JP5077972B1 - Automotive mainframe and automobile using the same - Google Patents

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Abstract

A vehicle main frame which uses aluminum in the cockpit section, is very comfortable to ride in and can be manufactured at low cost, and a vehicle using said vehicle main frame are provided. This vehicle main frame (10) is provided with a cockpit frame (12) for the driver to ride in, and a forward frame (14) provided forwards of the cockpit frame (12) in the travel direction, wherein the cockpit frame (12) is formed from aluminum, and a front end wall (18) is formed by which the cockpit frame (12) is connected to the front frame (14). The front end wall is a high-strength wall capable of receiving stress from the front frame (14). By this means, the problem to be solved by the invention can be solved.

Description

本発明は、自動車の下部構造、すなわち車体ボディが取り付けられるメインフレームに関する。   The present invention relates to a lower structure of an automobile, that is, a main frame to which a vehicle body is attached.

現在までに様々な種類および形状の自動車用のメインフレーム（＝シャーシ）が開発されている。メインフレームの形状としては、自動車の前後方向に延びる一対のサイドフレームと、これらサイドフレームの間に架け渡されたラダーフレームとで構成された最もシンプルなものから、非常に複雑な形状のものまで多岐にわたっている。   To date, various types and shapes of mainframes (= chassis) for automobiles have been developed. The shape of the main frame ranges from the simplest to a very complex shape consisting of a pair of side frames extending in the front-rear direction of the automobile and a ladder frame spanned between the side frames. There are a wide variety.

メインフレームに用いられる材質は、鉄（炭素鋼）が一般的であるが、近年では、特許文献１に記載されているように、軽量化を目的としてアルミニウムあるいはカーボンファイバーが使用されるようになってきている。   The material used for the main frame is generally iron (carbon steel), but recently, as described in Patent Document 1, aluminum or carbon fiber has been used for the purpose of weight reduction. It is coming.

アルミニウムは、鉄と比べて軽量化を図ることができるだけでなく、軟らかくて展性が高いことから加工し易いといった特性を有している。このため、アルミニウムは自動車用メインフレームに積極的に使用されている。   Aluminum not only can be made lighter than iron, but also has the property of being easy to process because it is soft and highly malleable. For this reason, aluminum is actively used in automobile main frames.

メインフレームにおける、運転者を含む乗員が乗り込むコックピットを形成する部分にアルミニウムを使用すれば、上述したアルミニウムの特性によって、乗り心地に優れた自動車を造ることができる。   If aluminum is used in the portion of the main frame where the cockpit where the occupant including the driver gets in, aluminum can be produced due to the above-described characteristics of the aluminum.

特開平７−４７４２０号公報JP-A-7-47420

自動車を設計する際には、単に乗り心地が良いだけではだめであり、衝突安全性、すなわち、衝突等によって自動車に強い衝撃が加わった場合でも、コックピット内の乗員を保護できるような性能も求められる。   When designing a car, it is not necessary to simply have a good ride, and collision safety, that is, performance that can protect passengers in the cockpit even when a strong impact is applied to the car due to a collision, etc. It is done.

しかしながら、従来のメインフレームの構造で、コックピット部分をアルミニウムにした場合、自動車に強い衝撃が加わるとコックピットが大きく変形してしまうことから、必要な衝突安全性を達成することができないおそれがあった。   However, when the cockpit part is made of aluminum in the structure of the conventional main frame, there is a possibility that the required collision safety cannot be achieved because the cockpit is greatly deformed when a strong impact is applied to the automobile. .

もちろん、メインフレームを構成する部材の肉厚を厚くする等の手段を用いて、アルミニウムで形成したメインフレーム全体の断面強度を高めることにより、必要な衝突安全性を達成することも可能であるが、今度は、使用する材料の量が多くなってコストが高くなるという問題が生じてしまう。   Of course, it is possible to achieve the necessary collision safety by increasing the cross-sectional strength of the entire main frame formed of aluminum using means such as increasing the thickness of the members constituting the main frame. This time, a problem arises that the amount of material used increases and the cost increases.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、コックピット部分にアルミニウムを用いて乗り心地に優れるとともに、低コストで製造することのできる、自動車用メインフレームおよびそれを用いた自動車を提供することにある。   The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, a main object of the present invention is to provide a main frame for an automobile and an automobile using the same, which can be manufactured at a low cost while being excellent in riding comfort by using aluminum in a cockpit portion.

本発明の一局面に係る自動車用メインフレームは、少なくとも、運転者が乗り込むコックピット部フレームと、このコックピット部フレームの進行方向前側に設けられた前部フレームとを有している。コックピット部フレームは、アルミニウムで形成されているとともに、前部フレームが接続される前端壁を有している。また、この前端壁は、前部フレームからの応力を受け止めることのできる高強度壁である。   The main frame for automobiles according to one aspect of the present invention includes at least a cockpit part frame on which a driver gets in, and a front frame provided on the front side in the traveling direction of the cockpit part frame. The cockpit frame is made of aluminum and has a front end wall to which the front frame is connected. The front end wall is a high-strength wall capable of receiving stress from the front frame.

コックピット部フレームをアルミニウムで形成することにより、乗り心地に優れた自動車にすることができる。さらに、このコックピット部フレームにおける、前部フレームが接続される前端壁を高強度壁にすることにより、前部フレームに加わった応力（「応力」には、衝突時の衝撃力も含む。）を効率的に受け止めることができる。このように前端壁を高強度壁にすることで、コックピット部フレームに効率的に荷重を伝達でき、コックピット部フレーム全体の断面強度を高めることなく衝突安全性や剛性を確保できるので、コストが高くなったり、質量が過大になるのを避けることができる。なお、従来の前端壁は、例えば、前側に設けられたエンジンからの熱や音を遮断するだけのものであり、上述のような高い強度は備えていなかった。   By forming the cockpit frame with aluminum, it is possible to make a car with excellent ride comfort. Further, by making the front end wall to which the front frame is connected in this cockpit frame into a high-strength wall, the stress applied to the front frame (“stress” includes the impact force at the time of collision) is efficient. Can be taken. By making the front end wall a high-strength wall in this way, it is possible to efficiently transmit the load to the cockpit frame, and to ensure collision safety and rigidity without increasing the cross-sectional strength of the entire cockpit frame, resulting in high costs. And avoiding excessive mass. The conventional front end wall merely blocks heat and sound from the engine provided on the front side, for example, and does not have the high strength as described above.

