(57)【要約】      （修正有）【課題】寸法等の性能変更を容易とした組立構造体において、荷重の分散により剛性を確保できる構造体を提供する。【解決手段】組立構造体１００は、棒状のクロスメンバー１１〜１８と、各クロスメンバー１１〜１８の長手軸が平行になるように各長手軸間の距離を固定し、各クロスメンバー１１〜１８から着脱可能である三角モジュール３０，４０と、を備え、三角モジュール３０，４０は、一対のクロスメンバーの内の一方のクロスメンバーを支持する第１支持部と、一対のクロスメンバーの内の他方のクロスメンバーを支持する第２支持部および第３支持部と、第１支持部と、第２支持部とを架橋する第１架橋部と、第１支持部と、第３支持部とを架橋する第２架橋部と、を有する。【選択図】図１
2020138585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立構造体であって、
棒状の一対のクロスメンバーと、
各前記クロスメンバーの長手軸が平行になるように各前記長手軸間の距離を固定し、各前記クロスメンバーから着脱可能であるモジュールと、を備え、
前記モジュールは、
一対の前記クロスメンバーの内の一方の前記クロスメンバーを支持する第１支持部と、
一対の前記クロスメンバーの内の他方の前記クロスメンバーを支持する第２支持部および第３支持部と、
前記第１支持部と、前記第２支持部とを架橋する第１架橋部と、
前記第１支持部と、前記第３支持部とを架橋する第２架橋部と、を有する、組立構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の組立構造体であって、
前記第２支持部と、前記第３支持部とは、離間して前記他方のクロスメンバー上に配置され、
前記第１架橋部と、前記第２架橋部とは、前記長手軸方向において、前記第２支持部と前記第３支持部との間に前記第１支持部が位置するように形成されている、組立構造体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の組立構造体であって、
前記モジュールは、一対の前記クロスメンバーの内の少なくとも一方を前記クロスメンバーの前記長手軸回りに回転可能に支持する、組立構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の組立構造体であって、
各前記クロスメンバーの横断面は、円形状であり、
前記第１支持部と、前記第２支持部と、前記第３支持部とのそれぞれには、前記クロスメンバーが貫通する円孔が形成されている、組立構造体。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の組立構造体であって、さらに、
３つ以上の各前記クロスメンバーの少なくとも一部に跨がって接触し、かつ、長さを調整可能な調整部材を備え、
前記調整部材の長さに応じて、前記クロスメンバーを回転可能に支持した前記モジュールにおける前記長手軸回りの回転角度が変化する、組立構造体。
【請求項６】
請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の組立構造体であって、さらに、
各前記クロスメンバーの両端部を固定し、かつ、前記一方のクロスメンバーに対する前記他方のクロスメンバーの回転を規制する２つのサイドメンバーを備える、組立構造体。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の組立構造体であって、
前記第１架橋部は、前記第１支持部と、前記第２支持部とを第１軸に沿って延びて架橋し、
前記第２架橋部は、前記第１支持部と、前記第３支持部とを前記第１軸と交差する第２軸に沿って延びて架橋する、組立構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の組立構造体であって、
前記第１軸は、前記長手軸に対して６０度の角度を成し、
前記第２軸は、前記長手軸と、前記第１軸とのそれぞれに対して、６０度の角度を成す、組立構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に用いられる構造体として、ＣＦＲＰ性で一体成型されたボウル型構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された構造体では、ボウル型構造体の底面に配置されたハニカム形状の補強リブにより、構造体の強度が高まり、一体成型により生産性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／２４９２４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された構造体は、一体成型により製造されているため、異なる寸法の構造体を製造するためには、型の作り直しが必要になるという課題があった。なお、このような課題は、車両に用いられる構造体に限らず、外部から加わる荷重に対して所定の強度を求められる構造体全般に共通する課題であった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、寸法等の性能変更を容易とした組立構造体において、荷重の分散により剛性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、組立構造体が提供される。この組立構造体は、棒状の一対のクロスメンバーと、各前記クロスメンバーの長手軸が平行になるように各前記長手軸間の距離を固定し、各前記クロスメンバーから着脱可能であるモジュールと、を備え、前記モジュールは、一対の前記クロスメンバーの内の一方の前記クロスメンバーを支持する第１支持部と、一対の前記クロスメンバーの内の他方の前記クロスメンバーを支持する第２支持部および第３支持部と、前記第１支持部と、前記第２支持部とを架橋する第１架橋部と、前記第１支持部と、前記第３支持部とを架橋する第２架橋部と、を有する。
