JP4467054B2 - 車両の車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体フレーム構造の改良に関するものである。

従来の車両の車体フレーム構造として、車体フレームの前部に設けた車体フレーム構成部材にサスペンションアーム及びサスペンションユニットの各一端を取付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１−１６４６８５号公報

特許文献１を以下に説明する。なお、符号については同公報に記載されているものを使用した。
特許文献１の第１図及び第３図には、車体フレームとしてのフロントケージ１の前部を構成するフロントフレーム５に、前車輪Ｄを支持する上下の各アーム１５，１６とサスペンションユニット１７とを取付ける薄板のプレス成形材であるフロントボデー８を設けたことが記載されている。なお、第３図に示される符号１０ａはフロントボデー８の下部後部に連結したロアチューブ１０を構成する板状部材である。第１図に示される符号１９はアーム１５，１６の先端に取付けるとともに前車輪Ｄを支持する前輪軸である。

フロントボデー８にはブラケット１４ａ，１４ｂ，１４ｄが取付けられ、板状部材１０ａにはブラケット１４ｃが取付けられる。
そして、ブラケット１４ａにアーム１５が、ブラケット１４ｂ，１４ｃにアーム１６が、ブラケット１４ｄにサスペンションユニット１７の一端が取付けられ、サスペンションユニット１７の他端がアーム１５に取付けられる。

フロントボデー８へのブラケット１４ａ，１４ｂ，１４ｄの各組付精度は、アーム１５，１６への前車軸１９の組付精度、アーム１５へのサスペンションユニット１７の組付精度に影響を及ぼす。ブラケット１４ａ，１４ｂ，１４ｄの各組付精度が低下すれば、上記した他の組付精度も低下する。従って、フロントボデー８へのブラケット１４ａ，１４ｂ，１４ｄの組付精度を管理するのは難しい。更に、ブラケット１４ｃは、フロントボデー８とは別体の板状部材１０ａに取付けられているから、フロントボデー８と板状部材１０ａとの組付精度もアーム１６への前車軸１９の組付精度に影響を及ぼすことになり、上記の組付精度管理は更に難しくなる。
また、コストを考慮すると、アーム１５，１６及びサスペンションユニット１７を取付けるフロントボデー８は、簡単な構造であることが望ましい。

本発明の目的は、車両の車体フレーム構造を改良することで、サスペンションアーム及びクッションユニットの取付部の組付精度管理を容易に行えるようにするとともに、それらの取付部の構造の簡素化を図ることにある。

請求項１に係る発明は、左右独立で、車体フレームにアッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットのそれぞれの一端を取付けたサスペンションを支持する車両の車体フレーム構造において、車体フレームに、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットを取付ける一つの直線状フレームを備え、直線状フレームの前後方向にもう一つの直線状フレームを配置し、これらの２つの直線状フレームがそれぞれ、断面コ字状の部材であって、コ字状の開放部が車体外方に向けて配置され、且つコ字状の断面の２つの側壁を有し、クッションユニットの上端を一方の直線状フレームの側壁間に軸支し、アッパアームを、一方の直線状フレーム及び他方の直線状フレームの対向するそれぞれ一つの側壁間に軸支し、ロアアームを、一方の直線状フレームの側壁間に軸支するとともに他方の直線状フレームの側壁間に軸支し、一方の直線状フレームにおけるクッションユニットの軸支部とロアアームの軸支部との間にアッパアームの軸支部を設けることを特徴とする。

車体フレームに、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットを取付ける一つの直線状フレームを備えることで、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットのそれぞれの取付部を直線状フレームに直線状に並べて配置することが可能になる。また、直線状フレームであるから、構造が簡単である。

また、直線状フレームを断面コ字状の部材とすることで、直線状フレームの剛性を高めることができ、コ字状の開放部を車体外方に向けて配置したことで、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットの取付けを容易に行うことができる。

