(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、
前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、
前記横補強部は、ビードにより形成され、
前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記横補強部は、前記フレームの長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における一方の端部側に傾斜して延びる第２の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における他方の端部側に傾斜して延びる第３の横補強部とから選ばれる少なくとも２つ以上の横補強部からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記横補強部が設けられた前記第３面部における前記稜線近傍に、前記フレームの長手方向に線状に延びる縦補強部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用フレーム構造。
【請求項４】
前記横補強部は、前記第１の横補強部、前記第２の横補強部及び前記第３の横補強部からなり、
前記フレームの長手方向に前記第１の横補強部、前記第２の横補強部、前記第１の横補強部、前記第３の横補強部、前記第１の横補強部の順で設けられている、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用フレーム構造。
【請求項５】
前記横補強部は、前記フレームを横切る方向における前記第３面部の中央側において交差しないように設けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項６】
前記横補強部は、前記フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部が前記第３面部の前記フレームを横切る方向における一方の端部側において結合され、該２つの横補強部と前記第３面部の前記フレームを横切る方向における他方の端部との間に略三角形状の領域が形成されるように設けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項７】
前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて線幅が広く形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項８】
前記第３面部は、前記フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部と前記第３面部の前記フレームを横切る方向における端部との間に形成される領域の中央側が該領域の端部側に比して前記ビードの突出方向に膨出するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項９】
前記横補強部は、前記フレームを横切る方向における前記第３面部の端部側から中央側に向けて前記フレームの外方側に膨出するように湾曲して形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項１０】
前記ビードの前記フレームの内方側に前記第３面部に沿って板状部材が取り付けられ、
前記ビードと前記板状部材とによって閉断面部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項１１】
前記フレームが、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側面部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側面部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側面部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、
前記サイドシルアウタの下面部に、該サイドシルアウタの側面部から前記サイドシルインナの側面部に向けて線状に延びる前記横補強部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項１２】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、
前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、
前記横補強部は、前記フレームの長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における一方の端部側に傾斜して延びる第２の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における他方の端部側に傾斜して延びる第３の横補強部とからなり、
前記フレームの長手方向に前記第１の横補強部、前記第２の横補強部、前記第１の横補強部、前記第３の横補強部、前記第１の横補強部の順で設けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項１３】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、
前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、
前記横補強部が設けられた前記第３面部における前記稜線近傍に、前記フレームの長手方向に線状に延びる縦補強部が設けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項１４】
車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、
前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、
前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、
前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて線幅が広く形成されている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両における車体の一部を構成する車両用フレームの構造に関し、より詳しく言えば、閉断面状に形成された車両用フレームの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の車両における車体の一部を構成するサイドシルやピラーなどの車両用フレーム（車体フレーム）は一般に、閉断面状に形成されている。また、車体フレームとしては、閉断面状に形成された車体フレームに該フレームの内方側に突出するビードを形成して補強するようにしたものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、アウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたサイドシルにおいて、前記アウタパネルに、長手方向に延び、該サイドシルの内方側に突出するビードを形成したものが開示されている。また、例えば特許文献２には、同じくアウタパネルとインナパネルとで閉断面状に形成されたサイドシルにおいて、前記アウタパネルとインナパネルとに、長手方向に延び、該サイドシルの内方側に膨出する中空膨出部を形成したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３７８３９号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、サイドシルやピラーなどの車体フレームにおいては、例えば側突時などに乗員の安全性を向上させるため、閉断面状に形成されたフレームに外部から荷重が作用した場合においても、フレームが車内側へ変形しないように、フレームの曲げ強度を高めることが求められている。
【０００６】
閉断面状に形成されたフレームに外部から曲げ荷重が入力されて曲げ変形される場合は、後述するように、曲げ荷重が入力される際に圧縮方向の力が作用する第１面部と引張方向の力が作用する第２面部との間に位置し、第１面部との間で稜線を形成する第３面部がフレームの外方側に膨らんで座屈することが、フレームの曲げ変形を促進させる一因であることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１及び前記特許文献２に開示されているように、閉断面状に形成されたフレームに該フレームの長手方向に延びるビードを形成した場合、フレームの曲げ剛性を向上させることができるものの、フレームの第１面部に外部から荷重が作用する時に、フレームの第１面部との間で稜線を形成する第３面部の座屈抑制に前記ビードが余り役立たず、フレームの曲げ変形を抑制するものとしては必ずしも十分ではなく、フレームの曲げ強度の向上に対する更なる改善が望まれる。
