車両用フレーム構造
【課題】重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を高めることができる車両用フレーム構造を提供する。
【解決手段】閉断面状に形成されたフレーム本体１０を備えた車両用フレーム構造において、フレーム本体の第１面部１１ｃと第３面部１１ａ、１１ｂとの間に形成される稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側に、フレーム本体から離間した状態で延在する基部２１と、基部からフレーム本体に向けて突出してフレーム本体と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が備えられ、複数の凸部は、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向に配列され、補強板は、少なくとも１つの前記凸部が第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が第３面部に結合され、フレーム本体に取り付けられている。
【解決手段】閉断面状に形成されたフレーム本体１０を備えた車両用フレーム構造において、フレーム本体の第１面部１１ｃと第３面部１１ａ、１１ｂとの間に形成される稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側に、フレーム本体から離間した状態で延在する基部２１と、基部からフレーム本体に向けて突出してフレーム本体と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が備えられ、複数の凸部は、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向に配列され、補強板は、少なくとも１つの前記凸部が第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が第３面部に結合され、フレーム本体に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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フレーム本体内に補強板が取り付けられた車両用フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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サイドシルやピラー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、閉断面状のフレーム本体内に補強板を取り付けて該フレーム本体を補強するようにしたものも知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、アウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたサイドシルの内部のインナパネル側に、該インナパネルの上角部付近にインナパネルとの間にサイドシルの長手方向に延びる複数の閉断面部を形成する補強板を取り付けて、サイドシルを補強するようにしたものが開示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、アウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたセンタピラーの内部のアウタパネル側に、該アウタパネルに沿って両側部が配設されるとともに中間部がインナパネルに向かって突出してアウタパネルとの間にセンタピラーの長手方向に延びる閉断面部を形成する補強板を取り付けて、センタピラーを補強するようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１３７６６号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１及び前記特許文献２に開示されるように、フレーム本体内に補強板を取り付けた場合、フレーム本体を補強することができるものの、補強板によって重量の増加を招くこととなるので、車体フレームにおいては、重量の増加を抑制しつつ如何に効果的に補強するかが重要な課題となっている。
【０００７】
その一方、サイドシルやピラー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、フレーム本体に外部から荷重が作用した場合においても、フレーム本体が車内側へ変形しないように、フレーム本体の曲げ強度を高めることが求められている。
【０００８】
ところで、閉断面状に形成されたフレーム本体に外部から荷重が作用した場合、荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と該面部に隣接する面部との間の稜線を含む角部がつぶれて変形することが、フレーム本体の曲げ変形を促進させる一因と考えられる。
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１及び前記特許文献２に開示される補強板は、フレーム本体に外部から荷重が作用する時に、圧縮方向の力が作用する第１面部と該面部に隣接する面部との間の角部の変形抑制に余り役立たず、該角部が変形してフレーム本体が曲げ変形される畏れがある。
【００１０】
そこで、この発明は、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面部と該面部に隣接する面部との間の稜線を含む角部がつぶれて変形することがフレーム本体の曲げ変形を促進させる一因となることに着目し、該角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を効果的に高め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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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本体を有する車両用フレーム構造であって、前記フレーム本体は、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、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する第３面部とを有し、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、該フレーム本体から離間した状態で該フレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部から該フレーム本体に向けて突出して該フレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、前記複数の凸部は、前記フレーム本体の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、前記補強板は、少なくとも１つの前記凸部が前記第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が前記第３面部に結合され、前記フレーム本体に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また、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、前記補強板は、前記複数の凸部が前記フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、前記フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともに前記フレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１３】
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、前記補強板は、前記フレーム本体の長手方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明において、前記補強板は、前記フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明において、前記補強板は、隣り合う前記凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、該溝部に、前記フレーム本体と前記補強板とを接着する接着剤が充填されている、ことを特徴としたものである。
【００１６】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に係る発明において、前記凸部は、多角錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、前記凸部は、四角錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１８】
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５の何れか１項に係る発明において、前記凸部は、円錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１９】
また更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８の何れか１項に係る発明において、前記フレーム本体が、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側壁部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側壁部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、前記補強板は、前記サイドシルの前記サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本願の請求項１に係る発明によれば、フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、フレーム本体から離間した状態でフレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部からフレーム本体に向けて突出してフレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、複数の凸部は、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向に配列され、補強板は、少なくとも１つの凸部が第１面部に結合されるとともに１つの凸部が第３面部に結合され、フレーム本体に取り付けられている。
【００２１】
これにより、フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側において、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にフレーム本体と基部との間に閉断面部を形成して前記稜線近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に前記稜線を含む角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を高めることができる。
【００２２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、補強板は、複数の凸部がフレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いにフレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともにフレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いにフレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されていることにより、フレーム本体と基部との間に形成される閉断面部が、フレーム本体の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体の曲げ強度を高めることができる。