【０００８】
この構成によれば、組立構造体は、モジュールによって支持された一対のクロスメンバーを備えている。モジュールが有する第１架橋部は、一方のクロスメンバーを支持している第１支持部と他方のクロスメンバーを支持している第２支持部を架橋しており、第２架橋部は、一方のクロスメンバーを支持している第１支持部と他方のクロスメンバーを支持している第３支持部を架橋している。そのため、第１架橋部が延びる方向または第２架橋部が延びる方向と、第２支持部および第３支持部を支持しているクロスメンバーの長手軸方向とは、異なる方向である。これにより、組立構造体に荷重が加わると、加わった荷重によりクロスメンバーやモジュールに発生する軸力やせん断力が、第１架橋部が延びる方向または第２架橋部が延びる方向と、一対のクロスメンバーの長手軸方向とのいずれかに沿う圧縮力または引張り力の軸力を主体として分散する。そのため、組立構造体に加わった荷重によるクロスメンバーおよびモジュールが受ける負荷を低減でき、組立構造体を軽量化しても剛性を確保できる。また、モジュールがクロスメンバーから着脱可能であるため、組立構造体を形成するクロスメンバーの数と、モジュールの数、形状、および材質とを変更することにより、異なる寸法および異なる強度を有する組立構造体を容易に製造できる。すなわち、組立構造体の製造後にモジュールを交換することにより、組立構造体の性能が更新可能になる。また、クロスメンバーと、モジュールとによって構成される組立構造体であるため、組立構造体を製造するための金型などの設備投資を抑制できる。
【０００９】
（２）上記形態の組立構造体において、前記第２支持部と、前記第３支持部とは、離間して前記他方のクロスメンバーに上に配置され、前記第１架橋部と、前記第２架橋部とは、前記長手軸方向において、前記第２支持部と前記第３支持部との間に前記第１支持部が位置するように形成されていてもよい。
この構成によれば、第１支持部から延びる第１架橋部と第２架橋部とのそれぞれは、長手軸に沿って互いに反対の方向に分岐して、第２支持部と第３支持部とのそれぞれに向かって延びている。そのため、組立構造体に加わった荷重を第１架橋部および第２架橋部の軸力に効率的に分散できる。
【００１０】
（３）上記形態の組立構造体において、前記モジュールは、一対の前記クロスメンバーの内の少なくとも一方を前記クロスメンバーの前記長手軸回りに回転可能に支持してもよい。
この構成によれば、モジュールを回転可能に支持している一方のクロスメンバーの長手軸を中心として、組立構造体を構成する他のクロスメンバーが回転する。そのため、組立構造体は、モジュールによって回転可能に支持されたクロスメンバーを中心として、用途に応じて形状を変形できる。
【００１１】
（４）上記形態の組立構造体において、各前記クロスメンバーの横断面は、円形状であり、前記第１支持部と、前記第２支持部と、前記第３支持部とのそれぞれには、前記クロスメンバーが貫通する円孔が形成されていてもよい。
この構成によれば、加工が容易な円形状により、クロスメンバーとモジュールとを構成できる。また、断面が円形状であるため、着脱時の周方向の向きが規制されず、クロスメンバーからモジュールの着脱が容易になる。
【００１２】
（５）上記形態の組立構造体において、さらに、３つ以上の各前記クロスメンバーの少なくとも一部に跨がって接触し、かつ、長さを調整可能な調整部材を備え、前記調整部材の長さに応じて、前記クロスメンバーを回転可能に支持した前記モジュールにおける前記長手軸回りの回転角度が変化してもよい。
この構成によれば、クロスメンバーを回転可能に支持したモジュールの長手軸回りの回転角度は、調整部材の長さに応じて変化する。そのため、回転可能に支持されたクロスメンバーの位置が固定されていても、調整部材の長さが変化することにより、組立構造体の形状が変化する。これにより、用途に応じて調整部材の長さを変化させることにより、簡単に組立構造体の形状を変化させることができる。
【００１３】
（６）上記形態の組立構造体において、さらに、各前記クロスメンバーの両端部を固定し、かつ、前記一方のクロスメンバーに対する前記他方のクロスメンバーの回転を規制する２つのサイドメンバーを備えてもよい。
この構成によれば、２つのサイドメンバーによってクロスメンバーの回転を規制できる。また、両端のサイドメンバーによって一対のクロスメンバー間の相対位置が固定されるため、組立構造体の剛性を確保することができる。また、組立構造体に何らかの荷重が加わっても、組立構造体の形状を維持したまま、サイドメンバーを伝達して加わった荷重は、クロスメンバー、モジュール、およびサイドメンバーを構成する各部の軸力を主体として分散される。
【００１４】
（７）上記形態の組立構造体において、前記第１架橋部は、前記第１支持部と、前記第２支持部とを第１軸に沿って延びて架橋し、前記第２架橋部は、前記第１支持部と、前記第３支持部とを前記第１軸と交差する第２軸に沿って延びて架橋してもよい。
この構成によれば、第１架橋部と第２架橋部とのそれぞれは、直線である第１軸および第２軸に沿って延びている。そのため、第１架橋部および第２架橋部に加わる荷重が、特定の方向である第１軸および第２軸の軸力として分散される。これにより、第１架橋部および第２架橋部の剛性を高めることができる。
