JP4983867B2 - Vehicle frame structure and vehicle frame manufacturing method - Google Patents

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Description

この発明は、車体の一部を構成し、車両の衝突時に荷重が作用して曲げ変形が生ずる管状の車両用フレーム構造および車両用フレーム製造方法に関する。   The present invention relates to a tubular vehicle frame structure that constitutes a part of a vehicle body and causes bending deformation due to a load acting upon a vehicle collision, and a vehicle frame manufacturing method.

従来より、車体の一部を構成する管状のフレーム構造として、車両衝突時に荷重が作用しても、高い曲げ剛性を発揮して、車室内の乗員を確実に保護できるようにしたものが数多く提案されている。   Conventionally, many tubular frame structures that form part of the vehicle body have been proposed to ensure high bending rigidity and reliably protect passengers in the passenger compartment even when a load is applied during a vehicle collision. Has been.

例えば、下記特許文献1では、車体の一部を構成する管状のサイドシルにおいて、そのインナパネルとの間で複数の閉断面部を形成するリインホースメントをコーナー部に備えたものが開示されている。   For example, in the following Patent Document 1, a tubular side sill constituting a part of a vehicle body is disclosed in which a reinforcement is provided at a corner portion to form a plurality of closed cross-section portions with the inner panel. .

このリインホースメントは、サイドシルの長手方向と直交する直交断面方向において凹凸が形成されており、そのうち凸部がインナパネルのコーナー部内面側に結合されている。   In this reinforcement, irregularities are formed in the cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction of the side sill, and the convex portion is coupled to the inner side of the corner portion of the inner panel.

下記特許文献1では、上述したリインホースメントを備えたサイドシルと、リインホースメントを備えていないサイドシルとについて、それぞれ曲げ変形が生じた時の曲げ抗力特性を解析し、両者を比較検討している。そして、その比較結果に基づき、リインホースメントを備えたサイドシルのほうがより高い曲げ抗力を発揮できたことを示している。   In the following Patent Document 1, the side sill provided with the reinforcement and the side sill not provided with the reinforcement are analyzed for bending resistance characteristics when bending deformation occurs, and both are compared and examined. . And based on the comparison result, it has shown that the side sill provided with reinforcement was able to exhibit higher bending resistance.

下記特許文献1に開示されているように、上述したようなリインホースメントをフレームのコーナー部に備えることで、肉厚な補強材を備えなくても、衝突荷重等が作用した時の曲げ変形を効率的に抑制することが可能となる。つまり、この場合、曲げ抗力をフレームの全体重量で除した数値、いわゆる性能重量効率を高めることができ、結果として、フレームの軽量化を図ることができる。   As disclosed in the following Patent Document 1, by providing the reinforcement as described above at the corner portion of the frame, bending deformation when a collision load or the like is applied even without a thick reinforcing material is provided. Can be efficiently suppressed. That is, in this case, the value obtained by dividing the bending resistance by the total weight of the frame, so-called performance weight efficiency, can be increased, and as a result, the weight of the frame can be reduced.

近年では、環境保護の観点から、燃費向上の要求が高まっており、これを実現すべく、車体の軽量化について様々な研究開発が進められている。このような理由から、各車両用フレームにおいても、より軽量でありながら高い曲げ抗力を発揮するものが求められており、上述した性能重量効率は、車両用フレームを開発する上で極めて重要な要素となっている。   In recent years, from the viewpoint of environmental protection, there has been an increasing demand for improvement in fuel consumption, and various research and developments have been made on weight reduction of vehicle bodies in order to achieve this. For these reasons, each vehicle frame is also required to be lightweight and exhibit high bending resistance, and the above-mentioned performance weight efficiency is an extremely important factor in developing a vehicle frame. It has become.

また、下記特許文献2では、サイドシルにおいて、そのインナパネルのコーナー部を含む周辺領域に、サイドシルの長手方向に延びる中空空間を複数形成したものが開示されている。   Patent Document 2 below discloses a side sill in which a plurality of hollow spaces extending in the longitudinal direction of the side sill are formed in a peripheral region including a corner portion of the inner panel.

このような構成であっても、下記特許文献1に開示されたフレーム構造と同様、単純な平板からなるフレームに比べ、高い曲げ抗力を発揮することができる。この場合、中空空間を形成した分、フレーム全体の軽量化を図りつつ、フレームの曲げ抗力を向上させることを可能にしている。   Even with such a configuration, as in the frame structure disclosed in Patent Document 1 below, it is possible to exhibit a higher bending resistance than a simple flat frame. In this case, since the hollow space is formed, it is possible to improve the bending resistance of the frame while reducing the weight of the entire frame.

また、下記特許文献3では、フレームに曲げ変形が発生した時の挙動を解析し、曲げ変形のメカニズムを検証している。そして、その結果から、フレームに荷重が作用した時には、圧縮方向の力が作用する面側のコーナー部およびその周辺部の領域に大きな面外変形(ここで言う面外変形とは、面上のみで変位が発生する二次元的な変形ではなく、面の厚み方向に変位を伴う三次元的な変形全般を言う。)が発生することで、フレームに曲げ変形が生じることを見出している。   In Patent Document 3 below, the behavior when bending deformation occurs in the frame is analyzed to verify the bending deformation mechanism. As a result, when a load is applied to the frame, large out-of-plane deformation occurs in the corner portion on the surface side where the force in the compression direction acts and in the peripheral area (here, out-of-plane deformation is only on the surface). It has been found that bending deformation occurs in the frame by the occurrence of general three-dimensional deformation involving displacement in the thickness direction of the surface, not two-dimensional deformation in which displacement occurs.

下記特許文献3に開示された技術では、このような観点から、前記コーナー部およびその周辺部の領域を他に比べて肉厚に形成しており、これによって、フレームの軽量化を図りつつ、曲げ抗力の向上を図っている。   In the technology disclosed in Patent Document 3 below, from such a viewpoint, the corner portion and its peripheral region are formed thicker than others, thereby reducing the weight of the frame, The bending resistance is improved.

特開2009−113766号公報JP 2009-1113766 A 特開平11−208521号公報JP-A-11-208521 特開2008−68759号公報JP 2008-68759 A

ところで、車両用フレームは、前記特許文献1〜3に開示されているように、一般的に板状の断面コの字状部材を少なくとも一方に備え、その両端部で断面外向きに突出するフランジ部に他方の板状部材を結合することで管状に形成されることが多い。   By the way, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, the vehicle frame is generally provided with at least one plate-shaped U-shaped member in cross section, and flanges projecting outward in cross section at both ends thereof. It is often formed in a tubular shape by joining the other plate-like member to the part.

そこで、本発明者は、車両用フレームを開発するにあたり、上述した断面コの字状部材を含むフレーム本体に、前記特許文献1のリインホースメントに相当する機能板を備えた場合について、その曲げ抗力特性の解析、検討を行った。   Therefore, the present inventor, in developing a vehicle frame, the case where a functional plate corresponding to the reinforcement of Patent Document 1 is provided in the frame body including the above-described U-shaped member in section, the bending thereof is performed. The drag characteristics were analyzed and examined.

本発明者は、鋭意研究の結果、前記断面コの字状部材のフランジ部に対する機能板の配置を工夫することにより、フランジ部と機能板との協働で曲げ抗力特性の向上が図れることを見出した。   As a result of earnest research, the present inventor has devised the arrangement of the functional plate with respect to the flange portion of the U-shaped member in cross section, thereby improving the bending resistance characteristics in cooperation with the flange portion and the functional plate. I found it.

また、前記特許文献1〜3に開示された従来技術を見てみると、これらは、車両用フレームの曲げ変形初期においてより高い曲げ抗力を備えることを目的としているに過ぎない。実際、車両衝突時等に発生する衝撃荷重から乗員を保護するにあたっては、曲げ変形初期における曲げ抗力を高めるだけではなく、曲げ変形中期にて吸収できる荷重エネルギを増大させることも重要な要素となる。 Also, looking at the prior art disclosed in the above Patent Documents 1 to 3, which, in bending deformation initial vehicle frame, merely intended to comprise a higher bending force. In fact, in protecting an occupant from an impact load generated during a vehicle collision or the like, it is important not only to increase the bending resistance in the initial stage of bending deformation but also to increase the load energy that can be absorbed in the middle stage of bending deformation. .

近年では、車両用フレームの曲げ変形中期における荷重エネルギ吸収特性を向上させつつ、かつ車両用フレームの性能重量効率(荷重エネルギ吸収量をフレーム全体重量で除した数値)を高めることが課題となっている。   In recent years, while improving the load energy absorption characteristics in the middle of bending deformation of the vehicle frame, it has been a challenge to improve the performance weight efficiency of the vehicle frame (a value obtained by dividing the load energy absorption amount by the total frame weight). Yes.

この発明は、フランジ部を両端部に備えた断面コの字状部材を含むものにおいて、高い性能重量効率を実現しつつ、曲げ変形初期における曲げ抗力特性の向上と、曲げ変形中期における荷重エネルギ吸収特性の向上とを両立させることができる車両用フレーム構造および車両用フレーム製造方法を提供することを目的とする。   The present invention includes a U-shaped member having a flange portion at both ends, and achieves high performance weight efficiency while improving bending resistance characteristics in the initial stage of bending deformation and absorbing load energy in the middle stage of bending deformation. It is an object of the present invention to provide a vehicle frame structure and a vehicle frame manufacturing method capable of achieving both improvement in characteristics.