【００２３】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、補強板は、フレーム本体の長手方向における該補強板の端部がフレーム本体と離間するように形成されていることにより、フレーム本体の長手方向における補強板の端部がフレーム本体と接している場合に比べて、フレーム本体の直交断面方向における変形を抑制することができ、フレーム本体の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００２４】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、補強板は、フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部がフレーム本体と離間するように形成されていることにより、フレーム本体の直交断面方向における補強板の端部がフレーム本体と接している場合に比べて、フレーム本体の長手方向における変形を抑制することができ、フレーム本体の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００２５】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、補強板は、隣り合う凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、該溝部に、フレーム本体と補強板とを接着する接着剤が充填されていることにより、接着剤を介してフレーム本体と基部との間に形成される閉断面部に相当する部位がフレーム本体に拘束されることになるので、フレーム本体の変形の起点をなくし、フレーム本体の曲げ強度をさらに高めることができる。
【００２６】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、凸部は、多角錐台状に形成されていることにより、凸部をフレーム本体に確実に当接させて結合させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２７】
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、凸部は、四角錐台状に形成されていることにより、比較的簡単な構造によって、前記効果をより具体的に実現することができる。
【００２８】
また更に、本願の請求項８に係る発明によれば、凸部は、円錐台状に形成されていることにより、比較的に簡単な構造によって、凸部をフレーム本体に確実に当接させて結合させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２９】
また更に、本願の請求項９に係る発明によれば、フレーム本体が、サイドシルアウタとサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、補強板は、サイドシルのサイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている。
【００３０】
これにより、サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側において、サイドシルの長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタと補強板の基部との間に閉断面部を形成して前記稜線近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に前記稜線を含む角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシルの曲げ強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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サイドシルを示す斜視図である。
【図２】図１に示すサイドシルの要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。
【図５】補強板の凸部の配列を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るサイドシルを備えた車体について側突性能解析を行った結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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サイドシルを示す斜視図であり、図１では、サイドシル内に取り付けられた補強板を明瞭に図示するために、サイドシルを構成するフレーム本体を二点鎖線で示し、これを透過状態で示している。
【００３４】
図１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としてのサイドシル１は、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るものであり、閉断面状に形成されたフレーム本体１０を備え、該フレーム本体１０内にフレーム本体１０を補強するための補強板２０がフレーム本体１０の長手方向に沿って取り付けられている。
【００３５】
サイドシル１では、フレーム本体１０は、車体の外面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルアウタ１１と、車体の内面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルインナ１２とによって閉断面状に形成されている。
【００３６】
具体的には、サイドシルアウタ１１は、略水平方向に延びる上面部１１ａと、上面部１１ａに対向して上面部１１ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１１ｂと、下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びる側壁部１１ｃとを備え、車外側に側壁部１１ｃが膨出するようにして配設されている。
【００３７】
サイドシルアウタ１１にはまた、上面部１１ａの車幅方向内方端部に上面部１１ａから上方へ延びる上フランジ部１１ｄが形成されるとともに、下面部１１ｂの車幅方向内方端部に下面部１１ｂから下方へ延びる下フランジ部１１ｅが形成され、サイドシルアウタ１１は、略断面ハット状に形成されている。
【００３８】
一方、サイドシルインナ１２は、略水平方向に延びる上面部１２ａと、上面部１２ａに対向して上面部１２ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１２ｂと、下面部１２ｂから上面部１２ａまで略垂直方向に延びる側壁部１２ｃとを備え、車内側に側壁部１２ｃが膨出するようにして配設されている。
【００３９】
サイドシルインナ１２にはまた、上面部１２ａの車幅方向外方端部に上面部１２ａから上方へ延びる上フランジ部１２ｄが形成されるとともに、下面部１２ｂの車幅方向外方端部に下面部１２ｂから下方へ延びる下フランジ部１２ｅが形成され、サイドシルインナ１２は、略断面ハット状に形成されている。
【００４０】
そして、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とは、サイドシルアウタ１１の上フランジ部１１ｄとサイドシルインナ１２の上フランジ部１２ｄとが接合されるとともに、サイドシルアウタ１１の下フランジ部１１ｅとサイドシルインナ１２の下フランジ部１２ｅとが接合され、これにより、フレーム本体１０が閉断面状に形成されている。
【００４１】
このようにして形成されるフレーム本体１０には、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａと側壁部１１ｃによってそれらの間の稜線１１ｆを含む角部１０ａが形成され、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと側壁部１１ｃによってそれらの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂが形成され、サイドシルインナ１２の上面部１２ａと側壁部１２ｃによってそれらの間の稜線１２ｆを含む角部１０ｃが形成され、サイドシルインナ１２の下面部１２ｂと側壁部１２ｃとによってそれらの間の稜線１２ｇを含む角部１０ｄが形成されている。なお、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とはそれぞれ、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して形成することができる。
【００４２】
前述したように、サイドシル１において、例えば側突時などに外部から荷重が作用する場合には、車外側に膨出したサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃから荷重が入力されることとなる。このように、サイドシル１、具体的にはフレーム本体１０に外部から荷重が作用する場合、フレーム本体１０は荷重が入力する部分が車内側に湾曲して変形し、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃでは車体前後方向であるフレーム本体１０の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、サイドシルインナ１２の側壁部１２ｃではフレーム本体１０の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。
【００４３】
なお、以下では、適宜、フレーム本体１０に外部から曲げ荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用するサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃを第１面部１１ｃとして表し、引張方向の力が作用するサイドシルインナ１２の側壁部１２ｃを第２面部１２ｃとして表し、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃとサイドシルインナ１２の側壁部１２ｃとの間に位置するサイドシルアウタ１１の上面部１１ａ、サイドシルインナ１２の上面部１２ａ及びサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ、サイドシルインナ１２の下面部１２ｂをそれぞれ第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂとして表す。
【００４４】
図２は、図１に示すサイドシルの要部を拡大して示す要部拡大図であり、サイドシルアウタ及び該サイドシルアウタに取り付けられた補強板の要部を示している。また、図３は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図であり、図３（ａ）は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は、図２におけるＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図、図４は、図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図であり、図４（ａ）は、図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線に沿った断面図、図４（ｂ）は、図２におけるＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
図２に示すように、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向に沿ってサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に取り付けられ、フレーム本体１０の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内面を覆うように取り付けられている。なお、補強板２０もまた、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して形成することができる。
【００４６】
補強板２０は、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂからそれぞれ所定距離離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１と一体的に形成され、基部２１から側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂにそれぞれ突出して四角錐台状に形成される複数の凸部２２とを有している。
【００４７】
図５は、補強板の凸部の配列を説明するための説明図であり、補強板の要部を示す正面図である。図５に示すように、複数の凸部２２は、頂面部２２ａが四角形である四角錐台状に形成され、フレーム本体１０の長手方向及び該長手方向に直交する方向（直交断面方向）において周期的に配列されている。
【００４８】
複数の凸部２２はそれぞれ、頂面部２２ａの四角形の対角線がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向に略平行になるように配置され、フレーム本体１０の長手方向に隣り合う凸部２２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向における隣り合う凸部２２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有している。
【００４９】
図５に示すように、符号２２を付した凸部について、該凸部２２にフレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部２２Ａが互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有し、フレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部２２Ｂが互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有している。
