JP3918534B2 - シャシフレーム構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後方向にわたり左右一対のサイドレールを配備してなるシャシフレーム構造に関し、特に、両サイドレールの前端部間に亘ってフロントアンダーランプロテクタを取付けたシャシフレーム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックやマイクロバス等の車両は略梯子型に形成されたシャシフレームを前後に配設し、その上部にキャブ及び荷箱等を取付け支持し、その下部にサスペンションを介し車軸側を取付けている。
ここで略梯子型のシャシフレームは左右一対のサイドレールを複数のクロスメンバで一体結合した形状を成す。このシャシフレームは重量軽減を図る必要性に加え、衝突時における被衝突物や乗員の受ける衝撃を和らげる目的で、長手方向前端側の剛性をその後方側より低くなるように設定すべく、サイドレールの前端部の高さ幅を後方の高さ幅より小さく形成したものが知られている。
【０００３】
このように左右一対のサイドレールの前端部剛性を比較的小さくし、その前端部にフロントアンダーランプロテクタを取り付けたとする。
この場合、フロントアンダーランプロテクタに被衝突物、例えば、路面高さが比較的小さな被衝突物が衝撃したとする。すると、フロントアンダーランプロテクタは被衝突物の巻き込みやもぐり込みを抑えるという本来の機能を発揮し、被衝突物の衝突時の損傷を低減できる。
【０００４】
ところで、フロントアンダーランプロテクタは衝突時の壁反力が過度に大きいと、先端側をサイドレールの前端部と共に下方に変位させ、サイドレールの前端部を屈曲させる。
この際、その屈曲初期の壁反力のピークが低いほど、被衝突物や乗員の受ける衝撃が小さく、この値を低減することが望ましい。更に、サイドレールの前端部の屈曲に伴なうサイドレールの引張や圧縮変形に応じて衝撃エネルギ吸収量が大きくなると、結果的に被衝突物や乗員の受ける衝撃が小さくなることより、この衝撃エネルギ吸収量を大きくすることが望ましい。
【０００５】
なお、図１０には、フロントアンダーランプロテクタを備え全体が均一肉厚ｔ０（＝６ｍｍ）のサイドレール（図示せず）の衝突試験時におけるエネルギ吸収量（ｋＪ）、壁反力（ｋＮ）、前端領域Ｅ１の衝突後のフレーム加速度Ａｃｃ．（ｍ／ｓｅｃ^２：図中には加速度と記した）を示した。この衝突試験は後述の本願発明の各実施形態での衝突試験と同一条件で実施され、比較例として後述される。
ここでのデータは、衝突時におけるサイドレール（図示せず）の前端部の屈曲変形量が２００ｍｍに達するまでを示している。この場合、壁反力のピークｋ１は約２２０（ｋＮ）にまで達しているが、その後急激に屈曲変形が進み、フレーム加速度Ａｃｃ．（ｍ／ｓｅｃ^２）が比較的急速に低下し、エネルギ吸収量は約４０（ｋＪ）に留まっており、比較的小さい値となっている。
【０００６】
このようにエネルギ吸収量が小さいことは、屈曲変形後のサイドレールが急激に大きな変形を生じたことを示し、乗員空間が充分に保たれないため、乗員の安全性を低減させることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シャシフレームの重量軽減と衝突時の被衝突物や乗員の受ける衝撃を小さくすることを目的として、単にサイドレールの厚さを比較的薄くすることが考えられるが、これでは衝突時のエネルギー吸収が効率よく行われないため、乗員空間が確保できず、また車両全体の剛性低下を招き、車両の耐久性を確保する上で得策とは成らない。
【０００８】
なお、サイドレールの長手方向における全体の肉厚の内、ウエブ部をフランジ部より薄くしたものが、特開２００１−１８８３１号公報や特開平５−７９０４号公報に開示される。しかし、この場合、車体重量軽減を確保でき、全体の剛性低下を抑えることができるが、サイドレールの前端部剛性を過大にせず、衝突時のエネルギ吸収量を大きくするといったことを十分に達成することはできず、衝突時の被衝突物や乗員の受ける衝撃を小さくすることはできない。
【０００９】
このため、壁反力のピークを増大させずにエネルギー吸収量を増大させるためには、衝突直後の壁反力のピーク発生時以外にもエネルギー吸収の効率が良くなるような構造にしてやればよい。すなわち、車両の衝突時の壁反力のピークを抑え、サイドレールに過度に大きな変形を生じさせることなく、衝突エネルギの吸収を十分に図ることが望まれている。そこで、本来、被衝突物の巻き込みやもぐり込みを抑えるフロントアンダーランプロテクタを有効利用し、このフロントアンダーランプロテクタと重なっているサイドレールの前端部を屈曲変形させるにあたり、衝突時の壁反力のピークを比較的小さくし、しかも、サイドレールの前端部の肉厚調整によりその屈曲変形に伴なう衝撃エネルギの吸収を十分確保することが望まれている。
【００１０】
