JP2018192868A - 車両用フレーム部材 - Google Patents

Abstract

【課題】車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材において、側面衝突に対するＥＡ質量効率を向上させる。
【解決手段】
車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材は、第１側壁と、第１側壁に対して車幅方向内側に設けられた第２側壁と、第１側壁および第２側壁と併せて閉断面構造を画定する上壁および下壁と、上壁と下壁との間に設けられ、第１側壁と第２側壁とを接続し、長手方向から見て直線的に延びる、上側横リブおよび下側横リブと、第１側壁に対向して配置され、上壁と上側横リブとを接続する上側縦リブと、第１側壁に対向して配置され、下壁と下側横リブとを接続する下側縦リブとを備えている。上側横リブおよび下側横リブは、長手方向から見て互いに非平行に延びている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材に関する。

自動車等の車両における車体を構成するサイドシルなどのフレーム部材には、車両衝突時における乗員の安全性を確保するため高強度と高剛性が求められ、さらに、燃費性能の向上を図るために軽量化が求められている。そこで、前記フレーム部材は、一般に、閉断面状に形成されている。また、フレーム部材としては、座屈を抑制するために、閉断面状のフレーム本体内に補強板を取り付け、フレーム本体を補強したものも存在する。

例えば特許文献１に開示されたフレーム部材では、矩形状のフレーム本体の一側面と対向する側面とを接続する板状の補強部材に屈曲部を設け、この補強部材の屈曲部から、フレーム本体の前記側面に隣接する上面に向けて板状の支持部材が延びる構成が開示されている。

特開平１１−２５５０４８号公報（図６Ａ）

ところで、特許文献１に開示されたフレーム部材では、フレーム本体の前記一側壁側から荷重が入力されたときには、屈曲部を支点としてフレーム部材が二段階に座屈する。しかし、特許文献１では、フレーム部材の二段階座屈の態様について詳細な検討がなされておらず、衝突に対するＥＡ（Energy Absorption：エネルギー吸収量）の質量効率については、改善の余地がある。

本発明は、車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材において、側面衝突に対するＥＡ質量効率を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、
車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材であって、
第１側壁と、
前記第１側壁に対して車幅方向内側に設けられた第２側壁と、
前記第１側壁および前記第２側壁と併せて閉断面構造を画定する上壁および下壁と、
前記上壁と前記下壁との間に設けられ、前記第１側壁と前記第２側壁とを接続し、前記長手方向から見て直線的に延びる、上側横リブおよび下側横リブと、
前記第１側壁に対向して配置され、前記上壁と前記上側横リブとを接続する上側縦リブと、
前記第１側壁に対向して配置され、前記下壁と前記下側横リブとを接続する下側縦リブとを備え、
前記上側横リブおよび下側横リブは、前記長手方向から見て互いに非平行に延びている、
車両用フレーム部材に関する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１側壁は、前記長手方向から見て車体上下方向に延び、
前記上側横リブは、前記長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体上方側に延び、
前記下側横リブは、前記長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体下方側に延びている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第１側壁と前記上側横リブとの間で鋭角を成す隅部、および、前記第１側壁と前記下側横リブとの間で鋭角を成す隅部には、それぞれ、高強度部が設けられている。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、
前記上側横リブおよび前記下側横リブの少なくとも一方は、前記長手方向から見て、それぞれ車幅方向に対して１度以上２０度以下の角度、傾斜している。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記長手方向から見て、前記上壁と前記上側横リブからなる上側屈曲部の、車幅方向外側から荷重が入力されたときの車体上下方向の座屈方向と、前記下壁と前記下側横リブからなる下側屈曲部の、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向とが一致している。

請求項６に記載の発明は、
車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材であって、
第１側壁と、
前記第１側壁に対して車幅方向内側に設けられた第２側壁と、
前記第１側壁および前記第２側壁と併せて前記閉断面構造を画定する上壁および下壁と、
前記上壁と前記下壁との間に設けられ、前記第１側壁と前記第２側壁とを接続する車体上側横リブおよび下側横リブとを備え、
前記上壁、前記上側横リブ、前記下側横リブおよび前記下壁には、それぞれ、車幅方向内側の内側板部と車幅方向外側の外側板部とを画定する節部が形成され、
複数の外側板部のうち、車体上下方向で隣接する外側板部どうしは、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向が互いに逆であり、
複数の内側板部のうち、車体上下方向で隣接する内側板部どうしは、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向が互いに逆である、
車両用フレーム部材に関する。

請求項１に記載の発明によれば、上壁および上側横リブと上側縦リブとの接続により、上壁および上側横リブに節部が形成され、下壁および下側横リブと下側縦リブとの接続により、下壁および下側横リブに節部が形成される。これにより、側面衝突（例えばポール側面衝突）により車幅方向外側から第１側壁に荷重が入力されたときには、フレーム部材が節部を支点として二段階で座屈するので、一段階で座屈する場合と比べて座屈荷重が大きくなる。

