JP2019182166A - Vehicle structure member - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させる。
【解決手段】長手方向に延びる天壁部2aと、天壁部2aの両端から起立した一対の側壁部2bと、天壁部2aに対向する底壁部3aとを有し、かつ天壁部2a、一対の側壁部2bおよび底壁部3aにより閉断面が形成され、長手方向の一部に曲げ誘起部7を備える中空部材10と、金属製の中空部材10の、曲げ誘起部7に隣接する部分である隣接部8に接合された、FRPからなる補強部材4とを備えるように車両用構成部材1を構成する。
【選択図】図1In a structural member for a vehicle, energy absorption performance at the time of a vehicle collision is improved while reducing the weight.
A ceiling wall portion 2a extending in the longitudinal direction, a pair of side wall portions 2b rising from both ends of the ceiling wall portion 2a, and a bottom wall portion 3a facing the ceiling wall portion 2a, and the ceiling wall portion 2a, a pair of side wall portions 2b and a bottom wall portion 3a form a closed cross section, and a hollow member 10 provided with a bending induction portion 7 in a part in the longitudinal direction, and a metal hollow member 10 adjacent to the bending induction portion 7. The vehicular structural member 1 is configured so as to include a reinforcing member 4 made of FRP joined to the adjacent portion 8 that is a portion to be operated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、車両用構造部材に関する。 The present invention relates to a vehicle structural member.
近年、地球環境保護の観点から、自動車の燃費改善が要求されている。その一方で、車両の衝突安全性の維持または向上が要求されている。これらの要求を満足するために、高強度かつ軽量な車体構造の開発が進められている。車両用構造部材であり、車体の骨格を形成するフレームについても、従来の衝突性能を維持しつつ車体構造の軽量化を図るために、フレームを形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。 In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, there has been a demand for improving the fuel efficiency of automobiles. On the other hand, maintenance or improvement of vehicle crash safety is required. In order to satisfy these requirements, development of a high-strength and lightweight vehicle body structure is underway. With regard to frames that are structural members for vehicles and form the framework of the vehicle body, in order to reduce the weight of the vehicle body structure while maintaining the conventional collision performance, the strength and thickness of the steel plate forming the frame are being increased. ing.
また、車両の衝突安全性を向上させるためには、“クラッシャブルゾーン”とも呼ばれる車両のフロント部およびリア部のエネルギ吸収性能を向上させることが求められる。例えば、フロント部のクラッシャブルゾーンは、主にフロントサイドメンバと呼ばれる部品とその先端に配置されるクラッシュボックスと呼ばれる部品で構成されている。ここで、車両のフロント部のエネルギ吸収性能を向上させる技術として、特許文献1にはFRP(繊維強化樹脂)を車体前部のクラッシュボックス(バンパービームエクステンション)に適用する技術が開示されている。また、車両のリア部のエネルギ吸収性能を向上させる技術として、特許文献2にはFRPを車体後部のクラッシュボックス(クラッシュレール)に適用する技術が開示されている。 Further, in order to improve the collision safety of the vehicle, it is required to improve the energy absorption performance of the front and rear portions of the vehicle, which is also called “crushable zone”. For example, the crushable zone of the front part is mainly composed of a part called a front side member and a part called a crush box arranged at the tip thereof. Here, as a technique for improving the energy absorption performance of the front portion of the vehicle, Patent Document 1 discloses a technique in which FRP (fiber reinforced resin) is applied to a crash box (bumper beam extension) at the front of the vehicle body. As a technique for improving the energy absorption performance of the rear part of the vehicle, Patent Document 2 discloses a technique in which FRP is applied to a crash box (crash rail) at the rear of the vehicle body.
特許文献1および特許文献2に開示された技術は、クラッシュボックスにFRPを適用し、クラッシュボックス自体のエネルギ吸収性能を向上させるものである。しかしながら、クラッシュボックスは、例えば低速での衝突時などの入力荷重が小さい衝突(いわゆる軽衝突)におけるエネルギの吸収を目的とした部材であって、例えば高速での衝突時などの入力荷重が大きい衝突の場合には、変形初期にクラッシュボックスは潰れ切ってしまい、その後フロントサイドメンバが変形することでエネルギー吸収がなされる。フロントサイドメンバに比べて、クラッシュボックスのエネルギー吸収量は相対的に小さいため、高速での衝突時の大荷重を想定した場合は、クラッシュボックスでは限られたエネルギ吸収性能しか発揮することができない。一方で、高速衝突時に主にエネルギー吸収を担うフロントサイドメンバへのFRP(繊維強化樹脂)の適用例はほとんど見られない。この理由はFRPの延性が極めて小さいために、高速衝突時の大荷重に対して、変形初期にFRPが破断してしまい、狙いのエネルギー吸収量が得られないためである。 The techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 apply FRP to a crash box and improve the energy absorption performance of the crash box itself. However, the crash box is a member intended to absorb energy in a collision with a small input load (so-called light collision), for example, at a low speed collision, and has a large input load, for example, at a high speed collision. In the case of, the crash box is crushed in the initial stage of deformation, and then the front side member is deformed to absorb energy. Since the amount of energy absorbed by the crash box is relatively small compared to the front side member, the crash box can only exhibit limited energy absorption performance when a large load is assumed during a high-speed collision. On the other hand, there are almost no examples of application of FRP (fiber reinforced resin) to a front side member that mainly absorbs energy during high-speed collision. This is because the ductility of the FRP is extremely small, so that the FRP is broken at the initial stage of deformation for a large load at the time of high-speed collision, and a target energy absorption amount cannot be obtained.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the energy absorption performance at the time of a vehicle collision while reducing the weight of the structural member for a vehicle.
上記課題を解決する本発明の一態様は、車両用構造部材であって、長手方向に延びる天壁部と、前記天壁部の両端から起立した一対の側壁部と、前記天壁部に対向する底壁部とを有し、かつ前記天壁部、前記一対の側壁部および前記底壁部により閉断面が形成され、前記長手方向の一部に曲げ誘起部を備える金属製の中空部材と、前記中空部材の、前記曲げ誘起部に隣接する部分である隣接部に接合された、FRPからなる補強部材とを備えていることを特徴としている。 One aspect of the present invention that solves the above-described problems is a structural member for a vehicle, and includes a top wall portion extending in a longitudinal direction, a pair of side wall portions standing from both ends of the top wall portion, and facing the top wall portion. And a metal hollow member having a closed cross section formed by the top wall portion, the pair of side wall portions, and the bottom wall portion, and having a bending inducing portion in a part of the longitudinal direction. And a reinforcing member made of FRP, which is joined to an adjacent portion that is a portion adjacent to the bending induction portion of the hollow member.
上記車両用構造部材においては、金属製の中空部材の曲げ誘起部に隣接する隣接部にFRP部材が接合されていることで、隣接部の面外変形を抑制することができる。このため、曲げ誘起部が座屈した際の隣接部の面外変形が抑制され、従来より高い反力を発生させながら中空部材の変形が進行する。また、FRPの延性は極めて低いものの、曲げ誘起部に隣接する隣接部は瞬時に大変形が発生する訳ではなく、徐々に変形が進行するため、FRPも変形後期に渡って徐々に破断が進行しながらエネルギー吸収をすることが可能である。これにより、構造部材としてのエネルギ吸収性能が向上する。 In the vehicle structural member, the FRP member is joined to the adjacent portion adjacent to the bending induction portion of the metal hollow member, so that the out-of-plane deformation of the adjacent portion can be suppressed. For this reason, the out-of-plane deformation of the adjacent portion when the bending induction portion buckles is suppressed, and the deformation of the hollow member proceeds while generating a higher reaction force than before. In addition, although the ductility of FRP is extremely low, the adjacent portion adjacent to the bending induction portion does not instantly undergo large deformation, and since the deformation progresses gradually, the FRP also gradually breaks through the later stages of deformation. It is possible to absorb energy while doing so. Thereby, the energy absorption performance as a structural member improves.
本発明によれば、車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structural member for vehicles, the energy absorption performance at the time of a vehicle collision can be improved, aiming at weight reduction.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<1.車両用構造部材の適用対象>
車両用構造部材の一例である車両用フレームの構成について説明する前に、当該車両用構造部材の適用対象について説明する。一般的な自動車等の車両に設けられる車体は、フロント構造(FRONT)、リア構造(REAR)、およびキャビン構造(CABIN)に分別することができる。
<1. Target of application of structural members for vehicles>
Before describing the configuration of a vehicle frame that is an example of a vehicle structural member, an application target of the vehicle structural member will be described. A vehicle body provided in a vehicle such as a general automobile can be classified into a front structure (FRONT), a rear structure (REAR), and a cabin structure (CABIN).
フロント構造およびリア構造は、車両衝突時において当該構造が自ら圧潰することにより、車両に対する衝撃を吸収して緩和する機能(衝撃吸収機能)を担っている。すなわち、車両衝突時に、キャビンに搭乗する乗員の安全を確保するために、フロント構造およびリア構造は、衝突により生じるエネルギ(衝突エネルギ)を可能な限り吸収する構造であることが要求される。したがって、フロント構造およびリア構造を構成するフレームは、衝突時に曲げや潰れが生じた際においても衝突エネルギを多く吸収することが求められる。当該フロント構造およびリア構造に用いられるフレームは、例えばフロントサイドメンバやリアサイドメンバ等である。フロントサイドメンバは、後端部を構成するフロントサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するフロントサイドメンバフロントを含む。リアサイドメンバは、後端部を構成するリアサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するリアサイドメンバフロントを含む。 The front structure and the rear structure have a function (impact absorption function) of absorbing and mitigating an impact on the vehicle by the structure itself being crushed when the vehicle collides. That is, in order to ensure the safety of passengers riding in the cabin in the event of a vehicle collision, the front structure and the rear structure are required to have a structure that absorbs energy (collision energy) generated by the collision as much as possible. Therefore, the frames constituting the front structure and the rear structure are required to absorb a lot of collision energy even when the frame is bent or crushed at the time of collision. The frame used for the front structure and the rear structure is, for example, a front side member, a rear side member, or the like. The front side member includes a front side member rear that constitutes a rear end portion, and a front side member front that constitutes a front portion of the rear end portion. The rear side member includes a rear side member rear that constitutes a rear end portion, and a rear side member front that constitutes a front portion of the rear end portion.
ところで、車両の衝突安全性の維持と軽量化とを両立させるために、車体構造を形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。上記のフロント構造、リア構造およびキャビン構造を構成するフレームについても、薄肉化された高強度鋼板に置き換えることが進められている。具体的には、衝突エネルギ吸収量および耐荷重性能の少なくともいずれかが、従来の鋼板により形成されるフレームと同等になるように、高強度鋼板により形成されるフレームの板厚が従来の鋼板により形成されるフレームよりも薄く設定される。これにより、高強度フレームの衝突性能を従来フレームと同等に維持しつつ、フレームの重量を低減させることができる。 By the way, in order to achieve both the maintenance of the collision safety of the vehicle and the reduction in weight, the steel sheet forming the vehicle body structure has been increased in strength and thickness. The frame constituting the front structure, the rear structure, and the cabin structure is also being replaced with a thinned high-strength steel plate. Specifically, the thickness of the frame formed of the high-strength steel plate is less than that of the conventional steel plate so that at least one of the collision energy absorption amount and the load bearing performance is equivalent to the frame formed of the conventional steel plate. It is set thinner than the frame to be formed. Thereby, the weight of the frame can be reduced while maintaining the collision performance of the high-strength frame equal to that of the conventional frame.
<2.車両用フレームの構成>
(フレームの構成要素)
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用フレーム1の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書における車両用フレーム1は車両用構造部材の一例であり、以下単にフレーム1と記載する。フレーム1はフロント構造およびリア構造に係る部材に適用されることが好ましいが、車両用フレーム1をキャビン構造に係る部材に適用することも可能である。また、当該車両用構造部材は、自動車のみならず、他の車両および自走可能な機械にも適用可能である。他の車両および自走可能な機械には、例えば、二輪車両、バスまたは牽引車等の大型車両、トレーラー、鉄道車両、建設機械、鉱山機械、農業機械、一般機械、および船舶等が含まれる。
<2. Configuration of vehicle frame>
(Frame components)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a vehicle frame 1 according to an embodiment of the present invention. The vehicle frame 1 in this specification is an example of a vehicle structural member, and is simply referred to as the frame 1 hereinafter. The frame 1 is preferably applied to a member related to a front structure and a rear structure, but the vehicle frame 1 can also be applied to a member related to a cabin structure. Moreover, the said structural member for vehicles is applicable not only to a motor vehicle but another vehicle and the machine which can be self-propelled. Other vehicles and self-propelled machines include, for example, two-wheeled vehicles, large vehicles such as buses or towing vehicles, trailers, railway vehicles, construction machinery, mining machinery, agricultural machinery, general machinery, and ships.
図1および図2に示すように本実施形態のフレーム1は、第1の構造部材2と、第2の構造部材3と、CFRPからなる補強部材4(4A〜4C)を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the frame 1 of the present embodiment includes a first structural member 2, a second structural member 3, and a reinforcing member 4 (4A to 4C) made of CFRP.
本実施形態の第1の構造部材2は、長尺の構造部材の一例であり、ハット形の断面形状を有する。第1の構造部材2は、長手方向(X軸方向)に延びる天壁部2a、側壁部2b、2b、フランジ部2c、2c、および稜線部2d、2d、2e、2eを有する。 The first structural member 2 of the present embodiment is an example of a long structural member and has a hat-shaped cross-sectional shape. The first structural member 2 has a top wall 2a, side walls 2b and 2b, flanges 2c and 2c, and ridges 2d, 2d, 2e and 2e extending in the longitudinal direction (X-axis direction).
側壁部2bは、天壁部2aのZ軸方向(上下方向)の両端から起立して設けられている。側壁部2bは、天壁部2aと略垂直の角度を成して設けられることが衝突性能の観点から多いが、側壁部2bと天壁部2aとにより成される角度は、略垂直に限らず部材の設計に応じて適宜設定される。また、稜線部2dは、天壁部2aと側壁部2bとの境界となる部分であり、天壁部2aと側壁部2bとの接続部である。 The side wall 2b is provided upright from both ends in the Z-axis direction (vertical direction) of the top wall 2a. The side wall 2b is often provided at a substantially vertical angle with respect to the top wall 2a from the viewpoint of collision performance, but the angle formed between the side wall 2b and the top wall 2a is substantially vertical. It is appropriately set according to the design of the first member. The ridge line portion 2d is a portion that becomes a boundary between the top wall portion 2a and the side wall portion 2b, and is a connection portion between the top wall portion 2a and the side wall portion 2b.
