(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の下部に配置されてサスペンションアームが取り付けられる車体用サブフレームであって、
車体の全長方向に延びる複数のフレーム構成部材を具備し、各フレーム構成部材が、前方部分と、該前方部分の後方に結合されると共に該前方部分とは引張強さの異なる鋼材で形成された後方部分とを有し、
前記前方部分及び後方部分は、前記前方部分及び後方部分の断面二次モーメントをそれぞれＩf、Ｉr、断面積をそれぞれＡf、Ａr、引張強さをそれぞれσsf、σsrとすると、下記式（１）、（２）を満たすように構成され、
Ｉf／Ｉr≦０．８  …（１）
０．７≦（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）≦１．０  …（２）
各フレーム構成部材についてその長さ全体に占める前方部分の長さの割合が１５〜３５％である、車体用サブフレーム。
【請求項２】
前記前方部分の引張強さσsfは前記後方部分の引張強さσsrよりも大きく、前記前方部分の断面積Ａfは前記後方部分の断面積Ａrよりも小さい、請求項１に記載の車体用サブフレーム。
【請求項３】
前記前方部分と後方部分とはレーザ溶接により接合されている、請求項１又は２に記載の車体用サブフレーム。
【請求項４】
前記前方部分には車体の全長方向に対して垂直に延びるビードが形成されており、該前方部分におけるフレーム構成部材の板厚をＳＴ、前方部分におけるフレーム構成部材の幅をＳＷ、ビード深さをＤ、ビード幅をＷ、ビード長さをＲとすると、前記ビードは下記式（３）〜（５）を満たすように構成される、
１．０≦Ｄ／ＳＴ≦２．０  …（３）
０．５≦Ｄ／Ｗ≦２．０    …（４）
０．２≦Ｒ／ＳＷ≦１．０  …（５）
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体用サブフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の下部に配置されてサブフレームにサスペンションアームが取り付けられる車体用サブフレームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体構造には、車体へのサスペンションの取付剛性を高めるため、車体の下部にサブフレームを配置し、このサブフレームにサスペンションアームを取り付けることが広く行われている。
【０００３】
斯かるサブフレームとしては、例えば図１３に示したようなサブフレーム１１が挙げられる。このサブフレームでは、車体の全長方向に延びる左右一対のサイドメンバ１２ａ、１２ｂと、車体の幅方向に延びる前後一対のクロスメンバ１３ａ、１３ｂとを枠状に連結すると共に、サイドメンバ１２ａ、１２ｂの両側にそれぞれサスペンションアームを取り付けるためのブラケット１７ａ、１７ｂが設けられる。
【０００４】
近年、衝突安全性を向上させるため、衝突時のエネルギ吸収特性をサブフレームにも持たせる設計が提案されている（例えば、特許文献１、２）。具体的には、特許文献１には、サブフレームのエネルギ吸収特性を向上させるため、左右のサイドフレームに屈曲部を設け、前方部の強度を後方部より大きくしたり、前方部の板厚を後方部より大きくしたりしたサブフレームが開示されている。また、特許文献２には、サブフレームの上面の先端と根元の中間位置に溝形状の折り曲げ助長手段を設けた構造が開示されている。
【０００５】
また、サブフレームに関するものではないが、フロントサイドメンバ等、車体の一部を構成する部材に衝撃吸収特性を持たせる技術が、特許文献３〜１３に開示されている。
【０００６】
具体的には、特許文献３には、平均稜線間距離の１／６倍以上、１倍未満の領域の降伏強さがその他の領域の降伏強さより大きい断面四角形の中空柱状部材が開示されている。また、特許文献４には、サイドメンバ前部の前方を後方よりも高い降伏強度、大板厚、厚い仕切り板、大断面にすることにより座屈変形が後方から前方に向かって発生することで座屈変形を安定して持続させる構造が開示されている。加えて、特許文献５には、サイドメンバのウエブパネルの幅厚比をフランジパネルよりも大きくしてアコーディオン状に座屈する確率を高める構造が開示されている。
【０００７】
また、特許文献６には、フロントサイドメンバが下方に屈曲する部分に脆弱部を設けて積極的に塑性変形させる構造が開示されている。さらに、特許文献７には、車体フレームを構成する筒状の衝撃吸収部材であって、衝撃吸収部と原形維持部の連続部分の肉厚を漸次変えて衝撃吸収部の肉厚よりも原形維持部の肉厚を厚くした衝撃吸収部材が開示されている。また、特許文献８には、横断面形状が複数の頂点を有する閉断面であって、複数の頂点を連結して得られる最大の輪郭から基本断面の少なくとも一辺の一部を内側へ向けて凹ませた溝部を形成する衝撃吸収部材が開示されている。
【０００８】
加えて、特許文献９には、アルミニウム合金中空材であって、外径が衝撃荷重に対する軸方向の後方側ほど太くなるテーパー形状の中空材が開示されている。また、特許文献１０には、多角形閉断面の強度部材であって、衝突端側から長さの前半部を後半部よりも高い圧潰強度をもつ断面形状とし、前半部から後半部に形状変化する断面変化部の圧潰強度が前半部および後半部よりも高く設定した強度部材が開示されている。さらに、特許文献１１には、衝撃エネルギを吸収する筒であって、第一筒部が第二筒部よりサイズが大きく、第二筒部が衝撃を受けているときに第一筒部が第二筒部に入れ子状にめり込む構造になっている筒が開示されている。
【０００９】
また、特許文献１２には、閉断面の車体骨格部材であって、長手方向の一方側部分を他方側部分の内方に挿入させた折り重ね部を形成し、衝突荷重によって折り重ね部のずれ変形によって一方側部分が他方側部分の内方に進入する車体骨格構造が開示されている。加えて、特許文献１３には、閉断面構造の基本メンバと、基本メンバ内に嵌合した補強メンバとで二重構造をなし、補強メンバの先端部に圧縮変形促進部を設けたサイドメンバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２７１８１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９７８３０号公報
【特許文献３】特開２００９−２８６２２１号公報
【特許文献４】特開２００３−１７０８６０号公報
【特許文献５】特開平６−２４７３３８号公報
【特許文献６】特開２００３−３０６１７１号公報
【特許文献７】特開平１０−１３８９５０号公報
【特許文献８】特開２００６−２０７７２４号公報
【特許文献９】特開２００４−２０３２０２号公報
【特許文献１０】特開平８−２６１３３号公報
【特許文献１１】特表２００７−５０３５６１号公報
【特許文献１２】特開２００７−３８７３４号公報
【特許文献１３】特開平４−３１０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、図１３に示したようなサブフレーム１１を備えた車体が前方から衝突する場合には、図１４に示すように、前側のクロスメンバ１３ａに衝撃荷重ＰFが加わり、クロスメンバ１３ａ及びサイドメンバ１２ａ、１２ｂに、図１４中の破線で示すような塑性変形が発生する。
