JP5955725B2

JP5955725B2 - 車両の車体フレーム構造

Info

Publication number: JP5955725B2
Application number: JP2012215759A
Authority: JP
Inventors: 朋子島村; 款先田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014069637A

Description

本発明は、車体の前後方向に長く延びるサイドメンバの前部から車体の外側方に向かって突設されるアーム材を備えた車両の車体フレーム構造に関するものである。

上記車両の車体フレーム構造には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、車両の車体フレーム構造は、車体の前後方向に長く延びるサイドメンバと、このサイドメンバの前端部に設けられるエネルギー吸収部と、上記サイドメンバの前部から車体の外側方に向かって突設されるアーム材とを備えている。

そして、車両の走行時に、その前方の何らかの物体に衝突（前突）したときには、この前突時の衝撃力により、上記サイドメンバの前端部のエネルギー吸収部がその長手方向に容易に収縮するよう塑性変形して上記衝撃力に基づくエネルギーが吸収され、これにより、上記衝撃力が緩和されるようになっている。

特開平９−３０９４５６号公報

ところで、車両の前突時に、その衝撃力が上記アーム材に与えられた場合には、上記衝撃力に基づくモーメントが、上記アーム材の基部、およびこの基部と互いに結合されている上記サイドメンバの部分に与えられる。すると、上記モーメントにより、上記サイドメンバの部分に応力集中が生じて、このサイドメンバの部分が単に屈曲するおそれを生じる。そして、この場合には、上記衝撃力に基づくエネルギーの吸収が不十分となって、上記衝撃力は十分には緩和されないという不都合が生じる。

そこで、上記サイドメンバの前部の板厚を大きくしたり、別途補強材を設けたりすることにより、前突時に上記サイドメンバの前部が容易には屈曲しないようにし、つまり、前突時の衝撃力により、上記サイドメンバの前部が、その長手方向に向かって収縮するよう塑性変形させることが考えられる。しかし、このようにすると、車体の質量が過大になったり、車体の構成が複雑になったりして、車体の生産性が低下し、その生産コストが高価になるおそれが生じて好ましくない。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、車両の前突時に、その衝撃力が効果的に緩和されるようにし、かつ、このようにした場合でも、車体の生産性が良好に維持されるようにすることである。

請求項１の発明は、車体２の前後方向に長く延び、その少なくとも前部が前後方向かつ車体２の幅方向に延びる平坦板２５，３０を有するサイドメンバ１２と、このサイドメンバ１２の前部から車体２の外側方に向かって突設されるアーム材１５とを備えた車両の車体フレーム構造において、
上記アーム材１５の基部１５ｂの車体２の前後方向における後端部近傍の上記平坦板２５，３０の部分に、車体２の幅方向に延びる横向きビード４８を形成したことを特徴とする車両の車体フレーム構造である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、車体の前後方向に長く延び、その少なくとも前部が前後方向かつ車体の幅方向に延びる平坦板を有するサイドメンバと、このサイドメンバの前部から車体の外側方に向かって突設されるアーム材とを備えた車両の車体フレーム構造において、
上記アーム材の基部の車体の前後方向における後端部近傍の上記平坦板の部分に、車体の幅方向に延びる横向きビードを形成しており、次の効果が生じる。

即ち、車両の前突時に、衝撃力が上記サイドメンバの前部に対しその前方から与えられた場合には、上記横向きビードは、その長手方向に交差する方向から衝撃力が与えられることとなる。ここで、このような方向からの衝撃力に対しては上記横向きビードの剛性は低いため、上記衝撃力により、上記サイドメンバの前部はその長手方向に容易に収縮するよう塑性変形する。よって、上記衝撃力に基づくエネルギーが効果的に吸収され、これにより、上記衝撃力が効果的に緩和される。

一方、車両の前突時に、衝撃力が上記アーム材に対しその前方から与えられて、上記衝撃力に基づくモーメントが、上記アーム材の基部、およびこの基部と互いに結合されている上記サイドメンバの部分に対し与えられるときには、上記アーム材の基部における後端部と車体の幅方向で対向する上記横向きビードに対し上記モーメントによる外力が与えられ、この際、この外力に対抗する反力が上記横向きビードに生じる。この場合、上記反力は、上記横向きビードが大きい剛性を有するその長手方向に向かうものであることから、上記反力は上記モーメントに対し強固に対抗する。

