JP4519243B2

JP4519243B2 - 車体フレーム

Info

Publication number: JP4519243B2
Application number: JP2000050479A
Authority: JP
Inventors: 宰保苅
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: CN1310115A; CN1187215C; JP2001233238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＶやＳＵＶ等の車両に用いられる車体フレームに係り、特に、コスト及び重量アップを抑えつつ衝突安全性を向上させた車体フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＶやＳＵＶ等の車両に用いられる車体フレームとして、図８に示すものが知られている。図示するように、この車体フレームａは、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバｂ、ｂと、それらサイドメンバｂ、ｂとの間に掛け渡されたクロスメンバｃとから構成されている。
【０００３】
サイドメンバｂは、車体の前後方向に一体的に形成された断面コ字状の外側片ｄと内側片ｅとが、最中状に対向溶接されて構成されている。各サイドメンバｂの横幅ｆは、車体の前後方向に沿って一定である。また、サイドメンバｂ、ｂ同士の間隔は、車体の後部ｇから中央部ｈにかけてが後輪を外側に配置する間隔ｉに形成され、車体の前部ｊが前輪の舵角を確保すべくそれより狭い間隔ｋに形成されている。
【０００４】
かかるサイドメンバｂには、車体を支持するためのブラケットｍが設けられている。これらブラケットｍは、車幅方向外方に張り出すように形成され、その先端部に車体の取付穴ｎを有している。ブラケットｍに支持される車体の横幅は、後輪をその外側に配置するように設定されたサイドメンバｂ（中央部ｈ）同士の間隔ｉよりも大きいからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、衝突安全性に対する要求が高まっており、側面衝突に対する乗員の安全性を鑑みて、サイドメンバｂ、ｂの中央部ｈ、ｈ同士の間隔ｉを図８のものより広げて客室部分のサイドメンバｂ（中央部ｈ）をなるべく外側にレイアウトし、側面衝突時の衝撃荷重をそのサイドメンバｂ（中央部ｈ）で受け、その上方に位置する車体客室の変形を抑えるようにしたものが開発されている。
【０００６】
しかし、このように中央部ｈの間隔ｉを図８のものより広げると、前部ｋの間隔は前輪の操舵角を確保する比較的狭い間隔ｋとする必要があるため、前部ｊの間隔ｋと中央部ｈの間隔ｉとの差が大きくなる。このため、前面衝突時に、前部ｊから中央部ｈに力が伝達するとき、その接続部（屈曲部ｐ）に生じるモーメントが大きくなり、屈曲部ｐが大きく変形して車体客室の変形を招く。
【０００７】
また、側面衝突についても、サイドポール等の衝突要件が近年ますます厳しくなっており、単に客室部分のサイドメンバｂ（中央部ｈ）を外側に配置するだけでは対応できなくなってきている。この対策として、中央部ｈに補強板等を追加する手法が考えられるが、重量およびコストとも悪化する。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、コスト及び重量アップを抑えつつ衝突安全性を向上させた車体フレームを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく創案された本発明は、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバを夫々長手方向に沿ってフロントメンバとセンターメンバとリヤメンバとから構成し、上記センターメンバ同士の間隔をフロントメンバの前部同士よりも広く形成し、上記フロントメンバの前部より後側のフロントメンバに車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部を成形し、そのフロントメンバ単体の屈曲部の横幅をサイドメンバ単体の他の部分の横幅より広く成形すると共にセンターメンバ単体の横幅を上記フロントメンバの前部単体の横幅よりも広く成形したものである。