更に、直線状フレームを前後方向に２個配置したことで、クッションユニットの取付部として２個の直線状フレームから選択でき、アッパアーム及びロアアームの取付部として２個の直線状フレームでアッパアーム及びロアアームを強固に支持できる。

請求項２に係る発明は、一方の直線状フレームをほぼ鉛直に配置したことを特徴とする。
一方の直線状フレームをほぼ鉛直に配置したことで、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットの一方の直線状フレームへの取付けを、作業者あるいは組付ロボットの水平方向への大きな移動なしに上からあるいは下から順に容易に組付けることが可能になる。

請求項３に係る発明は、アッパアームを、アーム部材と、このアーム部材の先端に取付けたリンク部材とから構成し、アーム部材を２つの直線状フレームに連結し、リンク部材をナックルに連結することを特徴とする。

アッパアームを、アーム部材とこのアーム部材の先端に取付けたリンク部材とから構成したことで、アッパアームの構造を、アーム部材とリンク部材との組み合わせでより自由に選択することができる。

請求項４に係る発明は、２つの直線状フレームの上端が、車両前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームに結合され、他方の直線状フレームが、一方の直線状フレームよりリヤサイドフレームの後端側に配置され、左右一対のリヤサイドフレームを車幅方向に連結するクロスメンバが一方の直線状フレームのリヤサイドフレームへの結合位置に結合されることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体フレームに、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットを取付ける一つの直線状フレームを備えるので、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットの取付部を直線状フレームに直線状に並べて配置することができ、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットのそれぞれの組付精度管理が容易に行え、サスペンションの組付精度をより向上させることができる。
また、直線状フレームであるから、構造が簡単であり、製造コストを低減することができる。

更に、直線状フレームを、断面コ字状の部材であって、コ字状の開放部を車体外方に向けて配置したので、直線状フレームの剛性を高めることができるとともに、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットの取付けを容易に行うことができる。

また更に、直線状フレームを、前後方向に２個配置し、クッションユニットの上端を一方の直線状フレームの上部に取付け、アッパアームとロアアームとを両方の直線状フレームに取付けたので、クッションユニットの取付部として２個の直線状フレームから選択することができ、アッパアーム及びロアアームの取付部として２個の直線状フレームでアッパアーム及びロアアームを強固に支持することができる。

請求項２に係る発明では、一方の直線状フレームをほぼ鉛直に配置したので、アッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットを一方の直線状フレームに取付ける際に、作業者あるいは組付ロボットの水平方向への大きな移動なしに上からあるいは下から順にこれらの部品を容易に組付けることができ、組付性を向上させることができる。

請求項３に係る発明では、アッパアームを、アーム部材とリンク部材とから構成し、アーム部材を２つの直線状フレームに連結し、リンク部材をナックルに連結するので、アッパアームの構造を、アーム部材とリンク部材との組み合わせでより自由に選択することができ、サスペンションの設計自由度を増すことができる。

請求項４に係る発明では、２つの直線状フレームの上端が、車両前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームに結合され、他方の直線状フレームが、一方の直線状フレームよりリヤサイドフレームの後端側に配置され、左右一対のリヤサイドフレームを車幅方向に連結するクロスメンバが一方の直線状フレームのリヤサイドフレームへの結合位置に結合される。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体フレーム構造を採用した車両の側面図であり、車両１０は、車体フレーム１１（フロントフレーム１２、センタフレーム１３及びリヤフレーム１４からなる。）と、左右の前輪１８，１８と、センタフレーム１３に取付けたパワーユニット２１（エンジン２２及び変速機２３からなる。）と、エンジン２２へ空気及び燃料を供給するためにエンジン２２の後方に設けた吸気装置２６と、エンジン２２の前部から後方へ延ばした排気装置２７と、リヤフレーム１４の上部に傾斜可能に取付けた荷台２８と、左右の後輪３１，３１とを備える二人乗りの不整地走行車両である。
吸気装置２６は、エンジン２２側に接続したキャブレタ３３と、このキャブレタ３３に接続したエアクリーナ装置３５とを備える。