【００１５】
（８）上記形態の組立構造体において、前記第１軸は、前記長手軸に対して６０度の角度を成し、前記第２軸は、前記長手軸と、前記第１軸とのそれぞれに対して、６０度の角度を成してもよい。
この構成によれば、第１軸と、第２軸と、クロスメンバーの長手軸とを結ぶと、正三角形の形状を構成する。そのため、組立構造体に加わった荷重は、クロスメンバーおよびモジュールを構成する各部の軸力を主体としてより効率的に分散される。
【００１６】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、組立構造体および組立構造体を備える車両および各種装置、および組立構造システムの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としてのフレーム構造（組立構造体）の概略上面図である。
【図２】三角モジュールを拡大した概略上面図である。
【図３】三角モジュールを拡大した概略側面図である。
【図４】三角モジュールを拡大した概略上面図である。
【図５】フレーム構造の簡易モデルを伝達する力のイメージ図である。
【図６】第２実施形態のフレーム構造からサイドメンバーを取り外した状態の概略上面図である。
【図７】第２実施形態における三角モジュールを拡大した概略側面図である。
【図８】対象物が置かれた場合における第２実施形態のフレーム構造の形状変化を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としてのフレーム構造（組立構造体）１００の概略上面図である。フレーム構造１００は、例えば車両のフロア部分に搭載されることにより、外部から加わる外力を効率的に分散させ、車両の剛性を確保することが可能な組立構造体である。図１に示されるように、フレーム構造１００は、棒状の８本のクロスメンバー１１〜１８と、クロスメンバー１１〜１８間の相対位置を固定する複数の三角モジュール（モジュール）３０，４０と、８本のクロスメンバー１１〜１８の両端部を固定する２つのサイドメンバー２１，２２とを備えている。フレーム構造１００の形状は、直線Ｌ１を中心として線対称である。
【００１９】
クロスメンバー１１〜１８のそれぞれは、外径（半径）Ｒ１の同一の円形断面を有し、長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８を中心軸として延びている。長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８が同一平面上に含まれるように、サイドメンバー２１，２２が、８本のクロスメンバー１１〜１８の両端部（図１の破線部）を、両側から挟み込むように固定している。６本のクロスメンバー１１〜１６のそれぞれの長さは、同じである。２本のクロスメンバー１７，１８のそれぞれの長さは、同じであり、クロスメンバー１１〜１６の長さよりも短い。
【００２０】
サイドメンバー２１，２２のそれぞれは、略直線形状と、端部付近で略直線形状からクロスメンバー１１〜１８側に少し曲がった直線形上と、を有している。図１中の破線で示される部分では、クロスメンバー１１〜１８の両端部が、サイドメンバー２１，２２に形成された円孔に挿入されて固定されている。
【００２１】
三角モジュール３０，４０のそれぞれは、一対のクロスメンバー（例えば、クロスメンバー１１およびクロスメンバー１２，クロスメンバー１３およびクロスメンバー１７）に跨がって配置される。そのため、三角モジュール３０，４０は、跨がっている一対のクロスメンバーにおける長手軸間の距離を固定している。三角モジュール３０と、三角モジュール４０とのそれぞれは、同じ形状を有するため、以降では、クロスメンバー１１，１２に跨がっている三角モジュール３０と、クロスメンバー１３，１７に跨がっている三角モジュール４０とについて説明し、その他の三角モジュール３０，４０についての説明を省略する。
【００２２】
図２は、三角モジュール３０を拡大した概略上面図である。図２に示されるように、三角モジュール３０は、クロスメンバー１１を支持する第１支持部３１１と、クロスメンバー１２を支持する第２支持部３１２および第３支持部３１３と、第１支持部３１１と第２支持部３１２とを架橋する第１架橋部３２１と、第１支持部３１１と第３支持部３１３とを架橋する第２架橋部３２２と、を備えている。第２支持部３１２と、第３支持部３１３とは、離間してクロスメンバー１２を支持している。第１架橋部３２１と、第２架橋部３２２とは、長手軸ＯＬ１方向において、第２支持部３１２と第３支持部３１３との間に第１支持部３１１が位置するように形成されている。換言すると、第１架橋部３２１と、第２架橋部３２２とは、第１支持部３１１を基点として、第２支持部３１２と第３支持部３１３とのそれぞれに向かって、長手軸ＯＬ１方向において反対方向（図２中における上側と下側）に分岐して延びている。三角モジュール３０，４０の材質は金属であり、三角モジュール３０，４０を構成する各部は、溶接によって一体化している。なお、他の実施形態では、三角モジュール３０，４０の材質は、他の金属や樹脂であってもよいし、三角モジュール３０，４０の製造方法は、切削や成形などであってもよい。
【００２３】
図２に示されるように、第１支持部３１１は、第１架橋部３２１および第２架橋部３２２に接続している接続部３１９と、接続部３１９の両端に接続してクロスメンバー１１を支持する第１リング部３１７および第２リング部３１８と、を備えている。第１リング部３１７および第２リング部３１８は、同じ形状を有する。そのため、第１リング部３１７の形状について説明し、第２リング部３１８の形状の説明を省略する。