フランジ部2cは、側壁部2bの天壁部2aに対し反対側の端部からZ軸方向に沿って外側に起立して設けられる。フランジ部2cは、側壁部2bと略垂直の角度を成して設けられることが多いが、フランジ部2cと側壁部2bとにより成される角度は、略垂直に限らず、部材の設計に応じて適宜決定される。また、稜線部2eは、側壁部2bとフランジ部2cとの境界となる部分である。 The flange portion 2c is provided to stand on the outer side along the Z-axis direction from the end opposite to the top wall portion 2a of the side wall portion 2b. The flange portion 2c is often provided at a substantially vertical angle with respect to the side wall portion 2b, but the angle formed between the flange portion 2c and the side wall portion 2b is not limited to a substantially vertical angle, depending on the design of the member. To be determined as appropriate. Moreover, the ridgeline part 2e is a part used as the boundary of the side wall part 2b and the flange part 2c.
本実施形態の第2の構造部材3は、長尺の構造部材の一例であり、板状の部材である。第2の構造部材3は、底壁部3a、および接合部3c、3cを有する。 The 2nd structural member 3 of this embodiment is an example of a long structural member, and is a plate-shaped member. The second structural member 3 has a bottom wall portion 3a and joint portions 3c and 3c.
底壁部3aは、第1の構造部材2の天壁部2aに対向する部分である。また、接合部3cは、第1の構造部材2のフランジ部2cに対して当接し、フランジ部2cに接合される部分である。つまり、底壁部3aは、第2の構造部材3における一対の稜線部2eとのそれぞれの接続部分の間に存在する領域に相当する部分である。また、接合部3cは、第2の構造部材3における稜線部2eとフランジ部2cの端部とに挟まれるフランジ部2cの領域に当接する部分である。 The bottom wall portion 3 a is a portion facing the top wall portion 2 a of the first structural member 2. Further, the joint portion 3c is a portion that contacts the flange portion 2c of the first structural member 2 and is joined to the flange portion 2c. That is, the bottom wall portion 3a is a portion corresponding to a region existing between the connection portions of the second structural member 3 and the pair of ridge line portions 2e. Further, the joint portion 3c is a portion that contacts the region of the flange portion 2c sandwiched between the ridge line portion 2e and the end portion of the flange portion 2c in the second structural member 3.
本実施形態においては、フランジ部2cと接合部3cとが接合されることにより、第1の構造部材2と第2の構造部材3とが接合されている。これにより、天壁部2aと、一対の側壁部2b、2bと、底壁部3aとによって、長手方向に垂直な断面が閉断面となる中空部材10が構成される。以降の説明において単に“長手方向”と称す場合は中空部材10の長手方向のことを指す。なお、フランジ部2cと接合部3cとの接合方法は特に限定されない。例えば、当該接合方法は、溶接、リベットまたはボルト締結等であってもよい。本実施形態ではフランジ部2cと接合部3cはスポット溶接により接合されている。 In this embodiment, the 1st structural member 2 and the 2nd structural member 3 are joined by joining the flange part 2c and the junction part 3c. Thereby, the hollow member 10 whose cross section perpendicular | vertical to a longitudinal direction becomes a closed cross section is comprised by the top wall part 2a, a pair of side wall parts 2b and 2b, and the bottom wall part 3a. In the following description, the term “longitudinal direction” simply refers to the longitudinal direction of the hollow member 10. In addition, the joining method of the flange part 2c and the junction part 3c is not specifically limited. For example, the joining method may be welding, rivet or bolt fastening. In this embodiment, the flange part 2c and the junction part 3c are joined by spot welding.
中空部材10の有する閉断面の形状は略多角形である。ここで、略多角形とは、複数の線分で近似表現することが可能である閉じた平面図形を意味する。例えば、本実施形態の中空部材10の閉断面は、4つの線分(天壁部2a、一対の側壁部2b、底壁部3aに相当)および4つの頂点(稜線部2d、2eに相当)からなる略四角形である。この略四角形は、矩形、台形等を含む。中空部材10が有する閉断面の形状が略四角形以外の略多角形である場合であっても、本明細書において、当該中空部材10は、天壁部2a、一対の側壁部2b、2bおよび底壁部3aにより形成されるものとして説明する。なお、中空部材10は、フランジ部2cのない一体の断面、つまり角柱断面であってもよい。中空部材10の有する閉断面の形状の例については後述する。 The shape of the closed cross section of the hollow member 10 is substantially polygonal. Here, the substantially polygonal shape means a closed plane figure that can be approximated by a plurality of line segments. For example, the closed cross section of the hollow member 10 of the present embodiment has four line segments (corresponding to the top wall portion 2a, the pair of side wall portions 2b, and the bottom wall portion 3a) and four vertices (corresponding to the ridge line portions 2d and 2e). It is a substantially quadrangle consisting of This substantially quadrilateral includes a rectangle, a trapezoid, and the like. Even if the shape of the closed section of the hollow member 10 is a substantially polygonal shape other than a substantially rectangular shape, in this specification, the hollow member 10 includes the top wall portion 2a, the pair of side wall portions 2b, 2b, and the bottom. It demonstrates as what is formed by the wall part 3a. The hollow member 10 may have an integral cross section without the flange portion 2c, that is, a prismatic cross section. An example of the closed cross-sectional shape of the hollow member 10 will be described later.
第1の構造部材2および第2の構造部材3は、例えば鋼板等の金属板により形成されることが好ましい。また、衝突性能の観点から両構造部材の板厚はバス等の大型の車両で多く用いられるフレーム構造では、6.0mm以下が好ましく、通常のサイズの車両で多く用いられるモノコック構造車両では3.2mm以下であることが好ましい。また、第1の構造部材2および第2の構造部材3の強度は特に限定されない。ただし、軽量化により低減し得るフレームの全体的な強度を補うために、両構造部材2、3の引張強度は590MPa以上であることが好ましい。また、両構造部材2、3の引張強度は980MPa以上であることがさらに好ましい。 It is preferable that the 1st structural member 2 and the 2nd structural member 3 are formed with metal plates, such as a steel plate, for example. From the viewpoint of collision performance, the plate thickness of both structural members is preferably 6.0 mm or less in a frame structure that is often used in large vehicles such as buses, and in a monocoque structure vehicle that is often used in a normal size vehicle. It is preferable that it is 2 mm or less. Moreover, the intensity | strength of the 1st structural member 2 and the 2nd structural member 3 is not specifically limited. However, in order to compensate for the overall strength of the frame, which can be reduced by weight reduction, it is preferable that the tensile strength of both structural members 2 and 3 is 590 MPa or more. Moreover, it is more preferable that the tensile strength of both structural members 2 and 3 is 980 MPa or more.
CFRPからなる補強部材4(4A〜4C)は、FRP(繊維強化樹脂)からなる補強部材(FRP部材)の一例である。 The reinforcing member 4 (4A to 4C) made of CFRP is an example of a reinforcing member (FRP member) made of FRP (fiber reinforced resin).
<3.補強部材の例>
補強部材(FRP部材とも称する)に用いられ得るFRPは、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に含有され、複合化された強化繊維材料からなる、繊維強化樹脂を意味する。
<3. Examples of reinforcing members>
FRP that can be used for a reinforcing member (also referred to as FRP member) means a fiber reinforced resin that is composed of a matrix resin and a reinforced fiber material that is contained in the matrix resin and combined.
強化繊維材料としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維を用いることができる。他にも、強化繊維材料として、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アラミド繊維等を用いることができる。FRP部材に用いられるFRPにおいて、強化繊維材料の基材となる強化繊維基材としては、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材(UD材)等を使用することができる。これらの強化繊維基材は、強化繊維材料の配向性の必要に応じて、適宜選択され得る。 As the reinforcing fiber material, for example, carbon fiber or glass fiber can be used. In addition, boron fiber, silicon carbide fiber, aramid fiber, or the like can be used as the reinforcing fiber material. In the FRP used for the FRP member, examples of the reinforcing fiber base material used as the base material of the reinforcing fiber material include, for example, a nonwoven fabric base material using chopped fibers, a cloth material using continuous fibers, and a unidirectional reinforcing fiber base material (UD). Material) etc. can be used. These reinforcing fiber bases can be appropriately selected according to the orientation of the reinforcing fiber material.
CFRPは、強化繊維材料として炭素繊維を用いたFRPである。炭素繊維としては、例えば、PAN系またはピッチ系のものが使用できる。炭素繊維を用いることにより、重量に対する強度等を効率よく向上させることができる。 CFRP is FRP using carbon fiber as a reinforcing fiber material. As the carbon fiber, for example, a PAN-based or pitch-based one can be used. By using the carbon fiber, the strength with respect to weight can be improved efficiently.
GFRPは、強化繊維材料としてガラス繊維を用いたFRPである。炭素繊維よりも機械的特性に劣るが、金属部材の電蝕を抑制することができる。 GFRP is FRP using glass fiber as a reinforcing fiber material. Although it is inferior to a carbon fiber in mechanical characteristics, it can suppress the electric corrosion of a metal member.
FRPに用いられるマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれも使用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、並びにビニルエステル樹脂等があげられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)およびその酸変性物、ナイロン6およびナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、塩化ビニル、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、並びにフェノキシ樹脂等があげられる。なお、マトリックス樹脂は、複数種類の樹脂材料により形成されていてもよい。 As a matrix resin used for FRP, either a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, unsaturated polyester resins, and vinyl ester resins. As thermoplastic resins, polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.) and acid-modified products thereof, polyamide resins such as nylon 6 and nylon 66, thermoplastic aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyethersulfone And polyphenylene ether and modified products thereof, polyarylate, polyetherketone, polyetheretherketone, polyetherketoneketone, styrene resins such as vinyl chloride and polystyrene, and phenoxy resin. The matrix resin may be formed of a plurality of types of resin materials.
金属部材への適用を考慮すると、加工性、生産性の観点から、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。さらに、マトリックス樹脂としてフェノキシ樹脂を用いることで、強化繊維材料の密度を高くすることができる。また、フェノキシ樹脂は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と分子構造が酷似しているためエポキシ樹脂と同程度の耐熱性を有する。また、硬化成分をさらに添加することにより、高温環境への適用も可能となる。硬化成分を添加する場合、その添加量は、強化繊維材料への含浸性、FRPの脆性、タクトタイムおよび加工性等とを考慮し、適宜決めればよい。 Considering application to a metal member, it is preferable to use a thermoplastic resin as a matrix resin from the viewpoint of workability and productivity. Furthermore, the density of the reinforcing fiber material can be increased by using a phenoxy resin as the matrix resin. Moreover, since the phenoxy resin has a molecular structure very similar to that of an epoxy resin that is a thermosetting resin, the phenoxy resin has a heat resistance comparable to that of an epoxy resin. Moreover, application to a high temperature environment is also possible by further adding a curing component. When a curing component is added, the amount added may be determined appropriately in consideration of the impregnation into the reinforcing fiber material, the brittleness of the FRP, the tact time, the workability, and the like.
<接着樹脂層>
補強部材がFRP部材等により形成される場合、FRP部材と金属部材(上記実施形態では中空部材10)との間に接着樹脂層が設けられ、該接着樹脂層によりFRP部材と金属部材とが接合されてもよい。
<Adhesive resin layer>
When the reinforcing member is formed of an FRP member or the like, an adhesive resin layer is provided between the FRP member and the metal member (hollow member 10 in the above embodiment), and the FRP member and the metal member are joined by the adhesive resin layer. May be.
接着樹脂層を形成する接着樹脂組成物の種類は特に限定されない。例えば、接着樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかであってもよい。熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンおよびその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、AS樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタラートやポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、並びにポリエーテルケトンケトン等から選ばれる1種以上を使用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、およびウレタン樹脂から選ばれる1種以上を使用することができる。 The kind of adhesive resin composition which forms an adhesive resin layer is not specifically limited. For example, the adhesive resin composition may be either a thermosetting resin or a thermoplastic resin. The kind of thermosetting resin and thermoplastic resin is not particularly limited. Examples of thermoplastic resins include polyolefins and acid-modified products thereof, polystyrene, polymethyl methacrylate, AS resin, ABS resin, thermoplastic aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyimide, polyamide, polyamide Use one or more selected from imide, polyetherimide, polyethersulfone, polyphenylene ether and modified products thereof, polyphenylene sulfide, polyoxymethylene, polyarylate, polyetherketone, polyetheretherketone, and polyetherketoneketone can do. Moreover, as a thermosetting resin, 1 or more types chosen from an epoxy resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, and a urethane resin can be used, for example.
接着樹脂組成物は、FRP部材を構成するマトリックス樹脂の特性、補強部材の特性または金属部材の特性に応じて適宜選択され得る。例えば、接着樹脂層として極性のある官能基を有する樹脂や酸変性などを施された樹脂を用いることで、接着性が向上する。 The adhesive resin composition can be appropriately selected according to the characteristics of the matrix resin constituting the FRP member, the characteristics of the reinforcing member, or the characteristics of the metal member. For example, the adhesiveness is improved by using a resin having a polar functional group or a resin subjected to acid modification as the adhesive resin layer.
このように、上述した接着樹脂層を用いてFRP部材を金属部材に接着させることにより、FRP部材と金属部材との密着性を向上させることができる。そうすると、金属部材に対し荷重が入力された際の、FRP部材の変形追従性を向上させることができる。この場合、金属部材の変形体に対するFRP部材の効果をより確実に発揮させることが可能となる。 Thus, the adhesion between the FRP member and the metal member can be improved by bonding the FRP member to the metal member using the above-described adhesive resin layer. If it does so, the deformation | transformation followable | trackability of an FRP member when a load is input with respect to a metal member can be improved. In this case, the effect of the FRP member on the deformed body of the metal member can be more reliably exhibited.
なお、接着樹脂層を形成するために用いられる接着樹脂組成物の形態は、例えば、粉体、ワニス等の液体、フィルム等の固体とすることができる。 In addition, the form of the adhesive resin composition used for forming the adhesive resin layer can be, for example, a liquid such as powder or varnish, or a solid such as a film.
また、接着樹脂組成物に架橋硬化性樹脂および架橋剤を配合して、架橋性接着樹脂組成物を形成してもよい。これにより接着樹脂組成物の耐熱性が向上するため、高温環境下での適用が可能となる。架橋硬化性樹脂として、例えば2官能性以上のエポキシ樹脂や結晶性エポキシ樹脂を用いることができる。また、架橋剤として、アミンや酸無水物等を用いることができる。また、接着樹脂組成物には、その接着性や物性を損なわない範囲において、各種ゴム、無機フィラー、溶剤等その他添加物が配合されてもよい。 Moreover, you may mix | blend a crosslinking curable resin and a crosslinking agent with an adhesive resin composition, and may form a crosslinkable adhesive resin composition. Thereby, since the heat resistance of the adhesive resin composition is improved, application under a high temperature environment becomes possible. As the cross-linking curable resin, for example, a bifunctional or higher functional epoxy resin or a crystalline epoxy resin can be used. Moreover, an amine, an acid anhydride, etc. can be used as a crosslinking agent. Moreover, various additives, such as various rubber | gum, an inorganic filler, a solvent, may be mix | blended with the adhesive resin composition in the range which does not impair the adhesiveness and physical property.
