JP5070010B2 - 車両用のシャシフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、サイドメンバとクロスメンバを締結部材を介して組み立てた車両用のシャシフレーム構造に関する。

従来の車両用のシャシフレーム構造は、サイドメンバとクロスメンバを用い、これらをリベットを用いて締結したもの（リベット締結構造シャシフレーム）が一般的である。サイドメンバとクロスメンバのリベット締結構造は、締結する面の位置の違いによって２種類がある。

１つは図５に示す車両用のシャシフレーム構造５１や図６に示す車両用のシャシフレーム構造６１のようなフランジ締結タイプである。シャシフレーム構造５１は、サイドメンバ５２のフランジ面に、クロスメンバ５３の端部を装着し、サイドメンバ５２の上下面にリベット締結したものである。

また、シャシフレーム構造６１は、サイドメンバ５２のフランジ面に、山形のガセット６２を介してクロスメンバ６３の端部を装着し、サイドメンバ５２の上下面にリベット締結したものである。

もう１つは図７に示す車両用のシャシフレーム構造７１や図８に示す車両用のシャシフレーム構造８１のようなウェブ締結タイプである。シャシフレーム構造７１は、サイドメンバ５２のウェブ面に、クロスメンバ７３の端部を装着し、サイドメンバ５２の側面にリベット締結したものである。

また、シャシフレーム構造８１は、サイドメンバ５２のウェブ面に、山形のガセット８２を介してクロスメンバ６３の端部を装着し、サイドメンバ５２の側面にリベット締結したものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平１１−３４９１４号公報 特開平１１−７８９６１号公報 特開平１１−７８９６２号公報

しかしながら、上述した従来の各々の車両用のシャシフレーム構造には、以下の欠点がある。

フランジ締結タイプでは、１）サイドメンバの上面に締結部材の鋲頭が乱列し、架装時に邪魔になる。２）フレームに曲げ、ねじりの入力がかかる際、フランジ部分は最も変位が大きく、応力が集中しやすいため、リベット折損などの強度不具合を発生しやすい。

ウェブ締結では、３）サイドメンバの側面に鋲頭が乱列し、架装時に邪魔になる。４）フレームにねじり入力がかかる際、変位の小さいウェブ面に締結しているため、フランジ締結構造に比べねじり剛性が低い。５）サイドメンバ側面には車両で使用する穴が多数開いており、クロスメンバ締結穴を判別しにくく、フレーム組み立て時に誤組み付けを誘発しやすい。

そこで、本発明の目的は、高い耐久性とねじり剛性の両立を求められる車両用のシャシフレーム構造に対し、フランジ締結とウェブ締結の欠点を克服した車両用のシャシフレーム構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、車両のシャシ部分に荷台や特装ボディを架装する際に邪魔になる締結部材の頭部に対し、架装面側に頭部が突出せず、架装のしやすい車両用のシャシフレーム構造を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、断面コ字状に形成すべくウェブとフランジを有するサイドメンバの溝内にクロスメンバを補強板を介して装着し、その補強板とクロスメンバとを互いに締結部材を介して連結してなる車両用のシャシフレーム構造において、上記サイドメンバのウェブとフランジが交わる角部に角部を面取りした形状となるように折り曲げ加工を施して傾斜面部を形成し、上記補強板をクロスメンバ側の一端部からサイドメンバ側の他端部にかけて末広がりとなるように山形に形成すると共に他端部を折り曲げて上記傾斜面部と重ねられる補強側傾斜面部を形成し、その補強側傾斜面部と上記傾斜面部を重ね合わせ、その傾斜面部に上記締結部材を設けて上記サイドメンバと上記クロスメンバの補強板を互いに締結した車両用のシャシフレーム構造である。

請求項２の発明は、上記傾斜面部は、上記締結部材がウェブの外側面より内側で、かつフランジの外面より内側になるように形成される請求項１記載の車両用のシャシフレーム構造である。

請求項３の発明は、上記補強板に、上記サイドメンバのウェブと重ねられる延出部を形成し、その延出部と上記ウェブを締結部材でさらに締結した請求項１又は２記載の車両用のシャシフレーム構造である。

請求項４の発明は、上記サイドメンバを２本並列に配置し、上記クロスメンバをウェブとフランジを有する断面コ字状に形成し、そのクロスメンバを、２本並列のサイドメンバ間を横断するように上記サイドメンバの長手方向に沿って所定の間隔で複数本配列し、これらクロスメンバの両端部と２本並列のサイドメンバを締結部材で連結した請求項１〜３いずれかに記載の車両用のシャシフレーム構造である。

本発明によれば、耐久性およびねじり剛性が高く、締結部材が架装時に邪魔にならない車両用のシャシフレーム構造を提供できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。まず、本発明の好適な第１の実施形態の全体構成を図２で説明する。

