JP6020116B2 - 車両フレーム用の単位フレーム、フレーム構造体、および車両フレーム - Google Patents

Description

本発明は、車両フレーム用の単位フレーム、フレーム構造体、および車両フレームにかかり、特に、間隔をあけて配置した複数の長尺筒状部材を有する車両フレーム用の単位フレーム、および前記車両フレーム用の単位フレームを前記長尺筒状部材の軸方向に繋ぎ合わせたフレーム構造体、および骨格フレームの形態を変化させることのできる車両フレームに関する。

自動車のフレーム構造において、円筒パイプを軸方向に例えば５本束ねた構造によって、衝突時の衝撃エネルギーを吸収させるクラッシュボックス構造を構成することが提案されている（特許文献１、２、３）。

また、車体長手方向に沿って伸長する略平行に配置された一対のサイドレールと、この一対のサイドレールに両端部が夫々接続されるクロスメンバと、側面が前記一対のサイドレールに接合されていると共に、１又は２以上の環状の接続部材と、を有する車両用フレームがある（特許文献４）。

ところで、車両の骨格フレーム構造としては、主にプレス品の組み合わせで作られたホワイトボディが一般的であるが、ホワイトボディは、製造時の形態からの変更が極めて困難である。

そこで、製造時の形態からの変向が可能な車両フレーム構造が種々検討された。このような骨格フレームを有する車両として、前後に切断した車体の各開口部に伸縮可能な筒体を着脱可能に取り付けるとともに、少なくとも上記前後の車体を結合した状態のもとで該車体の一部に係止することのできる摺動可能な結合杆を介して前後の車体を連設した伸縮自在な自動車がある（特許文献５）。

また車体の外側面、車床部分、扉部分、ボディの前方および後方部分、天井部分に伸縮部材を設け、これらの伸縮部材を外方に伸長して車内の空間を拡張することができるようにした車両がある（特許文献６）。

更に、２分割以上に分割し、分割部をジョイントで連結したフレームを一体として車両などの車体に使用する車両フレーム構造がある（特許文献７）

加えて、フロントサイドメンバとパワーユニットと、パワーユニットを支持するエンジンマウントと、から構成され、フロントサイドメンバが車体側部左右に配置され、車両前後方向に延びており、サイドメンバの前端部にクロスメンバが配置されている前部車体構造において、クロスメンバの長さを可変とすることにより、車両が衝突荷重を受けたときにエンジンマウント付近に発生するモーメントを低減し、衝突時のフロントサイドメンバの曲折を防止する前部車体構造がある（特許文献８）。

特開２００９−２０２６３０号公報 特開２００９−２１４８２１号公報 特開２００９−２２７１１３号公報 特開２０１１−１７８３４７号公報 実開昭６２−７００６０号公報 特開平１１−７８９７２号公報 ＷＯ２００４／０７１８５０号明細書 特開２０００−０６２６４１号公報

しかしながら、円筒パイプを複数本軸方向に束ねた構造体においては、ある所定の箇所において必要とされる強度に応じて柔軟に設計変更することが困難である。
また、前記構造体において、円筒パイプの軸線と交差する方向に延在するボルトで円筒パイプ同士を結合する構造体は、円筒パイプを溶接接合する構造体と比較して生産効率が悪いという問題がある。

一方、一対のサイドレールと両端でこの一対のサイドレールを接続するクロスメンバとを有する車台フレームの軸方向に環状の接続部材を配置した車体フレームにおいては、この接続部材の存在によって燃料タンクやシャシ部品等の配置の自由度が低下する可能性がある。

また、製造時の形態からの変向が可能な車両フレーム構造として検討された車両フレーム構造にも種々の問題がある。たとえば、特許文献５の自動車においては、骨格フレーム構造を切断することにより、車体の伸縮自在としているから、骨格フレーム構造を切断することで生じる強度低下を保証する手立てが必要である。

特許文献６の車両においては、骨格フレーム自体が伸縮するわけではないから、車体サイズの変化量には限界がある。

特許文献７に記載の車両フレーム構造においては、車両設計に応じて異なるフレームを採用することは可能であるが、ユーザが使用状況に応じて骨格フレーム構造を変化させることは極めて困難である。

特許文献８の前部車体構造は、衝突荷重を逃がしてエンジンマウントやフロントサイドメンバの損傷を低減することを目的としており、ユーザが自由に形態を変更できる車体構造を提供するものではない。

本発明は、ある所定の箇所において求められる強度や車両そのものの用途に応じて設計変更や形態変化が容易にできるとともに、燃料タンクやシャシ部品等の配置の自由度が低下を抑えることができる車両フレーム用の単位フレーム、フレーム構造体、および車両フレームを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、複数の長尺筒状部材と、前記長尺筒状部材とは別部材で形成され、前記長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持する保持手段と、を備え、前記長尺筒状部材は軸方向に分割され、分割された一方の長尺筒状部材の一端側と他方の長尺筒状部材の一端側に、前記分割された一方の長尺筒状部材と前記分割された他方の長尺筒状部材との軸方向の間隔が変更可能な挿入部材が挿入され、前記分割された一方の長尺筒状部材と前記挿入部材とが固定されると共に、前記分割された他方の長尺筒状部材と前記挿入部材とが固定されている、車両フレーム用の単位フレームに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、長尺筒状部材の外径、肉厚、および材質を変更することによって強度を変化させることができるから、求められる強度に応じた柔軟な設計変更が可能になる。また、燃料タンクやシャシ部品等の配置の自由度の低下が抑えられる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記保持手段が、前記長尺筒状部材が固定される保持部材であるものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、保持手段として、長尺筒状部材が固定される保持部材を用いているから、全体として強固な構造体となる。

本発明の第３の態様は、第２の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、長尺筒状部材が保持部材の外側に配置されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、長尺筒状部材が保持部材の外側に配置されているから、長尺筒状部材が保持部材の内側に配置されている車両フレーム用の単位フレームと比較して、保持部材への長尺筒状部材の取付けや、長尺筒状部材の長さおよび外径の変更が容易である。

本発明の第４の態様は、第２または第３の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、保持部材に前記長尺筒状部材を保持するための凹部が形成されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、長尺筒状部材は保持部材の凹部で保持されるから、保持部材に凹部が形成されていない場合と比較して長尺筒状部材の保持部材に対する位置決めが容易であり、また保持部材による長尺筒状部材の保持がより確実である。

本発明の第５の態様は、第２〜第４の何れかの態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記保持部材は、前記長尺筒状部材の長さ方向に離間して複数配置されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、保持部材が長尺筒状部材の全長に亘って延在する形態の車両フレーム用の単位フレームと比較して軽量化が図れる。

本発明の第６の態様は、第２〜第５の何れかの態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記保持部材が中空筒状であって前記長尺筒状部材の全長に亘って延在すると共に、前記長尺筒状部材が前記保持部材よりも高引張強度の材質で形成されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、保持部材は、長尺筒状部材の全長に亘って延在する中空筒状とされているから、基本的強度を保持部材に持たせることができる。一方、長尺筒状部材を保持部材よりも高引張強度の材質で形成することにより、保持部材だけでは強度が不足する場合に、不足分の強度を長尺筒状部材に負担させることができる。また、長尺筒状部材の板厚を保持部材よりも薄くできるから、保持部材と長尺筒状部材とを同一の材質で形成したフレーム構造体と比較して軽量である。

本発明の第７の態様は、第６の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記保持部材を長手方向に沿って複数の区画に区分する隔壁を有するものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、保持部材に隔壁が設けられているため、隔壁がない場合と比較して保持部材の座屈強度が高まる。したがって、車両フレーム用の単位フレーム全体として要求される座屈強度が同一であれば保持部材の肉厚を薄くできるから、車両フレーム用の単位フレームの軽量化を図ることができる。

本発明の第８の態様は、第２〜第７の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記長尺筒状部材を前記保持部材における所定の位置に固定する固定部材を備えるものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、長尺筒状部材は、固定部材によって保持部材に固定されるから、長尺筒状部材を保持部材に溶接する必要がなくなる。したがって、長尺筒状部材への熱影響を回避できる。

本発明の第９の態様は、第２〜第５の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記保持部材がプレート状であって、前記長尺筒状部材が前記保持部材の外周に固定されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、保持部材は、プレート状であるから、適宜の板材を所定の平面形状に切り抜いて形成できる。したがって、特に保持部材が複雑な平面形状を有している場合には、保持部材が筒状である場合と比較して保持部材の形成が容易である。

本発明の第１０の態様は、第２〜第９の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記長尺筒状部材は少なくとも１箇所で分割され、分割部に異なる長さの前記挿入部材を挿入することにより、前記分割された一方の長尺筒状部材と前記分割された他方の長尺筒状部材との軸方向の寸法が変更可能とされ、前記長尺筒状部材と前記挿入部材とは固定されているものに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、長尺筒状部材を伸縮させることにより、車両フレーム用の単位フレーム全体を伸縮できるから、構成部材の寸法を可変とすることにより、車両の形態を変化させる車両フレームに好適に使用できる。

