JPH07137655A - 自動車用フレーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フレーム同士の結合に要する生産コストが低
く、且つ結合部の強度が高く信頼性に優れた自動車用フ
レーム装置を提供することを目的とする。 【構成】第一のフレーム１と、第二のフレーム２と、こ
れら第一のフレームと第二のフレームとを結合する結合
部材５とを具備し、両方のフレームの少なくとも一方の
結合側端部に対向する一対の壁部が形成され、結合部材
は、一対の壁部の間に挿入される結合部６を有し、この
結合部は一対の壁部に対向する一対の結合壁部とこの一
対の結合壁部を連結する一対の端壁部で囲まれた筒体を
なし、一対の結合壁部の外面には複数の鋸歯状部が一対
の端壁部を結ぶ方向に沿って並べて形成され、さらに一
対の端壁部にわたって挿通されたボルトおよびそのナッ
トにより、一対の結合壁部が圧縮変形されて鋸歯状部が
フレームの一対の壁部に食い込んでいることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車ボディを形作るス
ペースフレーム構造に採用されるフレーム装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車ボディの構造としてアルミ
ニウムフレームを用いた構造が提案されている。このア
ルミニウムフレームを用いたボディ構造は、剛性を要す
る構造体をアルミニウム押出し形材の中空部品によるフ
レームで構成し、このフレーム同士を結合して構成する
ものであり、現在の板金部品を主体に構成した自動車ボ
ディに比較して軽量化、生産コストの低減化を図ること
ができるという利点がある。

【０００３】従来、このアルミニウムフレームを用いた
ボディ構造においてフレーム同士を結合する構造として
は、第一にフレームの端部を直接突き合わせて溶接する
構造、第二に鋳物製の結合部材を用い、各フレームの端
部を結合部材の端部に差込んで両者を溶接する構造、第
三に当て板をフレームの端部の間に渡して、当て板とフ
レームとをボルトによりねじ止めする構造が採用されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第一の構造に
は次に述べる欠点がある。すなわち、フレーム同士を溶
接により結合するために、溶接設備および作業者の熟練
を要して生産コストが高くなる。溶接に際してアルミニ
ウムからなるフレームにおける溶接部およびその近傍の
部分が加熱されて強度が低下する。溶接部の仕上り程度
のバラツキなどによりフレーム結合部の強度、品質のば
らつきが生じ信頼性に乏しい。

【０００５】また、第二の構造には次に述べる欠点があ
る。すなわち、フレームと結合部材とを溶接して結合す
るために、前述した第一の構造における欠点を有する。
これに加えて結合部材を用いるために溶接部の箇所が多
くなり、生産コストが高くなる。

【０００６】さらに、第三の構造には次に述べる欠点が
ある。すなわち、ボルトによる点状固定のために結合部
の強度および剛性が小さい。このように従来はフレーム
の結合部の生産コストおよび強度の面で問題があり、ア
ルミニウムフレームを用いた自動車ボディ構造の実現が
困難であった。

【０００７】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、フレーム同士の結合に要する生産コストが低く、且
つ結合部の強度が高く信頼性に優れ、アルミニウムフレ
ームを用いた自動車ボディ構造の実現できる自動車用フ
レーム装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の自動車用フレーム装置は、第一のフレーム
と、第二のフレームと、これら第一のフレームと第二の
フレームとを結合する結合部材とを具備し、前記第一の
フレームおよび第二のフレームの少なくとも一方の結合
側端部は対向する一対の壁部が形成され、前記結合部材
は、前記フレームの一対の壁部の間に挿入される結合部
を有し、この結合部は前記一対の壁部に対向する一対の
結合壁部とこの一対の結合壁部を連結する一対の端壁部
で囲まれた筒体をなし、前記一対の結合壁部の外面には
前記筒体の軸方向に延びるとともに、前記フレームの一
対の壁部の間へ挿入する方向の前方に向けて下降傾斜す
る向きをもつ複数の鋸歯状部が前記一対の端壁部を結ぶ
方向に沿って並べて形成されており、さらに前記結合部
材は、前記一対の端壁部にわたってボルトが挿通される
とともに、このボルトにナットが螺合され締め付けられ
て、前記一対の結合壁部が圧縮変形されて前記鋸歯状部
が前記フレームの一対の壁部に食い込んで、前記一対の
結合壁部が前記フレームの一対の壁部に結合されている
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】すなわち、本発明では第一のフレームと第二の
フレームのうち少なくとも一方は、結合側端部に対向す
る一対の壁部が形成されている。そこで、結合部材とし
てはフレームの対向する一対の壁部の挿入できる結合部
を有するものを用いる。

