JP2018079844A - 車体フレーム - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数の一般面のうち、前記車体フレームに荷重が作用することにより変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する補強部を備え、
前記補強部には、
前記圧縮側になる一般面における一方の角稜部から他方の角稜部までの一般面長さの方向に沿って、当該一般面から前記閉断面空間の内側に向かう方向に形成された凹部と、当該一般面から前記閉断面空間の外側に向かう方向に形成された凸部とが、前記凹部および前記凸部の曲率半径に基づいて設定された配置間隔に従って交互に形成され、
前記凹部および凸部の数は、
関数INT(前記一般面長さ/前記配置間隔)に基づき、当該一般面長さを前記配置間隔で除算した除算結果の値よりも小さく、当該除算結果の値を超えない最大の整数に基づき決定され、
前記補強部には、前記関数INTにより決定された数の前記凹部および凸部が少なくとも形成されていることを特徴する。
補強部200には、関数INTにより決定された数の凹部および凸部が少なくとも形成されている。例えば、一般面長さL=70mm、配置間隔P(ピッチ)=12mmである場合、N=5となる。この場合、一般面には、少なくとも5個(以上)の凹凸部が補強部200に形成されることになる。車体フレーム100の補強部200には、関数INTにより決定された、少なくともN個(N個以上)の凹凸部が形成されている。図2において、凹部S2および凸部S1は、曲率半径Rを有しており、凹部S2と凸部S1とが、配置間隔P(ピッチ)に基づいて交互に波形形状に形成されている。配置間隔P(ピッチ)は、曲率半径×4で設定される。例えば、曲率半径R=3mmの場合、凹凸部の配置間隔Pは、3mm×4=12mmとなる。凹部S2および凸部S1は、配置間隔P(ピッチ)により交互に形成された波形形状として、補強部200に形成されている。
図5は車体フレーム100に対して3点曲げによる曲げ荷重をかけた場合における曲げ荷重(Force)と変形(Stroke)の関係(荷重―変形特性)を示す図である。図5において、波形510は、一般面に7個の凹凸部を設けた場合の曲げ荷重と変形の関係を示している。波形520は、一般面に4個の凹凸部を設けた場合の曲げ荷重と変形の関係を示している。波形530は、一般面に凹凸部を設けていない場合の曲げ荷重と変形の関係を示している。この場合は、車体フレーム100に補強部200が形成されていない場合における曲げ荷重と変形の関係となる。また、波形540は、一般面に2個の凹凸部を設けた場合の曲げ荷重と変形の関係を示している。波形510、520、540において、凹凸部の曲率半径はR=2mmで共通である。
3点曲げ試験における閉断面形状の比較例として、図7は、車体フレーム100の閉断面形状のバリエーションを示す図である。図7(A)は、本実施形態の車体フレーム100における補強部200の閉断面形状を例示する図である。図7(A)の閉断面形状において、一般面から閉断面空間の内側に向かう方向に形成された凹部と、一般面から閉断面空間の外側に向かう方向に形成された凸部とが交互に、一般面(稜線)700の位置に対して上下対称に形成されている。凹凸部の曲率半径の例としてR=2mmとしている。
次に、凹凸部の曲率半径の比較例として、曲率半径を変えた車体フレームに対して、3点曲げによる負荷をかけた場合における曲げ荷重と変形の関係(荷重―変形特性)の変化を説明する。
次に、補強部200が形成された車体フレーム100が座屈荷重を受ける場合の効果について説明する。補強部200は、車体フレーム100に、当該車体フレーム100の長手方向に沿った軸方向から圧縮荷重が作用することにより座屈変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強することが可能である。図12は座屈試験の概要を示す図である。車体フレーム100の外形寸法は図4で説明した寸法と同様である。車体フレームの一端が固定されており、自由端側に車体フレーム100を長手方向(軸方向)に圧縮する圧縮荷重FCが作用する。圧縮荷重FCは、車体フレーム100の閉断面形状の重心からオフセットした位置に作用する。
座屈試験における閉断面形状の比較例として、図13は、車体フレーム100の閉断面形状のバリエーションを示す図である。図13(A)は、本実施形態の車体フレーム100における補強部200の閉断面形状を例示する図である。図13(A)の閉断面形状において、一般面から閉断面空間の内側に向かう方向に形成された凹部と、一般面から閉断面空間の外側に向かう方向に形成された凸部とが交互に、一般面(稜線)の位置に対して上下対称に形成されている。凹凸部の曲率半径の例としてR=2mmとしている。一般面の板厚は、例えば、板厚T1(=1.2mm)である。
構成1.上記実施形態の車体フレーム(例えば図2の100)は、複数の一般面(例えば図1の105)により形成される多角形の閉断面空間を有する車体フレームであって、
前記複数の一般面のうち、前記車体フレームに荷重が作用することにより変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する補強部(例えば図2の200)を備え、前記補強部には、
前記圧縮側になる一般面における一方の角稜部(例えば図2の210)から他方の角稜部(例えば図2の220)までの一般面長さ(例えば図2のL)の方向に沿って、当該一般面から前記閉断面空間の内側に向かう方向に形成された凹部(例えば図2のS2)と、当該一般面から前記閉断面空間の外側に向かう方向に形成された凸部(例えば図2のS1)とが、前記凹部および前記凸部の曲率半径に基づいて設定された配置間隔(P)に従って交互に形成され、
