(57)【要約】  トラックトレーラフレームの構造継手であって、前記構造継手は恒久的に取付けられた接続板を有する第１のフレーム部材を含み、前記接続板は溝及び隆起である複数の突起及び窪みを備えた起伏接続面を有している。第２のフレーム部材は前記接続板の接続面の突起及び窪みと相補的な複数の突起及び窪みを備えた起伏接続面を有している。第２のフレーム部材は、該第２のフレーム部材を前記接続板に締め付ける複数の取り外し可能な締結機構とともに、前記接続板に接触して前記第１のフレーム部材に取付けられており、そこで、前記起伏接続面は線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互結合している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフレーム部材用の構造継手であって、
第１の起伏接続面を有する第１のフレーム部材と、
前記第１のフレーム部材の前記起伏接続面と相互係合するように相補的に成形された第２の起伏接続面を有する第２のフレーム部材と、
前記第２のフレーム部材を前記接続板に締結するための複数の締結機構とを有し、前記相互係合された起伏接続面が、線形およびねじれ剪断力に耐える構造継手。
【請求項２】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、複数の突起と窪みを有する、請求項１に記載の構造継手。
【請求項３】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、少なくとも１つの隆起と１つの溝を有し、各起伏接続面上の少なくとも１つの隆起が、他方の起伏接続面上の少なくとも１つの溝と位置が合う、請求項１に記載の構造継手。
【請求項４】
第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面がそれぞれ、更に、前記少なくとも１つの隆起と溝に対して傾斜した少なくとも第２の隆起と溝を有する、請求項３に記載の構造継手。
【請求項５】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、長手方向を有し、前記長手方向に対して斜めに向けられた複数の隆起と溝を有する、請求項１に記載の構造継手。
【請求項６】
前記接続板のうちの１つの前記起伏接続面と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面が、異なる硬さ値を有する異なる材料で形成される、請求項１に記載の構造継手。
【請求項７】
前記第１の起伏接続面が、前記第１のフレーム部材に取り付けられた板上に形成される、請求項１に記載の構造継手。
【請求項８】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、同心円状に配列された溝と隆起を有する、請求項１に記載の構造継手。
【請求項９】
車両のフレーム部材用の構造継手であって、
第１のフレーム部材に取り付け可能な接続板であって、起伏接続面を有する接続板と、
前記接続板の前記起伏接続面と係合するように前記接続板の前記起伏接続面に相補的な起伏接続面を有する第２のフレーム部材と、
前記第２のフレーム部材を前記接続板に取り外し可能に締結するための複数の取り外し可能な締結機構とを含み、前記起伏接続面が、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する構造継手。
【請求項１０】
前記接続板と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、複数の隆起と溝を有する、請求項９に記載の構造継手。
【請求項１１】
前記接続板と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面が、更に、前記複数の隆起と溝に対して斜めに向けられた第２の複数の隆起と溝を有する、請求項１０に記載の構造継手。
【請求項１２】
前記複数の隆起と溝が、前記継手が取り付けられる車両フレームの長手方向に向けられている、請求項１０に記載の構造継手。
【請求項１３】
前記接続板のうちの１つの前記起伏接続面と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面が、異なる硬さ値を有する異なる材料で形成される、請求項９に記載の構造継手。
【請求項１４】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、複数の突起と窪みを有する、請求項９に記載の構造継手。
【請求項１５】
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材の前記起伏接続面がそれぞれ、同心円状に配列された溝と隆起を有する、請求項９に記載の構造継手。
【請求項１６】
構造継手を有するトラック・フレーム用の前端組立体であって、
トラック・フレームのフレーム・レールに取り付け可能な接続板であって、複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有する接続板と、