本発明の第１１の形態は、複数の長尺筒状部材と、一方の側に、第１の長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持すると共に、他方の側に第２の長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持する保持手段と、を備え、前記保持手段は、前記第１の長尺筒状部材の端部に形成された第１の屈曲部と、前記第２の長尺筒状部材の端部に形成された第２の屈曲部とを、前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部の軸線周りに回転可能に支持する回転保持手段である車両フレーム用の単位フレームに関する。

前記車両フレーム用の単位フレームにおいては、回転保持手段に対して長尺筒状部材を回転させることにより、形態を変化させることができる。

本発明の第１２の態様は、第１１の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、前記回転保持手段として、前記第１の長尺筒状部材、及び前記第２の長尺筒状部材を、前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部の前記軸線周りに回転させる回転手段を備える回転保持装置を用いたものに関する。

本発明の第１３の態様は、第１１の態様の車両フレーム用の単位フレームにおいて、回転保持手段として、回転手段を有しない回転保持部材を用いたものに関する。

第１２の態様の車両フレーム用の単位フレームと第１３の態様の車両フレーム用の単位フレームとを交互に組み合わせることにより、長尺筒状部材がジグザグ状に屈曲した形態と、ほぼ一直線上に伸長した形態と、の間で形態を変化支えることのできる車両フレーム用の単位フレームが提供される。

本発明の第１４の態様は、第１〜第１３の何れかの態様の複数の車両フレーム用の単位フレームと、前記車両フレーム用の単位フレームの備える長尺筒状部材の軸方向に前記車両フレーム用の単位フレームを繋ぎ合わせる接続部材と、を備えるフレーム構造体に関する。

前記フレーム構造体においては、接続部材によって車両フレーム用の単位フレームを軸方向に連結することにより、種々の長さの部材を構成できる。

本発明の第１５の形態は、構成部材として、車両の両側縁に沿って延在する１対のサイドメンバと、前記１対のサイドメンバを結合する車両幅方向の部材である少なくとも１つのクロスメンバと、端部において前記サイドメンバに固定され、前記車両の屋根を下方から支持するＡピラー、Ｂピラー、およびＣピラーと、を備え、
前記サイドメンバ、前記クロスメンバ、および前記Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラーの少なくとも１つの構成部材が、請求項１〜１３に記載の車両フレーム用の単位フレームまたは請求項１４に記載のフレーム構造体から構成されている車両フレームに関する。

前記態様の車両フレームにおいては、構成部材の少なくとも一部を前記車両フレーム用の単位フレームまたはフレーム構造体で構成することにより、ある所定の箇所において求められる強度や車両そのものの用途に応じて設計変更や形態変化が容易にできるとともに、燃料タンクやシャシ部品等の配置の自由度が低下を抑えることができる。

前記車両フレームにおいては、伸縮可能とされた構成部材を伸縮させることにより、車両の幅や長さ、ホイールベース、および形態を変化させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ある所定の箇所において求められる強度に応じて設計変更が容易にできる上に、燃料タンクやシャシ部品等の配置の自由度の低下を抑えられる車両フレーム用の単位フレームおよびフレーム構造体、並びに必要に応じて形態を変化させることのできる車両フレームが提供される。

図１は、参考例１に係る単位フレームの構成を示す斜視図である。 図２は、参考例１に係る単位フレームにおいて、パイプ部材を保持部材に固定するのに短冊状板材を用いた例を示す斜視図である。 図３は、参考例１に係る単位フレームにおいて、パイプ部材を保持部材に固定するのにバンド状部材を用いた例を示す斜視図である。 図４は、参考例２に係る単位フレームの構成を示す斜視図である。 図５は、参考例２に係る単位フレームにおいて、パイプ部材を保持部材に固定するのに短冊状板材を用いた例を示す斜視図である。 図６は、参考例３に係る単位フレームの構成を示す斜視図であり、図６（Ａ）は保持部材に隔壁を設けていない例を、図６（Ｂ）は保持部材に隔壁を設けた例を示す。 図７は、参考例３に係る単位フレームにおいて、パイプ部材を保持部材に固定するのに短冊状板材を用いた例を示す斜視図であり、図７（Ａ）は保持部材に隔壁を設けていない例を、図７（Ｂ）は保持部材に隔壁を設けた例を示す。 図８は、参考例４に係る単位フレームの構成を示す斜視図であり、図６（Ａ）は保持部材に端板を設けていない例を、図６（Ｂ）は保持部材の一方又は両方の端部に端板を設けた例を示す。 図９は、参考例４に係る単位フレームにおいて、パイプ部材を保持部材に固定するのに短冊状板材を用いた例を示す斜視図であり、図７（Ａ）は保持部材に隔壁を設けていない例を、図７（Ｂ）は保持部材に隔壁を設けた例を示す。 図１０は、参考例５に係る単位フレームの構成を示す斜視図である。 図１１は、参考例６に係る単位フレームの構成を示す斜視図である。 図１２は、参考例７に係るフレーム構造体の構成を示す斜視図であり、図１２（Ａ）はフレーム構造体を分解したところを、図１２（Ｂ）はフレーム構造体の全体的な構成を示す斜視図である。 図１３は、参考例８に係る車両フレームの構成の概略を示す斜視図であり、図１３（Ａ）は車両フレームの全体的構成を、図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）に示す車両フレームにおけるＢピラーを示す拡大図である。 図１４は、参考例９に係る車両フレームの構成の概略を示す斜視図である。 図１５は、参考例９に係る車両フレームにおいて、単一のパイプ部材から構成された構成部材における伸縮部の構成の一例を示す概略図である。 図１６は、前記車両フレームにおいて、単一のパイプ部材から構成された構成部材における伸縮部の構成の別の例を示す概略図である。 図１７は、実施形態１に係る車両フレームを示す斜視図である。 図１８は、前記車両フレームにおいて、参考例２に係る単位フレームから構成された構成部材における伸縮部の構成の別の例を示す斜視図である。 図１９は、実施形態２に係る単位フレームの構成を示す斜視図であって、前記単位フレームがジグザグ状に屈曲した状態を示す。 図２０は、図１９に示す単位フレームが伸長した状態を示す斜視図である。 図２１は、図１９に示す単位フレームの一端に設けられた回転保持装置の構成を示す斜視図である。 図２２は、図１９に示す単位フレームの中央部に設けられた回転保持装置の構成を示す斜視図である。 図２３は、図１９に示す単位フレームにおいて、図２１に示す回転保持装置と図２２に示す回転保持装置との間に位置する回転保持部材の構成を示す斜視図である。 図２４は、図１９に示す単位フレームの他端に設けられた回転保持部材の構成を示す斜視図である。 図２５は、実施形態２に係る単位フレームが図１９の屈曲状態から図２０の伸長状態に移行するところを示し、図２５（Ａ）は前記屈曲状態にある単位フレームの斜視図であり、図２５（Ｂ）は、前記屈曲状態にある単位フレームを他端側から見た断面図である。 図２６は、実施形態２に係る単位フレームが図１９の屈曲状態から図２０の伸長状態に移行する途中の状態を示し、図２６（Ａ）は前記途中の状態にある単位フレームの斜視図であり、図２６（Ｂ）は、前記途中の状態にある単位フレームを他端側から見た断面図である。 図２７は、実施形態２に係る単位フレームが伸長状態に移行し終わった状態を示し、図２７（Ａ）は伸長状態への移行が終了した単位フレームの斜視図であり、図２７（Ｂ）は、前記単位フレームを他端側から見た断面図である。 図２８は、実施形態２の単位フレームを２個組み合わせたフレーム構造体の例を示す側面図である。 図２９は、図２８に示すフレーム構造体において単位フレームを接続する接続部材の構成を示す斜視図である。 図３０は、図２８のフレーム構造体を図１４に示す車両フレームのＣピラーに適用した例を示す概略図である。

１．参考例１
以下、参考例１に係る単位フレームの一例について図面を用いて説明する。
図１に示すように、参考例１の単位フレーム１は、長尺筒状部材の一例としての３本のパイプ部材２２と、パイプ部材２２をその円周方向に沿って等間隔に、且つ互いに平行に保持する保持部材２４と、を備える。

図１に示すように、保持部材２４は、パイプ部材２２の全長に亘ってパイプ部材２２を保持すると共に、直径が同一の円筒であるパイプ部材２５を円周方向に沿って１２０度の間隔で３本束ねた構成とされている。パイプ部材２５同士の接合は、レーザ溶接やアーク溶接等の溶接や鑞付け等により可能であるが、溶接や鑞付けには限定されず、例えば接着や、ボルトなどの締結具による機械的固定も可能である。なお、パイプ部材２５同士を溶接で接合する場合は、パイプ部材２５の全長に亘って線状に溶接してもよいが、点状に溶接すればパイプ部材２５への熱影響を低減できるから好ましい。

