JPH09118253A - スペースフレーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミ押出材等の骨格部材を車体外部に露出
させて使用できるスペースフレーム車体構造を提供す
る。 【解決手段】 車室前方で左右両側のタイヤ１１上方
に、車両前後方向に延びて車体外板をなすフロントサイ
ドメンバ２０を配置する。同メンバ２０の後側には、第
１の結合部材３０及び第２の結合部材５０を介して、車
両前後方向に略一直線上に延びるよう配置されたサイド
フレーム４０及びリヤサイドメンバ６０が結合される。
左右のフロントサイドメンバ２０は、後側が第１の結合
部材３０を介して車幅方向に延びるデッキクロスメンバ
７０で結合され、前側が結合部材２３を介して車幅方向
に延びるフロントクロスメンバ８０で結合されることに
より、車体の骨格部材を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空部材を用いて
車体の骨格部材を構成するスペースフレーム構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車体の軽量化は燃費の低減や運動性能の
向上等に有利であり、その手段のひとつとして車体のア
ルミニウム（以下アルミ）化がある。

【０００３】図５ないし図７に示した従来構造は、外観
や各フレームの断面特性等について一般的なモノコック
ボデーの基本構造を変えることなくアルミ化したもので
ある。この構造では、骨格にはアルミの押出材を使用
し、さらにアルミ押出材の外観露出部にはプレス成形し
たアルミの板部材を被せているため、結果的には押出材
と板部材よりなる二重構造となっている。

【０００４】上述した二重構造の具体例としてフロント
ルーフレール部（図５のＢ−Ｂ断面）を図６に示して説
明すると、１はアルミ押出材よりなるフロントルーフレ
ール、２はアルミ板材を成形してなるルーフパネルを示
しており、フロントルーフレール１はルーフパネル２に
覆われて車体外部に露出しない構造となっている。な
お、図中の３はフロントガラスを示している。

【０００５】また、図７は二重構造の具体例としてフロ
ントピラー部（図５のＣ−Ｃ断面）を示したもので、ア
ルミ押出材よりなるフロントピラー４の外観露出部はア
ルミ板材を成形してなるフロントピラーアウタ５によっ
て覆われている。なお、図中の６はフロントドア、７は
ドアガラスを示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、車体
の骨格にアルミ押出材を使用した従来構造は、モノコッ
クボデーの基本構造を変えないでアルミ化しているた
め、各部材間の接合部分が多くなって見栄え上の問題が
生じてくる。従って、車体外部に露出する部分はプレス
成形したアルミ板材を外側に被せた二重構造となってお
り、この分の材料が増すことによってアルミ材の使用に
よる軽量化を十分に達成できないばかりか、材料費も増
加してコスト面でも不利になるという問題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、アルミ押出材等
の骨格部材を車体外部に露出させて使用できるスペース
フレーム構造を提供し、これによって車体の軽量化や材
料費の低減を達成することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するためになされたもので、車室前方で左右両側
のタイヤ上方に配置され車両前後方向に延び車体外板を
なすフロントサイドメンバと、該両フロントサイドメン
バの後側で第１の結合部材を介して結合され車幅方向に
延びたデッキクロスメンバと、該両フロントサイドメン
バの前端部を連結して車幅方向に延びたフロントクロス
メンバと、を備えて車体の骨格部材を構成したことを特
徴とするスペースフレーム構造である。

【０００９】そして、上記骨格部材は、該フロントサイ
ドメンバの後側で第１の結合部材を介して結合され車両
前後方向に延び外板をなすサイドフレームと、該サイド
フレームの後側で第２の結合部材を介して結合され左右
両側のタイヤ上方に配置され車両前後方向に延び外板を
なすリヤサイドメンバと、を備えたことを特徴とし、こ
の場合、上記フロントサイドメンバとサイドフレームと
リヤサイドメンバとが略一直線上に配置されたことを特
徴としている。

