(57)【要約】【課題】車両のクロスメンバに関し、効率的に負荷を分散して、車体重量を増加させることなくバランスよく剛性，強度を確保する。【解決手段】  車両前後方向に延在する左右一対のサイドレール８に対して固設され、サイドレール８間を車幅方向に接続して梯子型のシャシフレームを形成する車両のクロスメンバ９ｂに関する。  左右一対のサイドレール８のうちの一方におけるウェブ８ａ内面に第一部材１を固着し、他方におけるウェブ８ａ内面に第二部材２を固着する。また、これらの第一部材１及び第二部材２間にクラッチ装置３を介装させる。左右一対のサイドレール８に所定量以上のねじれが生じた際に、第一部材１及び第二部材２間を締結してねじれトルクを吸収するように、クラッチ装置３のトルク伝達特性を設定する。【選択図】図２
2009248747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延在し夫々コ字状断面を有する左右一対のサイドレールに対して固設され、同サイドレール間を車幅方向に接続して梯子型のシャシフレームを形成する車両のクロスメンバであって、
上記左右一対のサイドレールのうちの左右何れか一方におけるウェブ内面に固着された第一部材と、
上記左右一対のサイドレールのうちの他方におけるウェブ内面に固着され、上記第一部材とは別設された第二部材と、
上記第一部材及び上記第二部材間に介装され、上記左右一対のサイドレールに上記所定量以上のねじれが生じた際に、上記第一部材及び上記第二部材間を締結して上記ねじれトルクを伝達するクラッチ装置とを備えた
ことを特徴とする、車両のクロスメンバ。
【請求項２】
上記第一部材が、車幅方向内側の端縁においてラジアル方向へ延設された第一フランジ部を有し、
上記第二部材が、車幅方向内側の端縁においてラジアル方向へ延設され上記第一フランジ部に対向した第二フランジ部を有するとともに、
上記クラッチ装置が、
上記第一フランジ部における車幅方向内面と上記第二フランジ部における車幅方向内面との間に介装されたスペーサと、
上記第一フランジ部及び上記第二フランジ部のうちの少なくとも一方における車幅方向外面に装着されたクラッチディスクと、
上記第一フランジ部，上記第二フランジ部，上記クラッチディスク及び上記スペーサに被装され、上記クラッチディスクを上記第一フランジ部及び上記第二フランジ部のうちの少なくとも一方との間に挟装するクランプ部材と、を有する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両のクロスメンバ。
【請求項３】
上記第一部材及び上記第二部材と上記ウェブ内面との固着部に介装されたブラケットをさらに備え、
上記ブラケットが、上下方向に短くかつ車両前後方向に長く形成されるとともに、上記サイドレールの上記ウェブ内面における上下方向中間部に締結固定されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両のクロスメンバ。
【請求項４】
上記シャシフレームが、車両前後方向に間隔をおいて配設された複数のクロスメンバを備えるとともに、
上記第一部材，上記第二部材及び上記クラッチ装置が、上記複数のクロスメンバのうち、前方から二番目に位置するNo.２クロスメンバに適用されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両のクロスメンバ。
【請求項５】
上記第一部材及び上記第二部材の断面形状が、筒状に形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車両のクロスメンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシャシフレームを構成するクロスメンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシャシフレームでは、車両前後方向に延設された左右一対のサイドレールをクロスメンバで車幅方向に連結して梯子型に形成したものが広く利用されている。このようなシャシフレームのクロスメンバは、主に車幅方向の引張力に対抗して左右のサイドレールの間隔を保持する機能と、クロスメンバを回転軸としたモーメントに対抗してサイドレールのねじれを抑制する機能とを担っている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車体前後方向に沿って一対備えられたサイドメンバ（サイドレール）の間に断面形状が略Ｕ字状のクロスメンバを設け、車体前後方向の一方へ開口するように配置したシャシフレーム構造が示されている。この技術では、ガゼットを介してサイドメンバとクロスメンバとを接続することで、接合部の剛性、特にクロスメンバを軸とした回転方向のねじれ剛性を増大させている。
【０００４】
また、特許文献２には、パイプ状のクロスメンバを左右一対のサイドフレーム間に架設した構造が図示されている。この技術では、クロスメンバの断面形状を円形閉断面とすることで断面性能を高め、部材剛性を向上させている。
