特開 2023-80675 車両用フレームの接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023080675

(43)【公開日】2023-06-09

(54)【発明の名称】車両用フレームの接合構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 31/02 20060101AFI20230602BHJP

   B62D 21/03 20060101ALI20230602BHJP

【ＦＩ】

B62D31/02 A

B62D21/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021194146

(22)【出願日】2021-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】有藤 康

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA19

3D203BA07

3D203BB53

3D203CA52

3D203CA66

3D203CA73

3D203CB03

3D203CB12

3D203CB19

(57)【要約】

【課題】接合部の部材の製造誤差を吸収する車両用フレームの接合構造を提供する。
【解決手段】ボデー側部材４とシャシー側フレーム５とを接合する構造において、ボデー側部材４とシャシー側フレーム５の何れか一方に延長部材２３を嵌合し、延長部材２３をボデー側部材４とシャシー側フレーム５の何れか他方の部材に突き合わせてボデー側部材４とシャシー側フレーム５とを延長部材２３を介して溶接接合することを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボデー側部材とシャシー側部材とを接合する構造において、
前記ボデー側部材と前記シャシー側部材の何れか一方の部材に延長部材を嵌合し、
前記延長部材を前記ボデー側部材と前記シャシー側部材の何れか他方の部材に突き合わせて前記ボデー側部材と前記シャシー側部材とを前記延長部材を介して溶接接合することを特徴とする、
車両用フレームの接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用フレームの接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

バスの車体構造は、大きく分けて床下にあるシャシフレームと、このシャシフレームの上に載っているボデー側部材とに分けられる。ボデー側部材とシャシフレームとは溶接にて固定している（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－４０１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ボデー側部材及びシャシフレームは、主に角パイプで構成されている。ボデー側部材とシャシフレーム側部材とを一体的に接合する場合、ボデー側の角パイプの車両内側の側面にシャシフレームの角パイプの端面を突き合わせて溶接により接合している。ボデー側の角パイプは、デザイン性の観点から、例えばピラーのように上下方向に延びる角パイプが車両外側にふくらむ湾曲した形状となっており、シャシフレームの角パイプとの突き合わせ部において隙間が発生し易い。このように突き合わせ部における隙間が大きいと、溶接の信頼性が維持できず、接合部の強度が低下するおそれがある。また、突き合わせ部の隙間が大きいまま溶接すると、ボデー側の角パイプが車両内側にひずむため、ボデーの外観が悪くなったり、扉の固定箇所がずれたりするおそれがある。そのため、角パイプの寸法精度を高く保つ必要があった。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、接合部における部材の製造誤差を吸収することができる車両用フレームの接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】

【0006】

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

【0007】

本適用例に係る車両用フレームの接合構造は、ボデー側部材とシャシー側部材とを接合する構造において、前記ボデー側部材と前記シャシー側部材の何れか一方の部材に延長部材を嵌合し、前記延長部材を前記ボデー側部材と前記シャシー側部材の何れか他方の部材に突き合わせて前記ボデー側部材と前記シャシー側部材とを前記延長部材を介して溶接接合することを特徴とする。

【0008】

このように構成された車両用フレームの接合構造は、接合部における部材の製造誤差を吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両用フレームの接合構造を適用した車両の骨格構造の概略斜視図である。

【図2】図１の骨格構造における接合部分を前方から見た概略図である。

【図3】図２の接合部分の一部を拡大した概略斜視図である。

【図4】第１変形例の延長部材を適用した接合部分の概略斜視図である。

【図5】延長部材の（ａ）第２変形例、及び、（ｂ）第３変形例、を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、前後とは車両の進行方向、上下とは車両の車高方向、左右とは車両の車幅方向を示しているものとして、以下説明する。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用フレームの接合構造を適用した車両の骨格構造の概略斜視図である。

【0012】

本発明の一実施形態に係る車両用フレームの接合構造１（以下単にフレーム接合構造１という）が適用される車両２はバスである。車両２は、箱型の車体３を有し、図１に示すように、車体３の前面、後面、上面、及び両側面の骨格を形成するボデー側部材４と、車体３の床下にて骨格を形成するシャシー側フレーム（シャシー側部材）５と、を有している。シャシー側フレーム５は、ボデー側部材４の内側に収容できる大きさを有し、ボデー側部材４は、シャシー側フレーム５に溶接により固定されている。

