JP2011016408A - Frame structure for vehicle - Google Patents
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Abstract
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に関する。 The present invention relates to a tubular vehicle frame structure that constitutes a part of a vehicle body and generates a bending deformation due to a load acting upon a vehicle collision.
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 bending drag characteristics when bending deformation occurs for the side sill provided with the reinforcement described above and the side sill not provided with the reinforcement are respectively 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及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 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、前記コーナー部及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 technique 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.
ところで、本発明者は、より高い曲げ抗力を発揮する車両用フレームを開発するにあたり、先ずは、管状のフレームにおいて曲げ変形が発生するメカニズムについて、特許文献３と同様に解析、検討を行った。 By the way, in developing a vehicle frame that exhibits higher bending resistance, the inventor first analyzed and examined the mechanism of bending deformation in a tubular frame in the same manner as in Patent Document 3.
ここで、本発明者は、図２４（ａ）に示す管状の車両用フレーム１００の上面部１００ａに向かって、長手方向と直交する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１００の挙動をＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によりシミュレーション解析した。 Here, the inventor of the vehicle frame 100 when a load is applied to the upper surface portion 100a of the tubular vehicle frame 100 shown in FIG. The behavior was analyzed by simulation using CAE (Computer Aided Engineering).
図２４は、車両用フレーム１００の上面部１００ａに向かって直交断面方向上方から荷重を付加した時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２５は、車両用フレームの屈曲部における閉断面の形状を示している。ここで、図２４、図２５では、曲げ変形の進行の過程を同図（ａ）〜（ｄ）の順に示している。また、図２４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。 FIG. 24 is a perspective view showing the result of simulation analysis of the behavior when a load is applied from above in the orthogonal cross-section direction toward the upper surface portion 100a of the vehicle frame 100, and FIG. The shape of a closed section is shown. Here, in FIG. 24 and FIG. 25, the progress of bending deformation is shown in the order of FIGS. Further, in FIG. 24, the magnitude of the deformation amount of each part is shown by color shading, and the larger the deformation amount, the darker the color.
図２４、図２５に示す解析結果から、本発明者は、車両用フレーム１００の曲げ変形初期において、上面部１００ａと側面部１００ｂとの間に形成したコーナー部１００ｃ、１００ｄの頂点Ｐ（図２５参照）が、屈曲部で大きく断面外向きに変位し、コーナー部１００ｃ、１００ｄ及びその周辺の領域（例えば、側面部１００ｂ）が断面外向きに大きく突出するような面外変形が発生していることを確認した。 From the analysis results shown in FIGS. 24 and 25, the present inventor has obtained the apex P of the corner portions 100c and 100d formed between the upper surface portion 100a and the side surface portion 100b in the initial stage of bending deformation of the vehicle frame 100 (FIG. 25). Is greatly displaced outward in the cross-section at the bent portion, and out-of-plane deformation is generated such that the corner portions 100c and 100d and the surrounding area (for example, the side surface portion 100b) protrude greatly outward in the cross-section. It was confirmed.
そして、本発明者は、このような屈曲部での面外変形を抑制することにより、曲げ抗力の向上を図れ、ひいては曲げ変形の進行を抑制できることも確認した。 The inventor has also confirmed that by suppressing such out-of-plane deformation at the bent portion, it is possible to improve the bending resistance and thus suppress the progress of the bending deformation.
ここで、前記特許文献１、２について見てみると、いずれもフレームの曲げ変形時における屈曲部の挙動に関しては全く言及がなされておらず、フレームの曲げ抗力を十分に高めるにはさらなる改善の余地がある。 Here, looking at the Patent Documents 1 and 2, there is no mention of the behavior of the bent portion at the time of bending deformation of the frame, and further improvement is required to sufficiently increase the bending resistance of the frame. There is room.
例えば、前記前記特許文献１、２では、上述したように、リインホースメントや中空空間をいずれもサイドシルのインナパネルに備えることとしているが、実際に車両衝突（特に側突）が発生してサイドシルに曲げ変形が生じると、インナパネルは、折れ曲がりの外周側となり、長手方向両端から引張方向の力を受ける。 For example, in the Patent Documents 1 and 2, as described above, both the reinforcement and the hollow space are provided in the inner panel of the side sill, but a vehicle collision (particularly a side collision) actually occurs and the side sill is generated. When bending deformation occurs, the inner panel becomes the outer peripheral side of the bending, and receives a force in the tensile direction from both ends in the longitudinal direction.
前記特許文献３や本発明者による解析結果によれば、フレームに曲げ変形が発生した時に引張方向の力を受ける側の曲げ抗力が高められていたとしても、フレーム全体の曲げ抗力を最大限に高めることはできない。 According to the above-mentioned Patent Document 3 and the analysis results by the present inventor, even when the bending resistance on the side receiving the force in the tensile direction when the bending deformation occurs in the frame, the bending resistance of the entire frame is maximized. It cannot be increased.
従って、前記特許文献１、２に開示されたフレーム構造では、リインホースメントや中空空間の位置の観点から、フレームの曲げ抗力を十分高めることはできない。 Therefore, in the frame structures disclosed in Patent Documents 1 and 2, the bending resistance of the frame cannot be sufficiently increased from the viewpoint of the position of the reinforcement and the hollow space.
また、前記特許文献３では、フレームの曲げ抗力向上に寄与する領域を特定し、その領域のみを肉厚にして軽量化を図ったものであるが、実際、車両衝突時等に発生する荷重は極めて大きいものであり、上記領域を肉厚にしただけでは十分満足する曲げ抗力が得られず、その効果には限界がある。そこで、曲げ抗力の向上の観点からさらなる肉厚化を図ることも考えられるが、この場合、性能重量効率の低下を招いてしまう。 Further, in Patent Document 3, an area that contributes to an improvement in the bending resistance of the frame is specified, and only that area is thickened to reduce the weight. However, in reality, the load generated at the time of a vehicle collision or the like is It is extremely large, and sufficient bending resistance cannot be obtained simply by increasing the thickness of the region, and its effect is limited. Therefore, it is conceivable to further increase the thickness from the viewpoint of improving the bending resistance, but in this case, the performance weight efficiency is reduced.