【００５０】
これにより、補強板２０では、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成され、具体的には隣り合う凸部２２の側面部２２ｂと基部２１とによって溝部２５が形成され、この溝部２５は、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度、本実施形態では４５度傾斜して網目状に形成されている。このようにして、補強板２０では、図２に示すように、複数の凸部２２は、フレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向に直線状に連続した基部２１が形成されないように設けられている。
【００５１】
また、複数の凸部２２は、図３及び図４に示すように、基部２１からの凸部２２の高さＨ１がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向において略一定の高さで形成され、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１２の側壁部１２ｃ及び下面部１２ｂと当接されている。これにより、基部２１は、フレーム本体１０から所定距離離間するように設けられている。
【００５２】
このようにして、補強板２０では、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側において基部２１がフレーム本体１０の角部１０ｂの内面から離間して設けられている。また、補強板２０は、図２に示すように、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃに沿って延在する部分とサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに沿って延在する部分とが対称に形成されており、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇに対向する凸部２２は、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂに当接されるとともに、その頂面部２２ａが湾曲して形成されている。
【００５３】
図２ではまた、補強板２０において、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと結合する凸部２２に黒丸（●）印を付して示している。この図２に示すように、補強板２０は、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２が、該側壁部１１ｃと結合されている。
【００５４】
補強板２０では、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ側に沿って延在する部分についても同様に、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍のサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２が、該下面部１１ｂと結合されている。
【００５５】
このようにして、補強板２０は、四角錐台状に形成された凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２がすべて側壁部１１ｃと結合されるとともに、四角錐台状に形成された凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２がすべて下面部１１ｂと結合され、フレーム本体１０に取り付けられている。
【００５６】
本実施形態では、補強板２０は、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２がすべて側壁部１１ｃと結合され、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２がすべて下面部１１ｂと結合されている。しかしながら、補強板２０とフレーム本体１０の結合については、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍の少なくとも１つの凸部２２を側壁部１１ｃに結合するとともに稜線１１ｇ近傍の少なくとも１つの凸部２２を下面部１１ｂに結合するものであれば、これに限定するものではない。
【００５７】
例えば、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向における該補強板２０の端部では、その中央部に比べて、凸部２２と側壁部１１ｃとを結合する結合数を少なくするとともに凸部２２と下面部１１ｂとを結合する結合数を少なくして、フレーム本体の長手方向における補強板の端部において該補強板の中央部に比べて強度が低くなるようにしてフレーム本体１０に取り付けるようにしてもよい。また、この場合は、外部から荷重が作用し得る部分にフレーム本体の長手方向における補強板の中央部が対応するようにして配置されることが好ましい。これにより、外部から荷重が作用する時に、フレーム本体１０の長手方向において補強板２０の端部近傍でフレーム本体１０が曲げ変形されることを抑制することができる。
【００５８】
なお、補強板２０とフレーム本体１０とは、具体的には補強板２０の凸部２２とサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂとは、スポット溶接や接着剤等によって結合することができる。
【００５９】
補強板２０はまた、フレーム本体１０の直交断面方向における両端部が、フレーム本体１０と離間するように設けられている。図３（ｂ）に示すように、フレーム本体１０の直交断面方向における一方の端部２３ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃから所定角度傾斜した状態で該側壁部１１ｃと離間するように設けられ、図３（ａ）に示すように、基部２１よりもフレーム本体１０から離間するように設けられている。
【００６０】
フレーム本体１０の直交断面方向における他方の端部２３ｂについても同様に、図３（ｂ）に示すように、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂから所定角度傾斜した状態で該下面部１１ｂと離間するように設けられ、図３（ａ）に示すように、基部２１よりもフレーム本体１０から離間するように設けられている。
【００６１】
このように、補強板２０は、フレーム本体１０の直交断面方向における該補強板２０の端部２３ａ、２３ｂがフレーム本体１０と離間するように形成されていることにより、フレーム本体１０の直交断面方向における補強板２０の端部がフレーム本体１０と接している場合に比べて、フレーム本体１０の長手方向における変形を抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ強度を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態では、図１に示すように、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向において周期的に同一形状で形成され、フレーム本体１０の長手方向における該補強板２０の端部についても同一形状で形成されているが、フレーム本体１０の長手方向における補強板２０の両端部を、フレーム本体１０の直交断面方向における両端部２３ａ、２３ｂと同様に、フレーム本体１０と離間するように形成することも可能である。かかる場合には、フレーム本体１０の長手方向における補強板２０の端部がフレーム本体１０と接している場合に比べて、フレーム本体１０の直交断面方向における変形を抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、補強板２０は、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の側壁部１１ｃに沿って四角錐台状に形成される凸部２２が１つのみ形成され、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の下面部１１ｂに沿って四角錐台状に形成される凸部２２が１つのみ形成されているが、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の側壁部１１ｃに沿って四角錐台状に形成される凸部２２を複数形成するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の下面部１１ｂに沿って凸部２２を複数形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、補強板２０は、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に備えられているが、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと上面部１１ａとの間の稜線１１ｆを含む角部１０ａの内側、あるいは両方の角部１０ａ、１０ｂの内側に備えるようにすることも可能である。
【００６５】
このように、本実施形態に係る車両用フレーム構造では、フレーム本体１０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１１ｃと、引張方向の力が作用する第２面部１２ｃと、フレーム本体１０の第１面部１１ｃと第２面部１２ｃとの間に位置し、第１面部１１ｃとの間で稜線１１ｆ、１１ｇを形成する第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂとを有し、稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側に、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ａ、１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１からフレーム本体１０に向けて突出してフレーム本体１０と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が備えられている。
【００６６】
そして、複数の凸部２２は、フレーム本体１０の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、補強板２０は、少なくとも１つの凸部２２が第１面部１１ｃに結合されるとともに少なくとも１つの凸部２２が第３面部１１ａ、１１ｂに結合され、フレーム本体１０に取り付けられている。
【００６７】
これにより、フレーム本体１０の第１面部１１ｃと第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ 、１２ｂとの間の稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側において、フレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にフレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｆ、１１ｇ近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００６８】
また、補強板２０は、複数の凸部２２がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、フレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部２２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有するとともにフレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部２２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有するように形成されていることにより、フレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部が、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体１０の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００６９】
本実施形態では、フレーム本体１０が、略水平方向に延びる上面部１１ａ、該上面部１１ａの下方に位置して略水平方向に延びる下面部１１ｂ、及び下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びて上面部１１ａ及び下面部１１ｂとの間でそれぞれ稜線１１ｆ、１１ｇを形成する側壁部１１ｃを有するサイドシルアウタ１１と、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃの車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部１２ｃを有するサイドシルインナ１２とを備えて閉断面状に形成されたサイドシル１であり、補強板２０は、サイドシル１のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に取り付けられている。
