JP2024042059A - vehicle frame structure - Google Patents
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Abstract
【課題】前方から衝突荷重が加えられても乗員空間へのキャビンフレームの侵入量を低減させることができる車両のフレーム構造を提供する。【解決手段】前方キャビンフレーム10は、車両前後方向に延在する左右一対の下方サイドメンバ50と、各下方サイドメンバ50の前端付近から上方に延在する左右一対の第一の前方縦メンバ11と、車両幅方向に延在して第一の前方縦メンバ11の上端同士を連結する第一の前方横メンバ13と、第一の前方縦メンバ11と前方サイドフレーム20とを連結する連結メンバ60と、を有する。前方サイドフレーム20を含む平面PFを、下方サイドメンバ50を含む平面PMと略平行に配置した状態で、連結メンバ60を介して前方サイドフレーム20の後端を第一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部に連結する。【選択図】図1[Problem] To provide a vehicle frame structure capable of reducing the intrusion of a cabin frame into an occupant space even when a collision load is applied from the front. [Solution] A front cabin frame 10 has a pair of left and right lower side members 50 extending in the vehicle longitudinal direction, a pair of left and right first front vertical members 11 extending upward from near the front ends of the lower side members 50, a first front transverse member 13 extending in the vehicle width direction and connecting the upper ends of the first front vertical members 11, and a connecting member 60 connecting the first front vertical member 11 and a front side frame 20. With a plane PF including the front side frame 20 disposed approximately parallel to a plane PM including the lower side members 50, the rear end of the front side frame 20 is connected to approximately the center in the up-down direction of the first front vertical member 11 via the connecting member 60. [Selected Figure] Figure 1
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和1年10月24日~11月4日に「第46回東京モーターショー2019」にて発表Application for application of
本発明は、車両のフレーム構造に関する。 The present invention relates to a vehicle frame structure.
従来より、車両の骨格(フレーム)構造に関する改良が種々提案され、実用化されてい
る。例えば現在においては、前方からの衝突荷重に対して高い剛性・強度を有する車両の
骨格構造が提案されている(特許文献1参照)。かかる技術によれば、ロッカ、フロアフ
レーム、フロア下クロスメンバ及びリアサイドメンバを同じ箇所で互いに結合することに
より、いわゆる骨格部材であるフロアフレーム、ロッカ、フロア下クロスメンバ及びリア
サイドメンバの結合力を上げ、これらの部材において強度及び剛性を向上させることがで
きる、とされている。
BACKGROUND ART Various improvements regarding vehicle frame structures have been proposed and put into practical use. For example, a vehicle frame structure that has high rigidity and strength against collision loads from the front is currently being proposed (see Patent Document 1). According to this technique, by connecting the rocker, floor frame, under-floor cross member, and rear side member to each other at the same location, the bonding strength of the floor frame, rocker, under-floor cross member, and rear side member, which are so-called skeletal members, can be increased. It is said that the strength and rigidity of these members can be improved.
ところで近年においては、二人乗りオープンスポーツカータイプの車両のフレーム構造
の開発が進められている。かかる車両の従来のフレーム構造は、例えば図8~図10に示
すように、車両の乗員室の前方に配置されるキャビンフレーム100と、キャビンフレー
ム100の前方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム20
0と、を備えている。キャビンフレーム100は、車両前後方向に延在する左右一対の下
方サイドメンバ110と、各下方サイドメンバ110の前端付近から上方に延在する左右
一対の第一の縦メンバ120と、各下方サイドメンバ110の前端よりも若干後方寄りの
位置から上方に延在する左右一対の第二の縦メンバ130と、車両幅方向に延在して第一
の縦メンバ120の上端同士を連結する第一の横メンバ140と、車両幅方向に延在して
第二の縦メンバ130の上端同士を連結する第二の横メンバ150と、左右各々において
第一の縦メンバ120の上端と第二の縦メンバ130の上端とを連結する上方サイドメン
バ160と、を備えており、これら各メンバによって略直方体状の箱型に形成されている
。
Incidentally, in recent years, the development of frame structures for two-seater open sports car-type vehicles has been progressing. The conventional frame structure of such a vehicle includes, for example, a
It is equipped with 0 and . The
このような従来のフレーム構造においては、左右一対のサイドフレーム200の前端側
から衝突荷重が加えられると、図7に示すようにキャビンフレーム100の上端位置(第
二の縦メンバ130の上端と第二の横メンバ150と上方サイドメンバ160との接合位
置付近)PJが大きく後退して、キャビンフレーム100の一部が車両の乗員室の内部空
間(乗員空間)Cに侵入してしまうという問題があった。このため、二人乗りオープンス
ポーツカータイプの車両において、前方から衝突荷重が加えられても乗員空間Cへのキャ
ビンフレーム100の侵入量を低減させることができるようなフレーム構造の開発が待望
されていた。
In such a conventional frame structure, when a collision load is applied from the front end side of the pair of left and
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、前方から衝突荷重が加えられても
乗員空間へのキャビンフレームの侵入量を低減させることが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。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a frame structure for a vehicle that can reduce the amount of intrusion of the cabin frame into the passenger space even when a collision load is applied from the front. do.
