車枠応力測定試験

車枠応力測定試験および構造変更申請のご案内


概要

Limousine side view

ここでは、車体・車枠・ボディーに切断・加工・延長を施した自動車の正規登録に必要となる車枠強度測定試験と、構造変更申請についてご説明をいたします。

次のような場合必要となります。

  • モノコック車両のルーフを大きく切開し開口部を設け、キャンピングカーに改造した
  • 電気自動車に改造し、電池の設置場所を確保するためモノコックの車枠を切開し改造した。
  • モノコック車両を切断し、全長を延長した。

車両の切断・延長・形状変更などの加工や改造の実作業は材料と工具の知識、技術があれば可能ですが、公道を走れるよう法的な認可を取る分野は特殊な知識に相当します。

このページではボディー加工した車の法的な認可を得るための提出資料である車枠強度試験をご提供しています。国で定める車枠に関する要求を証明し、改造事前審査の車枠強度検討書を作成します。

車体各部分にかかる応力を実車を用いて走行状態を測定することによって車体各部分の剛性や外力の大きさを見ることができ、補強の必要なところやコスト増となる無駄肉・過剰補強を削るためのデータとすることができます。
※モノコックボディーの加工について有効です。


フレーム(車枠)の役割、種類

  • 役割

自動車は、高性能のエンジンが注目されることが多いですが、駆動力を伝え自重を支えたり路面の凹凸による衝撃を受け止めることのできる高い強度の車枠がなければ車としての役目をはたすことができません。
車枠は大変重要な働きをしています。

エンジンを支える骨格を形成し、乗員・積み荷を運び、走行中の荷重・衝撃に耐え、事故の際には乗員を保護するなどの役目があります。
ですから高い強度(高剛性)がないとこうした役目を果たすことができません。

また車枠剛性が低く、ゆがんだりねじれやすいと、サスペンションのアライメントを正常に保つことができないので、操縦安定性にも大きな影響を与えます。このように自動車を構成する部品の中で骨格を形成する車枠は大きな役割を担っています。

  • 種類
  • モノコックボディー

車体を加工する改造・カスタムを行う際に重要となるのが、車体の強度を損なわないように加工することです。
特に難易度高いのが、モノコックボディーの加工です。
モノコックボディーは全体の部品で車体を支える構造です。モノコックの「モノ」という言葉は「単一の」という意味ですし、「コック」は卵などの殻を表しています。全体の部品が「単一の」箱としてフレームを形成し、その箱が「卵の殻」のように全体で外力に対抗する強度を維持します。
モノコック構造はフレームがなくても全体の強度が確保できるので軽量化することができるメリットがありますが、改造や加工によって構造を変えてバランスが崩れると強度が著しく低下または変化してしまうというデメリットがあります。また過大入力によって塑性変形してしまったモノコック構造の骨格は元の形状に復元するのが困難になり、修理の難易度が高くなります。

  • フレーム車

フレーム付きの車はハシゴ型フレーム、バックボーン型フレーム、スペースフレームなど様々な形状のフレームがあります。乗用車でフレーム構造はあまり見られなくなりましたが、トラックなどの貨物運搬用実用車には多く採用されています。
フレーム付き車両は強靱な枠組み構造として大きな荷重に耐えることができるので、ほとんどのトラックはフレーム構造を採用しています。
またスペースフレームは非常に高い強度を得られて、比較的自由なデザインを作れることから、レーシングカーなどのフレームとして多用されています。


ボディー強度の重要性

モノコックボディーを切断・改変する作業はボディーの強度を著しく損なうことになります。卵の殻を思いうかべてください。卵は丸い状態だと非常に強いものです。ひびの入っていない卵を縦の状態で力をかけると、非常に薄いものなのに割れるまでかなりの力を必要とします。なぜなら、殻(外板)がかかる力を大きな面積で均等に支え合うので力が分散され、薄い殻(外板)なのに大きな荷重に耐えることができるのです。

しかし、ヒビが入ったり一部が欠けたり割れたりしている状態で力をかけると、あっけなく割れてしまいます。割れたり欠けたりした状態だと力が分散されず「応力集中」が生じます。応力が集中すると外殻が持つ面積あたりの耐荷重特性を簡単にオーバーしてしまうので壊れてしまうのです。

