JP2022142886A - 車両のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の複雑化及び高重量化を回避しつつ、前方衝突に対する上下キック部の変形及び破損を抑制できる車両のフレーム構造を提供する。
【解決手段】車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレール２，２を備えた車両のフレーム構造１であって、サイドレール２は、車両の前方側に位置して前輪６及びキャブ７を支持するフロントサイドレール１１と、フロントサイドレール１１の後方側に位置して後輪及び荷台８を支持するリアサイドレール１２と、リアサイドレール１２をフロントサイドレール１１に対して一段低く接続する上下キック部１３と、を有し、フロントサイドレール１１の前方部分１１ａには、車両の幅方向に切欠部３０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本開示は、車両のフレーム構造に関する。

バッテリから供給される電力によって走行する車両のフレーム構造に関する技術として、例えば特許文献１に記載のフレーム構造がある。この従来のフレーム構造は、一対のサイドレールが車幅方向において互いに対向するように設けられたラダーフレームと、一対のサイドレール間に配置され、当該一対のサイドレール間のそれぞれに連結される電力供給ユニットとを備えている。一対のサイドレールのそれぞれには、ウェブの両端に所定幅のフランジが設けられている。フランジには、車幅方向において電力供給ユニットの少なくとも一つの角部と対応する位置に狭窄部が設けられている。

特開２０１２－１４２０８号公報

上述した従来のフレーム構造では、サイドレールが略一直線状をなしている。このため、車両の前方衝突時には、サイドレールに対して軸圧縮方向の入力となり、変形に対して有利な構造となっている。一方、近年では、車両の積載量の確保等の観点から車両の低床化が要請されてきている。かかる要請に対し、サイドレールに上下キック部を設けることで、荷台下方に位置するフレーム後方部分をキャブ下方に位置するフレーム前方部分に対して一段低くするフレーム構成を採用することが検討されている。

しかしながら、フレームに上下キック部を設ける構成では、上下キック部の剛性が不足し易く、車両の前方衝突時に上下キック部が変形或いは破損し易いという課題があった。上下キック部に対して補強部品などの別部材を追加すれば当該部分を補強することは可能であるが、この場合には、部品点数の増加による構成の複雑化や車両の高重量化を招くこととなる。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、構成の複雑化及び高重量化を回避しつつ、前方衝突に対する上下キック部の変形及び破損を抑制できる車両のフレーム構造を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る車両のフレーム構造は、車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレールを備えた車両のフレーム構造であって、サイドレールは、車両の前方側に位置して前輪及びキャブを支持するフロントサイドレールと、フロントサイドレールの後方側に位置して後輪及び荷台を支持するリアサイドレールと、リアサイドレールをフロントサイドレールに対して一段低く接続する上下キック部と、を有し、フロントサイドレールの前方部分には、車両の幅方向に切欠部が設けられている。

この車両のフレーム構造では、フロントサイドレールの前方部分において、車両の幅方向に切欠部が設けられている。この切欠部により、車両の前方衝突の際に、フロントサイドレールにおける切欠部よりも前方の部分が積極的に潰れ易くなっており、衝撃吸収の効率を向上することができる。したがって、補強部品などの別部材の追加による構成の複雑化及び高重量化を回避しつつ、前方衝突に対する上下キック部の変形及び破損を抑制できる。

フロントサイドレールは、車両の幅方向の外側に位置するアウターレールと、車両の幅方向の内側に位置するインナーレールとの結合によって断面矩形の中空部材となっており、切欠部は、インナーレールの角部に形成されていてもよい。切欠部をインナーレールの角部に形成することで、フロントサイドレールの剛性の担保と前方衝突時の潰れ易さとの両立が図られる。また、前方衝突によって潰れる部分が車両の幅方向の外側に広がることを抑制できる。これにより、衝撃吸収の効率の低下を抑制できる。