本発明は、上述の課題に基づき、衝突時のエネルギ吸収量を十分に確保できるシャシフレーム構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレールがウエブ部とその上下端より互いに対向して延出するフランジ部とから成る略コ字状断面に形成され、上記両サイドレールの前端部間に亘って取付けられると共に同前端部より前側下部に前方対向面を形成したフロントアンダーランプロテクタを備えるシャシフレーム構造において、上記各サイドレールはその前端部よりその後方の第１屈曲点までの前側部と、第１屈曲点よりその後方の第２屈曲点までウエブ部の縦幅が徐々に増加する傾斜部と、第２屈曲点より後方でウエブ部の縦幅が前側部より大きい主要部とで形成され、上記前側部の領域内における上側フランジ部及びウエブ部上側の厚さがその他の部位の厚さより大きく形成されたことを特徴とするシャシフレーム構造。
【００１２】
衝突時にシャシフレームがエネルギ吸収する際、負荷はフロントアンダーランプロテクタに加わり、これが下向きに屈曲するのに続いて、負荷が各サイドレールに軸方向の過荷重として入力してサイドフレームが屈曲変形に進むため、エネルギ吸収は効果的に行われる。この際、最初の壁反力のピークはフロントアンダーランプロテクタに重なっているサイドレールの前端部の屈曲剛性に依存し、特に、圧縮荷重を受けるサイドレールのウエブ部下側及び下フランジの厚さが小さいほど最初の壁反力のピークは小さくなり、引張荷重を受ける前端部のウエブ部上側及び上フランジの厚さが大きいほど曲げ変形によるエネルギ吸収量が大きくなる。
ここでは、サイドレールウエブ部下側及び下フランジに対してウエブ部上側及び上フランジの厚さを大きくしたので、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えながら効率良くエネルギーを吸収することができる。すなわち、サイドレールの前端部の剛性は高いので衝突時には壁反力が多大に出る恐れがあるが、この箇所が壁に衝突するのはフロントアンダーランプロテクタが衝突してからなので、すでに減速されており、ピーク値を抑えることができる。このためエネルギー吸収量を充分に確保でき、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくでき、しかも、シャシフレーム全体として軽量化を図れる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載のシャシフレーム構造において、上記前側部の全域における上側フランジ部及びウエブ部の上半部側の厚さが上記サイドレールの基準厚さより大きく形成されたことを特徴とする。
このように、上側フランジ部及びウエブ部の上半部側の厚さがサイドレールの基準厚さより大きく形成されたので、引張荷重を受ける前端部のウエブ部上側及び上フランジのエネルギ吸収量を比較的大きくすることができる上に、サイドレールの重量増を抑制できる。
【００１４】
請求項３の発明は請求項１記載のシャシフレーム構造において、上記サイドレールの上側フランジ部及びウエブ部上側の厚さがその他の部位の厚さより大きく形成される領域は、上記フロントアンダーランプロテクタと上方より重なるように設定されることを特徴とする。
このように、上記フロントアンダーランプロテクタが壁反力を受け下方に屈曲する際に、前端部のウエブ部上側及び上フランジがその屈曲変位を受ける部位がフロントアンダーランプロテクタに上方より重なることより、同部が引張荷重を受けて確実に曲げ変形してエネルギ吸収量を十分に確保でき、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくできる。
【００１５】
請求項４の発明は請求項１記載のシャシフレーム構造において、上記フロントアンダーランプロテクタの前方対向面は上記サイドレールの前端部より下部で４０ｍｍ乃至８０ｍｍ前方に延出して形成されたことを特徴とする。
このように、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えるような構造を採るにあたり、特に、前方対向面は前端部より下部で４０ｍｍ乃至８０ｍｍ程度前方に延出して形成されたことで、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えながらより効率良くエネルギーを吸収することができる。
好ましくは、上記フロントアンダーランプロテクタの前方対向面は上記サイドレールの前端部より下部で６１ｍｍ前方に延出して形成されてもよい。この場合、より効率良くエネルギーを吸収することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１、図２には本発明の一実施形態としてのシャシフレーム構造を適用したシャシフレーム１を示した。このシャシフレーム１は図１，２に示すトラックＴの車体基部を構成し、前後方向Ｘに延びる左右一対の略コ字状断面形状のサイドレール２と車幅方向Ｙに延びる複数のクロスメンバ３とを組み合わせて略梯子型に形成される。ここで、左右一対のサイドレール２は略コ字状断面（図４参照）の開口部を車幅方向Ｙの内側に向けて配設され、両サイドレール２は左右対称の形状を成すことより、以下、左側のサイドレール２を主に説明する。
