JP5354154B2 - 自動車のフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のフレーム構造に係わり、特に、車両前後方向に延びる一対のサイドフレームの前部の車幅方向外側に設けられたキャブマウントブラケットによりキャビンを支持する、所謂ラダーフレームを備えた自動車のフレーム構造に関する。

従来から、キャブトラック等のラダーフレームを有する自動車のフレーム構造において、キャビンを取り付けるためのキャブマウントブラケットを、サイドフレームの車幅方向外側に取り付けたフレーム構造が知られている。具体的には、このキャブマウントブラケットは、ほぼ四角形断面を有するサイドフレームの車幅方向外側の側面に取り付けられている。そして、キャブマウントブラケットの上部には、キャビンが取り付けられる。そしてこのような自動車のフレーム構造としては、特許文献１に記載されたものがある。

特開２００２−２０５６６２号公報

しかしながら、従来用いられていた自動車のフレーム構造では、自動車の前突時にサイドフレームの断面形状が大きく変形してしまうという問題があった。具体的には、前突時にサイドフレームに力が加わると、サイドフレームの車幅方向断面にせん断力が生じ、この断面がせん断変形してしまう。特にサイドフレームが２枚のパネルを接合して形成されている場合には、これらパネルの接合部にせん断力が集中してしまう。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、自動車の前突時にサイドフレームの車幅方向断面のせん断変形を抑制することができる自動車のフレーム構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、車幅方向に離間して車両前後方向に延びる一対のサイドフレームであって、車幅方向内方に開口したコ字状断面のアウタパネルと車幅方向外方に開口したコ字状断面のインナパネルとを接合して形成された閉断面を有するサイドフレームと、前記サイドフレームの前部の車幅方向外側に設けられキャビンを支持するキャブマウントブラケットとを有し、キャブマウントブラケットは、その上部がアウタパネルの側面に接合され車幅方向外方に延び、その下部がアウタパネルの側面よりも車幅方向内方に延びた延設部分を有しこの延設部分がインナパネルの下面に接合されており、サイドフレームは、キャブマウントブラケット周辺で車幅方向又は上下方向の少なくとも一方に傾斜するように屈曲する屈曲部を備え、キャブマウントブラケットは、その上部がアウタパネルの側面に接合された上側部材、その下部が車幅方向内側に延設部分が設けられた下側部材として形成され、これらの上側部材と下側部材とが接合されて形成されると共に、この延設部分がアウタパネルとインナパネルの下面に接合されており、サイドフレームの屈曲部は、前輪近傍で後側下方に向けて屈曲しており、キャブマウントブラケットは、屈曲部にあるインナパネルの下面を支持するようになっていること特徴とする。
このように構成された本発明によれば、キャブマウントブラケットの延設部分によってインナパネルの下面を支持することができ、これによりアウタパネルとインナパネルを接合して形成された閉断面の変形を防止することができる。また、このように構成された本発明によれば、キャブマウントブラケットを上側部材上側部材と下側部材の２つの部材で形成するため、キャブマウントブラケットを屈曲部に設けるときに、キャブマウントブラケットの位置合わせを容易に行うことができる。さらに、このような構成によれば、屈曲部にあるインナパネルの下面を支持することによって、キャブマウントブラケットを用いて屈曲部の下面が変形するのを防止することができる。

また、本発明において、好ましくは、キャブマウントブラケットの下側部材の延設部分は、車両前後方向のそれぞれの端部に設けられ、車幅方向に延び且つ下方に突出して形成された一対の突部を備える。
このように構成された本発明によれば、車幅方向に延び且つ下方に突出した突部を設けることによって、延設部分の車幅方向の剛性を高めることができる。

