JP2004255891A - サイドメンバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減できると共に強度や精度の低下を抑制し、さらに、横断面の形状を変更し易いサイドメンバ製造方法を提供する。
【解決手段】一枚の鋼板５０を素材にしてサイドメンバ４０を製造するに当たっては、先ず、（ａ）に示すように、鋼板５０の幅方向（矢印Ｌ方向に直交する方向）の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部双方を折り曲げて互いに向き合う２つのフランジ４６ａ，４６ｂを形成する。続いて、図４（ｂ）に示すように、鋼板５０にナット２４などを取り付ける。その後、底壁４４になる部分と側壁４８になる部分との境界部分５６を、（ｃ）に示すように、治具７０を用いて折り曲げる。その後、フランジ４６ａ，４６ｂが重なった部分を溶接４９で固定する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば中型や大型のトラック・バスなどの車両に使用されるサイドメンバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中型や大型のトラック・バスなどのフレーム（車枠）としては、一般に、はしご形フレームと呼ばれるものが使用されている。このはしご形フレームは、通常、所定間隔離れて車輛の長さ方向に延びる２本のサイドメンバ（縦材）と、このサイドメンバに長手方向の両端部がリベットや溶接で固定された複数本のクロスメンバ（横材）とから構成されている。
【０００３】
図６を参照して、従来のはしご形フレームの一例を説明する。
【０００４】
図６（ａ）は、従来のはしご形フレームの一例の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ断面を拡大して示す横断面図である。
【０００５】
はしご形フレーム１０は、所定間隔離れて車輛の長さ方向（矢印Ｌ方向）に延びる２本のサイドメンバ１２，１４を備えている。これら２本のサイドメンバ１２，１４の横断面は、図６（ｂ）に示すように、矩形状である。２本のサイドメンバ１２，１４は、これらサイドメンバ１２，１４に複数本のクロスメンバ１６の長手方向両端部１６ａが固定されることによって連結されている。
【０００６】
サイドメンバ１２，１４の製造方法は同じであるので、ここでは、サイドメンバ１２についてその製造方法を説明する。
【０００７】
サイドメンバ１２は、互いにサイズは異なるが横断面が「コ」字状のサイドメンバインナー２１とサイドメンバアウター２２から構成されている。サイドメンバインナー２１は、一枚の鋼板等を適宜に切り抜いて、横断面が「コ」字状になるように折り曲げることにより製造される。サイドメンバアウター２２もサイドメンバインナー２１と同様に、一枚の鋼板等を適宜に切り抜いて、横断面が「コ」字状になるように折り曲げることにより製造される。サイドメンバアウター２２には複数のナット（溶接ナット）２４が溶接で固定されており、このナット２４は、鋼板を折り曲げた後に溶接される。このようにしてサイドメンバインナー２１とサイドメンバアウター２２を別々に製造した後、サイドメンバインナー２１のフランジ２１ａの先端部分をサイドメンバアウター２２のフランジ２２ａの先端部分に重ねて溶接１３で固定する。これにより、横断面が矩形状のサイドメンバ１２が製造される。
【０００８】
上記の他に、サイドメンバを鋼管から製造する方法も知られている。
【０００９】
この製造方法は、鋼管を予備曲げ加工し、その後、ハイドロフォーミング等の工法を用いて所望の断面形状に成型する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したサイドメンバインナー２１とサイドメンバアウター２２からなるサイドメンバを製造する方法では、サイドメンバインナー２１とサイドメンバアウター２２のサイズが互いに異なるので、これら両者をそれぞれ成型する複数の金型が必要である。また、これら両者を組み立てて固定させる治具も必要である。このため、複数の金型や治具を購入する投資が必要であり製造コストがかかる。また、図６（ｂ）では、２箇所の溶接個所があるが、溶接個所が多いほど加工費が増加すると共に、溶接に起因する歪みが増えて精度が低下する。しかも、２枚の鋼板等から製造するので、材料の歩留まりも良くない。
【００１１】
