JP5853412B2 - Vehicle frame structure - Google Patents
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Description
この発明は、自動車等の車両における車体の一部を構成する車両用フレームの構造に関し、より詳しく言えば、閉断面状に形成された車両用フレームの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a vehicle frame constituting a part of a vehicle body in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a structure of a vehicle frame formed in a closed cross-sectional shape.
周知のように、自動車等の車両における車体の一部を構成するピラーやサイドシルなどの車両用フレーム（車体フレーム）は一般に、閉断面状に形成されている。また、車体フレームとしては、断面ハット状に形成した２枚の板状部材のフランジ部を互いに重ね合わせて閉断面状に形成した車体フレームの内部に、両側のフランジ接合部同士をつなぐように補強部材を追加して補強するようにしたものが一般に知られている（例えば特許文献１参照）。 As is well known, a vehicle frame (body frame) such as a pillar or a side sill constituting a part of a vehicle body in a vehicle such as an automobile is generally formed in a closed cross-sectional shape. In addition, the body frame is reinforced so that the flange joints on both sides are connected to each other inside the body frame formed in a closed cross-sectional shape by overlapping the flanges of two plate-shaped members formed in a cross-sectional hat shape. A member that is reinforced by adding a member is generally known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、閉断面状に形成された車体フレームの内部に両側のフランジ接合部同士をつなぐように補強部材を追加して補強する場合、補強部材によって重量の増加を招くこととなるので、ピラーやサイドシルなどの車体フレームにおいては、如何に重量の増加を抑制しつつ補強するかが重要な課題となっている。 However, when a reinforcing member is added and reinforced to connect the flange joints on both sides inside the body frame formed in a closed cross-sectional shape, the reinforcing member causes an increase in weight. In such body frames, how to reinforce while suppressing an increase in weight is an important issue.
一方、ピラーやサイドシルなどの車体フレームにおいては、例えば側突時などに乗員の安全性を確保するため、車体フレームに外部から荷重が作用した場合においても、車体フレームが車内側へ変形しないように、車体フレームの曲げ強度を高めることが求められている。 On the other hand, in the case of body frames such as pillars and side sills, for example, to ensure the safety of the occupant in the event of a side collision, the body frame should not be deformed to the inside of the vehicle even when an external load is applied to the body frame. Therefore, it is required to increase the bending strength of the body frame.
閉断面状に形成された車体フレームに外部から荷重が作用して曲げ変形する場合には、荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部が荷重の入力方向に沿って車体フレームの内方側へ変形し、この変形に伴って該第１面部に隣接する面部が車体フレームの外方側に膨らんで面外変形が生じることが知られている。 When a load is applied to the vehicle body frame formed in a closed cross-sectional shape to bend and deform, the first surface portion to which a force in the compression direction acts when the load is applied is formed along the load input direction of the vehicle body frame. It is known that the inner surface is deformed inward, and the surface portion adjacent to the first surface portion swells to the outer side of the vehicle body frame to cause out-of-plane deformation.
従って、外部から荷重が作用することがある車体フレームにおいては、車体フレームの内方側への第１面部の曲げ変形に伴って変形する該第１面部に隣接する面部の外方側への変形を抑制することができれば、車体フレーム全体の曲げ変形を有効に抑制することができ、車体フレーム全体の曲げ強度を高めることができると考えられる。 Therefore, in a vehicle body frame in which a load may be applied from the outside, the deformation of the surface portion adjacent to the first surface portion deformed in accordance with the bending deformation of the first surface portion toward the inward side of the vehicle body frame. If it can be suppressed, it is considered that the bending deformation of the entire body frame can be effectively suppressed, and the bending strength of the entire body frame can be increased.
前記特許文献１に記載されるように、車体フレームの内部に両側のフランジ接合部同士をつなぐように補強部材を追加することで、外部から荷重が作用した時に車体フレームの内方側への第１面部の曲げ変形に伴って変形する該第１面部に隣接する面部の外方側への変形を抑制することができるものの、比較的大きな重量を占める車体フレームにおいてはより一層の軽量化が求められており、重量効率の高い車体フレームが望まれている。
As described in
そこで、本発明は、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the frame structure for vehicles which can improve the bending strength of a flame | frame, suppressing the increase in a weight.
このため、本願の請求項１に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、該第１面部に対向し、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部と第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有するとともに前記第１面部と前記第２面部との間において前記両側の第３面部を連結する第１連結部を有し、該第１連結部は、平板状に形成されて前記フレームの長手方向に沿って延び、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第１面部と前記第２面部の距離に対する前記第１面部と該第１連結部の距離の割合が５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられている、ことを特徴としたものである。
For this reason, the invention according to
更に、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１連結部は、前記第１面部と略平行に設けられている、ことを特徴としたものである。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記フレームは、前記第１面部と前記第１連結部とを連結する第２連結部を有し、前記第２連結部は、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第１面部に対して略垂直方向に延びている、ことを特徴としたものである。
Still further, in the invention according to claim 3 of the present application, in the invention according to
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記フレームは、前記第１面部における両側の第３面部側及び両側の第３面部の間の中央側をそれぞれ前記第１連結部と連結するように設けられた前記第２連結部を有している、ことを特徴としたものである。
Still further, the invention according to
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記フレームは、前記第１面部における両側の第３面部側をそれぞれ前記第１連結部と連結するように設けられた前記第２連結部を有している、ことを特徴としたものである。 Still further, the invention according to claim 5 of the present application is the invention according to claim 3 , wherein the frame is provided so as to connect the third surface portions on both sides of the first surface portion to the first connecting portion. In addition, the second connecting portion is provided.
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記フレームは、前記第１面部における両側の第３面部の間の中央側を前記第１連結部と連結するように設けられた前記第２連結部を有している、ことを特徴としたものである。 Still further, in the invention according to claim 6 of the present application, in the invention according to claim 3 , the frame is configured to connect the center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion to the first connection portion. It has the said 2nd connection part provided in this. It is characterized by the above-mentioned.