ここで、１１ａはバンパ支持パイプ、１１ｂはバンパ、１１ｃはバンパ１１ｂとフロントフレーム１２の上部とを連結する連結パイプ、３６はフロントフレーム１２で支持したラジエータ、３７は燃料タンク、３８はパワーユニット２１側と客室側とを隔てる上側隔壁、３９はパワーユニット２１側と車体の左右縁部側とを隔てる左右一対のサイド隔壁（手前側の符号３９のみ示す。）、４０は上記の燃料タンク３７、上側隔壁３８、左右のサイド隔壁３９，３９で囲まれるエンジンルーム、４１はフロントカバー、４２はハンドル、４３，４４（手前側の符号４３のみ示す。）はセンタフレーム１３に取付けた左右のシート、４５は前輪１８，１８を操舵するためにハンドル４２に連結するとともにフロントフレーム１２で支持した分割式のステアリングシャフト、４６，４６（手前側の符号４６のみ示す。）はリヤフェンダ、４７，４７（手前側の符号４７のみ示す。）はセンタフレーム１３に立てた左右のロールバー、４８，４８（手前側の符号４８のみ示す。）はフロントフレーム１２とロールバー４７，４７に渡したアッパフレーム、４９，４９（手前側の符号４９のみ示す。）はテールランプである。

図２は本発明に係る車両の平面図（図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車両前方を表す。以下同じ。）であり、車体フレーム１１のセンタフレーム１３に左右一対のセンタサイドフレーム５１，５１を設け、これらのセンタサイドフレーム５１，５１にシートフレーム部材５２を取付け、このシートフレーム部材５２に左右のシート４３，４４を取付け、また、車体フレーム１１のリヤフレーム１４に左右一対のリヤサイドフレーム５４，５４を設け、これらのリヤサイドフレーム５４，５４間に平面視で、吸気装置２６を構成するエアクリーナ本体５６と、排気装置２７を構成するマフラ５７を配置したことを示す。

シートフレーム部材５２は、シート４３，４４を支持するシート支持プレート６５，６５と、これらのシート支持プレート６５，６５を連結する連結フレーム６６と、各シート支持プレート６５から側方に突出させた側部フレーム６７とからなり、側部フレーム６７は、肘掛け（不図示）を支持する。
リヤフレーム１４は、左右一対のリヤサイドフレーム５４，５４に荷台２８を取付けた部材である。

燃料タンク３７はシート４３，４４の下方に且つ車幅方向に延びるように配置した部品である。
上側隔壁３８は、車体左右方向の幅を左右のセンタサイドフレーム５１，５１の間隔とほぼ同一とし、車両前後方向の長さを平面視でほぼパワーユニット２１が隠れる長さとした部材である。サイド隔壁３９は、センタサイドフレーム５１の側面にほぼ沿って配置した部材である。

図３は本発明に係るリヤフレームを示す斜視図であり、リヤフレーム１４は、センタフレーム１３のセンタサイドフレーム５１から立ち上げたセンタメイン起立フレーム１６６に連結したリヤサイドフレーム５４及びリヤロアフレーム２０２と、これらのリヤサイドフレーム５４、リヤロアフレーム２０２間にほぼ鉛直に延ばして渡した２本の直線状の縦フレーム２０３，２０４とを備える。

上記のセンタメイン起立フレーム１６６、リヤサイドフレーム５４、リヤロアフレーム２０２、縦フレーム２０３，２０４はそれぞれ左右一対設けた部材である。なお、１７３，１７６はセンタメイン起立フレーム１６６の後部から突出させた上部突出部及び下部突出部、１７４は上部突出部１７３にリヤサイドフレーム５４を連結する上部連結部材、１７７は下部突出部１７６にリヤロアフレーム２０２を連結する下部連結部材である。