パイプ部材２５の材質には特に制限は無いが価格の点から汎用材が好ましい。このような汎用材としては、ＪＩＳ ＳＴＫ４００、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１３Ａ等の軟鋼や、Ａ５０５２合金、Ａ６０６１合金、Ａ６０６３合金等の汎用アルミニウム合金などがある。

図１に示すように、パイプ部材２２は、保持部材２４の隣接する２本のパイプ部材２５に全長に亘って当接するように固定されている。

パイプ部材２２の外径ｄは３０ｍｍ、肉厚ｔ＝１ｍｍであり、パイプ部材２５の外径Ｄは３０〜１５０ｍｍ、肉厚Ｔ＝１ｍｍである。

パイプ部材２５の外径Ｄは、パイプ部材２２の外径ｄ以上であるが、パイプ部材２２の外径ｄの５倍以下が好ましく、特に３倍以下が好ましい。パイプ部材２５の外径Ｄがパイプ部材２２の外径ｄよりも小さい場合、パイプ部材２５を３本束ねて構成される保持部材２４だけでは基本的構造を負担できない可能性がある故に好ましくない。一方、パイプ部材２５の外径Ｄがパイプ部材２２の外径ｄの５倍よりも大きな場合には、保持部材２４だけでは強度が不足する場合にパイプ部材２２に十分な強度を分担させることができない可能性がある。

但し、パイプ部材２２の外径ｄとパイプ部材２５の外径Ｄとの間に前記関係が成り立つ限り、第１パイプ部材２２の外径ｄは３０ｍｍには限定されず、パイプ部材２５の外径Ｄは３０〜１５０ｍｍには限定されない。具体的には、パイプ部材２２の外径ｄは１５〜５０ｍｍ程度が好ましく、２０〜４０ｍｍ程度が更に好ましく、２５〜３５ｍｍ程度が最も好ましい。パイプ部材２５の外径Ｄは、１５〜２５０ｍｍ程度が好ましく、２０〜２００ｍｍ程度が更に好ましく、２５〜１７５ｍｍ程度が最も好ましい。しかしながら、パイプ部材２２の外径およびパイプ部材２５の外径Ｄは、前記範囲には限定されず、単位フレーム１に要求される曲げ強度、曲げ剛性、および捻り剛性等に応じて適宜決定できる。

パイプ部材２２の肉厚およびパイプ部材２５の肉厚Ｔは、１ｍｍには限定されず、単位フレーム１に要求される曲げ強度、曲げ剛性、およびねじり剛性に応じて適宜決定できる。具体的には、パイプ部材２２の肉厚ｔおよびパイプ部材２５の肉厚Ｔは、０．５〜２ｍｍ程度が好ましく、０．５〜１．５ｍｍ程度が更に好ましい。なお、参考例１ではパイプ部材２２の肉厚ｔとパイプ部材２５の肉厚Ｔとは同一であるが、パイプ部材２２の材質によっては、パイプ部材２２の肉厚ｔをパイプ部材２５の肉厚Ｔよりも薄くすることができる。

パイプ部材２２は、パイプ部材２５よりも高引張強度の材質から形成される。具体的には、パイプ部材２５にＪＩＳ ＳＴＫ４００、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１３Ａ等の軟鋼を使用する場合には、パイプ部材２２には、５９０ＭＰａ級高張力鋼、９８０ＭＰａ級高張力鋼、１４７０ＭＰａ級高張力鋼等の各種高張力鋼を使用することが好ましい。一方、パイプ部材２５にＡ５０５２合金、Ａ６０６１合金、Ａ６０６３合金等の汎用アルミニウム合金を使用する場合には、パイプ部材２２にはＡ２０１４系、Ａ２０１７系、Ａ２０２４系、Ａ７００３系、Ａ７Ｎ０１系、Ａ７０４６系、Ａ７０７５系、Ａ７０５０系などの高強度構造用アルミニウム合金が使用できる。なお、パイプ部材２５として軟鋼を使用する場合、および汎用アルミニウム合金を使用する場合の何れにおいても、パイプ部材２２としてＣＦＲＰ管を使用できる。

以下、パイプ部材２２とパイプ部材２５との接合について説明する。
パイプ部材２２に高張力鋼を、パイプ部材２５に軟鋼を用いる場合、およびパイプ部材２２に高強度構造用アルミニウム合金を、パイプ部材２５に汎用アルミニウム合金を用いる場合は、パイプ部材２２とパイプ部材２５とを溶接又は接着で接合できる。パイプ部材２２とパイプ部材２５とを溶接で接合する場合は、パイプ部材２２の全長に亘って連続溶接してもよいし、点溶接してもよい。パイプ部材２２とパイプ部材２５との溶接にはレーザ溶接やアーク溶接等を使用できる。尚、パイプ部材２２としてＣＦＲＰ管を用いる場合は、パイプ部材２５に軟鋼を用いる場合、およびパイプ部材２５に汎用アルミニウム合金を用いる場合の何れにおいても、パイプ部材２２とパイプ部材２５との接合は接着が好ましい。

パイプ部材２２において溶接による材質の熱劣化を特に避ける必要がある場合、およびパイプ部材２２としてＣＦＲＰ管のように溶接による接合が不適切な管材を用いる場合には、図２に示すように、固定部材の一例としての短冊状板材２６を用いてパイプ部材２２をパイプ部材２５に固定できる。

短冊状板材２６は、略Ｖ字型に屈曲され、中央部においてパイプ部材２２に当接するとともに、両端部においてパイプ部材２５に溶接されている。したがって、短冊状板材２６の材質は、パイプ部材２５に溶接可能な材質であれば、特に制限はない。したがって、パイプ部材２５が軟鋼製であるときは、短冊状板材２６も軟鋼製とすることができる。一方、パイプ部材２５が汎用アルミニウム合金製であるときは、短冊状板材２６も汎用アルミニウム合金製とすることができる。

パイプ部材２２は、短冊状板材２６によってパイプ部材２５に押圧された状態であってもよいが、パイプ部材２５に対してパイプ部材２２の位置が移動することが好ましくない場合には、パイプ部材２２を短冊状板材２６に固定することが好ましい。パイプ部材２２が高張力鋼又は高強度構造用アルミニウム合金からなるときは、パイプ部材２２を短冊状板材２６に固定する方法としては点溶接や接着が可能である。なお、パイプ部材２２としてＣＦＲＰ管を用いるときは、パイプ部材２２を短冊状板材２６に固定する方法としては接着が適当である。

また、パイプ部材２２をパイプ部材２５に固定するのに、固定部材として短冊状板材２６を用いる代わりに、図３に示すように単位フレーム１の周方向に沿って延在するバンド状部材２７を用いてもよい。

バンド状部材２７は、たとえば、隣接する２本のパイプ部材２５の間にパイプ部材２２を配置し、次いで炭素繊維と半硬化のマトリクス樹脂とからなる炭素繊維プレプリグ材からなるテープ状部材を、このテープ状部材の繊維方向に沿って所定の回数だけ張力を加えて巻回し、最後に所定の温度でマトリクス樹脂を硬化させることによって構成できる。

この形態のバンド状部材２７においては、テープ状部材は、パイプ部材２２およびパイプ部材２５に巻回する段階でパイプ部材２２およびパイプ部材２５に接着する。そして、テープ状部材を熱硬化させることにより、テープ状部材とパイプ部材２２およびパイプ部材２５との接着が強固になる。したがって、バンド状部材２７をパイプ部材２２およびパイプ部材２５に接着させるための接着操作が不要になる。

単位フレーム１においては、保持部材２４はパイプ部材２５を３本束ねた構造とされているから、基本的強度を保持部材２４に持たせることができる。一方、パイプ部材２２は、パイプ部材２５よりも高引張強度の材質で形成されているから、パイプ部材２５だけでは強度が不足する場合に、不足分の強度をパイプ部材２２に負担させることができる。

また、パイプ部材２５に、軟鋼や汎用アルミニウム合金等の安価で信頼性の高い材質を使用しているから、パイプ部材２５として規格品のパイプ部材を使用できる。したがって製造コストを削減できる。

更に、前述のようにパイプ部材２２には、パイプ部材２５よりも強度の高い材質を用いているから、パイプ部材２２はパイプ部材２５よりも板厚を薄くできる。したがって、軽量化が可能である。

加えて将来設計変更が必要になった場合においても、パイプ部材２５については外径、板厚、および材質を変更することなく、パイプ部材２２の設計変更のみによって要求強度の向上に容易に対応できる。

前述のように、単位フレーム１においては、保持部材２４はパイプ部材２５を３本束ねた構造とされており、パイプ部材２２は、保持部材２４における隣接する２本のパイプ部材２５に当接するように固定されている。したがって断面２次モーメントが高い構造となっているので曲げ剛性が高く、曲げ加重や圧縮加重による座屈に強い構造が得られる。

２．参考例２
以下、単位フレームの参考例２について図面を用いて説明する。図４以下において図１〜図３と同様の符号は、前記符号が図１〜図３において示すのと同様の構成要件を示す。