この発明は、高い性能重量効率を実現しつつ、曲げ変形初期における屈曲部での面外変形をより効果的に抑制することで、曲げ抗力特性をより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。 The present invention provides a vehicle frame structure capable of further improving bending resistance characteristics by effectively suppressing out-of-plane deformation at a bent portion in the initial stage of bending deformation while realizing high performance and weight efficiency. The purpose is to do.
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、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、前記第１、第２面部の間に配設された壁面部とを有し、前記第１面部と前記壁面部との間には、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、該基部から突出して、前記フレーム本体に結合される複数の凸部とを一体に形成した機能板を備えており、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るものである。 The frame structure for a vehicle according to the present invention is a tubular frame structure that constitutes a part of a vehicle body and generates a bending deformation due to a load acting upon a vehicle collision, and the frame main body is compressed in the compression direction when the load acts. A first surface portion on which the force acts, a second surface portion on which a force in the tensile direction acts, and a wall surface portion disposed between the first and second surface portions, the first surface portion and the wall surface A corner portion is formed between the base portion, and a region including the corner portion includes a base portion separated from the frame main body and a plurality of convex portions protruding from the base portion and coupled to the frame main body. A functional plate integrally formed is provided, and a plurality of the convex portions are arranged in the longitudinal direction of the frame and a plurality of the convex portions are arranged in an orthogonal cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction.
この構成によれば、フレーム本体の圧縮方向の力を受ける第１面部のコーナー部を含む領域に複数の凸部を形成した機能板を配設し、複数の凸部を車両用フレームの長手方向及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、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。
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、曲げ抗力特性の向上を図れることから、曲げ抗力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）を向上させることができる。
According to this configuration, the functional plate in which the plurality of convex portions are formed in the region including the corner portion of the first surface portion that receives the force in the compression direction of the frame body is disposed, and the plurality of convex portions are arranged in the longitudinal direction of the vehicle frame And by arranging in the orthogonal cross-sectional direction, the out-of-plane deformation at the bent portion in 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.
Furthermore, in this case, since the bending resistance characteristics can be improved while suppressing the increase in the thickness of the frame main body and the functional plate, the performance weight efficiency in the bending resistance characteristics (the bending resistance of the vehicle frame / the entire vehicle frame). Weight) can be improved.
この発明の一実施態様においては、前記凸部が、前記長手方向及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。 In one embodiment of the present invention, 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 mutually connected. The convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction have an overlap in the longitudinal direction, and the convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction have an overlap in the longitudinal direction.
この構成によれば、長手方向及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 this configuration, a linearly continuous base portion is not formed in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction. For this reason, when a load is applied to the vehicle frame, it is possible to prevent folds (begins of folding) from being formed in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction of the base portion, thereby promoting the out-of-plane deformation at the bent portion.
この発明の一実施態様においては、前記機能板に、前記長手方向に亘って前記フレーム本体の第１面部に結合されるフランジ部を形成したものである。 In one embodiment of the present invention, the functional plate is formed with a flange portion coupled to the first surface portion of the frame body over the longitudinal direction.
この構成によれば、車両用フレームの曲げ変形時に機能板がフレーム本体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、機能板による面外変形抑制機能をより安定化させることができる。 According to this structure, it can prevent reliably that a function board peels from a flame | frame main body at the time of the bending deformation of a vehicle frame. For this reason, the out-of-plane deformation suppressing function by the frame main body and the function plate can be further stabilized.
この発明の一実施態様においては、前記凸部が、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 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、前記凸部が、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, the structure constituted by the frame body and the functional plate Stiffness 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.
この発明によれば、フレーム本体の圧縮方向の力を受ける第１面部のコーナー部を含む領域に複数の凸部を形成した機能板を配設し、複数の凸部を車両用フレームの長手方向及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、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。
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、曲げ抗力特性の向上を図れることから、曲げ抗力特性における性能重量効率を向上させることができる。
According to the present invention, the functional plate having a plurality of convex portions formed in the region including the corner portion of the first surface portion that receives the force in the compression direction of the frame body is disposed, and the plurality of convex portions are arranged in the longitudinal direction of the vehicle frame. And by arranging in the orthogonal cross-sectional direction, the out-of-plane deformation at the bent portion in 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.
Furthermore, in this case, since the bending resistance characteristics can be improved while suppressing the increase in the thickness of the frame body and the functional plate, the performance weight efficiency in the bending resistance characteristics can be improved.
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９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、矩形管状のフレーム本体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 9 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, the vehicle frame 1 according to this embodiment includes a rectangular tubular frame body 11 and two functional plates 12 extending in the longitudinal direction of the vehicle frame 1. 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.
フレーム本体１１は、その長手方向と直交する直交断面方向の形状が、図２に示すように略矩形状をなしており、第１面部１１ａと、該第１面部１１ａと対向する位置にある第２面部１１ｂと、第１、第２面部１１ａ、１１ｂの間に配設された壁面部としての第３、第４面部１１ｃ、１１ｄとを有している。 As shown in FIG. 2, the frame main body 11 has a substantially rectangular shape in a cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction, and the first surface portion 11a and the first surface portion 11a are in positions opposite to the first surface portion 11a. It has the 2nd surface part 11b, and the 3rd, 4th surface part 11c, 11d as a wall surface part arrange | positioned between the 1st, 2nd surface parts 11a, 11b.
また、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。このコーナー部１１ｅ〜１１ｈ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。 Further, corner portions 11e to 11h are formed between the first to fourth surface portions 11a to 11d. Among these corner portions 11e to 11h, a functional plate 12 is disposed in an inner peripheral region including the corner portions 11e and 11f between the first surface portion 11a and the third and fourth surface portions 11c and 11d. Yes.
