JP7201489B2 - アンダーランプロテクタを備える車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両同士が衝突した際、一方の車両が他方の車両の下に潜り込むことを防止するためのアンダーランプロテクタを備える車体フレーム構造に関する。

例えば乗用車と衝突した際に乗用車が下に潜り込むのを防止するため、トラックの前方と後方には、突入防止装置（一般に、前方の装置はフロントアンダーランプロテクタと称し、後方の装置はリアアンダーランプロテクタと称する）を装着することが義務化されている。例えば特許文献１では、ステーを介して車両のフレームに取り付けられるアンダーランプロテクタについて開示している。

国際公開第２０１８／０３８２１０号

ところでアンダーランプロテクタに対する強度試験は、保安基準が改正されて強化されることになり、アンダーランプロテクタが取り付けられる車体フレーム構造も含めてより高い強度が求められることになった。例えば、所定の負荷荷重が加わった際に許容されるリアアンダーランプロテクタの移動量を規定した強度試験においては、従来の負荷荷重に対して改正後は２倍の負荷を加えることとしている。また試験で使用される車体フレームは、従来は剛体フレームを使用可能であったが、改正後は実際の車両で使用される実フレームでの評価が求められている。

このような改正後の強度試験の内容を踏まえつつ本発明者が検討を重ねたところ、負荷荷重を加えた際のアンダーランプロテクタの移動量は、サイドフレームの変形が大きく影響していることが見出された。

この点につき、図６～図９を参照しながら説明する。図６は、車幅方向に間隔をあけて配置された一対のサイドフレーム１２と、各サイドフレーム１２に取り付けられる一対のステー１３と、これらのステー１３に取り付けられるアンダーランプロテクタ１４とを備える従来の車体フレーム構造を示している。また図７（ａ）は、この車体フレーム構造を車体前後方向の後方から示した背面図であり、図７（ｂ）は、これを車幅方向の外方から示した側面図である。ここでサイドフレーム１２は、車体前後方向に沿うウェブ１２ａ、並びにウェブ１２ａの上端と下端からそれぞれ車幅方向に延出される上部フランジ１２ｂ及び下部フランジ１２ｃによって断面コ字状に形成されている。また下部フランジ１２ｃは、車体前後方向の中間に位置する水平部１２ｅと、水平部１２ｅからサイドフレーム１２における車体前後方向の一端部１２ｄに向かって上方に傾く傾斜部１２ｆと、水平部１２ｅと傾斜部１２ｆとをつなぐキックアップ部１２ｇとを有している。またステー１３は、ウェブ１２ａの外面に取付部１３ｃを当て付けるとともにボルト等によって固定してサイドフレーム１２に取り付けられている。

このような車体フレーム構造に対する強度試験は、概ね図６に示すような位置でアンダーランプロテクタ１４に対して所定の負荷荷重Ｌを加え、その際のアンダーランプロテクタ１４の移動量によって評価を行う。ここでアンダーランプロテクタ１４に負荷荷重Ｌを加えると、サイドフレーム１２にはステー１３の長さに応じた曲げモーメントが作用するため、サイドフレーム１２は、図８（ａ）に破線で示すように下向きに撓むように曲げられることになる。これに伴って下部フランジ１２ｃは圧縮され、下部フランジ１２ｃにおいて形状が変化するキックアップ部１２ｇには圧縮応力が集中することになる。特に、保安基準の改正に伴って強度試験が強化されたことから、キックアップ部１２ｇへの圧縮応力の集中は更に顕著となり、耐えうる応力集中の限度を超えると、図８（ｂ）に示すようにサイドフレーム１２は、キックアップ部１２ｇの周辺が下方に突出するようにして変形してしまうことになる。そしてキックアップ部１２ｇの周辺で一旦変形が生じると、これを起点としてサイドフレーム１２の変形が一段と進む結果、アンダーランプロテクタ１４は、荷重が加わる方向に大きく移動してしまうことになる。