図４および図５に示すように、参考例１の単位フレーム２は、互いに間隔をあけて平行に配列された３本のパイプ部材２２と、パイプ部材２２の長さ方向に離間した状態で、３本のパイプ部材２２の内側に固定された３個の保持部材２８と、を備える。

パイプ部材２２については参考例１のところで述べたとおりである。

保持部材２８は、参考例１のフレーム構造１における保持部材２４と同様に、パイプ部材２５を１２０度間隔で３本束ねて固定した構成とされている。また、パイプ部材２５を束ねて保持部材２８とする手段、およびパイプ部材２５については、参考例１のところで述べたとおりである。しかしながら、保持部材２４とは異なり、パイプ部材２５の軸方向の長さはパイプ部材２２よりも短い。

図４に示すように、パイプ部材２２は、保持部材２８における隣接する２本のパイプ部材２５の間に溶接や接着等の方法によって直接固定してもよい。また、図５に示すように、短冊状板材２６を介して隣接する２本のパイプ部材２５の間に固定してもよい。パイプ部材２２をパイプ部材２５の間に接着や溶接で固定する手順、および短冊状板材２６については参考例１のところで述べたとおりである。

尚、図示されていないが、保持部材２８を構成する３本のパイプ部材２５の一端又は両端に端板を設ければ、端板がない場合と比較してパイプ部材２５の径方向に沿った圧縮強度が高くなるから好ましい。

参考例１の単位フレーム２においては、保持部材２８は、パイプ部材２２の全長に亘って設けられているのではなく、パイプ部材２２の長さ方向に離間して３個設けられている。言い換えれば単位フレーム２は所謂中抜き構造とされている。したがって、参考例１の単位フレームが有する特長に加え、更なる軽量化が可能であるという特長を有する。また、パイプ部材２２をパイプ部材２５に溶接する際の熱影響を参考例１の単位フレーム１と比較してより少なくすることができる。

３．参考例３
以下、単位フレームの参考例３について図面を用いて説明する。
図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７、および図７（Ｂ）に示すように、参考例３の単位フレーム３は、全体として角パイプ状の保持部材３０と、保持部材３０の４つの側壁面の夫々に保持されて互いに平行に延在する４本のパイプ部材２２と、を有する。なお、４本のパイプ部材２２のうち、図６および図７において手前側に位置するパイプ部材２２については二点鎖線で示されている。

保持部材３０の夫々の側壁面３１の幅方向中央部には、保持部材３０の長さ方向に延在するように形成された三角形状の断面を有する凹部３２が形成され、パイプ部材２２は凹部３２において保持される。

図６（Ｂ）に示すように、保持部材３０を長手方向に沿って複数の区画に区分する隔壁３３を保持部材３０に設けることができる。保持部材３０に隔壁３３を設けることにより、保持部材３０の曲げ剛性、捻り剛性、および座屈強度を高めることができる。

パイプ部材２２の外径ｄは、参考例１のところで述べたように３０ｍｍには限定されず、単位フレーム３に要求される曲げ強度、曲げ剛性、およびねじり剛性に応じて適宜決定できる。具体的には、パイプ部材２２の外径ｄは１５〜５０ｍｍ程度が好ましく、２０〜４０ｍｍ程度が更に好ましく、２５〜３５ｍｍ程度が最も好ましい。

保持部材３０の一辺の長さ、言い換えれば側壁面３１の短辺の長さｌは、ｄ≦ｌ≦５ｄの範囲が好ましく、特に、ｄ≦ｌ≦３ｄの範囲が好ましい。保持部材３０の一辺の長さｌについても、単位フレーム３に要求される強度、曲げ剛性、および捻り剛性に応じて適宜決定できる。具体的には、保持部材３０の一辺の長さｌは、１５〜２５０ｍｍ程度が好ましく、２０〜２００ｍｍ程度が更に好ましく、２５〜１７５ｍｍ程度が最も好ましい。

保持部材３０には、ＪＩＳ ＳＴＫ４００、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１３Ａ等の軟鋼、およびＡ５０５２合金、Ａ６０６１合金、Ａ６０６３合金等の汎用アルミニウム合金のように安価で加工性の良好な材質を使用できる。なお、保持部材３０に隔壁３３を設ける場合、隔壁３３にも保持部材３０と同様の材質を使用できる。

一方、パイプ部材２２には、保持部材３０よりも強度の高い材質が使用される。具体的には、保持部材３０に軟鋼を使用する場合には、パイプ部材２２には参考例１で述べた高張力鋼が使用され、保持部材３０に汎用アルミニウム合金を使用する場合には、パイプ部材２２には参考例１で述べた高強度構造用アルミニウム合金が使用される。なお、保持部材３０に軟鋼および汎用アルミニウム合金を使用する場合の何れにおいても、パイプ部材２２にはＣＦＲＰ管を使用できる。

パイプ部材２２と保持部材３０との接合については以下の通りである。
パイプ部材２２に高張力鋼を、保持部材３０に軟鋼を用いる場合、およびパイプ部材２２に高強度構造用アルミニウム合金を、保持部材３０に汎用アルミニウム合金を用いる場合は、パイプ部材２２と保持部材３０とを溶接又は接着で接合できる。パイプ部材２２と保持部材３０とを溶接で接合する場合は、パイプ部材２２の全長に亘って連続溶接してもよいし、点溶接してもよい。パイプ部材２２と保持部材３０との溶接にはレーザ溶接やアーク溶接等を使用できる。尚、パイプ部材２２としてＣＦＲＰ管を用いる場合は、保持部材３０に軟鋼を用いる場合、および保持部材３０に汎用アルミニウム合金を用いる場合の何れにおいても、パイプ部材２２と保
持部材３０との接合は接着が好ましい。

パイプ部材２２において溶接による材質の熱劣化を特に避ける必要がある場合、およびパイプ部材２２としてＣＦＲＰ管のように溶接による接合が不適切な管材を用いる場合には、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、短冊状板材２６を用いてパイプ部材２２を保持部材３０に固定できる。短冊状板材２６については参考例１で説明したとおりである。

単位フレーム３においては、基本的強度を保持部材３０に持たせ、保持部材３０だけでは強度が不足する場合に、不足分の強度をパイプ部材２２に負担させることができる。

また、保持部材３０は、軟鋼や汎用アルミニウム合金等の安価で信頼性の高い材質を使用し、プレス成形や押出成形で製造できるから、製造コストを削減できる。

更に、前述のようにパイプ部材２２には、保持部材３０よりも強度の高い材質を用いているから、パイプ部材２２は保持部材３０よりも板厚を薄くできる。したがって、軽量化が可能である。

加えて将来設計変更が必要になった場合においても、保持部材３０については外径、板厚、および材質を変更することなく、パイプ部材２２の設計変更のみによって強度向上に容易に対応できる。

更に加えて、保持部材３０に隔壁３３を設けることにより、隔壁３３を設けない場合と比較して曲げ強度、曲げ剛性、および捻り剛性のより高い単位フレームが得られる。

４．参考例４
以下、単位フレームの参考例４について図面を用いて説明する。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）、および図９（Ｂ）に示すように、参考例４の単位フレーム４は、互いに平行に配列された４本のパイプ部材２２と、４本のパイプ部材２２の長さ方向に離間した状態で内側から保持する３個の保持部材３４と、を備える。尚、４本のパイプ部材２２のうち、図８および図９において手前側に位置するパイプ部材２２については二点鎖線で示されている。

パイプ部材２２の材質、外径、肉厚については参考例１のところで述べたとおりである。

図８および図９に示すように、保持部材３４は、パイプ部材２２の両端部と中央部とに合計３個配置されている。保持部材３４は、参考例３の保持部材３０と同様に、全体として各パイプ状であり、保持部材３４の各側壁面３５には、パイプ部材２２を保持するための三角形状の凹部３６が形成されている。保持部材３４の軸方向の長さはパイプ部材２２よりも短い。なお、保持部材３４の一辺の長さｌについては参考例３における保持部材３０と同様である。

保持部材３４の材質としては、参考例３の保持部材３０と同様、軟鋼および汎用アルミニウム合金を挙げることができる。保持部材３４の材質が軟鋼である場合には、パイプ部材２２の材質は高張力鋼が好ましく、保持部材３４の材質が汎用アルミニウム合金である場合には、パイプ部材２２の材質は高強度構造用アルミニウム合金であることが好ましい。なお、保持部材３４が軟鋼および汎用アルミニウム合金の何れの場合においても、パイプ部材２２にＣＦＲＰ管を用いることができる。

図８（Ｂ）は、保持部材３４に端板３７を設けた例である。図８（Ｂ）に示す例では、３個の保持部材３４のうち、パイプ部材２２の両端部を保持する保持部材３４においては、パイプ部材２２の中央部を保持する保持部材３４に相対する側の端面に端板３７が設けられ、パイプ部材２２の中央部を保持する保持部材３４においては両側の端面に端板３７が設けられている。端板３７の平面形状は保持部材３４の断面形状と実質的に同一である。保持部材３４に端板３７を設けることにより、端板３７がない場合と比較して保持部材３４におけるパイプ部材２２の径方向に沿った圧縮強度、および捻り剛性が高くなるから好ましい。なお、保持部材３４と端板３７の材質は同一であることが望ましい。

