JP2005271702A - 車体フレーム用サイドレール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの低い車体フレーム用サイドレール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 車両の前後方向に延出すると共に、その前方部分に上面が下方に傾斜したフロントキックダウン部４を有し、後方部分に下面が上方に傾斜したリアキックアップ部５を有する車体フレーム用サイドレール２であって、上記フロントキックダウン部５を備えた前方部材２ａと、上記リアキックアップ部５を備えた後方部材２ｂとを少なくとも含む二つ以上の部材から構成され、かつ上記前方部材２ａの上記フロントキックダウン部４と上記後方部材２ｂの上記リアキックアップ部５とが同一形状を有するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車体フレーム用サイドレール及びその製造方法に係り、特に、製造コストの低減を図った車体フレーム用サイドレール及びその製造方法に関するものである。

図４に、トラック等の車両に用いられる車体フレームの概略構成を示す。

図に示すように、車体フレームａは、車両の前後方向に延出し、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドレールｂ，ｂと、それらサイドレールｂ，ｂ間に掛け渡されたクロスメンバｃとを備える。クロスメンバｃは、サイドレールｂ，ｂの長手方向に間隔を隔てて複数設けられる。

サイドレールｂは一般的に断面コ字状の金属板から形成され、その前方部分には、上面が前方に向かって下方に傾斜したフロントキックダウン部ｄを有し、後方部分には下面が後方に向かって上方に傾斜したリアキックアップ部ｅを有している。

フロントキックダウン部ｄは、車体フレームａの前部上方に取り付けられるキャブ（図示せず）との干渉問題や車高法規などレイアウト上の理由から形成され、リアキックアップ部ｅは、車体フレームａの軽量化の目的等から形成されることが多い。このように、フロントキックダウン部ｄとリアキックアップ部ｅとは形成目的が異なるため、その形状（傾斜部の角度や長さ）はそれぞれ独立して設計され、互いに異なる形状を有するのが一般的であった。このような車体フレームａ及びサイドレールｂは例えば、特許文献１等にも開示されている。

特開平８−１０１８７２号公報

ところで、上記のようにフロントキックダウン部ｄ及びリアキックアップ部ｅを備えたサイドレールｂはロール成形により製造することが困難であるため、通常はプレス成形によりその全長に亘って一体的に製造している。

しかしながら、トラック等、大型車両のサイドレールでは全長が１０ｍを越えるような大サイズのものが存在するため、大型のプレス機が必要であり設備コスト及び製造コストの上昇につながっていた。また、長さや形状の異なるサイドレールｂを製造する際には、金型を追加又は交換する工程（金型段替え工程）が必要となるため、工程数の増加や製造期間の長期化につながっていた。

更に、サイドレールｂは、サスペンションの取付部位など、他の部位よりも高い強度が必要とされる部位が存在するが、これを達成するためにサイドレールｂの板厚を増加させると、強度が不要な部位の板厚も増加することになり、全体重量及び製造コストが増加してしまう。この問題を回避するために、サイドレールｂの高強度要求部位に対して、別途製造した補強部材を組み付けることが行われているが、この場合も、補強部材の製造設備（金型等）が必要となるうえ、補強部材の製造工程、組付工程が必要となるため、製造コストが高くなる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造コストの低い車体フレーム用サイドレール及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、車両の前後方向に延出すると共に、その前方部分に上面が下方に傾斜したフロントキックダウン部を有し、後方部分に下面が上方に傾斜したリアキックアップ部を有する車体フレーム用サイドレールであって、上記フロントキックダウン部を備えた前方部材と、上記リアキックアップ部を備えた後方部材とを少なくとも含む二つ以上の部材から構成され、かつ上記前方部材の上記フロントキックダウン部と上記後方部材の上記リアキックアップ部とが同一形状を有するものである。

ここで、上記前方部材と上記後方部材との間に接続される一つ又は複数の中間部材を更に備えても良い。

更に本発明は、車両の前後方向に延出すると共に、その前方部分に上面が下方に傾斜したフロントキックダウン部を有し、後方部分に下面が上方に傾斜したリアキックアップ部を有する車体フレーム用サイドレールの製造方法であって、上面又は下面の一部が傾斜した部材を同一の型を用いて二つ成形し、それら二つの部材を互いに上下及び左右方向に反転して配置することで、一方の部材により上記フロントキックダウン部を備えた前方部材を構成し、他方の部材により上記フロントキックダウン部と同一形状のリアキックアップ部を備えた後方部材を構成し、それら前方部材と後方部材とを直列に接続するようにしたものである。

