JP2004322776A - 車体のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、部品点数の低減を図りつつ、断面積の異なる部材、即ち強度・剛性の異なる部材を組み合わせた車体のフレーム構造を提供する。
【解決手段】本発明のフレーム構造は、サイドフレーム１ａとその車体外側に配置されるサイドシル３ａとの間に設けられる筒状部６を、交差する方向からサイドフレーム１ａの側部と連結するクロスメンバ５ａの端部に、クロスメンバ５ａより小さい断面で、サイドフレーム１ａを通してサイドシル５ａと突き合うまで延びるクロスメンバ５ａと一体に形成した構成を採用して、クロスメンバ５ａとそれとは剛性・強度が異なる筒状部４との双方が一部品で構成されるようにした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の車体を構成する車体フレーム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安全性の確保から、自動車（車両）のシャシフレームでは、一方向（車体前後方向）に延びるサイドフレームや該サイドフレームと横方向（車幅方向）から連結されるクロスメンバを組み合わせた骨格を採用して、乗員が居る部分の剛性を高めている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また近時では車両側部の衝突に対する安全性を高めるために、最も車外側に配置される一方向（車体前後方向）に延びるサイドシルの車内側の近くに、上記サイドフレームをサイドシルと並行に配置し、これらサイドフレームとサイドシルとの間に、衝撃吸収部として、別途、衝撃吸収部材を設けるフレーム構造が採用されている。具体的には、衝撃吸収部材は、通常、サイドシルの側方から所定値以上の衝撃力が入力されると、クロスメンバより先に変形する部材、例えば筒形の部材が用いられていて、該部材の変形により、サイドシルから加わる衝撃エネルギを吸収（衝撃力の緩衝）するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３１４８６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車体フレームも、自動車の他の部分と同様、コストの低減が求められている。
【０００６】
ところが、上記のようなサイドフレーム部材とサイドシル部材との間に、別途、衝撃吸収部材を設ける構造は、シャシフレームの部品点数が多くなるので、コスト的な負担が大きくなる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、部品点数の低減を図りつつ、断面積の異なる部材、即ち強度・剛性の異なる部材を組み合わせた車体のフレーム構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、一方向に沿って配置される第１部材とその車体外側に配置される第２部材との間に設けられる第４部材には、第１部材の側部と連結する第３部材の端部に、第３部材より小さい断面で、第１部材を通して第２部材と突き合うまで延びるように第３部材と一体に形成した構成を採用して、第３部材と第４部材との双方が一部品で構成されるようにした。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記目的に加え、さらに簡単な構造で一部品化が実現されるよう、第３部材には内部に長手方向に連続する中空部が形成された筒形の押出し材で形成した構成を用い、第４部材には、その押出し材を第４部材が形成される領域まで延ばし、該第４部材が形成される領域に押出し材の中空断面より小さな中空断面にする加工を施す構成を用いた。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記目的に加え、さらに押出し材を用いて、一層、簡単な構造で一部品化が実現されるよう、第３部材を形成する押出し材には、複数の中空部が並行に形成された押出し部材を用い、第４部材は、その複数の中空部を有する押出し材のうち、一部の中空部が有る部分を取り除いて、押出し材の中空断面より小さな中空断面にした。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記目的に加え、第４部材が、第２部材の側方からの衝撃力に対し衝撃吸収部材として機能すべく、第３部材よりも先に変形する構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用した自動車（車両）のシャシフレーム構造の一部（アンダボディ構造の一部）を示し、図２はその図１中Ａ−Ａ線に沿う断面を示している。
【００１４】
同図中１ａ，１ｂはシャシフレーム２を構成する車幅方向両側に対に配置されたサイドフレーム（本願の第１部材に相当）である。サイドフレーム１ａ，１ｂは、いずれも車体前後方向（一方向）に沿って延びる例えば角筒状の部材が用いてある。これらサイドフレーム１ａ，１ｂの車外側である車幅方向両側には、該サイドフレーム１ａ，１ｂと隣接して、一対のサイドシル３ａ，３ｂ（本願の第２部材に相当）が配置される。サイドシル３ａ，３ｂは、シャシフレーム構造では最も車外側に配置される部品で、いずれも車体前後方向に延びる筒形の部材で構成してある。
【００１５】
