JP2005075018A - 車両のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】キャブ付きトラックのようにエンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載する車両前部と荷台を搭載する車両後部とを備えた車両に好適に適用して、フレームの生産性向上と、車両の組立ラインにおける組立作業能率の向上が同時に図れるようにする。
【解決手段】前部フレーム１と後部フレーム２を設け、前部フレーム１を構成する前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と、後部フレーム２を構成する後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端とをディンプル接合１５により一体に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のフレーム構造に関し、特にキャブ付きトラックのようにエンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載する車両前部と荷台を搭載する車両後部とを備えた車両に好適に適用し得る車両のフレーム構造に関する。

トラック等の車両には、キャブ、エンジン、サスペンション、ホイールベース、荷台等の構成要素を搭載するためのフレームが備えられる。

従来から使用されている車両のフレームとしては、車両の前後方向に延びる左右のサイドレールと、該両サイドレール間を長手方向複数個所で固定する短尺のクロスメンバとにより構成した梯子型フレームが一般に用いられていた。

一方、前記フレームの材料コストと製造コストを低減する目的で、フレームを構成するサイドレールを前後に分割し、その分割したサイドレールを、補強構造を備えて溶接、リベット等により接合したものが特許文献１に示されている。
特開平０６−０８７４６３号公報

しかし、従来から一般に用いられてきた継目のない一体物のフレームでは、キャブ、エンジン、サスペンション、ホイールベース、長さの異なる荷台等の種々の構成要素を搭載して仕様が異なる多品種の車両を組み立てる際に、一体物のフレームで対応していたために、各々の仕様に応じた多種類のフレームを製造する必要があり、フレームの生産性が悪いという問題があった。

更に、組立ラインで構成要素を搭載して車両を組み立てる際に、仕様に応じた一体物のフレーム上に対し最終工程まで一貫した組み立てを行う必要があり、このために組立ライン中に複数の仕様の組立作業が混在することになって、組立作業の能率向上が図れないという問題があった。

又、特許文献１に示される分割したフレームは、サイドレールを長さ方向に分割して生産し、その分割したサイドレールを補強構造を備えて溶接、リベット等にて接合することにより一体物のサイドレールとし、この一体物としたサイドレール間を横断部材（クロスメンバ）にて固定することにより組み立てている。しかし、溶接接合によってサイドレールを構成する場合は熱変形を生じる問題があり、そのためにフレーム上に構成要素を搭載した後では溶接することができず、従って溶接接合によってフレームが組み立てられた後でなければ構成要素が搭載できない。このため、従来と同様に仕様に応じた一体物のフレームを組み立てる必要があり、よって従来の一体物のフレームの場合と全く同様の問題が生じることになる。又、溶接接合では変形が生じ易いために溶接作業に熟練を要し、且つ溶接接合には時間がかかるために作業能率も悪いという問題がある。

一方、分割したサイドレールをリベット接合する場合は、分割したサイドレールに予めリベット接合のための多数の穴開け加工を施す必要があるが、この穴開け作業が大変でありフレームの生産性が低いという問題がある。又、サイドレールに多数の穴を開けるためにフレームの強度が低下する問題があり、よってこのために補強構造を施す必要がある。又、分割したサイドレールを多数のリベット接合によって固定する際には、前記穴開けした穴の位置を正確に位置合わせ（位置決め）する必要があるがこの位置合わせ作業が非常に大変であり、更にリベット接合自体にも時間がかかり、よって接合作業の能率が低いという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなしたもので、キャブ付きトラックのように、エンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載する車両前部と荷台を搭載する車両後部とを備えた車両に好適に適用して、フレームの生産性向上と、車両の組立ラインにおける組立作業能率の向上とが同時に図れるようにした車両のフレーム構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前部フレームと後部フレームを設け、前部フレームを構成する前部サイドレールの後端と、後部フレームを構成する後部サイドレールの前端とをディンプル接合により一体に固定したことを特徴とする車両のフレーム構造、に係るものである。

請求項２に記載の発明は、前部サイドレールの後端と後部サイドレールの前端とを所要の長さで重ね合わせ、ウェブ面とフランジ面とをディンプル接合により複数の接合点で固定したことを特徴とする請求項１に記載の車両のフレーム構造、に係るものである。

