JP2016112923A - 車両のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体フレームのサイドメンバをフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとに分割して構成するとともに、車両走行時に必要なフレーム剛性を確保する。【解決手段】フロントサイドメンバ４は、プレス成型された金属板材によって形成され、リヤサイドメンバ５は、押出成形又はロール成形された金属板材によって形成される。フロントサイドメンバ４の後端部とリヤサイドメンバ５の前端部との結合部１０では、その一方の内側に他方が差し込まれた状態でフロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とが溶着される。この結合部１０には、フロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とに跨って双方に溶着され、結合部１０から上方及び下方へ延びる金属製の補強板２０が固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のフレーム構造に関する。

特許文献１には、アルミニウム合金を用いたトラックシャシフレームを、車体後部側のリアサイドレールと、車体前部側のフロントサイドレールとに分割して構成し、フロントサイドレールを構成する中空部材をアルミニウム合金成形板とし、リアサイドレールをアルミニウム合金押出形材として、これら両者を剛的に結合する構造が記載されている。

特開２００６−１１１２２８号公報

走行中のトラックの車体フレームには上下方向の荷重が作用するため、車体フレームのサイドメンバ（トラックシャシフレーム）をフロントサイドメンバ（フロントサイドレール）とリヤサイドメンバ（リヤサイドレール）との結合によって構成する場合、上下方向の荷重に対する結合部の剛性を高める必要がある。

そこで本発明は、車体フレームのサイドメンバをフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとに分割して構成するとともに、車両走行時に必要なフレーム剛性を確保することが可能な車両のフレーム構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、前後方向に延びてキャブ及び荷台を下方から支持するサイドメンバを前側のフロントサイドメンバと後側のリヤサイドメンバとに分割して構成し、フロントサイドメンバの後端部とリヤサイドメンバの前端部とを結合して一体化する車両のフレーム構造である。フロントサイドメンバは、プレス成型された金属板材によって形成される。リヤサイドメンバは、押出成形又はロール成形された金属板材によって形成される。

本発明の第１の態様では、フロントサイドメンバの後端部とリヤサイドメンバの前端部との結合部では、その一方の内側に他方が差し込まれた状態でフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとが溶着される。この結合部には、フロントサイドメンバとリヤサイドメンバとに跨って双方に溶着され、結合部から上方又は下方の少なくとも一方へ延びる金属板製の補強部材が固定される。

上記構成では、結合部に上方又は下方の少なくとも一方へ延びる金属板製の補強部材が固定されるので、結合部の上下方向の幅が補強部材によって増大する。このため、上下方向の荷重に対する結合部の剛性（曲げ強度）を高めることができる。従って、サイドメンバをフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとに分割して構成するとともに、車両走行時に必要なフレーム剛性を確保することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様のフレーム構造であって、フロントサイドメンバには、キャブの後端部を支持するキャブマウントブラケットが固定される。補強部材は、キャブマウントブラケットから後方へ一体的に延びる。

上記構成では、補強部材がキャブマウントブラケットから一体的に延びるので、補強部材の変形をキャブマウントブラケットによって抑制することができ、結合部の剛性をさらに高めることができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様のフレーム構造であって、フロントサイドメンバには、キャブの後端部を支持するキャブマウントブラケットが固定される。リヤサイドメンバには、荷台の前端部を支持するボディマウントブラケットが固定される。フロントサイドメンバの後端部とリヤサイドメンバの前端部とは、キャブマウントブラケットとボディマウントブラケットとの間で結合される。

上記構成では、車両走行時に車体フレームに作用する上下方向の荷重が顕著に増大するキャブと荷台との間の境界領域でフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとが結合され、この結合部の高さ方向の幅が増大するので、サイドメンバの剛性をさらに的確に高めることができる。

本発明によれば、車体フレームのサイドメンバをフロントサイドメンバとリヤサイドメンバとに分割して構成するとともに、車両走行時に必要なフレーム剛性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る車両のフレーム構造を示す側面図である。 図１のフレーム構造を斜め上方から視た斜視図である。 図１のサイドメンバのIII−III矢視断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両のフレーム構造について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、前後方向とは車両の進行方向の前後方向であり、左右方向とは車両前方を向いた状態での左右方向である。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

