(57)【要約】【課題】燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することを目的とする。【解決手段】車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びるサイドレール１６と、両側のサイドレール１６を夫々車幅方向に連結し、燃料タンク１０を車幅方向の一方側に寄せた状態で支持するように構成され、断面係数が燃料タンク１０側において最大とされるクロスメンバ１４と、を有している。これにより、燃料タンク１０側のサイドレール１６へのオフセット衝突が生じた際における、クロスメンバ１４の燃料タンク１０側の変形を抑制する。【選択図】図６
2009280106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びるサイドレールと、
前記両側のサイドレールを夫々車幅方向に連結し、燃料タンクを車幅方向の一方側に寄せた状態で支持するように構成され、断面係数が前記燃料タンク側において最大とされるクロスメンバと、
を有する車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記クロスメンバにおける前記燃料タンク側の端部には、補強部材が設けられている請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記補強部材は、前記クロスメンバの前記端部と、該端部側の前記サイドレールとに固定されている請求項２に記載の車両用フレーム構造。
【請求項４】
前記クロスメンバの断面係数は、車幅方向中央部において最小とされる請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項５】
前記クロスメンバの前記車幅方向中央部は、車両上方側に凸となるように湾曲形状とされている請求項４に記載の車両用フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の下部車体構造として、車体両側に車体前後方向に延びるサイドフレームを備え、左右サイドフレームの同じ位置で、車体の前半部または後半部の少なくとも一方に設けられ、車体の前半部においては前端に向けて左右サイドフレーム間の距離が小さくなり、後半部においては後端に向けて左右サイドフレーム間の距離が小さくなる縮幅部と、該縮幅部の車体前後端部側にそれぞれ設けられた屈曲部と、車体幅方向に延設され、左右サイドフレーム間の距離が小さい側の屈曲部間を連結する第１クロスメンバと、車体幅方向に延設され、左右サイドフレーム間の距離が大きい側の屈曲部間を連結する第２クロスメンバと、上記第１クロスメンバに設けられた衝撃吸収部とを備える構造が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６８３２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０４９号公報
【特許文献３】特開平１１−７８９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般にフレーム付きの車両では、燃料タンクが、クロスメンバの車両下側かつ一方のサイドレール側に寄った位置に保持される。
【０００４】
しかしながら、上記した従来例においては、車体前後方向の荷重を車体幅方向の荷重に変換して吸収することに主眼が置かれており、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突については何ら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びるサイドレールと、前記両側のサイドレールを夫々車幅方向に連結し、燃料タンクを車幅方向の一方側に寄せた状態で支持するように構成され、断面係数が前記燃料タンク側において最大とされるクロスメンバと、を有している。
【０００７】
燃料タンクがクロスメンバの車幅方向の一方側に支持された車両用フレームにおいて、該燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突が生じると、クロスメンバの燃料タンク側には、該燃料タンクの慣性力が入力される。
【０００８】
この際、請求項１に記載の車両用フレーム構造では、クロスメンバの断面係数が、燃料タンク側において最大とされているので、該クロスメンバの燃料タンク側の変形を抑制することができる。このため、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用フレーム構造において、前記クロスメンバにおける前記燃料タンク側の端部には、補強部材が設けられている。
【００１０】