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、車両用フレーム１の直交断面方向において、コーナー部１１ｅ、１１ｆ及びその周辺の第３、第４面部１１ｃ、１１ｄの一部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１２ｃ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 of the vehicle frame 1, the corner portions 11 e and 11 f and the third and fourth surface portions 11 c and 11 d around the corner portions 11 e and 11 f. It extends over a part of. A part of the functional plate 12 is integrally formed with a base portion 12a spaced from the frame body 11 and a plurality of convex portions 12b protruding from the base portion 12a and having a flat surface portion 12c at the tip.
また、機能板１２には、フレーム本体１１の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１１ｃ、１１ｄ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、フランジ部１２ｅが第３、第４面部１１ｃ、１１ｄにそれぞれ長手方向に亘って結合されている。 In addition, planar flange portions 12 d and 12 e are formed on the functional plate 12 at both ends of the frame main body 11 in the orthogonal cross-sectional direction. In the functional plate 12, the flat surface portion 12c of each convex portion 12b is coupled to the third and fourth surface portions 11c and 11d 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 and the flange portion 12e is coupled to the third and fourth surface portions 11c and 11d in the longitudinal direction.
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の長手方向及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 12 b, 12 b,... Of the functional plate 12 has a truncated pyramid shape in which the flat portion 12 c forms a quadrangle, and the longitudinal direction and 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。 Further, 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 an orthogonal cross-sectional direction. 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、長手方向及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、及び荷重エネルギー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によりシミュレーション解析した。
Next, a bending drag characteristic and a load energy absorption characteristic when a load is applied to the vehicle frame 1 and bent are described with reference to FIGS.
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.
図４（ａ）は、車両用フレーム１の曲げ抗力特性、荷重エネルギー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）、及び折れ曲がりにより吸収できる荷重エネルギー（ここでは荷重エネルギー吸収量という）を算出し、これら最大荷重Ｆ′ｍａｘ、及びエネルギー吸収量を、それぞれ曲げ抗力特性、荷重エネルギー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 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、及び荷重エネルギー吸収量と圧子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の湾曲及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ー（荷重エネルギー吸収量）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。 In the graph shown in FIG. 5, load energy (load energy absorption) that can be absorbed by 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、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, FIG. 6 shows the process of bending deformation of the frame 1 in the order of FIGS. 7A, 7B, and 7C, and FIGS. In (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、及び荷重エネルギー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及びその両端のコーナー部１１ｅ、１１ｆ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 at both ends thereof are recessed, and the third and fourth surface portions 11c and 11d are deformed out of the plane outward in cross section. (Refer to 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、構造板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）。 At the same time as the out-of-plane deformation of the frame body 11, a bent portion appears in the structural plate 12 as shown in FIG. 7, and the out-of-plane deformation occurs there (see 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.
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。 In the present embodiment, the structure body 13 having a plurality of closed cross-sections 13a 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 as shown in FIG. Is formed. 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及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 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 at the position corresponding to the bent portion. High bending moment is exerted by the high moment of inertia of the cross section at 13.
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及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 newly generated in the second surface portion 11b, the load is applied to the second surface portion 11b that receives 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の長手方向及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.
このため、図５に示す最大荷重Ｆ′ｍａｘを図中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 shown by a two-dot chain line in the drawing, and as a result, the initial bending deformation until the bending deformation of the vehicle frame 1 proceeds rapidly (FIG. 5). 5) can be improved.
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、及び機能板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 equally 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、及び機能板１２は、屈曲部周辺の広範囲に亘って荷重Ｆのエネルギー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の荷重エネルギー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の曲げ抗力特性及び荷重エネルギー吸収特性の向上を図れることから、曲げ抗力特性、荷重エネルギー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 the 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.
ここで、車両用フレーム１において曲げ抗力特性が向上している点について着目すると、例えば車室の下部側方に配設されるサイドシルにこの車両用フレーム１を適用することができる。この場合、側突等によって車両側方から荷重が作用した際、より高い曲げ抗力を発揮させるために、機能板１２は、車外側に配設されるのが好ましい。 Here, paying attention to the point that the bending resistance characteristic is improved in the vehicle frame 1, for example, the vehicle frame 1 can be applied to a side sill disposed on the lower side of the passenger compartment. In this case, it is preferable that the functional plate 12 is disposed outside the vehicle in order to exert a higher bending resistance when a load is applied from the side of the vehicle due to a side collision or the like.
また、車両用フレーム１において荷重エネルギー吸収特性が向上している点について着目すると、例えば車両前突時等に車両前後方向に座屈変形することで荷重エネルギーを吸収するフロントサイドフレームにこの車両用フレーム１を適用することができる。 Further, when attention is paid to the point that the load energy absorption characteristic is improved in the vehicle frame 1, for example, the front side frame that absorbs the load energy by buckling deformation in the vehicle front-rear direction at the time of vehicle front collision or the like is used. Frame 1 can be applied.
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、長手方向及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 an adjacent one in the longitudinal direction, and has an overlap L2 in the longitudinal direction with an adjacent one in the orthogonal cross-sectional direction. In addition, 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ー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 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.
（第２実施形態）
なお、曲げ変形発生時に圧縮方向の力を受ける第１面部のコーナー部を含む領域に機能板を配設して、曲げ抗力特性の向上を図る場合、第３、第４面部に対応してフランジ部を形成することに必ずしも限定されない。例えば、図１０に示す車両用フレーム２の機能板２２のように、第１実施形態の機能板１２のフランジ部１２ｅに対応する部位を省略してもよい。
(Second Embodiment)
When a functional plate is disposed in an area including the corner portion of the first surface portion that receives a force in the compressive direction when bending deformation occurs, the flange corresponding to the third and fourth surface portions is improved when the bending resistance characteristic is improved. It is not necessarily limited to forming a part. For example, a portion corresponding to the flange portion 12e of the functional plate 12 of the first embodiment may be omitted as in the functional plate 22 of the vehicle frame 2 shown in FIG.
