JP2006240451A - サポートフレームの締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、車体の剛性を向上させたサポートフレームの締結構造を提供する。
【解決手段】 サポートフレームの締結構造２９は、車両の前後に延びる車体フレームに矩形形状のサポートフレーム５１を下方より取付け、サポートフレーム５１の後端を車体フレームのリヤフレーム４６に締結し、サポートフレームの前端を車体フレームのフロアフレーム３３，３４に締結した。フロアフレームとリヤフレームとを接続する車幅方向に延びるミドルフロアクロスメンバ３５を配置し、サポートフレームの前端をフロアフレームとクロスメンバとが交差する位置に締結した。フロアフレームとクロスメンバとでカラー１２３を狭持し、カラーに、サポートフレームを通したボルトを貫通させてサポートフレームを締結した。サポートフレームの前端と後端との間に中間締結部１０４を形成し、中間締結部１０４をリヤフレームに締結した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車体の後部の一部をなし、後の懸架装置などの装置を取付ける矩形形状のサポートフレームの締結構造に関するものである。

サポートフレームの締結構造は、車体フレームの後側に矩形形状のサポートフレームを下方より取付けるための構造で、サポートフレームは、例えば、後の懸架装置や水素タンクを取付けるフレームとして用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２９１８５７公報（第５−６頁、図３−４）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８（ａ），（ｂ）は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の車体構造３０１は、前後に延びる左右のサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３と、サイドフレーム３０２，３０３に内側に配置したフロアフレーム３０４，３０５と、サイドフレーム３０２，３０３の後側を占めるリアフレーム３０６，３０７と、矩形形状のサポートフレーム（サブフレーム）３０８と、を備え、サポートフレーム３０８は、後の懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９を連結し、水素タンク３１１，３１２を載せるもので、フレームの一部を兼ねる。

リアフレーム３０６，３０７は、下部にリヤブラケット３１３，３１４を備え、リヤブラケット３１３，３１４にバンパビーム３１５を取付けた。
その結果、バンパービーム３１５に入力された後方からの衝撃荷重をリアフレーム３０６，３０７を介してサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３に矢印ａ１，ａ２のように伝え、フロアフレーム３０４，３０５に矢印ａ３，ａ４のように伝えることで、分散させて、後方からの衝撃荷重に対する剛性を高めることができるというものである。

しかし、特許文献１の車体構造３０１では、バンパービーム３１５に加わる衝撃を、バンパービーム３１５を取付けたリヤブラケット３１３，３１４と上部のリアフレーム３０６，３０７とで吸収しつつ前方に伝えるので、懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９が位置するリアフレーム３０６，３０７の中央は場合によっては大きく変形するおそれがあり、より剛性の高い構造が望まれていた。

また、車体構造３０１では、リアフレーム３０６，３０７の前端３１７，３１７にサポートフレーム（サブフレーム）３０８の前端３１８，３１８を連結したので、後方からサポートフレーム（サブフレーム）３０８に加わる力は、カラーナット３１９，３１９を溶接した底壁３２１に集中し、結果的に、たわみやすく、より剛性の高い構造が望まれていた。

本発明は、車体の剛性を向上させたサポートフレームの締結構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両の前後に延びる車体フレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けたサポートフレームの締結構造において、サポートフレームの後端を車体フレームのリヤフレームに締結し、サポートフレームの前端を車体フレームのフロアフレームに締結したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、フロアフレームとリヤフレームとを接続する車幅方向に延びるクロスメンバを配置し、サポートフレームの前端をフロアフレームとクロスメンバとが交差する位置に締結したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、フロアフレームとクロスメンバとでカラーを狭持し、カラーに、サポートフレームを通したボルトを貫通させてサポートフレームをフロアフレームに締結したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、サポートフレームの前端と後端との間に中間締結部を形成し、中間締結部をリヤフレームに締結するとともに、燃料タンクを中間締結部と後端との間に配置したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両の前後に延びる車体フレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けたサポートフレームの締結構造において、サポートフレームの後端を車体フレームのリヤフレームに締結し、サポートフレームの前端を車体フレームのフロアフレームに締結したので、車体後方からサポートフレームに伝わった力は、サポートフレームから直接フロアフレームに伝わるので、フロアフレームに力を分散して車体の各部位に加わる力（応力）を小さくすることができる。従って、車体の剛性を向上させることができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、フロアフレームとリヤフレームとを接続する車幅方向に延びるクロスメンバを配置し、サポートフレームの前端をフロアフレームとクロスメンバとが交差する位置に締結したので、車体後方からサポートフレームに伝わった力は、サポートフレームから直接フロアフレームとクロスメンバに伝わるので、フロアフレームとクロスメンバに力を分散して車体の各部位に加わる力（応力）を小さくすることができる。従って、車体の剛性をより向上させることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、フロアフレームとクロスメンバとでカラーを狭持し、カラーに、サポートフレームを通したボルトを貫通させてサポートフレームをフロアフレームに締結したので、フロアフレームが溝形であっても、カラーによって、ボルトに所望の軸力を付与することができるとともに、フロアフレームとクロスメンバとサポートフレームの前端を所望の軸力で一体的に締結することができる。従って、車体の剛性をより向上させることができるという利点がある。