図１及び図２に示すように、車両の車体フレーム１は、前後方向へ延びる左右1対のサイドメンバ２と、車幅方向へ延びて左右のサイドメンバ２同士を連結する複数のクロスメンバ３とを有する。本発明では、サイドメンバ２を、前側のフロントサイドメンバ４と後側のリヤサイドメンバ５とに分割して構成し、フロントサイドメンバ４の後端部とリヤサイドメンバ５の前端部とを結合して一体化する。なお、図１は左側のサイドメンバ２であり、左右のサイドメンバ２は左右略対称に構成される。

図３に示すように、フロントサイドメンバ４は、車幅方向外側のフロントサイドメンバアウタ６と車幅方向内側のフロントサイドメンバインナ７とから構成される。フロントサイドメンバアウタ６は、フロントアウタ側面部６ｃの上端及び下端からフロントアウタ上面部６ａ及びフロントアウタ下面部６ｂが車幅方向内側に曲折して延びる深底のＵ状断面であり、車幅方向内側に開口する。フロントサイドメンバインナ７は、フロントインナ側面部７ｃの上端及び下端からフロントインナ上面部７ａ及びフロントインナ下面部７ｂが車幅方向外側に曲折して延びる浅底のＵ状断面であり、車幅方向外側に開口する。

フロントサイドメンバアウタ６の上下の開口端縁部８の外面（フロントアウタ上面部６ａの車幅方向内端縁部の上面とフロントアウタ下面部６ｂの車幅方向内端縁部の下面）に、フロントサイドメンバインナ７の上下の開口端縁部９の内面（フロントインナ上面部７ａの車幅方向外端縁部の下面とフロントインナ下面部７ｂの車幅方向外端縁部の上面）をそれぞれ重ね、重なった開口端縁部８，９同士を溶着する。これにより、矩形筒状のフロントサイドメンバ４が形成される。フロントサイドメンバ４は、フロントメンバ上面部４ａとフロントメンバ下面部４ｂとフロントメンバ外側面部４ｃとフロントメンバ内側面部４ｄとを有し、その内側に閉空間を区画する。フロントアウタ上面部６ａ及びフロントインナ上面部７ａはフロントメンバ上面部４ａを構成し、フロントアウタ下面部６ｂ及びフロントインナ下面部７ｂはフロントメンバ下面部４ｂを構成し、フロントアウタ側面部６ｃはフロントメンバ外側面部４ｃを構成し、フロントインナ側面部７ｃはフロントメンバ内側面部４ｄを構成する。フロントメンバ上面部４ａとフロントメンバ下面部４ｂとは上下方向に離間して相対向し、フロントメンバ外側面部４ｃとフロントメンバ内側面部４ｄとは車幅方向に離間して相対向する。

フロントサイドメンバアウタ６とフロントサイドメンバインナ７とは、金属板材（本実施形態では鋼鈑）をそれぞれプレス成型することによって形成される。プレス成型であるため、前後方向で一様な断面形状に設定する必要がなく、設計の自由度が比較的大きい。

リヤサイドメンバ５も、内側に閉空間を区画する矩形筒状であるが、フロントサイドメンバ４とは異なり、金属板材（本実施形態では鋼鈑）をロール成形することによって一体形成される。すなわち、フロントサイドメンバ４がフロントサイドメンバアウタ６とフロントサイドメンバインナ７という２部材から構成されるのに対し、リヤサイドメンバ５は、リヤメンバ上面部５ａとリヤメンバ下面部５ｂとリヤメンバ外側面部５ｃとリヤメンバ内側面部５ｄとを一体的に有する１部材から構成される。リヤメンバ上面部５ａとリヤメンバ下面部５ｂとは上下方向に離間して相対向し、リヤメンバ外側面部５ｃとリヤメンバ内側面部５ｄとは車幅方向に離間して相対向する。ロール成形であるため、前後方向でほぼ一様な断面形状に設定され、設計の自由度が比較的小さい。

なお、フロントサイドメンバ４及びリヤサイドメンバ５を鋼鈑以外の金属（例えばアルミニウム）によって形成してもよい。また、リヤサイドメンバ５を押出成形によって形成してもよい。