また、本発明において、好ましくは、キャブマウントブラケットの下側部材の車幅方向外側端部分の車両前後方向垂直断面は、上方に開口したコ字形状とされ、上側部材の車両前後方向垂直断面は、下側部材の開口上に架設されて下側部材と閉断面を形成するように下方に開口した略コ字形状とされ、さらに上側部材は、下側部材の車幅方向外側端部分から延設部分にかけて車幅方向に延びるようになっている。
このような構成によれば、下側部材の車幅方向外側端部分、及び上側部材によって閉断面を形成することができ、これにより、キャブマウントブラケットの車両前後方向の剛性を確保することができる。

また、本発明において、好ましくは、キャブマウントブラケットの延設部分の幅が車幅方向内方に向かって狭まるように形成され、さらに、車幅方向に延びて前記一対のサイドフレームを連結するクロスメンバを備え、このクロスメンバが、キャブマウントブラケットの延設部分の車幅方向内側端部を跨いでインナパネルの下面に接合されている。
このような構成によれば、延設部分の車幅方向内方の幅を狭めることによって、クロスメンバを取り付けるための領域を確保することができる。そしてこれにより、クロスメンバをインナパネルの下面にしっかりと固定することができ、クロスメンバによってフレーム構造の剛性をさらに高めることができる。

また、本発明において、好ましくは、キャブマウントブラケットの下側部材の車幅方向外側端部は、上側部材の車幅方向外側端部よりも車幅方向内側に位置し、車幅方向内方に湾曲したＵ字形状に切り欠かれて形成されている。
この構成によれば、上側部材から下側部材の車幅方向外側端部に伝達された力を分散させることができ、さらに下側部材の車幅方向の長さを短くすることができる。

このように本発明によれば、自動車の前突時にサイドフレームの車幅方向断面のせん断変形を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による自動車のフレーム構造について説明する。図１は、本発明の実施形態による自動車のフレーム構造を示す側面図であり、図２は、本実施形態による自動車のフレーム構造を示す平面図であり、図３は、サイドフレームの車幅方向断面を示す断面図である。尚、本実施形態では、自動車としてキャブトラックを例に挙げて説明をするが、本発明にかかる自動車のフレーム構造は、キャブトラック以外の自動車に適用することも可能である。

まず、図１及び図２に示すように、キャブトラック１は、エンジンルーム３、及び車室５を含むキャビン７と、キャビン７の車両前後方向後方にある荷台９とを備え、このキャビン７及び荷台９は、所定のラダーフレーム１１に取り付けられている。このラダーフレーム１１は、所定の間隔を隔てて設けられた２本のサイドフレーム１３を、複数のクロスメンバ１５で連結して構成される。

サイドフレーム１３は、前輪２１の車両前方から後輪２３の車両後方まで車両前後方向に延び、その軸線に沿ってサスペンションタワー２５と、サスペンションタワー２５の前後に設けられたサスペンションアーム取付用ブラケット２７と、キャビン７を支持するためのキャブマウントブラケット２９，３１，３３と、荷台９を支持するための荷台マウントブラケット３５，３７とが設けられている。このサイドフレーム１３は、前輪２１近傍に、所定の方向に屈曲した屈曲部４１を有する。この屈曲部４１は、サイドフレーム１３を車両前後方向の軸線に対して傾斜させて形成されている。具体的には、サイドフレーム１３は、屈曲部４１において車両の前方から後方に向かって車幅方向外方に傾斜し、且つ下方に傾斜している。これにより、車室５下側のサイドフレーム１３間の幅が、前輪の位置でのサイドフレーム１３間の幅よりも広く、且つ車室５下側のサイドフレーム１３の高さ位置が、前輪２１の位置でのサイドフレーム１３の高さ位置よりも低くなっている。これにより、サイドフレーム１３によって安定してキャビン７を支持することができ、且つ車室５の高さを確保することができるようになっている。

