JP5965428B2 - トレーラヒッチ構造 - Google Patents

Description

本発明は、後面衝突時の衝撃荷重を効率よく吸収できるようにしたトレーラヒッチ構造に関する。

従来、自動車等の車両の後部にトレーラヒッチを取付け、キャンプ用トレーラや小型ボート等を搭載するトレーラ等を牽引することができるようにしたものが知られている。多くの場合、トレーラヒッチは、車幅方向左右に設けられて車体後部側へ延出する剛性の高い、リヤサイドフレーム（リヤサイドメンバとも言う）に直接連結されている。

そのため、トレーラヒッチは、両側に、リヤサイドフレームの後端面に固定する固定プレートを有し、この固定プレート間がクロスメンバで連結され、このクロスメンバの中にヒッチボールを支持するヒッチ支持アームが固定されている構造を有している。

このヒッチ支持アームは、固定プレートをリヤサイドフレームの後端面に固定した状態では、このリヤサイドフレームに対して下方へオフセットされると共に車体後方へ突出される。

従って、車両が後面衝突した場合、最初に、このヒッチアームに衝撃荷重が印加される。その際、このヒッチアームはリヤサイドフレームに対して下方にオフセットされているため、この衝撃荷重によりヒッチ取り付けアームを介して固定プレートには下方へ回転させようとする大きな曲げモーメントが発生し、このモーメント荷重によりリヤサイドフレームは、固定プレートよりも前方で屈曲変形され易くなる。その結果、このリヤフレームによる効率的な衝撃吸収が阻害されてしまう。

この対策として、例えば、特許文献１（特開２００９−２６２６６０号公報）には、リヤサイドフレームの後端に折れ促進部材を固設し、一方、このリヤサイドフレームの後端面に固定されるトレーラヒッチには、この折れ促進部材の後方に所定間隔を開けて対設する当接部を設け、又、リヤサイドフレームの中途にはビードにて脆弱部を形成した技術が開示されている。

この文献に開示されている技術によれば、後面衝突の際には、この折れ促進部材の挙動によって、先ず、リヤサイドフレームの、脆弱部よりも後端側を屈曲変形させて衝撃を吸収し、次いで、この脆弱部よりも前部側を屈曲変形させて衝撃を吸収するようにしている。

特開２００９−２６２６６０号公報

上述した文献に開示されている技術では、リヤサイドフレームの中途に脆弱部を形成し、この脆弱部の前後でリヤサイドフレームを二段階に屈曲変形させることで、衝撃を吸収するようにしている。

しかし、トレーラヒッチはリヤサイドフレームに対して下方にオフセットしているので、後面衝突時、トレーラヒッチに前後方向のモーメントが発生し、このモーメント荷重によりリヤサイドフレームは脆弱部を起点に屈曲変形されるが、リヤサイドフレームの中途を単に屈曲変形させただけでは、後面衝突時の衝撃荷重を効率よく吸収することはできない。

又、上述した文献では、後面衝突時の衝突荷重を、リヤサイドフレームを脆弱部の前後で二段階に屈曲変形させることで吸収する構造であるため、屈曲変形する領域をリヤサイドフレームに対し比較的長く確保する必要がある。

従って、例えば、エンジン−電気ハイブリッド車や電気自動車のように、多数のリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を、リヤフロアパネルの下側であって、リヤサイドフレームの間に搭載することで、重心位置を低くして走行性能などを確保している車両では、このバッテリが、車両を構成する各部品中で、堅牢で且つ比較的重量物であることから、後面衝突時の衝撃を吸収するためのスペースを上述した文献に開示されているように、リヤサイドフレームに比較的長く確保することができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、後面衝突時の衝撃をリヤサイドフレーム後部の短いスパンで効率よく吸収させることのできるトレーラヒッチ構造を提供することを目的とする。