【００１０】他方のフレームが結合側端部に対向する一
対の壁部が形成されているものであれば、結合部材は２
個の前記構成の結合部を有するものを用いる。また、他
方のフレームが別な構成をなすものであれば、その構成
に応じた他の結合部を有するものを用いる。

【００１１】そして、結合部材の結合部をフレームの結
合側端部おいて対向する一対の壁部の間に挿入する。次
いで、結合部の一対の端壁部にわたってボルトを挿通す
るとともに、このボルトにナットを螺合することによ
り、結合部の一対の結合壁部にボルト軸方向に沿う力を
加えて一対の結合壁部を圧縮変形し、鋸歯状部をフレー
ムの一対の壁部に食い込ませて、一対の結合壁部をフレ
ームの一対の壁部に結合する。なお、他の結合部は他の
フレームに結合する、このような構造であるから、結合
部材は押出し成形などにより容易に成形することができ
る。結合部材をフレームの結合側端部の対向する一対の
壁部の間に挿入し、結合部の一対の端壁部にわたってボ
ルトを挿通するとともに、このボルトにナットを螺合す
るの簡単な作業により、大掛かりな設備も要することな
く、フレーム同士を強固に結合することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。本発明の一実施例について図１および図２を参照
して説明する。この実施例は、第一のフレームと第二の
フレームとを直角に配置して結合するものであり、第一
のフレームの結合側端部に対向する一対の壁部を形成し
ている。結合部材は、第一のフレームの一対の壁部に挿
入する結合部を有している。

【００１３】図中１は第一のフレームで、これは押出し
成形された断面四角形をなすアルミニウム中空部品によ
り形成されている。２は第二のフレームで、これは押出
し成形された断面四角形をなすアルミニウム中空部品に
より形成されている。第一のフレーム１は第二のフレー
ム２に対して直角な方向に配置され、その端部が第二の
フレーム２の長さ方向の所定箇所の壁部に突き合されて
いる。

【００１４】そして、第一のフレーム１は断面四角形を
なす中空部品であるから、結合側端部に対向する一対の
壁部を有していることになる。例えば一対の壁部１ａ，
１ｂとする。また、第二のフレーム２において第一のフ
レーム１の結合側端部が突き合される壁部２ａの箇所に
は後述するボルトを通す挿通孔３が形成されており、壁
部２ａと対向する壁部２ｂには挿通孔３と対向して結合
作業を行うに必要な大きさをもった作業用孔４が形成さ
れている。

【００１５】５は結合部材で、これは押出し成形された
アルミニウム中空部品により形成されている。結合部材
５は第一のフレーム１の一対の壁部１ａ，１ｂの間に挿
入される結合部６を有している。この結合部６は、第一
のフレーム１の一対の壁部１ａ，１ｂの内面に対向する
一対の結合壁部６ａ，６ｂと、この一対の結合壁部６
ａ，６ｂを連結する一対の端壁部６ｃ，６ｄで囲まれた
筒体をなしている。

【００１６】結合部６において、一対の端壁部６ｃ，６
ｄを結ぶ方向に沿って力を加えた場合に一対の結合壁部
６ａ，６ｂが圧縮変形しやすいように、一対の結合壁部
６ａ，６ｂと一対の端壁部６ｃ，６ｄとを結ぶ部分が傾
斜部７となっており、この傾斜部７に切り欠き部８が形
成されている。

【００１７】一対の結合壁部６ａ，６ｂの外面には、夫
々結合部（筒体）６の軸方向に延びるとともに、フレー
ムの第一のフレーム１の一対の壁部１ａ、１ｂの間へ挿
入する方向の前方に向けて降傾斜する向きをもつ複数の
鋸歯状部９が一対の端壁部６ｃ，６ｄを結ぶ方向に沿っ
て並べて形成されている。なお、一対の結合壁部６ａ，
６ｂの鋸歯状部９の先端を結ぶ長さは、フレーム１の一
対の壁部１ａ、１ｂの内面を結ぶ長さに相当する。一対
の端壁部６ｃ，６ｄの中央には夫々ボルト挿通孔１０、
１１が形成されている。