この発明の車両用フレーム構造は、車体の一部を構成し、車両の衝突時に荷重が作用して曲げ変形が生ずる管状のフレーム構造であって、2つの断面コの字状部材を対向させるか、または断面コの字状部材と平板状部材とを対向させて、その両端部をそれぞれ結合することにより管状に形成されたフレーム本体を備え、前記断面コの字状部材には、中央面部と、該中央面部の両側に連続する側面部と、両端部にて断面外向きに突出するフランジ部とが形成され、該フランジ部同士、または該フランジ部と前記平板状部材の両端部とが結合されており、前記フレーム本体は、前記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面部とを有するとともに、前記第1、第2面部の間には、少なくとも一方の前記断面コの字状部材の側面部が配設され、該側面部には、前記フレーム本体から離間した基部と、該基部から突出し複数の凸部と体形された機能板を備え、該機能板は上記第1面部に結合されると共に、該機能板の上記凸部に設けられた平面部が上記側面部の内周に結合されており、前記凸部は、フレームの長手方向に複数配列されるとともに、前記長手方向に直交する直交断面方向に複数配列され、前記機能板は、一端側が前記フランジ部の間、または前記フランジ部と前記平板状部材の端部との間に挟まれて結合されており、前記凸部は、前記長手方向および前記直交断面方向に周期的に配列されるように形成されており、前記フレームの長手方向に隣接する前記凸部は、互いに前記直交断面方向の重なりを有しているとともに、前記直交断面方向に隣接する前記凸部は、互いに前記長手方向の重なりを有しているものである。 The vehicle frame structure according to the present invention is a tubular frame structure that forms a part of a vehicle body and generates a bending deformation due to a load acting upon a vehicle collision, with two U-shaped members facing each other. Or a frame main body formed in a tubular shape by connecting a U-shaped member and a flat plate-shaped member to each other and connecting both ends thereof, and the U-shaped member having a U-shaped cross section , A side surface portion that is continuous on both sides of the central surface portion, and a flange portion that protrudes outward in cross section at both end portions, and the flange portions or the flange portion and both end portions of the flat plate member are coupled to each other. The frame body has a first surface portion on which a force in the compression direction acts when the load is applied, and a second surface portion on which a force in the tensile direction acts, and the first and second surface portions. In between, at least one in front Is arranged the side portion of the shaped member cross section U, the said side surface portion includes a base portion spaced from the frame body, a plurality of function boards and the convex portion is integrated type formed with projecting from the base portion, The functional plate is coupled to the first surface portion, and a flat portion provided on the convex portion of the functional plate is coupled to the inner periphery of the side surface portion, and the convex portion is arranged in the longitudinal direction of the frame. A plurality of arrays are arranged in an orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction, and the functional plate is sandwiched at one end side between the flange portions or between the flange portions and the end portions of the flat plate-like members. The convex portions are formed so as to be periodically arranged in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction, and the convex portions adjacent to each other in the longitudinal direction of the frame are orthogonal to each other. With cross-sectional overlap The convex portions adjacent to the orthogonal cross-sectional direction is to have the longitudinal overlap each other.

この構成によれば、機能板の一端側を、フレーム本体のフランジ部の間、またはフランジ部と平板状部材の端部との間に挟んで結合することにより、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形を、フレーム本体と機能板との協働によってより効果的に抑制することができ、曲げ抗力特性を向上させることができる。
そして、車両用フレームの曲げ変形時、側面部および機能板は、屈曲部周辺の広範囲に亘って荷重エネルギ吸収に寄与することになる。これにより、曲げ変形中期における車両用フレームの荷重エネルギ吸収特性を向上させることができる。
さらに、この場合、フレーム本体、機能板の肉厚化を抑制しながらも、車両用フレームの曲げ抗力特性および荷重エネルギ吸収特性の向上を図れることから、曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性における性能重量効率(車両用フレームの曲げ抗力/車両用フレームの全体重量、荷重エネルギ吸収量/車両用フレームの全体重量)を向上させることができる。
According to this configuration, the end surface of the functional plate is sandwiched between the flange portion of the frame main body or between the flange portion and the end portion of the flat plate-like member, so that the surface in the bent portion at the initial stage of bending deformation is obtained. External deformation can be more effectively suppressed by the cooperation of the frame body and the functional plate, and the bending resistance characteristics can be improved.
When the vehicle frame is bent and deformed, the side surface portion and the functional plate contribute to absorption of load energy over a wide range around the bent portion. Thereby, the load energy absorption characteristic of the vehicle frame in the middle of bending deformation can be improved.
Further, in this case, since the bending resistance characteristics and load energy absorption characteristics of the vehicle frame can be improved while suppressing the increase in the thickness of the frame body and the functional plate, the performance weight in the bending resistance characteristics and load energy absorption characteristics can be improved. Efficiency (bending resistance of vehicle frame / total weight of vehicle frame, absorbed amount of load energy / total weight of vehicle frame) can be improved.

しかも、フレームの長手方向に隣接する前記凸部は、互いに前記直交断面方向の重なりを有しており、前記直交断面方向に隣接する前記凸部は、互いに前記長手方向の重なりを有しているので、長手方向および直交断面方向において、直線状に連続した基部が形成されないような構成となる。このため、車両用フレームに荷重が作用した時、基部の長手方向、直交断面方向に折り目(折れのきっかけ)が形成されることを防止し、該折り目によって、屈曲部での面外変形が促進されることを防止できる。   In addition, the convex portions adjacent to each other in the longitudinal direction of the frame have an overlap in the orthogonal sectional direction, and the convex portions adjacent to each other in the orthogonal sectional direction have an overlapping in the longitudinal direction. Therefore, in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction, a linearly continuous base is not formed. For this reason, when a load is applied to the vehicle frame, it is possible to prevent the formation of folds (triggers for folding) in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the base, and the folds promote out-of-plane deformation at the bent portions. Can be prevented.

この発明の一実施態様においては、前記フレーム本体の第1面部を、前記断面コの字状部材の中央面部により形成し、前記中央面部と前記側面部との間には、コーナー部が形成され、該コーナー部を含む領域に、前記機能板を備えているものである。   In one embodiment of the present invention, the first surface portion of the frame main body is formed by the central surface portion of the U-shaped cross-sectional member, and a corner portion is formed between the central surface portion and the side surface portion. The functional plate is provided in a region including the corner portion.

この構成によれば、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形をより効果的に抑制することができ、その結果、車両用フレームの曲げ抗力特性をより向上させることができる。   According to this configuration, the out-of-plane deformation in the bent portion at the initial stage of bending deformation can be more effectively suppressed, and as a result, the bending resistance characteristic of the vehicle frame can be further improved.

この発明の一実施態様においては、前記凸部は、前記フレーム本体に結合される先端部が、多角形状の平面部を有した多角錐台状をなしているものである。   In one embodiment of the present invention, the convex portion has a polygonal frustum shape in which a tip portion coupled to the frame main body has a polygonal plane portion.

この構成によれば、凸部を溶接によってフレーム本体に結合する時には、凸部の平面部を溶接代とすることができ、これによって両者の結合をより安定的に行うことができる。 According to this configuration, when the convex portion is coupled to the frame main body by welding, the flat portion of the convex portion can be used as a welding allowance, and thereby the two can be more stably coupled.

この発明の一実施態様においては、前記凸部は、前記フレーム本体に結合される先端部が、円形状の平面部を有した円錐台状をなしているものである。   In one embodiment of the present invention, the convex portion has a truncated cone shape in which a tip portion coupled to the frame body has a circular plane portion.

この構成によれば、角錐台状の場合に比べて、凸部間には大きな間隙が形成されるため、該間隙に基部を形成することで、フレーム本体と機能板とにより構成される構造体の剛性を向上させることができる。このため、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形をより確実に抑制することができる。   According to this configuration, since a larger gap is formed between the convex portions than in the case of the truncated pyramid shape, by forming the base portion in the gap, a structure constituted by the frame body and the functional plate The rigidity of can be improved. For this reason, the out-of-plane deformation in the bent portion at the initial stage of bending deformation can be more reliably suppressed.

この発明の車両用フレーム製造方法は、基部から突出した凸部を、フレームの長手方向および該長手方向に直交する直交断面方向に周期的に配列するように複数形成し、前記フレームの長手方向に隣接する前記凸部が、互いに前記直交断面方向の重なりを有しているとともに、前記直交断面方向に隣接する前記凸部が、互いに前記長手方向の重なりを有している機能板を、断面コの字状部材の中央面部内周に予め結合し、かつ該中央面部両側に連続する側面部内周に、前記凸部に設けられた平面部を予め結合するステップと、前記断面コの字状部材の両端部に形成したフランジ部、および前記機能板の一端側を、他方の断面コの字状部材の両端部に形成したフランジ部、または平板状部材の端部に結合するステップとからなるものである。 According to the vehicle frame manufacturing method of the present invention, a plurality of convex portions protruding from the base are formed so as to be periodically arranged in the longitudinal direction of the frame and the orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction. A functional plate in which the adjacent convex portions overlap each other in the orthogonal cross-sectional direction and the convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction overlap each other in the longitudinal direction. Preliminarily coupling to the inner periphery of the central surface portion of the U-shaped member and preliminarily coupling the flat surface portion provided on the convex portion to the inner periphery of the side surface portion continuous on both sides of the central surface portion; And a step of joining one end side of the functional plate to a flange portion formed at both end portions of the other U-shaped member, or an end portion of a flat plate-like member. It is.

この構成によれば、曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性における性能重量効率が向上し、しかも、車両用フレームに荷重が作用した時、基部の長手方向、直交断面方向に折り目(折れのきっかけ)が形成されることを防止し、該折り目によって、屈曲部での面外変形が促進されることを防止できる車両用フレームを製造するにあたり、機能板の凸部を公知の方法を用いて容易にフレーム本体内周に結合することができる。   According to this configuration, the performance weight efficiency in the bending drag characteristics and the load energy absorption characteristics is improved, and further, when a load is applied to the vehicle frame, creases (triggers for folding) are generated in the longitudinal direction of the base and in the orthogonal cross-section direction. In manufacturing a vehicle frame that can be prevented from being formed and can prevent the out-of-plane deformation at the bent portion from being promoted by the crease, the convex portion of the functional plate can be easily framed using a known method. It can be combined with the body circumference.

この発明によれば、機能板の一端側を、フレーム本体のフランジ部の間、またはフランジ部と平板状部材の端部との間に挟んで結合することにより、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形を、フレーム本体と機能板との協働によってより効果的に抑制することができ、曲げ抗力特性を向上させることができる。そして、車両用フレームの曲げ変形時には、曲げ変形中期における車両用フレームの荷重エネルギ吸収特性を向上させることができる。
さらに、この場合、フレーム本体、機能板の肉厚化を抑制しながらも、車両用フレームの曲げ抗力特性および荷重エネルギ吸収特性の向上を図れることから、曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性における性能重量効率(車両用フレームの曲げ抗力/車両用フレームの全体重量、荷重エネルギ吸収量/車両用フレームの全体重量)を向上させることができる。
しかも、車両用フレームに荷重が作用した時、基部の長手方向、直交断面方向に折り目(折れのきっかけ)が形成されることを防止し、該折り目によって、屈曲部での面外変形が促進されることを防止できる。
According to the present invention, the one end side of the functional plate is sandwiched between the flange portion of the frame body or between the flange portion and the end portion of the flat plate-like member, so that the surface in the bent portion at the initial stage of bending deformation External deformation can be more effectively suppressed by the cooperation of the frame body and the functional plate, and the bending resistance characteristics can be improved. And at the time of bending deformation of the vehicle frame, the load energy absorption characteristic of the vehicle frame in the middle of bending deformation can be improved.
Further, in this case, since the bending resistance characteristics and load energy absorption characteristics of the vehicle frame can be improved while suppressing the increase in the thickness of the frame body and the functional plate, the performance weight in the bending resistance characteristics and load energy absorption characteristics can be improved. Efficiency (bending resistance of vehicle frame / total weight of vehicle frame, absorbed amount of load energy / total weight of vehicle frame) can be improved.
In addition, when a load is applied to the vehicle frame, it is possible to prevent the formation of folds (triggers for folding) in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the base, and the folds promote out-of-plane deformation at the bent portions. Can be prevented.

