JPH02274671A - 車両の車台フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 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。

（用語） 本明細書において、クロスメンバの車巾方向両端部をが
セットに締結する複数個のリベット又はボルトによつて
サイドレールに関し、「等価重心」なる用語は、次の意
義を有するものである。即ち、添付図面第８図において
、任意個数ｎ（但しｎ≧２）のリベット又はボルトによ
つてサイドレールＲ，、Ｒ２・・・Ｒｏ・・・Ｒｎ−１
，Ｒｎの横弾性係数を夫々Ｇ１．Ｇ２・・・Ｇｉ・・・
Ｇ　　　、Ｇ、各リベット又はボルトの断面積を夫−Ｉ
ｎ 夫ａ１ｅ　Ｒ２・・・ａｉ・・・’ｎ−１”ｎ、各リベ
ット又はボルトの座標ベクトルをｒｌ　＋　ｒ２・・・
ｒｉ・・・ｒｎ−１”ｎとしたとき、等価重心Ｉの座標
ベクトルｒｇは次式によシ表わされる。即ち ｒｇ　正、Ｇｌ　ａｉ　ｒ　１／、否、ＧＨａ　ｉ（従
来の技術） 通常のトラックは、断面形状が溝型をなし車体前後方向
に延在する左右一対のサイドレールと、車巾方向に配置
され夫々の両端部を上記サイドレールに固着された複数
個のクロスメンバとからなる車台フレームを具えておシ
、同車台フレームに夫々サスペンション装置を介して前
車軸及び後車軸が取付けられ、またキャブ、エンジン、
荷台等が装架されている。

後車軸等特に大きな荷重が作用する部分のサイドレール
には、屡々その内側面に密着して車体前後方向に延在す
る溝型断面のインナステイフナが装入され、同インナス
テイフナはリベット又はボルトによってサイドレールに
固着される。また、上記クロスメンバには、断面形状が
溝型をなす部材及びＩＷをなす部材、並びにサイドレー
ルに結合される両端部分に７字状の拡開部を形成した所
謂アリゲータ型クロスメンバ等が適宜採用され、上記高
荷重部分に配置されるクロスメンバは夫々の両端部分を
上記ステイフナを介してサイドレールに対しリベット又
はゲル）Ｋよシ結合されている。

（発明が解決しようとする課題） トラック等の車両が、例えば積車状態で激しい凹凸を有
する悪路を高速度で走行する場合等極めて苛酷な条件下
で使用される場合、車台フレームに大きな捩り荷重が作
用し、クロスメンバの両端部分を上記インナスティフナ
に締結スるリベット又はボルトによつてサイドレールに
大きな剪断応力が発生する。

従来の車台フレームにおけるクロスメンバとインナステ
イフナとの結合部分の典型的な構成を第９図を参照して
説明すると、図中符号１０は総括的に車台フレームを示
し、同車台フレームは、車体前後方向に延在し断面形状
が溝型をなす左右−対のサイドレール１２と、車巾方向
に延在し断面形状が溝型をなすクロスメンバ１４とを具
えている。上記サイドレール１２の内部に断面形状が溝
型をなすインナステイフナ１６が、同サイドレールの内
側面に略密着するように装入されて車体前後方向に延在
し、上記クロスメンバ１４の上方フランジ及び下方７ラ
ンジ１４ｆの車巾方向の端部は、図示の場合り字状て配
置された各４個のリベット又はボルト１８によって上記
インナステイフナ１６の対応する上方７ランジ及び下方
フランジ１６ｆに固着され、上記４個のリベット又はボ
ルトによつてサイドレール１８のうち、車体前後方向に
配置された３個のりベット又はボルト１８は、サイドレ
ール１２の上方フランツ及び下方フランジ１２ｆに共線
めされている。

通常の車台フレーム１０では、上記リベット１８又は実
質的に同効のボルト群の等価重心Ｉから各リベット１８
（又はポル１）の中心線までの距離なｒｉで表わし、ｒ
　の最小値をｒ−、最大値１　　　　　　　　　　　　
　　　　　１　　　　　　　　　　　　　　　　　ｍｉ
ｎをｒｍａｘとしたとき、ｒｍｉｎ／’ｍａｘの値が略
０．３〜０．４５の範囲で、かつ多くの場合同一の直径
及び材質のリベット又はボルトが配置されている。図示
の場合、４個のリベット１８又はボルトがＬ字状に配置
され、等価重心ｇからの距離ｒｉのばらつきが大きく、
ｒｒｒｌｉｎ／ｒｍａｘは約０．３の低値であってｒｉ
の平均値も小さい。

