(57)【要約】【課題】アウタチャンネルとインナチャンネルの車両前後方向の端部とが溶接された部分の強度を向上させることのできる車体フレームを提供する。【解決手段】車体フレーム１０の一対のサイドレール１１では、車両前後方向に延びるアウタチャンネル１２にインナチャンネル３２が被せられて溶接されることにより、閉断面部が形成されている。一対のサイドレール１１は、車幅方向に延びるクロスメンバ２１によって連結されている。クロスメンバ２１は、インナチャンネル３２に連結されている。アウタチャンネル１２に被せられたインナチャンネル３２では、フランジ部３４の車両後方の端部３５が、車両前後方向におけるクロスメンバ２１が連結されている部分から離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜している。そして、フランジ部３４の端部３５の端面３５ａに沿って、アウタチャンネル１２とインナチャンネル３２とが線状に溶接されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びるアウタチャンネルにインナチャンネルを被せて溶接し、閉断面部を形成した一対のサイドレールと、
車幅方向に延び、前記閉断面部を構成している前記インナチャンネルに連結されて前記一対のサイドレールを連結するクロスメンバと、を備えた梯子型の車体フレームであり、
前記アウタチャンネルに被せられた前記インナチャンネルの車両前後方向の端部のうち、少なくとも一方の端部は、前記アウタチャンネルに重なった部分が、車両前後方向における前記クロスメンバが連結されている部分から離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜しており、
この傾斜した部分の端面に沿って前記アウタチャンネルと前記インナチャンネルとが線状に溶接されている
ことを特徴とする車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対のサイドレールをクロスメンバで連結した梯子型の車体フレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両前後方向に延びている左右一対のサイドレールと、車幅方向に延びてこれら一対のサイドレールを連結するクロスメンバとを有する梯子型の車体フレームが開示されている。特許文献１の車体フレームでは、アウタチャンネルとインナチャンネルとを組合せてこれらの重なり合った端部を線状に溶接することにより、サイドレールを閉断面構造にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−５７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、悪路走行時等には車体フレームの左右にそれぞれ逆位相の荷重が作用し、車体フレームにはねじるような荷重が作用する。
特許文献１の車体フレームのように、アウタチャンネルとインナチャンネルとを溶接してサイドレールに閉断面部を構成している場合には、左右のサイドレールを連結しているクロスメンバは閉断面部を構成しているインナチャンネルに結合される。そのため、こうした車体フレームに上記のような荷重が作用したときには、クロスメンバが結合されたインナチャンネルに大きな荷重が作用する。特にインナチャンネルの車両前後方向の端部では閉断面部が途切れ、サイドレールの断面形状が大きく変化するため、応力が集中しやすい。そのため、このインナチャンネル端部とアウタチャンネルとが溶接された部分には特に応力が集中しやすくなる。
【０００５】
このため、特許文献１に記載の車体フレームのように、アウタチャンネルとインナチャンネルとを溶接して閉断面部を形成したサイドレールを備える梯子型の車体フレームでは、アウタチャンネルとインナチャンネルの車両前後方向の端部とが溶接された部分の強度を確保する必要がある。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アウタチャンネルとインナチャンネルの車両前後方向の端部とが溶接された部分の強度を向上させることのできる車体フレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための車体フレームは、車両前後方向に延びるアウタチャンネルにインナチャンネルを被せて溶接し、閉断面部を形成した一対のサイドレールと、車幅方向に延び、前記閉断面部を構成しているインナチャンネルに連結されて一対のサイドレールを連結するクロスメンバと、を備えた梯子型の車体フレームである。そして、車体フレームでは、アウタチャンネルに被せられたインナチャンネルの車両前後方向の端部のうち、少なくとも一方の端部は、アウタチャンネルに重なった部分が、車両前後方向におけるクロスメンバが連結されている部分から離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜しており、この傾斜した部分の端面に沿ってアウタチャンネルとインナチャンネルとが線状に溶接されている。
【０００８】
車体フレームにねじれが生じるときには、車両前後方向に延びるサイドレールに対して斜めに主応力が作用する。