【００１２】
このようなサブフレーム１１の塑性変形が大きいと、搭乗者の空間を圧迫し、安全に影響を及ぼすことになる。このため、車体が前方から衝突する場合における塑性変形を抑制することが必要とされ、このためには前方衝突時におけるサブフレームのエネルギ吸収特性を向上させることが必要とされる。ここで、サブフレーム１１には一般に鋼板や鋼管を所定の形状に成形したものを溶接等で接合したものが用いられる。したがって、サブフレーム１１のエネルギ吸収特性を向上させるためには、板厚の厚い鋼材や強度の高い鋼板を用いることが考えられる。
【００１３】
また、サブフレーム１１には、例えばサブフレーム１１を備えた車両のコーナーリング時に、タイヤからサスペンションアーム及びブラケット１７ａ、１７ｂを介してブラケット１７ａ、１７ｂの取付部１６ａ、１６ｂに車体の幅方向の荷重（以下、「横荷重」という。）Ｐｓが加わる。斯かる荷重が加わると、サブフレーム１の面内に横荷重Ｐｓに応じた曲げモーメントが発生し、サイドメンバ１２ａ、１２ｂやクロスメンバ１３ａ、１３ｂに、図１５中の破線で示すような弾性変形（撓み）が発生する。
【００１４】
このようなサブフレーム１１の変形は、サスペンションのジオメトリーの変化を招き、自動車の走行性能に悪影響を与えることになる。したがって、サブフレーム１１の弾性変形を抑制するためには、板厚の厚い鋼材を用いることが考えられる。
【００１５】
以上のように、前方衝突時におけるエネルギ吸収特性の向上及び横荷重に伴う弾性変形抑制のいずれについても、サブフレームに板厚の厚い鋼材を用いることが効果的である。しかしながら、鋼材の板厚を厚くすることは、サブフレームの重量増加につながるため、車重の増加によって自動車の走行性能や燃費の悪化を招くことになる。
【００１６】
一方、特許文献１〜１３のいずれにも、車体の重量を維持しつつ、前方衝突時におけるエネルギ吸収特性を向上させ且つ横加重に伴う弾性変形を抑制することについては何ら記載されていない。
【００１７】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、車重の増大を伴うことなく、前方衝突時におけるエネルギ吸収特性及び横荷重に対する剛性を高めた車両用サブフレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、前方衝突時におけるエネルギ吸収特性及び横荷重に対する剛性に関して、車重を一定に維持しつつ、様々な構成の車両用サブフレームについて検討を行った。
その結果、車両用サブフレームのうち車体の全長方向に延びる複数のフレーム構成部材を前方部分と後方部分とに分け、前方部分及び後方部分の断面二次モーメント、断面積、引張強さを一定の関係にし、且つフレーム構成部材全長に対して前方部分が占める割合を一定の割合にすることにより、車重の増大を伴うことなく、前方衝突時におけるエネルギ吸収特性及び横荷重に対する剛性を高めることが可能であることを見出した。
【００１９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）車体の下部に配置されてサスペンションアームが取り付けられる車体用サブフレームであって、車体の全長方向に延びる複数のフレーム構成部材を具備し、各フレーム構成部材が、前方部分と、該前方部分の後方に結合されると共に該前方部分とは引張強さの異なる鋼材で形成された後方部分とを有し、前記前方部分及び後方部分は、前記前方部分及び後方部分の断面二次モーメントをそれぞれＩf、Ｉr、断面積をそれぞれＡf、Ａr、引張強さをそれぞれσsf、σsrとすると、下記式（１）、（２）を満たすように構成され、
Ｉf／Ｉr≦０．８  …（１）
０．７≦（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）≦１．０  …（２）
各フレーム構成部材についてその長さ全体に占める前方部分の長さの割合が１５〜３５％である、車体用サブフレーム。
（２）前記前方部分の引張強さσsfは前記後方部分の引張強さσsrよりも大きく、前記前方部分の断面積Ａfは前記後方部分の断面積Ａrよりも小さい、上記（１）に記載の車体用サブフレーム。
（３）前記前方部分と後方部分とはレーザ溶接により接合されている、上記（１）又は（２）に記載の車体用サブフレーム。
（４）前記前方部分には車体の全長方向に対して垂直に延びるビードが形成されており、該前方部分におけるフレーム構成部材の板厚をＳＴ、前方部分におけるフレーム構成部材の幅をＳＷ、ビード深さをＤ、ビード幅をＷ、ビード長さをＲとすると、前記ビードは下記式（３）〜（５）を満たすように構成される、
１．０≦Ｄ／ＳＴ≦２．０  …（３）
０．５≦Ｄ／Ｗ≦２．０    …（４）
０．２≦Ｒ／ＳＷ≦１．０  …（５）
上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の車体用サブフレーム。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車両用サブフレームの重量をほとんど増加させることなく前方衝突時におけるエネルギ吸収特性及び横荷重に対する剛性のいずれをも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のサブフレームを概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面におけるサイドメンバの断面形状の例を示す図である。
【図３】サブフレームのサイドメンバ前方に加工した凹状のビードを示す平面図及び断面図である。
【図４】サブフレームのサイドメンバ前方に加工した凸状のビードを示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明のサブフレームが前方からの衝突荷重に対して変形する様子を示す図である。
【図６】サブフレームが前方からの衝突荷重に対して変形する様子を示す図である。
【図７】サブフレームが前方からの衝突荷重に対して変形する様子を示す図である。
【図８】本発明のサブフレームが横荷重に対して変形する様子を示す上面図である。
【図９】サブフレームが横荷重に対して変形する様子を示す上面図である。
【図１０】実施例におけるサブフレームの寸法を示す図である。
【図１１】実施例におけるサブフレームの衝突荷重時の吸収エネルギを求めるための実験を示す図である。
【図１２】実施例におけるサブフレームの横剛性を求めるための実験を示す図である。
【図１３】従来のサブフレームを概略的に示す斜視図である。
【図１４】従来のサブフレームが前方から衝突荷重を受ける様子を示す図である。
【図１５】従来のサブフレームが横荷重を受ける様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００２３】
