JPH0790798B2 - 荷箱付車台フレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トラック等荷箱を具えた車両の車台フレーム
に関するものである。

（従来の技術） 通常のトラックは、車体前後方向に延在する左右一対の
夫々断面形状が溝型をなすサイドレールと、車巾方向に
配置され夫々の両端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
り、同車台フレーム上に、縦根太，サブフレーム等の中
間部材を介して荷箱が装架され、Ｕボルト等の固着手段
によって上記サイドレールに緊締されている。

上記クロスメンバには、断面形状が溝型又はＩ型をなす
部材が広く利用されているが、何れの場合も、クロスメ
ンバの上方フランジ及び下方フランジは、板厚及び車体
前後方向の巾に関し実質的に等しい形状を有するのが通
例である。

（発明が解決しようとする課題） トラック等の車両が、激しい凹凸を有する悪路を高速度
で走行する場合等苛酷な条件下で使用される場合、車台
フレームには大きな捩り荷重が作用し、そのクロスメン
バには、特にサイドレールとの結合部付近に大きな応力
が発生する場合がある。

第11図の概念的側面図に示されているような断面形状が
溝型をなす左右一対のサイドレール10に、断面形状が溝
型をなすクロスメンバ12の両端をリベット又はボルトに
よって締結した車台フレーム14について捩り試験を行な
ったところ、車台フレーム14単体の場合、クロスメンバ
12の上方フランジ12u及び下方フランジ12lに夫々図中に
矢印Su及びSlで示したような略等しい大きさの車体前後
方向の剪断力が作用するが、第12図の概念的側面図に示
されているように、上記車台フレーム14上に縦根太又は
サブフレーム16を介して荷箱18を装架し、Ｕボルト等の
固着手段20によってサイドレール10に緊締固着した場
合、図中に矢印Su′及びSl′で示したように、上方フラ
ンジ12uのそれより遥かに大きい車体前後方向の剪断力
が下方フランジ12lに作用することが判明した。この試
験結果は、車台フレーム14上に荷箱18を装架した通常の
トラック用車台フレームにおいて、クロスメンバ12の上
方フランジ12u及び下方フランジ12lの板厚及び車体前後
方向の巾を実質的に等しくした従来のクロスメンバ12
は、材料配分において合理性を欠き、もし下方フランジ
12lが必要にして十分な強度を有するとすれば、上方フ
ランジ12uは強度的に過剰品質であり、相応する重量の
増大を招いていたことを示すものである。

本発明は、上記事情に鑑み、クロスメンバの上方フラン
ジ及び下方フランジに作用する車体前後方向の剪断力の
差異に適応するように上下各フランジの板厚及び車体前
後方向の巾を定めることによって、クロスメンバの重
量、ひいては車台フレームの重量を軽減することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る荷箱付車台フレームは、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
前後方向に延在する左右一対のサイドレールと、断面形
状が溝型又はＩ型をなし車巾方向に配設されてその両端
部を上記サイドレールにリベット又はボルトにより締結
されたクロスメンバとを具えた車台フレーム、及び上記
車台フレーム上に装架されＵボルト等の固着手段により
上記サイドレールに緊締された荷箱を具備してなるもの
において、上記クロスメンバのサイドレールに隣接する
端部付近における上方フランジ及び下方フランジが、上
方フランジの板厚及び車体前後方向の巾をt_u及びb_u、下
方フランジの板厚及び車体前後方向の巾をt_l及びb_lと
し、かつZ_u＝t_ub² _u/6,Z_l＝t_lb² _l/6としたとき、1.2≦Z_l
/Z_u≦５を満足する形状に形成されたことを特徴とする
ものである。

（作用） 本発明によれば、クロスメンバの上方フランジ及び下方
フランジが上記式を満足する形状に形成され、上方フラ
ンジは下方フランジより軽量に形成される。従って、下
方フランジが強度上必要かつ十分な板厚及び車体前後方
向の巾を確保したうえで上方フランジの余分な重量を除
去することができる。

