特開 2024-57356 剛性ビーム

(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】P2024057356

(43)【公開日】2024-04-24

(54)【発明の名称】剛性ビーム

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/02 20060101AFI20240417BHJP

【ＦＩ】

B62D21/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164043

(22)【出願日】2022-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】阿部 主

(72)【発明者】

【氏名】石井 聡訓

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA12

3D203BA03

3D203BA06

3D203BA07

3D203CA52

3D203CA58

3D203CB09

3D203CB19

(57)【要約】

【課題】エンジン等の機器の搭載スペースを確保しつつ、車両のフレーム剛性を向上させる。
【解決手段】剛性ビーム１は、車両に設けられた一対の第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の下フランジＦ１ａ及びＦ２ａ同士を互いに連結する。剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１の下フランジＦ１ａに取り付けられる第１ブラケット１０と、第２サイドレールＦ２の下フランジＦ２ａに取り付けられる第２ブラケット２０と、第１ブラケット１０と第２ブラケット２０とを連結する連結部３０とを備える。連結部３０の肉厚は、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の肉厚よりも薄い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に設けられた一対のサイドレールの下フランジ同士を互いに連結する剛性ビームであって、
一対の前記サイドレールの一方の前記サイドレールの前記下フランジに取り付けられる第１ブラケットと、
一対の前記サイドレールの他方の前記サイドレールの前記下フランジに取り付けられる第２ブラケットと、
前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを連結する連結部と、
を備え、
前記連結部の肉厚は、前記第１ブラケット及び前記第２ブラケットの肉厚よりも薄い、剛性ビーム。

【請求項2】

前記連結部は、一対の前記サイドレールの対向方向に沿って直線状に延びている、請求項１に記載の剛性ビーム。

【請求項3】

前記連結部の断面は、ハット型を呈しており、
前記連結部の両端部は、前記第１ブラケット及び前記第２ブラケットが前記下フランジの下面にそれぞれ取り付けられた状態において、前記ハット型の開口が上方を向くように前記第１ブラケットの下面及び前記第２ブラケットの下面にそれぞれ取り付けられ、
前記連結部の端部において、前記連結部の延在方向に沿って前記ハット型の内側部分の空間と外部空間とが連通するように、前記連結部の端部が開口している、請求項１又は２に記載の剛性ビーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に設けられた一対のサイドレール同士を互いに連結する剛性ビームに関する。

【背景技術】

【0002】

トラック等の車両に用いられるフレームとして、梯子形のラダーフレームが知られている。ラダーフレームは、一対のサイドレールと、一対のサイドレール同士を連結する複数のクロスメンバとを備えている。このような一対のサイドレールを備えるフレームが、例えば特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－４００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、トラック等のラダーフレームの前端部分は、エンジン等の機器を搭載するスペースを確保する必要がある。このため、一対のサイドレールは、上フランジが切り欠かれた又は上フランジが廃されたＬ字断面となっていることがある。このような構成の場合、フレーム剛性が低下し易くなる。

【0005】

そこで、本発明は、エンジン等の機器の搭載スペースを確保しつつ、車両のフレーム剛性を向上させることが可能な剛性ビーム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、車両に設けられた一対のサイドレールの下フランジ同士を互いに連結する剛性ビームであって、一対のサイドレールの一方のサイドレールの下フランジに取り付けられる第１ブラケットと、一対のサイドレールの他方のサイドレールの下フランジに取り付けられる第２ブラケットと、第１ブラケットと第２ブラケットとを連結する連結部と、を備え、連結部の肉厚は、第１ブラケット及び第２ブラケットの肉厚よりも薄い。

【0007】

この剛性ビームは、サイドレールの下フランジに取り付けられている。つまり、この剛性ビームが取り付けられていたとしても、下フランジより上の部分については、空間が空いている。また、この剛性ビームでは、第１ブラケット及び第２ブラケットの肉厚が連結部の肉厚よりも厚くなっている。つまり、第１ブラケット及び第２ブラケットが下フランジに取り付けられた状態において、肉厚の厚い第１ブラケット及び第２ブラケットによって、下フランジの変形を抑制しつつ、一対のサイドレール間を剛性ビームによって連結できる。このように、この剛性ビームは、エンジン等の機器の搭載スペースを確保しつつ、車両のフレーム剛性を向上させることができる。

【0008】

上記の剛性ビームにおいて、連結部は、一対のサイドレールの対向方向に沿って直線状に延びていてもよい。この場合、剛性ビームは、サイドレールに外部から力が加わったときに、連結部が屈曲している場合に比べて連結部の一部分に応力が集中してしまうことを防止できる。これにより、剛性ビームは、一対のサイドレールの剛性をより効果的に向上させることができる。