図１は、本実施形態の車両用サブフレーム１を概略的に示す図である。図１からわかるように、本実施形態の車両用サブフレーム１は、図１３に示した車両用サブフレーム１１と同様に、車体の全長方向に延びる左右一対のサイドメンバ（フレーム構成部材）２ａ、２ｂと、車体の幅方向に延びる前後一対のクロスメンバ（フレーム構成部材）３ａ、３ｂとを具備する。本実施形態の車両用サブフレームでは、サイドメンバ２ａ、２ｂ及びクロスメンバ３ａ、３ｂは、矩形のサブフレーム１が形成されるように、端部同士が連結される。本実施形態のサブフレーム１は、サブフレーム１の角部、すなわちサイドメンバ２ａ、２ｂとクロスメンバ３ａ、３ｂとの結合部において他の車体フレーム、たとえばフロントサイドメンバ等に連結される。
【００２４】
また、図１３に示した車両用サブフレーム１１と同様に、サイドメンバ１２の側方には、取付部６ａ、６ｂにおいて、サスペンションアーム（図示せず）を取り付けるためのブラケット７ａ、７ｂが設けられる。図１に示した例では、ブラケット７ａは、サイドメンバ２ａの中央付近に配置された上下一対の前方側ブラケットと、サイドメンバ２ａよりも後方に配置された上下一対の後方側ブラケットとを具備する。同様に、ブラケット７ｂも、サイドメンバ２ａの中央付近に配置された上下一対の前方側ブラケットと、サイドメンバ２ａよりも後方に配置された上下一対の後方側ブラケットとを具備する。
【００２５】
さらに、本実施形態の車両用サブフレーム１では、各サイドメンバ２ａ、２ｂが前方部分４ａ、４ｂと、前方部分４ａ、４ｂの後方に結合された後方部分５ａ、５ｂとに分かれている。本実施形態では、これら前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとは予め別々に成形され、レーザ溶接により接合される。
本実施形態では、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとは異なる断面形状を有し、また、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとは異なる材料で形成されている。
【００２６】
図２は、図１の矢印Ａ−Ａに沿って見たサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂの断面図である。本実施形態では、前方部分４ａ、４ｂは図２（ａ）に示したように、中空矩形の断面を有している。また、後方部分５ａ、５ｂは、中空矩形である点では前方部分と同様な断面形状を有するが、前方部分４ａ、４ｂとは板厚が異なるものとなっている。
【００２７】
なお、図１に示した実施形態では、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂは図２（ａ）に示したような中空矩形の断面形状となっている。しかしながら、前方部分４ａ、４ｂや後方部分５ａ、５ｂの断面形状は、必ずしも斯かる断面形状である必要はない。例えば、図２（ｂ）に示したような環状の断面形状や、図２（ｃ）、（ｄ）に示したような二つの部材をフランジにおいて接合した断面形状等、車体の構造材において用いられる如何なる断面形状であってもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、サイドメンバ２ａ、２ｂを構成する材料として、鋼材、アルミニウム及びその合金、チタン及びその合金、マグネシウム及びその合金、樹脂等、様々な材料を用いることができる。また、サイドメンバ２ａ、２ｂを上述したような形状とするにあたり、板材、管材を加工しても、鋳造・鍛造してもよい。
【００２９】
加えて、本実施形態の車両用サブフレーム１では、断面形状や材料に関して、前方部分４ａ、４ｂ及び後方部分５ａ、５ｂは下記式（１）、（２）を満たすように構成される。
Ｉf／Ｉr≦０．８  …（１）
０．７≦（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）≦１．０  …（２）
【００３０】
上記式（１）、（２）において、Ｉfは前方部分４ａ、４ｂの断面二次モーメント、Ｉrは後方部分５ａ、５ｂの断面二次モーメント、Ａfは前方部分４ａ、４ｂの断面積（車体の前後方向に対して垂直に切った断面における断面積）、Ａrは後方部分５ａ、５ｂの断面積、σsfは前方部分４ａ、４ｂを形成する材料の引張強さ、σsrは後方部分５ａ、５ｂを形成する材料の引張強さをそれぞれ表している。
【００３１】
なお、Ｉf／Ｉrは、好ましくは０．７５以下、より好ましくは０．７２以下である。また、（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）は、好ましくは０．７５以上０．９５以下であり、より好ましくは０．８０以上０．９３以下である。
【００３２】
特に、本実施形態では、前方部分４ａ、４ｂの引張強さσsfが後方部分５ａ、５ｂの引張強さσsrよりも大きくされつつ、前方部分４ａ、４ｂの断面積Ａfが後方部分５ａ、５ｂの断面積Ａrよりも小さくされる。
【００３３】
加えて、サイドメンバ２ａ、２ｂについて、その長さ（車体の全長方向における長さ）全体に占める前方部分の長さ（車体の全長方向における長さ）の割合は、１５％〜３５％とされる。すなわち、図１において、サイドメンバ２ａ、２ｂの長さをＬ、前方部分４ａ、４ｂの長さをＬf、後方部分の長さをＬrとすると、これら長さの関係は下記式（３）を満たす。
０．１５≦Ｌf／Ｌ＝（Ｌ−Ｌr）／Ｌ≦０．３５  …（３）
【００３４】
なお、サイドメンバ２ａ、２ｂの長さ全体に占める前方部分４ａ、４ｂの長さは、好ましくは２０％以上３０％以下、より好ましくは２５％以上３０％以下である。
【００３５】
また、図３に示すように、本実施形態では、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂには、車体の全長方向に対して垂直に延びるビード８が形成される。図３（ａ）は、サイドメンバ２ａの前方部分４ａと前側のクロスメンバ３ａとの結合部付近の拡大平面図であり、図３（ｂ）はサイドメンバ２ａの上面を図３（ａ）のＢ−Ｂ’で切った断面を示す図である。
【００３６】
図３（ｂ）からわかるようにビード８は、サイドメンバ２ａ、２ｂの内側に凹むように凹状に形成されている。特に、本実施形態では、ビード８はその断面がＶ字状となるように形成されている。なお、ビード８の断面形状は必ずしもＶ字状である必要はなく、台形状や矩形状等、如何なる形状であってもよい。
【００３７】
本実施形態では、ビード８は、車両の全長方向における幅をＷ、車両の全長方向に対して垂直な方向における長さをＲ、サイドメンバ２ａ、２ｂの表面から最も深い位置におけるビードの深さをＤとすると、ビード８は下記式（４）〜（６）を満たすように形成される。
１．０≦Ｄ／ＳＴ≦２．０   ・・・（４）
０．５≦Ｄ／Ｗ≦２．０     ・・・（５）
０．２≦Ｒ／ＳＷ≦１．０   ・・・（６）
なお、上記式（４）〜（６）において、ＳTは、サイドメンバ２ａ、２ｂの板厚、ＳWは前方部分４ａ、４ｂの幅（車体の全長方向に対して垂直な方向における長さ）をそれぞれ表している（図２参照）。
【００３８】