前記目的を達成するため、本発明に係る車両のフレーム構造は、車両の乗員室の前方に
配置される前方キャビンフレームと、前方キャビンフレームの前方に取り付けられて車両
前後方向に延在する左右一対の前方サイドフレームと、を備えるものであって、前方キャ
ビンフレームは、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、各サイドメンバの
前端付近から上方に延在するように各サイドメンバの前端に接合された左右一対の前方縦
メンバと、車両幅方向に延在して前方縦メンバの上端同士を連結する前方横メンバと、前
方縦メンバと前方サイドフレームとを連結する連結メンバと、を有し、前方サイドフレー
ムは、その上下方向中央部を通る平面が、サイドメンバの下端を通る平面と略平行になる
ように配置された状態で、その後端が前方連結メンバを介して前方縦メンバの上下方向略
中央部に連結されているものである。
In order to achieve the above object, the frame structure of a vehicle according to the present invention includes a front cabin frame disposed in front of a passenger compartment of the vehicle, and a pair of left and right frames attached to the front of the front cabin frame and extending in the longitudinal direction of the vehicle. The front cabin frame includes a pair of left and right side members extending in the longitudinal direction of the vehicle, and a front side frame of each side member extending upward from near the front end of each side member. a pair of left and right front vertical members joined to the front end; a front horizontal member extending in the vehicle width direction and connecting the upper ends of the front vertical members; and a connecting member connecting the front vertical member and the front side frame; The front side frame is arranged so that the plane passing through the center in the vertical direction is approximately parallel to the plane passing through the lower end of the side member, and the rear end extends forward vertically through the front connecting member. It is connected to the substantially central portion of the member in the vertical direction.
かかる構成を採用すると、前方サイドフレームの上下方向中央部を通る平面が、サイド
メンバの下端を通る平面と略平行になるように配置された状態で、前方サイドフレームの
後端が連結メンバを介して前方縦メンバの上下方向略中央部に連結されている。このため
、前方サイドフレームに対して前方からの衝撃荷重が加えられた場合に、前方キャビンフ
レームの前方縦メンバの上下方向略中央部に当該衝撃荷重を伝達し、前方縦メンバの上下
方向略中央部を後方に変形させて衝撃を効率良く吸収することができる。従って、前方サ
イドフレームに対して前方からの衝撃荷重が加えられた場合に前方キャビンフレームの上
部が後方に湾曲して乗員空間に侵入することを抑制することができ、乗員の安全を確保す
ることができる。
When such a configuration is adopted, the rear end of the front side frame is connected to the rear end of the front side frame via the connecting member with the plane passing through the center of the front side frame in the vertical direction being approximately parallel to the plane passing through the lower end of the side member. and is connected to approximately the vertical center of the front vertical member. Therefore, when an impact load is applied from the front to the front side frame, the impact load is transmitted to approximately the vertical center of the front vertical member of the front cabin frame, and the impact load is transmitted to the approximately vertical center of the front vertical member of the front cabin frame. By deforming the part backwards, the impact can be efficiently absorbed. Therefore, when an impact load is applied to the front side frame from the front, the upper part of the front cabin frame can be prevented from curving backward and intruding into the passenger space, thereby ensuring the safety of the occupants. I can do it.
本発明に係る車両のフレーム構造において、前方サイドフレームの後端を、連結メンバ
を介して、前方縦メンバの上下方向略中央部よりも下方の位置であってサイドメンバに接
合されていない位置に連結する(前方縦メンバとサイドメンバとの接合位置には連結しな
い)ことができる。
In the frame structure of a vehicle according to the present invention, the rear end of the front side frame is connected via the connecting member to a position below the vertical center of the front vertical member and not joined to the side member. (not connected at the joint position between the front vertical member and the side member).
かかる構成を採用すると、前方サイドフレームの後端を、連結メンバを介して、前方縦
メンバの上下方向略中央部よりも下方の位置であってサイドメンバに接合されていない位
置に連結する(前方縦メンバとサイドメンバとの接合位置には連結しない)ため、前方サ
イドフレームに加えられた前方からの衝撃荷重は、連結メンバを介して、サイドメンバで
はなく前方縦メンバの下部に伝達される。従って、前方縦メンバを変形させて前方衝撃荷
重を効率良く吸収することができる。
When such a configuration is adopted, the rear end of the front side frame is connected via the connecting member to a position below the vertical center of the front vertical member and not joined to the side member (front end). (The vertical member and the side member are not connected at the joint position.) Therefore, the impact load from the front applied to the front side frame is transmitted to the lower part of the front vertical member, not to the side member, via the connecting member. Therefore, the front vertical member can be deformed to efficiently absorb the front impact load.
本発明に係る車両のフレーム構造において、乗員室の後方に配置される後方キャビンフ
レームと、後方キャビンフレームの後方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一
対の後方サイドフレームと、をさらに備えることができ、後方キャビンフレームは、サイ
ドメンバと、各サイドメンバの後端付近から上方に延在するように各サイドメンバの後端
に接合された左右一対の後方縦メンバと、車両幅方向に延在して前記後方縦メンバの上端
同士を連結する後方横メンバと、を有することができる。かかる場合において、後方サイ
ドフレームの上下方向中央部を通る平面が、サイドメンバの下端を通る平面と略平行にな
るように後方サイドフレームを配置した状態で、後方サイドフレームの前端を後方横メン
バに接合することができる。また、サイドメンバの下端を通る平面から後方サイドフレー
ムの上下方向中央部を通る平面までの距離を、サイドメンバの下端を通る平面から前方サ
イドフレームの上下方向中央部を通る平面までの距離と略同一とすることができる。
The vehicle frame structure according to the present invention further includes a rear cabin frame disposed behind the passenger compartment, and a pair of left and right rear side frames attached to the rear of the rear cabin frame and extending in the longitudinal direction of the vehicle. The rear cabin frame includes a side member, a pair of left and right rear vertical members joined to the rear end of each side member so as to extend upward from near the rear end of each side member, and a rear cabin frame that extends in the vehicle width direction. and a rear horizontal member extending to connect the upper ends of the rear vertical members. In such a case, with the rear side frame arranged so that the plane passing through the vertical center of the rear side frame is approximately parallel to the plane passing through the lower end of the side member, the front end of the rear side frame is attached to the rear horizontal member. Can be joined. Also, the distance from the plane passing through the lower end of the side member to the plane passing through the vertical center of the rear side frame is the distance from the plane passing through the lower end of the side member to the plane passing through the vertical center of the front side frame. They can be the same.