そして、曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性における性能重量効率が向上し、しかも、車両用フレームに荷重が作用した時、基部の長手方向、直交断面方向に折り目(折れのきっかけ)が形成されることを防止し、該折り目によって、屈曲部での面外変形が促進されることを防止できる車両用フレームを製造するにあたり、公知の方法で、機能板の凸部を容易にフレーム本体内周に結合することができる。   In addition, the performance weight efficiency in the bending drag characteristics and the load energy absorption characteristics is improved, and further, when a load is applied to the vehicle frame, a crease (folding trigger) is formed in the longitudinal direction of the base and in the orthogonal cross-section direction. In manufacturing a vehicle frame that can prevent the out-of-plane deformation at the bent portion from being promoted by the crease, the convex portion of the functional plate can be easily coupled to the inner periphery of the frame body by a known method. can do.

この発明の第1実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図。The perspective view which shows the frame structure for vehicles which concerns on 1st Embodiment of this invention. 車両用フレームを長手方向に直交する直交断面方向で切断した時の断面図。Sectional drawing when cut | disconnecting the frame for vehicles in the orthogonal cross-section direction orthogonal to a longitudinal direction. 機能板の各凸部の配列を説明するための正面図。The front view for demonstrating the arrangement | sequence of each convex part of a function board. (a)車両用フレームの曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性の解析方法を説明するための図、(b)車両用フレームの湾曲状態を示す斜視図。(A) The figure for demonstrating the analysis method of the bending drag characteristic of a vehicle frame, and a load energy absorption characteristic, (b) The perspective view which shows the curved state of a vehicle frame. 車両用フレームに荷重を付加した時の、該荷重に対する反力と圧子の下降ストロークとの関係、および荷重エネルギ吸収量と圧子の下降ストロークとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the reaction force with respect to this load when a load is added to the vehicle frame and the descending stroke of the indenter, and the relationship between the load energy absorption amount and the descending stroke of the indenter. 車両用フレームの第1面部の中央部に向かって直交断面方向上方から荷重を付加した時の車両用フレームの挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図。The perspective view which shows the result of having analyzed the behavior of the frame for vehicles when a load is added from the orthogonal cross-section direction upper direction toward the center part of the 1st surface part of the frame for vehicles. 機能板の挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図。The perspective view which shows the result of having carried out the simulation analysis of the behavior of a functional board. 屈曲部における閉断面の形状を示す断面図。Sectional drawing which shows the shape of the closed cross section in a bending part. フレーム本体と機能板とにより構成された構造体の機能を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the function of the structure comprised by the frame main body and the function board. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. この発明の第2実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図。The perspective view which shows the frame structure for vehicles which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための分解斜視図。The disassembled perspective view for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. 車両用フレームの製造方法を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the flame | frame for vehicles. この発明の第3実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図。The perspective view which shows the frame structure for vehicles which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 機能板の各凸部の配列を説明するための正面図。The front view for demonstrating the arrangement | sequence of each convex part of a function board. この発明の第4実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図。The perspective view which shows the frame structure for vehicles which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第5実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図。The perspective view which shows the frame structure for vehicles which concerns on 5th Embodiment of this invention. 機能板の各凸部の配列を説明するための正面図。The front view for demonstrating the arrangement | sequence of each convex part of a function board.

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図13に示す第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用フレーム構造を示す斜視図であり、図2は、車両用フレーム1を長手方向に直交する直交断面方向で切断した時の断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る車両用フレーム1は、第1、第2パネル部材11A、11Bからなり、第1〜第4面部11a〜11dを有するフレーム本体11と、車両用フレーム1の長手方向に延びる2つの機能板12とにより構成されている。なお、図1では、図示の便宜上、フレーム本体11を一点鎖線で示しつつ、これを透過状態で示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment shown in FIGS. 1 to 13 will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view when the vehicle frame 1 is cut in an orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction. . As shown in FIG. 1, a vehicle frame 1 according to the present embodiment includes a frame main body 11 that includes first and second panel members 11A and 11B and includes first to fourth surface portions 11a to 11d, and a vehicle frame. 1 and two functional plates 12 extending in the longitudinal direction. In FIG. 1, for convenience of illustration, the frame body 11 is shown in a transmissive state while indicated by a one-dot chain line.

第1、第2パネル部材11A、11Bは、その長手方向と直交する直交断面方向の形状がコの字状をなしており、それぞれ第1、第2面部(中央面部)11a、11bと、第1、第2面部11a、11bの両側に連続する側面部11c1、11d1、11c2、11d2と、各両端部にて断面外向きに突出するフランジ部11i、11jとが形成されている。   Each of the first and second panel members 11A and 11B has a U-shaped shape in an orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction, and the first and second surface portions (center surface portions) 11a and 11b, 1, side surface portions 11c1, 11d1, 11c2, and 11d2 that are continuous on both sides of the second surface portions 11a and 11b, and flange portions 11i and 11j that protrude outward in cross-section at each end portion are formed.

これら2つの第1、第2パネル部材11A、11Bを対向させ、その両端部に位置するフランジ部11i、11j同士を結合することにより、矩形管状のフレーム本体11が形成されている。   These two first and second panel members 11A and 11B are opposed to each other, and the flange portions 11i and 11j located at both ends thereof are coupled to each other to form a rectangular tubular frame body 11.

ここで、第1、第2パネル部材11A、11Bを結合した時、各側面部11c1、11d1、11c2、11d2は、第1、第2面部11a、11bの間に配設される。そして、第1パネル部材11Aの側面部11c1と第2パネル部材11Bの側面部11c2との組み合わせにより第3面部11cが形成され、第1パネル部材11Aの側面部11d1と第2パネル部材11Bの側面部11d2との組み合わせにより第4面部11dが形成されている。   Here, when the first and second panel members 11A and 11B are joined, the side surface portions 11c1, 11d1, 11c2, and 11d2 are disposed between the first and second surface portions 11a and 11b. A third surface portion 11c is formed by a combination of the side surface portion 11c1 of the first panel member 11A and the side surface portion 11c2 of the second panel member 11B, and the side surface portion 11d1 of the first panel member 11A and the side surface of the second panel member 11B. A fourth surface portion 11d is formed by a combination with the portion 11d2.

そして、第1〜第4面部11a〜11dの間には、コーナー部11e〜11hが形成されている。このうち、第1面部11aと第3、第4面部11c、11dとの間のコーナー部11e、11fを含む内周側の領域には、機能板12が配設されている。   And corner part 11e-11h is formed between the 1st-4th surface parts 11a-11d. Among these, the function board 12 is arrange | positioned in the area | region of the inner peripheral side containing the corner parts 11e and 11f between the 1st surface part 11a and the 3rd, 4th surface parts 11c and 11d.

この機能板12は、車両用フレーム1の長手方向の略全長に亘って延びるとともに、直交断面方向において、第1パネル部材11Aのコーナー部11e、11f、側面部11c1、11d1、およびフランジ部11i、11jに亘って延びている。そして、機能板12の一部には、フレーム本体11から離間した基部12aと、該基部12aから突出して先端に平面部1cを有する複数の凸部12bとが一体に形成されている。 The functional plate 12 extends over substantially the entire length in the longitudinal direction of the vehicle frame 1, and in the orthogonal cross-sectional direction, the corner portions 11e and 11f, the side surface portions 11c1 and 11d1, and the flange portion 11i of the first panel member 11A, 11j. Then, a part of the function plate 12 includes a base portion 12a spaced from the frame body 11, a plurality of protrusions 12b having a planar portion 1 2 c on the tip protrudes from the base portion 12a are integrally formed.

また、機能板12には、直交断面方向の両端部に平面状のフランジ部12d、12eが形成されている。機能板12では、各凸部12bの平面部12cがコーナー部11e、11f近傍で第3、第4面部11b、11cに結合されている。そして、フランジ部12dがフレーム本体11の第1面部11aに結合される一方、フランジ部12eがフランジ部11i、11jの間に挟まれた状態で結合されている。   In addition, planar flange portions 12d and 12e are formed on the functional plate 12 at both ends in the orthogonal cross-section direction. In the function plate 12, the planar portion 12c of each convex portion 12b is coupled to the third and fourth surface portions 11b and 11c in the vicinity of the corner portions 11e and 11f. The flange portion 12d is coupled to the first surface portion 11a of the frame body 11, while the flange portion 12e is coupled in a state of being sandwiched between the flange portions 11i and 11j.

図3は、機能板12の各凸部12bの配列を説明するための正面図である。機能板12の各凸部12b、12b、…は、図1、図3に示すように、平面部12cが四角形をなす角錐台状をなしており、車両用フレーム1の長手方向および直交断面方向において周期的に配列されている。   FIG. 3 is a front view for explaining the arrangement of the convex portions 12 b of the functional plate 12. As shown in FIGS. 1 and 3, each of the convex portions 12b, 12b,... Of the functional plate 12 has a truncated pyramid shape in which the flat portion 12c forms a quadrangle, and the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the vehicle frame 1 Are periodically arranged.

さらに、本実施形態では、1つの凸部12bに着目した場合、図3に示すように、この凸部12bは、長手方向に隣接する凸部12b1(12b2)と互いに直交断面方向に重なりL1を有するとともに、直交断面方向に隣接する凸部12b2(12b1)と互いに長手方向に重なりL2を有している。   Furthermore, in the present embodiment, when attention is paid to one convex portion 12b, as shown in FIG. 3, this convex portion 12b overlaps with the convex portion 12b1 (12b2) adjacent in the longitudinal direction in the cross-sectional direction perpendicular to each other. And has a convex portion 12b2 (12b1) adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction and an overlap L2 in the longitudinal direction.

このような位置関係にある凸部12b、12b1、12b2…を周期的に配列することで、長手方向および直交断面方向には、直線状に連続した基部12aが形成されないような構成となっている。   By arranging the convex portions 12b, 12b1, 12b2,... In such a positional relationship periodically, the base portion 12a that is linearly continuous is not formed in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction. .

