(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量かつ低コストで、高い衝突安全性能を達成し得る車体フレームの衝突安全構造を提供する。【解決手段】前部フレームから拡幅したオフセットフレームに鋼材をＸ字状に交差させた補強部材１０を設ける車体フレームの衝突安全構造において、補強部材１０を、ウェブ１２とその両側のフランジ１３で形成される鋼材を用いると共に交差部１４で４本に分割した長さの分割補強部材１１で形成し、分割補強部材１１の先端部１５を鉤状に切り欠き、それを対向する分割補強部材１１のウェブ１２が切欠部１６と凸片部１７を有すると共に対向する切欠部１６と凸片部１７とが突き合うよう、かつ、左右のフランジ１３同士が突き合うと共にその間に交差するフランジ１３を挟むように形成し、凸片部１７に段差部１９を形成し、交差するウェブ１２の凸片部１７の段差部１９が相互に重なるように形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行方向前方に臨んだ車両前側の前部フレームの幅が狭く、その前部フレームから拡幅したオフセットフレームを介して幅広の後部フレームを有する車体フレームであって、前部フレームと後部フレーム間のオフセットフレームに鋼材をＸ字状に交差させた補強部材を設ける車体フレームの衝突安全構造において、
前記補強部材を、水平なウェブとそのウェブの両側から立ち上がったフランジで形成される鋼材を用いると共に交差部で４本に分割した長さの分割補強部材で形成し、該分割補強部材の交差部を形成する先端部を鉤状に切り欠き、それを対向する分割補強部材のウェブが切欠部と凸片部を有すると共に対向する切欠部と凸片部とが突き合うよう、かつ、左右のフランジ同士が突き合うと共にその間に交差するフランジを挟むように形成し、さらに、凸片部に段差部を形成し、交差するウェブの凸片部の段差部が相互に重なるように形成したことを特徴とする車体フレームの衝突安全構造。
【請求項２】
対向する前記分割補強部材は、ウェブの凸片部同士が離間するように形成されて前記補強部材の交差部の中心に四角形の孔を形成するようにされた請求項１記載の車体フレームの衝突安全構造。
【請求項３】
前記分割補強部材が全て同じ形状に形成された請求項１又は２に記載の車体フレームの衝突安全構造。
【請求項４】
前記段差部は、前記ウェブの凸片部の先端側に形成されると共に、凸片部と交差する分割補強部材の凸片部の基端側上に重なるように凸片部を屈曲して形成された請求項１〜３のいずれかに記載の車体フレームの衝突安全構造。
【請求項５】
前記ウェブの凸片部の基端側には、交差する分割補強部材の切欠部側のウェブ上に重なる延長段差部が凸片部を屈曲して形成された請求項４記載の車体フレームの衝突安全構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体フレームの衝突安全構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８に示すように、ピックアップトラック及び多目的乗用車の車体フレーム４１は、その車両構造から前タイヤ直後から２番キャブマウント近傍（乗車部分）の間で大きくオフセットする構造が一般的である。かかる構造の車体フレーム４１は、オフセットフレーム８の強度が不足しやすく、その補強が不十分である場合、車両衝突時にオフセットフレーム８が屈曲し、衝突安全性を損なう可能性がある。
【０００３】
特にオフセット衝突においては、衝突エネルギを片側のサイドメンバ３で負担しなければならないため、図９に示すようにサイドメンバ３が大きく折れ曲がり、乗員の安全性を損なう可能性がある。
【０００４】
このオフセットフレーム８の屈曲を抑える目的として、サイドメンバ２、３への補強追加、クロスメンバ接合部へのガセットの追加、ブレースバーの追加といった手法を単独でもしくは組合せて用いるのが一般的である。
【０００５】
