JP2018016082A - 車両のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シャシフレームの剛性を損なうことなくエンジンや周辺機器の搭載性を確保し得る車両のフレーム構造を提供する。【解決手段】クロスメンバ３，４，５で連結された左右のサイドレール１３，１４の間にエンジン６を搭載した車両のフレーム構造に関し、左右のサイドレール１３，１４とエンジン６を連結するエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８，８の近傍において、一方のサイドレール１３の断面寸法が他方のサイドレール１４の断面寸法よりも小さく構成され、且つエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８，８の近傍に、左右のサイドレール１３，１４間を連結するサポートビーム１５が取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のフレーム構造に関する。

図７は従来のバス等の大型運搬車両におけるシャシフレーム１の後方部分の構造を示している。この種のシャシフレーム１は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドレール２，２と、これを車両前後方向の複数箇所で車幅方向に連結する複数のクロスメンバ（図７中には最後端のクロスメンバ３と、最後端から二番目及び三番目のクロスメンバ４，５のみを示す）とにより構成されている。

最後端のクロスメンバ３と三番目のクロスメンバ５との間にはエンジン６が搭載されており、該エンジン６は、二番目のクロスメンバ４の左右に取り付けられたエンジンマウントブラケット（フロントエンジンマウントブラケット）７，７、及び、サイドレール２，２におけるクロスメンバ３とクロスメンバ４の間の位置に取り付けられたエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８，８により、左右のサイドレール２，２の間に固定されている。

尚、図７中における符号の９は排気浄化装置、１０はラジエータ、１１はリヤアクスルを夫々示している。

この種の車両のフレーム構造に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記の特許文献１、２等がある。

特開２０１０−１４９７５２号公報 実開昭６２−４８８３３号公報

こうしたシャシフレーム１によるエンジン６の支持構造には、エンジン６の重量を支持する強度は勿論、エンジン６の作動に伴う振動を十分に抑え得るねじり剛性が要求される。ここで、最後端のクロスメンバ３と二番目のクロスメンバ４との間の空間は、エンジン６により占有されてしまっているため、左右のサイドレール２，２の相互間を直接連結することができず、シャシフレーム１の後方部分における剛性を高めることが困難であった。

一方、近年においては、年々厳しくなる環境基準への対策のため、排気浄化装置９が大型化する傾向にある。また、エンジン６の高出力化に伴ってラジエータ１０も大型化せざるを得ず、さらに、エンジン６に搭載するターボチャージャ（図示せず）に二段過給のものを採用する場合には、これにも大きな設置空間を要する。こうした事情から、これらの機器類を一定の空間に設置しながらシャシフレーム１の強度や剛性をも確保することが益々困難になりつつある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、シャシフレームの剛性を損なうことなくエンジンや周辺機器の搭載性を確保し得る車両のフレーム構造を提供しようとするものである。

本発明は、クロスメンバで連結された左右のサイドレールの間にエンジンを搭載した車両のフレーム構造であって、前記左右のサイドレールと前記エンジンを連結するエンジンマウントブラケットの近傍において、一方のサイドレールの断面寸法が他方のサイドレールの断面寸法よりも小さく構成されており、且つ前記エンジンマウントブラケットの近傍に、前記左右のサイドレール間を連結するサポートビームが取り付けられていることを特徴とする車両のフレーム構造にかかるものである。

而して、このようにすれば、断面寸法の大きい他方のサイドレールの剛性をサポートビームを介して一方のサイドレールに伝達し、断面寸法の小さい一方のサイドレール側でも十分な剛性を確保することができる。

本発明の車両のフレーム構造において、前記一方のサイドレールは、車体方向に沿って鉛直面をなすウェブの上下にフランジを備えて構成され、前記サポートビームの一端側は、前記一方のサイドレールの側面をなすウェブに連結され且つ下面を前記サポートビームの一端側と連結されるサポートビームブラケットを介して前記一方のサイドレールに連結され、前記サポートビームの他端側は前記他方のサイドレールの下面に連結されていることが好ましく、このようにすれば、他方のサイドレールの剛性をサポートビームを介し一方のサイドレール側へ確実に伝達しつつ、サポートビームのサイドレールからの取り外しを容易にすることができる。

本発明の車両のフレーム構造においては、前記他方のサイドレールにおけるエンジンマウントブラケットの取付部及び前記サポートビームとの連結部に、閉断面を有するボックス部を設けることが好ましく、このようにすれば、高い剛性を備えたボックス部でエンジンマウントブラケットを支持すると共に、ボックス部の剛性をサポートビームを介して一方のサイドレール側に伝達することができる。