【００７０】
これにより、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側において、サイドシル１の長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタ１１と補強板２０の基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｇ近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に稜線１１ｇを含む角部１０ｂの変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシルの曲げ強度を高めることができる。
【００７１】
車体下部に配設されるサイドシル１においては、例えば側突時には、外部から荷重が作用するとともに、サイドシル１に結合されたピラーの車内側への変形に伴ってねじり変形が生じ得るが、サイドシルアウタ１１の稜線１１ｇを補強することで、サイドシル１の変形を効果的に抑制することができる。
【００７２】
本実施形態ではまた、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としてのサイドシル１を備えた車体について、側突性能をシミュレーション解析により評価した。この解析では、サイドシル１を備えた車体を実施例として用い、実施例の車体からサイドシル１の補強板２０のみを取り除いた車体を比較例として用いて評価した。
【００７３】
具体的には、サイドシルを備えた車体について圧子としてのバリアを車体側方から荷重Ｆで押圧し、バリアの荷重Ｆに対する反力Ｆ’とエネルギー吸収量ＥＡについて評価した。エネルギー吸収量ＥＡは、車体が吸収できるエネルギーであり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’とバリアのストロークとの積で表されるものである。
【００７４】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るサイドシルを備えた車体について側突性能解析を行った結果を示すグラフであり、図６では、バリアが車体に接触した位置からのストロークを横軸にとり、バリアの荷重に対する反力Ｆ’を左側縦軸にとって表示し、エネルギー吸収量ＥＡを右側縦軸にとって表示している。また、図６では、実施例の解析結果を実線で示し、比較例の解析結果を破線で示している。
【００７５】
図６に示すように、実施例及び比較例ともに、バリアのストロークが大きくなると、バリアの荷重に対する反力Ｆ’が大きくなりエネルギー吸収量ＥＡが大きくなっているが、実施例は、比較例に比して、バリアの荷重に対する反力Ｆ’が大きくなりエネルギー吸収量ＥＡが大きくなるという結果が得られた。
【００７６】
このように、サイドシル１において、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂ内に補強板２０を設けることで、サイドシル１の長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタ１１と補強板２０の基部２１との間にサイドシルアウタ１１と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｇ近傍を効果的に補強することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシル１の曲げ強度を高めることができる。
【００７７】
図７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説明するための説明図である。本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において補強板２０に形成される溝部２５に接着剤が充填されていること以外は同様であるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。なお、図７では、図３に対応する断面について示している。
【００７８】
図７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においても、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造と同様に、閉断面状に形成されたフレーム本体１０の角部１０ｂの内側に、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１からフレーム本体１０に向けて突出してフレーム本体１０と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が取り付けられ、補強板２０は、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成されているが、第２の実施形態に係る車両用フレーム構造では、補強板２０の溝部２５に、フレーム本体１０と補強板２０とを接着する接着剤２７が充填されている。
【００７９】
また、この場合は、補強板２０の凸部２２とサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂとは、接着剤によって結合することが好ましい。かかる場合には、補強板２０の溝部２５への接着剤２７の充填と、補強板２０の凸部２２の頂面部２２ａへの接着剤の塗布とを同時に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００８０】
なお、接着剤２７としては、例えば、所定温度に加熱することにより発泡する所定厚さのシート状の熱硬化性接着剤を用いることができる。かかる場合、該接着剤を発泡前に補強板２０に取り付け、その後、所定温度に加熱することにより発泡させて、フレーム本体１０と補強板２０との間に充填させることができる。
【００８１】
このように、補強板２０には、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成され、該溝部２５に、フレーム本体１０と補強板２０とを接着する接着剤２７が充填されていることにより、接着剤２７を介してフレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部に相当する部位がフレーム本体１０に拘束されることになるので、フレーム本体１０の変形の起点をなくし、フレーム本体１０の曲げ強度をさらに高めることができる。
【００８２】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において補強板に形成される凸部が円錐台状に形成されていること以外は同様であるので、補強板に形成される凸部の形状についてのみ説明する。
【００８３】
図８に示すように、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造においても、補強板４０は、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部４１と、該基部４１からフレーム本体１０に向けて突出して該フレーム本体１０と当接する複数の凸部４２とが一体的に形成され、複数の凸部４２がフレーム本体１０の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列されているが、第３の実施形態に係る車両用フレーム構造では、複数の凸部４２は、円形の頂面部４２ａと側面部４２ｂとを備えて円錐台状に形成されている。
【００８４】
複数の凸部４２が円錐台状に形成される場合においても、複数の凸部４２がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、フレーム本体１０の長手方向に隣り合う凸部４２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１１を有するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向における隣り合う凸部４２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ１２を有するように形成されている。
【００８５】
このように、複数の凸部４２が円錐台状に形成される場合においても、補強板４０は、フレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部４２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１１を有するとともにフレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部４２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ１２を有するように形成されることにより、フレーム本体１０と基部４１との間に溝部４５によって形成される閉断面部が、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体１０の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００８６】
なお、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、補強板２０に形成される複数の凸部２２が四角錐台状に形成されているが、その他の多角錐台状に形成するようにしてもよい。
【００８７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を高め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、例えばサイドシルやピラー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。
【符号の説明】
【００８９】
１ サイドシル
１０ フレーム本体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 角部
１１ サイドシルアウタ
１１ａ サイドシルアウタの上面部（第３面部）
１１ｂ サイドシルアウタの下面部（第３面部）
１１ｃ サイドシルアウタの側壁部（第１面部）
１１ｆ、１１ｇ、１２ｆ、１２ｇ 稜線
１２ サイドシルインナ
１２ｃ サイドシルインナの側壁部（第２面部）
２０、４０ 補強板
２１、４１ 基部
２２、４２ 凸部
２５、４５ 溝部
２７ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
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フレーム本体内に補強板が取り付けられた車両用フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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サイドシルやピラー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、閉断面状のフレーム本体内に補強板を取り付けて該フレーム本体を補強するようにしたものも知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、アウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたサイドシルの内部のインナパネル側に、該インナパネルの上角部付近にインナパネルとの間にサイドシルの長手方向に延びる複数の閉断面部を形成する補強板を取り付けて、サイドシルを補強するようにしたものが開示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、アウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたセンタピラーの内部のアウタパネル側に、該アウタパネルに沿って両側部が配設されるとともに中間部がインナパネルに向かって突出してアウタパネルとの間にセンタピラーの長手方向に延びる閉断面部を形成する補強板を取り付けて、センタピラーを補強するようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１３７６６号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１及び前記特許文献２に開示されるように、フレーム本体内に補強板を取り付けた場合、フレーム本体を補強することができるものの、補強板によって重量の増加を招くこととなるので、車体フレームにおいては、重量の増加を抑制しつつ如何に効果的に補強するかが重要な課題となっている。
【０００７】
その一方、サイドシルやピラー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、フレーム本体に外部から荷重が作用した場合においても、フレーム本体が車内側へ変形しないように、フレーム本体の曲げ強度を高めることが求められている。
【０００８】
