は、底部２ｂと側壁部２
ｃ，２ｃの接続部２ｄ，２ｄと、側壁部２ｃ，２ｃとフ
ランジ２ａ，２ａの接続部２ｅ，２ｅの４個であり、ア
ウタパネル３の折曲部は零であるから、全体としての折
曲部の数は４個である。一方、図３に示される接合フラ
ンジ１ａがフレーム１の端部からずれた位置にある断面
においては、インナパネル２の折曲部は、底部２ｂと側
壁部２ｃ，２ｃの接続部２ｄ，２ｄと、側壁部２ｃ，２
ｃとフランジ２ａ，２ａの接続部２ｅ，２ｅの４個であ
り、アウタパネル３の折曲部は、底部３ｂと側壁部３
ｃ，３ｃの接続部３ｄ，３ｄ、及び側壁部３ｃ，３ｃと
フランジ３ａ，３ａの接続部３ｅ，３ｅの４個であるか
ら、全体としての折曲部の数は８個となる。

【００１０】中空フレームにおいては、断面内における
折曲部の数が多い、即ち稜線の数が多い方がフレームと
しての強度、剛性が増大するものであるから、フレーム
１の上記図３に示された断面形状を備えた部分の方が、
図２に示された断面形状を備えた部分よりも大きな強度
を備えることができるものであり、フランジ１ａの一を
変更することにより、フレーム１の長手方向において、
位置により強度、剛性を変化させることができる。

【００１１】なお、接合フランジ１ａがフレーム１の端
部から中央方向にずれた部位において、アウタパネル３
の上部側壁部３ｃを、開放側即ちインナパネル２側に開
くように傾斜させることにより、フレーム１の上方に空
間を確保することができ、スポット溶接を容易に行うこ
とができるものであり、接合フランジ１ａがフレーム１
の端部から中央方向にずれた部位全体にわたって傾斜さ
せたものと、スポット溶接位置のみカットして複数の切
欠凹所を形成したものとがあり、後者においては切欠凹
所を潰れビードとして用いることができる。特に潰れビ
ードとして用いる場合には、アウタパネル３の上部側壁
部３ｃに限らず、下部側壁部３ｃにも上部側壁部３ｃに
対応する位置に複数の切欠凹所を形成すると良く、さら
に、インナパネル２の両側壁部２ｃ，２ｃに、アウタパ
ネル３に設けられた隣あった切欠凹所の中間位置に対応
して、複数の切欠凹所を設ける、即ちインナパネル２に
設けられた切欠凹所とアウタパネル３に設けられた切欠
凹所とを千鳥に配設することにより、長手方向の荷重を
受けたときに確実に座屈変形を生じて衝撃を吸収するこ
とができる。

【００１２】上記構成について詳述すると、図５に示す
ように、断面が矩形のフレーム１において、インナパネ
ル２の上部フランジ21ａ及びアウタパネル３の上部フラ
ンジ31ａをアウタパネル３側に傾斜させても良く、こう
することにより、インナパネル２のインナパネル幅ｈ_i
＝Ｈとなる位置、即ちフレーム１の端部に接合フランジ
が形成される位置の断面で、インナパネル２の上部フラ
ンジ21ａ及びアウタパネル３の上部フランジ31ａの曲折
部がそれぞれ１個ずつ、全体として２個増加させること
ができる。また、図６に示すように、接合フランジ１ａ
がフレーム１の端部から中央方向にずれた部位にあるフ
レーム１において、上面のフランジ１ａを外側に傾斜さ
せるとともに、アウタパネル３の上部側壁部31ｂを外側
に傾斜させることにより、フレーム１の上方に空間を確
保することができ、スポット溶接作業を容易に行うこと
ができる。さらに、図７に示すように、接合フランジが
フレーム１の端部から中央方向にずれた部位にあるフレ
ーム１において、フランジ１ａを外側に傾斜させるとと
もに、アウタパネル３の上部側壁部31ｂの、スポット溶
接を行う位置に対応して切欠凹所31ｃを外側に傾斜させ
て設けることにより、フレーム１の上方に空間を確保す
ることができるから、スポット溶接作業を容易にし、軸
方向に圧縮変形される際に、スポット溶接位置における
切欠凹所31ｃが潰れビードとしての効果を備える。