またアンダーランプロテクタ１４に負荷荷重Ｌを加えた際、サイドフレーム１２には、図９に示すようにステー１３の取付部１３ｃにおける周辺でも変形が生じることになる。ここで図９（ａ）は、車幅方向の外方からステー１３の取付部１３ｃの周辺を示した側面図であり、図９（ｂ）は、上方から取付部１３ｃの周辺を示した平面図である。図９（ｂ）に示すように、特にアンダーランプロテクタ１４の車幅方向端部に加えられる負荷荷重Ｌによって、取付部１３ｃにおける車体前後方向の中間側に位置する内側端部１３ｄが車幅方向の内方に向けて移動しようとするため、サイドフレーム１２は、図中に破線で示すように、内側端部１３ｄの周辺において車幅方向の内方に向けて曲げられることになる。そして耐えうる限度を超えると、サイドフレーム１２は内側端部１３ｄの周辺においても変形するため、アンダーランプロテクタ１４の移動量は一層大きくなっていた。

なお上述した特許文献１は、ステーを補強することによってアンダーランプロテクタの移動量の抑制を図るものであって、サイドフレームの変形に起因するアンダーランプロテクタの移動量を抑えるものではなく、この問題の解決は未だ困難な状態にあった。

本発明はこのような問題を解決することを課題とするものであって、サイドフレームの変形に伴うアンダーランプロテクタの移動量の増大を抑制することができる車体フレーム構造を提供することを目的とする。

本発明は、車体前後方向に沿うウェブ、並びに該ウェブの上端と下端からそれぞれ車幅方向に延出される上部フランジ及び下部フランジによって断面コ字状に形成されるサイドフレームに、下方に延出されるステーを介してアンダーランプロテクタが取り付けられる車体フレーム構造であって、前記下部フランジは、車体前後方向の中間に位置する水平部と、該水平部から前記サイドフレームにおける車体前後方向の一端部に向かって上方に傾く傾斜部と、該水平部と該傾斜部とをつなぐキックアップ部とを有し、前記ステーが、前記ウェブに対し、車体前後方向における前記キックアップ部と前記一端部との間に位置して取り付けられ、前記下部フランジに、前記キックアップ部に重なる形状となる補強プレートが取り付けられる、ことを特徴とする。

そして、前記ステーは前記ウェブに取り付けられる取付部を有し、該取付部は車体前後方向の中間側に位置する内側端部を有するものであって、前記ウェブに、前記内側端部に重なる形状となる第二補強プレートが取り付けられることが好ましい。

本発明の車体フレーム構造によれば、サイドフレームの強度を高めることができるため、アンダーランプロテクタの移動量を抑制することができる。またサイドフレームの仕様は従来から大きく変える必要がないため、現行の金型を流用して費用を抑えることが可能となる。更に、サイドフレームにおける強度の向上は、補強すべき部分に限定して行っているため、コストアップや質量の増大を最小限に抑えることができる。

本発明に従う車体フレーム構造の一実施形態をフロントとリアに適用したトラックの側面図である。 図１におけるリアに適用した車体フレーム構造をより詳細に示した図であって、図２（ａ）は車幅方向の外方から示した側面図であり、図２（ｂ）は車幅方向の内方から示した斜視図である。 補強プレートを固定するための他の手段について示した図である。 補強プレートの変形例について示した図である。 補強プレートの更なる変形例について示した図である。 従来の車体フレーム構造について示した斜視図である。 従来の車体フレーム構造をより詳細に示した図であって、図７（ａ）は車体前後方向の後方から示した背面図であり、図７（ｂ）は車幅方向の外方から示した側面図である。 従来の車体フレーム構造に対して強度試験を行った際のキックアップ部周辺における変形状況について示した図であって、図８（ａ）は車幅方向の外方から示した側面図であり、図８（ｂ）は車幅方向の内方から示した側面図である。 従来の車体フレーム構造に対して強度試験を行った際のステーの取付部周辺における変形状況について示した図であって、図９（ａ）は車幅方向の外方から示した側面図であり、図９（ｂ）は上方から示した平面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に従う車体フレーム構造の一実施形態について説明する。なお、本明細書等における「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、車体フレーム構造を適用した車両において、運転席に着座した者を基準とした場合の向きをいう。また図面は、本実施形態を説明するにあたって必要な部分を優先して示していて、説明が特段不要な部分は省略している。

図１は、本発明に従う車体フレーム構造を前方と後方に適用した車両１００について示している。なお、以下の説明においては後方に設けた車体フレーム構造１について説明するが、前方に設ける場合も、基本的には後方の車体フレーム構造１と同様の構成が採用される。