（実施例） 以下本考案の実施例を第１図乃至第10図について具体的
に説明する。先づ、第１図乃至第３図に示した本発明の
第１実施例において、車台フレーム14は、車体前後方向
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
10と、同サイドレールのウエブ10wに多数のリベット22
又は実質的に同効のボルトによって固着された溝型のガ
セット24と、同ガセットの上方フランジ24u及び下方フ
ランジ24lに、夫々対応する上方フランジ12u及び下方フ
ランジ12lの車巾方向の端部を夫々複数個のリベット26
又は実質的に同効のボルトによって締結された溝型断面
のクロスメンバ12とから構成されている。

第２図の斜視図に明示されているように、クロスメンバ
12の上方フランジ12uの板厚をt_u,車体前後方向の巾をb_u
とし、また下方フランジ12lの板厚をt_l、車体前後方向
の巾をb_lとして、上方フランジ及び下方フランジの車体
前後方向の断面係数を夫々Z_u＝t_ub² _u/6,Z_l＝t_lb² _l/6と
したとき、1.2≦Z_l/Z_u≦５を満足するように上記上方及
び下方フランジ12u及び12lが形成されている。第12図の
荷箱付車台フレームに関し既に説明したように、車台フ
レーム14が捩られたときクロスメンバ12の下方フランジ
12lに作用する車体前後方向の剪断力S_l′は、上方フラ
ンジ12uに作用する車体前後方向の剪断力S_u′より大き
いが、夫々の大きさは車台フレーム14それ自体の捩り剛
性、荷箱18の捩り剛性、並びに車台フレーム14及び荷箱
18相互間の拘束条件によって種々異るので、上記Z_l/Z_u
の値は、上述した範囲内で個々の車両の特性に応じ適宜
に定められる。下方フランジ12lのZ_l＝t_lb² _l/6を上記剪
断力S_l′に適応する必要かつ十分なものとし、一方S_l′
より小さい剪断力S_u′が作用する上方フランジ12uのZ_u
＝t_ub² _u/6を、小さい剪断力S_u′に見合った値とするこ
とによって、上方フランジ及び下方フランジの強度を実
質的に等しくした従来の構成と較べ、クロスメンバ12、
ひいては車台フレーム14の重量を軽減し得る利点があ
る。なお、上記Z_l/Z_uの値を1.2以上とした根拠は、1.2
未満では上方及び下方フランジの板厚及び車体前後方向
の巾が実質的に等しい従前のクロスメンバと較べて重量
軽減の効果が小さく、一方Z_l/Z_uの値を５以下としたの
は、実用範囲の種々の捩り剛性を有する車台フレーム14
及び荷台18の組合わせについて調査した結果に基づくも
のである。Z_l/Z_u＞５になると、クロスメンバに上下方
向の曲げ荷重が作用したとき、上下両フランジの曲げ座
屈強度差が大きくなり過ぎ、クロスメンバの上方フラン
ジに必要な強度を得ようとすると、下方フランジが大き
くなるので重量が増大する不具合を生じ、実用性に乏し
くなる。

また、図示の実施例では、クロスメンバ12の車巾方向全
長に亘って上方フランジ12u及び12lが等しい板厚t_u及び
t_l,巾b_u及びb_lをもって形成されているが、車台フレー
ム14の車体前後方向中心面Ｏ−Ｏ付近のフランジ巾をサ
イドレール10に隣接する部分のフランジ巾b_u及びb_lより
小さくして、更に一層の重量低減を図ることができる。
即ち、第２図に示されているように、クロスメンバ12の
下方フランジ12lの両端部をガセット24の対応する下方
フランジ24lに締結するリベット26又は同効のボルト群
の等価重心ｇ（後に詳細に説明する）とし、左右の等価
重心ｇ間の車巾方向の距離をlgとしたとき、上記中心面
Ｏ−Ｏから0.2lg〜0.45lgの範囲の下方フランジ12lの板
厚及び巾を所要の強度を有する上記Z_l＝t_lb_l ²/6とし、
残余の中央部分はより小さいフランジ巾とすることがで
きる。これはまた上方フランジ12uについても全く同様
である。