特に、節部が形成された上側横リブと下側横リブが長手方向から見て互いに非平行に延びているので、節部により画定される複数の板部のうち、車体上下方向で隣接する板部の座屈方向が逆方向になるように座屈方向の制御を行うことが可能となり、前記座屈方向が同じ方向である場合と比較して、座屈荷重を大きくすることができる。また、上側横リブと下側横リブが長手方向から見て直線的に延びているので、車幅方向外側から第１側壁に入力される荷重が車幅方向内側に伝達されやすくなるとともに、フレーム部材の座屈荷重が大きくなる。このようにして、フレーム部材において、側面衝突に対するＥＡ質量効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１側壁が長手方向から見て車体上下方向に延びているので、車幅方向外側から入力される荷重を第１側壁で均一に受けることができ、座屈荷重が大きくなる。また、上側横リブおよび下側横リブが長手方向から見て車幅方向外側から車幅方向内側に向かってそれぞれ車体上方側および車体下方側に延びているので、側面衝突に対するＥＡ質量効率が向上するという請求項１に記載の効果が具体的に達成される。

請求項３に記載の発明によれば、第１側壁と上側横リブおよび下側横リブとの間で鋭角を成す隅部にそれぞれ高強度部が設けられているので、節部が画定する上側横リブの車幅方向外側板部では車体上側に向かう屈曲が抑制され、かつ、節部が画定する下側横リブの車幅方向外側板部では車体下側に向かう屈曲が抑制される。これにより、座屈方向が所望の方向に誘導され、側面衝突に対するＥＡ質量効率が向上するという請求項１に記載の作用効果がより確実に達成される。

請求項４に記載の発明によれば、上側横リブおよび下側横リブの少なくとも一方の車幅方向に対する傾斜角度を１度以上とすることにより、高いＥＡ質量効率を維持しつつ座屈方向を安定させることができ、前記傾斜角度を２０度以下とすることにより、座屈方向を安定させつつ高いＥＡ質量効率を実現できる。

請求項５に記載の発明によれば、上側屈曲部の車体上下方向の座屈方向と下側屈曲部の座屈方向とが一致しているので、上側屈曲部と下側屈曲部とに加わる座屈荷重を車体上下方向より均一化することができ、フレーム部材全体の座屈方向をより安定させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、上壁、上側横リブ、下側横リブおよび下壁には、それぞれ、車幅方向外側の外側板部と車幅方向内側の内側板部とを画定する節部が形成されているので、側面衝突（例えばポール側面衝突）により車幅方向外側から第１側壁に荷重が入力されたときには、フレーム部材が節部を支点として二段階で座屈し、一段階で座屈する場合と比べて座屈荷重が大きくなる。特に、節部により画定される複数の板部のうち、車体上下方向で隣接する板部の座屈方向が逆方向であるので、前記座屈方向が同じ方向である場合と比較して、座屈荷重が大きくなる。このようにして、フレーム部材において、側面衝突に対するＥＡ質量効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るフレーム部材を示す断面図である。 上壁・下壁を長手方向から見たときの全幅Ｗ１に対する外側壁部の幅Ｗ２の比Ｗ２／Ｗ１とＥＡ量との関係を示すグラフである。 側突時の各壁部および各リブ部の屈曲方向を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係るフレーム部材を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る側部車体構造を適用した車体の一部を左前方から見た斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る側部車体構造を適用した車体の一部を左後方から見た斜視図である。 図１１に示す車体の一部をＡ−Ａ線で切って矢印の方向に見たときの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

［第１実施形態］
図１に示すフレーム部材１００は、車体の一部を構成し、車体前後方向に長手方向が延びるように配置されている。なお、車体前後方向は、車体上下方向と車幅方向に対して垂直な方向である。ただし、本発明において「車体前後方向」、「車体上下方向」、「車幅方向」という場合、これらの方向が互いに完全に垂直である構成だけでなく、本発明の作用効果が得られる範囲で互いに垂直からずれている構成もまた、本発明に含まれるものと理解すべきである。

図１は、フレーム部材１００の長手方向（以下、単に長手方向という）に直交する断面を示す図である。これは、他の断面図でも同様である。フレーム部材１００は、車両の衝突時（例えば側突時）に荷重が作用して曲げ変形が生じ、これにより荷重を吸収するように構成されている。フレーム部材１００は、車両において、車幅方向両端部であって車体下部に設けられるサイドシル、および、エンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルの前部において車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム、などに適用されてよい。

フレーム部材１００は押出し成形により作られる。変形例として、フレーム部材１００はプレス成形により作られてもよい。フレーム部材１００を押出し成形により作る場合、フレーム部材１００を構成する材料の例は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む。

フレーム部材１００は、第１側壁１０１、第２側壁１０２、上壁１０３および下壁１０４を備えている。これらの壁１０１〜１０４は、全体として略長方形状の閉断面構造を形成している。

第１側壁１０１は、車幅方向外側に設けられている。第１側壁１０１は、フレーム部材１００の長手方向から見て（つまり、図１などに示す、長手方向に直交する断面において）車体上下方向に延びている。

第２側壁１０２は、第１側壁１０１に対して車幅方向内側に設けられている。第２側壁１０２は、車体上下方向に対して、車体上側から車体下側に向かうにつれて車幅方向外側に傾斜して延びている。このように第２側壁１０２が図１に示すように傾斜して延びる構成は、フレーム部材１００をサイドシルに適用してクロスメンバ２１，２２，２３（図１１を参照）との結合を行う場合の設計の一例である。したがって、本発明はこれに限定されず、第２側壁１０２は長手方向から見て例えば車体上下方向に延びていてもよい。