図２に示すように本実施形態の車体フレーム構造１は、車体前後方向に沿って延在するとともに車幅方向に間隔をあけて設けられる一対のサイドフレーム２と、各サイドフレーム２に取り付けられる一対のステー３と、車幅方向に延在するとともにこれらのステー３に取り付けられるリアアンダーランプロテクタ４（以下、単に「アンダーランプロテクタ４」と称する）と、補強プレート５と、第二補強プレート６とを備えている。

サイドフレーム２は、車体前後方向に沿って延在するウェブ２ａと、ウェブ２ａの上端から車幅方向の内方に向けて延出される上部フランジ２ｂと、ウェブ２ａの下端から車幅方向の内方に向けて延出される下部フランジ２ｃとを有していて、ウェブ２ａ、上部フランジ２ｂ、及び下部フランジ２ｃによって断面コ字状をなすように形成されている。図示したように本実施形態のウェブ２ａは、その上端は前方から後方に向かって略水平に延在していて、ウェブ２ａの上端から延出される上部フランジ２ｂも、前方から後方に向かって略水平に延在している。一方、ウェブ２ａの下端は、車体前後方向の中間部は前方から後方に向かって略水平に延在しているものの、その後はサイドフレーム２の一端部２ｄに向かって上方に傾き、更に一端部２ｄに近づくにつれて略水平に延在していて、下部フランジ２ｃも、ウェブ２ａの下端に合わせて延在している。ここで、下部フランジ２ｃにおける車体前後方向の中間に位置する部位を水平部２ｅと称し、水平部２ｅから一端部２ｄに向かって上方に傾く部位を傾斜部２ｆと称し、水平部２ｅと傾斜部２ｆとをつなぐ部位をキックアップ部２ｇと称することとする。

ステー３は、上方が幅広であって下方に向かって幅狭になる断面コ字状のステー本体部３ａと、ステー本体部３ａの後端に設けられる取付プレート部３ｂとを備えている。本実施形態のステー３は、ウェブ２ａにおける車幅方向の外面に対してステー本体部３ａの上端部をボルトとナットで固定することにより、サイドフレーム２に取り付けられる。なお、ウェブ２ａに固定されるステー本体部３ａの上端部を取付部３ｃと称し、取付部３ｃにおける車体前後方向の中間側に位置する端部を内側端部３ｄと称する。ここで、図２（ａ）に示すように本実施形態のステー３は、ステー本体部３ａが傾斜部２ｆに重なるとともに内側端部３ｄがキックアップ部２ｇよりも後方に位置するようにして、サイドフレーム２に取り付けられる。

アンダーランプロテクタ４は、中空の矩形状をなすように形成されていて、図６に示す従来のものと同様に、一対のステー３に架け渡されるようにして取り付けられる。本実施形態におけるアンダーランプロテクタ４は、図２（ａ）に示すように、取付プレート部３ｂに対してボルトとナットで固定されるように構成されている。

補強プレート５は、本実施形態では矩形状をなす板材の中央部を屈曲させるようにして形成したものである。そして図２に示すように車幅方向の内方から、キックアップ部２ｇの上面に重なるようにして下部フランジ２ｃに固定される。なお本実施形態ではリベットを使用して、補強プレート５の一端部を水平部２ｅに固定し、補強プレート５の他端部を傾斜部２ｆに固定している

そして第二補強プレート６は、板材をＬ字状に折り曲げるようにして形成したものであって、車幅方向の内方から、ウェブ２ａの内面と傾斜部２ｆの上面に重なるようにして固定される。本実施形態の第二補強プレート６も、補強プレート５と同様にリベットを使用して固定される。なお第二補強プレート６におけるウェブ２ａに固定される部位は、図２（ａ）に示すように車幅方向の内方において内側端部３ｄに重なるように位置している。

このような車体フレーム構造１においては、補強プレート５によって、下部フランジ２ｃの強度を高めることができる。このため、図６に示す従来の車体フレーム構造と同様の強度試験を行った場合、下部フランジ２ｃは圧縮されてキックアップ部２ｇには圧縮応力が特に集中することになるものの、補強プレート５によってキックアップ部２ｇの周辺における変形を効果的に抑制することができる。このため、従来の車体フレーム構造で問題視されていたアンダーランプロテクタ４の移動量を抑えることができる。