本発明の車両のフレーム構造によれば、以下の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、断面寸法の大きい他方のサイドレールの剛性を断面寸法の小さい一方のサイドレール側に伝達するので、シャシフレームの剛性を損なうことなくエンジンや周辺機器の搭載性を確保し得る。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、一方のサイドレールの幅方向の寸法が小さく設計されていても、他方のサイドレールの剛性を一方のサイドレール側へ確実に伝達してシャシフレーム全体としての剛性を確保することができ、しかもサポートビームの取り外しを容易にしてメンテナンス時等における作業性をも維持することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ボックス部の高い剛性を一方のサイドレール側に伝達し、シャシフレーム全体としての剛性を一層確実に保つことができる。

本発明の実施による車両のフレーム構造の一例（実施例）を示す平面図である。 本発明の実施例におけるサイドレールの各部の断面図であり、（Ａ）は図１のＩＩＡ−ＩＩＡ矢視相当図、（Ｂ）は図１のＩＩＢ−ＩＩＢ矢視相当図、（Ｃ）は図１のＩＩＣ−ＩＩＣ矢視相当図である。 本発明の実施例を斜め下方から視た斜視図である。 本発明の実施例の要部を示す断面図であり、図１のＩＶ−ＩＶ矢視相当図である。 本発明の実施例に用いるサポートビームを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。 本発明の実施例に用いるサポートビームブラケットを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。 従来の車両のフレーム構造の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図６は本発明の実施による車両のフレーム構造の形態の一例を示すものであって、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表し、基本的な構成は図７に示す従来のものと同様である。

ここに示したシャシフレーム１２は、上記従来例（図７参照）同様、複数のクロスメンバ（ここには車両後方のクロスメンバ３，４，５のみを表示）で相互に連結された左右一対のサイドレール１３，１４の間にエンジン６を搭載した構成であるが、本実施例の場合、一方のサイドレール１３は三番目のクロスメンバ５の直後の位置でカットされ、この位置（カット位置）より後方は小断面部１３ａとして構成されている。言い換えると、一方のサイドレール１３は、前記カット位置から後方の小断面部１３ａと、前記カット位置から前方の大断面部１３ｂとにより構成されている。

カット位置においては、大断面部１３ｂの後端部の車幅方向外側と、小断面部１３ａの前端部の車幅方向内側とが対向するよう、図示しないブラケットを介して溶接や締結等の適宜手段により両者が連結される。すなわち、小断面部１３ａは、大断面部１３ｂに対し、該大断面部１３ｂの横幅分だけ車幅方向外側へオフセットした配置である。

そして、大断面部１３ｂ及び他方のサイドレール１４は、断面寸法を上記従来例（図７参照）のサイドレール２と等しく設計されているが、小断面部１３ａは大断面部１３ｂ及び他方のサイドレール１４よりも断面寸法を小さく設計されている。

具体的には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、一方のサイドレール１３を構成する小断面部１３ａと大断面部１３ｂ、及び他方のサイドレール１４は、車体方向に沿って鉛直面をなすウェブの上下に車幅方向内側に突出するフランジを配した横向きのＵ字形の断面をなして構成されているが、このうち小断面部１３ａは、上下のフランジの車幅方向長さが大断面部１３ｂや他方のサイドレール１４よりも短く、幅方向の寸法が小さく設計されている。

こうした小断面部１３ａの位置や断面寸法は、排気浄化装置９やラジエータ１０といった機器類の大型化に応じて、シャシフレーム１２上にこれらの機器を適切にレイアウトするための構成である。すなわち、エンジン６の設置位置周辺は元来、機器類が込み合っている上、個々の機器も大型化しつつあるので、これらの機器の設置空間を確保するため、エンジン６の近傍においてサイドレール１３の断面寸法を小さくしたり、位置をずらしたりしているのである。また、組み付けやメンテナンス時の作業性の確保のため、サイドレール１３，１４を構成するフランジを適宜箇所にて切り欠く必要があるといった事情も関係している。

一方、エンジン６の周辺は、シャシフレーム１２の中でも特に強度や剛性が要求される部分でもある。中でも、エンジン６の搭載されるリヤエンジンマウントブラケット８，８の近傍には、エンジン６からの振動が直接伝達されるため、サイドレール１３，１４にはこの位置において特に高いねじり剛性が必要である。しかしながら、本実施例の如く、リヤエンジンマウントブラケット８，８近傍のサイドレール１３を幅の短い断面形状を有する小断面部１３ａとして構成した場合、サイドレール１３のねじり剛性がこの部分で低下してしまうことは避けられない。