上壁１０３は、車幅方向外側から車幅方向内側に向かうにつれて車体上側に傾斜して延びている。このように上壁１０３が傾斜して延びる構成は、フレーム部材１００をサイドシルに適用した場合に、フレーム部材１００の車体上側でヒンジピラーなどと結合を行う場合の設計の一例である。上壁１０３および下壁１０４は、好ましくは、長手方向から見て車幅方向において直線的に延びている。したがって、上壁１０３および下壁１０４は平坦な壁である。上壁１０３の上面は、他の部材（上述のとおり、例えばフレーム部材１００をサイドシルに適用した場合にはヒンジピラー）の組み付け性が向上するように、平坦面であってもよい。

フレーム部材１００は、さらに、上壁１０３と下壁１０４との間に設けられた上側横リブ１０５および下側横リブ１０６を備えている。下側横リブ１０６は、上側横リブ１０５に対して車体下側に設けられている。横リブ１０５，１０６は、第１側壁１０１と第２側壁１０２とを接続している。横リブ１０５，１０６は、長手方向から見て直線的に延びている。したがって、横リブ１０５，１０６は平坦な板状部材である。第１側壁１０１と第２側壁１０２とを接続する横リブの数は２本に限定されないが、図１に示すフレーム部材１００のように、上壁１０３と下壁１０４の幅（車幅方向の寸法）が第１側壁１０１と第２側壁１０２の長さ（車体上下方向の寸法）に対して異なる（つまり、フレーム部材１００を長手方向から見たときに、全体として略正方形であるよりも略長方形である）場合には、偶数本の横リブを設けることにより、より高いＥＡ質量効率を得られることがわかっている。

上側横リブ１０５および下側横リブ１０６は、長手方向から見て、第１側壁１０１に対して傾斜して、互いに非平行に延びている。具体的には、横リブ１０５，１０６は、車幅方向外側から車幅方向内側に向かうほど互いに離間するように、第１側壁１０１に対して傾斜して延びている。さらに具体的には、上側横リブ１０５は、長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体上方側に延びている。下側横リブ１０６は、長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体下方側に延びている。横リブ１０５，１０６は、長手方向全体にわたって設けられていてもよいし、長手方向の一部にのみ設けられていてもよい。フレーム部材１００の長手方向において適切な範囲に横リブ１０５，１０６を設けることにより、ＥＡ質量効率を向上させることができる。

上述のとおり、横リブ１０５，１０６の車幅方向に対する傾斜角は、好ましくは、車幅方向に対して１度以上２０度以下である。図示している例では、上側横リブ１０５は、車幅方向（図１に破線Ｘ１で示している）に対して車体上側に１度傾斜して延びており、下側横リブ１０６は、車幅方向（図１に破線Ｘ２で示している）に対して車体下側に５度傾斜して延びている。

フレーム部材１００は、さらに、第１側壁１０１に対向して配置された上側縦リブ１０７および下側縦リブ１０８を備えている。上側縦リブ１０７は、上壁１０３と上側横リブ１０５とを接続している。下側縦リブ１０８は、下壁１０４と下側横リブ１０６とを接続している。縦リブ１０７，１０８は、長手方向全体にわたって設けられていてもよいし、横リブ１０５，１０６に対応して長手方向の一部にのみ設けられていてもよい。図１では、縦リブ１０７，１０８が第１側壁１０１に対して平行に延びる（つまり、縦リブ１０７，１０８は車体上下方向に延びる）例を示している。本発明において、２つの線または面が平行であるというときは、２つの線または面が完全に平行（つまり、両者の間隔が一定）である構成だけでなく、本発明の作用効果が得られる範囲で平行からずれている構成もまた、本発明に含まれるものと理解すべきである。この点に関する変形例として、図２に示すように、縦リブ１０７，１０８は、第１側壁１０１に対して非平行に延び（つまり、縦リブ１０７，１０８は長手方向から見て車体上下方向に対して傾斜して延び）ていてもよい。

図１では、上側縦リブ１０７と下側縦リブ１０８とは車体上下方向に分離している例を示している。変形例として、図３に示すように、上側縦リブ１０７と下側縦リブ１０８とを一体化し、車体上下方向に（または車体上下方向に対して傾斜して）延びる１つの縦リブ１０９を設けてもよい。

上壁１０３と上側縦リブ１０７との接続により、上壁１０３に節部１１１が形成される。上側横リブ１０５と上側縦リブ１０７との接続により、上側横リブ１０５に節部１１２が形成される。下側横リブ１０６と下側縦リブ１０８との接続により、下側横リブ１０６に節部１１３が形成される。下壁１０４と下側縦リブ１０８との接続により、下壁１０４に節部１１４が形成される。

上壁１０３において、節部１１１より車幅方向外側の部分に外側壁部１０３ａが画定され、節部１１１より車幅方向内側の部分に内側壁部１０３ｂが画定される。上側横リブ１０５において、節部１１２より車幅方向外側の部分に外側リブ部１０５ａが画定され、節部１１２より車幅方向内側の部分に内側リブ部１０５ｂが画定される。下側横リブ１０６において、節部１１３より車幅方向外側の部分に外側リブ部１０６ａが画定され、節部１１３より車幅方向内側の部分に内側リブ部１０６ｂが画定される。下壁１０４において、節部１１４より車幅方向外側の部分に外側壁部１０４ａが画定され、節部１１４より車幅方向内側の部分に内側壁部１０４ｂが画定される。本明細書では、「壁部」、「リブ部」をそれぞれ「板部」と称することがある。