次に、図３に示すように、サイドフレーム１３は、車幅方向内方に開口したコ字状断面のアウタパネル５１と、車幅方向外方に開口したコ字状断面のインナパネル５３とを有する。そしてサイドフレーム１３は、アウタパネル５１とインナパネル５３の一部が重複するよう両者を接合して形成されており、閉断面を形成するようになっている。また、インナパネル５３の内壁には、車両前後方向に延びるレインフォースメント５５，５７が取り付けられている。このレインフォースメント５５，５７は、インナパネル５３の内壁に取り付けられており、サイドフレーム１３の車幅方向の曲げ剛性を高めるようになっている。

また、サイドフレーム１３の車両前側及び中央部には、キャビン７をサイドフレーム１３に取り付けるための複数対のキャブマウントブラケット２９，３１，３３が接合されており（図２参照）、これらキャブマウントブラケット２９，３１，３３は、前輪２１よりも車両前側、屈曲部４１、及び車室５よりも車両後側にそれぞれ設けられている。本実施形態にかかる自動車のフレーム構造は、屈曲部４１に設けられたキャブマウントブラケット３１によってサイドフレーム１３のせん断変形を防止するものであり、以下では、屈曲部４１に設けられたキャブマウントブラケット３１の構成について詳細に説明をする。

図４は本発明の実施形態にかかる自動車のフレーム構造の車両前方の底面図であり、図５は図４のＡ−Ａ´断面を下側から見た断面斜視図である。また、図６は車幅方向外方から見たキャブマウントブラケット３１の側面図であり、図７はキャブマウントブラケット３１の底面図であり、図８は自動車のフレーム構造の車両前方の底面図である。
先ず、図４及び図５に示すように、キャブマウントブラケット３１は、車両前後方向に延びるサイドフレーム１３の前部に接合されており、その車両後方には、クロスメンバ１５が設けられている。

次に、図６から図８に示すように、キャブマウントブラケット３１は、その上部がアウタパネル５１の車幅方向外側の側面５１ａに固定されて、車幅方向外方に延びるようになっている。さらにキャブマウントブラケット３１は、その下部に車幅方向内方に延びる延設部分６１を有する。そして、この延設部分６１は、インナパネル５３の下面５３ａに固定されており、キャブマウントブラケット３１は、アウタパネル５１の側面５１ａとインナパネル５３の下面を連結して、インナパネル５３を下側から支持するようになっている。そしてこのキャブマウントブラケット３１は、上側部材６３と、下側部材６５を互いに接合して形成されており、キャブマウントブラケット３１を複数の部材で形成することにより、キャブマウントブラケット３１を屈曲部４１に取り付けるときの位置合わせを容易にすることができる。

上側部材６３は、車幅方向外方から見たときに下方に開口した略コ字形状を有する。そして、この上側部材６３の車幅方向内方側端部６３ａも同様に略コ字形状断面を有し、アウタパネル５１の側面５１ａに固定される。そして上側部材６３は、アウタパネル５１の側面５１ａから、車幅方向外方に延びる。そして、上側部材６３の車幅方向中央部には水平面６３ｂが形成されている。この水平面６３ｂには、キャビン７を取り付けるときに使用するブッシュ（図示せず）が挿入される穴６３ｃが設けられている。

