JP5161727B2 - Car frame structure - Google Patents
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Description
この発明は、トラック等の車枠のサイドメンバの形状変化部での衝突時の強度を高めた車枠構造に関する。 The present invention relates to a vehicle frame structure in which strength at the time of a collision at a shape change portion of a side member of a vehicle frame such as a truck is increased.
トラック用車枠10は、図5に示すように、左右一対のサイドメンバ11と、該サイドメンバ11間に横架される複数のクロスメンバ12からなっている。
図示例のサイドメンバ11は、断面チャネル状の部材を対向した状態で一方を他方に外嵌して矩形閉断面形状としている。
この車枠10内には、図示しないがエンジン等の大型ユニットを配し、車枠10外には前後軸で仕様や数量の異なるサスペンションや車輪を配しており、車枠10はその上下から車体や車軸に挟まれているために、通常は、一対のサイドメンバ11に幅方向(オフセット)の形状変化部13と上下方向(キックアップまたはキックダウン)の形状変化部14とを有している。
したがって、車両が前進時に対向車両等に衝突し、バンパー等を介して車枠10のサイドメンバ11に圧縮の衝撃荷重が作用した場合には、このようなサイドメンバ11の幅方向や上下方向の変化部13、14には曲げモーメントが発生することになる。
このモーメントはサイドメンバ11の形状変化部14(13)をその変化角が増大するように実線形状から点線形状に変形させるため(図6参照)、変形が大きくなるにつれて、モーメントアームAの長さが増加し、変形を加速する。
一方、前記サイドメンバ11の形状変化部13、14は変形するにつれて、その部材の内部空間の断面積や部材の断面係数が減少するため、さらに変形しやすくなり、変形が加速される。
すなわち、従来の車枠は衝突時に左右のサイドメンバの各1箇所の形状変化部のどちらか一方または両方が変形すると、変形量が形状変化部の長さの最大2倍に達するまで減少した荷重で集中的に変形する。
このようなサイドメンバの形状変化部における変形を防止し、より一層サイドメンバのエネルギー吸収性能を向上させるため、例えば特許第3804321号に示すようなレインフォースをサイドメンバ内面に固着させると効果的であることが知られている。
図7(a)〜(e)には、従来の、サイドメンバ11の内部に補強部材15を固着した構造を示した。
しかるに、このような補強部材15では車枠の変形抵抗や衝突時のエネルギー吸収量の増加は期待できるものの、衝突初期の座屈開始荷重まで増加することになり、乗員や室内への加速度を増加させてしまうので、これに伴う衝突安全性の対策が別途必要となる。
さらに、補強部材15はサイドメンバ11の形状に合致するような専用の成形工程を必要とし、部品の加工費、型費の増加だけではなく、形状変化部のエネルギー吸収を効果的に向上させるためには、補強部材15の端面全長に渡ってアーク溶接したりサイドメンバ11との接触面全面に亘って所定間隔でスポット溶接する等、確実にサイドメンバ11と接合する必要があるため、組立加工費の大幅な増加を伴う、という問題点がある。
The
Although not shown, a large unit such as an engine is disposed in the
Therefore, when the vehicle collides with an oncoming vehicle or the like when moving forward, and a compressive impact load is applied to the
This moment deforms the shape change portion 14 (13) of the
On the other hand, as the
That is, in the case of a conventional vehicle frame, when one or both of the shape change portions of each of the left and right side members is deformed at the time of a collision, the load is reduced until the deformation amount reaches a maximum of twice the length of the shape change portion. Deforms intensively.
In order to prevent such deformation at the shape change portion of the side member and further improve the energy absorption performance of the side member, it is effective to fix a reinforcement as shown in, for example, Japanese Patent No. 3804321 to the inner surface of the side member. It is known that there is.
7A to 7E show a conventional structure in which the reinforcing
However, although such a reinforcing
Furthermore, the reinforcing
この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、サイドメンバの形状変化部内に略直線状に延びる補強部材を固定して、衝突時におけるエネルギーの吸収を増加させると共に、前後方向の圧縮荷重による形状変化部の変形量を減少させ、衝突安全性の向上を図ることにある。 The present invention was devised in view of the above circumstances, and its main problem is to increase the absorption of energy at the time of collision by fixing a reinforcing member extending substantially linearly in the shape change portion of the side member. At the same time, the amount of deformation of the shape change portion due to the compressive load in the front-rear direction is reduced to improve the collision safety.