【００１０】
本発明によれば、センターメンバ同士の間隔を広く形成し、センターメンバ単体の横幅を広く形成している。このため、側面衝突時、その衝撃を横幅が広く剛性が高いセンターメンバで受けることができ、補強板等を追加することなく車体客室の変形を抑えられる。
【００１１】
また、前述のようにセンターメンバ同士の間隔がフロントメンバの前部同士の間隔より広がるため、前面衝突時に、フロントメンバからセンターメンバに力が伝達するとき、その接続部（屈曲部）に生じる曲げモーメントが大きくなるものの、フロントメンバ単体の屈曲部の横幅をサイドメンバ単体の他の部分の横幅より広く成形しているので、屈曲部は上記モーメントに対抗できる剛性を発揮する。このため、前面衝突時に、屈曲部の変形が抑えられ、屈曲部の変形に因る車体客室の変形を回避できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、この車体フレーム１は、車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバ２、２と、それらサイドメンバ２、２の間に掛け渡されたクロスメンバ３とから構成されている。サイドメンバ２、２は、その長手方向に沿ってフロントメンバ４とセンターメンバ５とリヤメンバ６とに分割され、それらが直列に接続（溶接）されて構成されている。
【００１４】
上記フロントメンバ４とリヤメンバ６とには、車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部７、８が成形されている。これにより、センターメンバ５、５同士の間隔Ｗ１は、フロントメンバ４、４同士およびリヤメンバ６、６同士の間隔Ｗ２、Ｗ３より広がることになる。詳しくは、フロントメンバ４、４の前部４ａ、４ａ同士の間隔Ｗ２は、前輪が所定の操舵角を確保できる間隔Ｗ２に設定されており、リヤメンバ６、６の後部６ｂ、６ｂ同士の間隔Ｗ３は、後輪を外側に配置する間隔に設定されている。
【００１５】
フロントメンバ４は、図２および図３にも示すように、断面コ字状にプレス成形された外側片９と内側片１０とが最中状に対向溶接されて構成されており、その外側に前輪が配置される前部４ａと、後端にセンターメンバ５が接続される後部４ｂと、後部４ｂと前部４ａとを繋ぐ屈曲部７とからなる。屈曲部７は、前述したように、車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられており、その横幅ｄ１（上面視の幅）がサイドメンバ２の他の部分の横幅（ｄ２、ｄ３）のなかで最も広く成形されている。
【００１６】
フロントメンバ４を構成する外側片９および内側片１０の車体前後方向の後部４ｂは、外側片９が短く内側片１０が長く形成されており、段差状になっている。かかる後部４ｂにセンターメンバ５を挿入して溶接するとき、溶接線の長さを稼いで接合剛性を高めるためである。また、フロントメンバ４の屈曲部７の内部には、補強板１１が溶接されて収容されている。補強板１１は、屈曲部７の剛性を高めて圧縮荷重に対する屈曲部７の座屈を抑えるものであるが、本発明では常に必要なものではなく省略してもよい。
【００１７】
センターメンバ５は、図４および図５にも示すように、平板をロール成形によって閉断面となるように角筒状に成形され、その接合部１２が溶接されたストレート状の角筒体からなる。センターメンバ５の前部５ａは、上記フロントメンバ４の後部４ｂに挿入されて溶接され、センターメンバ５の後部５ｂは、リヤメンバ６の前部６ａに挿入されて溶接される。なお、センターメンバ５は、上記構造に限らず、図３に示すフロントメンバ４のように断面コ字状の部材を最中状に溶接して構成してもよい。この場合、補強板１１は不要である。
【００１８】
センターメンバ５、５同士の間隔Ｗ１は、車体の車幅方向に可能な限り広げられており、前輪の所定操舵角を確保すべく狭められたフロントメンバ４の前部４ａの間隔Ｗ２との差が、図８の従来タイプと比べて大きくなっている。また、センターメンバ５の横幅ｄ２（上面視の幅）は、屈曲部７を除くフロントメンバ４およびリヤメンバ６の横幅ｄ３よりも広く成形されている。これにより、センターメンバ５の剛性は、その縦幅Ｌが最大なこととも相俟って、フロントメンバ４の前部４ａおよびリヤメンバ６の後部６ｂの剛性よりも大きくなる。