一例として、厚さ６簡の鋼板で作られたクロスメンバ１
４と、厚さ８ｍの鋼板で作られたインナステイフナ１６
とを直径ＩＱｍＲの４個のリベット１８によって締結す
ると共に、上記インナステイフナ１６のクロスメンバ結
合部分以外の部分のフランジ１６ｆを厚さ８簡の鋼板で
作られたサイドレール１２の７ランジ１２ｆに直径１０
ｍｍの複数のリベット２０によって結合し、更に上記リ
ベット１８を図示のようにＬ字状に配置してｒｍｉｎ　
／ｒ　　　＝０．３となるように配置した車台フレーム
にａｘ ついて捩り試験を行なった結果が、第１０図に示されて
いる。上記捩シ試験は、車台フレームの左右サイドレー
ル１２の後方部分即ちリャサスペンショ７ンスプリング
の後方シャツクルピンブラケッ）ｍを固定してフロント
サスペンションスプリングの後方シャックルピンブラケ
ット取付部分に、左右同一の大きさで方向が反対（一方
は上向きで他方は下向き）の力を加え、車台フレームに
捩シ角４°の捩シ変位を繰υ返し生起させて、上記リベ
ット群の最大剪断応力δ（ｋｌ？／１１１１）、並びに
リベットの破損繰返し回数（図中Ｑ印）及びクロスメン
バの破損繰返し回数（図中ム印）を調べたものである。

同図中に点線で示した最大剪断応力を示す曲線Ｓから明
らかなように、ｒｍｉｎ／ｒｍａｘ＝０．３の第９図に
示した従前のリベット配置では、最大応力δが約１８に
９／ｌｌｌｌＩ２に達して可成大きく、特にリベットの
破損繰返し回数Ｎが著しく低く、前述したような極めて
苛酷な走行条件下での長時間稼働によって、早期にリベ
ット又はボルトが破断し、或いはリベット又はボルトに
隣接するクロスメンバ１４やインナステイフナ１６の板
材に亀裂等の欠陥が発生し易いことが確認された。

そして、上記リベット又はボルト群の破損又はこれらと
協働するクロスメンバ１４やインナスティフナ１６の板
材の破損を防止しようとする場合。

従来は強度上不安がある部分に必要に応じ幾重にも補強
板を追加して介装し、リベット又はボルトの使用個数も
増加する等の対策が慣用的に採用されているが、これで
は徒らに車両重量の増大を招き、有効積載量の減少、燃
費の悪化等の不利益を招く欠点があった。

本発明は、クロスメンバの両端部をインナステイフナを
介してリベット又はボルトによシサイドレールに結合す
るようにした車台フレームにおいて、上記リベット又は
ボルトに生起する剪断応力を低減することによシ車台フ
レームの耐久性及び信頼性を改善し、同時に重量軽減を
達成することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る車両の車台フレームは、上記目的を達成す
るために創案されたもので、断面形状が溝型をなし車体
的後方向に延在する左右一対のサイドレールと、同サイ
ドレールの内側に密着して装入され複数のリベット又は
ボルトによってサイドレールに固着された断面形状が溝
型をなすインナステイフナと、車巾方向に延在して配設
されその両端部を複数のリベット又はボルトによって上
記インナステイフナに固着されたクロスメン／Ｊとを具
えてなるものにおいて、同タロスメン／ぐを上記インナ
スティフナに締結するリベット又はボルト群の等価重心
から各リベット又はボルトの中心線までの距離をｒｉと
し、同ｒｉの最小値をｒｍｉｎ　。