ここで、上記前方部材と上記後方部材との間に一つ又は複数の中間部材を直列に接続しても良い。

本発明によれば、サイドレールが複数の部材に分割して構成されるので、比較的小型のプレス機を用いて製造することができ、設備コスト及び製造コストの低減が図れる。また、高い強度が必要とされる部位に相当する部材の板厚のみを増加できるので、全体重量が過度に増加することはなく、また補強部材を設けることによるコスト上昇も回避できる。更に、フロントキックダウン部とリアキックアップ部の形状が同じであるので、前方部材と後方部材とを同一の金型を用いて製造でき、金型種類及び製造コストの低減が図れる。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本実施形態のサイドレールを用いて構成した車体フレームの斜視図であり、図２は本実施形態のサイドレールの側面図である。

本実施形態のサイドレール２を用いて構成される車体フレーム１の概略的な構造は、図４に示したものと同様である。つまり、車体フレーム１は、車両の前後方向に延出し、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドレール２，２と、それらサイドレール２，２間に掛け渡されたクロスメンバ３とを備える。クロスメンバ３は、サイドレール２，２の長手方向に間隔を隔てて複数設けられる。

サイドレール２は断面コ字状の金属板から形成され、その前方部分には、上面が前方に向かって下方に傾斜したフロントキックダウン部４を有し、後方部分には下面が後方に向かって上方に傾斜したリアキックアップ部５を有している。

本実施形態のサイドレール２の特徴は、その長手方向において複数の部材に分割されている点にある。具体的には、サイドレール２は、フロントキックダウン部４を備えた前方部材２ａと、リアキックアップ部５を備えた後方部材２ｂと、それら前方部材２ａ及び後方部材２ｂ間に配置されるほぼ直線状の中間部材２ｃとを備え、それら前方部材２ａ、中間部材２ｃ及び後方部材２ｂを直列に接続して構成される。

前方部材２ａ及び後方部材２ｂはそれぞれ、フロントキックダウン部４又はリアキックアップ部５を備えると共に、それらフロントキックダウン部４及びリアキックアップ部５から前後方向にそれぞれ延出するほぼ直線状の部分を有する。

中間部材２ｃは、その断面形状が前方部材２ａの後端部（直線状部分）及び後方部材２ｂの前端部（直線状部分）の断面形状よりも若干小さく形成され、前方部材２ａ及び後方部材２ｂの内側に所定長さＮａ，Ｎｂ（図２参照）だけ挿入されて重ね合わされる。前方部材２ａと中間部材２ｃ及び中間部材２ｃと後方部材２ｂとは、それらの重ね合わせ部においてリベット６により結合される。

ここで重要なことは、前方部材２ａのフロントキックダウン部４と後方部材２ｂのリアキックアップ部５とが同一の形状を有することである。つまり、図２に示すように、フロントキックダウン部４の傾斜角度θａ及び傾斜長さＬａと、リアキックアップ部５の傾斜角度θｂ及び傾斜長さＬｂとが互いに等しく設定される。従って、前方部材２ａの前端部（直線状部分）の高さＨ１ａと後方部材２ｂの後端部（直線状部分）の高さＨ１ｂとが互いに等しく、前方部材２ａの後端部の高さＨ２ａと後方部材２ｂの前端部の高さＨ２ｂとが互いに等しくなる。

ここで、フロントキックダウン部４とリアキックアップ部５とを同形状にできる理由を説明する。「背景技術」の欄でも説明したように、フロントキックダウン部４はレイアウト上の問題から形成されるため設計（形状）の自由度が比較的低いのだが、リアキックアップ部５は主に軽量化の目的で形成されるため設計の自由度が比較的高い。このため、リアキックアップ部５の形状をフロントキックダウン部４の形状に合わせて設計すれば形状を統一できる。本発明者らは、フロントキックダウン部４とリアキックアップ部５との形状自由度の相違に着目して両者の形状の統一化を図ったのである。

このように、本実施形態のサイドレール２は、その長手方向に３分割して構成され、かつフロントキックダウン部４とリアキックアップ部５とが同一の形状を有するものである。

次に、このサイドレール２の製造方法を説明する。

まず、製造すべきサイドレール２のフロントキックダウン部４及びリアキックアップ部５と同じ形状を有する傾斜成形面と、その傾斜成形面の前後に連続する直線成形面とを有する金型を用意し、その金型により金属板をプレスして上面又は下面の一部が傾斜した断面コ字状の部材を二つ成形する。この同一の傾斜面を有する二つの部材がそれぞれ、図１及び図２に示す前方部材２ａ及び後方部材２ｂを構成することになる。

他方、ほぼ直線状の成形面を有する金型を別途用意し、その金型により金属板をプレスしてほぼ直線状に延びる断面コ字状の部材を一つ成形する。この部材が、図１及び図２に示す中間部材２ｃを構成することになる。