図１０に示す機能板２２では、機能板１２と同様、基部１２ａに対応する基部２２ａ、凸部１２ｂに対応する凸部２２ｂ、及びフランジ部１２ｄに対応するフランジ部２２ｄが形成されている。そして、凸部２２ｂは、平面部２２ｃで、第３、第４面部２１ｃ、２１ｄに結合され、フランジ部２２ｄは、フレーム本体２１の第１面部２２ａに結合されている。 In the functional plate 22 shown in FIG. 10, similarly to the functional plate 12, a base portion 22a corresponding to the base portion 12a, a convex portion 22b corresponding to the convex portion 12b, and a flange portion 22d corresponding to the flange portion 12d are formed. The convex portion 22 b is a plane portion 22 c and is coupled to the third and fourth surface portions 21 c and 21 d, and the flange portion 22 d is coupled to the first surface portion 22 a of the frame body 21.
また、本発明では、図１０に示すように、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とによって矩形管状のフレーム本体２１を形成してもよい。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の両端部とを結合することにより、フレーム本体２１が矩形管状をなしている。 Further, in the present invention, as shown in FIG. 10, a rectangular tubular frame body 21 is formed by a first panel member 21A having a U-shaped cross-sectional shape and a flat second panel member 21B. May be. 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, The frame main body 21 has a rectangular tubular shape by connecting 21i and both ends of 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１１ｇ、１１ｈに対応するコーナー部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４１ａ、４１ｂ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 corresponding to the corner portions 11g and 11h 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 41a and 41b.
（第３実施形態）
次に、図１１〜図１５に示す第３実施形態について説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係るフレーム構造を示す斜視図であり、図１２は、車両用フレーム３を直交断面方向で切断した時の断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る車両用フレーム３は、フレーム本体１１と、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄの略全面に亘って延びる２つの機能板３２とにより構成されている。なお、図１１〜図１５において、図１〜図９に示す第１実施形態と同様の構成要素については、同一の番号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment shown in FIGS. 11 to 15 will be described. FIG. 11 is a perspective view showing a frame structure according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view when the vehicle frame 3 is cut in an orthogonal cross-sectional direction. As shown in FIG. 11, the vehicle frame 3 according to this embodiment includes a frame body 11 and two functional plates 32 extending over substantially the entire third and fourth surface portions 11 c and 11 d. . 11 to 15, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態では、機能板３２が、垂直断面方向においてコーナー部１１ｅ、１１ｆからコーナー部１１ｇ、１１ｈに亘って延び、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄの内面側を覆っている。 In the present embodiment, the functional plate 32 extends from the corner portions 11e and 11f to the corner portions 11g and 11h in the vertical cross-sectional direction, and covers the inner surfaces of the third and fourth surface portions 11c and 11d.
そして、機能板３２には、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄから離間した基部３２ａと、該基部３２ａから突出した角錐台状の複数の凸部３２ｂとが一体に形成されている。 The function plate 32 is integrally formed with a base portion 32a spaced from the third and fourth surface portions 11c and 11d and a plurality of truncated pyramid-shaped convex portions 32b protruding from the base portion 32a.
また、機能板３２には、フレーム本体１１の直交断面方向の両端部に平面状のフランジ部３２ｄ、３２ｅが形成されている。機能板３２では、各凸部３２ｂの平面部３２ｃが第３、第４面部１１ｃ、１１ｄに結合されるとともに、フランジ部３２ｄがフレーム本体１１の第１面部１１ａ、フランジ部３２ｅが第２面部１１ｂにそれぞれ長手方向に亘って結合されている。 In addition, planar flange portions 32 d and 32 e are formed on the functional plate 32 at both ends of the frame main body 11 in the orthogonal cross-sectional direction. In the function plate 32, the flat surface portion 32c of each convex portion 32b is coupled to the third and fourth surface portions 11c, 11d, the flange portion 32d is the first surface portion 11a of the frame body 11, and the flange portion 32e is the second surface portion 11b. Are coupled to each other in the longitudinal direction.
また、機能板３２の各凸部３２ｂ、３２ｂ、…は、上述した各実施形態と同様直交断面方向及び長手方向において周期的に配列され、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、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している。 Further, the convex portions 32b, 32b,... Of the functional plate 32 are periodically arranged in the orthogonal cross-sectional direction and the longitudinal direction as in the above-described embodiments, and are adjacent to the one convex portion 32b in the longitudinal direction. And those that are adjacent to each other in the longitudinal direction and those that are adjacent to each other in the longitudinal direction.
次に、図１３〜図１５を参照しながら、車両用フレーム３に荷重を加えてこれを折り曲げた時の曲げ抗力特性、及び荷重エネルギー吸収特性について説明する。
本発明者は、第１実施形態の車両用フレーム１の場合と同様の方法により、車両用フレーム３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によりシミュレーション解析した。
Next, a bending drag characteristic and a load energy absorption characteristic when a load is applied to the vehicle frame 3 and bent will be described with reference to FIGS.
The present inventor conducted a simulation analysis by CAE of the behavior when a load F accompanying bending deformation is applied to the vehicle frame 3 by the same method as in the case of the vehicle frame 1 of the first embodiment.
図１３〜図１５を見てみると、車両用フレーム３に荷重Ｆが付加された直後には、車両用フレーム１の場合と同様、荷重Ｆが作用する中央部Ｏの屈曲部で主に面外変形が発生していることが分かる（図中の変形箇所α′参照）。 13 to 15, immediately after the load F is added to the vehicle frame 3, as in the case of the vehicle frame 1, the surface is mainly the bent portion of the central portion O where the load F acts. It can be seen that external deformation has occurred (see the deformation 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、構造板３２でも、図１４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）。 At the same time as the out-of-plane deformation of the frame body 11, a bent portion appears in the structural plate 32 as shown in FIG. 14, and the out-of-plane deformation occurs there (see the deformed portion β ′ in the figure).