本発明は、車体幅方向両側に配設されて車体の前後方向に沿って延在するリヤフレームと、前記リヤフレームに連結されたトレーラヒッチとを備え、前記トレーラヒッチは、前記両リヤフレームに固定されている一対の固定部材と、前記両固定部材間を連結するクロスメンバと、前記クロスメンバに固定されたヒッチ支持部とを有するトレーラヒッチ構造において、前記リヤフレームの後部に固定ブラケットが固設され、前記固定ブラケットは、前記リヤフレームの底部に固定される固定部本体と前記固定部本体に対して上方へオフセットされた状態で後方へ延在されて前記固定部材を前記車体の前後方向へ揺動自在に支持するアーム部とを有し、前記アーム部の下方が衝撃吸収領域に設定されており、前記ヒッチ支持部に設けた車体後方へ延出するヒッチアーム部がリヤフレームの底部よりも下方にオフセットされている。

本発明によれば、リヤフレームの後部に固定した固定ブラケットにて、固定部材を車体の前後方向へ揺動自在に支持するようにしたので、後面衝突時、トレーラヒッチは固定ブラケットに支持された状態で車体前方へ揺動するため、リヤフレームが固定ブラケットよりも前方で屈曲してしまうことがなく、従って、リヤフレーム後部の短いスパンで後面衝突時の衝撃を効率よく吸収させることができる。

第１実施形態によるトレーラヒッチの斜視図 同、トレーラヒッチの平面図 同、トレーラヒッチの概略側面図 同、後面衝突時の図３相当の概略側面図 第２実施形態によるトレーラヒッチの斜視図 同、トレーラヒッチの断面側面図 同、後面衝突時の図６相当の断面側面図 第３実施形態によるトレーラヒッチの断面側面図 同、後面衝突時の図６相当の断面側面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１〜図４に本発明の第１実施形態を示す。図中の符号１はトレーラヒッチである。尚、各図において、トレーラヒッチ１の前後左右の方向は、これを連結する車体の前後左右に対応する呼称とする。

図１、図２に示すように、このトレーラヒッチ１は、車体後部の車幅方向左右に設けられているリヤフレームとしてのリヤサイドフレーム２の後端面に固設されている。このリヤサイドフレーム２は上面を開口するハット形断面に形成されており、その上面にリヤフロアパネル（図示せず）が溶接されている。尚、エンジン−電気ハイブリッド車や電気自動車では、この両サイドフレーム２間のリヤフロアパネル下側に、比較的重量物であって堅牢なバッテリモジュールを含む電機部品が配設されている。

又、リヤサイドフレーム２の軸方向後端部には、所定長さの衝撃吸収（ＥＡ：Energy Absorption）領域Ｃが設定されている。このＥＡ領域Ｃは、後面衝突時にトレーラヒッチ１からの衝撃荷重を受けた際に、軸方向へ圧潰（複数回の座屈変形）させることにより衝撃荷重を吸収する領域である。このＥＡ領域Ｃは、例えば、このＥＡ領域Ｃよりも前方のリヤサイドフレーム２に対しエクステンション（ＥＡ材）を溶接などで接合して形成しても良いが、リヤサイドフレーム２自体を加工して形成しても良い。リヤサイドフレーム２自体を加工してＥＡ領域Ｃを形成する場合、例えば、ＥＡ領域Ｃの範囲で後端側から前方へ蛇腹部を形成する。この蛇腹部は座屈の起点となる凹凸を形成するものであり、凹凸は波形やビードにより形成する。

一方、トレーラヒッチ１はリヤサイドフレーム２の後端面に曲げ形成されているフランジに締結固定される固定プレート３を左右に有し、この両固定プレート３の後面に支持ブラケット４が突設されている。尚、この固定プレート３と支持ブラケット４とで、本発明の固定部材が構成されている。

この支持ブラケット４は矩形断面の筒状に形成されており、この支持ブラケット４間がクロスメンバ５で連結されている。又、このクロスメンバ５の幅方向の中央、すなわち、車体後部に取付けた際の車幅方向中央に位置する部位に、ヒッチ支持部としてのヒッチボール支持部６が固設されている。

このヒッチボール支持部６は、クロスメンバ５の中央から下方へ延出するステー部６ａと、このステー部６ａの底部から後方へ突出するヒッチアーム部６ｂとを有し、このヒッチアーム部６ｂの後端部上に、上部にヒッチボール６ｄを固設するヒッチボール支持軸６ｃが立設されている。尚、車体後部からは、このヒッチアーム部６ｂのヒッチボール６ｄを支持する後端部が突出されている。