次に、同一の傾斜面を有する二つの部材、即ち、前方部材２ａ及び後方部材２ｂを互いに上下及び左右方向に反転した状態で配置する。つまり、図２に示すように、一方の部材（前方部材２ａ）はその傾斜面を上、直線状の面を下に向け、かつ高さ（上下方向長さ）が右側に向かうほど大きくなるように配置し、他方の部材（後方部材２ｂ）はその傾斜面が下、直線状の面を上に向け、かつ高さ（上下方向長さ）が左側に向かうほど大きくなるように配置する。従って、両部材２ａ，２ｂは互いに、断面形状の大きい側（上下方向長さの長い側）の端部で対向する。

そして、それら両部材２ａ，２ｂ間に直線状部材（中間部材２ｃ）を配置し、中間部材２ｃの前端部を前方部材２ａの後端部内に、中間部材２ｃの後端部を後方部材２ｂの前端部内に所定長さＮａ，Ｎｂだけ挿入して重ね合わせ、前方部材２ａと中間部材２ｃ及び中間部材２ｃと後方部材２ｂとをそれぞれリベット６を用いて結合する。

これにより、図２に示すように、フロントキックダウン部４を備えた前方部材２ａと、フロントキックダウン部４と同形状のリアキックアップ部５を備えた後方部材２ｂと、それら両部材２ａ，２ｂ間に設けられた中間部材２ｃとで構成される一本のサイドレール２が製造される。

以上説明したような本実施形態のサイドレール２及びその製造方法によれば、サイドレール２が長手方向に分割して構成されるので、サイドレール２の製造に用いるプレス機（各部材２ａ，２ｂ，２ｃの製造に用いるプレス機）を従来と比べて大幅に小さくでき、設備コスト及び製造コストの低減が図れる。

また、サイドレール２を複数の部材に分割して構成しているので、高強度要求部位に相当する部材の板厚のみを増加して、各部位の必要強度に応じた最適な板厚分布を実現できる。従って、サイドレール２の全体重量が過度に増加することはなく、また補強部材を設けることによるコスト上昇も回避できる。なお、ある特定形状のサイドレールでは、補強部材を設ける従来のサイドレールと比較して約５０％程度も製造コストを低減できることが分かった。これは、補強部材の加工及び組付コストや、補強部材製造用の金型のコスト等を完全に削除できるからである。

また、サイドレール２を複数の部材に分割して構成しているので、結合前の各部材２ａ，２ｂ，２ｃに対してクロスメンバ３等の部材を組み付けることが可能である。従って、組付作業性が向上すると共に、車体フレーム１の組立工程及び組立方法の自由度が向上する。

また、フロントキックダウン部４とリアキックアップ部５の形状が同じであるので、前方部材２ａと後方部材２ｂとを同一の金型を用いて製造できる。これにより、金型数を低減でき製造コストの大幅な低減につながる。つまり、サイドレール２を全長に亘って一体的に成形する従来の方法では、サイドレール２の各部位を成形する全ての金型が必要であるが、本実施形態のサイドレール２では、前方部材２ａを成形する金型と後方部材２ｂを成形する金型とを共通化できるので、金型の数を従来よりも少なくできる。例えば、本実施形態のサイドレール２は二つの金型があれば製造可能である。なお、ある特定形状のサイドレールでは、一体的に製造する従来のサイドレールと比較して約３０％程度も製造コストを低減できることが分かった。

更に本実施形態のサイドレール２及びその製造方法によれば、ホイールベースやリアオーバーハングが異なる車両のサイドレール２に対しても同一の金型で対応できるため、金型段替え工程が不要となり、低コストでの車種（バリエーション）展開が可能となる。例えば、ホイールベースが異なる場合、中間部材２ｃを製造する金型に投入する材料の長さを異ならせて中間部材２ｃの長さを変更する、あるいは中間部材２ｃと前方部材２ａ及び後方部材２ｂとの重ね合わせ長さＮａ，Ｎｂを変更することで対応できる。

また、リアオーバーハングなどが異なる場合、後方部材２ｂを製造する金型（前方部材２ａを製造する金型と同じ）に投入する材料の長さを異ならせて、傾斜部と連続する直線部分の長さを変更することで対応できる。

つまり、中間部材２ｃを製造する金型、前方部材２ａ及び後方部材２ｂを製造する金型のサイズを、最も大きなサイズのサイドレール２に合わせて設計しておけば、投入する材料の長さを変更することであらゆる車種のサイドレール２の製造に対応できるのである。なお、ある特定形状のサイドレールでは、ホイールベース、リアオーバーハングが異なる毎に金型を交換していた従来の製造方法と比較して約５０％程度も製造コストを低減できることが分かった。