ところが、本実施形態の場合も、やはりコーナー部１１ｅ、１１ｆの頂点Ｐ（図１５参照）が外側へ大幅に変位することが抑制されており、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, also in this embodiment, the vertex P (see FIG. 15) of the corner portions 11e and 11f is 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、図１５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３面部１１ｂに、閉断面の内側に向かって凹みが生じている。 And when FIG. 15 is seen, with the out-of-plane deformation | transformation of the corner parts 11e and 11f etc. being suppressed, the 3rd surface part 11b facing the 1st surface part 11a has a dent toward the inner side of a closed cross section. Yes.
このように、本実施形態においても、フレーム本体１１と機能板３２とにより、曲げ変形初期の屈曲部における面外変形が効果的に抑制されており、該屈曲部における曲げ抗力が向上している。 As described above, also in the present embodiment, the frame main body 11 and the functional plate 32 effectively suppress out-of-plane deformation at the bent portion at the initial stage of bending deformation, and the bending resistance at the bent portion is improved. .
ところで、本発明者は、特に第３、第４面部１１ｃ、１１ｄの略全域に亘って機能板３２を結合したことにより、車両用フレーム３の曲げ変形中期において、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄ、及び機能板３２がさらに広範囲で略均等に変形していることを見出した。 By the way, the present inventor particularly combines the functional plate 32 over substantially the entire area of the third and fourth surface portions 11c and 11d, so that the third and fourth surface portions 11c, It has been found that 11d and the functional plate 32 are deformed substantially uniformly over a wider range.
本実施形態では、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄにおいて、複数の凸部３２ｂをより広範囲に亘って結合することにより、第３、第４面部１１ｃ、１１ｄ、及び機能板３２がより広範囲で荷重Ｆのエネルギー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３の荷重エネルギー吸収特性をより向上させることができる。 In the present embodiment, in the third and fourth surface portions 11c and 11d, the third and fourth surface portions 11c and 11d and the functional plate 32 are expanded in a wider range by combining the plurality of convex portions 32b over a wider range. This contributes to energy absorption of the load F. Thereby, the load energy absorption characteristic of the vehicle frame 3 in the middle of bending deformation can be further improved.
（第４実施形態）
次に、図１６〜図２０に示す第４実施形態について説明する。図１６は、本発明の第４実施形態に係るフレーム構造を示す斜視図であり、図１７は、車両用フレーム４を直交断面方向で切断した時の断面図である。図１６に示すように、本実施形態に係る車両用フレーム４は、第１、第２パネル部材４１Ａ、４１Ｂからなり、第１〜第４面部４１ａ〜４１ｄを有するフレーム本体４１と、車両用フレーム４の長手方向に延びる２つの機能板４２とにより構成されている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment shown in FIGS. 16 to 20 will be described. FIG. 16 is a perspective view showing a frame structure according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a cross-sectional view when the vehicle frame 4 is cut in the orthogonal cross-sectional direction. As shown in FIG. 16, the vehicle frame 4 according to the present embodiment includes a frame main body 41 including first and second panel members 41 </ b> A and 41 </ b> B and having first to fourth surface portions 41 a to 41 d, and a vehicle frame. 4 and two functional plates 42 extending in the longitudinal direction.
第１、第２パネル部材４１Ａ、４１Ｂは、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）４１ａ、４１ｂと、第１、第２面部４１ａ、４１ｂの両側に連続する側面部４１ｃ１、４１ｄ１、４１ｃ２、４１ｄ２と、各両端部にて断面外向きに突出するフランジ部４１ｉ、４１ｊとが形成されている。 The first and second panel members 41A and 41B are U-shaped in the orthogonal cross-section direction, and the first and second surface portions (center surface portions) 41a and 41b and the first and second surface portions 41a, respectively. , 41b, side surface portions 41c1, 41d1, 41c2, and 41d2 that are continuous to both sides, and flange portions 41i and 41j that protrude outward in the cross-section at each end portion are formed.
これら２つの第１、第２パネル部材４１Ａ、４１Ｂを対向させ、その両端部に位置するフランジ部４１ｉ、４１ｊ同士を結合することにより、矩形管状のフレーム本体４１が形成されている。 These two first and second panel members 41A and 41B are opposed to each other, and the flange portions 41i and 41j located at both ends thereof are joined together to form a rectangular tubular frame body 41.
ここで、第１、第２パネル部材４１Ａ、４１Ｂを結合した時、各側面部４１ｃ１、４１ｄ１、４１ｃ２、４１ｄ２は、第１、第２面部４１ａ、４１ｂの間に配設される。そして、第１パネル部材４１Ａの側面部４１ｃ１と第２パネル部材４１Ｂの側面部４１ｃ２との組み合わせにより第３面部４１ｃが形成され、第１パネル部材４１Ａの側面部４１ｄ１と第２パネル部材４１Ｂの側面部４１ｄ２との組み合わせにより第４面部４１ｄが形成されている。 Here, when the first and second panel members 41A and 41B are coupled, the side surfaces 41c1, 41d1, 41c2, and 41d2 are disposed between the first and second surface portions 41a and 41b. The third surface portion 41c is formed by a combination of the side surface portion 41c1 of the first panel member 41A and the side surface portion 41c2 of the second panel member 41B, and the side surface portion 41d1 of the first panel member 41A and the side surface of the second panel member 41B. A fourth surface portion 41d is formed by a combination with the portion 41d2.
そして、第１〜第４面部４１ａ〜４１ｄの間には、コーナー部４１ｅ〜４１ｈが形成されており、第１面部４１ａと第３、第４面部４１ｃ、４１ｄとの間のコーナー部４１ｅ、４１ｆを含む領域には、機能板４２が配設されている。 Corner portions 41e to 41h are formed between the first to fourth surface portions 41a to 41d, and the corner portions 41e and 41f between the first surface portion 41a and the third and fourth surface portions 41c and 41d. A functional plate 42 is disposed in the region including the.