また、前部フレームに、前端壁の両側端部からそれぞれ前方へ延びる一対のサイドフレームを設け、コックピット部フレームに、前端壁の両側端部からそれぞれ後方へ延びる一対のサイドメンバーをさらに設け、サイドフレームとサイドメンバーとを、前端壁を介して一直線状に配置してもよい。   Further, the front frame is provided with a pair of side frames that respectively extend forward from both side end portions of the front end wall, and the cockpit portion frame is further provided with a pair of side members that respectively extend rearward from both side end portions of the front end wall. The frame and the side member may be arranged in a straight line through the front end wall.

前部フレームのサイドフレームおよびコックピット部フレームのサイドメンバーを、上述のように、前端壁を介して互いに一直線状に配置することにより、衝突時等においてサイドフレームに加えられた同サイドフレームの長手方向の応力および衝撃力を、確実にサイドメンバーに伝えることができる。   By arranging the side frame of the front frame and the side member of the cockpit frame in a straight line with each other through the front end wall as described above, the longitudinal direction of the side frame applied to the side frame at the time of a collision or the like The stress and impact force can be reliably transmitted to the side member.

自動車で最も重量のあるエンジンユニット（レシプロエンジンの場合）あるいはバッテリー（電気自動車の場合）は、コックピット部フレームの後部、あるいはコックピット部フレームの後端から後方へ延びる後部フレームに載せられることが多い。このため、上述のように、サイドフレームに加えられた後、サイドメンバーに伝えられた応力が、重量物であるエンジンユニットあるいはバッテリーに伝わって受け止められるので、コックピット部フレームが大きく変形して衝突安全性を損なうおそれを回避することができる。   The most heavy engine unit (in the case of a reciprocating engine) or battery (in the case of an electric vehicle) in an automobile is often placed on the rear part of the cockpit part frame or the rear frame extending rearward from the rear end of the cockpit part frame. For this reason, as described above, the stress transmitted to the side member after being applied to the side frame is transmitted to and received by the heavy engine unit or battery, so that the cockpit frame is greatly deformed and collision safety is achieved. The possibility of impairing the sex can be avoided.

なお、「一直線状」とは、幾何学的な意味で一直線である場合に限られず、サイドフレームの長手方向と、サイドメンバーの長手方向との間で若干の角度がある場合も含む概念である。このことは、本明細書全体を通じて同じである。   The term “straight line” is not limited to a straight line in a geometrical sense, and is a concept including a case where there is a slight angle between the longitudinal direction of the side frame and the longitudinal direction of the side member. . This is the same throughout this specification.

また、一対のサイドメンバーを、長手方向寸法が互いに等しくなるように形成するとともに、互いの間隔が前方にいくにつれて狭くなるように配設し、また、一対のサイドフレームを、長手方向寸法が互いに等しくなるように形成するとともに、互いに間隔が前方にいくにつれて狭くなるように配設してもよい。   In addition, the pair of side members are formed so that the longitudinal dimensions thereof are equal to each other, and are disposed so that the distance between the pair of side members decreases toward the front. While forming so that it may become equal, you may arrange | position so that a space | interval may mutually become narrow as it goes ahead.

サイドメンバーおよびサイドフレームをこのように規定することにより、コックピット部フレームおよび前部フレームが等脚台形状となる。両フレームが等脚台形状になると、前部フレームに衝突時の応力が加わった場合、前部フレームは、常に、内側に畳み込まれるように変形し、外側に開くように変形するおそれが極小化する。常に同じ方向に変形させることができると、その変形方向に特化させた対策を講じることが容易になる。   By defining the side member and the side frame in this way, the cockpit frame and the front frame have an isosceles trapezoidal shape. When both frames are in the shape of an isosceles trapezoid, if the front frame is subjected to stress during a collision, the front frame will always be deformed so that it will be folded inward and will be deformed so that it will open outward. Turn into. If it can always be deformed in the same direction, it becomes easy to take measures specialized in the deformation direction.

さらに、前部フレームに、一端が前端壁の中央部に接続され、他端がサイドフレームに接続されたセンターフレームをさらに設け、コックピット部フレームに、前端壁の中央部から後方へ延びるセンターメンバーをさらに設け、センターフレームの接続位置を、前端壁を挟んでセンターメンバーの接続位置に対応する位置にしてもよい。   Further, the front frame is further provided with a center frame having one end connected to the center portion of the front end wall and the other end connected to the side frame, and the cockpit portion frame has a center member extending rearward from the center portion of the front end wall. Further, the center frame may be connected at a position corresponding to the connection position of the center member with the front end wall interposed therebetween.

これにより、サイドフレームに加えられた応力は、センターフレームを介して前端壁の中央部に伝えられ、対応する位置に接続されたセンターメンバーに確実に伝えられる。   Thereby, the stress applied to the side frame is transmitted to the center portion of the front end wall via the center frame, and is reliably transmitted to the center member connected to the corresponding position.

また、前部フレームに、サイドフレームおよび前端壁で規定された内側空間を形成し、この内側空間に、自身が変形することによって衝撃を吸収する衝撃吸収材を配設してもよい。   Further, an inner space defined by the side frame and the front end wall may be formed in the front frame, and an impact absorbing material that absorbs an impact by deforming itself may be disposed in the inner space.

前部フレームの内側空間に衝撃吸収材を配設することにより、衝突時等の応力によって前部フレームが変形したとき、その変形に応じて衝撃吸収材も応力を吸収しつつ変形して、コックピット部フレームに伝わる応力を低減できる。さらに言えば、衝撃吸収材の背面にはコックピット部フレームの前端壁が位置しているので、衝撃吸収材に加わった衝突エネルギーの大半が、コックピット側フレームに逃げることなく、衝撃吸収材の変形に費やされることになり、衝撃吸収材の能力を最大限に発揮させることができる。   By disposing the shock absorber in the inner space of the front frame, when the front frame is deformed due to stress during a collision or the like, the shock absorber also deforms while absorbing the stress according to the deformation, and the cockpit The stress transmitted to the part frame can be reduced. Furthermore, because the front end wall of the cockpit frame is located on the back side of the shock absorber, most of the collision energy applied to the shock absorber does not escape to the cockpit side frame and deforms the shock absorber. As a result, the capacity of the shock absorber can be maximized.

