JP6719277B2 - 単位フレーム、車両フレーム - Google Patents

Description

本発明は、単位フレーム、及び車両フレームに関する。

特許文献１には、複数の長尺筒部材と、長尺筒部材が並列配置するように長尺筒部材を保持する保持部材とが記載されている。そして、この保持部材は、長尺筒部材の長手方向から見て円筒形状とされ、長尺筒部材の長手方向に間隔を空けて複数配置されている。

特開２０１４−５８２９７号公報

特許文献１の構成では、長尺筒部材の外周面が、円筒形状の保持部材の外周面に接着剤を用いて接着されている。そのため、長尺筒部材の長手方向から見て、長尺筒部材の外周面と保持部材の外周面とが接着剤により接着されている接着幅が狭くなっている。そこで、単位フレームが長尺筒部材の側方向から平面状の平面部材（所謂衝突体）によって荷重を受けた場合に、接着剤が剥がれて、長尺筒部材が、保持部材から分離してしまうことがある。

本発明の課題は、長尺筒部材が平面状の平面部材によって荷重を受けた場合に、長尺筒部材が、保持部材から分離するのを抑制することである。

本発明の請求項１に係る単位フレームは、間隔をあけて並列配置されている３本以上の長尺筒部材と、前記長尺筒部材の長手方向に間隔を空けて複数配置され、前記長尺筒部材が周方向に並ぶように保持する保持部材と、を備え、前記長手方向から見て、前記保持部材には、前記長尺筒部材の外周縁に沿った円弧状で、前記長尺筒部材を受ける受け部が形成され、前記長手方向から見て、一の前記長尺筒部材において、一の前記長尺筒部材と一方側に配置されている前記長尺筒部材との共通接線の接点における第一法線と、一の前記長尺筒部材において、一の前記長尺筒部材と他方側に配置されている前記長尺筒部材との共通接線の接点における第二法線とが、一の前記長尺筒部材を受ける前記受け部を通り、かつ、前記長手方向から見て、前記共通接線と前記保持部材とは離間している。

上記構成によれば、長手方向から見て、一の長尺筒部材において、一の長尺筒部材と一方側に配置されている長尺筒部材との共通接線の接点における第一法線と、一の長尺筒部材において、一の長尺筒部材と他方側に配置されている長尺筒部材との共通接線の接点における第二法線とが、一の長尺筒部材を受ける受け部を通る。さらに、長手方向から見て、共通接線と保持部材とは離間している。

このため、例えば、一の長尺筒部材が、側方向から平面状の平面部材によって荷重を受けた場合に、一の長尺筒部材が受けた荷重は、受け部から保持部材に伝達される。これにより、一の長尺筒部材が平面部材によって荷重を受けた場合に、一の長尺筒部材が、保持部材から分離するのを抑制することができる。

本発明の請求項２に係る単位フレームは、請求項１に記載の単位フレームにおいて、 全ての前記長尺筒部材おいて、前記第一法線と前記第二法線とが、夫々の前記長尺筒部材を受ける前記受け部を通ることを特徴とする。

上記構成によれば、全ての長尺筒部材において、第一法線と第二法線とが、夫々の長尺筒部材を受ける受け部を通る。これにより、全ての長尺筒部材が、夫々平面部材によって荷重を受けた場合に、全ての長尺筒部材が、保持部材から分離するのを抑制することができる。

本発明の請求項３に係る単位フレームは、請求項１又は２に記載の単位フレームにおいて、前記長尺筒部材は、互いに同様の形状とされ、前記長手方向から見て、前記保持部材は、前記長尺筒部材が前記保持部材の周方向に同様のピッチで配置されるように前記長尺筒部材を保持していることを特徴とする。

上記構成によれば、長尺筒部材は、互いに同様の形状とされ、長手方向から見て、保持部材は、長尺筒部材が保持部材の周方向に同様のピッチで配置されるように長尺筒部材を保持している。このため、例えば、単位フレームを、車両フレームに組み付ける際に、誤組（誤った組み付け）の発生を抑制することができる。

本発明の請求項４に係る単位フレームは、請求項１〜３の何れか１項に記載の単位フレームにおいて、前記長手方向から見て、円弧状の前記受け部の中心角は、１８０度より大きく、かつ、前記受け部の一端から他端までの直線距離は、前記長尺筒部材の直径より長くされていることを特徴とする。