ここで上記等価重心の意義について説明すると、添付第
10図において、任意個数（２個以上）のリベット又はボ
ルトR₁,R₂…R_i…R_n-1,R_nの横弾性係数を夫々G₁,G₂…G_i
…G_n-1,G_n,各リベット又はボルトの断面積を夫々a₁,a₂
…a_i…a_n-1,a_n,各リベット又はボルトの座標ベクトルを
₁,_２…_ｉ…_n-1,_ｎとしたとき、等価重心ｇの
座標ベクトル_ｇは、式 で表わされる。

次に、第４図及び第５図に示した本発明の第２実施例に
ついて説明する。この実施例では、第１実施例と同様の
クロスメンバ12の板厚t_u、車体前後方向の巾b_uなる上方
フランジ12uがサイドレール10の対応する上方フランジ1
0uに複数のリベット26又は実質的に同効のボルトによっ
て締結され、また板厚t_l、車体前後方向の巾b_lなる下方
フランジ12lがサイドレール10の対応する下方フランジ1
0lに複数のリベット26又は実質的に同効のボルトによっ
て締結されている。

第１実施例と同様に、上方フランジ12u及び下方フラン
ジ12lにおけるZ_u＝t_ub_u ²/6とZ_l＝t_lb_l ²/6との比を、1.2
≦Z_l/Z_u≦５の範囲に選択して、前記上方フランジ及び
下方フランジに作用する車体前後方向の剪断力S_u′及び
S_l′に適応させることによって、クロスメンバ12の強度
を確保しながらその重量を軽減し、ひいては車台フレー
ム14の重量軽減を達成することができる。なお、第６図
は溝型断面のクロスメンバ12の上方フランジ12及び下方
フランジ12lの両端部を車巾方向に延長して上下方向に
折り曲げ、この屈曲フランジ部12u′及び12l′を複数の
リベット26又は同効のボルトによってサイドレール10の
ウエブ10wに締結した上記第２実施例の変形例であっ
て、この場合にも上方及び下方フランジ12u及び12lにお
ける上記Z_u及びZ_lの比を1.2以上５以下の範囲内で適宜
に選択することによって、同様の重量低減効果を奏する
ことができる。

更に、第７図及び第８図は、本発明の第３実施例を示
し、この実施例では、２個の溝型部材のウエブを背中合
せに当接させ多数のリベット28により一体的に結合して
断面形状がＩ型をなすクロスメンバ12が形成され、同ク
ロスメンバの上方フランジ12u及び下方フランジ12lの両
端部は夫々複数のリベット26によりサイドレール10の対
応する上方フランジ10u及び下方フランジ10lに締結され
ている。

クロスメンバ12の上方フランジ12uの板厚をt_u、車体前
後方向の巾をb_u、下方フランジ12lの板厚t_l、車体前後
方向の巾をb_lとし、Z_u＝t_ub² _u/6とZ_l＝t_lb² _l/6の比Z_l/Z
_uを前記荷箱18及び車台フレーム14の捩り剛性等に応じ
て1.2以上,5以下の範囲に適宜選択することによって、
クロスメンバ12の必要かつ十分な強度を確保しながらそ
の重量を軽減することができる。また、第８図に示した
クロスメンバ12に代え、第９図に示されているような、
上方フランジ12uを形成する板材と、下方フランジ12lを
形成する板材と、ウエブ12wを形成する板材とを溶接に
より固着して形成したＩ型断面のクロスメンバ12を使用
することができ、この場合にも実質的に同等の効果を収
めることができる。

なおまた、第８図及び第９図に示したクロスメンバ12の
両端部をサイドレール10に固着するに際して、第１実施
例と同様のガセットを利用することができ、更にクロス
メンバ12の上方フランジ12u及び下方フランジ12lを車巾
方向に延長して第６図と同様に折り曲げ、サイドレール
10のウエブ10wにリベット等により固着し、或いはクロ
スメンバ12のウエブ12wを同様に車巾方向に延長して車
体前後方向に折り曲げて取付フランジを形成し、同取付
フランジをサイドレールのウエブ10wにリベット等によ
り固着することができる。そして、これらすべての変形
例において、上記第３実施例と略同等の重量軽減効果を
達成することができるのである。

