JP5255556B2 - 面板のフランジ部への固設構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車幅方向に間隔を有し、車両前後方向に延在する左右一対のシャシフレーム間に、車幅方向に延在するクロスメンバと前記左右のシャシフレームとの固設構造に関する。

車両等において、図１は車両の基本車台であるシャシフレーム１である。シャシフレーム１は車幅方向に間隔を有し、車両前後方向に延在して、開口部が車両中心側に開口した断面コ字状の左右一対の右側サイドレール２と、左側サイドレール３が配設されている。左右一対の右側サイドレール２と、左側サイドレール３の間には、車幅方向に延在して両端を左右一対の右側サイドレール２及び左側サイドレール３に固設したクロスメンバを車両の前後方向に間隔を有して、梯子状に配置されている。

ところで、車両には荷台に重量物を積載したり、悪路を走行したりする場合、シャシフレーム１に大きな負荷（主として、上下曲げ及び捻りを生じさせる力）が作用する。シャシフレーム１はこれらの負荷に耐えられる十分な強度及び、剛性を確保するために、各部材の結合部の固設構造を工夫する場合と、負荷がかかる部分を補強部材によって補強する場合もある。

図３の（Ｂ）は左側サイドレール３と、クロスメンバ４との結合部の平面図を示している。左側サイドレール３は断面コ字状で、開口部を車幅方向内側に開口している。左側サイドレール３は上面フランジ部３３と、下面フランジ部３２と、上面フランジ部３３と下面フランジ部３２とを上下方向に連結したウエブ部３１とで構成されている。〔図２の（Ｂ）参照〕上面フランジ部３３と下面フランジ部３２と上面フランジ部３３とで囲まれた空間部を形成している。該空間部には開口部を車幅方向内側に開口した断面コ字状を成すガセット５が挿入されている。ガセット５は上面フランジ部５３と、下面フランジ（図示省略）と、上面フランジ部５３と下面フランジ部とを上下方向に連結するウエブ部５１とで構成されている。
尚、ガセット５は平面視において車幅方向内側が短辺の台形状をなしており、ウエブ部５１が左側サイドレール３のウエブ部３１にリベット（図示省略）により締結されている。

また、ガセット５の上面フランジ部５３及び、下面フランジ部夫々の内面に当接し、右側の右側サイドレール２と連結するクロスメンバ４が嵌入している。
クロスメンバ４は上面フランジ部４３と、下面フランジ部（図示省略）と、上面フランジ部４３と下面フランジ部とを上下方向に連結したウエブ部４１とで構成されている。
クロスメンバ４の上面フランジ部４３とガセット５の上面フランジ部５３とはリベット９にて固設されている。
図３の（Ｂ）に示すように、固設部材であるリベット９はクロスメンバ４のフランジ部の基部であるウエブ部４１と上面フランジ部４３との屈曲部に沿って条状にＰ列とＱ列に配置されている。

固設部材の配置構造は、前記屈曲部に最も近い１条目のＰ列にはクロスメンバ４車幅方向端縁４４側から第一固設部材（第１リベット）９１（端縁７５側に最も近い）、次の第二固設部材（第２リベット）９２、２条目のＱ列にはクロスメンバ４車幅方向端縁７５側から第三固設部材（第３リベット）９３、第四固設部材（第４リベット）９４が配置されている。
さらに、ガセット５の下面フランジ部においても、下面フランジ部とクロスのメンバ４の下面フランジ部との固設が上面フランジ部５３と同様なパターンで配置されている。

ところが、シャシフレーム１に大きな負荷（主として、上下曲げ及び捻りを生じさせる力）が作用すると、図１の（Ｂ）に示すように、車体が悪路または、曲路等ではサスペンション機構（図示省略）に連結したスプリングハンガ６から右側サイドレール２及び左側サイドレール３を介して捻れ作用力が入力される。捻れ作用力はガセット５を介してクロスメンバ４に入力される。右側サイドレール２及び左側サイドレール３は板厚も厚く、上面、及び下面フランジ部も大きいので剛性が高いので、サスペンション機構からの捩れ変形はガセット５とクロスメンバ４の変形によって吸収される。ガセット５とクロスメンバ４の変形は固設部材であるリベット９１,９２,９３及び９４によって伝達されるが、第１リベット９１に高応力が発生する。発生の原因はクロスメンバ４の端部４４で、且つ屈曲部に近いので第１リベット９１の周囲が最も剛性が高いために、高応力が発生して耐久性を低下させる不具合がある。