一方、図２、図３に示すように、固定プレート３の前面には、ヒンジブラケット１１が水平に突設されており、このヒンジブラケット１１に固定ブラケット１２が連結されている。この固定ブラケット１２は固定部本体１２ａと、この固定部本体１２ａの後端から斜め上方へ傾斜した状態で延出するアーム部としてのヒンジアーム部１２ｂとを有し、このヒンジアーム部１２ｂの上端に、ヒンジブラケット１１がヒンジピン１３を介して車体の前後方向へ揺動自在に軸支されている。このヒンジブラケット１１、固定ブラケット１２、及びヒンジピン１３は、ＥＡ領域Ｃが圧潰される際の衝撃荷重を受けても変形することのない充分な剛性を有している。

又、この固定ブラケット１２の固定部本体１２ａは、リヤサイドフレーム２内の底部にボルト締めされて固定されており、上述したＥＡ領域Ｃは、固定ブラケット１２に形成されているヒンジアーム部１２ｂの延出領域内に設定されている。換言すれば、予め設定されたＥＡ領域Ｃに合わせてヒンジアーム部１２ｂの水平方向の長さが設定されている。又、ヒンジブラケット１１とヒンジアーム部１２ｂとを軸支するヒンジピン１３の軸芯から固定ブラケット１２の底部までの高さｈは、図４に示すように、トレーラヒッチ１のヒッチアーム部６ｂに対して後面衝突による衝撃荷重Ｆが印加された際に、ヒンジピン１３を中心に回転してＥＡ領域Ｃを充分に圧潰させることのできるリヤサイドフレーム２の底面からのオフセット高さに設定されている。

次に、このように構成されたトレーラヒッチ１が後面衝突を受けた際の挙動について説明する。車体後部の車幅方向中央からは、図１、図２に示すように、トレーラヒッチ１のヒッチボール支持部６に設けたヒッチアーム部６ｂの後部が突出されており、その後端にヒッチボール６ｄが立設されている。

ヒッチアーム部６ｂは、クロスメンバ５の両端を、支持ブラケット４を介して固設する固定プレート３に対して下方へオフセットされているため、ヒッチアーム部６ｂの後端に対し、後方から衝撃荷重Ｆが印加されると、このヒッチアーム部６ｂの後端には、車体前方であって斜め下方へ揺動させようとする荷重が作用する。

その際、固定プレート３には下方へ押圧する荷重が発生するが、この固定プレート３の前面に形成されているヒンジブラケット１１は、ヒンジピン１３を介して、リヤサイドフレーム２の底面に固定されている固定ブラケット１２の固定部本体１２ａから後方へ延出するヒンジアーム部１２ｂの先端に支持されているため、この固定プレート３には、リヤサイドフレーム２の底面から高さｈだけ上方にオフセットされているヒンジピン１３を中心とする回転モーメントが発生する。その結果、固定プレート３に連結されている支持ブラケット４、クロスメンバ５、ヒッチボール支持部６には、図４の時計回り方向のモーメント荷重が発生する。

そして、この回転モーメントによりリヤサイドフレーム２の後部に設けられているＥＡ領域Ｃには、ヒンジピン１３を支点として、上部には後方への引張荷重が発生し、下部には前方への圧縮荷重が発生する。その結果、ＥＡ領域Ｃの上部は、その後端面に曲げ形成されて、固定プレート３を締結固定しているフランジが後方へ屈曲し、下部は圧潰されて、衝撃荷重が吸収される。従って、リヤサイドフレーム２全体に大きな曲げモーメントが発生せず、リヤサイドフレーム２がＥＡ領域Ｃよりも前方で屈曲変形されてしまうことはない。

このように、本実施形態では、リヤサイドフレーム２の後端面に固設されているトレーラヒッチ１の固定プレート３が、その前面に形成したヒンジブラケット１１にてヒンジピン１３を介して、リヤサイドフレーム２の底面から所定高さｈの位置で支持されているため、ヒッチアーム部６ｂの後端に後面衝突時の衝撃荷重が印加されても、固定プレート３の回転モーメントによりＥＡ領域Ｃを圧潰させて衝撃を効率よく吸収するようにしたので、リヤサイドフレーム２のＥＡ領域Ｃよりも前方で屈曲変形されることが無い。

