(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延在し断面形状が溝型をなす左右一対のサイドレールと、夫々車幅方向に延在し中間部分を互に固着された上方メンバ及び下方メンバから構成され、同上方メンバ及び下方メンバの車幅方向両端部分に、上記サイドレールのウエブ部分に締結される正面視Ｖ字状の接手部が形成されたアリゲータ型クロスメンバとを有するものにおいて、上記クロスメンバの車幅方向中間部分が上記上方メンバ及び下方メンバにより限界された閉断面構造を備えると共に、上記上方メンバ及び下方メンバの上記接手部を構成する端部が、平面視において中間の空所を挟み配設された前方腕部と後方腕部とからなる二又状に夫々形成されたことを特徴とする車両の車台フレーム。
【請求項２】
上記上方メンバの車幅方向中間部分が上方に凸で全高が大きいハット型断面を有すると共に、上記下方メンバの車幅方向中間部分が下方に凸で全高が相対的に小さいハット型断面を有し、上方及び下方メンバの中間部分におけるフランジ部を当接させ固着することにより車幅方向に延在する多角形断面の閉断面空間が形成されることを特徴とする請求項１記載の車両の車台フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の続する技術分野】
本発明は、トラック等車両の車台フレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラックにおける車台フレームの構成の一例を、図１１ないし図１４について説明する。図１１は、車台フレーム１０の概略構造を示した斜視図であり、同車台フレーム１０は、車両前後方向に延在し断面形状が夫々溝型をなす左右一対のサイドレール１２と、夫々車幅方向に延在して配設され夫々の両端部を上記サイドレール１２にリベット、ボルト等の固着手段により締結された複数個のクロスメンバ１４とを備えた所謂梯子型のフレームである。
【０００３】
図示の車台フレーム１０では、前後端のクロスメンバ１４の間に、図１２ないし図１４に示した２個のアリゲータ型のクロスメンバ１４Ａ（添字Ａはアリゲータ型を表わす）と、夫々断面形状がコ字状をなす２個の溝型のクロスメンバ１４Ｃ（添字Ｃは溝型を表わす）とが車両前後方向に適宜の間隔を存して配設されている。前端のクロスメンバ１４と前方のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａとの間のサイドレール１２の外側にフロントサスペンションスプリング１６が設けられ、同フロントサスペンションスプリング１６は、その前後端を図示しない適宜の連結手段を介してサイドレール１２に枢支されている。また、２個の溝型クロスメンバ１４Ｃ間のサイドレール１２外側にリヤサスペンションスプリング１７が設けられ、同リヤサスペンションスプリング１７は、その前後端を図示しない適宜の連結手段を介してサイドレール１２に枢支されている。
【０００４】
図１２の正面図に示されているように、従来のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａは、夫々厚さ数ｍｍ例えば４ｍｍの鋼板をプレス成形して作られた上方メンバ１８と下方メンバ２０とから構成されている。上方メンバ１８は、車幅方向両方の端部分１８ａと中間部分１８ｂとからなり、中間部分１８ｂは上方に凸のハット型断面を備え、端部分１８ａは中間部分１８ｂより車幅方向外方に拡開した平面形状を有しその外方端は下方に屈曲されて取付フランジ１８ａｆを形成している。一方、下方メンバ２０は、車幅方向両方の端部分２０ａと中間部分２０ｂとからなり、中間部分２０ｂは下方に凸のハット型断面を備え、端部分２０ａは中間部分２０ｂより車幅方向外方に拡開した平面形状を有しその外方端は下方に屈曲されて取付フランジ２０ａｆを形成している。
【０００５】
図示のように、上方メンバ１８と下方メンバ２０とは、夫々の中間部分１８ｂ及び２０ｂのフランジ部１８ｂｆ及び２０ｂｆを重ね合わせ当接したのち複数のリベット２２その他適宜の固着手段により一体的に結合されて断面形状が多角形（図示の場合は矩形）の閉断面空間２４が形成されている。また、上方及び下方メンバ１８及び２０の両端部分１８ａ及び２０ａによって、正面視がＶ字状をなす外方に拡開した接手部２６が形成され、同接手部２６の外方端の取付フランジ１８ａｆ及び２０ａｆは、リベット等の固着手段により上記サイドレール１２のウエブ１２ｗに固着される。なお、図１２ないし図１４は、図面の混雑を避けるため、便宜的に板厚を省略して単一の線で示されている。
【０００６】