請求項３に記載の発明は、ウェブ面におけるディンプル接合の接合点を、ウェブ面の長手方向に沿い中央部の上下間隔が両端部の上下間隔より大きくなるよう２列に設けたことを特徴とする請求項２に記載の車両のフレーム構造、に係るものである。

請求項４に記載の発明は、前部サイドレールの後端と後部サイドレールの前端とを、ディンプル接合による固定に加えてボルト締結或いはリベット接合により固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両のフレーム構造、に係るものである。

請求項５に記載の発明は、前部フレームにエンジン及びキャブが搭載されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両のフレーム構造、に係るものである。

而して、上記フレーム構造では、エンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載して車両前部を構成するための前部フレームと、長さが異なる荷台等を搭載して仕様に応じた車両後部を構成するための後部フレームとを設け、前部フレームを構成する前部サイドレールの後端と後部フレームを構成する後部サイドレールの前端とをディンプル接合によって一体に固定する。

これにより、エンジン及びキャブ等の共通の構成要素が搭載される前部フレームは規格品として流れ作業により大量生産することができる。更に、組立ラインにおいては、前部フレームにエンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載して車両前部を組み立てる作業を流れ作業により高能率に行うことができる。又、ディンプル接合によれば、溶接接合による材料の変形やリベット接合による面倒な穴の位置合わせといった問題がなく、前部フレームと後部フレームを容易且つ能率的にしかも強固に固定できるので、構成要素が搭載された前部フレームと後部フレームを組立ラインの最終段においてディンプル接合により容易に固定できる。

本発明のフレーム構造によれば、前部フレームを構成する前部サイドレールの後端と、後部フレームを構成する後部サイドレールの前端とをディンプル接合により一体に固定するようにしたので、前部フレームはエンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載するための一定の規格品とすることができ、よって前部フレームは流れ作業により大量生産することができ、更に従来の分割したサイドレールをリベット接合する場合のような穴開け加工を要しないために、フレームの生産性が大幅に向上できる。

又、ディンプル接合は、従来の溶接接合のような変形がなく、又リベット接合のような面倒な穴の位置合わせが不要であり、前部フレームと後部フレームとを容易且つ能率的に固定できるので、車両の組立ラインにおいて、前部フレームにエンジン及びキャブ等の共通の構成要素を搭載して車両前部を組み立てる作業は流れ作業によって高能率にできる。そして、荷台の長さ等の仕様に応じた後部フレームには荷台等を搭載して車両後部を組み立てた後、組立ラインの最終段において、車両前部の前部フレームに車両後部の後部フレームをディンプル接合により固定することで車両が組み立てられるので、車両組立の生産性を大幅に向上できる。

以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる車両のフレーム構造について説明する。図１〜図３は本発明の車両のフレーム構造の一例を示すもので、図１はフレームの平面図、図２はフレームの斜視図、図３は図１をＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である。

本発明の車両のフレームは、図１及び図２に示す如く、別々に備えた前部フレーム１と後部フレーム２とにより構成する。前部フレーム１は、エンジン３及びキャブ４等の共通の構成要素を搭載することによって車両前部５を構成するものであり、又、後部フレーム２は、長さが異なる荷台６等を仕様に応じて搭載することにより車両後部７を構成するものである。

前部フレーム１は左右の前部サイドレール８ａ，８ｂの相互間を短尺のクロスメンバ９により固定することで組み立てられ、又、後部フレーム２は左右の後部サイドレール１０ａ，１０ｂの相互間を短尺のクロスメンバ１１により固定することで組み立てられる。

更に、前部サイドレール８ａ，８ｂ及び後部サイドレール１０ａ，１０ｂは、図３に示す如くコ字状断面或いはＣ字状断面を有しており、前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端とは相互に嵌合でき、この嵌合によって夫々のウェブ部１２とフランジ部１３とが互いに重なり合って重ね合わせ部１４（図１）が形成されるようにしている。

そして、前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端との重ね合わせ部１４を、図４に示すようにディンプル接合１５（打ち込み突起カシメ形接合）により一体に固定する。