第１側壁１０１の上部、第２側壁１０２の上部、上壁１０３および上側横リブ１０５により画定される閉断面は、上側縦リブ１０７により、さらに２つの閉断面Ｓ１，Ｓ２に分割される。第１側壁１０１の下部、第２側壁１０２の下部、下壁１０４および下側横リブ１０６により画定される閉断面は、下側縦リブ１０８により、さらに２つの閉断面Ｓ３，Ｓ４に分割される。フレーム部材１００は、車幅方向外側から第１側壁１０１に（特に、第１側壁１０１の主面に対して垂直な方向から主面全体に）荷重が入力されたときには、節部１１１〜１１４を支点として、まず閉断面Ｓ１，Ｓ３が座屈し、続いて閉断面Ｓ２，Ｓ４が座屈するように、つまり二段階で座屈するように構成されている。

節部１１１，１１４は、長手方向から見て、それぞれ上壁１０３および下壁１０４において車幅方向中央部よりも外側に位置している。また、節部１１２，１１３も、長手方向から見て、それぞれ上側横リブ１０５および下側横リブ１０６において車幅方向中央部よりも外側に位置している。

ここで、上壁１０３・下壁１０４を長手方向から見たときの全幅Ｗ１に対する外側壁部１０３ａ，１０４ａの幅Ｗ２の比Ｗ２／Ｗ１とＥＡ量との関係を図４に示す。この関係は、ＣＡＥ解析により求めたものである。具体的には、円柱状のポールによる３点曲げ解析を行った。ポールの直径は２５０ｍｍとした。対象となるフレーム部材１００は、全長（車体前後方向の寸法）が１３００ｍｍ、全幅Ｗ１が７０ｍｍ、第１側壁１０１の高さ（車体上下方向の寸法）が１４０ｍｍとした。また、この解析において、フレーム部材１００は、長手方向から見て略長方形状を有するものとした。つまり、上壁１０３は長手方向から見て車幅方向に延び、第２側壁１０２は車体上下方向に延びている。また、横リブ１０５，１０６は長手方向から見て車幅方向に延びているものとした。フレーム部材１００の材質はアルミニウムであるとした。壁１０１〜１０４とリブ１０５〜１０８の板厚は２．０ｍｍであるとした。図４に示されている解析の結果を以下の表にも示す。

図４からわかるように、全幅Ｗ１に対する外側壁部１０３ａ，１０４ａの幅Ｗ２の比Ｗ２／Ｗ１が５０％以下であれば、高いＥＡ質量効率を得ることができる。一方、比Ｗ２／Ｗ１が小さすぎると、フレーム部材１００において上述の二段階座屈という作用が得られない可能性がある。比Ｗ２／Ｗ１が小さすぎると、押出し成形によるフレーム部材１００の製造が困難になるおそれがある。具体的には、比Ｗ２／Ｗ１が小さい、つまり閉断面Ｓ１，Ｓ３の幅（車幅方向寸法）が小さいと、閉断面Ｓ１，Ｓ３を作るための型のサイズが小さくなり、型の強度を確保できないおそれがある。典型的なフレーム部材１００の寸法に鑑みると、比Ｗ２／Ｗ１を１５％以上とすることで、フレーム部材１００において二段階座屈という作用を好適に得つつ、フレーム部材１００を好適に製造できる。

次に、側面衝突（例えばポール側面衝突）により、フレーム部材１００に車幅方向外側から荷重が入力された場合のフレーム部材１００の座屈の態様について説明する。

フレーム部材１００において車幅方向外側から第１側壁１０１に荷重が入力されると、上壁１０３、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６および下壁１０４を介して車幅方向内側の第２側壁１０２に荷重が伝達される。本実施形態では、第１側壁１０１が長手方向から見て車体上下方向に延びていることにより、車幅方向外側から入力される荷重を第１側壁１０１で均一に受けることができ、フレーム部材１００の座屈荷重が大きくなる。また、本実施形態では、上壁１０３、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６および下壁１０４が長手方向から見て直線的に延びていることにより、車幅方向外側から第１側壁１０１に入力される荷重が第２側壁１０２に伝達されやすくなるとともに、フレーム部材１００の座屈荷重が大きくなる。このとき、横リブ１０５，１０６が延びる方向が第１側壁１０１に対して垂直な方向に近いほど、荷重伝達性とフレーム部材１００の座屈荷重を大きくすることができる。また、本実施形態では、縦リブ１０７，１０８が長手方向から見て第１側壁１０１に対して平行に延びていることにより、車幅方向外側から第１側壁１０１に入力される荷重に対する座屈長さを車体上下方向で均等に確保することができ、これによりフレーム部材１００の座屈荷重が大きくなる。

第１側壁１０１に入力される荷重が大きいと、フレーム部材１００は全体として座屈する。このとき、フレーム部材１００では、節部１１１〜１１４を支点として、まず上側の閉断面Ｓ１，Ｓ３が座屈し、続いて下側の閉断面Ｓ２，Ｓ４が座屈し、つまり二段階で座屈する。したがって、一段階で座屈する構成を有するフレーム部材（例えば縦リブ１０７，１０８が設けられていない構成）と比較して、フレーム部材１００の座屈荷重は大きくなる。