よって、上記モーメントにより上記サイドメンバの部分が単に屈曲することは防止される。この結果、上記衝撃力により、上記サイドメンバは上記部分を含んでその長手方向に収縮するよう塑性変形しがちとなることから、上記衝撃力に基づくエネルギーは効果的に吸収され、これにより、上記衝撃力は効果的に緩和される。

また、上記した車両の前突時における衝撃力の効果的な緩和という効果は、車両の前突時に上記アーム材と力学的に関連するサイドメンバの部分に横向きビードを形成することにより達成されるのであって、サイドメンバの前部の板厚を大きくしたり、別途補強材を設けたりしないで足りる。よって、上記効果を達成するようにした場合でも、車体の質量が過大になったり車体の構成が複雑になったりすることを回避できることから、車体の生産性が良好に維持される。

車体フレームの前部斜視図である。車両の簡略側面図である。車両の簡略平面図である。

本発明の車両の車体フレーム構造に関し、車両の前突時に、その衝撃力が効果的に緩和されるようにし、かつ、このようにした場合でも、車体の生産性が良好に維持されるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。

即ち、車両の車体フレーム構造は、車体の前後方向に長く延び、その少なくとも前部が前後方向かつ車体の幅方向に延びる平坦板を有するサイドメンバと、このサイドメンバの前部から車体の外側方に向かって突設されるアーム材とを備える。上記アーム材の基部の車体の前後方向における後端部近傍の上記平坦板の部分に、車体の幅方向に延びる横向きビードが形成される。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図において、符号１は、キャブオーバ型軽トラックの自動車で例示される車両で、矢印Ｆｒは、この車両１の進行方向の前方を示している。また、下記する左右とは、上記前方に向かっての車両１の車体２の幅方向をいうものとする。

上記車体２は、その下端部側を構成して車体２の前後方向に長く延び、この車体２の骨格部材とされる板金製車体フレーム３と、車体２の前上部側を構成し、内部が車室４とされて上記車体フレーム３の前部に支持される運転台５と、車体２の後上部側を構成して上記車体フレーム３の後部側に支持される荷台６と、上記車体フレーム３に支持されて車体２を走行路面７上に支持する前、後車輪８，８とを備えている。

上記車体フレーム３は、車体２の幅方向で互いに離れて位置し、それぞれ車体２の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１２，１２と、車体２の幅方向に延び、上記左右サイドメンバ１２，１２の前端部から少し後方に位置してこれら左右サイドメンバ１２，１２の各前部を互いに結合させる前クロスメンバ１３と、車体２の幅方向に延び、上記左右サイドメンバ１２，１２の各後部を互いに結合させる後クロスメンバ１４と、上記左右サイドメンバ１２，１２の各前部からそれぞれ車体２の外側方に向かって突設されるアーム材１５とを備えている。

上記車体フレーム３は、車体２の幅方向の中央部を通る車体中心線１６を基準として左右対称形とされる。そこで、以下、上記車体フレーム３の右側部につき詳しく説明し、車体フレーム３の左側部については説明を省略する。

上記サイドメンバ１２は、このサイドメンバ１２の主体をなすサイドメンバ本体１９と、このサイドメンバ本体１９の前端部の開口を閉じ、このサイドメンバ本体１９の前端部にスポット溶接により結合される閉じ板２０と、上記サイドメンバ本体１９の前端部から少し後方に位置して車体２の前後方向に延び、このサイドメンバ本体１９の上端部を補強するようこのサイドメンバ本体１９の上端部に結合されるバルクヘッド２１とを有している。

上記サイドメンバ本体１９は、その長手方向の各部断面が倒立ハット形状をなしている。このサイドメンバ本体１９は、車体２の幅方向で互いに少し離れて対面する左右側面板２４，２４と、上記サイドメンバ本体１９の底面板を構成し、車体２の前後方向かつ車体２の幅方向に延びて上記左右側面板２４，２４の各下端縁部を互いに一体的に結合する平坦板２５と、上記左右側面板２４，２４の各上端縁部にそれぞれ一体的に形成される左右外向きフランジ２６，２６とを有している。

上記バルクヘッド２１は、その長手方向の各部断面が偏平なＵ字形状をなしている。このバルクヘッド２１は、車体２の幅方向で互いに少し離れて対面する左右側面板２９，２９と、上記バルクヘッド２１の底面板を構成し、車体２の前後方向かつ車体２の幅方向に延びて上記左右側面板２９，２９の各下端縁部を一体的に結合する平坦板３０とを有している。そして、上記バルクヘッド２１の各側面板２９が、上記サイドメンバ本体１９の各側面板２４の上端部に、スポット溶接により面接合される。

