JPH1081257A

JPH1081257A - 車体のフロントフレーム構造体

Info

Publication number: JPH1081257A
Application number: JP8237016A
Authority: JP
Inventors: Mihaya Imamura; 美速今村; Kazuo Yonezawa; 和男米澤; Takahito Fujii; 孝人藤井; Toru Hashimura; 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP3369859B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接熱影響部による軟化の悪影響を受けず、
衝突時のエネルギ吸収性が優れていると共に、交換が容
易な車体のフロントフレーム構造体を提供する。【解決手段】車体の前部にて車体幅方向に延びる第１
フロントクロスメンバ１と、この第１フロントクロスメ
ンバの前方に第１クロスメンバと平行に配置された第２
フロントクロスメンバ４と、第１及び第２のフロントク
ロスメンバを連結するブラケット２０とを有する。この
ブラケットは、第１フロントクロスメンバ１を嵌合する
断面コ字形の第１嵌合部１０と、第２フロントクロスメ
ンバ４を嵌合する断面コ字形の第２嵌合部１１と、第１
及び第２嵌合部を連結するビーム１２とを有する。第１
及び第２嵌合部１０、１１は夫々第１及び第２フロント
クロスメンバ１、４にリベットにより機械的に接合され
ている。ビーム１２にはスポット溶接により軟化部が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム又はア
ルミニウム合金（以下、総称してアルミニウム材とい
う）からなる角筒状の形材を溶接して製造されるトラッ
ク等の自動車の車体フレームにおいて、そのフロントフ
レーム構造体に関し、特に、衝突時のエネルギ吸収性を
高め、更に、補修性を改善した車体のフロントフレーム
構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来トラック等の自動車及び輸送機等の
車体は、成形した鋼板端部を折り重ねて、その部分を抵
抗スポット溶接によって接合して補強している。このよ
うにして組み立てられたモノコック構造がトラック等の
一般的な車体構造である。

【０００３】しかし、この方法は、組立の自動化が容易
であるという利点はあるものの、重ね部分が多く、構造
形成上、無駄な部分がかなりあり、スリムでないことに
加え、成形部材の形状が複雑で重量の増加も生じるとい
う欠点がある。

【０００４】これに対し、アーク溶接及びビーム溶接に
より、突き合わせて溶接すれば、構造的にスリムとなる
ものの、溶接前の部材の突合せ精度によって、溶接品質
が大きく影響する。例えば、部材間にギャップが生じる
と溶接品質が著しく低下する。このため、部材を押さえ
て組み立て状態に保持するための治具が必要であり、ま
た部材自体も高精度の機械加工が必要である。従って、
組立の自動化が困難である。

【０００５】また、近時、車体の軽量化のために、車体
をアルミニウム合金材で製作しようとする試みがなされ
ている。この場合に、アルミニウム材はスポット溶接性
が低く、モノコック構造においては、数千点の溶接をす
る必要があるが、その場合に電極の消耗が大きいという
難点がある。また、板材の成形性もアルミニウム材は鋼
材よりも悪いという難点がある。

【０００６】そこで、トラック等の自動車及び輸送機等
の車体を中空のパイプ状フレームにより支持するスペー
スフレーム構造が提案されている。このスペースフレー
ム構造においては、車体の輪郭を車体幅方向に延びるク
ロスメンバ及び前後方向に延びるサイドメンバにより組
み立て、各メンバを溶接により接合して構成されてい
る。そして、このスペースフレームを覆うように構造板
が取り付けられて自動車ボディが完成する。

【０００７】而して、従来の車体のフロントフレーム構
造体は、図９に示すように、車体の前部において、前方
に延出する２本のサイドメンバ５１、５２の前端に車体
幅方向に延びるように配置されたフロントクロスメンバ
５３が固定されている。これらのサイドメンバ５１、５
２及びフロントクロスメンバ５３は溶接により接合され
ており、サイドメンバ５１、５２に衝突時のエネルギ吸
収性を持たせている。

