JP2012236524A - Vehicular frame structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular frame structure in which an increase in weight of a frame is suppressed and furthermore the bending strength of the frame is increased.SOLUTION: The frame 1 includes: a first face part 11 to which a force in the compression direction is applied; a second face part 21 to which a force in the tensile direction is applied, both of the forces being applied when a load is applied to the frame from the outside; and third face parts 12, 22 which are positioned on both sides of the frame and between the first face part 11 and second face part 21 of the frame 1 and which form corner parts 1a, 1b between the first face part 11 and second face part 21, respectively. The corner parts 1a formed between the first face part 11 and third face parts 12, 22 are formed in curved line parts 1c, and parts adjacent to the curved line parts 1c on both-side third face parts 12, 22 are formed in straight line parts 12a, and the frame 1 includes a first connection part 30 connecting boundary parts 12b of the curved line parts 1c on both-side third face parts 12, 22 and the straight line parts 12a.

Description

この発明は、自動車等の車両における車体の一部を構成する車両用フレームの構造に関し、より詳しく言えば、閉断面状に形成された車両用フレームの構造に関する。   The present invention relates to a structure of a vehicle frame constituting a part of a vehicle body in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a structure of a vehicle frame formed in a closed cross-sectional shape.

周知のように、自動車等の車両における車体の一部を構成するピラーやサイドシルなどの車両用フレーム(車体フレーム)は一般に、閉断面状に形成されている。また、車体フレームとしては、断面ハット状に形成した2枚の板状部材のフランジ部を互いに重ね合わせて閉断面状に形成した車体フレームの内部に、両側のフランジ接合部同士をつなぐように補強部材を追加して補強するようにしたものが一般に知られている(例えば特許文献1参照)。   As is well known, a vehicle frame (body frame) such as a pillar or a side sill constituting a part of a vehicle body in a vehicle such as an automobile is generally formed in a closed cross-sectional shape. In addition, the body frame is reinforced so that the flange joints on both sides are connected to each other inside the body frame formed in a closed cross-sectional shape by overlapping the flanges of two plate-shaped members formed in a cross-sectional hat shape. A member that is reinforced by adding a member is generally known (for example, see Patent Document 1).

特開2003−95131号公報JP 2003-95131 A

しかしながら、閉断面状に形成された車体フレームの内部に両側のフランジ部同士をつなぐように補強部材を追加して補強する場合、補強部材によって重量の増加を招くこととなるので、ピラーやサイドシルなどの車体フレームにおいては、如何に重量の増加を抑制しつつ補強するかが重要な課題となっている。   However, when a reinforcing member is added and reinforced so that the flanges on both sides are connected to each other inside the body frame formed in a closed cross-sectional shape, the reinforcing member causes an increase in weight, so pillars, side sills, etc. In the body frame, how to reinforce while suppressing an increase in weight is an important issue.

一方、ピラーやサイドシルなどの車体フレームにおいては、例えば側突時などに乗員の安全性を確保するため、車体フレームに外部から荷重が作用した場合においても、車体フレームが車内側へ変形しないように、車体フレームの曲げ強度を高めることが求められている。   On the other hand, in the case of body frames such as pillars and side sills, for example, to ensure the safety of the occupant in the event of a side collision, the body frame should not be deformed to the inside of the vehicle even when an external load is applied to the body frame. Therefore, it is required to increase the bending strength of the body frame.

閉断面状に形成された車体フレームに外部から荷重が作用して曲げ変形する場合には、荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部が荷重の入力方向に沿って車体フレームの内方側へ変形し、この変形に伴って該第1面部に隣接する面部が車体フレームの外方側に膨らんで面外変形が生じることが知られている。   When a load is applied to the vehicle body frame formed in a closed cross-sectional shape to bend and deform, the first surface portion to which a force in the compression direction acts when the load is applied is formed along the load input direction of the vehicle body frame. It is known that the inner surface is deformed inward, and the surface portion adjacent to the first surface portion swells to the outer side of the vehicle body frame to cause out-of-plane deformation.

従って、外部から荷重が作用することがある車体フレームにおいては、車体フレームの内方側への第1面部の曲げ変形に伴って変形する該第1面部に隣接する面部の外方側への変形を抑制することができれば、車体フレーム全体の曲げ変形を有効に抑制することができ、車体フレーム全体の曲げ強度を高めることができると考えられる。   Therefore, in a vehicle body frame in which a load may be applied from the outside, the deformation of the surface portion adjacent to the first surface portion deformed in accordance with the bending deformation of the first surface portion toward the inward side of the vehicle body frame. If it can be suppressed, it is considered that the bending deformation of the entire body frame can be effectively suppressed, and the bending strength of the entire body frame can be increased.

前記特許文献1に記載されるように、車体フレームの内部に両側のフランジ部同士をつなぐように補強部材を追加することで、外部から荷重が作用した時に車体フレームの内方側への第1面部の曲げ変形に伴って変形する該第1面部に隣接する面部の外方側への変形を抑制することができるものの、比較的大きな重量を占める車体フレームにおいてはより一層の軽量化が求められており、重量効率の高い車体フレームが望まれている。   As described in Patent Document 1, by adding a reinforcing member so as to connect the flange portions on both sides to the inside of the body frame, the first inward side of the body frame when a load is applied from the outside. Although it is possible to suppress the outward deformation of the surface portion adjacent to the first surface portion that deforms due to the bending deformation of the surface portion, a further reduction in weight is required for a body frame that occupies a relatively large weight. Therefore, a body frame with high weight efficiency is desired.

そこで、本発明は、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the frame structure for vehicles which can improve the bending strength of a flame | frame, suppressing the increase in a weight.

このため、本願の請求項1に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部と、該第1面部に対向し、引張方向の力が作用する第2面部と、該フレームの第1面部と第2面部との間に位置し、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、前記第1面部と前記両側の第3面部との間に形成される両側の前記角部がそれぞれ前記フレームの断面において曲線状に延在する曲線部で形成されるとともに前記第3面部における前記曲線部に隣接する部分が前記フレームの断面において直線状に延在する直線部で形成され、前記フレームは、両側の前記第3面部における前記曲線部と前記直線部との境界部どうしを連結する第1連結部を有している、ことを特徴としたものである。   For this reason, the invention according to claim 1 of the present application is a vehicle frame structure that forms a part of a vehicle body and has a frame formed in a closed cross-sectional shape, and when the frame receives a load from the outside, A first surface portion on which a force in the compression direction acts; a second surface portion on which the force in the tensile direction acts on the first surface portion; and a first surface portion and a second surface portion of the frame; The corner portions on both sides formed between the first surface portion and the third surface portions on both sides, each having a third surface portion on both sides forming a corner portion between the first surface portion and the second surface portion, respectively. Each of which is formed by a curved portion extending in a curved shape in the cross section of the frame and a portion adjacent to the curved portion in the third surface portion is formed by a linear portion extending linearly in the cross section of the frame, The frame has the third surface portion on both sides. And a first connecting portion for connecting the boundary portion to each other between the line portion and the linear portion, it is obtained by it said.

また、本願の請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記第1面部は、両側の前記曲線部の間の部分が直線状に延在する直線部で形成され、前記第1連結部は、前記第1面部の直線部と略平行に設けられている、ことを特徴としたものである。   The invention according to claim 2 of the present application is the invention according to claim 1, wherein the first surface portion is formed by a linear portion in which a portion between the curved portions on both sides extends linearly, The one connecting portion is provided substantially parallel to the straight portion of the first surface portion.

更に、本願の請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記フレームは、前記第1面部と前記第1連結部とを連結する第2連結部を有し、前記第2連結部は、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第1面部に対して略垂直方向に延びている、ことを特徴としたものである。   Furthermore, in the invention according to claim 3 of the present application, in the invention according to claim 1 or claim 2, the frame has a second connecting portion that connects the first surface portion and the first connecting portion, The second connecting portion extends in a direction substantially perpendicular to the first surface portion in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the frame.

また更に、本願の請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明において、前記フレームは、前記第1面部における両側の第3面部側及び両側の第3面部の間の中央側をそれぞれ前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、ことを特徴としたものである。   Still further, the invention according to claim 4 of the present application is the invention according to claim 3, wherein the frame has the third surface portion side on both sides and the center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion, respectively. It has the said 2nd connection part provided so that it might connect with a 1st connection part, It is characterized by the above-mentioned.

また更に、本願の請求項5に係る発明は、請求項3に係る発明において、前記フレームは、前記第1面部における両側の第3面部側をそれぞれ前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、ことを特徴としたものである。   Still further, the invention according to claim 5 of the present application is the invention according to claim 3, wherein the frame is provided so as to connect the third surface portions on both sides of the first surface portion to the first connecting portion. In addition, the second connecting portion is provided.

また更に、本願の請求項6に係る発明は、請求項3に係る発明において、前記第2連結部は、前記第1面部における両側の第3面部の間の中央側を前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、ことを特徴としたものである。   Still further, in the invention according to claim 6 of the present application, in the invention according to claim 3, the second connecting portion has a central side between the third surface portions on both sides of the first surface portion as the first connecting portion. It has the said 2nd connection part provided so that it might connect, It is characterized by the above-mentioned.

また更に、本願の請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6の何れか1項に係る発明において、前記フレームは、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーである、ことを特徴としたものである。   Furthermore, the invention according to claim 7 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the frame is positioned between the front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body. Thus, the center pillar extends in the vertical direction of the vehicle body.

