JP6479586B2 - 車両のフレーム構造 - Google Patents

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Description

本発明は、トラック等の車両のフレーム構造に関する。
例えば、特許文献1には、車両前後方向に延びて互いに対向する一対のメインサイドレールと、車両前後方向におけるメインサイドレールの前側部分に連結されて車両前後方向に延びるエクステンションサイドレールと、を備える車両のフレーム構造が記載されている。この車両のフレーム構造では、メインサイドレールは、断面略C字状に形成され、エクステンションサイドレールは、断面略Z字状に形成されている。連結位置において、両サイドレールは、エクステンションサイドレールがメインサイドレールよりも外側に位置するように重ね合わされている。
欧州特許出願公開646515号公報
上記特許文献1に記載された車両のフレーム構造では、例えば車両が正面から障害物等に衝突し、エクステンションサイドレールに車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、両サイドレールを連結しているボルト等の締結部品が破断し、エクステンションサイドレールがメインサイドレールから脱落してしまうおそれがあった。このため、衝突安全性の観点から改善の余地があった。また、このようなエクステンションサイドレールの脱落を抑制するために、締結部品の配置数又は強度を増加させておくことが考えられる。しかし、この場合、コストの増加が問題となる。
本発明は、コストの増加を抑制しながら衝突安全性を確保できる車両のフレーム構造を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る車両のフレーム構造は、車両前後方向に延びて互いに対向する一対のメインサイドレールと、車両前後方向におけるメインサイドレールの前側部分に連結されて車両前後方向に延びるエクステンションサイドレールと、を備え、メインサイドレールは、断面略C字状のメインサイドレール本体部を有し、エクステンションサイドレールは、断面略Z字状のエクステンションサイドレール本体部を有し、車両前後方向において、メインサイドレール本体部の前端面の一部とエクステンションサイドレール本体部の後端面の一部とが互いに対向している。
この車両のフレーム構造では、車両前後方向において、メインサイドレール本体部の前端面の一部とエクステンションサイドレール本体部の後端面の一部とが互いに対向している。このため、エクステンションサイドレールに車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、エクステンションサイドレール本体部の後端面がメインサイドレール本体部の前端面に突き当たり、エクステンションサイドレールからメインサイドレールに衝撃力が直接伝わる。これにより、メインサイドレール本体部によっても衝撃力を受けることができ、両サイドレールを連結する締結部品等にかかる荷重が低減される。その結果、締結部品等の破断を抑制することができ、エクステンションサイドレールの脱落を抑制することが可能となる。また、締結部品等にかかる荷重が低減されているため、締結部品等の配置数又は強度の増加を抑制することができる。よって、この車両のフレーム構造によれば、コストの増加を抑制しながら衝突安全性を確保することが可能となる。
メインサイドレール本体部は、車両上下方向に延びるメインサイドレール側板部と、メインサイドレール側板部の上端縁から車幅方向内側に延びるメインサイドレール上板部と、メインサイドレール側板部の下端縁から車幅方向内側に延びるメインサイドレール下板部と、を含み、エクステンションサイドレール本体部は、車両上下方向に延びるエクステンションサイドレール側板部と、エクステンションサイドレール側板部の上端縁から車幅方向外側に延びるエクステンションサイドレール上板部と、エクステンションサイドレール側板部の下端縁から車幅方向内側に延びるエクステンションサイドレール下板部と、を含んでいてもよい。この構成によれば、エクステンションサイドレール上板部がエクステンションサイドレール側板部の上端縁から車幅方向外側に延びているため、エクステンションサイドレール側板部よりも車幅方向内側に車両の構成要素等を配置するに際して、エクステンションサイドレール上板部が邪魔になってしまうことを回避することができる。
