(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ同一方向に延び、異種金属かつ互いに異形断面の第１のフレーム部材と第２のフレーム部材とが結合部材を介して結合固定される車体フレームの結合構造において、
前記第１及び第２のフレーム部材の任意の断面における図心と前記結合部材の図心とがほぼ同一直線上に配置され、且つ前記直線が前記第１及び第２のフレーム部材の長手方向に向かって延設された状態で、前記第１及び第２のフレーム部材が結合固定されるとともに、前記第１及び第２のフレーム部材のうち、少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面は、その断面厚さを部分的に異ならせることにより図心の位置調整が行われることを特徴とする車体フレームの結合構造。
【請求項２】
前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、左右非対称であることを特徴とする請求項１に記載の車体フレームの結合構造。
【請求項３】
前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、上下非対称であることを特徴とする請求項１に記載の車体フレームの結合構造。
【請求項４】
前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の図心位置には、補強リブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車体フレームの結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車体フレームの結合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体フレームはスチール材によって形成されていたが、エンジンパワーの効率化及び燃費向上のため、一部のフレーム部材に、軽量化素材、例えばアルミニウム製若しくはアルミニウム合金製の押出し成形品（以下、アルミ押出しフレームという）を用いる傾向にある。
このようなアルミ押出しフレームとスチールフレームとの直付け結合は、これら部材が異種金属同士であるために困難である。そこで、アルミ押出しフレームとコイルばねとの間に軽金属からなる押出し成形品を介在させる特許文献１の記載に着目し、図７に示されるように、アルミ押出しフレーム１とスチールフレーム２とを結合する際に、これら両者間に軽金属からなる結合アダプタ３を介在させることが提案されている。
【０００３】
しかしながら、上述した車体フレームの結合構造にあっては次のような問題がある。すなわち、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、アルミ押出しフレーム１の断面形状を衝撃荷重を高効率に吸収することを考慮したもの、且つスチールフレーム２の断面形状をエンジン取付けやタイヤとの隙間確保を考量したものに形成すると互いの断面形状は異なってしまう。そのため、特許文献１に記載されているように、これら異形断面となるアルミ押出しフレーム１とスチールフレーム２との間にただ単に結合アダプタ３を介在させただけでは、図７示されるように、アルミ押出しフレーム１の前方から衝撃荷重が加わった際に結合アダプタ３においてモーメントＭが発生し、アルミ押出しフレーム１に加わった衝撃荷重が充分にスチールフレーム２に伝導されないという虞がある。
そして、アルミ押出しフレーム１に加わる衝撃荷重が充分にスチールフレーム２に伝導されなければ、これらフレーム部材１，２が予め設定されたようには変形しない虞があり、衝撃受容時に車体ボディを変形させて乗員にダメージが及ぶのを回避するという安全対策が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開平５−３１９３０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明は、上記した車体フレームの結合構造が有している問題点を解決するためになされたものであって、互いに異形断面となるように形成された第１及び第２のフレーム部材を結合部材を介して結合固定しても、衝撃受容時に車体ボディをより設定通りに変形させることが可能な車体フレームの結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、ほぼ同一方向に延びる第１のフレーム部材と第２のフレーム部材とが結合部材を介して結合固定される車体フレームの結合構造において、