次に、図4〜図9を参照しながら、車両用フレーム1に荷重を加えてこれを折り曲げた時の曲げ抗力特性、および荷重エネルギ吸収特性について説明する。
本発明者は、図1に示すような車両用フレーム1を開発するにあたり、これに曲げ変形を伴うような荷重Fを付加した時の挙動をCAE(Computer Aided Engineering)によりシミュレーション解析した。
Next, with reference to FIGS. 4-9, by applying a load to the vehicle frame 1, the bending force characteristics when folded it, and the load energy absorbing characteristics will be described.
In developing the vehicle frame 1 as shown in FIG. 1, the present inventor conducted a simulation analysis on the behavior when a load F accompanied by bending deformation was added thereto by CAE (Computer Aided Engineering).

図4(a)は、車両用フレーム1の曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性の解析方法を説明するための図である。本解析では、図4(a)に示すように、所定の長さLを有する車両用フレーム1を、この長さLより短い所定距離Dだけ離間させた固定点X、Xで支持し、この固定点X、Xの長手方向中間に位置する中央部Oに上方から圧子Yを下降させ、車両衝突時の荷重に相当する荷重Fを付加した場合を想定している。図4では、上面を第1面部11aに設定し、この第1面部11aの表面に対し荷重Fを直交断面方向上方から付加している。   FIG. 4A is a diagram for explaining a method of analyzing the bending drag characteristics and load energy absorption characteristics of the vehicle frame 1. In this analysis, as shown in FIG. 4A, a vehicle frame 1 having a predetermined length L is supported by fixed points X and X separated by a predetermined distance D shorter than the length L. It is assumed that the indenter Y is lowered from above at the center O located in the middle in the longitudinal direction of the fixed points X and X, and a load F corresponding to the load at the time of the vehicle collision is added. In FIG. 4, the upper surface is set to the first surface portion 11a, and a load F is applied to the surface of the first surface portion 11a from above in the orthogonal cross-sectional direction.

そして、荷重Fを付加した時に、車両用フレーム1にて折れ曲がりが生じるまでに加えることができる最大の荷重(ここでは最大荷重F′maxという)、および折れ曲がりにより吸収できる荷重エネルギ(ここでは荷重エネルギ吸収量という)を算出し、これら最大荷重F′max、および荷重エネルギ吸収量を、それぞれ曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性の優劣を評価する目安とした。 When the load F is applied, the maximum load that can be applied before the vehicle frame 1 is bent (herein referred to as the maximum load F ′ max ) and the load energy that can be absorbed by the bending (here, the load energy). The maximum load F ′ max and the load energy absorption amount were used as references for evaluating the superiority or inferiority of the bending drag characteristic and the load energy absorption characteristic, respectively.

ところで、車両用フレーム1のような長尺の管状体が折れ曲がる時には、図4(b)で示すように、先ず長手方向において湾曲した状態となる。そして、このように湾曲状態となった時、折れ曲がりの内周側では、長手方向両端から圧縮方向の力を受ける一方、折れ曲がりの外周側では、長手方向両端から引張方向の力を受ける。図4の場合であれば、折れ曲がりの内周側、つまり圧縮方向の力を受ける側が第1面部11aとなり、折れ曲がりの外周側、つまり引張方向の力を受ける側が第2面部11bとなる。   By the way, when a long tubular body like the vehicle frame 1 is bent, first, as shown in FIG. And when it will be in a curved state in this way, while it receives the force of a compression direction from the longitudinal direction both ends on the inner peripheral side of bending, it receives the force of the tensile direction from both ends of a longitudinal direction on the outer peripheral side of bending. In the case of FIG. 4, the inner peripheral side of the bending, that is, the side receiving the force in the compression direction is the first surface portion 11a, and the outer peripheral side of the bending, that is, the side receiving the force in the tensile direction is the second surface portion 11b.

図5は、車両用フレーム1に荷重Fを付加した時の、該荷重Fに対する反力F′と、圧子Yの下降ストロークとの関係、および荷重エネルギ吸収量と圧子Yの下降ストロークとの関係を示すグラフである。本発明者は、図4に示すシミュレーションにおいて、中央部Oに荷重Fを付加した後、この荷重Fに対して発生する車両用フレーム1の反力F′と、車両用フレーム1の湾曲および折れ曲がりに伴って変化する圧子Yの位置(これを下降ストロークという)との関係をグラフ化した。   FIG. 5 shows the relationship between the reaction force F ′ against the load F when the load F is applied to the vehicle frame 1 and the descending stroke of the indenter Y, and the relationship between the load energy absorption amount and the descending stroke of the indenter Y. It is a graph which shows. In the simulation shown in FIG. 4, the inventor applied a load F to the central portion O, and then the reaction force F ′ of the vehicle frame 1 generated against the load F, and the bending and bending of the vehicle frame 1. The relationship with the position of the indenter Y that changes with this (this is called the downward stroke) was graphed.

図5では、圧子Yの下降ストロークが増加する途中で、反力F′の値にピークが現れており、それ以降は、この反力F′の値が下降ストロークの増加に伴って徐々に減少していく傾向を示している。   In FIG. 5, a peak appears in the value of the reaction force F ′ while the descending stroke of the indenter Y increases, and thereafter, the value of the reaction force F ′ gradually decreases as the descending stroke increases. It shows the tendency to do.

このように、図5に示すグラフでは、車両用フレーム1の湾曲状態において、荷重Fを徐々に大きくした時、上述したピークが生じる前では、荷重Fが大きくなるにつれて反力F′も徐々に大きくなっていることを示している。他方、ピークが生じた後では、車両用フレーム1にて既に折れ曲がりの急速な進行が始まっており、折れ曲がりの進行によって荷重Fに対する反力F′が低下していることを示している。   Thus, in the graph shown in FIG. 5, when the load F is gradually increased in the curved state of the vehicle frame 1, the reaction force F ′ gradually increases as the load F increases before the above-described peak occurs. It shows that it is getting bigger. On the other hand, after the peak occurs, the rapid progress of the bending has already started in the vehicle frame 1, indicating that the reaction force F ′ against the load F has decreased due to the progress of the bending.

ここで、図5に示す反力F′のピーク値は、折れ曲がりが急速に進行するまでに加えることができる最大荷重F′maxを示しており、この最大荷重F′maxが、曲げ抗力の程度を表す数値となる。 Here, the peak value of the reaction force F ′ shown in FIG. 5 indicates the maximum load F ′ max that can be applied until the bending proceeds rapidly, and this maximum load F ′ max is the degree of bending resistance. Is a numerical value representing

また、図5に示すグラフでは、圧子Yの下降ストロークの座標軸と反力F′のグラフとで囲まれた領域の面積SEAによって、車両用フレーム1の折れ曲がりにより吸収できる荷重エネルギ(荷重エネルギ吸収量)を求めることができる。図5では、圧子Yの下降ストロークと面積SEAとの関係もグラフ化している。 Further, in the graph shown in FIG. 5, the load energy (load energy absorption) that can be absorbed by the bending of the vehicle frame 1 by the area SEA of the region surrounded by the coordinate axis of the descending stroke of the indenter Y and the graph of the reaction force F ′. Amount). In FIG. 5, the relationship between the descending stroke of the indenter Y and the area SEA is also graphed.

次に、図6〜図8に示すシミュレーション解析結果を参照しながら、車両用フレーム1に荷重Fを付加して、これを折り曲げた時の挙動について説明する。図6は、車両用フレーム1の第1面部11aの中央部Oに向かって直交断面方向上方から荷重Fを付加した時の車両用フレーム1の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り、図7は、機能板12の挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図、図8は、屈曲部における閉断面の形状を示す断面図である。ここで、図6では、車両用フレーム1の曲げ変形進行の過程を同図(a)、(b)、(c)の順に示しており、図7(a)〜(c)、図8(a)〜(c)では、これらがそれぞれ図6(a)〜(c)に対応している。また、図6、図7では、各部の変形量の大小を色の濃淡で示しており、変形量が大きいほど濃い色で示している。   Next, the behavior when the load F is applied to the vehicle frame 1 and bent is described with reference to the simulation analysis results shown in FIGS. FIG. 6 is a perspective view showing a result of a simulation analysis of the behavior of the vehicle frame 1 when a load F is applied from above in the orthogonal cross-section direction toward the central portion O of the first surface portion 11a of the vehicle frame 1. FIG. 7 is a perspective view showing the result of simulation analysis of the behavior of the functional plate 12, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the shape of the closed cross section at the bent portion. Here, in FIG. 6, the process of bending deformation of the vehicle frame 1 is shown in the order of FIGS. 7A, 7B and 7C, and FIGS. 7A to 7C and FIG. In a) to (c), these correspond to FIGS. 6 (a) to (c), respectively. In FIGS. 6 and 7, the magnitude of the deformation amount of each part is indicated by the shade of the color, and the greater the deformation amount, the darker the color.

本発明者は、図1に示す車両用フレーム1の曲げ抗力特性、および荷重エネルギ吸収特性を評価するにあたり、これに図4(a)に示すような荷重Fを付加した時の車両用フレーム1各部の変形量を算出した。   The present inventor evaluates the bending drag characteristics and load energy absorption characteristics of the vehicle frame 1 shown in FIG. 1 when the load F as shown in FIG. 4A is added thereto. The deformation amount of each part was calculated.

図6〜図8を見てみると、車両用フレーム1に荷重Fが付加された直後には、荷重Fが作用する中央部Oに屈曲部が現れ、主にこの屈曲部で面外変形が発生していることが分かる。例えば、前記屈曲部では、荷重Fが直接作用する第1面部11aおよびその両端のコーナー部11e、11fやフランジ部11i、11jに凹みが生じ、第3、第4面部11c、11dが断面外向きに面外変形している(図中の変形箇所α参照)。   6 to 8, immediately after the load F is applied to the vehicle frame 1, a bent portion appears in the central portion O on which the load F acts, and the out-of-plane deformation mainly occurs at the bent portion. You can see that it has occurred. For example, in the bent portion, the first surface portion 11a to which the load F directly acts and the corner portions 11e and 11f and the flange portions 11i and 11j at both ends thereof are recessed, and the third and fourth surface portions 11c and 11d are outward in cross section. Is deformed out of plane (see the deformed portion α in the figure).

また、このフレーム本体11の面外変形と同時に、機能板12でも、図7に示すように屈曲部が現れ、そこに面外変形が発生している(図中の変形箇所β参照)。   Simultaneously with the out-of-plane deformation of the frame body 11, a bent portion appears in the functional plate 12 as shown in FIG. 7, and the out-of-plane deformation occurs there (see the deformation portion β in the figure).