又、後面衝突時の衝撃をリヤサイドフレーム２の後部の短いスパンで吸収することができるので、エンジン−電気ハイブリッド車や電気自動車等のように、リヤサイドフレーム２の間であって、リヤパネル下側に、比較的重量で、且つ堅牢な部材であるバッテリモジュール等が搭載されている場合であっても、これらの部品に損傷を与えることが無く、有効に保護することができる。

［第２実施形態］
図５〜図７に本発明の第２実施形態を示す。上述した第１実施形態では、リヤサイドフレーム２の軸方向後端部にＥＡ領域Ｃを設定して衝撃を吸収するようにしたが、本実施形態によるトレーラヒッチ２１は、リヤサイドフレーム２の外部にＥＡステー２３を配設し、このＥＡステー２３を圧潰させることで衝撃を吸収するようにしたものである。尚、第１実施形態と同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を簡略化する。

すなわち、本実施形態では、リヤサイドフレーム２の後端に固定されている固定プレート３の後面に固設されている支持ブラケット４は、固定プレート３の下端部よりも下方へ延在されており、その固定プレート３の前面下部とリヤサイドフレーム２の後部下面との間にＥＡステー２３が筋交い状に配設されて固定されている。

又、リヤサイドフレーム２の後端部底面に固定部本体２２ａを固定する固定ブラケット２２は、後方へ延在するヒンジアーム部２２ｂを固定部本体２２ａよりも上方へオフセットさせた略クランク状に形成されている。更に、このヒンジアーム部２２ｂの後端部が固定プレート３を貫通して、矩形断面の筒状に形成された支持ブラケット４内に突出されている。

この支持ブラケット４の上部両側にはヒンジブラケット１１が固設されており（図５参照）、図６に示すように支持ブラケット４の先端部がヒンジブラケット１１にヒンジピン１３を介して回動自在に支持されている。又、この支持ブラケット４の下部対向面間が、中央にヒッチボール支持部６を固設するクロスメンバ５を介して連結されている。

このような構成では、ヒッチアーム部６ｂの後端に対し、後方から衝撃荷重Ｆが印加されると、このヒッチアーム部６ｂの後端に車体前方であって斜め下方へ揺動させようとする荷重が作用し、この揺動荷重が、クロスメンバ５を介して、その両端に固設されている支持ブラケット４に伝達される。

すると、この支持ブラケット４は、図７に示すように、ヒンジピン１３を中心として、同図の紙面視において時計回り方向回転し、この支持ブラケット４の全面下部とリヤサイドフレーム２の底部とを連結するＥＡステー２３を、略軸方向へ押圧する。このヒンジピン１３は、ＥＡステー２３の後端よりも後方へ突出された位置で支持ブラケット４を支持しているため、ＥＡステー２３を圧潰変形させるに充分なストローク（ＥＡストローク）を確保することができる。その結果、衝撃荷重Ｆを効率よく吸収させることができる。

このように、本実施形態では、主に、ＥＡステー２３の圧潰変形により衝撃荷重Ｆの衝撃を吸収するようにしたので、上述した第１実施形態の効果に加えて、既存のリヤサイドフレーム２に対し、容易に後付けすることが可能となり、高い汎用性を得ることができる。更に、ＥＡストロークは、外部に取付けたＥＡステー２３によって設定することができるため、設計の自由度を増し、より的確な衝撃吸収性能を発揮させることができる。

［第３実施形態］
図８、図９に本発明の第３実施形態を示す。上述した第２実施形態では、衝撃荷重Ｆを、主に外付けのＥＡステー２３の圧潰変形によって吸収させるようにしたが、本実施形態によるトレーラヒッチ３１は、固定ブラケット２２の固定部本体２２ａとリヤサイドフレーム２の後端との間にＥＡ領域Ｃを設定したものである。従って、本実施形態では、ＥＡステー２３が不要となる。このＥＡ領域は、前述した第１実施形態と同様、エクステンション（ＥＡ材）を用いたり、リヤサイドフレーム２自体の加工により形成されている。

