JP2012126336A - 車両用フレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】側突時や横転時等に車室内を保護すると共に、車体のねじり剛性を向上させて車両の良好な操縦安定性を実現するために必要な強度や剛性を具備しながら、十分に軽量化された車両用のフレーム構造を提供する。
【解決手段】車体側の第１面部１１と、車内側の第２面部１２と、これらの間の第３面部１３、１３とを有する断面略矩形の管状のフレーム本体１０内の前記第３面部寄りに、第１面部１１と第３面部との間の角部に合致する第１基部２２ａ、３２ａと、第２面部１２と第３面部１３との間の角部に合致する第２基部と２２ｂ、３２ｂと、これらを連結して一体化する中間部２２ｃ、３２ｃとを有する樹脂体２０、３０を配設し、該樹脂体２０、３０におけるフレーム本体１０の中央部を臨む辺部の中間の部位に、前記第３面部１３側に向けて窪む凹部２２ｅ、３２ｅを設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、車体を構成するサイドシルやピラー等のフレーム構造に関し、車両の車体構造技術の分野に属する。

自動車等の車両においては、車体の側部下縁に配設されて前後方向に延びるサイドシルや、車体側面の開口部に沿って配設されて上下方向に延びるピラーなどとして、金属製の板状素材を用いて閉断面状に形成した管状フレームが設けられるが、この種のフレームは、例えば衝突時や横転時に車室内を保護するために、或いは車体のねじり剛性を向上させて車両の良好な操縦安定性を実現するために、所要の強度や剛性が要求される。

このような要求に応じるものとして、特許文献１、２には、センタピラー等を構成する管状フレームの内部に、樹脂製の補強体を配設したものが開示されている。また、特許文献３には、同じくセンタピラー等を構成する管状フレームの内部に、外力が作用する外面と該面に対向する内面との間に両側の側面に沿って一対の仕切部材を配設し、該フレームの内部を３つの空間に仕切ると共に、両側の仕切部材と側面との間の空間に発泡剤を充填した補強構造が開示されている。

特開２００２−３６２４１２号公報 特表２００４−５２５８１３号公報 特開２００５−１１９５８８号公報

ところで、前記のような管状フレームの内部に配設される補強部材は、車体の重量増を抑制するために、極力軽量に形成されることが望まれるのであるが、上記のように、種々の要求に応じるため、前記特許文献１の補強体における縦板、特許文献２の補強体における補強リブは、いずれもフレーム内部の閉断面の全域に及ぶ形状とされており、軽量化が必ずしも十分に図られているとはいえない面がある。

また、特許文献３の補強構造は、歪が集中しやすいフレームの角部を重点的に補強し、閉断面の中央の一対の仕切部材の間の空間を中空状としているから、閉断面の全領域を補強するものに比べて軽量化されることになるが、この補強構造においてもさらに軽量化する余地があり、所要の強度、剛性の確保と、軽量化とが十分に両立できているとはいえない面がある。

そこで、本発明は、車両のフレーム構造として、例えば側突時や横転時等に車室内を保護するために、或いは車体のねじり剛性を向上させて車両の良好な操縦安定性を実現するために必要とされる強度や剛性を具備しながら、軽量化が十分に図られたフレーム構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本願各請求項に記載の発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、管状のフレーム本体の内部に、該フレーム本体を補強するための樹脂体を配設した車両用フレーム構造であって、前記フレーム本体は、車体外方を向く第１面部と、該第１面部と対向する車内側の第２面部と、該第１面部と第２面部との間に位置して該第１面部と第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有し、断面形状が中空の略矩形状に形成されていると共に、前記樹脂体は、一対備えられて前記フレーム本体の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設され、かつ、各樹脂体は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される第１基部と、前記フレーム本体の第２面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される第２基部と、前記第１、第２基部を連結してこれらを一体化し、前記フレーム本体の第３面部の内面に接合される中間部とを有すると共に、該樹脂体におけるフレーム本体の中央部を臨む辺部の中間の部位に、前記第３面部側に向けて窪む凹部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記凹部は、曲線状に設けられていることをと特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記樹脂体は、前記フレーム本体の長手方向に並ぶ複数のリブと、これらのリブを連結する連結部とで構成されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記樹脂体は、前記フレーム本体への各接合部に、発泡接着剤により接合されていると共に、前記発泡接着剤の発泡時に一対の樹脂体がフレーム本体の中央部側へ移動することを阻止する移動規制手段が設けられていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記移動規制手段は、前記一対の樹脂体を結合する結合部であることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記移動規制手段は、前記フレーム本体における第１面部と第２面部の少なくとも一方に設けられ、前記一対の樹脂体の間に突入して両樹脂体の接近を阻止するビードであることを特徴とする。