この発明は、課題を解決するために、請求項1の発明では、
左右に略対称な幅方向の形状変形部と上下方向の形状変形部とを有する左右1対の矩形閉断面形状のサイドメンバを有するトラック等の車枠構造において、
前記幅方向または上下方向の形状変化部の長手方向の前方および後方の少なくとも一方に穿設された孔部と、
該孔部から形状変化部の中空部内に挿入されて直線状に延びる補強部材とを設け、
該補強部材を形状変化部の中空部内で長手方向に沿って配置し、前記中空部内で動かないように固着または拘束してなることを特徴とする。
請求項2の発明では、
前記補強部材が、形状変化部の中空部内を長手方向に沿って斜めに掛け渡してなることを特徴とする。
また、請求項3の発明では、
前記形状変化部の前方および後方またはそれらの近傍位置に前後一対の孔部を設け、
該一対の孔部に貫挿させた補強部材の両端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする。
更に、請求項4の発明では、
前記形状変化部の前方もしくは後方またはそれらの近傍位置に1つの孔部を設け、
補強部材の長さを、形状変形部の中空内に配置できる最大長ないしこれに近い長さに設定し、
前記孔部から挿入した補強部材の挿入端を、前記形状変化部またはその近傍位置の内壁面に衝合させて拘束し、
補強部材の基端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする。
In order to solve the problem, the invention of
In a vehicle frame structure such as a truck having a pair of left and right rectangular closed cross-sectional side members having a shape deforming portion in the width direction and a shape deforming portion in the vertical direction that are substantially symmetrical to the left and right,
A hole formed in at least one of the front and rear in the longitudinal direction of the shape changing portion in the width direction or the vertical direction;
A reinforcing member that is inserted into the hollow portion of the shape changing portion from the hole and extends linearly; and
The reinforcing member is arranged along the longitudinal direction in the hollow portion of the shape changing portion, and is fixed or restrained so as not to move in the hollow portion.
In the invention of claim 2,
The reinforcing member is characterized in that the inside of the hollow portion of the shape changing portion is slanted along the longitudinal direction.
In the invention of
A pair of front and rear holes are provided at the front and rear of the shape changing portion or in the vicinity thereof,
The reinforcing member inserted through the pair of holes is fixed to the side member by fixing means such as welding in a state where both ends of the reinforcing member protrude from the holes.
Furthermore, in the invention of
One hole is provided at the front or rear of the shape changing portion or in the vicinity thereof,
The length of the reinforcing member is set to the maximum length that can be arranged in the hollow of the shape deformation portion or a length close to this,
The insertion end of the reinforcing member inserted from the hole is constrained by abutting against the inner wall surface of the shape changing portion or its vicinity,
The reinforcing member is fixed to the side member by fixing means such as welding in a state where the base end of the reinforcing member protrudes from the hole.
この発明では、形状変化部の中空部内に孔部から補強部材を差し込み、形状変形部の長手方向に沿って補強部材を斜めに掛け渡した状態で補強部材を固定または拘束するという簡単な作業で、サイドメンバの形状変化部を補強することができる。
また、形状変化部の中空部内に補強部材を固定したので、サイドメンバの前端部に衝撃荷重が加わった場合に、前後方向の圧縮荷重によって座屈が開始される変形初期は従来構造と差異はないが、変形の中期から後期にかけては変形抵抗が従来構造に比して落ち込まず、少ない変形量で衝撃を吸収することができる。
対向車両の衝突時にかかるエネルギーをサイドメンバの形状変化部の少ない変形量で吸収することができる。
これにより前記形状変化部の前後の距離の短縮を抑制することができ、これは車内の生存空間の縮小化を大幅に抑制することになるので車内の安全性の向上を図ることができる。
In this invention, the reinforcing member is inserted into the hollow portion of the shape changing portion from the hole portion, and the reinforcing member is fixed or restrained in a state where the reinforcing member is slanted along the longitudinal direction of the shape deforming portion. The shape change part of the side member can be reinforced.
In addition, since the reinforcing member is fixed in the hollow portion of the shape changing portion, when an impact load is applied to the front end portion of the side member, the initial deformation when the buckling is started by the compressive load in the front-rear direction is different from the conventional structure. However, the deformation resistance does not drop compared with the conventional structure from the middle to the later stage of deformation, and the impact can be absorbed with a small amount of deformation.
The energy applied at the time of the collision of the oncoming vehicle can be absorbed with a small deformation amount of the shape change portion of the side member.