【００２４】
図３は、三角モジュール３０を拡大した概略側面図である。図３に示されるように、第１リング部３１７には、クロスメンバー１１を貫通させるための円孔が形成されている。内周面３１７Ｃによって形成される円孔は、中心軸ＯＬ１１を中心とする半径Ｒ２の円である。半径Ｒ２は、クロスメンバー１１〜１８の横断面における外径Ｒ１（図１）よりも若干大きい。第１リング部３１７の中心軸ＯＬ１１に沿った厚さは、図２に示されるように、所定の厚さｔ１である。
【００２５】
図２および図３に示されるように、第１架橋部３２１は、第１支持部３１１と、第２支持部３１２とを接続する平板形状を有する。第１架橋部３２１は、第１軸ＯＬ２１に沿って延びている。第２架橋部３２２は、第１支持部３１１と、第３支持部３１３とを接続する平板形状を有する。第２架橋部３２２は、第２軸ＯＬ２２に沿って延びている。第１軸ＯＬ２１は、中心軸ＯＬ１１に対して角度α１を成す。第２軸ＯＬ２２は、中心軸ＯＬ１１と、第１軸ＯＬ２１とのそれぞれに対して角度α２を成す。本実施形態では、角度α１および角度α２は、６０度（°）であるが、他の実施形態では、異なる角度であってもよい。
【００２６】
本実施形態の三角モジュール３０の形状は、中心軸ＯＬ１１と、第１軸ＯＬ２１との交点を含み、かつ、中心軸ＯＬ１１に直交する中心面Ｓ１を中心として対称的である。そのため、第１架橋部３２１に接続する第２支持部３１２と、第２架橋部３２２に接続する第３支持部３１３とは、同じ形状を有する。以降では、第２支持部３１２の形状について説明し、第３支持部３１３の形状についての説明を省略する。
【００２７】
第２支持部３１２は、第１架橋部３２１に接続する接続部３２８と、接続部３２８に接続してクロスメンバー１２を支持するリング部３２９と、を備えている。図３に示されるように、リング部３２９は、中心軸ＯＬ１２を中心として、第１リング部３１７および第２リング部３１８と同じ形状を有する。中心軸ＯＬ１１と、中心軸ＯＬ１２との距離は、クロスメンバー１１の長手軸ＯＬ１と、クロスメンバー１２の長手軸ＯＬ２との距離と同じである。そのため、中心軸ＯＬ１１と、長手軸ＯＬ１とが重ねられた状態で、三角モジュール３０が長手軸ＯＬ１に沿って移動することにより、三角モジュール３０は、クロスメンバー１１と、クロスメンバー１２とを固定する。この状態で、第１軸ＯＬ２１は、長手軸ＯＬ１に対して角度α１を成す。また、この状態で、第２軸ＯＬ２２は、長手軸ＯＬ１と、第２軸ＯＬ２２とのそれぞれに対して角度α２を成す。
【００２８】
本実施形態では、第１リング部３１７、第２リング部３１８、およびリング部３２９に、図示されていない径方向に貫通したボルト穴が形成されている。そのため、三角モジュール３０，４０がクロスメンバー１１〜１８における所定位置まで移動した後に、ボルト穴にボルトが挿入されて締め付けられることにより、挿入されたボルトの先端と、クロスメンバー１１〜１８の表面とが接触する。この場合に、クロスメンバー１１〜１８の径方向内側に作用するボルトの締結力によって、クロスメンバー１１〜１８と、三角モジュール３０，４０との位置が固定される。
【００２９】
接続部３２８は、図２に示されるように、第１架橋部３２１に接続する延出接続部３２８ａと、リング部３２９の一部が第１支持部３１１側へと延びたリング延出部３２８ｂとを備えている。延出接続部３２８ａは、中心軸ＯＬ１２に沿う厚さｔ２を有する。リング延出部３２８ｂは、中心軸ＯＬ１２に沿う厚さｔ１を有する。本実施形態では、厚さｔ２は、厚さｔ１の２倍になるように形成されているが、他の実施形態では、異なる寸法関係であってもよい。リング延出部３２８ｂは、延出接続部３２８における遠い方の端部に接続している。なお、以降では、中心面Ｓ１を基準として、遠ざかる方向を外側、近づく方向を内側ともいう。
【００３０】
図４は、三角モジュール４０を拡大した概略上面図である。図４に示されるように、三角モジュール４０は、クロスメンバー１７を支持する第１支持部４１１と、クロスメンバー１３を支持する第２支持部４１２および第３支持部４１３と、第１支持部４１１と第２支持部４１２とを架橋する第１架橋部４２１と、第１支持部４１１と第３支持部４１３とを架橋する第２架橋部４２２と、を備えている。三角モジュール４０における第１支持部４１１と、第１架橋部４２１と、第２架橋部４２２とのそれぞれの形状は、三角モジュール３０における第１支持部３１１と、第１架橋部３２１と、第２架橋部３２２とのそれぞれの形状と同じである。三角モジュール４０における第２支持部４１２および第３支持部４１３の形状が、三角モジュール３０における第２支持部３１２および第３支持部３１３の形状と異なる。そして、三角モジュール４０における第２支持部４１２と、第３支持部４１３とは、同じ形状であるため、以降では、第２支持部４１２の形状について説明し、三角モジュール４０におけるその他の部分の形状についての説明を省略する。
【００３１】
三角モジュール４０の第２支持部４１２は、第１架橋部４２１に接続する接続部４２８と、接続部４２８に接続してクロスメンバー１３を固定するリング部４２９と、を備えている。リング部４２９は、図３に示される三角モジュール３０におけるリング部３２９と同じ形状を有する。リング部４２９は、リング部３２９と比較すると、接続部４２８に接続する位置が、リング部３２９と異なる。具体的には、図４に示されるように、中心面Ｓ１を基準として、リング部４２９は、接続部４２８の内側の端部に接続しており、接続部３２８の外側に接続しているリング部３２９とは異なる。この相違点があるため、フレーム構造１００では、図１に示されるように、クロスメンバー１２，１３を支持する三角モジュール３０における一部の第１軸ＯＬ２１および第２軸ＯＬ２２が、三角モジュール４０における一部の第１軸ＯＬ２１および第２軸ＯＬ２２と同軸上に位置する。
