JP2013220725A - 車両用フレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体を構成するフレーム本体１が、閉断面を構成する第１乃至第４面部１１〜１４を有している場合、フレーム本体１に対して車体外部から、第１面部１１に圧縮応力が作用しかつ第２面部１２に引張応力が作用するようにフレーム本体１を曲げる荷重が入力したとき、第３面部１３及び第４面部１４の座屈後に該荷重に対してフレーム本体１に生じる反力を大きくして、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量を出来る限り増大させる。
【解決手段】第２面部１２の上記閉断面内側の面に、フレーム本体１に対して車体外部から、第１面部１１に圧縮応力が作用しかつ第２面部１２に引張応力が作用するようにフレーム本体１を曲げる荷重が入力したときにおける該フレーム本体１の曲げに対する補強のための第１の補強部１７を設け、第１の補強部１７を、閉断面状に形成された閉断面部材２０で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体を構成するフレーム本体を有する車両用フレーム構造に関する技術分野に属する。

車両における車体の特にセンターピラーの下部に用いられるフレーム本体は、車両の側突性能を向上させるために、側突時の衝撃エネルギー吸収量を出来る限り増大させることが求められる。そのためには、側突時の入力荷重に対してフレーム本体に生じる反力を、フレーム本体が変形する所定期間の間、高いレベルに維持する必要がある。例えば特許文献１では、センターピラーを、車体外側のアウタパネルと、該アウタパネルと共に閉断面を形成する車体内側のインナパネルと、該アウタパネルとインナパネルとの間に配設された補強部材（発泡材）とで構成し、その発泡材により、衝突初期に入力される荷重に対しては側壁部の下部を変形させず、衝突後期に入力される荷重に対しては側壁部の下部を変形させるようにして、衝突後期に所定のエネルギー吸収がなされるようにしている。

特開２００７−３０８１１４号公報

ところで、フレーム本体が、互いに対向して該フレーム本体の長手方向に延びる第１面部及び第２面部と、該第１面部と該第２面部との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋いで、上記第１面部及び上記第２面部と共に閉断面を構成する第３面部及び第４面部とを有している場合、上記フレーム本体に対して車体外部から、上記第１面部に圧縮応力が作用しかつ上記第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したとき、第３面部及び第４面部の第１面部側の端部ないしその近傍に、閉断面外向きに作用する力が生じて、当該部分を局所的に座屈させようとする。この座屈が生じた後は、通常、第３面部及び第４面部の変形に伴って、入力荷重に対してフレーム本体に生じる反力が低下してしまう。上記座屈後の上記反力を高くすることができれば、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量を大きくすることが可能になる。

上記特許文献１では、発泡材により衝突初期の上記反力を大きくすることは可能であるが、上記座屈後（発泡材が変形する衝突後期）においては、側壁部（第３面部及び第４面部に相当）の変形に伴う上記反力の変化は、基本的に、発泡材がない構造と変わりはなく、上記座屈後の反力を大きくする観点からは、改良の余地がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のようにフレーム本体が、閉断面を構成する第１乃至第４面部を有している場合、上記フレーム本体に対して車体外部から、上記第１面部に圧縮応力が作用しかつ上記第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したとき、第３面部及び第４面部の座屈後に該荷重に対してフレーム本体に生じる反力を大きくして、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量を出来る限り増大させようとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、車体を構成するフレーム本体を備えた車両用フレーム構造を対象として、上記フレーム本体は、互いに対向して該フレーム本体の長手方向に延びる第１面部及び第２面部と、該第１面部と該第２面部との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋いで、上記第１面部及び上記第２面部と共に閉断面を構成する第３面部及び第４面部とを有し、上記第２面部の上記閉断面内側の面には、上記フレーム本体に対して車体外部から、上記第１面部に圧縮応力が作用しかつ上記第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したときにおける該フレーム本体の曲げに対する補強のための第１の補強部が設けられており、上記第１の補強部は、閉断面状に形成された閉断面部材で構成されている、という構成とした。