下側部材６５は、車幅方向内方に延びる延設部分６１と、この延設部分６１よりも車幅方向外方に形成され上側部材６１と接合されるようになっている外方端部分６７とによって構成される。
延設部分６１は、アウタパネル５１の側面５１ａ付近から、インナパネル５３の下面５３ａまで延びており、アウタパネル５１の下面５１ｂ、及びインナパネル５３の下面５３ａと接合されている。また、延設部分６１は、その車両前後方向のそれぞれの端部に、一対の突部７１を備える。この突部７１は、下方に突出しており、延設部分６１の車幅方向内側端部まで延びている。このように延設部分６１に突部７１を設けることにより、延設部分６１の車幅方向の屈曲強度が増す。また、突部７１の間には、突部７１によって規定され車幅方向に延びる溝７３が形成されており、この溝７３の底部から突部表面までの距離は、車幅方向内方に向かって長くなるようになっている。
また、外方端部分６７の車両前後方向垂直断面は、上方に開口したコ字形状とされ、アウタパネル５１の側面５１ａ付近から、車幅方向外方に向かって延びており、その端部６７ａが、上側部材６３の車幅方向外側端部６３ｄよりも車幅方向内側に位置する。また、外方端部分６７の車両前後方向の壁部６７ｂ，６７ｃは、それぞれ上側部材６３の車両前後方向内壁６３ｅ，６３ｆに接合されており、上側部材６３と外方端部分６７は、閉断面を形成するようになっている。また、外方端部分６７の車幅方向外方の端部６７ａは、車幅方向内方に湾曲したＵ字形状に切り欠かれている。端部６７ａをＵ字形状とするとともに溝７３の底部から突部７１頂部までの距離を外方に向けて短くすることにより、ブッシュの装着を容易としつつ、上側部材６３から端部６７ａの前後方向に伝達された力を分散させることができる。

次に、図７及び図８に示すように、上記のようなキャブマウントブラケット３１は、その上部にある上側部材６３が、アウタパネル５１の側面５１ａに接合され、その下部にある下側部材６５が、車幅方向内方に延びてアウタパネル５１の下面５１ｂ、及びインナパネル５３の下面５３ａに接合される。そして図７及び図８は、キャブマウントブラケット３１が屈曲部４１の下面に接合されおり、その車両後方には、車幅方向内方に延びるクロスメンバ１５が設けられているのを示している。キャブマウントブラケット３１の接合位置は、屈曲部４１及びキャビン７の車室５の位置を考慮して決定される。すなわち上述のように屈曲部４１は、車室５の高さを確保するために設けられているので、車室５の前部は屈曲部４１の周辺に位置するようになる。そしてこのキャブマウントブラケット３１は、車室５の前部を支持するような位置に配置され、図７に示すように屈曲部４１に設けられてもよく、又は車室５の前部の位置に応じて屈曲部４１の車両前後方向の位置に設けられてもよい。

次に、図９、及び図１０を参照して、本発明の実施形態による自動車のフレーム構造の作用を説明する。ここで、図９は、従来の自動車のフレーム構造のサイドフレーム１０１及びこのサイドフレーム１０１の屈曲部に取り付けられたキャブマウントブラケット１０３を示す車幅方向断面図であり、図１０は、本実施形態にかかる自動車のフレーム構造の車幅方向断面図である。

図９の状態（ａ）は、既存のフレーム構造のサイドフレーム１０１の通常の状態を示す。そしてこのフレーム構造の自動車が前突すると、サイドフレーム１０１の車両前後方向に圧縮力が作用する。そしてサイドフレーム１０１が圧縮されると、インナパネル１０５とアウタパネル１０７を接合して形成されている閉断面にせん断力が発生する。そしてこのときインナパネル１０５とアウタパネル１０７の接合部周辺に応力が集中して、図９の状態（ｂ）に示すように、インナパネル１０５とアウタパネル１０７を接合して形成された閉断面がねじれ、インナパネル１０５が下方に歪むように変形する。

次に、図１０に示すように、本実施形態にかかる自動車のフレーム構造では、インナパネル５３とアウタパネル５１によって形成されている閉断面にせん断力が発生して、インナパネル５３が下方に変形しようとしても、インナパネル５３の下面５３ａのアウタパネル５１との接合部位よりも車幅方向内側の部位が、下側部材６５によって支持されているため、閉断面の変形が抑制される。そして、下側部材６５は、アウタパネル５１の下面５１ｂ、及び上側部材６３を介してアウタパネル５１の側面５１ａに連結されているため、インナパネル５３によって下方に押されても、下側部材６５の脱落を抑制できる。また、下側部材６５がインナパネル５３の下面５３ａによって下方に押されても、下側部材６５の延設部分６１に突部７１が設けられているため、下側部材６５が車幅方向に対してせん断変形するのを抑制できるようになっている。