エクステンションサイドレールは、エクステンションサイドレール側板部から車両前後方向後側に延びるエクステンションサイドレール重ね合わせ部を更に有し、メインサイドレールとエクステンションサイドレールとは、エクステンションサイドレール重ね合わせ部が車幅方向におけるメインサイドレール側板部の内面に沿うように、互いに重ね合わされていてもよい。この構成によれば、エクステンションサイドレール重ね合わせ部がメインサイドレール側板部よりも車幅方向内側に位置しているため、エクステンションサイドレールに車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、車幅方向内側に入り込むようにエクステンションサイドレールが変形及び/又は移動する。この際には、エクステンションサイドレールよりも車幅方向内側に搭載された車両の構成要素等によってエクステンションサイドレールの変形及び/又は移動が規制されることから、エクステンションサイドレールの脱落を一層抑制することができる。
メインサイドレールは、メインサイドレール側板部から車両前後方向前側に延びるメインサイドレール重ね合わせ部を有し、メインサイドレールとエクステンションサイドレールとは、メインサイドレール重ね合わせ部が車幅方向におけるエクステンションサイドレール側板部の外面に沿うように、互いに重ね合わされていてもよい。この構成によれば、エクステンションサイドレール側板部がメインサイドレール重ね合わせ部よりも車幅方向内側に位置しているため、エクステンションサイドレールに車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、車幅方向内側に入り込むようにエクステンションサイドレールが変形及び/又は移動する。この際には、エクステンションサイドレールよりも車幅方向内側に搭載された車両の構成要素等によってエクステンションサイドレールの変形及び/又は移動が規制されることから、エクステンションサイドレールの脱落を一層抑制することができる。
本発明によれば、コストの増加を抑制しながら衝突安全性を確保できる車両のフレーム構造を提供することができる。
実施形態に係る車両のフレーム構造の斜視図である。 実施形態に係る車両のフレーム構造の平面図である。 図2のIII−III線における概略断面図である。 図2のIV−IV線における概略断面図である。 図2のV−V線における概略断面図である。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、上下方向は、車両上下方向における上下方向を意味し、前後方向は、車両前後方向における前後方向を意味し、内外方向は、車幅方向における車両の内外方向を意味する。また、図3〜5では、一部を省略して示している。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る車両のフレーム構造1は、車両前後方向に延びて互いに対向する一対のサイドレール2を備えている。サイドレール2は、車両前後方向後側に配置されるメインサイドレール10と、車両前後方向前側に配置されるエクステンションサイドレール20と、に分割されている。一対のサイドレール2の間のスペースには、例えばエンジン及びラジエータ等の車両の構成要素が配置される。図1及び図2では、ラジエータの配置位置3が破線で示されている。
メインサイドレール10は、メインサイドレール本体部11と、メインサイドレール本体部11から車両前後方向前側に延びるメインサイドレール重ね合わせ部12と、を有している。メインサイドレール本体部11は、車両後端部からキャブ(不図示)の下方まで、車両前後方向に直線状に延びている。メインサイドレール本体部11は、溝形鋼のような断面略C字状(コ字状)に形成されており、長手方向において略同一の断面形状を有している。なお、このような断面略C字状の形状を、チャネル状ともいう。
具体的に説明すると、メインサイドレール本体部11は、車両上下方向に延びる矩形板状のメインサイドレール側板部14と、メインサイドレール側板部14の上端縁から車幅方向内側に延びる矩形板状のメインサイドレール上板部15と、メインサイドレール側板部14の下端縁から車幅方向内側に延びる矩形板状のメインサイドレール下板部16と、を含んでいる。
メインサイドレール重ね合わせ部12は、車両前後方向に直線状に延びている。メインサイドレール重ね合わせ部12は、断面略L字状に形成されており、長手方向において略同一の断面形状を有している。具体的には、メインサイドレール重ね合わせ部12は、車両上下方向に延びる矩形板状のメインサイドレール重ね合わせ部側板部17と、メインサイドレール重ね合わせ部側板部17の下端縁から車幅方向内側に延びる矩形板状のメインサイドレール重ね合わせ部下板部18と、を含んでいる。