なお、ビードは、必ずしもサイドメンバ２ａ、２ｂの内側に凹むように凹状に形成されている必要はなく、例えば、図４に示したようにサイドメンバ２ａ、２ｂの外側に突出するように凸状に形成されていてもよい。ここで、図４（ａ）は、サイドメンバ２ａの前方部分４ａと前側のクロスメンバ３ａとの結合部付近の拡大平面図であり、図４（ｂ）はサイドメンバ２ａの上面を図４（ａ）のＣ−Ｃ’で切った断面を示す図である。
【００３９】
図４に示したように、ビード８’がサイドメンバ２ａ、２ｂの外側に突出するように凸状に形成される場合においても、車両の全長方向における幅をＨW、車両の全長方向に対して垂直な方向における長さをＨR、サイドメンバ２ａ、２ｂの表面から最も深い位置におけるビードの深さをＨDとすると、ビード８’は下記式（７）〜（９）を満たすように形成される。
１．０≦ＨＤ／ＳＴ≦２．０ ・・・（７）
０．５≦ＨＤ／ＨＷ≦２．０ ・・・（８）
０．２≦ＨＲ／ＳＷ≦１．０ ・・・（９）
【００４０】
なお、上記実施形態では、前方部分４ａ、４ｂをレーザ溶接により接合しているが、接合方法は必ずしもレーザ溶接に限られるものではなく、アーク溶接やスポット溶接等、既存の様々な接合方法を利用可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、サブフレーム１を製造するにあたって、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂと予めを別々に成形し、その後これらを接合している。しかしながら、サブフレーム１の製造方法はこれに限られるものではなく、性状の異なる材料を予め溶接してブランクを作成し、これを成形することによりサブフレーム１を製造するようにしてもよい。
加えて、上記実施形態では、前方部分４ａ、４ｂ及び後方部分５ａ、５ｂを構成する板材の板厚や断面形状は一定とされている。しかしながら、板厚や断面形状は必ずしも一定である必要はなく、サイドメンバ２ａ、２ｂの長さに沿って変化してもよい。この場合には前方部分及び後方部分の断面二次モーメントや断面積の平均値を用いて計算することで、本発明の車体用サブフレーム１を得ることが可能である。
【００４２】
次に、上述したように構成された本実施形態の車体用サブフレーム１の作用・効果について説明する。
【００４３】
まず、本発明者らは、図１４に示すように略ロの字形のサブフレーム１１に前方から衝突荷重ＰＦが作用した場合のサブフレーム１１の塑性変形状態の観察およびエネルギ吸収特性の測定を詳細に行った。
【００４４】
その結果、サイドメンバ１２ａ、１２ｂが短いピッチで蛇腹状に塑性変形を繰り返す変形の場合に吸収エネルギが大きいこと、サイドメンバ１２ａ、１２ｂが蛇腹状の塑性変形を繰り返すためには、サイドメンバ１２ａ、１２ｂの後方部分が折れ曲らず弾性変形のままであることが必要であることが判明した。この知見を踏まえて、異なる材料から形成された前方部分と後方部分とを接合して形成したサイドメンバを有するサブフレーム１を製作し、前方から衝突荷重ＰＦを作用させた。この結果、前方部分と後方部分の断面二次モーメントＩf、Ｉrが下記式（１）の関係を満たす場合には、図５に示すように前方部分４ａ、４ｂが蛇腹状に塑性変形を繰り返し、後方部分５ａ、５ｂが折れ曲がらない状態となることを見出した。
Ｉf／Ｉr≦０．８  …（１）
【００４５】
逆に上記式（１）を満たさない場合には、図６に示すように、前方部分４ａ、４ｂが蛇腹状に塑性変形を繰り返す前に後方部分５ａ、５ｂが折れ曲がる変形を示し、吸収エネルギが小さいことが判明した。
【００４６】
次に、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分の蛇腹状に塑性変形する部分の吸収エネルギを高めるために前方部分と後方部分の材料強度を変化させたサブフレームを製作し、前方から衝突荷重ＰＦを作用させた。その結果、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂの引張強さσsf、σsr及び断面積Ａf、Ａrの関係が、下記式（２）を満たす場合に、前方部分４ａ、４ｂの蛇腹状の塑性変形部分の吸収エネルギが高くなることを見出した。
０．７≦（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）≦１．０  …（２）
【００４７】
逆に、上記式（２）の（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）の値が０．７よりも小さい場合には、図５に示すようにサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分が蛇腹状の塑性変形を繰り返すものの、材料強度が低いか断面積が小さいために吸収エネルギが小さいことを発見した。また、（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）の値が１．０よりも大きい場合には、図７に示すように前方部分４ａ、４ｂの蛇腹状の塑性変形が進行する前に後方部分５ａ、５ｂで蛇腹状の塑性変形が発生することを発見した。この場合には後方部分５ａ、５ｂの蛇腹状の塑性変形を繰り返す前に前方部分４ａ、４ｂで折れ曲りが生じてしまい、大きな吸収エネルギが得られないことも発見した。
【００４８】
以上の記載からわかるように、上記式（１）、（２）を満たすようにサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂ及び後方部分５ａ、５ｂを形成することにより、前方からの衝突荷重ＰFが車体用サブフレーム１に作用したときに前方部分４ａ、４ｂを蛇腹状に塑性変形させることができると共に後方部分５ａ、５ｂが折れ曲がることを抑制することができ、その結果、サイドメンバ２ａ、２ｂによる衝突エネルギの吸収性能を高めることができる。
【００４９】
特に、前方部分４ａ、４ｂの断面積Ａfを後方部分５ａ、５ｂの断面積Ａrよりも小さくすることのみによって（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）を０．７と１．０との間の値とする場合に比べて、前方部分４ａ、４ｂの引張強さσsfを後方部分５ａ、５ｂの引張強さσsrよりも大きくしつつ前方部分４ａ、４ｂの断面積Ａfを後方部分５ａ、５ｂの断面積Ａrよりも小さくことによって（σsf・Ａf）／（σsr・Ａr）を０．７と１．０との間の値とする場合の方が、前方部分４ａ、４ｂによる吸収エネルギが大きくなることを見出した。これは、サイドメンバ２ａ、２ｂによって吸収されるエネルギの大きさが、塑性変形する部分の大きさ（箇所の多さ）と、塑性変形している部分の単位体積あたりの材料の吸収エネルギとの積で表されると共に、変形量が同一である場合には引張強さが大きいほど吸収エネルギは大きくなることによるものだと考えられる。
【００５０】
以上より、前方部分４ａ、４ｂの引張強さσsfを後方部分５ａ、５ｂの引張強さσsrよりも大きくしつつ前方部分４ａ、４ｂの断面積Ａfを後方部分５ａ、５ｂの断面積Ａrよりも小さくことで、サイドメンバ２ａ、２ｂによる衝突エネルギの吸収性能を高めることができるといえる。
【００５１】