【００３２】
図５は、フレーム構造１００の簡易モデル１００Ｍを伝達する力のイメージ図である。図５には、フレーム構造１００に基づいて作成した簡易モデル１００Ｍに対して、所定の外力Ｆ１を加えた場合に、簡易モデル１００Ｍ内の各クロスメンバーなどに発生する軸力の解析結果が示されている。この解析では、図５に示されるように、簡易モデル１００Ｍの内、サイドメンバー２２Ｍと長手軸ＯＬ７との交点Ｐ１、および、サイドメンバー２２Ｍと長手軸ＯＬ８との交点Ｐ２を固定した状態で、サイドメンバー２１Ｍと、長手軸ＯＬ３との交点に外力Ｆ１を加える。外力Ｆ１は、長手軸ＯＬ３に沿って、サイドメンバー２１Ｍからサイドメンバー２２Ｍへと向かう力である。
【００３３】
図５には、４種類の軸力ＡＦ１〜ＡＦ４が矢印として示されている。軸力ＡＦ１〜ＡＦ３は、各部の軸方向に作用する圧縮力であり、軸力ＡＦ４は、各部の軸方向に作用する引張力である。軸力ＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３の力は、この順に大きくなっている。軸力ＡＦ３と、軸力ＡＦ４とは、同程度の力である。図５に示される解析結果から、例えば、クロスメンバー１３Ｍ，１７Ｍには、他のクロスメンバーよりも大きな圧縮力が加わっていることがわかる。
【００３４】
以上説明したように、フレーム構造１００は、棒状の一対のクロスメンバー１１〜１８を支持する三角モジュール３０，４０を備えている。第１架橋部３２１，４２１は、第１支持部３１１，４１１と、第２支持部３１２，４１２とを第１軸ＯＬ２１に沿う直線状に接続する。第２架橋部３２２，４２２は、第１支持部３１１，４１１と、第３支持部３１３，４１３とを架橋する。一対のクロスメンバー１１〜１８を固定した三角モジュール３０，４０では、長手軸ＯＬ１〜Ｌ８と、第１軸ＯＬ２１と、第２軸ＯＬ２２とを結んだ形状は、それぞれを一辺とする三角形を形成する。これにより、フレーム構造１００に加わった荷重によって、クロスメンバー１１〜１８や三角モジュール３０，４０に軸力やせん断力が発生する。この軸力やせん断力は、三角モジュール３０，４０の第１架橋部３２１，４２１および第２架橋部３２２，４２２を介して、長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８、第１軸ＯＬ２１、および第２軸ＯＬ２２に沿う軸力として分散する。そのため、クロスメンバー１１〜１８間を支持するために従来用いられていた梁を削除した上で、フレーム構造１００を軽量化しても剛性を確保できる。これにより、クロスメンバー１１〜１８およびモジュール３０，４０の外からの荷重による負荷を低減できる。また、三角モジュール３０，４０がクロスメンバー１１〜１８から着脱可能である。そのため、フレーム構造１００を構成するクロスメンバー１１〜１８の数、三角モジュール３０，４０の数、形状、および材質などを変更することにより、異なる寸法および異なる性能を有するフレーム構造１００を容易に製造できる。すなわち、フレーム構造１００の製造後に三角モジュール３０，４０を交換することにより、フレーム構造１００の性能が更新可能になる。これにより、より少ない設備投資によって様々なフレーム構造１００を製造できる。例えば、フレーム構造１００を車両に搭載することにより、フレーム構造１００は、車両に外部から加わる外力を効率的に分散するため、車両の剛性を確保できる。
【００３５】
また、フレーム構造１００における第２支持部３１２，４１２と、第３支持部３１３，４１３とは、離間してクロスメンバー１２，１３を支持している。第１架橋部３２１，４２１と、第２架橋部３２２，４２２とは、長手軸ＯＬ２，ＯＬ３方向において、第２支持部３１２，４１２と第３支持部３１３，４１３との間に第１支持部３１１，４１１が位置するように形成されている。すなわち、第１架橋部３２１と、第２架橋部３２２とは、第１支持部３１１を基点として、長手軸ＯＬ１方向において反対方向に分岐して延びている。これにより、フレーム構造１００に加わった荷重は、第１架橋部３２１，４２１および第２架橋部３２２，４２２の軸力に効率的に分散する。
【００３６】
また、フレーム構造１００における第１架橋部３２１，４２１は、第１軸ＯＬ２１に沿って直線状に延び、第２架橋部３２２，４２２は、第２軸ＯＬ２２に沿って直線状に延びている。そのため、第１架橋部３２１，４２１と、第２架橋部３２２，４２２とにおける各部に加わる荷重が、特定の方向である第１軸ＯＬ２１および第２軸ＯＬ２２の一直線上の軸力として作用する。これにより、第１架橋部３２１，４２１および第２架橋部３２２，４２２の剛性が高まる。
【００３７】
また、図２に示されるように、第１軸ＯＬ２１は、クロスメンバー１１の長手軸ＯＬ１に対して６０°の角度を成す。第２軸ＯＬ２２は、長手軸ＯＬ１と、第１軸ＯＬ２１とのそれぞれに対して、６０°の角度を成す。これにより、長手軸ＯＬ１と、第１軸ＯＬ２１と、第２軸ＯＬ２２とを結ぶと、正三角形の形状を構成する。そのため、フレーム構造１００に加わった荷重は、クロスメンバー１１〜１８および三角モジュール３０，４０の軸力へとより効率的に分散する。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態のフレーム構造１０１からサイドメンバー２１，２２を取り外した状態の概略上面図である。フレーム構造１０１は、第１実施形態のフレーム構造１００の構成に加えて、ワイヤ５７〜５９と、ワイヤ５７〜５９のそれぞれを巻き取るモータ５１〜５６とを備える。また、フレーム構造１０１は、図６に示されるように、フレーム構造１００における一部の三角モジュール３０の代わりの三角モジュール３５と、フレーム構造１００における三角モジュール４０の代わりの三角モジュール４５と、を備えている。なお、フレーム構造１００は、直線Ｌ１を中心として線対称である。そのため、以降では、図１における直線Ｌ１に左側の構成について説明し、右側の構成についての説明を省略する。