【００１８】また、結合部材５には、一対の端壁部６
ｃ，６ｄのうち端壁部６ｄを一対の結合壁部６を結ぶ方
向に延長して、第二のフレーム２の壁部２ａに当接する
板状部１２が形成されている。この板状部１２の幅は壁
部２ａの幅に相当している。また、板状部１２の幅方向
の両側縁には第二のフレーム２の対向する壁部２ｃ、２
ｄに接する縁部１３が起立して形成されている。

【００１９】そして、この結合部材５における結合部６
は第一のフレーム１の結合側端部の内部、すなわち一対
の対向する壁部１ａ，１ｂの間に挿入され、一対の結合
壁部６ａ，６ｂの夫々の鋸歯状部９が一対の対向する壁
部１ａ，１ｂの内面に接触されている。また、板状部１
２は第二のフレーム２の壁部２ａの外面に当接され、縁
部１３が第二のフレーム２の対向する壁部２ｃ．２ｄを
挟んでいる。

【００２０】また、ボルト１４が結合部材５における端
壁部６ｃの挿通孔１０に挿通されて一対の端壁部６ｃ，
６ｄの間を通り、さらに端壁部６ｄの挿通孔１１および
第二のフレーム２の壁部２ａの挿通孔３に挿通されてい
る。挿通孔３から突出したボルト１４の部分にナット１
５が螺合されて締め付けられている。

【００２１】これによりボルト１４の締め付け力は、第
二のフレーム２の壁部２ａおよび結合部材５の端壁部６
ｃ、６ｄを介して結合部６の一対の結合壁部６ａ，６ｂ
に対して加えられる。このため、結合部材５の一対の結
合壁部６ａ，６ｂが圧縮変形され、一対の結合壁部６
ａ，６ｂに夫々形成された鋸歯状部９が第一のフレーム
１の一対の壁部１ａ、１ｂの内面に食い込んで、一対の
結合壁部６ａ，６ｂが一対の壁部１ａ．１ｂに強固に固
定される。補助的に接着剤などを用いて一対の結合壁部
６ａ，６ｂと一対の壁部１ａ、１ｂを固定して良い。な
お、図中１６は座金である。

【００２２】これにより結合部材５の結合部６と第一の
フレーム１とが結合され、板状部１２と第二のフレーム
２とが結合され、結合部材５により第一のフレーム１と
第二のフレーム２とが結合される。また、ボルト１４は
第一のフレーム１と第二のフレーム２と結合部材５との
結合部における補強としての役目を有している。

【００２３】実際に第一のフレーム１と第二のフレーム
２とを結合する作業を行う場合には、初めに結合部材５
を第二のフレーム２に配置してボルト１４とナット１５
により第二のフレーム２に固定する。ボルト１４にナッ
ト１５を螺合する作業は、第二のフレーム２の壁部２ｂ
に形成された作業用孔５を通して行われる。その後、結
合部材５の結合部６を第一のフレーム１の結合側端部に
挿入し、ナット１５をさらに締め付けて一対の結合壁部
６ａ，６ｂに力を加えて鋸歯状部９を一対の対向する壁
部１ａ、１ｂに食い込ませる。このように結合部材５を
用いて第一のフレーム１と第二のフレーム２とを結合す
る作業を容易に行うことができる。

【００２４】従って、フレーム同士の結合に要する生産
コストが低く、且つ結合部の強度が高く信頼性に優れ、
アルミニウムフレームを用いた自動車ボディ構造を実現
できる。

【００２５】なお、第二のフレーム２は筒体に限定され
ず、チャンネルベースであっても良い。本発明の他の実
施例について図３を参照して説明する。

【００２６】この実施例は、前述した実施例で用いる結
合部材を変形させたものである。図３において図２と同
じ部分は同じ符号を付している。図３（ａ）に示される
結合部材５は，２個の結合部６を組合せたものである。
ボルト４は両方の結合部６、６を貫通して設けられる。
１７は２個の結合部６、６の連結部分に形成されたボル
ト１４を挿通する挿通孔である。