前記凹部および凸部の数は、
関数INT(前記一般面長さ/前記配置間隔)に基づき(例えば(1)式)、当該一般面長さを前記配置間隔で除算した除算結果の値よりも小さく、当該除算結果の値を超えない最大の整数に基づき決定され、
前記補強部には、前記関数INTにより決定された数の前記凹部および凸部が少なくとも形成されていることを特徴する。
前記補強部に形成された前記凹部および前記凸部の前記曲率半径は、前記一般面の板厚を1.2mmとした場合、0.6mm以上、3mm以下であり、
前記配置間隔(P)は、前記曲率半径×4で設定され、
前記凹部および前記凸部は、前記配置間隔により交互に形成された波形形状として、前記補強部に形成されていることを特徴とする。
前記補強部に形成された前記凹部および前記凸部の前記曲率半径は、前記一般面の板厚を1.2mmとした場合、2mm以上、4mm以下であり、
前記配置間隔は、前記曲率半径×4で設定され、
前記凹部および前記凸部は、前記配置間隔により交互に形成された波形形状として、前記補強部に形成されていることを特徴とする。
前記補強部(例えば図15の1525)は、前記センターピラーの下部に荷重が作用することにより曲げ変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強することを特徴とする。
前記補強部(例えば図15の1515)は、前記サイドシルの外面に荷重が作用することにより曲げ変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強することを特徴とする。
前記補強部(例えば図16の1615)は、前記フロントピラーに荷重が作用することにより座屈変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強することを特徴とする。
L:一般面長さ、1510:サイドシル、1515:補強部、
1520:センターピラー、1525:補強部、1610:フロントピラー(Aピラー)、1615:補強部
Claims (6)
- 複数の一般面により形成される多角形の閉断面空間を有する車体フレームであって、
前記複数の一般面のうち、前記車体フレームに荷重が作用することにより変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する補強部を備え、
前記補強部には、
前記圧縮側になる一般面における一方の角稜部から他方の角稜部までの一般面長さの方向に沿って、当該一般面から前記閉断面空間の内側に向かう方向に形成された凹部と、当該一般面から前記閉断面空間の外側に向かう方向に形成された凸部とが、前記凹部および前記凸部の曲率半径に基づいて設定された配置間隔に従って交互に形成され、
前記凹部および凸部の数は、
関数INT(前記一般面長さ/前記配置間隔)に基づき、当該一般面長さを前記配置間隔で除算した除算結果の値よりも小さく、当該除算結果の値を超えない最大の整数に基づき決定され、
前記補強部には、前記関数INTにより決定された数の前記凹部および凸部が少なくとも形成されていることを特徴する車体フレーム。 - 前記補強部は、前記車体フレームに曲げ荷重が作用することにより曲げ変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強し、
前記補強部に形成された前記凹部および前記凸部の前記曲率半径は、前記一般面の板厚を1.2mmとした場合、0.6mm以上、3mm以下であり、
前記配置間隔は、前記曲率半径×4で設定され、
前記凹部および前記凸部は、前記配置間隔により交互に形成された波形形状として、前記補強部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車体フレーム。 - 前記補強部は、前記車体フレームに、当該車体フレームの長手方向に沿った軸方向から圧縮荷重が作用することにより座屈変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強し、
前記補強部に形成された前記凹部および前記凸部の前記曲率半径は、前記一般面の板厚を1.2mmとした場合、2mm以上、4mm以下であり、
前記配置間隔は、前記曲率半径×4で設定され、
前記凹部および前記凸部は、前記配置間隔により交互に形成された波形形状として、前記補強部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車体フレーム。 - 前記車体フレームはセンターピラーの下部を構成する車体フレームであって、
前記補強部は、前記センターピラーの下部に荷重が作用することにより曲げ変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車体フレーム。 - 前記車体フレームはサイドシルの外面を構成する車体フレームであって、
前記補強部は、前記サイドシルの外面に荷重が作用することにより曲げ変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車体フレーム。 - 前記車体フレームは、フロントピラーを構成する車体フレームであって、
前記補強部は、前記フロントピラーに荷重が作用することにより座屈変形が生じる部位で圧縮側になる一般面を補強する
ことを特徴とする請求項1または3に記載の車体フレーム。
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