また、同様の不具合の解決策として、特公平７−１００４５４号公報（特許文献１）が提案されている。

特公平７−１００４５４号公報

特許文献１の図２には、コ字状に形成されたシャシフレーム１２開口空間部にクロスメンバ２０の端部に固設されたガセット１４のフランジ部１４ｖとシャシフレーム１２のウエブ１２ｗとの結合部におけるリベットの１８ｕの配置に関する構造が提案されている。
しかし、特許文献１の構造は、シャシフレーム２のウエブ１２ｗとガセット１４のフランジ部１４ｖ（本願実施形態のガセット部に相当）のとの結合に関するもので、特許文献１の構造と本願とは構造が異なると共に実施する箇所が異なり、入力の違い等があり適用できない。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、高い応力の発生する部位に補強部材を追加しないで、発生応力を低減させて、シャシフレームの耐久性を向上を図るとともに、重量増加を抑制した改善を図ることを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、
車両の車幅方向に間隔を有して車両前後方向に延在する一対のシャシフレーム間に、車幅方向に延在する部材とそれぞれの前記シャシフレームとを固設する固設構造において、
前記部材は、２つのフランジ部及び該フランジ部を連結するウエブ部を有し、
前記フランジ部は、該フランジ部と前記ウエブ部との屈曲部である基部及び該基部から前記車両前後方向に離れたフランジ端縁を有し、
前記固設構造は、前記シャシフレームに固着された面板を、前記部材のフランジ部に少なくとも４つの固設部材で固設するものであって、
前記固設部材のうち２つは前記フランジ部の基部側に、前記部材の車幅方向端縁に最も近い第一固設部材と、前記第一固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第二固設部材として配設され、前記固設部材のうち他の２つは前記フランジ端縁側に、前記車幅方向端縁に最も近い第三固設部材と、前記第三固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第四固設部材として配設され、前記第一固設部材は、前記第二固設部材より、前記フランジ部の基部からフランジ端縁側に配設されていることを特徴とする。

かかる発明によれば、固設部に捩れ及び曲げ等による引張力が作用した場合、剛性の高いフランジ部の基部で、且つ部材の端縁側に近い部位の固設部材に最も高い作用力が作用するので、その位置に配設された第一固設部材を剛性が若干低下するフランジ端縁側に移動させることにより、第一固設部材に作用する（変形を阻止する負担量）曲げ変形の一部を第二固設部材に作用させることにより、第一固設部材に作用する作用力を、第二固設部材に分担させて、第一固設部材での発生応力を低減して、固設部全体の耐久性を向上させることができる。

また、本願発明において好ましくは、前記第二固設部材は前記第四固設部材に対し前記車幅方向端縁よりに配設するとよい。

このような構成により、第二固設部材を第四固設部材に対し車幅方向端縁よりに配設することは剛性の高い方へ移動することで、第二固設部材の面板とフランジとの変形を阻止する負担量を増加させて、第一固設部材の変形固縛負担量を減少させることにより、第一固設部材での発生応力を低減させて、固設部の耐久性を向上させることが可能となる。

本発明によれば、シャシフレームに固着された面板と部材端部のフランジ部と固設する固設部材を構造において、固設部材をフランジ部の基部に沿って配列し、前記車幅方向端縁に最も近い第一固設部材は、前記車幅方向端縁に二番目に近い第二固設部材より、前記フランジ部の基部からフランジ端縁側に配設することにより、第一固設部材に作用する（変形を阻止する負担量）曲げ変形の一部を第二固設部材に作用させることにして、第一固設部材での発生応力を低減して、固設部全体の耐久性を向上させることができる。
また、補強部材等を追加しない構造なので、コスト、重量の増加を抑制しながら耐久性向上が図れる。

本発明の実施形態に関し、（Ａ）は車両のシャシフレーム全体の概略斜視図を示し、（Ｂ）はシャシフレームに捩れが作用したときのシャシフレームの断面変形模式図を示す。 本発明の実施形態に関し、（Ａ）は本発明をシャシフレームに実施した部分の平面図を示し、（Ｂ）はその側面図を示す。 本発明に関し、（Ａ）は発明の固設部材配設構造図を示し、（Ｂ）は従来の固設部材配設構造図を示す。 本発明に関し、（Ａ）は発明の実施形態における発生応力分布図を示し、（Ｂ）は従来構造における発生応力分布図を示す。

以下、本発明の実施形態を図２〜図４に基づいて説明する。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
尚、本発明の実施形態で、従来技術で説明した部分は省略する。
また、従来技術と同じ部品については同じ符号を用いて説明する。