【００１０】さらに、上記発明においては、上記フロン
トサイドメンバは車両前後方向に延び後端を上記第１の
結合部材の下部に連結された第１のメンバと同第１のメ
ンバの前端に結合されて車両後方斜め上方に延び後端を
上記第１の結合部材の上部に結合された第２のメンバを
有することを特徴としている。

【００１１】上述したスペースフレーム構造の車体は、
上記フロントサイドメンバとサイドフレームとサイドメ
ンバとは閉断面を有するアルミニウム押出材で形成さ
れ、かつ、上記各結合部材はアルミニウム鋳物で形成さ
れていることを特徴としている。

【００１２】また、上記本発明においては、上記骨格構
造は少なくともエンジンを搭載するサブフレームの一端
を上記フロントサイドメンバの前部に結合し、同サブフ
レームの他端を上記サイドフレームに結合したことを特
徴とし、この場合のサブフレームは井桁状に形成するの
が好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明による車体のスペースフレー
ム構造の実施形態例を示す斜視図であって、同スペース
フレーム車体１０の骨格部材は、車両前後方向に延びる
フロントサイドメンバ２０と、該フロントサイドメンバ
２０の後側で第１の結合部材３０を介して結合され車両
前後方向に延びるサイドフレーム４０と、該サイドフレ
ーム４０の後側で第２の結合部材５０を介して結合され
車両前後方向に延びるリヤサイドメンバ６０とを備え、
これらの部材はそれぞれ車体の左右に略一直線上に配置
された構成となっている。

【００１５】フロントサイドメンバ２０は車室前方に位
置する骨格部材であり、左右両側に取付けられている前
輪タイヤ１１の上方で車体外板をなすよう車幅方向外側
に配置されている。そして、このフロントサイドメンバ
２０は、車体の前端から後方に向けて延びるロワメンバ
（第１のメンバ）２１と、同じく車体の前端から斜め上
方へ後方に向けて延びるアッパメンバ（第２のメンバ）
２２とが共に第１の結合部材３０と結合され、これによ
ってロワメンバ２１、アッパメンバ２２及び結合部材３
０よりなる略三角形状の側壁面を形成している。

【００１６】また、リヤサイドメンバ６０は車室後部に
位置する骨格部材であり、左右両側に取付けられている
後輪タイヤ１２の上方で車体外板をなすよう車幅方向外
側に配置されている。そして、このリヤサイドメンバ６
０は、スペースフレーム車体１０の後方に衝突エネルギ
ーを受けた時、積極的に変形することでエネルギー吸収
をするクラッシャブルゾーンの構成部材でもあり、従っ
て、衝突時の生存空間を確保するための強度部材である
サイドフレーム４０とは、その断面形状や肉厚等が自ず
と異なってくる。

【００１７】このようなスペースフレーム車体１０を構
成する骨格部材には、軽量化に有利なことから、閉断面
を有するアルミ押出材と、複雑な形状を容易にできるア
ルミ鋳物で形成された結合部材とを使用する。アルミ押
出材は同一断面が連続する棒状部材であり、フロントサ
イドメンバ２０のロワメンバ２１及びアッパメンバ２
２、サイドフレーム４０、そしてリヤサイドメンバ６０
は、各々がその目的や位置に応じて異なる独自の断面形
状を有している。また、第１の結合部材３０及び第２の
結合部材５０は、各々が結合するアルミ押出材の断面形
状に合わせた異なる形状の開口部を有しており、これに
より同一断面を採用できない部材間の結合が可能になっ
ている。なお、結合部材３０、５０と各部材との結合
は、結合部材の開口部にアルミ押出材の端部を嵌合させ
た後、適所を溶接することによってなされる。

