JP7276724B2 - 車体フレームの補強構造 - Google Patents

Description

本開示は、アクスルによって弾性支持される車体フレームの補強構造に関する。

車体フレームがアクスルに下方から弾性支持される車両において、車体フレームを構成するフレーム部材とアクスル側（アクスル又はアクスル側の部品）との当接を防止するため、フレーム部材とアクスルとの間にバンプラバーを介在させる構造が公知である（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－１１４４４４号公報

フレーム部材とアクスルとの間にバンプラバーを介在させてフレーム部材とアクスルとの当接を防止する構造では、バンプラバーの上方に位置するフレーム部材のラバー重なり部にアクスルから上向きの荷重が集中して入力するので、ラバー重なり部やその近傍で車体フレーム（フレーム部材）が変形するおそれがある。

そこで本開示は、バンプラバーを介したアクスルからの荷重入力による車体フレームの変形を防止することが可能な車体フレームの補強構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本開示の第１の態様は、車体フレームがアクスルによって下方から弾性支持され、車体フレームを構成するフレーム部材が、長手方向に沿って起立するフレーム側板部と、フレーム側板部の上端縁部及び下端縁部から相対向して延びるフレーム上板部及びフレーム下板部を有するＵ形状断面であり、フレーム下板部とアクスルとの間にバンプラバーが介在し、アクスルからの上向きの荷重が、バンプラバーの上方に位置するフレーム下板部の荷重入力部にバンプラバーを介して入力する車両の車体フレームの補強構造であって、第１補強部材と第２補強部材とを備える。

第１補強部材は、フレーム下板部の荷重入力部の上面に重なる第１補強下板部と、第１補強下板部の一端縁部から曲折して上方へ延び、フレーム側板部に重なる第１補強側板部とを有するＬ形状断面であり、フレーム部材に固定される。第２補強部材は、荷重入力部の上方で第１補強下板部の上面に重なる第２補強下板部と、第２補強下板部の一端縁部から曲折して上方へ延び、第１補強側板部に重なる第２補強側板部とを有するＬ形状断面であり、第１補強部材に固定される。

第２補強下板部と第２補強側板部との間の曲折部には、Ｌ形状の内側へ膨出するリブが形成されている。第１補強側板部の長手方向の一側及び他側の端縁部には、下方に向かって互いに離間するように傾斜する直線状又は曲線状の傾斜縁部が形成されている。

上記構成では、フレーム下板部に第１補強下板部が重なる範囲では第１補強下板部によってフレーム下板部の板厚が実質的に増大し、フレーム下板部に第１補強下板部及び第２補強下板部が重なる範囲では第１補強下板部及び第２補強下板部によってフレーム下板部の板厚が実質的に増大する。同様に、フレーム側板部に第１補強側板部が重なる範囲では第１補強側板部によってフレーム側板部の板厚が実質的に増大し、フレーム側板部に第１補強側板部及び第２補強側板部が重なる範囲では第１補強側板部及び第２補強側板部によってフレーム側板部の板厚が実質的に増大する。このように、荷重入力部及びその近傍において、フレーム部材の板厚が第１補強部材及び第２補強部材によって実質的に増大するので、荷重入力部及びその近傍においてフレーム部材の剛性を増大させることができる。

第２補強部材の曲折部にＬ形状の内側へ膨出するリブを形成したので、第２補強部材の剛性が増大する。また、第１補強部材の第１補強側板部の長手方向の一側及び他側の端縁部に、下方に向かって互いに離間するように傾斜する傾斜縁部を形成したので、第１補強側板部の長手方向の一側及び他側において、第１補強側板部とフレーム側板部との境界（両者が接する範囲）が増大する。これにより、第１補強側板部からフレーム側板部へ入力する荷重を分散させて、応力集中を緩和することができる。

従って、バンプラバーを介したアクスルからの荷重入力による車体フレームの変形を防止することができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様の補強構造であって、第１補強下板部の長手方向の長さは、荷重入力部及び第２補強下板部の長手方向の長さよりも長い。第１補強側板部の上下方向の長さは、第２補強側板部の上下方向の長さよりも長い。

上記構成では、第１補強部材とフレーム部材との境界と荷重入力部との距離が増大するので、第１補強部材からフレーム部材へ入力する荷重の応力集中をさらに緩和することができる。