本願の請求項1に係る車両用フレーム構造によれば、閉断面状に形成されたフレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部と、引張方向の力が作用する第2面部と、フレームの第1面部と第2面部との間に位置する両側の第3面部とを有し、第1面部と両側の第3面部との間に形成される両側の角部がそれぞれ曲線部で形成されるとともに第3面部における曲線部に隣接する部分が直線部で形成され、フレームは、両側の第3面部における曲線部と直線部との境界部どうしを連結する第1連結部を有している。   According to the vehicle frame structure according to claim 1 of the present application, the frame formed in the closed cross-sectional shape has a first surface portion on which a force in the compression direction acts when a load acts from the outside, and a force in the tension direction acts. And both corners formed between the first surface portion and the third surface portions on both sides. The second surface portion includes a second surface portion and a third surface portion on both sides positioned between the first surface portion and the second surface portion of the frame. Each part is formed by a curved part and a part adjacent to the curved part in the third surface part is formed by a straight part, and the frame connects the boundary part between the curved part and the straight part in the third surface part on both sides. It has one connecting part.

これにより、外部から荷重が作用した時に、フレームの内方側への第1面部の変形に伴って第1面部の両側の第3面部が外方側に膨らんで変形することを、両側の第3面部における曲線部と直線部との境界部どうしを連結する第1連結部によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、フレームの内方側への第1面部の変形に伴って、第1連結部がフレームの内方側へ変形される際には、第1連結部が両側の第3面部をフレームの内方側へ引っ張るように作用するので、両側の第3面部が外方側に膨らんで変形することを抑制することができ、前記効果を有効に得ることができる。また、軽量化を図ることができるので、燃費を改善することができ、省エネルギー効果を高めることができる。   Thus, when a load is applied from the outside, the third surface portion on both sides of the first surface portion swells outwardly and deforms with the deformation of the first surface portion toward the inward side of the frame. Since it can suppress effectively by the 1st connection part which connects the boundary part of the curved part and linear part in a 3 surface part, the bending strength of a flame | frame can be improved, suppressing the increase in a weight. In addition, when the first connecting portion is deformed to the inner side of the frame along with the deformation of the first surface portion toward the inner side of the frame, the first connecting portion causes the third surface portions on both sides to move into the inner side of the frame. Since it acts so that it may pull to the side, it can suppress that the 3rd surface part of both sides swells outward and deform | transforms, The said effect can be acquired effectively. Moreover, since weight reduction can be achieved, a fuel consumption can be improved and the energy saving effect can be heightened.

また、本願の請求項2に係る発明によれば、第1面部は、両側の曲線部の間の部分が直線部で形成され、第1連結部は、第1面部の直線部と略平行に設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に第1連結部の両側に作用する荷重を略等しくすることができるので、両側の第3面部の外方側への変形をより有効に抑制することができる。   According to the invention of claim 2 of the present application, the first surface portion is formed by a straight portion between the curved portions on both sides, and the first connecting portion is substantially parallel to the straight portion of the first surface portion. By being provided, the load acting on both sides of the first connecting portion when a load is applied from the outside can be made substantially equal, so that the deformation of the third surface portion on both sides to the outer side is more effectively suppressed. can do.

更に、本願の請求項3に係る発明によれば、フレームは、第1面部と第1連結部とを連結する第2連結部を有し、第2連結部は、前記フレームの長手方向と直交する方向において第1面部に対して略垂直方向に延びていることにより、フレームの内方側への第1面部の変形に伴って、第2連結部を介して第1連結部をフレームの内方側へ変形させることができるので、第1連結部が両側の第3面部をフレームの内方側へ引っ張るように作用することができ、前記効果をより有効に奏することができる。   Further, according to the invention of claim 3 of the present application, the frame has a second connecting portion that connects the first surface portion and the first connecting portion, and the second connecting portion is orthogonal to the longitudinal direction of the frame. In the direction to extend in the direction substantially perpendicular to the first surface portion, the first connection portion is moved inside the frame via the second connection portion with the deformation of the first surface portion toward the inner side of the frame. Therefore, the first connecting portion can act so as to pull the third surface portions on both sides toward the inward side of the frame, and the effect can be more effectively achieved.

また更に、本願の請求項4に係る発明によれば、フレームは、第1面部における両側の第3面部側及び両側の第3面部の間の中央側をそれぞれ第1連結部と連結するように設けられた第2連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。   Still further, according to the invention according to claim 4 of the present application, the frame is connected to the first connection portion at the third surface portion side on both sides of the first surface portion and the center side between the third surface portions on both sides. By having the 2nd connection part provided, the said effect can be implement | achieved more concretely.

また更に、本願の請求項5に係る発明によれば、フレームは、第1面部における両側の第3面部側をそれぞれ第1連結部と連結するように設けられた第2連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。   Still further, according to the invention according to claim 5 of the present application, the frame has the second connection portion provided so as to connect the third surface portion sides on both sides of the first surface portion to the first connection portion, respectively. Therefore, the effect can be realized more specifically.

また更に、本願の請求項6に係る発明によれば、フレームは、第1面部における両側の第3面部の間の中央側を第1連結部と連結するように設けられた第2連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。   Still further, according to the invention of claim 6 of the present application, the frame includes the second connecting portion provided so as to connect the center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion. By having it, the effect can be realized more specifically.

また更に、本願の請求項7に係る発明によれば、フレームは、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーであることにより、重量の増加を抑制しつつセンタピラーの曲げ強度を向上させることができ、例えば側突時などにセンタピラーに外部から荷重が作用した時にセンタピラーが曲げ変形されることを有効に抑制することができる。   Furthermore, according to the invention of claim 7 of the present application, the frame is a center pillar that is positioned between the front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body and extends in the vertical direction of the vehicle body. It is possible to improve the bending strength of the center pillar while suppressing the increase. For example, it is possible to effectively suppress the center pillar from being bent and deformed when a load is applied to the center pillar from the outside, for example, in a side collision.

本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a vehicle body frame to which a vehicle frame structure according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1におけるY2−Y2線に沿った車体フレームの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle body frame taken along line Y2-Y2 in FIG. 前記車体フレームについて圧子の下降ストロークと曲げ荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the downward stroke of an indenter and the bending load about the said vehicle body frame. 前記車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the result of having carried out the simulation analysis of the bending deformation behavior of the said vehicle body frame. 上角部の曲率半径が15mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of bending strength about the vehicle body frame whose curvature radius of an upper corner part is 15 mm. 上角部の曲率半径が15mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of bending strength about the vehicle body frame whose curvature radius of an upper corner part is 15 mm. 上角部の曲率半径が5mm及び25mmである車体フレームの断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of the vehicle body frame whose curvature radius of an upper corner part is 5 mm and 25 mm. 上角部の曲率半径が5mm及び25mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of bending strength about the body frame whose curvature radius of an upper corner part is 5 mm and 25 mm. 本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the vehicle body frame to which the vehicle frame structure which concerns on the 1st Embodiment of this invention is applied. 本発明の第2の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the vehicle body frame to which the frame structure for vehicles which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is applied. 上角部の曲率半径が15mmである前記車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of bending strength about the said vehicle body frame whose curvature radius of an upper corner part is 15 mm. 閉断面状に形成された車体フレームを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the vehicle body frame formed in the closed cross-sectional shape. 車体フレームの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the simulation for analyzing the bending deformation behavior of a vehicle body frame. 図12に示す車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the result of having analyzed the bending deformation behavior of the vehicle body frame shown in FIG. 図14における車体フレームの屈曲部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bending part of the vehicle body frame in FIG.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms that mean a specific direction such as “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms are used. In order to facilitate understanding of the referenced invention, the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms.

本願発明者等は、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造において、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造の開発にあたり、先ず、閉断面状に形成された車体フレームに外部から曲げ荷重を入力して車体フレームが曲げ変形する際の変形挙動について、CAE(Computer Aided Enginnering)によるシミュレーション解析を行った。   In developing a vehicle frame structure that can improve the bending strength of a frame while suppressing an increase in weight in a vehicle frame structure having a frame formed in a closed cross-sectional shape, the inventors of the present application firstly close the frame. A simulation analysis by CAE (Computer Aided Engineering) was performed on the deformation behavior when the body frame was bent and deformed by inputting a bending load from the outside to the body frame formed in a cross-sectional shape.

図12は、閉断面状に形成された車体フレームを示す斜視図である。図12に示すように、底面部111、121、側面部112、122及びフランジ部113、123を備え断面ハット状に形成した2枚の金属製の板状部材110、120のフランジ部113、123を互いに重ね合わせることにより、第1の板状部材110と第2の板状部材120とによって閉断面状に形成された車体フレーム101を解析モデルとして用い、シミュレーション解析を行った。   FIG. 12 is a perspective view showing a vehicle body frame formed in a closed cross-sectional shape. As shown in FIG. 12, flange portions 113 and 123 of two metal plate-like members 110 and 120 each having a bottom face portion 111 and 121, side surface portions 112 and 122, and flange portions 113 and 123 and having a cross-sectional hat shape. The vehicle body frame 101 formed in a closed cross-sectional shape by the first plate-like member 110 and the second plate-like member 120 by superimposing them on each other was used as an analysis model for simulation analysis.

図13は、車体フレームの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図であり、図14は、図12に示す車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図、図15は、図14における車体フレームの屈曲部を示す断面図である。なお、図14では、荷重を付加する圧子を省略して示すとともにフレーム各部の変形量の大小を色の濃淡で表し、変形量が大きいほど濃い色で表している。また、図14及び図15では、フレームの曲げ変形の進行状態を(a)、(b)、(c)、(d)の順に表している。   FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a simulation for analyzing the bending deformation behavior of the vehicle body frame, and FIG. 14 is a perspective view showing a result of simulation analysis of the bending deformation behavior of the vehicle body frame shown in FIG. 15 is a cross-sectional view showing a bent portion of the vehicle body frame in FIG. In FIG. 14, the indenter to which the load is applied is omitted, and the deformation amount of each part of the frame is represented by shades of color, and the larger the deformation amount, the darker the color. 14 and 15 show the progress of the bending deformation of the frame in the order of (a), (b), (c), and (d).