このように、シャシフレームのクロスメンバには、車両の用途や使用目的に応じたさまざまな形状が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２５２２３５号公報
【特許文献２】特開平９−２２１０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クロスメンバに要求される剛性，強度は、その車体の走行性能、例えば車幅方向への許容変位に応じて設定される。そのため、高負荷が見込まれる車両ほど剛性，強度を高めるべくクロスメンバのサイズが大きくしなければならず、シャシフレーム全体の車体重量が増加してしまうことになる。
一方、シャシフレーム全体での負荷分布に着目すると、クロスメンバの配設位置によって必要とされる剛性，強度が異なり、負荷を分担する割合に偏りが生じている。したがって、もしも負荷をシャシフレーム全体に分散させて均すことができれば、高負荷時における局所的な応力集中の緩和が期待できる。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、効率的に負荷を分散して、車体重量を増加させることなくバランスよく剛性，強度を確保することのできる車両のクロスメンバ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の車両のクロスメンバは、車両前後方向に延在し夫々コ字状断面を有する左右一対のサイドレールに対して固設され、同サイドレール間を車幅方向に接続して梯子型のシャシフレームを形成する車両のクロスメンバであって、上記左右一対のサイドレールのうちの左右何れか一方におけるウェブ内面に固着された第一部材（第一パイプクロス）と、上記左右一対のサイドレールのうちの他方におけるウェブ内面に固着され、上記第一部材とは別設された第二部材（第二パイプクロス）と、上記第一部材及び上記第二部材間に介装され、上記左右一対のサイドレールに上記所定量以上のねじれが生じた際に、上記第一部材及び上記第二部材間を締結して上記ねじれトルクを伝達するクラッチ装置とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
上記クラッチ装置に関し、上記左右一対のサイドレールに所定値以上のねじれトルクが作用した際に、上記クロスメンバの周方向へのスリップを規制して上記ねじれトルクを吸収する構成としている。また、左右一対のサイドレールに生じたねじれが上記所定量未満である場合には、上記第一部材及び上記第二部材間のねじれトルクの伝達を遮断することが好ましい。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明の車両のクロスメンバは、請求項１記載の構成に加えて、上記第一部材が、車幅方向内側の端縁においてラジアル方向へ延設された第一フランジ部を有し、上記第二部材が、車幅方向内側の端縁においてラジアル方向へ延設され上記第一フランジ部に対向した第二フランジ部を有するとともに、上記クラッチ装置が、上記第一フランジ部における車幅方向内面と上記第二フランジ部における車幅方向内面との間に介装されたスペーサと、上記第一フランジ部及び上記第二フランジ部のうちの少なくとも一方における車幅方向外面に装着されたクラッチディスクと、上記第一フランジ部，上記第二フランジ部，上記クラッチディスク及び上記スペーサに被装され、上記クラッチディスクを上記第一フランジ部及び上記第二フランジ部のうちの少なくとも一方との間に挟装するクランプ部材（ケース）と、を有することを特徴としている。
【００１０】
なお、上記クラッチディスクを二枚用意し、上記第一フランジ部及び上記第二フランジ部のそれぞれにおける車幅方向外面に装着した構成としてもよい。この場合上記クランプ部材が、上記第一フランジ部との間に一方の上記クラッチディスクを挟装し、上記第二フランジ部との間に他方の上記クラッチディスクを挟装することになる。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明の車両のクロスメンバは、請求項１又は２記載の構成に加えて、上記第一部材及び上記第二部材と上記ウェブ内面との固着部に介装されたブラケットをさらに備え、上記ブラケットが、上下方向に短くかつ車両前後方向に長く形成されるとともに、上記サイドレールの上記ウェブ内面における上下方向中間部に締結固定されていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４記載の本発明の車両のクロスメンバは、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成に加えて、上記シャシフレームが、車両前後方向に間隔をおいて配設された複数のクロスメンバを備えるとともに、上記第一部材，上記第二部材及び上記クラッチ装置が、上記複数のクロスメンバのうち、前方から二番目に位置するNo.2クロスメンバに適用されていることを特徴としている。
【００１３】