特にブレースバーは屈曲部の突支い棒の役目を果たすため、有効な手段として広く用いられている。図１０（ａ）に示すように、ブレースバー４２は、サイドメンバ２、３の内面もしくは下面から後方に向かって斜め内側に延設し、ミッションを支えるミッションクロスメンバ５に取り付ける構造が一般的である。
【０００６】
しかし、この構造ではミッションクロスメンバ５の中央部に大きな力が入り、この部分の座屈を抑える必要があるため、ミッションクロスメンバ５を強固な構造とする必要がある。
【０００７】
これらの構造は、いずれもフレームを強化するためにコスト、重量が上昇するという問題がある。
【０００８】
また、図１０（ｂ）に示すように、右側のサイドメンバ３からミッションクロスメンバ５の左側、左側のサイドメンバ２からミッションクロスメンバ５の右側、各々に向かって延びる突支い棒状のブレースバー４３、４４を互いに交差させて設けるＸ字型のタイプもある。この構造は、ミッションクロスメンバ５の根本に取り付けられるため、ミッションクロスメンバ５を強固にする必要がなく、比較的軽量にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８４５９８号公報
【特許文献２】特開平１０−１８１６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、２本のブレースバー４３、４４を上下に離間して設ける場合、上方にはエンジンがあり、下方には路面とのクリアランスを一定量確保する必要があるため、レイアウト上の制約がある。またさらに、左右の部材の曲げ方向が異なるため、左右それぞれの衝突安全性に差が生じる可能性がある。
【００１１】
また、２本のブレースバー４３、４４を上下に離すことなく、かつ、左右対称でＸ字型に交差する一体構造とする場合、ブレースバー４３、４４同士が交差する構造上、交差部４５が節目となって弱くなるため、交差部４５で座屈しやすいという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記問題を克服し、軽量かつ低コストで、高い衝突安全性能を達成し得る車体フレームの衝突安全構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、走行方向前方に臨んだ車両前側の前部フレームの幅が狭く、その前部フレームから拡幅したオフセットフレームを介して幅広の後部フレームを有する車両フレームであって、前部フレームと後部フレーム間のオフセットフレームに鋼材をＸ字状に交差させた補強部材を設ける車体フレームの衝突安全構造において、前記補強部材を、水平なウェブとそのウェブの両側から立ち上がったフランジで形成される鋼材を用いると共に交差部で４本に分割した長さの分割補強部材で形成し、該分割補強部材の交差部を形成する先端部を鉤状に切り欠き、それを対向する分割補強部材のウェブが切欠部と凸片部を有すると共に対向する切欠部と凸片部とが突き合うよう、かつ、左右のフランジ同士が突き合うと共にその間に交差するフランジを挟むように形成し、さらに、凸片部に段差部を形成し、交差するウェブの凸片部の段差部が相互に重なるように形成したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軽量かつ低コストで、高い衝突安全性能を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る車体フレームの要部を示す平面図である。
【図２】図１の補強部材の要部拡大斜視図である。
【図３】図２の補強部材を構成する分割補強部材の要部拡大斜視図である。
【図４】（ａ）は補強部材の平面図であり、（ｂ）は組み付け前の分割補強部材の平面図である。
【図５】（ａ）は分割補強部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）を左方向から視た背面図であり、（ｃ）は（ａ）を下方向から視た側面図であり、（ｄ）は（ａ）を上方向から視た側面図である。
【図６】溶接前の分割補強部材の要部拡大斜視図である。
【図７】他の実施の形態を示し、（ａ）は補強部材の平面図であり、（ｂ）は組み付け前の分割補強部材の平面図である。
【図８】補強されていない車体フレームの一例を示す平面図である。