ところで、閉断面状に形成されたフレーム本体に外部から荷重が作用した場合、荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と該面部に隣接する面部との間の稜線を含む角部がつぶれて変形することが、フレーム本体の曲げ変形を促進させる一因と考えられる。
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１及び前記特許文献２に開示される補強板は、フレーム本体に外部から荷重が作用する時に、圧縮方向の力が作用する第１面部と該面部に隣接する面部との間の角部の変形抑制に余り役立たず、該角部が変形してフレーム本体が曲げ変形される畏れがある。
【００１０】
そこで、この発明は、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面部と該面部に隣接する面部との間の稜線を含む角部がつぶれて変形することがフレーム本体の曲げ変形を促進させる一因となることに着目し、該角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を効果的に高め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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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本体を有する車両用フレーム構造であって、前記フレーム本体は、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、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する第３面部とを有し、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、該フレーム本体から離間した状態で該フレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部から該フレーム本体に向けて突出して該フレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、前記複数の凸部は、前記フレーム本体の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、前記補強板は、少なくとも１つの前記凸部が前記第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が前記第３面部に結合され、前記フレーム本体に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また、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、前記補強板は、前記複数の凸部が前記フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、前記フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともに前記フレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１３】
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、前記補強板は、前記フレーム本体の長手方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明において、前記補強板は、前記フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明において、前記補強板は、隣り合う前記凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、該溝部に、前記フレーム本体と前記補強板とを接着する接着剤が充填されている、ことを特徴としたものである。
【００１６】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に係る発明において、前記凸部は、多角錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、前記凸部は、四角錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１８】
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５の何れか１項に係る発明において、前記凸部は、円錐台状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１９】
また更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８の何れか１項に係る発明において、前記フレーム本体が、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側壁部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側壁部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、前記補強板は、前記サイドシルの前記サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本願の請求項１に係る発明によれば、フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、フレーム本体から離間した状態でフレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部からフレーム本体に向けて突出してフレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、複数の凸部は、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向に配列され、補強板は、少なくとも１つの凸部が第１面部に結合されるとともに１つの凸部が第３面部に結合され、フレーム本体に取り付けられている。
【００２１】
これにより、フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側において、フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にフレーム本体と基部との間に閉断面部を形成して前記稜線近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に前記稜線を含む角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を高めることができる。
【００２２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、補強板は、複数の凸部がフレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いにフレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともにフレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いにフレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されていることにより、フレーム本体と基部との間に形成される閉断面部が、フレーム本体の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体の曲げ強度を高めることができる。
【００２３】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、補強板は、フレーム本体の長手方向における該補強板の端部がフレーム本体と離間するように形成されていることにより、フレーム本体の長手方向における補強板の端部がフレーム本体と接している場合に比べて、フレーム本体の直交断面方向における変形を抑制することができ、フレーム本体の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００２４】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、補強板は、フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部がフレーム本体と離間するように形成されていることにより、フレーム本体の直交断面方向における補強板の端部がフレーム本体と接している場合に比べて、フレーム本体の長手方向における変形を抑制することができ、フレーム本体の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００２５】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、補強板は、隣り合う凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、該溝部に、フレーム本体と補強板とを接着する接着剤が充填されていることにより、接着剤を介してフレーム本体と基部との間に形成される閉断面部に相当する部位がフレーム本体に拘束されることになるので、フレーム本体の変形の起点をなくし、フレーム本体の曲げ強度をさらに高めることができる。
【００２６】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、凸部は、多角錐台状に形成されていることにより、凸部をフレーム本体に確実に当接させて結合させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２７】
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、凸部は、四角錐台状に形成されていることにより、比較的簡単な構造によって、前記効果をより具体的に実現することができる。
【００２８】
また更に、本願の請求項８に係る発明によれば、凸部は、円錐台状に形成されていることにより、比較的に簡単な構造によって、凸部をフレーム本体に確実に当接させて結合させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２９】
また更に、本願の請求項９に係る発明によれば、フレーム本体が、サイドシルアウタとサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、補強板は、サイドシルのサイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている。
【００３０】
これにより、サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側において、サイドシルの長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタと補強板の基部との間に閉断面部を形成して前記稜線近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に前記稜線を含む角部の変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシルの曲げ強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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サイドシルを示す斜視図である。
【図２】図１に示すサイドシルの要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。
【図５】補強板の凸部の配列を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るサイドシルを備えた車体について側突性能解析を行った結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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サイドシルを示す斜視図であり、図１では、サイドシル内に取り付けられた補強板を明瞭に図示するために、サイドシルを構成するフレーム本体を二点鎖線で示し、これを透過状態で示している。
【００３４】
図１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としてのサイドシル１は、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るものであり、閉断面状に形成されたフレーム本体１０を備え、該フレーム本体１０内にフレーム本体１０を補強するための補強板２０がフレーム本体１０の長手方向に沿って取り付けられている。
【００３５】
サイドシル１では、フレーム本体１０は、車体の外面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルアウタ１１と、車体の内面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルインナ１２とによって閉断面状に形成されている。