上記構成によれば、長手方向から見て、受け部の中心角は、１８０度より大きく、かつ、受け部の一端から他端までの直線距離は、長尺筒部材の直径より長くされている。このため、受け部が長尺筒部材を受ける範囲を広くした上で、長尺筒部材を、長尺筒部材の側方向（長手方向い対して直交する直交方向）から保持部材に組み付けることができる。

本発明の請求項５に係る車両フレームは、少なくとも一部に、請求項１〜４の何れか１の単位フレームを備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、車両フレームは、少なくとも一部に、請求項１〜４の何れか１の単位フレームを備えている。このため、外部から荷重を受けた場合に、単位フレームが配置される部分が変形するのを抑制することができる。

本発明によれば、長尺筒部材が平面状の平面部材によって荷重を受けた場合に、長尺筒部材が、保持部材から分離するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るフレーム部材を示した正面図である。 本発明の第１実施形態に係るフレーム部材を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るフレーム部材を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るフレーム部材を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両フレームを示した斜視図である。 本発明の第１実施形態に対する比較形態に係るフレーム部材を示した正面図である。 本発明の第２実施形態に係るフレーム部材を示した正面図である。 本発明の第３実施形態に係るフレーム部材を示した正面図である。 本発明の第４実施形態に係るフレーム部材を示した正面図である。 本発明の第５実施形態に係るフレーム部材を示した正面図である。

＜第１実施形態＞
（全体構成）
本発明の第１実施形態に係る単位フレーム、及び車両フレームの一例について図１〜図６を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは車両上下方向であって鉛直方向を示し、矢印Ｌは車両前後方向であって水平方向を示し、矢印Ｗは車両幅方向であって水平方向を示す。

車両フレーム１０では、図５に示されるように、車両幅方向の中央に対して、車両フレーム１０の車両幅方向の一方側の部分と他方側の部分とは、対称となっている。

そして、この車両フレーム１０は、エンジン等が搭載されるフロントボディ１２と、荷室等を構成するリアボディ１４と、フロントボディ１２とリアボディ１４との間に配置されて乗員室を構成するキャビン１６とを備えている。

〔フロントボディ・リアボディ〕
フロントボディ１２は、車両上下方向に延びる複数のフレーム部材１２Ａと、車両前後方向に延びる複数のフレーム部材１２Ｂと、車両幅方向に延びる複数のフレーム部材１２Ｃと、各部を連結するジョイント部材１２Ｄとを備えている。

リアボディ１４は、車両上下方向に延びる複数のフレーム部材１４Ａと、車両前後方向に延びる複数のフレーム部材１４Ｂと、車両幅方向に延びる複数のフレーム部材１４Ｃと、各部を連結するジョイント部材１４Ｄとを備えている。

〔キャビン〕
キャビン１６は、車両幅方向の外側の部分を構成する一対のボディサイド３０と、車両幅方向に延びて一方のボディサイド３０と他方のボディサイド３０とを連結する連結部２０とを備えている。さらに、キャビン１６は、車両前後方向に延びてフロントボディ１２とリアボディ１４とを連結する連結部２２（所謂サイドメンバ）を備えている。

連結部２０は、車両幅方向に延びる複数のフレーム部材２０Ａと、各部を連結するジョイント部材２０Ｄとを備えている。また、連結部２２は、車両前後方向に延びる複数のフレーム部材２２Ａと、各部を連結するジョイント部材２２Ｄとを備えている。なお、本実施形態では、ジョイント部材２０Ｄが、ジョイント部材２２Ｄの機能を備える場合がある。

ボディサイド３０は、車両前方側の部分で車両上下方向に延びるフロントピラー３２と、車両後方側の部分で車両上下方向に延びるリアピラー３４と、フロントピラー３２とリアピラー３４との間で、車両上下方向に延びるセンターピラー３６とを備えている。さらに、ボディサイド３０は、車両前後方向に延び、フロントピラー３２の上端部、センターピラー３６の上端部、及びリアピラー３４の上端部を連結するルーフレール３８を備えている。また、ボディサイド３０は、車両前後方向に延び、フロントピラー３２の下端部、センターピラー３６の下端部、及びリアピラー３４の下端部を連結するロッカー４０を備えている。