FRP部材の金属部材への複合化は、種々の方法により実現される。例えば、FRP部材となるFRPまたはその前駆体であるFRP成形用プリプレグと、金属部材とを、上述した接着樹脂組成物で接着し、該接着樹脂組成物を固化(または硬化)させることで得られる。この場合、例えば、加熱圧着を行うことにより、FRP部材と金属部材とを複合化させることができる。 The compounding of the FRP member into the metal member can be realized by various methods. For example, it can be obtained by adhering an FRP forming prepreg which is an FRP member or an FRP molding prepreg thereof and a metal member with the above-described adhesive resin composition, and solidifying (or curing) the adhesive resin composition. . In this case, for example, the FRP member and the metal member can be combined by performing thermocompression bonding.
上述したFRPまたはFRP成形用プリプレグの金属部材への接着は、部品の成形前、成形中または成形後に行われ得る。例えば、被加工材である金属材料を金属部材に成形した後に、FRPまたはFRP成形用プリプレグを該金属部材に接着しても良い。また、被加工材にFRPまたはFRP成形用プリプレグを加熱圧着により接着した後に、FRP部材が接着された該被加工材を成形して複合化された金属部材を得てもよい。FRP部材のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂であれば、FRP部材が接着された部分について曲げ加工等の成形を行うことも可能である。また、FRP部材のマトリクス樹脂が熱可塑樹脂である場合、加熱圧着工程と成形工程とが一体となった複合一括成形が行われてもよい。 The above-mentioned adhesion of FRP or FRP molding prepreg to a metal member can be performed before molding, during molding, or after molding. For example, after forming a metal material as a workpiece into a metal member, FRP or FRP molding prepreg may be bonded to the metal member. Alternatively, after FRP or FRP molding prepreg is bonded to the workpiece by thermocompression bonding, the workpiece to which the FRP member is bonded may be molded to obtain a composite metal member. If the matrix resin of the FRP member is a thermoplastic resin, it is possible to perform a bending process or the like on the portion to which the FRP member is bonded. In addition, when the matrix resin of the FRP member is a thermoplastic resin, composite batch molding in which the thermocompression bonding step and the molding step are integrated may be performed.
なお、FRP部材と金属部材との接合方法は、上述した接着樹脂層による接着に限られない。例えば、FRP部材と金属部材とは、機械的に接合されてもよい。より具体的には、FRP部材と金属部材のそれぞれ対応する位置に締結用の孔が形成され、これらがボルトやリベット等の締結手段により当該孔を介して締結されることにより、FRP部材と金属部材とが接合されていてもよい。他にも公知の接合手段によってFRP部材と金属部材とが接合されてもよい。また、複数の接合手段により複合的にFRP部材と金属部材とが接合されてもよい。例えば、接着樹脂層による接着と、締結手段による締結とが複合的に用いられてもよい。 In addition, the joining method of a FRP member and a metal member is not restricted to the adhesion | attachment by the adhesive resin layer mentioned above. For example, the FRP member and the metal member may be mechanically joined. More specifically, a fastening hole is formed at a position corresponding to each of the FRP member and the metal member, and these are fastened through the hole by a fastening means such as a bolt or a rivet. The member may be joined. In addition, the FRP member and the metal member may be joined by a known joining means. Further, the FRP member and the metal member may be joined in a composite manner by a plurality of joining means. For example, the adhesion by the adhesive resin layer and the fastening by the fastening means may be used in combination.
<金属部材およびその表面処理>
本発明に係る金属部材は、めっきされていてもよい。これにより、耐食性が向上する。特に、金属部材が鋼材である場合は、より好適である。めっきの種類は特に限定されず、公知のめっきを用いることができる。例えば、めっき鋼板(鋼材)として、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Zn−Ni系合金めっき鋼板等が用いられ得る。
<Metal member and its surface treatment>
The metal member according to the present invention may be plated. Thereby, corrosion resistance improves. In particular, it is more suitable when the metal member is a steel material. The type of plating is not particularly limited, and known plating can be used. For example, as a galvanized steel sheet (steel material), a galvanized steel sheet, a galvannealed steel sheet, a Zn-Al-Mg alloy-plated steel sheet, an aluminum-plated steel sheet, an electrogalvanized steel sheet, an electric Zn-Ni alloy-plated steel sheet, etc. Can be used.
また、金属部材は、表面に化成処理とよばれる皮膜が被覆されていてもよい。これにより、耐食性がより向上する。化成処理として、一般に公知の化成処理を用いることができる。例えば、化成処理として、りん酸亜鉛処理、クロメート処理、クロメートフリー処理等を用いることができる。また、上記皮膜は、公知の樹脂皮膜であってもよい。 Moreover, the metal member may be coated with a film called chemical conversion treatment on the surface. Thereby, corrosion resistance improves more. As the chemical conversion treatment, a generally known chemical conversion treatment can be used. For example, as the chemical conversion treatment, zinc phosphate treatment, chromate treatment, chromate-free treatment or the like can be used. Further, the film may be a known resin film.
また、金属部材は、一般に公知の塗装が施されているものであってもよい。これにより、耐食性がより向上する。塗装として、公知の樹脂を用いることができる。例えば、塗装として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはふっ素系樹脂等を主樹脂としたものを用いることができる。また、塗装には、必要に応じて、一般に公知の顔料が添加されていてもよい。また、塗装は、顔料が添加されていないクリヤー塗装であってもよい。かかる塗装は、FRP部材を複合化する前に予め金属部材に施されていてもよいし、FRP部材を複合化した後に金属部材に施されてもよい。また、予め金属部材に塗装が施されたのちにFRP部材が複合化され、さらにその後塗装が施されてもよい。塗装に用いられる塗料は、溶剤系塗料、水系塗料または紛体塗料等であってもよい。塗装の施工方法として、一般に公知の方法が適用され得る。例えば、塗装の施工方法として、電着塗装、スプレー塗装、静電塗装または浸漬塗装等が用いられ得る。電着塗装は、金属部材の端面や隙間部を被覆するのに適しているため、塗装後の耐食性に優れる。また、塗装前に金属部材の表面にりん酸亜鉛処理やジルコニア処理等の一般に公知の化成処理を施すことにより、塗膜密着性が向上する。 In addition, the metal member may be one that has been generally painted. Thereby, corrosion resistance improves more. As the coating, a known resin can be used. For example, as a coating, an epoxy resin, a urethane resin, an acrylic resin, a polyester resin, or a fluorine resin can be used as a main resin. Moreover, generally well-known pigment may be added to the coating as needed. The coating may be a clear coating to which no pigment is added. Such coating may be applied to the metal member in advance before the FRP member is combined, or may be applied to the metal member after the FRP member is combined. Alternatively, the FRP member may be combined after the metal member has been painted in advance, and then painted. The paint used for painting may be a solvent-based paint, a water-based paint, a powder paint, or the like. In general, a known method can be applied as a method of painting. For example, electrodeposition coating, spray coating, electrostatic coating, immersion coating, or the like can be used as a coating method. Since electrodeposition coating is suitable for coating the end face and gap portion of a metal member, it is excellent in corrosion resistance after coating. Moreover, coating film adhesion improves by performing generally well-known chemical conversion treatments, such as a zinc phosphate process and a zirconia process, on the surface of a metal member before coating.
本実施形態の補強部材4は、繊維方向が異なる複数の層を有した複層構造となっている。図3に示すように本実施形態の補強部材4は、繊維方向(図3中の破線矢印の方向)が長手方向に対して平行である層、すなわち長手方向と繊維方向とのなす角が0°である層と、長手方向に対して垂直となる層、すなわち長手方向と繊維方向とのなす角が90°である層で構成されている。補強部材4が、このように繊維方向が異なる複数の層を有していることで、エネルギ吸収性能をさらに向上させることができる。なお、補強部材4を複層構造とする場合の各層の繊維方向は特に限定されない。また、中空部材10の長手方向に対する繊維方向が90°の層を含む複層構造の場合、全ての層のうち、25%以上の層は、繊維方向が90°である層であることが好ましい。これによりエネルギ吸収性能を効果的に高めることができる。また、補強部材4は繊維方向の異なる層を3層以上有していてもよい。また、中空部材10の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等によっては、補強部材4は単層構造であってもよい。また、補強部材4は、マトリックス樹脂中に不連続繊維を含浸させシート状に加工した、シート形成複合材料(SMC:Sheet Molding Compound)であってもよい。なお、工業的には、繊維方向を一方向にそろえた場合、実際の繊維の繊維方向の分布は、その一方向に対し、−5°〜5°の範囲内に分布する。工業的にそのように分布した状態であっても、理想的に全ての繊維方向をその一方向にそろえた場合と比べて、機械的性質は実質的に同じと判断して構わない。また、補強部材内での繊維方向の分布は、マイクロフォーカスX線CT(X-ray computed tomograph)システムで観察し、得られた3次元画像をコンピュータ解析することで同定できる。 The reinforcing member 4 of the present embodiment has a multi-layer structure having a plurality of layers having different fiber directions. As shown in FIG. 3, the reinforcing member 4 of the present embodiment has a layer in which the fiber direction (the direction of the dashed arrow in FIG. 3) is parallel to the longitudinal direction, that is, the angle formed between the longitudinal direction and the fiber direction is 0. And a layer perpendicular to the longitudinal direction, that is, a layer having an angle of 90 ° between the longitudinal direction and the fiber direction. Since the reinforcing member 4 has a plurality of layers having different fiber directions as described above, the energy absorption performance can be further improved. In addition, the fiber direction of each layer when the reinforcing member 4 has a multilayer structure is not particularly limited. Further, in the case of a multilayer structure including a layer having a fiber direction of 90 ° with respect to the longitudinal direction of the hollow member 10, 25% or more of all the layers are preferably layers having a fiber direction of 90 °. . Thereby, energy absorption performance can be improved effectively. The reinforcing member 4 may have three or more layers having different fiber directions. Further, the reinforcing member 4 may have a single-layer structure depending on the shape of the hollow member 10, required energy absorption performance, weight limitation, and the like. Further, the reinforcing member 4 may be a sheet forming compound (SMC) obtained by impregnating a discontinuous fiber into a matrix resin and processing it into a sheet shape. Industrially, when the fiber direction is aligned in one direction, the actual fiber direction distribution of the fiber is distributed within a range of −5 ° to 5 ° with respect to the one direction. Even in such an industrially distributed state, it may be determined that the mechanical properties are substantially the same as compared to a case where all fiber directions are ideally aligned in one direction. Further, the fiber direction distribution in the reinforcing member can be identified by observing with a microfocus X-ray computed tomograph (CT) system and computer analysis of the obtained three-dimensional image.
図4に示すように本実施形態の中空部材10には、長手方向の一部に屈曲部5Aおよび5Bが設けられている。屈曲部5とは、中空部材10の断面の重心により形成される中心軸C1において曲率を有している部分である。 As shown in FIG. 4, the hollow member 10 of the present embodiment is provided with bent portions 5A and 5B in a part in the longitudinal direction. The bent portion 5 is a portion having a curvature in the central axis C <b> 1 formed by the center of gravity of the cross section of the hollow member 10.
このような屈曲部5および屈曲部5の周辺部は、曲げ誘起部7(7A、7B)の一例である。屈曲部5を備える中空部材10は、例えば第1の構造部材2および第2の構造部材3に屈曲部5が設けられるようにプレス成形を行い、これらの構造部材2、3を組み立てることにより得られる。屈曲部5は、フレーム1が適用される車両の構造に応じて適宜設けられる。中空部材10に設けられる屈曲部5の数は特に限定されず、上述したように車両の構造に応じて適宜決定される。すなわち、中空部材10に屈曲部5が設けられない場合も存在する。 Such a bent part 5 and the peripheral part of the bent part 5 are examples of the bending induction part 7 (7A, 7B). The hollow member 10 provided with the bent portion 5 is obtained by, for example, performing press molding so that the bent portion 5 is provided on the first structural member 2 and the second structural member 3 and assembling these structural members 2 and 3. It is done. The bent portion 5 is appropriately provided according to the structure of the vehicle to which the frame 1 is applied. The number of the bent portions 5 provided in the hollow member 10 is not particularly limited, and is appropriately determined according to the structure of the vehicle as described above. That is, there is a case where the bent portion 5 is not provided in the hollow member 10.
中空部材10に曲げ誘起部7が形成された場合、長手方向からの衝突によって曲げ誘起部7において曲げ変形が生じる。例えば、屈曲部5Aの曲率半径RAおよび屈曲部5Bの曲率半径RBの双方、もしくは少なくともいずれか一方において、衝突荷重の入力時に曲げ変形が生じる。この曲げ変形に必要なエネルギが衝突によるエネルギから供給される。すなわち、中空部材10の曲げ変形により衝突エネルギを吸収することができる。この曲げ誘起部7を中空部材10に設けることにより、衝突により生じる中空部材10の曲げ起点を設定することができる。そのため、中空部材10の想定外の曲げによるキャビン構造への衝撃を回避することができるので、キャビンに搭乗する乗員の安全性を確保することができる。 When the bending induction part 7 is formed in the hollow member 10, a bending deformation occurs in the bending induction part 7 due to a collision from the longitudinal direction. For example, at least one of the radius of curvature RA of the bent portion 5A and the radius of curvature RB of the bent portion 5B or at least one of them is bent when a collision load is input. The energy required for this bending deformation is supplied from the energy caused by the collision. That is, collision energy can be absorbed by bending deformation of the hollow member 10. By providing the bending induction portion 7 in the hollow member 10, the bending start point of the hollow member 10 generated by the collision can be set. Therefore, the impact on the cabin structure due to the unexpected bending of the hollow member 10 can be avoided, so that the safety of the passenger boarding the cabin can be ensured.
なお、本実施形態に係る曲げ誘起部7は、図4に示した屈曲部5を含む部分に限定されない。曲げ誘起部7の具体例については後述する。 In addition, the bending induction part 7 which concerns on this embodiment is not limited to the part containing the bending part 5 shown in FIG. A specific example of the bending induction part 7 will be described later.