そして、請求項７に記載の発明は、前記請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記フレーム本体は、当該車両のセンタピラーを構成するものであり、前記樹脂体は、前記センタピラーの下部に配設される下方への延長部を有し、該延長部は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される基部と、該基部から第３面部に沿って第２面部側に延び、該第３面部に接合される脚部とでなることを特徴とする。

以上の構成により、前記各請求項に記載の発明によれば、次の効果を奏する。

まず、請求項１に記載の発明によれば、フレーム本体の内部に配設された一対の樹脂体は、該フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致する第１基部と、該フレーム本体の第２面部と第３面部との間に形成される角部に合致する第２基部と、前記第１、第２基部を連結してこれらを一体化する中間部とを有し、前記フレーム本体の内面に接合されるので、該フレーム本体が当該車両の例えばピラーやサイドシル等を構成するものである場合に、これらに入力される側突時や横転時等の荷重、或いは車体のねじれによる荷重等により、フレーム本体の第１面部側または第２面部側のいずれの角部に歪が集中する場合にも、これらの角部が該樹脂体の第１、第２基部のいずれか一方により或いは双方により補強されることになり、また、中間部を介して第１面部側の角部と第２面部側の角部との間で荷重が確実に伝達、分散されることになる。

したがって、前記のような各種の荷重に対し、フレーム本体の断面形状の変形が抑制され、当該車両の側突時や横転時等に車室内が保護されると共に、車体のねじり剛性が向上して該車両の良好な操縦安定性が実現される。

そして、特にこの発明によれば、前記樹脂体におけるフレーム本体の中央部を臨む辺部の中間の部位に、該フレーム本体の第３面部側に向けて窪む凹部が設けられているので、前記のように、第１、第２基部及び中間部によるフレーム本体の角部の補強機能や荷重の伝達機能を確保しながら、これらの機能に余り関与しない前記部位の余分な肉が除去されることになり、前記部位を窪ませない場合に比べて樹脂体が軽量化される。これにより、重量増加を抑制して当該車両の燃費の改善ないし省エネルギー効果の向上を図りつつ、当該フレームに要求される各種の荷重に対する強度や剛性が向上され、両者が両立することになる。

そして、請求項２に記載の発明によれば、前記凹部は曲線状に設けられているので、樹脂体が荷重を受け止め、或いは荷重を伝達する場合に、該凹部における応力の集中が緩和されることになり、該凹部の形状が角を有する場合に比べて、樹脂体の強度や耐久性が向上する。

また、請求項３に記載の発明によれば、前記樹脂体は前記フレーム本体の長手方向に並ぶ複数のリブを連結部で連結した構成とされているので、フレーム本体の角部の補強機能や荷重の伝達機能を維持しながら、第１、第２基部及び中間部を有する断面形状がフレーム本体の長手方向に連続する場合に比べて、軽量化されることになる。

ところで、前記樹脂体をフレーム本体の内部に配設する場合に、該樹脂体の周囲に塗布した発泡接着剤を発泡させることにより、該樹脂体をフレーム本体の内面に接合させる方法が用いられることがあるが、この場合、発泡接着剤が発泡するときに、フレーム本体の両側の第３面部寄りにそれぞれ配置された樹脂体が互に接近するように該フレーム本体の中央部に移動するおそれがある。この場合、樹脂体の位置が所定の位置からずれるので、該樹脂体に要求される補強機能や荷重伝達機能が低下することになる。