パイプ部材２２を保持部材３４の凹部３６に接合する方法としては、溶接および接着がある。また、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように短冊状板材２６による接合も可能である。

参考例４の単位フレーム４においては、保持部材３４は、パイプ部材２２の全長に亘って設けられているのではなく、パイプ部材２２の長さ方向に離間して３個設けられている。言い換えれば単位フレーム４は所謂中抜き構造とされている。したがって、参考例３の単位フレームが有する特長に加え、更なる軽量化が可能であるという特長を有する。また、パイプ部材２２に、熱に敏感な材質を用いた場合においても、第１パイプを保持部材３４の凹部３６に溶接する際の熱影響を少なくすることができる。

５．参考例５
以下、単位フレームの参考例５について図面を用いて説明する。
図１０に示すように、参考例５の単位フレーム５は、互いに平行に配列された４本のパイプ部材２２と、パイプ部材２２を内側から保持する３個の保持部材４０と、を備える。

保持部材４０は略正方形の平面形状を有するプレート状であって、各辺の中央部には、パイプ部材２２が固定されるＶ字型の切込部４２が形成されている。

保持部材４０の厚みは、通常のプレス打ち抜き加工で製造可能な範囲であれば特に制限は無いが、切込部４２においてパイプ部材２２との接触面積を確保する観点からは、２〜５ｍｍ程度が好ましい。

保持部材４０の材質としては、軟鋼および汎用アルミニウム合金が挙げられる。保持部材４０に軟鋼を用いる場合には、パイプ部材２２には高張力鋼が使用される。一方、保持部材４０に汎用アルミニウム合金を用いる場合には、パイプ部材２２には高強度構造用アルミニウム合金を使用できる。なお、保持部材４０に軟鋼を用いる場合および汎用アルミニウム合金を用いる場合の何れにおいても、保持部材４０とパイプ部材２２との接合にはレーザ溶接やアーク溶接などの溶接が好ましく使用される。

パイプ部材２２の外径および肉厚については参考例１のところで述べたとおりである。

参考例５の単位フレーム５においては、保持部材４０はプレート状であって通常のプレス打ち抜き加工で製造可能であるから、参考例１〜４の単位フレームと比較して製造が容易である。

また、単位フレーム５に要求される曲げ強度、曲げ剛性、および捻り剛性に対しては、パイプ部材２２の材質、外径、および肉厚を適宜変更することにより、対応可能である。

６．参考例６
以下、単位フレームの参考例６について図面を用いて説明する。
図１１に示すように、参考例６の単位フレーム６は、参考例２の単位フレーム２において、予め実質的に同一方向に屈曲するように曲げ加工したパイプ部材２２を、３個の保持部材２８Ａ、２８Ｂ、および２８Ｃで保持することにより、全体として所定の曲率半径で屈曲した形状としたものである。但し、参考例２の単位フレーム２とは異なり、保持部材２８Ａ、Ｂ２８、および２８Ｃのパイプ部材２２の軸方向の長さ、および保持部材２８Ａ、２８Ｂ、および２８Ｃを構成するパイプ部材２５の外径、肉厚は同一である必要はなく、単位フレーム６の各部分の形状に応じて適宜設定できる。

７、参考例７
以下、本発明のフレーム構造体の一例について図面を用いて説明する。
図１２に示すように、参考例７に係るフレーム構造体７は、単位フレーム２Ａと単位フレーム２Ｂとを接続部材５０で接続した構成を有する。

単位フレーム２Ａおよび単位フレーム２Ｂは、参考例２の単位フレーム２である。

接続部材５０は、参考例２の単位フレーム２における保持部材２８と同一の構成を有している。即ち、３本のパイプ部材２５を３本束ねて固定した構成とされている。

図１２（Ａ）に示すように、単位フレーム２Ａおよび単位フレーム２Ｂの末端部から突出する３本のパイプ部材２２を、接続部材５０の隣り合う２個のパイプ部材２５の間に挿入される。そして、図１２（Ｂ）に示すように、単位フレーム２Ａの末端のパイプ部材２２と単位フレーム２Ｂの末端のパイプ部材２２とは接続部材５０と溶接や接着などの手段によって接続される。

フレーム構造体７においては、接続部材５０によって単位フレーム２（２Ａ、２Ｂ）を軸方向に連結することにより、種々の長さの部材を構成できる。

また、接続部材５０として単位フレーム２における保持部材２８と同様の構成のものを使用しているから、保持部材２８を接続部材５０としても流用でき、部品の種類を削減できる。

８、参考例８
以下、参考例８の単位フレームを車両のＢピラーに用いた例について図面を用いて説明する。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）において矢印ＦＲ，ＲＥ、Ｒ、Ｌ、ＵＰ、およびＤＮは、夫々車両前方、車両後方、車両右方、車両左方、車両上方、および車両下方を示す。これは、図１４以下の図面においても同様である。

図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、参考例８のフレーム８は全体として門型とされ、一対のＢピラー８０と、前記一対のＢピラー８０の上端に掛け渡されたルーフクロスメンバ８１と、を有する。

図１３（Ａ）に示すように、車両フレームの左右両側縁には、夫々車両前後方向に延在するサイドメンバが設けられている。図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示すように、車両右方Ｒに位置するＢピラー８０は、下端において車両左方Ｌに屈曲し、車両右方Ｒのサイドメンバに結合されている。一方、車両左方Ｌに位置するＢピラー８０は、下端において車両右方Ｒに屈曲し、車両左方Ｌのサイドメンバに結合されている。また、車両右方ＲのＢピラー８０は、中央部において車両左方Ｌに向かって屈曲し、車両左方ＬのＢピラー８０は、中央部において車両右方Ｗに向かって屈曲している。

図１３（Ｂ）に示すように、Ｂピラー８０は、夫々予めＢピラー８０の形状に合わせて曲げ加工をした３本のパイプ部材２２を、５個の保持部材２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ，および２８Ｅで保持して構成されている。ここで、保持部材２８Ａは、保持部材２８Ａ〜２８Ｅのうち、最下方に位置する保持部材であり、保持部材２８Ｅは、最上方に位置する保持部材である。保持部材２８Ａ〜２８Ｅは夫々３個のパイプ部材２５を円周方向に沿って１２０度の間隔で３本束ねて構成されている。但し、Ｂピラー８０は下方から上方に向かって細くなる構成とされているから、保持部材２８Ａを構成するパイプ部材２５の直径および長さが最も大きく、保持部材２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの順でパイプ部材２５の直径および長さが小さくなり、保持部材２８Ｅを構成するパイプ部材２５の直径および長さが最も小さい。パイプ部材２２は、Ｂピラー８０の頂部において１２０度の間隔で束ね合わされている。なお、パイプ部材２２およびパイプ部材２５の直径、肉厚、および材質等については、上述した事項を除いては参考例１および２で述べたとおりである。

図１３（Ｂ）に示すように、ルーフクロスメンバ８１は、Ｂピラー８０を構成するパイプ部材２２と同一の直径、肉厚、および材質を有するパイプ部材２２を１２０度間隔で３本束ね合わせて構成されている。なお、図１３（Ｃ）に示すように、ルーフクロスメンバ８１は、３本のパイプ部材２２を保持部材２８Ｆで保持したものであってもよい。保持部材２８Ｆもまた、３個のパイプ部材２５を円周方向に沿って１２０度の間隔で３本束ねて構成されている。保持部材２８Ｆを構成するパイプ部材２５は、保持部材２８Ｅを構成するパイプ部材２５と同一またはより小さい外径とすることができる。

車両右方および車両左方のＢピラー８０を構成するパイプ部材２２は、ルーフクロスメンバ８１を構成するパイプ部材２２に夫々結合されている。Ｂピラー８０のパイプ部材をルーフクロスメンバ８１のパイプ部材に結合する手段としては、溶接、鑞付け、および結合金具による結合が挙げられる。

以上、別々に構成されたＢピラー８０とルーフクロスメンバ８１とを接合してフレーム８を構成した例について述べたが、フレーム８においては、１対のＢピラー８０とルーフクロスメンバ８１とを連続した３本のパイプ部材を用いて一体的に構成してもよい。

