JP4519249B2 - 車体フレーム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、RVやSUVやトラック等に用いられる車体フレームに係り、特に、前面衝突時におけるサイドメンバの変形モード(クラッシュモード)をコントロールできる新規な車体フレームに関する。
【0002】
【従来の技術】
RVやSUVやトラック等の車両に用いられる車体フレームとして、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバと、それらサイドメンバ間に掛け渡されたクロスメンバとから構成される所謂ラダーフレームタイプのものが知られている。この種の車体フレームの左右のサイドメンバには、フロントホイールの後方近傍に位置して、車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部が成形されている。かかるサイドメンバにあっては、前面衝突時に上記屈曲部に曲げモーメントが集中するため、屈曲部が折り畳まれて変形する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、屈曲部は、最も強度が弱い部位が必然的に折り畳まれてしまうため、どの部位を折れ曲がり点とするか積極的にコントロールできない。すなわち、屈曲部は、仮に所定のクラッシュ荷重に合わせて設計できたとしても、その設計品は屈曲部の最も強度が弱い部位が成り行きで必然的に折り畳まれてしまい、クラッシュモード(変形モード)をコントロールできなかった。クラッシュモードをコントロールするとは、単純にレイアウトからくる車体フレームの形状によって折れ曲がり点が限定されないことを意味し、強度的に曲がらない部位を曲げるようにすることである。
【0004】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、前面衝突時におけるクラッシュモードをコントロールできる車体フレームを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく創案された本発明に係る車体フレームは、一対のサイドメンバに、フロントホイールの後方近傍に位置して、曲げられた屈曲部を夫々成形し、上記一対のサイドメンバ同士の間隔において、上記屈曲部前方の前側直線部同士の間隔が上記屈曲部後方の後側直線部同士の間隔よりも狭く、上記屈曲部の車幅方向の外側面に、上面視で上記前側直線部と上記後側直線部との車幅方向のずれであるオフセットの上記前側直線部側の立上り部に位置して、凹部を成形し、上記屈曲部の車幅方向の外側面に、前面衝突に伴って後退するフロントホイールを押えるホイールストッパを設けたものである。
【0007】
また、上記凹部は、上記屈曲部の側面の上部および下部に、それぞれ成形された上凹部と下凹部とからなっていてもよい。
【0009】
また、上記屈曲部に、前面衝突時に曲げたくない部位に位置させて、補強部材を設けてもよい。
【0010】
また、上記凹部に代えて穴を形成してもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【0012】
図1(a),(b) に示すように、この車体フレーム1は、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバ2、2と、それらサイドメンバ2、2間に掛け渡されたクロスメンバ3とを有する。各サイドメンバ3は、図2に示すように、断面コ字状の外側片2aと内側片2bとが、最中状に対向溶接されて構成されている。
【0013】
サイドメンバ2には、フロントホイール4の後方近傍に位置して、車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部5が夫々成形されている。すなわち、サイドメンバ2は、上記屈曲部5と、その前方の前側直線部6と、後方の後側直線部7とを有する。左右の前側直線部6、6同士の間隔W1は、フロントホイール4が所定の操舵角を確保できる間隔に設定されており、後側直線部7、7同士の間隔W2よりも狭い。また、前側直線部6の高さH1は、後側直線部7の高さH2よりも高い。
【0014】