【０００８】
そこで、この発明は、フレームに外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と引張方向の力が作用する第２面部との間に位置して該第１面部との間で稜線を形成する第３面部が座屈することがフレームの曲げ変形を促進させる一因となることに着目し、フレームの第３面部が座屈することを抑制することができ、フレームの曲げ強度を高めることができる車両用フレーム構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本願の請求項１に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、前記横補強部は、ビードにより形成され、前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１０】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記横補強部は、前記フレームの長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における一方の端部側に傾斜して延びる第２の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における他方の端部側に傾斜して延びる第３の横補強部とから選ばれる少なくとも２つ以上の横補強部からなる、ことを特徴としたものである。
【００１１】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記横補強部が設けられた前記第３面部における前記稜線近傍に、前記フレームの長手方向に線状に延びる縦補強部が設けられている、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記横補強部は、前記第１の横補強部、前記第２の横補強部及び前記第３の横補強部からなり、前記フレームの長手方向に前記第１の横補強部、前記第２の横補強部、前記第１の横補強部、前記第３の横補強部、前記第１の横補強部の順で設けられている、ことを特徴としたものである。
【００１３】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明において、前記横補強部は、前記フレームを横切る方向における前記第３面部の中央側において交差しないように設けられている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に係る発明において、前記横補強部は、前記フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部が前記第３面部の前記フレームを横切る方向における一方の端部側において結合され、該２つの横補強部と前記第３面部の前記フレームを横切る方向における他方の端部との間に略三角形状の領域が形成されるように設けられている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に係る発明において、前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて線幅が広く形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
また更に、本願の請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７の何れか１項に係る発明において、前記第３面部は、前記フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部と前記第３面部の前記フレームを横切る方向における端部との間に形成される領域の中央側が該領域の端部側に比して前記ビードの突出方向に膨出するように形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１９】
また更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８の何れか１項に係る発明において、前記横補強部は、前記フレームを横切る方向における前記第３面部の端部側から中央側に向けて前記フレームの外方側に膨出するように湾曲して形成されている、ことを特徴としたものである。
【００２０】
また更に、本願の請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９の何れか１項に係る発明において、前記ビードの前記フレームの内方側に前記第３面部に沿って板状部材が取り付けられ、前記ビードと前記板状部材とによって閉断面部が形成されている、ことを特徴としたものである。
【００２１】
また更に、本願の請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０の何れか１項に係る発明において、前記フレームが、略水平方向に延びる上面部、該上面部の下方に位置して略水平方向に延びる下面部、及び該下面部から該上面部まで略垂直方向に延びて該上面部及び該下面部との間でそれぞれ稜線を形成する側面部を有するサイドシルアウタと、該サイドシルアウタの側面部の車内側に配置されて略垂直方向に延びる側面部を有するサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、前記サイドシルアウタの下面部に、該サイドシルアウタの側面部から前記サイドシルインナの側面部に向けて線状に延びる前記横補強部が設けられている、ことを特徴としたものである。
また更に、本願の請求項１２に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、前記横補強部は、前記フレームの長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における一方の端部側に傾斜して延びる第２の横補強部と、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて前記フレームの長手方向における他方の端部側に傾斜して延びる第３の横補強部とからなり、前記フレームの長手方向に前記第１の横補強部、前記第２の横補強部、前記第１の横補強部、前記第３の横補強部、前記第１の横補強部の順で設けられている、ことを特徴としたものである。
また更に、本願の請求項１３に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、前記横補強部が設けられた前記第３面部における前記稜線近傍に、前記フレームの長手方向に線状に延びる縦補強部が設けられている、ことを特徴としたものである。
また更に、本願の請求項１４に係る発明は、車体の一部を構成し、閉断面状に形成されたフレームを有する車両用フレーム構造であって、前記フレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、該第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、前記第３面部の少なくとも一方に、前記第１面部から前記第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられ、前記横補強部は、前記第１面部から前記第２面部に向かうにつれて線幅が広く形成されている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本願の請求項１に係る車両用フレーム構造によれば、閉断面状に形成されたフレームは、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、フレームの第１面部と第２面部との間に位置し、第１面部との間で稜線を形成する両側の第３面部とを有し、第３面部の少なくとも一方に、第１面部から第２面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられている。
【００２３】
これにより、横補強部によってフレームの第１面部との間で稜線を形成する第３面部を補強することができ、外部から荷重が作用した時に、該第３面部が座屈することを抑制することができ、フレームの曲げ強度を高めることができる。外部から荷重が作用した時に、フレームの第３面部が座屈することを抑制することができるので、第３面部を通じて第２面部に荷重を伝達することができ、フレームの曲げ強度を効果的に高めることができる。
また、横補強部は、ビードにより形成されていることにより、比較的簡単な構造によって、前記効果をより具体的に実現することができる。
