ブックタイトルマツダ技報　2016 No.33

概要

マツダ技報　2016 No.33

マツダ技報No.33(2016)論文・解説21曲げ変形における高エネルギー吸収フレームの開発Development of High-Energy Absorbing Frame Structure河村力*1Chikara Kawamura片岡愉樹*5Yuki Kataoka児玉悠貴*3*2 *4本田正徳元木正紀Masanori Honda Yuki Kodama Masaki Motoki若林充*7*6 *8亀井丈広寺田栄Takehiro Kamei Mitsuru Wakabayashi Sakayu Terada要約低燃費実現のための車体軽量化と人命保護のための衝突安全性能の両立が求められている。そのためには,車体フレームのエネルギー吸収(Energy Absorption,以降EA)の質量効率向上が必要である。そこで,前突時の主要なEA部材であるフロントフレームを対象に,曲げ変形におけるEA質量効率向上技術の開発を行った。過去,変形初期における座屈を断面形状により抑制し,フレーム曲げ強度質量効率を向上させる「鉄使い切り技術」を開発してきた。本開発では,変形初期に加え,変形過渡の座屈も制御することにより,EA質量効率の向上をねらった。そのため,フレーム曲げ変形時に圧縮荷重が作用する板と,曲げ荷重が作用する板の座屈周期の連成に着目した。座屈周期を支配する各板幅の比により,座屈後まで含めた変形挙動を制御することで,単位体積あたりの歪エネルギー量を高め,フレーム曲げ変形時のEA質量効率の向上を実現した。これにより,従来フロントフレーム構造に比べて,EA質量効率を大幅に向上できるフレーム構造を導出した。SummaryThere is an increasing need for compatibility between a lighter vehicle body for lower fuel consumptionand life-saving crash safety performance. To achieve this, it is necessary to increase energy absorptionefficiency with respect to the weight of steel-sheet body frame. In light of such circumstances, Mazdadeveloped a technology for improving energy absorption efficiency versus bending deformation for thefront frame, which is largely involved in energy absorption upon frontal crash.In this development, the focus was placed on coupled cycles between the plane under a compressive loadand the plane under a bending load upon deformation of the frame. By controlling the deformationbehavior, including that after buckling, by plane-width ratio, the density of strain energy increased,which then improved energy absorption efficiency with respect to the weight upon deformation of theframe. As a result, a frame structure for greatly improving energy absorption efficiency, compared withthe conventional front frame structure, was brought into reality.1.はじめに自動車のCO2規制強化から,車両の運動効率改善が必要である。そのためにはパワートレインのエネルギー効率改善と同時に,車体重量を大幅に低減させる必要がある。一方,衝突安全性能の向上要求はより一層高まっており,車両軽量化と衝突安全性能の両立が課題である。車体の衝突安全性能は主にキャビン領域の耐力部材と,フロントやリアエンドでのEA部材に大別される。耐力部材に対しては,材料領域では鋼板のハイテン化が進み,構造領域では座屈抑制をねらった断面形状(1)や発泡充填剤等の耐力向上技術の確立を行ってきた。一方,EA部材に対しては,軸圧縮部材の研究は盛んであるが,曲げ変形部材に対しては,まだあまり研究されていない。しかし,前輪駆動の自動車において,前面衝突時や後面衝突時の主要なEA部材であるフロントフレームやリアフレームは,主に曲げ変形部材であり,曲げ変形におけるEA質量効率の向上が必須である。*1~3技術研究所*6,7ボデー開発部Technical Research CenterBody Development Dept.*4,5衝突性能開発部*8CAE開発部Crash Safety Development Dept.CAE Technology Development Dept.-118-