上記のようなアリゲータ型クロスメンバ１４Ａを備えた車台フレーム１０の重量軽減を図るためには、車両前後方向の寸度が著しく大きい左右のサイドレール１２の板厚を低減すること、例えば板厚を６ｍｍから５．５ｍｍに低減することが効果的であるが、サイドレール１２の板厚を低減するだけで、上記アリゲータ型クロスメンバ１４Ａ及び溝型クロスメンバ１４Ｃを従来通りの形状寸度とすると、車台フレーム１０全体としての上下方向曲げ強度、横方向曲げ強度及び捩り強度・剛性が低下し、耐久性及び信頼性が損なわれる不具合がある。
【０００７】
従って、上記サイドレール１２の板厚を低減しながら車台フレーム１０全体としての曲げ及び捩り強度・剛性を確保し、その耐久性及び信頼性を損なうことなく重量軽減を図るためには、上記車両前後方向中間のクロスメンバ１４Ａ及び１４Ｃの重量を増大させることなく従来と同等程度に抑制すると共に、車台フレーム全体としての曲げ及び捩り強度・剛性に寄与し得るように構造上格別の工夫を施す必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記車両前後方向中間のクロスメンバ１４Ａ及び１４Ｃのうち、前者のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの構造を改良することにより、同クロスメンバ１４Ａの重量を従来と同等に抑制すると共に、従来より薄肉のサイドレールを用いながら、車台フレーム全体としての強度・剛性を確保することができ、この結果、車台フレームの耐久性及び信頼性を損なうことなく、その軽量化を達成することを、主たる目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、車両前後方向に延在し断面形状が溝型をなす左右一対のサイドレールと、夫々車幅方向に延在し中間部分を互に固着された上方メンバ及び下方メンバから構成され、同上方メンバ及び下方メンバの車幅方向両端部分に、上記サイドレールのウエブ部分に締結される正面視Ｖ字状の接手部が形成されたアリゲータ型クロスメンバとを有するものにおいて、上記クロスメンバの車幅方向中間部分が上記上方メンバ及び下方メンバにより限界された閉断面構造を備えると共に、上記上方メンバ及び下方メンバの上記接手部を構成する端部が、平面視において中間の空所を挟み配設された前方腕部と後方腕部とからなる二又状に夫々形成されたことを特徴とする車両の車台フレームを提案するものである。
本発明においては、上記上方メンバの車幅方向中間部分が上方に凸で全高が大きいハット型断面を有すると共に、上記下方メンバの車幅方向中間部分が下方に凸で全高が相対的に小さいハット型断面を有し、上方及び下方メンバの中間部分におけるフランジ部を当接させ固着することにより車幅方向に延在する多角形断面の閉断面空間が形成されることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を添付図面について具体的に説明する。なお、図１１ないし図１４を参照して説明した従来の車台フレームと実質的に同一又は対応する部材及び部分には同一の符号を用いる。
本発明は、その一例を図１１に概念的に示した車台フレーム１０に設けられている従来のアリゲータ型クロスメンバに代え、図１ないし図１０に示した新規な構造のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａを用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明におけるアリゲータ型クロスメンバ１４Ａは、上方メンバ１８と下方メンバ２０とからなり、上方メンバ１８の車幅方向中間部分１８ｂは、高さｈ１が大きい上方に凸のハット型断面を有し、下方メンバ２０の車幅方向中間部分２０ｂは、高さｈ２が相対的に小さい下方に凸のハット型断面を有する。上方メンバ１８の中間部分１８ｂの車両前後方向両側縁に形成されたフランジ部１８ｂｆと、下方メンバ２０の中間部分２０ｂの車両前後方向両側縁に形成されたフランジ部２０ｂｆとを重ね合わせて当接させ複数のリベット２２等の固着手段により一体的に結合することによって、車幅方向中間部分に多角形（図示の場合は矩形）断面の閉断面空間が形成される。
【００１２】