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に係る発明において、前記第１面部と前記両側の第３面部との間に形成される両側の前記角部がそれぞれ前記フレームの断面において曲線状に延在する曲線部で形成されるとともに前記第３面部における前記曲線部に隣接する部分が前記フレームの断面において直線状に延在する直線部で形成され、前記第１連結部は、両側の前記第３面部における前記曲線部と前記直線部との境界部どうしを連結するように設けられている、ことを特徴としたものである。
Still further, the invention according to claim 7 of the present application is the invention according to any one of
また更に、本願の請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７の何れか１項に係る発明において、前記フレームは、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーである、ことを特徴としたものである。
Still further, the invention according to claim 8 of the present application is the invention according to any one of
本願の請求項１に係る車両用フレーム構造によれば、閉断面状に形成されたフレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、フレームの第１面部と第２面部との間に位置する両側の第３面部を有するとともに第１面部と第２面部との間において両側の第３面部を連結する第１連結部を有し、該第１連結部は、平板状に形成されてフレームの長手方向に沿って延び、フレームの長手方向と直交する方向において第１面部と第２面部の距離に対する第１面部と該第１連結部の距離の割合が５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられている。
According to the vehicle frame structure according to
これにより、外部から荷重が作用した時に、フレームの内方側への第１面部の変形に伴って第１面部の両側の第３面部が外方側に膨らんで変形することを、第１面部と第２面部の距離に対する第１面部との距離の割合が５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられた第１連結部によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、フレームの内方側への第１面部の変形に伴って、第１連結部がフレームの内方側へ変形される際には、第１連結部が両側の第３面部をフレームの内方側へ引っ張るように作用するので、両側の第３面部が外方側に膨らんで変形することを抑制することができ、前記効果を有効に得ることができる。また、軽量化を図ることができるので、燃費を改善することができ、省エネルギー効果を高めることができる。 Thus, when a load is applied from the outside, the first surface portion is deformed by the third surface portion on both sides of the first surface portion swelling outward and deforming along with the deformation of the first surface portion toward the inward side of the frame. Since the ratio of the distance between the first surface portion and the distance between the first surface portion and the second surface portion can be effectively suppressed by the first connecting portion provided so as to be within the range of 5 % or more and 20 % or less, the increase in weight can be suppressed. The bending strength of the frame can be improved while suppressing. In addition, when the first connecting portion is deformed to the inner side of the frame along with the deformation of the first surface portion toward the inner side of the frame, the first connecting portion causes the third surface portions on both sides to move into the inner side of the frame. Since it acts so that it may pull to the side, it can suppress that the 3rd surface part of both sides swells outward and deform | transforms, The said effect can be acquired effectively. Moreover, since weight reduction can be achieved, a fuel consumption can be improved and the energy saving effect can be heightened.
更に、本願の請求項２に係る発明によれば、第１連結部は、第１面部と略平行に設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に第１連結部の両側に作用する荷重を略等しくすることができるので、両側の第３面部の外方側への変形をより有効に抑制することができる。
Further, according to the invention according to
また更に、本願の請求項３に係る発明によれば、フレームは、第１面部と第１連結部とを連結する第２連結部を有し、第２連結部は、フレームの長手方向と直交する方向において第１面部に対して略垂直方向に延びていることにより、フレームの内方側への第１面部の変形に伴って、第２連結部を介して第１連結部をフレームの内方側へ変形させることができるので、第１連結部が両側の第３面部をフレームの内方側へ引っ張るように作用することができ、前記効果をより有効に奏することができる。 Still further, according to the invention of claim 3 of the present application, the frame has a second connecting portion that connects the first surface portion and the first connecting portion, and the second connecting portion is orthogonal to the longitudinal direction of the frame. In the direction to extend in the direction substantially perpendicular to the first surface portion, the first connection portion is moved inside the frame via the second connection portion with the deformation of the first surface portion toward the inner side of the frame. Therefore, the first connecting portion can act so as to pull the third surface portions on both sides toward the inward side of the frame, and the effect can be more effectively achieved.
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、フレームは、第１面部における両側の第３面部側及び両側の第３面部の間の中央側をそれぞれ第１連結部と連結するように設けられた第２連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。
Still further, according to the invention according to
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、フレームは、第１面部における両側の第３面部側をそれぞれ第１連結部と連結するように設けられた第２連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。 Still further, according to the invention according to claim 5 of the present application, the frame has the second connection portion provided so as to connect the third surface portion sides on both sides of the first surface portion to the first connection portion, respectively. Therefore, the effect can be realized more specifically.
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、フレームは、第１面部における両側の第３面部の間の中央側を第１連結部と連結するように設けられた第２連結部を有していることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。 Still further, according to the invention of claim 6 of the present application, the frame includes the second connecting portion provided so as to connect the center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion. By having it, the effect can be realized more specifically.
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、第１面部と両側の第３面部との間に形成される両側の角部がそれぞれ曲線部で形成されるとともに第３面部における曲線部に隣接する部分が直線部で形成され、第１連結部は、両側の第３面部における曲線部と直線部との境界部どうしを連結するように設けられていることにより、前記効果をより有効に奏することができる。 Furthermore, according to the invention according to claim 7 of the present application, the corner portions on both sides formed between the first surface portion and the third surface portions on both sides are each formed by a curved portion and the curved portion on the third surface portion. The first adjoining portion is formed so as to connect the boundary portions between the curved portion and the straight portion on the third surface portions on both sides, thereby making the above effect more effective. Can be played.
また更に、本願の請求項８に係る発明によれば、フレームは、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーであることにより、重量の増加を抑制しつつセンタピラーの曲げ強度を向上させることができ、例えば側突時などにセンタピラーに外部から荷重が作用した時にセンタピラーが曲げ変形されることを有効に抑制することができる。 Furthermore, according to the invention according to claim 8 of the present application, the frame is a center pillar that is positioned between the front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body and extends in the vertical direction of the vehicle body. It is possible to improve the bending strength of the center pillar while suppressing the increase. For example, it is possible to effectively suppress the center pillar from being bent and deformed when a load is applied to the center pillar from the outside, for example, in a side collision.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms that mean a specific direction such as “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms are used. In order to facilitate understanding of the referenced invention, the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms.
本願発明者等は、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造において、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造の開発にあたり、先ず、閉断面状に形成された車体フレームに外部から曲げ荷重を入力して車体フレームが曲げ変形する際の変形挙動について、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ）によるシミュレーション解析を行った。 In developing a vehicle frame structure that can improve the bending strength of a frame while suppressing an increase in weight in a vehicle frame structure having a frame formed in a closed cross-sectional shape, the inventors of the present application firstly close the frame. A simulation analysis by CAE (Computer Aided Engineering) was performed on the deformation behavior when the body frame was bent and deformed by inputting a bending load from the outside to the body frame formed in a cross-sectional shape.