上記前クロスメンバ１３とアーム材１５とは、それぞれ長手方向の各部断面が倒立ハット形状をなしている。これら前クロスメンバ１３とアーム材１５とは、それぞれ車体２の幅方向で互いに少し離れて対面する前、後面板３３，３４と、これら前、後面板３３，３４の各下端縁部を互いに一体的に結合する底面板３５と、上記前、後面板３３，３４の各上端縁部にそれぞれ一体的に形成される前、後外向きフランジ３６，３６とを有している。

上記アーム材１５は、その突出端部１５ａ側から基部１５ｂ側に向かうに従い、車体２の前後方向における幅寸法が漸増するよう形成されている。また、上記サイドメンバ１２のバルクヘッド２１の長手方向の中途部、上記前クロスメンバ１３の後面板３４、およびアーム材１５の基部１５ｂにおける後面板３４は、車体２の前後方向で互いにほぼ同じところに位置している。

車体２の前記運転台５は、この運転台５内部の車室４の側面を形成する側壁３９と、この側壁３９に形成され、車室４の内外を連通させるドア開口４０と、このドア開口４０を運転台５の外部側から開閉可能に閉じるサイドドア４１とを有している。上記ドア開口４０の前部開口縁部は、上記側壁３９の前端縁部を構成するフロントピラー４２により形成される。このフロントピラー４２は上記運転台５の骨格部材をなし、上記フロントピラー４２の下端部は、上記車体フレーム３のアーム材１５の突出端部１５ａに結合されて強固に支持される。

上記前クロスメンバ１３とアーム材１５とよりも前側に位置する上記サイドメンバ１２のサイドメンバ本体１９の前端部において、このサイドメンバ本体１９の各側面板２４に、それぞれ縦方向に延びる前後一対（複数本）の前部縦向きビード４５，４５が形成される。また、上記サイドメンバ本体１９の前端部の平坦板２５に、車体２の幅方向に延びる前後一対（複数本）の前部横向きビード４６，４６が形成される。

上記アーム材１５の基部１５ｂの車体２の前後方向における後端部は、このアーム材１５の基部１５ｂにおける上記後面板３４と後側の外向きフランジ３６とにより構成される。上記基部１５ｂにおける後端部の車体２の前後方向での近傍で、上記サイドメンバ１２のサイドメンバ本体１９の平坦板２５の部分と、上記サイドメンバ１２のバルクヘッド２１の平坦板３０の部分とに、それぞれ車体２の幅方向に延びる前後一対（複数本）の横向きビード４８，４８が形成される。

具体的には、車体２の平面視（図３）で、上記アーム材１５の基部１５ｂの後端部を通り車体２の幅方向に延びる仮想線５０が中心となるよう、この仮想線５０に対し上記両横向きビード４８，４８は前後に振り分け配置される。なお、これら横向きビード４８，４８は、上記各平坦板２５，３０のうち、いずれか一方の平坦板にのみ形成してもよい。

そして、車両１の前突時に、衝撃力Ｆ１が上記サイドメンバ１２のサイドメンバ本体１９の前端部に対しその前方から与えられた場合（正突の場合）には、上記サイドメンバ１２のサイドメンバ本体１９の前端部に形成された各前部縦向きビード４５と前部横向きビード４６とは、それぞれその長手方向に交差する方向から衝撃力Ｆ１を与えられることとなる。ここで、このような方向からの衝撃力Ｆ１に対しては上記各ビード４５，４６の剛性は低いため、上記衝撃力Ｆ１により、上記サイドメンバ本体１９の前端部はその長手方向に容易に収縮するよう塑性変形する。よって、上記衝撃力Ｆ１に基づくエネルギーが効果的に吸収され、これにより、上記衝撃力Ｆ１が効果的に緩和される。

また、上記衝撃力Ｆ１が大きい場合、この衝撃力Ｆ１は上記サイドメンバ１２の前端部から少し後方に形成された上記各後部横向きビード４８にも与えられる。この場合、上記各後部横向きビード４８は、それぞれその長手方向に交差する方向から衝撃力Ｆ１が与えられることとなる。ここで、このような方向からの衝撃力Ｆ１に対しては上記各横向きビード４８の剛性は低いため、上記衝撃力Ｆ１により、上記サイドメンバ１２の前部はその長手方向に容易に収縮するよう塑性変形する。よって、上記衝撃力Ｆ１に基づくエネルギーが更に効果的に吸収され、これにより、上記衝撃力Ｆ１が更に効果的に緩和される。