なお、キャブ及びボディを備えた車両において、キャブの下方に配置された上記複数のクロスメンバのうち、最も前方に位置するものがNo.1クロスメンバであり、ボディの下方に配置された上記複数のクロスメンバのうち、最も前方に位置するものがNo.2クロスメンバである。また、No.2クロスメンバは、車両のフロントアクスルに最も近い位置に配設されたクロスメンバである。
【００１４】
また、請求項５記載の本発明の車両のクロスメンバは、請求項１〜４の何れか１項に記載の構成に加えて、上記第一部材及び上記第二部材の断面形状が、筒状に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両のクロスメンバ（請求項１）によれば、左右のサイドレールに所定量以上のねじれが生じた場合に、クロスメンバの中間部に介装されたクラッチ装置が接続されるため、ねじれトルクを吸収して他の部材へ作用するねじれトルクの一部を負担することができる。つまり、他の部材をアシストすることができ、左右のサイドレールのねじれを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の車両のクロスメンバ（請求項２）によれば、クロスメンバの第一フランジ部及び第二フランジ部の車幅方向外面にクラッチディスクを設けて、クランプ部材の内側との間に挟装するというシンプルな構造となっているため、製造に係るコストが低く、かつ、動作の信頼性が高い。また、クランプ部材と第一フランジ部及び第二フランジ部との間隙及びスペーサによりクラッチディスクの係合度合いが調整されているため、ねじれトルクが伝達され始めるサイドレールのねじれの所定量を容易に設定することができる。
【００１７】
また、スペーサの寸法等を変更することで、その他の部材を変更することなくその所定量を変更することができるため、車種やスペックの異なる車両間で本クロスメンバの構造を共通化することができる。つまり、製品の規格化が容易となり、製造に係るコストをより低減させることができる。
また、本発明の車両のクロスメンバ（請求項３）によれば、サイドレールに上下曲げ変形やねじれ変形が発生したとしても、サイドレールのウェブの中間部ではそれらの変形による応力発生が小さい。そのため、ブラケットを締結固定する締結具に作用する負荷は主に剪断力となり、ブラケット，締結具及びウェブ等が強度的に有利となる。
【００１８】
また、本発明の車両のクロスメンバ（請求項４）によれば、シャシフレームのクロスメンバのうち、最もねじれトルクを負担しやすいNo.2クロスメンバに第一部材，第二部材及びクラッチ装置が適用されているため、左右のサイドレール間のねじれが所定量以上となったときにねじれトルクを吸収して、効果的にシャシフレームを変形から保護することができる。また、左右のサイドレール間のねじれが所定量未満であるときには、No.2クロスメンバはねじれトルクを負担しないため、その負荷を他のクロスメンバに分散することができる。したがって、シャシフレーム全体として負荷分布を均一にすることができ、シャシフレームを構成する各部材においてバランスのよい剛性，強度の設定が容易となる。
【００１９】
また、本発明の車両のクロスメンバ（請求項５）によれば、第一部材及び第二部材の断面形状を筒状に形成することにより、クラッチ装置の締結状態では効率的にねじれトルクを伝達することができる。また、筒状の断面形状により、車幅方向に延在する軸を中心とした回転が拘束されないため、容易にねじれトルクを開放することができ、ねじれトルクの分散効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６は本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバを説明するためのものであり、図１は本クロスメンバが適用されたシャシフレームの全体構成を示す模式的な斜視図、図２は本クロスメンバの全体構成を示す斜視図、図３は本クロスメンバの断面図、図４は本クロスメンバに係るブラケットの正面図、図５は本クロスメンバにおけるクラッチ装置のトルク伝達特性を示すグラフ、図６は本クロスメンバが適用されたシャシフレームのねじれの挙動を説明するための模式図である。
なお、図７は本発明の変形例としての車両のクロスメンバの断面図である。
【００２１】
［１．構成］
［全体構成］
本発明に係るクロスメンバは、図１に示すような梯子型のシャシフレーム１０に適用されている。このシャシフレーム１０は、サイドレール８とクロスメンバ９とから構成されている。
【００２２】
サイドレール８は、車両前後方向に延在する部材であり、車幅方向に所定の間隔をおいて左右に対をなすように二本設けられている。それぞれの断面形状はコ字状のチャンネル型に形成されており、鉛直に配向されたウェブ８ａの上下両端部から、車幅方向内側へ向けてフランジ８ｂが延設されている。つまり、サイドレール８は互いにウェブ８ａの内面を向けあうように配置されている。
【００２３】