インナーレールの上面側には、切欠部を跨いで車両の前後方向に延在するフランジ部が設けられていてもよい。これにより、前方衝突によって潰れる部分が車両の上方に広がることを抑制できる。したがって、フロントサイドレールの上方に位置するキャブへの衝突の影響を緩和することができる。

フロントサイドレールにおける切欠部よりも後方側の部分同士を結ぶように車両の幅方向に設けられる第１のクロスメンバを更に備えていてもよい。この第１のクロスメンバの配置により、前方衝突によってフロントサイドレールが車両の幅方向に広がることを抑制できる。これにより、前方衝突の際にフロントサイドレールにおける切欠部よりも前方の部分がより効率的に潰れるため、衝撃吸収の効率を一層高めることができる。

フロントサイドレールにおける切欠部よりも後方側の部分と、リアサイドレールの前方部分とを接続するサスペンションメンバを更に備えていてもよい。この場合、前方衝突の際にフロントサイドレールに加わる衝突エネルギーを、サスペンションメンバを介してリアサイドレールに分散することができる。したがって、上下キック部の変形及び破損を一層確実に抑制できる。また、前方衝突の際にフロントサイドレールが車両の上方に広がることを抑制できるため、フロントサイドレールの上方に位置するキャブへの衝突の影響をより確実に緩和することができる。

リアサイドレールには、レール間隔をフロントサイドレールのレール間隔よりも大きくすることによってフレーム幅を広くした幅広部が上下キック部に隣接して設けられており、幅広部は、リアサイドレールの前方部分と、リアサイドレールの前方部分の先端同士を結ぶように車両の幅方向に設けられる第２のクロスメンバとを含んで構成され、サスペンションメンバは、第２のクロスメンバを介してリアサイドレールの前方部分と接続されていてもよい。

このような幅広部は、例えば車両が電動車両である場合のバッテリ等の配置スペースの確保と、車両の低床化による積載量の確保との両立に資する。一方、幅広部を構成する第２のクロスメンバを介してサスペンションメンバをリアサイドレールの前方部分と接続することで、前方衝突の際の第２のクロスメンバの変形或いは破損を抑制できる。これにより、配置スペース内の車載物の保護が図られる。

本開示によれば、構成の複雑化及び高重量化を回避しつつ、前方衝突に対する上下キック部の変形及び破損を抑制できる。

本開示の一実施形態に係る車両フレーム構造の要部を示す平面図である。 図１の側面図である。 フロントサイドレールの前方部分の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る車両のフレーム構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る車両のフレーム構造の要部を示す平面図である。また、図２は、図１の側面図である。図１及び図２に示す車両のフレーム構造１は、例えばトラック等の大型車両に適用される構造体であり、ラダーフレーム構造をなしている。車両は、例えばバッテリの電力によってモータを駆動して走行する電動車両であってもよい。

車両のフレーム構造１は、車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレール２，２と、車両の幅方向に延在してサイドレール２，２同士を接続する複数のクロスメンバ３，４，５とを含んで構成されている。サイドレール２，２及びクロスメンバ３，４，５は、いずれも金属製の長尺部材によって構成されている。

サイドレール２，２は、左右で略対称の形状及び配置となっている。サイドレール２は、車両の前方側に位置して前輪６及びキャブ７を支持するフロントサイドレール１１と、フロントサイドレール１１の後方側に位置して後輪（不図示）及び荷台８を支持するリアサイドレール１２と、リアサイドレール１２をフロントサイドレール１１に対して一段低く接続する上下キック部１３とを有している。また、サイドレール２には、板バネ等の懸架装置によって前輪６を支持するサスペンションメンバ９が設けられている。

フロントサイドレール１１の前方部分１１ａ，１１ａの先端同士は、クロスメンバ３によって連結されている。また、フロントサイドレール１１の前方部分１１ａ，１１ａ同士は、クロスメンバ３よりも後方側でクロスメンバ（第１のクロスメンバ）４によって連結されている。左右のフロントサイドレール１１，１１間の空間には、例えば車両のモータ、インバータ、ギアといった各種の部品が配置されている。