この発明によれば、上述のように、コックピット部分にアルミニウムを用いて乗り心地に優れるとともに、低コストで製造することのできる、自動車用メインフレームおよびそれを用いた自動車を提供することができる。   According to the present invention, as described above, it is possible to provide an automobile main frame and an automobile using the same, which are excellent in riding comfort using aluminum in the cockpit portion and can be manufactured at low cost.

本発明に係る自動車用メインフレームを示す一部切り欠き斜視図である。It is a partially cutaway perspective view showing a main frame for automobiles according to the present invention. 本発明に係る自動車用メインフレームを示す平面図である。It is a top view which shows the main frame for motor vehicles based on this invention. フロントサスペンションを取り付けた状態の自動車用メインフレームを示す、前部フレーム周辺を拡大した斜視図である。It is the perspective view which expanded the front frame periphery which shows the main frame for motor vehicles of the state which attached the front suspension. フロントサスペンションを取り付けた状態の自動車用メインフレームを示す左側面図である。It is a left view which shows the main frame for motor vehicles of the state which attached the front suspension.

以下、図１および図２を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、図１の「切り欠き」は、図２におけるＩ−Ｉ矢視で示す線で切り欠いた状態を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. In addition, the “notch” in FIG. 1 indicates a state in which the notch is cut out along a line indicated by arrows II in FIG.

本発明が適用された自動車用メインフレーム１０は、コックピット部フレーム１２と、前部フレーム１４と、必要に応じて設けられる後部フレーム１６とを備えている。   The automobile main frame 10 to which the present invention is applied includes a cockpit frame 12, a front frame 14, and a rear frame 16 provided as necessary.

コックピット部フレーム１２は、アルミニウムで形成されており、進行方向で前側に形成された前端壁１８と、一対のサイドメンバー２０と、前端壁１８の中央部から後方へ延びるセンターメンバー２２と、バックメンバー２３とを有している。   The cockpit frame 12 is made of aluminum, and has a front end wall 18 formed on the front side in the traveling direction, a pair of side members 20, a center member 22 extending rearward from the center of the front end wall 18, and a back member. 23.

前端壁１８は、前部フレーム１４からの応力（自動車が衝突した時の衝撃力および走行中にタイヤから伝わってくる荷重や振動も含む。以下、同じ。）を受け止めることのできる高強度壁である。本実施例では、断面が長方形状のアルミ中空角柱材を縦方向に４本重ねて互いに溶接することにより前端壁１８が形成されている。もちろん、前端壁１８の構造はこれに限られるものではなく、上述したように、前部フレーム１４からの応力を受け止めることのできる強度を発揮できれば、どのような構造であってもよい。例えば、上述のものよりも縦方向に長いアルミ中空角柱材（中実角柱材でもよい。以下同じ。）を２本重ねて形成してもよい。   The front end wall 18 is a high-strength wall capable of receiving stress from the front frame 14 (including the impact force when the automobile collides and the load and vibration transmitted from the tire during traveling. The same applies hereinafter). is there. In the present embodiment, the front end wall 18 is formed by stacking four aluminum hollow rectangular pillars having a rectangular cross section in the longitudinal direction and welding them together. Of course, the structure of the front end wall 18 is not limited to this, and as described above, any structure may be used as long as the strength capable of receiving the stress from the front frame 14 can be exhibited. For example, two aluminum hollow prismatic materials (a solid prismatic material, which is the same hereinafter) that are longer in the vertical direction than those described above may be formed in an overlapping manner.

サイドメンバー２０は、前端壁１８の両側端部からそれぞれ進行方向に対して後方に延びる一対の部材である。本実施例において、サイドメンバー２０は、断面が長方形状のアルミ中空角柱材を縦方向に３本重ねて互いに溶接することにより形成されている。サイドメンバー２０の構造はこれに限られるものではなく、縦方向に長い１本の角柱材とそれよりも縦方向に短い１本の角柱材とを組み合わせて２本の角柱材で形成することもできる。   The side members 20 are a pair of members that extend rearward from both side ends of the front end wall 18 with respect to the traveling direction. In the present embodiment, the side member 20 is formed by stacking three aluminum hollow prismatic members having a rectangular cross section in the longitudinal direction and welding them together. The structure of the side member 20 is not limited to this, and may be formed of two prismatic materials by combining one prismatic material that is long in the longitudinal direction and one prismatic material that is shorter in the longitudinal direction. it can.

センターメンバー２２は、前端壁１８の中央部から後方に延びる部材である。本実施例において、センターメンバー２２は、前端壁１８とバックメンバー２３との間に架設された断面長方形状（すなわち柱状）の本体部材２６と、一端が前端壁１８の中央部であって本体部材２６が接続された位置よりも上側に接続され、他端が本体部材２６の上面に接続された前側補強部材２８と、一端がバックメンバー２３に接続され、他端が本体部材２６の上面に接続された後側補強部材３０とで構成されている。もちろん、本体部材２６のみでセンターメンバー２２を構成してもよいが、前端壁１８およびバックメンバー２３に対して強固に固定し、前部フレーム１４からの応力を確実に受けとめるとともに、コックピット部フレーム１２の剛性を向上させることができる点で、前側補強部材２８および後側補強部材３０のいずれか一方または両方を設けるのが好適である。   The center member 22 is a member that extends rearward from the center portion of the front end wall 18. In the present embodiment, the center member 22 includes a main body member 26 having a rectangular cross section (that is, a column shape) provided between the front end wall 18 and the back member 23, and one end being a central portion of the front end wall 18. 26 is connected to the upper side of the main body member 26, one end is connected to the back member 23, and the other end is connected to the upper surface of the main body member 26. It is comprised with the rear side reinforcement member 30 made. Of course, the center member 22 may be constituted by only the main body member 26, but the center member 22 is firmly fixed to the front end wall 18 and the back member 23, so that the stress from the front frame 14 can be reliably received, and the cockpit frame 12 It is preferable to provide one or both of the front reinforcing member 28 and the rear reinforcing member 30 in that the rigidity of the front reinforcing member 28 and the rear reinforcing member 30 can be improved.