【００２７】図３（ｂ）に示される結合部材５は，板状
部１２の縁部１３を取り除いたものである。図３（ｃ）
に示される結合部材５は，第二のフレーム２と結合する
ために第二のフレーム２の壁部２ａ〜２ｄを外側から囲
む筒体部１８が形成されている。１９は筒体部１８に形
成された作業孔である。

【００２８】本発明の異なる他の実施例について図４を
参照して説明する。この実施例は、第一のフレーム１に
加えて第二のフレーム２の結合側端部にも対向する一対
の壁部を有している。結合部材５は、第一のフレーム１
の一対の壁部の挿入する結合部と第二のフレームの一対
の壁部に挿入する結合部を有している。図４において図
２と同じ部分は同じ符号を付している。

【００２９】図４（ａ）では、第一のフレーム１と第二
のフレーム２は、端部を突合せて同一軸線上に配置され
る。結合部材５は，筒体形の連結部２０の対向する側部
に夫々結合部６が形成されている。結合部材５の一対の
結合部６は第一のフレーム１と第二のフレーム２の端部
に挿入されて結合されている、これにより第一のフレー
ム１と第二のフレーム２が結合部材５によって結合され
ている。

【００３０】図４（ｂ）では、第一のフレーム１と第二
のフレーム２に加えて、第三のフレーム２２が組合され
ている。結合部材５は，筒体形の連結部２１に３個の結
合部６が夫々分散して形成されている。結合部材５の各
結合部６は第一のフレーム１と第二のフレーム２と第三
のフレーム２２の端部に夫々挿入されて結合されてい
る、これにより第一のフレーム１と第二のフレーム２と
第三のフレーム２２が結合部材５によって結合されてい
る。

【００３１】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ず種々変形することができる。図５および図６は図１お
よび図２で示される実施例の変形例を示している。図５
は第一のフレーム１と第二のフレーム２との結合部を示
しており、図５において図１および図２と同じ部分は同
じ符号を付して説明を省略する。図６は受け座を示して
いる。

【００３２】図中３１は受け座で、これは３１はアルミ
ニウムなどの金属で形成され、受け座部３２と一対の脚
部３３とを有している。受け座部３２は矩形をなすもの
で、第二のフレーム２の内部において対向する面の間隔
より小さい幅と、第二のフレーム２の長さ方向に沿う所
定の長さを有している。一対の脚部３３は受け座部３２
の幅方向の両側の縁部に夫々受け座部３２の長さ方向に
沿って形成されており、例えば受け座部３２の縁部から
外側に向けて広がるように傾斜して突出し、さらに先端
が受け座部３２に対して直角な方向に屈曲している。一
対の脚部３３の先端の外面の間の間隔Ｗは、第二のフレ
ーム２の内部において対向する一対の壁部２ｃ、２ｄの
間隔より僅かに小さい。また、受け座部３２の中央には
ボルト１４を通す挿通孔３４が形成されている。

【００３３】そして、受け座３１は一対の脚部３３が第
二のフレーム２における挿通孔３が形成された壁部２ａ
（図５では上面）に向き合う状態で第二のフレーム２の
内部に長さ方向に沿って挿入され、受け座３１における
一対の脚部３３の先端が第二のフレーム２の内部におい
て壁部２ａの幅方向両側の縁の角部２ｅに係合される。
この場合、受け座３１における一対の脚部３３の先端は
第二のフレーム２における壁部２ａと、この壁部２ａを
挟んで対向する一対の壁部２ｃ、２ｄに接触する。

【００３４】ボルト１４は結合部材５の端壁部６ｃの挿
通孔１０に挿通されて一対の端壁部６ｃ，６ｄの間を通
り、端壁部６ｄの挿通孔１１および第二のフレーム２の
壁部２ａの挿通孔３に挿通され、さらに挿通孔３から突
出して第二のフレーム２の内部に配置された受け座３１
の挿通孔３４に挿通される。受け座３１の挿通孔３４か
ら突出されたボルト１４の部分にはナット１５が螺合さ
れ、このナット１５が座金１６を介して受け座３１の受
け座部３２を押圧されている。