フロントサイドメンバ４の後端部の内面の上下幅（フロントメンバ上面部４ａとフロントメンバ下面部４ｂとの内面間距離）及び左右幅（フロントメンバ外側面部４ｃとフロントメンバ内側面部４ｄの内面間距離）は、リヤサイドメンバ５の前端部の外面の上下幅（リヤメンバ上面部５ａとリヤメンバ下面部５ｂとの外面間距離）及び左右幅（リヤメンバ外側面部５ｃとリヤメンバ内側面部５ｄとの外面間距離）よりも僅かに大きく形成され、リヤサイドメンバ５の前端部は、フロントサイドメンバ４の後端部の内側に後方から差し込まれ溶着によって結合される。この結合部１０では、フロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とが面接触した状態又は僅かに離間した状態で上下方向及び車幅方向に重なるため、サイドメンバ２の板厚が局所的に増大する。

フロントサイドメンバ４は、中間部が僅かに下方へ凹む湾曲形状を有し、フロントサイドメンバ４の後端部は、斜め後上方へ延びる。リヤサイドメンバ５の前端部は、フロントサイドメンバ４の後端部から連続して斜め後上方へ延び、リヤサイドメンバ５の前端部の後方領域は、リヤサイドメンバ５の前端部から曲折して略水平に延びる。

フロントサイドメンバ４には、車両のキャブ１１の後端部を下方から支持するキャブマウントブラケット１２が固定される。キャブマウントブラケット１２の固定位置は、結合部１０であってもよく、結合部１０の前方近傍であってもよい。なお、キャブ１１の前端部は、フロントサイドメンバ４の前端部に回転自在に支持される。また、フロントサイドメンバ４の中間部には、前輪（フロントタイヤ）１３のための複数の部材（例えばコイルタワー１４など）やエンジン（図示省略）のための複数の部材（例えばエンジンマウントブラケット（図示省略）など）が固定され、フロントサイドメンバ４は前輪１３によって支持される。

リヤサイドメンバ５には、キャブ１１の後方に配置される荷台１５を下方から支持するボディマウントブラケット１６が固定される。ボディマウントブラケット１６は前後に複数配置され、最前方のボディマウントブラケット１６Ｆは荷台の前端部を支持する。最前方のボディマウントブラケット１６Ｆの固定位置は、結合部１０の後方近傍である。なお、リヤサイドメンバ５の中間部には、後輪（リヤタイヤ）１７のための複数の部材（例えばリヤサスペンションブラケット（図示省略）など）が固定され、リヤサイドメンバ５は後輪１７によって支持される。

このように、フロントサイドメンバ４の後端部とリヤサイドメンバ５の前端部とは、キャブマウントブラケット１２とボディマウントブラケット１６との間で、結合部１０の板厚が増大するように重なった状態で溶着される。

サイドメンバ２の結合部１０の車幅方向外側の側面には、金属製の補強板（補強部材）２０が溶着によって固定される。補強板２０は、矩形状の補強板側面部２０ｃの上縁及び下縁から補強板上面部２０ａ及び補強板下面部２０ｂが車幅方向内側に曲折して延びるＵ状断面であり、車幅方向内側に開口する。補強板２０の後端は、結合部１０の後端よりも後方へ延び、補強板側面部２０ｃは、フロントメンバ外側面部４ｃとリヤメンバ外側面部５ｃとに跨って双方に溶着される。サイドメンバ２は、矩形状の補強板側面部２０ｃの前下隅部の近傍から後上隅部の近傍に向かって傾斜して延び、補強板下面部２０ｂの前端部はフロントメンバ下面部４ｂに溶着され、補強板上面部２０ａの後端部はリヤメンバ上面部５ａに溶着される。すなわち、補強板２０は結合部１０から上方及び下方へ延び、結合部１０の上下方向の幅Ｈが補強板２０によって増大する。なお、補強板２０（補強板側面部２０ｃ）を結合部１０から上方又は下方の一方のみに延びる形状としてもよい。