更に、横補強部は、第１面部から第２面部に向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されていることにより、フレームの第１面部と第３面部とを板状素材からプレス成形により一体的に形成する場合に、板状素材の中央部側では端部側に比して変形量を小さくして、プレス成形性を確保しつつ、第３面部の補強効果を有効に高めることができる。
【００２４】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、横補強部は、フレームの長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部と、第１面部から第２面部に向かうにつれてフレームの長手方向における一方の端部側に傾斜して延びる第２の横補強部と、第１面部から第２面部に向かうにつれてフレームの長手方向における他方の端部側に傾斜して延びる第３の横補強部とから選ばれる少なくとも２つ以上の横補強部からなることにより、フレームの長手方向に線状に延びる補強部が設けられる場合に比べて、フレームの第１面部へ作用する外部からの荷重に対するフレームの曲げ強度を高めることができる。
【００２５】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、横補強部が設けられた第３面部における稜線近傍に、フレームの長手方向に線状に延びる縦補強部が設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に、該荷重を前記稜線近傍においてフレームの長手方向に伝達して分散させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２６】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、横補強部は、第１の横補強部、第２の横補強部及び第３の横補強部からなり、フレームの長手方向に第１の横補強部、第２の横補強部、第１の横補強部、第３の横補強部、第１の横補強部の順で設けられていることにより、比較的簡単な構造によって、前記効果を具体的に実現することができる。
【００２７】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、横補強部は、フレームを横切る方向における第３面部の中央側において交差しないように設けられていることにより、横補強部がフレームを横切る方向における第３面部の中央側において交差して形成される場合に比べて、フレームの曲げ強度を高めることができる。
【００２８】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、横補強部は、フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部が第３面部のフレームを横切る方向における一方の端部側において結合され、該２つの横補強部と第３面部のフレームを横切る方向における他方の端部との間に略三角形状の領域が形成されるように設けられていることにより、比較的簡単な構造によって、フレームの第３面部の座屈耐力を効果的に高めることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００２９】
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、横補強部は、第１面部から第２面部に向かうにつれて線幅が広く形成されていることにより、外部から荷重が作用した時に、第１面部との間で稜線を形成する第３面部において線状に延びる横補強部が座屈することを効果的に抑制することができる。
【００３１】
また更に、本願の請求項８に係る発明によれば、第３面部は、フレームの長手方向に隣り合う２つの横補強部と第３面部のフレームを横切る方向における端部との間に形成される領域の中央側が該領域の端部側に比してビードの突出方向に膨出するように形成されていることにより、凸状に突出して形成されるビードが開くことを抑制することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００３３】
また更に、本願の請求項９に係る発明によれば、横補強部は、フレームを横切る方向における第３面部の端部側から中央側に向けてフレームの外方側に膨出するように湾曲して形成されていることにより、ビードが座屈することをより有効に抑制することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００３４】
また更に、本願の請求項１０に係る発明によれば、ビードのフレームの内方側に第３面部に沿って板状部材が取り付けられ、ビードと板状部材とによって閉断面部が形成されていることにより、フレームの第３面部において横補強部の補強効果をさらに高めることができ、フレームの曲げ強度をさらに向上させることができる。
【００３５】
また更に、本願の請求項１１に係る発明によれば、フレームが、サイドシルアウタとサイドシルインナとを備えて閉断面状に形成されたサイドシルであり、サイドシルアウタの下面部に、該サイドシルアウタの側面部からサイドシルインナの側面部に向けて線状に延びる横補強部が設けられている。
【００３６】
これにより、横補強部によってサイドシルアウタの側面部との間で稜線を形成するサイドシルアウタの下面部を補強することができ、サイドシルアウタの側面部に外部から荷重が作用した時に、該下面部が座屈することを抑制することができ、サイドシルの曲げ強度を高めることができる。サイドシルアウタの側面部に外部から荷重が作用した時に、サイドシルアウタの下面部が座屈することを抑制することができるので、該下面部を通じてサイドシルインナの側面部に荷重を伝達することができ、サイドシルの曲げ強度を効果的に高めることができる。
また更に、本願の請求項１２に係る発明によれば、前記請求項１、２及び４に記載の発明と同様の効果を奏することができ、本願の請求項１３に係る発明によれば、前記請求項１及び３に記載の発明と同様の効果を奏することができ、本願の請求項１４に係る発明によれば、前記請求項１及び７に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルを示す斜視図である。
【図２】サイドシルのサイドシルアウタを示す斜視図である。
【図３】図１に示すサイドシルの下面図である。
【図４】図３におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線、Ｙ４ｂ−Ｙ４ｂ線及びＹ４ｃ−Ｙ４ｃ線に沿ったサイドシルの断面図である。
【図５】図３に示すサイドシルのＡ部を拡大した要部拡大図である。
【図６】サイドシルに設けられた縦補強部の作用を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルについて、該サイドシルに荷重を付加する圧子の下降ストロークと該荷重に対する反力との関係を示すグラフである。
【図８】サイドシルに設けられた第１の横補強部の作用を説明するための説明図である。
【図９】図２に示すサイドシルアウタを板状ワークから成形するための第１の成形工程を説明するための説明図である。
【図１０】第１の成形工程において成形された板状ワークを示す断面図である。
【図１１】サイドシルアウタを板状ワークから成形するための第２の成形工程を説明するための説明図である。
【図１２】サイドシルアウタを板状ワークから成形するための第３の成形工程を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図である。
【図１７】サイドシルの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す側面図である。
【図１８】サイドシルの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」などの特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００３９】
本願発明者等は、閉断面状に形成されたフレームの曲げ強度を高めることができる車両用フレーム構造の開発にあたり、先ず、閉断面状に形成されたフレームとしてのサイドシルに外部から曲げ荷重が作用してサイドシルが曲げ変形される際の変形挙動について、ＣＡＥによるシミュレーション解析を行った。
【００４０】
図１７は、サイドシルの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す側面図であり、図１７では、サイドシルに生じる応力、具体的にはサイドシルアウタの下面部及びサイドシルインナの下面部に生じる応力も示している。また、図１８は、サイドシルの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す断面図であり、サイドシルの長手方向中央部の断面について示している。なお、図１７及び図１８では、サイドシルの曲げ変形の進行状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に示している。