本開示の第３の態様は、第１又は第２の態様の補強構造であって、リブは、曲折部の長手方向の中央に形成されている。

上記構成では、第２補強部材の剛性をリブによって効率良く増大させることができる。

本開示によれば、バンプラバーを介したアクスルからの荷重入力による車体フレームの変形を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る車体フレームを車両前方から視た前面図である。 図１の車体フレームの側面図である。 図１の車体フレームを前斜め上方から視た斜視図である。 バンプラバーの取付け前の状態を示す斜視図である。 第１補強板部及び第２補強板部の斜視図である。 図５のVI－VI矢視断面図である。 第２補強板部の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、前後方向は車両の前後方向を意味し、左右方向は車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。図中の矢印ＦＲは車両の前方を、ＵＰは上方を、ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示す。また、バンプストッパ１１（バンプラバー１３）、第１補強部材１６及び第２補強部材１７は車両の左右にそれぞれ同様に設けられているため、以下では左側について説明し、右側についての図示及び説明を省略する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る車両は、車体フレーム１と、アクスル２と、リーフサスペンション３とを備える。

車体フレーム１は、車幅方向両側で前後に亘って延びる左右１対のサイドメンバ（車体フレーム）４と、車幅方向に沿って延びて左右のサイドメンバ４を連結する複数のクロスメンバ５（図１に１つのクロスメンバ５のみを図示）とを有する。サイドメンバ４は、車幅方向内側へ開口するＵ形状断面であり、上下方向に起立して車両前後方向（長手方向）に延びるサイドメンバ側板部（フレーム側板部）６と、サイドメンバ側板部６の上端縁から車幅方向内側へ曲折するサイドメンバ上板部（フレーム上板部）７と、サイドメンバ側板部６の下端縁から車幅方向内側へ曲折してサイドメンバ上板部７と相対向するサイドメンバ下板部（フレーム下板部）８とを一体的に有する。アクスル２は、サイドメンバ４の下方で車幅方向に延び、リーフサスペンション３を介してサイドメンバ４を弾性支持する。アクスル２の車幅方向の両端部には、左右のタイヤ（図示省略）が取付けられる。

アクスル２には、ブレーキチャンバ９が取付けられる。ブレーキチャンバ９は、アクスル２の車両前後方向の一側（図示の例では車両前側）で、サイドメンバ４の下方に配置される。サイドメンバ４の鉛直下方の範囲において、ブレーキチャンバ９の上端はアクスル２の上端よりも上方に位置する。サイドメンバ４の下降時において、アクスル２よりも先にブレーキチャンバ９がサイドメンバ４と接触しないように（アクスル２とブレーキチャンバ９との接触を回避するように）、サイドメンバ下板部８とアクスル２との間にバンプストッパ１１を介在させている。アクスル２からの上向きの荷重は、バンプストッパ１１の上方に位置するサイドメンバ下板部８の荷重入力部１０にバンプストッパ１１を介して入力する。

図４に示すように、バンプストッパ１１は、ラバー支持板部１２とバンプラバー１３とスペーサ１４とを備え、アクスル２の上面（図３参照）とサイドメンバ４の下面（サイドメンバ下板部８の下面）との間に介在する。本実施形態のバンプストッパ１１（バンプラバー１３）は、サイドメンバ下板部８の下面に取付けられる。なお、バンプストッパ１１（バンプラバー１３）をアクスル２側に取付けてもよい。

ラバー支持板部１２は、平板状の部材であり、ラバー支持板部１２の上面には、車両前後方向に離間する複数（図示の例では２本）のボルト軸１５が固定されて上方へ延びる。バンプラバー１３は、板状のゴム等の弾性材であり、焼付固着や接着剤による接着などによってラバー支持板部１２の下面に固定される。スペーサ１４は、バンプラバー１３をサイドメンバ下板部８から所望の距離に配置する（バンプラバー１３の高さを調節する）ために設ける１つ又は複数（図示の例では２枚）の板状の部材であり、ラバー支持板部１２の上面とサイドメンバ下板部８の下面との間に配置され狭持される。サイドメンバ下板部８のうちスペーサ１４が重なる領域が荷重入力部１０である。なお、スペーサ１４を省略し、ラバー支持板部１２の板厚の増減によってバンプラバー１３の高さを調節してもよい。

図３～図６に示すように、バンプストッパ１１の上方には、第１補強部材１６及び第２補強部材１７が配置され、サイドメンバ４に対して固定される。

第１補強部材１６は、第１補強下板部１８と第１補強側板部１９とが一体形成されたＬ形状断面の板状部材である。第１補強下板部１８は、サイドメンバ下板部８の荷重入力部１０の上面に重なる。第１補強側板部１９は、第１補強下板部１８の一端縁部（車幅方向外側の端縁部）から曲折して上方へ延び、サイドメンバ側板部６に車幅方向内側から重なる。