これに対し、請求項４に記載の発明によれば、前記発泡接着剤の発泡時に、一対の樹脂体がフレーム本体の中央部側へ移動することを阻止する移動規制手段が設けられるので、該樹脂体がフレーム本体内部の所定の位置で該本体に接合されることになり、該樹脂体の所要の補強機能や荷重伝達機能が実現される。

その場合に、請求項５に記載の発明によれば、前記移動規制手段は、前記一対の樹脂体を結合する結合部で構成され、これにより、前記発泡接着剤の発泡時に、これらの樹脂体がフレーム本体の中央部側へ移動することが阻止される。

また、請求項６に記載の発明によれば、前記移動規制手段は、前記フレーム本体における第１面部と第２面部の少なくとも一方に設けられて、前記一対の樹脂体の間に突入する
ビードで構成され、これにより、請求項５荷記載の発明と同様、前記発泡接着剤の発泡時に、一対の樹脂体がフレーム本体の中央部側へ移動することが阻止される。

そして、本願の請求項７に記載の発明によれば、当該フレーム構造が車両のセンタピラーに適用され、この場合、当該車両の側突時に、該センタピラーに車体内方へ屈曲させるような曲げ荷重が作用し、フレーム本体の車外側に位置する第１面部側の角部に歪が集中することになるが、前記樹脂体の第１基部がフレーム本体の車外側に位置する第１面部側の角部を補強すると共に、中間部を介して該角部から車内側に位置する第２面部側の角部へ荷重を伝達して分散させることにより、前記曲げ荷重による第１面部側の角部における歪の集中が抑制されて、フレーム本体ないしセンタピラーの変形が抑制され、該ピラーの耐側突性能が向上する。

また、当該車両の横転時には、いわゆるルーフクラッシュ荷重がセンタピラーに作用して、該ピラーに車体外方へ屈曲させるような曲げ荷重が作用し、フレーム本体の車内側に位置する第２面部側の角部に歪が集中することになるが、前記樹脂体の第２基部がフレーム本体の車内側に位置する第２面部側の角部を補強しているので、該角部における前記曲げ荷重による歪の集中が抑制され、フレーム本体ないしセンタピラーの変形が抑制されて、該ピラーの耐ルーフクラッシュ性能が向上する。

さらに、路面の凹凸等によって車体にねじり荷重が発生したときには、フレーム本体の前記第２面部側の角部に歪が集中することになるが、この角部は樹脂体の前記第２基部により補強されているので変形が抑制され、これにより、前記ねじり荷重に対する該フレームないしセンタピラーの剛性、ひいては車体のねじり剛性が向上し、車両の操縦安定性が向上する。

なお、センタピラーの下部には、前記のルーフクラッシュ荷重や車体のねじり荷重が及ぶことが少なく、したがって、該ピラーの下部では、前述の側突による曲げ荷重に対する補強のみを施せばよいことになる。

そこで、この請求項７荷記載の発明では、前記樹脂体に、前記第１基部と同様に、フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致する基部と、該基部から第３面部に沿って第２面部側に延びる脚部とでなり、前記第２基部に相当する部分を有しない延長部を設け、該延長部を前記センタピラーの下部に配設するようにしたのである。これにより、必要な補強を確実に行いながら、樹脂体の重量の不要な増大が回避され、強度、剛性の確保と軽量化とが、より効果的に両立されることになる。

本発明の実施形態におけるセンタピラーの分解斜視図である。 同センタピラーの断面図である。 センタピラーのフレーム本体内に配設された樹脂体を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の前提となる補強すべき領域の説明図である。 前記樹脂体のリブの基本形状を示す断面図である。 同樹脂体の各部位の説明図である。 同樹脂体の部位ごとの断面図である。 移動規制手段を示すセンタピラーの断面図である。 移動規制手段の他の例を示すセンタピラーの断面図である。 樹脂体の他の例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る車両用フレーム構造をセンタピラーに適用した場合の実施形態について説明する。