請求項２に記載の車両用フレーム構造では、クロスメンバにおける燃料タンク側の端部に補強部材が設けられており、該補強部材により該端部の断面係数が高められている。これにより、低コストでクロスメンバの燃料タンク側の端部を補強して、該燃料タンク側へのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用フレーム構造において、前記補強部材は、前記クロスメンバの前記端部と、該端部側の前記サイドレールとに固定されている。
【００１２】
請求項３に記載の車両用フレーム構造では、補強部材が、クロスメンバの燃料タンク側の端部と、該端部側のサイドレールとに固定されているので、燃料タンク側におけるクロスメンバの端部とサイドレールとの結合強度をより高めることができる。これにより、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を、より安定的に抑制することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用フレーム構造において、前記クロスメンバの断面係数は、車幅方向中央部において最小とされる。
【００１４】
請求項４に記載の車両用フレーム構造では、クロスメンバの断面係数が、車幅方向中央部において最小とされているので、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時に、クロスメンバの車幅方向中央部が、燃料タンクの慣性力により比較的容易に変形することができる。このため、燃料タンクの慣性力によりクロスメンバに作用するモーメントを抑制して、燃料タンクの姿勢変化を抑制することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、前記クロスメンバの前記車幅方向中央部は、車両上方側に凸となるように湾曲形状とされている請求項４に記載の車両用フレーム構造。
【００１６】
請求項５に記載の車両用フレーム構造では、クロスメンバの車幅方向中央部が、車両上方側に凸となるように湾曲形状とされているので、該車幅方向中央部をより脆弱化され、断面係数もより低く設定されている。このため、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時に、クロスメンバの車幅方向中央部をより容易に変形させて、クロスメンバに作用するモーメントを抑制し、燃料タンクの姿勢変化をより一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用フレーム構造によれば、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００１８】
請求項２に記載の車両用フレーム構造によれば、低コストでクロスメンバの燃料タンク側の端部を補強して、該燃料タンク側へのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の車両用フレーム構造によれば、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時における該燃料タンクの慣性移動を、より安定的に抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００２０】
請求項４に記載の車両用フレーム構造によれば、燃料タンクの慣性力によりクロスメンバに作用するモーメントを抑制して、燃料タンクの姿勢変化を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００２１】
請求項５に記載の車両用フレーム構造によれば、燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突時に、クロスメンバの車幅方向中央部をより容易に変形させて、クロスメンバに作用するモーメントを抑制し、燃料タンクの姿勢変化をより一層抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る車両用フレーム構造Ｓは、フレーム付き車両（図示せず）におけるフレームの構造に係り、サイドレール１６と、クロスメンバ１４とを有している。
【００２３】
サイドレール１６は、車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びる骨格部材であり、車両用フレーム構造Ｓの左右に一対設けられている。図３に示されるように、サイドレール１６は、例えば断面コ字状の鋼材が車幅方向に対向した状態で接合されており、中空かつ矩形状の閉断面に構成されている。図１に示されるように、図示しない前輪の配置等を考慮して、前部１６Ｆにおける左右のサイドレール１６の間隔は、中央部１６Ｃよりも狭められている。このため、サイドレール１６のうち、前部１６Ｆから中央部１６Ｃへ至る領域には、例えば屈曲部１６Ａ，１６Ｂが存在している。車両平面視において、屈曲部１６Ａの曲率中心（図示せず）は、サイドレール１６よりも車幅方向外側にあり、また屈曲部１６Ｂの曲率中心（図示せず）は、サイドレール１６よりも車幅方向内側にある。
【００２４】