一方、鋼管からサイドメンバを製造する方法では、鋼管を加工するので横断面の形状が限定される。このため、横断面の形状を変更する場合は形状によっては対応できないことがある。また、サイドメンバの内部（閉空間内）に溶接ナットを取り付けられない。さらに、サイドメンバの内部に補強部材を取り付けにくい。
【００１２】
上述したように、サイドメンバインナー２１とサイドメンバアウター２２からなるサイドメンバを製造する方法にも、鋼管からサイドメンバを製造する方法にも、それぞれ問題点がある。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑み、製造コストを低減できると共に強度や精度の低下を抑制し、さらに、横断面の形状を変更し易いサイドメンバ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のサイドメンバは、車両の長さ方向に延びてこの車両のフレームを構成する、横断面が矩形状もしくは円形状のサイドメンバにおいて、
（１）一枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、
（２）前記板状部材は、前記板状部材のうち車両の下方に向く底壁には溶接個所が無いように折り曲げられたものであってもよい。
【００１６】
また、
（３）前記板状部材は、該板状部材のうち折り曲げられるときに伸びる部分には、この伸びに相当する余肉が形成されたものであってもよい。
【００１７】
さらに、
（４）前記板状部材は、該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部に、この一端部とは反対側の他端部が当接する当接部が形成されたものであってもよい。
【００１８】
さらにまた、
（５）前記板状部材は、該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部に、互いに噛み込む噛込部が形成されたものであってもよい。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明のサイドメンバ製造方法は、車両の長さ方向に延びてこの車両のフレームを構成する、横断面が矩形状もしくは円形状のサイドメンバを製造するサイドメンバ製造方法において、
（６）一枚の板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部双方を折り曲げて互いに向き合う２つの部分上壁を形成し、続いて、
（７）前記板状部材のうち車両の下方に向く底壁と前記部分上壁との間に形成される側壁を、該側壁と前記底壁との境界部分で折り曲げて形成し、
（８）前記２つの部分上壁を互いに固定することを特徴とするものである。
【００２０】
ここで、横断面が矩形状とは、正方形と長方形のみならず、ここでは、五角形や六角形などの多角形も含む概念をいう。また、横断面が円形状とは、円形のみならず、ここでは、楕円も含む概念をいう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１と図２を参照して、本発明のサイドメンバの一例を説明する。
【００２２】
図１は、本発明のサイドメンバを用いて構成されたフレームを示す斜視図である。図２（ａ）は、図１のサイドメンバをＢ―Ｂで切断して示す横断面図であり、（ｂ）は、サイドメンバの変形例を示す横断面図である。これらの図では、図６に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００２３】
はしご形フレーム３０は、所定間隔離れて車輛の長さ方向（矢印Ｌ方向）に延びる２本のサイドメンバ４０，４２を備えている。これら２本のサイドメンバ４０，４２の横断面は、図２（ａ）に示すように、矩形状である。２本のサイドメンバ４０，４２は、これらサイドメンバ４０，４２に複数本のクロスメンバ１６の長手方向両端部１６ａが固定されることによって連結されている。サイドメンバ４０，４２は左右対称の形状であるので、ここでは、サイドメンバ４０について説明する。なお、サイドメンバ４０，４２の横断面形状は、矩形状に限らず円形状でもよい。
【００２４】