上記の構成により、フレーム本体に対して車体外部から、第１面部に圧縮応力が作用しかつ第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したとき、第３面部及び第４面部の第１面部側の端部ないしその近傍に、閉断面外向きに作用する力が生じて、当該部分を局所的に座屈させようとする。この座屈が生じた後は、閉断面部材で構成された第１の補強部が、閉断面を構成する第１乃至第４面部と同様に、上記入力荷重を受け止めることとなり、第１の補強部（閉断面部材）の第１面部側の部分に圧縮応力が作用し、第２面部側の部分に引張応力が作用することとなる。このように上記座屈後に第１の補強部で上記入力荷重を受け止めることで、上記入力荷重に対してフレーム本体に生じる反力を、第１の補強部が設けられていない場合よりも大きくすることが可能になり、その分だけ車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量を増大させることができる。

上記車両用フレーム構造において、上記閉断面部材の内側には、充填材が充填されている、ことが好ましい。

このことにより、第１の補強部（閉断面部材）に上記入力荷重が作用しても、充填材によって第１の補強部が座屈し難くなり、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量をより一層増大させることができる。

上記車両用フレーム構造において、上記閉断面部材は、上記第１面部及び第２面部間で該両面部に対向して上記フレーム本体の長手方向に延びる第１壁面部と、該第１壁面部の幅方向の両端部と上記第２面部の幅方向中間の２箇所とをそれぞれ接続する第２壁面部及び第３壁面部と、上記第２面部とで構成されている、ことが好ましい。

このことで、閉断面部材を簡単に構成しつつ、閉断面部材の断面係数を比較的大きくすることができて、衝撃エネルギー吸収量を増大させることが容易にできる。また、第２面部を、閉断面部材を構成する部材として用いることで、第１の補強部を低コストでかつ軽量に構成することができる。

上記車両用フレーム構造において、上記第３面部及び上記第４面部における少なくとも上記第２面部側の部分に、上記入力荷重が作用したときの上記フレーム本体の曲げに対する補強のための第２の補強部が設けられている、ことが好ましい。

こうすることで、第３面部及び第４面部が座屈した後、第１の補強部に加えて、第２の補強部が設けられた、第３面部及び第４面部における第２面部側の部分も上記入力荷重を受け止めることができ、その分だけ第１の補強部が座屈し難くなり、衝撃エネルギー吸収量を更に増大させることができる。

上記車両用フレーム構造において、上記フレーム本体は、車体のセンターピラーの下部を構成するものである、ことが好ましい。

すなわち、センターピラーの下部には、車両側突時に衝撃荷重が入力され易く、その側突時の衝撃エネルギーをセンターピラーの下部で適切に吸収することができれば、センターピラーの上（部座席に着座している乗員の上半身に対応する部分）が、乗員側に進入することが殆どなくなり、乗員を保護することが可能になる。したがって、本発明の車両用フレーム構造をセンターピラーの下部に適用することで、その下部に生じる衝撃エネルギーを効果的に吸収して、乗員を適切に保護することができるようになる。

以上説明したように、本発明の車両用フレーム構造によると、フレーム本体が、互いに対向して該フレーム本体の長手方向に延びる第１面部及び第２面部と、該第１面部と該第２面部との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋いで、上記第１面部及び上記第２面部と共に閉断面を構成する第３面部及び第４面部とを有し、上記第２面部の上記閉断面内側の面には、上記フレーム本体に対して車体外部から、上記第１面部に圧縮応力が作用しかつ上記第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したときにおける該フレーム本体の曲げに対する補強のための第１の補強部が設けられ、上記第１の補強部は、閉断面状に形成された閉断面部材で構成されていることにより、第３面部及び第４面部が座屈した後、第１の補強部で上記入力荷重を受け止めることで、上記入力荷重に対してフレーム本体に生じる反力を大きくすることが可能になり、その分だけ車両衝突時の衝撃エネルギー吸収量を増大させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したフレーム本体を示す断面図である。 フレーム本体の他の形態を示す図１相当図である。 試験フレーム本体Ａ〜Ｃの押圧ストロークと押圧荷重及びエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。 試験フレーム本体Ａ〜Ｃの、閉断面形状、押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ、押圧ストロークが０から所定値となるまで押圧したときのエネルギー吸収量ＥＡ１、及び、座屈後の荷重変化率ｋを示す図である。 試験フレーム本体Ｄ及びＥの押圧ストロークと押圧荷重及びエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。 試験フレーム本体Ａ及びＦ〜Ｈの押圧ストロークと押圧荷重及びエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。 試験フレーム本体Ａ及びＦ〜Ｈの、閉断面形状、押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ、エネルギー吸収量ＥＡ１、及び、座屈後の荷重変化率ｋを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したフレーム本体１の断面を示す。本実施形態では、このフレーム本体１は、車両車体のセンターピラーにおける、車両側突時に衝撃荷重が入力され易い下部を構成するものであって、図１の紙面に垂直な方向（車体に設けられた状態では上下方向に相当する）に延びている。尚、本発明の車両用フレーム構造は、センターピラーの上部に適用してもよく、センターピラーの上下方向の略全体に適用してもよい。