図13(a)に示すように、第1の板状部材110の底面部111が上側になるように配置した状態で、所定長さX1を有する車体フレーム101を、この長さX1より短い所定距離X2だけ離間させた2つの固定点131で支持させ、2つの固定点131の中間位置に対応する車体フレーム101の上面部である第1の板状部材110の底面部111の長手方向における中央部P1に上方から圧子132を一定速度で下降させ、圧子132を介して、側突時などに外部から入力される荷重を模擬した荷重Fを車体フレーム101に作用させ、車体フレーム101の曲げ変形挙動を調べた。   As shown in FIG. 13 (a), a vehicle body frame 101 having a predetermined length X1 in a state where the bottom surface portion 111 of the first plate-like member 110 is on the upper side is set to a predetermined length shorter than the length X1. The center in the longitudinal direction of the bottom surface portion 111 of the first plate-like member 110 that is supported by the two fixing points 131 separated by the distance X2 and corresponding to the intermediate position between the two fixing points 131 is the upper surface portion of the body frame 101. The indenter 132 is lowered at a constant speed from above to the part P1, and a load F simulating a load input from the outside at the time of a side collision or the like is applied to the body frame 101 via the indenter 132, and the body frame 101 is bent and deformed. The behavior was investigated.

車体フレーム101に外部から曲げ荷重Fが作用する場合、図13(b)に示すように、車体フレーム101は下側に凸状に湾曲して変形し、上面部111では長手方向両端から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、車体フレーム101の下面部である第2の板状部材120の底面部121では長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。また、車体フレーム101の両側の側面部である第1の板状部材110の側面部112及び第2の板状部材120の側面部122には、中立軸105より上面部111側では圧縮応力が生じ、中立軸105より下面部121側では引張応力が生じることとなる。   When a bending load F acts on the vehicle body frame 101 from the outside, as shown in FIG. 13B, the vehicle body frame 101 is bent and deformed in a convex shape on the lower side, and the upper surface portion 111 is compressed from both ends in the longitudinal direction. , The compressive stress is generated, and the tensile force is generated from both ends in the longitudinal direction on the bottom surface portion 121 of the second plate-like member 120 which is the lower surface portion of the vehicle body frame 101. . Further, the side surface portion 112 of the first plate-shaped member 110 and the side surface portion 122 of the second plate-shaped member 120 which are the side surface portions on both sides of the body frame 101 are subjected to compressive stress on the upper surface portion 111 side from the neutral shaft 105. As a result, a tensile stress is generated on the lower surface 121 side from the neutral shaft 105.

図14及び図15の(a)に示すように、圧子132が車体フレーム101の上方から下降して車体フレーム101に接触すると、車体フレーム101の上面部111及び下面部121において応力が生じ始める。そして、図14及び図15の(b)、(c)、(d)に示すように、圧子132の下降ストロークが大きくなるにつれて、車体フレーム101が下側に凸状に湾曲して変形され、車体フレーム101は、上面部111で圧縮方向の力が作用し、下面部121で引張方向の力が作用し、荷重Fが付加される中央部P1から曲げ変形される。   As shown in FIG. 14 and FIG. 15A, when the indenter 132 descends from above the vehicle body frame 101 and comes into contact with the vehicle body frame 101, stress starts to occur in the upper surface portion 111 and the lower surface portion 121 of the vehicle body frame 101. Then, as shown in FIGS. 14 and 15 (b), (c), and (d), as the descending stroke of the indenter 132 increases, the vehicle body frame 101 is curved and deformed in a convex shape downward, The body frame 101 is subjected to a compressive force on the upper surface 111 and a tensile force on the lower surface 121, and is bent and deformed from the central portion P1 to which the load F is applied.

また、図15(b)において矢印d1で示すように、車体フレーム101の上面部111が車体フレーム101の内方側へ変形され、この変形に伴って、図15(b)において矢印d2で示すように、上面部111に隣接する側面部112、122が車体フレーム101の長手方向と直交する方向である直交断面方向において外方側に膨らんで面外変形を生じる。   Further, as shown by an arrow d1 in FIG. 15B, the upper surface portion 111 of the vehicle body frame 101 is deformed inward of the vehicle body frame 101, and along with this deformation, it is shown by an arrow d2 in FIG. 15B. As described above, the side surface portions 112 and 122 adjacent to the upper surface portion 111 bulge outward in the orthogonal cross-sectional direction, which is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the body frame 101, to cause out-of-plane deformation.

具体的には、図15において右側に位置する車体フレーム101の側面部112、122が右側に膨らむとともに図15において左側に位置する車体フレーム101の側面部112、122が左側に膨らんで変形し、図14における変形箇所αで示すように、車体フレーム101の上面部111と側面部112、122、具体的には第1の板状部材110の側面部112との間に形成される角部101aに変形量の大きい部分が生じて車体フレーム101が曲げ変形される。   Specifically, the side portions 112 and 122 of the body frame 101 located on the right side in FIG. 15 bulge to the right side, and the side portions 112 and 122 of the body frame 101 located on the left side in FIG. As shown by a deformed portion α in FIG. 14, a corner portion 101 a formed between the upper surface portion 111 and the side surface portions 112 and 122 of the body frame 101, specifically, the side surface portion 112 of the first plate-like member 110. As a result, a portion with a large amount of deformation is generated, and the body frame 101 is bent and deformed.

このシミュレーション解析結果から、閉断面状に形成された車体フレーム101に外部から荷重Fが作用して曲げ変形する場合には、荷重Fが作用した時に圧縮方向の力が作用する上面部111が荷重Fの入力方向に沿って車体フレーム101の内方側へ変形し、この変形に伴って上面部111に隣接する側面部112、122が車体フレーム101の外方側に膨らんで面外変形が生じ、車体フレーム101が曲げ変形されることが分かる。   From this simulation analysis result, when the load F acts on the vehicle body frame 101 formed in a closed cross-sectional shape from the outside to bend and deform, the upper surface portion 111 on which the force in the compression direction acts when the load F acts is the load. It deforms inward of the body frame 101 along the input direction of F, and in accordance with this deformation, the side surface portions 112 and 122 adjacent to the upper surface portion 111 bulge outwardly of the body frame 101 to cause out-of-plane deformation. It can be seen that the body frame 101 is bent and deformed.

従って、車体フレーム101に外部から荷重が作用した時に、圧縮方向の力が作用する上面部111と引張方向の力が作用する下面部121との間に位置して上面部111との間で角部101aを形成する両側の側面部112、122の外方側への変形を効果的に抑制することができれば、車体フレーム101の曲げ強度を効果的に高めることができると考えられる。   Therefore, when a load is applied to the vehicle body frame 101 from the outside, an angle is formed between the upper surface portion 111 on which the force in the compression direction acts and the lower surface portion 121 on which the force in the tensile direction acts. It is considered that the bending strength of the vehicle body frame 101 can be effectively increased if the outward deformation of the side surface portions 112 and 122 on both sides forming the portion 101a can be effectively suppressed.

以下、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す斜視図であり、図2は、図1におけるY2−Y2線に沿った車体フレームの断面図である。
Hereinafter, a vehicle frame structure according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle body frame to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle body frame taken along line Y2-Y2 in FIG. is there.

図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム1は、例えば車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーや車体下部において車体前後方向に延びるように配設されたサイドシルなどに適用することができるものであり、鋼板などの金属製の板状素材を断面ハット状にプレス加工して得られる第1の板状部材10と第2の板状部材20とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle body frame 1 to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied is positioned, for example, between front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body. It can be applied to center pillars that extend in the vertical direction of the vehicle body and side sills that extend in the longitudinal direction of the vehicle body at the lower part of the vehicle body. Metal plate materials such as steel plates are pressed into a cross-sectional hat shape. A first plate member 10 and a second plate member 20 obtained by processing are provided.

これら第1及び第2の板状部材10、20はそれぞれ、略平面状に形成される底面部11、21と、底面部11、21の両側において底面部11、21から所定角度を有するように延び、略平面状に形成される側面部12、22と、側面部12、22から底面部11、22と平行に外側に延びるフランジ部13、23とを備え、断面ハット状に形成されている。   The first and second plate-like members 10 and 20 have a bottom surface portions 11 and 21 formed in a substantially planar shape, and have a predetermined angle from the bottom surface portions 11 and 21 on both sides of the bottom surface portions 11 and 21. The side portions 12 and 22 are formed so as to extend in a substantially flat shape, and flange portions 13 and 23 extending outward from the side portions 12 and 22 in parallel with the bottom surface portions 11 and 22 are formed in a hat shape in cross section. .

そして、第1の板状部材10と第2の板状部材20とが、第1の板状部材10のフランジ部13と第2の板状部材20のフランジ部23とを重ね合わせて溶接等によって接合されることにより、第1の板状部材10の底面部11と第2の板状部材20の底面部21が対向するとともに第1の板状部材10の底面部11と第2の板状部材20の底面部21との間に位置する第1の板状部材10の両側の側面部12及び第2の板状部材20の両側の側面部22がそれぞれ対向し、車体フレーム1は、閉断面状に形成されている。   And the 1st plate-shaped member 10 and the 2nd plate-shaped member 20 pile up the flange part 13 of the 1st plate-shaped member 10, and the flange part 23 of the 2nd plate-shaped member 20, and are welded etc. The bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the bottom surface portion 21 of the second plate member 20 are opposed to each other and the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the second plate are joined together. The side surface portions 12 on both sides of the first plate-like member 10 and the side surface portions 22 on both sides of the second plate-like member 20 that are positioned between the bottom surface portion 21 of the shape-like member 20 are opposed to each other. It is formed in a closed cross section.

図2に示すように、車体フレーム1では、第1の板状部材10の底面部11と両側の側面部12との間にそれぞれ角部1aが形成され、この角部1aは、車体フレーム1の長手方向と直交する方向である直交断面方向において曲線状に延在し、所定の曲率半径を有する曲線部1cで形成されている。また、第2の板状部材20の底面部21と両側の側面部22との間にそれぞれ形成される角部1bについても、前記直交断面方向において曲線状に延在し、所定の曲率半径を有する曲線部で形成されている。   As shown in FIG. 2, in the vehicle body frame 1, corner portions 1 a are formed between the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 and the side surface portions 12 on both sides, and the corner portions 1 a are formed on the vehicle body frame 1. It is formed of a curved portion 1c that extends in a curved shape in a cross-sectional direction that is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first curved portion and has a predetermined radius of curvature. Further, the corner portions 1b formed between the bottom surface portion 21 and the side surface portions 22 on both sides of the second plate-like member 20 also extend in a curved shape in the orthogonal cross-section direction, and have a predetermined radius of curvature. It is formed with a curved part having.