二段階で座屈するように構成されたフレーム部材１００では、第１段階で座屈する部分（つまり、外側壁部１０３ａ，１０４ａおよび外側リブ部１０５ａ，１０６ａ）に加わる荷重は、第２段階で座屈する部分（つまり、内側壁部１０３ｂ，１０４ａおよび外側リブ部１０５ａ，１０６ａ）に加わる荷重よりも大きくなり、例えば当該部分に応力集中が生じる。本実施形態では、節部１１１〜１１４が、長手方向から見て、上壁１０３、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６および下壁１０４において車幅方向中央部よりも外側に位置していることにより、フレーム部材１００において、応力集中が生じる部分の座屈荷重が大きくなる。特に、全幅Ｗ１に対する外側壁部１０３ａ，１０４ａの幅Ｗ２の比Ｗ２／Ｗ１を１５％以上５０％以下とすることにより、この作用効果が好適に得られることは上述のとおりである。

次に、節部１１１〜１１４により画定される外側壁部１０３ａ，１０４ａおよび外側リブ部１０５ａ，１０６ａと内側壁部１０３ｂ，１０４ｂおよび内側リブ部１０５ｂ，１０６ｂの座屈方向について、図５を参照して説明する。

まず、フレーム部材１００において、横リブ１０５，１０６も縦リブ１０７，１０８も設けない（つまり、節部１１１〜１１４を形成しない）場合、上壁１０３は車体上方側に屈曲し、下壁１０４は車体下方側に屈曲する。次に、フレーム部材１００において縦リブ１０７，１０８を設けた（つまり、節部１１１，１１４を形成した）場合、上壁１０３の外側壁部１０３ａは車体上方側に屈曲し、節部１１１を挟んで内側壁部１０３ｂは車体下方側に屈曲し、下壁１０４の外側壁部１０４ａは車体下方側に屈曲し、節部１１４を挟んで内側壁部１０４ｂは車体上方側に屈曲する。

さらに、フレーム部材１００において横リブ１０５，１０６を設けた（つまり、節部１１２，１１３を形成した）場合、外側リブ部１０５ａ，１０６ａと内側リブ部１０５ｂ，１０６ｂの屈曲方向はばらつきがある。フレーム部材１００では、上側横リブ１０５は長手方向から見て車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体上方側に延びているので、外側リブ部１０５ａは車体下方側に屈曲しやすくなり（屈曲後の位置を１０５ａ’で示す）、節部１１２を挟んで内側リブ部１０５ｂは車体上方側に屈曲しやすくなる（屈曲後の位置を１０５ｂ’で示す）。また、下側横リブ１０６は長手方向から見て車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体下方側に延びているので、外側リブ部１０６ａは車体上方側に屈曲しやすくなり（屈曲後の位置を１０６ａ’で示す）、節部１１３を挟んで内側リブ部１０６ｂは車体下方側に屈曲しやすくなる（屈曲後の位置を１０６ｂ’で示す）。

このように、フレーム部材１００では、横リブ１０５，１０６が長手方向から見て第１側壁１０１に対して傾斜して互いに非平行に延びていることにより、横リブ１０５，１０６における外側リブ部１０５ａ，１０６ａと内側リブ部１０５ｂ，１０６ｂの屈曲方向を所望の方向に制御して、フレーム部材１００の座屈荷重を大きくすることができる。具体的には、車体上下方向で隣接する板部どうし（外側壁部１０３ａと外側リブ部１０５ａ、外側壁部１０４ａと外側リブ部１０６ａ、内側壁部１０３ｂと内側リブ部１０５ｂ、内側壁部１０４ｂと内側リブ部１０６ｂ）の屈曲方向が互いに逆方向になるように各板部の屈曲方向を制御して、座屈荷重を大きくすることができる。

特に、本実施形態において、横リブ１０５，１０６の車幅方向に対する傾斜角を車幅方向に対して１度以上２０度以下とすることにより、大きい座屈荷重と安定した座屈方向とを両立できることがわかっている。

ここで、長手方向から見て、上壁１０３と上側横リブ１０５からなる上側屈曲部１２１と、下壁１０４と下側横リブ１０６からなる下側屈曲部１２２をそれぞれ一体と見ると、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向は、互いに一致している。つまり、上壁１０３と下側横リブ１０６について、外側壁部１０３ａと外側リブ部１０６ａの屈曲方向は同じであり、内側壁部１０３ｂと内側リブ部１０６ｂの屈曲方向は同じである。また、下壁１０４と上側横リブ１０５について、外側壁部１０４ａと外側リブ部１０５ａの屈曲方向は同じであり、内側壁部１０４ｂと内側リブ部１０５ｂの屈曲方向は同じである。これにより、上側屈曲部１２１と下側屈曲部１２２とに加わる荷重が車体上下方向より均一化することができ、座屈方向をより安定させることができる。

以上のとおり、フレーム部材１００では、大きい座屈荷重が得られ、ひいては高いＥＡ質量効率を得ることができる。

［第２実施形態］
図６から図８は、本発明の第２実施形態に係るフレーム部材２００を示す断面図である。フレーム部材２００の説明において、第１実施形態で説明したものと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