メインサイドレール重ね合わせ部側板部17は、メインサイドレール側板部14と同一平面上に位置するように、メインサイドレール側板部14から延びている。メインサイドレール重ね合わせ部下板部18は、メインサイドレール下板部16と同一平面上に位置するように、メインサイドレール下板部16から延びている。車両上下方向において、メインサイドレール重ね合わせ部側板部17の長さは、メインサイドレール側板部14の長さよりも小さくなっている。車幅方向において、メインサイドレール重ね合わせ部下板部18の長さは、メインサイドレール下板部16の長さと略同一となっている。なお、メインサイドレール10(メインサイドレール本体部11及びメインサイドレール重ね合わせ部12)は、例えばロール成形等の簡易な曲げ加工により製造することができる。
エクステンションサイドレール20は、エクステンションサイドレール本体部21と、エクステンションサイドレール本体部21から車両前後方向後側に延びるエクステンションサイドレール重ね合わせ部22と、を有している。エクステンションサイドレール本体部21は、断面略Z字状に形成され、車両前後方向に延びている。
具体的に説明すると、エクステンションサイドレール本体部21は、車両上下方向に延びる矩形板状のエクステンションサイドレール側板部24と、エクステンションサイドレール側板部24の上端縁から車幅方向外側に延びる矩形板状のエクステンションサイドレール上板部25と、エクステンションサイドレール側板部24の下端縁から車幅方向内側に延びる矩形板状のエクステンションサイドレール下板部26と、を含んでいる。
エクステンションサイドレール側板部24は、車両前後方向の中間部において車幅方向に曲げられている。より具体的には、エクステンションサイドレール本体部21は、車両前後方向に直線状に延びる後側部分23aと、後側部分23aから車両前後方向前側に向かうにつれて車幅方向外側に向かうように延びる前側部分23bと、を含んでいる。
エクステンションサイドレール重ね合わせ部22は、車両前後方向に直線状に延びて断面略L字状に形成されており、長手方向において略同一の断面形状を有している。具体的には、エクステンションサイドレール重ね合わせ部22は、車両上下方向に延びる矩形板状のエクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27と、エクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27の下端縁から車幅方向内側に延びる矩形板状のエクステンションサイドレール重ね合わせ部下板部28と、を含んでいる。
エクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27は、エクステンションサイドレール側板部24と同一平面上に位置するように、エクステンションサイドレール側板部24から延びている。エクステンションサイドレール重ね合わせ部下板部28は、エクステンションサイドレール下板部26と同一平面上に位置するように、エクステンションサイドレール下板部26から延びている。なお、エクステンションサイドレール20(エクステンションサイドレール本体部21及びエクステンションサイドレール重ね合わせ部22)は、例えばプレス加工等の簡易な曲げ加工により製造することができる。
そして、メインサイドレール10の前側部分とエクステンションサイドレール20の後側部分とが、互いに重ね合わされた状態で連結されている。具体的には、メインサイドレール重ね合わせ部12のメインサイドレール重ね合わせ部側板部17が、車幅方向におけるエクステンションサイドレール側板部24の外面に沿うように配置され、エクステンションサイドレール側板部24と締結部品40によって剛結(締結)されている。締結部品40としては、例えばボルトとナットの組が挙げられる。また、メインサイドレール重ね合わせ部12のメインサイドレール重ね合わせ部下板部18が、車両上下方向におけるエクステンションサイドレール下板部26の下面(外面)に沿うように配置され、エクステンションサイドレール下板部26と締結部品40によって剛結(締結)されている。
さらに、エクステンションサイドレール重ね合わせ部22のエクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27が、車幅方向におけるメインサイドレール側板部14の内面に沿うように配置され、メインサイドレール側板部14と締結部品40によって剛結(締結)されている。また、エクステンションサイドレール重ね合わせ部22のエクステンションサイドレール重ね合わせ部下板部28が、車両上下方向におけるメインサイドレール下板部16の上面(内面)に沿うように配置され、メインサイドレール下板部16と締結部品40によって剛結(締結)されている。