【0009】

上記の剛性ビームにおいて、連結部の断面は、ハット型を呈しており、連結部の両端部は、第１ブラケット及び第２ブラケットが下フランジの下面にそれぞれ取り付けられた状態において、ハット型の開口が上方を向くように第１ブラケットの下面及び第２ブラケットの下面にそれぞれ取り付けられ、連結部の端部において、連結部の延在方向に沿ってハット型の内側部分の空間と外部空間とが連通するように、連結部の端部が開口していてもよい。例えば、ハット型の連結部の内側に、雨水や走行路面からの水しぶきが入り込むことがある。しかしながら、連結部の端部が開口しているため、剛性ビームは、ハット型の連結部の内側に水が溜まることを抑制できる。このように、剛性ビームは、ハット型の連結部を用いて一対のサイドレールを連結して剛性を高めつつ、連結部に水が溜まることを抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、エンジン等の機器の搭載スペースを確保しつつ、車両のフレーム剛性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る剛性ビームが取り付けられた車両のラダーフレームの上面図である。

【図2】図２は、ラダーフレームの剛性ビーム周りを斜め下方から見た斜視図である。

【図3】図３は、剛性ビームの斜視図である。

【図4】図４は、第１サイドレールと剛性ビームとの取り付け構造を示す断面図である。

【図5】図５（ａ）は、剛性ビームが取り付けられた第１サイドレール及び第２サイドレールに力が入力される様子を示す模式図である。図５（ｂ）は、剛性ビームが取り付けられた第１サイドレール及び第２サイドレールに力が入力されて変形した状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、以下で示す「右」、「左」、「前」、「後」、「上」、「下」は、剛性ビームが取り付けられる車両を基準とした向きとする。

【0013】

図１及び図２に示される剛性ビーム１は、トラック等の車両に設けられたラダーフレームＦの剛性の向上を図る。ラダーフレームＦは、車両の前後方向に沿って延在する第１サイドレール（サイドレール）Ｆ１及び第２サイドレール（サイドレール）Ｆ２を有している。ここでは、第１サイドレールＦ１が第２サイドレールＦ２の右側に配置されているとする。第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の前端部分は、フロントクロスメンバＦ３によって互いに連結されている。その他、ラダーフレームＦの前端以外の所定の位置において、第１サイドレールＦ１と第２サイドレールＦ２とは、クロスメンバによって互いに連結されている。

【0014】

ラダーフレームＦの前側の部分において、第１サイドレールＦ１と第２サイドレールＦ２との間には、ラジエータＣ１、ファンＣ２、エンジンＣ３、及び変速機Ｃ４等の各種の機器が搭載されている。本実施形態では、一例として、図２に示されるように第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の前端近傍部分の断面は、略Ｚ字状となっている。この部分では、上フランジが外側に向って張り出している。このため、第１サイドレールＦ１と第２サイドレールＦ２との間に、ラジエータＣ１及びファンＣ２等の機器を搭載するためのスペースを広く確保することができる。なお、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２のその他の部分は、一例として断面が略Ｃ字状となっている。

【0015】

ここで、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の前端近傍の部分には、フロントタイヤＴを支えるフロントサスペンションが取り付けられている。このため、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２には、例えば車両の旋回時等にフロントサスペンションから左右方向の力が入力される。一例として、本実施形態において剛性ビーム１は、フロントサスペンションから力が入力された場合に、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の変形を抑制する。

【0016】

剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１における右フロントサスペンションの取付部分の近傍の部位と、第２サイドレールＦ２における左フロントサスペンションの取付部分の近傍の部位とを連結する。図２及び図３に示されるように、剛性ビーム１は、第１ブラケット１０、第２ブラケット２０、及び連結部３０を備えている。

【0017】

第１ブラケット１０は、第１サイドレールＦ１の下フランジＦ１ａに取り付けられる。第１ブラケット１０は、平板状の部材である。第１ブラケット１０は、下フランジＦ１ａに取り付けられるレール取付部１１と、連結部３０の右側の端部が固定される連結部固定部１２とを備えている。レール取付部１１と連結部固定部１２とは互いに隣接している。