サイドメンバ４０は、一枚の鋼板５０（本発明にいう板状部材の一例であり、図３と図４参照）を折り曲げて製造されたものである。サイドメンバ４０は、車両の下方（矢印Ｃ方向）に向く底壁４４と、車両の上方（矢印Ｃ方向とは反対の方向）に向く上壁４６と、互いに向き合った一対の側壁４８，４８とを有する。上壁４６は溶接４９で固定されており、底壁４４には溶接個所がない。サイドメンバ４０の底壁４４には、車両の走行中に引張力が作用して大きな負荷がかかる。しかし、サイドメンバ４０の底壁４４には溶接個所が無いので、この引張力に対する強度が溶接に起因して低下することが防止される。なお、側壁４８には、複数のナット２４が取り付けられている。
【００２５】
上記のサイドメンバ４０の上壁４６は２つのフランジ４６ａ，４６ｂ（本発明にいう部分上壁の一例である）から構成されている。各フランジ４６ａ，４６ｂは、車両の長さ方向（矢印Ｌ方向）に延びる細長いものである。上壁４６は、フランジ４６ａ，４６ｂの幅方向（矢印Ｌ方向に直交する方向）の一端部を重ねて、この重なった部分を溶接することにより固定されている。
【００２６】
上壁４６の変形例を、図２（ｂ）に示す。
【００２７】
サイドメンバ６０の上壁６２は、フランジ６４，６６から構成されている。フランジ６６の幅方向一端部はやや曲げられて当接部６６ａが形成されている。サイドメンバ６０を形成する際には、この当接部６６ａにフランジ６４の幅方向一端部（先端部）６４ａが当接する。この当接した部分及びその周辺部を溶接６８で固定する。フランジ６４の幅方向一端部が当接部６６ａに当接することによりフランジ６４の位置が決められるので、精度の良いサイドメンバ６０が容易に製造される。なお、フランジ６６の幅方向一端部を折り曲げて当接部６６ａを形成してもよい。
【００２８】
図３と図４を参照して、本発明のサイドメンバ製造方法の一例を説明する。
【００２９】
図３（ａ）は、サイドメンバの素材の一部を示す斜視図であり、（ｂ）は、完成したサイドメンバの一部を模式的に示す側面図である。図４は、板状の素材を折り曲げてサイドメンバを製造する手順を模式的に示す、（ａ）は折り曲げられてフランジが形成された素材を示す正面図であり、（ｂ）はナットが固定された素材を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の素材を折り曲げて側壁を形成している途中の素材を示す正面図であり、（ｄ）は完成したサイドメンバを示す正面図である。これらの図では、図１及び図２に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００３０】
素材となる一枚の鋼板５０を折り曲げることによりサイドメンバ４０が形成される。サイドメンバ４０は、図３（ｂ）に示すように、真直ぐなものではなく屈曲した屈曲部５２，５４を有する。鋼板５０のうち屈曲部５２，５４に相当する部分には余肉５２ａ，５４ａ，５４ｂが形成されている。鋼板５０を折り曲げて屈曲部５２を形成する際には、この屈曲部５２がその周辺部分よりも伸びるが、この伸びに相当する分だけ下方（矢印Ｃ方向）に凸の余肉５２ａが形成されているので、周辺部を歪ませることなく設計どおりの屈曲部５２が形成される。同様に、鋼板５０を折り曲げて屈曲部５４を形成する際には、この屈曲部５４がその周辺部分よりも伸びるが、この伸びに相当する分だけ横方向に凸の余肉５４ａと凹の余肉５４ｂが形成されているので、周辺部を歪ませることなく設計どおりの屈曲部５４が形成される。従って、いっそう精度の高いサイドメンバ４０が形成される。
【００３１】
上記のような鋼板５０を素材にしてサイドメンバ４０を製造するに当たっては、先ず、図４（ａ）に示すように、鋼板５０の幅方向（矢印Ｌ方向に直交する方向）の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部双方を折り曲げて互いに向き合う２つのフランジ４６ａ，４６ｂを形成する。続いて、図４（ｂ）に示すように、鋼板５０にナット２４などを取り付ける。その後、底壁４４になる部分と側壁４８になる部分との境界部分５６を、図４（ｃ）に示すように、治具７０を用いて折り曲げる。この折り曲げは、複数の工程によって徐々に行われる。その後、フランジ４６ａ，４６ｂが重なった部分を溶接４９で固定する。なお、２つのフランジ４６ａ，４６ｂを形成するに先立って、平板の鋼板５０にナット２４などを取り付けても良い。
【００３２】