フレーム部材２００では、第１側壁１０１と上側横リブ１０５との間で鋭角を成す側の隅部１３１には、第１側壁１０１と上側横リブ１０５における周囲の部分よりも強度が大きい高強度部が設けられている。また、第１側壁１０１と下側横リブ１０６との間で鋭角を成す隅部１３２には、第１側壁１０１と下側横リブ１０６における周囲の部分よりも強度が大きい高強度部が設けられている。具体的には、図６から図８に示すように、フレーム部材１００の隅部１３１，１３２には、前記高強度部として、周囲の部分よりも板厚が大きい厚肉部２０１，２０２が設けられている。厚肉部２０１，２０２は、図６に示すように長手方向から見て三角形状を有していてもよく、図７に示すように隅アール（Ｒ）部を設けてもよく、図８に示すように、隅部１３１，１３２全体の板厚を大きくしてもよい。

フレーム部材２００では、隅部１３１，１３２に高強度部が設けられていることにより、車幅方向外側から荷重が入力されたときに、外側リブ部１０５ａの車体上側に向かう屈曲が抑制され、外側リブ部１０６ａの車体下側に向かう屈曲が抑制される。これにより、外側リブ部１０５ａは車体下方側により屈曲しやすくなり、内側リブ部１０５ｂは車体上方側により屈曲しやすくなる。また、外側リブ部１０６ａは車体上方側により屈曲しやすくなり、内側リブ部１０６ｂは車体下方側により屈曲しやすくなる。このようにして、フレーム部材２００では、車体上下方向で隣接する板部どうしの屈曲方向が互いに逆方向になるように各板部の屈曲方向がより確実に制御され、大きい座屈荷重が得られ、ひいては高いＥＡ質量効率を得ることができる。

［第３実施形態］
図９は、本発明の第３実施形態に係るフレーム部材３００を示す断面図である。フレーム部材３００の説明において、第１、第２実施形態で説明したものと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図９に示すフレーム部材３００は、図１に示すフレーム部材１００と同様に、第１側壁１０１、第２側壁１０２、上壁１０３、下壁１０４、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６、上側縦リブ１０７および下側縦リブ１０８を備えている。さらに、フレーム部材３００では、上壁１０３の外側壁部１０３ａと下壁１０４の外側壁部１０４ａには、それぞれ補強部が設けられている。具体的には、フレーム部材３００の外側壁部１０３ａ，１０４ａには、前記補強部として、それぞれ厚肉部３０１，３０２が設けられている。厚肉部３０１，３０２は、それぞれ上壁１０３の下面、下壁１０４の上面に設けられている。厚肉部３０１，３０２が設けられた外側壁部１０３ａ、外側壁部１０４ａの板厚は、例えば、厚肉部３０１，３０２が設けられていない内側壁部１０３ｂ、内側壁部１０４ｂの板厚の２倍以上の大きさであってもよい。

図９では、厚肉部３０１，３０２は、外側壁部１０３ａ、外側壁部１０４ａの全体にわたって設けられる例を示しているが、変形例として、厚肉部３０１，３０２は、外側壁部１０３ａ、外側壁部１０４ａの一部に設けられていてもよい。

なお、第３実施形態では、フレーム部材３００が、第１側壁１０１、第２側壁１０２、上壁１０３、下壁１０４、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６、上側縦リブ１０７および下側縦リブ１０８を備える例を説明したが、変形例として、図１０に示すように、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６を省略してもよい。この変形例では、上側縦リブ１０７と下側縦リブ１０８とを一体化し、車体上下方向に（または長手方向から見て車体上下方向に対して傾斜して）延びる１つの縦リブ３０３が設けられる。このとき、第１側壁１０１、第２側壁１０２、上壁１０３および上側横リブ１０５により画定される閉断面は、縦リブ３０３により２つの閉断面Ｓ５，Ｓ６に分割される。フレーム部材３００は、車幅方向外側から第１側壁１０１に荷重が入力されたときには、節部１１１、１１４を支点として、まず閉断面Ｓ５が座屈し、続いて閉断面Ｓ６が座屈するように、つまり二段階で座屈するように構成されている。

また、前記補強部として、厚肉部３０１，３０２の代わりに、車幅方向に延びるビードを形成してもよい。特に、フレーム部材３００がプレス成形により作られている場合には、ビードを容易に形成できる。

フレーム部材３００では、車幅方向外側から荷重が入力されたときに、節部１１１〜１１４を支点として、二段階で座屈する。フレーム部材３００では、第１段階で座屈する部分（つまり、外側壁部１０３ａ，１０４ａおよび外側リブ部１０５ａ，１０６ａ）に加わる荷重は、第２段階で座屈する部分（つまり、内側壁部１０３ｂ，１０４ａおよび外側リブ部１０５ａ，１０６ａ）に加わる荷重よりも大きくなり、あるいは当該部分に応力集中が生じる。フレーム部材３００では、上壁１０３の外側壁部１０３ａと下壁１０４の外側壁部１０４ａにそれぞれ補強部が設けられていることにより、車幅方向外側から第１側壁１０１に荷重が入力されたときに応力集中が生じる部分の座屈荷重を大きくすることができ、ひいては高いＥＡ質量効率を得ることができる。