図１に示されるように、左右のサイドレール１６は、フロントサスペンションメンバ１８、複数のクロスメンバ１１，１２，１３，１４，１５等により連結されており、これによって車両用フレーム構造Ｓがはしご形に構成されている。サイドレール１６に設けられている部品としては、屈曲部１６Ａ，１６Ｂ間において車幅方向外側に張り出して設けられキャブマウントブラケット２０や、前部１６Ｆにおいて車幅方向外側に張り出して設けられたフロントサスペンションマウントブラケット２２等がある。サイドレール１６の前部１６Ｆの先端には、所謂クラッシュボックス２３を介して、バンパリインフォースメント２６が設けられている。
【００２５】
クロスメンバ１４は、両側のサイドレール１６の例えば中央部１６Ｃを夫々車幅方向に連結し、燃料タンク１０を車幅方向の一方側、例えば車両左側に寄せた状態で支持するように構成され、断面係数が燃料タンク１０側において最大とされる骨格部材である。このクロスメンバ１４は、最も車両前側のクロスメンバ１１から、例えば４番目に位置している。またこのクロスメンバ１４は、例えば鋼板を断面逆ハット形にプレス成形して構成されている。
【００２６】
クロスメンバ１４における燃料タンク１０側の端部１４Ａには、補強部材２４が設けられている。クロスメンバ１４における燃料タンク１０の逆側（図示の例では車両右側）の端部１４Ｂには、補強部材２４に相当する部品が設けられていない。これにより、クロスメンバ１４の断面係数は、燃料タンク１０側の端部１４Ａにおいて最大となるように設定されている。
【００２７】
図３，図４に示されるように、クロスメンバ１４のうち燃料タンク１０側の端部１４Ａは、該クロスメンバ１４のうち、車両前後方向から見て車幅方向に延びる一般部１４Ｄの車幅方向外側端部から、車幅方向外側へ向かうに従って斜め下方に延び、フランジ１４Ｇにおいてサイドレール１６の車幅方向内側の側壁部１６Ｄの下部に接合されている。燃料タンク１０と逆側の端部１４Ｂについても同様である。
【００２８】
図２から図４に示されるように、補強部材２４は、例えば鋼板製のパッチであり、一般部２４Ａが、クロスメンバ１４の燃料タンク１０側の端部１４Ａのうち前後のフランジ部１４Ｆに、車両上側から重ねて接合されている。即ち、端部１４Ａが部分的に閉断面構造となっている。これにより、該端部１４Ａの断面係数が高められている。補強部材２４の一般部２４Ａは、例えば端部１４Ａの領域だけでなく、一般部１４Ｄの領域にまで延設されて、フランジ部１４Ｆに接合されている。端部１４Ａから一般部１４Ｄにかけての屈曲部１４Ｅを補強して、該屈曲部位の断面係数を高めるためである。一般部２４Ａの車幅方向内側端縁には、例えば略Ｖ字形の切欠き２４Ｋが形成されている。この切欠き２４Ｋは、補強部材２４の軽量化のために設けられている。
【００２９】
図３，図４に示されるように、補強部材２４は、クロスメンバ１４の端部１４Ａに加えて、該端部１４Ａ側のサイドレール１６にも固定されている。具体的には、補強部材２４のうち、一般部２４Ａの車幅方向外側の端部には、車幅方向外側へ延びる延設部２４Ｂが設けられている。この延設部２４Ｂの車幅方向端縁には、フランジ２４Ｃが車両上下方向に折曲げ形成されており、該フランジ２４Ｃがサイドレール１６の側壁部１６Ｄの上部に接合されている。
【００３０】
一方、図３，図４に示されるように、クロスメンバ１４の車幅方向中央部１４Ｃは、車両上方側に凸となるように湾曲形状とされている。この車幅方向中央部１４Ｃは、車両上下方向寸法（高さ寸法）が、例えば端部１４Ａや一般部１４Ｄよりも小さく設定されている。これにより、クロスメンバ１４の断面係数は、車幅方向中央部１４Ｃにおいて最小とされている。なお車幅方向中央部１４Ｃの断面係数を小さくする手段は、湾曲形状や高さ寸法に限られず、ビードや溝、孔等を設けて、該車幅方向中央部１４Ｃを脆弱化する構成であってもよい。
【００３１】
図１，図２に示されるように、燃料タンク１０は、タンクバンド（図示せず）を用いて、前側部１０Ｆが例えば４番目のクロスメンバ１４に保持されると共に、後側部１０Ｒが５番目のクロスメンバ１５に保持されている。図３，図４に示されるように、燃料タンク１０は、クロスメンバ１４の車両下側に配置されている。また燃料タンク１０は、例えばクロスメンバ１４において車幅方向に延びる一般部１４Ｄと、該一般部１４Ｄに対して傾斜している端部１４Ａに夫々沿う形状とされている。クロスメンバ１４における燃料タンク１０の保持状態を安定させるためである。
【００３２】
なお、燃料タンク１０の表面に、タンクバンドやクロスメンバ１４，１５に対応した溝状の凹部を設けてもよい。クロスメンバ１４，１５における燃料タンク１０の保持状態がより安定化するからである。
【００３３】
（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図５において、燃料タンク１０がクロスメンバ１４の車幅方向の一方側に支持された車両用フレームにおいて、該燃料タンク１０側、即ち車両左側のサイドレール１６へのオフセット衝突が生じ、該サイドレール１６に衝突荷重Ｆが入力されると、クロスメンバ１４の燃料タンク１０側には、該燃料タンク１０の慣性力が車両前方側に入力される。