図１３は、閉断面状に形成された車体フレームを示す斜視図である。図１３に示すように、底面部２１１、２２１、側面部２１２、２２２及びフランジ部２１３、２２３を備え断面ハット状に形成した２枚の金属製の板状部材２１０、２２０のフランジ部２１３、２２３を互いに重ね合わせることにより、第１の板状部材２１０と第２の板状部材２２０とによって閉断面状に形成された車体フレーム２０１を解析モデルとして用い、シミュレーション解析を行った。
FIG. 13 is a perspective view showing a vehicle body frame formed in a closed cross-sectional shape. As shown in FIG. 13,
図１４は、車体フレームの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図であり、図１５は、図１３に示す車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図、図１６は、図１５における車体フレームの屈曲部を示す断面図である。なお、図１５では、荷重を付加する圧子を省略して示すとともにフレーム各部の変形量の大小を色の濃淡で表し、変形量が大きいほど濃い色で表している。また、図１５及び図１６では、フレームの曲げ変形の進行状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に表している。 14 is an explanatory diagram for explaining a simulation for analyzing the bending deformation behavior of the vehicle body frame, and FIG. 15 is a perspective view showing a result of simulation analysis of the bending deformation behavior of the vehicle body frame shown in FIG. 16 is a cross-sectional view showing a bent portion of the vehicle body frame in FIG. In FIG. 15, the indenter for applying a load is omitted, and the amount of deformation of each part of the frame is represented by shades of color, and the larger the amount of deformation, the darker the color. 15 and 16 show the progress of the bending deformation of the frame in the order of (a), (b), (c), and (d).
図１４（ａ）に示すように、第１の板状部材２１０の底面部２１１が上側になるように配置した状態で、所定長さＸ１を有する車体フレーム２０１を、この長さＸ１より短い所定距離Ｘ２だけ離間させた２つの固定点２３１で支持させ、２つの固定点２３１の中間位置に対応する車体フレーム２０１の上面部である第１の板状部材２１０の底面部２１１の長手方向における中央部Ｐ１に上方から圧子２３２を一定速度で下降させ、圧子２３２を介して、側突時などに外部から入力される荷重を模擬した荷重Ｆを車体フレーム２０１に作用させ、車体フレーム２０１の曲げ変形挙動を調べた。
As shown in FIG. 14 (a), a
車体フレーム２０１に外部から曲げ荷重Ｆが作用する場合、図１４（ｂ）に示すように、車体フレーム２０１は下側に凸状に湾曲して変形し、上面部２１１では長手方向両端から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、車体フレーム２０１の下面部である第２の板状部材２２０の底面部２２１では長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。また、車体フレーム２０１の両側の側面部である第１の板状部材２１０の側面部２１２及び第２の板状部材２２０の側面部２２２には、中立軸２０５より上面部２１１側では圧縮応力が生じ、中立軸２０５より下面部２２１側では引張応力が生じることとなる。
When a bending load F is applied to the
図１５及び図１６の（ａ）に示すように、圧子２３２が車体フレーム２０１の上方から下降して車体フレーム２０１に接触すると、車体フレーム２０１の上面部２１１及び下面部２２１において応力が生じ始める。そして、図１５及び図１６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、圧子２３２の下降ストロークが大きくなるにつれて、車体フレーム２０１が下側に凸状に湾曲して変形され、車体フレーム２０１は、上面部２１１で圧縮方向の力が作用し、下面部２２１で引張方向の力が作用し、荷重Ｆが付加される中央部Ｐ１から曲げ変形される。
As shown in FIG. 15 and FIG. 16A, when the
また、図１６（ｂ）において矢印ｄ１で示すように、車体フレーム２０１の上面部２１１が車体フレーム２０１の内方側へ変形され、この変形に伴って、図１６（ｂ）において矢印ｄ２で示すように、上面部２１１に隣接する側面部２１２、２２２が車体フレーム２０１の長手方向と直交する方向である直交断面方向において外方側に膨らんで面外変形を生じる。
Further, as shown by an arrow d1 in FIG. 16B, the
具体的には、図１６において右側に位置する車体フレーム２０１の側面部２１２、２２２が右側に膨らむとともに図１６において左側に位置する車体フレーム２０１の側面部２１２、２２２が左側に膨らんで変形し、図１５における変形箇所αで示すように、車体フレーム２０１の上面部２１１と側面部２１２、２２２、具体的には第１の板状部材２１０の側面部２１２との間に形成される角部２０１ａに変形量の大きい部分が生じて車体フレーム２０１が曲げ変形される。
Specifically, the
このシミュレーション解析結果から、閉断面状に形成された車体フレーム２０１に外部から荷重Ｆが作用して曲げ変形する場合には、荷重Ｆが作用した時に圧縮方向の力が作用する上面部２１１が荷重Ｆの入力方向に沿って車体フレーム２０１の内方側へ変形し、この変形に伴って上面部２１１に隣接する側面部２１２、２２２が車体フレーム２０１の外方側に膨らんで面外変形が生じ、車体フレーム２０１が曲げ変形されることが分かる。
From this simulation analysis result, when the load F acts on the
従って、車体フレーム２０１に外部から荷重が作用した時に、圧縮方向の力が作用する上面部２１１と引張方向の力が作用する下面部２２１との間に位置して上面部２１１との間で角部２０１ａを形成する両側の側面部２１２、２２２の外方側への変形を効果的に抑制することができれば、車体フレーム２０１の曲げ強度を効果的に高めることができると考えられる。
Accordingly, when a load is applied to the
以下、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す斜視図であり、図２は、図１におけるＹ２−Ｙ２線に沿った車体フレームの断面図である。
Hereinafter, a vehicle frame structure according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle body frame to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle body frame taken along line Y2-Y2 in FIG. is there.