前側直線部6には、サスペンション機構8(ダブルウィシュボーンタイプ等)を介してフロントホイール4が取り付けられている。また、屈曲部5には、前面衝突時にサイドフレーム2の変形に伴って後退するフロントホイール4を押えるホイールストッパ9が取り付けられている(図3参照)。ホイールストッパ9の取付剛性は、前面衝突時における上記フロントホイール4の後退を押えられるように、強固に設定されている。
【0015】
ホイールストッパ9の前面部9aは、図1(b) に示すように、サイドメンバ2の後側直線部7から屈曲部5が立ち上がる部位(キックアップの立上がり部)に、位置されている。キックアップとは、前側直線部6の高さH1と後側直線部7の高さH2との差をいう。後側直線部7は、その側面視幅が前側直線部6の側面視幅よりも広く、基本的な剛性が高い。このように基本的な剛性が高い部分に位置して、ホイールストッパ9が強固に取り付けられているのである。
【0016】
屈曲部5の車幅方向の外側面には、前面衝突時の谷折れ部とする部位に位置して、凹部10が成形されている。図例では、凹部10は、サスペンション機構8とホイールストッパ9との略中間位置に成形されており、図1(a)に示すように上面視でオフセットの立上り部(前面衝突時に曲げモーメントが生じる部位)に位置している。オフセットとは、前側直線部6と後側直線部7との車幅方向のずれをいう。
【0017】
また、凹部10は、屈曲部5の側面の上部(角部)および下部(角部)に夫々成形された上凹部10aと下凹部10bとからなる。上凹部10aと下凹部10bとは、鉛直線上に配置されている。これにより、前面衝突時には、上凹部10aと下凹部10bとを繋げた線(鉛直線)を谷折れ線14として曲げが起こる。なお、上凹部10aと下凹部10bとを繋ぐ直線は、鉛直線に限らず傾斜線でもよい。要は、前面衝突時に谷折れ線としたい線に合わせて上凹部10aおよび下凹部10bを配置すればよい。これにより、クラッシュモードを設定できる。
【0018】
凹部10の大きさ深さは、前面衝突時に曲がりを起こす所望の荷重に合わせて設定されている。すなわち、凹部10の大きさ深さが大であると「曲がりが起こる荷重」が小さくなり、凹部10の大きさ深さが小であると「曲がりが起こる荷重」が大きくなる。この予め設定した「曲がりが起こる荷重」に基いて、上凹部10aおよび下凹部10bのトータルの「大きさ深さ」が設定される。これにより、クラッシュ荷重を設定できる。
【0019】
なお、凹部10は、上凹部10aまたは下凹部10bのいずれか一方のみでもよい。また、図例では、凹部10は、車幅方向の外側面にのみ成形されているが、仮想線11で示すように車幅方向の内側面にも成形してもよく、また、この内側面のもののみでもよい。仮想線11で示すように内側面に凹部を成形するときには、後述する第2補強部材12の近傍に成形することが望ましい。この凹部は、前面衝突時の谷折れ部とする部位に位置して成形されることは勿論である。
【0020】
また、屈曲部5の外側面には、前面衝突時に曲げたくない部位に位置させて、第1補強部材13が設けられている。図例では、第1補強部材13は、サスペンション機構8の直後で且つ上凹部10aの前方の部分(最も強度が弱い部分:必然的に曲がってしまう部分)に位置して、溶接等により取り付けられている。なお、第1補強部材13は、図1(b) に示す屈曲部5の外側面の上部だけではなく、下部にも設けてもよい。また、上記凹部10のみで谷折れを確実にできるなら、第1補強部材13を省略してもよい。
【0021】
また、屈曲部5および後側直線部7の内部には、図2にも示すように、第2補強部材12が溶接されて収容されている。第2補強部材12は、ホイールストッパ9の近傍のサイドメンバ2の剛性を高め、前面衝突時に後退するフロントホイール4がホイールストッパ9を押したとき、その押圧力によるサイドメンバ2の変形を抑制するものである。
【0022】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【0023】
車両の前面衝突時(オフセット衝突時)には、図3に示すように、サイドメンバ2は、凹部10と第1補強部材13との強度差に基き、予め設定された図1(a),(b) に示す凹部10が谷折れ部となって、折り畳まれる。詳しくは、上凹部10aと下凹部10bとを結ぶ線が谷折れ線14となって折り畳まれる。なお、仮想線11で示す凹部を成形した場合には、その凹部と第2補強部材12と強度差に基き、その凹部が谷折れ部となって、折り畳まれることになる。
【0024】