図１に示すように、センタピラー１は、アウタパネル２と、インナパネル（図示せず）と、これらの間に配設されたアウタレインフォースメントパネル（以下「アウタレイン」という）３及びインナレインフォースメントパネル（以下「インナレイン」という）４と、前後一対の補強用の樹脂体２０、３０とで構成されている。

図２に示すように、前記アウタレイン３は、中央面部３ａとその両側に続く側面部３ｂ、３ｂとを有する略コ字状とされ、インナレイン４は略平板状とされている。そして、アウタレイン３の側面部３ｂ、３ｂの端部に設けられたフランジ部３ｃ、３ｃと、インナレイン４の両端部に設けられたフランジ部４ａ、４ａとが接合され、これにより、断面形状が中空の略矩形状とされて、上下方向に延びる管状のフレーム本体１０が構成されている。

そして、図１に示すように、該フレーム本体１０及び前記アウタパネルやインナパネル等のセンタピラー１の各構成部材の上下の端部が、ルーフサイドレール構成部材５及びサイドシル構成部材６にそれぞれ接合され、車体の側面を形成するようになっている。

ここで、図２に示すように、前記アウタレイン３の中央面部３ａが車体外方を向くように配置されることにより、該中央面部３ａが、フレーム本体１０の側突時等に外部から作用する曲げ荷重により圧縮方向の力を受ける第１面部１１とされ、前記インナレイン４によって構成される面が、前記第１面部１１と対向し、前記曲げ荷重により引張方向の力を受ける第２面部１２とされ、前記アウタレイン３の両側の側面部３ｂ、３ｂで構成される面が、前記第１面部１１と第２面部１２との間に位置する第３面部１３、１３とされている。これにより、前記第１面部１１と両側の第３面部１３、１３との間に車外側の角部ａ、ａが、第２面部１２と両側の第３面部１３、１３との間に車内側の角部ｂ、ｂがそれぞれ形成されている。

また、前記フレーム本体１０の内部には、前述のように、上下方向に長い前後一対の樹脂体２０、３０が配設されている。この樹脂体２０、３０は、図２、図３に示すように、前記フレーム本体１０の内部空間の前部及び後部の形状にそれぞれ対応した形状で上下方向に延びる略コ字状断面の連結部２１、３１と、これらの連結部２１、３１の内部を横断するように長手方向に所定間隔を設けて配設された多数のリブ２２、３２とで構成されている。

そして、両樹脂体２０、３０は、前記連結部２１、３１の開口した面を互に対向させて、前記フレーム本体１０の内部空間の前部及び後部に配設され、図２に示すように、前記連結部２１、３１の外面に塗布された発泡接着剤４１、４１を発泡させることにより、フレーム本体１０の前記各辺部１１〜１３の内面に接合されている。

前記樹脂体２０、３０のリブ２２、３２は、フレーム本体１０に作用する各種の荷重に対して該フレーム本体１０を補強し或いは荷重を効果的に伝達して、該フレーム本体１０の変形を抑制するもので、必要最小限の形状で、各種の荷重に対する補強効果や荷重伝達効果を実現できるような形状とされており、次に、該リブ２２、３２の形状と補強性能や荷重伝達性能との関係を説明する。

まず、図４により、フレーム本体１０における各種の荷重による歪の発生領域や荷重の伝達領域について検討すると、当該車両の側突時には、センタピラー１に外方から該ピラー１を車内側へ屈曲させるような曲げ荷重が作用することになり、このとき、フレーム本体１０の荷重を直接受ける第１面部１１の両側の角部ａ、ａに歪が集中する。

したがって、図４（ａ）に示すように、側突時の曲げ荷重に対しては、フレーム本体１０の第１面部１１側（車外側）の角部ａ、ａにおける略三角形状の領域ａ’、ａ’を補強すると共に、この角部ａ、ａに作用する荷重を車内側へ伝達するために、前記領域ａ’、ａ’から第３面部１３に沿って第２面部１２側（車内側）に延びる略三角形状領域ａ”、ａ”を補強することが、該フレーム本体１０の変形を抑制する上で効果的である。