９、参考例９
以下、構成部材の一部を伸縮可能とした車両フレームの一例について説明する。
図１４に示すように、参考例９の車両フレーム１００は、構成部材として、車両両側縁に沿って車両前後方向に延在する１対のサイドメンバ１０２と、一対のサイドメンバ１０２を車両前端側において車両幅方向に結合するクロスメンバ１０４と、サイドメンバ１０２を車両項端側において車両幅方向に結合するクロスメンバ１０６と、サイドメンバ１０２の車両前端側から車両上方ＵＰに向かって伸びる１対のＡピラー１０８と、サイドメンバ１０２の中央部から車両上方ＵＰに向かって延びる一対のＢピラー１１１と、サイドメンバ１０２の車両後端側から車両上方ＵＰに向かって伸びる１対のＣピラー１１２と、Ｂピラー１１１の上端に架け渡されたルーフクロスメンバ１１３と、を備える。１対のＢピラー１１１のうち、車両右方Ｒに位置するＢピラー１１１は、下端において車両左方Ｌに屈曲し、車両右方Ｒのサイドメンバ１０２および後述するサイドメンバ１１４に結合されている。一方、車両左方Ｌに位置するＢピラー１１１は、下端において車両右方Ｒに屈曲し、車両左方Ｌのサイドメンバ１０２および１１４に結合されている。また、車両右方ＲのＢピラー１１１は、中央部において車両左方Ｌに向かって屈曲し、車両左方ＬのＢピラー１１１は、中央部において車両右方Ｒに向かって屈曲している。Ａピラー１０８の上端部は車両後方ＲＥに向かって、Ｃピラー１１２の上端部は車両前方ＦＲに向かって屈曲してルーフサイドレールを構成するとともに、Ｂピラー１１１の頂部に結合されている。

車両フレーム１００においては、夫々のサイドメンバ１０２に沿って平行に、且つサイドメンバ１０２に対して車両内側に、サイドメンバ１１４が並行に設けられているが、サイドメンバ１１４は省略してもよい。

夫々のサイドメンバ１０２の車両前方ＦＷには、フロントサスペンションやエンジン等が取り付けられるフロントサイドメンバ１１６が設けられ、夫々のサイドメンバ１０２の車両後方ＲＥにはリアサスペンション等が取り付けられるリアサイドメンバ１１８が固定されている。フロントサイドメンバ１１６は前端部で車両内側に屈曲されてフロントクロスメンバ１２０とされ、リアクロスメンバ１１９は項端部で車両内側に屈曲されてリアクロスメンバ１２２とされている。したがって、フロントサイドメンバ１１６とフロントクロスメンバ１２０とは全体として一体的に構成され、全体としてＵ字型の構造体を構成している。同様に、リアサイドメンバ１１８とリアクロスメンバ１２２とは全体として一体的に構成され、全体としてＵ字型の構造体を構成している。

車両フレーム１００の構成部材であるサイドメンバ１０２、クロスメンバ１０４、クロスメンバ１０４、クロスメンバ１０６、Ａピラー１０８、Ｂピラー１１１、Ｃピラー１１２、ルーフクロスメンバ１１３、サイドメンバ１１４、フロントサイドメンバ１１６、リアサイドメンバ１１８、フロントクロスメンバ１２０、およびリアクロスメンバ１２２は、単一のパイプ部材から構成されていてもよく、参考例２〜６の単位フレーム２〜６または参考例７のフレーム構造体７から構成されていてもよい。

車両フレーム１００の構成部材を単一のパイプ部材２３から構成する場合においては、パイプ部材２３の材質としては、パイプ部材２２またはパイプ部材２５の材質と同様の材質が使用できる。

また、Ｂピラー１１１とルーフクロスメンバ１１３とは、何れも単位フレーム２から形成されていてもよく、また、Ｂピラー１１１が単位フレーム２から構成され、ルーフクロスメンバ１１３が単一のパイプ部材から構成されていてもよい。

図１４に示すように、車両幅方向に延在する構成部材であるクロスメンバ１０４、クロスメンバ１０６、フロントクロスメンバ１２０、リアクロスメンバ１２２、およびルーフクロスメンバ１１３には、車両の幅を増減させるための伸縮部Ａが設けられている。一方、車両前後方向に延在する構成部材であるサイドメンバ１０２、サイドメンバ１１４、およびＣピラー１１２上端から延在するルーフサイドレール部には、車両の全長を延長したり短縮したりするための伸縮部Ｂが設けられている。

以下、伸縮部Ａおよび伸縮部Ｂの構成について説明する。
車両フレーム１００の各構成部材が単一のパイプ部材２３から構成されている場合は、図１５に示すように、所定箇所においてパイプ部材２３を切断し、パイプ部材２３の内側を摺動できる外径を有する挿入パイプ部材２３Ｃを、一方のパイプ部材２３Ａに固定するとともに、他方のパイプ部材２３Ｂに対して摺動可能とすることにより、伸縮部Ａおよび伸縮部Ｂを構成することができる。図１５（Ａ）は、伸縮部Ａ（伸縮部Ｂ）が伸長したところを、図１５（Ｂ）は、伸縮部が収縮したところを示す。なお、パイプ部材２３Ｂの末端に割を入れ、クランプでパイプ部材２３Ｂを締め付けることにより、挿入パイプ部材２３Ｃをパイプ部材２３Ｂに相対的に固定することができる。また、パイプ部材２３Ｂと挿入パイプ部材２３Ｃとに一定間隔で穴を穿設し、所定の位置の穴にピンを挿通してパイプ部材２３Ｂと挿入パイプ部材２３Ｃとを固定してもよい。

また、伸縮部Ａおよび伸縮部Ｂにおいては、図１６に示すように、パイプ部材２３Ａとパイプ部材２３Ｂとの間に長さの異なるスペーサ２３Ｄを挿入することにより、伸長、収縮させてもよい。スペーサ２３Ｄは、パイプ部材２３Ａおよびパイプ部材２３Ｂと同一の外径及び内径を有するパイプ状の部材であるスペーサ部材２３Ｆと、スペーサ部材２３Ｆの内側に挿通され、両端がスペーサ部材２３Ｆから突出した状態で固定されているとともに、パイプ部材２３Ａおよびパイプ部材２３Ｂの内側に挿入される挿入部２３Ｅと、を備える。サイドメンバ１０２などの構造部材においては、伸縮部Ａおよび伸縮部Ｂにおいて、図１６（Ａ）に示すように、より長さの長いスペーサ部材２３Ｆを有するスペーサ２３Ｄを挿入することにより、パイプ部材２３を伸長でき、図１６（Ｂ）に示すように、より長さの短いスペーサ部材２３Ｆを有するスペーサ２３Ｄを挿入することにより、パイプ部材２３を短縮できる。

１０．実施形態１
一方、車両フレーム１００の各構成部材がたとえば参考例２の単位フレーム２から構成されている場合は、図１７に示すように、単位フレーム２の３本のパイプ部材２２における保持部材２８で保持された部分の間に伸縮部Ａ（伸縮部Ｂ）を形成することができる。即ち、パイプ部材２２を所定の位置で切断し、パイプ部材２２の内側を摺動できる外径を有する挿入パイプ部材２２Ｃを、一方のパイプ部材２２Ａに固定するとともに、他方のパイプ部材２２Ｂに対して摺動可能とすることにより、伸縮部Ａおよび伸縮部Ｂを構成することができる。なお、パイプ部材２２Ｂの末端に割を入れ、クランプでパイプ部材２２Ｂを締め付けることにより、挿入パイプ部材２２Ｃをパイプ部材２２Ｂに相対的に固定することができる。また、パイプ部材２２Ｂと挿入パイプ部材２２Ｃとに一定間隔で穴を穿設し、所定の位置の穴にピンを挿通してパイプ部材２２Ｂと挿入パイプ部材２２Ｃとを固定してもよい。

また、車両フレーム１００の構成部材が複数の単位フレーム２Ａおよび単位フレーム２Ｂから構成されている場合においては、図１８に示すように、伸縮部Ａ（伸縮部Ｂ）において、接続部材５２によって、単位フレーム２Ａの各パイプ部材２２と、単位フレーム２Ｂの対応するパイプ部材２２と、を接続することができる。接続部材５２は、図１６に示すスペーサ２３Ｄと同様に、パイプ部材２２と同一の外径及び内径を有するパイプ状の部材であるスペーサ部材５２Ａと、スペーサ部材５２Ａの内側に挿通され、両端がスペーサ部材５２Ａから突出した状態で固定されているとともに、一方の端部が単位フレーム２Ａのパイプ部材２２に、他方の端部が単位フレーム２Ｂのパイプ部材２２の内側に挿入される挿入部５２Ｂと、を備える。サイドメンバ１０２などの構造部材においては、伸縮部Ａ及び伸縮部Ｂにおいては、単位フレーム２Ａおよび単位フレーム２Ｂを接続するのに、図１８（Ａ）に示すように、より長さの長いスペーサ部材５２Ａを有する接続部材５２を使用することにより伸長でき、図１８（Ｂ）に示すように、より長さの短いスペーサ部材５２Ａを有する接続部材５２を使用することにより短縮できる。

なお、参考例９、及び実施形態１の車両フレーム１００を有する車両においては、外被に伸縮性の材料を使用することにより、各構成部材を伸縮させることによる車両フレーム１００の形態変化に外被が追随できるようにするか、または、複数の外被を用意しておき、車両フレーム１００の形態が変化したときは、外被を対応する形態のものに交換可能とすることができる。