この機能板４２は、直交断面方向において、コーナー部４１ｅ、４１ｆ、第１パネル部材４１Ａの側面部４１ｃ１、４１ｄ１、及びフランジ部４１ｉ、４１ｊに亘って延びている。そして、機能板４２には、第３、第４面部４１ｃ、４１ｄから離間した基部４２ａと、該基部４２ａから突出した複数の凸部４２ｂとが一体に形成されている。 The functional plate 42 extends across the corner portions 41e and 41f, the side surface portions 41c1 and 41d1 of the first panel member 41A, and the flange portions 41i and 41j in the orthogonal cross-sectional direction. The functional plate 42 is integrally formed with a base portion 42a spaced from the third and fourth surface portions 41c and 41d and a plurality of convex portions 42b protruding from the base portion 42a.
また、機能板４２には、直交断面方向の両端部に平面状のフランジ部４２ｄ、４２ｅが形成されている。機能板４２では、各凸部４２ｂの平面部４２ｃがコーナー部４１ｅ、４１ｆ近傍で第３、第４面部４１ｂ、４１ｃに結合されている。そして、本実施形態では、フランジ部４２ｄがフレーム本体４１の第１面部４１ａに結合される一方、フランジ部４２ｅがフランジ部４１ｉ、４１ｊの間に挟まれた状態で結合されている。 Further, the functional plate 42 is formed with flat flange portions 42d and 42e at both ends in the orthogonal cross-sectional direction. In the functional plate 42, the flat portion 42c of each convex portion 42b is coupled to the third and fourth surface portions 41b and 41c in the vicinity of the corner portions 41e and 41f. In the present embodiment, the flange portion 42d is coupled to the first surface portion 41a of the frame body 41, while the flange portion 42e is coupled in a state of being sandwiched between the flange portions 41i and 41j.
また、機能板４２の各凸部４２ｂ、４２ｂ、…は、長手方向及び直交断面方向において周期的に配列され、その１つの凸部４２ｂ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いる。 In addition, the convex portions 42b, 42b,... Of the functional plate 42 are periodically arranged in the longitudinal direction and the orthogonal cross-sectional direction, and overlap each other in the orthogonal cross-sectional direction with the one convex portion 42b adjacent to the longitudinal direction. And those that are adjacent to each other in the cross-sectional direction are overlapped with each other in the longitudinal direction.
次に、図１８〜図２０を参照しながら、車両用フレーム４に荷重を加えてこれを折り曲げた時の曲げ抗力特性、及び荷重エネルギー吸収特性について説明する。
本発明者は、第１実施形態の車両用フレーム１の場合と同様の方法により、車両用フレーム４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によりシミュレーション解析した。
Next, a bending drag characteristic and a load energy absorption characteristic when a load is applied to the vehicle frame 4 and the vehicle frame 4 is bent will be described with reference to FIGS.
The present inventor conducted a simulation analysis by CAE of the behavior when a load F accompanied by bending deformation is applied to the vehicle frame 4 by the same method as that for the vehicle frame 1 of the first embodiment.
図１８〜図２０を見てみると、車両用フレーム４に荷重Ｆが付加された直後には、車両用フレーム１の場合と同様、荷重Ｆが作用する中央部Ｏの屈曲部で主に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４１ａ及びその両端のコーナー部４１ｅ、４１ｆやフランジ部４１ｉ、４１ｊに凹みが生じ、第３、第４面部４１ｃ、４１ｄ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）。 18 to 20, immediately after the load F is added to the vehicle frame 4, as in the case of the vehicle frame 1, the surface is mainly the bent portion of the central portion O where the load F acts. It can be seen that external deformation has occurred. For example, in the bent portion, the first surface portion 41a to which the load F directly acts and the corner portions 41e and 41f and the flange portions 41i and 41j at both ends thereof are recessed, and the third and fourth surface portions 41c and 41d face outward in cross section. (See the deformation part α ″ in the figure).
また、このフレーム本体４１の面外変形と同時に、構造板４２でも、図１９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 main body 41, a bent portion appears in the structural plate 42 as shown in FIG. 19, and the out-of-plane deformation occurs there (see the deformed portion β ″ in the figure).
そして、図２０を見ると、コーナー部４１ｅ、４１ｆ等の面外変形が抑制されることに伴い、第１面部４１ａと対向する第２面部４１ｂでは、断面内向きの凹みが新たに生じている。 And when FIG. 20 is seen, with the 2nd surface part 41b which opposes the 1st surface part 41a with the out-of-plane deformation | transformation of the corner parts 41e and 41f etc., the dent inside a cross section newly arises. .
ここで、本発明者は、図１８〜図２０に示す解析結果から、機能板４２の一端側のフランジ部４２ｅ、及びフレーム本体４１のフランジ部４１ｉ、４１ｊ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１８〜図２０では、フランジ部４１ｉ、４１ｊ、４２ｅにより、コーナー部４１ｅ、４１ｆ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４１ｃ、４１ｄ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 FIGS. 18 to 20, the present inventor shows that the flange portion 42e on one end side of the functional plate 42 and the flange portions 41i and 41j of the frame body 41 are in the bent portion at the initial stage of bending deformation. It was found that out-of-plane deformation was suppressed. In FIGS. 18 to 20, the flange portions 41i, 41j, and 42e prevent the vertexes P of the corner portions 41e and 41f from being greatly displaced outward, and further, the cross sections of the third and fourth surface portions 41c and 41d. Outward large out-of-plane deformation is suppressed.
そして、本実施形態では、機能板４２のフランジ部４２ｅを、フレーム本体４１のフランジ部４１ｉ、４１ｊとの間に挟んで結合していることにより、フレーム本体４１と機能板４２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 42e of the functional plate 42 is sandwiched and coupled between the flange portions 41i and 41j of the frame main body 41, so that the coupling between the frame main body 41 and the functional plate 42 is strong. Thus, the out-of-plane deformation at the bent portion is more effectively suppressed by the cooperation of the both.
さらに、本実施形態では、上述した各実施形態と同様、フレーム本体４１と機能板４２とにより構成された構造体１３（図９参照）によっても、前記屈曲部における面外変形が抑制されている。 Further, in this embodiment, as in the above-described embodiments, out-of-plane deformation at the bent portion is also suppressed by the structure 13 (see FIG. 9) configured by the frame body 41 and the functional plate 42. .