縦フレーム２０３，２０４は、後輪用サスペンション２０７を支持する部材である。
後輪用サスペンション２０７は、縦フレーム２０３，２０４の下部に上下スイング自在に取付けたロアアーム２０８と、このロアアーム２０８よりも上方で縦フレーム２０３，２０４に上下スイング自在に取付けたアーム部材２１１と、このアーム部材２１１の先端に取付けたアッパサブアーム２１２と、これらのロアアーム２０８及びアッパサブアーム２１２のそれぞれの先端に連結したナックル（不図示）と、このナックルに回転自在に取付けるとともに後輪１８（図１参照）を取付けるための複数のボルト２１４を備えるハブ２１５と、縦フレーム２０３の上部及びロアアーム２０８のそれぞれに渡して取付けたリヤクッションユニット２１７と、左右のアーム部材２１１を連結するアンチロールバー２１８とからなる。なお、２２１はハブ２１５に一体的に取付けたブレーキディスク、２２２はブレーキディスク２２１を挟み込んで制動させるためにナックルに取付けたブレーキキャリパである。上記したアーム部材２１１とアッパサブアーム２１２は、アッパアーム２２４を構成する部材である。

図４は本発明に係るリヤフレームの側面図であり、縦フレーム２０３を鉛直線２２３に対して角度θだけ傾けたことを示す。なお、リヤロアフレーム２０２とリヤサイドフレーム５４は平行でほぼ水平であり、縦フレーム２０３と縦フレーム２０４も平行である。
角度θは０°〜２０°であり、縦フレーム２０３，２０４はほぼ鉛直である。

縦フレーム２０３，２０４は、それぞれロアアーム２０８を取付けるためにコ字状の断面の２つの側壁２０３ａ，２０３ａ及び側壁２０４ａ，２０４ａにロアアーム２０８のスイング軸を通す穴、即ち、ロアアーム取付部２０３Ｂ，２０４Ｂを形成し、同じく、側壁２０３ａ，２０３ａ及び側壁２０４ａ，２０４ａにアーム部材２１１のスイング軸を通す穴、即ち、アッパアーム取付部２０３Ｃ，２０４Ｃを形成した部材である。
また、縦フレーム２０３は、側壁２０３ａ，２０３ａの上部にリヤクッションユニット２１７（図３参照）の支軸を通す穴、即ち、リヤクッション取付部２０３Ｄを形成した部材である。

このように、真直ぐな縦フレーム２０３に、ロアアーム取付部２０３Ｂ、アッパアーム取付部２０３Ｃ及びリヤクッション取付部２０３Ｄを形成することで、これらの各取付部を一つの直線状に配置することができ、ロアアーム２０８、アッパアーム２２４及びリヤクッションユニット２１７をそれらの取付部に取付けたときに組付精度管理が容易になり、組付精度を向上させることができる。また、真直ぐな縦フレーム２０４についても、リヤクッション取付部を備えないが、他の取付部は同様である。

ここで言う組付精度管理が容易であるとは、例えば、直線状の縦フレーム２０３のロアアーム取付部２０３Ｂ、アッパアーム取付部２０３Ｃ及びリヤクッション取付部２０３Ｄに、それぞれロアアーム２０８、アッパアーム２２４及びリヤクッションユニット２１７を取付けたときに、ロアアーム２０８とリヤクッションユニット２１７も直線状であれば、ロアアーム２０８とリヤクッションユニット２１７との連結位置が決定し易いということである。

例えば、ロアアーム２０８とリヤクッションユニット２１７を取付ける部材が直線状でなく、ロアアーム２０８の取付部とクッションユニット２１７の取付部とが直線状に並ばない場合は、その部材のロアアーム２０８を取付ける位置とリヤクッションユニット２１７を取付ける位置との距離の誤差が、ロアアーム２０８とリヤクッションユニット２１７との連結部の組付誤差に影響するため、組付の精度管理が容易でなくなり、その連結部の組付誤差が大きくなる場合がある。

