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

No.33(2016)マツダ技報b/hを小さくすることにより,EA量が向上する傾向にあり,歪分布をみても座屈部を極小化できていることが確認できた。しかし,b/hを0.25まで小さくするとフレームの横倒れが生じ,EA量を向上できないことが分かった。これに対し,板厚tを1.0mmから2.4mmへ上げると,横倒れを抑制でき,ねらいの変形モードを実現できることを確認した。車体フレームにおいて,2.4mmもの厚板は適用可能部位が限られる。そこで,板幅や板厚同様に,座屈現象の制御因子である,支持条件の検証を行った結果をFig. 10に示す。本検証ではFig. 10のとおり拘束点を曲げ板に設定し,その拘束位置を変化させることで支持条件とEA量の関係を検討した。その結果,稜線部を除いた圧縮荷重作用部に拘束位置を設けることで,⑦のようなフレームの横倒れを抑制でき,なおかつ,②のように弾性座屈領域から塑性座屈領域へ移行でき,EA量を向上できることが分かった。ConstraintTensionCompression前述の検証結果から,Fig. 12に示す構造要件を導出した。要件1)断面縦横比b/h≦1b要件2)縦板に拘束機能を付与※b/h≦0.25の場合,拘束機能必須CompressionFig. 12 Requirements of High EA Structure3.実車への適用3.1フロントフレームの要求特性導出した構造要件をもとに,実車フロントフレームへの適用検討を行った。フロントフレーム適用に際しては,本部品特有の課題である以下2点への対応についてもFig. 13のとおり検討した。(1)衝突時のパルス制御のため,最大発生荷重を維持しながら,EA量を上昇させる(2)衝突時に,所定の位置で必ず曲げるForce [kN]hConstraintKeep max forceImprovement of late ForceMomentTensionDisplacement [mm]Keep Bending PointFig. 10 Verification Model of Controllable Factor本結果を基に,断面中央部に拘束を付与した場合のb/hとEA量の関係をFig. 11に示す。検証の結果,b/hを1以下とし,縦板に拘束を付与することで,EA量を4.3倍向上できることを確認した。EA Efficiency Ratio on BaseGood4.3timesTarget ModeAdd ConstraintNo ConstraintCross Section Ratio b/hFig.11 Relation between EA and b/h with ConstrainFig. 13 Task of a Front-Frame3.2フロントフレームの基本構造導出操安性等の制約から,フロントフレーム断面寸法の大幅な変更は不可能である。そのため,断面外形を維持したまま,構造要件を満足させる構造を検討した。そこで,Fig. 14のとおり,フロントフレーム内に別途EA部材を設け,EA部材とフレームとが成す断面により,断面縦横比b/h≦1を実現させた。拘束機能については,フロントフレームでの実現が困難なため,b/h>0.25とすることで拘束機能がなくともEA量を向上できる構造とした。更に,最大発生荷重の制御をEA部材板厚により行い,曲げ変形の安定性は折れビードを設けることで実現をねらった。-121-