また、本発明者は、上述した各実施形態と同様、車両用フレーム４の曲げ変形中期において、第３、第４面部４１ｃ、４１ｄ、及び機能板４２が前記屈曲部の周辺で略均等に変形し、該屈曲部周辺の広範囲に亘って荷重Ｆのエネルギー吸収に寄与していることを見出した。 Further, like the above-described embodiments, the present inventor has deformed the third and fourth surface portions 41c and 41d and the functional plate 42 substantially uniformly around the bent portion in the middle of bending deformation of the vehicle frame 4. And it discovered that it contributed to the energy absorption of the load F over the wide range around this bending part.
本実施形態では、機能板４２の一端側を、フレーム本体４１のフランジ部４１ｉ、４１ｊ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４１と機能板４２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 embodiment, one end side of the functional plate 42 is sandwiched and coupled between the flange portions 41i and 41j of the frame main body 41, so that out-of-plane deformation in the bent portion at the initial stage of bending deformation is reduced with the function of the frame main body 41. It can suppress more effectively by cooperation with the board 42, and can improve a bending resistance characteristic.
また、第３、第４面部４１ｃ、４１ｄに対して複数の凸部４２ｂが結合されていることにより、車両用フレーム４の荷重エネルギー吸収特性を向上させることもできる。 Moreover, the load energy absorption characteristics of the vehicle frame 4 can be improved by connecting the plurality of convex portions 42b to the third and fourth surface portions 41c and 41d.
（第５実施形態）
なお、本発明では、図２１に示す車両用フレーム５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５１Ａと、平板状の第２パネル部材５１Ｂとによってフレーム本体５１を形成し、機能板５２の一端側を、フランジ部５１ｉと第２パネル部材５１Ｂの端部との間に挟んで結合するようにしてもよい。
(Fifth embodiment)
In the present invention, as in the vehicle frame 5 shown in FIG. 21, the frame main body 51 includes a first panel member 51 </ b> A having a U-shaped cross-sectional shape and a flat second panel member 51 </ b> B. , And one end side of the functional plate 52 may be sandwiched and coupled between the flange portion 51i and the end portion of the second panel member 51B.
第１パネル部材５１Ａには、その両端部にて断面外向きに突出するフランジ部５１ｉ、５１ｉが形成されており、第１パネル部材５１Ａと第２パネル部材５１Ｂとを対向させ、フランジ部５１ｉ、５１ｉと第２パネル部材５１Ｂ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５１が形成されている。 The first panel member 51A is formed with flange portions 51i and 51i projecting outward in cross section at both ends thereof. The first panel member 51A and the second panel member 51B are opposed to each other, and the flange portions 51i, A rectangular tubular frame main body 51 is formed by connecting both ends of 51i and the second panel member 51B.
本実施形態では、第１パネル部材５１Ａにおいて、第１面部（中央面部）５１ａと、その両側に連続する第３、第４面部（側面部）５１ｃ、５１ｄと、フランジ部５１ｉとが形成され、第１面部５１ａと、第３、第４面部５１ｃ、５１ｄとの間には、コーナー部５１ｅ、５１ｆが形成されている。 In the present embodiment, in the first panel member 51A, a first surface portion (center surface portion) 51a, third and fourth surface portions (side surface portions) 51c and 51d continuous on both sides thereof, and a flange portion 51i are formed. Corner portions 51e and 51f are formed between the first surface portion 51a and the third and fourth surface portions 51c and 51d.
また、第２パネル部材５１Ｂにおいては、第２面部５１ｂが形成され、第１、第２パネル部材５１Ａ、５１Ｂの結合により、コーナー部５１ｇ、５１ｈが形成されている。ここで、第１、第２パネル部材５１Ａ、５１Ｂを結合した時、第３、第４面部５１ｃ、５１ｄは、第１、第２面部５１ａ、５１ｂの間に配設される。 Further, in the second panel member 51B, a second surface portion 51b is formed, and corner portions 51g and 51h are formed by coupling the first and second panel members 51A and 51B. Here, when the first and second panel members 51A and 51B are coupled, the third and fourth surface portions 51c and 51d are disposed between the first and second surface portions 51a and 51b.
そして、本実施形態では、２つの機能板５２が、垂直断面方向において、コーナー部５１ｅ、５１ｆからコーナー部５１ｇ、５１ｈに亘って延び、第３、第４面部５１ｃ、５１ｄの内面側を覆っている。 In the present embodiment, the two functional plates 52 extend from the corner portions 51e and 51f to the corner portions 51g and 51h in the vertical cross-sectional direction, and cover the inner surfaces of the third and fourth surface portions 51c and 51d. Yes.
この機能板５２には、フレーム本体５１及び第３、第４面部５１ｃ、５１ｄから離間した基部５２ａと、該基部５２ａから突出した角錐台状の複数の凸部５２ｂとが形成されている。 The functional plate 52 is formed with a base portion 52a spaced from the frame body 51 and the third and fourth surface portions 51c and 51d, and a plurality of truncated pyramid-shaped convex portions 52b protruding from the base portion 52a.
また、機能板５２には、直交断面方向の両端部に平面状のフランジ部５２ｄ、５２ｅが形成されている。機能板５２では、各凸部５２ｂの平面部５２ｃが第３、第４面部５１ｃ、５１ｄに結合されている。そして、フランジ部５２ｄがフレーム本体５１の第１面部５１ａに結合される一方、フランジ部５２ｅが、フランジ部５２ｉ、５２ｊの間に挟まれた状態で結合されている。 The functional plate 52 has planar flange portions 52d and 52e formed at both ends in the orthogonal cross-section direction. In the function plate 52, the planar portion 52c of each convex portion 52b is coupled to the third and fourth surface portions 51c and 51d. The flange portion 52d is coupled to the first surface portion 51a of the frame body 51, while the flange portion 52e is coupled in a state of being sandwiched between the flange portions 52i and 52j.