【０００８】しかしながら、車体の軽量化のために、サ
イドメンバ及びフロントクロスメンバにアルミニウム又
はアルミニウム合金製の角筒状形材を使用すると、この
フロントクロスメンバとサイドメンバとを溶接により接
合した場合に、その部材の双方に溶接による熱影響部が
生じ、強度特性が劣化する。このため、衝突時のエネル
ギ吸収性にも悪影響を及ぼす。

【０００９】そこで、このような溶接熱影響部の影響を
回避するために、フロントクロスメンバ及びサイドメン
バとして、ＪＩＳ７０００系のアルミニウム合金を使用
したものが提案されている（特開平７−３１０１５
６）。この７０００系合金は溶接後に室温に放置するこ
とにより、時効硬化し、溶接熱影響部の軟化が回復する
特性を有する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車体の
フロントクロスメンバ及びサイドメンバには、持続して
負荷が印加され、更にエンジンの発熱などにより高温に
さらされやすい。従って、７０００系合金は応力腐食割
れが発生しやすい合金であるため、このような部位に使
用することは問題が多い。

【００１１】また、軽度の前面衝突が発生した場合に、
損傷したフロントクロスメンバを交換補修しようとする
と、フロントクロスメンバは溶接により固定されている
ため、これを取り外すためには、作業が繁雑であり、容
易に交換することができないという難点がある。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接熱影響部による軟化の悪影響を受け
ず、衝突時のエネルギ吸収性が優れていると共に、交換
が容易な車体のフロントフレーム構造体を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車体のフロ
ントフレーム構造体は、車体の前部にて車体幅方向に延
びる第１フロントクロスメンバと、この第１フロントク
ロスメンバの前方に第１クロスメンバと平行に配置され
た第２フロントクロスメンバと、前記第１フロントクロ
スメンバと第２フロントクロスメンバとを連結するブラ
ケットとを有し、このブラケットは、前記第１フロント
クロスメンバを嵌合する断面コ字形の第１嵌合部と、前
記第２フロントクロスメンバを嵌合する断面コ字形の第
２嵌合部と、前記第１及び第２嵌合部を連結するビーム
とを有し、前記第１及び第２嵌合部は夫々前記第１及び
第２フロントクロスメンバにリベットにより機械的に接
合されていることを特徴とする。この場合に、前記ビー
ムに、スポット溶接により軟化部を形成することもでき
る。

【００１４】本発明においては、フロントクロスメンバ
を２本設け、車体前方の第２のフロントクロスメンバ
と、車体を構成する第１のフロントクロスメンバとを、
ブラケットにより連結している。そして、このブラケッ
トと第１及び第２のフロントクロスメンバとは、各嵌合
部に各フロントクロスメンバを嵌合した後、両者をリベ
ットにより機械的に接合している。このため、溶接によ
る熱影響部は発生せず、強度特性が劣化することはな
い。また、ブラケットのビームに、スポット溶接により
軟化部を形成した場合は、衝突時に、このビームの軟化
部が優先的に破損して、衝突エネルギが車体本体に伝達
することを更に一層軽減することができる。更に、ブラ
ケットは簡単に第１のフロントクロスメンバから取り外
すことができるので、衝突時の補修が容易である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１実施例を示す斜視図、図２は同じくそのブラケット
を示す長手方向の断面図、図３は同じくそのブラケット
の平面図である。車体の前部に車体の前後方向に延びる
ように配置された１対のサイドメンバ２、３の前端に、
車体の幅方向に延びる第１フロントクロスメンバ１が溶
接により固定されている。

【００１６】そして、この第１フロントクロスメンバ１
に平行に第２フロントクロスメンバ４が配置されてお
り、この第１及び第２フロントクロスメンバ１、４は１
対のブラケット５、６により連結されている。