【００４１】
この解析では、サイドシル２１０として、サイドシルアウタ２１１とサイドシルインナ２１２とからなるモデルを用いた。具体的には、サイドシルアウタ２１１として、略水平方向に延びる上面部２１１ａと、上面部２１１ａに対向して略水平方向に延びる下面部２１１ｂと、下面部２１１ｂから上面部２１１ａまで略垂直方向に延びる側面部２１１ｃと、上面部２１１ａから上方へ延びる上フランジ部２１１ｄと、下面部２１１ｂから下方へ延びる下フランジ部２１１ｅとを備え、略断面ハット状に形成されたものを用いた。
【００４２】
また、サイドシルインナ２１２として、略水平方向に延びる上面部２１２ａと、上面部２１２ａに対向して略水平方向に延びる下面部２１２ｂと、下面部２１２ｂから上面部２１２ａまで略垂直方向に延びる側面部２１２ｃと、上面部２１２ａから上方へ延びる上フランジ部２１２ｄと、下面部２１２ｂから下方へ延びる下フランジ部２１２ｅとを備え、略断面ハット状に形成されたものを用いた。
【００４３】
そして、サイドシルアウタ２１１とサイドシルインナ２１２とは、上フランジ部２１１ｄ、上フランジ部２１２ｄどうしが接合されるとともに下フランジ部２１１ｅ、下フランジ部２１２ｅどうしが接合され、これにより、サイドシル２１０が略矩形閉断面状に形成されている。
【００４４】
本実施形態では、図１７及び図１８に示すように、サイドシルアウタ２１１の側面部２１１ｃが上側になるように配置した状態で、サイドシル２１０の長手方向両端部近傍を支持し、サイドシル２１０の長手方向中央部に外部から（図１７及び図１８では上方から）圧子２２０を介して荷重を作用させた場合について解析した。
【００４５】
このように、サイドシル２１０に外部から曲げ荷重が作用する場合、図１７（ｃ）に示すように、サイドシル２１０は荷重が入力する部分が下側に凸状に湾曲して変形し、サイドシルアウタ２１１の側面部２１１ｃではサイドシル２１０の長手方向両端部から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、サイドシルインナ２１２の側面部２１２ｃではサイドシル２１０の長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。
【００４６】
図１７及び図１８の（ａ）に示すように、圧子２２０がサイドシル２１０の上方から下降してサイドシル２１０に接触すると、サイドシルアウタ２１１の上面部２１１ａ及び下面部２１１ｂにおいて応力が生じ始める。そして、図１７及び図１８の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、圧子２２０の下降ストロークが大きくなるにつれて、サイドシルアウタ２１１の側面部２１１ｃとの間で稜線２１１ｆ、２１１ｇを形成するサイドシルアウタ２１１の上面部２１１ａ及びサイドシルアウタ２１１の下面部２１１ｂがサイドシル２１０の外方側に膨らんで変形して座屈し、サイドシル２１０が曲げ変形されている。
【００４７】
このシミュレーション解析結果から、閉断面状に形成されたフレーム（サイドシル）２１０に外部から曲げ荷重が入力されて曲げ変形される場合は、曲げ荷重が入力される際に圧縮方向の力が作用する第１面部（サイドシルアウタの側面部）２１１ｃと引張方向の力が作用する第２面部（サイドシルインナの側面部）２１２ｃとの間に位置し、第１面部２１１ｃとの間で稜線２１１ｆ、２１１ｇを形成する両側の第３面部（サイドシルアウタの上面部と下面部）２１１ａ、２１１ｂがフレーム２１０の外方側に膨らんで座屈することが、フレーム２１０の曲げ変形を促進させる一因であることが考えられる。
【００４８】
そこで、フレームに外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と引張方向の力が作用する第２面部との間に位置して該第１面部との間で稜線を形成する第３面部が座屈することを抑制することができれば、フレームの曲げ強度を高めることができると考えられる。
【００４９】
以下、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルを示す斜視図、図２は、サイドシルのサイドシルアウタを示す斜視図、図３は、図１に示すサイドシルの下面図、図４は、図３におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線、Ｙ４ｂ−Ｙ４ｂ線及びＹ４ｃ−Ｙ４ｃ線に沿ったサイドシルの断面図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）はそれぞれ、Ｙ４ａ−Ｙ４ａ線、Ｙ４ｂ−Ｙ４ｂ線及びＹ４ｃ−Ｙ４ｃ線に沿った断面図、図５は、図３に示すサイドシルのＡ部を拡大した要部拡大図である。
【００５０】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームとしてのサイドシル１０は、車体下部において車体前後方向に延びるように配設されるものであり、車体の外面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルアウタ１１と、車体の内面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルインナ１２とによって閉断面状に形成されている。
【００５１】
具体的には、サイドシルアウタ１１は、略水平方向に延びる上面部１１ａと、上面部１１ａに対向して上面部１１ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１１ｂと、下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びる側面部１１ｃとを備え、車外側に側面部１１ｃが膨出するようにして配設されている。
【００５２】
サイドシルアウタ１１にはまた、上面部１１ａの車幅方向内方端部に上面部１１ａから上方へ延びる上フランジ部１１ｄが形成されるとともに、下面部１１ｂの車幅方向内方端部に下面部１１ｂから下方へ延びる下フランジ部１１ｅが形成され、サイドシルアウタ１１は、略断面ハット状に形成されている。
【００５３】
一方、サイドシルインナ１２は、略水平方向に延びる上面部１２ａと、上面部１２ａに対向して上面部１２ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１２ｂと、下面部１２ｂから上面部１２ａまで略垂直方向に延びる側面部１２ｃとを備え、車内側に側面部１２ｃが膨出するようにして配設されている。
【００５４】
サイドシルインナ１２もまた、上面部１２ａの車幅方向外方端部に上面部１２ａから上方へ延びる上フランジ部１２ｄが形成されるとともに、下面部１２ｂの車幅方向外方端部に下面部１２ｂから下方へ延びる下フランジ部１２ｅが形成され、略断面ハット状に形成されている。
【００５５】
そして、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とは、上フランジ部１１ｄ、上フランジ部１２ｄどうしが接合されるとともに下フランジ部１１ｅ、下フランジ部１２ｅどうしが接合され、これにより、サイドシル１０が閉断面状に形成されている。
【００５６】
サイドシル１０には、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａと側面部１１ｃの間に稜線１１ｆが形成され、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂと側面部１１ｃの間に稜線１１ｇが形成され、サイドシルインナ１２の上面部１２ａと側面部１２ｃの間に稜線１２ｆが形成され、サイドシルインナ１２の下面部１２ｂと側面部１２ｃの間に稜線１２ｇが形成され、サイドシル１０は略矩形閉断面状に形成されている。
【００５７】
前述したように、サイドシル１０には、例えば側突時などに外部から荷重が作用する場合、車外側に膨出したサイドシルアウタ１１の側面部１１ｃから荷重が入力されることとなる。このように、サイドシル１０に外部から荷重が作用する場合、サイドシル１０は荷重が入力する部分が車内側に湾曲して変形し、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃでは車体前後方向であるサイドシル１０の長手方向両端から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、サイドシルインナ１２の側面部１２ｃではサイドシル１０の長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。
【００５８】
図２から図４に示すように、本実施形態に係るサイドシル１０では、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに、サイドシル１０を補強するために、サイドシル１０を横切る方向にサイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向けて線状に延びる横補強部２０が設けられている。