バックメンバー２３は、その両側端部に一対のサイドメンバー２０の後側端が接続された部材である。また、バックメンバー２３の中央部には、センターメンバー２２（すなわち、本体部材２６および後側補強部材３０）が接続されている。本実施例において、バックメンバー２３は、一対のサイドメンバー２０の後側端の間で上下方向に間隔を開けて水平方向に架設された一対の本体部材３２と、一対の本体部材３２の中央部同士を縦方向に結ぶ補強部材３４とで構成されている。より詳しく言うと、センターメンバー２２を構成する本体部材２６の端は、下側の本体部材３２の中央部側面に接続されており、後側補強部材３０の一端は、補強部材３４の側面に接続されている。   The back member 23 is a member in which the rear side ends of the pair of side members 20 are connected to both end portions thereof. A center member 22 (that is, the main body member 26 and the rear reinforcing member 30) is connected to the center of the back member 23. In the present embodiment, the back member 23 includes a pair of main body members 32 that are installed horizontally between the rear ends of the pair of side members 20 in the vertical direction, and a central portion of the pair of main body members 32. It is comprised with the reinforcement member 34 which connects each other in the vertical direction. More specifically, the end of the main body member 26 constituting the center member 22 is connected to the central side surface of the lower main body member 32, and one end of the rear side reinforcing member 30 is connected to the side surface of the reinforcing member 34. Has been.

本実施例では、一対のサイドメンバー２０の長手方向寸法を互いに等しく形成し、さらに、前端壁１８の長手方向寸法をバックメンバー２３の長手方向寸法よりも短く形成している。これにより、一対のサイドメンバー２０の間隔が前方にいくにつれて狭くなる。すなわち、コックピット部フレーム１２が平面視で等脚台形状に形成される（図２を参照）。   In the present embodiment, the longitudinal dimensions of the pair of side members 20 are formed to be equal to each other, and the longitudinal dimension of the front end wall 18 is formed to be shorter than the longitudinal dimension of the back member 23. Thereby, the space | interval of a pair of side member 20 becomes narrow as it goes ahead. That is, the cockpit frame 12 is formed in an isosceles trapezoidal shape in plan view (see FIG. 2).

また、本実施例では、一対のサイドメンバー２０におけるそれぞれの前端の上部に、前方に延びる一対の前側上部ブラケット３６が取り付けられている。また、一対のサンドメンバー２０におけるそれぞれの前端の下部（つまり、前側上部ブラケット３６の下方）に、一対の前側下部ブラケット６６が取り付けられている。また、前端壁１８の中央部やや上寄りには、前方に延びる中央ブラケット３７が突設されている。さらに、一対のサイドメンバー２０における後端の上面に、一対の後側上部ブラケット３８が取り付けられている。また、一対のサイドメンバー２０における後端の下部に、後側下部ブラケット６８(前側下部ブラケット６６と同じもの)が取り付けられている。前側上部ブラケット３６および前側下部ブラケット６６は、前部フレーム１４のサイドフレーム４２（後述）が接続される部材である。すなわち、前側上部ブラケット３６は、サイドフレーム４２の上部とサイドメンバー２０との間に介在し、前側下部ブラケット６６は、サイドフレーム４２の下部とサイドメンバー２０との間に介在することになる。また、中央ブラケット３７は、前部フレーム１４における一対のセンターフレーム４４（後述）のそれぞれの一端が接続される略円柱状の部材である。後側上部ブラケット３８および後側下部ブラケット６８は、必要に応じて設けられる後部フレーム１６が接続される部材である。すなわち、後側上部ブラケット３８は、後部フレーム１６の上部とサイドメンバー２０との間に介在し、後側下部ブラケット６８は、後部フレーム１６の下部とサイドメンバー２０との間に介在することになる。前側上部ブラケット３６、前側下部ブラケット６６、中央ブラケット３７、後側上部ブラケット３８、および後側下部ブラケット６８には、前部フレーム１４および後部フレーム１６からの繰り返し応力および衝撃力が掛かることから、アルミニウム鋳造品あるいはアルミダイキャスト品が使用されている。前側上部ブラケット３６、前側下部ブラケット６６、中央ブラケット３７、後側上部ブラケット３８、および後側下部ブラケット６８は、すべてコックピット部フレーム１２を構成する部材である。   In the present embodiment, a pair of front upper brackets 36 extending forward are attached to the upper portions of the front ends of the pair of side members 20. In addition, a pair of front lower brackets 66 are attached to lower portions of the front ends of the pair of sand members 20 (that is, below the front upper bracket 36). Further, a central bracket 37 extending forward is projected slightly above the central portion of the front end wall 18. Further, a pair of rear upper brackets 38 are attached to the upper surfaces of the rear ends of the pair of side members 20. A rear lower bracket 68 (same as the front lower bracket 66) is attached to the lower portion of the rear end of the pair of side members 20. The front upper bracket 36 and the front lower bracket 66 are members to which a side frame 42 (described later) of the front frame 14 is connected. That is, the front upper bracket 36 is interposed between the upper portion of the side frame 42 and the side member 20, and the front lower bracket 66 is interposed between the lower portion of the side frame 42 and the side member 20. The central bracket 37 is a substantially cylindrical member to which one end of each of a pair of center frames 44 (described later) in the front frame 14 is connected. The rear upper bracket 38 and the rear lower bracket 68 are members to which the rear frame 16 provided as necessary is connected. That is, the rear upper bracket 38 is interposed between the upper portion of the rear frame 16 and the side member 20, and the rear lower bracket 68 is interposed between the lower portion of the rear frame 16 and the side member 20. . Since the front upper bracket 36, the front lower bracket 66, the center bracket 37, the rear upper bracket 38, and the rear lower bracket 68 are subjected to repeated stress and impact force from the front frame 14 and the rear frame 16, aluminum is used. Cast products or aluminum die cast products are used. The front upper bracket 36, the front lower bracket 66, the center bracket 37, the rear upper bracket 38, and the rear lower bracket 68 are all members that constitute the cockpit frame 12.