【００１７】このブラケット５は図２に示すように、断
面がコ字形をなす第１及び第２嵌合部１０、１１と、こ
の嵌合部１０、１１間のビーム１２とを有する。なお、
ブラケット６はブラケット５と同一の形状を有するの
で、その説明は省略する。ブラケット５の嵌合部１０、
１１は底板とこの底板の両端部に立設された側板とを有
し、この底板及び側板からコ字形の断面が構成される。
そして、ビーム１２は嵌合部１０、１１の底板の両端部
同士を連結するように板状をなす。また、嵌合部１０、
１１の側板と底板との屈曲線はいずれも相互に平行であ
り、ブラケットの断面形状はこの屈曲線の長手方向に均
一である。

【００１８】そして、図３に示すように、ビーム１２の
中央には、スポット溶接により点状軟化部１３が形成さ
れている。

【００１９】このように構成された車体のフロントフレ
ーム構造体においては、従来存在した第１フロントクロ
スメンバ１にブラケット５、６の第１の嵌合部１０を側
方から嵌合し、ブラケット５、６の第２の嵌合部１１
に、本発明において始めて採用された第２のフロントク
ロスメンバ４を側方に嵌合する。その後、図３に示すよ
うに、ブラケット５、６の嵌合部１０、１１の側板と、
フロントクロスメンバ１、４の上面及び下面とをブライ
ンドリベット１４により相互に固定する。このブライン
ドリベットとは片面施工が可能なリベットである。これ
により、第１のフロントクロスメンバ１の前方に第２の
フロントクロスメンバ４がブラケット５、６を介して連
結された構造体が得られる。

【００２０】このように、本実施例においては、フロン
トクロスメンバを接合するのに、溶接ではなく、ブライ
ンドリベット１４を使用して機械的に接合する。このた
め、溶接熱影響によりフロントクロスメンバの強度特性
が劣化し、衝突時のエネルギ吸収性に悪影響を及ぼすこ
とを防止できる。また、フロントクロスメンバ１、４及
びブラケット１２は、ＪＩＳ７０００系合金ではなく、
応力腐食割れの虞がないアルミニウム合金を使用するこ
とができるので、エンジン熱等により高温にさらされて
も応力腐食割れが発生することはない。

【００２１】また、自動車が衝突した場合には、点状軟
化部１３が形成されているので、図４に示すように、ビ
ーム１２が優先的に変形して衝撃を吸収する。このた
め、車体本体への衝撃力の伝達を軽減することができ
る。

【００２２】更に、事故等により、この第２フロントク
ロスメンバ４が損傷した場合に、ブラケット１２はブラ
インドリベット１４により機械的に接合されているた
め、その取り外しが容易であり、補修が容易である。ま
た、ブラケットは屈曲線が全て平行であるため、押出成
形及び切断工程により容易に製造することができ、製造
コストが低い。

【００２３】図５は本発明の第２の実施例に係る車体の
フロントフレーム構造体に使用されるブラケット２０を
示す正面図、図６はその平面図、図７はその左側面図を
示す。また、図８はトラックのスペースフレーム５０を
示す斜視図である。図８に示すように、スペースフレー
ム５０においては、角筒状のアルミニウム材製形材５１
を、トラックの前部の形状に組み立て、各角筒状形材５
１同士を溶接により接合して形材５１同士が固着されて
いる。これにより、所謂スペースフレーム構造が形成さ
れ、このスペースフレーム５０を覆うように構造板が取
り付けられて自動車ボディが完成するものである。

【００２４】本実施例のブラケット２０は図８に示すス
ペースフレーム５０の構造体の前端部の第１フロントク
ロスメンバ１と、この第１のフロントクロスメンバ１の
前方に平行に配置された第２のフロントクロスメンバ４
と、この第２のフロントクロスメンバ４から斜め下方に
延びるフロントメンバ７とを連結するものである。第１
のフロントクロスメンバ１はサイドメンバ８に溶接によ
り固定されている。