一方、車両１の前突時に、衝撃力Ｆ２が上記車体フレーム３のアーム材１５に対しその前方から与えられた場合（オフセット前突の場合）には、上記衝撃力Ｆ２に基づくモーメントＭが、上記アーム材１５の基部１５ｂ、およびこの基部１５ｂと互いに結合されている上記サイドメンバ１２の前部における部分１２ａに対し与えられる。すると、上記モーメントＭにより、上記サイドメンバ１２の部分１２ａに応力集中が生じて、このサイドメンバ１２の部分１２ａが単に屈曲すると共に、上記アーム材１５がその基部１５ｂを中心として車体２の内側方に向かって回動変位するおそれを生じる（図３中一点鎖線）。

そして、上記の場合には、上記衝撃力Ｆ２に基づくエネルギーの吸収が不十分となって、上記衝撃力Ｆ２は十分には緩和されず、また、上記アーム材１５と、このアーム材１５に支持された車体２の運転台５のフロントピラー４２とが車室４側に回動変位して乗員に接近するという不都合を生じる。

しかし、車両１の前突時に、その衝撃力Ｆ２が上記車体フレーム３のアーム材１５に対しその前方から与えられて、上記衝撃力Ｆ２に基づくモーメントＭが、上記アーム材１５の基部１５ｂ、およびこの基部１５ｂと互いに結合されている上記サイドメンバ１２の部分１２ａに対し与えられるときには、上記アーム材１５の基部１５ｂにおける後端部と車体２の幅方向で対向する上記横向きビード４８に対し上記モーメントＭによる外力が与えられ、この際、この外力に対抗する反力が上記横向きビード４８に生じる。この場合、上記反力の作用線は上記仮想線５０上に位置するため、この仮想線５０が中心となるよう振り分けられた上記両横向きビード４８，４８の間の中央部に上記反力の作用線が位置することとなる。しかも、上記反力は、上記各横向きビード４８，４８が大きい剛性を有するその長手方向に向かうものであることから、上記反力は上記モーメントＭに対し強固に対抗する。

よって、上記モーメントＭにより上記サイドメンバ１２の部分１２ａが単に屈曲することは防止されると共に、上記アーム材１５がその基部１５ｂを中心として車体２の内側方に向かって回動変位することも防止される。この結果、上記衝撃力Ｆ２により、上記サイドメンバ１２は上記部分１２ａを含んでその長手方向に収縮するよう塑性変形しがちとなることから、上記衝撃力Ｆ２に基づくエネルギーは効果的に吸収され、これにより、上記衝撃力Ｆ２は効果的に緩和される。また、上記アーム材１５と共に車体２の運転台５のフロントピラー４２が車室４側に向かって回動変位して、乗員に接近するということも防止される。

また、上記した車両１の前突時における衝撃力Ｆ１，Ｆ２の効果的な緩和や乗員の保護という効果は、車両１の前突時に上記アーム材１５と力学的に関連するサイドメンバ１２の部分１２ａに横向きビード４８を形成することにより達成されるのであって、サイドメンバ１２の前部の板厚を大きくしたり、別途補強材を設けたりしないで足りる。よって、上記効果を達成するようにした場合でも、車体２の質量が過大になったり、車体２の構成が複雑になったりすることを回避できることから、車体２の生産性が良好に維持される。

１車両
２車体
３車体フレーム
４車室
５運転台
１２サイドメンバ
１２ａ部分
１３前クロスメンバ
１４後クロスメンバ
１５アーム材
１５ａ突出端部
１５ｂ基部
１６車体中心線
１９サイドメンバ本体
２０閉じ板
２１バルクヘッド
２４側面板
２５平坦板
２６外向きフランジ
２９側面板
３０平坦板
３３前面板
３４後面板
３５底面板
３６外向きフランジ
３９側壁
４０ドア開口
４１サイドドア
４２フロントピラー
４５前部縦向きビード
４６前部横向きビード
４８横向きビード
５０仮想線
Ｆ１，Ｆ２衝撃力
Ｍモーメント

Claims

車体の前後方向に長く延び、その少なくとも前部が前後方向かつ車体の幅方向に延びる平坦板を有するサイドメンバと、このサイドメンバの前部から車体の外側方に向かって突設されるアーム材とを備えた車両の車体フレーム構造において、
上記アーム材の基部の車体の前後方向における後端部近傍の上記平坦板の部分に、車体の幅方向に延びる横向きビードを形成したことを特徴とする車両の車体フレーム構造。