一方、サブフレーム１には、図１５示したようなブラケット（図示せず）からサイドメンバ２ａ、２ｂ入力される横荷重ＰＳに対する弾性変形を抑制する性能も同時に要求される。そこで、異なる材料から形成された前方部分と後方部分とを接合して形成したサイドメンバを有するサブフレーム１について、ブラケットから横荷重ＰＳを与えてサイドメンバ２ａまたは２ｂの弾性変形（撓み）を観察および測定した。
【００５２】
その結果、サイドメンバ２ａ、２ｂの長さに占める前方部分４ａ、４ｂの長さの割合を１５〜３５％とすることが撓みの最大値ｙを低減するのに有効であることを見出した。この場合、撓みの最大値ｙは図８に示すようにブラケットが取り付けられている後方部分５ａ、５ｂで生じることも発見した。
【００５３】
すなわち、サイドメンバ２ａ、２ｂの長さに占める前方部分４ａ、４ｂの長さの割合が３５％よりも大きいと、図９に示すように前方部分４ａ、４ｂの占める割合が大きくなり、ブラケットからの横荷重ＰＳによって前方部分４ａ、４ｂが大きく撓み、撓みの最大値ｙも前方部分４ａ、４ｂの材料に生じることがわかった。またサイドメンバ２ａ、２ｂの長さに占める前方部分４ａ、４ｂの長さの割合が１５％よりも小さい場合には、撓みの最大値ｙや位置は図７の場合と変わらないが、後方部分５ａ、５ｂが長くなることによりサイドメンバ２ａ、２ｂの重量が大きくなること、及び前方部分４ａ、４ｂが短くなるため前方からの衝突荷重ＰＦによって蛇腹状の塑性変形部分が減少して吸収エネルギが少なくなることがわかった。
【００５４】
以上述べた詳細な検討結果から、前方からの衝突荷重ＰＦによる吸収エネルギが高く、同時に横荷重ＰＳによるサイドメンバ２ａ、２ｂの撓みが小さいサブフレーム１を得るためには、サイドメンバ２ａ、２ｂが異なる材料で形成された前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂから構成され、これらが（１）式および（２）式を満たすこと、及びサイドメンバ２ａ、２ｂの全長に占める前方部分４ａ、４ｂの長さの割合が１５〜３５％である構造のサブフレーム１とすることが有効であることを見出した。
【００５５】
次に、本発明者らは、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとの接合を種々の方法で検討した。その結果、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとの接合部では溶接による溶接金属および熱影響部の幅が極めて小さいこと、及び溶接金属の硬化および熱影響部の軟化が極力少ないことが、前方部分４ａ、４ｂおよび後方部分５ａ、５ｂの形状ならびに材料特性を発揮するのに有効であることを見出した。
【００５６】
これら特性を得るのに相応しい接合方法を種々に検討したところ、レーザ溶接が最も有効であることを発見した。例えば溶融アーク溶接を用いて前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂを溶接した場合、レーザ溶接よりも大きな入熱となるため熱影響部が大きく、高張力鋼の場合は熱影響部が軟化する。このため、塑性変形時に大きな吸収エネルギを得ることが出来ない。またスポット溶接を用いた場合には、スポット溶接のナゲット付近に応力集中し、破断しやすくなる。このため、やはり塑性変形時に大きな吸収エネルギを得ることが出来ない。したがって、サブフレーム１のサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとをレーザ溶接により接合することにより、横剛性とエネルギ吸収特性に優れたサブフレームが提供されることが明らかとなった。
【００５７】
さらに、本発明者らは、上記サブフレーム１において、前方からの衝突荷重ＰＦによる吸収エネルギをさらに向上させることを目的として、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂに、蛇腹状の塑性変形を誘発するビードの寸法を種々に変えて配置したものを製作した。その後、製作したビード付きのサブフレームに対して前方から衝突荷重ＰＦを作用させて変形挙動および吸収エネルギを詳細に調査した。
【００５８】
その結果、下記式（４）、（５）、（６）を満足するビード８を少なくとも一つ配置することにより、蛇腹状の塑性変形が確実に誘発され、その結果、大きな吸収エネルギが得られることが判明した。
１．０≦Ｄ／ＳＴ≦２．０   ・・・（４）
０．５≦Ｄ／Ｗ≦２．０     ・・・（５）
０．２≦Ｒ／ＳＷ≦１．０   ・・・（６）
【００５９】
逆に、ビードの深さＤとサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂの板厚ＳTの比Ｄ／ＳＴが１．０よりも小さいと、必ずしもビード８から蛇腹状の塑性変形が開始する訳ではなくなる。このため、蛇腹状の塑性変形が開始する位置がまちまちであり、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。一方、Ｄ／ＳＴが２．０よりも大きいと前方からの衝突の初期に低い荷重で蛇腹状の塑性変形が開始するため、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。
【００６０】
また、ビード幅Ｄとビード幅Ｗの比Ｄ／Ｗが０．５よりも小さい場合には、ビード先端が鋭くなるため、Ｄ／ＳＴが２．０よりも大きい場合と同様に、前方からの衝突の初期に低い荷重で蛇腹状の塑性変形が開始するため、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。一方、Ｄ／Ｗが２．０より大きい場合には、Ｄ／ＳＴが１．０よりも小さい場合と同様に、必ずしもビード８から蛇腹状の塑性変形が開始する訳ではないため、蛇腹状の塑性変形が開始する位置がまちまちとなり、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。
【００６１】
加えて、ビード長さＲとサイドメンバの幅ＳWの比Ｒ／ＳＷが０．２よりも小さい場合には、Ｄ／ＳＴが１．０よりも小さい場合、及びＤ／Ｗが２．０より大きい場合と同様に、必ずしもビード８から蛇腹状の塑性変形が開始する訳では無いため、蛇腹状の塑性変形が開始する位置がまちまととなり、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。一方、Ｒ／ＳＷが１．０よりも大きい場合には、Ｄ／ＳＴが２．０よりも大きい場合、及びＤ／Ｗが０．５よりも小さい場合と同様に、前方からの衝突の初期に低い荷重で蛇腹状の塑性変形が開始するため、吸収エネルギはさほど大きく向上しない。
【００６２】