さらに、両サイドメンバー２０とセンターメンバー２２との間にアルミニウム製のラダー部材６０が架設されている。このラダー部材６０に運転席および助手席を取り付けることにより、車輪や車体の動きが運転者等にダイレクトに伝わり、スポーツカーに最適な運転感覚を提供することができる。   Further, an aluminum ladder member 60 is installed between the side members 20 and the center member 22. By attaching the driver seat and the passenger seat to the ladder member 60, the movement of the wheels and the vehicle body is directly transmitted to the driver and the like, and an optimum driving feeling for the sports car can be provided.

なお、図示するように、一対の後側上部ブラケット３８の間にロールバー４０を取り付けてもよい。   As shown in the figure, a roll bar 40 may be attached between the pair of rear upper brackets 38.

前部フレーム１４は、コックピット部フレーム１２の進行方向前側に設けられたフレームであり、一対のサイドフレーム４２と、一対のセンターフレーム４４と、必要に応じて設けられるフロントフレーム４６とを有している。   The front frame 14 is a frame provided in front of the cockpit frame 12 in the traveling direction, and includes a pair of side frames 42, a pair of center frames 44, and a front frame 46 provided as necessary. Yes.

一対のサイドフレーム４２は、前端壁１８の両側端部から前方に延びる部材であり、前端壁１８を介して、コックピット部フレーム１２のサイドメンバー２０と、互いに一直線状に配置されている。本実施例において、１つのサイドフレーム４２は、上側部材４８と、下側部材５０と、前側部材５２と、補強部材５４とで構成されている。各部材４８〜５４は鉄製のパイプ材であり、それぞれ溶接等の手段によって互いに固定されている。もちろん、サイドフレーム４２の材質にアルミニウムを用いてもよいが、コストおよび繰り返し応力への耐久性の点から鉄製にするのが好適である。   The pair of side frames 42 are members that extend forward from both side end portions of the front end wall 18, and are arranged in a straight line with the side members 20 of the cockpit portion frame 12 via the front end wall 18. In this embodiment, one side frame 42 includes an upper member 48, a lower member 50, a front member 52, and a reinforcing member 54. Each of the members 48 to 54 is an iron pipe material, and is fixed to each other by means such as welding. Of course, aluminum may be used for the material of the side frame 42, but it is preferable to use iron from the viewpoint of cost and durability against repeated stress.

上側部材４８は、一端が前側上部ブラケット３６に接続され、ほぼ水平に前方へ延びる部材である。下側部材５０は、一端が前端壁１８の側端下部に接続され、ほぼ水平に前方へ延びる部材であり、上側部材４８よりも長寸に形成されている。前側部材５２は、一端が上側部材４８の他端に接続され、他端が下側部材５０の他端に接続された部材である。上述のように、下側部材５０は、上側部材４８よりも長寸に形成されているので、前側部材５２は、その一端（上側）から見て他端（下側）が前方へ突き出すようになっている。補強部材５４は、一端が前側部材５２の一端部に接続されており、他端が下側部材５０に接続された部材である。   The upper member 48 is a member that has one end connected to the front upper bracket 36 and extends forward substantially horizontally. The lower member 50 is a member that has one end connected to the lower portion of the side end of the front end wall 18 and extends substantially horizontally forward, and is longer than the upper member 48. The front member 52 is a member having one end connected to the other end of the upper member 48 and the other end connected to the other end of the lower member 50. As described above, since the lower member 50 is formed to be longer than the upper member 48, the front member 52 has the other end (lower side) protruding forward as viewed from one end (upper side). It has become. The reinforcing member 54 is a member having one end connected to one end of the front member 52 and the other end connected to the lower member 50.

一対のセンターフレーム４４は、一端が前端壁１８の中央部に接続されており、他端がサイドフレーム４２における上側部材４８と前側部材５２との接続部に接続された部材である。また、前端壁１８の中央部に接続されたセンターフレーム４４の一端の接続位置は、前端壁１８を挟んでセンターメンバー２２（より具体的に言えば、センターメンバー２２の前側補強部材２８）の接続位置に対応している。   The pair of center frames 44 is a member whose one end is connected to the central portion of the front end wall 18 and the other end is connected to a connection portion between the upper member 48 and the front member 52 in the side frame 42. Further, the connection position of one end of the center frame 44 connected to the center portion of the front end wall 18 is the connection of the center member 22 (more specifically, the front side reinforcing member 28 of the center member 22) across the front end wall 18. Corresponds to the position.

フロントフレーム４６は、一方のサイドフレーム４２における前側部材５２と下側部材５０との接続部にその一端が接続され、他方のサイドフレーム４２における前側部材５２と下側部材５０との接続部にその他端が接続された部材である。   One end of the front frame 46 is connected to the connecting portion between the front member 52 and the lower member 50 in one side frame 42, and the other is connected to the connecting portion between the front member 52 and the lower member 50 in the other side frame 42. It is a member whose end is connected.