第２補強部材１７は、第２補強下板部２０と第２補強側板部２１とが一体形成されたＬ形状断面の板状部材である。第２補強下板部２０は、荷重入力部１０の上方で第１補強下板部１８の上面に重なる。第２補強側板部２１は、第２補強下板部２０の一端縁部（車幅方向外側の端縁部）から曲折して上方へ延び、第１補強側板部１９に車幅方向内側から重なる。

第１補強下板部１８の車両前後方向の長さは、荷重入力部１０及び第２補強下板部２０の前後方向の長さよりも長く、第２補強下板部２０は、荷重入力部１０と略同範囲に配置され、第１補強下板部１８は、荷重入力部１０及び第２補強下板部２０から車両前後方向に張り出す。また、第１補強側板部１９の上下方向の長さは、第２補強側板部２１の上下方向の長さよりも長く、サイドメンバ側板部６の内側面の上下方向の長さと略等しい。

図４に示すように、スペーサ１４とサイドメンバ下板部８と第１補強下板部１８と第２補強下板部２０とには、これらが重なった状態で上下方向に貫通する複数（図示の例では２つ）のボルト挿通孔３０，３１が形成され、ラバー支持板部１２から延びるボルト軸１５をボルト挿通孔３０，３１に下方から挿通し、ボルト軸１５に上方からナット３２を螺合して締付けることにより、バンプストッパ１１と第１補強下板部１８と第２補強下板部２０とが共締めされてサイドメンバ下板部８（荷重入力部１０）に締結固定される。サイドメンバ側板部６と第１補強側板部１９と第２補強側板部２１とには、これらが重なった状態で車幅方向に貫通する複数（図示の例では４つ）のボルト挿通孔３３が形成され、ボルト（図示省略）をボルト挿通孔３３に挿通し、ナット（図示省略）を螺合して締付けることにより、第１補強側板部１９と第２補強側板部２１とが共締めされてサイドメンバ側板部６に締結固定される。図５に示すように、第１補強下板部１８のうち第２補強下板部２０と重ならない前後の領域には、サイドメンバ下板部８及び第１補強下板部１８を貫通する複数のボルト挿通孔３４が形成され、ボルト挿通孔３４を挿通するボルト（図示省略）によって第１補強下板部１８がサイドメンバ下板部８に締結固定される。また、第１補強側板部１９のうち第２補強側板部２１と重ならない前後及び上方の領域には、サイドメンバ側板部６及び第１補強側板部１９を貫通する複数のボルト挿通孔３５が形成され、ボルト挿通孔３５を挿通するボルト（図示省略）によって第１補強側板部１９がサイドメンバ側板部６に締結固定される。なお、第１補強部材１６と第２補強部材１７とをサイドメンバ４に固定する方法は締結固定に限定されず、他の方法（例えば溶接など）であってもよい。

図４～図６に示すように、第２補強下板部２０と第２補強側板部２１との間の曲折部２２の車両前後方向の中央には、Ｌ形状の内側（第２補強下板部２０からは上方、第２補強側板部２１からは車幅方向内側）へ部分的に膨出するリブ２３が形成されている。また、第１補強側板部１９の前端縁部及び後端縁部（長手方向の一側及び他側の端縁部）には、下方に向かって互いに離間するように傾斜する（前下方及び後下方へ傾斜する）直線状の傾斜縁部２４が形成されている。なお、図７に示すように、曲線状の傾斜縁部２５を形成してもよい。

本実施形態によれば、サイドメンバ下板部８に第１補強下板部１８が重なる範囲では第１補強下板部１８によってサイドメンバ下板部８の板厚が実質的に増大し、サイドメンバ下板部８に第１補強下板部１８及び第２補強下板部２０が重なる範囲では第１補強下板部１８及び第２補強下板部２０によってサイドメンバ下板部８の板厚が実質的に増大する。同様に、サイドメンバ側板部６に第１補強側板部１９が重なる範囲では第１補強側板部１９によってサイドメンバ側板部６の板厚が実質的に増大し、サイドメンバ側板部６に第１補強側板部１９及び第２補強側板部２１が重なる範囲では第１補強側板部１９及び第２補強側板部２１によってサイドメンバ側板部６の板厚が実質的に増大する。このように、荷重入力部１０及びその近傍において、サイドメンバ４の板厚が第１補強部材１６及び第２補強部材１７によって実質的に増大するので、荷重入力部１０及びその近傍においてサイドメンバ４の剛性を増大させることができる。