最大値をｒｍａ　ｘとしたとき、０．５≦ｒｍｉｎ／ｒ
ｍａｘ≦１を満足するように上記リベット又はボルトが
配置されていることを特徴とするものである。

（作用） 本発明によれば、クロスメンバの両端部をインナステイ
フナを介してサイドレールに締結する複数のリベット又
はボルトを、上記のように等価重心からの距離差が少な
い配置とすることによりて、車台フレームの捩シに基づ
く荷重が各リベット又はボルトに従来の配置よ）均等化
されて担持されるので、相応して最大剪断応力が低減す
る。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図乃至第７図について具体的
に説明する。（なお、第９図を参照して説明した従来の
構成と、実質的に同−又は対応す椎 る部材及び部分には同一の符号を付し、重複説明は省略
する。）先づ、第１図及び第２図に示されている本発明
の第１実施例において、断面形状が溝型をなすクロスメ
ンバー４は、その上方フランジ及び下方フランジ１４ｆ
の両端部分を夫々４個のりペット１８（又は同効のボル
ト）によって溝型のインナステイフナ１６の対応する上
方フランジ及び下方フランジ１６ｆに夫々締結され、同
リベット１８のうち２個はサイドレール１２のフランジ
１２ｆを共線めしている。また、上記インナステイフナ
１６は、クロスメンバとの結合部分以外の部分ておいて
、その上方７ランジ及び下方フランジ１６ｆを複数個の
りペラ）２０（又は同効のボルト）によってサイドレー
ル１２の対応する上方７ランジ及び下方フランジ１２ｆ
に締結されている。

この実施例の場合、リベット１８群の等価重心Ｉから各
リベットの中心線までの距離ｒｉはすべて等しく、従っ
てｒｉの最小値ｒｍｉｎと最大値ｒｍａｘとの比、ｒｍ
ｉ　ｎ／’ｍａｘ　＝　”になるように各リベットが配
置されている。また、第９図の従来の構成と較べて、イ
ンナステイフナ１６の内側部分の車体前後方向即ち第１
図におけるＹ方向の寸度が可成大きく形成されてこの部
分に２個のリベット１８が配置され、この結果等価重心
Ｉから各リベット１８の中心線までの平均距離ｒｉｍ　
（この場合は等距離）が十分大きくなるように形成され
ている。そして上記リベット１８群のＹ方向における最
大離隔距離ｙ１は、上記等価重心１位置におけるクロス
メンバの上方及び下方フランジ１４ｆのＹ方向の巾ｙ。

の１／２に等しいか、それよシ大きく即ちｙ、”Ｌ　０
．５　ｙ。

に設定されている。なお図において車台フレーム１０の
車体前後方向の中心面即ち車両対称面ＹＯから上記等価
重心Ｊまでの距離がｔｇ／２で示されている。） 上記構成の車台フレーム１０につき、第９図に示した従
来の車台フレームと実質的に同一の条件で捩り試験を行
ない、リベット１８群の最大剪断応力、並びにクロスメ
ンバ１４及びインナステイフナ１６の耐久回数を調べた
ところ、前記第１０図の点線曲線Ｓで示されているよう
に、最大剪断応力δが約１２　ｋＦ！／ｍｎ　　に低減
し、またリベット１８及びクロスメンバ１４の破損繰返
し回数Ｎが従来のものより著しく増大し、従って苛酷な
走行条件下における安全性が著しく高く、耐久性及び信
頼性が効果的に改善され、同時に軽量化を達成し得るこ
とが確認された。また、上記構成において、リベット１
８の配置を変更し、ｒｍ　ｉ　ｎ／ｒｍａ　ｘ　＝０、
５から０．９まで順次変化させて同様の試験を行なった
ところ、最大剪断応力δとリベット１８及びクロスメン
バ１４の破損繰返し回数Ｎについて夫々第１０図中に示
すような結果が得られ、何れも上記従来の車台フレーム
より優れていることが認められた。

次に、第３図及び第４図に示した本発明の第２実施例に
おいては、２個の溝型断面の部材をウェブ部分において
背中合せに当接させリベット２２等により一体的に結合
して形成された丁型断面のクロスメンバ１４が用いられ
、同タロスメンバは、その上方フランジ及び下方フラン
ジ１４ｆの車巾方向両端部分を、第１実施例と全く同様
に車体前後方向即ちＹ方向に長く延びたインナステイフ
ナ１６の上方及び下方フランジ１６ｆに複数（図示の場
合は４個）のリベット１８（又は同効のボルト）によっ
て締結され、これらリベット１８のうち２本はサイドレ
ール１２の上方フランジ及び下方フランジ１２ｆを夫々
共締め固着している。更に、上記インナステイフナ１６
は、クロスメンバとの結合部以外の部分でも、その上方
フランジ及び下方フランツ１６ｆを複数個のリベット２
０（又は同効のボルト）によってサイドレール１２の対
応する上方フランク及び下方フランク１２ｆに締結され
ている。上記リベット１８群の等価重心ｇから各リベッ
トの中心緋までの距離ｒｉはすべて等しく、従ってｒｌ
の最小値ｒｍｉ　ｎと最大値ｒｍａｘとの比ｒｍｉｎ／
　ｒｍａｘは１であり、同リベット群のＹ方向における
最大離隔距離ｙ１は、第１実施例と全く同様に等価重心
ｇの位置におけるクロスメンバ１４の上方及び下方７ラ
ンジ１４ｆのＹ方向の巾ｙｏに対して、ｙ、≧ｏ、ｓｙ
ｏとなるように設定されている。