(補強部材の配置)
図4に示すように、本実施形態の中空部材10には、天壁部2aが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部5A、および底壁部3aが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部5Bが設けられている。前述のように、屈曲部5A、5Bおよび屈曲部5A、5Bの周辺部は、本実施形態の中空部材10の曲げ誘起部7A、7Bである。本実施形態の補強部材4は、中空部材10の長手方向における曲げ誘起部7A、7Bの前側および後側の内面に接合されている。換言すると、曲げ誘起部7に隣接する部分を隣接部8(8A〜8C)と称した際に、補強部材4Aは、曲げ誘起部7Aに対し、長手方向前側の隣接部8Aの内面に接合されている。補強部材4Bは、曲げ誘起部7Aに対し、長手方向後側の隣接部8Bの内面に接合されている。本実施形態の中空部材10の場合、補強部材4Bは、曲げ誘起部7Bに対し、長手方向前側の隣接部8Bの内面に接合されているとも言える。補強部材4Cは、曲げ誘起部7Bに対し、長手方向後側の隣接部8Cの内面に接合されている。なお、補強部材4の配置は、中空部材10の内面に限定されるものではなく、外面側に配置されていても良い。以降の説明における補強部材4の配置に関しても、外面側に配置することが可能な中空部材10の形状であれば、補強部材4は外面側に配置されていても良い。また、中空部材10に対する補強部材4の接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を用いて両部材10、4を接合することが好ましい。
(Arrangement of reinforcing members)
As shown in FIG. 4, the hollow member 10 of the present embodiment includes a bent portion 5 </ b> A that bends in the direction in which the top wall portion 2 a is bent inside, and a bent portion that is bent in the direction in which the bottom wall portion 3 a is bent inside. 5B is provided. As described above, the bent portions 5A and 5B and the peripheral portions of the bent portions 5A and 5B are the bending induction portions 7A and 7B of the hollow member 10 of the present embodiment. The reinforcing member 4 of the present embodiment is joined to the inner surfaces of the front and rear sides of the bending induction portions 7A and 7B in the longitudinal direction of the hollow member 10. In other words, when the portion adjacent to the bending induction portion 7 is referred to as the adjacent portion 8 (8A to 8C), the reinforcing member 4A is joined to the inner surface of the adjacent portion 8A on the front side in the longitudinal direction with respect to the bending induction portion 7A. ing. The reinforcing member 4B is joined to the inner surface of the adjacent portion 8B on the rear side in the longitudinal direction with respect to the bending induction portion 7A. In the case of the hollow member 10 of the present embodiment, it can be said that the reinforcing member 4B is joined to the inner surface of the adjacent portion 8B on the front side in the longitudinal direction with respect to the bending induction portion 7B. The reinforcing member 4C is joined to the inner surface of the adjacent portion 8C on the rear side in the longitudinal direction with respect to the bending induction portion 7B. In addition, arrangement | positioning of the reinforcement member 4 is not limited to the inner surface of the hollow member 10, You may arrange | position to the outer surface side. Regarding the arrangement of the reinforcing member 4 in the following description, the reinforcing member 4 may be arranged on the outer surface side as long as the hollow member 10 can be arranged on the outer surface side. Moreover, although the joining method of the reinforcement member 4 with respect to the hollow member 10 is not specifically limited, For example, it is preferable to join both the members 10 and 4 using an adhesive agent.
本実施形態の曲げ誘起部7の範囲は次のように定義される。図6に示すように、前述の中心軸C1は直線部と弧部で構成され、屈曲部5Aは、中心軸C1上の直線部に繋がる、曲率半径RAを有する弧部である。ここで、中心軸C1上の直線部に繋がる弧部の角の二等分線と、当該弧部との交点をPとする。この場合、屈曲部5Aの範囲は、上記の点Pを起点とした中心軸C1方向前方の長さLの位置から、上記点Pを起点とした中心軸C1方向後方の長さLの位置までの領域である。中空部材10の衝突時に生じる座屈は中空部材の断面サイズと相関があることから、本明細書における上記の長さ2Lは、曲げ方向における中空部材10の幅とするとより良い。本実施形態の中空部材10の場合、Y軸方向が曲げ方向となるため、図2に示す天壁部2aと底壁部3aとの間の距離が中空部材10の幅Wであり、上記の長さ2Lを当該幅Wとするとより良い。なお、屈曲部5Bについても同様の考え方で曲げ誘起部7の範囲が定められる。 The range of the bending induction part 7 of this embodiment is defined as follows. As shown in FIG. 6, the above-mentioned central axis C1 is composed of a straight line part and an arc part, and the bent part 5A is an arc part having a radius of curvature RA connected to the straight line part on the central axis C1. Here, let P be the intersection between the bisector of the corner of the arc connected to the straight line on the central axis C1 and the arc. In this case, the range of the bent portion 5A is from the position of the length L forward in the direction of the central axis C1 starting from the point P to the position of the length L rearward in the direction of the central axis C1 starting from the point P. It is an area. Since the buckling that occurs at the time of collision of the hollow member 10 has a correlation with the cross-sectional size of the hollow member, the length 2L in the present specification is preferably the width of the hollow member 10 in the bending direction. In the case of the hollow member 10 of the present embodiment, since the Y-axis direction is the bending direction, the distance between the top wall portion 2a and the bottom wall portion 3a shown in FIG. 2 is the width W of the hollow member 10, and It is better if the length 2L is the width W. In addition, the range of the bending induction part 7 is defined by the same view also about the bending part 5B.
図2に示すように、本実施形態の補強部材4は、中空部材10の内面全周に接合されている。詳述すると、中空部材10の天壁部2a、一対の側壁部2b、底壁部3a、天壁部2aと一対の側壁部2bとの間の部分であるコーナー部11a、および一対の側壁部2bと底壁部3aとの間の部分であるコーナー部11bの内面に接合されている。なお、中空部材10の長手方向における補強部材4の長さは、フレーム1の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、長手方向における曲げ誘起部7の範囲の1/2以上であることが好ましい。換言すると、補強部材4の長さは、中空部材10の曲げ方向における幅Wの長さの1/2以上であることが好ましい。また、補強部材4の厚さは、フレーム1の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等に応じて適宜変更されるものである。 As shown in FIG. 2, the reinforcing member 4 of this embodiment is joined to the entire inner circumference of the hollow member 10. Specifically, the top wall 2a of the hollow member 10, a pair of side walls 2b, a bottom wall 3a, a corner 11a that is a portion between the top wall 2a and the pair of side walls 2b, and a pair of side walls It is joined to the inner surface of the corner part 11b which is a part between 2b and the bottom wall part 3a. The length of the reinforcing member 4 in the longitudinal direction of the hollow member 10 is appropriately changed according to the shape of the frame 1, required energy absorption performance, weight restriction, etc. 7 or more of the range of 7 is preferable. In other words, it is preferable that the length of the reinforcing member 4 is ½ or more of the width W in the bending direction of the hollow member 10. Further, the thickness of the reinforcing member 4 is appropriately changed according to the shape of the frame 1, required energy absorption performance, weight limit, and the like.
本実施形態のフレーム1は以上のように構成されている。このようなフレーム1では、例えば長手方向前方から高荷重が入力された際に、屈曲部5に曲げ変形が生じて座屈する。そのため、屈曲部5にCFRPからなる補強部材4を接合したとしても、CFRPの延性は極めて低いことから、瞬時に破断が発生してしまい、補強部材としての効果を全く発揮しない。一方で、屈曲部5に隣接する隣接部8においては、屈曲部5の変形に追従して面外変形が生じるが、本実施形態のフレーム1においては、中空部材10に補強部材4が接合されていることにより、隣接部8の剛性が向上し、隣接部8における面外変形を抑制することが可能となる。これに伴い、隣接部8では、より高い反力を発生させながら変形が進行するため、フレーム1のエネルギ吸収性能が向上する。また、CFRPの延性は極めて低いものの、隣接部8は瞬時に大変形が発生する訳ではなく、徐々に変形が進行するため、CFRPも変形後期に渡って徐々に破断が進行しながらエネルギー吸収をすることが可能である。したがって、本実施形態のフレーム1においては、軽量化を図りつつ、エネルギ吸収性能の維持または向上を図ることができる。 The frame 1 of the present embodiment is configured as described above. In such a frame 1, for example, when a high load is input from the front in the longitudinal direction, the bending portion 5 undergoes bending deformation and buckles. Therefore, even if the reinforcing member 4 made of CFRP is joined to the bent portion 5, since the ductility of CFRP is extremely low, the instantaneous fracture occurs and the effect as a reinforcing member is not exhibited at all. On the other hand, in the adjacent portion 8 adjacent to the bent portion 5, out-of-plane deformation occurs following the deformation of the bent portion 5, but in the frame 1 of the present embodiment, the reinforcing member 4 is joined to the hollow member 10. As a result, the rigidity of the adjacent portion 8 is improved, and the out-of-plane deformation in the adjacent portion 8 can be suppressed. Accordingly, in the adjacent portion 8, the deformation proceeds while generating a higher reaction force, so that the energy absorption performance of the frame 1 is improved. Further, although the ductility of CFRP is extremely low, the adjacent portion 8 does not instantly undergo large deformation, and since the deformation progresses gradually, the CFRP also absorbs energy while gradually breaking through the later stages of deformation. Is possible. Therefore, in the frame 1 of the present embodiment, it is possible to maintain or improve the energy absorption performance while reducing the weight.
<4.補強部材の配置例>
以上、本実施形態に係る補強部材4の配置について説明したが、補強部材4の配置は、図1に示した例に限定されない。以下、補強部材4の他の配置例について図7〜図14を参照しながら説明する。なお、図7、図9および図12においては、補強部材4の配置に関する説明の便宜のため、第1の構造部材2の図示を省略している。
<4. Example of arrangement of reinforcing members>
As mentioned above, although arrangement | positioning of the reinforcement member 4 which concerns on this embodiment was demonstrated, arrangement | positioning of the reinforcement member 4 is not limited to the example shown in FIG. Hereinafter, other arrangement examples of the reinforcing member 4 will be described with reference to FIGS. 7, 9, and 12, the first structural member 2 is not shown for convenience of explanation regarding the arrangement of the reinforcing member 4.
(第1の配置例)
図7および図8に示すように、本配置例においては、中空部材10の長手方向に垂直な断面において、補強部材4の形状がU字状であり、補強部材4は中空部材10の上側の側壁部2bと下側の側壁部2bの内面にそれぞれ接合されている。詳述すると、補強部材4は、側壁部2b、コーナー部11a、11b、天壁部2aの一部、および底壁部3aの一部の内面に接合されている。このような配置で補強部材4が設けられている場合でも、屈曲部5に隣接する隣接部8の面外変形を抑制することができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
(First arrangement example)
As shown in FIGS. 7 and 8, in this arrangement example, the shape of the reinforcing member 4 is U-shaped in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow member 10, and the reinforcing member 4 is located on the upper side of the hollow member 10. The side wall 2b and the lower side wall 2b are respectively joined to the inner surfaces. More specifically, the reinforcing member 4 is joined to the side walls 2b, the corners 11a and 11b, a part of the top wall 2a, and a part of the inner surface of the bottom wall 3a. Even when the reinforcing member 4 is provided in such an arrangement, the out-of-plane deformation of the adjacent portion 8 adjacent to the bent portion 5 can be suppressed, and the energy absorption performance can be improved.
なお、U字状の補強部材4の先端部4aの長さは、当該先端部4aが接合される壁部(本配置例では天壁部2aまたは底壁部3a)の長さ(一方のR止まりから他方のR止まりまでの長さ)の1/5以上であることが好ましい。これにより、エネルギ吸収性能を効果的に向上させることができる。また、対向する一対の壁部にU字状の補強部材4を配置する場合、曲げ方向に平行な壁部(本配置例では側壁部2b)の内面全体を覆うことが好ましい。これにより、エネルギ吸収性能を効果的に向上させることができる。 Note that the length of the tip portion 4a of the U-shaped reinforcing member 4 is the length of the wall portion (the top wall portion 2a or the bottom wall portion 3a in this arrangement example) to which the tip portion 4a is joined (one R). The length from the stop to the other R stop) is preferably 1/5 or more. Thereby, energy absorption performance can be improved effectively. Moreover, when arrange | positioning the U-shaped reinforcement member 4 to a pair of wall part which opposes, it is preferable to cover the whole inner surface of the wall part (side wall part 2b in this arrangement example) parallel to a bending direction. Thereby, energy absorption performance can be improved effectively.
(第2の配置例)
図9〜図11に示すように、本配置例においては、補強部材4が隣接部8A〜8Cの内面全周に加え、中空部材10の隣接部8A〜8C以外の部分のコーナー部11a、11bに接合されている。例えば自動車の前面衝突の場合、車両の前方の部材から順に座屈が起こることで衝突エネルギが吸収されていくが、後方に耐力(初期反力)が低い部材が介在していると、前方の部材が座屈する前に後方の部材の座屈が生じ、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮できないおそれがある。一方、本配置例においては、中空部材10における隣接部8A〜8C以外の部分のコーナー部11a、11bに補強部材4が接合されていることで、フレーム1に軸方向荷重が入力された際のフレーム1の耐力(初期反力)を大きくすることができる。これにより、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができる。
(Second arrangement example)
As shown in FIGS. 9 to 11, in this arrangement example, the reinforcing member 4 is added to the entire inner periphery of the adjacent portions 8 </ b> A to 8 </ b> C, and corner portions 11 a and 11 b of the hollow member 10 other than the adjacent portions 8 </ b> A to 8 </ b> C. It is joined to. For example, in the case of a frontal collision of an automobile, the collision energy is absorbed by buckling in order from the front part of the vehicle, but if a member with low proof stress (initial reaction force) is interposed behind, The buckling of the rear member occurs before the member buckles, and the energy absorption performance inherent in the vehicle as a whole may not be exhibited. On the other hand, in this arrangement example, the reinforcing member 4 is joined to the corner portions 11a and 11b of the hollow member 10 other than the adjacent portions 8A to 8C, so that an axial load is input to the frame 1. The yield strength (initial reaction force) of the frame 1 can be increased. As a result, the energy absorption performance inherent in the entire vehicle can be easily exhibited.
(第3の配置例)
図12〜図14に示すように、本配置例においては、隣接部8A〜8Cに、断面がU字状の補強部材4が接合されると共に、隣接部8A〜8C以外の部分においてはコーナー部11a、11bのみに補強部材4が接合されている。本配置例においても、フレーム1の耐力(初期反力)を大きくすることができる。これにより、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができると共に、質量効率に優れ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
(Third arrangement example)
As shown in FIGS. 12 to 14, in the present arrangement example, the reinforcing member 4 having a U-shaped cross section is joined to the adjacent portions 8 </ b> A to 8 </ b> C, and corner portions are provided in portions other than the adjacent portions 8 </ b> A to 8 </ b> C. The reinforcing member 4 is joined only to 11a and 11b. Also in this arrangement example, the proof stress (initial reaction force) of the frame 1 can be increased. Thereby, while being able to make it easy to exhibit the energy absorption performance which the vehicle originally has, it is excellent in mass efficiency and can improve energy absorption performance.
以上、補強部材4の配置例について説明したが、補強部材4の配置は、フレーム1の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等により適宜変更されるものである。 The arrangement example of the reinforcing member 4 has been described above, but the arrangement of the reinforcing member 4 is appropriately changed depending on the shape of the frame 1, required energy absorption performance, weight limitation, and the like.