【0013】

ボデー側部材４は、車体両側面において、上下方向に延在するピラー１０として、車両２の前面と両側面との境界に設けられるフロントピラー１１、及び、後面と両側面との境界に設けられるリアピラー１２と、フロントピラー１１及びリアピラー１２の間に前方から順に、第１ピラー１３１、第２ピラー１３２、第３ピラー１３３、第４ピラー１３４、第５ピラー１３５、第６ピラー１３６、第７ピラー１３７が設けられている。また、ボデー側部材４は、上面においてこれら各ピラー１０の上端の間において、左右方向に延在するルーフクロスメンバ１４と、上面と両側面との境界において前後方向に延在するサイドルーフレール１５と、下面と両側面との境界において前後方向に延在するサイドボトムレール１６と、を有している。そして、車両２の左側面には、前方のフロントピラー１１および第１ピラー１３１との間、及び、中央付近の第４ピラー１３４と第５ピラー１３５との間、にそれぞれ乗降口用の開口部が設けられている。

【0014】

シャシー側フレーム５は、前方から後方に延在する２本のセンターレール２１と、左右方向に延在しセンターレール２１と交差するクロスメンバ２２を有している。また、シャシー側フレーム５は、左右の第５ピラー１３５の間に、車両２の下部に設けられるシャシーとの仕切りを形成する仕切り構造と、当該仕切り構造から左右の第５ピラー１３５まで延在する第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２とを有している。クロスメンバ２２、第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２は、断面矩形の筒形状をなした、いわゆる金属の角パイプである。本実施形態のフレーム接合構造１は、例えば、第５ピラー１３５と、第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２の結合部分や、クロスメンバ２２と各ピラー１０との接合部分等、ボデー側部材４の部材の面にシャシー側フレーム５の部材の端部が突き合わされて溶接接合される部分に適用される。以下の説明においては、上下に位置する第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２と、第５ピラー１３５とが溶接接合される部分を例に、フレーム接合構造１を説明する。

【0015】

図２は、図１の骨格構造における接合部分の断面図である。具体的には、車両右側の第５ピラー１３５と第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２との接合領域（図１に示す領域Ａ）を、後方から見た垂直断面図である。また、図３は、図２の接合部分の一部を拡大した概略斜視図である。具体的には、車両右側の第５ピラー１３５と第２梁部材２２２との接合領域（図２に示す領域Ｂ）を左後方から見た斜視図である。車両左側にも左右対称の接合領域が設けられるが、以下、車両右側について説明し、車両左側については同様であるため説明を省略する。

【0016】

シャシー側フレーム５は、前後方向及び左右方向の長さが、ボデー側部材４の内側に収容されることができる長さである。一方、ボデー側部材４は、両側面が車両外側に膨らむように緩やかに湾曲している。第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２は、左右方向にほぼ同じ長さ、かつ、第５ピラー１３５の左右の下端間に収まる左右方向の長さを有している。そして、第５ピラー１３５は、図２に示すように、上方に行くにつれて右方（車両外側方向）に緩やかに湾曲している。そのため、第１梁部材２２１の右端面２２１Ｒは、第５ピラー１３５の車両内側の面、即ち左端面１３５Ｌから最大で距離Ｌ１離れており、左端面１３５Ｌとの間に隙間Ｇ１が形成されている。一方、第１梁部材２２１の上方に位置する第２梁部材２２２の右端面２２２Ｒは、左端面１３５Ｌから距離Ｌ１より大きい距離Ｌ２離れており、左端面１３５Ｌとの間に隙間Ｇ２が形成されている。

【0017】

第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２の右端には、延長部材２３がそれぞれ嵌合されている。延長部材２３は、図２及び図３に示すように、第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２より一回り大きい断面矩形の筒形状で、筒の長さ（開口面間の距離）は、各開口端を溶接する際に相互に熱の影響を受けず、かつ、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２に対して十分大きい長さを有している。また、延長部材２３の右端は、少なくともその一部が第５ピラー１３５の左端面１３５Ｌに接するよう配置されている。なお、延長部材２３と第５ピラー１３５の左端面１３５Ｌとの隙間がある場合でも、母材である第５ピラー１３５や延長部材２３の板厚の厚み程度以下である。

【0018】

延長部材２３は、隙間Ｇ１、Ｇ２を埋めるように配置され、各延長部材２３は、右端部の外周が第５ピラー１３５に、左端部の内周が第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２にそれぞれ溶接により接合されている。つまり、第５ピラー１３５と第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２は、延長部材２３を介して連結されている。