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム１は、例えば車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーや車体下部において車体前後方向に延びるように配設されたサイドシルなどに適用することができるものであり、鋼板などの金属製の板状素材を断面ハット状にプレス加工して得られる第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
これら第１及び第２の板状部材１０、２０はそれぞれ、略平面状に形成される底面部１１、２１と、底面部１１、２１の両側において底面部１１、２１から所定角度を有するように延び、略平面状に形成される側面部１２、２２と、側面部１２、２２から底面部１１、２１と平行に外側に延びるフランジ部１３、２３とを備え、断面ハット状に形成されている。
The first and second plate-
そして、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とが、第１の板状部材１０のフランジ部１３と第２の板状部材２０のフランジ部２３とを重ね合わせて溶接等によって接合されることにより、第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１が対向するとともに第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１との間に位置する第１の板状部材１０の両側の側面部１２及び第２の板状部材２０の両側の側面部２２がそれぞれ対向し、車体フレーム１は、閉断面状に形成されている。
And the 1st plate-shaped
図２に示すように、車体フレーム１では、第１の板状部材１０の底面部１１と両側の側面部１２との間にそれぞれ角部１ａが形成され、この角部１ａは、車体フレーム１の長手方向と直交する方向である直交断面方向において曲線状に延在し、所定の曲率半径を有する曲線部１ｃで形成されている。また、第２の板状部材２０の底面部２１と両側の側面部２２との間にそれぞれ形成される角部１ｂについても、前記直交断面方向において曲線状に延在し、所定の曲率半径を有する曲線部で形成されている。
As shown in FIG. 2, in the
車体フレーム１ではまた、第１の板状部材１０の両側の側面部１２においてそれぞれ曲線部１ｃに隣接する部分が前記直交断面方向において直線状に延在する直線部１２ａで形成されるとともに、第１の板状部材１０の底面部１１において両側の曲線部１ｃの間の部分が前記直交断面方向において直線状に延在する直線部１１ａで形成されている。
In the
本実施形態ではまた、第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１との間において第１の板状部材１０の両側の側面部１２を連結する略平板状の第１の補強部材３０が取り付けられている。この第１の補強部材３０は、鋼板などの金属製の板状素材から形成され、車体フレーム１の長手方向に沿って延びるとともに、第１の板状部材１０の両側の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するように両側の側面部１２に溶接等によって接合されている。
In the present embodiment, the
車体フレーム１では、第１の板状部材１０の底面部１１と両側の側面部１２との間の両側の角部１ａがそれぞれ所定の曲率半径を有する曲線部１ｃで形成されるとともに曲線部１ｃの曲率半径が等しくなるように形成され、第１の補強部材３０は、第１の板状部材１０の底面部１１の直線部１１ａと略平行に設けられている。
In the
第１の補強部材３０は、後述するように、車体フレーム１の長手方向と直交する方向における第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離の割合が、好ましくは４％以上３０％以下、より好ましくは５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられる。
As will be described later, the first reinforcing
このようにして構成される車体フレーム１では、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材１０の底面部１１が対向するように配置される。これにより、外部から曲げ荷重が作用する時に、第１の板状部材１０の底面部１１に圧縮方向の力が作用し、第２の板状部材２０の底面部２１に引張方向の力が作用することとなる。
The
このように、本発明の第１の実施形態に係る車体フレーム１は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部１１と、第１面部１１に対向し、引張方向の力が作用する第２面部２１と、車体フレーム１の第１面部１１と第２面部２１との間でそれぞれ角部１ａ、１ｂを形成する両側の第３面部１２、２２とを有するとともに第１面部１１と第２面部２１との間において両側の第３面部１２を連結する第１連結部３０を有している。
As described above, the
本実施形態ではまた、本発明の第１の実施形態に係る車体フレーム１について、図１３に示す車体フレーム２０１と同様に、圧子を介して外部から荷重を作用したときの曲げ荷重をシミュレーション解析により評価した。なお、車体フレーム１は、第１の補強部材３０を追加すること以外は図１３に示した車体フレーム２０１と同様のものを用いて評価した。
In the present embodiment, similarly to the
具体的には、車体フレーム１について、第１の板状部材１０を板厚が１．８ｍｍである９８０ＭＰａ級高張力鋼板とし、第２の板状部材２０を板厚が１．０ｍｍである５９０ＭＰａ級高張力鋼板とし、第１の補強部材３０を板厚が１．０ｍｍである９８０ＭＰａ級高張力鋼板とし、第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１を８８ｍｍとし、第１の板状部材１０の底面部１１の前記直交断面方向における長さＷ１を９２．５ｍｍとし、第１の板状部材１０の底面部１１と両側の側面部１２とのなす角度θをそれぞれ１０６．５度とし、曲線部１ｃの曲率半径ｒをそれぞれ１５ｍｍとし、第１の板状部材１０の底面部１１とフランジ部１３の距離Ｈ２を６７ｍｍとし、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３を１０ｍｍとし、すなわち第１の補強部材３０を、車体フレーム１の長手方向と直交する方向における第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合が１１．４％となるようにしたものについて評価を行った。なお、第１の板状部材１０の底面部１１において直線部１１ａの前記直交断面方向における長さは７０ｍｍである。
Specifically, for the
図３は、前記車体フレームについて圧子の下降ストロークと曲げ荷重との関係を示すグラフであり、図３では、圧子が車体フレームに接触した位置からの下降ストロークを横軸にとり、荷重Ｆに対する反力である曲げ荷重を縦軸にとって表示し、図１に示す車体フレーム１の解析結果を実線で表し、図１３に示す車体フレーム２０１の解析結果を破線で表している。また、図４は、前記車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す断面図であり、屈曲部の断面において、図１に示す車体フレーム１の曲げ変形の進行状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に表している。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the descending stroke of the indenter and the bending load for the body frame. In FIG. 3, the horizontal axis represents the descending stroke from the position where the indenter contacts the body frame, and the reaction force against the load F is shown in FIG. The bending load is expressed with the vertical axis, the analysis result of the
図３において破線で示すように、図１３に示す車体フレーム２０１では、外部から荷重が作用したときの曲げ荷重の最大値が約２２．５ｋＮであるのに対し、図３において実線で示すように、両側の第１の板状部材１０の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する第１の補強部材３０が設けられた車体フレーム１では、曲げ荷重の最大値が約４０ｋＮであり、第１の補強部材３０を追加した車体フレーム１では、第１の補強部材３０が設けられていない車体フレーム２０１に比して最大曲げ強度を向上させることができる。
As shown by the broken line in FIG. 3, in the
図４（ａ）に示すように、車体フレーム１についても、圧子２３２が車体フレーム１の上方から下降して車体フレーム１に接触すると、第１の板状部材１０の底面部（第１面部）１１及び第２の板状部材２０の底面部（第２面部）２１において応力が生じ始め、圧子２３２の下降ストロークが大きくなるにつれて、車体フレーム１が下側に凸状に湾曲して変形され、車体フレーム１は、第１面部１１で圧縮方向の力が作用し、第２面部１２で引張方向の力が作用する。
As shown in FIG. 4A, also with respect to the
また、車体フレーム１についても、図４の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、圧子２３２の下降ストロークが大きくなるにつれて、第１面部１１が車体フレーム１の内方側へ変形されているが、第１面部１１に隣接する第１の板状部材１０の側面部（第３面部）１２、第２の板状部材２０の側面部（第３面部）２２が車体フレーム１の長手方向と直交する方向である直交断面方向において外方側に膨らんで面外変形が生じることが抑制されている。
As for the
本実施形態ではまた、車体フレーム１の内部に補強部材３０を追加する場合について補強部材３０の位置と曲げ強度の重量効率、具体的には、図１３に示す車体フレーム２０１（比較例）についての単位重量当りの最大曲げ荷重に対する各車体フレームの単位重量当りの最大曲げ荷重の割合との関係について調べた。