<5.曲げ誘起部の例>
次に、中空部材10に設けられる曲げ誘起部7の例について説明する。上記の実施形態では、曲げ誘起部7に屈曲部5が設けられた例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、屈曲部を有さない中空部材(例えば、長手方向において略直線状に延びる中空部材を含む)においては、穴部、凹部、凸部、板厚変化部、および異強度部等を含む部分が、曲げ誘起部7としての機能を実現する。穴部、凹部、凸部、および板厚変化部のいずれかが設けられた部分は、中空部材10の長手方向で中空部材10の断面係数が変化する部分である。中空部材10の長手方向で断面係数が変化する部分においては、同一の曲げモーメントにより中空部材10に生じる曲げ応力が変化するので、当該部分において中空部材10の曲げが誘起される。より具体的には、長手方向で中空部材10のうち断面係数が相対的に小さい部分については、当該部分における曲げ応力が相対的に大きくなるので、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材10のうち断面係数が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材10の長手方向の前後における領域を含む部分の断面係数が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記断面係数が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。
<5. Example of bending induction section>
Next, an example of the bending induction part 7 provided in the hollow member 10 will be described. In the above embodiment, the example in which the bending portion 5 is provided in the bending induction portion 7 has been described, but the present invention is not limited to such an example. For example, in a hollow member that does not have a bent portion (for example, a hollow member that extends substantially linearly in the longitudinal direction), a portion that includes a hole, a concave portion, a convex portion, a plate thickness changing portion, a different strength portion, and the like However, the function as the bending induction part 7 is implement | achieved. A portion where any of the hole, the concave portion, the convex portion, and the plate thickness changing portion is provided is a portion where the section modulus of the hollow member 10 changes in the longitudinal direction of the hollow member 10. In a portion where the section modulus changes in the longitudinal direction of the hollow member 10, the bending stress generated in the hollow member 10 is changed by the same bending moment, so that bending of the hollow member 10 is induced in the portion. More specifically, since the bending stress at the portion of the hollow member 10 having a relatively small section modulus in the longitudinal direction is relatively large, the portion is bent. Moreover, about the part with a comparatively large section modulus among the hollow members 10 in a longitudinal direction, the section coefficient of the part including the area | region in the front and back of the longitudinal direction of the hollow member 10 of the said part becomes relatively small. Therefore, bending occurs at a boundary portion between the region and the portion having a relatively large section modulus.
また、異強度部は、中空部材10の長手方向で中空部材10の降伏強度が変化する部分である。中空部材10の長手方向で降伏強度が変化する部分においては、当該部分における中空部材10の塑性変形が誘起される。例えば、長手方向で中空部材10のうち降伏強度が相対的に小さい部分については、当該部分における塑性変形が中空部材10において最初に生じるため、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材10のうち降伏強度が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材10の長手方向の前後における領域を含む部分の降伏強度が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記降伏強度が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。 Further, the different strength portion is a portion where the yield strength of the hollow member 10 changes in the longitudinal direction of the hollow member 10. In the portion where the yield strength changes in the longitudinal direction of the hollow member 10, plastic deformation of the hollow member 10 in the portion is induced. For example, in a portion where the yield strength is relatively low in the hollow member 10 in the longitudinal direction, plastic deformation in the portion first occurs in the hollow member 10, so that bending occurs in the portion. Moreover, about the part where yield strength is comparatively large among the hollow members 10 in a longitudinal direction, the yield strength of the part including the area | region in the longitudinal direction of the hollow member 10 of the said part becomes comparatively small. Therefore, bending occurs at a boundary portion between the region and the portion having a relatively high yield strength.
また、屈曲部を有さない中空部材において、前述した曲げ誘起部7としての機能を実現する穴部、凹部、凸部、板厚変化部、および異強度部等を含む部分がないとしても、中空部材に加わる荷重入力の方向がある程度特定できる場合は、中空部材と接合する周辺部材の拘束の影響を受けて、中空部材内に曲げモーメントが最大となる領域が存在し、当該領域で屈曲が生じる。そのため中空部材に発生する曲げモーメントを特定できる場合は、曲げモーメントが最大となる領域も曲げ誘起部7としての機能を有している。 Further, in the hollow member that does not have a bent portion, even if there is no portion including a hole, a concave portion, a convex portion, a plate thickness changing portion, a different strength portion, etc. that realize the function as the bending induction portion 7 described above, When the direction of load input applied to the hollow member can be specified to some extent, there is a region in the hollow member where the bending moment is maximized due to the influence of the restraint of the peripheral member joined to the hollow member, and the bending in that region Arise. Therefore, when the bending moment generated in the hollow member can be specified, the region where the bending moment is maximized also has a function as the bending inducing portion 7.
以下、中空部材10に設けられる曲げ誘起部7の具体例について説明する。 Hereinafter, a specific example of the bending induction portion 7 provided in the hollow member 10 will be described.
(穴部)
図15および図16に示す例では、天壁部2aに穴部50が設けられている。穴部50が設けられた部分における中空部材10Aの断面係数は、中空部材10Aの穴部50が設けられた部分の前後における部分の断面係数よりも低い。したがって、衝突荷重Fが中空部材10Aに入力された場合、フレーム1は、穴部50が設けられた部分において、穴部50が曲げ内側となるように屈曲する。
(Hole)
In the example shown in FIGS. 15 and 16, a hole 50 is provided in the top wall 2a. The section modulus of the hollow member 10A in the portion where the hole 50 is provided is lower than the section modulus of the portion before and after the portion where the hole 50 of the hollow member 10A is provided. Therefore, when the collision load F is input to the hollow member 10 </ b> A, the frame 1 bends so that the hole 50 is on the bending inner side in the portion where the hole 50 is provided.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、図15に示すように穴部50の穴中心を起点とした中空部材10Aの長手方向前方の長さLの位置から、穴部50の穴中心を起点とした中空部材10Aの長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により穴部50の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the range of the bending induction part 7 starts from the hole center of the hole part 50 from the position of the length L in the longitudinal direction of the hollow member 10A starting from the hole center of the hole part 50 as shown in FIG. It becomes an area | region to the position of the length L of the longitudinal direction back of 10 A of hollow members made. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the hole 50 due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
また、穴部の形状および配置については、上述した例に限られない。例えば図17に示すように、複数の穴部50bが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部50bが曲げの起点として、中空部材10Aが天壁部2a側に曲げ変形しやすくなる。 Moreover, about the shape and arrangement | positioning of a hole part, it is not restricted to the example mentioned above. For example, as shown in FIG. 17, a plurality of holes 50b may be provided in the top wall 2a. In this case, when the collision load is input, the hollow member 10A is easily bent and deformed toward the top wall portion 2a with the hole 50b serving as a starting point of bending.
また、図18に示すように、中空部材10Aの長手方向に横切る方向に延在する穴部50cが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部50cが曲げの起点として、中空部材10Aが天壁部2a側に曲げ変形する。なお、穴部50cの形状は、図18に示す角丸矩形に限定されない。 Moreover, as shown in FIG. 18, the hole part 50c extended in the direction crossing the longitudinal direction of 10 A of hollow members may be provided in the top wall part 2a. In this case, when the collision load is input, the hollow member 10A is bent and deformed toward the top wall portion 2a with the hole 50c serving as a starting point of bending. Note that the shape of the hole 50c is not limited to the rounded rectangle shown in FIG.
なお、上述した中空部材10Aの長手方向に横切る方向は、中空部材10Aの長手方向に直交する方向に限定されないが、穴部50が設けられた部分の面において、中空部材10Aの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、45度以上90度以下であることが好ましい。これにより、安定した曲げ変形を誘起させることができる。 In addition, the direction crossing the longitudinal direction of the hollow member 10A described above is not limited to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the hollow member 10A, but in the surface of the portion where the hole 50 is provided, the longitudinal direction of the hollow member 10A It is preferable that the angle formed by the transverse direction is not less than 45 degrees and not more than 90 degrees. Thereby, stable bending deformation can be induced.
また、穴部50の設けられる部分は天壁部2aに限られない。例えば、側壁部2bや底壁部3aに穴部50が設けられてもよい。また、穴部50が設けられた部分に対向する部分には、穴部50等が設けられないことが好ましい。例えば、穴部50が天壁部2aに設けられた場合、底壁部3aには別の穴部50の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。これは、衝突荷重の入力時に、穴部50が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。 Moreover, the part in which the hole part 50 is provided is not restricted to the top wall part 2a. For example, the hole part 50 may be provided in the side wall part 2b or the bottom wall part 3a. Moreover, it is preferable that the hole part 50 etc. are not provided in the part facing the part in which the hole part 50 was provided. For example, when the hole part 50 is provided in the top wall part 2a, it is preferable that the bottom wall part 3a is not provided with a part that induces bending deformation of another hole part 50. This is because a bending deformation is induced on the side where the hole 50 is provided when a collision load is input.
また、図19に示すように、穴部50dが稜線部2dに設けられてもよい。これにより、中空部材10Aのうち長手方向で穴部50dが設けられた部分の断面係数が顕著に低下するので、穴部50dが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。 Moreover, as shown in FIG. 19, the hole part 50d may be provided in the ridgeline part 2d. As a result, the section modulus of the portion of the hollow member 10A in which the hole 50d is provided in the longitudinal direction is remarkably reduced, so that bending deformation starting from the portion in which the hole 50d is provided is more reliably induced. can do.
(凹部)
図20および図21に示すように、天壁部2aにはビード部51が設けられている。ビード部51は、本実施形態における凹部の一例である。ビード部51が設けられた部分における中空部材10Bの断面係数は、中空部材10Bのビード部51が設けられた部分の前後における部分の断面係数よりも低い。したがって、図20に示す衝突荷重Fが中空部材10Bに入力された場合、フレーム1はビード部51が設けられた部分において、ビード部51が曲げ内側となるように屈曲する。
(Concave)
As shown in FIGS. 20 and 21, a bead portion 51 is provided on the top wall portion 2a. The bead part 51 is an example of a recessed part in the present embodiment. The section modulus of the hollow member 10B in the portion where the bead portion 51 is provided is lower than the section modulus of the portion before and after the portion where the bead portion 51 of the hollow member 10B is provided. Therefore, when the collision load F shown in FIG. 20 is input to the hollow member 10B, the frame 1 bends at the portion where the bead portion 51 is provided so that the bead portion 51 is on the bending inner side.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、図20に示すように凹部の最も深い位置を起点とした中空部材10Bの長手方向前方の長さLの位置から、凹部の最も深い位置を起点とした中空部材10Bの長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力によりビード部51の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, as shown in FIG. 20, the range of the bending inducing portion 7 starts from the deepest position of the concave portion from the position of the length L in the longitudinal direction of the hollow member 10B starting from the deepest position of the concave portion. It becomes an area | region to the position of the length L of the longitudinal direction back of the hollow member 10B. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the bead portion 51 due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
なお、凹部の形状および配置については、上述した例に限られない。ここでいう凹部とは、エンボスやビードなどの、中空部材10Bの天壁部2a等に設けられる窪み部分を意味する。 In addition, about the shape and arrangement | positioning of a recessed part, it is not restricted to the example mentioned above. The concave portion referred to here means a hollow portion such as emboss or bead provided in the top wall portion 2a of the hollow member 10B.
図22に示すように、複数の凹部51bが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凹部51bが、中空部材10Bの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、複数の凹部51bが曲げの起点として、中空部材10Bが天壁部2a側に曲げ変形しやすくなる。 As shown in FIG. 22, a plurality of recesses 51b may be provided in the top wall 2a. In this case, for example, the plurality of recesses 51b may be provided side by side in a direction crossing the longitudinal direction of the hollow member 10B. In this case, when the collision load is input, the hollow member 10B is easily bent and deformed toward the top wall portion 2a with the plurality of concave portions 51b serving as starting points of bending.
また、図23に示すように、中空部材10Bの長手方向に横切る方向に延在するビード部51cが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、ビード部51cが曲げの起点として、中空部材10Bが天壁部2a側に曲げ変形される。なお、ビード部51cの形状は、図23に示す角丸矩形に限定されない。 Moreover, as shown in FIG. 23, the bead part 51c extended in the direction crossing the longitudinal direction of the hollow member 10B may be provided in the top wall part 2a. In this case, when the collision load is input, the hollow member 10B is bent and deformed toward the top wall portion 2a with the bead portion 51c serving as a starting point of bending. In addition, the shape of the bead part 51c is not limited to the rounded rectangle shown in FIG.
なお、上述した中空部材10Bの長手方向に横切る方向は、中空部材10Bの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凹部51が設けられた部分の面において、中空部材10Bの長手方向と当該横切る方向とのなす角は、45度以上90度以下であってもよい。 In addition, the direction which crosses the longitudinal direction of the hollow member 10B mentioned above is not limited to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the hollow member 10B. For example, the angle formed by the longitudinal direction of the hollow member 10B and the transverse direction may be 45 degrees or more and 90 degrees or less on the surface of the portion where the recess 51 is provided.
また、凹部51の設けられる部分は天壁部2aに限られない。例えば、側壁部2bや底壁部3aに凹部51が設けられてもよい。また、凹部51が設けられた部分に対向する部分には、凹部51等が設けられないことが好ましい。例えば、凹部51が天壁部2aに設けられた場合、底壁部3aには別の凹部51の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。これは、衝突荷重の入力時に、凹部51が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。 Moreover, the part in which the recessed part 51 is provided is not restricted to the top wall part 2a. For example, the recessed part 51 may be provided in the side wall part 2b or the bottom wall part 3a. Moreover, it is preferable that the recessed part 51 etc. are not provided in the part facing the part in which the recessed part 51 was provided. For example, when the recessed part 51 is provided in the top wall part 2a, it is preferable that the part which induces the bending deformation of another recessed part 51 is not provided in the bottom wall part 3a. This is because bending deformation is induced on the side where the recess 51 is provided when a collision load is input.
また、図24に示すように、凹部51dが稜線部2dに設けられてもよい。これにより、中空部材10Bのうち長手方向で凹部51dが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凹部51dが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。 Moreover, as shown in FIG. 24, the recessed part 51d may be provided in the ridgeline part 2d. As a result, the section modulus of the portion of the hollow member 10B in which the recess 51d is provided in the longitudinal direction changes remarkably, so that bending deformation starting from the portion in which the recess 51d is provided is more reliably induced. Can do.
上述したような凹部51を設ける場合、凹部51の形態は特に限定されないが、凹部51は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材10Bが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図25に示すように、凹部51の深さDd(凹部51が設けられた部分の面511と凹部51の底512との間における、平面に直交する方向の長さ)は、中空部材10Bの板厚の3倍以上であることが好ましい。また、中空部材10Bの長手方向における凹部51の縁513同士の距離Ldは、50mm以下であることが好ましい。 When the recess 51 as described above is provided, the form of the recess 51 is not particularly limited, but the recess 51 preferably has the following form. For example, when the hollow member 10B is formed of a high-strength steel plate, from the viewpoint of formability, as shown in FIG. 25, the depth D d of the recess 51 (the surface 511 of the portion provided with the recess 51 and the recess 51 The length in the direction perpendicular to the plane between the bottom 512 and the bottom 512 is preferably at least three times the plate thickness of the hollow member 10B. The distance L d of the edge 513 between the recesses 51 in the longitudinal direction of the hollow member 10B is preferably 50mm or less.