１１．実施形態２
以下、長尺筒状部材たるパイプ部材が保持部材に回転可能に保持されているとともに、パイプ部材が保持部材に対して回転することにより、形態を変化させることのできる単位フレームの一例について説明する。

＜構成＞
図１９および図２０に示すように、実施形態２の単位フレーム１０は、本発明の保持手段、特に回転保持手段としての回転保持装置６８、回転保持部材７０、回転保持装置７２、回転保持部材７４、および回転保持装置７６と、回転保持装置６８と回転保持部材７０とで両端において回転可能に保持される３本のパイプ部材６０と、回転保持部材７０と回転保持装置７２とで両端において回転可能に保持される３本のパイプ部材６２と、回転保持装置７２と回転保持部材７４とで両端において回転可能に保持される３本のパイプ部材６４と、回転保持部材７４と回転保持装置７６とで両端において回転可能に保持される３本のパイプ部材６６と、を備える。ここで、回転保持装置６８、７２は、パイプ部材６０、６４を能動的に回転させることにより、後述するように単位フレーム１０を図１９に示す屈曲状態から図２０に示す伸長状態に変化させる機能を有するが、回転保持部材７０、７４、および７６は、パイプ部材６０、６２、６４、６６を能動的に回転させる機能は有さず、ただ回転可能に支持しているだけである。

パイプ部材６０、６２、６４、および６６の材質としては、パイプ部材２２と同様の材質が挙げられる。

以下、回転保持装置６８について説明する。図１９、図２０、および図２１に示すように、３本のパイプ部材６０は回転保持装置６８において、互いに等間隔に、且つ平行に保持される。図２１に示すように、回転保持装置６８は、各パイプ部材６０の一端に固定され、パイプ部材６０の軸線６０Ａ上にはなく、且つ平行でもない回転軸６９の周りに回転させる歯車６８Ａと、歯車６８Ａに噛合するとともに、歯車６８Ａよりも端数の多い歯車６８Ｂと、歯車６８Ｂを回転駆動させるステッピングモータ６８Ｃと、を有する。図２１（Ｂ）は、回転保持装置６８において、パイプ部材６０が図２１（Ａ）の状態から１８０度回転した状態を示す。図２１（Ｂ）において二点鎖線は図２１（Ａ）におけるパイプ部材６０の位置を示す。

回転保持装置６８において歯車６８Ａの回転軸６９とパイプ部材６０の軸線６０Ａとの成す角度αは、０度より大きく９０度以下であれば特に制限はないが、好ましくは１０度〜７５度の範囲であり、より好ましくは２０度〜６０度の範囲であり、最も好ましくは２５度〜４５度の範囲である。

次に、回転保持装置７２について説明する。図１９、図２０、および図２２に示すように、３本のパイプ部材６２および３本のパイプ部材６４は、回転保持装置７２において夫々互いに等間隔に、且つ平行に保持されている。

回転保持装置７２は、各パイプ部材６４の端部に固定され、パイプ部材６４をパイプ部材６４の軸線６４Ａ上になく、且つ平行でもない回転軸７３の周りに回転させる歯車７２Ａと、歯車７２Ａに噛合するとともに、歯車７２Ａよりも端数の多い歯車７２Ｂと、歯車７２Ｂを回転駆動させるステッピングモータ７２Ｃと、を有する。図２２（Ｂ）は、回転保持装置７２において、パイプ部材６４が図２２（Ａ）の状態から１８０度回転した状態を示す。

図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）から明らかなように、パイプ部材６２は、回転保持装置７２に対して回転しない状態で保持される。したがって、歯車７２Ａが回転すると、パイプ部材６４は、パイプ部材６２に対して相対回転する。パイプ部材６２の軸線６２Ａもまた、回転軸７３に対して並行ではなく、また回転軸７３上にもない。パイプ部材６２の軸線６２Ａと回転軸７３との成す角θと、パイプ部材６４の軸線６４Ａと回転軸７３との成す角δとは、０度より大きく９０度以下であれば特に制限はないが、好ましくは１０度〜７５度の範囲であり、より好ましくは２０度〜６０度の範囲であり、最も好ましくは２５度〜４５度の範囲である。なお、角度θと角度δとは等しくても異なっていてもよいが、単位フレーム１０の設計上からは等しいことが好ましい。なお、回転保持装置６８および回転保持装置７２でパイプ部材６０、６４を回転させる手段は、パルスモータ６８Ｃ、７２Ｃには限定されず、例えば人力で回転させるものであってもよい。

最後に、回転保持装置７６について説明する。図１９、図２０、及び図２４に示すように、３本のパイプ部材６６は、回転保持装置７６において夫々互いに等間隔に、且つ平行に保持されている。

回転保持装置７６は、全体として回転保持装置６８を図１９及び図２０における左右方向に逆転させた構成を有する。図２４に示すように、回転保持装置７６は、各パイプ部材６６の一端に固定され、パイプ部材６６の軸線６６Ａ上にはなく、且つ平行でもない回転軸７５の周りに回転させる歯車７６Ａと、歯車７６Ａに噛合するとともに、歯車７６Ａよりも端数の多い歯車７６Ｂと、歯車７６Ｂを回転駆動させるステッピングモータ７６Ｃと、を有する。

回転保持装置７６において歯車７６Ａの回転軸７５とパイプ部材６６の軸線６６Ａとの成す角度は、０度より大きく９０度以下であれば特に制限はないが、好ましくは１０度〜７５度の範囲であり、より好ましくは２０度〜６０度の範囲であり、最も好ましくは２５度〜４５度の範囲である。

次に、回転保持部材７０について説明する。図１９、図２０、および図２３に示すように、３本のパイプ部材６０および３本のパイプ部材６２は、回転保持部材７０において夫々互いに等間隔に、且つ平行に保持されている。

回転保持部材７０は、パイプ部材６０とパイプ部材６２とを、パイプ部材６０の軸線６０Ａおよびパイプ部材６２の軸線６２Ａの何れとも並行ではない回転軸７１の周りに回転可能に支承する３個の支承部７０Ａと、回転保持部材７０の中心から外側に向かって延在するとともに円周方向に沿って等間隔に配置され、先端に支承部７０Ａが固定されている腕状部材７０Ｂと、を備える。したがって、回転保持部材７０は、全体としてＹ字型構造体を形成する

パイプ部材６０とパイプ部材６２とは、支承部７０Ａを挟んで互いに反対側に位置するとともに、互いに独立して回転軸７１の周りに回転可能に支承されている。また、パイプ部材６０の軸線６０Ａと回転軸７１との成す角θ’と、パイプ部材６２の軸線６２Ａと回転軸７１との成す角δ’と、は０度より大きく９０度以下であれば特に制限はないが、好ましくは１０度〜７５度の範囲であり、より好ましくは２０度〜６０度の範囲であり、最も好ましくは２５度〜４５度の範囲である。なお、角度θ’と角度δ’とは等しくても異なっていてもよいが、単位フレーム１０の設計上からは等しいことが好ましい。

なお、回転保持部材７４も回転保持部材７０と同様の構成を有しているから、回転保持部材７４については説明を省略する。

＜作用＞
単位フレーム１０において、図２５（Ａ）に示すように、回転保持装置６８、７２において、パイプ部材６０およびパイプ部材６４を、図１９に示すジグザグ状に屈曲した状態から、矢印で示すように、回転保持装置７６の側から見て反時計回り方向に回転させる。

回転保持装置６８、７２、７６において、パイプ部材６０およびパイプ部材６４を回転させると、それに伴ってパイプ部材６２、６６も回転保持部材７０、７４に対して回転、即ち自転するとともに、図２６（Ｂ）において矢印で示すように、単位フレーム１０の骨格全体も回転保持装置６８を中心として反時計回り方向に回転、即ち公転する。そして、単位フレーム１０が１８０度公転すると、図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）に示すように単位フレーム１０は伸長状態に移行する。

＜効果＞
単位フレーム１０においては、回転保持装置６８、７２、７６、および回転保持部材７０、７４は、パイプ部材６０、６２、６４、６６を円周方向に沿って３本ずつ等間隔に保持する。したがって、回転保持装置６８、７２、７６および回転保持部材７０および７４はＹ字型構造体を見ることができるから、単位フレーム１０は、図２５〜２７に示すように、パイプ部材６０、６２、６４、６６がＹ字型構造体で支持された構造体でもある。
したがって、単位フレーム１０、および単位フレーム１０を複数接続したフレーム構造体は、回転保持装置６８、７２、７６でパイプ部材６０、６４、６６を回転させない限り、曲げ方向および圧縮方向に高い剛性を有する。

１２．実施形態３
以下、単位フレーム１０を用いたフレーム構造体の一例について説明する。

＜構成＞
図２８に示すフレーム構造体１１は、２個の単位フレーム１０Ａ、１０Ｂを、パイプ部材６６において回転保持装置７８で接続した構成を有している。したがって、単位フレーム１０Ａ、１０Ｂは、夫々回転保持装置７６を回転保持装置７８で置き換えた構成とされているとともに、単位フレーム１０Ａと単位フレーム１０Ｂとは、回転保持装置７８を介して図２８における左右対称に配置されている。