５ａ，５ｂは、サイドフレーム１ａ，１ｂ間の各個所（ここでは、２個所）に配設されたクロスメンバ（本願の第３部材に相当）である。これらクロスメンバ５ａ，５ｂは、いずれも車幅方向に延びる部材、例えば角筒形の部材から構成されている。そして、各クロスメンバ５ａ，５ｂの両端側が、それぞれ隣接するサイドフレーム１ａ，１ｂの側部に該フレーム１ａ，１ｂと交差する方向から連結されている。この連結により、各クロスメンバ５ａ，５ｂは、サイドフレーム１ａ，１ｂとの協同して井桁形状のフレーム骨格を構成している。この井桁構造により、乗員が乗車する部分の剛性を高める構造にしている。
【００１６】
各クロスメンバ５ａ，５ｂの両端部（車幅方向）には、該クロスメンバ５ａ，５ｂと一体で、クロスメンバ５ａ，５ｂの一般断面より小さくした断面の筒状部６が形成されている。このクロスメンバ５ａ，５ｂと一体な筒状部６（本願の第４部材に相当）は、いずれも図１および図２に示されるように隣接するサイドフレーム１ａ，１ｂの各側壁に形成された貫通孔４を貫通して、最外側に有るサイドシル３ａ，３ｂの側面と突き合っている。そして、サイドフレーム１ａ，１ｂを貫通した筒状部６の全周、筒状部６の突き合わせ面（端面）の全周は、例えば溶接で、各貫通孔４の周縁部、サイドシル３ａ，３ｂの側面に固定されている。図２中のＸはその要した個所を示している。このサイドフレーム１ａ，１ｂとサイドシル２ａ，２ｂとの間に掛け渡される筒状部６により、フレーム骨格の剛性を高めている。またこの小断面の筒状部６を利用して、サイドシル３ａ，３ｂとサイドフレーム１ａ，１ｂ間に、サイドシル３ａ，３ｂの車外側（側方）から加わる衝撃力を吸収する衝撃吸収部７を構成している。つまり、筒状部６は、クロスメンバ５ａ，５ｂの主部分より剛性が小さくなっていることを利用して（クロスメンバ３ａ，３ｂの一般部の断面より小断面であることによる）、サイドシル３ａ，３ｂの側方（車外側）から所定値以上の衝撃力が入力されると、クロスメンバ５ａ，５ｂよりも、先に変形して衝撃エネルギーを吸収するようにしてある。
【００１７】
またクロスメンバ３ａ，３ｂには、簡単な構造で、衝撃吸収部７を一部品するよう、図３（ａ）に示されるように内部に長手方向に連続する中空部９をもつ細長の押出し材８を用いて構成してある。これには、例えば押出し材８としてクロスメンバ５ａ，５ｂの長さ寸法に筒状部６の長さ分を加えた全長を有する押出し材を用い、該部材の両端の筒状部６が形成される各領域Ｌに、押出し材８の中空断面より小さな中空断面にする加工を施す構造が用いてある。具体的には、クロスメンバ５ａ，５ｂと筒状部６とが一体になったメンバ本体１１を得るには、クロスメンバ５ａ，５ｂを形成する押出し材８として、図３（ａ）に示されるように内部が例えば押出し方向に沿って連続する仕切り壁１０で、中空部９が複数、ここでは上下２つに仕切られた角筒形の部材、例えば上下に２つの角形の中空部９ａ，９ｂが並行に形成された中空のアルミ製の押出し材を用いる。もちろん、このときの押出し材８の全長は、筒状部６が形成される二つの部位（２Ｌ）を含む。筒状部６は、図３（ａ）に示されるように押出し材８のうち、各領域Ｌ毎に、一部の中空部、ここでは図３（ａ）中の二点鎖線の斜線で示されている上段の中空部９ａが有る部分を切り欠く加工を施して、図３（ｂ）に示されるように同部分を当初の押出し材８の中空断面の大きさをほぼ半分まで小さくすることで形成してある。
【００１８】
こうしたクロスメンバ５ａ，５ｂの端部に一体に形成した小断面形状の筒状部６を用いて、サイドサイドフレーム１ａ，１ｂとサイドシル３ａ，３ｂとの間に衝撃吸収部７を形成する構造は、衝撃吸収部７が、別体でなく、クロスメンバ５ａ，５ｂと一体な一部品ですむので、衝撃吸収部７の形成に必要な部品点数が少なくてすむ。
【００１９】
それ故、コストの低減を図ることができる。しかも、筒状部６は、サイドフレーム１ａ，１ｂを貫通させてあるので、別体部品をサイドフレーム１ａ，１ｂとサイドシル３ａ，３ｂとの間に介在させる構造に比べ、高い支持強度が確保され、高い剛性を車体の骨格構造にもたらすことができる。またシャシフレーム２の組立時の位置決めも容易となる。
【００２０】
そのうえ、一部品化には、クロスメンバ５ａ，５ｂを筒形の押出し材８から構成し、同押出し材８の端部に小さな中空断面にする加工を施す構造を採用したので、簡単な構造でクロスメンバ５ａ，５ｂと衝撃吸収部７とを一部品化することができる。特にクロスメンバ５ａ，５ｂは、複数の中空部９ａ，９ｂが並行に配置された押出し材８から構成し、衝撃吸収部７は、その中空部９ａ，９ｂの一部を取り除くことにより形成する構造を採用すると、押出し材８の特徴を活用して、一層、簡単な構造で、クロスメンバ５ａ，５ｂと衝撃吸収部７との一部品化が実現できる。
【００２１】
図４〜図６は本発明の第２の実施形態を示す。
【００２２】
本実施形態は、第１の実施形態のようにサイドフレーム１ａ，１ｂの貫通孔４に筒状部６を差し込んで、メンバ本体１１をサイドフレーム１ａ，１ｂに組付けるのではなく、サイドフレーム１ａ，１ｂに切欠きを形成して、メンバ本体１１をサイドフレーム１ａ，１ｂに組付けるようにしたものである。
【００２３】