また、前部フレーム１４では、一対のサイドフレーム４２の長手方向寸法が互いに等しく形成され、さらに、フロントフレーム４６の長手方向寸法が前端壁１８の長手方向寸法よりも短く形成されている。これにより、一対のサイドフレーム４２の間隔が前方にいくにつれて狭くなる。すなわち、平面視で等脚台形状に形成されたコックピット部フレーム１２の前側に、等脚台形状に形成された前部フレーム１４がさらに形成されることになる。（図２を参照）   In the front frame 14, the longitudinal dimensions of the pair of side frames 42 are equal to each other, and the longitudinal dimension of the front frame 46 is shorter than the longitudinal dimension of the front end wall 18. Thereby, the space | interval of a pair of side frame 42 becomes narrow as it goes ahead. That is, the front frame 14 formed in an isosceles trapezoidal shape is further formed on the front side of the cockpit part frame 12 formed in an isosceles trapezoidal shape in plan view. (See Figure 2)

このように、コックピット部フレーム１２および前部フレーム１４を等脚台形状に形成することにより、前部フレーム１４に衝突時の応力が加わった場合、前部フレーム１４は、常に、内側に畳み込まれるように変形し、外側に開くように変形するおそれが極小化する。常に同じ方向に変形させることができると、その変形方向に特化させた対策を講じることが容易になる。   In this way, by forming the cockpit frame 12 and the front frame 14 in the shape of an isosceles trapezoid, the front frame 14 is always folded inward when stress is applied to the front frame 14 at the time of collision. The possibility of being deformed so that it is deformed to open outward is minimized. If it can always be deformed in the same direction, it becomes easy to take measures specialized in the deformation direction.

さらに、本実施例では、前部フレーム１４よりもさらに前側にバンパーフレーム５６が取り付けられている。このバンパーフレーム５６は、各サイドフレーム４２における、上側部材４８と前側部材５２との接続部、および下側部材５０と前側部材５２との接続部で支持されている。バンパーフレーム５６は、必須の構成要素ではないが、衝突安全性を高めることができる点で好適である。   Further, in the present embodiment, the bumper frame 56 is attached further to the front side than the front frame 14. The bumper frame 56 is supported by a connection portion between the upper member 48 and the front member 52 and a connection portion between the lower member 50 and the front member 52 in each side frame 42. The bumper frame 56 is not an indispensable component, but is preferable in that it can improve collision safety.

また、必要に応じて、一対のサイドフレーム４２同士を略水平方向につなぐ（つまり、フロントフレーム４６に対してほぼ平行に配設される）第２フロントフレーム（図示せず）を設けてもよい。第２フロントフレームは、略ロッド状の部材であり、一端が一方のサイドフレーム４２における上側部材４８とセンターフレーム４４との接続部に接続されているとともに、他端が他方のサイドフレーム４２における上側部材４８とセンターフレーム４４との接続部に接続されている。第２フロントフレームは、リジッドフレームでもよいが、第２フロントフレームの長手方向に伸縮するダンパーをさらに備えることが好適である。ダンパー付きの第２フロントフレームを設けることにより、自動車用メインフレーム１０全体としての振動減衰特性を向上させ、乗り心地をさらに向上させることができる。   Further, if necessary, a second front frame (not shown) that connects the pair of side frames 42 in a substantially horizontal direction (that is, disposed substantially parallel to the front frame 46) may be provided. . The second front frame is a substantially rod-shaped member. One end of the second front frame is connected to a connection portion between the upper member 48 and the center frame 44 in one side frame 42, and the other end is an upper side in the other side frame 42. It is connected to a connection portion between the member 48 and the center frame 44. The second front frame may be a rigid frame, but preferably further includes a damper that expands and contracts in the longitudinal direction of the second front frame. By providing the second front frame with the damper, it is possible to improve the vibration damping characteristics of the entire automobile main frame 10 and further improve the riding comfort.

なお、サイドフレーム４２および前端壁１８で規定された内側空間６２を形成し、この内側空間６２に、自身が変形することによって応力を吸収する衝撃吸収材６４を配設してもよい。衝撃吸収材６４としては、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、およびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンの混合材を挙げることができる。もちろん、衝撃吸収材６４の材質はこれらに限定されるものではない。   An inner space 62 defined by the side frame 42 and the front end wall 18 may be formed, and an impact absorbing material 64 that absorbs stress by being deformed by itself may be disposed in the inner space 62. Examples of the shock absorber 64 include foamed polypropylene, foamed polyethylene, foamed polystyrene, and a mixed material of polypropylene, polyethylene, and polystyrene. Of course, the material of the shock absorber 64 is not limited to these.

また、上記前部フレーム１４に一対のフロントサスペンション１００を取り付けた場合の例を図３および図４に示す。図示したフロントサスペンション１００は、いわゆるダブルウィッシュボーン式サスペンションであり、図示しないタイヤが取り付けられるローター１０２と、ローター１０２が回転可能に取り付けられた、縦方向に延びるアップライト１０４と、アップライト１０４の上端に取り付けられたアッパーアーム（Ａ型アーム）１０６と、アップライト１０４の下端に取り付けられたロワアーム（Ａ型アーム）１０８と、一端がロワアーム１０８に接続され、タイヤからの衝撃力（応力）を吸収するダンパー１１０とを有している。   An example in which a pair of front suspensions 100 is attached to the front frame 14 is shown in FIGS. The illustrated front suspension 100 is a so-called double wishbone suspension, and includes a rotor 102 to which a tire (not shown) is attached, a vertically extending upright 104 to which the rotor 102 is rotatably attached, and an upper end of the upright 104. Upper arm (A-type arm) 106 attached to the lower arm, lower arm (A-type arm) 108 attached to the lower end of the upright 104, and one end connected to the lower arm 108 to absorb impact force (stress) from the tire And a damper 110 to be used.

本実施例において、ダンパー１１０の他端は、前側上部ブラケット３６に接続されている。また、アッパーアーム１０６は、コックピット部フレーム１２の前端壁１８、およびサイドフレーム４２における上側部材４８とセンターフレーム４４との接続部に接続されている。さらに、ロワアーム１０８は、前端壁１８、およびサイドフレーム４２における下側部材５０と前側部材５２との接続部に接続されている。   In the present embodiment, the other end of the damper 110 is connected to the front upper bracket 36. Further, the upper arm 106 is connected to the front end wall 18 of the cockpit portion frame 12 and the connection portion between the upper member 48 and the center frame 44 in the side frame 42. Further, the lower arm 108 is connected to the front end wall 18 and a connection portion between the lower member 50 and the front member 52 in the side frame 42.