リアサイドレール１２には、レール間隔をフロントサイドレール１１，１１のレール間隔よりも大きくすることによってフレーム幅を広くした幅広部Ｋが設けられている。本実施形態では、幅広部Ｋは、左右のリアサイドレール１２の前方部分１２ａ，１２ａと、リアサイドレール１２の前方部分１２ａ，１２ａの先端同士を結ぶクロスメンバ５（第２のクロスメンバ）と、クロスメンバ５よりも後方側でリアサイドレール１２，１２の後方部分の先端同士を結ぶクロスメンバ（不図示）によって、上下キック部１３に隣接して設けられている。幅広部Ｋは、平面視で矩形をなしている。幅広部Ｋの内側の空間には、例えば車両の動力源となる高電圧バッテリが配置されている。

上下キック部１３は、フロントサイドレール１１の後方部分１１ｂに連続して緩やかに下方に傾斜し、幅広部Ｋのクロスメンバ５に接続されている。すなわち、上下キック部１３は、幅広部Ｋのクロスメンバ５を介してリアサイドレール１２の前方部分１２ａに接続されている。上下キック部１３により、リアサイドレール１２がフロントサイドレール１１に対して一段低くなることで、荷台８の位置を下げることが可能となる。これにより、車両の積載量の確保が図られている。

サスペンションメンバ９は、リアサイドレール１２の高さに配置され、フロントサイドレール１１よりも車両の幅方向のやや内側で車両の前後方向に延在している。サスペンションメンバ９の前方部分９ａは、フロントサイドレール１１に向かって車両の幅方向の外側に延びており、当該前方部分９ａの先端は、アンカーによってフロントサイドレール１１の前方部分１１ａに接続されている。サスペンションメンバ９の後方部分９ｂは、フロントサイドレール１１の後方部分１１ｂに懸架すると共に、幅広部Ｋのクロスメンバ５に接続されている。すなわち、サスペンションメンバ９の後方部分９ｂは、幅広部Ｋのクロスメンバ５を介してリアサイドレール１２の前方部分１２ａに接続されている。

続いて、上述したフロントサイドレール１１の構成について更に詳細に説明する。図３は、フロントサイドレールの前方部分の構成を示す斜視図である。同図に示すように、フロントサイドレール１１は、車両の幅方向の外側に位置するアウターレール２１と、車両の幅方向の内側に位置するインナーレール２２とを結合することによって構成されている。

アウターレール２１は、側板２３と、側板２３の上下端にそれぞれ設けられたフランジ部２４，２５とを有し、断面Ｃ字状をなしている。インナーレール２２は、アウターレール２１と同様に、側板２６と、側板２６の上下端にそれぞれ設けられたフランジ部２７，２８とを有し、断面Ｃ字状をなしている。フロントサイドレール１１は、アウターレール２１のフランジ部２４，２５上にインナーレール２２のフランジ部２７，２８を重ねた状態でこれらを結合することにより、断面矩形の中空部材となっている。

このフロントサイドレール１１の前方部分１１ａには、車両の幅方向に切欠部３０が設けられている。切欠部３０は、フロントサイドレール１１の先端から一定の間隔をもってインナーレール２２の角部に形成されている。図３の例では、側板２６と上側のフランジ部２７とがなす角部２２ａ、及び側板２６と下側のフランジ部２８とがなす角部２２ｂの双方に矩形の切欠部３０，３０が設けられている。切欠部３０の位置では、インナーレール２２側からフロントサイドレール１１の内部空間が露出した状態となっている。車両の前後方向に対する２つの切欠部３０，３０の位置は、互いに等しくなっている。また、車両の前後方向に対する２つの切欠部３０，３０の幅も互いに等しくなっている。

インナーレール２２の上面側のフランジ部２７は、切欠部３０を跨いで車両の前後方向に延在している。より具体的には、このフランジ部２７は、フロントサイドレール１１の先端から切欠部３０を超えて延びている。切欠部３０よりも後方側では、フランジ部２７の幅が徐々に小さくなっている。フランジ部２７が無い後方部分では、インナーレール２２が側板２６及び下面側のフランジ部２８のみで構成されている。したがって、切欠部３０のよりも後方側では、フロントサイドレール１１の上面は、アウターレール２１の上面側のフランジ部２４のみによって形成されている。