請求項４に係る発明では、サポートフレームの前端と後端との間に中間締結部を形成し、中間締結部をリヤフレームに締結するとともに、燃料タンクを中間締結部と後端との間に配置したので、燃料タンクを大きくし、かつ、前端と中間締結部との間に装置、例えば、蓄電池を配置しても、サポートフレームの前端と後端との間の強度を高めることができ、結果的に、車体の剛性を向上させることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は前方を向いた運転者から見た方向を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は、本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の側面図であり、透視した状態を示す。
車両１１は、車体フレームであるところの車体１２を備え、車体１２はアンダボデー１３と、サイドボデー１４，１４と、ルーフ１５と、リヤボデー１６と、を備える。２１は燃料タンクであるところの水素タンク、２２は水素タンク２１の前方に配置したキャパシタ（蓄電器）、２３は後のサスペンション装置、２４はリヤシート、２５は車体後部構造、２６はバンパービーム、２７は車室、２８は車輪、２９はサポートフレームの締結構造を示す。

図２は、本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の背面図であり、透視した状態を示す。
図３は、本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の平面図であり、透視した状態を示す。図１を併用して説明する。
アンダボデー１３は、車両１１の前後に延しかつ、車両１１の左右に配置したサイドフレーム３１，３２と、サイドフレーム３１，３２の内側に配置したフロアフレーム３３，３４と、フロアフレーム３３，３４の上に載せたクロスメンバであるところのミドルフロアクロスメンバ３５と、これらのフロアフレーム３３，３４並びにミドルフロアクロスメンバ３５に載せたフロントフロア３６と、サイドフレーム３１，３２の後に載せたリヤフロア３７と、を備える。

図１の４１はリヤシート２４のシートフレーム、４２はシートフレーム４１とリヤフロア３７間に取付けた隔壁、４３はリヤバンパビーム、ＣＬは対称中心線を示す。

サイドフレーム３１は、前にサイドシル４５を形成し、サイドシル４５に連ねて後にリヤフレーム４６を形成したものである。
サイドフレーム３２は、対称中心線ＣＬを基準にサイドフレーム３１と対称であり、サイドシル４７と、サイドシル４７に連ねてリヤフレーム４８を形成した。

リヤフレーム４６，４８は、下に取付けたサポートフレーム５１を有する。
サポートフレーム５１は、矩形の形状を左右のビーム部材５２，５３と前後のビーム部材５４，５５とコーナー部材５６〜５９とで形成し、中央に中央ビーム６１を取付けたものである。

リヤフレーム４６には、ボックス部材６３を取付け、リヤフェンダ６４を取付けた。
リヤフレーム４８には、ボックス部材６５を取付け、リヤフェンダ６６を取付けた。
リヤボデー１６は、ボックス部材６３，６５の上に取付けたパーセルフレーム７１と、リヤエンドパネル７２を有する。

サスペンション装置２３は、サポートフレーム５１にロッド７４・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）で連結し、ショックアブソーバ７５の上端７６をリヤフレーム４６に直接取付けた。右のリヤフレーム４８にも同様にストラット７５の上部７６を取付けた。７７はコイルスプリングを示す。

図４は、本発明のサポートフレームの締結構造の分解図である。図１を併用して説明する。
リヤフレーム４６は、具体的には、サイドシル４５に連なる前部８１を形成し、前部８１に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部８２を形成し、湾曲部８２と前部８１との境界近傍にフレーム中間締結部８３を形成し、湾曲部８２の下壁８４にショックアブソーバ７５の上端７６を取付ける接続部８５を形成し、湾曲部８２に連ねて後部８６を形成し、湾曲部８２と後部８６との境界近傍にフレーム後締結部８７を形成した。