車両のフレーム構造1は、一対のエクステンションサイドレール20同士を連結するクロスメンバ30を更に備えている。クロスメンバ30は、車幅方向に直線状に延びており、その両端において、一対のエクステンションサイドレール本体部21の前側部分に連結されている。クロスメンバ30は、断面略C字状(コ字状)に形成されている。
具体的に説明すると、クロスメンバ30は、車両上下方向に延びるクロスメンバ側板部31と、クロスメンバ側板部31の上端縁から車両前後方向後側に延びるクロスメンバ上板部32と、クロスメンバ側板部31の下端縁から車両前後方向後側に延びるクロスメンバ下板部33と、含んでいる。クロスメンバ側板部31には、複数の肉抜き孔が形成されている。なお、クロスメンバ30は、例えばロール成形等の簡易な曲げ加工により製造することができる。
そして、クロスメンバ上板部32が、車幅方向の両端部において、エクステンションサイドレール上板部25の上面(外面)に沿うように配置され、エクステンションサイドレール上板部25とボルト締めにより剛結(締結)されている。また、クロスメンバ下板部33が、車幅方向の両端部において、エクステンションサイドレール下板部26の上面(内面)に沿うように配置され、エクステンションサイドレール下板部26とボルト締めにより剛結(締結)されている。
このように連結されたメインサイドレール10とエクステンションサイドレール20の間に、エンジン及びラジエータ等の車両の構成要素が配置されている。例えば、一対のエクステンションサイドレール本体部21において、互いに対向する前側部分23bの間にラジエータの配置位置3が設定され、互いに対向する後側部分23aの後部に(後方に)エンジンの配置位置が設定されている。
本実施形態に係る車両のフレーム構造1では、図3及び図4に示すように、車両前後方向において、メインサイドレール本体部11の前端面11aの一部とエクステンションサイドレール本体部21の後端面21aの一部とが互いに対向している。具体的には、この例では、メインサイドレール側板部14の前端面14aの一部とエクステンションサイドレール上板部25の後端面25aの一部とが互いに対向している。換言すれば、車両前後方向から見て、メインサイドレール本体部11(メインサイドレール側板部14)の一部とエクステンションサイドレール本体部21(エクステンションサイドレール上板部25)の一部とが重なっている。また、車両前後方向から見て、メインサイドレール側板部14とエクステンションサイドレール上板部25とが交差しているとも言える。図1及び図2に示すように、この例では、メインサイドレール本体部11の前端面11aの一部とエクステンションサイドレール本体部21の後端面21aの一部とは、離間している。
上記のように、本実施形態に係る車両のフレーム構造1では、車両前後方向において、メインサイドレール本体部11の前端面11aの一部とエクステンションサイドレール本体部21の後端面21aの一部とが互いに対向している。このため、例えば車両が正面から障害物等に衝突し、エクステンションサイドレール20に車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、エクステンションサイドレール20が車両前後方向後側に変形及び/又は移動し、エクステンションサイドレール本体部21の後端面21aがメインサイドレール本体部11の前端面11aに突き当たる。これにより、エクステンションサイドレール20からメインサイドレール10に衝撃力が直接伝わる。したがって、メインサイドレール本体部11によっても衝撃力を受けることができ、メインサイドレール10とエクステンションサイドレール20を連結する締結部品40にかかる荷重(荷重分担)が低減される。その結果、簡易な構造により、締結部品40の破断を抑制することができ、エクステンションサイドレール20の脱落を抑制することが可能となっている。
また、衝突エネルギーがメインサイドレール10に伝わることで、エクステンションサイドレール20の変形を抑制することができ、運転者の生存空間を確保することが可能となっている。また、締結部品40にかかる荷重が低減されているため、締結部品40の配置数又は強度の増加を抑制することができる。よって、コストの増加を抑制しながら衝突安全性を確保することが可能となっている。
また、仮に、締結部品40が破断し、エクステンションサイドレール20とメインサイドレール10との連結が解除されたとしても、エクステンションサイドレール本体部21の後端面21aがメインサイドレール本体部11の前端面11aに突き当たることで、エクステンションサイドレール20が車両前後方向後側に押し下げられることが規制される。このことによっても、エクステンションサイドレール20の脱落を抑制することが可能となっている。