図２９に示すように、回転保持装置７８は、単位フレーム１０Ａの３本のパイプ部材６６と、単位フレーム１０Ｂの３本のパイプ部材６６と、パイプ部材６６の軸線６６Ａになく、且つ軸線６６Ａと並行でもない回転軸７７の周りに回転させる歯車７８Ａと、歯車７８Ａに噛合して歯車７８Ａを回転させる歯車７８Ｂと、歯車７８Ｂを回転させるステッピングモータ７８Ｃと、を備える。

単位フレーム１０Ａおよび単位フレーム１０Ｂの構成は、回転保持装置７８の部分を除いては実施形態２のところで説明したとおりである。

＜作用＞
フレーム構造体１１において、単位フレーム１０Ａおよび単位フレーム１０Ｂが図２８において実線で示すようにジグザグ状の屈曲状態から伸長状態に移行する手順について以下に説明する。

図２８において実線で示すように、回転保持装置６８および回転保持装置７２において夫々パイプ部材６０、６４を、単位フレーム１０Ａにおいては回転保持装置７８からみて反時計回り方向に回転させ、単位フレーム１０Ｂにおいては回転保持装置７８からみて時計回り方向に回転させる。なお、回転保持装置７８においても、回転保持装置７２におけるパイプ部材６４の回転と同調させてパイプ部材６６を回転させる。

これにより、実施形態２のところで説明したように、単位フレーム１０Ａおよび単位フレーム１０Ｂの何れも、図２８において一点鎖線で示す移行状態を経由して二点鎖線で示す伸長状態に移行する。

しかしながら、単位フレーム１０Ａのパイプ部材６６と単位フレーム１０Ｂのパイプ部材６６とは、回転保持装置７８を挟んで逆Ｖ字型の相対位置関係が保持されるように回転保持装置７８で支承されている。したがって、フレーム構造体１１においては、単位フレーム１０Ａ、１０Ｂが何れも屈曲状態にあるときは、図２８において実線で示すように、ジグザグ状に屈曲してはいるが、全体としては直線状に延在した形態である。これに対して、単位フレーム１０Ａ、１０Ｂが何れも伸長状態にあるときは、図２８において二点鎖線で示すように、フレーム構造体１１は回転保持装置７８において逆Ｖ字型に屈曲した形態をとる。

図３０に、フレーム構造体１１を図１４に示す車両フレーム１００のＣピラー１１２に適用した例を示す。

フレーム構造体１１において、単位フレーム１０Ａ、１０Ｂの何れも屈曲状態としたときは、フレーム構造体１１、言い換えればＣピラー１１２は全体として直線状に延在した形態をとるから、図３０（Ａ）に示すように、車両の誕生部が全体として車両後方ＲＥに向かって下方に傾斜する形態となる。したがって、図３０（Ａ）に示す形態の車両は、クーペの形態となる。一方、フレーム構造体１１において、単位フレーム１０Ａ、１０Ｂの何れも伸長状態としたときは、フレーム構造体１１、言い換えればＣピラー１１２は中央部で逆Ｖ字型に屈曲した形態となるから、図３０（Ｂ）に示すように、図３０（Ａ）の形態の車両と比較して天井部が上方に盛り上がった形態となる。したがって、図３０（Ｂ）に示す形態の車両は、セダンの形態となる。このように、フレーム構造体１１からなるＣピラー１１２を有する車両においては、Ｃピラー１１２の形態を変化させることにより、車両の形態も変化させることができる。

本発明の車両フレーム用の単位フレームおよびフレーム構造体は、車両のフロントサイドフレームやフロントクロスメンバ、バンパリインフォース、フロントピラー、クォータピラー、および周囲型フレームを有する車両における周囲型フレーム等、車両のＢピラー以外の部材にも好ましく使用できる。

１ 単位フレーム
２ 単位フレーム
２Ａ 単位フレーム
２Ｂ 単位フレーム
３ 単位フレーム
４ 単位フレーム
５ 単位フレーム
６ 単位フレーム
７ フレーム構造体
８ フレーム
１０ 単位フレーム
１１ フレーム構造体
２２ パイプ部材
２３ パイプ部材
２３Ａ パイプ部材
２３Ｂ パイプ部材
２３Ｃ 挿入パイプ部材
２３Ｄ スペーサ
２４ 保持部材
２５ パイプ部材
２６ 短冊状板材
２７ バンド状部材
２８ 保持部材
２８Ａ 保持部材
３０ 保持部材
３２ 凹部
３３ 隔壁
３４ 保持部材
３６ 凹部
３７ 端板
４０ 保持部材
４２ 切込部
５０ 接続部材
５２ 接続部材
６０ パイプ部材
６２ パイプ部材
６４ パイプ部材
６６ パイプ部材
６８ 回転保持装置
７０ 回転保持部材
７２ 回転保持装置
７４ 回転保持部材
７６ 回転保持装置
７８ 回転保持装置
１００ 車両フレーム
１０２ サイドメンバ、
１０４ クロスメンバ
１０６ クロスメンバ
１０８ Ａピラー
１１１ Ｂピラー
１１２ Ｃピラー
１１６ フロントサイドメンバ
１１８ リアサイドメンバ
１２０ フロントクロスメンバ
１２２ リアクロスメンバ

Claims (15)

1. 複数の長尺筒状部材と、
   前記長尺筒状部材とは別部材で形成され、前記長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持する保持手段と、
   を備え、
   前記長尺筒状部材は軸方向に分割され、分割された一方の長尺筒状部材の一端側と他方の長尺筒状部材の一端側に、前記分割された一方の長尺筒状部材と前記分割された他方の長尺筒状部材との軸方向の間隔が変更可能な挿入部材が挿入され、
   前記分割された一方の長尺筒状部材と前記挿入部材とが固定されると共に、前記分割された他方の長尺筒状部材と前記挿入部材とが固定されている、車両フレーム用の単位フレーム。
2. 前記保持手段は、前記長尺筒状部材が固定される保持部材である請求項１に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
3. 前記長尺筒状部材は前記保持部材の外周に配置されている請求項２に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
4. 前記保持部材には、前記長尺筒状部材を保持するための凹部が形成されている請求項２または３に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
5. 前記保持部材は、前記長尺筒状部材の長さ方向に離間して複数配置されている請求項２〜４の何れか１項に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
6. 前記保持部材は中空筒状であって前記長尺筒状部材の全長に亘って延在すると共に、前記長尺筒状部材は、前記保持部材よりも高引張強度の材質で形成されている請求項２〜５の何れか１項に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
7. 前記保持部材を長手方向に沿って複数の区画に区分する隔壁を有する請求項６に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
8. 前記長尺筒状部材を前記保持部材における所定の位置に固定する固定部材を備える請求項２〜７の何れか１項に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
9. 前記保持部材はプレート状であって、前記長尺筒状部材は、前記保持部材の外周に固定されている請求項２〜５の何れか１項に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
10. 前記長尺筒状部材は少なくとも１箇所で分割され、分割部に異なる長さの前記挿入部材を挿入することにより、前記分割された一方の長尺筒状部材と前記分割された他方の長尺筒状部材との軸方向の寸法が変更可能とされ、前記長尺筒状部材と前記挿入部材とは固定されている、請求項２〜請求項９の何れか１項に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
11. 複数の長尺筒状部材と、
    一方の側に、第１の長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持すると共に、他方の側に第２の長尺筒状部材を互いに間隔をあけて並列配置されるように保持する保持手段と、
    を備え、
    前記保持手段は、前記第１の長尺筒状部材の端部に形成された第１の屈曲部と、前記第２の長尺筒状部材の端部に形成された第２の屈曲部とを、前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部の軸線周りに回転可能に支持する回転保持手段である車両フレーム用の単位フレーム。
12. 前記回転保持手段は、前記第１の長尺筒状部材、及び前記第２の長尺筒状部材を、前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部の前記軸線周りに回転させる回転手段を備える回転保持装置である請求項１１に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
13. 前記回転保持手段は、回転手段を有しない回転保持部材である請求項１１に記載の車両フレーム用の単位フレーム。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の複数の車両フレーム用の単位フレームと、
    複数の前記車両フレーム用の単位フレームを繋ぎ合わせる接続部材と、
    を備えるフレーム構造体。
15. 構成部材として、車両の両側縁に沿って延在する１対のサイドメンバと、前記１対のサイドメンバを結合する車両幅方向の部材である少なくとも１つのクロスメンバと、端部において前記サイドメンバに固定され、前記車両の屋根を下方から支持するＡピラー、Ｂピラー、およびＣピラーと、を備え、
    前記サイドメンバ、前記クロスメンバ、および前記Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラーの少なくとも１つの構成部材が、請求項１〜１３に記載の車両フレーム用の単位フレームまたは請求項１４に記載のフレーム構造体から構成されている車両フレーム。

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