モノコック構造は改造によってバランスを崩すと一部分に荷重が集中して構成材料の荷重限度を超えてしまうことがあります。そうすると車体が曲がってしまったり、折れたり、荷重が集中したところに亀裂が生じたりすることがありますので、弱い部分を探し(測定し)、かかる力を分散させたり補強を施してさらに剛性を持たせるなどの対策をする必要があります。


モノコックボデー車枠強度比較

セダン型車両のねじり強度・曲げ強度を1.00とした時とオープンカーへ改造後の車枠強度比較は、以下の通りです。

  • セダン型車両(基準値)
         ねじり剛性比 1.00、曲げ剛性比 1.00
  • フロントガラス取り外し
         ねじり剛性比 0.89、曲げ剛性比 0.86
  • フロントガラス・センターピラーなし
         ねじり剛性比 0.70、曲げ剛性比 0.40
  • フロントガラス・センターピラー・ルーフなし
         ねじり剛性比 0.28、曲げ剛性比 0.11

オープンタイプの車は、なにも補強を施さなければ、無加工のボデーよりも捻り剛性で1/3、曲げ剛性で1/10になってしまうということです。


測定作業依頼から書類発行までの流れ

  • 車枠応力測定
  1. 試験依頼書をお客様のもとへ発送
  2. 改造緒元値を記入し、弊社まで返送
  3. 改造緒元内容確認
  4. 日程調整
  5. 測定
    車体にかかる力を実際に近い状態で測定を行うため、車体を予定の重量に なる様、重りを載せた状態で実際に走行し、車体にネジレ・折れ・曲げの力が働くように負荷をかけます。
    このとき、特殊なゲージを使用し車枠の歪量を測定、数値化することで部位別の歪を確認。
     ※通常一台につき、約一日お預かりします
  6. 測定結果を書面化(後日)
  7. 依頼者様の元へ測定結果報告書をお届け

※今までは、経験のある職人が「勘」に頼って行うことが多かった加工でしたが、裏付けとなるデータを確認できます。


  • 構造変更申請も併せてご依頼の場合
  1. 車枠応力測定結果をお預かり
  2. 陸運局で構造変更申請
  3. 改造等審査通知書類をお届け
    ※改造等審査通知書類を添付して構造変更車検に持ち込みいただければ審査済み車両として扱われます。(その他の必要書類は、各陸運局でご確認ください)

普通・小型・軽の各サイズ自動車のリムジン製作、カブリオレ、オープンボディー、デッキバン、その他様々考えられる車体加工を伴う改造自動車について試験測定が可能です。
※アルミニウム合金製の車枠、その他の車枠の場合も相談ください。


試験依頼にあたってのご注意

  • 100m程度の走行ができる平坦な舗装道路を確保してください。
  • センサー取り付けのため、助手席側内装(天井から床まで)をあらかじめ取り外していただきます。
  • 車両重量を測定していただき、前軸、後軸が最大乗車積載重量になるよう重り(土嚢等)を載せますので、ご用意ください。
      ※ポリタンク入りの水や砂など、重量があるものなら可。
  • 公道を走行の場合は、走行用に仮ナンバーをご用意ください。
  • 測定は要実走行ですので、自走可能な状態にしていただことが必要です。
  • 一度の測定につき規定の料金がかかります。強度不足が明らかになった後、補強を施し再測定する場合、新たに費用発生しますのでご了承ください。
  • 陸運局へ提出する公的な性質を持つ試験ですので、測定結果を人為的に操作することはできません。
  • 保安基準に明らかに適合しない車輌についてはお断りさせていただくことがあります。
  • 改造申請用ではない、データ取りのための測定であれば保安基準に適合しないものでも測定をお引き受けできます。
  • 出張試験という性格上、依頼者多数の場合は順番待ちでご予約までのお時間をいただくことになります。ご了承下さい。


出張計測

車枠強度などを試験する場合、加工中の車両を動かすのは極めて大変な作業となり、お客様の労力や費用のご負担が大きくなることがあります。そこで、メリオスでは御社(車両の加工現場)にお伺いし計測を行う、出張計測を行っております。お気軽にお問い合わせください。

※ 北海道から沖縄まで日本全国出張計測いたします。
※ 条件により出張計測できない場合もございますので、予めご了承ください。


測定費用

測定費用については、各車両改造内容等により異なりますので、試験に関するご相談は、以下のお問い合わせボタンからお願いいたします。

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