車体フレーム1ではまた、第1の板状部材10の両側の側面部12においてそれぞれ曲線部1cに隣接する部分が前記直交断面方向において直線状に延在する直線部12aで形成されるとともに、第1の板状部材10の底面部11において両側の曲線部1cの間の部分が前記直交断面方向において直線状に延在する直線部11aで形成されている。   In the vehicle body frame 1, portions of the side surface portions 12 on both sides of the first plate-like member 10 that are adjacent to the curved portion 1 c are formed by straight portions 12 a extending linearly in the orthogonal cross-sectional direction, and A portion between the curved portions 1c on both sides of the bottom surface portion 11 of one plate-like member 10 is formed by a straight portion 11a extending linearly in the orthogonal cross-sectional direction.

本実施形態ではまた、第1の板状部材10の底面部11と第2の板状部材20の底面部21との間において第1の板状部材10の両側の側面部12を連結する略平板状の第1の補強部材30が取り付けられている。この第1の補強部材30は、鋼板などの金属製の板状素材から形成され、車体フレーム1の長手方向に沿って延びるとともに、第1の板状部材10の両側の側面部12における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結するように両側の側面部12に溶接等によって接合されている。   In the present embodiment, the side surface portions 12 on both sides of the first plate member 10 are connected between the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the bottom surface portion 21 of the second plate member 20. A flat first reinforcing member 30 is attached. The first reinforcing member 30 is formed of a metal plate-like material such as a steel plate, extends along the longitudinal direction of the vehicle body frame 1, and is a curved portion in the side surface portions 12 on both sides of the first plate-like member 10. It joins to the side part 12 of both sides by welding etc. so that the boundary part 12b of 1c and the linear part 12a may be connected.

車体フレーム1では、第1の板状部材10の底面部11と両側の側面部12との間の両側の角部1aがそれぞれ所定の曲率半径を有する曲線部1cで形成されるとともに曲線部1cの曲率半径が等しくなるように形成され、第1の補強部材30は、第1の板状部材10の底面部11の直線部11aと略平行に設けられている。   In the vehicle body frame 1, the corner portions 1 a on both sides between the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 and the side surface portions 12 on both sides are formed by curved portions 1 c each having a predetermined radius of curvature and the curved portion 1 c. The first reinforcing member 30 is provided substantially in parallel with the straight portion 11 a of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10.

このようにして構成される車体フレーム1では、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第1の板状部材10の底面部11が対向するように配置される。これにより、外部から曲げ荷重が作用する時に、第1の板状部材10の底面部11に圧縮方向の力が作用し、第2の板状部材20の底面部21に引張方向の力が作用することとなる。   The vehicle body frame 1 configured as described above is arranged so that the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 faces in a direction in which a bending load is assumed to be input from the outside. Thereby, when a bending load is applied from the outside, a force in the compression direction acts on the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10, and a force in the tensile direction acts on the bottom surface portion 21 of the second plate-like member 20. Will be.

このように、本発明の第1の実施形態に係る車体フレーム1は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部11と、第1面部11に対向し、引張方向の力が作用する第2面部21と、車体フレーム1の第1面部11と第2面部21との間に位置する両側の第3面部12、22とを有し、第1面部11と両側の第3面部12、22との間に形成される両側の角部1aが曲線部1cで形成されるとともに第3面部12、22の曲線部1cに隣接する部分が直線部12aで形成され、車体フレーム1は、両側の第3面部12、22における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30を有している。   As described above, the vehicle body frame 1 according to the first embodiment of the present invention is opposed to the first surface portion 11 on which the force in the compression direction acts when a load is applied from the outside, and the first surface portion 11 in the tensile direction. A second surface portion 21 on which a force acts, and third surface portions 12 and 22 on both sides located between the first surface portion 11 and the second surface portion 21 of the vehicle body frame 1, A corner portion 1a on both sides formed between the three surface portions 12 and 22 is formed by a curved portion 1c, and a portion adjacent to the curved portion 1c of the third surface portions 12 and 22 is formed by a straight portion 12a. 1 has the 1st connection part 30 which connects the boundary part 12b of the curved part 1c and the linear part 12a in the 3rd surface parts 12 and 22 of both sides.

本実施形態ではまた、本発明の第1の実施形態に係る車体フレーム1について、図12に示す車体フレーム101と同様に、圧子を介して外部から荷重を作用したときの曲げ荷重をシミュレーション解析により評価した。なお、車体フレーム1は、第1の補強部材30を追加すること以外は図12に示した車体フレーム101と同様のものを用いて評価した。   In the present embodiment, similarly to the vehicle body frame 101 shown in FIG. 12, the bending load when the load is applied from the outside through the indenter is analyzed by simulation analysis for the vehicle body frame 1 according to the first embodiment of the present invention. evaluated. The body frame 1 was evaluated using the same body frame 101 as that shown in FIG. 12 except that the first reinforcing member 30 was added.

具体的には、車体フレーム1について、第1の板状部材10を板厚が1.8mmである980MPa級高張力鋼板とし、第2の板状部材20を板厚が1.0mmである590MPa級高張力鋼板とし、第1の補強部材30を板厚が1.0mmである980MPa級高張力鋼板とし、第1の板状部材10の底面部11と第2の板状部材20の底面部21の距離H1を88mmとし、第1の板状部材10の底面部11の前記直交断面方向における長さW1を92.5mmとし、第1の板状部材10の底面部11と両側の側面部12とのなす角度θをそれぞれ106.5度とし、曲線部1cの曲率半径rをそれぞれ15mmとし、第1の板状部材10の底面部11とフランジ部13の距離H2を67mmとし、第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30の離間距離H3を10mmとしたものについて評価を行った。なお、第1の板状部材10の底面部11において直線部11aの前記直交断面方向における長さは70mmである。   Specifically, for the vehicle body frame 1, the first plate member 10 is a 980 MPa class high-tensile steel plate with a plate thickness of 1.8 mm, and the second plate member 20 is 590 MPa with a plate thickness of 1.0 mm. The first reinforcing member 30 is a 980 MPa class high-tensile steel plate having a thickness of 1.0 mm, and the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the bottom surface portion of the second plate member 20 are used. The distance H1 of 21 is 88 mm, the length W1 of the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 in the orthogonal cross-sectional direction is 92.5 mm, and the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the side surface portions on both sides. The angle θ between the first plate member 10 and the flange portion 13 is 67 mm. The angle θ between the first plate member 10 and the flange portion 13 is 67 mm. The bottom surface portion 11 of the plate-like member 10 and the first The distance H3 of the reinforcing member 30 were evaluated those with 10 mm. In addition, in the bottom face part 11 of the 1st plate-shaped member 10, the length in the said orthogonal cross-section direction of the linear part 11a is 70 mm.

図3は、前記車体フレームについて圧子の下降ストロークと曲げ荷重との関係を示すグラフであり、図3では、圧子が車体フレームに接触した位置からの下降ストロークを横軸にとり、荷重Fに対する反力である曲げ荷重を横軸にとって表示し、図1に示す車体フレーム1の解析結果を実線で表し、図12に示す車体フレーム101の解析結果を破線で表している。また、図4は、前記車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す断面図であり、屈曲部の断面において、図1に示す車体フレーム1の曲げ変形の進行状態を(a)、(b)、(c)、(d)の順に表している。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the descending stroke of the indenter and the bending load for the body frame. In FIG. 3, the horizontal axis represents the descending stroke from the position where the indenter contacts the body frame, and the reaction force against the load F is shown in FIG. The bending load is shown on the horizontal axis, the analysis result of the vehicle body frame 1 shown in FIG. 1 is represented by a solid line, and the analysis result of the vehicle body frame 101 shown in FIG. 12 is represented by a broken line. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the result of simulation analysis of the bending deformation behavior of the vehicle body frame. In the cross section of the bent portion, the progress of bending deformation of the vehicle body frame 1 shown in FIG. It is expressed in the order of b), (c), and (d).

図3において破線で示すように、図12に示す車体フレーム101では、外部から荷重が作用したときの曲げ荷重の最大値が約22.5kNであるのに対し、図3において実線で示すように、両側の第1の板状部材10の側面部12における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1の補強部材30が設けられた車体フレーム1では、曲げ荷重の最大値が約40kNであり、第1の補強部材30を追加した車体フレーム1では、第1の補強部材30が設けられていない車体フレーム101に比して最大曲げ強度を向上させることができる。   As shown by the broken line in FIG. 3, in the vehicle body frame 101 shown in FIG. 12, the maximum value of the bending load when a load is applied from the outside is about 22.5 kN, whereas as shown by the solid line in FIG. In the vehicle body frame 1 provided with the first reinforcing members 30 that connect the boundary portions 12b between the curved portions 1c and the straight portions 12a in the side surface portions 12 of the first plate-like members 10 on both sides, the maximum bending load is provided. In the vehicle body frame 1 having a value of about 40 kN and the first reinforcing member 30 added, the maximum bending strength can be improved as compared with the vehicle body frame 101 in which the first reinforcing member 30 is not provided.