上記フレーム本体１は、車体外側に位置するアウタパネル２と、車体内側に位置するインナパネル３と、これらアウタパネル２及びインナパネル３間に設けられたレインフォースメント４（アウタレインフォースメントとも呼ばれる）とを有している。アウタパネル２及びインナパネル３は閉断面を構成し、インナパネル３及びレインフォースメント４も閉断面を構成する。また、アウタパネル２及びレインフォースメント４も閉断面を構成する。

アウタパネル２は、本体部２ａと、該本体部２ａの幅方向（図１の左右方向）の両端部にそれぞれ接続されたフランジ部２ｂとを有する。インナパネル３は、本体部３ａと、該本体部３ａの幅方向（図１の左右方向）の両端部にそれぞれ接続されたフランジ部３ｂとを有する。レインフォースメント４は、本体部４ａと、該本体部４ａの幅方向（図１の左右方向）の両端部にそれぞれ接続されたフランジ部４ｂとを有する。アウタパネル２、インナパネル３及びレインフォースメント４は、プレス成形によりそれぞれ形成したものであり、プレス成形後にフランジ部２ｂ，３ｂ，４ｂを互いに重ね合わせて接合することで、フレーム本体１が完成する。尚、フランジ部３ｂは、本体部３ａよりも僅かにアウタパネル２側に位置している。

本実施形態では、インナパネル３及びレインフォースメント４に対して本発明の車両用フレーム構造を適用している。アウタパネル２は、基本的には、意匠的な観点から設けられたものであって、本体部２ｂがレインフォースメント４の車体外側を覆っている。レインフォースメント４は、引張強度が９８０ＭＰａ以上でありかつ板厚が１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である高強度鋼板が好ましく、熱間プレス成形により形成することが好ましい。

上記フレーム本体１は、互いに対向して該フレーム本体１の長手方向に延びる第１面部１１及び第２面部１２と、該第１面部１１と該第２面部１２との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋いで、第１面部１１及び第２面部１２と共に閉断面を構成する第３面部１３及び第４面部１４とを有している。第１面部１１は車体外側に位置し、第２面部１２は第１面部１１の車体内側に位置する。第１面部１１、第３面部１３及び第４面部１４は、レインフォースメント４の本体部４ａで構成され、第２面部１２は、インナパネル３の本体部３ａで構成されている。インナパネル３のフランジ部３ｂとレインフォースメント４のフランジ部４ｂとが互いに接合されることで、第２面部１２と第３面部１３とが繋がるとともに、第２面部１２と第４面部１４とが繋がることになる。本実施形態では、フレーム本体１の断面において、第１面部１１は、第２面部１２（本体部３ａのフランジ部３ｂ接続部を除く）と平行に配置されている。

レインフォースメント４のプレス成形の観点から、フレーム本体１の断面において、第１面部１１と第３面部１３との角部及び第１面部１１と第４面部１４との角部が、円弧部で構成されていてもよく、また、第３面部１３及び第４面部１４とフランジ部４ｂとの角部が円弧部で構成されていてもよい。

上記第２面部１２の上記閉断面（第１乃至第４面部１１〜１４による閉断面）の内側の面には、フレーム本体１に対して車体外部から、第１面部１１に圧縮応力が作用しかつ第２面部１２に引張応力が作用するように該フレーム本体１を曲げる荷重が入力したときにおける該フレーム本体１の曲げに対する補強のための第１の補強部１７が設けられている。ここでは、上記入力荷重は、車両側突時に、第１面部１１におけるフレーム本体１長手方向の中間部（特に下端部を除く下部）に車体外側から入力される衝撃荷重を想定している。この衝撃荷重により、フレーム本体１が、その長手方向の中間部が上下両端部に対して車体内側に突出するように湾曲し、これにより、第１面部１１に圧縮応力が作用し、第２面部１２に引張応力が作用することになる。