図５は本発明に係るリヤフレームの平面図であり、左右のリヤサイドフレーム５４，５４にアッパクロスメンバ２２５，２２６を渡して取付け、左右の縦フレーム２０３，２０３に中間クロスメンバ２２７を渡して取付け、左右の縦フレーム２０４，２０４に中間クロスメンバ２２８を渡して取付け、左右のリヤロアフレーム２０２，２０２にロアクロスメンバ２３１，２３２を渡して取付けたことを示す（図３も参照）。

図３に戻って、リヤフレーム１４は、前後方向に延ばしたリヤサイドフレーム５４，５４及びリヤロアフレーム２０２，２０２を、縦フレーム２０３，２０３、縦フレーム２０４，２０４、アッパクロスメンバ２２５，２２６、中間クロスメンバ２２７，２２８、ロアクロスメンバ２３１，２３２で連結した組立体であるから、リヤフレーム１４の剛性を高くすることができ、後輪用サスペンション２０７からリヤフレーム１４に伝わる外力による変形を抑えることができる。

以上の図３及び図４で説明したように、本発明は第１に、左右独立で、車体フレーム１１（図１参照）にアッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７のそれぞれの一端を取付けた後輪用サスペンション２０７を支持する車両１０（図１参照）の車体フレーム構造において、車体フレーム１１に、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７を取付ける直線状フレームとしての縦フレーム２０３，２０４を備えることを特徴とする。

車体フレーム１１に、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７を取付ける縦フレーム２０３，２０４を備えるので、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７の取付部としてのアッパアーム取付部２０３Ｃ、ロアアーム取付部２０３Ｂ、リヤクッション取付部２０３Ｄを縦フレーム２０３に直線状に並べて配置することができ、また、アッパアーム取付部２０４Ｃ、ロアアーム取付部２０４Ｂを縦フレーム２０４に直線状に並べて配置することができ、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７のそれぞれの組付精度管理が容易に行え、後輪用サスペンション２０７の組付精度をより向上させることができる。
また、縦フレーム２０３，２０４は直線状フレームであるから、構造が簡単であり、製造コストを低減することができる。

本発明は第２に、縦フレーム２０３，２０４をほぼ鉛直に配置したことを特徴とする。
縦フレーム２０３，２０４をほぼ鉛直に配置したので、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７を縦フレーム２０３，２０４に取付ける際に、作業者あるいは組付ロボットの水平方向への大きな移動なしに上からあるいは下から順にこれらのアッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７を容易に組付けることができ、組付性を向上させることができる。

本発明は第３に、縦フレーム２０３，２０４を、断面コ字状の部材であって、コ字状の開放部を車体外方に向けて配置したことを特徴とする。
縦フレーム２０３，２０４を、断面コ字状の部材であって、コ字状の開放部を車体外方に向けて配置したので、縦フレーム２０３，２０４の剛性を高めることができるとともに、アッパアーム２２４、ロアアーム２０８及びリヤクッションユニット２１７の取付けを容易に行うことができる。

本発明は第４に、縦フレーム２０３，２０４を、前後方向に２個配置し、リヤクッションユニット２１７の上端を一方の縦フレーム２０３，２０４の上部に取付け、アッパアーム２２４とロアアーム２０８とを両方の縦フレーム２０３，２０４に取付けたことを特徴とする。

縦フレーム２０３，２０４を、前後方向に２個配置し、リヤクッションユニット２１７の上端を一方の縦フレーム２０３，２０４の上部に取付け、アッパアーム２２４とロアアーム２０８とを両方の縦フレーム２０３，２０４に取付けたので、リヤクッションユニット２１７の取付部として２個の縦フレーム２０３，２０４からどちらかを選択することができ、アッパアーム２２４及びロアアーム２０８の取付部として２個の縦フレーム２０３，２０４でアッパアーム２２４及びロアアーム２０８を強固に支持することができる。