かかる構成を採用すると、サイドメンバの下端を通る平面から後方サイドフレームの上
下方向中央部を通る平面までの距離を、サイドメンバの下端を通る平面から前方サイドフ
レームの上下方向中央部を通る平面までの距離と略同一とすることができる。すなわち、
後方サイドフレームを、前方サイドフレームと略同一面内(前方キャビンフレームの上下
方向略中央位置)に配置し、サイドフレームを前方から後方まで側面視で直線的に配置し
ているため、前方サイドフレームに対して前方から加えられた衝撃荷重をより効率良く吸
収することができる。
When such a configuration is adopted, the distance from the plane passing through the lower end of the side member to the plane passing through the vertical center of the rear side frame is equal to the distance from the plane passing through the lower end of the side member to the plane passing through the vertical center of the front side frame. The distance can be set to be approximately the same as the distance. That is,
The rear side frame is placed on the same plane as the front side frame (approximately at the vertical center of the front cabin frame), and the side frame is arranged linearly from the front to the rear when viewed from the side. The impact load applied from the front can be absorbed more efficiently.
本発明に係る車両のフレーム構造において、既に述べたサイドメンバを、乗員室の下方
に配置される下方サイドメンバとし、既に述べた前方縦メンバを第一の前方縦メンバとし
、既に述べた前方横メンバを第一の前方横メンバとすることができる。かかる場合におい
て、前方キャビンフレームは、各下方サイドメンバの前端よりも若干後方寄りの位置から
上方に延在するように各下方サイドメンバの当該位置に接合された左右一対の第二の前方
縦メンバと、車両幅方向に延在して第二の前方縦メンバの上端同士を連結する第二の前方
横メンバと、左右各々において第一の前方縦メンバの上端と第二の前方縦メンバの上端と
を連結する上方サイドメンバと、を有することができる。
In the vehicle frame structure according to the present invention, the side members already described are the lower side members disposed below the passenger compartment, the front vertical members already described are the first front vertical members, and the front lateral members are the first front longitudinal members. The member can be a first forward lateral member. In such a case, the front cabin frame includes a pair of left and right second front vertical members joined to each lower side member at a position slightly rearward than the front end of each lower side member so as to extend upwardly from the front end of each lower side member. a second front horizontal member that extends in the vehicle width direction and connects the upper ends of the second front vertical members; and a second front horizontal member that connects the upper ends of the first front vertical member and the upper ends of the second front vertical member on each left and right side. and an upper side member connecting the upper side member.
かかる構成を採用すると、前方キャビンフレームが、下方サイドメンバと、上方サイド
メンバと、第一の前方縦メンバと、第二の前方縦メンバと、第一の前方横メンバと、第二
の前方横メンバと、を有する略箱型形状を呈するため、前方サイドフレームに対して前方
から加えられた衝撃荷重を、略箱型形状を呈する前方キャビンフレームによって一層効率
良く吸収することができる。
When such a configuration is adopted, the front cabin frame includes a lower side member, an upper side member, a first front longitudinal member, a second front longitudinal member, a first front lateral member, and a second front lateral member. Since the front cabin frame has a substantially box-shaped member, the impact load applied to the front side frame from the front can be absorbed more efficiently by the substantially box-shaped front cabin frame.
本発明に係る車両のフレーム構造において、1.5~1.7mmの範囲内に設定された
特定の肉厚を有する金属板を管状にして構成したものを、前方サイドフレームとして採用
することができる。
In the vehicle frame structure according to the present invention, a tube-shaped metal plate having a specific wall thickness set within a range of 1.5 to 1.7 mm can be used as the front side frame. .
かかる構成を採用すると、特定の肉厚(1.5~1.7mmの範囲内)を有する金属板
を管状にして前方サイドフレームを構成しているため、前方サイドフレームが変形し易く
なる。従って、前方サイドフレームに対して前方から加えられた衝撃荷重をさらに効率良
く吸収することができる。
When such a configuration is adopted, the front side frame is easily deformed because the front side frame is made of a tubular metal plate having a specific wall thickness (within a range of 1.5 to 1.7 mm). Therefore, the impact load applied to the front side frame from the front can be absorbed more efficiently.
本発明によれば、前方から衝突荷重が加えられても乗員空間へのキャビンフレームの侵
入量を低減させることができる車両のフレーム構造を提供することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a frame structure for a vehicle that can reduce the amount of intrusion of the cabin frame into the passenger space even when a collision load is applied from the front.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は
あくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the following embodiments are merely preferred application examples, and the scope of application of the present invention is not limited thereto.