【００１３】さらに、フレーム１の断面形状として、上
記実施例では矩形断面としたが、矩形に限られるもので
はなく、五角形、六角形、八角形等の多角形断面として
もよいものであり、例えば、アウタパネル３の底部３ｂ
を車体外側に向けて山形に突出させて五角形（図８参
照）としても良い。

【００１４】上述の実施例においては、上部の接合フラ
ンジと下部の接合フランジとが一致した位置に設けられ
ているが、両者の位置をずらして設けてもよいものであ
り、上部の接合フランジと下部の接合フランジとを互い
にずらして設けることによって、フレームの上面または
下面に部材を固定する部位を確保するとともに、強度を
大きく保持することができる。また、フレームの断面形
を変化させることにより、軸方向の圧縮をコントロール
することができるもので、例えば、インナパネルの基本
断面形としてアウトパネル側に拡開する断面コップ状を
採用して断面のバック量を抑制するとともに、加工性を
改善し、部材の取付部等の上面又は下面、或いは上下両
面に水平面が必要な部分のみ水平とすることによって必
要部分の面精度をだすことができる。

【００１５】次に、上述のフレーム構造をフロントサイ
ドフレームに用いたフレーム及び車体構造の実施例につ
いて説明する。図９において、車体11前方のダッシュパ
ネル12で区画されたエンジンルーム13内の両側に車体前
後方向に延びるフロントサイドフレーム10，10が配設さ
れ、フロントサイドフレーム10，10の先端は車体幅方向
に延びるフロントクロスメンバ14に接合され、エンジン
ルーム13内において、車体側壁を形成するホイールエプ
ロン15に接合されるとともに、車体幅方向に延びるサス
ペンションクロスメンバ16に接合されており、フロント
サイドフレーム10，10の後端はフロアパネル下部のフロ
アフレームの先端に接合されている。なお、17はサスペ
ンションタワー、18はフロントクロスメンバ14とサスペ
ンションクロスメンバ16とに前後端が接合されたエンジ
ンメンバである。

【００１６】上下面に長手方向（車体前後方向）に延び
る接合フランジ101 を備えたフロントサイドフレーム10
は（図10に例として右側のみを示す）、フロントクロス
メンバ14の側端が下面及び車体内側面に接合される先端
部10Ａから順次後方に、前後方向の衝撃により座屈変形
して衝撃を吸収する衝撃吸収部10Ｂと、上面及び車体内
側面に接してエンジンマウントブラケット19が取り付け
られるエンジンマウント部10Ｃ、接合フランジ101 にホ
イールエプロン15が接合されるホイールエプロン接合部
10Ｄ、サスペンションクロスメンバ16が下面に接合され
るクロスメンバ取付部10Ｅ等の座屈変形しない耐衝撃部
が形成され、さらにダッシュパネル12を貫通する後方へ
の延長部10Ｆ（耐衝撃部）が形成されている。

【００１７】耐衝撃部である先端部10Ａ、エンジンマウ
ント部10Ｃ、ホイールエプロン接合部10Ｄ及びクロスメ
ンバ取付部10Ｅの断面形状をアウタパネル幅ｈ_O＝０、
インナパネル幅ｈ_i＝Ｈとする、即ちアウタパネル３を
平板とし、接合フランジ101を最も車体外側に位置させ
る（図１及び図２参照）。一方衝撃吸収部10Ｂの断面形
状を、アウタパネル幅ｈ_Oとインナパネル幅ｈ_iとを等
しく、ｈ_O＝ｈ_i＝Ｈ／２として接合フランジ101 をフ
レーム１の中央に位置させて、剛性が最大となる断面形
状にする（図３参照）。即ち、フレーム１の軸方向の衝
撃を受けた時に座屈変形して衝撃を吸収する衝撃吸収部
10Ｂの断面形状を剛性の大きい形状とし、他の強度が要
求される耐衝撃部の断面形状を剛性の小さい形状とす
る。