ところが、本実施形態の車両用フレーム1では、コーナー部11e、11fの頂点P(図8参照)が外側へ大幅に変位することが抑制され、さらには、第3、第4面部11c、11dの断面外向きの大幅な面外変形が抑制されている。   However, in the vehicle frame 1 of the present embodiment, the vertices P (see FIG. 8) of the corner portions 11e and 11f are suppressed from being greatly displaced outward, and further, the third and fourth surface portions 11c and 11d Significant out-of-plane deformation facing the cross section is suppressed.

そして、特に図8を見ると、コーナー部11e、11f等の面外変形が抑制されることに伴い、第1面部11aと対向する第2面部11bでは、断面内向きの凹みが新たに生じている。   And especially when FIG. 8 is seen, in the second surface part 11b opposite to the first surface part 11a, a dent inward in the cross section is newly generated as the out-of-plane deformation of the corner parts 11e, 11f and the like is suppressed. Yes.

ここで、本発明者は、図6〜図8に示す解析結果から、機能板12の一端部のフランジ部12e、およびフレーム本体11のフランジ部11i、11jが、曲げ変形初期の前記屈曲部における面外変形を抑制していることを見出した。図6〜図8では、フランジ部11i、11j、12eにより、コーナー部11e、11fの頂点Pが外側へ大幅に変位することが抑制され、さらには、第3、第4面部11c、11dの断面外向きの大幅な面外変形が抑制されている。   Here, from the analysis results shown in FIG. 6 to FIG. 8, the inventor determines that the flange portion 12 e at one end of the functional plate 12 and the flange portions 11 i and 11 j of the frame body 11 are in the bent portion at the initial stage of bending deformation. It was found that out-of-plane deformation was suppressed. 6 to 8, the flange portions 11i, 11j, and 12e prevent the apex P of the corner portions 11e and 11f from being greatly displaced outward, and further, the cross sections of the third and fourth surface portions 11c and 11d. Outward large out-of-plane deformation is suppressed.

そして、本実施形態では、機能板12のフランジ部12eを、フレーム本体11のフランジ部11i、11jとの間に挟んで結合していることにより、フレーム本体11と機能板12との結合が強固になり、両者の協働によって前記屈曲部における面外変形がより効果的に抑制されている。   In this embodiment, the flange portion 12e of the functional plate 12 is sandwiched between the flange portions 11i and 11j of the frame main body 11 so that the connection between the frame main body 11 and the functional plate 12 is strong. Thus, the out-of-plane deformation at the bent portion is more effectively suppressed by the cooperation of the both.

このように、機能板12の一端側を、フレーム本体11のフランジ部11i、11jとの間に挟んで結合することにより、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形を、フレーム本体11と機能板12との協働によってより効果的に抑制することができ、曲げ抗力特性を向上させることができる。   In this way, by connecting one end side of the functional plate 12 between the flange portions 11i and 11j of the frame main body 11, the out-of-plane deformation at the bent portion at the initial stage of the bending deformation can be reduced. It can suppress more effectively by cooperation with 12, and can improve a bending drag characteristic.

このため、図5に示す最大荷重F′maxを図中に二点鎖線で示すように高めることができ、その結果、車両用フレーム1の曲げ変形が急速に進行するまでの、曲げ変形初期(図5参照)における曲げ抗力特性を向上させることができる。 For this reason, the maximum load F ′ max shown in FIG. 5 can be increased as indicated by a two-dot chain line in the drawing, and as a result, the bending deformation until the bending deformation of the vehicle frame 1 rapidly proceeds ( The bending drag characteristics in FIG. 5) can be improved.

また、本実施形態では、フレーム本体11と機能板12とにより、図9に示すように、複数の閉断面13aを有する構造体13が、車両用フレーム1の直交断面方向のみならず、その長手方向に形成されている。そして、この構造体13では、フレーム本体11、基部12aが中立軸(面)NAから離間して配置されることにより、その断面二次モーメントが高められた構造となっている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the structure body 13 having a plurality of closed cross sections 13 a is formed not only in the orthogonal cross section direction of the vehicle frame 1 but also in the longitudinal direction by the frame main body 11 and the functional plate 12. It is formed in the direction. And in this structure 13, the frame main body 11 and the base part 12a are spaced apart from the neutral axis (surface) NA, and it has the structure where the cross-sectional secondary moment was raised.

ここで、前記屈曲部において面外変形が発生した時には、該屈曲部に対応する位置で、構造体13に図9に示すような変形が長手方向および直交断面方向に発生するが、その時、構造体13における高い断面二次モーメントにより高い曲げ抗力が発揮される。 Here, when an out-of-plane deformation occurs in the bent portion, deformation as shown in FIG. 9 occurs in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction in the structure 13 at a position corresponding to the bent portion. Due to the high moment of inertia of the section in the body 13 , a high bending drag is exerted.

本発明者は、図6〜図8に示す解析結果から、前記屈曲部において面外変形が発生した時、断面二次モーメントが高められた構造体13により、前記屈曲部における面外変形が抑制できることを見出した。   From the analysis results shown in FIGS. 6 to 8, the inventor suppresses the out-of-plane deformation in the bent portion by the structure 13 having an increased secondary moment when the out-of-plane deformation occurs in the bent portion. I found out that I can do it.

さらに、複数の凸部12bをフレーム本体11に結合することで、構造体13には、各結合部同士を結ぶ線により区画される仮想領域13A(図3のハッチング部分参照)が複数形成される。本発明者は、フレーム本体11と機能板12との協働により、仮想領域13A毎の各結合点で荷重Fが受け止められており、これによって前記屈曲部における面外変形がより効果的に抑制されていることを見出した。   Furthermore, by connecting the plurality of convex portions 12b to the frame body 11, a plurality of virtual regions 13A (see hatched portions in FIG. 3) partitioned by lines connecting the connecting portions are formed in the structure 13. . The inventor has received the load F at each coupling point for each virtual region 13A by the cooperation of the frame body 11 and the functional plate 12, thereby suppressing the out-of-plane deformation at the bent portion more effectively. I found out.

そして、新たに第2面部11bにも面外変形が生じていることから、コーナー部11e、11fおよびその周辺における面外変形が抑制された分、引張方向の力を受ける第2面部11bでも荷重Fを受け止めることが可能になり、その結果、前記屈曲部の閉断面全体における曲げ抗力が向上することを見出した。   Further, since the out-of-plane deformation is also generated in the second surface portion 11b, the load is applied to the second surface portion 11b receiving the force in the tensile direction as much as the out-of-plane deformation in the corner portions 11e and 11f and its periphery is suppressed. It has been found that F can be received, and as a result, the bending resistance in the entire closed section of the bent portion is improved.

このように、フレーム本体11の曲げ変形時に圧縮方向の力を受ける第1面部11aのコーナー部11e、11fを含む領域に複数の凸部12bを形成した機能板12を配設するとともに、複数の凸部12bを車両用フレーム1の長手方向および直交断面方向に配列したことで、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形をより効果的に抑制することができる。   As described above, the functional plate 12 having the plurality of convex portions 12b formed in the region including the corner portions 11e and 11f of the first surface portion 11a that receives the force in the compression direction when the frame body 11 is bent and deformed is disposed. By arranging the convex portions 12b in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the vehicle frame 1, out-of-plane deformation in the bent portion at the initial stage of bending deformation can be more effectively suppressed.

また、本発明者は、反力F′のピーク(最大荷重F′max)が生じた後に、車両用フレーム1の曲げ変形が進行する曲げ変形中期(図5参照)において、第3、第4面部11c、11d、および機能板12が、前記屈曲部の周辺で結合部毎に略均等に変形していることを見出した。 In addition, the present inventor has the third and fourth in the middle of bending deformation (see FIG. 5) in which bending deformation of the vehicle frame 1 proceeds after the peak of the reaction force F ′ (maximum load F ′ max ) occurs. It has been found that the surface portions 11c and 11d and the functional plate 12 are deformed substantially uniformly for each coupling portion around the bent portion.

この場合、第3、第4面部11c、11dに対して複数の凸部12bが結合されていることにより、第3、第4面部11c、11d、および機能板12は、屈曲部周辺の広範囲に亘って荷重Fのエネルギ吸収に寄与することになる。その結果、曲げ変形中期における面積SEAを増大させることができ、車両用フレーム1の荷重エネルギ吸収特性を向上させることができる。 In this case, the third and fourth surface portions 11c and 11d and the functional plate 12 are spread over a wide area around the bent portion by coupling the plurality of convex portions 12b to the third and fourth surface portions 11c and 11d. This contributes to energy absorption of the load F. As a result, the area SEA in the middle of bending deformation can be increased, and the load energy absorption characteristics of the vehicle frame 1 can be improved.

また、この場合、フレーム本体11、機能板12の肉厚化を抑制しながらも、車両用フレーム1の曲げ抗力特性および荷重エネルギ吸収特性の向上を図れることから、曲げ抗力特性、荷重エネルギ吸収特性における性能重量効率(最大荷重F′max/車両用フレーム1の全体重量、面積SEA/車両用フレーム1の全体重量)を向上させることができる。 In this case, the bending resistance characteristic and the load energy absorption characteristic can be improved because the bending resistance characteristic and the load energy absorption characteristic of the vehicle frame 1 can be improved while suppressing the increase in thickness of the frame body 11 and the functional plate 12. Performance weight efficiency (maximum load F ′ max / total weight of vehicle frame 1, area S EA / total weight of vehicle frame 1) can be improved.

また、図3に示すように、1つの凸部12bに対し長手方向に隣接するものと互いに直交断面方向に重なりL1を有するとともに、直交断面方向に隣接するものと互いに長手方向に重なりL2を有して、長手方向および直交断面方向に直線状に連続した基部12aが形成されないように構成することで、車両用フレーム1に荷重Fが作用した時、基部12aの長手方向、直交断面方向に折り目(折れのきっかけ)が形成されて、前記屈曲部での面外変形が促進されることを防止できる。   In addition, as shown in FIG. 3, one convex portion 12 b has an overlap L1 in the orthogonal cross-sectional direction with that adjacent in the longitudinal direction, and has an overlap L2 in the longitudinal direction with an adjacent one in the orthogonal cross-sectional direction. Thus, when the load F acts on the vehicle frame 1 by forming the base portion 12a that is linearly continuous in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction, a crease is formed in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the base portion 12a. It is possible to prevent the occurrence of (folding trigger) and promote out-of-plane deformation at the bent portion.