【００３５】これによりボルト１４の締め付け力は、ま
ず受け座３１の受け座部３２で受け止められ、さらにこ
の力は受け座部３２の両側の一対の脚部３３から第二の
フレーム２の壁部２ａにおける両側の角部に伝えられ
る。そして、ボルト１４の締め付け力は、第二のフレー
ム２の壁部２ａおよび結合部材５の端壁部６ｃ、６ｄを
介して一対の結合壁部６ａ，６ｂに対して加えられる。
そして、前述した作用により結合部材５の作用により第
一のフレーム１と第二のフレーム２とが結合されてい
る。

【００３６】このような構成では、第一のフレーム１に
その長さ方向に対して交差する方向（直角方向または傾
斜方向）に外力が加わった場合に、この外力は第一のフ
レーム１から結合部材５を介してボルト１４にその軸方
向に対して交差する方向に加わる。このようにボルト１
４が加わった力は受け座３１の受け座部３２で受け止め
られ、さらにこの力は受け座部３２の両側の一対の脚部
３３から第二のフレーム２の壁部２ａにおける両側の角
部２ｅで受け止められる。

【００３７】ここで、ボルト１４およびボルト１４に螺
合されたナット１５は受け座３１二より広い面積で支持
される。そして、受け座３１における一対の脚部３３の
先端が第二のフレーム２の内部において端壁部２ａの幅
方向両側の縁の角部に係合されており、ボルト１４に加
わった力は受け座３１の受け座部３２から一対の脚部３
３を介して第二のフレーム２の壁部２ａにおける両側の
角部にで受け止められる。第二のフレーム２の角部は平
面の壁部に比較して機械的強度が高く、ボルト１４に加
わった力を充分な強度で受け止めることができる。

【００３８】これらのことから受け座３１を用いること
により、第一のフレーム１と第二のフレーム２との結合
部における耐荷重強度が向上する。受け座３１における
第二のフレーム２の長さを増大すると、上記の効果はさ
らに向上する。

【００３９】さらに、受け座３１は、受け座部３２およ
びこの受け座部３２の両側に形成された一対の脚部３３
を組み合わせた構成であるから、単に受け座部３２を有
する場合に比較して外力を良好に吸収することが可能で
ある。また、結合部材はアルミニウムに限定されず、他
の金属材料あるいは合成樹脂で形成することも可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動車用フ
レーム装置によれば、フレーム同士の結合に要する生産
コストが低く、且つ結合部の強度が高く信頼性に優れ、
アルミニウムフレームを用いた自動車ボディ構造の実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかわるフレーム装置を示
す斜視図。

【図２】同実施例にかかわるフレーム装置を示す図。

【図３】他の実施例にかかわるフレーム装置を示す図。

【図４】異なる他の実施例にかかわるフレーム装置を示
す図。

【図５】図１および図２に示す実施例の変形例のフレー
ム装置を示す図。

【図６】同変形例に用いられる受け座を示す斜視図。

【符号の説明】

１…第一のフレーム、 ２…第二のフレーム、
５…結合部材、 ６…結合部、６ａ，６
ｂ…結合壁部、 ６ｃ，６ｄ…端壁部 ９…鋸歯状部、 １４…ボルト、１５…ナ
ット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一のフレームと、第二のフレームと、
   第一のフレームと第二のフレームとを結合する結合部材
   とを具備し、前記第一のフレームおよび第二のフレーム
   の少なくとも一方の結合側端部は対向する一対の壁部が
   形成され、前記結合部材は、前記フレームの一対の壁部
   の間に挿入される結合部を有し、この結合部は前記一対
   の壁部に対向する一対の結合壁部とこの一対の結合壁部
   を連結する一対の端壁部で囲まれた筒体をなし、前記一
   対の結合壁部の外面には前記筒体の軸方向に延びるとと
   もに、前記フレームの一対の壁部の間へ挿入する方向の
   前方に向けて下降傾斜する向きをもつ複数の鋸歯状部が
   前記一対の端壁部を結ぶ方向に沿って並べて形成され、
   また前記一対の端壁部にわたってボルトが挿通されると
   ともに、このボルトにナットが螺合され締め付けられ
   て、前記一対の結合壁部が圧縮変形されて前記鋸歯状部
   が前記フレームの一対の壁部に食い込んで、前記一対の
   結合壁部が前記フレームの一対の壁部に結合されている
   ことを特徴とする自動車用フレーム装置。