図26に示すように、中空部材10Bの長手方向に延在する凹部51e、51fが、中空部材10Bの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材10Bのうち、長手方向における凹部51eと凹部51fとの間の部分510で曲げが生じる。すなわち、中空部材10Bのうち、凹部51e、51fが設けられた部分と、凹部51eと凹部51fとの間の部分510とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分510を曲げの起点として曲げ変形が生じる。この場合、曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10Bの長手方向における上記部分510の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、上記部分510の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。なお、この場合においても、中空部材10Bが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凹部51e、51fの深さDdは、中空部材10Bの板厚の3倍以上であることが好ましい。また、当該部分510には、凹部、後述する凸部、薄肉部または異強度部等が形成されていてもよい。 As shown in FIG. 26, recesses 51e and 51f extending in the longitudinal direction of the hollow member 10B may be provided side by side along the longitudinal direction of the hollow member 10B. In this case, in the hollow member 10B, bending occurs in a portion 510 between the recess 51e and the recess 51f in the longitudinal direction. That is, in the hollow member 10B, the portion where the recesses 51e and 51f are provided and the portion 510 between the recess 51e and the recess 51f have different section coefficients, so that when the collision load is input, the portion 510 is bent. As a starting point, bending deformation occurs. In this case, the range of the bending inducing portion 7 is a longitudinal length starting from the central position of the portion 510 from the position of the length L in the longitudinal direction starting from the central position of the portion 510 in the longitudinal direction of the hollow member 10B. It becomes an area up to the position of the length L in the rear direction. Note that in this case, if the hollow member 10B is made of a high strength steel sheet, from the viewpoint of moldability, the recess 51e, the depth D d of 51f, the plate thickness of the hollow member 10B is three times or more Is preferred. Further, the portion 510 may be formed with a concave portion, a convex portion described later, a thin portion, a different strength portion, or the like.
凹部51eおよび凹部51fは、図26に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凹部51eおよび凹部51fは、必ずしも中空部材10Bの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凹部51eおよび凹部51fが設けられた部分の面において、中空部材10Bの長手方向と凹部51eおよび凹部51fの延在方向とのなす角は、0度以上45度以下であってもよい。 As shown in FIG. 26, the recess 51e and the recess 51f are not necessarily arranged in series. Moreover, the recessed part 51e and the recessed part 51f do not necessarily need to extend in the longitudinal direction of the hollow member 10B. For example, in the surface of the portion where the recess 51e and the recess 51f are provided, the angle formed by the longitudinal direction of the hollow member 10B and the extending direction of the recess 51e and the recess 51f may be 0 degree or greater and 45 degrees or less.
(凸部)
図27および図28に示すように、天壁部2aには凸部52が設けられている。凸部52が設けられた部分における中空部材10Cの断面係数は、中空部材10Cの凸部52が設けられた部分の長手方向前後における部分の断面係数よりも高い。したがって、衝突荷重Fが中空部材10Cに入力された場合、中空部材10Cの長手方向における凸部52の前後の領域6aまたは6bのうち、最も断面係数が低くなる部分において、凸部52が曲げ内側となるように屈曲する。なお、この領域6aおよび6bは、X軸方向における、中空部材10Cの断面係数の変化が生じる領域である。
(Convex)
As shown in FIGS. 27 and 28, the top wall 2a is provided with a convex portion 52. The section modulus of the hollow member 10C in the portion where the convex portion 52 is provided is higher than the section modulus of the portion in the longitudinal direction of the portion where the convex portion 52 of the hollow member 10C is provided. Therefore, when the collision load F is input to the hollow member 10C, the convex portion 52 is bent inward in the region 6a or 6b before and after the convex portion 52 in the longitudinal direction of the hollow member 10C where the section modulus is the lowest. Bend to be. These regions 6a and 6b are regions where the change in the section modulus of the hollow member 10C occurs in the X-axis direction.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、図27に示すように凸部52の頂部を起点とした中空部材10Cの長手方向前方の長さLの位置から、凸部52の頂部を起点とした中空部材10Cの長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により凸部の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the range of the bending induction portion 7 starts from the top portion of the convex portion 52 from the position of the length L in the longitudinal direction of the hollow member 10C starting from the top portion of the convex portion 52 as shown in FIG. It becomes an area | region to the position of the length L of the longitudinal direction back of 10 C of hollow members. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending induction portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the convex portion due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
なお、図27および図28に示した例では、天壁部2aに凸部52が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、凸部52は、側壁部2bまたは底壁部3aに設けられてもよい。より具体的に説明すると、凸部52が、中空部材10の長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部2bおよび底壁部3aに設けられた場合、中空部材10の長手方向における断面係数は、凸部52が設けられた部分で変化するので、フレーム1の曲げが、凸部52が設けられた部分において生じ得る。したがって、この場合においても、凸部52を含む部分が曲げ誘起部7となる。 In the example shown in FIGS. 27 and 28, the convex portion 52 is provided on the top wall 2a. However, the present invention is not limited to such an example. For example, the convex part 52 may be provided in the side wall part 2b or the bottom wall part 3a. More specifically, when the convex portion 52 is provided on the pair of side wall portions 2b and the bottom wall portion 3a on the same cross section in a part in the longitudinal direction of the hollow member 10, the cross section in the longitudinal direction of the hollow member 10 is provided. Since the coefficient changes in the portion where the convex portion 52 is provided, the bending of the frame 1 may occur in the portion where the convex portion 52 is provided. Therefore, even in this case, the portion including the convex portion 52 becomes the bending induction portion 7.
また、凸部の形状および配置については、上述した例に限られない。ここでいう凸部は、例えば、中空部材10の加工等により実現される。すなわち、かかる凸部は、中空部材10Cを構成する鋼板の一部を変形させて設けられるものであってもよい。 Moreover, about the shape and arrangement | positioning of a convex part, it is not restricted to the example mentioned above. A convex part here is implement | achieved by the process etc. of the hollow member 10, for example. That is, the convex portion may be provided by deforming a part of the steel plate constituting the hollow member 10C.
また、図29に示すように、複数の凸部52bが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凸部52bが、中空部材10Cの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材10Cの長手方向における複数の凸部52bの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材10Cが天壁部2a側に曲げ変形しやすくなる。 Moreover, as shown in FIG. 29, the some convex part 52b may be provided in the top wall part 2a. In this case, for example, the plurality of convex portions 52b may be provided side by side in a direction crossing the longitudinal direction of the hollow member 10C. In this case, when a collision load is input, the hollow member 10C is easily bent and deformed toward the top wall portion 2a with any one of the regions before and after the plurality of convex portions 52b in the longitudinal direction of the hollow member 10C as a starting point of bending. .
また、図30に示すように、中空部材10Cの長手方向に横切る方向に延在する凸部52cが天壁部2aに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材10Cの長手方向における凸部52cの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材10Cが天壁部2a側に曲げ変形する。なお、凸部52cの形状は、図30に示す角丸矩形に限定されない。 Moreover, as shown in FIG. 30, the convex part 52c extended in the direction crossing the longitudinal direction of 10 C of hollow members may be provided in the top wall part 2a. In this case, when a collision load is input, the hollow member 10C is bent and deformed toward the top wall portion 2a with one of the regions before and after the convex portion 52c in the longitudinal direction of the hollow member 10C as a starting point of bending. In addition, the shape of the convex part 52c is not limited to the rounded rectangle shown in FIG.
なお、上述した中空部材10Cの長手方向に横切る方向は、中空部材10Cの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凸部52が設けられた部分の面において、中空部材10Cの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、45度以上90度以下であればよい。 In addition, the direction which crosses the longitudinal direction of 10 C of hollow members mentioned above is not limited to the direction orthogonal to the longitudinal direction of 10 C of hollow members. For example, the angle formed by the longitudinal direction of the hollow member 10C and the transverse direction may be 45 degrees or more and 90 degrees or less on the surface of the portion where the convex portion 52 is provided.
また、凸部52の設けられる部分は天壁部2aに限られない。例えば、側壁部2bや底壁部3aに凸部52が設けられてもよい。また、凸部52が設けられた部分に対向する部分には、凸部52等が設けられないことが好ましい。例えば、凸部52が天壁部2aに設けられた場合、底壁部3aには別の凸部52等の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。衝突荷重の入力時に、凸部52が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。 Moreover, the part in which the convex part 52 is provided is not restricted to the top wall part 2a. For example, the convex part 52 may be provided in the side wall part 2b or the bottom wall part 3a. Moreover, it is preferable that the convex part 52 etc. are not provided in the part facing the part in which the convex part 52 was provided. For example, when the convex part 52 is provided in the top wall part 2a, it is preferable that the bottom wall part 3a is not provided with a part that induces bending deformation such as another convex part 52 or the like. This is because bending deformation is induced on the side where the convex portion 52 is provided when the collision load is input.
また、図31に示すように、凸部52dが稜線部2dに設けられてもよい。これにより、中空部材10Cのうち長手方向で凸部52dが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凸部52dが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。 Moreover, as shown in FIG. 31, the convex part 52d may be provided in the ridgeline part 2d. As a result, the section modulus of the portion of the hollow member 10C where the convex portion 52d is provided in the longitudinal direction changes remarkably, so that bending deformation with the portion where the convex portion 52d is provided as the starting point of bending is more reliably induced. can do.
上述したような凸部52を設ける場合、凸部52の形態は特に限定されないが、凸部52は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材10Cが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図32に示すように、凸部52の高さHd(凸部52が設けられた部分の面521と凸部52の頂522との間における、平面に直交する方向の長さ)は、中空部材10Cの板厚の3倍以上であることが好ましい。また、中空部材10Cの長手方向における凸部52の縁523同士の距離Ldは、50mm以下であることが好ましい。 When providing the convex part 52 as above-mentioned, although the form of the convex part 52 is not specifically limited, It is preferable that the convex part 52 has a form shown below. For example, when the hollow member 10C is formed of a high-strength steel plate, from the viewpoint of formability, as shown in FIG. 32, the height H d of the convex portion 52 (the surface 521 of the portion where the convex portion 52 is provided and the convex The length in the direction orthogonal to the plane between the top 522 of the part 52 is preferably at least three times the plate thickness of the hollow member 10C. The distance L d between the edge 523 of the convex portion 52 in the longitudinal direction of the hollow member 10C is preferably 50mm or less.
図33に示すように、中空部材10Cの長手方向に延在する凸部52e、52fが、中空部材10Cの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材10Cのうち、長手方向における凸部52eと凸部52fとの間の部分520で曲げが生じる。すなわち、中空部材10Cのうち、凸部52e、52fが設けられた部分と、凸部52eと凸部52fとの間の部分520とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分520を曲げの起点として曲げ変形が生じる。この場合、曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10Cの長手方向における上記部分520の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、上記部分520の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。なお、この場合においても、中空部材10Cが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凸部52e、52fの高さ(Hd)は、中空部材10Cの板厚の3倍以上であることが好ましい。また、当該部分520には、上述した凹部、凸部または後述する薄肉部もしくは異強度部等が形成されていてもよい。 As shown in FIG. 33, convex portions 52e and 52f extending in the longitudinal direction of the hollow member 10C may be provided side by side along the longitudinal direction of the hollow member 10C. In this case, in the hollow member 10C, bending occurs at a portion 520 between the convex portion 52e and the convex portion 52f in the longitudinal direction. That is, in the hollow member 10C, the section coefficient is different between the portion provided with the convex portions 52e and 52f and the portion 520 between the convex portion 52e and the convex portion 52f. Bending deformation occurs with 520 as the starting point of bending. In this case, the range of the bending inducing portion 7 is a longitudinal length starting from the central position of the portion 520 from the position of the length L in the longitudinal direction starting from the central position of the portion 520 in the longitudinal direction of the hollow member 10C. It becomes an area up to the position of the length L in the rear direction. Even in this case, when the hollow member 10C is formed of a high-strength steel plate, from the viewpoint of formability, the heights (H d ) of the protrusions 52e and 52f are three times or more the plate thickness of the hollow member 10C. It is preferable that Moreover, the said recessed part, the convex part, the thin part mentioned later, or a different strength part etc. may be formed in the said part 520. FIG.
なお、凸部52eおよび凸部52fは、図33に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凸部52eおよび凸部52fは、必ずしも中空部材10Cの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凸部52eおよび凸部52fが設けられた部分の面において、中空部材10Cの長手方向と凸部52eおよび凸部52fの延在方向とのなす角は、0度以上45度以下であればよい。 In addition, the convex part 52e and the convex part 52f do not necessarily need to be located in series as shown in FIG. Moreover, the convex part 52e and the convex part 52f do not necessarily extend in the longitudinal direction of the hollow member 10C. For example, the angle formed by the longitudinal direction of the hollow member 10C and the extending direction of the convex portions 52e and 52f on the surface of the portion where the convex portions 52e and 52f are provided may be 0 degree or more and 45 degrees or less. That's fine.
(板厚変化部・薄肉部)
また、天壁部2aには曲げ誘起部7を実現する構成として板厚変化部が設けられてもよい。ここでいう板厚変化部とは、中空部材10Dの長手方向において板厚が変化する部分を意味する。図34に示すように、中空部材10Dは、第1板厚部111および第2板厚部112を備える。第1板厚部111は中空部材10Dの端部側に設けられ、第2板厚部112は、中空部材10Dの長手方向に沿って第1板厚部111と連続して設けられる。第1板厚部111と第2板厚部112との間では、鋼板の板厚が異なる。板厚の大小関係については特に限定されないが、中空部材10D全体の曲げ剛性の確保の観点から、第2板厚部112の板厚が第1板厚部111の板厚よりも大きいことが好ましい。
(Thickness change / thin wall)
In addition, a plate thickness changing portion may be provided on the top wall portion 2a as a configuration for realizing the bending induction portion 7. Here, the plate thickness changing portion means a portion where the plate thickness changes in the longitudinal direction of the hollow member 10D. As shown in FIG. 34, the hollow member 10D includes a first plate thickness portion 111 and a second plate thickness portion 112. The first plate thickness portion 111 is provided on the end side of the hollow member 10D, and the second plate thickness portion 112 is provided continuously with the first plate thickness portion 111 along the longitudinal direction of the hollow member 10D. The plate thickness of the steel plate is different between the first plate thickness portion 111 and the second plate thickness portion 112. The magnitude relation of the plate thickness is not particularly limited, but it is preferable that the plate thickness of the second plate thickness portion 112 is larger than the plate thickness of the first plate thickness portion 111 from the viewpoint of ensuring the bending rigidity of the entire hollow member 10D. .