【００５９】
横補強部２０は、サイドシル１０の長手方向と直交する直交断面方向に延びる第１の横補強部２１と、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれてサイドシル１０の長手方向における一方の端部側（図３では車体前方側である左側）に傾斜して延びる第２の横補強部２２と、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれてサイドシル１０の長手方向における他方の端部側（図３では車体後方側である右側）に傾斜して延びる第３の横補強部２３の３種類の横補強部からなっている。
【００６０】
具体的には、第１の横補強部２１は、サイドシル１０の外方側に断面略コ字状に突出する第１のビード２１ａによって形成され、第１のビード２１ａは、サイドシル１０の長手方向と直交する直交断面方向にサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂにわたって形成されている。また、図４（ａ）では、図３におけるＹ４ｄ−Ｙ４ｄ線に沿ったサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの断面を二点鎖線で示しているが、図４（ａ）に示すように、第１のビード２１ａは、下面部１１ｂからのビードの突出量Ｈ１がサイドシル１０を横切る方向において一定となるように形成されている。
【００６１】
第２の横補強部２２は、サイドシル１０の外方側に断面略コ字状に突出する第２のビード２２ａによって形成され、第２のビード２２ａは、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれて車体前方側に略４５度傾斜して延びるようにサイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂにわたって形成されている。
【００６２】
一方、第３の横補強部２３もまた、サイドシル１０の外方側に断面略コ字状に突出する第３のビード２２ａによって形成されているが、第３のビード２３ａは、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれて車体後方側に略４５度傾斜して延びるようにサイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂにわたって形成されている。
【００６３】
なお、第２のビード２２ａ及び第３のビード２３ａについても、下面部１１ｂからのビードの突出量がサイドシル１０を横切る方向において一定となるように形成され、これに限定されるものではないが、本実施形態では第１のビード２１の突出量と略同一となるように形成されている。
【００６４】
また、図５に示すように、第１のビード２１ａは、サイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれて線幅Ｌ１が広く形成されている。第２のビード２２ａ及び第３のビード２３ａについても同様に、サイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれて線幅Ｌが広く形成されている。
【００６５】
このように、横補強部２０は、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれて線幅が広く形成されていることにより、外部から荷重が作用した時に、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃとの間で稜線１１ｇを形成するサイドシルアウタ１１の下面部１２ｂにおいて線状に延びる横補強部２０が座屈することを効果的に抑制することができる。
【００６６】
図２に示すように、サイドシル１０ではまた、サイドシル１０の長手方向において車体前方側から第３のビード２３ａ、第１のビード２１ａ、第２のビード２２ａ、第１のビード２１ａ、第３のビード２３ａ、第１のビード２１ａ、第２のビード２２ａの順に形成され、サイドシル１０の長手方向において第１の横補強部２１、第２の横補強部２２、第１の横補強部２１、第３の横補強部２３、第１の横補強部２１の順で設けられている。
【００６７】
さらに、車体前方側に設けられる３つのビード２３ａ、２１ａ、２２ａ及び車体後方側に設けられる３つのビード２３ａ、２１ａ、２２ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂのサイドシル１０を横切る方向における車内側の端部において結合され、車体前後方向中央側に設けられる３つのビード２２ａ、２１ａ、２３ａがサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂのサイドシル１０を横切る方向における車外側の端部において結合されている。
【００６８】
本実施形態では、サイドシル１０の長手方向に隣り合う２つのビード、第１のビード２１ａと第２のビード２２ａ又は第１のビード２１ａと第３のビード２３ａは、サイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの一方の端部側において結合され、該２つのビード２１ａ、２２ａ又は２１ａ、２３ａとサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの他方の端部との間に略三角形状の領域Ｓが形成されている。
【００６９】
例えば、図３に示すように、サイドシル１０の長手方向において車体前方側に位置する第３のビード２３ａと該ビード２３ａに隣り合う第１のビード２１ａは、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの車内側の端部において結合され、該２つのビード２３ａ、２１ａとサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの車外側の端部との間に略三角形状の領域Ｓ１が形成されている。
【００７０】
このように、横補強部２０は、サイドシル１０の長手方向に隣り合う２つの横補強部、具体的には第１の横補強部２１と第２の横補強部２２又は第１の横補強部２１と第３の横補強部２３がサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの一方の端部側において結合され、該２つの横補強部２２、２１又は２１、２３とサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの他方の端部との間に略三角形状の領域Ｓが形成されるように設けられている。これにより、比較的簡単な構造によって、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｂの座屈耐力を効果的に高めることができる。
【００７１】
そして、第１のビード２１ａ、第２のビード２２ａ及び第３のビード２３ａはそれぞれ、サイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの中央側において交差しないように形成され、横補強部２０は、サイドシル１０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの中央側において交差しないように設けられている。これにより、横補強部２０がサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの中央側において交差して形成される場合に比べて、サイドシル１０の曲げ強度を高めることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、横補強部２０は、第１の横補強部２１、第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３からなっているが、横補強部２０は、第１の横補強部２１と第２の横補強部２２、第２の横補強部２２と第３の横補強部２３又は第３の横補強部２３と第１の横補強部２１など、第１の横補強部２１と第２の横補強部２２と第３の横補強部２３とから選ばれる少なくとも２つ以上の横補強部からなるように形成することが可能である。
【００７３】
また、本実施形態では、サイドシル１０の長手方向に隣り合う２つの横補強部２１、２２又は２１、２３がサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの一方の端部側において結合されているが、サイドシル１０の長手方向に隣り合う２つの横補強部をサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの一方の端部側において結合しないように形成することも可能である。
【００７４】