（第１実施形態）
図２の（Ａ）は本発明をシャシフレームに実施した部分の平面図を示し、（Ｂ）はその側面図を示す。３は車両の前後方向に延在し、車幅方向に間隔を有し、開口部を車幅方向内側に開口したコ字状断面を有したシャシフレーム１の左側サイドレールである。左側サイドレール３の開口部には面板である断面がコ字状のガセット８が配置されている。ガセット８は上面フランジ部８３と、下面フランジ８２と、上面フランジ部８３と下面フランジ部８２とを上下方向に連結するウエブ部８１とで構成されている。左側サイドレール３のウエブ部３１にガセット８のウエブ部８１がリベットにより固設されている。ガセット８は上面フランジ部８３及び下面フランジ部８２は平面視で車幅方向内側が短辺の台形状をしている。
従って、ガセット８のシャシフレーム１による捩れに対し高い剛性を有している。

ガセット８の台形状部分の上面フランジ部８３及び下面フランジ部８２間には部材であるクロスメンバ７が介装されている。クロスメンバ７は上面フランジ部７３と、下面フランジ７２と、上面フランジ部７３と下面フランジ部７２とを上下方向に連結するウエブ部７１とで構成されている。
ガセット８の上面フランジ部８３の空間側にはクロスメンバ７の上面フランジ部７３の端部が当接しており、ガセット８の下面フランジ部８２の空間側にはクロスメンバ７の下面フランジ７２の端部が当接している。

ガセット８とクロスメンバ７との固設構造については上面側と下面側とは同じなので、上面側について説明する
図３の（Ａ）に示しているように、ガセット８の上面フランジ部８３とクロスメンバ７の上面フランジ部７３との固設は固設部材である４本のリベット９にて締結している。リベット９はフランジ部の基部であるクロスメンバ７のウエブ部７１と上面フランジ部７３との屈曲部７４に沿い、且つ屈曲部７４から上面フランジ部７３の端縁側に向かって第１条目のＰ列と、第２条目のＱ列があり、列に沿って夫々のリベット９が配置されている。
Ｐ列でクロスメンバ７の車幅方向端縁７５に最も近い第一固設部材である第一リベット９１が配置されている。Ｐ列で第一リベット９１に隣接して、クロスメンバ７の車幅方向端縁７５に二番目に近い第二リベット９２が配置されている。２条目のＱ列においては、クロスメンバ７の車幅方向端縁７５から近い順に第三リベット９３及び、第四リベット９４が配置されている。

また、第一リベット９１はＰ列からクロスメンバ７の上面フランジ部７３の端縁側にＬ（Ｒ線）だけ移動させてある。さらに、第二リベット９２はＱ列の第四リベット９４よりクロスメンバ７の車幅方向端縁７５側に移動量Ｍだけ移動させてある。
これは、第一リベット９１はＰ列からクロスメンバ７の上面フランジ部７３の端縁側に移動することにより、剛性の高いところから低いところに移動させる。第二リベット９２はＱ列の第四リベット９４よりクロスメンバ７の車幅方向端縁７５側に移動させることにより、剛性の低いところから高いところに移動させる。
構造物に外力が作用した場合に、発生する応力は剛性の高いところに、応力が集中し易い。
剛性の少ない部分は変形により発生応力はさがる。
従って、シャシフレーム１の捩れによる、曲げモーメントと曲げに伴う引張力を拘束するために発生する第一リベット９１に発生する応力は下がり、逆に第二リベット９２に発生する応力は上がる。
これは、第一リベット９１に発生する応力を第二リベット９２に分担させることにより、
第一リベット９１の耐久性を向上させることになり、シャシフレーム１の耐久性向上となる。

図４の（Ａ）は実施形態における応力分布図を示し、（Ｂ）は従来の応力分布図を示す。
従来（Ｂ）においては第一リベット９１には高い応力が発生しているが、第二リベット９２は発生応力が低いことを示している。第一リベット９１が頑張った状態で耐久性が低下する。（Ａ）の実施形態においては、第一リベット９１及び、第二リベット９２には同等の応力が発生しており、且つ、従来の第一リベット９１に発生した応力より低くなっている。
第二リベット９２が第一リベット９１に発生する応力を分担していることがよく理解できる。これにより、シャシフレーム１の耐久性が向上すると共に、補強部材を必要としないので、コスト及び重量の増加を抑制しつつ、耐久性を向上できる効果を有している。

（第２実施形態）
第１実施形態と同じ部分は説明を省略し、異なる部分のみを説明する。さらに、符号は同一の符号を使用する。
ガセット８とクロスメンバ７との固設構造について、ガセット８の上面フランジ部８３とクロスメンバ７の上面フランジ部７３との固設は固設部材である４本のリベット９にて締結している。リベット９はフランジ部の基部７４であるクロスメンバ７のウエブ部７１と上面フランジ部７３との屈曲部７４に沿い、且つ屈曲部７４から上面フランジ部７３の端縁側に向かって第１条目のＰ列と、第２条目のＱ列があり、列に沿って夫々のリベット９が配置されている。
Ｐ列でクロスメンバ７の車幅方向端縁７５に最も近い第一固設部材である第一リベット９１が配置されている。Ｐ列で第一リベット９１に隣接して、クロスメンバ７の車幅方向端縁７５に二番目に近い第二リベット９２が配置されている。２条目のＱ列においては、クロスメンバ７の車幅方向端縁７５から近い順に第三リベット９３及び、第四リベット９４が配置されている。