なお一つのビード８についてＲ／ＳＷが０．２より小さくても、ぼぼ同一断面上に配置される複数のビード長さを合計した長さとサイドメンバ幅ＳＷの比が０．２〜１．０となる場合には、前方からの衝突荷重ＰＦに対して蛇腹状の塑性変形を誘発することができ、吸収エネルギを向上させることができる。以上より、上記式（３）、（４）、（５）を満たすようにビードを形成することで、横剛性を維持しつつエネルギ吸収特性を高めることができることが明らかとなった。なお、このことは、サイドメンバ２ａ、２ｂの外面から見た場合に凹状になるようにビードが形成された場合のみならず、ビードが凸状に形成された場合にも同じことがいえることについても確認をした。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、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うることは明らかであり、そ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。
【実施例１】
【００６４】
上述の発明をもとに、図１０に示す形状・寸法を持ち、表１〜表７に示す種々の断面形状を有するサブフレーム１を製作した。このサブフレーム１に図１１に示すように前面から重量１０００ｋｇの重りを４．４ｍ／秒の速度で衝突させる実験を行った。実際にはサブフレーム１の前方部分４ａ、４ｂを上側にして立て、重りを落下させることにより所定の速度でサブフレーム１の前方に衝突するようにした。サブフレーム１の前方のクロスメンバ３ａの変位を高速度カメラで撮影し、サブフレーム１に作用する荷重をロードセルにより計測した。サブフレーム１の前面が２００ｍｍ変形するまでの吸収エネルギを重りの速度から算出すると共に、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとが同一材料からなる比較例における吸収エネルギに対する上記算出された吸収エネルギの比率を求めた。
【００６５】
また図１２に示すようにサブフレーム１のサイドメンバ２ａ、２ｂの長手方向中央に１０００ｋｇｆの横荷重ＰＳを静的に負荷してサイドメンバ２ａ、２ｂの撓みの最大値ｙを測定し、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂが同一材料からなる比較例の撓みの最大値ｙとの比の逆数を横剛性比率として求めた。
【００６６】
本発明に係る実施例の他に、比較例としてサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂが同じ板厚のサブフレームも製作して、同様に吸収エネルギおよび横剛性を求める試験を行った。
【００６７】
試験により得られた結果を同じく表１〜表７に示す。なお、表中には、片側のサイドメンバの重量、及び前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとが同じ板厚のサイドメンバを用いた比較例からの軽量化率も併せて示した。
【００６８】
なお、サブフレーム１のサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとの溶接には、アーク溶接とレーザ溶接を用いた。アーク溶接は、JIS Z3312記載のYGW12相当材（ワイヤ径１．２ｍｍ）を溶接材料とした炭酸ガスアーク溶接であり、溶接条件は、溶接電流１９０Ａ、アーク電圧２３Ｖ、溶接速度８０ｃｍ／ｍｉｎとした。レーザ溶接の場合は、炭酸ガスレーザを用いて、レーザ出力８ｋＷ、溶接速度８．５ｍ／ｍｉｎの条件で、シールドガスに９Ｌ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを用い、溶加材は用いなかった。
【００６９】
表１（表１−１及び表１−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ４５０ＭＰａ、前方部分が６００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．１−４〜１−７、２−４〜２−７、３−４〜３−７、４−４〜４−７、５−４〜５−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．１−０、２−０、３−０、４−０、５−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．１−１〜１−３、１−８〜１−１０、２−１〜２−３、１−８〜１−１０、３−１〜３−３、１−８〜１−１０、４−１〜４−３、１−８〜１−１０、５−１〜５−３、１−８〜１−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表１−１】
0005880252.tif 000002
【表１−２】
0005880252.tif 000003
【００７０】
このうち、Ｎｏ．１−６、２−６、３−６、４−６、５−６は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同一で接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．１−６、２−６、３−６、４−６、５−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００７１】
表２（表２−１及び表２−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ６００ＭＰａ、前方部分が８００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．６−４〜６−７、７−４〜７−７、８−４〜８−７、９−４〜９−７、１０−４〜１０−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．６−０、７−０、８−０、９−０、１０−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．６−１〜６−３、６−８〜６−１０、７−１〜７−３、７−８〜７−１０、８−１〜８−３、８−８〜８−１０、９−１〜９−３、９−８〜９−１０、１０−１〜１０−３、１０−８〜１０−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表２−１】
0005880252.tif 000004
【表２−２】
0005880252.tif 000005
【００７２】
このうち、Ｎｏ．６−７、７−７、８−７、９−７、１０−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同じで接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．６−６、７−６、８−６、９−６、１０−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００７３】