【００１８】上述した構成のスペースフレーム構造とす
れば、車体骨格部材、特に従来のモノコックボデーでは
前後輪の内側に位置していたフロントサイドメンバ２０
及びリヤサイドメンバ６０を外側へ張り出させたことに
より、骨格部材を外板部材の一部として利用することが
できるようになる。図３及び図４に示した車体外観例で
は、フロントサイドメンバ２０の外側面を露出させて外
板の一部として利用しており、フェンダーパネル１３及
びアンダーパネル１４と共に車体前部側面を形成して車
体の軽量化に貢献している。また、フロントサイドメン
バ２０と略一直線上に配置された左右のサイドフレーム
４０及びリヤサイドメンバ６０も、同様に外板部材の一
部として利用できる。すなわち、従来のモノコックボデ
ーでは骨格部材が前輪タイヤ１１及び後輪タイヤ１２の
内側に位置しているため、車体の前部側面及び後部側面
は全面的にフェンダーパネル等の部材で形成されること
となり、骨格部材を外板部材の一部として利用すること
は構造上できなかったのである。

【００１９】また、フロントサイドメンバ２０がロワメ
ンバ２１、アッパメンバ２２及び第１の結合部材３０よ
りなる略三角形状の側壁面を形成するようにしたので、
フロントサイドメンバ２０の構造を簡素化しても十分な
強度を確保できると共に、車両の正面衝突時におけるエ
ネルギ吸収を効率よく行うことができる。

【００２０】続いて、車体前部にエンジンルームを形成
する骨格部材の構成を説明する。この骨格部材は、上述
した左右のフロントサイドメンバ２０と、両フロントサ
イドメンバ２０の前後端を各々連結するデッキクロスメ
ンバ７０及びフロントクロスメンバ８０とを備えてい
る。デッキクロスメンバ７０及びフロントクロスメンバ
８０はいずれも車幅方向に延びる部材であり、一方のデ
ッキクロスメンバ７０がフロントサイドメンバ２０の後
端部側を連結し、他方のフロントクロスメンバ８０がフ
ロントサイドメンバ２０の前端部側を連結している。

【００２１】デッキクロスメンバ７０とフロントサイド
メンバ２０の結合には第１の結合部材３０の内側面に設
けた開口部が使用され、この結果、結合部材３０には、
少なくともサイドフレーム４０、ロワメンバ２１、アッ
パメンバ２２、デッキクロスメンバ７０、及びＡピラー
１５が結合されることになる。このため、結合部材３０
には断面形状の異なる開口部が少なくとも５箇所必要と
なって複雑な構造となるが、アルミ鋳物とすることで製
造上の問題もなく軽量化を達成できる。

【００２２】同様に、フロントクロスメンバ８０とフロ
ントサイドメンバ２０の結合にも結合部材２３が使用さ
れる。この結合部材２３は、フロントサイドメンバ２０
の他に少なくともロワメンバ２１及びアッパメンバ２２
の前端部を結合する開口部を備えており、フロントサイ
ドメンバ２０用の開口部は結合部材２３の内側面に設け
られている。

【００２３】上述した構成の骨格部材によりエンジンル
ームを形成すると、特に車体側面まで張り出したフロン
トサイドメンバで外骨格を保持することができるため、
車幅方向のスペースが広くなって有効に利用できるよう
になる。すなわち、エンジンルーム内の設計自由度が増
すことによって複雑なエンジンルーム内のレイアウトが
容易になる。

【００２４】また、上述した構成のエンジンルーム内に
は、図２に示す如く、エンジン１６等を搭載するサブフ
レーム９０が配設される。このサブフレーム９０は、車
体前後方向及び車幅方向に各々２本の部材を設けて略井
の字状に結合した井桁フレームであり、その車体前後方
向前端部が支持部材９１を介してフロントサイドメンバ
２０の前部に結合され、同後端部がブラケット９２を介
してサイドフレーム４０に結合される。なお、サブフレ
ーム９０の車体への結合は予めエンジン１６等を搭載し
た状態で行われるが、このような作業を容易にするた
め、結合手段としてはボルト止め等が適している。

