JP4542385B2

JP4542385B2 - 車体フレーム

Info

Publication number: JP4542385B2
Application number: JP2004220391A
Authority: JP
Inventors: 裕福嶋
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: JP2006036070A

Description

本発明は、前方下部に車両の潜り込みを防止するためのフロント・アンダーラン・プロテクタが取り付けられる車体フレームに関するものである。

近年では、トラック等の重量級車両において、乗用車等の中軽量級車両との衝突（追突、正面衝突等）時に、それら中軽量級車両が重量級車両の下に潜り込むことを防止して大事故を回避するために、車体フレームの前方下部にフロント・アンダーラン・プロテクタを取り付けることが提案されている（特許文献１参照）。

図５に示すように、フロント・アンダーラン・プロテクタは主に、車両の前方下部に車幅方向に延出させて設けられたＦＵＰ本体２と、そのＦＵＰ本体２に取り付けられる取付ブラケット部４と、その取付ブラケット部４と車体フレーム８０とを連結するサポート５との３種、５部品で構成される。ＦＵＰ本体２は閉断面形状を有し、車両レイアウト上の制約から長手方向両端部が車両後方側に湾曲した形状を有することが多い。即ち、ＦＵＰ本体２は、その長手方向中央部に形成され、車両の車幅方向とほぼ平行に延出する直線部３と、直線部３の長手方向両端部に連続して形成され、車両後方側に湾曲する湾曲部７とを有しており、車両のバンパーより前方に突出しないように形成される。

図５に示すように、車両の車体フレーム８０は一般的に、上板６０ａと、下板６０ｂと、それら上板６０ａ及び下板６０ｂの一側同士を連結する側板６０ｃとを備えた断面ほぼコ字状のサイドメンバ６０を有しており、フロント・アンダーラン・プロテクタのサポート５は通常、サイドメンバ６０の側板６０ｃにボルト等により固定される。

特表２００１−５１５４３２号公報

ところで、上述したようにフロント・アンダーラン・プロテクタ（以下ＦＵＰと言う）は衝突荷重を支持するものであるので、高い剛性を有することが要求される。そこで、図に示すように、車両衝突時の模擬の一形態として、車両の最外側より所定距離（例えば200mm）内側の位置に所定の荷重Ｐ１（例えば車重の50％）を加える試験や、取付ブラケット部４の取付位置に所定の荷重Ｐ２（例えば車重の100％）を加える試験等が行われている。例えば、欧州等ではほぼ上記荷重条件で試験を行うことが知られている。

従って、ＦＵＰ本体２、取付ブラケット部４及びサポート５の板厚や材質等は、荷重Ｐ１，Ｐ２に十分耐えうるように設計されるのであるが、実際にＦＵＰ本体２に荷重Ｐ１，Ｐ２が加わると、その荷重が取付ブラケット部４及びサポート５を介して車体フレーム８０のサイドメンバ６０に伝達されるため、サイドメンバ６０が変形してしまう場合があった。具体的に説明すると、図６に示すように、ＦＵＰ本体２はサイドメンバ６０よりも所定距離Ｌだけ下方に配置されるため、ＦＵＰ本体２に荷重Ｐ１又はＰ２が加わると、サポート５とサイドメンバ６０との取付部を中心としたモーメントＭ（Ｍ＝Ｌ×Ｐ１又はＰ２）が発生し、サイドメンバ６０に、モーメントＭと同方向に曲げる力（荷重）が作用する。

ここで、図５及び図６に示すように、ＦＵＰのサポート５がサイドメンバ６０の側板６０ｃに取り付けられる場合は、側板６０ｃの曲げ剛性（モーメントＭと同方向への曲げ剛性）が比較的高いため、サイドメンバ６０の変形は起こりにくい。ところが、サイドメンバ６０の前部においては、側板６０ｃの外面にエアクリーナや、キャブのチルトブラケット等（以下、側板６０ｃに取り付けられるＦＵＰ以外の部材を総称して補器類という）が取り付けられることがあり、この場合、図７に示すように、ＦＵＰのサポート５をサイドメンバ６０の下板６０ｂに取り付けざるを得ない。この結果、上述したモーメントＭに伴う荷重を曲げ剛性の低い下板６０ｂで受けることになるため、サイドメンバ６０（下板６０ｂ）の変形が生じやすい。

このように、ＦＵＰ本体２に加えられた荷重Ｐ１，Ｐ２によりサイドメンバ６０が変形してしまうと、ＦＵＰが有する剛性を発揮できず、結果として要求される特性（剛性・強度）を満たすことができなくなってしまう。