そこで、本実施例においては、一対のサイドレール１３，１４における最後端のクロスメンバ３と二番目のクロスメンバ４の間のリヤエンジンマウントブラケット８，８近傍の位置にサポートビーム１５を張り渡してサイドレール１３，１４間を連結し、断面寸法の大きい他方のサイドレール１４の剛性を一方のサイドレール１３に伝達するようにしている。こうすることで、断面寸法の小さいサイドレール１３側においても十分な剛性を確保し、シャシフレーム１２全体としてのねじり剛性を確保することができる。

サポートビーム１５及び該サポートビーム１５による連結構造の具体的な構成を以下に説明する。図３、図４に示す如く、サポートビーム１５は、一方のサイドレール１３の下面と他方のサイドレール１４の下面との間を橋渡しするように配置されるが、他方のサイドレール１４に対しては端部を直接連結されるのに対し、一方のサイドレール１３に対してはサポートビームブラケット１６を介して連結されるようになっている。

サポートビーム１５は、図５に示す如く、車幅方向に延びるパイプ１７の両端に接続部１８，１８を備えて構成されている。各接続部１８は、パイプ１７の端部をサポートビームブラケット１６又はサイドレール１４の下面（図３、図４参照）から吊下げ支持する吊下具１８ａと、該吊下具１８ａとパイプ１７の端部との連結構造を補強する補強板１８ｂを備えてなる。吊下具１８ａは、鋼板をＬ字形に屈曲させて形成されており、パイプ１７の端部付近にて該パイプ１７と直交し、該パイプ１７の端部を貫通される鉛直面をなす吊下面１８ｃと、該吊下面１８ｃから車幅方向内側に屈曲しつつ上方に延びてパイプ１７の上側にて水平面をなす連結面１８ｄを有する。吊下面１８ｃにおけるパイプ１７の貫通部分は、該パイプ１７の外周と溶接されている。連結面１８ｄには複数の孔１８ｅを備えており、該孔１８ｅにボルトやナット等の締結具１９を通してサポートビームブラケット１６の下面又はサイドレール１４の下面に対し固定される（図３、図４参照）。

補強板１８ｂは、吊下面１８ｃ及び連結面１８ｄと直交する鉛直面をなし、各接続部１８に二枚ずつ備えられる。この二枚の補強板１８ｂは、パイプ１７の方向に沿って該パイプ１７の端部を両側から挟み込むように配置される。補強板１８ｂの上縁１８ｆは吊下具１８ａのなす連結面１８ｄの下面側に沿った形状をなして該連結面１８ｄに溶接され、車幅方向外側の外縁１８ｇは吊下面１８ｃの車幅方向内側の面に沿った形状をなして該吊下面１８ｃに溶接される。補強板１８ｂの下縁１８ｈはパイプ１７の方向に沿って該パイプ１７の表面に接する形状をなし、該パイプ１７に対し溶接される。こうして、二枚の補強板１８ｂにより吊下具１８ａとパイプ１７の端部との間の連結を補強し、接続部１８全体の構造を強固なものとしている。

サポートビームブラケット１６は、図６に示す如く、車幅方向内側にて鉛直面をなす第一連結面１６ａと、該第一連結面１６ａの下側から屈曲しつつ車幅方向外側に延びて水平面をなす第二連結面１６ｂとを備えてなる。第一連結面１６ａと第二連結面１６ｂとは合わせてＬ字形の断面形状をなしており、その間を第一連結面１６ａ及び第二連結面１６ｂと直交する鉛直面をなす補強板１６ｃが連結し、補強している。第一連結面１６ａ及び第二連結面１６ｂには、それぞれ締結のための複数の孔１６ｄが開口されている。そして、第一連結面１６ａは一方のサイドレール１３の側面をなすウェブに対し車幅方向外側から対向するよう、該ウェブに締結具１９により連結され、第二連結面１６ｂは、下面にてサポートビーム１５の連結面１８ｄと対向するよう、該連結面１８ｄに締結具１９により連結される（図４参照）。