このように、ダンパー１１０、アッパーアーム１０６、およびロワアーム１０８がコックピット部フレーム１２に直接接続されていることにより、タイヤからの振動および衝撃がダイレクトにコックピット部フレーム１２に伝わるので（アッパーアーム１０６への振動等は、センターフレーム４４を介して前端壁１８の中央部にも伝わる。）、路面状況や車体の姿勢等の情報が運転手に伝わりやすくなることから、スポーツカー用のメインフレーム１０として好適なものになる。   As described above, since the damper 110, the upper arm 106, and the lower arm 108 are directly connected to the cockpit frame 12, vibrations and shocks from the tire are directly transmitted to the cockpit frame 12 (to the upper arm 106). Vibration and the like are also transmitted to the central portion of the front end wall 18 through the center frame 44.) Since the information such as the road surface condition and the posture of the vehicle body is easily transmitted to the driver, it is suitable as the main frame 10 for a sports car. It will be something.

後部フレーム１６は（図１および図２参照）、コックピット部フレーム１２の進行方向後側に設けられたフレームであり、コックピット部フレーム１２におけるサイドメンバー２０の後側端およびバックメンバー２３から支持されている。後部フレーム１６は内部空間５８を有しており、この内部空間５８にエンジンユニット（レシプロエンジンの場合）あるいはバッテリー（電気自動車の場合）が取り付けられる。後部フレーム１６の材質についても、鉄あるいはアルミニウムを使用することができるが、前部フレーム１４と同様、コストおよび繰り返し応力への耐久性の点から鉄製にするのが好適である。   The rear frame 16 (see FIGS. 1 and 2) is a frame provided on the rear side in the traveling direction of the cockpit frame 12, and is supported by the rear end of the side member 20 and the back member 23 in the cockpit frame 12. Yes. The rear frame 16 has an internal space 58, and an engine unit (in the case of a reciprocating engine) or a battery (in the case of an electric vehicle) is attached to the internal space 58. Iron or aluminum can also be used for the material of the rear frame 16, but, like the front frame 14, it is preferably made of iron from the viewpoint of cost and durability against repeated stress.

本実施例に係る自動車用メインフレーム１０のように、コックピット部フレーム１２をアルミニウムで形成することにより、乗り心地に優れた自動車にすることができる。さらに、このコックピット部フレーム１２における、前部フレーム１４が接続される前端壁１８を高強度壁にすることにより、前部フレーム１６に加わった応力を受け止めることができる。このように前端壁１８を高強度壁にすることにより、コックピット部フレーム１２内のサイドメンバー２０およびセンターメンバー２２に効率的に荷重伝達でき、コックピット部フレーム１２全体の断面強度を高めることなく衝突安全性や剛性を確保できるので、コストが高くなったり、質量が過大になるのを回避することができる。   By forming the cockpit frame 12 from aluminum like the automobile main frame 10 according to the present embodiment, it is possible to make the automobile excellent in riding comfort. Further, the stress applied to the front frame 16 can be received by making the front end wall 18 to which the front frame 14 is connected in the cockpit portion frame 12 a high strength wall. Thus, by making the front end wall 18 a high-strength wall, it is possible to efficiently transmit the load to the side member 20 and the center member 22 in the cockpit part frame 12, and the collision safety without increasing the cross-sectional strength of the cockpit part frame 12 as a whole. Therefore, it is possible to avoid an increase in cost and an excessive mass.

前部フレーム１４のサイドフレーム４２およびコックピット部フレーム１２のサイドメンバー２０を、前端壁１８を介して互いに一直線状に配置することにより、衝突時等においてサイドフレーム４２に加えられた同サイドフレーム４２の長手方向の応力を、確実にサイドメンバー２０に伝えることができる。   By arranging the side frame 42 of the front frame 14 and the side member 20 of the cockpit frame 12 in a straight line with each other via the front end wall 18, the side frame 42 added to the side frame 42 at the time of a collision or the like can be obtained. The stress in the longitudinal direction can be reliably transmitted to the side member 20.

自動車で最も重量のあるエンジンユニット（レシプロエンジンの場合）あるいはバッテリー（電気自動車の場合）は、コックピット部フレーム１２の後部、あるいはコックピット部フレーム１２の後端から後方へ延びる後部フレーム１６に載せられることが多い。このため、上述のように、サイドフレーム４２に加えられた後、サイドメンバー２０に伝えられた応力が、重量物であるエンジンユニットあるいはバッテリーに伝わって受け止められるので、コックピット部フレーム１２が大きく変形して衝突安全性を損なうおそれを回避することができる。   The heaviest engine unit (in the case of a reciprocating engine) or battery (in the case of an electric vehicle) in the automobile is mounted on the rear frame 16 extending rearward from the rear part of the cockpit part frame 12 or from the rear end of the cockpit part frame 12. There are many. Therefore, as described above, since the stress transmitted to the side member 20 after being applied to the side frame 42 is transmitted to the heavy engine unit or battery and is received, the cockpit frame 12 is greatly deformed. Thus, the risk of impairing the collision safety can be avoided.

加えて、サイドフレーム４２に加えられた応力は、センターフレーム４４を介して前端壁１８の中央部に伝えられ、対応する位置に接続されたセンターメンバー２２にも確実に伝えられる。   In addition, the stress applied to the side frame 42 is transmitted to the center portion of the front end wall 18 through the center frame 44 and is also reliably transmitted to the center member 22 connected to the corresponding position.

また、前部フレーム１４の内側空間６２に衝撃吸収材６４を配設することにより、衝突時等の応力によって前部フレーム１４が変形したとき、その変形に応じて衝撃吸収材６４も応力を吸収しつつ変形して、コックピット部フレーム１２に伝わる応力を低減できる。さらに言えば、衝撃吸収材６４の背面にはコックピット部フレーム１２の前端壁１８が位置しているので、衝撃吸収材６４に加わった応力の大半が、コックピット部フレーム１２に逃げることなく、衝撃吸収材６４の変形に費やされることになり、衝撃吸収材６４の能力を最大限に発揮させることができる。   Further, by disposing the shock absorbing material 64 in the inner space 62 of the front frame 14, when the front frame 14 is deformed due to stress during a collision or the like, the shock absorbing material 64 also absorbs stress according to the deformation. However, it is possible to reduce the stress transmitted to the cockpit frame 12 while being deformed. Furthermore, since the front end wall 18 of the cockpit frame 12 is located on the back surface of the shock absorber 64, most of the stress applied to the shock absorber 64 does not escape to the cockpit frame 12 and absorbs the shock. It will be spent on the deformation | transformation of the material 64, and the capability of the shock-absorbing material 64 can be exhibited to the maximum.