まず、図1~図5を用いて、本発明の実施形態に係る車両のフレーム構造1の構成につ
いて説明する。
First, the configuration of a
本実施形態に係る車両のフレーム構造1は、二人乗りオープンスポーツカータイプの車
両に適用されるものであって、車両の乗員室の前方に配置される前方キャビンフレーム1
0と、前方キャビンフレーム10の前方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一
対の前方サイドフレーム20と、乗員室の後方に配置される後方キャビンフレーム30と
、後方キャビンフレーム30の後方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一対の
後方サイドフレーム40と、を備えている。
A
0, a pair of left and right front side frames 20 attached to the front of the
前方キャビンフレーム10は、左右一対の下方サイドメンバ50と、左右一対の第一の
前方縦メンバ11と、左右一対の第二の前方縦メンバ12と、第一の前方横メンバ13と
、第二の前方横メンバ14と、上方サイドメンバ15と、連結メンバ60と、を有してい
る。前方キャビンフレーム10は、下方サイドメンバ50、上方サイドメンバ15、第一
の前方縦メンバ11、第二の前方縦メンバ12、第一の前方横メンバ13及び第二の前方
横メンバ14によって略直方体状の箱型に形成されている。
The
下方サイドメンバ50は、乗員室の下方に配置されて車両前後方向に延在する比較的長
尺の部材であって、後述するように後方キャビンフレーム30の一部をも構成するもので
ある。下方サイドメンバ50の長さは、車両の長さに対応させて適宜(例えば1400~
1500mm程度に)設定することができる。本実施形態における下方サイドメンバ50
は、所定の肉厚(例えば1.6mm)を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして
構成したものである。下方サイドメンバ50を構成する金属としては、例えば鉄等を採用
することができる。
The
(approximately 1500 mm).
This is constructed by forming a metal plate having a predetermined thickness (for example, 1.6 mm) into a tubular shape with a rectangular cross section. As the metal constituting the
第一の前方縦メンバ11は、各下方サイドメンバ50の前端付近から上方へと、各下方
サイドメンバ50に対して略直角に延在するように各下方サイドメンバ50の前端に接合
された部材であり、第二の前方縦メンバ12は、各下方サイドメンバ50の前端よりも若
干後方寄りの位置から上方へと、各下方サイドメンバ50に対して略直角に延在するよう
に各下方サイドメンバ50の当該位置に接合された部材である。これら前方縦メンバ11
、12の長さは、車両の高さに対応させて適宜(例えば650~700mm程度に)設定
することができる。前方縦メンバ11、12は何れも、所定の肉厚(例えば1.6mm)
を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものである。前方縦メンバ1
1、12を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The first front
, 12 can be set as appropriate (for example, about 650 to 700 mm) in accordance with the height of the vehicle. The front
The metal plate is made into a tubular shape with a rectangular cross section. Front
As the metal constituting 1 and 12, for example, iron or the like can be used.
第一の前方横メンバ13は、車両幅方向に延在して第一の前方縦メンバ11の上端同士
を連結する部材であり、第二の前方横メンバ14は、車両幅方向に延在して第二の前方縦
メンバ12の上端同士を連結する部材である。これら前方横メンバ13、14の長さは、
前方縦メンバ11・12の間隔に対応させて適宜(例えば1400~1500mm程度に
)設定することができる。前方横メンバ13、14は何れも、所定の肉厚(例えば1.6
mm)を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものである。前方横メ
ンバ13、14を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The first front
It can be set as appropriate (for example, about 1400 to 1500 mm) depending on the distance between the front
mm) is made into a tubular shape with a rectangular cross section. As the metal constituting the front
上方サイドメンバ15は、左右各々において第一の前方縦メンバ11の上端と第二の前
方縦メンバ12の上端とを連結する比較的短尺の部材である。上方サイドメンバ15の長
さは、車両の長さに対応させて適宜(例えば250~300mm程度に)設定することが
できる。上方サイドメンバ15は、所定の肉厚(例えば1.6mm)を有する金属板を、
断面矩形状を呈する管状にして構成したものである。上方サイドメンバ15を構成する金
属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The
It is constructed in a tubular shape with a rectangular cross section. As the metal constituting the
連結メンバ60は、第一の前方縦メンバ11と前方サイドフレーム20とを連結するも
のであり、複数の部材から構成されている。具体的には、連結メンバ60は、第一の前方
横メンバ13の長さ方向(車両の幅方向)中央付近の位置から下方へと、第一の前方横メ
ンバ13に対して略直角に延在するように第一の前方横メンバ13に接合された左右一対
の上方縦連結メンバ61と、第一の前方横メンバ13と略平行に延在して上方縦連結メン
バ61と第一の前方縦メンバ11とを連結する左右一対の上方横連結メンバ62と、を有
しており、図1に示すように、左右の上方横連結メンバ62の前面の長さ方向略中央部に
、左右の前方サイドフレーム20の後端が各々剛に接合されている。また、連結メンバ6
0は、各上方横連結メンバ62と各前方サイドフレーム20との間に斜めに掛け渡された
状態で両者に接合された上方斜連結メンバ63を有している。上方斜連結メンバ63は、
上方横連結メンバ62と前方サイドフレーム20との間の接合状態を補強するためのもの
である。
The connecting
0 has an upper diagonal connecting
This is for reinforcing the joint state between the upper horizontal connecting member 62 and the
また、連結メンバ60は、左右の上方横連結メンバ62から下方へと各々延在するよう