（第６実施形態）
また、上述した各実施形態では、機能板の凸部がいず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２２に示す車両用フレーム５′の機能板５２′のように、凸部６２ｂを、その平面部６２ｃが円形をなすように円錐台状に形成してもよい。なお、図２２において、図２１に示す第５実施形態と同様の構成要素については、同一の番号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the convex part of a functional board is all formed in the truncated pyramid shape, this invention is not necessarily limited to this. For example, like the functional plate 52 ′ of the vehicle frame 5 ′ shown in FIG. 22, the convex portion 62 b may be formed in a truncated cone shape so that the flat surface portion 62 c forms a circle. In FIG. 22, the same components as those of the fifth embodiment shown in FIG.
本実施形態では、機能板５２′において、大多数が円錐台状の凸部６２ｂ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５２ｂが形成されている。この場合、凸部５２ｂでは溶接による結合がなされる一方、凸部６２ｂ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 52 ′ is a truncated cone-shaped convex portion 62 b, but the truncated pyramid-shaped convex portion 52 b is formed for one row in the longitudinal direction. In this case, the convex portion 52b is coupled by welding, while the convex portion 62b 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６２ｂ、６２ｂ、…は、図２３に示すように、その１つの凸部６２ｂ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、長手方向及び垂直断面方向に直線状に連続した基部６２ａ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. 23, the protrusions 62b, 62b,... Overlap with one adjacent to the protrusion 62b in the longitudinal direction in the orthogonal cross-sectional direction and are orthogonal to each other. A base portion 62a that is overlapped in the longitudinal direction with those adjacent to each other in the cross-sectional direction and 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６２ｂとすることで、凸部６２ｂ間には、角錐台状の場合に比べて図２３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６２ａを形成するようにすれば、フレーム本体５１と機能板５２′とにより構造体１３を形成した時、基部６２ａ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 62b as in the present embodiment, a larger gap is formed between the convex portions 62b as shown in FIG. 23 than in the case of the truncated pyramid shape. Here, if the base 62a is formed in the gap, when the structure 13 is formed by the frame main body 51 and the functional plate 52 ', the rigidity of the structure 13 is obtained by having a flat portion on the base 62a 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、円形のいず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。 Note that whether the shape of the flat portion of the convex portion is polygonal or circular may be appropriately selected depending on the method of coupling the convex portion to the frame body, the degree of rigidity required for the structure 13, and the like. .
ところで、上述した第１〜第３実施形態では、機能板をいずれもフレーム本体の内周側に配設することとしたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、フレーム本体の外周側に配設してもよい。 In the first to third embodiments described above, the functional plates are all disposed on the inner peripheral side of the frame main body. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the outer periphery of the frame main body is not limited thereto. You may arrange in the side.
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、壁面部は、第３面部１１ｃ、２１ｃ、４１ｃ、５１ｃ、第４面部１１ｄ、２１ｄ、４１ｄ、５１ｄ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 wall surface portion of the present invention corresponds to the third surface portions 11c, 21c, 41c, 51c, the fourth surface portions 11d, 21d, 41d, 51d,
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.
１、２、３、４、５、５′…車両用フレーム
１１、２１、４１、５１…フレーム本体
１１ａ、２１ａ、４１ａ、５１ａ…第１面部
１１ｂ、２１ｂ、４１ｂ、５１ｂ…第２面部
１１ｃ、２１ｃ、４１ｃ、５１ｃ…第３面部
１１ｄ、２１ｄ、４１ｄ、５１ｄ…第４面部
１１ｅ、１１ｆ、２１ｅ、２１ｆ、４１ｅ、４１ｆ、５１ｅ、５１ｆ…コーナー部
１２、２２、３２、４２、５２、５２′…機能板
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ…基部
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ…凸部
１２ｄ、２２ｄ、３２ｄ、４２ｄ、５２ｄ…フランジ部
1, 2, 3, 4, 5, 5 '... frame 11, 21, 41, 51 for vehicle 11a, 21a, 41a, 51a ... 1st surface part 11b, 21b, 41b, 51b ... 2nd surface part 11c, 21c, 41c, 51c ... 3rd surface part 11d, 21d, 41d, 51d ... 4th surface part 11e, 11f, 21e, 21f, 41e, 41f, 51e, 51f ... Corner part 12, 22, 32, 42, 52, 52 ' ... Functional plates 12a, 22a, 32a, 42a, 52a, 62a ... Base parts 12b, 22b, 32b, 42b, 52b, 62b ... Projections 12d, 22d, 32d, 42d, 52d ... Flange parts
Claims (5)
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、
前記第１、第２面部の間に配設された壁面部とを有し、
前記第１面部と前記壁面部との間には、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、
該基部から突出して、前記フレーム本体に結合される複数の凸部とを一体に形成した機能板を備えており、
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,
The frame body has a first surface portion on which a force in the compression direction acts when the load is applied,
A second surface portion on which a force in the tensile direction acts;
A wall surface portion disposed between the first and second surface portions,
A corner portion is formed between the first surface portion and the wall surface portion,
In the region including the corner portion, a base portion separated from the frame main body,
Protruding from the base, comprising a functional plate integrally formed with a plurality of protrusions coupled to the frame body,
A plurality of the convex portions are arranged in the longitudinal direction of the frame,
A plurality of vehicle frame structures arranged in a cross-sectional direction orthogonal to the longitudinal direction.
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
請求項１記載の車両用フレーム構造。 The convex portions are formed so as 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
2. The vehicle frame structure according to claim 1, wherein the convex portions adjacent to each other in the orthogonal cross-sectional direction overlap each other in the longitudinal direction.
請求項１または２記載の車両用フレーム構造。 The frame structure for a vehicle according to claim 1, wherein a flange portion coupled to the first surface portion of the frame main body is formed in the functional plate over the longitudinal direction.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用フレーム構造。 4. 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. 5.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用フレーム構造。 4. 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. 5.
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