【図９】車体フレームのオフセット衝突前後の形状変化を説明する平面説明図である。
【図１０】従来の補強構造の一例を示し、（ａ）はブレースバーが交差しないタイプの平面図であり、（ｂ）はブレースバーが交差するタイプの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る車体フレームの衝突安全構造を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、車体フレーム１は、車両走行方向に対して左右両側に配置されるサイドメンバ２、３と、これらサイドメンバ２、３を接続するようにサイドメンバ２間に設けられるクロスメンバ４、５とを有するシャシフレーム６からなる。
【００１８】
シャシフレーム６は、走行方向前方に臨んだ車両前側に形成され前タイヤ（図示せず）間に位置される前部フレーム７と、前部フレーム７から後方に延びて形成され前部フレーム７から後方に向かって拡幅するオフセットフレーム８と、オフセットフレーム８から後方に延びて形成された後部フレーム９とを有する。
【００１９】
前部フレーム７は、前タイヤが切れ角を必要とするため、後部フレーム９より幅狭に形成されている。
【００２０】
オフセットフレーム８には、鋼材をＸ字状に交差させた補強部材１０がボルト、ナット等の締結部材（図示せず）を用いて脱着可能に設けられる。
【００２１】
図４（ｂ）に示すように、補強部材１０は、交差部１４で４本に分割した長さの分割補強部材１１からなり、全て同じ形状に形成されている。また、図２に示すように、４本の分割補強部材１１は相互に溶接されて一体となっている。
【００２２】
溶接前の分割補強部材１１について説明する。
【００２３】
図３、図４、図５及び図６に示すように、分割補強部材１１は、鋼材からなり、水平なウェブ１２とそのウェブ１２の両側から立ち上がったフランジ１３とを有する。ウェブ１２と両側のフランジ１３とは、曲面で接続されている。
【００２４】
また、分割補強部材１１は、交差部１４を形成する先端部１５が鉤状に切り欠かれている。具体的には、分割補強部材１１の先端部１５は、一側のフランジ１３とウェブ１２とが所定の幅で、かつ、所定長さに亘って切り欠かれており、先端部１５のウェブ１２には、一側に切欠部１６が形成されると共に他側に凸片部１７が形成されている。所定の幅とは補強部材１０の幅Ｗの半分を若干超える幅である。これにより、分割補強部材１１の先端部１５同士を対向させたとき、ウェブ１２の凸片部１７同士が離間し、４本の分割補強部材１１を組み付けて補強部材１０を形成したとき、補強部材１０の交差部１４の中心に四角形の孔１８を形成するようになっている。この孔１８に治具ピン（図示せず）を設定して組み立てることで、４つの分割補強部材１１を図示しない治具にセットする際、容易に位置決めすることができる。また、所定の長さＡとは、幅Ｗからフランジ１３の板厚Ｔを差し引いた長さ（Ａ＝Ｗ−Ｔ）である。これにより、対向する分割補強部材１１のフランジ１３同士が交差する分割補強部材１１のフランジ１３を介して連続するようになっている。なお、フランジ１３とウェブ１２は同じ板厚Ｔに形成されている。
【００２５】
また、凸片部１７には、交差する分割補強部材１１のウェブ１２上に重ねるための段差部１９が形成されている。段差部１９は、ウェブ１２の凸片部１７の先端側が基端側より板厚分だけ高くなるように凸片部１７を屈曲して形成されており、凸片部１７と交差する分割補強部材１１の凸片部１７の基端部２０上に重なるようになっている。これにより、ウェブ１２同士が干渉するのを防ぐと共に、交差部１４の板厚が厚く形成されるようになっている。
【００２６】
またさらに、凸片部１７の基端側には、交差する分割補強部材１１の切欠部１６側のウェブ１２上に重なる延長段差部２１が形成されている。延長段差部２１は、凸片部１７基端側のフランジ側ウェブ１２が凸片部１７基端側の切欠部１６側ウェブ１２より板厚分だけ高くなるように凸片部１７を屈曲して形成されている。また、延長段差部２１は、段差部１９から基端側に延長するように形成されている。