図4(a)に示すように、車体フレーム1についても、圧子132が車体フレーム1の上方から下降して車体フレーム1に接触すると、第1の板状部材10の底面部(第1面部)11及び第2の板状部材20の底面部(第2面部)21において応力が生じ始め、圧子132の下降ストロークが大きくなるにつれて、車体フレーム1が下側に凸状に湾曲して変形され、車体フレーム1は、第1面部11で圧縮方向の力が作用し、第2面部12で引張方向の力が作用する。   As shown in FIG. 4A, also for the vehicle body frame 1, when the indenter 132 descends from above the vehicle body frame 1 and comes into contact with the vehicle body frame 1, the bottom surface portion (first surface portion) of the first plate member 10. 11 and the bottom surface portion (second surface portion) 21 of the second plate-like member 20 begins to generate stress, and as the descending stroke of the indenter 132 increases, the vehicle body frame 1 is curved and deformed downward in a convex shape, In the body frame 1, a force in the compression direction acts on the first surface portion 11, and a force in the tensile direction acts on the second surface portion 12.

また、車体フレーム1についても、図4の(b)、(c)、(d)に示すように、圧子132の下降ストロークが大きくなるにつれて、第1面部11が車体フレーム1の内方側へ変形されているが、第1面部11に隣接する第1の板状部材10の側面部(第3面部)12及び第2の板状部材20の側面部(第3面部)22が車体フレーム1の長手方向と直交する方向である直交断面方向において外方側に膨らんで面外変形を生じることが抑制されている。   As for the vehicle body frame 1, as shown in FIGS. 4B, 4 </ b> C, and 4 </ b> D, as the descending stroke of the indenter 132 increases, the first surface portion 11 moves toward the inward side of the vehicle body frame 1. Although deformed, the side surface portion (third surface portion) 12 of the first plate-like member 10 adjacent to the first surface portion 11 and the side surface portion (third surface portion) 22 of the second plate-like member 20 are the body frame 1. In the orthogonal cross-sectional direction, which is a direction orthogonal to the longitudinal direction, the bulging outward is suppressed from causing out-of-plane deformation.

このように、車体フレーム1では、外部から荷重が作用した時に、車体フレーム1の内方側への第1面部11の変形に伴って第1面部11の両側の第3面部12、22が外方側に膨らんで変形することを、両側の第3面部11、12における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、車体フレーム1の内方側への第1面部11の変形に伴って、第1連結部30が車体フレーム1の内方側へ変形される際には、第1連結部30が両側の第3面部11、12を車体フレーム1の内方側へ引っ張るように作用するので、両側の第3面部11、12が外方側に膨らんで変形することを抑制することができ、前記効果を有効に得ることができる。   As described above, in the body frame 1, when a load is applied from the outside, the third surface portions 12 and 22 on both sides of the first surface portion 11 are externally moved along with the deformation of the first surface portion 11 toward the inward side of the body frame 1. Since it can be effectively suppressed by the first connecting portion 30 that connects the boundary portions 12b between the curved portion 1c and the linear portion 12a in the third surface portions 11 and 12 on both sides, the first connecting portion 30 that swells and deforms in the lateral direction can be effectively suppressed. The bending strength of the frame can be improved while suppressing an increase in weight. Further, when the first connecting portion 30 is deformed inward of the body frame 1 in accordance with the deformation of the first surface portion 11 toward the inward side of the body frame 1, the first connecting portion 30 is disposed on both sides. Since it acts so that the 3rd surface parts 11 and 12 may be pulled to the inward side of body frame 1, it can control that the 3rd surface parts 11 and 12 of both sides swell and change outside, and the above-mentioned effect is obtained. It can be obtained effectively.

本実施形態ではまた、車体フレーム1の内部に補強部材30を追加する場合について補強部材30の位置と曲げ強度の重量効率、具体的には、図12に示す車体フレーム101(比較例)についての単位重量当りの最大曲げ荷重に対する各車体フレームの単位重量当りの最大曲げ荷重の割合との関係について調べた。   In the present embodiment, the position of the reinforcing member 30 and the weight efficiency of the bending strength in the case of adding the reinforcing member 30 to the inside of the vehicle body frame 1, specifically, the vehicle body frame 101 (comparative example) shown in FIG. The relationship between the maximum bending load per unit weight and the ratio of the maximum bending load per unit weight of each body frame was investigated.

図5は、上角部の曲率半径が15mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図であり、角部1aの曲線部1cの曲率半径が15mmである車体フレームについて解析した結果を示している。図5に示すように、車体フレーム1の内部に取り付けられる第1の補強部材30を、第1の板状部材10の底面部11からそれぞれ所定距離離間させたものについて最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。   FIG. 5 is a diagram showing an analysis result of bending strength for a vehicle body frame having a curvature radius of 15 mm at the upper corner portion, and shows an analysis result of a vehicle body frame having a curvature radius of the curved portion 1c of the corner portion 1a of 15 mm. ing. As shown in FIG. 5, the maximum bending load is analyzed for each of the first reinforcing members 30 attached to the inside of the vehicle body frame 1 separated from the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 by a predetermined distance, The ratio of the maximum bending load per unit weight relative to the comparative example was evaluated.

具体的には、第1の補強部材30の位置としての第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30の離間距離H3を0mm、5mm、10mm、17mm、37mm、67mmとしたものをそれぞれサンプル1A、サンプル1B、サンプル1C、サンプル1D、サンプル1E、サンプル1Fとして評価した。なお、サンプル1Cは、第1の補強部材30が曲線部1cと直線部12aとの境界部12どうしを連結するように設けられた図1に示す車体フレーム1であり、比較例は、図12に示す車体フレーム101である。   Specifically, the separation distance H3 between the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 and the first reinforcing member 30 as the position of the first reinforcing member 30 is 0 mm, 5 mm, 10 mm, 17 mm, 37 mm, and 67 mm. These were evaluated as Sample 1A, Sample 1B, Sample 1C, Sample 1D, Sample 1E, and Sample 1F, respectively. The sample 1C is the body frame 1 shown in FIG. 1 in which the first reinforcing member 30 is provided so as to connect the boundary portions 12 between the curved portion 1c and the straight portion 12a. A comparative example is shown in FIG. The vehicle body frame 101 shown in FIG.

また、図6は、上角部の曲率半径が15mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフであり、図6では、第1の補強部材30の位置として第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30の離間距離H3を横軸にとり、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を縦軸にとって、図5に示すサンプル1A、サンプル1B、サンプル1C、サンプル1D、サンプル1E、サンプル1Fについてプロットしたものである。   FIG. 6 is a graph showing a bending strength analysis result for a vehicle body frame having an upper corner radius of curvature of 15 mm. In FIG. 6, the first plate member 10 is positioned as the position of the first reinforcing member 30 in FIG. Sample 1A, sample 1B, sample 1C, shown in FIG. 5, with the horizontal axis the separation distance H3 between the bottom surface portion 11 and the first reinforcing member 30 and the vertical axis the ratio of the maximum bending load per unit weight relative to the comparative example. Samples 1D, 1E, and 1F are plotted.

図5及び図6に示すように、車体フレームの曲げ強度の重量効率は、第1の補強部材30の位置が0mmから第1の補強部材30が曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置である10mmまで大きくなるにつれて高くなり、第1の補強部材30が曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置である10mmからさらに大きくなるにつれて低下することが分かる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame is such that the position of the first reinforcing member 30 is 0 mm, and the first reinforcing member 30 is the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a. It becomes higher as it increases to 10 mm, which is the position where the two are connected, and decreases as the first reinforcing member 30 becomes larger from 10 mm, which is the position where the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a is connected. I understand.

このように、車体フレーム1の内部に第1の補強部材30を追加した車体フレーム1においては、補強部材30を曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置に設ける場合に、曲げ強度向上に対する重量効率が最も大きく、また、補強部材30を曲線部1cと直線部12aとの境界部12b及びその近傍部どうしを連結する位置、具体的には補強部材30の位置が約4mmから約25mmであるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて大きくなることが分かる。   As described above, in the vehicle body frame 1 in which the first reinforcing member 30 is added to the inside of the vehicle body frame 1, the reinforcing member 30 is provided at a position where the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a is connected. The weight efficiency for the improvement of bending strength is the largest, and the position where the reinforcing member 30 is connected to the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a and the vicinity thereof, specifically, the position of the reinforcing member 30 is about It can be seen that when the thickness is 4 mm to about 25 mm, the weight efficiency of the bending strength is larger than that in the comparative example.

本実施形態ではまた、角部1aの曲線部1cの曲率半径が5mm及び25mmである車体フレームについても解析を行った。図7は、上角部の曲率半径が5mm及び25mmである車体フレームの断面を示す断面図である。図7(a)に示すように、図1に示す車体フレーム1と曲線部41cの曲率半径が5mmであること以外は同様に構成された車体フレーム41と、図7(b)に示すように、図1に示す車体フレーム1と曲線部51cの曲率半径が25mmであること以外は同様に構成された車体フレーム51についても同様に、車体フレーム41、51の内部に取り付けられる第1の補強部材30を、第1の板状部材10の底面部11からそれぞれ所定距離離間させたものについて最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。なお、図7では、図1に示す車体フレーム1と同様の構成については同一符号を付して示している。   In the present embodiment, the vehicle body frame in which the radius of curvature of the curved portion 1c of the corner portion 1a is 5 mm and 25 mm was also analyzed. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section of a vehicle body frame in which the curvature radius of the upper corner is 5 mm and 25 mm. As shown in FIG. 7 (a), a vehicle body frame 41 configured in the same manner except that the curvature radius of the vehicle body frame 1 and the curved portion 41c shown in FIG. 1 is 5 mm, and as shown in FIG. 7 (b). The first reinforcing member attached to the inside of the vehicle body frames 41 and 51 is similarly applied to the vehicle body frame 51 having the same configuration except that the curvature radius of the vehicle body frame 1 and the curved portion 51c shown in FIG. 1 is 25 mm. 30 was analyzed for the maximum bending load of the first plate-like member 10 separated from the bottom surface portion 11 by a predetermined distance, and the ratio of the maximum bending load per unit weight relative to the comparative example was evaluated. In FIG. 7, the same components as those of the vehicle body frame 1 shown in FIG.