この場合、図34に示すように、第1板厚部111と第2板厚部112との境目の部分が板厚変化部113となる。この板厚変化部113において中空部材10Dの長手方向での断面係数が変化する。すなわち、板厚変化部113を含む部分が曲げ誘起部7に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材10Dに入力された場合、フレーム1は板厚変化部113において屈曲する。 In this case, as shown in FIG. 34, the boundary portion between the first plate thickness portion 111 and the second plate thickness portion 112 becomes the plate thickness changing portion 113. In the plate thickness changing portion 113, the section modulus in the longitudinal direction of the hollow member 10D changes. That is, the portion including the plate thickness changing portion 113 corresponds to the bending induction portion 7. Therefore, when a collision load is input to the hollow member 10 </ b> D, the frame 1 bends at the plate thickness changing portion 113.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、板厚変化部113を起点とした中空部材10Dの長手方向前方の長さLの位置から、板厚変化部113を起点とした中空部材10Dの長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により板厚変化部113の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the range of the bending inducing portion 7 is the longitudinal direction of the hollow member 10D starting from the plate thickness changing portion 113 from the position of the length L at the front in the longitudinal direction of the hollow member 10D starting from the plate thickness changing portion 113. It becomes an area up to the position of the rear length L. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 so that when the buckling occurs in the vicinity of the plate thickness changing portion 113 due to the input of the collision load F, the frame 1 is deformed out of plane. Therefore, the energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
また、曲げ誘起部7は、例えば、薄肉部により実現されてもよい。図35に示すように、天壁部2aには、中空部材10Dの長手方向前後において、他の部分よりも相対的に板厚が薄い薄肉部114が設けられている。薄肉部114を含む部分における中空部材10の断面係数は、中空部材10の、薄肉部114が設けられた部分の長手方向前後における部分の中空部材10の断面係数よりも低い。すなわち、中空部材10Dのうち薄肉部114を含む部分が曲げ誘起部7に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材10Dに入力された場合、フレーム1は薄肉部が設けられた部分において、薄肉部が曲げ内側となるように屈曲する。 Moreover, the bending induction part 7 may be implement | achieved by the thin part, for example. As shown in FIG. 35, the top wall 2a is provided with a thin portion 114 having a relatively smaller plate thickness than other portions in the longitudinal direction of the hollow member 10D. The section modulus of the hollow member 10 in the portion including the thin portion 114 is lower than the section modulus of the hollow member 10 in the portion of the hollow member 10 in the longitudinal direction before and after the portion where the thin portion 114 is provided. That is, the portion including the thin portion 114 in the hollow member 10 </ b> D corresponds to the bending induction portion 7. Therefore, when a collision load is input to the hollow member 10D, the frame 1 bends at the portion where the thin portion is provided so that the thin portion is on the bending inner side.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10の長手方向における薄肉部114の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、薄肉部114の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により薄肉部114の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the range of the bending inducing portion 7 is the longitudinal length starting from the central position of the thin portion 114 from the position of the length L forward in the longitudinal direction starting from the central position of the thin portion 114 in the longitudinal direction of the hollow member 10. It becomes an area up to the position of the length L in the rear direction. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the thin portion 114 due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
かかる板厚変化部を有する中空部材10Dは、例えば、切削、プレス、およびテーラードブランクからなる被加工板により形成されてもよい。かかる被加工板は、溶接線を有するテーラーウェルドブランク(Tailor Welded Blank;TWB)であってもよい。また、上記被加工板は、圧延ロールにより板厚を異ならせて設けられるテーラーロールドブランク(Tailor Rolled Blank;TRB)であってもよい。TWBにおいては、板厚変化部における差厚は0.2mm以上とすることが可能である。また、TRBにおいては、部材長手方向当たりの板厚変化部における板厚変化量は、0.1mm/100mm以上とすることが可能である。 The hollow member 10 </ b> D having such a plate thickness changing portion may be formed by a processed plate made of, for example, cutting, pressing, and tailored blank. Such a work plate may be a tailor welded blank (TWB) having a weld line. Moreover, the said to-be-processed board may be the tailor rolled blank (Tailor Rolled Blank; TRB) provided by varying plate | board thickness with a rolling roll. In TWB, the difference thickness at the plate thickness changing portion can be 0.2 mm or more. In TRB, the plate thickness change amount in the plate thickness changing portion per member longitudinal direction can be 0.1 mm / 100 mm or more.
(異強度部・強度変化部)
図36に示す例では、天壁部2aには異強度部53が設けられている。異強度部53は、例えば、中空部材10Eに対して部分的に溶接、焼き入れまたは焼き戻し等の熱処理等を行うことにより設けられる。異強度部53が設けられた部分における中空部材10Eの降伏強度は、中空部材10Eの異強度部53が設けられた部分の長手方向前後における部分の降伏強度とは異なる。したがって、図36に示す衝突荷重Fが中空部材10Eに入力された場合、異強度部53または異強度部53の近傍において、異強度部53が曲げ内側となるように屈曲する。この屈曲は、異強度部53または異強度部53の近傍の領域が塑性変形することにより生じる屈曲である。
(Different strength part / strength change part)
In the example shown in FIG. 36, a different strength portion 53 is provided on the top wall portion 2a. The different strength portion 53 is provided, for example, by partially performing heat treatment such as welding, quenching, or tempering on the hollow member 10E. The yield strength of the hollow member 10E in the portion where the different strength portion 53 is provided is different from the yield strength of the portion in the longitudinal direction of the portion where the different strength portion 53 of the hollow member 10E is provided. Therefore, when the collision load F shown in FIG. 36 is input to the hollow member 10E, the different strength portion 53 bends in the vicinity of the different strength portion 53 or in the vicinity of the different strength portion 53 so as to be bent inside. This bending is a bending caused by plastic deformation of the different strength portion 53 or a region in the vicinity of the different strength portion 53.
この場合、曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10Eの長手方向における異強度部53の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、中空部材10Eの長手方向における異強度部53の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により異強度部53の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the range of the bending inducing portion 7 is the different strength portion in the longitudinal direction of the hollow member 10E from the position of the length L in the longitudinal direction starting from the center position of the different strength portion 53 in the longitudinal direction of the hollow member 10E. This is a region up to the position of the length L at the rear in the longitudinal direction starting from the central position of 53. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the different strength portion 53 due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
なお、図36に示した例では、天壁部2aに異強度部53が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、異強度部53は、側壁部2bまたは底壁部3aに設けられてもよい。より具体的に説明すると、異強度部53が、中空部材10Eの長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部2bおよび底壁部3aに設けられた場合、当該断面上において天壁部2aの強度が最も低くなる。そうすると、天壁部2aを曲げ内側とするフレーム1の曲げが、異強度部53において生じ得る。したがって、この場合においても、異強度部53を含む部分が曲げ誘起部7となる。 In the example shown in FIG. 36, the different strength portion 53 is provided on the top wall portion 2a. However, the present invention is not limited to this example. For example, the different strength portion 53 may be provided on the side wall portion 2b or the bottom wall portion 3a. More specifically, when the different strength portion 53 is provided on the pair of side wall portions 2b and the bottom wall portion 3a on the same cross section in a part in the longitudinal direction of the hollow member 10E, the top wall portion on the cross section. The intensity of 2a is the lowest. If it does so, the bending of the flame | frame 1 which makes the top wall part 2a a bending inner side may arise in the different strength part 53. Therefore, even in this case, the portion including the different strength portion 53 becomes the bending induction portion 7.
また、異強度部の配置については、上述した例に限られない。ここでいう異強度部は、中空部材10Eを形成する被加工板に対する溶接または熱処理等により実現される。
図37に示すように、中空部材10Eの長手方向に対する断面周方向に沿って異強度部120が設けられている。この場合も、曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10Eの長手方向における異強度部120の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、異強度部120の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。
Moreover, about arrangement | positioning of a different intensity | strength part, it is not restricted to the example mentioned above. The different strength part here is realized by welding or heat treatment to the work plate forming the hollow member 10E.
As shown in FIG. 37, the different strength portion 120 is provided along the circumferential direction of the cross section with respect to the longitudinal direction of the hollow member 10E. Also in this case, the range of the bending inducing portion 7 starts from the central position of the different strength portion 120 from the position of the length L in the longitudinal direction starting from the central position of the different strength portion 120 in the longitudinal direction of the hollow member 10E. It becomes the area | region to the position of the length L of the longitudinal direction back.
なお、かかる異強度部は、例えば、図38に示したように、天壁部2a等、中空部材10Eの断面を構成する壁部の少なくともいずれかに部分的に設けられてもよい。かかる場合においても、衝突荷重が中空部材10Eに入力された場合、フレーム1は異強度部121が設けられた部分において、異強度部121が曲げ内側となるように屈曲する。 For example, as shown in FIG. 38, the different strength portion may be provided partially on at least one of the wall portions constituting the cross section of the hollow member 10E such as the top wall portion 2a. Even in such a case, when a collision load is input to the hollow member 10E, the frame 1 bends at the portion where the different strength portion 121 is provided so that the different strength portion 121 is bent inside.
また、曲げ誘起部7は、例えば、強度変化部により実現されてもよい。図39に示すように、中空部材10Eは、第1強度部122および第2強度部123を備える。第1強度部122は中空部材10Eの端部側に設けられ、第2強度部123は、中空部材10Eの長手方向に沿って第1強度部122と連続して設けられる。第1強度部122と第2強度部123との間では、鋼板の降伏強度が異なる。降伏強度の大小関係については特に限定されないが、中空部材10E全体としての曲げ剛性の確保の観点から、第2強度部123の降伏強度が第1強度部122の降伏強度よりも大きいことが好ましい。 Moreover, the bending induction part 7 may be implement | achieved by the intensity | strength change part, for example. As shown in FIG. 39, the hollow member 10E includes a first strength portion 122 and a second strength portion 123. The first strength portion 122 is provided on the end side of the hollow member 10E, and the second strength portion 123 is provided continuously with the first strength portion 122 along the longitudinal direction of the hollow member 10E. The yield strength of the steel sheet is different between the first strength portion 122 and the second strength portion 123. The magnitude relationship of the yield strength is not particularly limited, but it is preferable that the yield strength of the second strength portion 123 is greater than the yield strength of the first strength portion 122 from the viewpoint of ensuring the bending rigidity of the entire hollow member 10E.
この場合、第1強度部122と第2強度部123との境目の部分が強度変化部124となる。この強度変化部124において中空部材10Eの長手方向での降伏強度が変化する。曲げ誘起部7の範囲は、中空部材10Eの長手方向における強度変化部124の中央位置を起点とした長手方向前方の長さLの位置から、強度変化部124の中央位置を起点とした長手方向後方の長さLの位置までの領域となる。長さLは図2に示す中空部材10の幅Wに等しい。補強部材4は、当該曲げ誘起部7に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Fの入力により強度変化部124の近傍において座屈が生じた際に、フレーム1の面外変形を抑制することができ、フレーム1のエネルギ吸収性能を向上させることができる。 In this case, the boundary between the first strength portion 122 and the second strength portion 123 becomes the strength changing portion 124. In the strength changing portion 124, the yield strength in the longitudinal direction of the hollow member 10E changes. The range of the bending inducing portion 7 is the longitudinal direction starting from the center position of the strength changing portion 124 from the position of the length L at the front in the longitudinal direction starting from the center position of the strength changing portion 124 in the longitudinal direction of the hollow member 10E. It becomes an area up to the position of the rear length L. The length L is equal to the width W of the hollow member 10 shown in FIG. The reinforcing member 4 is joined to a portion adjacent to the bending inducing portion 7 to suppress out-of-plane deformation of the frame 1 when buckling occurs in the vicinity of the strength changing portion 124 due to the input of the collision load F. The energy absorption performance of the frame 1 can be improved.
(組み合わせ)
なお、屈曲部を有する中空部材において、屈曲部の曲げ内側部分に上記の例に示した穴部等の曲げを誘起させるための部分がさらに設けられてもよい。図40に示すように、中空部材10には屈曲部5Aが設けられ、天壁部2aの曲げ内側部分には穴部54が設けられる。補強部材4は屈曲部5における側壁部2bの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Fの入力により、屈曲部5において中空部材10をより確実に屈曲させることができる。
(combination)
In the hollow member having a bent portion, a portion for inducing bending such as the hole portion shown in the above example may be further provided in the bent inner portion of the bent portion. As shown in FIG. 40, the hollow member 10 is provided with a bent portion 5A, and a hole portion 54 is provided in a bent inner portion of the top wall portion 2a. The reinforcing member 4 is disposed in close contact with the inner surface of the side wall 2b in the bent portion 5. Thereby, the hollow member 10 can be bent more reliably at the bent portion 5 by the input of the collision load F.
曲げ誘起部7は図40に示した例に限られず、上記に示した曲げ誘起部7の例を複数組み合わせることにより、曲げ誘起部7における中空部材10の屈曲をより確実に生じさせることができる。例えば、上述した屈曲部、凹部、凸部、穴部、板厚変化部、薄肉部、異強度部および強度変化部の少なくとも2つ以上の組み合わせにより、曲げ誘起部7が実現されてもよい。 The bending induction portion 7 is not limited to the example shown in FIG. 40, and the bending of the hollow member 10 in the bending induction portion 7 can be more reliably caused by combining a plurality of examples of the bending induction portion 7 shown above. . For example, the bending inducing part 7 may be realized by a combination of at least two or more of the above-described bent part, concave part, convex part, hole part, plate thickness changing part, thin part, different strength part, and strength changing part.
<6.中空部材の閉断面の形状の例>
次に、中空部材10の有する閉断面の形状の例について説明する。図41に示す例では、中空部材10の閉断面は、Y軸について対称な略六角形の形状を有する。このうち、第1の構造部材2のY軸方向に略直交する部分において、4つの頂点2d、2d、2f、2fが存在する。ここで、頂点2dの内角ang1が各頂点2fのうち、各ang2より小さい場合、頂点2dが稜線部2dとして定義される。すなわち、頂点2f、2fを含む、一対の稜線部2dに挟まれる部分が、天壁部2aと定義される。
<6. Example of closed cross-sectional shape of hollow member>
Next, an example of the closed cross-sectional shape of the hollow member 10 will be described. In the example shown in FIG. 41, the closed cross section of the hollow member 10 has a substantially hexagonal shape that is symmetric about the Y axis. Among these, there are four vertices 2d, 2d, 2f, and 2f in the portion of the first structural member 2 that is substantially orthogonal to the Y-axis direction. Here, when the inner angle ang1 of the vertex 2d is smaller than each ang2 among the vertices 2f, the vertex 2d is defined as the ridge line portion 2d. That is, the portion between the pair of ridge lines 2d including the vertices 2f and 2f is defined as the top wall 2a.
図42に示す例では、第1の構造部材2および第2の構造部材30は、ハット形の断面形状を有する。すなわち、中空部材10は、ハット形の断面形状を有する2つの構造部材により形成される。この場合、第1の構造部材2の側壁部2bおよび第2の構造部材30の側壁部30bは、第1の構造部材2の稜線部2eと第2の構造部材30の稜線部30eとを介して、稜線部2dと稜線部30dとを両端とする連続した一つの側壁部(連続側壁部)として定義される。すなわち、中空部材10の閉断面は、天壁部2aと、一対の連続側壁部と、天壁部30a(底壁部に相当)により形成される。 In the example shown in FIG. 42, the first structural member 2 and the second structural member 30 have a hat-shaped cross-sectional shape. That is, the hollow member 10 is formed by two structural members having a hat-shaped cross-sectional shape. In this case, the side wall part 2b of the first structural member 2 and the side wall part 30b of the second structural member 30 are interposed via the ridge line part 2e of the first structural member 2 and the ridge line part 30e of the second structural member 30. The ridgeline portion 2d and the ridgeline portion 30d are defined as one continuous sidewall portion (continuous sidewall portion). That is, the closed cross section of the hollow member 10 is formed by the top wall 2a, the pair of continuous side walls, and the top wall 30a (corresponding to the bottom wall).