サイドシル１０にはまた、横補強部２０が設けられたサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂにおける稜線１１ｇ近傍に、サイドシル１０を補強するために、サイドシル１０の長手方向に線状に延びる縦補強部３０が設けられている。この縦補強部３０は、サイドシル１０の外方側に断面略コ字状に突出する第４のビード３０ａによって形成され、第４のビード３０ａは、サイドシル１０の長手方向にわたって形成されている。
【００７５】
また、第４のビード３０ａは、第１のビード２１ａ、第２のビード２２ａ及び第３のビード２３ａとそれぞれサイドシル１０を横切る方向における車外側の端部において結合されている。これにより、サイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの車内側の端部において結合されたサイドシル１０の長手方向に隣り合う２つのビード２１ａ、２２ａ又は２１ａ、２３ａとサイドシル１０を横切る方向におけるサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの車外側の端部との間に形成される略三角形状の領域Ｓは、具体的には、隣り合う２つのビード２１ａ、２２ａ又は２１ａ、２３ａと第４のビード３０ａとによって形成されている。
【００７６】
第４のビード３０ａはまた、下面部１１ｂからのビードの突出量がサイドシル１０の長手方向において一定となるように形成され、これに限定されるものではないが、本実施形態では第１のビード２１ａ、第２のビード２２ａ及び第３のビード２３ａの突出量と略同一となるように形成されている。
【００７７】
なお、本実施形態に係るサイドシル１０では、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに横補強部２０及び縦補強部３０が設けられているが、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａに横補強部２０及び縦補強部３０を設けるようにしてもよく、あるいは、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａ及び下面部１１ｂにそれぞれ横補強部２０及び縦補強部３０を設けるようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、横補強部２０及び縦補強部３０が、サイドシル１０の外方側に突出するビード２１ａ、２２ａ、２３ａ、３０ａによって形成されているが、サイドシル１０の内方側に突出するビードによって形成するようにしてもよい。また、横補強部２０及び縦補強部３０を肉盛溶接によってサイドシル１０の外方側又は内方側に突出するように形成することも可能である。
【００７９】
このように、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造では、フレーム（サイドシル）１０は、外部から荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部（サイドシルアウタの側面部）１１ｃと、引張方向の力が作用する第２面部（サイドシルインナの側面部）１２ｃと、フレーム１０の第１面部１１ｃと第２面部１２ｃとの間に位置し、該第１面部１１ｃとの間で稜線１１ｆ、１１ｇを形成する両側の第３面部（サイドシルアウタの上面部及び下面部）１１ａ、１１ｂとを有し、第３面部１１ａ、１１ｂの少なくとも一方に、第１面部１１ｃから第２面部１２ｃに向けて線状に延びる横補強部２０が設けられている。
【００８０】
これにより、横補強部２０によってフレーム１０の第１面部１１ｃとの間で稜線１１ｆ、１１ｇを形成する第３面部１１ａ、１１ｂを補強することができ、外部から荷重が作用した時に、フレーム１０の第３面部１１ａ、１１ｂが座屈することを抑制することができ、フレーム１０の曲げ強度を高めることができる。外部から荷重が作用した時に、フレーム１０の第３面部１１ａ、１１ｂが座屈することを抑制することができるので、第３面部１１ａ、１１ｂを通じて第２面部１１ｃに荷重を伝達することができ、フレーム１０の曲げ強度を効果的に高めることができる。
【００８１】
また、横補強部２０は、第１の横補強部２１と第２の横補強部２２と第３の横補強部２３とから選ばれる少なくとも２つ以上の横補強部からなることにより、フレーム１０の長手方向に線状に延びる補強部が設けられる場合に比べて、フレーム１０の第１面部１１ｃへ作用する外部からの荷重に対するフレーム１０の曲げ強度を高めることができる。
【００８２】
更に、横補強部２０が設けられた第３面部１１ａ、１１ｂにおける稜線１１ｆ、１１ｇ近傍に、フレーム１０の長手方向に線状に延びる縦補強部３０が設けられていることにより、外部から荷重が作用した時に、該荷重を稜線１１ｆ、１１ｇ近傍においてフレーム１０の長手方向に伝達して分散させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００８３】
図６は、サイドシルに設けられた縦補強部の作用を説明するための説明図である。図６の矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で示すように、外部から荷重が作用する部分がサイドシル１０の長手方向において異なる場合においても、縦補強部３０を通じて、該荷重をサイドシル１０の長手方向に伝達して分散させることができ、縦補強部３０に結合される第１の横補強部２１、第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３に荷重を分散させることができる。
【００８４】
本実施形態ではまた、本発明の第１の実施形態に係るサイドシル１０について、図１７及び図１８に示すように、圧子を介して外部から荷重を作用したときに該荷重に対する反力をシミュレーション解析により評価した。この解析では、サイドシル１０（実施例１）に加えて、横補強部２０は形成するものの縦補強部３０を形成しないサイドシル（実施例２）、横補強部２０の第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３は形成するものの縦補強部３０及び横補強部２０の第１の横補強部２１を形成しないサイドシル（実施例３）、横補強部２０及び縦補強部３０を形成しないサイドシル（比較例）についても評価した。
【００８５】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルについて、該サイドシルに荷重を付加する圧子の下降ストロークと該荷重に対する反力との関係を示すグラフである。なお、図７では、実施例１を実線で表し、実施例２を破線で表し、実施例３を一点鎖線で表し、比較例を二点鎖線で表している。
【００８６】
図７に示すように、実施例１、実施例２及び実施例３は、比較例に比べて外部から作用する荷重に対する反力の最大値が高くなるという結果が得られた。また、実施例１、実施例２及び実施例３については、実施例１、実施例２、実施例３の順に外部から作用する荷重に対する反力の最大値が大きくなるという結果が得られた。
【００８７】
ここで、実施例２が実施例３に比べて外部から作用する荷重に対する反力の最大値が大きくなっている一因として、以下の理由が考えられる。
図８は、サイドシルに設けられた第１の横補強部の作用を説明するための説明図である。図８に示すように、サイドシル１０に外部から荷重が作用する場合、ラインＬ２、Ｌ３に示すように、荷重が入力される部分を中心として略半円形に広がって面外変形が伝播することとなる。
【００８８】
そして、サイドシル１０の長手方向両端部に設けられた第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３はそれぞれ、ラインＬ２、Ｌ３と略平行に設けられていることからラインＬ２、Ｌ３に略平行に設けられていない場合に比べて変形し易くなるが、第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３にそれぞれ隣り合う第１の横補強部２１を設けることで、面外変形の伝播を抑制し、第２の横補強部２２及び第３の横補強部２３が面外変形のきっかけになることを抑制することができる。このことは、実施例２が実施例３に比べて外部から作用する荷重に対する反力の最大値が大きくなっている一因であると考えられる。
【００８９】
次に、このようにして構成されるサイドシル１０の成形方法について説明する。
前述したように、サイドシル１０は、略断面ハット状に形成されたサイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とから形成されているが、サイドシルアウタ１１とサイドシルインナ１２とはそれぞれ、鋼板などの金属製の板状素材（板状ワーク）をプレス加工して形成することができる。
【００９０】
図９は、図２に示すサイドシルアウタを板状ワークから成形するための第１の成形工程を説明するための説明図である。図９に示すように、先ず、板状ワークＷ１は、板状ワークＷ１を保持する下型４１と、下型４１に対して相対的に移動され、下型４１とともに板状ワークＷ１を所定形状に成形するための上型４６と有する第１のプレス成形型４０を用いて成形される。