上記第１の補強部１７は、閉断面状に形成された閉断面部材２０で構成されている。この閉断面部材２０は、第１面部１１及び第２面部１２間で該両面部１１，１２に対向してフレーム本体１の長手方向に延びる第１壁面部２１と、該第１壁面部２１の幅方向の両端部と上記第２面部１２の幅方向中間の２箇所とをそれぞれ接続する第２壁面部２２及び第３壁面部２３と、上記第２面部１２とで構成されている。第１壁面部２１、第２壁面部２２及び第３壁面部２３は、１つの板材で構成されている。この板材のプレス成形の観点から、フレーム本体１の断面（閉断面部材２０の断面）において、第１壁面部２１と第２壁面部２２との角部及び第１壁面部２１と第３壁面部２３との角部が、円弧部で構成されていてもよい。第２壁面部２２及び第３壁面部２３における、第１壁面部２１とは反対側の端部は、円弧状に曲げられて第２面部１２に接続固定されている。

本実施形態では、第２面部１２が、閉断面部材２０を構成する部材として用いられているが、第１壁面部２１と対向してフレーム本体１の長手方向に延びる第４壁面部を設けて、第２壁面部２２及び第３壁面部２３が、第１壁面部２１及び上記第４壁面部との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋ぐようにしてもよい。この場合、上記第４壁面部における、第１壁面部２１とは反対側の面が、第２面部１２の上記閉断面内側（第１面部１１側）の面に固定されることになる。

上記閉断面部材２０の内側の空間には、第１の充填材３１が充填されている。この第１の充填材３１は、本実施形態では、加熱発泡材である。この加熱発泡材は、未発泡の状態でシート状をなしていて、接着剤により閉断面部材２０の内側の面に貼られる。そして、そのシート状の加熱発泡材は、車体全体が電着液に浸漬された後の乾燥工程で加熱発泡して、閉断面部材２０の内側に充填されることになる。

上記第１の充填材３１は、加熱発泡材に限るものではなく、上記入力荷重により、閉断面部材２０における第２壁面部２２及び第３壁面部２３の座屈を抑制する、つまり、閉断面部材２０内側の空間が潰れるのを抑制するものであれば、どのようなものであってもよい。また、第１の充填材３１は、必ずしも必要ではなく、閉断面部材２０の内側が空間のみであってもよい。或いは、第２面部１２又は上記第４壁面部に、上記第１壁面部２１側に突出する１つ又は複数の突起部を設けて、該突起部により、第２壁面部２２及び第３壁面部２３の座屈を抑制する（閉断面部材２０内側の空間が潰れるのを抑制する）ようにしてもよい。上記突起部の先端は、第１壁面部２１に当接してもよく、第２壁面部２２及び第３壁面部２３の座屈を抑制できる程度の隙間が形成されていてもよい。

車両の側突時に、フレーム本体１の第１面部１１におけるフレーム本体１長手方向の中間部（特に下端部を除く下部）に荷重（衝撃荷重）が入力し、この入力荷重により、フレーム本体１が、その長手方向の中間部が上下両端部に対して車体内側に突出するように湾曲し、これにより、第１面部１１に圧縮応力が作用し、第２面部１２に引張応力が作用する。フレーム本体１が湾曲したときにおいて、第１面部１１と第２面部１２との曲率半径が相違することになり、これに伴って第１面部１１側（圧縮側）と第２面部１２側（引張側）とで周長差が生じるが、この周長差を小さくしようとする力が働き、これにより、第１面部１１と第２面部１２とが互いに近付こうとする。また、第１面部１１において上記入力荷重が入力した部分が該入力荷重により凹むことによっても、第１面部１１と第２面部１２とが互いに近付こうとする。この結果、上記入力荷重が入力した部分の近傍における第３面部１３及び第４面部１４の第１面部１１側の端部ないしその近傍に、第３面部１３及び第４面部１４をフランジ部４ｂを支点として上記閉断面（第１乃至第４面部１１〜１４による閉断面）の外側へ倒す力（閉断面外向きに作用する力）が生じて、当該部分を局所的に座屈させようとする（当該部分を局所的に閉断面外側に膨出させようとする）。