In the present embodiment, the position of the reinforcing
図５は、上角部の曲率半径が１５ｍｍである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図であり、角部１ａの曲線部１ｃの曲率半径が１５ｍｍである車体フレームについて解析した結果を示している。図５に示すように、車体フレーム１の内部に取り付けられる第１の補強部材３０を、第１の板状部材１０の底面部１１からそれぞれ所定距離離間させたものについて最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。
FIG. 5 is a diagram showing an analysis result of bending strength for a vehicle body frame having a curvature radius of 15 mm at the upper corner portion, and shows an analysis result of a vehicle body frame having a curvature radius of the
具体的には、第１の補強部材３０の位置として、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３を０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１７ｍｍ、３７ｍｍ、６７ｍｍとしたもの、すなわち車体フレーム１の長手方向と直交する方向において第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を０％、５．７％、１１．４％、１９．３％、４２．０％、７６．１％としたものをそれぞれサンプル１Ａ、サンプル１Ｂ、サンプル１Ｃ、サンプル１Ｄ、サンプル１Ｅ、サンプル１Ｆとして評価した。なお、サンプル１Ｃは、第１の補強部材３０が曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するように設けられた図１に示す車体フレーム１であり、比較例は、図１３に示す車体フレーム２０１である。
Specifically, as the position of the first reinforcing
また、図６は、上角部の曲率半径が１５ｍｍである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフであり、図６では、第１の補強部材３０の位置として第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を横軸にとり、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を縦軸にとって、図５に示すサンプル１Ａ、サンプル１Ｂ、サンプル１Ｃ、サンプル１Ｄ、サンプル１Ｅ、サンプル１Ｆについてプロットしたものである。
FIG. 6 is a graph showing a bending strength analysis result for a vehicle body frame having an upper corner radius of curvature of 15 mm. In FIG. 6, the
図５及び図６に示すように、車体フレームの曲げ強度の重量効率は、第１の補強部材３０の位置が０％の位置から第１の補強部材３０が曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置である１１．４％の位置まで大きくなるにつれて高くなり、第１の補強部材３０が曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置である１１．４％の位置からさらに大きくなるにつれて低下することが分かる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame is such that the first reinforcing
このように、車体フレーム１の内部に第１の補強部材３０を追加した車体フレーム１においては、補強部材３０を曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置に設ける場合に、曲げ強度向上に対する重量効率が最も高く、また、補強部材３０を曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂ及びその近傍部どうしを連結する位置、具体的には補強部材３０の位置が４％以上３０％以下の範囲内にあるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて高くなり、特に５％以上２０％以下の範囲内にあるときに高くなることが分かる。
As described above, in the
本実施形態ではまた、角部（上角部）１ａの曲線部１ｃの曲率半径が５ｍｍ及び２５ｍｍである車体フレームについても解析を行った。図７は、上角部の曲率半径が５ｍｍ及び２５ｍｍである車体フレームの断面を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、図１に示す車体フレーム１と曲線部４１ｃの曲率半径が５ｍｍであること以外は同様に構成された車体フレーム４１と、図７（ｂ）に示すように、図１に示す車体フレーム１と曲線部５１ｃの曲率半径が２５ｍｍであること以外は同様に構成された車体フレーム５１についても同様に、第１の補強部材３０を、第１の板状部材１０の底面部１１からそれぞれ所定距離離間させたものについて最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。なお、図７では、図１に示す車体フレーム１と同様の構成については同一符号を付して示している。
In the present embodiment, the analysis was also performed on the vehicle body frame in which the radius of curvature of the
図７（ａ）では、第１の補強部材３０が曲線部４１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するように設けられた車体フレーム４１について示しているが、車体フレーム４１については、図７（ａ）に示す第１の補強部材３０の位置として、第１の補強部材３０と第１の板状部材１０の底面部１１の距離Ｈ３を４．５ｍｍとしたもの、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の補強部材３０と第１の板状部材１０の底面部１１の距離Ｈ３の割合を５．１％としたものに加えて、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３を０ｍｍ、１９ｍｍ、３９ｍｍとしたもの、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を０％、２１．６％、４４．３％としたものについて評価した。
FIG. 7A shows the
また、図７（ｂ）についても、第１の補強部材３０が曲線部５１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するように設けられた車体フレーム５１について示しているが、車体フレーム５１については、図７（ｂ）に示す第１の補強部材３０の位置として、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３を１８ｍｍとしたもの、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を２０．５％としたものに加えて、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３を０ｍｍ、４．７ｍｍ、３９ｍｍとしたもの、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を０％、５．３％、４４．３％としたものについて評価した。
7B also shows the
図８は、上角部の曲率半径が５ｍｍ及び２５ｍｍである車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示すグラフであり、図８では、第１の補強部材３０の位置、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離Ｈ３の割合を横軸にとり、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を縦軸にとって表示し、角部１ａの曲線部４１ｃの曲率半径が５ｍｍである車体フレーム４１の解析結果を実線で示し、角部１ａの曲線部５１ｃの曲率半径が２５ｍｍである車体フレーム５１の解析結果を一点鎖線で示している。
FIG. 8 is a graph showing the analysis result of the bending strength for the vehicle body frame having the curvature radius of the upper corner portion of 5 mm and 25 mm. In FIG. 8, the position of the first reinforcing
図８に示すように、角部１ａの曲線部４１ｃの曲率半径が５ｍｍである車体フレーム４１についても、車体フレーム４１の曲げ強度の重量効率は、第１の補強部材３０の位置が０％の位置から曲線部４１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置である５．１％の位置まで大きくなるにつれて高くなり、第１の補強部材３０の位置が５．１％の位置からさらに大きくなるにつれて低下し、第１の補強部材３０を曲線部４１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置に設ける場合に曲げ強度向上に対する重量効率が最も高く、また、第１の補強部材３０を曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂ及びその近傍部どうしを連結する位置、具体的には第１の補強部材３０の位置が０％以上３９％以下の範囲内にあるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて高くなることが分かる。
As shown in FIG. 8, the weight efficiency of the bending strength of the