前記接続板によって前記フレーム・レールに取り付け可能なフレーム部材であって、前記接続板の前記接続面の前記複数の突起と窪みに対して相補的な複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有するフレーム部材と、
前記フレーム部材を前記接続板に締結する複数の取り外し可能な締結機構とを有し、前記起伏接続面が、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する前端組立体。
【請求項１７】
前記フレーム部材に取り付けられたエンジン支持部材を有し、前記エンジン支持部材が、更に、複数の突起と窪みで起伏が付けられた表面を有する接続フランジを有し、前記フレーム部材が、複数の相補的に配列された突起と窪みで起伏が付けられた脚を有し、前記フランジと前記脚が、前記フランジと前記脚の前記起伏面が線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合した状態で締結される、請求項１６に記載の前端組立体
【請求項１８】
前記トラック・フレームの前記第２のフレーム・レールに取り付け可能な第２の接続板であって、複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有する第２の接続板と、
前記第２の接続板によって前記第２のフレーム・レールに取り付け可能な第２のフレーム部材であって、前記第１のフレーム部材と実質的に平行であり、前記接続板の前記接続面の前記複数の突起と窪みに対して相補的な複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有する第２のフレーム部材と、
前記フレーム部材を前記接続板に締結する複数の取り外し可能な締結機構とを更に有し、前記起伏接続面が、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する、請求項１６に記載の前端組立体。
【請求項１９】
前記第１のフレーム部材と第２のフレーム部材に取り付けられたエンジン支持部材を更に有し、前記エンジン支持部材が、複数の突起と窪みで起伏が付けられた面がそれぞれ形成された対向接続フランジを有し、前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材がそれぞれ、複数の相補的に配列された突起と窪みで起伏が付けられた支持脚を有し、前記対向接続フランジと前記支持脚が、前記第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の間の空間にかかる前記エンジン支持部材により締結され、前記それぞれ締結されたフランジと脚の前記起伏面が、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する、請求項１８に記載の前端組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用トラック・フレームなどの車両フレームに関し、より詳細には、フレーム部材用の継手およびそのような継手を含むモジュール式フレーム組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な大型トラック・フレームは、クロスメンバによって接合されてほぼ長方形構造を形成する２本の細長いフレーム・レールを有する。バンパ、エンジンとトランスミッション、前車軸、後車軸およびサスペンションを含む他の構成要素が、フレームに取り付けられるか又はフレームによって支持される。
【０００３】
商用車両フレームにかかる荷重または修理要求に対応するようにそれぞれ設計された種々の構造セグメントまたはユニットを含む商用車両フレームを設計し作成すると有利である。モジュール式フレーム・ユニットの使用を含むそのような手法は、組み立てと保守の改善を可能にし、モジュール式フレーム・ユニットは、どこか他の場所で組み立てられ、ユニットとして組み立てラインに運ぶことができる。更に、セグメント手法は、重量を減らすフレームの再設計を可能にし、これにより、車両の燃費を改善することができる。さらに、種々の材料および材料特性（例えば、剛性、重量）のフレーム・セグメントを選択することができ、セグメントは、質量、強度および耐久性の適切な組み合わせを実現するようにフレームの長さに沿って配置される。
【０００４】
フレーム内の各フレーム・セグメント、ユニットまたはモジュールは、別のセグメント、ユニットまたはモジュールと少なくとも１つの構造接続（structural interface）または継手を必要とする。接続が首尾よく機能するためには、継手の完全性と耐久性が構造的に確実でなければならない。
【０００５】
生産効率とアフターマーケット保守性のために、接続継手の組み立てと分解が容易だと有利である。
【０００６】