【００１９】
リヤメンバ６は、フロントメンバ４と同様に、断面コ字状の外側片１３と内側片１４とが最中状に対向溶接されて構成されており、その外側に後輪が配置される後部６ｂと、前端にセンターメンバ５が接続される前部６ａと、前部６ａと後部６ｂとを繋ぐ屈曲部８とからなる。屈曲部８は、前述したように、車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられている。リヤメンバ６を構成する外側片１３および内側片１４の車体前後方向の前部６ａは、外側片１３が短く内側片１４が長く形成されており、段差状になっている。センターメンバ５に挿入して溶接するとき、溶接線の長さを稼いで接合剛性を高めるためである。
【００２０】
フロントメンバ４の屈曲部７、センターメンバ５およびリヤメンバ６の屈曲部８には、車体を支持するためのブラケット１５、１６、１７、１８が、車幅方向外方に延出されて取り付けられている。ブラケット１５〜１８の車幅方向外方への延出長は、図８に示す従来の車体フレームａのブラケットｍの延出長よりも短い。この差異は、本実施形態ではセンターメンバ５、５同士の間隔Ｗ１をリヤメンバ６、６同士の間隔Ｗ３より広げ、センターメンバ５、５を図８のものと比べ可能な限り車体幅方向外側に配置したため、生じたものである。
【００２１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２２】
本実施形態によれば、図１に示すように、サイドメンバ２をフロントメンバ４とセンターメンバ５とリヤメンバ６とから構成し、フロントメンバ４とリヤメンバ６とに車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部７、８を夫々成形したので、センターメンバ５、５同士の間隔Ｗ１がフロントメンバ４、４同士およびリヤメンバ６、６同士の間隔Ｗ２、Ｗ３より広がる。そして、間隔Ｗ１が広がったセンターメンバ６の横幅ｄ２をフロントメンバ４およびリヤメンバ６の横幅ｄ３、ｄ３よりも広く成形している。
【００２３】
このため、側面衝突時、その衝撃を車体のみならず横幅ｄ２が広く剛性が高いセンターメンバ５で受けることができ、補強板等を追加することなく即ち重量やコストを増加させることなく、センターメンバ５上方に配置される車体客室の変形を抑えられる。すなわち、図８に示す従来タイプでは、サイドメンバｂの中央部ｈの横幅ｆが後輪のトレッドに合わせて設定された後部ｇの横幅ｆと同一になっているので、側面衝突時の衝撃のほとんどをサイドメンバｂよりブラケットｍを介して車幅方向外側に大きく食み出た車体が受けてしまい、乗員の安全上好ましいとはいえない。
【００２４】
これに対し、図１に示す本実施形態では、サイドメンバ２を構成するセンタメンバ５が後輪のトレッドに合わせて設定されたリヤメンバ６に対して可能な限り車幅方向外側に配置されているので、側面衝突時の衝撃を車体と共にそのセンタメンバ５でも受けることとなり、しかも、そのセンタメンバ５の横幅ｄ２がフロントメンバ４およびリヤメンバ６の横幅ｄ３、ｄ３よりも広く成形されてセンターメンバ５の剛性が高まっているため、側面衝突時の衝撃に対してセンタメンバ５が大きな抵抗力を発揮でき、側面衝突に対する乗員の安全性が高まる。
【００２５】
また、本実施形態では、前述のようにセンターメンバ５、５同士の間隔Ｗ１がフロントメンバ４、４同士およびリヤメンバ６、６同士の間隔Ｗ２、Ｗ３より広いため、前面衝突時に、フロントメンバからセンターメンバに力が伝達するとき、その接続部（屈曲部７）に生じる曲げモーメントが図８のタイプよりも大きくなるものの、その屈曲部７の横幅ｄ１をサイドメンバ２の他の部分の横幅ｄ２、ｄ３よりも広く成形しているので、屈曲部７は上記モーメントに対抗できる剛性を発揮する。
【００２６】
このように屈曲部７の剛性が高まるため、前面衝突時（フルラップ衝突時）に、図６に示すように、屈曲部７の変形が抑えられ、屈曲部７の変形に因る車体客室の変形を回避できる。すなわち、前面衝突時には、フロントメンバ４の前部４ａが座屈変形して衝突時の衝撃を吸収すると共に、前部４ａと屈曲部７との間の部分４ｃも座屈変形して衝突時の衝撃を吸収するものの、高い剛性を発揮する屈曲部７は座屈変形しない。