角部１ａの曲線部５１ｃの曲率半径が２５ｍｍである車体フレーム５１についても、車体フレーム５１の曲げ強度の重量効率は、第１の補強部材３０の位置が０％の位置から曲線部５１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置である２０．５％の位置まで大きくなるにつれて高くなり、第１の補強部材３０の位置が２０．５％の位置からさらに大きくなるにつれて低下し、第１の補強部材３０を曲線部５１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する位置に設ける場合に曲げ強度向上に対する重量効率が最も高く、また、第１の補強部材３０を曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂ及びその近傍部どうしを連結する位置、具体的には第１の補強部材３０の位置が４％以上４２％以下の範囲内にあるときに、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて高くなることが分かる。
Also for the
これらの結果から、第１の補強部材３０は、車体フレーム１の長手方向と直交する方向において第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離の割合が、好ましくは４％以上３０％以下、より好ましくは５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられる。
From these results, the first reinforcing
このように、本発明の第１の実施形態に係る車体フレーム１は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部１１と、引張方向の力が作用する第２面部２１と、第１面部１１と第２面部２１との間に位置する両側の第３面部１２、２２とを有するとともに、第１面部１１と第２面部２１との間において両側の第３面部１２、２２を連結し、第１面部１１と第２面部２１の距離に対する第１面部１１との距離の割合が４％以上３０％以下の範囲内となるように設けられた第１連結部３０を有している。
Thus, the
これにより、外部から荷重が作用した時に、車体フレーム１の内方側への第１面部１１の変形に伴って第１面部１１の両側の第３面部１２、２２が外方側に膨らんで変形することを、第１連結部３０によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。また、車体フレーム１の内方側への第１面部１１の変形に伴って、第１連結部３０が車体フレーム１の内方側へ変形される際には、第１連結部３０が両側の第３面部１２、１２を車体フレーム１の内方側へ引っ張るように作用するので、両側の第３面部１２、１２が外方側に膨らんで変形することを抑制することができ、前記効果を有効に得ることができる。また、軽量化を図ることができるので、燃費を改善することができ、省エネルギー効果を高めることができる。
Thus, when a load is applied from the outside, the
また、第１連結部３０は、第１面部１１と略平行に設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に第１連結部３０の両側に作用する荷重を略等しくすることができるので、両側の第３面部１２、２２の外方側への変形をより有効に抑制することができる。
Moreover, since the
更に、第１面部１１と両側の第３面部１２、２２との間に形成される両側の角部１ａがそれぞれ曲線部１ｃで形成されるとともに第３面部１２、２２の曲線部１ｃに隣接する部分が直線部１２ａで形成され、第１連結部３０は、両側の第３面部１２、２２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するように設けられていることにより、前記効果をより有効に奏することができる。
Further, the
前述した実施形態では、車体フレーム１において、第１の補強部材３０が第１の板状部材１０の底面部１１と略平行に設けられ、第１連結部３０が第１面部１１と略平行に設けられているが、第１の補強部材３０を、車体フレームの長手方向と直交する方向において第１面部１１に対して傾斜して設け、第１連結部３０を第１面部１１に対して傾斜して設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, in the
図９は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームの変形例を示す断面図である。図９に示すように、車体フレーム６１の内部に取り付けられる第１の補強部材６０を、車体フレーム６１の長手方向と直交する方向において、第１の板状部材１０の底面部１１に対して傾斜して設けるようにしてもよい。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of the vehicle body frame to which the vehicle frame structure according to the first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 9, the first reinforcing
本実施形態ではまた、角部１ａの曲線部１ｃの曲率半径が１５ｍｍであるとともに第１の補強部材６０を第１の板状部材１０の両側の側面部１２を連結するように設けた車体フレーム６１において、図９に示すように、第１の補強部材６０を、第１の板状部材１０の一方の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂと、第１の板状部材１０の他方の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂよりも第２の板状部材２０の底面部２１側の部分とを連結するように設けた場合について曲げ強度を解析した。
In the present embodiment, the vehicle body frame in which the radius of curvature of the
具体的には、第１の補強部材６０を、第１の板状部材１０の一方の側面部１２における第１の板状部材１０の底面部１１との距離が１０ｍｍの部分、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１との距離Ｈ３の割合が１１．４％である部分と、第１の板状部材１０の他方の側面部１２における第１の板状部材１０の底面部１１との距離が１７ｍｍの部分、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１との距離Ｈ３の割合が１９．３％である部分とを連結するように設けた場合について曲げ強度を解析した。
Specifically, the distance between the first reinforcing
車体フレーム６１についても曲げ強度を解析すると、曲げ強度の重量効率は１．１９であり、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて高くすることができ、第１の板状部材１０の底面部１１に対して傾斜して設けた場合においても、重量の増加を抑制しつつ車体フレームの曲げ強度を向上させることができる。
When the bending strength of the
なお、図９において二点鎖線で示すように、第１の補強部材７０を、第１の板状部材１０の一方の側面部１２における第１の板状部材１０の底面部１１との距離が１０ｍｍの部分、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１との距離Ｈ３の割合が１１．４％である部分と、第１の板状部材１０の他方の側面部１２における第１の板状部材１０の底面部１１との距離が５８．１ｍｍの部分、すなわち第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離Ｈ１に対する第１の板状部材１０の底面部１１との距離Ｈ３の割合が６６％である部分とを連結するように設けた場合についても曲げ強度を解析すると、曲げ強度の重量効率は、０．９３であり、曲げ強度の重量効率が比較例の場合に比べて低くなるという結果が得られた。
In addition, as shown by a two-dot chain line in FIG. 9, the distance between the first reinforcing
これらの結果から、車体フレームの内部に取り付けられる第１の補強部材を第１の板状部材１０の底面部１１に対して傾斜して設けるようにした場合においても、第１の補強部材６０は、車体フレーム１の長手方向と直交する方向において第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離の割合が、４％以上３０％以下の範囲内となるように設けることが好ましい。
From these results, even when the first reinforcing member attached to the inside of the body frame is provided to be inclined with respect to the
なお、前述した実施形態では、車体フレーム１の第１の板状部材１０の底面部１１と第１の板状部材１０の両側の側面部１２との間に形成される角部１ａが所定の曲率半径ｒを有する曲線部１ｃで形成されているが、これに限定されるものでなく、所望形状に応じて、車体フレーム１の外方側に凸状に湾曲するその他の曲線状に延在する曲線部で形成するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームを示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム８１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム１において第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０とを連結する第２の補強部材９０が追加されていること以外は同様であるので、車体フレーム１と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
Next, a vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a vehicle body frame to which a vehicle frame structure according to the second embodiment of the present invention is applied. The