なお、曲げ荷重は、センタピラー１の上下方向の略全長にわたって同様の傾向を示すので、これに対する前記対策も、センタピラー１の上下方向の略全長にわたって同様のものとなる。

また、当該車両の横転時には、センタピラー１にルーフクラッシュ荷重が作用するが、この荷重が曲げ荷重として最も大きく作用する該ピラー１の比較的上部の部位では、該ピラー１を外方に屈曲させるように作用し、この部位で、フレーム本体１０の第２面部１２の両側の角部ｂ、ｂから第１面部１１側に向けて第３面部１３に沿う領域に歪が集中する。

したがって、図４（ｂ）に示すように、ルーフクラッシュによる曲げ荷重に対しては、フレーム本体１０の第２面部１２側（車内側）の角部ｂ、ｂから第３面部１３に沿って第１面部１１側（車外側）に延びる略三角形状の領域ｂ’、ｂ’を補強することが、該フレーム本体１０の変形を抑制する上で効果的である。

なお、ルーフクラッシュ荷重は、センタピラー１に対し、前記部位の上下で該ピラー１を内方に屈曲させる方向にも作用するが、その大きさは、前記部位における外方に屈曲させる荷重に比べて小さい。そして、センタピラー１の下部では、このルーフクラッシュ荷重による影響は略消滅する。

さらに、路面の凹凸等に起因して車体にねじり荷重が作用したときには、センタピラー１に対しては、フレーム本体１０の第２面部１２の両側の角部ｂ、ｂに歪が集中する。

したがって、図４（ｃ）に示すように、車体のねじり剛性を向上させるためには、前記フレーム本体１０の第２面部１２側（車内側）の角部ｂ、ｂの略三角形状の領域ｂ”、ｂ”を補強し、該フレーム本体１０の変形を抑制することが効果的である。なお、車体のねじれによる影響も、センタピラー１の下部では略消滅する。

そして、前記各荷重のいずれに対しても、フレーム本体１０の変形を効果的に抑制するためには、図４（ｄ）に示すように、両側の第３面部１３、１３の内側で、ぞれぞれ、同図（ａ）〜（ｃ）に示す各領域ａ’、ａ”、ｂ’、ｂ”を総合した領域ｃ、ｃを補強すればよいことになり、逆に言えば、この領域ｃ、ｃを超えて補強しても、補強用樹脂体の重量増に対する補強効果が低下することになる。

以上の検討結果に基づき、前記フレーム本体１０内に配設される補強用の樹脂体２０、３０のリブ２２、３２は、基本形状として、図５に示すような形状とされている。

即ち、リブ２２、３２は、前記フレーム本体１０の第１面部１１の両側の車外側の角部ａ、ａに合致し、前記連結部２１、３１を介して該角部ａ、ａの内面にそれぞれ接合される第１基部２２ａ、３２ａと、前記フレーム本体１０の第２面部１２の両側の車内側の角部ｂ、ｂに合致し、前記連結部２１、３１を介して該角部ｂ、ｂの内面にそれぞれ接合される第２基部２２ｂ、３２ｂと、該第１、第２基部２２ａ、２２ｂ及び３２ａ、３２ｂをそれぞれ連結してこれらを一体化し、前記連結部２１、３１を介して前記フレーム本体１０の両側の第３面部１３、１３にそれぞれ接合される中間部２２ｃ、３２ｃとを有する。

ここで、第１基部２２ａ、３２ａは、図４の前記領域ａ’、ａ’を専ら補強し、第２基部２２ｂ、３２ｂは、前記領域ｂ”、ｂ” を専ら補強し、また、中間部２２ｃ、３２ｃは、前記領域ａ”、ｂ’の第１、第２基部２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂによる補強領域を除いた領域をそれぞれ補強する。

そして、前記各領域ａ’、ｂ’、 ａ”、ｂ”に該当しない部分を除去するため、リブ２２、３２のフレーム本体１０の中央部を臨む辺部２２ｄ、３２ｄに凹部２２ｅ、３２ｅが設けられており、全体の形状が、図４（ｄ）の総合した補強領域ｃに略対応する形状とされている。