また、上方メンバ１８の車幅方向両端部１８ａと下方メンバ２０の車幅方向両端部２０ａとによって、図２に良く示されているように、正面視において車幅方向外方に拡開したＶ字状の接手部２６が形成される。さらに、上記接手部２６の上方部材を形成する上方メンバ１８の両端部１８ａは、図１及び図３に示されているように、平面視において略Ｕ字状をなす空所２８を挟んでその前後に延びた前方腕部３０ａと後方腕部３０ｂとからなる二又状に夫々形成されている。上記前方腕部３０ａ及び後方腕部３０ｂの車幅方向外方端には、夫々下方に屈曲した取付フランジ１８ａｆが一体的に形成され、同取付フランジ１８ａｆはサイドレール１２のウエブ１２ｗにリベット等適宜の固着手段により締結される。
【００１３】
なお、図４に示されているように、上方メンバ１８の前方腕部３０ａ及び後方腕部３０ｂの車両前後方向における最大寸度Ｌ１は、図１３に示されている従来の上方及び下方メンバ１８及び２０の車幅方向両端部１８ａ及び２０ａの車両前後方向の最大寸度Ｌ０と較べて十分大きく形成されている。また、図示の実施形態では、上記取付フランジ１８ａｆが上記前方腕部３０ａ及び後方腕部３０ｂの車幅方向外方端の寸度より前方及び後方に延長して形成されているが、前方腕部３０ａ及び後方腕部３０ｂの車幅方向外方端と実質的に同一寸度としても良い。
【００１４】
また、上記接手部２６の下方部材を形成する下方メンバ２０の両端部２０ａは、図３及び図４に良く示されているように、平面視で車幅方向外方に開いた略Ｕ字状をなす空所３２を挟んでその前後に配設された前方腕部３４ａ及び後方腕部３４ｂとからなる二又状に夫々形成されている。上記前方腕部３４ａ及び後方腕部３４ｂの車幅方向外方端には、夫々下方に屈曲した取付フランジ２０ａｆが一体的に形成され、同取付フランジ２０ａｆはサイドレール１２のウエブ１２ｗにリベット等適宜の固着手段により締結される。図４の側面図に示されているように、図示の実施形態では、前方及び後方腕３４ａ及び３４ｂの車両前後方向の最大の寸度Ｌ２は、上記上方メンバ１８の両端部１８ａにおける同様の最大寸度Ｌ１と略同等である。なお、図３は、図面の過度の混雑を回避するため板厚を無視して示され、また図４は便宜的に上方メンバ１８と下方メンバ２０とを上下に分離して示しており、実際には、図中一点鎖線で示されているように、上方メンバ１８のフランジ部１８ｂｆと下方メンバ２０のフランジ部２０ｂｆとは重ね合わせて当接される。
【００１５】
上記のように、アリゲータ型クロスメンバ１４Ａの車幅方向両端部をサイドレール１２のウエブ１２ｗに締結する正面視Ｖ字状をなす接手部２６を形成する上方メンバ１８及び下方メンバ２０の両端部１８ａ及び２０ａの平面形状を、中間の空所２８及び３２を挟んでその前後に配設された前方腕部３０ａ、後方腕部３０ｂ及び前方腕部３４ａ、後方腕部３４ｂからなる二又状に形成することにより、従来のアリゲータ型クロスメンバと同一の重量であっても、重量軽減の目的で板厚を薄くしたサイドレール１２（例えば、従来の板厚６ｍｍを５．５ｍｍに減少）と組み合わせた場合、車台フレーム１０全体としての曲げ及び捩り強度・剛性を実質的に同等以上に維持することができ、車両前後方向の寸度が著しく大きいサイドレール１２の板厚を低減することによって、車台フレーム１０の耐久性及び信頼性を損なうことなく、重量軽減を効果的に達成することができる。
【００１６】
図８ないし図１０は、図１１に示した車台フレーム１０において、サイドレール１２の板厚さ５．５ｍｍとし、図１２ないし図１４に示した通常構造のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａを備えたものと、図１ないし図７に示した構造を有しかつ上記従来のアリゲータ型クロスメンバと実質的に同一重量を有するアリゲータ型クロスメンバ１４Ａを備えた本発明に係る車台フレーム１０について、捩り負荷時におけるクロスメンバ１４Ａの変位比及び応力比、上下方向の曲げ負荷時におけるクロスメンバ１４Ａの変位比及び応力比、及び横方向の曲げ負荷時におけるクロスメンバ１４Ａの変位比及び応力比を示したグラフである。各図において、白抜きの棒グラフで表わした変位比及び応力比は、本発明に係る車台フレームのアリゲータ型クロスメンバの各負荷時の変位量及び応力を、上記従来の車台フレームにおけるアリゲータ型クロスメンバの変位量及び応力で除した値を示す。
【００１７】
本発明に係る車台フレーム１０では、捩り負荷時におけるアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの変位比及び応力比が何れも従来のアリゲータ型クロスメンバを表わす基準値１．０より小さく、また上下曲げ負荷時の変位比は１．０で従来のアリゲータ型クロスメンバと変らないが、応力比は小さく、更に横曲げ負荷時の変位比及び応力比は何れも基準値１．０より小さい。従って、本発明に係る車台フレーム１０によれば、従来の同種車台フレームと較べ、同等以上の耐久性及び信頼性を確保しながら、サイドレール１２の板厚を薄くし、重量を軽減し得る利点がある。