フロントピラー３２は、車両上下方向に延びる複数のフレーム部材３２Ａと、各部を連結するジョイント部材３２Ｄとを備えている。また、リアピラー３４は、車両上下方向に延びる複数のフレーム部材３４Ａと、各部を連結するジョイント部材３４Ｄとを備えている。さらに、センターピラー３６は、車両上下方向に延びる複数のフレーム部材３６Ａと、各部を連結するジョイント部材３６Ｄとを備えている。

ルーフレール３８は、車両前後方向に延びる複数のフレーム部材３８Ａと、各部を連結するジョイント部材３８Ｄとを備えている。また、ロッカー４０は、車両前後方向に延びる複数のフレーム部材４２と、各部を連結するジョイント部材４４とを備えている。そして、このフレーム部材４２は、単位フレームの一例とされている。

（要部構成）
次に、フレーム部材４２について説明する。

フレーム部材４２は、図２、図４に示されるように、車両前後方向に延び、間隔をあけて並列配置されている４本の長尺筒部材の一例としてのパイプ部材５０と、車両前後方向に間隔を空けて複数配置され、パイプ部材５０を保持する保持部材６０とを備えている。

パイプ部材５０は、一例として、ＪＩＳ Ｇ ３４４４のＳＴＫ４００が用いられ、パイプ部材５０の外径Ｄは３４ｍｍ、厚さＴは３．２ｍｍ、長さＬは９００ｍｍとされている。

保持部材６０は、一例として、板厚３．２ｍｍの板金を用いて形成され、車両前後方向（本実施形態では、パイプ部材５０の長手方向）から見て、図１に示されるように、パイプ部材５０が保持部材６０の周方向に同様のピッチで配置されるようにパイプ部材５０を保持している。

具体的には、車両前後方向から見て、保持部材６０の外周部分には、パイプ部材５０を受ける受け部６２が夫々形成されている。受け部６２は、板金の外周部分を折り曲げることで形成され、パイプ部材５０の外周面に対向している（図３参照）。そして、車両前後方向から見て、受け部６２は、パイプ部材５０の外周縁に沿った円弧状とされている。また、受け部６２とパイプ部材５０の外周面とは、接着剤Ｓを用いて接着されている。

さらに、車両前後方向から見て、パイプ部材５０を受ける受け部６２の中心角θ１（図１参照）は、９０度以上とされている。そして、フレーム部材４２の軸上に、保持部材６０の重心Ｇが位置し、車両前後方向から見て、フレーム部材４２の形状は、保持部材６０の重心Ｇを通り車両上下方向に延びる直線Ｌ１、及び重心Ｇを通り車両幅方向に延びる直線Ｌ２を対称軸とする、線対称とされている。

また、車両長手方向から見て、一のパイプ部材５０（以下「パイプ部材５０Ａ」）において、パイプ部材５０Ａと一方側に配置されているパイプ部材５０（以下「パイプ部材５０Ｂ」）との共通接線Ｔ１（共通外接線）の接点Ｐ１における第一法線Ｋ１と、パイプ部材５０Ａにおいて、パイプ部材５０Ａと他方側に配置されているパイプ部材５０（以下「パイプ部材５０Ｃ」）との共通接線Ｔ２（共通外接線）の接点Ｐ２における第二法線Ｋ２とが、パイプ部材５０Ａを受ける受け部６２を通るようになっている。換言すれば、車両長手方向から見て、円弧状とされた受け部６２の一端部に、第一法線Ｋ１が通り、受け部６２の他端部に、第二法線Ｋ２が通るようになっている。

（要部構成の作用・効果）
本実施形態のフレーム部材４２の作用について、比較形態に係るフレーム部材３００と比較しつつ説明する。なお、フレーム部材３００については、フレーム部材４２と異なる部分を主に説明する。

比較形態に係るフレーム部材３００は、図６に示されるように、間隔をあけて並列配置されている４本のパイプ部材５０と、４本のパイプ部材５０を保持する保持部材３０２とを備えている。

保持部材３０２は、板金部材を折り曲げて形成されている。そして、保持部材３０２は、車両前後方向から見て、十字状とされ、パイプ部材５０の長手方向に間隔を空けて複数配置されている。そして、パイプ部材５０の外周面は、保持部材３０２の周面に接着剤Ｓを用いて２箇所で接着されている。このため、車両前後方向から見て、パイプ部材５０と保持部材３０２とが接着剤Ｓにより接着されている接着幅Ｒ１（図中参照）が狭くなっている。