図7(a)及び図7(b)ではそれぞれ、第1の補強部材30が曲線部41c、51cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結するように設けられた車体フレーム41、51について示しているが、車体フレーム41については、図7(a)に示す第1の補強部材30の位置が4.5mmである場合に加えて、第1の補強部材30の位置を0mm、19mm、39mmとしたものについて評価し、車体フレーム51については、図7(b)に示す第1の補強部材30の位置が18mmである場合に加えて、第1の補強部材30の位置を0mm、4.7mm、39mmとしたものについて評価した。   7 (a) and 7 (b), the vehicle body frames 41 and 51 are provided so that the first reinforcing member 30 connects the boundary portions 12b between the curved portions 41c and 51c and the straight portion 12a. As shown, for the body frame 41, in addition to the case where the position of the first reinforcing member 30 shown in FIG. 7A is 4.5 mm, the position of the first reinforcing member 30 is 0 mm, 19 mm, The body frame 51 was evaluated. For the body frame 51, in addition to the case where the position of the first reinforcing member 30 shown in FIG. 7B is 18 mm, the position of the first reinforcing member 30 is set to 0 mm, 4 mm. Evaluations were made for 7 mm and 39 mm.

図8は、上角部の曲率半径が5mm及び25mmである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフであり、図8では、第1の補強部材30の位置、すなわち第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30の離間距離H3を横軸にとり、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を縦軸にとって表示し、角部1aの曲線部41cの曲率半径が5mmである車体フレーム41の解析結果を実線で示し、角部1aの曲線部51cの曲率半径が25mmである車体フレーム51の解析結果を一点鎖線で示している。   FIG. 8 is a graph showing the analysis result of the bending strength for the vehicle body frame having the curvature radius of the upper corner portion of 5 mm and 25 mm. In FIG. 8, the position of the first reinforcing member 30, that is, the first plate-like member is shown. The distance H3 between the bottom surface portion 10 and the first reinforcing member 30 is indicated on the horizontal axis, the ratio of the maximum bending load per unit weight relative to the comparative example is indicated on the vertical axis, and the radius of curvature of the curved portion 41c of the corner portion 1a is displayed. An analysis result of the vehicle body frame 41 having a radius of 5 mm is indicated by a solid line, and an analysis result of the vehicle body frame 51 in which the curvature radius of the curved portion 51c of the corner portion 1a is 25 mm is indicated by an alternate long and short dash line.

図8に示すように、角部1aの曲線部41cの曲率半径が5mmである車体フレーム41についても、車体フレーム41の曲げ強度の重量効率は、第1の補強部材30の位置が0mmから曲線部41cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置である4.5mmまで大きくなるにつれて高くなり、第1の補強部材30の位置が4.5mmからさらに大きくなるにつれて低下し、第1の補強部材30を曲線部41cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置に設ける場合に曲げ強度向上に対する重量効率が最も大きく、第1の補強部材30の位置が0mmから約34mmであるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて大きくなることが分かる。   As shown in FIG. 8, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame 41 is also curved from 0 mm at the position of the first reinforcing member 30 for the vehicle body frame 41 in which the curvature radius of the curved portion 41c of the corner portion 1a is 5 mm. As the position of the first reinforcing member 30 increases from 4.5 mm, the height decreases as the height increases to 4.5 mm, which is a position that connects the boundary portions 12b between the portion 41c and the straight portion 12a. When the reinforcing member 30 is provided at a position where the boundary portion 12b between the curved portion 41c and the straight portion 12a is connected, the weight efficiency for the improvement of the bending strength is greatest, and the position of the first reinforcing member 30 is from 0 mm to about 34 mm. At some point, it can be seen that the weight efficiency of bending strength is greater than in the comparative example.

角部1aの曲線部51cの曲率半径が25mmである車体フレーム51についてもまた、車体フレーム51の曲げ強度の重量効率は、第1の補強部材30の位置が0mmから曲線部51cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置である18mmまで大きくなるにつれて高くなり、第1の補強部材30の位置が18mmからさらに大きくなるにつれて低下し、第1の補強部材30を曲線部51cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する位置に設ける場合に曲げ強度向上に対する重量効率が最も大きく、第1の補強部材30の位置が約3mmから約37mmであるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて大きくなることが分かる。   Also for the vehicle body frame 51 in which the radius of curvature of the curved portion 51c of the corner portion 1a is 25 mm, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame 51 is such that the position of the first reinforcing member 30 is 0 mm from the curved portion 51c and the straight portion 12a. As the position of the first reinforcing member 30 increases from 18 mm, the first reinforcing member 30 becomes straight with the curved portion 51c. When the boundary portion 12b with the portion 12a is provided at a position where the boundary portions 12b are connected to each other, the weight efficiency for improving the bending strength is greatest, and the weight efficiency of the bending strength when the position of the first reinforcing member 30 is about 3 mm to about 37 mm. It can be seen that becomes larger than that of the comparative example.

このように、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部11と、引張方向の力が作用する第2面部21と、第1面部11と第2面部21との間に位置する両側の第3面部12、22とを有し、第1面部11と両側の第3面部12、22との間に形成される両側の角部1aが曲線部1cで形成されるとともに第3面部12、22の曲線部1cに隣接する部分が直線部12aで形成される車体フレームにおいて、両側の第3面部12、22における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30を設けることにより、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、第1連結部30を、両側の第3面部12、22における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bの近傍部どうしを連結するように設ける場合においても、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、軽量化を図ることができるので、燃費を改善することができ、省エネルギー効果を高めることができる。   Thus, between the 1st surface part 11 to which the force of a compression direction acts when the load acts from the outside, the 2nd surface part 21 to which the force of a tension direction acts, between the 1st surface part 11 and the 2nd surface part 21 It has the 3rd surface parts 12 and 22 of the both sides which are located, and the corner | angular part 1a of the both sides formed between the 1st surface part 11 and the 3rd surface parts 12 and 22 of both sides is formed by the curved part 1c, and is 1st. In the vehicle body frame in which the portion adjacent to the curved portion 1c of the three surface portions 12 and 22 is formed by the straight portion 12a, the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a in the third surface portions 12 and 22 on both sides is connected. By providing the first connecting portion 30, it is possible to improve the bending strength of the frame while suppressing an increase in weight. Further, even when the first connecting portion 30 is provided so as to connect adjacent portions of the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a in the third surface portions 12 and 22 on both sides, an increase in weight is suppressed. In addition, the bending strength of the frame can be improved. Moreover, since weight reduction can be achieved, a fuel consumption can be improved and the energy saving effect can be heightened.

また、第1面部11は、両側の曲線部1cの間の部分が直線部11aで形成され、第1連結部30は、第1面部11の直線部11aと略平行に設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に第1連結部30の両側に作用する荷重を略等しくすることができるので、両側の第3面部12、22の外方側への変形をより有効に抑制することができる。   In addition, the first surface portion 11 is formed by a straight portion 11 a between the curved portions 1 c on both sides, and the first connecting portion 30 is provided substantially parallel to the straight portion 11 a of the first surface portion 11. Since the load acting on both sides of the first connecting portion 30 when a load is applied from the outside can be made substantially equal, the outward deformation of the third surface portions 12 and 22 on both sides can be more effectively suppressed. Can do.

前述した実施形態では、車体フレーム1において、第1の補強部材30が第1の板状部材10の底面部11と略平行に設けられ、第1連結部30が第1面部11の直線部11aと略平行に設けられているが、第1連結部30において両側の第3面部12、22の間の中央側を両側の第3面部12、22側に比して第1面部11側又は第2面部21側に折曲させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, in the vehicle body frame 1, the first reinforcing member 30 is provided substantially parallel to the bottom surface portion 11 of the first plate member 10, and the first connecting portion 30 is the straight portion 11 a of the first surface portion 11. The first connecting portion 30 has a central side between the third surface portions 12 and 22 on both sides of the first surface portion 11 side or the second surface portion 22 and the second surface portions 22 and 22 side. You may make it bend | fold to the 2 surface part 21 side.

図9は、本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームの変形例を示す断面図である。図9(a)に示すように、車体フレーム61の内部に取り付けられる第1の補強部材60を、第1の板状部材10の両側の側面部12の間の中央側を両側の側面部12側に比して第1の板状部材10の底面部11側に突出するように折曲させるようにしてもよく、また、図9(b)に示すように、車体フレーム71の内部に取り付けられる第1の補強部材70を、第1の板状部材10の両側の側面部12の間の中央側を両側の側面部12側に比して第2の板状部材20の底面部21側に突出するように折曲させるようにしてもよい。なお、図9では、図1に示す車体フレーム1と同様の構成については同一符号を付して示している。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of the vehicle body frame to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 9A, the first reinforcing member 60 attached to the inside of the vehicle body frame 61 is set so that the center side between the side portions 12 on both sides of the first plate member 10 is the side portions 12 on both sides. 9 may be bent so as to protrude toward the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 as shown in FIG. The first reinforcing member 70 is formed on the side of the bottom surface portion 21 of the second plate-shaped member 20 by comparing the center side between the side surface portions 12 on both sides of the first plate-shaped member 10 with the side surface portions 12 on both sides. You may make it bend so that it may protrude. In FIG. 9, the same components as those of the vehicle body frame 1 shown in FIG.