上記可成の車台フレーム１０と、同様の構成を有するが
リベット１８がｒｍｊ　ｎ　／ｒｍａ！　＝　０．３〜
０．４５の範囲に配置されている従来の車台フレームと
について、前述した要領で捩り試験を行ないリベット１
８群の最大剪断応力δと、リベット及びクロスメンバー
４の破損繰返し回数を調べたところ、第１０図に示した
最大剪断応力及び耐久回数Ｎに略近似した結果が得られ
、更に第４図におけるリベット１８の配置をｒｍＸｎ／
ｒｍａｘ＝０．５から０．９の範囲で変化させた場合も
略同様であった。

なお、上記第４図に示されている丁型断面のクロスメン
バー４に代え、第５図に示されているような上下の７ラ
ンジ１４ｆとウェブ１４ｗとを溶接により結合して形成
されたＩ聖断面のクロスメンバー４を用いた場合ても、
上記同様の効果が奏せられることが認められた。

更に、第６図及び第７図に示した本発明の第３実施例に
おいては、車巾方向の両端部を除く全長の大部分が夫々
ハツト型の断面形状を呈する上方部材１４ｕと下方部材
１４４とを、多数のリベット２４によって一体的に結合
し、両端部を除く略全長を閉断面構造とし、両端部分で
は上方部材１４ｕ及び下方部分１４ｔを７字状に拡開し
て夫夫の先端に取付フランジ１４ｕ′及び１４６′を形
成したアリデータ型クロスメンバぐ１４が用いられてい
る。同クロスメンバ１４は、上記取付フランツ１４ｕ′
及び１４ｔ′を、第１及び第２実施例と同様にインナス
テイフナ１６及びサイドレール１２の対応する上方７ラ
ンジ及び下方７ランジ１６ｆ及び１２ｆに複数（図示の
場合は４個）のりペット１８（又は同効のボルト）によ
り締結され、更にインナステイフナ１６はクロスメンノ
Ｎ取付部以外の部分をサイドレール１２のフランツ１２
ｆに複数個のリベット２０（又は同効のＩ）レト）によ
って固着されている。

上記取付フランツ１４ｕ′及び１４４′を締結するイン
ナステイフナ１６の上方フランジ及び下方フランツ１６
ｆは、従前のアリデータ型クロスメンバを具備した車台
フレームの場合よりも、前記各実施例と同様に車体前後
方向部ちＹ方向に拡大されている。上述した４個のリベ
ット１８の等価重心ｌから各リベットの中心線までの距
離ガの最小値’ｍｉｎと最大値ｒｍａｘとの比は、前記
各実施例と同様に０．５以上１以下の範囲に設定されて
いる（図示の場合はｒＩｎ、ｎ／ｒｍａｘ＝０．７８で
ある）。また、上記リベット１８群のＹ方向の離隔距離
ｙ１が、等価重心Ｉの位置におけるクロスメンバー４の
Ｙ方向の巾ｙ　に対して、ｙ１≧ｏ、ｓｙｏとなるよう
に配置されておシ、また各リベット１８の等価重心夕か
らの平均距離ｒｉｍは従前の構成よシ十分大きい。