図２に示すように、第１の実施形態に係る車両用のシャシフレーム構造１は、サイドメンバ２の長手方向に沿って延びる２本並列のサイドメンバ２，２と、これらサイドメンバ２，２間を車幅方向に沿って横断するように、車両の長手方向に沿って所定の間隔で配列された複数本のクロスメンバ３とを備える。

車両としては、トラックやバスなどの大型自動車の他、ＳＵＶ、ＲＶ、乗用車や、さらには貨物車などの鉄道車両がある。

サイドメンバ２は、上下に垂直なウェブ２ｗと、そのウェブ２ｗから垂直な側方に延びるフランジ２ｆとからなり、横断面をコ字状に形成した溝部材である。２本のサイドメンバ２，２は、互いの溝が対向するように並列配置される。

クロスメンバ３も、垂直なウェブ３ｗと、そのウェブ３ｗから垂直な側方に延びるフランジ３ｆとからなり、横断面をコ字状に形成した溝部材である。複数本のクロスメンバ３は、それぞれの溝が同じ方向に向くように配列される。

以下の説明では、車両用のシャシフレーム構造１として、サイドメンバ２の溝内に、クロスメンバ３の両端部をサイドメンバ２の長手方向に対してほぼ垂直な取り付け角度で装着し、互いに締結部材４を介して連結してなるはしご形フレームの例で説明する。

さて、図１（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態に係る車両用のシャシフレーム構造の主要部の斜視図、図１（ｂ）はその架装範囲を説明する横断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、車両用のシャシフレーム構造１は、サイドメンバ２のウェブ２ｗとフランジ２ｆが交わる上下の各角部（コーナー部）に、斜め面を有する傾斜面部５，５をサイドメンバ２の全長にわたってそれぞれ形成し、これら傾斜面部５，５に締結部材４を設けてサイドメンバ２とクロスメンバ３を互いに締結したものである。

サイドメンバ２は、横断面視でコ字状の角部を面取りした形状となるように、プレス加工などにより折り曲げ加工を施して形成される。

締結部材４としては、リベットや、ボルトおよびナットなどを用いるとよい。本実施形態では、締結部材４としてリベットを用いた。

各傾斜面部５は、締結部材４の頭部がウェブ２ｗの外側面より内側で、かつフランジ２ｆの外面より内側になるように形成される（特に、図１（ｂ）参照）。言い換えれば、各傾斜面部５の表面および裏面は、締結部材４が取り付け可能な大きさに形成され、かつ締結部材４の頭部がウェブ２ｗの外側面からもフランジ２ｆの外面からも突出しないように形成される。

各傾斜面部５には、クロスメンバ締結用のサイド側締結穴５ｈが、サイドメンバ２を厚さ方向に貫通するようにそれぞれ複数個形成される。

さらに、車両用のシャシフレーム構造１では、サイドメンバ２とクロスメンバ３がガセットなどの補強板６を介して連結される。補強板６は、一端部がクロスメンバ３のフランジ３ｆの幅よりも若干広く、他端部が一端部よりも広く、一端部から他端部にかけて末広がりとなるように平面視で山形に形成される。この補強板６の他端部が、傾斜面部５と重ねられる補強側傾斜面部６ｓである。

また、クロスメンバ３の両端部上下のフランジ３ｆには、補強板締結用のクロス側締結穴３ｈが、フランジ３ｆを厚さ方向に貫通するようにそれぞれ複数個形成される。

補強板６の一端部には、クロス側締結穴３ｈと重ねられるクロスメンバ締結用の補強側締結穴６ｈｃが、補強板６を厚さ方向に貫通するように複数個形成される。補強板６の他端部には、サイド側締結穴５ｈと重ねられるサイドメンバ締結用の補強側締結穴６ｈｓが、補強板６を厚さ方向に貫通するように複数個形成される。

車両用のシャシフレーム構造１の組み立ては、まず、クロス側締結穴３ｈと補強側締結穴６ｈｃを重ね、これら穴に締結部材４を挿通した後、これを締結（締結部材４がリベットの場合はカシメて締結）することで、補強板６の一端部をクロスメンバ３端部のフランジ面に取り付ける。

さらに、サイド側締結穴５ｈと補強側締結穴６ｈｓを重ね、これら穴に締結部材４を挿通した後、これを締結（締結部材４がリベットの場合はカシメて締結）することで、補強板６の他端部（補強側傾斜面部６ｓ）を傾斜面部５の内面に取り付ける。

補強板６は、クロスメンバ３の両端部上下と、サイドメンバ２の各傾斜部５とを連結するので、１本のクロスメンバ３に対して４枚使用する。補強板６は、逆にサイドメンバ２に取り付けてからクロスメンバ３に取り付けてもよい。これにより、図２に示した車両用のシャシフレーム構造１が得られる。