サイドレール２は前端部にフロントアンダーランプロテクタ４を装着し、前側上部にキャブ５を載置し、その後方に荷箱９を載置する。
【００１７】
図３、４に示すように、サイドレール２はウエブ部６とその上下端より互いに対向して延出するフランジ部７とから成る略コ字状断面に形成され、前端より所定幅後方の第１屈曲点ｅ１までの前側部としての前端領域Ｅ１と、それに続き、第２屈曲点ｅ２までの傾斜部としての傾斜領域Ｅ２と、第２屈曲点ｅ２より後方の主要部としての主領域Ｅ３とに亘り連続的に成形されている。ここでサイドレール２の上下のフランジ部７は全体的にはほぼ同一幅で形成される。これに対し、ウエブ部６は前端領域Ｅ１において比較的小さな縦幅ｈ１で形成され、それに続く傾斜領域Ｅ２の縦幅ｈ３は後方に向け徐々に増加するように形成され、第２屈曲点ｅ２より後方の主領域Ｅ３の縦幅ｈ２は縦幅ｈ１より所定幅δだけ大きく、ここでは２ｍｍ程度大きく設定される。
【００１８】
サイドレール２の上下のフランジ部７は基本的には同一幅で形成され、前端領域Ｅ１の先端部における上側フランジ部である上フランジ部７のみが内側に拡大フランジ部７０１を延出形成する。上フランジ部７及び拡大フランジ部７０１とそれらの下方の下側フランジ部である下フランジ部７との間に第１クロスメンバ３ａが挟持され、互いの当接部が溶接されている。ここで拡大フランジ部７０１は第１クロスメンバ３ａとの結合剛性を確保するためのものである。
左右一対のサイドレール２はその主領域Ｅ３側にその他のクロスメンバ３を複数配設しており、これらにより左右一対のサイドレール２を相互に一体接合し、左右一対のサイドレール２と複数のクロスメンバ３から梯子型のシャシフレーム１を形成している。
【００１９】
ここでサイドレール２はその主領域Ｅ３の大部分が基準肉厚ｔ１（＝５．５ｍｍ）で形成され、前端領域Ｅ１及び傾斜領域Ｅ２での肉厚が異なるように形成されている。
即ち、ここでの前端領域Ｅ１は前々部ａ、前後部ｂ、前中部ｃに区画される。
【００２０】
前々部ａは、図５（ａ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）に、下部フランジ７ｒとウエブ６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２（＝６、５ｍｍ）に設定され、第１クロスメンバ３ａとの結合剛性の強化を図っている。前中部ｃは、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）に、下部フランジ７ｒとウエブ６の下半部の肉厚が基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）に設定される。
【００２１】
ここで、前々部ａ及び前中部ｃは、後述のフロントアンダーランプロテクタ４の取付部（後述するブラケット部４０１）とが車両前後方向において上方より重なる領域であり、これら領域の上フランジ部７ｕ及びウエブ部６上側の厚さがその他の部位の厚さより大きく、即ち、大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）に形成され、これにより、後述の屈曲変形に共なう引張荷重による変形時に効果的にエネルギ吸収を行うことができるようにしている。
前後部ｂは、その上下全域が中肉厚ｔ２（＝６、５ｍｍ）に設定され、同部における応力集中による屈曲を抑制している。
【００２２】
更に、ここで、前中部ｃが基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）に設定されたことで、後述の屈曲変形に共なう圧縮荷重による変形を比較的スムーズに促進させ、後述の最初の壁反力の第１ピークｋ１の値を効果的に抑制するようにしている。
サイドレール２の傾斜領域Ｅ２は、図５（ａ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）に、下部フランジ７ｒとウエブ６の下半部の肉厚が基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）に、設定される。なお、傾斜領域Ｅ２の後端部の下部フランジ７ｒとウエブ部６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２に設定され、第２屈曲点ｅ２回りの剛性強化を図っている。
【００２３】
このサイドレール２の主領域Ｅ３の前端は上フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）に、下フランジ７ｒとウエブ部６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２（＝６、５ｍｍ）に設定され、それより後方は全て基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）に設定され、過度の重量増を防止している。