【００９１】
第１のプレス成形型４０の下型４１は、上面４１ａに下方へ窪む溝部４１ｂが設けられ、該溝部４１ｂは、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａに対応して所定形状に形成される第１の底壁部４２ａと、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに対応して所定形状に形成される第２の底壁部４２ｂと、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃに対応して所定形状に形成される第３の底壁部４２ｃとからなる底壁部４２と、底壁部４２の両側から上方へ傾斜して延び、サイドシルアウタ１１の上フランジ部１１ｄ、下フランジ部１１ｅに対応して所定形状に形成される縦壁部４３、４４とを備えている。第１の底壁部４２ａと第２の底壁部４２ｂは、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａと下面部１１ｂと同一形状に形成されているが、第３の底壁部４２ｃは、下方側へ窪む２つの凹部４２ｄ、４２ｅを有するように形成されている。
【００９２】
一方、第１のプレス成形型４０の上型４６は、下面４６ａに下方へ突出する突出部４６ｂが設けられており、該突出部４６ｂは、下型４１の溝部４１ｂに対応して所定形状に形成され、突出部４６ｂには、下型４１の凹部４２ｄ、４２ｅに対応して下方側へ突出する２つの凸部４７ｄ、４７ｅが形成されている。
【００９３】
そして、下型４１に板状ワークＷ１を保持した状態で上型４６を下方へ移動して板状ワークＷ１をプレス成形する。図１０は、第１の成形工程において成形された板状ワークを示す断面図であり、図１０では、板状ワークを下型に保持した状態で示している。図１０に示すように、板状ワークＷ１は、所定形状にプレス成形され、サイドシルアウタ１１の上面部１１ａに対応した第１の底壁部Ｗ２と、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに対応した第２の底壁部Ｗ３と、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃに対応した第３の底壁部Ｗ４と、サイドシルアウタ１１の上フランジ部１１ｄに対応した第１の縦壁部Ｗ５と、サイドシルアウタ１１の下フランジ部１１ｅに対応した第２の縦壁部Ｗ６とを備えている。
【００９４】
第３の底壁部Ｗ４にはまた、下型４１の凹部４２ｄ、４２ｅと上型４６の凸部４７ｄ、４７ｅとによって下方側に突出する２つの凸部Ｗａ、Ｗｂが板状ワークＷ１の長手方向において略平行に並んで形成され、２つの凸部Ｗａ、Ｗｂは、断面曲線状に形成されている。また、第２の底壁部Ｗ３には、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに形成されるビードＷｃが形成されている。なお、図９から図１２では、サイドシルアウタ１２について、図３におけるＹ４ｄ−Ｙ４ｄに対応する断面について示している。
【００９５】
第１の成形工程において板状ワークＷ１がプレス成形された後、図示しないブランキング手段によって、図１０に示すブランキングラインＬ４、Ｌ５でブランキングされ、板状ワークＷ１の第１の縦壁部Ｗ５及び第２の縦壁部Ｗ６の両端部が切り取られ、第１の縦壁部Ｗ５及び第２の縦壁部Ｗ６がそれぞれサイドシルアウタ１１の上フランジ部１１ｄ及び下フランジ部１１ｅの形状に形成される。
【００９６】
図１１は、サイドシルアウタを板状ワークから成形するための第２の成形工程を説明するための説明図である。図１１に示すように、板状ワークＷ１は次に、板状ワークＷ１を保持する第１のダイ５１と、第１のダイ５１の上方に配置され、第１のダイ５１に保持された板状ワークＷ１の２つの凸部Ｗａ、Ｗｂをその突出方向と逆方向にプレス成形するためのパンチ５２とを有する第２のプレス成形型５０を用いてプレス成形される。なお、後述するように、第２のプレス成形型５０はまた、第１のダイ５１の外周側に嵌め合わせられる第２のダイ５５を有している。
【００９７】
図１１（ａ）に示すように、第１のダイ５１の上面５１ａに板状ワークＷ１の凸部Ｗａ、Ｗｂがパンチ５２側に向くようにして第３の底壁部Ｗ４を保持した状態で、パンチ５２を下方へ移動させ、パンチ５２の下面５２ａによって２つの凸部Ｗａ、Ｗｂをその突出方向と逆方向にプレス成形すると、図１１（ｂ）に示すように、パンチ５２の下面５２ａと第１のダイ５１の上面５１ａによって２つの凸部Ｗａ、Ｗｂが略平坦状に形成され、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｃの形状に成形される。
【００９８】
２つの凸部Ｗａ、Ｗｂが略平坦状に形成される際には、板状ワークＷ１の第１の底壁部Ｗ２及び第１の縦壁部Ｗ５が、図１１において反時計回りに板状ワークＷ１の内方側へ変位され、板状ワークＷ１の第２の底壁部Ｗ３及び第２の縦壁部Ｗ６が図１１において時計回り方向に板状ワークＷ１の内方側へ変位される。
【００９９】
図１２は、サイドシルアウタを板状ワークから成形するための第３の成形工程を説明するための説明図である。図１２に示すように、第２のプレス成形型５０は、第１のダイ５１の外周側に嵌め合わせられる第２のダイ５５を備え、該第２のダイ５５は、第１のダイ５１との嵌合部近傍に溝部５６、５７が形成されている。溝部５６、５７はそれぞれ、サイドシルアウタ１１の側面部１１ｂと上面部１１ａ、下面部１１ｂの間の稜線１１ｆ、１１ｇの形状に対応して形成されている。
【０１００】
図１２（ａ）に示すように、板状ワークＷ１は次に、パンチ５２と第１のダイ５１によって挟持され保持された状態から下方へ移動され、図１２（ｂ）に示すように、第２のダイ５５の溝部５６、５７によって板状ワークＷ１の第１の底壁部Ｗ２及び第１の縦壁部５が、図１２において反時計回りに板状ワークＷ１の内方側へ変位され、板状ワークＷ１の第２の底壁部Ｗ３及び第２の縦壁部Ｗ６が図１２において時計回り方向に板状ワークＷ１の内方側へ変位され、サイドシルアウタ１１が成形される。
【０１０１】
このように、断面略ハット状に形成されたサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂにビード２１ａ、２２ａ、２３ａ、３０ａが設けられた場合にも、比較的簡単な方法によって、板状ワークをプレス成形して成形することができる。また、サイドシルインナ１２については、サイドシルインナ１２の下面部１２ａにビードが設けられていないので、サイドシルインナ１２の形状に対応して形成された下型と上型を備えたプレス成形型によって断面略ハット状に成形することができる。
【０１０２】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図であり、図１３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルの下面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）におけるＹ１３ｂ−Ｙ１３ｂに沿った断面図である。本発明の第２の実施形態に係る車両用フレーム構造は、第１の実施形態に係る車両用フレーム構造においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂが異なるのみであるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。なお、図１３（ｂ）では、図１３（ａ）におけるＹ１３ｃ−Ｙ１３ｃに沿ったサイドシルアウタの下面部の断面を二点鎖線で示している。
【０１０３】
図１３（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシ６０においても、サイドシルアウタ６１の下面部６１ｂに横補強部７０及び縦補強部３０が設けられているが、該下面部６１ｂは、図１３（ｂ）に示すように、サイドシル１０の長手方向に隣り合う２つの横補強部を形成する２つのビード、すなわち第１のビード７１ａと第２のビード７２ａ又は第１のビード７１ａ又は第３のビード７３ａと、該下面部６１ｂのサイドシル６０を横切る方向における端部との間に形成される領域Ｓの中央側が該領域Ｓの端部側に比してビードの突出方向に膨出するように形成されている。
【０１０４】
このように、第３面部（サイドシルアウタの下面部）６１ｂは、フレーム（サイドシル）６０の長手方向に隣り合う２つの横補強部と第３面部６１ｂのフレーム６０を横切る方向における端部との間に形成される領域Ｓの中央側が該領域Ｓの端部側に比してビードの突出方向に膨出するように形成されていることにより、凸状に突出して形成されるビードが開くことを抑制することができる。