【００３９】
２つの三角モジュール３５は、一対のクロスメンバー１１，１２を支持している。図７は、第２実施形態における三角モジュール３５を拡大した概略側面図である。図７に示されるように、三角モジュール３５は、クロスメンバー１１を支持する第１支持部３６１と、クロスメンバー１２を支持する第２支持部３６２と、第１支持部３６１と第２支持部３６２とを架橋する第１架橋部３２１と、を備えている。
【００４０】
図７に示されるように、第１支持部３６１は、第１架橋部３２１に接続している接続部３１９と、接続部３１９に接続してクロスメンバー１１を支持する第１円弧部３６７とを備えている。第２支持部３６２は、第１架橋部３２１に接続する接続部３２８と、接続部３２８に接続してクロスメンバー１２を固定する円弧部３６９とを備えている。第１円弧部３６７と、円弧部３６９とは同じ形状を有するため、第１円弧部３６７の形状について説明し、円弧部３６９の形状についての説明を省略する。
【００４１】
第１円弧部３６７は、第１実施形態の三角モジュール３０における第１リング部３１７の一部の円弧である。第１円弧部３６７は、クロスメンバー１１の長手軸ＯＬ１回りに、クロスメンバー１１を回転可能に支持する。同様に、円弧部３６９は、クロスメンバー１２の長手軸ＯＬ２回りに、クロスメンバー１２を回転可能に支持している。そのため、サイドメンバー２１，２２が取り外されたフレーム構造１０１では、クロスメンバー１２は、クロスメンバー１３の長手軸ＯＬ３回りに回転可能である。図６に示される第３支持部３６３は、第２支持部３６２と同じ形状を有する。そのため、第３支持部３６３についての説明を省略する。
【００４２】
図６に示される三角モジュール４５の形状は、第１実施形態の三角モジュール４０の形状と比較して、クロスメンバー１３，１７を支持する部分の形状のみが異なる。三角モジュール４５がクロスメンバー１３，１７を支持する形状は、三角モジュール３５の形状と同じである。そして、三角モジュール４５は、三角モジュール３５と同じように、クロスメンバー１３，１７のそれぞれを各長手軸ＯＬ３，ＯＬ７の軸回りに回転可能に支持している。そのため、サイドメンバー２１，２２が取り外されたフレーム構造１０１では、クロスメンバー１３は、クロスメンバー１７の長手軸ＯＬ７回りに回転可能である。
【００４３】
ワイヤ５７〜５９は、図７に示されるように、クロスメンバー１１〜１８の一方の面側（図７における下側の面）に配置され、クロスメンバー１１〜１８のそれぞれに接するように配置される。ワイヤ５７〜５９のそれぞれの長さは、図６に示される対応するモータ５１〜５６のそれぞれによって調整される。換言すると、ワイヤ５７〜５９は、クロスメンバー１１〜１８に跨がって接触し、かつ、モータ５１〜５６によって長さが調整される。なお、ワイヤ５７〜５９およびモータ５１〜５６は、ワイヤ５７〜５９の長さを調整可能な調整部材として機能する。
【００４４】
図８は、対象物ＯＢが置かれた場合における第２実施形態のフレーム構造１０１の形状変化を示す概略側面図である。フレーム構造１０１では、両端のクロスメンバー１７，１８の位置が、各長手軸ＯＬ７，ＯＬ８回りに回転可能な状態で固定されている。図８に示される実線は、フレーム構造１０１に対象物ＯＢが置かれた状態で、各クロスメンバー１１〜１８の長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８が同一平面上に位置する状態を示している。この状態は、モータ５１〜５６の制御によって、ワイヤ５７〜５９に所定値以上のテンションが掛けられているため、サイドメンバー２１，２２が取り外された状態でも、図８の実線に示されるフレーム構造１０１の姿勢が維持されている。
【００４５】
一方で、図８に示される破線は、モータ５１〜５６の制御によってワイヤ５７〜５９のテンションが緩められて、対象物ＯＢの荷重により、ワイヤ５７〜５９が設置面ＧＲに接している状態を示している。この状態では、クロスメンバー１１，１２，１４，１５の各長手軸ＯＬ１，ＯＬ２，ＯＬ４，ＯＬ５は、設置面ＧＲと平行な同一平面上に位置する。一方で、クロスメンバー１２，１３，１７の各長手軸ＯＬ２，ＯＬ３，ＯＬ７は、長手軸ＯＬ１１，ＯＬ１２が位置する平面とは異なる平面上に位置する。同じように、クロスメンバー１５，１６，１８の各長手軸ＯＬ５，ＯＬ６，ＯＬ８は、長手軸ＯＬ４，ＯＬ５が位置する平面とは異なる平面上に位置する。すなわち、モータ５１〜５６の制御によって変化するワイヤ５７〜５９の長さに応じて、クロスメンバー１２，１５の長手軸ＯＬ２，ＯＬ５回りに他のクロスメンバー１１，１３，１４，１６〜１８の回転角度が変化している。これにより、フレーム構造１０１の姿勢が変化する。一方で、サイドメンバー２１，２２は、クロスメンバー１１〜１８の両端部を固定することによって、クロスメンバー１１〜１８間の回転角度の変化を規制し、フレーム構造１０１の姿勢を維持させる。
【００４６】