また、第一リベット９１はＰ列からクロスメンバ７の上面フランジ部７３の端縁側にＬ（Ｒ線）だけ移動させる。
第一リベット９１だけをクロスメンバ７の上面フランジ部７３の端縁側にＬ（Ｒ線）だけ移動させると、第一リベット９１は剛性の高いところから低いところに移動するので、シャシフレーム１の捩れによる、曲げモーメントと曲げに伴う引張力を拘束するために発生する第一リベット９１に発生する応力は低下するが、第１実施例の第一リベット９１に発生する応力ほど低下はしない。これは第二リベット９２が剛性の低いところに配置されたままなので、第二リベット９２の分担量が低く、第１実施例の第二リベット９２の分担量より低い。

本実施形態では固設部材としてリベットを用いたが、ボルト又は、円周上の孔の周囲を隅肉溶接するいわゆる栓溶接でも同様の効果を得る。
また、ガセット８をコ字状断面としたが、ウエブ部８１を上下に分割し、Ｌ字状断面にして、上下２ヶ所で対向した状態で左側サイドレール及び右側サイドレールに固設して、クロスメンバ７を固設するようにしてもよい。

剛性の高い部材に面板を介して捩り剛性を吸収する部材を固設して、固設部材に高応力が発生しないようにする車両のシャシフレーム等に用いることに適している。

１ シャシフレーム
２ 右側サイドレール
３ 左側サイドレール
７ クロスメンバ
８ ガセット
９ リベット
７１ ウエブ部
７２ 下面フランジ部
７３ 上面フランジ部
７４ 屈曲部（フランジ部の基部）
７５ 車幅方向端縁
７６ フランジ端縁
９１ 第１リベット（第一固設部材）
９２ 第２リベット（第二固設部材）
９３ 第３リベット（第三固設部材）
９４ 第４リベット（第四固設部材）

Claims (2)

1. 車両の車幅方向に間隔を有して車両前後方向に延在する一対のシャシフレーム間に、車幅方向に延在する部材とそれぞれの前記シャシフレームとを固設する固設構造において、
   前記部材は、２つのフランジ部及び該フランジ部を連結するウエブ部を有し、
   前記フランジ部は、該フランジ部と前記ウエブ部との屈曲部である基部及び該基部から前記車両前後方向に離れたフランジ端縁を有し、
   前記固設構造は、前記シャシフレームに固着された面板を、前記部材のフランジ部に少なくとも４つの固設部材で固設するものであって、
   前記固設部材のうち２つは前記フランジ部の基部側に、前記部材の車幅方向端縁に最も近い第一固設部材と、前記第一固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第二固設部材として配設され、前記固設部材のうち他の２つは前記フランジ端縁側に、前記車幅方向端縁に最も近い第三固設部材と、前記第三固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第四固設部材として配設され、前記第一固設部材は、前記第二固設部材より、前記フランジ部の基部からフランジ端縁側に配設され、
   前記第二固設部材は前記第四固設部材に対し前記車幅方向端縁よりに配設されていることを特徴とする固設構造。
2. 車両の車幅方向に間隔を有して車両前後方向に延在する一対のシャシフレーム間に、車幅方向に延在する部材とそれぞれの前記シャシフレームとを固設する固設構造において、
   前記部材は、２つのフランジ部及び該フランジ部を連結するウエブ部を有し、
   前記フランジ部は、該フランジ部と前記ウエブ部との屈曲部である基部及び該基部から前記車両前後方向に離れたフランジ端縁を有し、
   前記固設構造は、前記シャシフレームに固着された面板を、前記部材のフランジ部に少なくとも４つの固設部材で固設するものであって、
   前記固設部材のうち２つは前記フランジ部の基部側に、前記部材の車幅方向端縁に最も近い第一固設部材と、前記第一固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第二固設部材として配設され、前記固設部材のうち他の２つは前記フランジ端縁側に、前記車幅方向端縁に最も近い第三固設部材と、前記第三固設部材の次に前記車幅方向端縁に近い第四固設部材として配設され、前記第一固設部材は、前記第二固設部材より、前記フランジ部の基部からフランジ端縁側に配設されていることを特徴とする固設構造。

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