［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態に係る側部車体構造を適用した車体の一部を左前方から見た斜視図である。車体の側部（右側）には、車体上部において車体前後方向に延びるルーフレール１１が設けられている。ルーフレール１１の前端部には、車体前方側へ延びるフロントピラー１２が接続されている。フロントピラー１２の前端部には、車体下方側へ延びるヒンジピラー１３が接続されている。ルーフレール１１の後端部には、車体後方側へ延び且つ車体下方側へ延びるリアピラー１４が設けられている。

車幅方向両端部には、車体下部において車体前後方向に延びるサイドシル１５が設けられている。サイドシル１５は、その前端部から上方に延びるヒンジピラー１３と、後端部から上方に延びるリアピラー１４とに結合されている。

前後のドア開口部１６，１７の間には、車体上下方向に延び且つルーフレール１１とサイドシル１０とに結合されるセンタピラー１８が設けられている。

なお、車室の左側の側部についても、車室の右側の側部と同様に構成されているが、図１１では、図を見やすくするために、センタピラー１８等を省略し、サイドシル１５のみを示している。

次に、車室の底部には、車室の底面を形成するフロアパネル１９が設けられている。フロアパネル１９の車幅方向中央部には、車体前後方向に延びるトンネルレイン２０が設けられている。また、フロアパネル１９には、車体前方側から車体後方側に向かって、車幅方向に延びるＮｏ．２クロスメンバ２１、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２およびＮｏ．３クロスメンバ２３が設けられている。これらのクロスメンバ２１，２２，２３は、車体前後方向に離間して設けられている。クロスメンバ２１，２２，２３は、フロアパネル１９の上面から車体内方側に突出する断面ハット状のフレーム部材である。Ｎｏ．２クロスメンバ２１とＮｏ．２．５クロスメンバ２２は、左右に分割して設けられている。

クロスメンバ２１，２２，２３は、サイドシル１５、フロアパネル１９およびトンネルレイン２０に結合されている。これにより、クロスメンバ２１，２２，２３とフロアパネル１９との間には、トンネルレイン２０からサイドシル１５にわたって車幅方向に延びる閉断面状に形成されている。サイドシル１５は、車体前後方向においてヒンジピラー１３とセンタピラー１８との略中間位置においてＮｏ．２クロスメンバ２１に結合され、車体前後方向においてセンタピラー１８と略同位置においてＮｏ．２．５クロスメンバ２２に結合され、車体前後方向におけるセンタピラー１８とリアピラー１４との略中間位置においてＮｏ．３クロスメンバ２３に結合されている。

次に、図１２に示すように、車室の前部には、エンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネル２４が設けられている。ダッシュパネル２４は、フロアパネル１９から立ち上がるように配設されたダッシュパネルアッパ２５と、ダッシュパネルアッパ２５の下端部からフロアパネル１９に向かって下方かつ後方に延びるダッシュパネルロア２６とにより構成されている。

また、車両前部の底面側では、フロアパネル１９において、サイドシル１５とトンネルレイン２０との間に、車両前後方向に延びるフロントサイドフレーム２７が設けられている。また、ダッシュパネルロア２６の下方では、フロントサイドフレーム２７とサイドシル１５とに結合されたトルクボックス２８が設けられている。トルクボックス２８は、車幅方向に延び、閉断面状に形成されている。トルクボックス２８は、フロアパネル１９の前部を補強する機能を有する。本実施形態では、Ｎｏ．２クロスメンバ２１、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２およびＮｏ．３クロスメンバ２３に加えて、トルクボックス２８もまた、クロスメンバの一例であるとする。

次に、図１３を参照して、サイドシル１５とクロスメンバとの結合について説明する。第４実施形態では、サイドシル１５は、本明細書で説明したフレーム部材１００，２００，３００のいずれかの構成を有していてよい。ただし、第４実施形態において、サイドシル１５は、上側横リブ１０５と下側横リブ１０６とを有しているものとする。以下の説明では、サイドシル１５が図１に示すフレーム部材１００の構成を有している例について説明する（図１１、図１３でも、サイドシル１５が図１に示すフレーム部材１００の構成を有している例を示している）。

サイドシル１５の上側横リブ１０５は、長手方向から見て、トルクボックス２８の上面２８ａに連続している。サイドシル１５の下側横リブ１０６は、長手方向から見て、Ｎｏ．２クロスメンバ２１の上面２１ａに連続している。なお、図示していないが、サイドシル１５の上壁１０３は、長手方向から見て、Ｎｏ．３クロスメンバ２３の上面２３ａに連続していてよい。

側突により、サイドシル１５において車幅方向外側から第１側壁１０１に荷重が入力されると、上壁１０３、上側横リブ１０５、下側横リブ１０６および下壁１０４を介して車幅方向内側の第２側壁１０２に荷重が伝達される。本実施形態では、サイドシル１５の横リブ１０５，１０６が長手方向から見てそれぞれクロスメンバ２８，２１の上面２８ａ，２１ａに連続するように設けられているので、サイドシル１５の第１側壁１０１側から入力された荷重は横リブ１０５，１０６を介してクロスメンバ２８，２１に好適に伝達され、これにより、車体の各部への荷重分散が好適に行われる。