さらに、前記リブ２２、３２に要求される補強機能或いは荷重伝達機能は、樹脂体２０、３０の上下方向の位置、即ちセンタピラー１の上下方向の位置に応じて異なることに対応させて、リブ２２、３２の形状は、上下方向の各部位で異なる形状に設定されており、次に、各部位ごとに、補強性能や荷重伝達性能とリブ２２、３２の形状との関係を説明する。

まず、図６により、樹脂体２０、３０の上下方向の部位の区分を説明すると、該樹脂体２０、３０は、フレーム本体１０のアウタレイン３及びインナレイン４がルーフサイドレール構成メンバ５に接合される上端部ないしその近傍に位置する部位１と、その下方に続く上下方向の寸法が比較的短い部位２と、その下方に続き、インナレイン４の上下方向の中央部に設けられたハーネス挿通穴４ｂの直下方位置に対応する位置までの部位３と、さらにその下方に続き、アウタレイン３及びインナレイン４がサイドシル構成メンバ６に接合される部位の直上方に位置する下端部までの部位４とに区分される（部位４は特許請求の範囲における延長部に該当する）。

そして、樹脂体２０、３０のリブ２２、３２は前記各部位に応じて、それぞれ次のような形状とされている。

まず、部位１においては、図７（ａ）に示すように、リブ２２_１、３２_１のフレーム本体１０の中央部を臨む辺部に設けられる凹部２２ｅ、３２ｅがやや車内側に設けられ、車外側の第１基部２２ａ、３２ａが、車内側の第２基部２２ｂ、３２ｂより大きく形成されている。

したがって、フレーム本体１０における側突時の曲げ荷重による歪が集中する車外側の角部ａ、ａが重点的に補強されると共に、該角部ａ、ａから、前記樹脂体２０、３０の第１基部２２ａ、３２ａ、中間部２２ｃ、３２ｃ及び第２基部２２ｂ、３２ｂを介して、車内側の角部ｂ、ｂへの荷重の伝達、分散が良好に行われることになり、これにより、前記フレーム本体１０の車外側の角部ａ、ａにおける歪の集中が抑制され、側突時における該フレーム本体１０ないしセンタピラー１の変形が効果的に抑制されることになる。

また、部位２においては、リブ２２_２、３２_２は、図７（ｂ）に示すように、フレーム本体１０の中央部を臨む辺部に設けられる凹部２２ｅ、３２ｅが車外側に寄せて設けられ、車内側の第２基部２２ｂ、３２ｂが、車外側の第１基部２２ａ、３２ａより大きく形成されている。

これにより、前記側突時の曲げ荷重による歪が集中する車外側の角部ａ、ａが第１基部２２ａ、３２ａによって補強されると共に、これに加えて、ルーフクラッシュ荷重に伴うフレーム本体１０を外方へ屈曲させるような大きな曲げ荷重による歪が集中する車内側の角部ｂ、ｂが、樹脂体２０、３０の車内側の第２基部２２ｂ、３２ｂ及び中間部２２ｃ、３２ｃにより、第３面部１３にわたる広い領域で補強されることになり、転倒時における該フレーム本体１０ないしセンタピラー１の変形が効果的に抑制されることになる。

また、部位３においては、リブ２２_３、３２_３は、図７（ｃ）に示すように、フレーム本体１０の中央部を臨む辺部に設けられる凹部２２ｅ、３２ｅがやや車内側に設けられ、車外側の第１基部２２ａ、３２ａが、車内側の第２基部２２ｂ、３２ｂより大きく形成されている。

この形状は、前記部位１におけるリブ２２_１、３２_１と同様で、フレーム本体１０における側突時の曲げ荷重による歪が集中する車外側の角部ａ、ａが重点的に補強されると共に、該角部ａ、ａから車内側の角部ｂ、ｂへの荷重の伝達、分散が良好に行われることになり、側突時における該フレーム本体１０ないしセンタピラー１の変形が効果的に抑制されることになる。