に各上方横連結メンバ62に接合された左右一対の下方縦連結メンバ64と、左右の下方
縦連結メンバ64と第一の前方縦メンバ11との双方に接合され上方横連結メンバ62と
略平行に延在する左右一対の下方横連結メンバ65と、を有している。下方横連結メンバ
65の一端は、図1に示すように第一の前方縦メンバ11に接合されているが、その接合
位置は、第一の前方縦メンバ11の下端(下方サイドメンバ50との接合位置)よりも若
干上方に位置している。このため、前方サイドフレーム20に前方から加えられた衝撃荷
重は、上方横連結メンバ62と下方縦連結メンバ64と下方横連結メンバ65とを介して
、第一の前方縦メンバ11の下端(下方サイドメンバ50との接合位置)ではなく、下端
よりも若干上方の位置に伝達されることとなる。また、連結メンバ60は、各下方横連結
メンバ65と各前方サイドフレーム20との間に斜めに掛け渡された状態で両者に接合さ
れた下方斜連結メンバ66を有している。下方斜連結メンバ66は、下方横連結メンバ6
5と前方サイドフレーム20との間の連結状態を補強するためのものである。
Further, the connecting
5 and the
連結メンバ60を構成する各部材は、所定の肉厚(例えば1.6mm)を有する金属板
を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものであり、その長さは、車両のサイズに対
応させて適宜設定することができる。連結メンバ60を構成する金属としては、例えば鉄
等を採用することができる。
Each member constituting the connecting
前方サイドフレーム20は、前方キャビンフレーム10の前方に取り付けられて車両前
後方向に延在する比較的長尺の部材である。前方サイドフレーム20の長さは、車両の長
さに対応させて適宜(例えば1000~1050mm程度に)設定することができる。本
実施形態における前方サイドフレーム20は、特定の肉厚を有する金属板を、断面矩形状
を呈する管状にして構成した汎用型角パイプである。本実施形態においては、前方サイド
フレーム20を構成する金属板として、肉厚1.6mmの金属板を採用している。前方サ
イドフレーム20を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The
本実施形態における前方サイドフレーム20は、図3に示すように、前方サイドフレー
ム20の上下方向中央部を通る平面PFが、下方サイドメンバ50の下端を通る平面PMと
略平行になるように配置された状態で、その後端が連結メンバ60を介して第一の前方縦
メンバ11に連結されている。すなわち、前方サイドフレーム20の後端は、連結メンバ
60の上方横連結メンバ62を介して、第一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部(例
えば第一の前方縦メンバ11の長さが700mmである場合は、第一の前方縦メンバ11
の下端から300~350mm程度の位置)に連結されている。また、前方サイドフレー
ム20の後端は、上方横連結メンバ62と下方縦連結メンバ64と下方横連結メンバ65
とを介して、第一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部よりも若干下方の位置(例えば
第一の前方縦メンバ11の長さが700mmである場合は、第一の前方縦メンバ11の下
端から150~200mm程度の位置)に連結されている。なお、前方サイドフレーム2
0の後端は、上方横連結メンバ62及び上方縦連結メンバ61を介して、第一の前方横メ
ンバ13にも連結されている。
As shown in FIG. 3, the
(at a position approximately 300 to 350 mm from the bottom end). Further, the rear end of the
A position slightly below the substantially vertical center of the first front vertical member 11 (for example, if the length of the first front
0 is also connected to the first front
後方キャビンフレーム30は、左右一対の下方サイドメンバ50と、左右一対の後方縦
メンバ31と、後方横メンバ32と、左右一対の後方斜メンバ33と、左右一対の補強メ
ンバ34と、を有している。下方サイドメンバ50は、既に述べたとおり、乗員室の下方
に配置されて車両前後方向に延在する比較的長尺の部材であって、前方キャビンフレーム
10の一部をも構成するものである。
The
後方縦メンバ31は、各下方サイドメンバ50の後端付近から上方へと各下方サイドメ
ンバ50に対して略直角に延在するように、各下方サイドメンバ50の後端に接合された
部材である。後方縦メンバ31の長さは、車両の高さに対応させて適宜(例えば330~
350mm程度に)設定することができる。後方縦メンバ31は、所定の肉厚(例えば1
.6mm)を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものである。後方
縦メンバ31を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The rear
(approximately 350 mm). The rear
.. 6 mm) into a tubular shape with a rectangular cross section. As the metal constituting the rear
後方横メンバ32は、車両幅方向に延在して後方縦メンバ31の上端同士を連結する部
材である。後方横メンバ32の長さは、車両の幅に対応させて適宜(例えば1400~1
500mm程度に)設定することができる。後方横メンバ32は、所定の肉厚(例えば1
.6mm)を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものである。後方
横メンバ32を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。後方横メン
バ32の後面の長さ方向(車両の幅方向)両端付近には、図1~図3に示すように、左右
一対の後方サイドフレーム40の前端が剛に接合されている。
The rear
(approximately 500mm). The rear
.. 6 mm) into a tubular shape with a rectangular cross section. As the metal constituting the rear
後方斜メンバ33は、各下方サイドメンバ50と各後方縦メンバ31との間に斜めに掛
け渡された状態で両者に接合された部材であり、下方サイドメンバ50に対する後方縦メ
ンバ31の接合状態を補強するものである。後方斜メンバ33は、所定の肉厚(例えば1
.6mm)を有する金属板を、断面矩形状を呈する管状にして構成したものであり、その
長さは、車両のサイズに対応させて適宜設定することができる。後方斜メンバ33を構成
する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The rear
.. 6 mm) into a tubular shape with a rectangular cross section, and the length can be set as appropriate depending on the size of the vehicle. As the metal constituting the rear