【００３４】
本実施形態に係る車両用フレーム構造Ｓでは、燃料タンク１０を保持する前側のクロスメンバ１４のうち、該燃料タンク１０側の端部１４Ａが、補強部材２４により補強されており、クロスメンバ１４の断面係数が、該燃料タンク１０側の端部１４Ａにおいて最大とされているので、該クロスメンバ１４の燃料タンク１０側の変形を抑制することができる。特に、補強部材２４が、クロスメンバ１４の燃料タンク１０側の端部１４Ａだけでなく、該端部１４Ａ側のサイドレール１６にも固定されているので、燃料タンク１０側におけるクロスメンバ１４の端部１４Ａとサイドレール１６との結合強度をより高めることができる。端部１４Ａの補強に補強部材２４を用いることで、クロスメンバ１４を車幅方向において対称な形状に構成することが可能であり、低コストで端部１４Ａの補強が可能である。
【００３５】
一方、上記オフセット衝突時に、燃料タンク１０は、慣性により、クロスメンバ１４に対して、車両右方向回り（矢印Ｒ方向）に相対的に回動しようとするため、クロスメンバ１４には同方向のモーメントが作用することとなる。このとき、本実施形態に係る車両用フレーム構造Ｓでは、クロスメンバ１４の車幅方向中央部１４Ｃが、車両上方側に凸となるように湾曲形状とされ、該クロスメンバ１４の断面係数が、該車幅方向中央部１４Ｃにおいて最小とされているので、図６に示されるように、クロスメンバ１４の車幅方向中央部１４Ｃは、燃料タンク１０の慣性力により比較的容易に変形することができる。
【００３６】
クロスメンバ１４の車幅方向中央部１４Ｃが変形することで、該クロスメンバ１４に作用していた車両右方向回りのモーメントが相殺される。これにより、クロスメンバ１４に対して車両右方向回りに相対的に回動しようとしていた燃料タンク１０は、逆に車両左方向回り（矢印Ｌ方向）に相対回動することとなる。この結果、燃料タンク１０の姿勢変化が抑制され、クロスメンバ１４における燃料タンク１０の保持状態が安定的に維持される。
【００３７】
このように、本実施形態に係る車両用フレーム構造Ｓでは、補強部材２４を用いることで、低コストでクロスメンバ１４の燃料タンク１０側の端部１４Ａを補強して、該燃料タンク１０側のサイドレール１６へのオフセット衝突時における該燃料タンク１０の慣性移動を、安定的に抑制することができる。
【００３８】
補強部材２４は、上記の構成及び図示の例には限られず、例えばクロスメンバ１４の端部１４Ａのみに接合され、サイドレール１６には接合されない構成としてもよい。また燃料タンク１０の後側部１０Ｒを保持するクロスメンバ１５に、補強部材２４に相当する部材を追加してもよい。オフセット衝突時における燃料タンク１０の保持状態がより一層安定するからである。
【００３９】
燃料タンク１０を車両左側に寄せた状態について説明したが、これに限られず、車両右側に寄せる構成としてもよい。
【００４０】
クロスメンバ１４において、燃料タンク１０側に位置する端部１４Ａの断面係数を最大にし、車幅方向中央部１４Ｃの断面係数を最小にすると説明したが、これに限られず、燃料タンク１０側のサイドレール１６へのオフセット衝突時に、燃料タンク１０の慣性移動を抑制できる構成であれば、該車幅方向中央部１４Ｃの断面係数を敢えて最小に設定しなくてもよい。即ち、車幅方向中央部１４Ｃの断面係数については、燃料タンク１０の構成や配置、クロスメンバ１４の変形モード等に応じて適宜設定すればよく、例えば一般部１４Ｄ等と同等の断面係数に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】車両用フレーム構造を示す平面図である。
【図２】車両用フレーム構造において、燃料タンクの取付け部位を示す拡大平面図である。
【図３】車両用フレーム構造において、燃料タンクの取付け部位を示す斜視図である。
【図４】車両用フレーム構造において、車両後方側から見た燃料タンクの取付け部位を示す背面図である。
【図５】燃料タンク側のサイドレールへのオフセット衝突が生じた際における燃料タンクの初期挙動を示す平面図である。
【図６】クロスメンバのうち断面係数が最小とされている車幅方向中央部が変形することで、燃料タンクの姿勢変化が抑制されている状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    燃料タンク
１４    クロスメンバ
１４Ａ  燃料タンク側の端部
１４Ｃ  車幅方向中央部
１６    サイドレール
２４    補強部材
Ｓ      車両用フレーム構造
【図１】
2009280106.tif 000003
【図２】
2009280106.tif 000004
【図３】
2009280106.tif 000005
【図４】
2009280106.tif 000006
【図５】
2009280106.tif 000007
【図６】
2009280106.tif 000008