すると、それに伴ってフロントホイール4およびサスペンション機構8(以下フロントホイール等という)が後退してホイールストッパ9に当たり、その後退が押えられる。よって、フロントホイール4等は、それ以上後退することはなく、ボディー15内への侵入が小さくなる。この結果、フロントホイール4等がボディー15を変形させてキャビン内のフットスペースに侵入することが抑止され、前面衝突時の乗員空間(特に脚部)を確保できる。
【0025】
すなわち、上記凹部10および第1補強部材13は、屈曲部5が図3に示すように変形してフロントホイール4等がホイールストッパ9に当たるように、その位置や大きさ等が設定されているのである。これによりクラッシュモードを積極的にコントロールでき、ひいては前面衝突時の減速度のコントロールが可能となる。また、凹部19が谷折れ線14で折れ曲がる荷重は、上凹部10aおよび下凹部10bの大きさ及び深さを調節することでコントロールできる。よって、クラッシュ荷重も積極的にコントロールできる。
【0026】
このとき、フロントホイール4等がホイールストッパ9に当ってそれを押すとその近傍のサイドメンバ2には大きな荷重が加わるが、その部分はサイドメンバ2内に設けられた第2補強部材12によって補強されて剛性が高められているので、ホイールストッパ9の近傍のサイドメンバ2の変形が抑えられる。よって、前面衝突時に後退するフロントホイール4は、第2補強部材12によって取付部近傍の剛性が高められたホイールストッパ9によって強固に押さえられ、これによってもフロントホイール4等のフットスペースへの侵入を抑止できる。
【0027】
他方、上記凹部10および第1補強部材13がない場合には、車両の前面衝突時(オフセット衝突時)に、図4に示すように屈曲部5において最も強度が弱い部分が成り行きで必然的に折り曲がってしまい、クラッシュモードのコントロールができず、後退するフロントホイール4等がホイールストッパ9を乗り越えて後方に移動してしまう可能性がある。この場合、フロントホイール4等がボディー15を変形させてキャビン内のフットスペースに大きく侵入してしまう。
【0028】
また、本実施形態における凹部10の代りに穴をサイドメンバ2の側面に穿孔してクラッシュモードをコントロールしてもよい。この場合、穴の大きさを調節することでクラッシュ荷重をコントロールできる。このように、本実施形態は、サイドメンバ2の板厚や構造を一切変えることなく、凹部10や穴を設けることによってクラッシュモードおよびクラッシュ荷重をコントロールしているので、極めて低コストで実現できる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る車体フレームによれば、前面衝突時におけるクラッシュモードおよびクラッシュ荷重を積極的にコントロールできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す車体フレームの説明図であり、図1(a)は上面図、図1(b)は側面図である。
【図2】 図2のII-II線断面図である。
【図3】 上記車体フレームの前面衝突(オフセット衝突)時の側面図である。
【図4】 比較例の車体フレームの前面衝突(オフセット衝突)時の側面図である。
【符号の説明】
1 車体フレーム
2 サイドメンバ
4 フロントホイール
5 屈曲部
9 ホイールストッパ
10 凹部
10a 上凹部
10b 下凹部
13 補強部材としての第1補強部材
Claims (4)
- 一対のサイドメンバに、フロントホイールの後方近傍に位置して、曲げられた屈曲部を夫々成形し、
上記一対のサイドメンバ同士の間隔において、上記屈曲部前方の前側直線部同士の間隔が上記屈曲部後方の後側直線部同士の間隔よりも狭く、
上記屈曲部の車幅方向の外側面に、上面視で上記前側直線部と上記後側直線部との車幅方向のずれであるオフセットの上記前側直線部側の立上り部に位置して、凹部を成形し、 上記屈曲部の車幅方向の外側面に、前面衝突に伴って後退するフロントホイールを押えるホイールストッパを設けたことを特徴とする車体フレーム。 - 上記凹部は、上記屈曲部の側面の上部および下部に、それぞれ成形された上凹部と下凹部とからなる請求項1記載の車体フレーム。
- 上記屈曲部に、前面衝突時に曲げたくない部位に位置させて、補強部材を設けた請求項1又は2記載の車体フレーム。
- 上記凹部に代えて穴を形成した請求項1乃至3のいずれかに記載の車体フレーム。
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