また、エクステンションサイドレール上板部25がエクステンションサイドレール側板部24の上端縁から車幅方向外側に延びているため、エクステンションサイドレール側板部24よりも車幅方向内側に車両の構成要素を配置するに際して、エクステンションサイドレール上板部25が邪魔になってしまうことを回避することができる。
この点について、図5を参照しつつ具体的に説明する。図5は、図2のV−V線における概略断面図である。図5では、車幅方向内側に延びている場合のエクステンションサイドレール上板部25が仮想線Lで示されている。また、ラジエータにおいて、車両前後方向前側に配置されるラジエータ本体部4の外形が破線で示され、車両前後方向後側に配置される冷却ファン5の外形が実線で示されている。図5に示すように、仮に、エクステンションサイドレール上板部25が車幅方向内側に延びているとすると、エクステンションサイドレール上板部25が冷却ファン5に当接してしまう。一方、本実施形態に係る車両のフレーム構造1では、エクステンションサイドレール上板部25が車幅方向外側に延びているため、エクステンションサイドレール上板部25がラジエータRに当接することが回避されている。
また、図5に示すように、仮に、エクステンションサイドレール本体部21の全体が車両前後方向に直線状に延びているとすると、前側部分23bにおいて、エクステンションサイドレール下板部26がラジエータ本体部4に当接してしまう。一方、本実施形態に係る車両のフレーム構造1では、エクステンションサイドレール本体部21の前側部分23bが車両前後方向前側に向かうにつれて車幅方向外側に向かうように延びているため、エクステンションサイドレール下板部26がラジエータ本体部4に当接することが回避されている。
このように、本実施形態に係る車両のフレーム構造1では、車両前後方向前側に配置されるエクステンションサイドレール20を断面略Z字状とすることで車幅方向内側に車両の構成要素を配置するスペースを確保しつつ、車両前後方向後側に配置されるメインサイドレール10を断面略C字状とすることでサイドレール2全体の剛性を確保することが可能となっている。
また、エクステンションサイドレール側板部24がメインサイドレール重ね合わせ部12のメインサイドレール重ね合わせ部側板部17よりも車幅方向内側に位置しているため、エクステンションサイドレール20に車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、車幅方向内側に入り込むようにエクステンションサイドレール20が変形及び/又は移動する。このとき、エクステンションサイドレール20よりも車幅方向内側に搭載された車両の構成要素によってエクステンションサイドレール20の変形及び/又は移動が規制されることから、エクステンションサイドレール20の脱落を一層抑制することができる。
また、エクステンションサイドレール重ね合わせ部22のエクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27がメインサイドレール側板部14よりも車幅方向内側に位置していることからも、エクステンションサイドレール20に車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した場合、車幅方向内側に入り込むようにエクステンションサイドレール20が変形及び/又は移動する。このとき、エクステンションサイドレール20よりも車幅方向内側に搭載された車両の構成要素によってエクステンションサイドレール20の変形及び/又は移動が規制されることから、エクステンションサイドレール20の脱落を一層抑制することができる。
また、サイドレール2が、車両前後方向において略同一の断面形状を有するメインサイドレール10と、車両前後方向の中間部において車幅方向に曲げられたエクステンションサイドレール20とに分割されている。これにより、メインサイドレール10をロール成形などの簡易な曲げ加工により製造することができると共に、エクステンションサイドレール20をプレス加工などの簡易な曲げ加工により製造することができる。その結果、例えばサイドレール2が分割されておらず、サイドレール2の全体をプレス加工により形成する場合と比較して、型などの設備にかかるコストの増加を抑制しつつ、フレーム構造1を容易に製造することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