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。   A preferred embodiment of the present invention is as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention.

１０…自動車用メインフレーム、１２…コックピット部フレーム、１４…前部フレーム、１６…後部フレーム、１８…前端壁、２０…サイドメンバー、２２…センターメンバー、２３…バックメンバー、２６…本体部材、２８…前側補強部材、３０…後側補強部材、３２…本体部材、３４…補強部材、３６…前側上部ブラケット、３７…中央ブラケット、３８…後側上部ブラケット、４０…ロールバー、４２…サイドフレーム、４４…センターフレーム、４６…フロントフレーム、４８…上側部材、５０…下側部材、５２…前側部材、５４…補強部材、５６…バンパーフレーム、５８…内部空間、６０…ラダー部材、６２…内側空間、６４…衝撃吸収材、６６…前側下部ブラケット、６８…後側下部ブラケット、１００…フロントサスペンション、１０２…ローター、１０４…アップライト、１０６…アッパーアーム、１０８…ロワアーム、１１０…ダンパー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Automotive main frame, 12 ... Cockpit part frame, 14 ... Front part frame, 16 ... Rear part frame, 18 ... Front end wall, 20 ... Side member, 22 ... Center member, 23 ... Back member, 26 ... Main body member, 28 ... front side reinforcing member, 30 ... rear side reinforcing member, 32 ... main body member, 34 ... reinforcing member, 36 ... front side upper bracket, 37 ... center bracket, 38 ... rear side upper bracket, 40 ... roll bar, 42 ... side frame, 44 ... Center frame, 46 ... Front frame, 48 ... Upper member, 50 ... Lower member, 52 ... Front member, 54 ... Reinforcement member, 56 ... Bumper frame, 58 ... Inner space, 60 ... Ladder member, 62 ... Inner space 64 ... Shock absorbing material, 66 ... Front lower bracket, 68 ... Rear lower bracket, 100 ... Front suspension Down, 102 ... rotor, 104 ... upright, 106 ... upper arm, 108 ... lower arm, 110 ... Damper

Claims (5)

運転者が乗り込むコックピット部フレームと、前記コックピット部フレームの進行方向前側に設けられた前部フレームとを有する、自動車用メインフレームであって、
前記コックピット部フレームは、
アルミニウムで形成されるとともに、前記前部フレームが接続され、中空角柱材を重ねて形成され、前記前部フレームからの応力を受け止めることのできる前端壁を有しており、かつ前記前端壁の両側端部からそれぞれ後方に延びる一対のサイドメンバーをさらに有しており、
前記前部フレームは、
前記前端壁の両側端部からそれぞれ前方に延びる一対のサイドフレームを有しており、
前記サイドフレームと前記サイドメンバーとは、前記前端壁を介して一直線状に配置されている、ことを特徴とする自動車用メインフレーム。 A main frame for an automobile having a cockpit part frame on which a driver gets in, and a front frame provided on the front side in the traveling direction of the cockpit part frame,
The cockpit frame is
Together are formed of aluminum, said front frame is connected, is formed overlapping the hollow prismatic member has a can Ru front end wall of the receiving the stress from the front frame, and the front end wall It further has a pair of side members that extend rearward from both end portions,
The front frame is
Having a pair of side frames respectively extending forward from both side end portions of the front end wall;
The main frame for automobiles, wherein the side frame and the side member are arranged in a straight line through the front end wall . 前記一対のサイドメンバーは、長手方向寸法が互いに等しく形成されているとともに、互いの間隔が前方にいくにつれて狭くなるように配設されており、
前記一対のサイドフレームは、長手方向寸法が互いに等しく形成されているとともに、互いに間隔が前方にいくにつれて狭くなるように配設され、
前記一対のサイドメンバーは、断面が長方形状のアルミ中空角柱材を重ねて形成され、
前記一対のサイドフレームは、鉄製であることを特徴とする請求項１記載の自動車用メインフレーム。 The pair of side members are formed so that the longitudinal dimensions thereof are equal to each other, and the distance between the pair of side members decreases toward the front,
The pair of side frames are formed so that the longitudinal dimensions thereof are equal to each other and become narrower as the distance from each other increases.
The pair of side members are formed by stacking aluminum hollow prismatic materials having a rectangular cross section,
The main frame for an automobile according to claim 1 , wherein the pair of side frames are made of iron . 前記前部フレームは、一端が前記前端壁の中央部の中央ブラケットに接続され、他端が前記サイドフレームに接続されたセンターフレームをさらに有しており、
前記コックピット部フレームは、前記前端壁の中央部の前記中央ブラケットの裏面から後方に延びるセンターメンバーをさらに有しており、
前記センターフレームの接続位置は、前記前端壁を挟んで前記センターメンバーの接続位置に対応することを特徴とする請求項１または２記載の自動車用メインフレーム。 The front frame further includes a center frame having one end connected to a central bracket at the center of the front end wall and the other end connected to the side frame;
The cockpit frame further has a center member extending rearward from the back surface of the central bracket at the center of the front end wall,
The main frame for an automobile according to claim 1 , wherein a connection position of the center frame corresponds to a connection position of the center member across the front end wall. 前記前部フレームには、前記サイドフレームおよび前記前端壁で規定された内側空間が形成されており、
前記内部空間には、自身が変形することによって衝撃を吸収する発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンのいずれかまたはそれらの混合材が配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自動車用メインフレーム。 In the front frame, an inner space defined by the side frame and the front end wall is formed,
The foamed polypropylene, foamed polyethylene, foamed polystyrene, polypropylene, polyethylene, polystyrene, or a mixture thereof, which absorbs an impact when deformed by itself, is disposed in the internal space. Item 4. The main frame for automobiles according to any one of Items 1 to 3 . 請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車メインフレームが使用された自動車。
An automobile in which the automobile main frame according to any one of claims 1 to 4 is used.
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