【００２５】ブラケット２０は第１実施例と同様に第１
嵌合部１０と、第２嵌合部１１と、両者間のビーム１２
とを有し、これらの構造は第１の実施例と同様の構造を
有する。本実施例が図２に示す第１の実施例と異なる点
は、第２の嵌合部１１の下方に第３の嵌合部１５が設け
られている点にある。この第３の嵌合部１５はその嵌合
部の深さ方向が車体の前方下方に傾斜している。なお、
このブラケット２０においても、嵌合部１０、１１、１
５の側板と底板との屈曲線はいずれも相互に平行であ
る。また、ビーム１２の中央には、ＴＩＧにより点溶接
された点状軟化部１３が設けられている。

【００２６】このように構成されたブラケット２０を使
用して、メンバ１、４、５が図８に示すように組み立て
られる。即ち、図５、６、７に示すように、水平に延び
る第１フロントクロスメンバ１にその側方から第１嵌合
部１０を嵌合し、第２嵌合部１１に同様に水平に延びる
第２フロントクロスメンバ４を側方に嵌入する。そし
て、前方下方に延びるフロントメンバ７をその上端部を
第３嵌合部１５に下方から嵌入する。

【００２７】そして、断面コ字形の嵌合部の側板と各メ
ンバ１、４、７の側板とをブラインドリベット１４によ
り接合する。このようにして、図８に示すフロントフレ
ーム構造が組み立てられる。本実施例においても、衝撃
エネルギの吸収性が高く、交換が容易で、熱影響による
特性の劣化及び応力腐食割れの虞がない車体のフロント
フレーム構造体が得られる。

【００２８】上記各実施例の接合用部材は、図２、５に
示すように、断面形状が均一であり、このため、押出加
工と切断加工により製造することができるので、このブ
ラケットを使用することによる溶接構造体の製造コスト
の上昇は極めて少ない。

【００２９】また、上記各実施例の車体フロントフレー
ム構造体は、バンパーとして機能するが、これは車体の
スペースフレームに設けられるものであり、車体の外部
に取り付けられるバンパーとは別のものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車体前方の第２のフロントクロスメンバと、車体を構成
する第１のフロントクロスメンバとを、ブラケットによ
り連結し、このブラケットと第１及び第２のフロントク
ロスメンバとをリベットにより機械的に接合しているの
で、溶接による熱影響部は発生せず、フロントクロスメ
ンバの強度特性が劣化することはない。また、ブラケッ
トのビームには、スポット溶接により軟化部が形成され
ているため、衝突時には、このビームの軟化部が優先的
に破損して、衝突エネルギが車体本体に伝達することを
軽減することができる。更に、ブラケットは機械的に接
合されているので、簡単に第１のフロントクロスメンバ
から取り外すことができるため、衝突時の補修が容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】同じくそのブラケットを示す長手方向の断面図
である。

【図３】同じくそのブラケットの平面図である。

【図４】ブラケットによる衝突エネルギの吸収を説明す
る図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面図である。

【図６】同じくその平面図である。

【図７】同じくその左側面図である。

【図８】スペースフレーム構造を示す斜視図である。

【図９】従来の車体フロントフレーム構造体を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１：第１フロントクロスメンバ２、３：サイドメンバ４：第２フロントクロスメンバ５、６、２０：ブラケット７、８：メンバ１０、１１、１５：嵌合部１２：ビーム１３：点状軟化部１４：リベット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋村徹兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体の前部にて車体幅方向に延びる第１
フロントクロスメンバと、この第１フロントクロスメン
バの前方に第１クロスメンバと平行に配置された第２フ
ロントクロスメンバと、前記第１フロントクロスメンバ
と第２フロントクロスメンバとを連結するブラケットと
を有し、このブラケットは、前記第１フロントクロスメ
ンバを嵌合する断面コ字形の第１嵌合部と、前記第２フ
ロントクロスメンバを嵌合する断面コ字形の第２嵌合部
と、前記第１及び第２嵌合部を連結するビームとを有
し、前記第１及び第２嵌合部は夫々前記第１及び第２フ
ロントクロスメンバにリベットにより機械的に接合され
ていることを特徴とする車体のフロントフレーム構造
体。
【請求項２】前記ビームにはスポット溶接により軟化
部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
車体のフロントフレーム構造体。