これを解決するには、サイドメンバ６０の板厚を増加したり、図８に示すように、サイドメンバ６０にクロージング部材６０ｄを取り付けて閉断面化することが考えられるが、いずれの場合も、車体フレーム８０の重量及び製造コストの大幅な増加につながるため好ましくない。また、サイドメンバ６０を閉断面化してしまうと、サイドメンバ６０の側板６０ｃに対して内側からアクセスできなくなるため、サイドメンバ６に対して補器類を後付けできなくなるという問題も生じる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、サイドメンバの下板にフロント・アンダーラン・プロテクタが取り付けられる車体フレームであって、重量及び製造コストを大幅に増加させることなく、フロント・アンダーラン・プロテクタに加えられる荷重に対して高い剛性を有する車体フレームを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、上板と、下板と、それら上板及び下板の一側同士を連結する側板とを有するサイドメンバを備え、そのサイドメンバの上記下板にフロント・アンダーラン・プロテクタが取り付けられる車体フレームであって、上記サイドメンバにおける上記フロント・アンダーラン・プロテクタの取付位置に、上記下板と上記側板とを連結する荷重伝達部材を設け、上記荷重伝達部材は、上記下板の上面に固定される四角形状の下部ブラケット部と、該下部ブラケット部の一辺から延びて形成され、プレス成形で折り曲げられて立ち上げられる連結部と、該連結部の立ち上げられた一側から連続して形成され、プレス成形により上記下部ブラケット部に対して垂直になるように該連結部の上記一側から折り曲げられた側部ブラケット部からなる鋼板のプレス成形品で形成され、上記荷重伝達部材の下部ブラケット部を上記サイドメンバの下板にボルト・ナットで固定すると共に、上記側部ブラケット部を上記サイドメンバの側板の内面にボルト・ナットで固定し、上記フロント・アンダーラン・プロテクタを介して上記下板に入力された荷重を上記荷重伝達部材の下部ブラケット部から連結部、側部ブラケット部を順次介して上記サイドメンバの側板に伝達するようにしたものである。

また、上記荷重伝達部材の上記下部ブラケット部は、上記フロント・アンダーラン・プロテクタを上記下板に取り付けるボルト・ナットにより、上記下板に上記フロント・アンダーラン・プロテクタと共に固定されるようにしても良い。

また、上記荷重伝達部材の上記側部ブラケット部は、補器類を上記側板に取り付けるボルトにより、上記側板に上記補器類と共に固定されるようにしても良い。

本発明によれば、フロント・アンダーラン・プロテクタを介してサイドメンバの下板に入力された荷重を荷重伝達部材で受けつつ曲げ剛性の高い側板に伝達できるので、下板に発生する応力が分散・低減される。従って、サイドメンバの剛性が従来と比較して高くなり、フロント・アンダーラン・プロテクタの剛性を十分に発揮することができる。更に、本発明によれば車体フレームの板厚を増加する必要はないうえ、荷重伝達部材はフロント・アンダーラン・プロテクタの取付位置にのみ設ければ良いので、車体フレームの重量及び製造コストが大幅に増加することはない。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本実施形態に係る車体フレーム及びそれに取り付けられるフロント・アンダーラン・プロテクタの部分斜視図、図２は荷重伝達部材の拡大斜視図、図３はサポート、サイドメンバ及び荷重伝達部材の取付部を示す断面図である。

本実施形態の車体フレーム８の前方下部に取り付けられるフロント・アンダーラン・プロテクタ（以下ＦＵＰという）の構造は、図６に示したものと同様である。即ち、ＦＵＰは、車体フレーム８の前方下部に車幅方向に延出させて設けられたＦＵＰ本体２と、そのＦＵＰ本体２の後部に取り付けられた取付ブラケット部４と、その取付ブラケット部４と車体フレーム８とを連結するサポート５とを備える。ＦＵＰ本体２は閉断面形状を有しており、車両レイアウト上の制約から長手方向両端部が車両後方側に湾曲した形状を有している。即ち、ＦＵＰ本体２は、その長手方向中央部に形成され、車両の車幅方向とほぼ平行に延出する直線部３と、直線部３の長手方向両端部に連続して形成され、車両後方側に湾曲する湾曲部７とを有しており、車両のバンパーより前方に突出しないようになっている。

図示するように、本実施形態の車体フレーム８は、上板６ａと、下板６ｂと、それら上板６ａ及び下板６ｂの一側同士を連結する側板６ｃとを有する断面ほぼコ字状の鋼板からなるサイドメンバ６を備える。本実施形態ではサイドメンバ６の前部において、側板６ｃの外面にはエアクリーナ等の補器類がブラケット１１（図３参照）を介して取り付けられる。従って、本実施形態では、サポート５のブラケット部５ａはサイドメンバ６の下板６ｂの下面にボルト１２（図３参照）により取付られる。なお、本明細書に付随する特許請求の範囲に記載された「補器類」とは、補器類そのものとそれをサイドメンバ６に取り付けるためのブラケット１１とを含んだものを意味している。