前記第１及び第２のフレーム部材の任意の断面における図心と前記結合部材の図心とがほぼ同一直線上に配置され、且つ前記直線が前記第１及び第２のフレーム部材の長手方向に向かって延設された状態で、前記第１のフレーム部材と第２のフレーム部材とが結合固定されることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、その断面厚さを部分的に異ならせることにより図心の位置調整が行われていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、左右非対称であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、上下非対称であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の図心位置には、補強リブが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２のフレーム部材の結合面部における図心と結合部材の結合面部における図心とがほぼ同一直線上に配置されると共に、この直線が第１及び第２のフレーム部材の長手方向に向かって延設された状態で、第１のフレームと第２のフレーム部材とが結合固定される。これにより、第１及び第２のフレーム部材のうち何れか一方のフレーム部材の長手方向から衝撃荷重が加わった際に結合部材において発生していたモーメントを発生させなくすることができる。従って、第１及び第２のフレーム部材が互いに異なった結合面部形状を有していても、第１及び第２のフレーム部材のうち何れか一方のフレーム部材の長手方向から加わった衝撃荷重は、結合部材を介して他方のフレーム部材に充分に伝導されるようになる。そのため、衝撃受容時に第１及び第２のフレーム部材が予め設定されていたように変形するようになるので、車体ボディの適切な変形量が確保されて乗員の安全性をより向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材は、その断面形状の断面厚さを部分的に異ならせることにより図心の位置調節が行われている。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも一方のフレーム部材の任意の断面における図心の位置調整を容易、且つ正確に行うことができるようになる。また、図心の位置の正確さが増すので、一方のフレーム部材の長手方向から加わった衝撃荷重を結合部材を介して他方のフレーム部材に正確、且つ確実に伝導させることができるようになる。そのため、衝撃受容時に第１及び第２のフレーム部材が予め設定されていたように確実に変形するようになるので、車体ボディの適切な変形量が充分に確保されて乗員の安全性をさらに向上させることができる。
【００１２】
請求項３，４に記載の発明によれば、第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の断面形状は、少なくとも左右非対称、或いは上下非対称に形成されている。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、一方のフレーム部材の断面形状をエンジン取付けやタイヤとの隙間確保を考量したもの、且つ他方のフレーム部材の断面形状を衝突荷重を高効率に吸収することを考慮したものに形成することができるので、衝突受容時に車体ボディをより設定通りに変形させることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、第１及び第２のフレーム部材のうち少なくとも何れか一方のフレーム部材の結合面部における図心に補強リブが設けられている。これにより、請求項１に記載の作用効果に加えて、第１及び第２のフレーム部材のうち何れか一方のフレーム部材の長手方向から加わった衝撃荷重を、結合部材を介して他方のフレーム部材に充分、且つ確実に伝導することができるようになる。そして、これにより、衝撃受容時にアルミ押出しフレーム及びスチールフレームが確実に設定通りに変形するようになるので乗員の安全性がより向上する。
【００１４】
これらの結果、互いに異形断面となるように形成された第１及び第２のフレーム部材を結合部材を介して結合固定しても、衝撃受容時に車体ボディをより設定通りに変形させることが可能な車体フレームの結合構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１及び第２のフレーム部材の間に結合部材を介在させた車体フレームを衝撃受容時に予想通りに変形させるという目的を、結合構造を大幅に変更することなく実現した。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の最も好適と思われる一実施例について図１，２を用いて詳細に説明を行う。図１は、本発明が適用されたフロントサイドフレームの側面図、図２（ａ）は、図１中のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００１７】
本発明は、車体前後方向に延びた車体フレーム、例えば、エンジン房内において車体両側に配置された左右一対のフロントサイドフレームに適用されるものである。なお、フロントサイドフレームは、車体ボディの左右両側に等しく配置されるものであるから、以下では、車体片側のフロントサイドフレームを代表して説明する。
【００１８】
図１に示されるように、フロントサイドフレーム１０は、ほぼ同一方向に延びた第１及び第２のフレーム部材としてのアルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０と、これら異種金属同士のフレーム部材２０，３０の間に介在して両者を結合固定する結合部材としてのアルミニウム製若しくはアルミニウム合金製の結合アダプタ４０とを備えて構成されている。