クロスメンバ９とは、左右のサイドレール８間を車幅方向に接続する部材であり、車両前後方向に間隔をおいて複数本配設されている。これらのクロスメンバ９は車両前方から順に、No.1クロスメンバ９ａ，No.2クロスメンバ９ｂ，No.3クロスメンバ９ｃ，No.4クロスメンバ９ｄ，No.5クロスメンバ９ｅ，エンドクロスメンバ９ｆと呼ばれている。
なお、本実施形態ではシャシフレーム１０にクロスメンバ９が６本設けられているが、配設されるクロスメンバ９の数は、一般にホイールベース（ＷＢ）の長さや架装物の種類（平ボデー，ダンプ，タンクローリー等）によって異なる。
【００２４】
図１に示すように、No.1クロスメンバ９ａはシャシフレーム１０の前端部に位置するクロスメンバ９であり、車両のフロントバンパが固定される部材である。一方、エンドクロスメンバ９ｆはシャシフレーム１０の後端部に位置するものである。
No.2クロスメンバ９ｂからNo.5クロスメンバ９ｅは、No.1クロスメンバ９ａとエンドクロスメンバ９ｆとの間に設けられている。これらのクロスメンバ９ｂ〜９ｅは車両のキャブ１３後方のボディの下方に位置しており、キャブ１３とボディとの隣接部に最も近いものがNo.2クロスメンバ９ｂである。
【００２５】
また、図１に模式的に示すように、車両の前輪１２が枢着されたフロントアクスル１４はNo.1クロスメンバ９ａとNo.2クロスメンバ９ｂとの間のサイドレール８に対して固定されており、リアアクスル１５はNo.4クロスメンバ９ｄとNo.5クロスメンバ９ｅとの間のサイドレール８に対して固定されている。また、No.1クロスメンバ９ａとNo.2クロスメンバ９ｂとの間には車両走行用のエンジン及び変速機が載置されるため、これらのクロスメンバ９ａ，９ｂの間隔は他のクロスメンバ９の隣接間隔よりも大きくなっている。さらに、No.2クロスメンバ９ｂは、フロントアクスル１４の固定位置に最も近く、走行時におけるシャシフレーム１０のねじれ変位の影響を最も受けやすい。
【００２６】
本発明に係るクロスメンバは、No.2クロスメンバ９ｂとして適用されている。以下、このNo.2クロスメンバ９ｂのことを単にクロスメンバ９ｂとも表記する。図２に示すように、クロスメンバ９ｂは、第一パイプクロス（第一部材）１，第二パイプクロス（第二部材）２，クラッチ装置３及びブラケット４を備えて構成されている。
【００２７】
［第一，第二パイプクロス］
第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２は、ともに同一径を有する円筒状の部材であり、車幅方向中央部付近で端部同士を向かい合わせるように配置されている。また、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２は、カラー１１を介して接続されている。
【００２８】
カラー１１とは、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の内周面と同径の外周半径を有する円筒状の部材である。このカラー１１は、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の何れか一方に対して内挿固定されるとともに、他方に対して滑動自在に内挿されている。つまり、カラー１１は固定されていない他方の内周面に対して摺接している。
このように、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２をカラー１１で接続することによって、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の互いの円筒軸が同一直線上に位置することになる。以下、これらの円筒軸をともに軸Ｃと呼ぶ。また、カラー１１は第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２が互いに離れる方向へ移動することを制限しないため、クロスメンバ９ｂでは軸Ｃに沿った方向への引張力が伝達されない。
【００２９】
［ブラケット］
第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２はそれぞれ、ブラケット４を介してサイドレール８におけるウェブ８ａの内面に対して固着されている。ブラケット４の形状は、図４に示すように、上下方向に短くかつ車両前後方向に長く形成されている。また、図２に示すように、ブラケット４はサイドレール８のウェブ８ａ内面における上下方向中間部に対して締結固定されている。つまり、ブラケット４の締結位置は、図２に示すようにウェブ８ａにおける上下方向中央付近となっている。
【００３０】
なお、ブラケット４のウェブ８ａへの締結にはボルト，ナット等の締結具が用いられている。
【００３１】
［クラッチ装置］