さて、本実施形態の車体フレーム８は、ＦＵＰを介してサイドメンバ６の下板６ｂに入力された荷重を曲げ剛性の高い側板６ｃに伝達することで、サイドメンバ６の剛性向上を図ったものである。以下、この点について説明する。

図１に示すように、本実施形態の車体フレーム８は、サイドメンバ６におけるサポート５の取付位置に設けられた二つの荷重伝達部材１０，１０を備える。具体的に説明すると、サポート５のブラケット部５ａ及びサイドメンバ６の下板６ｂにはボルト挿通穴１３，１４がそれぞれ二個ずつ形成され、図３に示すように、これらボルト挿通穴１３，１４に挿通されたボルト１２と、そのボルト１２に螺合するナット１５とによりサポート５とサイドメンバ６の下板６ｂとが固定される。そして、この二つのボルト締結部に対応させて荷重伝達部材１０がそれぞれ配置される。

各荷重伝達部材１０は、断面コ字状のサイドメンバ６の内側に収容され、サイドメンバ６の下板６ｂと側板６ｃとを連結する。即ち、荷重伝達部材１０は、図２及び図３に示すように、サイドメンバ６の下板６ｂとほぼ平行に延出し、下板６ｂの上面に固定される下部ブラケット部１０ａと、サイドメンバ６の側板６ｃとほぼ平行に延出し、側板６ｃの内面に固定される側部ブラケット部１０ｂと、下部ブラケット部１０ａからほぼ垂直上方に延出し、下部ブラケット部１０ａと側部ブラケット部１０ｂとを連結する連結部１０ｃとを備える。

下部ブラケット部１０ａにはボルト挿通穴１７が形成され、このボルト挿通穴１７には、上述したサポート５とサイドメンバ６の下板６ｂとを固定するボルト１２が挿通される。つまり、サポート５と、サイドメンバ６の下板６ｂと、荷重伝達部材１０の下部ブラケット部１０ａとが共通のボルト１２及びナット１５により一体的に固定される。

側部ブラケット部１０ｂにはボルト挿通穴１８が二個形成され、サイドメンバ６の側板６ｃ及び補器類のブラケット１１にも、ボルト挿通穴１８に対応するボルト挿通穴１９，２０がそれぞれ二個ずつ形成される。これら側部ブラケット部１０ｂ、側板６ｃ及びブラケット１１は、ボルト挿通穴１８，１９，２０に挿通された共通のボルト２１と、そのボルト２１と螺合するナット２２とにより一体的に固定される。

連結部１０ｃは略台形の板材からなり、その下端部が下部ブラケット部１０ａに、その一側（図３中右側部）が側部ブラケット部１０ｂにそれぞれ接続される。本実施形態では荷重伝達部材１０は、鋼板のプレス成形品からなる。

次に、本実施形態の車体フレーム８の作用を説明する。

ＦＵＰ本体２に対して、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した荷重Ｐ１，Ｐ２（図１参照）や衝突時の荷重が加わると、その荷重が取付ブラケット部４及びサポート５を介して、サイドメンバ６の下板６ｂにおけるサポート取付位置に伝達される。このとき、ＦＵＰ本体２がサイドメンバ６よりも下方に位置しているため、サポート５とサイドメンバ６との取付部を中心としたモーメントＭ（図８参照）が発生し、サイドメンバ６の下板６ｂに、モーメントＭと同方向に曲げる力（荷重）が作用する。

サイドメンバ６の下板６ｂのサポート取付位置に伝達された荷重は、下板６ｂ上に固定された荷重伝達部材１０に伝達され、更にその荷重伝達部材１０を介してサイドメンバ６の側板６ｃ及び補器類のブラケット１１に伝達される。つまり、サイドメンバ６の下板６ｂに入力された荷重が、荷重伝達部材１０、側板６ｃ及びブラケット１１へと伝達・分散される。

このように、本実施形態の車体フレーム８によれば、ＦＵＰ本体２、取付ブラケット部４及びサポート５を介してサイドメンバ６の下板６ｂに入力された荷重を荷重伝達部材１０で受けることができると共に、その荷重を側板６ｃ及びブラケット１１に伝達・分散できるので、下板６ｂに発生する応力が分散・低減される。従って、サイドメンバ６０に入力される荷重を下板６０ｂのみで受けていた従来の車体フレーム（図８参照）と比べて、サイドメンバ６の剛性が著しく向上し、ＦＵＰの剛性を十分に発揮させることができる。