一般的に、商用車両フレームにおける構造継手接続は、リベット、溶接、またはボルトとナットで組み立てられる。リベットと溶接は、一般に、「恒久的」構造継手と考えられ、そのような継手の分解には、かなりの労力を必要とし、通常は継手および／または締結機構システムのある程度の破壊を伴う。きわめて高い荷重状態での構造接続継手において、業界ではリベットが極めて好まれる。一方、フレーム部材または締結機構を傷付けずに取り外すことができるボルトとナットは、恒久的とは考えられず、これは、保守と修理およびトラック・フレームをある目的から別の目的に変換するのに有利である。しかしながら、ボルトとナットは、通常、リベットほど確実とは考えられない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両フレームの部材をきわめて確実な方法で接合しまた継手を容易に分解することができるシステムを提供する。本発明の特徴は、フレーム構成要素の嵌合面上に形成または提供された接続システムである。接続システムは、相互係合して部品の嵌合面における線形および回転剪断力に耐えるように成形された嵌合面を有する。
【０００８】
本発明の一実施形態による車両内のフレーム部材の取り外し可能な構造継手は、第１の起伏接続面（contoured interface surface）を有する第１のフレーム部材と、第１のフレーム部材の起伏接続面と相補的な第２の起伏接続面を有する第２のフレーム部材と、第２のフレーム部材を接続板に取り外し可能に締結するための複数の取り外し可能な締結機構とを含み、起伏接続面は、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する。
【０００９】
本発明によれば、第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面がそれぞれ、複数の突起と窪みを有する。突起と窪みは、表面のバンプとディップまたは隆起と溝として形成されてもよく、他の相補的係合形状として形成されてもよい。
【００１０】
一実施形態によれば、第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面はそれぞれ、少なくとも１つの隆起と１つの溝を有し、各起伏接続面上の少なくとも１つの隆起が、別の起伏接続面上の少なくとも１つの溝と位置が合う。より好ましくは、起伏接続面はそれぞれ、複数の平行な隆起と溝を有する。
【００１１】
第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面はそれぞれ、長手方向を有し、長手方向に対して斜めに向けられた少なくとも１対、好ましくは複数の隆起と溝を有してもよい。
【００１２】
第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面はそれぞれ、少なくとも１つの長手方向に向けられた隆起と溝と、少なくとも１つの斜めに向けられた隆起と溝を有する。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、接続板の起伏接続面と第２のフレーム部材の起伏接続面は、異なる硬さ値を有する異なる材料で形成される。
【００１４】
本発明の更に別の態様によれば、１つの起伏接続面は、フレーム部材に恒久的に取り付けられた板上に形成される。
【００１５】
別の実施形態によれば、第１のフレーム部材と第２のフレーム部材の起伏接続面はそれぞれ、同心円状に配列された溝と隆起と、複数の直線的に配置された溝と隆起を有する。
【００１６】
本発明によれば、取り外し可能な構造継手を有するトラック・フレームは、第１のフレーム部材と、第１のフレーム部材に取り付けられ、複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有する接続板と、第１のフレーム部材に取り付けられ、接続板の接続面の複数の突起と窪みに相補的な複数の突起と窪みで起伏が付けられた接続面を有する第２のフレーム部材と、第２のフレーム部材を接続板に取り外し可能に締結するための複数の取り外し可能な締結機構とを有し、起伏接続面は、線形およびねじれ剪断力に耐えるように相互係合する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、添付図面と関連して以下の詳細な説明を参照することによりよりよく理解される。
【００１８】
【図１】先行技術による大型トラック・フレームの斜視図である。
【図２】本発明による接合構造によりフレームに取り付けられた前端モジュールを示す斜視断面図である。
【図３】エンジン支持体を前端構造物に接続する、図２に示された接合構造の分解図である。
【図４】前端モジュールをフレーム・レールに接続板によって接続する、本発明による第２の接合構造の分解図である。
【図５】図３に示された接合構造の反対側からの分解図である。
【図６】本発明の別の実施形態による接合構造接続板の正面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態による接合構造接続板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、大型トラックの従来のフレーム１が斜視図で示されている。フレーム１は、剛性の荷重支持構造を構成するために、クロスメンバ４（３つのクロスメンバが示されている）とエンドクロスメンバ６によって接合された２つのフレーム・レール２，３で構成される。フレーム・レール２，３は、一般に薄鋼板から形成された細長いＵ字型部材である。図１に示されたフレーム１は、前端部７を有し、フレーム・レールは、車両エンジンを収容するために、広がってその間の空間を拡大するように曲げられる。