【００２５】

【発明の効果】前述した本発明によれば、前後輪のタイ
ヤが存在する位置の車体骨格部材、すなわちフロント及
びリヤサイドメンバを車幅方向外側に張り出させてタイ
ヤ上方に配置したので、車体骨格部材を外板部材と同様
の位置に配置することができる。このため、車体骨格部
材の全面に外板部材を被せないようにして接合すれば、
同骨格部材を外板部材の一部として利用でき、使用材料
の低減により車体の軽量化が可能になる。

【００２６】また、上述したフロントサイドメンバを利
用してエンジンルームを形成すると、特に車幅方向のス
ペースを広くとれるようになり、エンジンルームのスペ
ースを有効に利用できてレイアウトの設計自由度を増す
ことができる。

【００２７】特に、上述した車体骨格材にアルミの押出
材を使用し、その結合部材にアルミ鋳物を使用すると、
アルミ化や材料低減による車体の軽量化をより一層効果
的に達成できる。この場合、アルミはコストに占める材
料費の割合が大きいため、使用材料の低減によるコスト
ダウンの効果は大である。

【００２８】そして、本発明には、これまでとは全く異
なる外観デザインの車両を提供できるといった効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車体のスペースフレーム構造の実
施形態例を示す斜視図である。

【図２】図１の車体骨格部材を示す側面図である。

【図３】図１のスペースフレーム構造を適用した車体の
外観概要例を示す斜視図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】従来のモノコックボデー構造によりアルミ化し
た車体構造例を示す斜視図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１０ スペースフレーム車体 ２０ フロントサイドメンバ ３０ 第１の結合部材 ４０ サイドフレーム ５０ 第２の結合部材 ６０ リヤサイドメンバ ７０ デッキクロスメンバ ８０ フロントクロスメンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 守広 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 宇木 秀憲 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室前方で左右両側のタイヤ上方に配置さ
   れ車両前後方向に延び車体外板をなすフロントサイドメ
   ンバと、 該両フロントサイドメンバの後側で第１の結合部材を介
   して結合され車幅方向に延びたデッキクロスメンバと、 該両フロントサイドメンバの前端部を連結して車幅方向
   に延びたフロントクロスメンバと、を備えて車体の骨格
   部材を構成したことを特徴とするスペースフレーム構
   造。
2. 【請求項２】上記骨格部材は、該フロントサイドメンバ
   の後側で第１の結合部材を介して結合され車両前後方向
   に延び外板をなすサイドフレームと、 該サイドフレームの後側で第２の結合部材を介して結合
   され左右両側のタイヤ上方に配置され車両前後方向に延
   び外板をなすリヤサイドメンバと、を備えたことを特徴
   とする請求項１に記載のスペースフレーム構造。
3. 【請求項３】上記フロントサイドメンバとサイドフレー
   ムとリヤサイドメンバとが略一直線上に配置されたこと
   を特徴とする請求項２に記載のスペースフレーム構造。
4. 【請求項４】上記フロントサイドメンバは車両前後方向
   に延び後端を上記第１の結合部材の下部に連結された第
   １のメンバと同第１のメンバの前端に結合されて車両後
   方斜め上方に延び後端を上記第１の結合部材の上部に結
   合された第２のメンバを有することを特徴とする請求項
   １又は２に記載のスペースフレーム構造。
5. 【請求項５】上記フロントサイドメンバとサイドフレー
   ムとサイドメンバとは閉断面を有するアルミニウム押出
   材で形成されていることを特徴とする請求項１から４に
   記載のスペースフレーム構造。
6. 【請求項６】上記各結合部材はアルミニウム鋳物で形成
   されていることを特徴とする請求項１から４に記載のス
   ペースフレーム構造。
7. 【請求項７】上記骨格構造は少なくともエンジンを搭載
   するサブフレームの一端を上記フロントサイドメンバの
   前部に結合し、同サブフレームの他端を上記サイドフレ
   ームに結合したことを特徴とする請求項１又は３に記載
   のスペースフレーム構造。
8. 【請求項８】上記サブフレームが井桁状に形成されたこ
   とを特徴とする請求項７に記載のスペースフレーム構
   造。