第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の間には、クラッチ装置３が介装されている。図３に、クラッチ装置３が介装された部位の断面図を示す。まず、第一パイプクロス１の車幅方向内側の端縁には、ラジアル方向（半径方向）へ拡径して延設されたフランジ状の第一フランジ部１ａが形成されている。一方、第二パイプクロス２の車幅方向内側の端縁にも、第一フランジ部１ａと同様の形状の第二フランジ部２ａが形成されている。第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａは互いに平行に対面している。
【００３２】
これらの第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａの間には、スペーサ６が介装されている。このスペーサ６は、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａ間の距離を保持するための部材であり、カラー１１の外周を囲むように環状に形成されている。なお、スペーサ６は第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａのそれぞれに対して滑動自在に設けられている。
【００３３】
［クラッチディスク］
また、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａのそれぞれの車幅方向外面には、クラッチディスク５が装着されており、さらにクラッチディスク５の外側を囲うようにケース（クランプ部材）７が取り付けられている。
クラッチディスク５とは、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の外周面を囲むように環状に形成された摩擦材（クラッチフェーシング）である。このクラッチディスク５は、ケース７を介して第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａ間に摩擦力を伝達する機能を備えており、締結時には軸Ｃを中心としたねじれトルクを第一パイプクロス１と第二パイプクロス２との間で伝達することができるようになっている。なお、クラッチディスク５は、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａとケース７の内面との何れか一方に対して固定されている。
【００３４】
クラッチディスク５のトルク伝達特性を図５に示す。本実施形態では、図５中に符号Ａで示すように、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２のねじれ角θが所定角度θ0未満である場合には、クラッチディスク５が完全に開放（すなわち、切断）されて、ねじれトルクを伝達しないようになっている。また、ねじれ角θが所定角度θ0以上になるとクラッチディスク５が締結されて、そのねじれ角θに応じた大きさのねじれトルクを伝達するようになっている。
【００３５】
［ケース］
ケース７の外観は、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２を挿通しうる中空の円筒形状をなしており、図２に示すように、上下に分割された半割りの部材を嵌合させることで形成されている。また、ケース７は、その内面と第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａの車幅方向外面との隙間がクラッチディスク５の厚み以上となるように、そのサイズが設定されている。
【００３６】
［２．作用］
図３に示すように、左右のサイドレール８にねじれが生じていない状態では、クラッチディスク５が開放されており、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａとケース７との間にはねじれトルクが伝達されない。また、スペーサ６は第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａに対して滑動自在となっているため、スペーサ６を介したトルク伝達もなされない。なお、ここでいうねじれトルクとは、車幅方向に延在する任意の軸を中心とした回転方向のねじれモーメントであって、シャシフレーム１０のねじれによって生じるものを指す。したがって、クロスメンバ９ｂのねじれトルクとは、クロスメンバ９ｂの軸Ｃを中心とした回転方向のねじれモーメントである。
【００３７】
［ねじれが小さい場合］
車両走行時において前輪１２の左右輪に比較的軽度の左右高低差が生じると、左右のサイドレール８のうちの一方が上方へ移動しようとし、あるいは他方が下方へ移動しようとする。そのため、クロスメンバ９ｂでは第一パイプクロス１に、その端部で固着されたサイドレール８の変位に応じた大きさのねじれトルクT1（クロスメンバ９ｂの軸Ｃを中心とした回転方向のトルク）が発生する。また、第二パイプクロス２においても、もう一方のサイドレール８の変位に応じた大きさのねじれトルクT2が発生する。図６に示すように、一方のサイドレール８が上方へ移動し、他方のサイドレール８が下方へ移動しようとした場合には、第一パイプクロス１側のねじれトルクの回転方向と第二パイプクロス２側のねじれトルクの回転方向とが逆になる。
【００３８】