なお、この肉厚の変化するサイドレール２の成形に当たっては、基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）の元となるサイドレールがまず製作され、その上で、基準肉厚に対する肉厚差の差分厚の金属プレートが各領域に重ね合わされ、一体的に溶接されることで製造される。
【００２４】
なお、ここでのサイドレールの製造方法は、このような厚さの異なるパッチ状の金属片を順次溶接する方式に代えて、ロール圧を調整することで中肉厚ｔ２の部分と基準圧ｔ１の部分を先に成形する。その上で、大肉厚ｔ３（＝７、５ｍｍ）部分のみ、更に、同大肉厚を確保するための差分剛性相当のパッチ状金属片を溶接するといった、複合方式を採用しても良い。
ここでの左側のサイドレール２と同様に右側のサイドレール２も左右対称に成形される。
【００２５】
左右の各サイドレール２の前端部間に亘り、フロントアンダーランプロテクタ４が一体的に結合される。
ここでフロントアンダーランプロテクタ４は、図３、４に示すように、左右の各サイドレール２の前端領域Ｅ１の下フランジ部７ｒの下面に溶接され取付部を成すブラケット部４０１と、ブラケット部４０１の先端に一体結合され、車幅方向Ｙに長い主軸部４０２とで形成される。左右の各サイドレール２の前端ｅ０の直下にブラケット部４０１の先端が位置し、両者は前後方向Ｘで同一位置に配置される。
【００２６】
主軸部４０２は左右の各サイドレール２の間隔より十分に大きな長さを有し、路面高さＨ１がサイドレール２の路面高さＨ２より小さくなるように形成される。これにより、比較的路面高さの小さな、衝突物の車体下部への巻き込みやもぐり込みを防止するという基本機能を果たせる。
【００２７】
ここで主軸部４０２は閉断面のビーム材で形成され、その先端側に被衝突物と当接する前方対向面としての前向き面Ｆ０が形成される。前向き面Ｆ０はサイドレール２の前端より前方に突出して配置され、この突出し量αは６１ｍｍと成っている。なお、この値は適宜変更可能であり、基本的には各サイドレール２の先端より所定量前方下部側に突出すことで、衝突の際、最初にフロントアンダーランプロテクタ４が壁反力を受けてサイドレール２の前端部が屈曲を始め、次いでサイドレール２の前端部が壁反力を直接受けて更に前端部の屈曲が進み、壁反力のピークが２段（図７のｋ１、ｋ２参照）に確実に現れるように設定されることで効率よくエネルギー吸収を行うことができればよい。
【００２８】
ここで突出し量αは４０ｍｍ乃至８０ｍｍの範囲で設定され、ここでは６１ｍｍが採用された。この突出し量αを４０ｍｍより短くしたならば、フロントアンダーランプロテクタ４の衝突時とサイドレール前端の衝突時の衝突時間間隔が短縮され、フロントアンダーランプロテクタ４からの負荷入力に対して効果的にエネルギー吸収を行っていた（引張荷重を受けていた）サイドレール２の上フランジ７ｕとウエブ部６の上半部でのエネルギー吸収効率が減少する。また、フロントアンダーランプロテクタ４とサイドレール前端との衝突時間が短縮されることにより、各々の壁反力のピーク値が重なり、結果的に「壁反力のピーク値」が上昇してしまう。
【００２９】
一方、突出し量αを８０ｍｍより長くした場合、フロントアンダーランプロテクタ４からの負荷入力が長時間続くため、屈曲部で早期に塑性座屈が発生し、効果的にエネルギー吸収が行われない。
上述の点を考慮してここでは突出し量αを６１ｍｍとした。これにより、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを確実に抑えながら効率良くエネルギーを吸収することができる。すなわち、通常サイドレールの前端部の剛性は高いので衝突時には壁反力が多大に出る恐れがあるが、ここでは、この箇所が壁に衝突するのはフロントアンダーランプロテクタ４が衝突してからなので、すでに減速されており、ピーク値を抑えることができる。
【００３０】
なお、トラックＴはフロントマスク１４の下部にバンパー１３を装備する。このフロントマスク１４及びバンパー１３はその剛性が比較的低い。このため、被衝突物Ｃとの衝突時にフロントマスク１４及びバンパー１３は比較的容易に変形を進めることとなる。このため、フロントアンダーランプロテクタ４及びサイドレール２の前端部の衝突時の屈曲挙動を考慮するにあたり、フロントマスク１４及びバンパー１３の影響は極めて小さいものであり、ここではその説明を略す。
【００３１】
このようなフロントアンダーランプロテクタ４を備えたシャシフレーム１を装備するトラックＴが被衝突物Ｃに衝突するとする。
この場合、まず、左右の各サイドレール２の前端より前方に突出したフロントアンダーランプロテクタ４の前向き面Ｆ０が壁反力（ｋＮ）を受け、この時、フロントアンダーランプロテクタ４の働きで、これに上方より重なる左右の各サイドレール２の前端領域Ｅ１が比較的容易に下方に回動するように屈曲変形し、この結果、最初の壁反力の第１ピークｋ１の値が過度に大きくなることを抑えられる。
【００３２】