例えば、上記実施形態では、メインサイドレール側板部14の前端面14aの一部とエクステンションサイドレール上板部25の後端面25aの一部とが互いに対向していたが、メインサイドレール本体部11の前端面11aの一部とエクステンションサイドレール本体部21の後端面21aの一部とが互いに対向していればよく、例えば、メインサイドレール上板部15の前端面の一部とエクステンションサイドレール側板部24の後端面の一部とが対向していてもよい。
上記実施形態では、メインサイドレール本体部11の前端面11aの一部とエクステンションサイドレール本体部21の後端面21aの一部とが離間していたが、接触していてもよい。この場合にも、エクステンションサイドレール20に車両前後方向後ろ向きの衝撃力が作用した際に、エクステンションサイドレール20からメインサイドレール10に衝撃力が直接伝わる。
エクステンションサイドレール本体部21は、断面略Z字状であればよく、エクステンションサイドレール上板部25がエクステンションサイドレール側板部24の上端縁から車幅方向内側に延びると共に、エクステンションサイドレール下板部26がエクステンションサイドレール側板部24の下端縁から車幅方向外側に延びていてもよい。
エクステンションサイドレール重ね合わせ部22は、エクステンションサイドレール重ね合わせ部側板部27のみを含んでいてもよく、メインサイドレール側板部14と連結されていなくてもよい。同様に、メインサイドレール重ね合わせ部12は、メインサイドレール重ね合わせ部側板部17のみを含んでいてもよく、エクステンションサイドレール側板部24と連結されていなくてもよい。エクステンションサイドレール重ね合わせ部22及びメインサイドレール側板部14のいずれか一方又は両方が設けられていなくてもよい。
1…車両のフレーム構造、2…サイドレール、10…メインサイドレール、11…メインサイドレール本体部、11a…前端面、12…メインサイドレール重ね合わせ部、14…メインサイドレール側板部、15…メインサイドレール上板部、16…メインサイドレール下板部、20…エクステンションサイドレール、21…エクステンションサイドレール本体部、21a…後端面、22…エクステンションサイドレール重ね合わせ部、24…エクステンションサイドレール側板部、25…エクステンションサイドレール上板部、26…エクステンションサイドレール下板部。

Claims (4)

  1. 車両前後方向に延びて互いに対向する一対のメインサイドレールと、
    車両前後方向における前記メインサイドレールの前側部分に連結されて車両前後方向に延びるエクステンションサイドレールと、を備え、
    前記メインサイドレールは、断面略C字状のメインサイドレール本体部を有し、
    前記エクステンションサイドレールは、断面略Z字状のエクステンションサイドレール本体部を有し、
    車両前後方向において、前記メインサイドレール本体部の前端面の一部と前記エクステンションサイドレール本体部の後端面の一部とが互いに対向している、車両のフレーム構造。
  2. 前記メインサイドレール本体部は、
    車両上下方向に延びるメインサイドレール側板部と、
    前記メインサイドレール側板部の上端縁から車幅方向内側に延びるメインサイドレール上板部と、
    前記メインサイドレール側板部の下端縁から車幅方向内側に延びるメインサイドレール下板部と、を含み、
    前記エクステンションサイドレール本体部は、
    車両上下方向に延びるエクステンションサイドレール側板部と、
    前記エクステンションサイドレール側板部の上端縁から車幅方向外側に延びるエクステンションサイドレール上板部と、
    前記エクステンションサイドレール側板部の下端縁から車幅方向内側に延びるエクステンションサイドレール下板部と、を含んでいる、請求項1記載の車両のフレーム構造。
  3. 前記エクステンションサイドレールは、前記エクステンションサイドレール側板部から車両前後方向後側に延びるエクステンションサイドレール重ね合わせ部を更に有し、
    前記メインサイドレールと前記エクステンションサイドレールとは、前記エクステンションサイドレール重ね合わせ部が車幅方向における前記メインサイドレール側板部の内面に沿うように、互いに重ね合わされている、請求項2記載の車両のフレーム構造。
  4. 前記メインサイドレールは、前記メインサイドレール側板部から車両前後方向前側に延びるメインサイドレール重ね合わせ部を有し、
    前記メインサイドレールと前記エクステンションサイドレールとは、前記メインサイドレール重ね合わせ部が車幅方向における前記エクステンションサイドレール側板部の外面に沿うように、互いに重ね合わされている、請求項2又は3記載の車両のフレーム構造。
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