ここで、シャシフレーム１０のねじれが比較的軽度であって、第一パイプクロス１と第二パイプクロス２とのねじれ角θが所定角度θ0未満である場合には、依然としてクラッチ装置３が切断されたままであるため、第一パイプクロス１の第一フランジ部１ａと第二パイプクロス２の第二フランジ部２ａとが互いに周方向へ変位し、その変位量に応じたねじれトルクが開放される。つまり、この状態ではクロスメンバ９ｂはシャシフレーム１０のねじれ変形に対して抵抗しない。
【００３９】
なお、このクロスメンバ９ｂによって負担されないねじれトルクは、No.3クロスメンバ９ｃやNo.4クロスメンバ９ｄといった他のクロスメンバ９に負担される。換言すれば、第一パイプクロス１側と第二パイプクロス２側とのねじれ角θが所定角度θ0未満である変形領域では、クロスメンバ９ｂで吸収されないねじれトルクが他のクロスメンバ９へ分散されることになる。
【００４０】
［ねじれが大きい場合］
悪路や泥濘地等の走行時において前輪１２の左右高低差が大きくなると、第一パイプクロス１側に生じるねじれトルクT1及び第二パイプクロス２側に生じるねじれトルクT2がともに増大し、クロスメンバ９ｂが負担するねじれトルク|T1-T2|がさらに大きくなることになる。
【００４１】
一方、シャシフレーム１０がねじれてサイドレール８が上下方向へ移動すると、左右のサイドレール８間の距離が長くなるように変形することになる。例えば、図６に示すように、ねじれが生じていない状態での左右のサイドレール８間の距離をL1とすると、ねじれが生じている状態での距離はL1よりも長いL2となる。そしてこの距離は、ねじれが大きくなるほど（すなわち、前輪１２の左右高低差が大きいほど）長くなる。
【００４２】
そのため、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２は互いに車幅方向外側へ移動することになり、ケース７の内部においては第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａのそれぞれがクラッチディスク５を外側へ押圧するように作用する。つまり、左右のサイドレール８間のねじれが増大するほどクラッチディスク５の摩擦力が強められ、クラッチ装置３の断接状態が開放状態から締結状態へ向かって移行することになる。
【００４３】
そして、第一パイプクロス１側と第二パイプクロス２側とのねじれ角θが所定角度θ0以上になると、各クラッチディスク５が締結する。つまり、ケース７と一体となって、第一パイプクロス１の第一フランジ部１ａと第二パイプクロス２の第二フランジ部２ａとが周方向へ供回りするようになり、クラッチ装置３を介してねじれトルクが伝達される。このねじれトルクは第一フランジ部１ａと第二フランジ部２ａとの間で相互に伝達されるため、クロスメンバ９ｂの内部応力として分布することになる。つまり、第一パイプクロス１側と第二パイプクロス２側とのねじれ角θが所定角度θ0以上である変形領域では、ねじれトルクがクロスメンバ９ｂで発生し、このようなクロスメンバ９ｂの働きによって他のクロスメンバ９によるねじれ変形の抑制作用がアシストされる。
【００４４】
また、一旦クラッチディスク５が接続されると、図５に示すように、伝達されるねじれトルクはシャシフレーム１０のねじれに伴って増大する。したがって、シャシフレーム１０が大きくねじれるほど、クロスメンバ９ｂの内部応力として分布するねじれトルクが増大し、ねじれトルクに抗するクロスメンバ９ｂの作用が強くなる。
【００４５】
［３．効果］
このように、本実施形態のクロスメンバ９ｂによれば、シャシフレーム１０にねじれ変形が生じて左右のサイドレール８の相対的なねじれ角θが所定角度θ0以上になると、第一パイプクロス１と第二パイプクロス２との間に介装されたクラッチ装置３が接続されるため、クロスメンバ９ｂでねじれトルクを吸収することができ、左右のサイドレール９のねじれを抑制することができる。また、それまで他のクロスメンバ９の負荷となっていたねじれトルクの一部をクロスメンバ９ｂで負担することができ、他のクロスメンバ９を保護することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、クロスメンバ９ｂの第一フランジ部１及び第二フランジ部２の車幅方向外面にクラッチディスク５を設けて、クランプ部材７の内側との間に挟装するというシンプルな構成となっているため、製造に係るコストを低く抑えることができる。また、シャシフレーム１０のねじれ変形に伴ってクロスメンバ９ｂに生じる軸Ｃ方向の引張力を利用してクラッチディスク５の摩擦力を増大させるという機械的な構造でねじれトルクの伝達量を制御しているため、動作の信頼性が高いという利点もある。
【００４７】
また、上記の機械的な構造を変更することでねじれトルクの伝達量を調節することも容易である。すなわち、クラッチディスク５表面の摩擦力を変更するだけでなく、スペーサ６やケース７の寸法等を変更することでもスリップの度合いを調節することが可能である。したがって、クロスメンバ９ｂでねじれトルクが吸収され始めるねじれ角θ0を容易に設定することができる。