本発明は第５に、アッパアーム２２４を、アーム部材２１１と、このアーム部材２１１の先端に取付けたリンク部材としてのアッパサブアーム２１２とから構成し、アーム部材２１１を縦フレーム２０３，２０４に連結し、アッパサブアーム２１２をナックルに連結することを特徴とする。

アッパアーム２２４を、アーム部材２１１と、このアーム部材２１１の先端に取付けたアッパサブアーム２１２とから構成し、アーム部材２１１を縦フレーム２０３，２０４に連結し、アッパサブアーム２１２をナックルに連結するので、アッパアーム２２４の構造を、アーム部材２１１とアッパサブアーム２１２との組み合わせでより自由に選択することができ、後輪用サスペンションの設計自由度を増すことができる。

尚、本実施形態では、図４に示したように、直線状フレームとしての２本の縦フレーム２０３，２０４を設けたが、これに限らず、例えば、１本の幅広の縦フレームを設けてもよい。

本発明の車体フレーム構造は、不整地走行車両に好適である。

本発明に係る車体フレーム構造を採用した車両の側面図である。 本発明に係る車両の平面図である。 本発明に係るリヤフレームを示す斜視図である。 本発明に係るリヤフレームの側面図である。 本発明に係るリヤフレームの平面図である。

１０…車両、１１…車体フレーム、５４…リヤサイドフレーム、２０３，２０４…直線状フレーム（縦フレーム）、２０３ａ，２０４ａ…側壁、２０３Ｂ…ロアアームの軸支部（ロアアーム取付部）、２０３Ｃ…アッパアームの軸支部（アッパアーム取付部）、２０３Ｄ…リヤクッションユニットの軸支部（リヤクッション取付部）、２０７…サスペンション（後輪用サスペンション）、２０８…ロアアーム、２１１…アーム部材、２１２…リンク部材（アッパサブアーム）、２１７…クッションユニット（リヤクッションユニット）、２２４…アッパアーム、２２５…クロスメンバ（アッパクロスメンバ）。

Claims (4)

1. 左右独立で、車体フレームにアッパアーム、ロアアーム及びクッションユニットのそれぞれの一端を取付けたサスペンションを支持する車両の車体フレーム構造において、
   前記車体フレームは、前記アッパアーム、前記ロアアーム及び前記クッションユニットを取付ける一つの直線状フレームを備え、
   前記直線状フレームの前後方向にもう一つの直線状フレームを配置し、
   これらの２つの直線状フレームはそれぞれ、断面コ字状の部材であって、コ字状の開放部が車体外方に向けて配置され、且つコ字状の断面の２つの側壁を有し、
   前記クッションユニットの上端を一方の直線状フレームの前記側壁間に軸支し、
   前記アッパアームを、一方の直線状フレーム及び他方の直線状フレームの対向するそれぞれ一つの側壁間に軸支し、
   前記ロアアームを、一方の直線状フレームの前記側壁間に軸支するとともに他方の直線状フレームの前記側壁間に軸支し、
   一方の直線状フレームにおける前記クッションユニットの軸支部と前記ロアアームの軸支部との間に前記アッパアームの軸支部を設けることを特徴とする車両の車体フレーム構造。
2. 前記一方の直線状フレームは、ほぼ鉛直に配置されることを特徴とする請求項１記載の車両の車体フレーム構造。
3. 前記アッパアームは、アーム部材と、このアームの先端に取付けたリンク部材とからなり、前記アーム部材を前記２つの直線状フレームに連結し、前記リンク部材をナックルに連結することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の車体フレーム構造。
4. 前記２つの直線状フレームの上端は、車両前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームに結合され、
   他方の直線状フレームは、一方の直線状フレームより前記リヤサイドフレームの後端側に配置され、
   前記左右一対のリヤサイドフレームを車幅方向に連結するクロスメンバが一方の直線状フレームのリヤサイドフレームへの結合位置に結合されることを特徴とする請求項１記載の車両の車体フレーム構造。

Images