また、曲げ変形発生時に圧縮方向の力を受ける第1面部11aに結合されるフランジ部12dを機能板12に形成したことで、車両用フレーム1の曲げ変形時に、機能板12がフレーム本体11から剥離することを確実に防止できる。このため、フレーム本体11と機能板12とにより構成された構造体13の面外変形抑制機能や荷重エネルギ吸収量増大機能をより安定化させることができる。   Further, since the function plate 12 is formed with the flange portion 12d that is coupled to the first surface portion 11a that receives a force in the compression direction when the bending deformation occurs, the function plate 12 is detached from the frame body 11 when the vehicle frame 1 is bent. Peeling can be reliably prevented. For this reason, the out-of-plane deformation suppressing function and the load energy absorption increasing function of the structure 13 constituted by the frame main body 11 and the functional plate 12 can be further stabilized.

また、フレーム本体11に結合される凸部12bが、四角形状の平面部を有した四角錐台状をなしていることにより、凸部12bを溶接によってフレーム本体11に結合する時には、凸部12bの平面部12cを溶接代とすることができ、これによって両者の結合をより安定的に行うことができる。   In addition, since the convex portion 12b coupled to the frame body 11 has a quadrangular pyramid shape having a quadrangular plane portion, when the convex portion 12b is coupled to the frame main body 11 by welding, the convex portion 12b. The flat portion 12c can be used as a welding allowance, whereby the coupling between the two can be performed more stably.

次に、図10〜図13を参照しながら、本実施形態に係る車両用フレーム1を製造する方法について説明する。
先ず、図10に示す第1パネル部材11Aに対し、2つの機能板12、12を結合する。具体的には、図10に示すように、第1パネル部材11Aの第1面部11a内周と機能板12のフランジ部12d、およびフランジ部11iとフランジ部12eとを対向させ、それぞれが重なるように機能板12を第1パネル部材11Aに当接させる。
Next, a method for manufacturing the vehicle frame 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the two functional plates 12 and 12 are coupled to the first panel member 11A shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 10, the inner periphery of the first surface portion 11a of the first panel member 11A and the flange portion 12d of the functional plate 12, and the flange portion 11i and the flange portion 12e are opposed to each other so that they overlap each other. The functional plate 12 is brought into contact with the first panel member 11A.

そして、第1面部11a内周とフランジ部12dとを、図11にて太い実線で示す結合部Z1で結合し、かつ第1パネル部材11Aの両側面部11c1、11d1と、機能板12の各凸部12bの平面部12cとを、図11にて×印で示す結合部Z2で接合する。この時、第1面部11a内周とフランジ部12dとの結合は、両者の長手方向に沿ってスポット溶接またはレーザー溶接により行われ、側面部11c1、11d1と凸部12bの平面部12cとの結合は、スポット溶接により行われる。 And the 1st surface part 11a inner periphery and the flange part 12d are couple | bonded by the coupling | bond part Z1 shown by a thick continuous line in FIG. 11, and both side surface part 11c1, 11d1 of 11 A of 1st panel members, and each convex of the functional board 12 The flat portion 12c of the portion 12b is joined by a coupling portion Z2 indicated by an x mark in FIG. At this time, the connection between the inner periphery of the first surface portion 11a and the flange portion 12d is performed by spot welding or laser welding along the longitudinal direction of both, and the connection between the side surface portions 11c1 and 11d1 and the flat surface portion 12c of the convex portion 12b. Is performed by spot welding.

次に、第1パネル部材11Aと機能板12、12とを結合して生成した部品に対し、第2パネル部材11Bをさらに結合する。具体的には、図11に示すように、第1パネル部材11Aのフランジ部11iと機能板12のフランジ部12eとを重ねた部分に、第2パネル部材11Bのフランジ部11jを対向させる。そして、図12に示すように、各フランジ部11i、11j、12eが3枚重ねになるように位置合わせをしながら、第2パネル部材11Bを前記部品に当接させる。   Next, the second panel member 11B is further coupled to the component generated by coupling the first panel member 11A and the functional plates 12 and 12. Specifically, as shown in FIG. 11, the flange portion 11j of the second panel member 11B is opposed to the portion where the flange portion 11i of the first panel member 11A and the flange portion 12e of the functional plate 12 are overlapped. And as shown in FIG. 12, the 2nd panel member 11B is contact | abutted to the said component, aligning so that each flange part 11i, 11j, 12e may overlap.

そして、3枚重ねのフランジ部11i、11j、12eを、図12にて太い実線、または図13にて×印で示す結合部Z3で重合結合する。これにより、矩形管状をなすフレーム本体11が形成され、機能板12を備えた車両用フレーム1が完成する。この時、各フランジ部11i、11j、12eの結合は、これらの長手方向に沿ってスポット溶接またはレーザー溶接により行われる。   Then, the three overlapping flange portions 11i, 11j, and 12e are polymerized and bonded by a thick solid line in FIG. 12 or a connecting portion Z3 indicated by a cross in FIG. Thereby, the frame main body 11 which makes | forms a rectangular tubular shape is formed, and the vehicle frame 1 provided with the functional board 12 is completed. At this time, the flanges 11i, 11j, and 12e are joined by spot welding or laser welding along their longitudinal directions.

このように、本実施形態では、車両用フレーム1を製造するにあたり、機能板12を、凸部12bで第1パネル部材11A内周に予め結合するステップと、フランジ部11i、12eを第2パネル部材11Bのフランジ部11jに重合結合するステップとを有することにより、機能板12の凸部12bを、スポット溶接やレーザー溶接等の公知の方法を用いて容易にフレーム本体11内周に結合することができる。   Thus, in this embodiment, when manufacturing the vehicle frame 1, the step of connecting the functional plate 12 to the inner periphery of the first panel member 11A in advance by the convex portion 12b and the flange portions 11i and 12e are connected to the second panel. And the step of polymerizing and bonding to the flange portion 11j of the member 11B, so that the convex portion 12b of the functional plate 12 can be easily coupled to the inner periphery of the frame body 11 using a known method such as spot welding or laser welding. Can do.

また、第1パネル部材11Aに機能板12を結合する際には、先ず第1面部11a内周とフランジ部11dとを結合し、その後、側面部11c1、11d1と凸部12bと結合するようにしてもよい。この場合、結合部Z1が、側面部11c1、11d1と凸部12bとを結合する際の仮留めの役割を果たす。   When the functional plate 12 is coupled to the first panel member 11A, first, the inner periphery of the first surface portion 11a and the flange portion 11d are coupled, and then the side surface portions 11c1, 11d1 and the convex portion 12b are coupled. May be. In this case, the coupling portion Z1 serves as a temporary fastening when the side surface portions 11c1, 11d1 and the convex portion 12b are coupled.

なお、本実施形態では、各フランジ部11i、11j、12eを1度の溶接により重合結合することとしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、前記部品に第2パネル部材11Bを結合する前の、第1パネル部材11Aと機能板12とを結合するステップにおいて、予めフランジ部11iとフランジ部12eとを結合し、その後、フランジ部11jとフランジ部12eとを結合するようにしてもよい。   In the present embodiment, the flange portions 11i, 11j, and 12e are polymerized and bonded by one-time welding. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, in the step of joining the first panel member 11A and the functional plate 12 before joining the second panel member 11B to the component, the flange portion 11i and the flange portion 12e are joined in advance, and then the flange portion 11j. And the flange portion 12e may be coupled.

また、各部材を溶接により結合することとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、接着剤を用いて結合してもよい。   Moreover, although each member was joined by welding, it is not necessarily limited to this, For example, you may join using an adhesive agent.

(第2実施形態)
ところで、本発明では、図14に示す車両用フレーム2のように、直交断面方向の形状がコの字状をなす第1パネル部材21Aと、平板状の第2パネル部材21Bとによってフレーム本体21を形成し、機能板22の一端側を、フランジ部21iと第2パネル部材21Bの端部との間に挟んで結合するようにしてもよい。
(Second Embodiment)
By the way, in the present invention, as in the vehicle frame 2 shown in FIG. 14, the frame main body 21 is composed of the first panel member 21 </ b> A having a U-shaped shape in the orthogonal cross-section direction and the plate-like second panel member 21 </ b> B. And one end side of the functional plate 22 may be sandwiched and coupled between the flange portion 21i and the end portion of the second panel member 21B.

第1パネル部材21Aには、その両端部にて断面外向きに突出するフランジ部21i、21iが形成されており、第1パネル部材21Aと第2パネル部材21Bとを対向させ、フランジ部21i、21iと第2パネル部材21Bの両端部を結合することにより、矩形管状のフレーム本体21が形成されている。   The first panel member 21A is formed with flange portions 21i and 21i projecting outward in cross section at both ends thereof. The first panel member 21A and the second panel member 21B are opposed to each other, and the flange portions 21i, 21i, A rectangular tubular frame body 21 is formed by joining both end portions of 21i and the second panel member 21B.

本実施形態では、第1パネル部材21Aにおいて、第1面部(中央面部)21aと、その両側に連続する第3、第4面部(側面部)21c、21dと、フランジ部21iとが形成され、第1面部21aと、第3、第4面部21c、21dとの間には、コーナー部21e、21fが形成されている。   In the present embodiment, in the first panel member 21A, a first surface portion (center surface portion) 21a, third and fourth surface portions (side surface portions) 21c, 21d continuous on both sides thereof, and a flange portion 21i are formed. Corner portions 21e and 21f are formed between the first surface portion 21a and the third and fourth surface portions 21c and 21d.

また、第2パネル部材21Bにおいては、第2面部21bが形成され、第1、第2パネル部材21A、21Bの結合により、コーナー部21g、21hが形成されている。ここで、第1、第2パネル部材21A、21Bを結合した時、第3、第4面部21c、21dは、第1、第2面部21a、21bの間に配設される。   Further, in the second panel member 21B, a second surface portion 21b is formed, and corner portions 21g and 21h are formed by coupling the first and second panel members 21A and 21B. Here, when the first and second panel members 21A and 21B are joined, the third and fourth surface portions 21c and 21d are disposed between the first and second surface portions 21a and 21b.

そして、本実施形態では、2つの機能板22が、垂直断面方向において、コーナー部21e、21fからコーナー部21g、21hに亘って延び、第3、第4面部21c、21dの内面側を覆っている。   In the present embodiment, the two functional plates 22 extend from the corner portions 21e and 21f to the corner portions 21g and 21h in the vertical cross-sectional direction, and cover the inner surfaces of the third and fourth surface portions 21c and 21d. Yes.