【００２７】
よって、屈曲部７より後方の車体の客室の変形が抑制されると共に、前部４ａの上方に配置されたエンジンやトランスミッション等の客室内への侵入が防止される。このような効果を発揮する屈曲部７の剛性アップは、補強部材の追加や板厚・材質の変更等を行うことなく、その横幅ｄ１をサイドメンバ２中最大とすることで得ているので、極めて低コストで且つ重量アップも殆どなく達成することができる。
【００２８】
また、図７に示すように、オフセット衝突時には、一方のサイドメンバ２のみに大荷重が加わるため、荷重を受けた側のフロントメンバ４は全体的に座屈変形し、屈曲部７も変形してしまうことが避けられない。しかし、本実施形態では、屈曲部７の後方のセンタメンバ５の横幅ｄ２が他の部分（屈曲部７を除く）の横幅ｄ３と比べて幅広となっているため、センタメンバ５が高い剛性を発揮し、当該センタメンバ５自体が座屈変形することはない。よって、センタメンバ５が座屈することによる車体客室の変形を防止できる。
【００２９】
他方、図８に示す従来タイプでは、サイドメンバｂの中央部ｈの横幅ｆがその他の部分の横幅ｆと同一となっているため、図７に示すようなオフセット衝突時に前部ｊおよび屈曲部ｐが座屈するような荷重が加わると、それらと横幅ｆが等しい中央部ｈも座屈することとなり、車体客室の変形を招く可能性がある。これに対し、本実施形態では、前述したように屈曲部７の後方のセンタメンバ５の横幅ｄ２が他の部分の横幅ｄ３よりも幅広となって剛性が高められているため、センタメンバ５自体の座屈変形が抑制され、車体客室の変形を防止できるのである。
【００３０】
すなわち、本実施形態におけるセンタメンバ５の横幅ｄ２の拡大は、前述したように側面衝突時には、センタメンバ５をリヤメンバ６よりも車幅方向外側に配置したこととも相待って車体客室の変形を抑制する効果を発揮し、オフセット衝突時には、センタメンバ５自体の座屈変形を抑制して車体客室の変形を防止する効果をも発揮する。かかる効果を発揮するセンタメンバ５の剛性アップは、補強部材の追加や板厚・材質の変更等を行うことなく、その横幅ｄ２をサイドメンバ２中最大とすることで得ているので、極めて低コストで且つ重量アップも殆どなく達成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る車体フレームによれば、コスト及び重量アップを抑えつつ衝突安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車体フレームの説明図であり、図１(a) は平面図、図１(b) は側面図である。
【図２】サイドメンバを構成するフロントメンバの平面図である。
【図３】図２の III-III線断面図である。
【図４】サイドメンバを構成するセンタメンバの平面図であり、図１の IV-IV線断面図である。
【図５】上記センタメンバの斜視図である。
【図６】上記車体フレームの前面衝突（フルラップ衝突）時の平面図である。
【図７】上記車体フレームの前面衝突（オフセット衝突）時の平面図である。
【図８】従来例を示す車体フレームの説明図であり、図８(a) は平面図、図８(b) は側面図である。
【符号の説明】
１車体フレーム
２サイドメンバ
４フロントメンバ
５センターメンバ
６リヤメンバ
７フロントメンバの屈曲部
８リヤメンバの屈曲部
ｄ１屈曲部の横幅
ｄ２センターメンバの横幅
ｄ３フロントメンバおよびリヤメンバの横幅
Ｗ１センターメンバ同士の間隔
Ｗ２フロントメンバ同士の間隔
Ｗ３リヤメンバ同士の間隔

Claims

車幅方向に所定間隔を隔てて配置された一対のサイドメンバを夫々長手方向に沿ってフロントメンバとセンターメンバとリヤメンバとから構成し、上記センターメンバ同士の間隔をフロントメンバの前部同士よりも広く形成し、上記フロントメンバの前部より後側のフロントメンバに車幅方向内方に且つ車高方向上方に曲げられた屈曲部を成形し、そのフロントメンバ単体の屈曲部の横幅をサイドメンバ単体の他の部分の横幅より広く成形すると共にセンターメンバ単体の横幅を上記フロントメンバの前部単体の横幅よりも広く成形したことを特徴とする車体フレーム。