以上の部位１〜３におけるリブ２２_１〜２２_３、３２_１〜３２_３は、図５に示す基本形状を反映したものであるが、部位４においては、リブ２２_４、３２_４は、図７（ｄ）に示すように、車外側の基部２２ａ’、３２ａ’と該基部２２ａ’、３２ａ’からフレーム本体１０の第３辺部１３に沿って延びる脚部２２ｃ’、３２ｃ’のみで構成され、前記各部位１〜３における第２基部に相当する部分を備えていない。

つまり、この部位４では、側突時の曲げ荷重は、前記部位１〜３と同様に受けるが、横転時のルーフクラッシュ荷重や車体のねじれ荷重が及ぶことが少なく、したがって、側突時の曲げ荷重による変形のみを抑制するようになっているのである。

そして、以上の結果、部位１〜４のいずれにおいても、リブ２２、３２の第１基部２２ａ、３２ａ及び基部２２ａ’、３２ａ’と、中間部２２ｃ、３２ｃ及び脚部２２ｃ’、３２ｃ’とにより、側突時におけるセンタピラー１ないしフレーム本体１０を内方へ屈曲させるような曲げ荷重に対する補強が効果的に行われると共に、特に、部位２では、第２基部２２ｂ、３２ｂにより、ルーフクラッシュに伴うセンタピラー１ないしフレーム本体１０を外方へ屈曲させるような荷重に対する補強が効果的に行われることになる。

また、部位１〜３では、リブ２２、３２の第２基部２２ｂ、３２ｂにより、車体のねじれ荷重による変形による変形が抑制されて該車体のねじり剛性が向上し、当該車両の操縦安定性が向上することになる。

そして、前記部位１〜３においては、前記各荷重の影響を余り受けない部位、具体的にはにおけるリブ２２、３２のフレーム本体１０の中央部を臨む辺部２２ｄ、３２ｄの略中間の部位に凹部２２ｅ、３２ｅを設け、また、部位４には第２基部を設けないことにより、樹脂体２０、３０の不要な重量増を回避し、該樹脂体２０、３０に要求される補強機能や荷重伝達機能を確保しながら、その軽量化が図られている。

また、前記リブ２２、３２においては、凹部２２ｅ、３２ｅが曲線状に形成されており、したがって、例えば図４（ｄ）に示す総合補強領域ｃ、ｃのように、凹部を設けるために辺部に角部ｃ’、ｃ’が生じた場合に比べて、該凹部２２ｅ、３２ｅにおける応力の集中が緩和され、該リブ２２、３２、ひいては樹脂体２０、３０の強度や耐久性が向上することになる。

ところで、前記樹脂体２０、３０をフレーム本体１０の内部に配設する場合、該樹脂体２０、３０の連結部２１、３１の外面に未発泡の発泡接着剤４１、４１を塗布し、これを発泡させることにより、該樹脂体２０、３０をフレーム本体１０内の両側の第３辺部１３、１３寄りに接合させることになるが、前記発泡接着剤４１、４１が発泡する際、フレーム本体１０の両側の第３面部１３、１３寄りにそれぞれ配置した樹脂体２０、３０が、互に接近するように該フレーム本体１０の中央部に移動するおそれがあり、この場合、該樹脂体２０、３０の配設位置が最適位置からずれ、補強機能や荷重伝達機能が低下するおそれがある。

これに対し、発泡接着剤４１、４１の発泡時に、一対の樹脂体２０、３０がフレーム本体１０の中央部側へ移動することを阻止する移動規制手段を設けることが考えられ、図８に示す例では、フレーム本体１０における第１面部１１と第２面部１２を構成するアウタレイン３の中央面部３ａとインナレイン４とに、両側の樹脂体２０、３０の間に突入するビードｘ、ｙを設け、これにより、発泡接着剤４１、４１の発泡時における樹脂体２０、３０のフレーム本体中央部側への移動を阻止している。なお、前記アウタレイン３及びインナレイン４のビードｘ、ｙは、可能であれば、いずれか一方のみでもよい。