ディンプル接合１５は、例えばアメリカ特許第３，７７１，２１６号に示されるような方法或いは他の方法によって実施することができる。

図５はディンプル接合１５を行う接合装置の一例を示したもので、この接合装置は、前記した前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端との重ね合わせ部１４の一側（下側）に上面１６ａを当接させて配置する固定ブロック１６と、前記重ね合わせ部１４の他側（上側）から下面１７ａにより重ね合わせ部１４を固定ブロック１６側に向けて押付けるように配置される押圧ブロック１７とを備えている。そして、前記固定ブロック１６の上面１６ａには、上端中央に凸部１８が形成された所要の口径を有する受けピストン１９が、下部の押圧ばね２０に抗して前記上面１６ａから陥没できるように収容されている。又、前記押圧ブロック１７には、下端中央に凸部２１が形成され前記受けピストン１９より小径の口径を有する押出しピストン２２が、前記受けピストン１９と同軸上に設けてあり、押出しピストン２２は押圧ブロック１７の下面１７ａを通して下方への打ち込み、及び上方への引き抜きが行えるようになっている。

そして、図５に示すように重ね合わせ部１４の一側（下側）に上面１６ａを当接させて固定ブロック１６を配置する一方、重ね合わせ部１４の他側（上側）に下面１７ａが当接するように押圧ブロック１７を押付配置した状態において、押出しピストン２２を図６に示す如く下方へ打ち込む。すると、押出しピストン２２の打ち込みに伴って受けピストン１９が押圧ばね２０に抗して下降し、重ね合わせ部１４の下側に突出したディンプル接合部１５ａが形成されてディンプル接合１５される。このディンプル接合部１５ａは、図６に示す如く後部サイドレール１０ａ，１０ｂの材料が前部サイドレール８ａ，８ｂの内部でフランジの付いたカップ状の突起２３にカシメられ、このカシメによるディンプル接合１５によって重ね合わせ部１４は強固に接合される。

前記重ね合わせ部１４は、図４に示すように、ウェブ部１２とフランジ部１３において複数のディンプル接合部１５ａによる接合点により固定される。

このとき、図４ではウェブ部１２に、ウェブ部１２の長手方向に沿い中央部の上下間隔が両端部の上下間隔より大きくなるように各６個の２列の接合点（ディンプル接合部１５ａ）を配置して固定した場合を示している。このように上下のディンプル接合部１５ａの相互間隔を、中央部の上下間隔が両端部の上下間隔より大きくなるように変化させて配置したことにより、ディンプル接合部１５ａの１つに応力が集中する問題を防止して重ね合わせ部１４の接合強度を高めることができる。又、フランジ部１３に対しては、重ね合わせ部１４の長手方向中央部近傍の２個所にディンプル接合部１５ａを配置している。

図５、図６に示す接合装置によって重ね合わせ部１４をディンプル接合１５することによって形成されるディンプル接合部１５ａの凸形状は、重ね合わせ部１４の外側に形成されるようにしてもよく、或いは重ね合わせ部１４の内側に形成されるようにしてもよい。

以下に上記形態例の作用を説明する。

図１に示す如く、エンジン３及びキャブ４等の共通の構成要素を搭載して車両前部５を構成するための前部フレーム１と、長さが異なる荷台６等を搭載して仕様に応じた車両後部７を構成するための後部フレーム２を分けて、別々に製造する。このとき、前部フレーム１は、エンジン３及びキャブ４等の共通の構成要素を搭載するために一定の規格品とすることができ、よって流れ作業により効率的に大量生産することができる。更に、前部フレーム１及び後部フレーム２には従来の分割したサイドレールのようにリベット接合のための穴開け加工をする必要がなく、よって前部フレーム１及び後部フレーム２の生産性を更に高めることができる。

上記の如く製造した前部フレーム１と後部フレーム２は、組立ラインに導入され、前部フレーム１にはエンジン３及びキャブ４等の共通の構成要素を搭載することによって車両前部５を組み立てるが、この車両前部５は共通の仕様として組み立てることができるので、流れ作業により効率的に大量生産することができる。又、このとき、後部フレーム２には、別の組立ラインによって仕様に応じた荷台６等の構成要素の搭載を行う。