上記構成の車台フレーム１０と、アリデータ型のクロス
メンバを具え同クロスメンバをインナステイフナに対し
締結するリベット群がｒｍ　ｉ　ｎ”ｒｍａ　ｘ＝０．
３〜０．４５の範囲に配置されている従来の車台フレー
ムとについて、前記同様の捩υ試験を行ないリベット群
における最大剪断応力、並ひにリベット及びクロスメン
バの破損繰返し回数を調べたところ、第１０図に略近似
した結果が得られ、この実施例のリベット配置によって
最大剪断応力が効果的に低減し、車台フレームの耐久性
及び信頼性が従来よシ著しく改善され、また重量を軽減
し得ることが確認された。なお、上記クロスメンバにお
ける下方部材１４ｔが上方部材１４ｕの車巾方向両端部
分にのみ固着されて７字型の接手部を形成し、従ってク
ロスメンバ１４の中間部分は開断面の上方部材１６ｕだ
けから構成されていて捩り剛性が相対的に低いクロスメ
ンバにおいても、上記同様にリベット１８群を配設する
ことによって、同様の効果が奏せられることが確認され
た。

なお、上記各実施例においては、クロスメンバ１４上方
及び下方フランツ１４ｆをインナステイフナ１６の対応
する上方及び下方フランジ１６ｆに締結するりペン）１
８（又は実質的に同効のボルト）が夫々４個配置されて
いるが、勿論５個もしくはそれ以上のリベット又はボル
トを用いることができる。

（発明の効果） 成上のように、本発明に係る車両の車台フレームは、断
面形状が溝型をなし車体前後方向に延在する左右一対の
サイドレールと、同すイトレールの内側に密着して装入
され複数のリベット又はボルトによってサイドレールに
固着された断面形状が溝型をなすインナステイフナと、
車巾方向に延在して配設されその両端部を複数のリベッ
ト又はボルトによって上記インナステイフナに固着され
たクロスメンバとを具えてなるものにおいて、同クロス
メンバを上記インナステイフナに締結するリベット又は
ボルト群の等価重心から各リベット又はｙＮシルト中心
線までの距離をｒｌとし、同ｒ。

の最小値をｒ　　１最犬値をｒｍａｘとしたとき、０．
５≦１ｎ ｒｍｉｎ／ｒｍａｘ≦１を満足するよって上記リベット
又はボルトが配置されていることを特徴とし、トラック
の走行中に発生する車台フレームの捩シによってクロス
メンバの両端部分をインナステイフナに締結するリベッ
ト又はボルトに生起する最大剪断応力を効果的に低減し
、車台フレームの耐久性及び信頼性を向上し得ると共に
、軽量化を達成し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す平面図、第２図は第
１図の■−■線に沿い矢印方向に視た部公的断面図、第
３図は本発明の第２実施例を示す平面図、第４図は第３
図におけるクロスメンバ１４の断面図、第５図は上記第
２実施例におけるクロスメンバの変形例を示す断面図、
第６図は本発明の第３実施例を示す平面図、第７図は第
６図の■−■線に沿い矢印方向に視た部分的断面図、第
８図は複数のリベットの等価重心を説明する線図、第９
図は従来の車台フレームの一例を示した第１図同様の平
面図、第１０図は第１実施例におけるリベット１８群に
生起する最大剪断応力及び同リベット、クロスメンバの
破損繰返し回数を第９図に示した従来の車台フレームに
おけるリベット群の最大剪断応力及び破損繰返し回数と
対比Ｉ−で示した線図である。 １０・・・車台フレーム、１２・・・サイドレール、１
４・・・クロスメンバ、１６・・・インナステイフナ、
１８・・・リベット。 第１図 第２図 オ フ 図 牙９ 図 牙８ 図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面形状が溝型をなし車体前後方向に延在する左右一対
   のサイドレールと、同サイドレールの内側に密着して装
   入され複数のリベット又はボルトによってサイドレール
   に固着された断面形状が溝型をなすインナスティフナと
   、車巾方向に延在して配設されその両端部を複数のリベ
   ット又はボルトによって上記インナスティフナに固着さ
   れたクロスメンバとを具えてなるものにおいて、同クロ
   スメンバを上記インナスティフナに締結するリベット又
   はボルト群の等価重心から各リベット又はボルトの中心
   線までの距離をｒ＿ｉとし、同ｒ＿ｉの最小値をｒ＿ｍ
   ＿ｉ＿ｎ、最大値をｒ＿ｍ＿ａ＿ｘとしたとき、０．５
   ≦ｒ＿ｍ＿ｉ＿ｎ／ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘ≦１を満足するよう
   に上記リベット又はボルトが配置されていることを特徴
   とする車両の車台フレーム。