上記したサイドメンバ製造方法では、一枚の鋼板５０を折り曲げてサイドメンバ４０を製造するので、アウタとインナの２つの部材を溶接して形成されるサイドメンバ１２（図６参照）に比べて、サイドメンバの製造に必要な金型、治具、プレス工数などが少ない。このため、製造コストを低減できる。また、上記のサイドメンバ１２（図６参照）に比べて溶接個所が少ない。このため、溶接に起因する強度の低下や精度の低下を抑制できる。さらに、上記のサイドメンバ１２に比べて重なる部分が少ないので軽量化できる。また、上記のサイドメンバ製造方法は、鋼管を曲げ加工して製造されるサイドメンバに比べて、横断面の形状を変更し易い。また、上記の鋼管から製造されるサイドメンバでは、その内壁面（閉断面内）に溶接ナットや補強部材を取り付けられないが、本発明のサイドメンバ製造方法では、折り曲げるに先立って一枚の鋼板５０に溶接ナットや補強部材を取り付けることによりその内壁面に溶接ナットや補強部材を取り付けられる。
【００３３】
図５を参照して、サイドメンバの他の例を説明する。
【００３４】
図５は、他の例のサイドメンバの一部を示す斜視図である。この図では、図１及び図２に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００３５】
サイドメンバ８０の特徴は、上壁を形成する２つのフランジ８２，８４の形状にある。フランジ８２の幅方向一端部には板状の凸部８２ａが形成されている。この凸部８２ａは所定間隔離れて複数形成されている。互いに隣り合う凸部８２ａ，８２ａの間には凹部８２ｂが形成されている。一方、フランジ８４の幅方向一端部には板状の凸部８４ａが形成されている。この凸部８４ａは所定間隔離れて複数形成されている。互いに隣り合う凸部８４ａ，８４ａの間には凹部８４ｂが形成されている。凸部８２ａ，８４ａ及び凹部８２ｂ，８４ｂが、本発明にいう噛込部の一例である。
【００３６】
サイドメンバ８０の上壁を形成するに際しては、先ず、フランジ８２の凸部８２ａをフランジ８４の凹部８４ｂに噛み込ませると共に、フランジ８４の凸部８４ａをフランジ８２の凹部８２ｂに噛み込ませる。これにより２つのフランジ８２，８４が仮り止めされるので、フランジ８２，８４を容易に溶接でき、サイドメンバ８０を製造し易い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のサイドメンバは、一枚の板状部材を折り曲げて形成されているので、アウタとインナの２つの部材を溶接して形成されるサイドメンバに比べて、形成に必要な金型、治具、プレス工数などが少ない。このため、製造コストを低減できる。また、上記のアウタとインナからなるサイドメンバに比べて溶接個所が少ない。このため、溶接に起因する強度の低下や精度の低下を抑制できる。さらに、上記のアウタとインナからなるサイドメンバに比べて重なる部分が少ないので軽量化できる。一方、本発明のサイドメンバは、鋼管を曲げ加工して形成されるサイドメンバに比べて、横断面の形状を変更し易い。また、上記の鋼管から形成されるサイドメンバでは、その内壁面（閉断面内）に溶接ナットや補強部材を取り付けられないが、本発明のサイドメンバでは、折り曲げるに先立って一枚の板状部材に溶接ナットや補強部材を取り付けることによりその内壁面に溶接ナットや補強部材を取り付けられる。
【００３８】
ここで、前記板状部材は、前記板状部材のうち車両の下方に向く底壁には溶接個所が無いように折り曲げられたものである場合は、サイドメンバのうち車両の下方に向く底壁には引張力が作用するので大きな負荷がかかることとなるが、この底壁を溶接しないので、この引張力に対する強度が溶接に起因して低下することを防止できる。
【００３９】
また、前記板状部材は、該板状部材のうち折り曲げられるときに伸びる部分には、この伸びに相当する余肉が形成されたものである場合は、板状部材にはその伸びに相当する余肉が形成されているので、いっそう精度の高いサイドメンバが形成される。
【００４０】
さらに、前記板状部材は、該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部に、この一端部とは反対側の他端部が当接する当接部が形成されたものである場合は、板状部材の他端部が一端部の当接部に当接することにより他端部の位置が決められるので、精度の良いサイドメンバが得られる。
【００４１】
さらにまた、前記板状部材は、該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部に、互いに噛み込む噛込部が形成されたものである場合は、一端部と他端部の噛込部を互いに噛み込ませることによりこれらを仮り止めできるので、サイドメンバを製造し易い。
【００４２】