具体的には、図４に示されるようにサイドフレーム１ａ（あるいは１ｂ）の上下部、例えば上部に、筒状部６の出し入れ可能な凹部１５を形成する。凹部１５は、筒状部６の断面がサイドフレーム１ａの中央に収まる大きさに切り欠いた角形の切欠部で形成してある。メンバ本体１１の組付けには、この凹部１５内に、図５に示されるようにクロスメンバ５ａ（あるいは５ｂ）の端側にある筒状部６の根元側を嵌めてから、残った凹部１５の開放部分を閉塞部材１６で閉塞する。そして、同閉塞部材１６を例えば溶接で固定してから、例えば溶接で、貫通した筒状部６の全周をサイドフレーム１ａや閉塞部材１６に固定することにより、図６に示されるようにメンバ本体１１とサイドフレーム１ａとの組付けが行われるようにしてある。
【００２４】
このような組付け構造は、第１の実施形態のような貫通孔４に筒状部６を差し込んで組付け構造に比べ、高い精度を必要とせずに、サイドフレーム１ａと交差するように筒状部６を組付けることができる利点がある。
【００２５】
但し、第２の実施形態において第１の実施形態と同じ部分には同一符号を附してその説明を省略した。
【００２６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、サイドフレームとサイドシルとの間に衝撃吸収部を形成する場合を例に挙げたが、これに限らず、例えばサイドフレーム端に筒状部を形成して、車体前部あるいは後部の最も車外寄りに配置されているクロスメンバとその車外側に配置されているメンバとの間に衝撃吸収部を形成する場合に適用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、第３部材の端部に一体に形成した小断面の第４部材を、第１部材を通じて、第２部材と組合せる構造を用いて、第１部材と第２部材との間に第４部材を形成するようにしたことにより、一部品で第３部材およびそれとは強度・剛性の異なる第４部材の双方が実現できる。
【００２８】
それ故、部品点数の低減化を図りつつ、断面積の異なる部材、即ち強度・剛性の異なる部材を組み合わせたフレーム構造が提供できる。
【００２９】
請求項２、請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに簡単な構造で、第３部材と第４部材の一部品化を図ることができるといった効果を奏する。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、第４部材が第２部材の側方からの衝撃力に対する衝撃吸収部材として機能するので、前記効果に加え、簡単な構造で衝撃吸収性能を併せ持つフレーム構造が提供できるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレーム構造を示す斜視図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】（ａ）は、クロスメンバと筒状部とを一部品化するための押出し材を示す斜視図。
（ｂ）は、切欠加工により端側に小断面の筒状部を形成した押出し材を示す斜視図。
【図４】本発明の第２実施形態の要旨となる筒状部をサイドフレームの凹部に嵌め込む状態を示す斜視図。
【図５】同嵌め込んだ後の残る凹部の開放部分を塞ぐときを説明するための斜視図。
【図６】同筒状部のサイドフレームの組込みを終えた状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…サイドフレーム（第１部材）、３ａ，３ｂ…サイドシル（第２部材）、５ａ，５ｂ…クロスメンバ（第３部材）、６…筒状部（第４部材）、７…衝撃吸収部、８…押出し材、１０…仕切り壁。

Claims (4)

1. 一方向に沿って延びるように配置された第１部材と、
   該第１部材の車外側に配置される第２部材と、
   前記第１部材と交差する方向に延びる部材から形成され、前記第１部材と交差する方向から当該第１部材の側部と連結されて前記第１部材と共に車体の骨格を構成する第３部材と、
   前記第３部材の長手方向延長上で前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる第４部材とを具備し、
   前記第４部材は、前記第１部材と連結する前記第３部材の端部から、当該第３部材より小さい断面で前記第１部材を通して前記第２部材と突き合うまで延びるように形成され、かつ前記第３部材と一体に形成される
   ことを特徴とする車体のフレーム構造。
2. 前記第３部材は、内部に長手方向に連続する中空部が形成された筒形の押出し材で形成され、
   前記第４部材は、前記押出し材を前記第４部材が形成される領域まで延ばし、該第４部材が形成される領域に前記押出し材の中空断面より小さな中空断面にする加工を施して形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体のフレーム構造。
3. 前記第３部材を形成する押出し材は、複数の中空部が並行に配置された押出し材で形成され、
   前記第４部材は、前記複数の中空部を有する押出し材のうち、一部の中空部が有る部分を取り除いて、前記押出し材の中空断面より小さな中空断面にしてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の車体フレーム構造。
4. 前記第４部材は、前記第２部材の側方から衝撃力が入力された場合、前記第３部材が変形する衝撃力よりも小さい衝撃力で変形する衝撃吸収部材である
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の車体フレーム構造。

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