また、図６に示すようにしてアンダーランプロテクタ４に対して所定の負荷荷重Ｌを加えた場合、サイドフレーム２は、図９を示しながら説明したように、取付部３ｃの内側端部３ｄを起点として車幅方向の内方に向けて曲げられるような力も受けることになる。一方、本実施形態においては、図２（ａ）に示すようにサイドフレーム２の車幅方向の内方において内側端部３ｄに重なるようにして第二補強プレート６を設けていて、これにより内側端部３ｄの周辺の強度を高めているため、内側端部３ｄを起点とする変形を抑制することができる。従って、所定の負荷荷重Ｌを加えた際のアンダーランプロテクタ４の移動量を一層抑えることができる。

なお、本実施形態の車体フレーム構造１では、補強プレート５と第二補強プレート６を追加しつつ、サイドフレーム２の仕様は従来のものと大きく変わることがないため、現行の金型を流用して費用を抑えることができる。またサイドフレーム２における強度の向上は、補強プレート５と第二補強プレート６によって補強すべき部分に限定して行っているため、コストアップや質量の増大を最小限に抑えることができる。

以上、本発明に従う車体フレーム構造の一実施形態について説明したが、本実施形態は一例に過ぎず、本発明には特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えたものも含まれる。

例えば上述した実施形態において、補強プレート５と第二補強プレート６はリベットによってサイドフレーム２に固定されていたが、図３に示すようにボルトやナットを用いて固定するようにしてもよいし、溶接によって固定するようにしてもよい。また上述した実施形態では、補強プレート５と第二補強プレート６を併用していたが、補強プレート５のみでもよい。また第二補強プレート６のみで補強してもよい。更に補強プレート５の形状も適宜変更可能であって、例えば図４に示す補強プレート７を使用してもよい。補強プレート７は、下部７ａは水平部２ｅと傾斜部２ｆに沿うように屈曲していて、側部７ｂは下部７ａに対してＬ字状に折れ曲がるようにして形成されている。このような補強プレート７によれば、キックアップ部２ｇの周辺を、下部フランジ２ｃだけでなくウェブ２ａも補強することができるため、キックアップ部２ｇを起点とする変形を一段と抑えることができる。また補強プレート７は、図５に示すように、サイドフレーム２に対して車幅方向の外方から取り付けるようにしてもよい。なお、補強プレート７に限らず、補強プレート５もサイドフレーム２に対して車幅方向の外方から取り付けるようにしてもよい。

１：車体フレーム構造
２：サイドフレーム
２ａ：ウェブ
２ｂ：上部フランジ
２ｃ：下部フランジ
２ｄ：サイドフレームの一端部
２ｅ：水平部
２ｆ：傾斜部
２ｇ：キックアップ部
３：ステー
３ａ：ステー本体部
３ｂ：取付プレート部
３ｃ：取付部
３ｄ：内側端部
４：アンダーランプロテクタ（リアアンダーランプロテクタ）
５：補強プレート
６：第二補強プレート
７：補強プレート
７ａ：補強プレートの下部
７ｂ：補強プレートの側部
１００：車両

Claims (2)

1. 車体前後方向に沿うウェブ、並びに該ウェブの上端と下端からそれぞれ車幅方向に延出される上部フランジ及び下部フランジによって断面コ字状に形成されるサイドフレームに、下方に延出されるステーを介してアンダーランプロテクタが取り付けられる車体フレーム構造であって、
   前記下部フランジは、車体前後方向の中間に位置する水平部と、該水平部から前記サイドフレームにおける車体前後方向の一端部に向かって上方に傾く傾斜部と、該水平部と該傾斜部とをつなぐキックアップ部とを有し、
   前記ステーが、前記ウェブに対し、車体前後方向における前記キックアップ部と前記一端部との間に位置して取り付けられ、
   前記下部フランジに、前記キックアップ部に重なる形状となる補強プレートが取り付けられる、ことを特徴とするアンダーランプロテクタを備える車体フレーム構造。
2. 前記ステーは前記ウェブに取り付けられる取付部を有し、該取付部は車体前後方向の中間側に位置する内側端部を有するものであって、
   前記ウェブに、前記内側端部に重なる形状となる第二補強プレートが取り付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のアンダーランプロテクタを備える車体フレーム構造。
   
   

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