【００２０】
フレーム１は、フレームに直接または間接に取り付けられたいくつか構成要素を支持するものである。エンジン架台組立体（図１に示されていない）が、前端７に取り付けられ、フレーム・レール２，３の間に亘る。フレーム・レールの前端に前バンパ組立体が取り付けられてもよい。更に、フレーム・レールの前端は、ラジエータ取り付け組立体を支持してもよい。また、フレームは、トラクタ型トラックでは、車両車軸とサスペンション、運転台および第５の車輪を支持する。
【００２１】
フレーム自体を、トラックの所期の最終用途の必要に応じて選択し、組み立てラインまたは場所まで容易に運んでフレームに取り付けることができる構成モジュールに再設計することが好都合である。例えば、長距離トラック・フレームは、コンクリート・トラックやダンプ・トラックと異なるフレーム要求を有し、フレームが構成要素またはモジュールに分解される場合は、特定のフレーム構成要素が、すべてまたはいくつかのトラックに共通でよく、これにより、モジュール式フレーム・システムを開発することが可能になる。
【００２２】
さらに、交換または修理を必要とすることがある構成要素の場合は、そのような構成要素をフレームに接合するために確実でしかも取外し可能な接合システムを有すると好都合である。例えば、前バンパは、衝突後に交換を必要とする場合がある。
【００２３】
図２は、図１のフレーム・レール２，３と類似の細長いＵ字型チャネルとして形成されたフレーム・レール１２，１３を有するフレームを斜視断面図で示す。フレーム・レール１２，１３は、車両フレームの長手方向に平行に配置される。本発明によれば、フレーム・アーム２２，２４およびエンジンを支持するエンジン支持部材２６で構成された前端組立体２０は、フレーム・レール１２，１３の前端でフレームに取り付けられる。
【００２４】
本発明は、フレーム構成要素のための確実な継手を提供し、この継手は、修理または交換のために必要に応じて取外し可能である。前端組立体２０は、フレーム・アーム２２，２４およびエンジン支持部材２６を有する。エンジン支持部材２６は、図３により詳細に示された接合組立体３０によってフレーム・アーム２２，２４に取り付けられ、フレーム・アーム間に横方向にまたがる。フレーム・アーム２２，２４は、図４と図５により詳細に示された接合組立体３２によってフレーム部材１２，１３に接続される。
【００２５】
フレーム・アーム２２，２４は、フレーム部材１２，１３の前方に延在するように構成される。フレーム・アーム２２，２４はそれぞれ、対応するそれぞれのフレーム部材１２，１３に繋がる接続部分４０，４１と、接続部分４０，４１から前方に延在する長手方向延在体４２，４３と、エンジン支持部材２６に繋がる垂下し横方向に斜めになった脚４４，４５とを有する。
【００２６】
エンジン支持部材２６は、エンジンを支持する架台５０を有する。フランジ５２，５４が、架台５０の両側から横斜め上方に延在する。フランジ５２，５４は、フレーム・アーム２２，２４の脚４４，４５と繋がる。
【００２７】
図３に移ると、エンジン支持部材２６をフレーム・アーム２２に接続する継手３０の分解図が示される。エンジン支持部材２６の反対側フランジ５４をフレーム・アーム２４に接続する継手が、前述の継手の鏡像であることが理解されよう。継手３０は、フレーム・アーム２２から垂下する脚４４上に設けられた第１の起伏接続面（contoured interface surface）３４を有する。エンジン支持部２６のフランジ５２上に第２の起伏接続面５６が提供される。
【００２８】
本発明によれば、起伏接続面３４，５６にはそれぞれ、起伏接続面の組み立ての際に嵌合し相互係合して継手３０を構成するように配列された複数の突起と窪みが形成される。図３に示された継手３０では、起伏接続面３４，５６は、複数の平行な溝と隆起として実施される。起伏接続面は相補的であり、すなわち、第１の接続面３４が突起を有する場合は、第２の接続面５６は窪みを有し、その逆の場合もある。嵌合する際、突起接続面と窪み接続面の相互係合は、嵌合面における線形剪断力とねじれ剪断力の両方に対する抵抗を提供する。相互係合面は、相対線形摺動と相対回転摺動に耐える。本発明の別の態様によれば、継手を構成する起伏接続面はそれぞれ、嵌合面と係合するときに一方の面のある程度の変形を可能にする異なる硬さ値を有する異なる材料で形成されてもよい。
【００２９】
示された例では、突起と窪みは、フレームの横断方向と位置合わせされた隆起と溝として形成される。この機構は、長手方向のずれに対する抵抗を提供するので有利である（エンジン支持部２６の前／後方向の変位に耐える）。この機構は、さらに、車両のコーナリングまたは右左折の動きで生じる場合があるフレーム・アーム２２の脚４４に対してフランジ５２を回転させようとする力に対する抵抗を改善する（エンジン支持部２６の相対的旋回とそれに伴うフレーム・レールの平行化（paralleling）に耐える）。フレームの平行化に対する抵抗は、車両の耐回転性を有利に改善する。
【００３０】
嵌合フランジ５２と脚４４は、フランジと脚に設けられた位置が合った穴を貫通する複数のボルト４６とナット４８によって固定される。