Thereby, the shortening of the distance before and after the shape changing portion can be suppressed, and this greatly suppresses the reduction of the living space in the vehicle, so that the safety in the vehicle can be improved.
この発明は、車枠のサイドメンバで幅方向または上下方向の形状変化部の中空部内で補強部材を固定することで、衝突安全性の向上を実現した。 According to the present invention, the safety of the vehicle is improved by fixing the reinforcing member in the hollow portion of the shape changing portion in the width direction or the vertical direction by the side member of the vehicle frame.
以下に、この発明の車枠構造を、トラックの車枠に適用した場合の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
車枠は、図5の従来構造と同様に、左右1対の矩形閉断面形状のサイドメンバ1と、サイドメンバ1、1間に横架されたクロスメンバ(図示省略)を有しており、サイドメンバ1、1には、左右に略対称な幅方向の形状変化部(オフセット形状部)3と上下方向の形状変化部(キックアップ形状部、キックダウン形状部)4とを有している。
Hereinafter, a preferred embodiment when the vehicle frame structure of the present invention is applied to a vehicle frame of a truck will be described with reference to the drawings.
As in the conventional structure of FIG. 5, the vehicle frame has a pair of left and
本実施例1では、図1(a)(b)に示すように、前記形状変化部3または4の前方および後方に、補強部材5を中空部3Aまたは4A内に挿入するための孔部6、6が予め穿設してある。
ここで、前方および後方は、形状変化部3または4の領域に限らず、該領域外の近傍位置も含まれる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a
Here, the front and rear are not limited to the region of the
図1(a)に示すサイドメンバ1の幅方向の形状変化部3では、その中空部3Aに、該中空部3Aを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材5が掛け渡されている。
ここで補強部材5は中空部3Aの長手方向に沿って斜めに横切るように配置されているが、補強部材5の傾斜姿勢は、中空部3Aの対角線に沿って配置することが好ましい。
この発明では、補強部材5は中空部3Aで傾斜せずに、中空部3内を通過するものであってもよい。
In the
Here, the reinforcing
In the present invention, the reinforcing
図1(b)に示すサイドメンバ1の上下方向の形状変化部(図示ではキックダウン形状部)4においても、該上下方向の形状変化部4の中空部4Aに、該中空部4Aを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材5が掛け渡されている。
Also in the shape change part (kick-down shape part in the figure) 4 in the vertical direction of the
ここで補強部材5は、サイドメンバ1の上下方向において、上下一方から上下他方へ斜めに配置されるものであれば、中空部4Aの中心線と平行であっても、あるいは中心線と交叉して対角線に沿うものであってもよい。
また、形状変化部が上下方向だけでなく幅方向にも変化する場合には、補強部材5は、上記形状変化部の中空部の対角線の1つに沿うように配置されることが好ましい。
Here, the reinforcing
Further, when the shape change portion changes not only in the vertical direction but also in the width direction, the reinforcing
上記補強部材5は、本実施例では直線状に延びる金属製のパイプを用いたが、丸または角などの任意断面形状からなる金属製のパイプまたは棒材、板材などを用いることができる。
In the present embodiment, the reinforcing
上記補強部材5は、その両端部5a、5bが前記孔部6、6からそれぞれ突出するように、外側から形状変化部3または4の中空部3Aまたは4A内に挿入される。
そして、前記孔部6、6から突出した補強部材5の前端5aおよび後端5bを前記孔部6を塞ぎながらサイドメンバ1の外壁に溶接等で接合する。
符号7は上記接合部である。
The reinforcing
Then, the
これにより、サイドメンバ1の前端部に衝撃荷重が加わり、サイドメンバ1に発生する前後方向の圧縮荷重によって、形状変化部3または4が図6に示したように変形しようとする場合に、サイドメンバ1の前記形状変化部3または4の前後の距離の短縮量Bが、中空部3A、4Aに内蔵された補強部材5によって抑制するように作用する。
Thereby, when an impact load is applied to the front end portion of the
実際に平断面のサイドメンバを含む車枠が使用されている一般的なピックアップトラックを例に、道路運送車両の保安基準第18条第3項の基準および道路運送車両の細目を定める告示、別添104(オフセット衝突時の乗員保護の技術基準)に準拠したオフセット衝突試験について近似した図3に示すような車枠前部の解析を実施した。
An example of a general pickup truck in which a vehicle frame including a side member having a flat cross section is used as an example, an announcement that specifies the standards of Article 18
結果は図4に示すように、従来製品に比較して、座屈の開始する変形初期は最大荷重等、衝突性能に全く差がないことが確認された。
これは、乗員及び車両室内各部の加速度がなんら変化せず、室内の安全性に問題のないことを示す。
As a result, as shown in FIG. 4, it was confirmed that there is no difference in impact performance such as maximum load at the initial stage of deformation when buckling starts, as compared with the conventional product.