【００１９】
アルミ押出しフレーム２０は、押出し成形によってほぼ均一な断面形状を有するように形成されている。このアルミ押出しフレーム２０の断面形状は、図２（ａ）に示されるように、ほぼ矩形状の中空室２１と２２との間に水平な補強リブ２３が設けられた日の字状（ダブルデッカー）に形成されている。この断面形状は、アルミ押出しフレーム２０の前方から加わった衝撃荷重を高効率に吸収することが考慮され、且つアルミ押出しフレーム２０の任意の断面における図心Ｇ１がアルミ押出しフレーム２０の断面内を挿通し、アルミ押出しフレーム２０の長手方向、すなわちフロントサイドフレーム１０の長手方向に向かって延びる任意の直線Ｘ０上に位置するように設定されている。さらには、アルミ押出しフレーム２０の図心Ｇ１が、補強リブ２３に重なるように形成されている。
【００２０】
そして、図１に示されるように、このアルミ押出しフレーム２０の後端部、つまり結合アダプタ４０との結合面側には、ボルト孔２４が開口形成されている。なお、アルミ押出しフレーム２０の板厚は、ほぼ均一とされている。
【００２１】
スチールフレーム３０は、図２（ｂ）に示されるように、上方に向かって開口した断面Ｕ字状の下側フレーム３１の上端部間に、平板状の上側フレーム３２を溶接により結合固定することによって左右非対称、且つ上下非対称に形成されている。このスチールフレーム３０の断面形状は、エンジン取付けやタイヤとの隙間を確保することが考量され、且つスチールフレーム３０の任意の断面における図心Ｇ２がスチールフレーム３０の断面内を挿通し、スチールフレーム３０の長手方向に向かって延びる直線Ｘ０上に位置するように設定されている。
【００２２】
さらには、このスチールフレーム３０の前端部、つまり結合アダプタ４０との結合面側には、ボルト孔３３が複数開口形成されていると共に電蝕防止表面処理が施されている。なお、これら下側フレーム３１及び上側フレーム３２の板厚は、ほぼ同一とされている。
【００２３】
結合アダプタ４０は、フロントサイドフレーム１０を形成した際にアルミ押出しフレーム２０とスチールフレーム３０とに挟持される基部４１と、この基部４１の前面側及び背面側に一体的に設けられ、これらフレーム部材２０又は３０の断面内にスライド嵌合する嵌合部４２，４２，４３とによって形成されている（図５，６参照）。この結合アダプタ４０は、その図心Ｇ３が基部４１を挿通し、フロントサイドフレーム１０の長手方向に向かって延びる直線Ｘ０上に位置するように形状設定されている。
【００２４】
さらには、嵌合部４２，４２には、アルミ押出しフレーム２０と結合した際にボルト孔２４に一致するボルト孔４４が開口形成されている。また、嵌合部４３には、スチールフレーム３０と結合した際にボルト孔３５に一致するボルト孔４５が開口形成されている。なお、これらボルト孔４４，４５の裏面側には、図示しないウェルディングナットが結合固定されている。
【００２５】
そして、スチールフレーム３０と結合アダプタ４０とは、嵌合部４３をスチールフレーム３０の断面内にスライド嵌合させた状態で、各ボルト孔３３，４５を挿通し、ウェルディングナットに螺合する固定ボルト（図示せず）によって共締め固定される。また、アルミ押出しフレーム２０と結合アダプタ４０とは、嵌合部４２，４２をアルミ押出しフレーム２０の中空室２１，２２にスライド嵌合させた状態で、各ボルト孔２４，４４を挿通し、ウェルディングナットに螺合する固定ボルト（図示せず）によって共締め固定される。なお、これら固定ボルトには電蝕防止表面処理が施されている。
【００２６】
このようにして、アルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０が結合アダプタ４０を介して結合固定されることによってフロントサイドフレーム１０が形成される。そして、このフロントサイドフレーム１０にあっては、アルミ押出しフレーム２０の図心Ｇ１、スチールフレーム３０の図心Ｇ２及び結合アダプタ４０の図心Ｇ３が、フロントサイドフレーム１０の長手方向に向かって延びる直線Ｘ０上に位置している。
【００２７】
そして、この車体片側のフロントサイドフレーム１０と対称形状に構成された他方側のフロントサイドフレームも、同様の態様により、アルミ押出しフレーム２０とスチールフレーム３０とが結合アダプタ４０を介して結合固定される。
【００２８】
このような車体フレームの結合構造によれば、アルミ押出しフレーム２０の前方から衝撃荷重が加わっても結合アダプタ４０には従来のようなモーメントＭは発生しない。これにより、アルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０が異なった断面形状であっても、アルミ押出しフレーム２０の前方から加わった衝撃荷重は、結合アダプタ４０を介してスチールフレーム３０に充分に伝導されるようになる。従って、前方からの衝撃受容時にアルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０が予め設定されていたように変形するようになるので、車体ボディの適切な変形量が確保されて乗員の安全性をより向上させることができる。また、アルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０の結合強度が、結合構造を大幅に変更することなく強化される。このため、アルミ押出しフレーム２０とスチールフレーム３０とを結合アダプタ４０を介して結合固定しても、捻りや曲げ応力等に対するフレーム剛性が確保されるので、車両の操縦安定性をより向上させることも可能となる。