この車両用のシャシフレーム構造１上には、架装物（架装用取付品、あるいはフレーム搭載部品）図１（ｂ）に示すような架装範囲Ｒ内の架装面Ｆ（図１（ｂ）中には、一例として一点鎖線で示した）上に取り付けられる。

すなわち架装物は、サイドメンバ２の上面２ｕ（サイドメンバ２のウエブ面と接する平らな内面Ｒｆ）から架装範囲Ｒの上端面までの平面（図１（ｂ）では、左右方向の水平面）上、あるいはサイドメンバ２の外側面２ｓ（サイドメンバ２のフランジ面と接する平らな内面Ｒｗ）から架装範囲Ｒの側端面までの平面（図１（ｂ）では上下方向の垂直面）上である架装面に取り付けられる。

車両用のシャシフレーム構造１上に架装物を取り付けた際、締結部材４の頭部（締結部材４がリベットの場合は鋲頭、ボルトおよびナットの場合はボルトヘッド）は、架装範囲Ｒの内面Ｒｆ，内面Ｒｗと、サイドメンバ２の傾斜面部５の外側の傾斜面とで区画形成される空間Ｓ内に収納される。

このため、車両用のシャシフレーム構造１では、サイドメンバ２の上面２ｕからも、外側面２ｓからも締結部材４の頭部が突出しないため、従来に比べ、架装範囲Ｒ分だけ架装可能範囲が増える。

架装物としては、車両が大型車の場合、荷台、エンジン、キャビン、特装ボディ、バッテリー、燃料タンクなどがある。

第１の実施形態の作用を説明する。

車両用のシャシフレーム構造１は、サイドメンバ２の角部に傾斜面部５を形成し、その傾斜面部５に、補強板６を介してクロスメンバ３を締結部材４で締結しているので、、サイドメンバ２の傾斜面部５に締結部材４の頭部（締結部材４がリベットの場合は鋲頭）が設けられる。

（１）これにより、車両用のシャシフレーム構造１では、架装物を乗せるサイドメンバ２上面から締結部材４の頭部が突出しないため、サイドメンバ２上面の平面出しが簡単であり、従来のように突出したリベット間に鋲頭逃げスペーサを設ける必要がなくなり、架装コスト低減および架装時の車両軽量化が可能となる。

また、車両用のシャシフレーム構造１では、傾斜面部５は、ウェブ２ｗの外側面より内側で、かつフランジ２ｆの外面より内側になるように形成されているので、サイドメンバ２の外側面からも締結部材４の頭部が突出しない。

（２）このため、車両用のシャシフレーム構造１では、架装物を搭載する際に締結部材４が邪魔にならず、種々の車両性能に合わせた構造を提供でき、車両のレイアウト・設計の自由度や架装作業性が向上する。

（３）さらに、車両用のシャシフレーム構造１は、フランジ面よりもサイドメンバねじり中心に近い位置である傾斜面部５でサイドメンバ２と補強板６を締結しているため、車両の走行中の路面入力などにより、サイドメンバにねじり入力が加わっても、従来のフランジ締結タイプと比べて傾斜面部５の変形が小さく、締結部材４に応力が加わりにくく、締結部材４が破損することがない。これにより、耐久性の高いフレームとすることができる。車両の走行中の路面入力などにより、サイドメンバに上下曲げが加わる場合も同様である。

（４）また、車両用のシャシフレーム構造１は、ウェブ面に比べてサイドメンバねじり中心から遠い傾斜面部５でサイドメンバ２と補強板６を締結しているため、サイドメンバにねじり入力が加わっても、従来のウェブ締結タイプと比べてよりねじり剛性の高いフレームとすることができる。

従来の構造では、（３）、（４）の効果が相反する特性を有しているため、剛性や強度といった車両ニーズから、どちらかの効果のみを発揮するように構造を選択するしかなかった。しかし、車両用のシャシフレーム構造１は、従来のフランジ締結タイプとウェブ締結タイプ両者の中間的な性能を有することで欠点を克服したため、高い耐久性と高いねじり剛性の両立を図れる。

第２の実施形態を説明する。

図３に示すように、第２の実施形態に係る車両用のシャシフレーム構造３１では、図１で説明した補強板６の構成に加え、補強板６の他端部の両側がサイドメンバ２のウェブ２ｗの高さ方向に沿って延出され、そのウェブ２ｗと重ねられる延出部６ｅ，６ｅが形成された補強板３６を用いる。

サイドメンバ２のウェブ２ｗの上部には、補強板締結用のウェブ側締結穴２ｈｗが複数個（図３では２個）形成される。各延出部６ｅには、ウェブ側締結穴２ｈｗと重ねられる延出側締結穴３６ｈが形成される。