第１ピークｋ１の直後、前端領域Ｅ１は傾斜領域Ｅ２と同一直線Ｌ１（図３参照）上に配列する位置まで変位し、同位置を通過した上で、更に下方に屈曲変形を進める。次いで、前端ｅ０が被衝突物Ｃに当接し、壁反力の第２ピークｋ２が発生する。第２ピークｋ２時に、サイドレール２の前端領域Ｅ１が直接圧縮荷重を受けることとなり、その値は第１ピークｋ１並みの比較的高レベルを保持することとなる。
【００３３】
第２ピークｋ２後、高い応力が発生する前中部ｃや第１屈曲点ｅ１近傍での屈曲が進む。このような変形の際、前端領域Ｅ１の上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が大きく引張り荷重を受け、比較的高い引っ張り荷重での引張変形を経時的に継続でき、効果的にエネルギ吸収機能を発揮できる。
なお、前端領域Ｅ１の比較的肉厚の大きな上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が曲げ変形を経時的に進め、最終的に前端領域Ｅ１は座屈変形する。
【００３４】
この衝突時における過荷重が更に大きな場合、第２屈曲点ｅ２に高い応力が生じることとなる。この場合、同位置での屈曲変形が進み、傾斜領域Ｅ２の上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が引っ張り荷重を受け、下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が圧縮荷重を受ける。これにより、傾斜領域Ｅ２の上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が曲げ変形し、下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が屈曲し次いで座屈変形することとなる。
【００３５】
なお、衝突時のフロントアンダーランプロテクタ４及び左右の各サイドレール２の屈曲挙動を実測し、そのデータを図７に示した。また、図６（ａ）には被衝突物Ｃに衝突した場合における変形時の応力分布を黒濃度で示した。ここで前端領域Ｅ１の第１屈曲点ｅ１近傍及び第２屈曲点ｅ２近傍で高い応力（網目状表示の符号ｓ１で示す領域）が生じているが、この領域は比較的広範囲に分散し、局所的な座屈の発生が起こりにくくなっていることが明らかである。なお、図６（ａ）〜（ｃ)中において、傾斜線模様、点分布模様、無模様の各表示はこの順に網目状表示の領域ｓ１よりも低い応力が順次生じていることを示している。
【００３６】
ここで、壁反力（ｋＮ）はフロントアンダーランプロテクタ４の前向き面Ｆ０が衝突した後、前々端域ａ及び前中部ｃの大肉厚ｔ３の上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が大きく曲げ変形し、下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が屈曲することで屈曲変形が始まり、最大値である第１ピークｋ１を通過する。次いでサイドレール２の前端ｅ０に被衝突物Ｃが当接することで第１ピークｋ１並みの第２ピークｋ２を通過し、その後も前々端域ａ及び前中部ｃの上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が大きく曲げ変形を継続する。
【００３７】
更に、壁反力（ｋＮ）は下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が屈曲する塑性変形過程で徐々に低下し、先端部の後方への変位量が増加していく。なお、図７には変位量が２００ｍｍまでのデータを示し、この変位量が２００ｍｍに達した状態でエネルギ吸収量は６７（ｋＪ）であり、これは図１０に示した従来の均一の肉厚（６ｍｍ）のサイドレールが同一条件で衝撃試験を受けた場合のエネルギ吸収量４０（ｋＪ）と比較し、十分に大きな値である。
【００３８】
更に、前端領域Ｅ１の変位（車両の衝突後の変位量）における経時的な加速度Ａｃｃ．特性（図７中には加速度と記した）を付記した。ここでフレーム変位量に対するフレームの変位時の加速度Ａｃｃ．は図１０に示す従来の均一の肉厚のサイドレールでの加速度Ａｃｃ．と比べ、比較的変形後期まで高レベルを保て、即ち、エネルギ吸収挙動を行う領域を経時的に拡大でき、エネルギ吸収量を従来より大きく確保できることを示している。
【００３９】
このように、プロテクタ４のブラケット部４０１と上方より重なる、前端領域Ｅ１の前々域ａ及び前中部ｃにおける上図１乃至図４に示したサイドレール２は、フロントアンダーランプフランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部の肉厚がｔ３であり、第２ピークｋ２後の壁反力を比較的大きく保ち、エネルギ吸収量を比較的大きく確保でき、前端領域Ｅ１の前中域ｃの下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部の肉厚が基準肉厚ｔ１であり、屈曲初期の壁反力の最大値である第１ピークｋ１（図７では約２２５ｋＮ）が過度に大きくなることを抑えられ、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくできた。