また、リヤフレーム４６は、後部８６の下壁８８に前後方向に延びる左のリヤフレームロア９１を一体的に取付けるとともに、リヤフレームロア９１の前端９２をサポートフレーム５１の後端９３に対向し、かつ、近接して配置し、ブラケット９４で接続し、リヤフレーム４６の後端８９並びにリヤフレームロア９１に一体的に後端ブラケット９５を取付け、後端ブラケット９５に車幅方向に延びるバンパービーム２６を取付けたものである。
リヤフレーム４８は、対称中心線ＣＬを基準にリヤフレーム４６と対称であり、リヤフレーム４８の説明を省略する。

バンパービーム２６は、本体９６の下壁９７にバンパービームロア９８，９８を、リヤフレームロア９１，９１に対応するように取付けた。１０１，１０１はバンパービームロア９８にねじ込むボルト、１０２，１０２はバンパービーム２６の本体９６にねじ込むボルトを示す。

サポートフレーム５１は、具体的には、前のビーム部材５４にコーナー部材５６，５７を溶接で取付け、後のビーム部材５５にコーナー部材５８，５９を溶接で取付け、左のビーム部材５２にコーナー部材５６，５８を溶接で取付け、右のビーム部材５３にコーナー部材５７，５９を溶接で取付け、左右のビーム部材５２，５３の中央に中央ビーム６１を溶接で取付け、左のビーム部材５２の中央に中間締結部１０４を湾曲部８２近傍の左のフレーム中間締結部８３に取付けるように形成し、右のビーム部材５３の中央に中間締結部１０５を湾曲部８２近傍の右のフレーム中間締結部８３に取付けるように形成し、左右のビーム部材５３，５４側にサスペンション装置２３のロッド７４・・・を連結する連結ブラケット１０６・・・を取付け、コーナー部材５８，５９にそれぞれ規制部１０７，１０７を成形したフレームである。

フロアフレーム３３は、溝状のものを長尺に成形した部材で、第１〜第３壁部１１１，１１２，１１３を成形し、第２・第３壁部１１２，１１３に連ねて第１フランジ部１１４，１１４を成形し、後端部１１５を高さＨ１（図５参照）で成形し、後端部１１５の縁に連ねて第２フランジ部１１６を成形した部材である。
フロアフレーム３４は、対称中心線ＣＬを基準にフロアフレーム３３と対称であり、フロアフレーム３４の説明を省略する。

ミドルフロアクロスメンバ３５は、角管状のものを長尺に成形した部材で、第１・第２Ｚ形部材１１７，１１８を成形し、第１・第２Ｚ形部材１１７，１１８を溶接で一体的に合わせ、中央側をフロアフレーム３３，３４の後端部１１５，１１５に接続し、両端をリヤフレーム４６，４８に接続し、前にフロントフロア３６を取付けた部材である。また、第１Ｚ形部材１１７の内面にナット１２２，１２２を溶接で固定し、第１Ｚ形部材１１７の外面にカラー１２３，１２３を溶接で固定し、第１Ｚ形部材１１７の外面にフロアフレーム３３，３４の後端部１１５，１１５に接続することで、カラー１２３，１２３を挟む。

ここで、サポートフレームの締結構造２９を主体に説明する。
サポートフレームの締結構造２９は、サポートフレーム５１の後端９３，９３を車体フレーム（車体）１２のリヤフレーム４６，４８にボルト１４１，１４１で締結し、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６を車体１２のフロアフレーム３３，３４にボルト１２７，１２７で締結したものである。

また、サポートフレームの締結構造２９は、図３にも示すように、フロアフレーム３３，３４とリヤフレーム４６，４８とを接続する車幅方向に延びるクロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）３５を配置し、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６をフロアフレーム３３，３４とクロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）３５とが交差する位置（フレーム前締結部１３１，１３１）に締結した。

さらに、サポートフレームの締結構造２９は、図１にも示すように、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６と後端９３，９３との間に左右の中間締結部１０４，１０５を形成し、中間締結部１０４，１０５を、それぞれのリヤフレーム４６，４８のフレーム中間締結部８３，８３にボルト１３２，１３２で締結するとともに、燃料タンクであるところの水素タンク２１を中間締結部１０４，１０５と後端９３，９３との間に配置した。

図５は、図３の５−５線断面図である。図３、図４を併用して説明する。
アンダボデー１３はまた、中央のミドルフロアクロスメンバ３５とフロアフレーム３３，３４と、ナット１２２，１２２と、カラー１２３，１２３と、からなるフレーム前締結部１３１，１３１を備える。
フレーム前締結部１３１は、ミドルフロアクロスメンバ３５とフロアフレーム３３，３４にサポートフレーム５１の前端１２６を一体的に締結するための部位である。