また、図１及び図２に示すように、上述したクロスメンバ４は、フロントサイドレール１１における切欠部３０よりも後方側の部分同士を結ぶように車両の幅方向に設けられている。さらに、本実施形態では、上述したサスペンションメンバ９の前方部分９ａとフロントサイドレール１１の前方部分１１ａとの接続位置Ｐ１が、フロントサイドレール１１とクロスメンバ４との接続位置Ｐ２と一致している。切欠部３０と接続位置Ｐ１，Ｐ２とは、隣接していてもよく、一定の間隔をもって離間していてもよい。

以上説明したように、車両のフレーム構造１では、フロントサイドレール１１の前方部分１１ａにおいて、車両の幅方向に切欠部３０が設けられている。この切欠部３０により、車両の前方衝突の際に、フロントサイドレール１１における切欠部３０よりも前方の部分が積極的に潰れ易くなっており、衝撃吸収の効率を向上することができる。したがって、補強部品などの別部材の追加による構成の複雑化及び高重量化を回避しつつ、前方衝突に対する上下キック部１３の変形及び破損を抑制できる。

本実施形態では、フロントサイドレール１１は、車両の幅方向の外側に位置するアウターレール２１と、車両の幅方向の内側に位置するインナーレール２２との結合によって断面矩形の中空部材となっている。そして、切欠部３０は、インナーレール２２の角部２２ａ，２２ａに形成されている。このように切欠部３０をインナーレール２２の角部２２ａ，２２ａに形成することで、フロントサイドレール１１の剛性の担保と前方衝突時の潰れ易さとの両立が図られる。また、前方衝突によって潰れる部分が車両の幅方向の外側に広がることを抑制できる。これにより、衝撃吸収の効率の低下を抑制できる。

本実施形態では、インナーレール２２の上面側に切欠部３０を跨いで車両の前後方向に延在するフランジ部２７が設けられている。これにより、前方衝突によって潰れる部分が車両の上方に広がることを抑制できる。したがって、フロントサイドレール１１の上方に位置するキャブ７への衝突の影響を緩和することができる。

本実施形態では、フロントサイドレール１１における切欠部３０よりも後方側の部分同士を結ぶように、車両の幅方向にクロスメンバ４が設けられている。このクロスメンバ４の配置により、前方衝突によってフロントサイドレール１１，１１が車両の幅方向に広がることを抑制できる。これにより、前方衝突の際にフロントサイドレール１１における切欠部３０よりも前方の部分がより効率的に潰れるため、衝撃吸収の効率を一層高めることができる。

本実施形態では、フロントサイドレール１１における切欠部３０よりも後方側の部分と、リアサイドレール１２の前方部分１２ａとを接続するサスペンションメンバ９が設けられている。これにより、前方衝突の際にフロントサイドレール１１に加わる衝突エネルギーを、サスペンションメンバ９を介してリアサイドレール１２に分散することができる。したがって、上下キック部１３の変形及び破損を一層確実に抑制できる。また、前方衝突の際にフロントサイドレール１１が車両の上方に広がることを抑制できるため、フロントサイドレール１１の上方に位置するキャブ７への衝突の影響をより確実に緩和することができる。