この構成において、車両前後方向から見て、図中右下のパイプ部材５０が図中右下側から平面状の平面部材７０によって荷重を受けた場合に、接着剤Ｓには剪断方向の力が作用する。このため、接着剤Ｓが保持部材３０２から剥離し、パイプ部材５０が、保持部材３０２から分離してしまうことがある。

これに対して、本実施形態に係るフレーム部材４２では、前述したように、車両前後方向から見て、保持部材６０の受け部６２は、パイプ部材５０の外周縁に沿った円弧状とされている。また、車両長手方向から見て、パイプ部材５０Ａにおいて、パイプ部材５０Ａとパイプ部材５０Ｂとの共通接線Ｔ１の接点Ｐ１における第一法線Ｋ１と、パイプ部材５０Ａにおいて、パイプ部材５０Ａとパイプ部材５０Ｃとの共通接線Ｔ２の接点Ｐ２における第二法線Ｋ２とが、パイプ部材５０Ａを受ける受け部６２を通るようになっている。

このため、車両前後方向から見て、パイプ部材５０と保持部材３０２とが接着剤Ｓにより接着されている接着幅Ｒ２（図１参照）を広くすることができる。

また、車両前後方向から見て、パイプ部材５０がパイプ部材５０の側方向（パイプ部材５０の長手方向い対して直交する直交方向）から平面部材７０によって荷重を受けた場合に、パイプ部材５０が受けた荷重が保持部材６０に伝達され、パイプ部材５０が、保持部材６０から分離するのを抑制することができる。

また、パイプ部材５０は、互いに同様の形状とされ、車両前後方向から見て、保持部材６０は、パイプ部材５０が保持部材６０の周方向に同様のピッチで配置されるようにパイプ部材５０を保持している。このため、フレーム部材４２を、車両フレーム１０に組み付ける際に、誤組（誤った組み付け）の発生を抑制することができる。

また、車両フレーム１０としては、フレーム部材４２を備えることで、外部から荷重を受けた場合に、パイプ部材５０と保持部材６０とが分離するのが抑制されることで、フレーム部材４２が配置される部分が変形するのを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態に係る単位フレーム、及び車両フレームの一例について図７を用いて説明する。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第２実施形態に係る単位フレームの一例としてのフレーム部材７８に備えられた保持部材８０の受け部８２の中心角θ２（図７参照）は、１８０度以上とされている。さらに、受け部８２の一端から他端までの直線距離（図中Ｎ）は、パイプ部材５０の直径より長くされている。このため、受け部８２がパイプ部材５０を受ける範囲を広くした上で、パイプ部材５０を、パイプ部材５０の側方向から保持部材６０に組み付けることができる。

他の作用については、第１実施形態と同様である。

＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態に係る単位フレーム、及び車両フレームの一例について図８を用いて説明する。なお、第３実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第３実施形態に係る単位フレームの一例としてのフレーム部材８８は、車両前後方向に延び、間隔をあけて並列配置されている３本のパイプ部材５０と、３本のパイプ部材５０を保持する保持部材９０とを備えている。保持部材９０は、３本のパイプ部材５０が同様のピッチになるように保持している。そして、パイプ部材５０を受ける受け部９２の中心角θ３（図８参照）は、１２０度以上とされている。

第３実施形態の作用については、第１実施形態と同様である。

＜第４実施形態＞
次に本発明の第４実施形態に係る単位フレーム、及び車両フレームの一例について図９を用いて説明する。なお、第４実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第４実施形態に係る単位フレームの一例としてのフレーム部材９８は、車両前後方向に延び、間隔をあけて並列配置されている５本のパイプ部材５０と、５本のパイプ部材５０を保持する保持部材１００とを備えている。そして、パイプ部材５０を受ける受け部１０２の中心角θ４（図９参照）は、７２度以上とされている。

第４実施形態の作用については、第１実施形態と同様である。

＜第５実施形態＞
次に本発明の第５実施形態に係る単位フレーム、及び車両フレームの一例について図１０を用いて説明する。なお、第５実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