また、中空部材10、および中空部材10の有する閉断面の形状は、図1、図41および図42に示した例に限定されない。中空部材10の有する閉断面の形状が略多角形であり、当該閉断面を形成する天壁部、一対の側壁部および底壁部に相当する部分が定義できれば、本発明に係る技術は中空部材10に対して適用可能である。例えば、中空部材は、フランジ部2cのない一体の断面、つまり角柱断面であってもよい。また、U字形の断面形状を有する2つの構造部材を、開口部分が対向するように重ねあわせることにより得られる閉断面を有する中空部材であってもよい。また、中空部材は、円管に対してハイドロフォーミングまたは曲げ加工等を行うことにより形成される中空部材であってもよい。 Moreover, the shape of the closed section which the hollow member 10 and the hollow member 10 have is not limited to the example shown in FIG.1, FIG41 and FIG.42. If the shape of the closed cross section of the hollow member 10 is substantially polygonal, and the portions corresponding to the top wall portion, the pair of side wall portions, and the bottom wall portion forming the closed cross section can be defined, the technique according to the present invention is a hollow member. 10 is applicable. For example, the hollow member may have an integral cross section without the flange portion 2c, that is, a prismatic cross section. Moreover, the hollow member which has a closed cross section obtained by overlapping two structural members which have U-shaped cross-sectional shape so that an opening part may oppose may be sufficient. Further, the hollow member may be a hollow member formed by hydroforming or bending a circular pipe.
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
本発明に係るフレームのエネルギ吸収性能を評価するため、衝突シミュレーションを実施した。シミュレーションに用いた解析モデルのフレームは下記表1に示す条件で作成されている。 In order to evaluate the energy absorption performance of the frame according to the present invention, a collision simulation was performed. The frame of the analysis model used for the simulation is created under the conditions shown in Table 1 below.
解析モデルの第1の構造部材および第2の構造部材の形状は図1に示すものと同形状である。このため、曲げ誘起部7には屈曲部が含まれる。また、補強部材としてはCFRPからなるCFRP部材を用いている。上記表1に示される構造1、および構造2においては補強部材4が設けられていない。構造2は、構造1の中空部材10を高強度化および薄肉化したものである。構造3では、図43および図44に示すように長手方向全域にわたって中空部材10の内面全周に補強部材4が接合されている。構造4では、図45および図46に示すように長手方向全域にわたって中空部材10のコーナー部11a、11bにのみ補強部材4が接合されている。構造5では、図47および図48に示すように、曲げ誘起部7A、7Bの内面全周に補強部材4が接合されており、隣接部8A〜8Cには補強部材4は接合されていない。構造6〜構造13までの補強部材4の配置は上記実施形態で説明したものである。構造2は構造1に対して31%軽量化されている。構造3〜構造13においては、補強部材の配置が異なるものもあるが、重量同一の条件の下でエネルギ吸収性能を比較するため、各構造ともに構造1に対して23%の軽量化となるように適宜板厚を変更した。 The shapes of the first structural member and the second structural member of the analysis model are the same as those shown in FIG. For this reason, the bending induction part 7 includes a bent part. Further, a CFRP member made of CFRP is used as the reinforcing member. In the structure 1 and the structure 2 shown in Table 1 above, the reinforcing member 4 is not provided. Structure 2 is obtained by increasing the strength and thickness of the hollow member 10 of the structure 1. In the structure 3, as shown in FIGS. 43 and 44, the reinforcing member 4 is joined to the entire inner circumference of the hollow member 10 over the entire longitudinal direction. In the structure 4, as shown in FIGS. 45 and 46, the reinforcing member 4 is joined only to the corner portions 11a and 11b of the hollow member 10 over the entire longitudinal direction. In the structure 5, as shown in FIGS. 47 and 48, the reinforcing member 4 is joined to the entire inner circumference of the bending induction portions 7A and 7B, and the reinforcing member 4 is not joined to the adjacent portions 8A to 8C. The arrangement of the reinforcing member 4 from the structure 6 to the structure 13 has been described in the above embodiment. Structure 2 is 31% lighter than structure 1. In the structures 3 to 13, the arrangement of the reinforcing members may be different, but in order to compare the energy absorption performance under the same weight conditions, each structure is 23% lighter than the structure 1. The plate thickness was changed appropriately.
構造7の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が0°となる単層構造ものであり、構造8の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が90°となる単層構造ものであり、構造9の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が45°である層と、空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が−45°である層とを有する複層構造のものである。構造10の補強部材はマトリックスの樹脂中に不連続繊維を含浸させシート状に加工した、シート形成複合材料である。構造7〜10以外の構造の補強部材は、中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が0°である層と、空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が90°である層とを有する複層構造のものである。 The reinforcing member of structure 7 has a single-layer structure in which the angle formed between the longitudinal direction of the hollow member and the fiber direction is 0 °, and the reinforcing member of structure 8 has an angle formed between the longitudinal direction of the hollow member and the fiber direction of 90 °. The reinforcing member of structure 9 has a layer whose angle between the longitudinal direction of the hollow member and the fiber direction is 45 °, and the angle between the longitudinal direction of the empty member and the fiber direction − It has a multilayer structure having a layer of 45 °. The reinforcing member of the structure 10 is a sheet-forming composite material in which discontinuous fibers are impregnated into a matrix resin and processed into a sheet shape. The reinforcing member having a structure other than the structures 7 to 10 includes a layer in which the angle between the longitudinal direction of the hollow member and the fiber direction is 0 °, and a layer in which the angle between the longitudinal direction of the hollow member and the fiber direction is 90 ° And having a multilayer structure.
衝突シミュレーションは、質量200kgのインパクタをフレームの前端部に12m/sで衝突させることで実施された。そして、インパクタの200mmストローク時におけるエネルギ吸収量を算出し、各解析モデルのエネルギ吸収性能を比較した。 The collision simulation was performed by causing an impactor having a mass of 200 kg to collide with the front end of the frame at 12 m / s. And the energy absorption amount at the time of 200 mm stroke of an impactor was computed, and the energy absorption performance of each analysis model was compared.
図49は構造1〜構造6のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図49では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造1のエネルギ吸収量で規格化している。図49に示すように、構造1に対して高強度化および薄肉化した構造2においては、構造1よりもエネルギ吸収性能が低下した。すなわち、フレームの軽量化のために大幅に板厚を薄くしており、それを補うために鋼板の強度を高めてはいるが、鋼板の強度が不足しているためエネルギ吸収性能を維持することができていない。一方、中空部材の隣接部の内面全周に補強部材が接合された構造6においては、構造1よりもエネルギ吸収性能を向上させることができた。上記表1に示すように、構造6は構造1に対して23%軽量化されているため、構造6はフレームを軽量化させつつ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。 FIG. 49 is a diagram showing energy absorption performance of structures 1 to 6. In FIG. 49, the energy absorption amount of each analysis model is normalized by the energy absorption amount of the structure 1. As shown in FIG. 49, the energy absorption performance of the structure 2 that is stronger and thinner than the structure 1 is lower than that of the structure 1. In other words, the plate thickness has been greatly reduced to reduce the weight of the frame, and the strength of the steel plate has been increased to compensate for this, but the energy absorption performance has to be maintained because the strength of the steel plate is insufficient. Is not done. On the other hand, in the structure 6 in which the reinforcing member is joined to the entire inner circumference of the adjacent portion of the hollow member, the energy absorption performance can be improved as compared with the structure 1. As shown in Table 1, since the structure 6 is 23% lighter than the structure 1, the structure 6 can improve the energy absorption performance while reducing the weight of the frame.
なお、曲げ誘起部の内面全周に補強部材が接合された構造3および構造5においては、エネルギ吸収性能を十分に向上させることができなかった。これは、補強部材として用いたCFRP部材は延性が小さいために、曲げ誘起部に補強部材が接合されていると、衝突時に生じる曲げ誘起部の座屈に伴って補強部材が早期に破断し、補強部材による面外変形の抑制効果が十分に得られないためと推察される。また、構造3に関しては、構造6の場合と同様に隣接部の内面全周に補強部材が接合されているものの、曲げ誘起部における補強部材の破断の影響が隣接部に接合されている部分の補強部材に及び、当初から隣接部にだけ補強部材が接合されている構造6に比べて面外変形の抑制効果が小さくなったと推察される。 In the structures 3 and 5 in which the reinforcing member is joined to the entire inner periphery of the bending induction portion, the energy absorption performance cannot be sufficiently improved. This is because the CFRP member used as the reinforcing member has a small ductility, and when the reinforcing member is joined to the bending induction portion, the reinforcing member breaks early with buckling of the bending induction portion occurring at the time of collision, It is assumed that the effect of suppressing out-of-plane deformation by the reinforcing member cannot be obtained sufficiently. As for the structure 3, as in the case of the structure 6, although the reinforcing member is joined to the entire inner surface of the adjacent portion, the influence of the breakage of the reinforcing member in the bending induction portion is a portion of the portion joined to the adjacent portion. It is presumed that the effect of suppressing out-of-plane deformation is reduced compared to the structure 6 in which the reinforcing member is joined only to the adjacent portion from the beginning.
図50は構造1、および構造6〜10のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図50では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造1のエネルギ吸収量で規格化している。構造6〜10は、補強部材の接合箇所が全て同一であるが、繊維方向がそれぞれ異なっている。図50に示すように、繊維方向が中空部材の長手方向に平行である単層構造の構造7においては、構造1に対してエネルギ吸収性能が低下した。一方、繊維方向が中空部材の長手方向に垂直である単層構造の構造8、繊維方向が異なる層を有する複層構造の構造9、および不連続繊維の構造10においては、構造1と同等のエネルギ吸収性能を得ることができた。なお、上記表1に示すように、構造7〜10の構造1に対する軽量化率は23%であるため、補強部材の厚さを厚くすることで、エネルギ吸収性能を向上させることができる。このため、構造7のフレームであっても、構造1に対して軽量化を図りつつ、エネルギ吸収性能を維持または向上させることができる。 FIG. 50 is a diagram showing the energy absorption performance of Structure 1 and Structures 6-10. In FIG. 50, the energy absorption amount of each analysis model is normalized by the energy absorption amount of the structure 1. In the structures 6 to 10, the joint portions of the reinforcing members are all the same, but the fiber directions are different. As shown in FIG. 50, in the structure 7 having a single-layer structure in which the fiber direction is parallel to the longitudinal direction of the hollow member, the energy absorption performance is lowered with respect to the structure 1. On the other hand, the structure 8 having a single-layer structure in which the fiber direction is perpendicular to the longitudinal direction of the hollow member, the structure 9 having a multilayer structure having layers having different fiber directions, and the structure 10 having discontinuous fibers are equivalent to the structure 1 Energy absorption performance could be obtained. In addition, as shown in the said Table 1, since the weight reduction rate with respect to the structure 1 of the structures 7-10 is 23%, energy absorption performance can be improved by making the thickness of a reinforcement member thick. For this reason, even if it is a frame of the structure 7, energy absorption performance can be maintained or improved, achieving weight reduction with respect to the structure 1. FIG.
図51は構造1、構造6、および構造11〜13のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図51では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造1のエネルギ吸収量で規格化している。図51に示すように、構造11〜13においては、構造1よりもエネルギ吸収性能を向上させることができる。上記表1に示すように、構造11〜13は構造1に対して23%軽量化されているため、構造11〜13はフレームを軽量化させつつ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。 FIG. 51 is a diagram showing the energy absorption performance of Structure 1, Structure 6, and Structures 11-13. In FIG. 51, the energy absorption amount of each analysis model is normalized by the energy absorption amount of the structure 1. As shown in FIG. 51, in the structures 11 to 13, the energy absorption performance can be improved as compared with the structure 1. As shown in Table 1, since the structures 11 to 13 are 23% lighter than the structure 1, the structures 11 to 13 can improve the energy absorption performance while reducing the weight of the frame.
図52は構造6、および構造11〜13の初期反力の最大値と、構造1の初期反力の最大値との比を示す図である。初期反力の最大値は、衝突の初期段階、すなわち曲げ誘起部における座屈が生じる前の最大荷重に相当する。中空部材の隣接部以外の部分におけるコーナー部の内面に補強部材が接合された構造12および構造13においては、前述の図51で示したようにエネルギ吸収性能については構造6に対して大きな違いは生じなかったが、図52に示すように初期反力については構造6に対して大きくなった。したがって、中空部材の隣接部以外の部分におけるコーナー部の内面に補強部材が接合されることで、衝突時のフレームの初期反力を高めることができ、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができる。 FIG. 52 is a diagram showing a ratio between the maximum value of the initial reaction force of the structure 6 and the structures 11 to 13 and the maximum value of the initial reaction force of the structure 1. The maximum value of the initial reaction force corresponds to the maximum load before buckling occurs in the initial stage of the collision, that is, the bending induction portion. In the structure 12 and the structure 13 in which the reinforcing member is joined to the inner surface of the corner portion in the portion other than the adjacent portion of the hollow member, the energy absorption performance is largely different from the structure 6 as shown in FIG. 51 described above. Although not generated, the initial reaction force was larger than that of the structure 6 as shown in FIG. Therefore, the reinforcing member is joined to the inner surface of the corner portion in the portion other than the adjacent portion of the hollow member, so that the initial reaction force of the frame at the time of collision can be increased, and the energy absorption performance inherent in the entire vehicle can be exhibited. It can be made easier.
1 フレーム
2 第1の構造部材
2a 天壁部
2b 側壁部
2c フランジ部
2d、2e 稜線部
3、30 第2の構造部材
3a 底壁部
30a 天壁部
30b 側壁部
3c、30c 接合部
30e 稜線部
4 補強部材
5 屈曲部
7 曲げ誘起部
8 隣接部
10 中空部材
11a、11b コーナー部
50、54 穴部
51 凹部
52 凸部
53 異強度部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame 2 1st structural member 2a Top wall part 2b Side wall part 2c Flange part 2d, 2e Edge line part 3, 30 2nd structural member 3a Bottom wall part 30a Top wall part 30b Side wall part 3c, 30c Joint part 30e Ridge line part 4 Reinforcing member 5 Bent part 7 Bending induction part 8 Adjacent part 10 Hollow members 11a, 11b Corner parts 50, 54 Hole part 51 Recessed part 52 Convex part 53 Different strength part
Claims (10)
前記中空部材の、前記曲げ誘起部に隣接する部分である隣接部に接合された、FRPからなる補強部材とを備えた、車両用構造部材。 A top wall portion extending in the longitudinal direction; a pair of side wall portions erected from both ends of the top wall portion; and a bottom wall portion facing the top wall portion; and the top wall portion and the pair of side wall portions A closed cross section is formed by the bottom wall portion, and a metal hollow member having a bending induction portion in a part of the longitudinal direction;
A vehicle structural member comprising: a reinforcing member made of FRP joined to an adjacent portion of the hollow member adjacent to the bending induction portion.
The said bending induction part is a structural member for vehicles as described in any one of Claims 1-9 containing the part from which the yield strength of the said hollow member changes in the said longitudinal direction.
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- 2018-04-09 JP JP2018074628A patent/JP7035742B2/en active Active
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