【００３６】
具体的には、サイドシルアウタ１１は、略水平方向に延びる上面部１１ａと、上面部１１ａに対向して上面部１１ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１１ｂと、下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びる側壁部１１ｃとを備え、車外側に側壁部１１ｃが膨出するようにして配設されている。
【００３７】
サイドシルアウタ１１にはまた、上面部１１ａの車幅方向内方端部に上面部１１ａから上方へ延びる上フランジ部１１ｄが形成されるとともに、下面部１１ｂの車幅方向内方端部に下面部１１ｂから下方へ延びる下フランジ部１１ｅが形成され、サイドシルアウタ１１は、略断面ハット状に形成されている。
【００３８】
一方、サイドシルインナ１２は、略水平方向に延びる上面部１２ａと、上面部１２ａに対向して上面部１２ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１２ｂと、下面部１２ｂから上面部１２ａまで略垂直方向に延びる側壁部１２ｃとを備え、車内側に側壁部１２ｃが膨出するようにして配設されている。
【００３９】
サイドシルインナ１２にはまた、上面部１２ａの車幅方向外方端部に上面部１２ａから上方へ延びる上フランジ部１２ｄが形成されるとともに、下面部１２ｂの車幅方向外方端部に下面部１２ｂから下方へ延びる下フランジ部１２ｅが形成され、サイドシルインナ１２は、略断面ハット状に形成されている。
【００４０】
そして、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とは、サイドシルアウタ１１の上フランジ部１１ｄとサイドシルインナ１２の上フランジ部１２ｄとが接合されるとともに、サイドシルアウタ１１の下フランジ部１１ｅとサイドシルインナ１２の下フランジ部１２ｅとが接合され、これにより、フレーム本体１０が閉断面状に形成されている。
【００４１】
このようにして形成されるフレーム本体１０には、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａと側壁部１１ｃによってそれらの間の稜線１１ｆを含む角部１０ａが形成され、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと側壁部１１ｃによってそれらの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂが形成され、サイドシルインナ１２の上面部１２ａと側壁部１２ｃによってそれらの間の稜線１２ｆを含む角部１０ｃが形成され、サイドシルインナ１２の下面部１２ｂと側壁部１２ｃとによってそれらの間の稜線１２ｇを含む角部１０ｄが形成されている。なお、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とはそれぞれ、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して形成することができる。
【００４２】
前述したように、サイドシル１において、例えば側突時などに外部から荷重が作用する場合には、車外側に膨出したサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃから荷重が入力されることとなる。このように、サイドシル１、具体的にはフレーム本体１０に外部から荷重が作用する場合、フレーム本体１０は荷重が入力する部分が車内側に湾曲して変形し、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃでは車体前後方向であるフレーム本体１０の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、サイドシルインナ１２の側壁部１２ｃではフレーム本体１０の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。
【００４３】
なお、以下では、適宜、フレーム本体１０に外部から曲げ荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用するサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃを第１面部１１ｃとして表し、引張方向の力が作用するサイドシルインナ１２の側壁部１２ｃを第２面部１２ｃとして表し、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃとサイドシルインナ１２の側壁部１２ｃとの間に位置するサイドシルアウタ１１の上面部１１ａ、サイドシルインナ１２の上面部１２ａ及びサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ、サイドシルインナ１２の下面部１２ｂをそれぞれ第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂとして表す。
【００４４】
図２は、図１に示すサイドシルの要部を拡大して示す要部拡大図であり、サイドシルアウタ及び該サイドシルアウタに取り付けられた補強板の要部を示している。また、図３は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図であり、図３（ａ）は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は、図２におけるＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図、図４は、図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図であり、図４（ａ）は、図２におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線に沿った断面図、図４（ｂ）は、図２におけるＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
図２に示すように、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向に沿ってサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に取り付けられ、フレーム本体１０の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内面を覆うように取り付けられている。なお、補強板２０もまた、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して形成することができる。
【００４６】
補強板２０は、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂからそれぞれ所定距離離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１と一体的に形成され、基部２１から側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂにそれぞれ突出して四角錐台状に形成される複数の凸部２２とを有している。
【００４７】
図５は、補強板の凸部の配列を説明するための説明図であり、補強板の要部を示す正面図である。図５に示すように、複数の凸部２２は、頂面部２２ａが四角形である四角錐台状に形成され、フレーム本体１０の長手方向及び該長手方向に直交する方向（直交断面方向）において周期的に配列されている。
【００４８】
複数の凸部２２はそれぞれ、頂面部２２ａの四角形の対角線がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向に略平行になるように配置され、フレーム本体１０の長手方向に隣り合う凸部２２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向における隣り合う凸部２２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有している。
【００４９】
図５に示すように、符号２２を付した凸部について、該凸部２２にフレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部２２Ａが互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有し、フレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部２２Ｂが互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有している。
【００５０】
これにより、補強板２０では、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成され、具体的には隣り合う凸部２２の側面部２２ｂと基部２１とによって溝部２５が形成され、この溝部２５は、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度、本実施形態では４５度傾斜して網目状に形成されている。このようにして、補強板２０では、図２に示すように、複数の凸部２２は、フレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向に直線状に連続した基部２１が形成されないように設けられている。
【００５１】
また、複数の凸部２２は、図３及び図４に示すように、基部２１からの凸部２２の高さＨ１がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向において略一定の高さで形成され、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１２の側壁部１２ｃ及び下面部１２ｂと当接されている。これにより、基部２１は、フレーム本体１０から所定距離離間するように設けられている。
【００５２】
このようにして、補強板２０では、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側において基部２１がフレーム本体１０の角部１０ｂの内面から離間して設けられている。また、補強板２０は、図２に示すように、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃに沿って延在する部分とサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに沿って延在する部分とが対称に形成されており、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇに対向する凸部２２は、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂに当接されるとともに、その頂面部２２ａが湾曲して形成されている。
【００５３】
図２ではまた、補強板２０において、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと結合する凸部２２に黒丸（●）印を付して示している。この図２に示すように、補強板２０は、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２が、該側壁部１１ｃと結合されている。
【００５４】
補強板２０では、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ側に沿って延在する部分についても同様に、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍のサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２が、該下面部１１ｂと結合されている。
【００５５】
このようにして、補強板２０は、四角錐台状に形成された凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２がすべて側壁部１１ｃと結合されるとともに、四角錐台状に形成された凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２がすべて下面部１１ｂと結合され、フレーム本体１０に取り付けられている。
【００５６】
本実施形態では、補強板２０は、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと当接する凸部２２がすべて側壁部１１ｃと結合され、凸部２２の頂面部２２ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと当接する凸部２２がすべて下面部１１ｂと結合されている。しかしながら、補強板２０とフレーム本体１０の結合については、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇ近傍の少なくとも１つの凸部２２を側壁部１１ｃに結合するとともに稜線１１ｇ近傍の少なくとも１つの凸部２２を下面部１１ｂに結合するものであれば、これに限定するものではない。
【００５７】