本発明は上記実施形態に限定はされず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、上記実施形態ではサイドレール２を長手方向に３分割した例を示したが、本発明はこの点において限定されず、２分割や、４分割以上としても良い。例えば、長さの短いサイドレール２を製造する場合は、サイドレール２をフロントキックダウン部４を備えた前方部材２ａと、リアキックアップ部５を備えた後方部材２ｂとに二分割し、それら前方部材２ａと後方部材２ｂとを直接接続して製造しても良い。あるいは、長さの長いサイドレール２を製造する場合は、中間部材２ｃを長手方向に複数分割して構成しても良い。

また、図３に示すように前方及び後方部材２ａ，２ｂと中間部材２ｃとの重ね合わせ部において、サイドレール２の強度向上に対する貢献度が低い部位をくり抜いて軽量化を図っても良い。つまり、サイドレール２には、車輪を介して伝達される地面反力による上下方向へ曲げる力が作用するため、サイドレール２の上下方向（高さ方向）外側の強度が重要であり、上下方向中央部の部位は要求強度に対する貢献度が比較的低い。そこで、図３に示すように、前方及び後方部材２ａ，２ｂの端部（中間部材２ｃと重ね合わされる側の端部）の上下方向ほぼ中央部に切欠き７を形成すれば、強度を著しく低下させることなく軽量化を図ることができる。なお、切欠き７は中間部材２ｃの端部に形成しても良いことは勿論である。

また、前方部材２ａ及び後方部材２ｂと中間部材２ｃとの重ね合わせ長さＮａ，Ｎｂは図２に示したものに限定はされない。この重ね合わせ長さＮａ，Ｎｂは、サイドレール２のサイズ、必要とされる強度、リベットの個数及び配置等を考慮して適宜設定される。例えば、サイドレール２の長さや高さが大きくなる程、重ね合わせ長さＮａ，Ｎｂを長く設定するようにしても良い。更に、前方部材２ａと中間部材２ｃとの重ね合わせ長さＮａと、中間部材２ｃと後方部材２ｂとの重ね合わせ長さＮｂとは必ずしも同じにする必要はない。

また、前方及び後方部材２ａ，２ｂと中間部材２ｃとの結合手段はリベットに限定されず、溶接やボルト締めなど、あらゆる手段を適用できる。

更に、図１及び図２では、中間部材２ｃを前方及び後方部材２ａ，２ｂの内側に挿入するとしたが、これとは逆に、前方及び後方部材２ａ，２ｂを中間部材２ｃの内側に挿入するようにしても良い。

更に、上述したサイドレール２の製造方法の順序は一例として説明したものであり、本発明を限定する意図はない。

本発明の一実施形態のサイドレールを用いて構成した車体フレームの斜視図である。 本実施形態のサイドレールの側面図である。 本発明の他の実施形態のサイドレールの側面図である。 従来のサイドレールを用いて構成した車体フレームの斜視図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
２ サイドレール
２ａ 前方部材
２ｂ 後方部材
２ｃ 中間部材
３ クロスメンバ
４ フロントキックダウン部
５ リアキックアップ部

Claims (4)

1. 車両の前後方向に延出すると共に、その前方部分に上面が下方に傾斜したフロントキックダウン部を有し、後方部分に下面が上方に傾斜したリアキックアップ部を有する車体フレーム用サイドレールであって、
   上記フロントキックダウン部を備えた前方部材と、上記リアキックアップ部を備えた後方部材とを少なくとも含む二つ以上の部材から構成され、かつ上記前方部材の上記フロントキックダウン部と上記後方部材の上記リアキックアップ部とが同一形状を有することを特徴とする車体フレーム用サイドレール。
2. 上記前方部材と上記後方部材との間に接続される一つ又は複数の中間部材を更に備えた請求項１記載の車体フレーム用サイドレール。
3. 車両の前後方向に延出すると共に、その前方部分に上面が下方に傾斜したフロントキックダウン部を有し、後方部分に下面が上方に傾斜したリアキックアップ部を有する車体フレーム用サイドレールの製造方法であって、
   上面又は下面の一部が傾斜した部材を同一の型を用いて二つ成形し、それら二つの部材を互いに上下及び左右方向に反転して配置することで、一方の部材により上記フロントキックダウン部を備えた前方部材を構成し、他方の部材により上記フロントキックダウン部と同一形状のリアキックアップ部を備えた後方部材を構成し、それら前方部材と後方部材とを直列に接続することを特徴とする車体フレーム用サイドレールの製造方法。
4. 上記前方部材と上記後方部材との間に一つ又は複数の中間部材を直列に接続する請求項３記載の車体フレーム用サイドレールの製造方法。
   

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