表３（表３−１及び表３−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ６００ＭＰａ、前方部分が１０００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．１１−４〜１１−７、１２−４〜１２−７、１３−４〜１３−７、１４−４〜１４−７、１５−４〜１５−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．１１−０、１２−０、１３−０、１４−０、１５−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．１１−１〜１１−３、１１−８〜１１−１０、１２−１〜１２−３、１２−８〜１２−１０、１３−１〜１３−３、１３−８〜１３−１０、１４−１〜１４−３、１４−８〜１４−１０、１５−１〜１５−３、１５−８〜１５−１０に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表３−１】
0005880252.tif 000006
【表３−２】
0005880252.tif 000007
【００７４】
このうち、Ｎｏ．１１−７、１２−７、１３−７、１４−７、１５−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同じで接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．１１−６、１２−６、１３−６、１４−６、１５−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００７５】
表４（表４−１及び表４−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ８００ＭＰａ、前方部分が１０００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．１６−４〜１６−７、１７−４〜１７−７、１８−４〜１８−７、１９−４〜１９−７、２０−４〜２０−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．１６−０、１７−０、１８−０、１９−０、２０−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．１６−１〜１６−３、１６−８〜１６−１０、１７−１〜１７−３、１７−８〜１７−１０、１８−１〜１８−３、１８−８〜１８−１０、１９−１〜１９−３、１９−８〜１９−１０、２０−１〜２０−３、２０−８〜２０−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表４−１】
0005880252.tif 000008
【表４−２】
0005880252.tif 000009
【００７６】
このうち、Ｎｏ．１６−７、１７−７、１８−７、１９−７、２０−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同じで接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．１６−６、１７−６、１８−６、１９−６、２０−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００７７】
表５（表５−１及び表５−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ８００ＭＰａ、前方部分が１２００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．２１−４〜２１−７、２２−４〜２２−７、２３−４〜２３−７、２４−４〜２４−７、２５−４〜２５−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレーム（Ｎｏ．２１−０、２２−０、２３−０、２４−０、２５−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．２１−１〜２１−３、２１−８〜２１−１０、２２−１〜２２−３、２２−８〜２２−１０、２３−１〜２３−３、２３−８〜２３−１０、２４−１〜２４−３、２４−８〜２４−１０、２５−１〜２５−３、２５−８〜２５−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表５−１】
0005880252.tif 000010
【表５−２】
0005880252.tif 000011
【００７８】
このうち、Ｎｏ．２１−７、２２−７、２３−７、２４−７、２５−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同じで接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．２１−６、２２−６、２３−６、２４−６、２５−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００７９】
表６（表６−１及び表６−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ１０００ＭＰａ、前方部分が１２００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．２６−４〜２６−７、２７−４〜２７−７、２８−４〜２８−７、２９−４〜２９−７、３０−４〜３０−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．２６−０、２７−０、２８−０、２９−０、３０−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．２６−１〜２６−３、２６−８〜２６−１０、２７−１〜２７−３、２７−８〜２７−１０、２８−１〜２８−３、２８−８〜２８−１０、２９−１〜２９−３、２９−８〜２９−１０、３０−１〜３０−３、３０−８〜３０−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表６−１】
0005880252.tif 000012
【表６−２】
0005880252.tif 000013
【００８０】
このうち、Ｎｏ．２６−７、２７−７、２８−７、２９−７、３０−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の情感は同じで接合方法のみ異なる実施例（Ｎｏ．２６−６、２７−６、２８−６、２９−６、３０−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギ比率がさらに１０％以上向上してことがわかった。
【００８１】
表７（表７−１及び表７−２）はサイドメンバの後方部分が引張強さ１０００ＭＰａ、前方部分が１５００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．３１−４〜３１−７、３２−４〜３２−７、３３−４〜３３−７、３４−４〜３４−７、３５−４〜３５−７は本発明の実施例である。これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分が同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．３１−０、３２−０、３３−０、３４−０、３５−０）及びその他の比較例（Ｎｏ．３１−１〜３１−３、３１−８〜３１−１０、３２−１〜３２−３、３２−８〜３２−１０、３３−１〜３３−３、３３−８〜３３−１０、３４−１〜３４−３、３４−８〜３４−１０、３５−１〜３５−３、３５−８〜３５−１０）に比べて吸収エネルギ比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率の減少は５％以内でありながら５％以上軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【表７−１】