ここで、第２面部１２の上記閉断面内側の面に第１の補強部１７が設けられていないとすると、上記座屈が生じた後は、第３面部１３及び第４面部１４が変形して、上記入力荷重に対してフレーム本体１に生じる反力が、上記座屈が生じた時点をピークに減少していく。しかし、本実施形態では、上記座屈が生じた後は、閉断面部材２０で構成された第１の補強部１７が、閉断面を構成する第１乃至第４面部１１〜１４と同様に、上記入力荷重を受け止めることとなり、第１の補強部１７（閉断面部材２０）の第１壁面部２１に圧縮応力が作用し、第２面部１２に引張応力が作用することとなる。このように上記座屈後に第１の補強部１７で上記入力荷重を受け止めることで、上記入力荷重に対してフレーム本体１に生じる反力を、第１の補強部１７が設けられていない場合よりも大きくすることが可能になり、その分だけ車両側突時の衝撃エネルギー吸収量を増大させることができる。

上記入力荷重がかなり大きい場合、今度は、第１の補強部１７における第２壁面部２２及び第３壁面部２３が座屈し、こうなると、上記反力は減少してしまう。そこで、本実施形態のように、閉断面部材２０の内側に第１の充填材３１を充填することで、第２壁面部２２及び第３壁面部２３の座屈を効果的に抑制することができる。これにより、車両側突時の衝撃エネルギー吸収量をより一層増大させることができる。

尚、第３面部１３及び第４面部１４における少なくとも第２面部１２側の部分に、上記入力荷重が作用したときのフレーム本体１の曲げに対する補強のための第２の補強部１８を設けることがより好ましい。第２の補強部１８は、例えば図２に示すように、第３面部１３とアウタパネル２の第３面部１３に対向する部分との間の隙間（図２では、当該隙間の第１面部１１側の端部を除く部分）、及び、第４面部１４とアウタパネル２の第４面部１４に対向する部分との間の隙間（図２では、当該隙間の第１面部１１側の端部を除く部分）に充填された、上記第１の充填材３１と同様の第２の充填材３２（加熱発泡材）で構成される。或いは、第２の補強部１８を、第３面部１３及び第４面部１４における少なくとも第２面部１２側の部分に貼り付けた補強材で構成したり、第３面部１３及び第４面部１４における少なくとも第２面部１２側の部分の板厚を増大することで構成したりしてもよい。第２の補強部１８は、閉断面部材２０の内側に第１の充填材３１を充填しない場合に、特に有効なものとなる。

上記第２の補強部１８により、第３面部１３及び第４面部１４が座屈した後、第１の補強部１７に加えて、第２の補強部１８が設けられた、第３面部１３及び第４面部１４における第２面部１２側の部分も上記入力荷重を受け止めることができ、その分だけ第１の補強部１７が座屈し難くなり、衝撃エネルギー吸収量を更に増大させることができる。

図３は、第２面部１２の上記閉断面内側の面に第１の補強部１７を設けた試験フレーム本体Ａ及びＢと第１の補強部１７を設けていない試験フレーム本体Ｃとに対して３点曲げ試験を行った結果を示す。

試験フレーム本体Ａは、図４の「閉断面形状」の欄に示すように、上記実施形態と同様のフレーム本体であり、第１の補強部１７を構成する閉断面部材２０の内側に、充填材３１（加熱発泡材）が充填されている。試験フレーム本体Ｂは、試験フレーム本Ａに対して、閉断面部材２０の内側に充填材３１が充填されていない点のみが異なる。試験フレーム本体Ｃは、試験フレーム本体Ｂに対して、第１の補強部１７が設けられていない点のみが異なる。

上記各試験フレーム本体Ａ〜Ｃに対して、第２面部１２の両端部を支持した状態で、第１面部１１における長手方向中間部に、第１面部１１の幅方向に沿って延びる円柱状の圧子を押圧して、そのときの圧子の押圧ストロークと、押圧荷重（つまり、各試験フレーム本体への入力荷重に対して各試験フレーム本体に生じる反力）及びエネルギー吸収量との関係を調べた結果が、図３である。