また、図９に示す例では、樹脂体２０、３０における連結部２１、３１を該樹脂体２０、３０の全長にわたって或いは部分的に連絡する連絡部ｚを設け、これにより両樹脂体２０、３０の位置関係を固定して、前記発泡接着剤４１、４１の発泡時に、これらの樹脂体２０、３０がフレーム本体の中央部側へ移動することを阻止するようにしてもよい。

また、所要の補強機能や荷重伝達機能が確保されれば、以上の実施形態の樹脂体２０、３０のように、連結部２１、３１とリブ２２、３２とでなる構成とした方が軽量化されることになるが、必要な場合には、図１０に示すように、樹脂体２０’、３０’（一方のみ図示）を、第１基部２２ａ’、３２ａ’、第２基部２２ｂ’、３２ｂ’、及び中間部２２ｃ’、３２ｃ’（部位４では基部及び脚部）を有する断面形状が該樹脂体２０’、３０’の長手方向に連続する構成としてもよい。なお、この場合も、フレーム本体の中央部を臨む辺部２２ｄ’，３２ｄ’の中間の部位に凹部２２ｅ’、３２ｅ’が設けられ、不要な重量増が回避される。

以上のように、本発明によれば、車体の耐側突性能や耐横転性能、及び操縦安定性能等に優れたフレーム構造が実現されることになり、したがって、本発明は、車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ センタピラー
１０ フレーム本体
１１ 第１面部
１２ 第２面部
１３ 第３面部
ａ、ｂ 角部
２０、３０ 樹脂体
２１、２２ 連結部
２２、２３ リブ
２２ａ、３２ａ 第１基部
２２ｂ、３２ｂ 第２基部
２２ｃ、３２ｃ 中間部
２２ｅ、３２ｅ 凹部
２２ａ’、３２ａ’ 基部
２２ｃ’、３２ｃ’ 脚部

Claims (7)

1. 管状のフレーム本体の内部に、該フレーム本体を補強するための樹脂体を配設した車両用フレーム構造であって、
   前記フレーム本体は、車体外方を向く第１面部と、該第１面部と対向する車内側の第２面部と、該第１面部と第２面部との間に位置して該第１面部と第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有し、断面形状が中空の略矩形状に形成されていると共に、
   前記樹脂体は、一対備えられて前記フレーム本体の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設され、
   かつ、各樹脂体は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される第１基部と、前記フレーム本体の第２面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される第２基部と、前記第１、第２基部を連結してこれらを一体化し、前記フレーム本体の第３面部の内面に接合される中間部とを有すると共に、
   該樹脂体におけるフレーム本体の中央部を臨む辺部の中間の部位に、前記第３面部側に向けて窪む凹部が設けられていることを特徴とする車両用フレーム構造。
2. 前記凹部は、曲線状に設けられていることをと特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
3. 前記樹脂体は、前記フレーム本体の長手方向に並ぶ複数のリブと、これらのリブを連結する連結部とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用フレーム構造。
4. 前記樹脂体は、前記フレーム本体への各接合部に、発泡接着剤により接合されていると共に、前記発泡接着剤の発泡時に一対の樹脂体がフレーム本体の中央部側へ移動することを阻止する移動規制手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用フレーム構造。
5. 前記移動規制手段は、前記一対の樹脂体を結合する結合部であることを特徴とする請求項４に記載の車両用フレーム構造。
6. 前記移動規制手段は、前記フレーム本体における第１面部と第２面部の少なくとも一方に設けられ、前記一対の樹脂体の間に突入して両樹脂体の接近を阻止するビードであることを特徴とする請求項４に記載の車両用フレーム構造。
7. 前記フレーム本体は、当該車両のセンタピラーを構成するものであり、前記樹脂体は、前記センタピラーの下部に配設される下方への延長部を有し、該延長部は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接合される基部と、該基部から第３面部に沿って第２面部側に延び、該第３面部に接合される脚部とでなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用フレーム構造。

Images