【００１８】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る車両の車台フレームは、車両前後方向に延在し断面形状が溝型をなす左右一対のサイドレールと、夫々車幅方向に延在し中間部分を互に固着された上方メンバ及び下方メンバから構成され、同上方メンバ及び下方メンバの車幅方向両端部分に、上記サイドレールのウエブ部分に締結される正面視Ｖ字状の接手部が形成されたアリゲータ型クロスメンバとを有するものにおいて、上記クロスメンバの車幅方向中間部分が上記上方メンバ及び下方メンバにより限界された閉断面構造を備えると共に、上記上方メンバ及び下方メンバの上記接手部を構成する端部が、平面視において中間の空所を挟み配設された前方腕部と後方腕部とからなる二又状に夫々形成されたことを特徴とし、上記アリゲータ型クロスメンバの構造、特にサイドレールに固着される車幅方向両端部分を二又に形成する構造によって、車台フレームの耐久性及び信頼性を損なうことなくサイドレールの板厚を低減することができ、結局車台フレームの重量を効果的に低減し得る利点がある。
【００１９】
また、本発明において、上記上方メンバの車幅方向中間部分が上方に凸で全高が大きいハット型断面を有すると共に、上記下方メンバの車幅方向中間部分が下方に凸で全高が相対的に小さいハット型断面を有し、上方及び下方メンバの中間部分におけるフランジ部を当接させ固着することにより車幅方向に延在する多角形断面の閉断面空間が形成される構成とすることによって、アリゲータ型クロスメンバの車幅方向中間部分の強度・剛性を確保することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】図１に示したアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの正面図である。
【図３】図２に示したアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの平面図である。
【図４】図２に示したアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの上方メンバ１８と下方メンバ２０とを分離して示した拡大側面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿い矢印方向に視た断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿い矢印方向に視た断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿い矢印方向に視た断面図である。
【図８】本発明に係る車台フレームにおけるアリゲータ型クロスメンバの捩り負荷時の変位量及び発生応力を従来の車台フレームにおけるアリゲータ型クロスメンバの捩り負荷時の変位量及び発生応力に対する比率で示したグラフである。
【図９】上下曲げ負荷時における本発明に係るアリゲータ型クロスメンバの変位量及び発生応力を従来の車台フレームにおけるアリゲータ型クロスメンバの変位量及び発生応力に対する比率で示したグラフである。
【図１０】横曲げ負荷時における図９同様の変位比及び応力比を示したグラフである。
【図１１】従来の車台フレームの一例を示した概略斜視図である。
【図１２】図１１に示した車台フレームに使用されている従来のアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの概略正面図である。
【図１３】図１２に示したアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの概略平面図である。
【図１４】図１２に示したアリゲータ型クロスメンバ１４Ａの概略側面図である。
【符号の説明】
１０…車台フレーム、１２…サイドレール、１４…クロスメンバ、１４Ａ…アリゲータ型クロスメンバ、１４Ｃ…溝型クロスメンバ、１８…上方メンバ、１８ａ…上方メンバの車幅方向両端部分、１８ｂ…上方メンバの中間部分、２０…下方メンバ、２０ａ…下方メンバの車幅方向両端部分、２０ｂ…下方メンバの中間部分、２４…閉断面空間、２６…接手部、２８及び３２…空所、３０ａ及び３４ａ…前方腕部、３０ｂ及び３４ｂ…後方腕部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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