例えば、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向における該補強板２０の端部では、その中央部に比べて、凸部２２と側壁部１１ｃとを結合する結合数を少なくするとともに凸部２２と下面部１１ｂとを結合する結合数を少なくして、フレーム本体の長手方向における補強板の端部において該補強板の中央部に比べて強度が低くなるようにしてフレーム本体１０に取り付けるようにしてもよい。また、この場合は、外部から荷重が作用し得る部分にフレーム本体の長手方向における補強板の中央部が対応するようにして配置されることが好ましい。これにより、外部から荷重が作用する時に、フレーム本体１０の長手方向において補強板２０の端部近傍でフレーム本体１０が曲げ変形されることを抑制することができる。
【００５８】
なお、補強板２０とフレーム本体１０とは、具体的には補強板２０の凸部２２とサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂとは、スポット溶接や接着剤等によって結合することができる。
【００５９】
補強板２０はまた、フレーム本体１０の直交断面方向における両端部が、フレーム本体１０と離間するように設けられている。図３（ｂ）に示すように、フレーム本体１０の直交断面方向における一方の端部２３ａがサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃから所定角度傾斜した状態で該側壁部１１ｃと離間するように設けられ、図３（ａ）に示すように、基部２１よりもフレーム本体１０から離間するように設けられている。
【００６０】
フレーム本体１０の直交断面方向における他方の端部２３ｂについても同様に、図３（ｂ）に示すように、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂから所定角度傾斜した状態で該下面部１１ｂと離間するように設けられ、図３（ａ）に示すように、基部２１よりもフレーム本体１０から離間するように設けられている。
【００６１】
このように、補強板２０は、フレーム本体１０の直交断面方向における該補強板２０の端部２３ａ、２３ｂがフレーム本体１０と離間するように形成されていることにより、フレーム本体１０の直交断面方向における補強板２０の端部がフレーム本体１０と接している場合に比べて、フレーム本体１０の長手方向における変形を抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ強度を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態では、図１に示すように、補強板２０は、フレーム本体１０の長手方向において周期的に同一形状で形成され、フレーム本体１０の長手方向における該補強板２０の端部についても同一形状で形成されているが、フレーム本体１０の長手方向における補強板２０の両端部を、フレーム本体１０の直交断面方向における両端部２３ａ、２３ｂと同様に、フレーム本体１０と離間するように形成することも可能である。かかる場合には、フレーム本体１０の長手方向における補強板２０の端部がフレーム本体１０と接している場合に比べて、フレーム本体１０の直交断面方向における変形を抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、補強板２０は、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の側壁部１１ｃに沿って四角錐台状に形成される凸部２２が１つのみ形成され、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の下面部１１ｂに沿って四角錐台状に形成される凸部２２が１つのみ形成されているが、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の側壁部１１ｃに沿って四角錐台状に形成される凸部２２を複数形成するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向においてサイドシルアウタ１０の下面部１１ｂに沿って凸部２２を複数形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、補強板２０は、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に備えられているが、フレーム本体１０のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと上面部１１ａとの間の稜線１１ｆを含む角部１０ａの内側、あるいは両方の角部１０ａ、１０ｂの内側に備えるようにすることも可能である。
【００６５】
このように、本実施形態に係る車両用フレーム構造では、フレーム本体１０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１１ｃと、引張方向の力が作用する第２面部１２ｃと、フレーム本体１０の第１面部１１ｃと第２面部１２ｃとの間に位置し、第１面部１１ｃとの間で稜線１１ｆ、１１ｇを形成する第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂとを有し、稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側に、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ａ、１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１からフレーム本体１０に向けて突出してフレーム本体１０と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が備えられている。
【００６６】
そして、複数の凸部２２は、フレーム本体１０の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、補強板２０は、少なくとも１つの凸部２２が第１面部１１ｃに結合されるとともに少なくとも１つの凸部２２が第３面部１１ａ、１１ｂに結合され、フレーム本体１０に取り付けられている。
【００６７】
これにより、フレーム本体１０の第１面部１１ｃと第３面部１１ａ、１２ａ及び１１ｂ 、１２ｂとの間の稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの内側において、フレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にフレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｆ、１１ｇ近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に稜線１１ｆ、１１ｇを含む角部１０ａ、１０ｂの変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつフレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００６８】
また、補強板２０は、複数の凸部２２がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、フレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部２２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１を有するとともにフレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部２２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ２を有するように形成されていることにより、フレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部が、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体１０の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００６９】
本実施形態では、フレーム本体１０が、略水平方向に延びる上面部１１ａ、該上面部１１ａの下方に位置して略水平方向に延びる下面部１１ｂ、及び下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びて上面部１１ａ及び下面部１１ｂとの間でそれぞれ稜線１１ｆ、１１ｇを形成する側壁部１１ｃを有するサイドシルアウタ１１と、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃの車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部１２ｃを有するサイドシルインナ１２とを備えて閉断面状に形成されたサイドシル１であり、補強板２０は、サイドシル１のサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側に取り付けられている。
【００７０】
これにより、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂの内側において、サイドシル１の長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタ１１と補強板２０の基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｇ近傍を効果的に補強することができるので、外部から荷重が作用した時に稜線１１ｇを含む角部１０ｂの変形を抑制することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシルの曲げ強度を高めることができる。
【００７１】
車体下部に配設されるサイドシル１においては、例えば側突時には、外部から荷重が作用するとともに、サイドシル１に結合されたピラーの車内側への変形に伴ってねじり変形が生じ得るが、サイドシルアウタ１１の稜線１１ｇを補強することで、サイドシル１の変形を効果的に抑制することができる。
【００７２】
本実施形態ではまた、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としてのサイドシル１を備えた車体について、側突性能をシミュレーション解析により評価した。この解析では、サイドシル１を備えた車体を実施例として用い、実施例の車体からサイドシル１の補強板２０のみを取り除いた車体を比較例として用いて評価した。
【００７３】
具体的には、サイドシルを備えた車体について圧子としてのバリアを車体側方から荷重Ｆで押圧し、バリアの荷重Ｆに対する反力Ｆ’とエネルギー吸収量ＥＡについて評価した。エネルギー吸収量ＥＡは、車体が吸収できるエネルギーであり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’とバリアのストロークとの積で表されるものである。
【００７４】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るサイドシルを備えた車体について側突性能解析を行った結果を示すグラフであり、図６では、バリアが車体に接触した位置からのストロークを横軸にとり、バリアの荷重に対する反力Ｆ’を左側縦軸にとって表示し、エネルギー吸収量ＥＡを右側縦軸にとって表示している。また、図６では、実施例の解析結果を実線で示し、比較例の解析結果を破線で示している。
【００７５】
図６に示すように、実施例及び比較例ともに、バリアのストロークが大きくなると、バリアの荷重に対する反力Ｆ’が大きくなりエネルギー吸収量ＥＡが大きくなっているが、実施例は、比較例に比して、バリアの荷重に対する反力Ｆ’が大きくなりエネルギー吸収量ＥＡが大きくなるという結果が得られた。
【００７６】
このように、サイドシル１において、サイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃと下面部１１ｂとの間の稜線１１ｇを含む角部１０ｂ内に補強板２０を設けることで、サイドシル１の長手方向及び直交断面方向にサイドシルアウタ１１と補強板２０の基部２１との間にサイドシルアウタ１１と溝部２５によって形成される閉断面部を形成して稜線１１ｇ近傍を効果的に補強することができ、重量の増加を抑制しつつサイドシル１の曲げ強度を高めることができる。
【００７７】
図７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説明するための説明図である。本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において補強板２０に形成される溝部２５に接着剤が充填されていること以外は同様であるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。なお、図７では、図３に対応する断面について示している。
【００７８】