【００２７】
また、分割補強部材１１のウェブ１２とフランジ１３が接続される位置の先端部１５には、交差する分割補強部材１１との干渉を避けるための逃げ用切欠部２２、２３が形成されている。
【００２８】
なお、図５において、Ｒはウェブ１２とフランジ１３を接続する曲面の半径であり、Ｋ１は凸片部１７側の逃げ用切欠部２３の高さであり、Ｋ２は同逃げ用切欠部２３の前後長さである。高さＫ１と長さＫ２は等しい寸法に設定されると共に、半径Ｒより若干大きく設定される（Ｋ１＝Ｋ２＝（Ｒ＋α））。Ｊは基端部２０と段差部１９の底面高さの差であり、板厚Ｔと同じ寸法（Ｊ＝Ｔ）に設定される。
【００２９】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００３０】
４本の分割補強部材１１を組み付けて補強部材１０を形成するとき、孔１８と同じ断面形状、同じ寸法に形成された治具ピンを鉛直に起立させ、その治具ピンを中心として４つの分割補強部材１１をＸ字状に配置すると共に、それぞれの分割補強部材１１の凸片部１７の切欠部１６側が治具ピンの外周に当接するように配置する。
【００３１】
この後、図４（ｂ）に示すように、対向する分割補強部材１１の対向する切欠部１６と凸片部１７とがそれぞれ突き合うよう分割補強部材１１を移動させて組み合わせると共に、左右のフランジ１３同士が突き合うと共にその間に交差するフランジ１３を挟むように分割補強部材１１同士を組み合わせる。またこのとき、ウェブ１２の凸片部１７の基端部２０と、交差するウェブ１２の凸片部１７の段差部１９とが相互に重なるように組み合わせる。
【００３２】
このようにして４つの分割補強部材１１を図４（ａ）及び図６に示されるように組み立てたら、分割補強部材１１同士を交差部１４で溶接する。具体的には、交差部１４では、凸片部１７同士が卍形に重なり合っているため、それぞれの凸片部１７の縁に沿って卍形に溶接する。また、それぞれのフランジ１３の先端を、フランジ１３の先端が突き当たる他の分割補強部材１１のフランジ１３に溶接する。具体的には、切り欠かれた側のフランジ１３の先端を、交差する分割補強部材１１のフランジ１３の外側の面２４に溶接し、反対側のフランジ１３の先端を、交差する分割補強部材１１のフランジ１３の内側の面２５に溶接する。これにより、図２に示すように、Ｘ字状の補強部材１０が形成される。対向するフランジ１３同士が、交差する分割補強部材１１のフランジ１３を介して一体となり、連続するものとなり、フランジ延長方向の力に対して強固となる。また、交差部１４のウェブ１２の板厚は２倍となり、強固な面となる。
【００３３】
このように、補強部材１０を、水平なウェブ１２とそのウェブ１２の両側から立ち上がったフランジ１３で形成される鋼材を用いると共に交差部１４で４本に分割した長さの分割補強部材１１で形成し、分割補強部材１１の交差部１４を形成する先端部１５を鉤状に切り欠き、それを対向する分割補強部材１１のウェブ１２が切欠部１６と凸片部１７を有すると共に対向する切欠部１６と凸片部１７とが突き合うよう、かつ、左右のフランジ１３同士が突き合うと共にその間に交差するフランジ１３を挟むように形成し、さらに、凸片部１７に段差部１９を形成し、交差するウェブ１２の凸片部１７の段差部１９が相互に重なるように形成したため、右前方から左後方に延びる補強部材１０の部分と左前方から右後方に延びる補強部材１０の部分とを同じ高さにでき、車体左右のいずれのオフセット衝突に対しても同じ強さにでき、右ハンドル、左ハンドル、どちらの車両においても同一構造で同様の性能を提供でき、ハンドル違いによって補強部材１０を使い分ける必要がない。また、それぞれのフランジ１３が途切れることなく一面で構成されることにより、車両衝突時の衝撃が部材圧縮方向に加わっても、容易に座屈することなく衝突エネルギを伝達することができ、高い衝突安全性を得ることができる。そして、交差部１４での座屈を防止でき、高い衝突安全性能を達成できる。また、フレーム自体を強化する構造よりも安価に、軽量にできる。
【００３４】