【0019】

溶接前において、延長部材２３は第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２に沿って摺動可能である。延長部材２３を溶接するまでの手順としては、ボデー側部材４をシャシー側フレーム５に対して定位置に配置する際に、一旦、延長部材２３を第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２の車両内側まで通しておく。ボデー側部材４をシャシー側フレーム５に対して定位置に配置した後に、延長部材２３を第５ピラー１３５の左端面１３５Ｌ側に接するまで移動させる。そして、第５ピラー１３５と延長部材２３の右端部の外周面、及び、延長部材２３の左端部と第１梁部材２２１及び第２梁部材２２２の外周面、をそれぞれ全周に亘って溶接して固定する。

【0020】

以上のように構成された分割構造を採用するフレーム接合構造１は、延長部材２３によりシャシー側フレーム５の製造誤差を吸収できるため、シャシー側フレーム５の製造寸法精度を高める必要がない。そして、高剛性の要求される車両のボデーとシャシーとの溶接接合部において、延長部材２３によりボデー側部材４が実質的にシャシー側フレーム５に近づきこれらの接合部の隙間が小さくなるため、溶接の信頼性を維持しながら、接合部の強度が向上することができる。また、隙間が小さいことで、溶接による引張応力でボデー側部材４及びボデー側部材４に取り付けられるボデープレートがひずむのを防止することができる。さらに、シャシー側フレーム５の主部材である角パイプより一回り大きい部材を用いることで溶接長が長くなるため、高剛性の要求される溶接接合部の強度を向上することができる。

【0021】

以上で本発明に係る車両用フレームの接合構造の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

【0022】

図４は、第１変形例の延長部材を適用した接合部分の概略斜視図である。具体的には、図３の延長部材２３を、形状の異なる延長部材１２３で置き換えた場合の接合部分の概略斜視図である。上記実施形態において、延長部材２３の各面は平坦であったが、図３の第１変形例の延長部材１２３に示すように各面について左右方向に傾斜を持たせた台形形状であってもよい。具体的には、第１変形例の延長部材１２３は、四角錘台形状において傾斜面でない対向する大小の平坦面を第２梁部材２２２が貫通可能な孔を有する中空四角錘台形状であり、車両２に取り付けられた状態で、図４に示すように、第５ピラー１３５側に大きい平坦面が対向して配置される。これにより、延長部材１２３のみで、ガセットプレートを用いて補強する場合と同様の補強作用を持つため、最小限の追加部品でコストを削減しつつ、溶接接合部の強度向上を図ることができる。

【0023】

また、延長部材はその他の形状であっても構わない。例えば、図５（ａ）に示す第２変形例の延長部材２２３のように、側面を上下方向に延長した形状でもよい。また、図５（ｂ）に示す第３変形例の延長部材３２３ように、側面を上下方向に延長し、かつ、側面を凹型（又は凸型）に変形させた形状でもよい。第２変形例の延長部材２２３及び第３変形例の延長部材３２３は、例えば、金属製の角パイプをプレス成型により加工して形状を変えて製作される。これにより、延長部材２２３又は延長部材３２３と、第５ピラー１３５との溶接長が長くなり、固定強度が向上し、更なる補強を図ることができる。

【0024】

また、上記実施形態において、車両２はバスであったが、溶接接合される骨格構造を有する他の車両であっても良い。

【0025】

また、フレーム接合構造１を、車両２におけるその他の２つの部材について、一方の部材の面と他方の部材の端部とを突き合わせて溶接接合して固定する部分に適用しても良い。

【0026】

また、上記実施形態において、延長部材２３の第５ピラー１３５に対向する端部を前方から見た垂直断面は上下垂直な直線であったが、第５ピラー１３５の左端面１３５Ｌの形状に合わせて曲線としてもよい。これにより、延長部材２３と第５ピラー１３５との隙間がより小さくなるため、溶接の信頼性と結合部の剛性が向上する。

【符号の説明】

【0027】

１、１’ ：フレーム接合構造
２ ：車両
３ ：車体
４ ：ボデー側フレーム
５ ：シャシー側フレーム
１１（１０） ：フロントピラー
１２（１０） ：リアピラー
１３１～１３７（１０） ：第１ピラー ～ 第７ピラー
１４ ：ルーフクロスメンバ
１５ ：サイドルーフレール
１６ ：サイドボトムレール
２１ ：センターレール
２２ ：クロスメンバ
２３、１２３、２２３、３２３ ：延長部材
１３５Ｌ ：左端面
２２１ ：第１梁部材
２２１Ｒ ：右端面
２２２ ：第２梁部材
２２２Ｒ ：右端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】