図１０に示すように、本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム８１においても、車体フレーム１と同様に、両側の第１の板状部材１０の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結する第１の補強部材３０が設けられているが、車体フレーム８１ではさらに、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０とを連結する第２の補強部材９０が設けられている。
As shown in FIG. 10, also in the
なお、第１の補強部材３０は、両側の第１の板状部材１０の側面部１２における曲線部１ｃと直線部１２ａとの境界部１２ｂどうしを連結するものに限定されるものではなく、車体フレーム１の長手方向と直交する方向における第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１の距離に対する第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０の距離の割合が、４％以上３０％以下の範囲内となるように設けられる。
In addition, the
第２の補強部材９０は、鋼板などの金属製の板状素材から形成され、車体フレーム１の長手方向に沿って延びるとともに、車体フレーム８１の長手方向と直交する方向である直交断面方向において第１の板状部材１０の底面部１１に対して略垂直方向に延び、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０とを連結するように第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０とに溶接等によって接合されている。
The second reinforcing
図１０に示す車体フレーム８１では、具体的には、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の側面部１２の間の中央部１１ｂを第１の補強部材３０と連結する第２の補強部材９１と、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の曲線部１ｃと直線部１１ａとの境界部１１ｃをそれぞれ第１の補強部材３０と連結する第２の補強部材９２とが設けられ、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の側面部１２側及び両側の側面部１２の間の中央側をそれぞれ第１の補強部材３０と連結するように第２の補強部材９１、９２が設けられている。
In the
このように、本発明の第２の実施形態に係る車体フレーム８１は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部１１と引張方向の力が作用する第２面部２１との間に位置する両側の第３面部１２、２２を連結し、車体フレーム８１の長手方向と直交する方向において第１面部１１と第２面部２１の距離に対する第１面部１１との距離の割合が４％以上３０％以下の範囲内となるように設けられた第１連結部３０を有するとともに、車体フレーム８１の長手方向と直交する方向において第１面部１１に対して略垂直方向に延び、第１面部１１と第１連結部３０を連結する第２連結部９０を有している。
As described above, the
これにより、車体フレーム８１についても、外部から荷重が作用した時に、車体フレーム８１の内方側への第１面部１１の変形に伴って第１面部１１の両側の第３面部１２、２２が外方側に膨らんで変形することを、第１面部１１と第２面部２１の距離に対する第１面部１１との距離の割合が４％以上３０％以下の範囲内となるように設けられた第１連結部３０によって有効に抑制することができるので、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる。
As a result, when a load is applied from the outside to the
また、車体フレーム８１では、該車体フレーム８１の内方側への第１面部１１の変形に伴って、第２連結部９０を介して第１連結部２０を車体フレーム８１の内方側へ変形させることができるので、第１連結部３０が両側の第３面部１１、１２を車体フレーム８１の内方側へ引っ張るように作用することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
Further, in the
本実施形態ではまた、車体フレーム８１の内部に第１の補強部材３０に加えて第２の補強部材９０を追加する場合について、第２の補強部材９０の位置と曲げ強度の重量効率、具体的には、図１３に示す車体フレーム２０１（比較例）についての単位重量当りの最大曲げ荷重に対する各車体フレームの単位重量当りの最大曲げ荷重の割合との関係について調べた。
In the present embodiment, when the second reinforcing
図１１は、上角部の曲率半径が１５ｍｍである前記車体フレームについて曲げ強度の解析結果を示す図であり、角部（上角部）１ａの曲線部１ｃの曲率半径が１５ｍｍであるとともに第１の補強部材３０の位置が１１．４％である車体フレーム８１について解析した結果を示している。図１１に示すように第２の補強部材９０を取り付けた車体フレームについてそれぞれ最大曲げ荷重を解析し、比較例に対する単位重量当りの最大曲げ荷重の割合を評価した。
FIG. 11 is a diagram showing an analysis result of bending strength with respect to the vehicle body frame in which the curvature radius of the upper corner portion is 15 mm. The curvature radius of the
具体的には、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の境界部１１ｃ及び中央部１１ｂをそれぞれ第１の補強部材３０と連結するように設けられた第２の補強部材を有する車体フレームをサンプル２Ａ、第１の板状部材１０の底面部１１における中央部１１ｂのみを第１の補強部材３０と連結するように設けられた第２の補強部材を有する車体フレームをサンプル２Ｂ、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の境界部１１ｃをそれぞれ第１の補強部材３０と連結するように設けられた第２の補強部材を有する車体フレームをサンプル２Ｃ、及び、第１の板状部材１０の底面部１１における両側の境界部１１ｃ及び中央部１１ｂをそれぞれ第１の補強部材３０と連結するように設けられた第２の補強部材を有するとともに第１の板状部材１０の底面部１１における両側の境界部１１ｃと中央部１１ｂとの間の中央部をそれぞれ第１の補強部材３０と連結するように設けられた第２の補強部材をさらに有する車体フレームをサンプル２Ｄとして評価した。
Specifically, the vehicle body having a second reinforcing member provided so as to connect the
なお、図１１に示す車体フレームは、第１の補強部材３０及び第２の補強部材９０を追加すること以外は図１３に示した車体フレーム２０１と同様のものを用いて評価し、第２の補強部材９０は、第１の補強部材３０と同様に板厚が１．０ｍｍである９８０ＭＰａ級高張力鋼板としたものについて評価した。
The vehicle body frame shown in FIG. 11 is evaluated using the same thing as the
図１１に示すように、第１の板状部材１０の底面部１１と第１の補強部材３０とを連結する第２の補強部材９０が取り付けられた車体フレームの曲げ強度の重量効率は、サンプル２Ａ、サンプル２Ｂ、サンプル２Ｃ及びサンプル２Ｄの何れにおいても、比較例の場合に比べて高くなっているとともに、第２の補強部材９０が設けられていない図２に示す車体フレーム１の場合よりも高くなっており、曲げ強度の重量効率をさらに向上させることが分かる。
As shown in FIG. 11, the weight efficiency of the bending strength of the vehicle body frame to which the second reinforcing
このように、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部１１と、引張方向の力が作用する第２面部２１と、第１面部１１と第２面部２１との間に位置する両側の第３面部１２、２２とを有する車体フレームにおいて、第１面部１１と第２面部２１の距離に対する第１面部１１との距離の割合が４％以上３０％以下の範囲内となるように第１連結部３０を設けるとともに、第１面部１１に対して略垂直方向に延び、第１面部１１と第１連結部３０とを連結する第２連結部９０を設けることにより、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度をさらに向上させることができる。
Thus, between the
前述した実施形態では、車体フレーム１において、第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１とが略平行に設けられているが、第１の板状部材１０の底面部１１と第２の板状部材２０の底面部２１とが略平行に設けられていない場合においても、本実施形態に係る車両用フレーム構造を適用することができる。
In the embodiment described above, in the
ここで、車体フレームの第１面部と第２面部とが略平行に設けられていない車体フレームにおける第１面部と第２面部の距離について説明する。
図１２は、車体フレームにおける第１面部と第２面部の距離について説明するための説明図であり、図１２では、底面部１１１、１２１、側面部１１２、１２２及びフランジ部１１３、１２３を備え断面ハット状に形成した第１、第２の板状部材１１０、１２０によって閉断面状に形成された車体フレーム１０１を示している。
Here, the distance between the first surface portion and the second surface portion in the vehicle body frame in which the first surface portion and the second surface portion of the vehicle body frame are not provided substantially in parallel will be described.