第２補強部材１７の曲折部２２の車両前後方向の中央にＬ形状の内側へ膨出するリブ２３を形成したので、第２補強部材１７の剛性が増大する。また、第１補強部材１６の第１補強側板部１９の前端縁部及び後端縁部に、下方に向かって互いに離間するように傾斜する傾斜縁部２４を形成したので、第１補強側板部１９の車両前側及び車両後側において、第１補強側板部１９とサイドメンバ側板部６との境界（両者が接する範囲）が増大する。これにより、第１補強側板部１９からサイドメンバ側板部６へ入力する荷重を分散させて、応力集中を緩和することができる。

第１補強下板部１８の車両前後方向の長さは、荷重入力部１０及び第２補強下板部２０の前後方向の長さよりも長く、第１補強側板部１９の上下方向の長さは、第２補強側板部２１の上下方向の長さよりも長い。これにより、第１補強部材１６とサイドメンバ４との境界と荷重入力部１０との距離が増大するので、第１補強部材１６からサイドメンバ４へ入力する荷重の応力集中をさらに緩和することができる。

従って、バンプラバー１３を介したアクスル２からの荷重入力による車体フレーム１の変形を防止することができる。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明は、車体フレームがアクスルによって弾性支持される車両に広く適用することができる。

１：車体フレーム
２：アクスル
３：リーフサスペンション
４：サイドメンバ（車体フレーム）
５：クロスメンバ
６：サイドメンバ側板部（フレーム側板部）
７：サイドメンバ上板部（フレーム上板部）
８：サイドメンバ下板部（フレーム下板部）
９：ブレーキチャンバ
１０：荷重入力部
１１：バンプストッパ
１２：ラバー支持板部
１３：バンプラバー
１４：スペーサ
１５：ボルト軸
１６：第１補強部材
１７：第２補強部材
１８：第１補強下板部
１９：第１補強側板部
２０：第２補強下板部
２１：第２補強側板部
２２：曲折部
２３：リブ
２４，２５：傾斜縁部
３０，３１，３３，３４，３５：ボルト挿通孔
３２：ナット

Claims (3)

1. 車体フレームがアクスルによって下方から弾性支持され、前記車体フレームを構成するフレーム部材が、長手方向に沿って起立するフレーム側板部と、前記フレーム側板部の上端縁部及び下端縁部から相対向して延びるフレーム上板部及びフレーム下板部を有するＵ形状断面であり、前記フレーム下板部と前記アクスルとの間にバンプラバーが介在し、前記アクスルからの上向きの荷重が、前記バンプラバーの上方に位置する前記フレーム下板部の荷重入力部に前記バンプラバーを介して入力する車両の前記車体フレームの補強構造であって、
   前記フレーム下板部の前記荷重入力部の上面に重なる第１補強下板部と、前記第１補強下板部の一端縁部から曲折して上方へ延び、前記フレーム側板部に重なる第１補強側板部とを有するＬ形状断面であり、前記フレーム部材に固定される第１補強部材と、
   前記荷重入力部の上方で前記第１補強下板部の上面に重なる第２補強下板部と、前記第２補強下板部の一端縁部から曲折して上方へ延び、前記第１補強側板部に重なる第２補強側板部とを有するＬ形状断面であり、前記第１補強部材に固定される第２補強部材と、を備え、
   前記第２補強下板部と前記第２補強側板部との間の曲折部には、Ｌ形状の内側へ膨出するリブが形成され、
   前記第１補強側板部の前記長手方向の一側及び他側の端縁部には、下方に向かって互いに離間するように傾斜する直線状又は曲線状の傾斜縁部が形成されている
   ことを特徴とする車体フレームの補強構造。
2. 請求項１に記載の補強構造であって、
   前記第１補強下板部の前記長手方向の長さは、前記荷重入力部及び前記第２補強下板部の前記長手方向の長さよりも長く、
   前記第１補強側板部の上下方向の長さは、前記第２補強側板部の上下方向の長さよりも長い
   ことを特徴とする車体フレームの補強構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の補強構造であって、
   前記リブは、前記曲折部の前記長手方向の中央に形成されている
   ことを特徴とする車体フレームの補強構造。

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