押圧初期において押圧荷重がピークをつけたときに、試験フレーム本体Ａ〜Ｃの第３面部１３及び第４面部１４に座屈が生じたと考えられ、押圧荷重は、通常、そこから低下していく。但し、座屈後の押圧荷重は、第１の補強部１７（及び／又は第２の補強部１８）の構成によっては、上昇する場合もある（図５及び図６参照）。

試験フレーム本体Ａ〜Ｃにおいて、座屈時の押圧荷重（試験フレーム本体Ａ〜Ｃでは、押圧荷重の最大値となる）は略同じであるが、座屈後の押圧荷重は、第１の補強部１７を設けていない試験フレーム本体Ｃでは、最も大きく低下していく。これに対し、試験フレーム本体Ａ及びＢでは、座屈後の押圧荷重は、試験フレーム本体Ｃほど低下せず、特に試験フレーム本体Ａでは、座屈後の押圧荷重は、高レベルに維持されるとともに、第１の補強部１７が座屈しないことにより、途中で上昇していく。

図４は、上記試験フレーム本体Ａ〜Ｃの、閉断面形状、押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ（試験フレーム本体Ａ〜Ｃでは、座屈時の押圧荷重となる）、押圧ストロークが０から所定値（センターピラーの車室への進入量として許容できるような値）となるまで押圧したときのエネルギー吸収量ＥＡ１、及び、座屈後の荷重変化率ｋを示す。上記押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ及び上記エネルギー吸収量ＥＡ１は、試験フレーム本体Ｃを基準（１．００）として、その何倍かを示す値としている。

上記座屈後の荷重変化率ｋは、座屈時の押圧荷重をＦｂとし、座屈開始から押圧ストロークが上記所定値となるまでの期間で押圧荷重の最小値をＦｍｉｎとしたとき、
ｋ＝｜（Ｆｂ−Ｆｍｉｎ）／Ｆｂ｜×１００（％）
で表される。

試験フレーム本体Ａ〜Ｃのように、上記押圧荷重の最小値Ｆｍｉｎが座屈時の押圧荷重Ｆｂよりも小さい場合においては、押圧荷重の最小値Ｆｍｉｎが大きいほど座屈後の荷重変化率ｋの値が小さくなるので、座屈後の荷重変化率ｋの値が小さいほど好ましい。

図４から分かるように、試験フレーム本体Ａ及びＢでは、第１の補強部１７を設けたことにより、試験フレーム本体Ｃよりも、座屈後の荷重変化率ｋが小さく、また、エネルギー吸収量ＥＡ１が増大しており、センターピラーに生じる衝撃エネルギーを効果的に吸収できることが分かる。

図５は、試験フレーム本体Ｄ及びＥに対して３点曲げ試験を行った結果を示す。試験フレーム本体Ｄは、図２と同様のフレーム本体であって、試験フレーム本体Ａに対して、第２の補強部１８を設けた点のみが異なる。一方、試験フレーム本体Ｅは、試験フレーム本体Ｄに対して、第１の補強部１７が存在しない（第１の充填材３１も存在しない）点のみが異なる。すなわち、試験フレーム本体Ｅは、試験フレーム本体Ｃに対して、第１の補強部１７を設けないで第２の補強部１８を設けたフレーム本体であるとも言える。

図５から分かるように、第１の補強部１７に加えて、第２の補強部１８を設けたフレーム本体Ｄでは、座屈後においても押圧荷重が殆ど低下せず、寧ろ上昇するので、非常に好ましいフレーム本体であると言える。

図６は、試験フレーム本体Ａに加えて、試験フレーム本体Ｆ〜Ｈに対して３点曲げ試験を行った結果を示し、図７は、上記試験フレーム本体Ａ及びＦ〜Ｈの、閉断面形状、上記押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ、上記エネルギー吸収量ＥＡ１、及び、上記座屈後の荷重変化率ｋを示す。押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ及びエネルギー吸収量ＥＡ１は、図４と同様に、試験フレーム本体Ｃを基準（１．００）として、その何倍かを示す値としている。