This indicates that the acceleration of each part of the passenger and the vehicle interior does not change at all, and there is no problem in the safety of the room.
一方、車枠の変形量が200mm程度から衝突後期の500mm程度にかけて、実施例の変形抵抗は従来製品ほど落ち込まず、これらのグラフの面積である、衝突エネルギー吸収量は最終的に従来品に比べて30%程度増加する。
これは、同じ衝突エネルギーであれば、少ない変形量で吸収できることを示し、例えば従来品の変形量500mmにおける衝突エネルギーであれば実施例では350mmと30%少ない変形量で吸収できることを示している。
On the other hand, when the deformation amount of the car frame is about 200 mm to about 500 mm in the late stage of the collision, the deformation resistance of the example does not drop as much as the conventional product, and the impact energy absorption amount, which is the area of these graphs, is finally compared with the conventional product. Increase by about 30%.
This indicates that the same collision energy can be absorbed with a small deformation amount. For example, if the conventional collision energy is a deformation amount of 500 mm, it can be absorbed with a deformation amount of 350 mm and 30% less in the embodiment.
これから、本解析に使用した形状の補強部材であれば、サイドフレーム前端部の変形量が車内生存空間の減少に比例すると仮定すれば、本実施例により生存空間の変化量を大幅に抑制できると容易に推定できる。
これに要した補強部材の断面積は、サイドメンバの平均断面積の25%程度であり、従来製品で用いる補強部材の25%から40%程度と比較しても、軽くなることはあっても重くなることはない。
From this, if it is a reinforcing member having the shape used in this analysis, assuming that the deformation amount of the front end portion of the side frame is proportional to the decrease of the living space in the vehicle, the amount of change in the living space can be greatly suppressed by this embodiment. Easy to estimate.
The cross-sectional area of the reinforcing member required for this is about 25% of the average cross-sectional area of the side member, which may be lighter than about 25% to 40% of the reinforcing member used in the conventional product. It won't be heavy.
上述の効果の確認は、図1に例示したように、サイドメンバ1の横をL、縦を2Lとした場合に肉厚が0.05Lとなっており、幅方向の形状変化部3の水平方向の長さは9L、上下方向の形状変化部4の水平方向の長さは7Lとし、補強部材5は直径0.5Lの金属製パイプを使用して行った。
As shown in FIG. 1, the above-mentioned effect is confirmed by checking that the thickness of the
補強部材5は、座屈開始荷重が上がらない範囲であれば、さらに断面形状や板厚の大きい補強部材を使用することができ、衝突時の各部の加速度に余裕がある場合はこれよりさらに大型の補強部材を使用することが可能である。
この場合には、同一変形量における衝突吸収エネルギーの更なる増加、すなわち衝突エネルギー吸収後の車枠変形量のさらなる抑制やより大きな乗員生存空間の確保が可能となる。
As long as the buckling start load is not increased, the reinforcing
In this case, it is possible to further increase the collision absorption energy at the same deformation amount, that is, to further suppress the deformation amount of the vehicle frame after absorbing the collision energy and to secure a larger occupant living space.