尚、本実施形態では、キャブマウントブラケット３１は、屈曲部４１周辺に設けられることとしたが、キャブマウントブラケット３１の接合位置を、以下のようにすることで、更にサイドフレーム１３の変形を防止することができる。

図１１は、本実施形態にかかる自動車のフレーム構造の屈曲部４１周辺を車幅方向外側から見た側面図である。図１１に示すように、キャブマウントブラケット３１の車両前方側端部が、サイドフレーム１３の屈曲点Ｆよりも車両前方でサイドフレーム１３に接合されていることが好ましい。ここでいう屈曲点Ｆとは、車両後方に向けて下側に傾斜したサイドフレーム１３の下面が平坦になる箇所である。

このキャブマウントブラケット３１が屈曲点Ｆよりも車両前方に位置するようなフレーム構造によれば、自動車の前突時に前輪２１が後方に押されると、この前輪２１がその車両後方に設けられたキャブマウントブラケット３１に接触し、キャブマウントブラケット３１も車両後方に押される。そしてキャブマウントブラケット３１が車両後方に押されると、サイドフレーム１３の屈曲点Ｆよりも前方にあるキャブマウントブラケット３１の車両前方側端部が、インナパネル５３の下面５３ａを押し上げることとなる。そしてキャブマウントブラケット３１がインナパネル５３の下面５３ａを押し上げることにより、サイドフレーム１３のせん断変形をさらに抑制することができる。

次に、本発明の実施形態にかかる自動車のフレーム構造の変形例について、図１２乃至図１４を参照して説明する。ここで、図１２は、変形例にかかるキャブマウントブラケットの底面図である。

図１２に示すように、キャブマウントブラケット８１の延設部分８３の幅は、車幅方向内方に向かって狭まるようになっており、同様に突部８５もキャブマウントブラケット８１の内側に曲がって延びるようになっている。これにより、キャブマウントブラケット８１の車幅方向内側端部８１ａの車両前後方向の長さは、中央部の車両前後方向の長さよりも短くなる。

図１３は、変形例にかかる自動車のフレーム構造の車両前方の底面図であり、さらに図１４は、図１３のＢ−Ｂ´断面を下側からみた断面斜視図である。図１３及び図１４に示すように、上述のキャブマウントブラケット８１は、屈曲部４１周辺のサイドフレーム１３の下面にそれぞれ設けられている。そしてサイドフレーム１３の間には、これらサイドフレーム１３を連結するクロスメンバ９１が設けられている。

クロスメンバ９１は、車幅方向端部にそれぞれ、切り欠き部９３を備えており、インナパネル１３の下面に接合されたときに、キャブマウントブラケット８１の車幅方向内側端部８１ａを跨ぐようになっている。そしてキャブマウントブラケット８１がインナパネル５３の下面に取り付けられたときに、キャブマウントブラケット８１の車幅方向内側端部８１ａが、クロスメンバ９１の切り欠き部９３に配置されるようになり、キャブマウントブラケット８１とクロスメンバが重ならないようになっている。

このように、キャブマウントブラケット８１の車幅方向内側端部８１ａの車両前後方向の長さを短くし、且つクロスメンバ９１の端部に切り欠き部９３を設けることによって、キャブマウントブラケット８１が設けられている屈曲部４１周辺にクロスメンバ９１を容易に配置して、屈曲部４１の強度を補強することができる。