【００１８】上述のとおり、本発明のフレーム及び車体
構造は、本来座屈変形し易くしなくてはならない衝撃吸
収部10Ｂの剛性を、他の耐衝撃部（クロスメンバ取付部
10Ｅ等）よりも大きくしており、他の部材が接合される
本来剛性が要求される座屈変形しない部分は接合される
他の部材により剛性を確保する、例えば、エンジンマウ
ント部10Ｃにおいてはエンジンマウントブラケット19を
上面に固定し（図11参照）、クロスメンバ取付部10Ｅに
おいてはサスペンションクロスメンバ16を下面に接合す
る（図12参照）ことで、サスペンションクロスメンバ16
により剛性を十分に確保するものである。なお、フレー
ムの剛性の変化を、５角形以上の多角形を高剛性部分に
用いる等して、断面形状の変化も併用しても良い。上記
構成によると、衝撃吸収部の剛性を耐衝撃部よりも大き
くし、耐衝撃部はそこに接合される部材により剛性を高
めたことにより、フロントサイドフレーム自体としては
剛性を全体的に低くすることができ、フロントサイドフ
レームの板厚を薄くすることが可能となり、軽量化を促
進することができる。

【００１９】なお、上記実施例においては、上下の接合
フランジ101 の幅方向位置を一致させているが、耐衝撃
部において他の部材を接合する際に上面または下面のど
ちらか一方だけを用いる場合（先端部10Ａ、エンジンマ
ウント部10Ｃ）は、部材（フロントクロスメンバ14、エ
ンジンマウントブラケット19）を接合する面（先端部10
Ａでは下面、エンジンマウント部10Ｃでは上面）の接合
フランジ101 のみを中央から幅方向外端（ｈ_o＝０）に
変位させて部材取付面積を確保し、他の面（先端部10Ａ
では上面、エンジンマウント部10Ｃでは下面）では接合
フランジ101 を中央に位置させておくことにより、耐衝
撃部の剛性を向上させることができる。また、フレーム
10の幅に余裕がある場合、耐衝撃部の部材を接合する面
における接合フランジ101 の変位量を接合面積を確保す
るための必要量とし、接合フランジ101 を幅方向最外端
（ｈ_o＝０）まで変位させずに、アウタパネル幅ｈ_o＞
０となる上面位置に設けて、耐衝撃部の剛性を増大させ
ても良く、耐衝撃部の断面形状を変化させて剛性を増大
させても良い。。さらに、接合フランジ101 を車体外方
に傾斜させる（図５の符号１ａ参照）ことにより、耐衝
撃部の剛性を増大させることができる。

【００２０】なお、ホイールエプロン接合部10Ｄでは、
上面の接合フランジ101 にホイールエプロン15が接合さ
れるものであり、接合フランジ101 を幅方向最外端（ｈ
_o＝０）に設けた場合は接合フランジ101 を車体外方に
傾斜させる（図５の符号１ａ参照）ことにより、剛性を
向上させることがてきるものであるが、フランジ10の上
面外端をカットする（図６の31ａ参照）ことによって、
スポット溶接用の電極チップＡ，Ｂを挿入する作業空間
を確保することができ、ホイールエプロン15との溶接作
業を容易にすることができる（図13参照）。また、フラ
ンジ10の上面外端をカットする際に、スポット溶接位置
に対応する部位だけ切欠凹所（図７の符号31ｃ参照）を
外側に傾斜させて設けても良い。

【００２１】以上、フロントサイドフレームに本発明の
フレームを適用した例についてのみ述べてきたが、リア
サイドフレームその他の長手方向に剛性を変化させる必
要のある部材に同様に適用できることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているか
ら、以下に述べるとおりの効果を奏する。パネルを張り
合わせて形成する断面多角形のフレームにおいて、接合
部に形成されるフランジの位置を変化させる、或いは断
面形を変化させることにより、断面における曲折部の数
を増減させ、フレームの長手方向に沿って剛性を変化さ
せることができる。また、長手方向に沿って剛性を変化
させたフレームをサイドフレームに適用する際に、衝撃
吸収部の剛性を他の耐衝撃部の剛性よりも高く形成し、
耐衝撃部に接合させた他の部材により耐衝撃部の剛性を
確保することにより、サイドフレーム自体の軽量化を図
ることができるとともに、座屈変形による衝撃吸収を所
定の変形パターンで確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフレームの斜視図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】図１における III−III 線断面図である。