また、第二連結面１６ｂの車幅方向外側の端部には、車幅方向と直交する鉛直面をなして下方に突出する位置決め部１６ｅが備えられている。サポートビームブラケット１６に対しサポートビーム１５の一端を取り付ける際には（図３、図４参照）、パイプ１７の一端側を位置決め部１６ｅに突き当てることで、第二連結面１６ｂに対して連結面１８ｄを容易に位置決めすることができるようになっている。ここで、位置決め部１６ｅの下端は車幅方向内側に向かって折れ曲がっており、組み付けの際、この部分をパイプ１７の先端（図３、図４参照）に入れ込むことで、より簡単に位置決めを行うことができるようになっている。

こうした構造により、図４に示す如く、サポートビーム１５の一端は、サイドレール１３に取り付けたサポートビームブラケット１６の第二連結面１６ｂに固定され、他端はサイドレール１４のフランジに対し固定される。サポートビームブラケット１６又はサイドレール１４の下面に連結された吊下具１８ａからパイプ１７を吊下げるように固定することで、サポートビーム１５は全体として両サイドレール１３，１４から下側に回り込むような配置となっており、こうすることで、サポートビーム１５はエンジン６との干渉を避けつつ、サイドレール１３，１４同士を連結することができる。尚、サポートビーム１５がサイドレール１３，１４から下側へ回り込む度合いについては、エンジン６等とサイドレール１３，１４との位置関係に合わせ、接続部１８を構成する吊下具１８ａないし補強板１８ｂの縦方向の寸法を変更することで適宜調節できる。

また、図４に示す如く、他方のサイドレール１４におけるサポートビーム１５が連結される部分の近傍には、他方のサイドレール１４のなすＵ字形の断面形状と対向するよう、Ｕ字形の断面形状を有する１４ａが組み付けられて閉断面形状のボックス部１４ｂとして構成されており、このボックス部１４ｂではねじり剛性が特に高くなっている。このように剛性の高い部分であるボックス部１４ｂから、サポートビーム１５を介してサイドレール１３の小断面部１３ａへ剛性が伝達されるため、もともとねじり剛性の低い小断面部１３ａにおいても十分な剛性を確保することができる。

ここで、サポートビーム１５の一端側は、サポートビームブラケット１６を介することで、小断面部１３ａの下面ではなく、車幅方向外側の側面に連結されるようになっている。上述の如く、小断面部１３ａでは幅方向の寸法が短く設計されているので、下面をなすフランジの部分にサポートビーム１５を直接連結しても、他方のサイドレール１４の剛性を十分に伝達することはできない。このため、サポートビーム１５の一端をサポートビームブラケット１６を介して小断面部１３ａのウェブに連結し、サポートビーム１５とサイドレール１３の間で十分な連結強度を保つようにしているのである。

また、上述の通り、こうしたサイドレール１３，１４におけるサポートビーム１５との連結位置はリヤエンジンマウントブラケット８，８の近傍であり、シャシフレーム１２の中でも特に高い剛性が要求される部位である。そして、他方のサイドレール１４に備えた上述のボックス部１４ｂには、サポートビーム１５と共にリヤエンジンマウントブラケット８も取り付けられている。すなわち、ボックス部１４ｂは、サポートビーム１５との連結部をなすと同時にリヤエンジンマウントブラケット８の取付部をも構成しており、高い剛性で他方のサイドレール１４側のリヤエンジンマウントブラケット８を支持すると共に、サポートビーム１５を介して一方のサイドレール１３におけるリヤエンジンマウントブラケット８の近傍をも支持するようになっている。

尚、以上の如き力学的な観点からは、サポートビーム１５とサイドレール１３の連結にあたり、必ずしもサポートビームブラケット１６を介する必要はない。例えば、サポートビーム１５自体の一端側を、サイドレール１３の車幅方向外側を回り込みつつ上方へ延長した形状とする（言い換えれば、サポートビーム１５とサポートビームブラケット１６が一体的に形成された形状とする）ことで、サポートビーム１５とサイドレール１３とを直接連結することも可能である。ただし、このようにすると、組み付けや取り外しの際の作業性が悪化してしまうため、図４に示す如くサポートビーム１５とサポートビームブラケット１６を別部材として構成している。