なお更に、上記第２実施例及び第３実施例、並びにこれ
らの変形例において、クロスメンバ12のサイドレール10
に隣接する部分の上方フランジ12u及び下方フランジ12l
のフランジ巾に対し中心面Ｏ−Ｏ付近のフランジ巾を減
少して、クロスメンバ12の重量を一層低減し得ること
は、第１実施例の場合と略同様である。

（発明の効果） 叙上のように本発明に係る荷重付車台フレームは、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、断面形状が溝型又はＩ型をなし車巾方向
に配設されてその両端部を上記サイドレールにリベット
又はボルトにより締結されたクロスメンバとを具えた車
台フレーム、及び上記車台フレーム上に装架されＵボル
ト等の固着手段により上記サイドレールに緊締された荷
箱を具備してなるものにおいて、上記クロスメンバのサ
イドレールに隣接する端部付近における上方フランジ及
び下方フランジが、上方フランジの板厚及び車体前後方
向の巾をt_u及びb_u、下方フランジの板厚及び車体前後方
向の巾をt_l及びb_lとし、かつZ_u＝t_ub_u ²/6,Z_l＝t_lb_l ²/6
としたとき、1.2≦Z_l/Z_n≦５を満足する形状に形成され
たことを特徴とし、荷箱付車台フレームにおけるクロス
メンバの形状を作用力に応じた適切な形状とすることに
よって、車台フレームの重量を低減することができるの
で、産業上有益である。

【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（中心面Ｏ−
Ｏの左側）及び底面図（中心面Ｏ−Ｏの右側）、第２図
は第１図におけるクロスメンバ12を抽出して示した斜視
図、第３図は第１図のIII−III線に沿い矢印方向に視た
部分的断面図、第４図は本発明の第２実施例を示す平面
図（中心面Ｏ−Ｏの左側）及び底面図（中心面Ｏ−Ｏの
右側）、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿い矢印方向に視
た部分的断面図、第６図は第２実施例の変形例を示す第
５図同様の部分的断面図、第７図は本発明の第３実施例
を示す平面図（中心面Ｏ−Ｏの左側）及び底面図（中心
面Ｏ−Ｏの右側）、第８図は第７図のVIII−VIII線に沿
う断面図、第９図は第７図におけるクロスメンバ12の変
形例を示す第８図同様の断面図、第10図はリベット又は
ボルト群の等価中心ｇを説明する線図、第11図は車台フ
レーム単体を捩った場合にクロスメンバの上方フランジ
及び下方フランジに作用する剪断力の態様を示した概念
的側面図、第12図は荷箱付車台フレームを捩った場合の
第11図同様の概念的側面図である。 10……サイドレール、12……クロスメンバ、14……車台
フレーム、18……荷箱、20……Ｕボルト等の固着手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 明徳 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 原 邦夫 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、断面形状が溝型又はＩ
   型をなし車巾方向に配設されてその両端部を上記サイド
   レールにリベット又はボルトにより締結されたクロスメ
   ンバとを具えた車台フレーム、及び上記車台フレーム上
   に装架されＵボルト等の固着手段により上記サイドレー
   ルに緊締された荷箱を具備してなるものにおいて、上記
   クロスメンバのサイドレールに隣接する端部付近におけ
   る上方フランジ及び下方フランジが、上方フランジの板
   厚及び車体前後方向の巾をt_u及びb_u、下方フランジの板
   厚及び車体前後方向の巾をt_l及びb_lとし、かつZ_u＝t_ub²
   _u/6,Z_l＝t_lb² _l/6としたとき、1.2≦Z_l/Z_u≦５を満足す
   る形状に形成されたことを特徴とする荷箱付車台フレー
   ム