車両用のシャシフレーム構造３１は、これらウェブ側締結穴２ｈｗと延出側締結穴３６ｈに締結部材４を挿通し、これを締結して組み立てられる。

この車両用のシャシフレーム構造３１では、補強板６の延出部６ｅ，６ｅにより、傾斜面部５での締結と、ウェブ締結との併用を実現できるため、より高い耐久性が得られる。

上記実施形態では、サイドメンバ２とクロスメンバ３を、別体の補強板６を介して連結した例で説明したが、クロスメンバの端部に補強板６を図示の補強板６のように延出形成することで、サイドメンバに直接クロスメンバに形成した補強板６を締結部材で連結してもよい。

図２では、クロスメンバの一例として、２本のサイドメンバ２，２間を車幅方向に沿って横断するように、車両の長手方向に沿って所定の間隔で配列したクロスメンバ３を説明したが、クロスメンバとしては、図４の変形例に示すように、一方のサイドメンバ２の内側方から車幅方向に部分的に張り出したブラケット４３を用いてもよい。

ブラケット４３の先端には、架装物を斜め下方向から支持する支持部４４が設けられる。ブラケット４３を用いる場合には、上述した補強板６の代わりに、上下の傾斜面部５の内面と連続して重なる補強板４６を用いる。

図４の変形例によれば、両方のサイドメンバ２，２に、互いに対向するようにブラケット４３を補強板４６を介して締結部材４で連結することで、両側のブラケット４３でエンジン（この場合のブラケット４３はエンジンブラケット）やサスペンション（この場合のブラケット４３はサスペンションブラケット）などの架装物を支持でき、上述した（１）、（２）と同じ作用効果が得られる。

また、クロスメンバとしては、サイドメンバ２，２間を平面視で車幅方向に沿って横断するクロスメンバ３の他、平面視で車幅方向に対して斜め方向に沿って横断するものや、サイドメンバ２，２間でクロスメンバ同士が交差するものを用いてもよい。

上記実施形態では、傾斜面部５をサイドメンバ全長にわたって形成した例で説明したが、クロスメンバが連結される部分のみに傾斜面部を形成してもよい。

図３では、傾斜面部５での締結と、ウェブ締結とを併用したが、同様の手法で、傾斜面部５での締結と、フランジ締結とを併用してもよい。

図１（ａ）本発明の好適な第１の実施形態である車両用のシャシフレーム構造の主要部を示す斜視図、図１（ｂ）はその架装範囲を説明する横断面図である。 図１に示した車両用のシャシフレーム構造の全体斜視図である。 本発明の好適な第２の実施形態である車両用のシャシフレーム構造の主要部を示す斜視図である。 本発明の変形例を示す縦断面図である。 従来の車両用のシャシフレーム構造（フランジ締結タイプ）の主要部を示す斜視図である。 従来の車両用のシャシフレーム構造（フランジ締結タイプ）の主要部を示す斜視図である。 従来の車両用のシャシフレーム構造（ウェブ締結タイプ）の主要部を示す斜視図である。 従来の車両用のシャシフレーム構造（ウェブ締結タイプ）の主要部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 車両用のシャシフレーム構造
２ サイドメンバ
３ クロスメンバ
４ 締結部材
５ 傾斜面部

Claims (4)

1. 断面コ字状に形成すべくウェブとフランジを有するサイドメンバの溝内にクロスメンバを補強板を介して装着し、その補強板とクロスメンバとを互いに締結部材を介して連結してなる車両用のシャシフレーム構造において、上記サイドメンバのウェブとフランジが交わる角部に角部を面取りした形状となるように折り曲げ加工を施して傾斜面部を形成し、上記補強板をクロスメンバ側の一端部からサイドメンバ側の他端部にかけて末広がりとなるように山形に形成すると共に他端部を折り曲げて上記傾斜面部と重ねられる補強側傾斜面部を形成し、その補強側傾斜面部と上記傾斜面部を重ね合わせ、その傾斜面部に上記締結部材を設けて上記サイドメンバと上記クロスメンバの補強板を互いに締結したことを特徴とする車両用のシャシフレーム構造。
2. 上記傾斜面部は、上記締結部材がウェブの外側面より内側で、かつフランジの外面より内側になるように形成される請求項１記載の車両用のシャシフレーム構造。
3. 上記補強板に、上記サイドメンバのウェブと重ねられる延出部を形成し、その延出部と上記ウェブを締結部材でさらに締結した請求項１又は２記載の車両用のシャシフレーム構造。
4. 上記サイドメンバを２本並列に配置し、上記クロスメンバをウェブとフランジを有する断面コ字状に形成し、そのクロスメンバを、２本並列のサイドメンバ間を横断するように上記サイドメンバの長手方向に沿って所定の間隔で複数本配列し、これらクロスメンバの両端部と２本並列のサイドメンバを締結部材で連結した請求項１〜３いずれかに記載の車両用のシャシフレーム構造。

Images