以上説明したように、第２実施形態のフレーム構造１０１では、三角モジュール３５は、クロスメンバー１１，１２，１４，１５のそれぞれを各長手軸ＯＬ１，ＯＬ２回りに回転可能に支持している。また、三角モジュール４５は、クロスメンバー１３，１６，１７，１８のそれぞれを各長手軸ＯＬ３，ＯＬ７の軸回りに回転可能に支持している。そのため、回転可能に支持されたクロスメンバー１１〜１８が長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８回りに回転することによって、フレーム構造１０１は、姿勢を変更できる。例えば、クロスメンバー１７，１８の長手軸ＯＬ７，ＯＬ８回りに他のクロスメンバー１１〜１６をすだれ状に巻き取ることもできる。フレーム構造１０１が姿勢を変更することにより、フレーム構造１０１が保持している対象物ＯＢの位置を変更できる。例えば、対象物ＯＢが車両に搭載されるバッテリーであり、所定位置に対象物ＯＢを交換可能な取り出し口が設けられている場合、フレーム構造１０１の姿勢を変更することにより、必要以上に取り出し口を大きくしなくても、バッテリーの交換が可能になる。
【００４７】
また、フレーム構造１０１は、クロスメンバー１１〜１８に跨がって接触し、かつ、モータ５１〜５６によって長さが調整されるワイヤ５７〜５９を備えている。また、モータ５１〜５６の制御によって変化するワイヤ５７〜５９の長さに応じて、クロスメンバー１１〜１８の各長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８回りに他のクロスメンバー１１〜１６の回転角度が変化する。そのため、ワイヤ５７〜５９の長さを変化させることにより、フレーム構造１０１の姿勢を用途に応じて簡単に変化させることができる。
【００４８】
また、フレーム構造１０１は、各クロスメンバー１１〜１８の両端を固定する２つのサイドメンバー２１，２２を備えている。サイドメンバー２１，２２は、各クロスメンバー１１〜１８間の相対位置を、回転を規制した状態で固定する。そのため、サイドメンバー２１，２２を用いることにより、ワイヤ５７〜５９のテンションのみで対象物ＯＢを支えなくても済むため、フレーム構造１０１の剛性を確保できる。また、フレーム構造１０１に外部からの荷重が加わると、クロスメンバー１１〜１８および三角モジュール３０，３５，４０に加えて、サイドメンバー２１，２２を介して荷重が分散する。そのため、クロスメンバー１１〜１８および三角モジュール３０，３５，４０が受ける負荷をより低減できる。
【００４９】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５０】
［変形例１］
上記第１実施形態および第２実施形態では、フレーム構造１００，１０１は、例えば車両のフロア部分に搭載される組立構造体であるとした。しかし、フレーム構造１００，１０１は、例えば、車両の天井部分等、フロア以外の部分に搭載されてもよい。また、フレーム構造１００，１０１は、例えば、屋内外に設置される建造物（テント等の膜構造建造物を含む）のフロア、天井、壁の少なくとも一部分に搭載されてもよい。
【００５１】
［変形例２］
上記第１実施形態および第２実施形態では、一対のクロスメンバー１１〜１８および三角モジュール３０，４０を備えるフレーム構造１００および三角モジュール３０，３５，４５を備えるフレーム構造１０１を一例として説明したが、一対のクロスメンバーおよびモジュールを備える組立構造体については、種々変形可能である。例えば、クロスメンバーの数は、２以上であればよく、７以下であってもよいし、９以上であってもよい。一対のクロスメンバーを支持するモジュールの数は、少なくとも１つあればよい。また、一対のクロスメンバーを支持するモジュールの位置は、種々変形可能であり、図１に示されるフレーム構造１００や図６に示されるフレーム構造１０１以外の位置であってもよい。
【００５２】
上記第１実施形態および第２実施形態では、横断面の外径Ｒ１のクロスメンバー１１〜１８について説明したが、クロスメンバーの形状については種々変形可能である。例えば、クロスメンバーの横断面の半径は、外径Ｒ１よりも遙かに大きい半径であってもよい。また、クロスメンバーの長手軸方向の長さは、全て同じであってもよいし、全て異なっていてもよい。また、クロスメンバーの横断面は、正六角形や四角形などの矩形形状であってもよいし、長手軸に沿って同一の形状でなくてもよい。また、クロスメンバーが中空に形成されており、一対のクロスメンバーの外径が異なっていてもよい。この場合に、組立構造体を分解した状態において、一方のクロスメンバーの中空部分に、他方のクロスメンバーを収容することにより、組立構造体を構成するクロスメンバーの持ち運び時の総体積を小さくできる。クロスメンバーの材質は、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。モジュールによって支持される３つのクロスメンバーの各長手軸は、支持された組立構造体の状態で、同一平面上になくてもよい。
【００５３】
［変形例３］
上記第１実施形態および第２実施形態における三角モジュール３０，３５，４０，４５は、一対のクロスメンバーを支持するモジュールとしての一例であり、モジュールの形状については、種々変形可能である。例えば、モジュールは、一対のクロスメンバーに加えて、一対のクロスメンバーの隣に配置される別のクロスメンバーに跨がって、合計３つのクロスメンバーを支持してもよい。モジュールにおける第２支持部と、第３支持部とは、離間せずに一体で形成されていてもよい。
【００５４】