【００４０】
前端領域Ｅ１の前後域bは全肉厚がｔ３であり、この部位は屈曲変形を抑制し、応力分散を図ることに適し、しかも、第２ピークｋ２経過後の壁反力が比較的大きくなるように作用でき、結果的にエネルギ吸収量を十分に大きく確保でき、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくできる。しかも、サイドレール２はその全体として基準肉厚ｔ１を保持するので、シャシフレーム１の重量増を抑制でき軽量化を図れる。
【００４１】
図５（ｂ）には第２の実施形態であるシャシフレーム構造で採用したサイドレール２ａを示した。
このサイドレール２ａは図１のサイドレール２と比較し、サイドレール２ａの肉厚分布が相違する点以外は同一構成を採り、ここでは重複説明を略す。
サイドレール２ａはその主領域Ｅ３の大部分が基準肉厚ｔ１で形成され、前端領域Ｅ１及び傾斜領域Ｅ２での肉厚が異なるように形成されている。
【００４２】
前端領域Ｅ１の前々部ａは、図５（ｂ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３に、下部フランジ７ｒとウエブの下半部の肉厚が中肉厚ｔ２に設定され、第１クロスメンバ１０との結合剛性の強化を図っている。
前中部ｃは、図５（ｂ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が中肉厚ｔ２に、下部フランジ７ｒとウエブ部６の下半部の肉厚が基準肉厚ｔ１に設定される。
【００４３】
前後部ｂは、図５（ｂ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が基準肉厚ｔ１に、下部フランジとウエブ部６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２に設定される。
このサイドレール２ａの傾斜領域Ｅ２は、図５（ｂ）に示すように、全域が中肉厚ｔ２に設定される。
このサイドレール２ａの主領域Ｅ３の前端は傾斜領域Ｅ２と同様に中肉厚ｔ２に設定され、その後方全域は基準肉厚ｔ１に、設定される。
【００４４】
また、図６（ｂ）には変形後の応力分布を示した。ここで前端領域Ｅ１の第１屈曲点ｅ１近傍及び第２屈曲点ｅ２近傍で応力集中が高レベル（網目状表示の符号ｓ１で示す領域）に生じているが、この領域は比較的広範囲に分散し、局所的な座屈の発生が起こりにくくなっていることが明らかである。
なお、第２実施形態での衝突時のフロントアンダーランプロテクタ４及び左右の各サイドレール２ａの屈曲挙動を実測し、そのデータを図８に示した。
【００４５】
ここで、壁反力はフロントアンダーランプロテクタ４の前向き面Ｆ０が衝突した後の屈曲変形の始まりで第１ピークｋ１を通過し、次いでサイドレール２ａの前端部に被衝突物が当接することで第２ピークｋ２を通過し、その後の前端領域Ｅ１の上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部が曲げ変形し、下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が屈曲する塑性変形過程で徐々に低下し、先端部の後方への変位量が増加している。この変位量が２００ｍｍに達した状態でエネルギ吸収量は６６（ｋＪ）であり、これは図１０に示した従来の均一の肉厚のサイドレールでのエネルギ吸収量４０（ｋＪ）と比較し十分に大きな値である。
更に、前端領域Ｅ１のフレーム変位量に対する経時的な加速度Ａｃｃ．特性（図８中には加速度と記した）を付記した。
【００４６】
このように、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示したサイドレール２ａは、この場合もフロントアンダーランプロテクタ４のブラケット部４０１と上方より重なる、前端領域Ｅ１の前々域ａにおける上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部の肉厚がｔ３であり、前端領域Ｅ１の前後域ｂにおける上フランジ及びウエブ部６の上半部の肉厚がｔ２であり、この部位は他の部位より比較的肉厚が大きいため、第２ピークｋ２経過後においても引張に対する抵抗力が大きく、曲げ変形時の壁反力が経時的に高レベルに保持され、エネルギ吸収量を十分に確保できる。特に、ここでの前中部ｃの下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部の肉厚と、前後部ｂの上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部の肉厚とが共に基準準肉厚ｔ１に形成され、屈曲変形を容易化することとなり、最大値である第１ピークｋ１の壁反力（図８では約２１０ＫＮ）が過度に大きくなることを抑えられ、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくできる。