すなわち、サイドレール１３を構成するウェブの側面にサポートビーム１５ないしサポートビームブラケット１６を連結する場合、締結具１９はサイドレール１３のウェブを水平方向に貫通するように設けられるが、このような位置ないし角度に備えられた締結具１９は、メンテナンス等の際に容易に取り外すことができない。一方、本実施例の如くサイドレール１３のウェブにサポートビームブラケット１６を取り付け、該サポートビームブラケット１６の下面にサポートビーム１５を連結するようにした場合、締結具１９はサポートビーム１５の一端側の上面とサポートビームブラケット１６の下面を鉛直方向に貫通するように設けられる。この位置の締結具１９は、下方から工具を使用して容易に取り外すことができる。また、サポートビーム１５の他端側は他方のサイドレール１４の下面に連結されているので、ここの締結具１９も同様に下方から容易に取り外すことができる。メンテナンス等の作業を行う際には、サポートビーム１５の両端から締結具を取り外せば、サポートビーム１５を取り外してエンジン６に簡単にアクセスすることができる。このように、本実施例では、サポートビーム１５をサポートビームブラケット１６を介して一方のサイドレール１３に連結することで、ねじり剛性の確保と作業性を両立させているのである。

以上のように、上記本実施例によれば、クロスメンバ３，４，５で連結された左右のサイドレール１３，１４の間にエンジン６を搭載した車両のフレーム構造に関し、左右のサイドレール１３，１４とエンジン６を連結するエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８，８の近傍において、一方のサイドレール１３の断面寸法が他方のサイドレール１４の断面寸法よりも小さく構成されており、且つエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８，８の近傍に、左右のサイドレール１３，１４間を連結するサポートビーム１５が取り付けられているので、断面寸法の大きい他方のサイドレール１４の剛性をサポートビーム１５を介して一方のサイドレール１３に伝達し、断面寸法の小さいサイドレール１３側でも十分な剛性を確保することができる。

また、本実施例において、一方のサイドレール１３は、車体方向に沿って鉛直面をなすウェブの上下にフランジを備えて構成され、サポートビーム１５の一端側は、一方のサイドレール１３の側面をなすウェブに連結され且つ下面をサポートビーム１５の一端側と連結されるサポートビームブラケット１６を介して一方のサイドレール１３に連結され、サポートビーム１５の他端側は他方のサイドレール１４の下面に連結されているので、一方のサイドレール１３の幅方向の寸法が小さく設計されていても、他方のサイドレール１４の剛性をサポートビーム１５を介し一方のサイドレール１３側へ確実に伝達してシャシフレーム１２全体としての剛性を確保することができ、しかもサポートビーム１５のサイドレール１３，１４からの取り外しを容易にしてメンテナンス時等における作業性をも維持することができる。

また、本実施例においては、他方のサイドレール１４におけるエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８の取付部及びサポートビーム１５との連結部に、閉断面を有するボックス部１４ｂを設けているので、高い剛性を備えたボックス部１４ｂでエンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）８を支持すると共に、ボックス部１４ｂの剛性をサポートビーム１５を介して一方のサイドレール１３側に伝達し、シャシフレーム１２全体としての剛性を一層確実に保つことができる。

したがって、上記本実施例によれば、シャシフレームの剛性を損なうことなくエンジンや周辺機器の搭載性を確保し得る。

尚、本発明の車両のフレーム構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、例えばフロントエンジンマウントブラケットの近傍にも同様の構造を適用し得ること、また、フロントエンジン或いはミッドエンジン型の車両にも適用し得ること等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

３ クロスメンバ
４ クロスメンバ
５ クロスメンバ
６ エンジン
８ エンジンマウントブラケット（リヤエンジンマウントブラケット）
１３ サイドレール（一方のサイドレール）
１４ サイドレール（他方のサイドレール）
１４ｂ ボックス部
１５ サポートビーム
１６ サポートビームブラケット

Claims (3)

1. クロスメンバで連結された左右のサイドレールの間にエンジンを搭載した車両のフレーム構造であって、前記左右のサイドレールと前記エンジンを連結するエンジンマウントブラケットの近傍において、一方のサイドレールの断面寸法が他方のサイドレールの断面寸法よりも小さく構成されており、且つ前記エンジンマウントブラケットの近傍に、前記左右のサイドレール間を連結するサポートビームが取り付けられていることを特徴とする車両のフレーム構造。
2. 前記一方のサイドレールは、車体方向に沿って鉛直面をなすウェブの上下にフランジを備えて構成され、前記サポートビームの一端側は、前記一方のサイドレールの側面をなすウェブに連結され且つ下面を前記サポートビームの一端側と連結されるサポートビームブラケットを介して前記一方のサイドレールに連結され、前記サポートビームの他端側は前記他方のサイドレールの下面に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のフレーム構造。
3. 前記他方のサイドレールにおけるエンジンマウントブラケットの取付部及び前記サポートビームとの連結部に、閉断面を有するボックス部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のフレーム構造。

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