補強メンバ34は、後方横メンバ32と各後方サイドフレーム40との間に斜めに掛け
渡された状態で両者に接合された部材であり、後方横メンバ32に対する各後方サイドフ
レーム40の接合状態を補強するものである。補強メンバ34は、左右両方から各後方サ
イドフレーム40を補強するように、各後方サイドフレーム40に対して2本ずつ採用さ
れている。補強メンバ34は、所定の肉厚(例えば1.6mm)を有する金属板を、断面
矩形状を呈する管状にして構成したものであり、その長さは、車両のサイズに対応させて
適宜設定することができる。補強メンバ34を構成する金属としては、例えば鉄等を採用
することができる。
The reinforcing member 34 is a member that is joined to the rear
後方サイドフレーム40は、後方キャビンフレーム30の後方に取り付けられて車両前
後方向に延在する比較的長尺の部材である。後方サイドフレーム40の長さは、車両の長
さに対応させて適宜(例えば700~800mm程度に)設定することができる。 本実
施形態における後方サイドフレーム40は、特定の肉厚を有する金属板を、断面矩形状を
呈する管状にして構成した汎用型角パイプである。本実施形態においては、後方サイドフ
レーム20を構成する金属板として、肉厚1.6mmの金属板を採用している。後方サイ
ドフレーム40を構成する金属としては、例えば鉄等を採用することができる。
The
本実施形態における後方サイドフレーム40は、図3に示すように、後方サイドフレー
ム40の上下方向中央部を通る平面PRが、下方サイドメンバ50の下端を通る平面PMと
略平行になるように配置された状態で、その前端が後方キャビンフレーム30の後方横メ
ンバ32に接合されている。そして、下方サイドメンバ50の下端を通る平面PMから後
方サイドフレーム40の上下方向中央部を通る平面PRまでの距離DRは、下方サイドメン
バ50の下端を通る平面PMから前方サイドフレーム20の上下方向中央部を通る平面PF
までの距離DFと略同一とされている。ここで、「略同一」とは、距離DRと距離DFとの
差の絶対値が50mm未満となることを意味する。例えば、距離DRが340mmであり
、距離DFが300mmである場合は、両者の差の絶対値は40mmであるため、両者は
略同一とされる。
As shown in FIG. 3, the
It is assumed that the distance DF is approximately the same as the distance DF . Here, "substantially the same" means that the absolute value of the difference between the distance DR and the distance DF is less than 50 mm. For example, when the distance D R is 340 mm and the distance D F is 300 mm, the absolute value of the difference between the two is 40 mm, so they are considered to be substantially the same.
次に、図6等を用いて、本実施形態に係る車両のフレーム構造1に対して前方から衝撃
荷重が作用した場合の変形シミュレーション結果について説明する。
Next, a deformation simulation result when an impact load is applied from the front to the
まず比較対象として、図7に示すように、従来の車両のフレーム構造の後方キャビンフ
レーム300を拘束した状態で、左右のサイドフレーム200の各々に240kNの前方
衝撃荷重を加えた場合における、キャビンフレーム100の上端位置(第二の縦メンバ1
30の上端と第二の横メンバ150と上方サイドメンバ160との接合箇所)PJの後方
への移動距離を算出したところ、107.5mmであった。このとき、第一の前方縦メン
バ120の長さは620mm、第一の前方縦メンバ120の下端(=下方サイドメンバ5
0の下端)からサイドフレーム200の上下方向中央部を通る平面PFまでの距離DFは2
00mm、サイドフレーム200を構成する金属板の肉厚は2.3mmであった。このよ
うに、従来の車両のフレーム構造においては、肉厚2.3mmの金属板から構成した非汎
用型角パイプを用いているものの、55km/h衝突時の前方衝撃荷重(240kN)を
うまく吸収しきれず、キャビンフレーム100の上端位置PJが乗員空間Cに大きく侵入
してしまうことが明らかとなった。図7において斜線を施した箇所は、基準値を超える衝
撃荷重が加えられた箇所を示している。従来の車両のフレーム構造では、図7に示すよう
に、サイドフレーム200のほぼ全長にわたって基準値を超える衝撃荷重が加えられてお
り、さらに、下方サイドメンバ110の前半分、第一の前方縦メンバ120、上方サイド
メンバ160及び第二の縦メンバ130にも基準値を超える衝撃荷重が加えられているこ
とがわかる。
First, as a comparison target, as shown in FIG. 7, the cabin frame when a front impact load of 240 kN is applied to each of the left and right side frames 200 while the
30, the joint portion of the second
The distance D F from the lower end of 0) to the plane P F passing through the center of the
00 mm, and the thickness of the metal plate constituting the
これに対し、図6に示すように、本実施形態に係る車両のフレーム構造1の後方キャビ
ンフレーム30を拘束した状態で、左右の前方サイドフレーム20の各々に240kNの
前方衝撃荷重を加えた場合における、前方キャビンフレーム10の上端位置(第二の縦メ
ンバ12の上端と第二の横メンバ13と上方サイドメンバ15との接合箇所)PJの後方
への移動距離を算出したところ、16.3mmであった。このとき、第一の前方縦メンバ
11の長さは690mm、第一の前方縦メンバ11の下端(=下方サイドメンバ50の下
端)から前方サイドフレーム20の上下方向中央部を通る平面PFまでの距離DFは340
mm、前方サイドフレーム10を構成する金属板の肉厚は1.6mmであった。なお、第
一の前方縦メンバ11の下端(=下方サイドメンバ50の下端=後方縦メンバ31の下端
)から後方サイドフレーム40の上下方向中央部を通る平面PRまでの距離DRは380m
mであった。このように、本実施形態に係る車両のフレーム構造1を採用すると、肉厚1
.6mmの金属板から構成した汎用型角パイプを用いて、55km/h衝突時の前方衝撃
荷重を効率良く吸収することができ、前方キャビンフレーム10の上端位置PJの乗員空
間Cへの侵入量を大幅に抑制することができることが明らかとなった。本実施形態に係る
車両のフレーム構造1では、図6に斜線で示すように、サイドフレーム200の一部(及
びその周辺部材)にのみ基準値を超える衝撃荷重が加えられており、下方サイドメンバ5
0、第一の前方縦メンバ11、上方サイドメンバ15、第二の縦メンバ12等には基準値
を超える衝撃荷重が加えられていないことがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when a front impact load of 240 kN is applied to each of the left and right front side frames 20 while the