上記構成によれば、アウタチャンネルとインナチャンネルとを線状に溶接した部分が、車体フレームにねじれが生じた際にサイドレールに作用する主応力の方向に沿って傾斜していることになる。このため、車両前後方向に沿って線状に溶接されている場合と比較して、上記の線状に溶接した部分の広い範囲に応力が分散しやすくなり、溶接した部分の一部に応力が集中して作用することを抑制することができる。したがって、アウタチャンネルとインナチャンネルの車両前後方向の端部とが溶接された部分の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は実施形態にかかる車体フレームの全体構成を示す斜視図、（ｂ）は実施形態にかかる車体フレームの一部分を拡大して示す斜視図。
【図２】（ａ）は車体フレームを構成するサイドレールとクロスメンバとの連結部分を示す上面図、（ｂ）はサイドレールのアウタチャンネルとインナチャンネルとの溶接部を拡大して示す上面図。
【図３】図２の３−３断面図。
【図４】比較例の車体フレームを構成するサイドレールのアウタチャンネルとインナチャンネルとの溶接部分を示す上面図。
【図５】溶接部が車両前後方向に対してなす角度αと同溶接部に作用する応力との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、車体フレームの一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、図１〜図４では、車両前方を矢印Ｆで示し、車両後方を矢印Ｒで示し、車両上方を矢印Ｕで示し、車両下方を矢印Ｌで示し、車幅方向を矢印Ｗで示している。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、車体フレーム１０は、車両前後方向に延びている左右一対のサイドレール１１と、車幅方向に延びて一対のサイドレール１１を連結するクロスメンバ２１と有している。クロスメンバ２１は、車両前後方向に複数（本実施形態では６つ）並設されており、そのそれぞれのクロスメンバ２１が一対のサイドレール１１と連結されている。これにより、車体フレーム１０は、梯子型の車体フレームとなっている。
【００１２】
一対のサイドレール１１は、車幅方向内側に開口を有する一対のアウタチャンネル１２と、車幅方向外側に開口を有する一対のインナチャンネル３２と、で構成されている。
図１（ｂ）に示すように、アウタチャンネル１２は、車両上下方向に延びるウェブ部１３と、車両上下方向における同ウェブ部１３の両端部から車幅方向の内側にそれぞれ延びるフランジ部１４と、を有している。また、インナチャンネル３２は、車両上下方向に延びるウェブ部３３と、車両上下方向における同ウェブ部３３の両端部から車幅方向の外側にそれぞれ延びるフランジ部３４と、を有している。
【００１３】
インナチャンネル３２は、開口している部分にアウタチャンネル１２を収容するようにアウタチャンネル１２と組み合わされている。これにより、アウタチャンネル１２のフランジ部１４に、同アウタチャンネル１２の外側からインナチャンネル３２のフランジ部３４が被せられている。インナチャンネル３２とアウタチャンネル１２とは、それぞれ車両前後方向に延びる形状ではあるが、インナチャンネル３２の長さがアウタチャンネル１２の長さよりも短くなっている。このため、アウタチャンネル１２の一部に、インナチャンネル３２が被せられた状態となっている。これにより、サイドレール１１では、アウタチャンネル１２にインナチャンネル３２が被せられた部分により部分的に閉断面部が形成されている。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、車両前方に位置するクロスメンバ２１は、こうした閉断面部を構成しているインナチャンネル３２のウェブ部３３に連結されている。
図２（ａ）に示すように、アウタチャンネル１２に重なったインナチャンネル３２のフランジ部３４のうち、車両後方側のフランジ部３４の端部３５は、クロスメンバ２１が連結されている部分から車両後方側に離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜している。すなわち、このフランジ部３４の端部３５は、図２（ｂ）に示すように、その端面３５ａが車両前後方向に対して角度αをなすように斜めに延びている。なお、本実施形態では、この角度αが１５度となるようにフランジ部３４の端部３５が形成されている。
【００１５】
そして、図２（ｂ）及び図３に示すように、端面３５ａに沿って線状にアーク溶接が施されることにより、アウタチャンネル１２とインナチャンネル３２の端部３５が溶接され、線状の溶接部Ｊが形成されている。すなわち、端面３５ａに形成される溶接部Ｊは、図２（ｂ）に示すように、車両前後方向に対して角度αをなすように斜めに延びている。
【００１６】
なお、インナチャンネル３２は、この端部３５以外の部分では、アーク溶接の他に、スポット溶接等も用いてアウタチャンネル１２に結合されている。
次に、この車体フレーム１０の作用について説明する。
【００１７】
悪路走行時等には車体フレーム１０の左右にそれぞれ逆位相の荷重が作用し、車体フレーム１０には、ねじるような荷重が作用する。こうして車体フレーム１０にねじれが生じるときには、サイドレール１１に対して図２（ａ）に矢印Ｓで示したように斜めに主応力が作用する。
【００１８】
そして、車体フレーム１０に荷重が作用したときには、クロスメンバ２１が結合されたインナチャンネル３２に大きな荷重が作用する。特にインナチャンネル３２の車両前後方向の端部では閉断面部が途切れ、サイドレール１１の断面形状が大きく変化するため、応力が集中しやすい。そのため、このインナチャンネル３２の端部とアウタチャンネル１２とが溶接された部分には特に応力が集中しやすくなる。
【００１９】