図2に示す実施例2の車枠構造では、補強部材5の一端がサイドメンバ1に溶接等で接合し、他端は形状変化部3または4の中空部内で拘束されて固定される構造からなっている。
前記補強部材5は、その長さを形状変化部3または4の中空部3Aまたは4A内に配置できる最大長またはこれと近い長さに設定している。
その他の構成は前記実施例1と同様である。
In the vehicle frame structure of Embodiment 2 shown in FIG. 2, one end of the reinforcing
The length of the reinforcing
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
即ち、図2(a)に示すサイドメンバ1の幅方向の形状変化部3においても、該幅方向の形状変化部3の中空部3Aに、該中空部3Aを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材5が掛け渡される。
また、図2(b)に示すサイドメンバ1の上下方向の形状変化部(図示ではキックダウン形状部)4では、該上下方向の形状変化部4の中空部4Aに、該中空部4Aを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材5が掛け渡される。
That is, also in the
2B, the
本実施例2で、補強部材5は、前述のように中空部3Aまたは4A内を斜めに通過して配置できる最大長またはこれと近い長さに設定される。
従って、補強部材5の位置の自由度が、サイドメンバ1の座屈変形前またはサイドメンバの座屈変形初期にサイドメンバ1の内壁面と干渉して拘束されるようになる。
In the second embodiment, the reinforcing
Therefore, the degree of freedom of the position of the reinforcing
本実施例2では、形状変化部3または4の前後いずれか一方のうち補強部材5の自由度の大きい前方に孔部6を穿設しておき、該孔部6から前記補強部材5を形状変化部の内部へ挿入し、挿入先端5bはサイドメンバ1の内壁面に突当て、あるいはその僅か手前の突当て位置8まで挿入しており、挿入基端5aは孔部6およびサイドメンバ1の外壁面に溶接等によって固着されて接合部7が形成される。
In the second embodiment, a
この実施例2の車枠構造は、補強部材5が僅かに延びるので実施例1に比して僅かに重量は増加するものの、従来の補強に比べて補強部材5の部品コストは増加することはなく、さらなる組立加工費の低減が期待できる。
そして実施例2の構造では、補強部材5の基端側は溶接等でサイドメンバ1に固着され、挿入先端は、当初からサイドメンバ1の内壁面と干渉して固定され、あるいは座屈変形初期にサイドメンバ1の内壁面と干渉して固定されることになるので、前記実施例1と同様の効果を奏することができる。
その他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
In the vehicle frame structure of the second embodiment, the reinforcing
In the structure of the second embodiment, the base end side of the reinforcing
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention.
1 サイドメンバ
3 幅方向の形状変化部(オフセット形状部)
4 上下方向の形状変化部(キックアップ形状部、キックダウン形状部)
5 補強部材
6 孔部
7 接合部
8 突当て位置
K 溶接
10 車枠
11 サイドメンバ
12 クロスメンバ
13 幅方向の形状変化部
14 上下方向の形状変化部
15、16 補強部材
1
4 Vertical shape change part (kick-up shape part, kick-down shape part)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記幅方向または上下方向の形状変化部の長手方向の前方および後方の少なくとも一方に穿設された孔部と、
該孔部から形状変化部の中空部内に挿入されて直線状に延びる補強部材とを設け、
該補強部材を形状変化部の中空部内で長手方向に沿って配置し、前記中空部内で動かないように固着または拘束してなることを特徴とする車枠構造。 In a vehicle frame structure such as a truck having a pair of left and right rectangular closed cross-sectional side members having a shape deforming portion in the width direction and a shape deforming portion in the vertical direction that are substantially symmetrical to the left and right,
A hole formed in at least one of the front and rear in the longitudinal direction of the shape changing portion in the width direction or the vertical direction;
A reinforcing member that is inserted into the hollow portion of the shape changing portion from the hole and extends linearly; and
A vehicle frame structure characterized in that the reinforcing member is disposed along a longitudinal direction in a hollow portion of a shape changing portion, and is fixed or restrained so as not to move in the hollow portion.
該一対の孔部に貫挿させた補強部材の両端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする請求項1または2に記載の車枠構造。 A pair of front and rear holes are provided at the front and rear of the shape changing portion or in the vicinity thereof,
3. The reinforcing member inserted through the pair of holes is fixed to the side member by fixing means such as welding in a state where both ends of the reinforcing member protrude from the holes. Car frame structure.
補強部材の長さを、形状変形部の中空内に配置できる最大長ないしこれに近い長さに設定し、
前記孔部から挿入した補強部材の挿入端を、前記形状変化部またはその近傍位置の内壁面に衝合させて拘束し、
補強部材の基端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする請求項1または2に記載の車枠構造。 One hole is provided at the front or rear of the shape changing portion or in the vicinity thereof,
The length of the reinforcing member is set to the maximum length that can be arranged in the hollow of the shape deformation portion or a length close to this,
The insertion end of the reinforcing member inserted from the hole is constrained by abutting against the inner wall surface of the shape changing portion or its vicinity,
The vehicle frame structure according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing member is fixed to the side member by a fixing means such as welding in a state where the base end of the reinforcing member protrudes from the hole.
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- 2008-10-30 JP JP2008280601A patent/JP5161727B2/en active Active
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