【０１０５】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図であり、図１４（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルの下面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）におけるＹ１４ｂ−Ｙ１４ｂに沿った断面図である。本発明の第３の実施形態に係る車両用フレーム構造は、第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において横補強部の形状が異なるのみであるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。なお、図１４（ｂ）では、図１４（ａ）におけるＹ１４ｃ−Ｙ１４ｃに沿ったサイドシルアウタの下面部の断面を二点鎖線で示している。
【０１０６】
図１４（ａ）に示すように、第３の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシ８０においても、サイドシルアウタ８１の下面部８１ｂに横補強部９０及び縦補強部３０が設けられているが、図１４（ｂ）に示すように、第１の横補強部を形成する第１のビード９１ａは、サイドシルアウタ８１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されている。
【０１０７】
サイドシル８０ではまた、第２の横補強部を形成する第２のビード９２ａ及び第３の横補強部を形成する第３のビード９３ａについても、サイドシルアウタ８１の側面部１１ｃからサイドシルインナ１２の側面部１２ｃに向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されている。
【０１０８】
このように、横補強部９０は、第１面部（サイドシルアウタの側面部）１１ｃから第２面部（サイドシルインナの側面部）１２ｃに向かうにつれてビードの突出量が大きくなるように形成されていることにより、フレーム（サイドシル）８０の第１面部１１ｃと第３面部（サイドシルインナの下面部）８１ｂとを板状素材からプレス成形により一体的に形成する場合に、板状素材の中央部側では端部側に比して変形量を小さくして、プレス成形性を確保しつつ、第３面部の補強効果を有効に高めることができる。
【０１０９】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図であり、図１５（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルの下面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）におけるＹ１５ｂ−Ｙ１５ｂに沿った断面図である。本発明の第４の実施形態に係る車両用フレーム構造は、第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において横補強部の形状が異なるのみであるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。なお、図１５（ｂ）では、図１５（ａ）におけるＹ１５ｃ−１５ｃに沿ったサイドシルアウタの下面部の断面を二点鎖線で示している。
【０１１０】
図１５（ａ）に示すように、第４の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシ１００においても、サイドシルアウタ１０１の下面部１０１ｂに横補強部１１０及び縦補強部３０が設けられているが、図１５（ｂ）に示すように、第１の横補強部を形成する第１のビード１１１ａは、サイドシル１００を横切る方向におけるサイドシルアウタ１０１の下面部１０１ｂの端部側から中央側に向けてサイドシル１００の外方側に膨出するように湾曲して形成されている。
【０１１１】
サイドシル１００ではまた、第２の横補強部を形成する第２のビード１１２ａ及び第３の横補強部を形成する第３のビード１１３ａについても、サイドシル１００を横切る方向におけるサイドシルアウタ１０１の下面部１０１ｂの端部側から中央側に向けてサイドシル１００の外方側に膨出するように湾曲して形成されている。
【０１１２】
このように、横補強部１１０は、フレーム（サイドシル）１００を横切る方向における第３面部（サイドシルアウタの下面部）１０１ｂの端部側から中央側に向けてフレーム１００の外方側に膨出するように湾曲して形成されていることにより、ビードが座屈することをより有効に抑制することができる。
【０１１３】
図１６は、本発明の第５の実施形態に係る車両用フレーム構造を説明するための説明図であり、図１６（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシルの下面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）におけるＹ１６ｂ−Ｙ１６ｂに沿った断面図である。本発明の第５の実施形態に係る車両用フレーム構造は、第１の実施形態に係る車両用フレーム構造において板状部材が取り付けられていること以外は同様であるので、同様の構成を備えて同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、第５の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用したサイドシル１２０では、横補強部２０を形成するビード２１ａ、２２ａ、２３ａのサイドシル１２０の内方側にサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂに沿って板状部材１２１が取り付けられ、該板状部材１２１は、断面略Ｌ字状に形成され、サイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ及び側面部１１ｃにわたって取り付けられている。
【０１１５】
サイドシル１２０では、ビード２１ａ、２２ａ、２３ａと板状部材１２１とによって閉断面部１２２が形成されている。また、ビード３０ａと板状部材１２１とによって閉断面部１２３が形成されている。なお、板状部材１２１は、サイドシル１２０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂの車外側の端部から中央側まで延びるように形成されているが、サイドシル１２０を横切る方向においてサイドシルアウタ１１の下面部１１ｂ全体にわたって形成するようにしてもよい。
【０１１６】
このように、ビード２１ａ、２２ａ、２３ａのフレーム（サイドシル）１２０の内方側に第３面部（サイドシルアウタの下面部）１１ｂに沿って板状部材１２１が取り付けられ、ビード２１ａ、２２ａ、２３ａと板状部材１２１とによって閉断面部１２２が形成されていることにより、フレーム１２０の第３面部１１ｂにおいて横補強部２０の補強効果をさらに高めることができ、フレーム１２０の曲げ強度をさらに向上させることができる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、サイドシル１０は、上面部１１ａと下面部１１ｂと側面部１１ｃを備えて断面略ハット状に形成されたサイドシルアウタ１１と、上面部１２ａと下面部１２ｂと側面部１２ｃを備えて断面略ハット状に形成されたサイドシルインナ１２とによって略矩形閉断面状に形成されているが、上面部１１ａと下面部１１ｂと側面部１１ｃを備えて断面略ハット状に形成されたサイドシルアウタ１１と、上面部１２ａ及び下面部１２ｂを備えておらず、上フランジ部１２ｄと下フランジ部１２ｅとをつなぐように側面部１２ｃが形成されたサイドシルインナとによってサイドシルを略矩形閉断面状に形成するようにしてもよい。
【０１１８】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、フレームの曲げ強度を高めることができる車両用フレーム構造を提供することができ、例えばサイドシルやピラーなどの車体の一部を構成する車体フレームに広く利用される可能性がある。
【符号の説明】
【０１２０】
１０、６０、８０、１００、１２０  サイドシル（フレーム）
１１  サイドシルアウタ
１１ａ  サイドシルアウタの上面部（第３面部）
１１ｂ  サイドシルアウタの下面部（第３面部）
１１ｃ  サイドシルアウタの側面部（第１面部）
１１ｆ、１１ｇ、１２ｆ、１２ｇ  稜線
１２  サイドシルインナ
１２ｃ  サイドシルインナの側面部（第２面部）
２０、７０、９０、１１０  横補強部
２１  第１の横補強部
２１ａ、７１ａ、９１ａ、１１１ａ  第１のビード
２２  第２の横補強部
２２ａ、７２ａ、９２ａ、１１２ａ  第２のビード
２３  第３の横補強部
２３ａ、７３ａ、９３ａ、１１３ａ  第３のビード
３０  縦補強部
３０ａ  第４のビード
１２１  板状部材
１２２、１２３  閉断面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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