このような構成では、ヒッチアーム部６ｂの後端に対し、後方から衝撃荷重Ｆが印加ると、このヒッチアーム部６ｂの後端に車体前方であって斜め下方へ揺動させようとする荷重が作用し、この揺動荷重が、クロスメンバ５を介して、その両端に固設されている支持ブラケット４に伝達される。

すると、この支持ブラケット４は、図９に示すように、ヒンジピン１３を中心として、同図の紙面視において時計回り方向回転し、支持ブラケット４がリヤサイドフレーム２の底部側を圧潰変形させる。そして、このリヤサイドフレーム２の底部側の圧潰変形により、衝撃荷重Ｆが吸収される。

このように、本実施形態では、ヒンジピン１３が、ＥＡステー２３の後端よりも後方へ突出された位置で支持ブラケット４を支持しているため、上述した第１実施形態に比し、ＥＡステー２３を圧潰変形させるに充分なストローク（ＥＡストーロク）を確保することができる。又、ＥＡステー２３が不要であるため、上述した第２実施形態に比し、構造の簡素化を実現することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば各実施形態において、固定プレート３を、この固定プレート３の揺動を許容する荷重規制部材を介してヒンジアーム部１２ｂ（或いは２２ｂ）に連結するようにしても良い。この荷重規制部材は、例えば、シェアピンであり、予め設定した荷重以上の荷重が固定プレート３に作用した場合、シェアピンを破断させて揺動させる。こうすることで、例えば、急ブレーキを働かせた際に牽引対象物側から慣性荷重を受けても容易に支持ブラケット４が揺動することがなく、高い耐久性、および信頼性を得ることができる。又、この場合、シェアピンに変えて、ヒンジピン１３にてヒンジブラケット１１とヒンジアーム部１２ｂ（或いは２２ｂ）とをカシメて、所定以上の荷重で揺動を許容するようにしても良い。

１，２１．３１…トレーラヒッチ、
２…リヤサイドフレーム、
３…固定プレート、
４…支持ブラケット、
５…クロスメンバ、
６…ヒッチボール支持部、
６ａ…ステー部、
６ｂ…ヒッチアーム部、
６ｃ…ヒッチボール支持軸、
６ｄ…ヒッチボール、
１１…ヒンジブラケット、
１２，２２…固定ブラケット、
１２ａ，２２ａ…固定部本体、
１２ｂ，２２ｂ…ヒンジアーム部、
１３…ヒンジピン、
２３…ＥＡステー、
Ｃ…ＥＡ領域、
Ｆ…衝撃荷重

Claims (4)

1. 車体幅方向両側に配設されて車体の前後方向に沿って延在するリヤフレームと、前記リヤフレームに連結されたトレーラヒッチとを備え、
   前記トレーラヒッチは、前記両リヤフレームに固定されている一対の固定部材と、前記両固定部材間を連結するクロスメンバと、前記クロスメンバに固定されたヒッチ支持部とを有するトレーラヒッチ構造において、
   前記リヤフレームの後部に固定ブラケットが固設され、
   前記固定ブラケットは、前記リヤフレームの底部に固定される固定部本体と前記固定部本体に対して上方へオフセットされた状態で後方へ延在されて前記固定部材を前記車体の前後方向へ揺動自在に支持するアーム部とを有し、
   前記アーム部の下方が衝撃吸収領域に設定されており、
   前記ヒッチ支持部に設けた車体後方へ延出するヒッチアーム部がリヤフレームの底部よりも下方にオフセットされている
   ことを特徴とするトレーラヒッチ構造。
2. 前記衝撃吸収領域は、前記リヤフレームに設定されている
   ことを特徴とする請求項１記載のトレーラヒッチ構造。
3. 前記衝撃吸収領域は、前記固定部材の下部と前記リヤフレームの底部とを連結する衝撃吸収ステーで設定されている
   ことを特徴とする請求項１記載のトレーラヒッチ構造。
4. 前記固定部材が前記固定ブラケットに対して所定荷重以上で揺動を許容する荷重規制部材を介して連結されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトレーラヒッチ構造。

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