mm, and the thickness of the metal plate constituting the
It was m. In this way, when the
.. Using a general-purpose square pipe made of a 6mm metal plate, it is possible to efficiently absorb the frontal impact load in the event of a 55km/h collision, and the amount of intrusion of the upper end position P J of the
0, it can be seen that no impact load exceeding the reference value was applied to the first front
以上説明した実施形態に係るフレーム構造1においては、前方サイドフレーム20の上
下方向中央部を通る平面PFが、下方サイドメンバ50の下端を通る平面PMと略平行にな
るように配置された状態で、前方サイドフレーム20の後端が連結メンバ60を介して第
一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部に連結されている。このため、前方サイドフレ
ーム20に対して前方からの衝撃荷重が加えられた場合に、前方キャビンフレーム10の
第一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部に当該衝撃荷重を伝達し、第一の前方縦メン
バ11の上下方向略中央部を後方に変形させて衝撃を効率良く吸収することができる。従
って、前方サイドフレーム20に対して前方からの衝撃荷重が加えられた場合に前方キャ
ビンフレーム10の上部が後方に移動して乗員室側に侵入することを抑制することができ
、乗員の安全を確保することができる。
In the
また、以上説明した実施形態に係るフレーム構造1においては、前方サイドフレーム2
0の後端を、連結メンバ60を介して、第一の前方縦メンバ11の上下方向略中央部より
も下方の位置であって下方サイドメンバ50に接合されていない位置に連結する(第一の
前方縦メンバ11と下方サイドメンバ50との接合位置には連結しない)ため、前方サイ
ドフレーム20に加えられた前方からの衝撃荷重は、連結メンバ60を介して、下方サイ
ドメンバ50ではなく第一の前方縦メンバ11の下部に伝達される。従って、第一の前方
縦メンバ11を変形させて前方衝撃荷重を効率良く吸収することができる。
In the
Since the rear end of the first front
また、以上説明した実施形態に係るフレーム構造1においては、下方サイドメンバ50
の下端を通る平面PMから後方サイドフレーム40の上下方向中央部を通る平面PRまでの
距離DRを、下方サイドメンバ50の下端を通る平面PMから前方サイドフレーム20の上
下方向中央部を通る平面PFまでの距離と略同一とすることができる。すなわち、後方サ
イドフレーム40を、前方サイドフレーム20と略同一面内(前方キャビンフレーム10
の上下方向略中央位置)に配置し、サイドフレーム20・40を前方から後方まで側面視
で直線的に配置しているため、前方サイドフレーム20に対して前方から加えられた衝撃
荷重をより効率良く吸収することができる。
Further, in the
The distance D R from the plane P M passing through the lower end of the
Since the side frames 20 and 40 are arranged in a straight line from the front to the rear when viewed from the side, the impact load applied from the front to the
また、以上説明した実施形態に係るフレーム構造1においては、前方キャビンフレーム
10が、下方サイドメンバ50と、上方サイドメンバ15と、第一の前方縦メンバ11と
、第二の前方縦メンバ12と、第一の前方横メンバ13と、第二の前方横メンバ14と、
を有する略箱型形状を呈するため、前方サイドフレーム20に対して前方から加えられた
衝撃荷重を、略箱型形状を呈する前方キャビンフレーム10によって一層効率良く吸収す
ることができる。
In the
Since the
また、以上説明した実施形態に係るフレーム構造1においては、特定の肉厚(1.5~
1.7mmの範囲内)を有する金属板を管状にして前方サイドフレーム20を構成してい
るため、前方サイドフレーム20が変形し易くなる。従って、前方サイドフレーム20に
対して前方から加えられた衝撃荷重をさらに効率良く吸収することができる。
Further, in the
Since the
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜
設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、
例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態
が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み
合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and any design changes made to such embodiments by those skilled in the art as appropriate are included within the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. .
That is, each element included in the embodiment, its arrangement, material, conditions, shape, size, etc.
The examples are not limited to those shown and can be modified as appropriate. Furthermore, the elements of the embodiments described above can be combined to the extent technically possible, and combinations of these are also included within the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
1…車両のフレーム構造
10…前方キャビンフレーム
11…第一の前方縦メンバ
12…第二の前方縦メンバ
13…第一の前方横メンバ
14…第二の前方横メンバ
15…上方サイドメンバ
20…前方サイドフレーム
30…後方キャビンフレーム
31…後方縦メンバ
32…後方横メンバ
40…後方サイドフレーム
50…下方サイドメンバ
60…連結メンバ
DF…下方サイドメンバの下端を通る平面から前方サイドフレームの上下方向中央部を
通る平面までの距離
DR…下方サイドメンバの下端を通る平面から後方サイドフレームの上下方向中央部を
通る平面までの距離
PF…前方サイドフレームの上下方向中央部を通る平面
PM…下方サイドメンバの下端を通る平面
PR…後方サイドフレームの上下方向中央部を通る平面
1...