【図４】本発明に係るフレームの分解斜視図である。

【図５】本発明の異なる実施例の断面図である。

【図６】本発明のさらに異なる実施例の断面図であ
る。

【図７】本発明のさらに異なる実施例の断面図であ
る。

【図８】本発明のさらに異なる実施例の斜視図であ
る。

【図９】本発明を適用した車体前部構造の概略斜視図
である。

【図10】本発明を適用したフロントサイドフレームの
斜視図である。

【図11】エンジンマウント取付部の斜視図である。

【図12】サスペンションクロスメンバ取付部の斜視図
である。

【図13】ホイールエプロン接合部の溶接作業時の断面
図である。

【符号の説明】

１フレーム、２インナパネル、３アウタパネル 10 フロントサイドフレーム、11 車体、12 ダッシュ
パネル 13 エンジンルーム、14 フロントクロスメンバ 15 ホイールエプロン、16 サスペンションクロスメン
バ 17 サスペンションタワー、18 エンジンメンバ 19 エンジンマウントブラケット、Ａ，Ｂ電極チップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚のパネルを接合して断面多角形に形
成したフレームであって、断面形状における曲折部の数
をフレーム長手方向の位置に応じて増減させることによ
り、剛性を変化させることを特徴とするフレーム。
【請求項２】２枚のパネルの接合部で、フレームの上
面及び下面にフレーム長手方向に延びる接合フランジの
少なくとも一方の位置をフレーム長手方向の位置に応じ
てフレーム幅方向に変位させることを特徴とする請求項
１に記載されたフレーム。
【請求項３】断面形状をフレーム長手方向の位置に応
じて変化させることを特徴とする請求項１に記載された
フレーム。
【請求項４】２枚のパネルを接合して断面多角形に形
成し、衝撃吸収部位と耐衝撃部位とを備えたフレームか
ら成る自動車の車体構造であって、衝撃吸収部位におけ
るフレームの断面形状における曲折部の数を、耐衝撃部
位における曲折部の数よりも多くして剛性を高くしたこ
とを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項５】衝撃吸収部位における接合フランジをフ
レーム幅方向略中央に位置させ、耐衝撃部位における接
合フランジを中央よりフレーム幅方向に変位させたこと
を特徴とする請求項４に記載された自動車の車体構造。
【請求項６】衝撃吸収部位における断面形状の角数
を、耐衝撃部位におけ断面形状の角数よりも多くしたこ
とを特徴とする請求項４に記載された自動車の車体構
造。
【請求項７】衝撃吸収部位と耐衝撃部位とを備えたフ
ロントサイドフレームであって、フロントクロスメンバ
が接合される耐衝撃部位の少なくとも下面の接合フラン
ジを車体外側に変位させたことを特徴とする請求項５に
記載された自動車の車体構造。
【請求項８】衝撃吸収部位と耐衝撃部位とを備えたフ
ロントサイドフレームであって、サスペンションクロス
メンバが接合される耐衝撃部位の後部の少なくとも下面
の接合フランジを車体外側に変位させたことを特徴とす
る請求項５に記載された自動車の車体構造。
【請求項９】衝撃吸収部位と耐衝撃部位とを備えたフ
ロントサイドフレームであって、サスペンションクロス
メンバが接合される耐衝撃部位の後部の曲折部の数を、
衝撃吸収部位の曲折部の数よりも少なくしたことを特徴
とする請求項６に記載された自動車の車体構造。
【請求項10】クロスメンバが接合される耐衝撃部位に
おいて、２枚のパネルの少なくとも１枚を車体内方また
は車体外方に突出させて曲折部を形成したことを特徴と
する請求項７または８に記載された自動車の車体構造。