三角モジュール３０，４０における第１架橋部３２１，および第２架橋部３２２，４２２は、第１軸ＯＬ２１および第２軸ＯＬ２２に沿って直線状に伸びておらず、曲がっていてもよい。第１軸ＯＬ２１は、長手軸ＯＬ１に対して６０°の角度を成していたが、６０°以外の角度であってもよい。第２軸ＯＬ２２は、第１軸ＯＬ２１および長手軸ＯＬ１のそれぞれに対して６０°の角度を成していたが、６０°以外の角度であってもよい。なお、本実施形態における「６０°」とは、多少の誤差を含む角度であり、６０°±３°を含んでいる。また、第１実施形態および第２実施形態における三角モジュール３０，３５，４０，４５における一の三角モジュールにおける第１軸ＯＬ２１または第２軸ＯＬ２２と、他の三角モジュールにおける第１軸ＯＬ２１または第２軸ＯＬ２２とが同軸上になくてもよい。また、モジュールごとに、第１軸とクロスメンバーの長手軸との成す角度と、第２軸とクロスメンバーの長手軸との成す角度とが、異なっていてもよい。長手軸において、第１支持部が、第２支持部と、第３支持部との間に位置しておらず、第１支持部を基準として一方の側に第２支持部および第３支持部が位置していてもよい。また、第１架橋部および第２架橋部の横断面は、一定の断面でなくてもよく、一対のクロスメンバーの内の一方に近づくにつれて断面が変化する形状であってもよい。また、モジュールは、第１架橋部および第２架橋部に加えて、一対のクロスメンバー間に跨がって架橋する第３架橋部を備えていてもよい。
【００５５】
［変形例４］
上記第２実施形態における三角モジュール３５，４５は、支持する一対のクロスメンバーを長手軸回りに回転可能に支持していたが、一対のクロスメンバーの一方のみを回転可能に支持していてもよい。三角モジュール３５における円弧状の第１円弧部３６７や円弧部３６９がクロスメンバーを回転可能に支持していたが、モジュールがクロスメンバーを回転可能に支持する態様については種々変形可能である。例えば、モジュールがクロスメンバーを軸受けで回転可能に支持していてもよい。
【００５６】
上記第２実施形態および上記第１実施形態のサイドメンバー２１，２２の形状については、種々変形可能である。サイドメンバー２１，２２の両端部が、フレーム構造１００，１０１の内側に曲がってなくてもよく、直線状であってもよいし、円弧状であってもよい。また、モジュールと一対のクロスメンバーとを備える組立構造体は、サイドメンバーを備えていなくてもよい。サイドメンバーがクロスメンバーの両端を固定する方法については、周知の技術を適用可能である。例えば、クロスメンバーの両端部に長手軸に沿ってネジ穴が形成され、サイドメンバーにネジ穴に対応する位置に貫通する円孔が形成されていてもよい。この場合に、クロスメンバーの外側から円孔に挿入したボルトが、クロスメンバーのネジ穴に締結されることにより、サイドメンバーが各クロスメンバーを固定できる。
【００５７】
上記第２実施形態のフレーム構造１０１は、３つのワイヤ５７〜５９および６つのモータ５１〜５６を備えたが、クロスメンバー１１〜１８に跨がって接触して長さが変化する調整部材については、種々変形可能である。フレーム構造１０１は、１つのワイヤ５７を備え、モータ以外の装置によってワイヤの長さを変化させてもよい。また、第２実施形態のワイヤ５７〜５９は、クロスメンバー１１〜１８の長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８に直交したが、長手軸ＯＬ１〜ＯＬ８に対して角度を成してもよく、例えば、フレーム構造１０１における対角線上に１つのワイヤが跨がっていてもよい。
【００５８】
上記第１実施形態では、三角モジュール３０，４０と、クロスメンバー１１〜１８との固定に、第１リング部３１７、第２リング部３１８、およびリング部３２９を貫通したボルトに挿入されたボルトの締結力が用いられたが、モジュールとクロスメンバーとの固定方法については種々変形可能である。例えば、クロスメンバーの外周面に形成された凸部と、モジュールにおいてクロスメンバーの外周面に対向する位置に形成された凹部と、が係合することによって、モジュールがクロスメンバーを固定してもよい。第１実施形態のモジュール３０における第１支持部３１１のように、クロスメンバー１１を支持する円孔が形成されている状態で、第１支持部３１１がクロスメンバー１１の長手軸ＯＬ１回りに、クロスメンバー１１を回転可能に支持していてもよい。
【００５９】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１１〜１８，１３Ｍ…クロスメンバー
２１，２２，２１Ｍ，２２Ｍ…サイドメンバー
３０，３５，４０，４５…三角モジュール（モジュール）
５１〜５６…モータ
５７〜５９…ワイヤ
１００，１０１…フレーム構造（組立構造体）
１００Ｍ…簡易モデル
３１１，３６１，４１１…第１支持部
３１２，３６２，４１２…第２支持部
３１３，３６３，４１３…第３支持部
３１７…第１リング部
３１７Ｃ…内周面
３１８…第２リング部
３１９…接続部
３２１，４２１…第１架橋部
３２２，４２２…第２架橋部
３２８，４２８…接続部
３２８ａ…延出接続部
３２８ｂ…リング延出部
３２９，４２９…リング部
３６７…第１円弧部
３６９…円弧部
ＡＦ１〜ＡＦ４…軸力
ＯＢ…対象物
ＯＬ１〜ＯＬ８…長手軸
ＯＬ１１，ＯＬ１２…中心軸
ＯＬ２１…第１軸
ＯＬ２２…第２軸
Ｒ１…外径
Ｒ２…半径
α１，α２…角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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