第４実施形態では、トルクボックス２８の上面２８ａは、第１側壁１０１の車体上下方向中央部（図１３に破線Ｘ３で示している）に対して車体上側に位置していてもよく、Ｎｏ．２クロスメンバ２１の上面２１ａは、第１側壁１０１の車体上下方向中央部に対して車体下側に位置していてもよい。この場合、サイドシル１５の第１側壁１０１側から入力された荷重を車体上下方向に好適に分散させることができ、これによりサイドシル１５の変形を抑制して座屈荷重を向上させることができる。

また、第４実施形態では、サイドシル１５の上側横リブ１０５と下側横リブ１０６は、長手方向において、これらが結合されるトルクボックス２８とＮｏ．２クロスメンバ２１との間（図１１で符号Ｂを付して示した範囲）に設けられていてもよい。この場合、サイドシル１５の軽量化を図りつつ、車体の各部への荷重分散を好適に行うことができる。あるいは、サイドシル１５の上側横リブ１０５と下側横リブ１０６は、長手方向全体にわたって設けられていてもよい。

［他の実施形態］
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されると理解すべきではない。また、各実施形態に記載された特徴は、自由に組み合わせられてよい。また、上述の実施形態には、種々の改良、設計上の変更および削除が加えられてよい。

本発明によれば、車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材において、側面衝突に対するＥＡ質量効率を向上させることが可能となるから、この種の車両用フレーム部材を備えた車両において、本発明が好適に利用される可能性がある。

１３ ヒンジピラー
１５ サイドシル
１９ フロアパネル
２０ トンネルレイン
２１ Ｎｏ．２クロスメンバ
２２ Ｎｏ．２．５クロスメンバ
２３ Ｎｏ．３クロスメンバ
２４ ダッシュパネル
２８ トルクボックス
１００，２００，３００ フレーム部材
１０１ 第１側壁
１０２ 第２側壁
１０３ 上壁
１０４ 下壁
１０５ 上側横リブ
１０６ 下側横リブ
１０７ 上側縦リブ
１０８ 下側縦リブ
１０９ 縦リブ
１０３ａ，１０４ａ 外側壁部
１０３ｂ，１０４ｂ 内側壁部
１０５ａ，１０６ａ 外側リブ部
１０５ｂ，１０６ｂ 内側リブ部
１１１，１１２，１１３，１１４ 節部
１３１，１３２ 隅部
２０１，２０２ 厚肉部（高強度部）
３０１，３０２ 厚肉部（補強部）
３０３ 縦リブ

Claims (6)

1. 車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材であって、
   第１側壁と、
   前記第１側壁に対して車幅方向内側に設けられた第２側壁と、
   前記第１側壁および前記第２側壁と併せて前記閉断面構造を画定する上壁および下壁と、
   前記上壁と前記下壁との間に設けられ、前記第１側壁と前記第２側壁とを接続し、前記長手方向から見て直線的に延びる、上側横リブおよび下側横リブと、
   前記第１側壁に対向して配置され、前記上壁と前記上側横リブとを接続する上側縦リブと、
   前記第１側壁に対向して配置され、前記下壁と前記下側横リブとを接続する下側縦リブとを備え、
   前記上側横リブおよび下側横リブは、前記長手方向から見て互いに非平行に延びている、
   車両用フレーム部材。
2. 前記第１側壁は、前記長手方向から見て車体上下方向に延び、
   前記上側横リブは、前記長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体上方側に延び、
   前記下側横リブは、前記長手方向から見て、車幅方向外側から車幅方向内側に向かって車体下方側に延びている、
   請求項１に記載の車両用フレーム部材。
3. 前記第１側壁と前記上側横リブとの間で鋭角を成す隅部、および、前記第１側壁と前記下側横リブとの間で鋭角を成す隅部には、それぞれ、高強度部が設けられている、
   請求項２に記載の車両用フレーム部材。
4. 前記上側横リブおよび前記下側横リブの少なくとも一方は、前記長手方向から見て、それぞれ車幅方向に対して１度以上２０度以下の角度、傾斜している、
   請求項２または３に記載の車両用フレーム部材。
5. 前記長手方向から見て、前記上壁と前記上側横リブからなる上側屈曲部の、車幅方向外側から荷重が入力されたときの車体上下方向の座屈方向と、前記下壁と前記下側横リブからなる下側屈曲部の、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向とが一致している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用フレーム部材。
6. 車体前後方向に延びる長手方向を有し、閉断面状に形成された車両用フレーム部材であって、
   第１側壁と、
   前記第１側壁に対して車幅方向内側に設けられた第２側壁と、
   前記第１側壁および前記第２側壁と併せて前記閉断面構造を画定する上壁および下壁と、
   前記上壁と前記下壁との間に設けられ、前記第１側壁と前記第２側壁とを接続する車体上側横リブおよび下側横リブとを備え、
   前記上壁、前記上側横リブ、前記下側横リブおよび前記下壁には、それぞれ、車幅方向内側の内側板部と車幅方向外側の外側板部とを画定する節部が形成され、
   複数の外側板部のうち、車体上下方向で隣接する外側板部どうしは、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向が互いに逆であり、
   複数の内側板部のうち、車体上下方向で隣接する内側板部どうしは、車幅方向外側から荷重が入力されたときの座屈方向が互いに逆である、
   車両用フレーム部材。

Images