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the distance between the first surface portion and the second surface portion in the vehicle body frame. FIG. 12 is a cross-sectional view including
図１２に示すように、第２の板状部材１２０の底面部１２１が第１の板状部材１１０の底面部１１１に対して傾斜して設けられた車体フレーム１０１においては、第１の板状部材１１０の底面部１１１と第２の板状部材１２０の底面部１２１の距離Ｈ１は、第１の板状部材１１０の底面部１１１と、該第１の板状部材１１０の底面部１１１に対して垂直方向に最も離れた第２の板状部材１２０の底面部１２１との距離とし、この距離Ｈ１に対して第１の補強部材１３０の位置が設定される。
As shown in FIG. 12, in the
車体フレーム１０１においても、第１の板状部材１１０の底面部１１１と第２の板状部材１２０の底面部１２１の距離に対する第１の板状部材１１０との距離の割合が４％以上３０％以下の範囲内となるように第１の補強部材１３０を設けることで、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
Also in the
なお、本実施形態では、車体フレームは、断面ハット状に形成した２枚の金属製の板状部材のフランジ部を重ね合わせて閉断面状に形成しているが、断面ハット状に形成した板状部材３０、９０を略平板状に形成した板状部材に重ね合わせて車体フレームを閉断面状に形成するようにすることも可能である。
In the present embodiment, the vehicle body frame is formed in a closed cross-sectional shape by overlapping the flange portions of two metal plate-like members formed in a cross-sectional hat shape, but the plate formed in a cross-sectional hat shape It is also possible to overlap the plate-
また、本実施形態では、鋼板などの金属製の第１の板状部材と第２の板状部材を溶接して車体フレームが閉断面状に形成されるとともに鋼板などの金属製の板状素材からなる補強部材が車体フレームに取り付けられて第１連結部及び第２連結部が形成されているが、アルミニウムを用いて車体フレームを成形する場合など、第１連結部及び第２連結部を閉断面状に形成された車体フレームと一体的に押出成形によって成形することも可能である。また、補強部材は、樹脂製とすることも可能である。 In the present embodiment, the first and second plate members made of metal such as a steel plate are welded to form a body frame in a closed cross-sectional shape, and the plate material made of metal such as a steel plate. The reinforcing member made of is attached to the vehicle body frame to form the first connection portion and the second connection portion. However, when the vehicle body frame is molded using aluminum, the first connection portion and the second connection portion are closed. It is also possible to mold by extrusion molding integrally with the vehicle body frame formed in a cross-sectional shape. In addition, the reinforcing member can be made of resin.
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明は、重量の増加を抑制しつつフレームの曲げ強度を向上させることができる車両用フレーム構造を提供することができ、例えばピラーやサイドシルなどの車体の一部を構成する車体フレームに広く利用される可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a vehicle frame structure that can improve the bending strength of the frame while suppressing an increase in weight, and is widely used for a vehicle body frame that forms part of a vehicle body such as a pillar or a side sill. There is a possibility that.
１、４１、５１、６１、８１、１０１ 車体フレーム
１ａ、１ｂ 角部
１０、１１０ 第１の板状部材
１１、１１１ 第１の板状部材の底面部（第１面部）
１２、１１２ 第１の板状部材の側面部（第３面部）
２０、１２０ 第２の板状部材
２１、１２１ 第２の板状部材の底面部（第２面部）
２２、１２２ 第２の板状部材の側面部（第３面部）
３０、６０、１３０ 第１の補強部材
９０、９１、９２ 第２の補強部材
1, 41, 51, 61, 81, 101
12, 112 Side surface portion (third surface portion) of first plate-like member
20, 120
22, 122 Side surface portion (third surface portion) of second plate member
30, 60, 130
Claims (8)
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、該第１面部に対向し、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部と第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有するとともに前記第１面部と前記第２面部との間において前記両側の第３面部を連結する第１連結部を有し、
該第１連結部は、平板状に形成されて前記フレームの長手方向に沿って延び、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第１面部と前記第２面部の距離に対する前記第１面部と該第１連結部の距離の割合が５％以上２０％以下の範囲内となるように設けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。 A vehicle frame structure comprising a part of a vehicle body and having a frame formed in a closed cross-sectional shape,
The frame includes a first surface portion on which a force in the compression direction acts when a load is applied from the outside, a second surface portion on which the force in the tensile direction acts on the first surface portion, and a first surface portion of the frame. Between the first surface portion and the second surface portion, the second surface portion is located between the first surface portion and the second surface portion, and has third surface portions on both sides forming corners between the first surface portion and the second surface portion. A first connecting portion for connecting the third surface portions on both sides;
First connecting portion extends along the longitudinal direction of the frame is formed in a flat plate shape, the first surface portion with respect to the distance of the second face and the first face in the longitudinal direction and the direction perpendicular to the frame And the ratio of the distance between the first connecting portions is in the range of 5% or more and 20% or less,
A vehicle frame structure characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。 The first connecting portion is provided substantially parallel to the first surface portion.
The vehicle frame structure according to claim 1.
前記第２連結部は、前記フレームの長手方向と直交する方向において前記第１面部に対して略垂直方向に延びている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用フレーム構造。 The frame includes a second connecting portion that connects the first surface portion and the first connecting portion;
The second connecting portion extends in a direction substantially perpendicular to the first surface portion in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the frame.
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the vehicle frame structure is a vehicle frame structure.
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用フレーム構造。 The frame includes the second connecting part provided to connect the third surface part on both sides of the first surface part and the central side between the third surface parts on both sides to the first connecting part. Yes,
The vehicle frame structure according to claim 3.
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用フレーム構造。 The frame includes the second connecting portion provided so as to connect the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion, respectively.
The vehicle frame structure according to claim 3.
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用フレーム構造。 The frame includes the second connecting portion provided so as to connect a center side between the third surface portions on both sides of the first surface portion with the first connecting portion.
The vehicle frame structure according to claim 3.
前記第１連結部は、両側の前記第３面部における前記曲線部と前記直線部との境界部どうしを連結するように設けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。 The corner portions on both sides formed between the first surface portion and the third surface portions on both sides are each formed by a curved portion extending in a curved shape in the cross section of the frame, and the curve in the third surface portion. A portion adjacent to the portion is formed by a straight portion extending linearly in the cross section of the frame;
The first connecting portion is provided so as to connect the boundary portions between the curved portion and the straight portion in the third surface portion on both sides.
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the vehicle frame structure is a vehicle frame structure.
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。 The frame is a center pillar that is positioned between front and rear door openings provided on the side surface of the vehicle body and extends in the vertical direction of the vehicle body.
The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the vehicle frame structure is a vehicle frame structure.
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