【0018】

本実施形態において、第１ブラケット１０のレール取付部１１は、下フランジＦ１ａの下面に重ねられ、ボルトＢ１１及びナットＮ１１を用いて下フランジＦ１ａに固定される。なお、レール取付部１１は、他の部材との干渉を避けるために、一部が切り欠かれていてもよい。連結部固定部１２の下面には、ボルトＢ１２及びナットＮ１２を用いて連結部３０の右側の端部が固定される。なお、図３では、連結部固定部１２と連結部３０とを固定するボルトＢ１２及びナットＮ１２が省略されている。

【0019】

第２ブラケット２０は、第２サイドレールＦ２の下フランジＦ２ａに取り付けられる。第２ブラケット２０は、平板状の部材である。第２ブラケット２０は、下フランジＦ２ａに取り付けられるレール取付部２１と、連結部３０の左側の端部が固定される連結部固定部２２とを備えている。レール取付部２１と連結部固定部２２とは互いに隣接している。

【0020】

本実施形態において、第２ブラケット２０のレール取付部２１は、下フランジＦ２ａの下面に重ねられ、ボルトＢ２１及びナットＮ２１を用いて下フランジＦ２ａに固定される。なお、レール取付部２１は、他の部材との干渉を避けるために、一部が切り欠かれていてもよい。連結部固定部２２の下面には、ボルトＢ２２及びナットＮ２２を用いて連結部３０の左側の端部が固定される。なお、図３では、連結部固定部２２と連結部３０とを固定するボルトＢ２２及びナットＮ２２が省略されている。

【0021】

連結部３０は、第１ブラケット１０と第２ブラケット２０とを連結する。連結部３０は、一対の第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の対向方向（車両の左右方向）に沿って直線状に延びている。本実施形態において、一例として、連結部３０の断面は、ハット型を呈している。連結部３０は、剛性ビーム１が第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２に取り付けられた状態において、ハット型の開口が上方を向くように第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０に取り付けられる。

【0022】

すなわち、連結部３０の右側の端部は、剛性ビーム１の第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０が下フランジＦ１ａ及びＦ２ａにそれぞれ取り付けられた状態において、ハット型の開口が上方を向くように第１ブラケット１０の連結部固定部１２の下面に取り付けられる。同様に、連結部３０の左側の端部は、剛性ビーム１の第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０が下フランジＦ１ａ及びＦ２ａにそれぞれ取り付けられた状態において、ハット型の開口が上方を向くように第２ブラケット２０の連結部固定部２２の下面に取り付けられる。

【0023】

また、連結部３０は、矩形凹状の凹状部３１と、一対のフランジ部３２とによって、ハット型に形成されている。一対のフランジ部３２は、凹状部３１の開口縁から外側に向ってそれぞれ張り出している。図４に示されるように、連結部３０のフランジ部３２が第１ブラケット１０の連結部固定部１２の下面に重ねられ、フランジ部３２と連結部固定部１２とがボルトＢ１２及びナットＮ１２によって互いに固定される。同様に、連結部３０のフランジ部３２が第２ブラケット２０の連結部固定部２２の下面に重ねられ、フランジ部３２と連結部固定部２２とがボルトＢ２２及びナットＮ２２によって互いに固定される。

【0024】

連結部３０の延在方向において、ハット型の連結部３０の端部は切りっ放しとなっている。連結部３０の端部において、凹状部３１の端部開口を塞ぐ壁部等は設けられていない。つまり、連結部３０の端部において、連結部３０の延在方向に沿ってハット側の内側部分（凹状部３１の内側部分）の空間と外部空間とが連通するように、連結部３０（凹状部３１）の端部が開口している（図２等参照）。このため、連結部３０の凹状部３１の内側部分に雨水等が侵入しても、連結部３０の端部から外部に排水される。

【0025】

第１ブラケット１０、第２ブラケット２０、及び連結部３０は、一例として鋼板によって形成されている。連結部３０の肉厚は、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の肉厚よりも薄くなっている。つまり、連結部３０は、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０よりも肉厚の薄い鋼板によって形成されている。

【0026】

ここで、剛性ビーム１が取り付けられたことによる第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の剛性の変化について説明する。上述したように、剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１の下フランジＦ１ａと第２サイドレールＦ２の下フランジＦ２ａとを互いに連結している。このため、図４に示されるように、第１サイドレールＦ１において剛性ビーム１の第１ブラケット１０が取り付けられた部分周りでは、剛性ビーム１の取付前の状態に比べて図心Ｐの位置が下がる。なお、参考として示す図心Ｐ１は、剛性ビーム１の取付前の図心の位置である。第２サイドレールＦ２側も同様に、第２サイドレールＦ２において剛性ビーム１の第２ブラケット２０が取り付けられた部分周りでは、剛性ビーム１の取付前に比べて図心の位置が下がる。