補強板２０の前端（補強板側面部２０ｃの前端縁）はキャブマウントブラケット１２まで延びて溶着される。すなわち、補強板２０は、キャブマウントブラケット１２から後方へ一体的に延びる。

本実施形態によれば、サイドメンバ２をフロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とに分割して構成するので、異なる車種や車型の車両を製造する場合に、フロントサイドメンバ４のみを車種や車型に応じた形状の専用部品とし、リヤサイドメンバ５を共通部品とすることができ、生産性が向上する。

フロントサイドメンバ４を、設計の自由度が比較的大きいプレス成型によって形成するので、車種や車型に対応した所望の形状に設計することができる。

リヤサイドメンバ５を、プレス成型に比べて安価な押出成形又はロール成形によって形成するので、コストの上昇を抑えることができる。

また、結合部１０の上下方向の幅Ｈが補強板２０によって増大するので、上下方向の荷重に対する結合部１０の剛性（曲げ強度）を高めることができる。

また、補強板２０がキャブマウントブラケット１２から一体的に延びるので、補強板２０の変形をキャブマウントブラケット１２によって抑制することができ、結合部１０の剛性をさらに高めることができる。

さらに、キャブ１１と荷台１５との境界領域でフロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とを結合し、その結合部１０では、板厚が増大するようにフロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とを重ねた状態で溶着するので、車両走行時に上下方向やロール方向への荷重が顕著に増大するキャブ１１と荷台１５との境界領域でのサイドメンバ２の剛性（曲げ強度や捻り強度）を、板厚の増大と上記補強板２０による上下方向の幅の増大との双方によって高めることができる。

従って、サイドメンバ２をフロントサイドメンバ４とリヤサイドメンバ５とに分割して構成するとともに、車両走行時に必要なフレーム剛性を確保することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、フロントサイドメンバ４及びリヤサイドメンバ５の双方を略直線形状としてもよく、また、リヤサイドメンバ５を複数の後輪によって支持してもよい。

本発明のフレーム構造は、キャブと荷台とを備える様々な車両に適用することができる。

１ 車体フレーム
２ サイドメンバ
３ クロスメンバ
４ フロントサイドメンバ
５ リヤサイドメンバ
６ フロントサイドメンバアウタ
７ フロントサイドメンバインナ
１０ 結合部
１１ キャブ
１２ キャブマウントブラケット
１５ 荷台
１６，１６Ｆ ボディマウントブラケット
２０ 補強板(補強部材)

Claims (3)

1. 前後方向に延びてキャブ及び荷台を下方から支持するサイドメンバを前側のフロントサイドメンバと後側のリヤサイドメンバとに分割して構成し、前記フロントサイドメンバの後端部と前記リヤサイドメンバの前端部とを結合して一体化する車両のフレーム構造であって、
   前記フロントサイドメンバは、プレス成型された金属板材によって形成され、
   前記リヤサイドメンバは、押出成形又はロール成形された金属板材によって形成され、
   前記フロントサイドメンバの後端部と前記リヤサイドメンバの前端部との結合部では、その一方の内側に他方が差し込まれた状態で前記フロントサイドメンバと前記リヤサイドメンバとが溶着され、
   前記結合部には、前記フロントサイドメンバと前記リヤサイドメンバとに跨って双方に溶着され、前記結合部から上方又は下方の少なくとも一方へ延びる金属板製の補強部材が固定される
   ことを特徴とする車両のフレーム構造。
2. 請求項１に記載の車両のフレーム構造であって、
   前記フロントサイドメンバには、前記キャブの後端部を支持するキャブマウントブラケットが固定され、
   前記補強部材は、前記キャブマウントブラケットから後方へ一体的に延びる
   ことを特徴とする車両のフレーム構造。
3. 請求項１に記載の車両のフレーム構造であって、
   前記フロントサイドメンバには、前記キャブの後端部を支持するキャブマウントブラケットが固定され、
   前記リヤサイドメンバには、前記荷台の前端部を支持するボディマウントブラケットが固定され、
   前記フロントサイドメンバの後端部と前記リヤサイドメンバの前端部とは、前記キャブマウントブラケットと前記ボディマウントブラケットとの間で結合される
   ことを特徴とする車両のフレーム構造。

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