特に、本実施形態では荷重伝達部材１０の連結部１０ｃが、サイドメンバ６の下板６ｂに入力される荷重の方向とほぼ平行に延出しているため、この荷重を面内の力として受けることができ、高い剛性を発揮できる。また、下板６ｂに入力された荷重を、モーメントＭ（図８参照）と同方向への曲げ剛性が高い側板６ｃ及びブラケット１１に伝達するので、より高い剛性を確保できる。

また、本実施形態の車体フレーム８によれば、サイドメンバ６の板厚を増加したり、サイドメンバ６を閉断面化したりする必要はないうえ、荷重伝達部材１０はサイドメンバ６におけるサポート取付位置にのみ設ければ良いので、車体フレーム８の重量や製造コストが大幅に増加することはない。

また、サイドメンバ６をオープン断面形状に維持できるので、車体フレーム８（サイドメンバ６）に対して補器類の後付けが可能である。

なお、図４に示すように、荷重伝達部材１０をＦＵＰのサポート５と一体的に形成することもできる。つまり、サポート５のブラケット部５ａと荷重伝達部材１０の下部ブラケット部１０ａとを連結してそれらの間にサイドメンバ６の下板６ｂを挿入するスペースを形成し、下部ブラケット部１０ａ、下板６ｂ及びブラケット部５ａを共通のボルトにより一体的に取り付けるようにしても良い。

本発明は以上説明した実施形態に限定はされない。

例えば、荷重伝達部材１０の形状は単なる例として示したものであり、本発明を限定する意図はない。つまり、本発明における荷重伝達部材は、サイドメンバ６の下板６ｂに伝達される荷重を他の部位（側板６ｃ、ブラケット１１、上板６ａ等）に伝達できる構造であれば、あらゆる形状を取ることができる。

また、上記実施形態では補器類がブラケット１１を介してサイドメンバ６に固定される例を示したが、本発明はこの点において限定されず、補器類が直接サイドメンバ６に固定されるタイプにも適用できる。この場合、荷重伝達部材を、サイドメンバ６及び補器類と一体的に固定しても良い。こうすれば、サイドメンバ６に入力された荷重を補器類側へと伝達させることができ、更なる剛性向上が見込める。

また、荷重伝達部材１０，３０とサイドメンバ６との固定はボルト締結に限定されず、溶接等、あらゆる手段が適用可能である。

本発明の一実施形態に係る車体フレームの部分斜視図である。荷重伝達部材の斜視図である。サポート、サイドメンバ及び荷重伝達部材の取付部を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る車体フレームの部分断面図である。従来の車体フレームの斜視図である。ＦＵＰ本体に加わる荷重により車体フレームに発生するモーメントを説明するための図である。（ａ）はサイドメンバの下板にサポートを取り付けた例を示す側面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のVIIIb−VIIIB線断面図である。サイドメンバを閉断面化した例を示す断面図である。

符号の説明

２ＦＵＰ本体
４取付ブラケット部
５サポート
６サイドメンバ
６ａ上板
６ｂ下板
６ｃ側板
８車体フレーム
１０荷重伝達部材

Claims

上板と、下板と、それら上板及び下板の一側同士を連結する側板とを有するサイドメンバを備え、そのサイドメンバの上記下板にフロント・アンダーラン・プロテクタが取り付けられる車体フレームであって、
上記サイドメンバにおける上記フロント・アンダーラン・プロテクタの取付位置に、上記下板と上記側板とを連結する荷重伝達部材を設け、
上記荷重伝達部材は、上記下板の上面に固定される四角形状の下部ブラケット部と、該下部ブラケット部の一辺から延びて形成され、プレス成形で折り曲げられて立ち上げられる連結部と、該連結部の立ち上げられた一側から連続して形成され、プレス成形により上記下部ブラケット部に対して垂直になるように該連結部の上記一側から折り曲げられた側部ブラケット部からなる鋼板のプレス成形品で形成され、
上記荷重伝達部材の下部ブラケット部を上記サイドメンバの下板にボルト・ナットで固定すると共に、上記側部ブラケット部を上記サイドメンバの側板の内面にボルト・ナットで固定し、
上記フロント・アンダーラン・プロテクタを介して上記下板に入力された荷重を上記荷重伝達部材の下部ブラケット部から連結部、側部ブラケット部を順次介して上記サイドメンバの側板に伝達するようにした
ことを特徴とする車体フレーム。
上記荷重伝達部材の上記下部ブラケット部は、上記フロント・アンダーラン・プロテクタを上記下板に取り付けるボルト・ナットにより、上記下板に上記フロント・アンダーラン・プロテクタと共に固定される
請求項１記載の車体フレーム。
上記荷重伝達部材の上記側部ブラケット部は、補器類を上記側板に取り付けるボルトにより、上記側板に上記補器類と共に固定される請求項１又は２記載の車体フレーム。