第５実施形態に係る単位フレームの一例としてのフレーム部材１０８は、車両前後方向に延び、間隔をあけて並列配置されている６本のパイプ部材５０と、６本のパイプ部材５０を保持する保持部材１１０とを備えている。そして、パイプ部材５０を受ける受け部１１２の中心角θ５（図１０参照）は、６０度以上とされている。

第５実施形態の作用については、第１実施形態と同様である。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、ロッカー４０が、フレーム部材４２を備えたが、ロッカー４０とは異なる他の部位が、フレーム部材４２を備えてもよい。

また、上記実施形態では、パイプ部材５０は、３本〜６本とされたが、パイプ部材５０が７本以上であってもよい。

また、上記実施形態では、全てのパイプ部材５０において、第一法線Ｋ１と第二法線Ｋ２とが、夫々のパイプ部材５０を受ける受け部６２、８２、９２、１０２、１１２を通るようになっていたが、少なくとも一のパイプ部材５０が、前述した構成を備えていればよい。

また、上記実施形態では、パイプ部材５０の外周面が、受け部６２、８２、９２、１０２、１１２に接着剤Ｓを用いて接着されたが、パイプ部材の外周面が、受け部に溶接等を用いて接合してもよい。

また、上記実施形態では、パイプ部材５０は、互いに同様の形状とされ、車両前後方向から見て、パイプ部材５０は、保持部材６０、８０、９０、１００、１１０の周方向に同様のピッチで配置されたが、パイプ部材５０は、互いに異なる形状とされもよく、車両前後方向から見て、パイプ部材５０は、保持部材の周方向に異なるピッチで配置されてもよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、パイプ部材５０、及び保持部材６０、８０、９０、１００、１１０に用いられる材料として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の強化プラスチックを用いてもよい。

また、上記実施形態では、車両前後方向から見て、受け部６２、８２、９２、１０２、１１２は、パイプ部材５０の外周縁に沿った円弧状とされたが、円弧状とされた部分の一部に凸形状や凹形状等が有ってもよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、保持部材６０、８０、９０、１００、１１０のピン角形状部分にＲを設けてもよい。

１０ 車両フレーム
４２ フレーム部材（単位フレームの一例）
５０ パイプ部材（長尺筒部材の一例）
６０ 保持部材
６２ 受け部
７８ フレーム部材（単位フレームの一例）
８０ 保持部材
８２ 受け部
８８ フレーム部材（単位フレームの一例）
９０ 保持部材
９２ 受け部
９８ フレーム部材（単位フレームの一例）
１００ 保持部材
１０２ 受け部
１０８ フレーム部材（単位フレームの一例）
１１０ 保持部材
１１２ 受け部

Claims (5)

1. 間隔をあけて並列配置されている３本以上の長尺筒部材と、
   前記長尺筒部材の長手方向に間隔を空けて複数配置され、前記長尺筒部材が周方向に並ぶように保持する保持部材と、を備え、
   前記長手方向から見て、前記保持部材には、前記長尺筒部材の外周縁に沿った円弧状で、前記長尺筒部材を受ける受け部が形成され、
   前記長手方向から見て、一の前記長尺筒部材において、一の前記長尺筒部材と一方側に配置されている前記長尺筒部材との共通接線の接点における第一法線と、一の前記長尺筒部材において、一の前記長尺筒部材と他方側に配置されている前記長尺筒部材との共通接線の接点における第二法線とが、一の前記長尺筒部材を受ける前記受け部を通り、かつ、前記長手方向から見て、前記共通接線と前記保持部材とは離間している単位フレーム。
2. 全ての前記長尺筒部材おいて、前記第一法線と前記第二法線とが、夫々の前記長尺筒部材を受ける前記受け部を通る請求項１に記載の単位フレーム。
3. 前記長尺筒部材は、互いに同様の形状とされ、
   前記長手方向から見て、前記保持部材は、前記長尺筒部材が前記保持部材の周方向に同様のピッチで配置されるように前記長尺筒部材を保持している請求項１又は２に記載の単位フレーム。
4. 前記長手方向から見て、円弧状の前記受け部の中心角は、１８０度より大きく、かつ、前記受け部の一端から他端までの直線距離は、前記長尺筒部材の直径より長くされている請求項１〜３の何れか１項に記載の単位フレーム。
5. 少なくとも一部に、請求項１〜４の何れか１の単位フレームを備えている車両フレーム。