本実施形態では、リアサイドレール１２において、レール間隔をフロントサイドレール１１，１１のレール間隔よりも大きくすることによってフレーム幅を広くした幅広部Ｋが上下キック部１３に隣接して設けられている。そして、サスペンションメンバ９は、幅広部Ｋのクロスメンバ５を介してリアサイドレール１２の前方部分１２ａと接続されている。幅広部Ｋは、例えば車両が電動車両である場合のバッテリ等の配置スペースの確保と、車両の低床化による積載量の確保との両立に資する。一方、幅広部Ｋを構成するクロスメンバ５を介してサスペンションメンバ９をリアサイドレール１２の前方部分１２ａと接続することで、前方衝突の際のクロスメンバ５の変形或いは破損を抑制できる。これにより、配置スペース内の車載物の保護が図られる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、フロントサイドレール１１の前方部分１１ａにおいて、インナーレール２２側に切欠部３０が設けられているが、アウターレール２１側に切欠部３０が設けられていてもよい。切欠部３０は、必ずしも角部２２ａ，２２ｂの双方に設けられている必要はなく、角部２２ａ，２２ｂの一方のみに設けられていてもよい。切欠部３０は、角部２２ａ，２２ｂではなく、側板２６に設けられていてもよい。フロントサイドレール１１は、必ずしもアウターレール２１とインナーレール２２とによって構成されている必要はなく、一つの中空部材によって構成されていてもよい。

サスペンションメンバ９の前方部分９ａとフロントサイドレール１１の前方部分１１ａとの接続位置Ｐ１は、必ずしもフロントサイドレール１１とクロスメンバ４との接続位置Ｐ２と一致していなくてもよい。例えばサスペンションメンバ９の前方部分９ａとフロントサイドレール１１の前方部分９ａとの接続位置Ｐ１は、フロントサイドレール１１とクロスメンバ４との接続位置Ｐ２よりも後方側に位置していてもよい。

１…車両のフレーム構造、２…サイドレール、４…クロスメンバ（第１のクロスメンバ）、５…クロスメンバ（第２のクロスメンバ）、６…前輪、７…キャブ、８…荷台、９…サスペンションメンバ、１１…フロントサイドレール、１１ａ…前方部分、１２…リアサイドレール、１２ａ…前方部分、１３…上下キック部、２１…アウターレール、２２…インナーレール、２２ａ，２２ｂ…角部、２７…フランジ部、３０…切欠部、Ｋ…幅広部。

Claims (6)

1. 車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレールを備えた車両のフレーム構造であって、
   前記サイドレールは、
   前記車両の前方側に位置して前輪及びキャブを支持するフロントサイドレールと、
   前記フロントサイドレールの後方側に位置して後輪及び荷台を支持するリアサイドレールと、
   前記リアサイドレールを前記フロントサイドレールに対して一段低く接続する上下キック部と、を有し、
   前記フロントサイドレールの前方部分には、前記車両の幅方向に切欠部が設けられている車両のフレーム構造。
2. 前記フロントサイドレールは、前記車両の幅方向の外側に位置するアウターレールと、前記車両の幅方向の内側に位置するインナーレールとの結合によって断面矩形の中空部材となっており、
   前記切欠部は、前記インナーレールの角部に形成されている請求項１記載の車両のフレーム構造。
3. 前記インナーレールの上面側には、前記切欠部を跨いで前記車両の前後方向に延在するフランジ部が設けられている請求項２記載の車両のフレーム構造。
4. 前記フロントサイドレールにおける前記切欠部よりも後方側の部分同士を結ぶように前記車両の幅方向に設けられる第１のクロスメンバを更に備える請求項１～３のいずれか一項記載の車両のフレーム構造。
5. 前記フロントサイドレールにおける前記切欠部よりも後方側の部分と、前記リアサイドレールの前方部分とを接続するサスペンションメンバを更に備える請求項１～４のいずれか一項記載の車両のフレーム構造。
6. 前記リアサイドレールには、レール間隔を前記フロントサイドレールのレール間隔よりも大きくすることによってフレーム幅を広くした幅広部が前記上下キック部に隣接して設けられており、
   前記幅広部は、前記リアサイドレールの前方部分と、前記リアサイドレールの前方部分の先端同士を結ぶように前記車両の幅方向に設けられる第２のクロスメンバとを含んで構成され、
   前記サスペンションメンバは、前記第２のクロスメンバを介して前記リアサイドレールの前方部分と接続されている請求項５記載の車両のフレーム構造。

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