【００４７】
図５（ｃ）には第３の実施形態であるシャシフレーム構造で採用したサイドレール２ｂを示した。
このサイドレール２ｂは図１のサイドレール２と比較し、サイドレール２ｂの肉厚分布が相違する点以外は同一構成を採り、ここでは重複説明を略す。
サイドレール２ｂはその主領域Ｅ３の大部分が基準肉厚ｔ１で形成され、前端領域Ｅ１及び傾斜領域Ｅ２での肉厚が異なるように形成されている。
【００４８】
ここでの前端領域Ｅ１の前々部ａは、図５（ｃ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３に、下部フランジ７ｒとウエブ６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２に設定される。前中部ｃは、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３に、下部フランジ７ｒとウエブ６の下半部の肉厚が基準肉厚ｔ１に設定される。
【００４９】
ここで、前々部ａ及び前中部ｃは、フロントアンダーランプロテクタ４のブラケット部４０１と上方より重なる領域であり、これら領域の上フランジ部７ｕ及びウエブ部６上側の厚さが大肉厚ｔ３に形成され、これにより、屈曲変形に共なう引張荷重による変形時に効果的にエネルギ吸収を行うことができる。
【００５０】
前後部ｂは、図５（ｃ）に示すように、上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が基準肉厚ｔ１に、下部フランジ７ｒとウエブ部６の下半部の肉厚が大肉厚ｔ３に設定される。
サイドレール２ｂの傾斜領域Ｅ２は、図５（ｃ）に示すように、全域が中肉厚ｔ２に設定される。なお、傾斜領域Ｅ２の後端部の上部フランジ７ｕとウエブ部６の上半部の肉厚が大肉厚ｔ３に設定される。
【００５１】
このサイドレール２ｂの主領域Ｅ３の前端は上部フランジ７ｕとウエブの上半部の肉厚が大肉厚ｔ３に設定され、下部フランジ７ｒとウエブ部６の下半部の肉厚が中肉厚ｔ２に設定される。主領域Ｅ３のその他の部位は全て基準肉厚ｔ１に設定される。
また、図６（ｂ）には変形後の応力分布を示した。ここで前端領域Ｅ１の第１屈曲点ｅ１近傍及び第２屈曲点ｅ２近傍で高い応力（網目状表示の符号ｓ１で示す領域）に生じているが、この領域は比較的広範囲に分散し、局所的な座屈の発生が起こりにくくなっていることが明らかである。
【００５２】
第３実施形態での衝突時のフロントアンダーランプロテクタ４及び左右の各サイドレール２ｂの屈曲挙動を実測し、そのデータを図９に示した。
ここで、壁反力はフロントアンダーランプロテクタ４の前向き面Ｆ０が衝突した後の屈曲変形の始まりで第１ピークｋ１を通過し、次いでサイドレール２ｂの前端部に被衝突物が当接することで第２ピークｋ２を通過し、その後の前端領域Ｅ１の前々域ａの上フランジ及びウエブ部６の上半部が大きく曲げ変形し、下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部が屈曲する塑性変形過程で徐々に低下し、先端部の後方への変位量が増加していく。この変位量が２００ｍｍに達した状態でエネルギ吸収量は６７（ｋＪ）であり、これは図１０に示した従来の均一の肉厚のサイドレールでのエネルギ吸収量４０（ｋＪ）と比較し、十分に大きな値である。なお、このときのフレーム変位量に対する経時的な加速度Ａｃｃ．特性（図９中には加速度と記した）を付記した。
【００５３】
この場合、第１実施形態と同様にフロントアンダーランプロテクタ４と上方より重なる前々域ａ及び前中部ｃにおける上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部の肉厚がｔ３であり、第２ピークｋ２を通過してからの曲げ変形時の壁反力が比較的大きく保持され、エネルギ吸収量を十分に確保でき、ここでは２０ｍｍ変形時に約６７（ｋＪ）のエネルギ吸収量を確保でき、従来のエネルギ吸収量４０（ｋＪ）より十分大きな値が得られた。
一方、前端領域Ｅ１の前中部ｃの下フランジ７ｒ及びウエブ部６の下半部の肉厚と、前後部ｂの上フランジ７ｕ及びウエブ部６の上半部の肉厚とが共に基準準肉厚ｔ１に形成され、屈曲変形を容易化することとなり、最大値である第１ピークｋ１の壁反力（図９では約２２５ＫＮ）が過度に大きくなることを抑えられ、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくでき、しかもサイドレール２ｂ全体としては基準肉厚ｔ１（＝５、５ｍｍ）を保持するので、軽量化を図れる。
【００５４】