0005880252.tif 000014
【表７−２】
0005880252.tif 000015
【００８２】
このうち、Ｎｏ．３１−７、３２−７、３３−７、３４−７、３５−７は、サイドメンバの前方部分と後方部分とをレーザ溶接により接合した実施例であり、他の条件は同じで接合方法だけ異なる実施例（Ｎｏ．３１−６、３２−６、３３−６、３４−６、３５−６）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギー比率がさらに１０％以上向上していることがわかった。
【００８３】
以上のように、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【実施例２】
【００８４】
上述の発明をもとに、同じく図１０に示す形状・寸法を持ち、表９に示す断面形状を有するサブフレーム１を製作した。サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂには表８に示す種々のビード８を加工したものを用いた。ビード８は、サイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂの上面及び下面であって、前方側のクロスメンバ３ａからサイドメンバの前方部分４ａ、４ｂの幅Ｓwだけ離れた位置に設けた。
【表８】
0005880252.tif 000016
【表９】
0005880252.tif 000017
【００８５】
このサブフレーム１に図１１に示すように前面から重量１０００ｋｇの重りを４．４ｍ／秒の速度で衝突させる実験を行った。実際にはサブフレーム１の前方部分４ａ、４ｂを上側にして立て、重りを落下させることにより所定の速度でサブフレーム１の前方に衝突させるようにした。サブフレーム１の前方のクロスメンバ３ａの変位を高速度カメラで撮影し、サブフレーム１に作用する荷重をロードセルにより計測した。サブフレーム１の前面が２００ｍｍ変形するまでの吸収エネルギを重りの速度から算出すると共に、前方部分４ａ、４ｂと後方部分とが同一材料からなる比較例における吸収エネルギに対する上記算出された吸収エネルギの比率を求めた。
【００８６】
また図１２に示すようにサブフレーム１のサイドメンバ２ａ、２ｂの長手方向中央に１０００ｋｇｆの横荷重ＰＳを静的に負荷してサイドメンバ２ａ、２ｂの撓みの最大値ｙを測定し、前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとが同一材料からなる比較例の撓みの最大値ｙとの比の逆数を横剛性比率として求めた。本発明に係る実施例の他に、比較例としてサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとが同じ板厚のサブフレーム１も製作して、同様に吸収エネルギーおよび横剛性を求める試験を行った。
【００８７】
なお、サブフレーム１のサイドメンバ２ａ、２ｂの前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとの溶接には、全てレーザ溶接を用いた。レーザ溶接の条件は実施例１の場合と同じである。
【００８８】
試験により得られた結果を同じく表９に示す。なお、表中には、片側のサイドメンバの重量、及び前方部分４ａ、４ｂと後方部分５ａ、５ｂとが同じ板厚のサイドメンバを用いた比較例からの軽量化率も併せて示した。表中はサイドメンバの後方部分５ａ、５ｂが引張強さ８００ＭＰａ、前方部分４ａ、４ｂが１２００ＭＰａの鋼材のサブフレームの場合の実施例を示している。Ｎｏ．３６−１〜３６−８、３７−１〜３７−８は本発明の実施例である。表９からわかるように、これら実施例では、サイドメンバの前方部分と後方部分とが同じ板厚のサブフレームである比較例（Ｎｏ．３６−０、３７−０）に比べて吸収エネルギー比率が１０％以上向上しており、かつ横剛性比率はほぼ同等でありながら１１．４％軽量化している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギ吸収特性に優れていることがわかった。
【００８９】
このうち、Ｎｏ．３６−４、３６−５、３７−４、３７−５は、サイドメンバの前方部分に加工されたビードの深さ、幅、長さの寸法が上記式（４）〜（６）を満たす実施例であり、ビード寸法が上記式（４）〜（６）を満たさない実施例（Ｎｏ．３６−１〜３、３６−６〜８、３７−１〜３、３７−６〜８）に比べて横剛性比率はそのままで吸収エネルギー比率がさらに１０％以上向上している。したがって、本発明のサブフレームが横剛性とエネルギー吸収特性に優れていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、車体の下部に配置されたサブフレームにサスペンションアームが取り付けられるサブフレームに適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１    サブフレーム
２ａ    サイドメンバ（前方から向かって左）
２ｂ    サイドメンバ（前方から向かって右）
３ａ    クロスメンバ（前方）
３ｂ    クロスメンバ（後方）
４ａ    サイドメンバの前方部分（前方から向かって左）
４ｂ    サイドメンバの前方部分（前方から向かって右）
５ａ    サイドメンバの後方部分（前方から向かって左）
５ｂ    サイドメンバの後方部分（前方から向かって右）
６ａ    取付部（前方から向かって左）
６ｂ    取付部（前方から向かって右）
７ａ    ブラケット（前方から向かって左）
７ｂ    ブラケット（前方から向かって右）
８    ビード（凹状）
８’    ビード（凸状）
Ｌ    サイドメンバの長さ
ＬF    サイドメンバの前方の長さ
ＬR    サイドメンバの後方部分の長さ
ＳＷ    サイドメンバの前方部分の幅
ＳＴ    サイドメンバの前方部分の板厚
Ｄ    （凹状の）ビードの深さ
Ｗ    （凹状の）ビードの幅
Ｒ    （凹状の）ビードの長さ
ＨＤ    （凸状の）ビードの高さ
ＨＷ    （凸状の）ビードの幅
ＨＲ    （凸状の）ビードの長さ
ＰＦ    前方からの衝突荷重
ＰＳ    横荷重
ｙ    撓み
【図１】
0005880252.tif 000018
【図２】
0005880252.tif 000019
【図３】
0005880252.tif 000020
【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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