図４に、比較例としての車体フレーム１００を示す。この車体フレーム１００では、インナチャンネル３２におけるフランジ部３４の車両後方側の端部１３５が車両前後方向に沿って延びている。すなわち、この車体フレーム１００では、インナチャンネル３２のフランジ部３４のうち、車両後方側の端部１３５が車両前後方向に対してなす角度αが０（ゼロ）度に設定されている。そして、インナチャンネル３２のフランジ部３４の端部１３５の端面１３５ａに沿って溶接が施されることにより、車両前後方向に沿って線状に溶接部Ｊが形成されている。こうした比較例としての車体フレーム１００では、矢印Ｓで示すように車両前後方向に対して斜めに作用する主応力が溶接部Ｊを横切るように作用する。そのため、特に溶接部Ｊに応力が集中しやすくなる。
【００２０】
これに対して、図５に示すようにフランジ部３４の端部３５が車両前後方向に対してなす角度αを変更することによって溶接部Ｊに作用する応力は変化する。図５には、比較例の場合、すなわち角度αが０（ゼロ）度である場合の溶接部Ｊに作用する応力がＳ１１で示されている。
【００２１】
図５に示すように、端部３５が車両前後方向に対してなす角度αを２５度にすると、溶接部Ｊに作用する応力はＳ２になり、比較例の場合に比べて応力を約４１％低減できる。そして、上記実施形態のように角度αを１５度にすると、溶接部Ｊに作用する応力はＳ１になり、比較例の場合に比べて応力を３０％低減できる。車体フレーム１０では、３０％以上の応力低減効果が得られることが好ましいため、本実施形態の車体フレーム１０では、角度αが１５度になるように端部３５を傾斜させている。
【００２２】
本実施形態の車体フレーム１０における溶接部Ｊは、上述の通りサイドレール１１に作用する主応力の方向である矢印Ｓの方向に沿って傾斜している。このため、本実施形態の車体フレーム１０における溶接部Ｊでは、比較例としての車体フレーム１００における溶接部Ｊと比較して、溶接部Ｊの広い範囲に応力を分散させやすくなり、溶接部Ｊの一部に応力が集中して作用することを抑制することができる。そして、図５に示すように、本実施形態の車体フレーム１０における溶接部Ｊに作用する応力の大きさＳ１は、比較例の車体フレーム１００における溶接部Ｊに作用する応力の大きさＳ１１と比較して小さいものとなる。
【００２３】
上述した車体フレーム１０によれば以下の効果を奏することができる。
（１）アウタチャンネル１２とインナチャンネル３２とを線状に溶接した部分である溶接部Ｊが、車体フレーム１０にねじれが生じた際にサイドレール１１に作用する主応力の方向に沿って傾斜している。このため、車両前後方向に沿って線状に溶接されている場合と比較して、溶接部Ｊの広い範囲に応力が分散しやすくなり、溶接部Ｊの一部に応力が集中して作用することを抑制することができる。したがって、アウタチャンネル１２とインナチャンネル３２のフランジ部３４の車両後方の端部３５とが溶接された部分の強度を向上させることができる。
【００２４】
尚、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・インナチャンネル３２におけるフランジ部３４の車両後方の端部３５は、その傾斜角度が１５度以外であってもよい。すなわち、同端部３５は、車両前後方向におけるクロスメンバ２１が連結されているインナチャンネル３２の部分から離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜していればよい。なお、フランジ部３４の端部３５の傾斜する角度αの大きさは、上述したように１５度から３５度の範囲内に設定することが望ましい。
【００２５】
・インナチャンネル３２の一対のフランジ部３４のうち、一方のフランジ部３４の端部３５のみを傾斜した形状としてもよいし、両方のフランジ部３４の端部３５を傾斜した形状としてもよい。
【００２６】
・一対のインナチャンネル３２のフランジ部３４の車両前後方向の端部のうち、車両前方の端部を傾斜させるようにしてもよい。すなわち、同インナチャンネル３２のフランジ部３４の車両前方の端部を、インナチャンネル３２のうちクロスメンバ２１が連結されている部分から離間した部分ほど車幅方向外側に位置するように傾斜させるようにしてもよい。なお、こうしてフランジ部３４の車両前方の端部を傾斜させる態様は、上記実施形態で例示したフランジ部３４の車両後方の端部３５を傾斜させる態様と併せて採用するようにしてもよいし、同端部３５を傾斜させる態様に替えて採用するようにしてもよい。すなわち、アウタチャンネル１２に被せられたインナチャンネル３２のフランジ部３４の車両前後方向の端部のうち、少なくとも一方の端部を上記のように傾斜させるようにすれば、上記実施形態で得ることのできる効果と同様の効果を奏することができる。
【００２７】
・一対のインナチャンネル３２のうち、一方のインナチャンネル３２のフランジ部３４の車両前後方向の端部の少なくとも一方の端部を傾斜させるようにしてもよい。
・車両前方に位置するインナチャンネル３２以外にも、クロスメンバ２１が連結されるインナチャンネル３２であれば、上記実施形態や各変形例で例示した技術思想を適用することができ、同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０，１００…車体フレーム、１１…サイドレール、１２…アウタチャンネル、１３，３３…ウェブ部、１４，３４…フランジ部、２１…クロスメンバ、３２…インナチャンネル、３５ａ，１３５ａ…端面、３５，１３５…端部、Ｊ…溶接部。
【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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