また、本発明のサイドメンバ製造方法では、一枚の板状部材を折り曲げてサイドメンバを形成するので、アウタとインナの２つの部材を溶接して形成されるサイドメンバに比べて、形成に必要な金型、治具、プレス工数などが少ない。このため、製造コストを低減できる。また、上記のアウタとインナからなるサイドメンバに比べて溶接個所が少ない。このため、溶接に起因する強度の低下や精度の低下を抑制できる。さらに、上記のアウタとインナからなるサイドメンバに比べて重なる部分が少ないので軽量化できる。一方、本発明のサイドメンバ製造方法は、鋼管を曲げ加工して製造されるサイドメンバに比べて、横断面の形状を変更し易い。また、上記の鋼管から製造されるサイドメンバでは、その内壁面（閉断面内）に溶接ナットや補強部材を取り付けられないが、本発明のサイドメンバ製造方法では、折り曲げるに先立って一枚の板状部材に溶接ナットや補強部材を取り付けることによりその内壁面に溶接ナットや補強部材を取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイドメンバを用いて構成されたフレームを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１のサイドメンバをＢ―Ｂで切断して示す横断面図であり、（ｂ）は、サイドメンバの変形例を示す横断面図である。
【図３】（ａ）は、サイドメンバの素材の一部を示す斜視図であり、（ｂ）は、完成したサイドメンバの一部を模式的に示す側面図である。
【図４】板状の素材を折り曲げてサイドメンバを製造する手順を模式的に示す、（ａ）は折り曲げられてフランジが形成された素材を示す正面図であり、（ｂ）はナットが固定された素材を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の素材を折り曲げて側壁を形成している途中の素材を示す正面図であり、（ｄ）は完成したサイドメンバを示す正面図である。
【図５】他の例のサイドメンバの一部を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、従来のはしご形フレームの一例の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ断面を拡大して示す横断面図である。
【符号の説明】
４０，４２，６０，８０ サイドメンバ
４４ 底壁
４６，６２ 上壁
４６ａ，４６ｂ，６４，６６，８２，８４ フランジ
４８ 側壁
５０ 鋼板
６６ａ 当接部
８２ａ，８４ａ 凸部
８２ｂ，８４ｂ 凹部

Claims (6)

1. 車両の長さ方向に延びてこの車両のフレームを構成する、横断面が矩形状もしくは円形状のサイドメンバにおいて、
   一枚の板状部材を折り曲げて形成されたものであることを特徴とするサイドメンバ。
2. 前記板状部材は、
   前記板状部材のうち車両の下方に向く底壁には溶接個所が無いように折り曲げられたものであることを特徴とする請求項１に記載のサイドメンバ。
3. 前記板状部材は、
   該板状部材のうち折り曲げられるときに伸びる部分には、この伸びに相当する余肉が形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のサイドメンバ。
4. 前記板状部材は、
   該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部に、この一端部とは反対側の他端部が当接する当接部が形成されたものであることを特徴とする請求項１，２，又は３に記載のサイドメンバ。
5. 前記板状部材は、
   該板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部に、互いに噛み込む噛込部が形成されたものであることを特徴とする請求項１，２，３，又は４に記載のサイドメンバ。
6. 車両の長さ方向に延びてこの車両のフレームを構成する、横断面が矩形状もしくは円形状のサイドメンバを製造するサイドメンバ製造方法において、
   一枚の板状部材のうち車両の長さ方向に交差する幅方向の一端部及びこの一端部とは反対側の他端部双方を折り曲げて互いに向き合う２つの部分上壁を形成し、続いて、
   前記板状部材のうち車両の下方に向く底壁と前記部分上壁との間に形成される側壁を、該側壁と前記底壁との境界部分で折り曲げて形成し、
   前記２つの部分上壁を互いに固定することを特徴とするサイドメンバ製造方法。

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