【００３１】
次に図４に移ると、アーム２２とフレーム・レール１２間の継手３２の分解図が示される。継手３２は、フレーム・レール１２上に提供された第１の起伏接続面６０と、フレーム・アーム２２の接続部分４０上に提供された第２の起伏接続面６２（図５に示された）とを有する。第１の起伏接続面６０と第２の起伏接続面６２には、図３の起伏接続３４，５６と類似の突起と窪みが形成される。示された実施形態の起伏接続面６０は、長手方向に延在して、面６０の上部分、中央部分および下部分に組で配列された溝と隆起と、上の溝と隆起および中央の溝と隆起の間、中央の溝と隆起および下の溝と隆起の間に組で斜め向きに配列された溝と隆起とを有する。突起と窪みのこの組み合わせは、長手方向と垂直方向の線形のずれを防ぐのに役立ち、また接続面の相対回転に対する抵抗を提供する。図５を参照すると、アーム２２上の起伏接続面６２が、フレーム部材１２上に提供された起伏接続面６０の隆起を受け入れる溝と溝を受け入れる隆起とを有する相補的な方法で形成されることが分かる。この機構は、また、組み立て中の継手部材の位置合わせと嵌合を容易にする。
【００３２】
第１のフレーム部材１２が、比較的薄い金属板で作成され、その上に窪みと突起を形成するのが難しい場合があるので、起伏接続面６０は、第１のフレーム部材１２に取り付けられた接続板６４上に形成される。接続板６４は、図示されたようにリベット７０によってフレーム部材１２に取り付けられてもよい。あるいは、接続板６４は、ボルトとナット、溶接、接着剤、または別の適切な恒久または半恒久的固定システムによって取り付けられてもよい。図示されたリベットの場合、接続板６４には複数の穴７２が設けられ、第１のフレーム部材１２には第１の複数の７２と位置が合った第２の複数の７４が設けられる。後述するように、継手部材を組み立てるためにフレーム部材１２と接続板６４に追加の穴が設けられる。
【００３３】
示された実施形態のフレーム部材２２は、鋳造部材として形成されているが、代替として、第２のフレーム部材２２上に第２の起伏接続面６２を直接形成することができる鍛造部材でもよい。しかしながら、嵌合フレーム部材もまた比較的薄い部材の場合は、第２の接続板が提供されてもよい。
【００３４】
図５に示された接続部分４０の接続面６２は、フレームの長手方向に向けられ離間された組になった溝と隆起と、接続板６４の接続面６０の溝と隆起に相補的な複数の傾斜した隆起と溝とを有する。
【００３５】
継手３２が組み立てられるとき、接続板６４は、前述のように、例えばリベット７０によってフレーム部材１２に固定される。第２のフレーム部材２２は、第２の起伏接続面６２が第１の起伏接続面６０と嵌合接触して面が相互係合した状態で配置される。複数の締結機構（例えば、ボルト８０）が、対応するそれぞれの第２のフレーム部材２２、接続板６４および第１のフレーム部材１２の位置合わせされた穴に位置決めされ、対応するそれぞれの複数のナット８２で固定される。
【００３６】
図４を参照すると、前端組立体２０をフレーム・レール１２，１３に取り付けるには、フレーム・レール１２，１３の端部における長手方向からの広がり角（diverging angle）φと、これと対応してフレーム部材２２，２４における収束角βとを提供すると好都合である。これにより、前端組立体２０がフレーム・レール１２，１３に近づき、完全に位置が合ったときだけ完全に接触した状態で継手構成要素の位置決めが可能になる。
【００３７】
起伏接続面の実施形態は、図３、図４および図５と関連して図示され説明された。溝と隆起の場合、継手に剪断力が作用すると予想される方向に対して垂直または少なくとも斜めの向きが有効と考えられる。突起と窪みの他の形態を使用してもよい。図６は、便宜上接続板６４ａ上に示された代替の起伏接続面６０ａを示す。この実施形態によれば、複数の同心円状の溝と隆起８４（円形又は非円形（図示された））が、面６０ａに形成される。同心円状の溝と隆起は、単一の組でもよく、複数の組で配列されてもよい。
【００３８】
起伏接続面６０ｂの別の実施形態は、図７に接続板６４ｂ上に示され、図４の接続面６０に示されたものと類似の溝と隆起が一体化されている。この実施形態では、接続面６０ｂ上に複数のバンプと空洞８８が形成されている。
【００３９】
本発明による構造継手は、エンジン支持体が前端フレーム組立体に取り付けられ、前端組立体が従来のフレーム・レール１２に取り付けられた文脈で説明された。しかしながら、本発明の継手は、当業者によって理解されるような他のフレーム部材または構成要素の結合に適用することができる。また、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく等価物の置き換えを行うことができることを理解されよう。
【図１】
2012501913.tif 000003
【図２】
2012501913.tif 000004
【図３】
2012501913.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2012501913.tif 000008
【図７】
2012501913.tif 000009
【国際調査報告】
2012501913.tif 000010