【００２９】
また、スチールフレーム３０の断面形状は、少なくとも左右非対称、或いは上下非対称に形成されている。これにより、スチールフレーム３０の断面形状をエンジン取付けやタイヤとの隙間確保を考量したもの、且つアルミ押出しフレーム２０の断面形状を衝突荷重を高効率に吸収することを考慮したものに形成することができるので、衝撃受容時に車体ボディをより設定通りに変形させることができるようになる。
【００３０】
また、アルミ押出しフレーム２０の図心Ｇ１に補強リブ２３が設けられている。これにより、アルミ押出しフレーム２０の長手方向から加わった衝撃荷重を、結合アダプタ４０を介してスチールフレーム３０に充分、且つ確実に伝導することができるようになる。そして、これにより、衝撃受容時にアルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０が確実に設定通りに変形するようになるので乗員の安全性がより向上する。
【実施例２】
【００３１】
図３，４に示される実施例２は、アルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０の板厚を部分的に厚くしたり、薄くしたりすることによって、断面形状を大幅に変更することなくアルミ押出しフレーム２０やスチールフレーム３０の図心位置を調整するものである。
【００３２】
すなわち、アルミ押出しフレーム２０は、中空室２１廻りの肉厚を相対的に厚すると共に、中空室２２廻りの肉厚を薄くすることで図心Ｇ１の位置を上げ下げ調節する。また、上、下側フレーム３２，３１からなるスチールフレーム３０は、上側フレーム３２の肉厚を相対的に薄くすると共に、下側フレーム３１の肉厚を厚くすることで図心Ｇ２の位置を上げ下げ調節する。これにより、アルミ押出しフレーム２０或いはスチールフレーム３０の図心Ｇ１或いはＧ２の位置調整を容易、且つ正確に行うことができるようになる。また、図心Ｇ１或いはＧ２の位置の正確さが増すので、アルミ押出しフレーム２０の長手方向から加わった衝撃荷重を結合アダプタ４０を介してスチールフレーム３０に正確、且つ確実に伝導させることができるようになる。そのため、衝撃受容時にアルミ押出しフレーム２０及びスチールフレーム３０が予め設定されていたように確実に変形するようになるので、車体ボディの適切な変形量が充分に確保されて乗員の安全性をさらに向上させることができる。
【実施例３】
【００３３】
また、図５，６に示されるように、スチールフレーム３０が左右方向に対向配置された左側フレーム３０Ａと右側フレーム３０Ｂとから形成される場合には、左側フレーム３０Ａの板厚と右側フレーム３０Ｂの板厚とを相対的に異ならせることによって図心Ｇ１，Ｇ２の位置調整が行われる。このような構成によれば、上記実施例１，２と同様に、エンジン取付けやタイヤとの隙間を確保することを考量しながらも、スチールフレーム３０の任意の断面における図心の位置調整を容易、且つ正確に行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は、フロントサイドフレームのみに適用されるものではなく、リヤサイドフレーム等の車体フレームにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明が適用されたフロントサイドフレームの側面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は、図１中のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】本発明が適用されたフロントサイドフレームの側面図である（実施例２）。
【図４】（ａ）は、図３中のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）は、図１中のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図５】本発明が適用されたフロントサイドフレームの分解斜視図である（実施例３）。
【図６】図５中のＥ矢視図である。
【図７】従来の車体フレームの結合構造を説明するための側面図である。
【図８】（ａ）は、図７中のＦ−Ｆ矢視断面図、（ｂ）は、図７中のＧ−Ｇ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  フロントサイドフレーム
２０  アルミ押出しフレーム（フレーム部材）
２３  補強リブ
３０  スチールフレーム（フレーム部材）
４０  結合アダプタ（結合部材）
Ｇ１  アルミ押出しフレームの図心
Ｇ２  スチールフレームの図心
Ｇ３  結合アダプタの図心
Ｘ０  直線
【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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