試験フレーム本体Ａ及びＦ〜Ｈは、第１の補強部１７における第１壁面部２１の位置（第２面部１２からの距離）のみを、図７の「閉断面形状」の欄（数値の単位はｍｍ）に示すように、互いに異ならせたものである。

図６及び図７から分かるように、第１の補強部１７における第１壁面部２１の位置が第２面部１２から遠ざかるに連れて、押圧荷重の最大値Ｆｍａｘ及びエネルギー吸収量ＥＡ１が増大していく。すなわち、第１の補強部１７の上記曲げに対する断面係数が大きいほど、上記入力荷重を受け止めて、エネルギー吸収量を増大させることができるようになる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の車両用フレーム構造を、インナパネル３及びレインフォースメント４に適用したが、アウタパネル２及びインナパネル３に適用することも可能である。この場合、第１面部１１、第３面部１３及び第４面部１４をアウタパネル２の本体部２ａで構成すればよく、レインフォースメント４はあってもなくてもよい。

また、本発明の車両用フレーム構造は、センターピラーの他に、車両衝突時に入力される衝撃荷重により曲げられる種々のフレーム本体に適用することができる。例えば、車両の前面衝突により、フロントサイドフレームに対して前方から衝撃荷重が入力したとき、フロントサイドフレームを前後方向の所定位置で車幅方向に折れ曲がるように構成している場合には、そのフロントサイドフレームの上記所定位置を含む部分に本発明を適用することができる。この場合、フロントサイドフレームの閉断面を構成する４つの面部のうち車幅方向に対向する２つの面部が第１面部及び第２面部となり、折れ曲がったときの内側の面部である第１面部に圧縮応力が作用し、外側の面部である第２面部に引張応力が作用することになる。そして、その第２面部の上記閉断面内側の面に、閉断面状に形成された閉断面部材で構成された第１の補強部を設けることで、車両の前面衝突時の衝撃エネルギーの吸収量を増大させることができる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、車体を構成するフレーム本体を有する車両用フレーム構造に有用であり、特に、フレーム本体が、車体のセンターピラーの下部を構成するものである場合に有用である。

１ フレーム本体
２ アウタパネル
３ インナパネル
４ レインフォースメント
１１ 第１面部
１２ 第２面部
１３ 第３面部
１４ 第４面部
１７ 第１の補強部
１８ 第２の補強部
２０ 閉断面部材
２１ 第１壁面部
２２ 第２壁面部
２３ 第３壁面部
３１ 第１の充填材

Claims (5)

1. 車体を構成するフレーム本体を備えた車両用フレーム構造であって、
   上記フレーム本体は、互いに対向して該フレーム本体の長手方向に延びる第１面部及び第２面部と、該第１面部と該第２面部との幅方向の一側端部同士及び他側端部同士をそれぞれ繋いで、上記第１面部及び上記第２面部と共に閉断面を構成する第３面部及び第４面部とを有し、
   上記第２面部の上記閉断面内側の面には、上記フレーム本体に対して車体外部から、上記第１面部に圧縮応力が作用しかつ上記第２面部に引張応力が作用するように該フレーム本体を曲げる荷重が入力したときにおける該フレーム本体の曲げに対する補強のための第１の補強部が設けられており、
   上記第１の補強部は、閉断面状に形成された閉断面部材で構成されていることを特徴とする車両用フレーム構造。
2. 請求項１記載の車両用フレーム構造において、
   上記閉断面部材の内側には、充填材が充填されていることを特徴とする車両用フレーム構造。
3. 請求項１又は２記載の車両用フレーム構造において、
   上記閉断面部材は、上記第１面部及び第２面部間で該両面部に対向して上記フレーム本体の長手方向に延びる第１壁面部と、該第１壁面部の幅方向の両端部と上記第２面部の幅方向中間の２箇所とをそれぞれ接続する第２壁面部及び第３壁面部と、上記第２面部とで構成されていることを特徴とする車両用フレーム構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用フレーム構造において、
   上記第３面部及び上記第４面部における少なくとも上記第２面部側の部分に、上記荷重が作用したときの上記フレーム本体の曲げに対する補強のための第２の補強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。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用フレーム構造において、
   上記フレーム本体は、車体のセンターピラーの下部を構成するものであることを特徴とする車両用フレーム構造。

Images