また、対向する分割補強部材１１は、ウェブ１２の凸片部１７同士が離間するように形成されて補強部材１０の交差部１４の中心に四角形の孔１８を形成するものとしたため、治具ピンを用いて分割補強部材１１を容易に組み立てられる。また、使用時には、交差部１４内に入った雨水等のドレンが孔１８から抜け、交差部１４にドレンが溜まるのを防ぐことができる。
【００３５】
また、分割補強部材１１が全て同じ形状に形成されるものとしたため、同じ金型で分割補強部材１１を加工でき、金型費を抑制して安価に製作できる。また、複数種類の部材を管理する必要がなく、部材管理を容易にできる。
【００３６】
段差部１９は、ウェブ１２の凸片部１７の先端側に形成されると共に、凸片部１７と交差する分割補強部材１１の凸片部１７の基端側上に重なるように凸片部１７を屈曲して形成されるものとしたため、分割補強部材１１をシンプルな形状にでき、板材から分割補強部材１１となる板を打ち抜く際のスクラップを少なくでき、歩留まりが良く、材料費を安価に抑えることができる。また、プレス成形を容易にでき、かつ、少ない加工工程数で製作でき、加工費を安価に抑えることができる。また、プレス成形が容易なため、スプリングバックが大きな高ハイテン材（高強度材）であっても容易に加工でき、座屈強度に有利なものにできる。
【００３７】
また、ウェブ１２の凸片部１７の基端側には、交差する分割補強部材１１の切欠部１６側のウェブ１２上に重なる延長段差部２１が凸片部１７を屈曲して形成されるものとしたため、交差部１４の外側のウェブ１２も二重にできると共に、広い面積で二重にでき、交差部１４の強度をより高めることができる。
【００３８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【００３９】
補強部材１０は上側が開いたコ字断面の分割補強部材１１を組み合わせたものについて説明したが、上下逆転した構造でもよい。車両衝突時の変形形態に合わせ、折れにくい向きを選択するとよい。同様の効果を発揮できる。
【００４０】
また、コ字断面の開口を塞ぐように補強部材１０に蓋（図示せず）を設けて四角閉断面構造としてもよい。閉断面構造となっても、交差部１４内には連続したフランジ１３が形成されているため、衝突安全性を損なうことなく、更に強固にできる。
【００４１】
また、車体フレーム１は、シャシフレーム６である場合について説明したが、シャシフレームのない車体、例えばエンジンサブフレームや、モノコックボディを有した車体フレームにおいても上述の補強部材１０を適用することができる。この場合も高い衝突安全性を得ることができる。
【００４２】
また、補強部材１０は交差角が９０度であり、分割補強部材１１の先端形状が全て同じであるものについて説明したが、図７（ａ）に示すように、補強部材３０は、９０度以外の交差角に設定してもよい。この場合、図７（ｂ）に示すように、２種類の形状の分割補強部材３１、３２が必要になるが、左右のフランジ位置や、凸片部３３、３４の形状を交差角に応じて適宜調整するとよい。同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  車体フレーム
２  サイドメンバ
３  サイドメンバ
４  クロスメンバ
５  クロスメンバ
６  シャシフレーム
７  前部フレーム
８  オフセットフレーム
９  後部フレーム
１０  補強部材
１１  分割補強部材
１２  ウェブ
１３  フランジ
１４  交差部
１５  先端部
１６  切欠部
１７  凸片部
１８  孔
１９  段差部
２０  基端部
２１  延長段差部
２２  逃げ用切欠部
２３  逃げ用切欠部
２４  外側の面
２５  内側の面
【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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【図９】
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【図１０】
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