【0027】

また、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０は、連結部３０よりも肉厚が厚い。このため、第１サイドレールＦ１の下フランジＦ１ａに第１ブラケット１０が取り付けられることにより、第１ブラケット１０が取り付けられた部分の下フランジＦ１ａの変形が抑制される。同様に、第２サイドレールＦ２の下フランジＦ２ａに第２ブラケット２０が取り付けられることにより、第２ブラケット２０が取り付けられた部分の下フランジＦ２ａの変形が抑制される。

【0028】

このように、剛性ビーム１を取り付けることにより、剛性ビーム１の取付部周りの図心の位置を下げることができ、さらに下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの変形を抑制することができる。

【0029】

例えば、図５（ａ）に示されるように、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２における剛性ビーム１の取付部周りに対して、右側に向って力Ｋが入力されたとする。この場合であっても、図５（ｂ）に示されるように、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの変形が抑制されることによって、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の上下方向の曲げが低減される。また、図心の位置が下がることにより、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２のねじれが低減される。

【0030】

また、剛性ビーム１の第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の肉厚が厚いため、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０が取り付けられたときに、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの締結孔周りが補強される。なお、この締結孔とは、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０をボルト及びナットによって取り付けるために下フランジＦ１ａ及びＦ２ａに設けられた孔（ボルトＢ１１及びＢ２１が通される孔）である。これにより、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２に力が入力された場合であっても、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａに設けられた締結孔周りに応力が集中することが抑制される。

【0031】

以上のように、剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の下フランジＦ１ａ及びＦ２ａにそれぞれ取り付けられている。つまり、この剛性ビーム１が取り付けられていたとしても、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａより上の部分については、空間が空いている。また、この剛性ビーム１では、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の肉厚が連結部３０の肉厚よりも厚くなっている。つまり、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０が下フランジＦ１ａ及びＦ２ａに取り付けられた状態において、肉厚の厚い第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０によって、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの変形を抑制しつつ、一対の第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２間を剛性ビーム１によって連結できる。このように、この剛性ビーム１は、エンジン等の機器の搭載スペースを確保しつつ、車両のフレーム剛性を向上させることができる。

【0032】

連結部３０の肉厚は、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の肉厚よりも薄くなっている。また、連結部３０は、ハット型に形成されることによって、肉厚が薄くても剛性が高められている。このため、剛性ビーム１は、重量の増加を抑制しつつ、車両のフレーム剛性を向上させることができる。

【0033】

剛性ビーム１の連結部３０は、直線状に延びている。この場合、剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２に外部から力が加わったときに、連結部３０が屈曲している場合に比べて連結部３０の一部分に応力が集中してしまうことを防止できる。これにより、剛性ビーム１は、一対の第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の剛性をより効果的に向上させることができる。

【0034】

剛性ビーム１の連結部３０は、ハット型を呈している。また、剛性ビーム１は、ハット型の連結部３０の開口が上方を向くように第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２に取り付けられる。また、連結部３０の端部は、連結部３０の延在方向に沿ってハット型の内側部分の空間と外部空間とが連通するように、開口している。つまり、ハット型の連結部３０の端部は切りっ放しとなっている。例えば、ハット型の連結部３０の内側に、雨水や走行路面からの水しぶきが入り込むことがある。しかしながら、連結部３０の端部が開口しているため、剛性ビーム１は、ハット型の連結部３０の内側に水が溜まることを抑制できる。このように、剛性ビーム１は、ハット型の連結部３０を用いて一対の第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２を連結して剛性を高めつつ、連結部３０に水が溜まることを抑制できる。

【0035】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、連結部３０は、ハット型であることに限定されない。連結部３０はハット型以外の他の形状（例えば四角筒状等）を呈していてもよい。

【0036】

また、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０は、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの下面にそれぞれ固定されることに限定されない。例えば、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０は、下フランジＦ１ａ及びＦ２ａの上面に固定されてもよい。

【0037】

また、剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２におけるフロントサスペンションの取付部分周りに設置されることに限定されない。剛性ビーム１は、第１サイドレールＦ１及び第２サイドレールＦ２の所定の位置に取り付けられ得る。

【符号の説明】

【0038】

１…剛性ビーム、１０…第１ブラケット、２０…第２ブラケット、３０…連結部、Ｆ１…第１サイドレール（サイドレール）、Ｆ１ａ…下フランジ、Ｆ２…第２サイドレール（サイドレール）、Ｆ２ａ…下フランジ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】