このようにして構成要素が夫々搭載された前部フレーム１と後部フレーム２は、組立ラインの最終段において、図７に示すように共通する車両前部５に対して、仕様ごとの多品種の車両後部７を、図５、図６の接合装置を用いてディンプル接合１５により固定して車両を組み立てる。即ち、図１〜図３に示す如く、前部フレーム１を構成する前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と、後部フレーム２を構成する後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端とを嵌合させることにより重ね合わせ部１４を形成し、この重ね合わせ部１４のウェブ部１２とフランジ部１３に、図５、図６に示した接合装置を用いてディンプル接合１５により一体に固定する。

このとき、ウェブ部１２におけるディンプル接合１５が、図４に示す如くウェブ部１２の長手方向に沿い中央部の上下間隔が両端部の上下間隔より大きくなるようにした２列の接合点（ディンプル接合部１５ａ）で固定すると、接合点の１つに応力が集中する問題を防止してウェブ部１２の接合強度を著しく高めることができる。又、フランジ部１３に対しては、例えば重ね合わせ部１４の長手方向中央部近傍を２個所の接合点（ディンプル接合部１５ａ）で固定する。

上記したディンプル接合１５は従来の溶接接合のような変形がなく、又リベット接合のような面倒な穴の位置合わせが不要であり、前部フレーム１と後部フレーム２を容易且つ能率的に固定できるので、前記車両の組立ラインの最終段階において前部フレーム１と後部フレーム２を固定して車両を容易に組み立てることができ、よって車両組立の生産性を大幅に向上できる。

図８は本発明の他の形態を示したもので、前部フレーム１を構成する前部サイドレール８ａ，８ｂの後端と後部フレーム２を構成する後部サイドレール１０ａ，１０ｂの前端とを、前記したようにディンプル接合１５によって一体に固定すると共に、ボルト２４を併用して固定した場合を示している。又、ディンプル接合１５による固定とリベット接合による固定とを併用してもよい。このように、ディンプル接合１５による固定に加えてボルト２４締結或いはリベット接合により固定すると、前部サイドレール８ａ，８ｂと後部サイドレール１０ａ，１０ｂの固定を更に強固に行うことができる。このとき、ボルト２４或いはリベットのための穴開け加工が必要となるが、従来のようにリベット接合のみにて固定する方式に比して穴開けの工数は著しく少なくなるので、従来の方式に比して充分な生産性の向上が図れる。

尚、本発明の車両のフレーム構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、前部フレーム及び後部フレームには種々の形状のものが用いられること、ディンプル接合による接合点の配置は種々選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の車両のフレーム構造を適用するフレームの一例を示す平面図である。 フレームの斜視図である。 図１をＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である。 重ね合わせ部をディンプル接合した状態を表わす斜視図である。 ディンプル接合を行う接合装置の一例を示す断面図である。 図５の接合装置によりディンプル接合を行う状態を示す作動説明図である。 組立ラインの最終段において車両前部に対して車両後部を固定して車両を組み立てる状態を表わす概念図である。 重ね合わせ部をディンプル接合による固定と他の方法による固定とを併用して固定した形態を表わす斜視図である。

符号の説明

１ 前部フレーム
２ 後部フレーム
３ エンジン
４ キャブ
８ａ，８ｂ 前部サイドレール
１０ａ，１０ｂ 後部サイドレール
１２ ウェブ部
１３ フランジ部
１４ 重ね合わせ部
１５ ディンプル接合
１５ａ ディンプル接合部（接合点）
２４ ボルト

Claims (5)

1. 前部フレームと後部フレームを設け、前部フレームを構成する前部サイドレールの後端と、後部フレームを構成する後部サイドレールの前端とをディンプル接合により一体に固定したことを特徴とする車両のフレーム構造。
2. 前部サイドレールの後端と後部サイドレールの前端とを所要の長さで重ね合わせ、ウェブ面とフランジ面とをディンプル接合により複数の接合点で固定したことを特徴とする請求項１に記載の車両のフレーム構造。
3. ウェブ面におけるディンプル接合の接合点を、ウェブ面の長手方向に沿い中央部の上下間隔が両端部の上下間隔より大きくなるよう２列に設けたことを特徴とする請求項２に記載の車両のフレーム構造。
4. 前部サイドレールの後端と後部サイドレールの前端とを、ディンプル接合による固定に加えてボルト締結或いはリベット接合により固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両のフレーム構造。
5. 前部フレームにエンジン及びキャブが搭載されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両のフレーム構造。

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