図７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においても、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造と同様に、閉断面状に形成されたフレーム本体１０の角部１０ｂの内側に、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部２１と、基部２１からフレーム本体１０に向けて突出してフレーム本体１０と当接する複数の凸部２２とを一体的に形成した補強板２０が取り付けられ、補強板２０は、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成されているが、第２の実施形態に係る車両用フレーム構造では、補強板２０の溝部２５に、フレーム本体１０と補強板２０とを接着する接着剤２７が充填されている。
【００７９】
また、この場合は、補強板２０の凸部２２とサイドシルアウタ１１の側壁部１１ｃ及び下面部１１ｂとは、接着剤によって結合することが好ましい。かかる場合には、補強板２０の溝部２５への接着剤２７の充填と、補強板２０の凸部２２の頂面部２２ａへの接着剤の塗布とを同時に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００８０】
なお、接着剤２７としては、例えば、所定温度に加熱することにより発泡する所定厚さのシート状の熱硬化性接着剤を用いることができる。かかる場合、該接着剤を発泡前に補強板２０に取り付け、その後、所定温度に加熱することにより発泡させて、フレーム本体１０と補強板２０との間に充填させることができる。
【００８１】
このように、補強板２０には、隣り合う凸部２２によって該凸部２２の間に溝部２５が形成され、該溝部２５に、フレーム本体１０と補強板２０とを接着する接着剤２７が充填されていることにより、接着剤２７を介してフレーム本体１０と基部２１との間にフレーム本体１０と溝部２５によって形成される閉断面部に相当する部位がフレーム本体１０に拘束されることになるので、フレーム本体１０の変形の起点をなくし、フレーム本体１０の曲げ強度をさらに高めることができる。
【００８２】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において補強板に形成される凸部が円錐台状に形成されていること以外は同様であるので、補強板に形成される凸部の形状についてのみ説明する。
【００８３】
図８に示すように、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造においても、補強板４０は、フレーム本体１０から離間した状態でフレーム本体１０の角部１０ｂの内面に沿って延在する基部４１と、該基部４１からフレーム本体１０に向けて突出して該フレーム本体１０と当接する複数の凸部４２とが一体的に形成され、複数の凸部４２がフレーム本体１０の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列されているが、第３の実施形態に係る車両用フレーム構造では、複数の凸部４２は、円形の頂面部４２ａと側面部４２ｂとを備えて円錐台状に形成されている。
【００８４】
複数の凸部４２が円錐台状に形成される場合においても、複数の凸部４２がフレーム本体１０の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、フレーム本体１０の長手方向に隣り合う凸部４２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１１を有するとともに、フレーム本体１０の直交断面方向における隣り合う凸部４２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ１２を有するように形成されている。
【００８５】
このように、複数の凸部４２が円錐台状に形成される場合においても、補強板４０は、フレーム本体１０の長手方向に隣接する凸部４２が互いにフレーム本体１０の直交断面方向に重なりＬ１１を有するとともにフレーム本体１０の直交断面方向に隣接する凸部４２が互いにフレーム本体１０の長手方向に重なりＬ１２を有するように形成されることにより、フレーム本体１０と基部４１との間に溝部４５によって形成される閉断面部が、フレーム本体１０の長手方向に対して所定角度傾斜して延びるように形成されるので、該閉断面部がフレーム本体１０の長手方向に延びるように形成される場合に比べて、フレーム本体１０の曲げ強度を高めることができる。
【００８６】
なお、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、補強板２０に形成される複数の凸部２２が四角錐台状に形成されているが、その他の多角錐台状に形成するようにしてもよい。
【００８７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、重量の増加を抑制しつつフレーム本体の曲げ強度を高め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、例えばサイドシルやピラー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。
【符号の説明】
【００８９】
１ サイドシル
１０ フレーム本体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 角部
１１ サイドシルアウタ
１１ａ サイドシルアウタの上面部（第３面部）
１１ｂ サイドシルアウタの下面部（第３面部）
１１ｃ サイドシルアウタの側壁部（第１面部）
１１ｆ、１１ｇ、１２ｆ、１２ｇ 稜線
１２ サイドシルインナ
１２ｃ サイドシルインナの側壁部（第２面部）
２０、４０ 補強板
２１、４１ 基部
２２、４２ 凸部
２５、４５ 溝部
２７ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレーム本体を有する車両用フレーム構造であって、
前記フレーム本体は、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、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する第３面部とを有し、
前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、該フレーム本体から離間した状態で該フレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部から該フレーム本体に向けて突出して該フレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、
前記複数の凸部は、前記フレーム本体の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、前記補強板は、少なくとも１つの前記凸部が前記第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が前記第３面部に結合され、前記フレーム本体に取り付けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記補強板は、前記複数の凸部が前記フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、前記フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともに前記フレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記補強板は、前記フレーム本体の長手方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、
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。
【請求項４】
前記補強板は、前記フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項５】
前記補強板は、隣り合う前記凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、
該溝部に、前記フレーム本体と前記補強板とを接着する接着剤が充填されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項６】
前記凸部は、多角錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項７】
前記凸部は、四角錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用フレーム構造。
【請求項８】
前記凸部は、円錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項９】
前記フレーム本体が、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側壁部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側壁部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、
前記補強板は、前記サイドシルの前記サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項１】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレーム本体を有する車両用フレーム構造であって、
前記フレーム本体は、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、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する第３面部とを有し、
前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間の稜線を含む角部の内側に、該フレーム本体から離間した状態で該フレーム本体の角部の内面に沿って延在する基部と、該基部から該フレーム本体に向けて突出して該フレーム本体と当接する複数の凸部とを一体的に形成した補強板が備えられ、
前記複数の凸部は、前記フレーム本体の長手方向及び該長手方向と直交する直交断面方向に配列され、前記補強板は、少なくとも１つの前記凸部が前記第１面部に結合されるとともに少なくとも１つの前記凸部が前記第３面部に結合され、前記フレーム本体に取り付けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記補強板は、前記複数の凸部が前記フレーム本体の長手方向及び直交断面方向にそれぞれ周期的に配列され、且つ、前記フレーム本体の長手方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の直交断面方向に重なりを有するとともに前記フレーム本体の直交断面方向に隣接する凸部が互いに前記フレーム本体の長手方向に重なりを有するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記補強板は、前記フレーム本体の長手方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、
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。
【請求項４】
前記補強板は、前記フレーム本体の直交断面方向における該補強板の端部が前記フレーム本体と離間するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項５】
前記補強板は、隣り合う前記凸部によって該凸部の間に溝部が形成され、
該溝部に、前記フレーム本体と前記補強板とを接着する接着剤が充填されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項６】
前記凸部は、多角錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項７】
前記凸部は、四角錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用フレーム構造。
【請求項８】
前記凸部は、円錐台状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項９】
前記フレーム本体が、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側壁部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側壁部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側壁部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、
前記補強板は、前記サイドシルの前記サイドシルアウタの側壁部と下面部との間の稜線を含む角部の内側に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８６６９３（Ｐ２０１２−８６６９３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３５５４７（Ｐ２０１０−２３５５４７）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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