本発明の実施形態による自動車のフレーム構造を示す側面図である。 本発明の実施形態による自動車のフレーム構造を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるサイドフレームの車幅方向断面を示す断面図である。 本発明の実施形態による自動車のフレーム構造の車両前方の底面図である。 図４のＡ−Ａ´断面を下側からみた断面斜視図である。 本発明の実施形態における車両前方から見たキャブマウントブラケットの正面図である。 本発明の実施形態における車幅方向外方から見たキャブマウントブラケットの側面図である。 本発明の実施形態におけるキャブマウントブラケットの底面図である。 従来の自動車のフレーム構造のサイドフレーム及びこのサイドフレームの屈曲部に取り付けられたキャブマウントブラケットを示す車幅方向断面図である。 本発明の実施形態による自動車のフレーム構造の車幅方向断面図である。 本発明の実施形態による自動車のフレーム構造の屈曲部周辺を車幅方向外側から見た側面図である。 本発明の実施形態の変形例によるキャブマウントブラケットの底面図である。 本発明の実施形態の変形例による自動車のフレーム構造の車両前方の底面図である。 図１３のＢ−Ｂ´断面を下側からみた断面斜視図である。

符号の説明

７ キャビン
１３ サイドフレーム
３１，８１ キャブマウントブラケット
４１ 屈曲部
５１ アウタパネル
５３ インナパネル
６１ 延設部分
６３ 上側部材
６５ 下側部材
７１ 突部
９１ クロスメンバ

Claims (5)

1. 車幅方向に離間して車両前後方向に延びる一対のサイドフレームであって、車幅方向内方に開口したコ字状断面のアウタパネルと車幅方向外方に開口したコ字状断面のインナパネルとを接合して形成された閉断面を有するサイドフレームと、
   前記サイドフレームの前部の車幅方向外側に設けられキャビンを支持するキャブマウントブラケットとを有し、
   前記キャブマウントブラケットは、その上部が前記アウタパネルの側面に接合され車幅方向外方に延び、その下部が前記アウタパネルの側面よりも車幅方向内方に延びた延設部分を有しこの延設部分が前記インナパネルの下面に接合されており、
   前記サイドフレームは、前記キャブマウントブラケット周辺で車幅方向又は上下方向の少なくとも一方に傾斜するように屈曲する屈曲部を備え、
   前記キャブマウントブラケットは、その上部が前記アウタパネルの側面に接合された上側部材、その下部が車幅方向内側に延設部分が設けられた下側部材として形成され、これらの上側部材と下側部材とが接合されて形成されると共に、この延設部分が前記アウタパネルとインナパネルの下面に接合されており、
   前記サイドフレームの屈曲部は、前輪近傍で後側下方に向けて屈曲しており、
   前記キャブマウントブラケットは、前記屈曲部にある前記インナパネルの下面を支持するようになっていること特徴とする自動車のフレーム構造。
2. 前記キャブマウントブラケットの下側部材の延設部分は、車両前後方向のそれぞれの端部に設けられ、車幅方向に延び且つ下方に突出して形成された一対の突部を備える請求項１に記載の自動車のフレーム構造。
3. 前記キャブマウントブラケットの下側部材の車幅方向外側端部分の車両前後方向垂直断面は、上方に開口した略コ字形状とされ、
   前記上側部材の車両前後方向垂直断面は、下側部材の開口上に架設されて前記下側部材と閉断面を形成するように下方に開口したコ字形状とされ、
   さらに前記上側部材は、前記下側部材の車幅方向外側端部分から前記延設部分にかけて車幅方向に延びるようになっている請求項１又は請求項２に記載の自動車のフレーム構造。
4. 前記キャブマウントブラケットの延設部分の幅が車幅方向内方に向かって狭まるように形成され、
   さらに、車幅方向に延びて前記一対のサイドフレームを連結するクロスメンバを備え、このクロスメンバが、前記キャブマウントブラケットの延設部分の車幅方向内側端部を跨いで前記インナパネルの下面に接合されている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の自動車のフレーム構造。
5. 前記キャブマウントブラケットの下側部材の車幅方向外側端部は、前記上側部材の車幅方向外側端部よりも車幅方向内側に位置し、車幅方向内方に湾曲したＵ字形状に切り欠かれて形成されている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の自動車のフレーム構造。

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