【００４８】
また、クラッチディスク５におけるトルク伝達特性を変更してやれば、ケース７，第一パイプクロス１，第二パイプクロス２といったその他の部材を変更することなく、ねじれ角θ0を変更することができることになる。したがって、車種やスペックの異なる車両間で本クロスメンバ９ｂの構造を共通化することができる。つまり、クロスメンバ９の規格化が容易となり、製造に係るコストをより低減させることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２がともにブラケット４を介してサイドレール８に締結固定されており、ブラケット４の締結位置がサイドレール８のウェブ８ａにおける上下方向中央付近となっている。そのため、シャシフレーム１０に上下曲げ変形やねじれ変形が生じたとしても、ブラケット４近傍における変形量は少なく、したがって車幅方向の圧縮引張応力が小さく、強度的に有利なクロスメンバ９ｂの設計が可能となる。さらに、図４に示すように、ブラケット４の形状が車両前後方向に延びた横長の形状となっているため、ブラケット４を締結固定する締結具に作用する負荷が主に上下方向の剪断力となる。つまり、締結具に発生するねじれトルクに対し、締結具に作用する剪断負荷が小さいため、締結具についても強度的に有利な設計が可能となる。
【００５０】
なお、エンジン，トランスミッション等が搭載されるNo.1クロスメンバ９ａとNo.2クロスメンバ９ｂとの間の距離は、他のクロスメンバ９の隣接間隔よりも大きくなっているため、No.2クロスメンバ９ｂにねじれトルクが発生しやすい。さらに、No.2クロスメンバ９ｂはフロントアクスル１４の固定位置に最も近い位置に配設されているため、他のクロスメンバ９のうち最もねじれトルクが増加しやすい。
【００５１】
これに対し、本実施形態ではこのようなNo.2クロスメンバ９ｂにクラッチ装置３が介装されているため、高負荷時におけるシャシフレーム１０の保護性能を向上させる効果が高く、車体構造の信頼性を高めることができる。さらに、低負荷時には他のクロスメンバ９にその負荷を分散することでシャシフレーム１０全体として負荷分布を均すことができる。したがって、局所的な負荷集中のないバランスのよい剛性，強度設定が容易となる。
【００５２】
また、本実施形態では第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２が円筒状に形成されているため、クラッチ装置３の締結状態では効率的にねじれトルクを伝達することができる。また、クラッチ装置３の開放状態では互いに周方向への変位を拘束しないため、容易にねじれトルクの伝達を遮断することができる。
このように、本クロスメンバ９によれば、シャシフレーム１０の全体に効率的にねじれトルクの負荷を分散することができ、車体重量を増加させることなくバランスよく剛性，強度を確保することができる。
【００５３】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
すなわち、本発明の趣旨は、シャシフレーム１０のねじれ変形に伴って車幅方向に生じる引張力を利用してクラッチディスク５の摩擦力（ねじれトルクの伝達量の上限値）を増加させることで、ねじれトルクを吸収する点にある。したがって少なくとも、シャシフレーム１０のねじれ変形に対応する何らかのパラメータが所定値以上となった場合に締結されてねじれトルクを伝達するクラッチ装置３を備えたものであればよい。
【００５４】
また、上述の実施形態ではクラッチディスク５が、図５中に符号Ａで示されるトルク伝達特性を備えたものとして説明されているが、具体的に設定されるトルク伝達特性はこれに限定されない。
例えば、図５中に符号Ｂで示すように、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２のねじれ角θが所定角度θ0以上未満のときには、クラッチディスク５が半クラッチの状態で徐々に締結し、ねじれトルクの伝達量も徐々に増加する特性に設定してもよい。あるいは、符号Ｃで示すように、シャシフレーム１０に最低限、所定量T0のねじれトルクが伝達されうるように、クラッチディスク５の締結状態を調整しておくことも一案である。これらのようなトルク伝達特性は、前述の通り、クラッチディスク５表面の摩擦力を変更するだけでなく、スペーサ６やケース７の寸法等を変更することでも設定可能である。
【００５５】