Claims (5)
の前方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一対の前方サイドフレームと、を備
える車両のフレーム構造であって、
前記前方キャビンフレームは、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、前
記各サイドメンバの前端付近から上方に延在するように前記各サイドメンバの前端に接合
された左右一対の前方縦メンバと、車両幅方向に延在して前記前方縦メンバの上端同士を
連結する前方横メンバと、前記前方縦メンバと前記前方サイドフレームとを連結する連結
メンバと、を有し、
前記前方サイドフレームは、その上下方向中央部を通る平面が、前記サイドメンバの下
端を通る平面と略平行になるように配置された状態で、その後端が前記前方連結メンバを
介して前記前方縦メンバの上下方向略中央部に連結されている、車両のフレーム構造。 A frame structure of a vehicle including a front cabin frame disposed in front of a passenger compartment of the vehicle, and a pair of left and right front side frames attached to the front of the front cabin frame and extending in a front-rear direction of the vehicle,
the front cabin frame includes a pair of left and right side members extending in a vehicle fore-and-aft direction, a pair of left and right front vertical members joined to front ends of the side members so as to extend upward from near the front ends of the side members, a front horizontal member extending in the vehicle width direction and connecting upper ends of the front vertical members, and a connecting member connecting the front vertical members and the front side frames,
the front side frame is arranged so that a plane passing through its vertical center is approximately parallel to a plane passing through the lower ends of the side members, and its rear end is connected to approximately the vertical center of the front vertical member via the front connecting member.
方向略中央部よりも下方の位置であって前記サイドメンバに接合されていない位置に連結
されており、前記前方縦メンバと前記サイドメンバとの接合位置には連結されていない、
請求項1に記載の車両のフレーム構造。 The rear end of the front side frame is connected via the connection member to a position below a substantially central portion of the front vertical member in the vertical direction and is not joined to the side member, and not connected to the joint position between the front vertical member and the side member;
The vehicle frame structure according to claim 1.
前記後方キャビンフレームの後方に取り付けられて車両前後方向に延在する左右一対の
後方サイドフレームと、をさらに備え、
前記後方キャビンフレームは、前記サイドメンバと、前記各サイドメンバの後端付近か
ら上方に延在するように前記各サイドメンバの後端に接合された左右一対の後方縦メンバ
と、車両幅方向に延在して前記後方縦メンバの上端同士を連結する後方横メンバと、を有
し、
前記後方サイドフレームは、その上下方向中央部を通る平面が、前記サイドメンバの下
端を通る平面と略平行になるように配置された状態で、その前端が前記後方横メンバに接
合されており、
前記サイドメンバの下端を通る平面から前記後方サイドフレームの上下方向中央部を通
る平面までの距離は、前記サイドメンバの下端を通る平面から前記前方サイドフレームの
上下方向中央部を通る平面までの距離と略同一とされている、請求項1又は2に記載の車
両のフレーム構造。 A rear cabin frame arranged rearward of the passenger compartment;
A pair of left and right rear side frames attached to the rear of the rear cabin frame and extending in the front-rear direction of the vehicle,
the rear cabin frame includes the side members, a pair of left and right rear vertical members joined to rear ends of the side members so as to extend upward from near the rear ends of the side members, and a rear horizontal member extending in a vehicle width direction and connecting upper ends of the rear vertical members,
the rear side frame is disposed so that a plane passing through a vertical center portion thereof is substantially parallel to a plane passing through a lower end of the side member, and a front end of the rear side frame is joined to the rear horizontal member,
3. The vehicle frame structure according to claim 1, wherein a distance from a plane passing through the lower ends of the side members to a plane passing through the vertical center of the rear side frame is approximately the same as a distance from the plane passing through the lower ends of the side members to a plane passing through the vertical center of the front side frame.
前記前方縦メンバは、第一の前方縦メンバであり、
前記前方横メンバは、第一の前方横メンバであり、
前記前方キャビンフレームは、前記各下方サイドメンバの前記前端よりも若干後方寄り
の位置から上方に延在するように前記各下方サイドメンバの前記位置に接合された左右一
対の第二の前方縦メンバと、車両幅方向に延在して前記第二の前方縦メンバの上端同士を
連結する第二の前方横メンバと、左右各々において前記第一の前方縦メンバの上端と前記
第二の前方縦メンバの上端とを連結する上方サイドメンバと、を有する、請求項1から3
の何れか一項に記載の車両のフレーム構造。 The side member is a lower side member disposed below the passenger compartment,
The front vertical member is a first front vertical member,
The front lateral member is a first front lateral member,
The front cabin frame includes a pair of left and right second front longitudinal members joined to the positions of the lower side members so as to extend upward from a position slightly rearward than the front ends of the lower side members. a second front horizontal member extending in the vehicle width direction and connecting the upper ends of the second front vertical member; and an upper side member connecting the upper end of the member.
The frame structure of the vehicle according to any one of .
する金属板を管状にして構成したものである、請求項1から4の何れか一項に記載の車両
のフレーム構造。 5. The front side frame is constructed of a tubular metal plate having a specific wall thickness set within a range of 1.5 to 1.7 mm. vehicle frame structure.
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