角部1aの曲線部1cの曲率半径が15mmであるとともに第1の補強部材60、70を曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結するように設けた車体フレーム61、71において、図9(a)及び図9(b)に示すように、第1の補強部材60又は70について第1の板状部材10の両側の側面部12の間の中央側を両側の側面部12側に比して第1の板状部材10の底面部11又は第2の板状部材20の底面部21側に突出するように折曲させた場合についても曲げ強度の重量効率を解析すると、曲げ強度の重量効率は、図9(a)に示すように、第1の補強部材60の中央部を第1の板状部材10の底面部11側に5.0mm突出するように折曲させた場合は1.17であり、図9(b)に示すように、第1の補強部材70の中央部を第2の板状部材20の底面部21側に5.0mm突出するように折曲させた場合は1.23であり、この場合においても、曲げ強度の重量効率を比較例の場合に比べて向上させることができる。   In vehicle body frames 61 and 71 in which the curvature radius of the curved portion 1c of the corner portion 1a is 15 mm and the first reinforcing members 60 and 70 are provided so as to connect the boundary portions 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a. 9 (a) and 9 (b), the center side between the side portions 12 on both sides of the first plate-like member 10 is set to the side portions 12 on both sides of the first reinforcing member 60 or 70. When analyzing the weight efficiency of the bending strength even when bent so as to protrude to the bottom surface portion 11 side of the first plate member 10 or the bottom surface portion 21 side of the second plate member 20 compared to the side, As shown in FIG. 9A, the weight efficiency of the bending strength is such that the center portion of the first reinforcing member 60 is bent so as to protrude 5.0 mm toward the bottom surface portion 11 side of the first plate-like member 10. In this case, the first reinforcing portion is 1.17 as shown in FIG. When the center portion of 70 is bent so as to protrude 5.0 mm toward the bottom surface portion 21 side of the second plate-like member 20, it is 1.23. In this case as well, the weight efficiency of bending strength is a comparative example. Compared with the case of, it can improve.

なお、前述した実施形態では、車体フレーム1の第1の板状部材10の底面部11と第1の板状部材10の両側の側面部12との間に形成される角部1aが所定の曲率半径rを有する曲線部1cで形成されているが、これに限定されるものでなく、所望形状に応じて、車体フレーム1の外方側に凸状に湾曲するその他の曲線状に延在する曲線部で形成するようにしてもよい。   In the embodiment described above, the corner portion 1a formed between the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 of the body frame 1 and the side surface portions 12 on both sides of the first plate-like member 10 has a predetermined shape. Although it is formed by the curved portion 1c having the curvature radius r, it is not limited to this, and it extends in other curved shapes that are convexly curved outwardly of the body frame 1 according to the desired shape. You may make it form in the curve part to do.

次に、本発明の第2の実施形態に係る車両用フレーム構造について説明する。
図10は、本発明の第2の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す断面図である。本発明の第2の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム81は、本発明の第1の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム1において第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30とを連結する第2の補強部材90が追加されていること以外は同様であるので、車体フレーム1と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
Next, a vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a vehicle body frame to which a vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention is applied. The vehicle body frame 81 to which the vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention is applied is the first plate member 10 in the vehicle body frame 1 to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied. Since the second reinforcing member 90 for connecting the bottom surface portion 11 and the first reinforcing member 30 is the same as that of the vehicle body frame 1, the same components as those of the body frame 1 are denoted by the same reference numerals. Is omitted.

図10に示すように、本発明の第2の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム81においても、車体フレーム1と同様に、両側の第1の板状部材10の側面部12における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1の補強部材30が設けられているが、車体フレーム81ではさらに、第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30とを連結する第2の補強部材90が設けられている。   As shown in FIG. 10, also in the vehicle body frame 81 to which the vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention is applied, the side surface portions 12 of the first plate-like members 10 on both sides are provided in the same manner as the vehicle body frame 1. The first reinforcing member 30 that connects the boundary portions 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a is provided. In the vehicle body frame 81, the first plate member 10 and the bottom surface portion 11 are further connected to the first reinforcing member 30. A second reinforcing member 90 is provided for connecting the reinforcing member 30 to the second reinforcing member 90.

第2の補強部材90は、鋼板などの金属製の板状素材から形成され、車体フレーム1の長手方向に沿って延びるとともに、車体フレーム81の長手方向と直交する方向である直交断面方向において第1の板状部材10の底面部11に対して略垂直方向に延び、第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30とを連結するように第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30とに溶接等によって接合されている。   The second reinforcing member 90 is formed of a metal plate-like material such as a steel plate, extends along the longitudinal direction of the body frame 1, and extends in the orthogonal cross-section direction that is perpendicular to the longitudinal direction of the body frame 81. The first plate member 10 extends in a substantially vertical direction with respect to the bottom surface portion 11 of the first plate member 10, and connects the bottom surface portion 11 of the first plate member 10 and the first reinforcing member 30. Are joined to the bottom surface portion 11 and the first reinforcing member 30 by welding or the like.

図10に示す車体フレーム81では、具体的には、第1の板状部材10の底面部11における両側の側面部12の間の中央部11bを第1の補強部材30と連結する第2の補強部材91と、第1の板状部材10の底面部11における両側の曲線部1cと直線部11aとの境界部11cをそれぞれ第1の補強部材30と連結する第2の補強部材92とが設けられ、第1の板状部材10の底面部11における両側の側面部12側及び両側の側面部12の間の中央側をそれぞれ第1の補強部材30と連結するように第2の補強部材91、92が設けられている。   In the vehicle body frame 81 shown in FIG. 10, specifically, a second portion that connects the central portion 11 b between the side surface portions 12 on both sides of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30. A reinforcing member 91 and a second reinforcing member 92 that couples the boundary portion 11c between the curved portion 1c and the straight portion 11a on both sides of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30 respectively. The second reinforcing member is provided so as to connect the side portions 12 on both sides and the center side between the side portions 12 on both sides of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30. 91 and 92 are provided.

このように、本発明の第2の実施形態に係る車体フレーム81は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部11と引張方向の力が作用する第2面部21との間に位置する両側の第3面部12、22における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30を有するとともに、車体フレーム81の長手方向と直交する方向において第1面部11に対して略垂直方向に延び、第1面部11と第1連結部30を連結する第2連結部90を有している。   As described above, the vehicle body frame 81 according to the second embodiment of the present invention includes the first surface portion 11 on which a force in the compression direction acts when a load is applied from the outside, and the second surface portion 21 on which a force in the tension direction acts. In the direction orthogonal to the longitudinal direction of the vehicle body frame 81, the first connecting portion 30 is connected to the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a in the third surface portions 12 and 22 on both sides. The first connecting portion 90 extends in a substantially vertical direction with respect to the first surface portion 11 and connects the first surface portion 11 and the first connecting portion 30.

これにより、車体フレーム81についても、外部から荷重が作用した時に、車体フレーム81の内方側への第1面部11の変形に伴って第1面部11の両側の第3面部12、22が外方側に膨らんで変形することを、両側の第3面部11、12における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。   As a result, when a load is applied from the outside to the body frame 81 as well, the third surface portions 12 and 22 on both sides of the first surface portion 11 are removed as the first surface portion 11 is deformed inwardly of the body frame 81. Since it can be effectively suppressed by the first connecting portion 30 that connects the boundary portions 12b between the curved portion 1c and the linear portion 12a in the third surface portions 11 and 12 on both sides, the first connecting portion 30 that swells and deforms in the lateral direction can be effectively suppressed. The bending strength of the frame can be improved while suppressing an increase in weight.

また、車体フレーム81では、該車体フレーム81の内方側への第1面部11の変形に伴って、第2連結部90を介して第1連結部30を車体フレーム81の内方側へ変形させることができるので、第1連結部30が両側の第3面部11、12を車体フレーム81の内方側へ引っ張るように作用することができ、前記効果をより有効に奏することができる。   Further, in the vehicle body frame 81, the first connecting portion 30 is deformed inward of the vehicle body frame 81 via the second connecting portion 90 in accordance with the deformation of the first surface portion 11 inward of the vehicle body frame 81. Therefore, the first connecting portion 30 can act so as to pull the third surface portions 11 and 12 on both sides inward of the vehicle body frame 81, and the above-described effect can be more effectively achieved.

本実施形態ではまた、車体フレーム81の内部に第1の補強部材30に加えて第2の補強部材90を追加する場合について、第2の補強部材90の位置と曲げ強度の重量効率、具体的には、図12に示す車体フレーム101(比較例)についての単位重量当りの最大曲げ荷重に対する各車体フレームの単位重量当りの最大曲げ荷重の割合との関係について調べた。   In the present embodiment, when the second reinforcing member 90 is added in addition to the first reinforcing member 30 inside the vehicle body frame 81, the position of the second reinforcing member 90 and the weight efficiency of the bending strength, specifically The relationship between the ratio of the maximum bending load per unit weight of each body frame to the maximum bending load per unit weight for the body frame 101 (comparative example) shown in FIG. 12 was examined.

図11は、上角部の曲率半径が15mmである前記車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図であり、角部1aの曲線部1cの曲率半径が15mmであるとともに第1の補強部材30の位置が曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する10mmである車体フレーム81について解析した結果を示している。図11に示すように第2の補強部材90を取り付けた車体フレームについてそれぞれ最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。   FIG. 11 is a diagram showing an analysis result of bending strength with respect to the vehicle body frame in which the curvature radius of the upper corner portion is 15 mm. The curvature radius of the curved portion 1c of the corner portion 1a is 15 mm and the first reinforcing member 30 is shown. The result of analyzing the vehicle body frame 81 whose position is 10 mm connecting the boundary portions 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a is shown. As shown in FIG. 11, the maximum bending load was analyzed for each vehicle body frame to which the second reinforcing member 90 was attached, and the ratio of the maximum bending load per unit weight with respect to the comparative example was evaluated.

具体的には、第1の板状部材10の底面部11における両側の境界部11c及び中央部11bをそれぞれ第1の補強部材30と連結するように設けられた第2の補強部材を有する車体フレームをサンプル2A、第1の板状部材10の底面部11における中央部11bのみを第1の補強部材30と連結するように設けられた第2の補強部材を有する車体フレームをサンプル2B、第1の板状部材10の底面部11における両側の境界部11cをそれぞれ第1の補強部材30と連結するように設けられた第2の補強部材を有する車体フレームをサンプル2C、及び、第1の板状部材10の底面部11における両側の境界部11c及び中央部11bをそれぞれ第1の補強部材30と連結するように設けられた第2の補強部材を有するとともに第1の板状部材10の底面部11における両側の境界部11cと中央部11bとの間の中央部をそれぞれ第1の補強部材30と連結するように設けられた第2の補強部材をさらに有する車体フレームをサンプル2Dとして評価した。   Specifically, the vehicle body having a second reinforcing member provided so as to connect the boundary portion 11 c and the central portion 11 b on both sides of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30. The frame is the sample 2A, and the vehicle body frame having the second reinforcing member provided so as to connect only the central portion 11b of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30 is the sample 2B. A vehicle body frame having a second reinforcing member provided so as to connect the boundary portions 11c on both sides of the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 to the first reinforcing member 30, respectively. The plate-like member 10 includes a second reinforcing member provided so as to connect the boundary portion 11c and the central portion 11b on both sides of the bottom surface portion 11 to the first reinforcing member 30, and the first reinforcing member 30. A vehicle body frame further including a second reinforcing member provided so as to connect the central portion between the boundary portion 11c and the central portion 11b on both sides of the bottom surface portion 11 of the shaped member 10 to the first reinforcing member 30. Evaluated as sample 2D.