また、上述の実施形態ではブラケット４が、上下方向に短く車両前後方向に長い形状となっているが、これは第一パイプクロス１や第二パイプクロス２とウェブ８ａとの間に生じる応力の大きさ等に応じて適宜変更可能である。なお、締結具による締結固定の代わりに溶接固定等の固着手法を用いてもよい。あるいは、ブラケット４を用いることなく、第一パイプクロス１，第二パイプクロス２の端部を直接サイドレール８に固着してもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２を連結するようにカラー１１が内挿されているが、これは適宜省略することができる。例えば、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａの外周端面とケース７の内周面とを正確に摺動自在に形成すれば、カラー１１を用いることなく上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、上述の実施形態では第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２が円筒状の部材として形成されているが、これらの部材が互いに軸Ｃ方向に滑動自在であり、かつ、ある程度の周方向への変位が許容される形状であればこれに限定されない。具体的な形状は、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２の内周面とカラー１１の外周面との関係、あるいは、第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａの外周端面とケース７の内周面との関係から適宜設定することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態ではクラッチディスク５が第一フランジ部１ａ及び第二フランジ部２ａのそれぞれに装着されたクロスメンバ９ｂを説明したが、クラッチディスク５は少なくともそれらの何れか一方に装着されていればよい。例えば、図７に示すように、第一フランジ部１ａの車幅方向外面のみにクラッチディスク５が設けられている場合、第二フランジ部２ａの車幅方向外面がケース７′の内面に接触した状態となる。シャシフレーム１０にねじれ変形が生じると、第一パイプクロス１及び第二パイプクロス２が互いに車幅方向外側へ移動し、その移動量に応じてクラッチディスク５が第一フランジ部１ａ及びケース７′の双方から押圧されるため、クラッチディスク５の摩擦力が強められることになる。したがって、上述の実施形態のものと同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上述の実施形態では本発明に係るクロスメンバがNo.2クロスメンバ９ｂとして適用されたものを例示したが、その他のクロスメンバ９として適用することも無論可能である。その場合、各クロスメンバ９が負担しうるねじれトルクの所定値T0を配設位置に応じた大きさに設定することが好ましい。なお、本発明に係るクロスメンバをNo.3クロスメンバ９ｃとして適用し、高負荷時にNo.2クロスメンバの負担を軽減するように構成することも一案である。上述の通り、No.2クロスメンバ９ｂはねじれトルクを負担する割合が大きいため、その高負荷時の負担をNo.3クロスメンバ９ｃで肩代わりする構成とすることで、シャシフレーム１０の全体的な剛性，強度バランスをさらに良好なものにすることができる。
【００５９】
なお、本発明に係るクロスメンバの適用対象であるシャシフレーム１０は、ダンプやバン型車等のトラック，タンクローリー，大型・中型バス，特殊車両，貨物車両等、さまざまな車両に適用することができる。特に、悪路や泥濘地での走破性能が要求される車両に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバが適用されたシャシフレームの全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバの全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバ用のブラケットの正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバにおけるクラッチ装置のトルク伝達特性を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両のクロスメンバが適用されたシャシフレームのねじれの挙動を説明するための模式図である。
【図７】本発明の変形例としての車両のクロスメンバの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  第一パイプクロス（第一部材）
１ａ  第一フランジ部
２  第二パイプクロス（第二部材）
２ａ  第二フランジ部
３  クラッチ装置
４  ブラケット
５  クラッチディスク
６  スペーサ
７  ケース（クランプ部材）
８  サイドレール
８ａ  ウェブ
８ｂ  フランジ
９  クロスメンバ
９ｂ  No.2クロスメンバ
１０  シャシフレーム
１１  カラー
【図１】
2009248747.tif 000003
【図２】
2009248747.tif 000004
【図３】
2009248747.tif 000005
【図４】
2009248747.tif 000006
【図５】
2009248747.tif 000007
【図６】
2009248747.tif 000008
【図７】
2009248747.tif 000009