上述のところにおいて、車両はトラックＴとして説明したが、シャシフレームを有するバスやトレーラ等にも、本発明を同様に適用でき同様の作用効果を得られる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、サイドレールウエブ部下側及び下フランジに対してウエブ部上側及び上フランジの厚さを大きくしたので、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えながら効率良くエネルギーを吸収することができる。すなわち、サイドレールの前端部の剛性は高いので衝突時には壁反力が多大に出る恐れがあるが、この箇所が壁に衝突するのはフロントアンダーランプロテクタが衝突してからなので、すでに減速されており、ピーク値を抑えることができる。このためエネルギー吸収量を充分に確保でき、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくでき、しかも、シャシフレーム全体として軽量化を図れる。
【００５６】
請求項２の発明は、上側フランジ部及びウエブ部の上半部側の厚さがサイドレールの基準厚さより大きく形成されたので、引張荷重を受ける前端部のウエブ部上側及び上フランジのエネルギ吸収量を比較的大きくすることができる上に、サイドレールの重量増を抑制できる。
【００５７】
請求項３の発明は、上記フロントアンダーランプロテクタが壁反力を受け下方に屈曲する際に、前端部のウエブ部上側及び上フランジがその屈曲変位を受ける部位がフロントアンダーランプロテクタ取付部と上方より重なることより、同部が引張荷重を受けて確実に曲げ変形してエネルギ吸収量を十分に確保でき、衝突時の被衝突物や乗員が受ける衝撃を小さくできる。
【００５８】
請求項４の発明は、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えるような構造を採るにあたり、特に、前方対向面は前端部より下部で４０ｍｍ乃至８０ｍｍ程度前方に延出して形成されたことで、壁反力の最初のピークが過度に大きくなることを抑えながらより効率良くエネルギーを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのシャシフレームの構造を適用したトラックの概略切欠図を示す。
【図２】図１のトラックの概略側面図を示す。
【図３】本発明の一実施形態としてのシャシフレームの要部の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのシャシフレームの正面図である。
【図５】本発明の実施形態としてのシャシフレーム肉厚分布図で（ａ）は第１実施形態を、（ｂ）は第２実施形態を、（ｃ）は第３実施形態を示す。
【図６】本発明の実施形態としてのシャシフレームの変形時の応力分布図で（ａ）は第１実施形態を、（ｂ）は第２実施形態を、（ｃ）は第３実施形態を示す。
【図７】本発明の第１実施形態としてのシャシフレームの変形特性線図を示す。
【図８】本発明の第２実施形態としてのシャシフレームの変形特性線図を示す。
【図９】本発明の第３実施形態としてのシャシフレームの変形特性線図を示す。
【図１０】従来のシャシフレームの変形特性線図を示す。
【符号の説明】
１ シャシフレーム
２、２ａ，２ｂ サイドレール
４ フロントアンダーランプロテクタ
４０１ ブラケット部（取付部）
６ ウエブ部
７ｕ 上フランジ部
７ｒ 下フランジ部
ｅ０ 前端
ｅ１ 第１屈曲点
ｅ２ 第２屈曲点
ｋ１ 第１ピーク
ｋ２ 第２ピーク
ｔ１ 基準肉厚
ｔ２ 中肉厚
ｔ３ 大肉厚
Ｅ１ 前端領域（前側部）
Ｅ２ 傾斜領域（傾斜部）
Ｅ３ 主領域（主要部）
Ｘ 前後方向
Ｙ 車幅方向

Claims (4)

1. 車両の前後方向に延在する左右一対のサイドレールがウエブ部とその上下端より互いに対向して延出するフランジ部とから成る略コ字状断面に形成され、上記両サイドレールの前端部間に亘って取付けられると共に同前端部より前側下部に前方対向面を形成したフロントアンダーランプロテクタを備えるシャシフレーム構造において、
   上記各サイドレールはその前端部よりその後方の第１屈曲点までの前側部と、第１屈曲点よりその後方の第２屈曲点までウエブ部の縦幅が徐々に増加する傾斜部と、第２屈曲点より後方でウエブ部の縦幅が前側部より大きい主要部とで形成され、上記前側部の領域内における上側フランジ部及びウエブ部上側の厚さがその他の部位の厚さより大きく形成されたことを特徴とするシャシフレーム構造。
2. 請求項１記載のシャシフレーム構造において、
   上記前側部の全域における上側フランジ部及びウエブ部の上半部側の厚さが上記サイドレールの基準厚さより大きく形成されたことを特徴とするシャシフレーム構造。
3. 請求項１記載のシャシフレーム構造において、
   上記サイドレールの上側フランジ部及びウエブ部上側の厚さがその他の部位の厚さより大きく形成される領域は、上記フロントアンダーランプロテク取付部とが車両前後方向において上方より重なるように設定されることを特徴とするシャシフレーム構造。
4. 請求項１記載のシャシフレーム構造において、
   上記フロントアンダーランプロテクタの前方対向面は上記サイドレールの前端部より下部で４０ｍｍ乃至８０ｍｍ前方に延出して形成されたことを特徴とするシャシフレーム構造。

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