ミドルフロアクロスメンバ３５は、前述したように、長尺な第１・第２Ｚ形部材１１７，１１８を溶接で一体的に合わせ、第１Ｚ形部材１１７の内面にナット１２２，１２２を溶接で固定し、第１Ｚ形部材１１７の外面にカラー１２３，１２３を溶接で固定し、フロアフレーム３３，３４の上に載せたものである。

図６は、図３の６−６線断面図であり、フロアフレーム３３及びフロアフレーム３３，３４の上に載せたミドルフロアクロスメンバ３５の左の端側を示す。図３、図４を併用して説明する。
ミドルフロアクロスメンバ３５はまた、前述したように、左の端をサイドフレーム３１のリヤフレーム４６に溶接で接続し、同様にミドルフロアクロスメンバ３５の右の端をサイドフレーム３２のリヤフレーム４８に溶接で接続した。

図７は、本発明のサポートフレームの締結構造の作用図である。図１、図３、図４を併用して説明する。
まず、バンパービーム２６に車体後方から荷重が加わると、リヤフレーム４６，４８並びにリヤフレームロア９１，９１に伝わり、リヤフレーム４６，４８並びにリヤフレームロア９１，９１からサポートフレーム５１に伝わる。

サポートフレームの締結構造２９では、サポートフレーム５１に伝わった力は、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６からフレーム前締結部１３１，１３１に伝わる。具体的には、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６に加わる力Ｆｓ１，Ｆｓ２は、それぞれフロアフレーム３３にＦｆ１として伝わり、ミドルフロアクロスメンバ３５にＦｃ１として伝わり、フロアフレーム３４にＦｆ２として伝わり、ミドルフロアクロスメンバ３５にＦｃ２として伝わるので、アンダボデー１３の各部位に加わる力（応力）を小さくすることができる。従って、車体１２の剛性を向上させることができる。

また、サポートフレームの締結構造２９では、フロアフレーム３３，３４とクロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）３５とでカラー１２３，１２３を狭持し、カラー１２３，１２３に、サポートフレーム５１の前端１２６，１２６を通したボルト１２７，１２７を貫通させてサポートフレーム５１をフロアフレーム３３，３４に締結したので、カラー１２３，１２３によって、ボルト１２７，１２７に所望の軸力を付与することができるとともに、フロアフレーム３３，３４とクロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）３５とサポートフレーム５１の前端１２６，１２６を所望の軸力で一体的に締結することができる。従って、車体１２の剛性をより向上させることができる。

尚、本発明のサポートフレームの締結構造は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
サポートフレームの締結構造は、実施の形態では水素燃料自動車に適用したが、ガソリンを燃料とする車両にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明のサポートフレームの締結構造は、懸架装置や水素タンクなどの燃料タンクなど、所望の部品（装置を含む。）をサポートフレーム（サブフレーム）に搭載した燃料電池自動車などの自動車に好適である。

本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の側面図 本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の背面図 本発明のサポートフレームの締結構造を採用した車両の平面図 本発明のサポートフレームの締結構造の分解図 図３の５−５線断面図 図３の６−６線断面図 本発明のサポートフレームの締結構造の作用図 従来の技術の基本構成を説明する図

符号の説明

１１…車両、１２…車体フレーム（車体）、２１…燃料タンク（水素タンク）、２９…サポートフレームの締結構造、３１…左のサイドフレーム、３２…右のサイドフレーム、３３，３４…フロアフレーム、３５…クロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）、４６…左のリヤフレーム、５１…サポートフレーム、８３…フレーム中間締結部、９３…サポートフレームの後端、１０４…中間締結部、１２３…カラー、１２６…サポートフレームの前端、１２７…サポートフレームを通したボルト、１３１…フレーム前締結部。

Claims (4)

1. 車両の前後に延びる車体フレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けたサポートフレームの締結構造において、
   前記サポートフレームの後端を前記車体フレームのリヤフレームに締結し、前記サポートフレームの前端を車体フレームのフロアフレームに締結したことを特徴とするサポートフレームの締結構造。
2. 前記フロアフレームと前記リヤフレームとを接続する車幅方向に延びるクロスメンバを配置し、前記サポートフレームの前端をフロアフレームとクロスメンバとが交差する位置に締結したことを特徴とする請求項１記載のサポートフレームの締結構造。
3. 前記フロアフレームと前記クロスメンバとでカラーを狭持し、該カラーに、前記サポートフレームを通したボルトを貫通させてサポートフレームをフロアフレームに締結したことを特徴とする請求項２記載のサポートフレームの締結構造。
4. 前記サポートフレームの前端と後端との間に中間締結部を形成し、該中間締結部をリヤフレームに締結するとともに、燃料タンクを中間締結部と後端との間に配置したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のサポートフレームの締結構造。

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