この機能板22には、フレーム本体21および第3、第4面部21c、21dから離間した基部22aと、該基部22aから突出した角錐台状の複数の凸部22bとが形成されている。   The functional plate 22 is formed with a base portion 22a spaced from the frame body 21 and the third and fourth surface portions 21c and 21d, and a plurality of truncated pyramid-shaped convex portions 22b protruding from the base portion 22a.

また、機能板22には、直交断面方向の両端部に平面状のフランジ部22d、22eが形成されている。機能板22では、各凸部22bの平面部22cが第3、第4面部21c、21dに結合されている。そして、フランジ部22dがフレーム本体21の第1面部21aに結合される一方、フランジ部22eが、フランジ部22i、22jの間に挟まれた状態で結合されている。   The functional plate 22 is formed with planar flange portions 22d and 22e at both ends in the orthogonal cross-section direction. In the function plate 22, the flat surface portion 22c of each convex portion 22b is coupled to the third and fourth surface portions 21c and 21d. The flange portion 22d is coupled to the first surface portion 21a of the frame main body 21, while the flange portion 22e is coupled in a state of being sandwiched between the flange portions 22i and 22j.

次に、図15〜図18を参照しながら、本実施形態に係る車両用フレーム1を製造する方法について説明する。
先ず、図15に示す第1パネル部材21Aに対し、2つの機能板22、22を結合する。具体的には、図15に示すように、第1パネル部材21Aの第1面部21a内周と機能板22のフランジ部22d、およびフランジ部21iとフランジ部22eとを対向させ、それぞれが重なるように機能板22を第1パネル部材21Aに当接させる。
Next, a method for manufacturing the vehicle frame 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 18.
First, the two functional plates 22 and 22 are coupled to the first panel member 21A shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 15, the inner periphery of the first surface portion 21a of the first panel member 21A and the flange portion 22d of the functional plate 22, and the flange portion 21i and the flange portion 22e are opposed to each other so as to overlap each other. The functional plate 22 is brought into contact with the first panel member 21A.

そして、第1面部21a内周とフランジ部22dとを、図16にて太い実線で示す結合部Z4で結合し、かつ第1パネル部材21Aの第3、第4面部21c、21dと、機能板22の各凸部22bの平面部22cとを、図16にて×印で示す結合部Z5で接合する。この時、第1面部21a内周とフランジ部22dとの結合は、スポット溶接またはレーザー溶接により行われ、第3、第4面部21c、21dと凸部22bの平面部22cとの結合は、両者の長手方向に沿ってスポット溶接により行われる。 Then, the inner periphery of the first surface portion 21a and the flange portion 22d are coupled by a coupling portion Z4 indicated by a thick solid line in FIG. 16, and the third and fourth surface portions 21c, 21d of the first panel member 21A and the functional plate The flat surface portion 22c of each of the convex portions 22b of 22 is joined by a coupling portion Z5 indicated by a cross in FIG. At this time, the connection between the inner periphery of the first surface portion 21a and the flange portion 22d is performed by spot welding or laser welding, and the connection between the third and fourth surface portions 21c, 21d and the flat surface portion 22c of the convex portion 22b is both It is performed by spot welding along the longitudinal direction.

次に、第1パネル部材21Aと機能板22、22とを結合して生成した部品に対し、第2パネル部材21Bをさらに結合する。具体的には、図16に示すように、第1パネル部材21Aのフランジ部21iと機能板22のフランジ部22eとを重ねた部分に、第2パネル部材21Bの両端部を対向させる。そして、図17に示すように、各フランジ部21i、22eと第2パネル部材21Bの端部とが3枚重ねになるように位置合わせをしながら、第2パネル部材21Bを前記部品に当接させる。   Next, the second panel member 21B is further coupled to the component generated by coupling the first panel member 21A and the functional plates 22 and 22. Specifically, as shown in FIG. 16, both end portions of the second panel member 21B are opposed to a portion where the flange portion 21i of the first panel member 21A and the flange portion 22e of the functional plate 22 are overlapped. Then, as shown in FIG. 17, the second panel member 21B is brought into contact with the component while aligning the flanges 21i and 22e and the end of the second panel member 21B so as to overlap each other. Let

そして、3枚重ねのフランジ部21i、22e、および第2パネル部材21Bの前記端部を、図17にて太い実線、または図18にて×印で示す結合部Z6で重合結合する。これにより、矩形管状をなすフレーム本体21が形成され、機能板22を備えた車両用フレーム2が完成する。この時、フランジ部21i、22eと前記端部との結合は、これらの長手方向に沿ってスポット溶接またはレーザー溶接により行われる。   Then, the three overlapping flange portions 21i and 22e and the end portions of the second panel member 21B are overlap-bonded by a connecting portion Z6 indicated by a thick solid line in FIG. 17 or an X mark in FIG. Thereby, the frame main body 21 which makes a rectangular tubular shape is formed, and the vehicle frame 2 including the functional plate 22 is completed. At this time, the flange portions 21i and 22e and the end portions are joined by spot welding or laser welding along their longitudinal directions.

このように、本実施形態では、車両用フレーム2を製造するにあたり、機能板22を、凸部22bで第1パネル部材21A内周に予め結合するステップと、フランジ部21i、22eを第2パネル部材21Bの両端部に重合結合するステップとを有することにより、機能板22の凸部22bを容易にフレーム本体21内周に結合することができる。   Thus, in this embodiment, when manufacturing the vehicle frame 2, the step of connecting the functional plate 22 to the inner periphery of the first panel member 21A with the convex portion 22b in advance, and the flange portions 21i and 22e are connected to the second panel. By having the step of polymerizing and bonding to both ends of the member 21B, the convex portion 22b of the functional plate 22 can be easily coupled to the inner periphery of the frame body 21.

なお、本実施形態においても、各フランジ部21i、22eおよび第2パネル部材21Bの端部を1度の溶接によって重合結合することに必ずしもこれに限定されることはなく、前記部品に第2パネル部材21Bを結合する前に、予めフランジ部21iとフランジ部22eとを結合し、その後、第2パネル部材21Bの端部とフランジ部22eとを結合するようにしてもよい。   Also in this embodiment, the flange portions 21i and 22e and the end portions of the second panel member 21B are not necessarily limited to the polymerization bonding by one welding, and the second panel is not necessarily limited to this. Before joining the member 21B, the flange portion 21i and the flange portion 22e may be joined in advance, and then the end portion of the second panel member 21B and the flange portion 22e may be joined.

(第3実施形態)
また、上述した各実施形態では、機能板の凸部がれも角錐台状に形成されているが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図19に示す車両用フレーム2′の機能板22′のように、凸部32bを、その平面部32cが円形をなすように円錐台状に形成してもよい。なお、図19において、図14に示す第2実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
In each embodiment described above, the convex portion of the functional panel is formed on anything Re also truncated pyramid, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, like the functional plate 22 ′ of the vehicle frame 2 ′ shown in FIG. 19, the convex portion 32 b may be formed in a truncated cone shape so that the flat portion 32 c forms a circle. In FIG. 19, the same components as those of the second embodiment shown in FIG.

本実施形態では、機能板22′において、大多数が円錐台状の凸部32bとされているものの、長手方向の一列分だけ角錐台状の凸部22bが形成されている。この場合、凸部22bでは溶接による結合がなされる一方、凸部32bでは、溶接以外の方法として、例えば接着剤による結合がなされる。   In the present embodiment, the majority of the functional plate 22 ′ is a truncated cone-shaped protrusion 32 b, but the truncated pyramid-shaped protrusion 22 b is formed for one line in the longitudinal direction. In this case, the convex portion 22b is coupled by welding, while the convex portion 32b is coupled by, for example, an adhesive as a method other than welding.

また、本実施形態においても、凸部32b、32b、…は、図20に示すように、その1つの凸部32bに対し長手方向に隣接するものと互いに直交断面方向に重なりを有するとともに、直交断面方向に隣接するものと互いに長手方向に重なりを有して、長手方向および垂直断面方向に直線状に連続した基部32aが形成されないように構成されている。   Also in this embodiment, as shown in FIG. 20, the convex portions 32b, 32b,... Overlap with one convex portion 32b adjacent to the longitudinal direction in the orthogonal cross-sectional direction and are orthogonal to each other. A base portion 32a that overlaps in the longitudinal direction with those adjacent to each other in the cross-sectional direction and is linearly continuous in the longitudinal direction and the vertical cross-sectional direction is not formed.

本実施形態のように、円錐台状の凸部32bとすることで、凸部32b間には、角錐台状の場合に比べて図20に示すように大きな間隙が形成される。ここで、その間隙に基部32aを形成するようにすれば、フレーム本体21と機能板22′とにより構造体13を形成した時、基部32a側に平面部を有することで、構造体13の剛性を向上させることができる。これにより、曲げ変形初期の前記屈曲部における面外変形をより効果的に抑制することができる。   By using the truncated cone-shaped convex portions 32b as in this embodiment, a larger gap is formed between the convex portions 32b as shown in FIG. 20 than in the case of a truncated pyramid shape. Here, if the base portion 32a is formed in the gap, when the structure body 13 is formed by the frame main body 21 and the functional plate 22 ′, the rigidity of the structure body 13 is obtained by having a flat portion on the base portion 32a side. Can be improved. Thereby, the out-of-plane deformation in the bent portion at the initial stage of bending deformation can be more effectively suppressed.

なお、凸部の平面部の形状を多角形、円形の何れにするかについては、凸部のフレーム本体への結合方法や、構造体13に要求される剛性の程度等によって適宜選択すればよい。   In addition, what is necessary is just to select suitably whether the shape of the plane part of a convex part is polygonal or circular according to the coupling | bonding method to the frame main body of a convex part, the degree of rigidity required for the structure 13, etc. .

(第4実施形態)
ところで、本発明は、機能板の基部、凸部の双方を、フレーム本体のコーナー部を含む領域に形成することに必ずしも限定されない。本発明では、少なくともフレーム本体の第3、第4面部に対応して基部、凸部が形成されていればよい。例えば、図21に示す車両用フレーム4のように、機能板42の凸部42bが、フレーム本体41のコーナー部41e、41fまで及ばないように構成してもよい。
(Fourth embodiment)
By the way, this invention is not necessarily limited to forming both the base part and convex part of a functional board in the area | region containing the corner part of a frame main body. In the present invention, it is only necessary that the base portion and the convex portion are formed corresponding to at least the third and fourth surface portions of the frame main body. For example, as in the vehicle frame 4 shown in FIG. 21, the convex portion 42 b of the functional plate 42 may be configured not to reach the corner portions 41 e and 41 f of the frame main body 41.