なお、図11に示す車体フレームは、第1の補強部材30及び第2の補強部材90を追加すること以外は図12に示した車体フレーム101と同様のものを用いて評価し、第2の補強部材90は、第1の補強部材30と同様に板厚が1.0mmである980MPa級高張力鋼板としたものについて評価した。   The vehicle body frame shown in FIG. 11 is evaluated using the same thing as the vehicle body frame 101 shown in FIG. 12 except that the first reinforcing member 30 and the second reinforcing member 90 are added. The reinforcing member 90 was evaluated as a 980 MPa class high-tensile steel plate having a plate thickness of 1.0 mm, similar to the first reinforcing member 30.

図11に示すように、第1の板状部材10の底面部11と第1の補強部材30とを連結する第2の補強部材90が取り付けられた車体フレームの曲げ強度の重量効率は、サンプル2A、サンプル2B、サンプル2C及びサンプル2Dの何れにおいても、比較例の場合に比べて高くなっているとともに、第2の補強部材90が設けられていない図2に示す車体フレーム1の場合よりも高くなっており、曲げ強度の重量効率をさらに向上させることが分かる。   As shown in FIG. 11, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame to which the second reinforcing member 90 that connects the bottom surface portion 11 of the first plate-like member 10 and the first reinforcing member 30 is attached is a sample. 2A, Sample 2B, Sample 2C, and Sample 2D are higher than those of the comparative example, and more than the case of the vehicle body frame 1 shown in FIG. 2 in which the second reinforcing member 90 is not provided. It can be seen that the weight efficiency of the bending strength is further improved.

このように、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部11と、引張方向の力が作用する第2面部21と、第1面部11と第2面部21との間に位置する両側の第3面部12、22とを有し、第1面部11と両側の第3面部12、22との間に形成される両側の角部1aが曲線部1cで形成されるとともに第3面部12、22における曲線部1cに隣接する部分が直線部12aで形成される車体フレームにおいて、両側の第3面部12、22における曲線部1cと直線部12aとの境界部12bどうしを連結する第1連結部30を設けるとともに、第1面部11に対して略垂直方向に延び、第1面部11と第1連結部30とを連結する第2連結部90を設けることにより、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度をさらに向上させることができる。   Thus, between the 1st surface part 11 to which the force of a compression direction acts when the load acts from the outside, the 2nd surface part 21 to which the force of a tension direction acts, between the 1st surface part 11 and the 2nd surface part 21 It has the 3rd surface parts 12 and 22 of the both sides which are located, and the corner | angular part 1a of the both sides formed between the 1st surface part 11 and the 3rd surface parts 12 and 22 of both sides is formed by the curved part 1c, and is 1st. In the vehicle body frame in which the portion adjacent to the curved portion 1c in the three surface portions 12 and 22 is formed by the straight portion 12a, the boundary portion 12b between the curved portion 1c and the straight portion 12a in the third surface portions 12 and 22 on both sides is connected. While providing the 1st connection part 30, it is extended in the substantially perpendicular direction with respect to the 1st surface part 11, and the increase in weight is provided by providing the 2nd connection part 90 which connects the 1st surface part 11 and the 1st connection part 30. While suppressing the bending strength of the frame It is possible to improve on.

なお、本実施形態では、車体フレームは、断面ハット状に形成した2枚の金属製の板状部材のフランジ部を重ね合わせて閉断面状に形成しているが、断面ハット状に形成した板状部材を略平板状に形成した板状部材に重ね合わせて車体フレームを閉断面状に形成するようにすることも可能である。   In this embodiment, the vehicle body frame is formed in a closed cross-section by overlapping the flange portions of two metal plate-like members formed in a cross-section hat, but the plate formed in a cross-section hat It is also possible to form the vehicle body frame in a closed cross-section by superimposing the plate-like member on the plate-like member formed in a substantially flat plate shape.

また、本実施形態では、鋼板などの金属製の第1の板状部材と第2の板状部材を溶接して車体フレームが閉断面状に形成されるとともに鋼板などの金属製の板状素材からなる補強部材30、90が車体フレームに取り付けられて第1連結部及び第2連結部が形成されているが、アルミニウムを用いて車体フレームを成形する場合など、第1連結部及び第2連結部を閉断面状に形成された車体フレームと一体的に押出成形によって成形することも可能である。また、補強部材は、樹脂製とすることも可能である。   In the present embodiment, the first and second plate members made of metal such as a steel plate are welded to form a body frame in a closed cross-sectional shape, and the plate material made of metal such as a steel plate. The reinforcing members 30 and 90 are attached to the vehicle body frame to form the first connection portion and the second connection portion. However, when the vehicle body frame is formed using aluminum, the first connection portion and the second connection portion are formed. It is also possible to form the part by extrusion molding integrally with the vehicle body frame having a closed cross-sectional shape. In addition, the reinforcing member can be made of resin.

以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。   As described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明は、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造を提供することができ、例えばピラーやサイドシルなどの車体の一部を構成する車体フレームに広く利用される可能性がある。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a vehicle frame structure that can improve the bending strength of the frame while suppressing an increase in weight, and is widely used for a vehicle body frame that forms part of a vehicle body such as a pillar or a side sill. There is a possibility that.

1、41、51、61、71、81 車体フレーム
1a、1b 角部
10 第1の板状部材
11 第1の板状部材の底面部(第1面部)
12 第1の板状部材の側面部(第3面部)
20 第2の板状部材
21 第2の板状部材の底面部(第2面部)
22 第2の板状部材の側面部(第3面部)
30、60、70 第1の補強部材
90、91、92 第2の補強部材
1, 41, 51, 61, 71, 81 Body frame 1a, 1b Corner portion 10 First plate member 11 Bottom surface portion (first surface portion) of first plate member
12 Side surface portion (third surface portion) of first plate-like member
20 Second plate member 21 Bottom surface portion (second surface portion) of second plate member
22 Side surface portion (third surface portion) of second plate-shaped member
30, 60, 70 First reinforcing member 90, 91, 92 Second reinforcing member

Claims (7)

車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第1面部と、該第1面部に対向し、引張方向の力が作用する第2面部と、該フレームの第1面部と第2面部との間に位置し、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、
前記第1面部と前記両側の第3面部との間に形成される両側の前記角部がそれぞれ前記フレームの断面において曲線状に延在する曲線部で形成されるとともに前記第3面部における前記曲線部に隣接する部分が前記フレームの断面において直線状に延在する直線部で形成され、
前記フレームは、両側の前記第3面部における前記曲線部と前記直線部との境界部どうしを連結する第1連結部を有している、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
A vehicle frame structure comprising a part of a vehicle body and having a frame formed in a closed cross-sectional shape,
The frame includes a first surface portion on which a force in the compression direction acts when a load is applied from the outside, a second surface portion on which the force in the tensile direction acts on the first surface portion, and a first surface portion of the frame. A third surface portion on both sides forming a corner portion between the first surface portion and the second surface portion, located between the second surface portion and the second surface portion;
The corner portions on both sides formed between the first surface portion and the third surface portions on both sides are each formed by a curved portion extending in a curved shape in the cross section of the frame, and the curve in the third surface portion. A portion adjacent to the portion is formed by a straight portion extending linearly in the cross section of the frame;
The frame has a first connecting part that connects boundary portions between the curved part and the straight part in the third surface part on both sides.
A vehicle frame structure characterized by that.
前記第1面部は、両側の前記曲線部の間の部分が直線状に延在する直線部で形成され、
前記第1連結部は、前記第1面部の直線部と略平行に設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用フレーム構造。
The first surface portion is formed of a linear portion in which a portion between the curved portions on both sides extends linearly,
The first connecting portion is provided substantially parallel to the straight portion of the first surface portion.
The vehicle frame structure according to claim 1.
前記フレームは、前記第1面部と前記第1連結部とを連結する第2連結部を有し、
前記第2連結部は、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第1面部に対して略垂直方向に延びている、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用フレーム構造。
The frame includes a second connecting portion that connects the first surface portion and the first connecting portion;
The second connecting portion extends in a direction substantially perpendicular to the first surface portion in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the frame.
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the vehicle frame structure is a vehicle frame structure.
前記フレームは、前記第1面部における両側の第3面部側及び両側の第3面部の間の中央側をそれぞれ前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用フレーム構造。
The frame includes the second connecting part provided to connect the third surface part on both sides of the first surface part and the central side between the third surface parts on both sides to the first connecting part. Yes,
The vehicle frame structure according to claim 3.
前記フレームは、前記第1面部における両側の第3面部側をそれぞれ前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用フレーム構造。
The frame includes the second connecting portion provided so as to connect the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion, respectively.
The vehicle frame structure according to claim 3.
前記フレームは、前記第1面部における両側の第3面部の間の中央側を前記第1連結部と連結するように設けられた前記第2連結部を有している、
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用フレーム構造。
The frame includes the second connecting portion provided so as to connect a center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion.
The vehicle frame structure according to claim 3.
前記フレームは、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーである、
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の車両用フレーム構造。
The frame is a center pillar that is positioned between front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body and extends in the vertical direction of the vehicle body.
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the vehicle frame structure is a vehicle frame structure.
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