なお、本実施形態では、フレーム本体41が、第2、第3実施形態と同様、直交断面方向の形状がコの字状をなす第1パネル部材41Aと、平板状の第2パネル部材41Bとにより構成されている。フレーム本体41において、符号41a〜41dで示すフレーム本体41の部位は、それぞれ第1〜第4面部であり、その他、41e〜41hはコーナー部、41iは、フランジ部である。また、機能板42において、符号42aは基部、42cは平面部、42d、42eはフランジ部である。   In the present embodiment, the frame main body 41 includes, as in the second and third embodiments, a first panel member 41A having a U-shaped cross-sectional shape, and a flat second panel member 41B. It is comprised by. In the frame main body 41, the parts of the frame main body 41 indicated by reference numerals 41a to 41d are first to fourth surface portions, respectively, 41e to 41h are corner portions, and 41i is a flange portion. In the functional plate 42, reference numeral 42a is a base, 42c is a flat surface, and 42d and 42e are flanges.

なお、本実施形態では、凸部42bを円錐台状に形成しているが、多角錐台状に形成してもよいし、円錐台状に形成したものと多角錐台状に形成したものとを並設してもよい。   In addition, in this embodiment, although the convex part 42b is formed in the truncated cone shape, you may form in a polygonal frustum shape, what was formed in the truncated cone shape, and what was formed in the polygonal truncated cone shape. May be juxtaposed.

(第5実施形態)
また、本発明では、凸部の平面部の形状を、多角形や円形とすることに必ずしも限定されない。例えば、図22に示す車両用フレーム4′のように、その機能板42′の凸部52bの平面部52cを十字型に形成してもよい。なお、図22において、図21に示す第4実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Moreover, in this invention, the shape of the plane part of a convex part is not necessarily limited to making it a polygon and a circle. For example, as in the vehicle frame 4 ′ shown in FIG. 22, the flat portion 52c of the convex portion 52b of the functional plate 42 ′ may be formed in a cross shape. In FIG. 22, the same components as those in the fourth embodiment shown in FIG.

なお、本実施形態においても、各凸部52b、52b、…は、図23に示すように、その1つの凸部52bに対し長手方向に隣接するものと互いに直交断面方向に重なりを有するとともに、直交断面方向に隣接するものと互いに長手方向に重なりを有し、長手方向および直交断面方向には、直線状に連続した基部52aが形成されないような構成となっている。   Also in this embodiment, as shown in FIG. 23, each convex portion 52b, 52b,... Overlaps with one convex portion 52b adjacent to the longitudinal direction in the orthogonal cross-sectional direction, It has a structure in which the adjacent base portions 52a are overlapped in the longitudinal direction with those adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction, and no linearly continuous base portion 52a is formed in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction.

(その他の実施形態)
なお、上述した各実施形態では、機能板が、フレーム本体の第1面部に結合されるフランジ部を備えているが、凸部の位置によっては、コーナー部との位置関係や加工技術上の理由により、フランジ部を形成することが困難な場合がある。このような場合には、フレーム本体のフランジ部に結合されるフランジ部のみを機能板に備えるようにしてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the functional plate includes a flange portion coupled to the first surface portion of the frame main body. However, depending on the position of the convex portion, the positional relationship with the corner portion and the reason for processing technology Therefore, it may be difficult to form the flange portion. In such a case, only the flange portion coupled to the flange portion of the frame main body may be provided in the functional plate.

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、断面コの字状部材は、第1パネル部材11A、21A、41Aに対応し、
以下同様に、
平板状部材は、第2パネル部材21B、41Bに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The U-shaped members of the present invention correspond to the first panel members 11A, 21A, 41A,
Similarly,
The flat plate member corresponds to the second panel members 21B and 41B,
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.

1、2、2′、4、4′…車両用フレーム
11、21、41…フレーム本体
11A、21A、41A…第1パネル部材
11B、21B、41B…第2パネル部材
11a、21a、41a…第1面部
11b、21b、41b…第2面部
11c、21c、41c…第3面部
11d、21d、41d…第4面部
11e、11f、21e、21f、41e、41f…コーナー部
11i、11j、21i、41i…フランジ部
12、22、22′、42、42′…機能板
12a、22a、32a、42a、52a…基部
12b、22b、32b、42b、52b…凸部
12c、22c、32c、42c、52c…平面部
12e、22e、32e、42e…フランジ部
L1,L2…重なり
1, 2, 2 ', 4, 4' ... Vehicle frames 11, 21, 41 ... Frame bodies 11A, 21A, 41A ... First panel members 11B, 21B, 41B ... Second panel members 11a, 21a, 41a ... No. 1st surface part 11b, 21b, 41b ... 2nd surface part 11c, 21c, 41c ... 3rd surface part 11d, 21d, 41d ... 4th surface part 11e, 11f, 21e, 21f, 41e, 41f ... Corner part 11i, 11j, 21i, 41i ... Flange portions 12, 22, 22 ', 42, 42' ... functional plates 12a, 22a, 32a, 42a, 52a ... base portions 12b, 22b, 32b, 42b, 52b ... convex portions
12c, 22c, 32c, 42c, 52c ... Planar portions 12e, 22e, 32e, 42e ... Flange portions L1, L2 ... Overlapping

Claims (5)

車体の一部を構成し、車両の衝突時に荷重が作用して曲げ変形が生ずる管状のフレーム構造であって、
2つの断面コの字状部材を対向させるか、または断面コの字状部材と平板状部材とを対向させて、その両端部をそれぞれ結合することにより管状に形成されたフレーム本体を備え、
前記断面コの字状部材には、中央面部と、該中央面部の両側に連続する側面部と、両端部にて断面外向きに突出するフランジ部とが形成され、
該フランジ部同士、または該フランジ部と前記平板状部材の両端部とが結合されており、
前記フレーム本体は、前記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面部とを有するとともに、
前記第1、第2面部の間には、少なくとも一方の前記断面コの字状部材の側面部が配設され、
該側面部には、前記フレーム本体から離間した基部と、
該基部から突出し複数の凸部と体形された機能板を備え
該機能板は上記第1面部に結合されると共に、該機能板の上記凸部に設けられた平面部が上記側面部の内周に結合されており、
前記凸部は、フレームの長手方向に複数配列されるとともに、
前記長手方向に直交する直交断面方向に複数配列され、
前記機能板は、一端側が前記フランジ部の間、または前記フランジ部と前記平板状部材の端部との間に挟まれて結合されており、
前記凸部は、前記長手方向および前記直交断面方向に周期的に配列されるように形成されており、
前記フレームの長手方向に隣接する前記凸部は、互いに前記直交断面方向の重なりを有しているとともに、
前記直交断面方向に隣接する前記凸部は、互いに前記長手方向の重なりを有している
車両用フレーム構造。
A tubular frame structure that constitutes a part of the vehicle body and causes a bending deformation due to a load acting upon collision of the vehicle,
A frame main body formed in a tubular shape by facing two U-shaped members in cross section or by facing both U-shaped members and a flat plate-shaped member, and connecting both ends thereof;
The U-shaped cross-sectional member is formed with a central surface portion, side surface portions that are continuous on both sides of the central surface portion, and flange portions that project outward at the both end portions,
The flange portions, or the flange portions and both end portions of the flat plate member are combined,
The frame body has a first surface portion on which a force in the compression direction acts when the load acts;
A second surface portion on which a force in the tensile direction acts,
Between the first and second surface portions, at least one side surface portion of the U-shaped cross-section member is disposed,
The side portion includes a base portion spaced from the frame body,
Comprising a plurality of functional plates and the projections are integrated type formed with projecting from the base portion,
The functional plate is coupled to the first surface portion, and a planar portion provided on the convex portion of the functional plate is coupled to the inner periphery of the side surface portion,
A plurality of the convex portions are arranged in the longitudinal direction of the frame,
A plurality of orthogonal cross-sectional directions orthogonal to the longitudinal direction,
The functional plate is coupled with one end side sandwiched between the flange portions or between the flange portion and the end of the flat plate member,
The convex portions are formed to be periodically arranged in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction,
The convex portions adjacent to each other in the longitudinal direction of the frame have an overlap in the orthogonal cross-sectional direction, and
The vehicle frame structure in which the convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction overlap each other in the longitudinal direction.
前記フレーム本体の第1面部を、前記断面コの字状部材の中央面部により形成し、
前記中央面部と前記側面部との間には、コーナー部が形成され、
該コーナー部を含む領域に、前記機能板を備えている
請求項1記載の車両用フレーム構造。
Forming a first surface portion of the frame body by a central surface portion of the U-shaped cross-section member;
A corner portion is formed between the central surface portion and the side surface portion,
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the functional plate is provided in a region including the corner portion.
前記凸部は、前記フレーム本体に結合される先端部が、多角形状の平面部を有した多角錐台状をなしている
請求項1または2記載の車両用フレーム構造。
3. The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the convex portion has a polygonal frustum shape in which a tip portion coupled to the frame body has a polygonal plane portion.
前記凸部は、前記フレーム本体に結合される先端部が、円形状の平面部を有した円錐台状をなしている
請求項1または2記載の車両用フレーム構造。
3. The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the convex portion has a truncated cone shape in which a tip portion coupled to the frame body has a circular plane portion.
基部から突出した凸部を、フレームの長手方向および該長手方向に直交する直交断面方向に周期的に配列するように複数形成し、
前記フレームの長手方向に隣接する前記凸部が、互いに前記直交断面方向の重なりを有しているとともに、
前記直交断面方向に隣接する前記凸部が、互いに前記長手方向の重なりを有している機能板を、断面コの字状部材の中央面部内周に予め結合し、かつ該中央面部両側に連続する側面部内周に、前記凸部に設けられた平面部を予め結合するステップと、
前記断面コの字状部材の両端部に形成したフランジ部、および前記機能板の一端側を、他方の断面コの字状部材の両端部に形成したフランジ部、または平板状部材の端部に結合するステップとからなる
車両用フレームの製造方法。
A plurality of protrusions protruding from the base are formed so as to be periodically arranged in the longitudinal direction of the frame and the orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction,
The convex portions adjacent to each other in the longitudinal direction of the frame have an overlap in the orthogonal cross-sectional direction, and
The convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-section direction are joined in advance to the inner periphery of the central surface portion of the U-shaped member having a cross-section of the U-shaped cross section and continuous on both sides of the central surface portion. Preliminarily connecting a flat surface portion provided on the convex portion to the inner periphery of the side surface portion ;
The flange portion formed at both ends of the U-shaped member in the cross section and the one end side of the functional plate at the flange portion formed at both ends of the other U-shaped member in the cross section, or the end of the flat plate member A method for manufacturing a vehicle frame comprising the steps of combining.
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