JP2009248583A - Vehicle cross member - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a cross member constituting a chassis frame of a vehicle.
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。 Conventionally, as a chassis frame of a vehicle, a pair of left and right side rails extending in the vehicle front-rear direction and connected in the vehicle width direction by a cross member and formed in a ladder shape is widely used. Such a cross member of the chassis frame mainly has a function of maintaining a distance between the left and right side rails against the tensile force in the vehicle width direction, and a twist of the side rails against a moment about the cross member as a rotation axis. It has a function to suppress
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。
For example, in
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。
As described above, various shapes have been proposed for the cross member of the chassis frame in accordance with the use and purpose of use of the vehicle.
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。
Incidentally, the rigidity and strength required for the cross member are set according to the running performance of the vehicle body, for example, the allowable displacement in the vehicle width direction. Therefore, the size of the cross member has to be increased in order to increase the rigidity and strength of a vehicle that is expected to have a high load, and the vehicle body weight of the entire chassis frame increases.
On the other hand, paying attention to the load distribution in the entire chassis frame, the required rigidity and strength differ depending on the position of the cross member, and the ratio of the load sharing is biased. Therefore, if the load can be distributed and leveled over the entire chassis frame, local stress concentration can be reduced at high loads.
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。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a cross member for a vehicle that can efficiently distribute a load and ensure rigidity and strength in a balanced manner without increasing the weight of a vehicle body. For the purpose.
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圧接状態で介装され、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スリップして上記ねじれトルクを開放するクラッチ装置とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a cross member of a vehicle according to a first aspect of the present invention is fixed to a pair of left and right side rails extending in the vehicle front-rear direction and each having a U-shaped cross section. A cross member of a vehicle that forms a ladder-type chassis frame by connecting them in the vehicle width direction, and is a first member (first member) fixed to the inner surface of the web on either the left or right side of the pair of left and right side rails One pipe cloth), a second member (second pipe cloth) fixed to the web inner surface of the other of the pair of left and right side rails, and provided separately from the first member, the first member, and the first member When the torsional torque of a predetermined value or more is applied to the pair of left and right side rails, they are slipped in the circumferential direction of the cross member to release the torsional torque. It is characterized in that a latching device.
上記クラッチ装置に関し、左右一対のサイドレールに作用したねじれトルクが所定値未満である場合には、上記第一部材及び上記第二部材間を接続することが好ましい。
また、上記左右一対のサイドレールに所定量以上のねじれが生じた際に、上記クロスメンバの周方向へスリップして上記ねじれトルクを開放する構成としてもよい。この場合、上記左右一対のサイドレールに所定量未満のねじれが生じた際には、上記第一部材及び上記第二部材間を接続することが好ましい。
Regarding the clutch device, when the torsional torque acting on the pair of left and right side rails is less than a predetermined value, it is preferable to connect the first member and the second member.
The twisted torque may be released by slipping in a circumferential direction of the cross member when the pair of left and right side rails are twisted by a predetermined amount or more. In this case, it is preferable that the first member and the second member are connected when a twist less than a predetermined amount occurs in the pair of left and right side rails.
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圧接部を有し、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圧接部に対向した第二圧接部を有するとともに、上記クラッチ装置が、上記第一圧接部における車幅方向内面と上記第二圧接部における車幅方向内面との間に圧接状態で介装されたクラッチディスクと、上記第一圧接部及び上記第二圧接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弾性部材(スペーサ)と、上記第一圧接部,上記第二圧接部,上記クラッチディスク及び上記弾性部材に被装され、上記弾性部材を車幅方向内面側へと押圧するクランプ部材(ケース)と、を有することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the cross member of the vehicle according to the second aspect of the present invention includes the first press contact in which the first member is extended in the radial direction at the inner edge in the vehicle width direction. The second member extends in the radial direction at an inner edge in the vehicle width direction and has a second press contact portion facing the first press contact portion, and the clutch device includes the first press contact portion. A clutch disc interposed between the inner surface in the vehicle width direction of the portion and the inner surface in the vehicle width direction of the second pressure contact portion, and the vehicle in at least one of the first pressure contact portion and the second pressure contact portion The elastic member (spacer) mounted on the outer surface in the width direction, the first pressure contact portion, the second pressure contact portion, the clutch disk, and the elastic member are mounted, and the elastic member is pressed toward the inner side in the vehicle width direction. Clamp member (case It is characterized by having, when.
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。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the structure of the first or second aspect, the cross member of the vehicle according to the present invention is interposed in a fixing portion between the first member, the second member, and the web inner surface. A bracket is further provided, wherein the bracket is short in the vertical direction and long in the vehicle front-rear direction, and is fastened and fixed to an intermediate portion in the vertical direction on the web inner surface of the side rail.
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。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle cross member according to the present invention, in addition to the structure according to any one of the first to third aspects, the chassis frame is disposed at intervals in the longitudinal direction of the vehicle. The first member, the second member, and the clutch device are applied to a No. 2 cross member located second from the front among the plurality of cross members. It is characterized by.
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。 Note that, in a vehicle including a cab and a body, among the plurality of cross members disposed below the cab, the foremost one is the No. 1 cross member, and the plurality of cross members disposed below the body. The No. 2 cross member is the foremost cross member. The No. 2 cross member is a cross member disposed at a position closest to the front axle of the vehicle.
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。 According to a fifth aspect of the vehicle cross member of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects, the cross-sectional shapes of the first member and the second member are cylindrical. It is characterized by being formed.
本発明の車両のクロスメンバ(請求項1)によれば、分割形成されたクロスメンバの中間部に介装されたクラッチ装置が左右一対のサイドレール間に生じた所定値以上のねじれトルクを開放するため、第一部材及び第二部材とサイドレールとの固着部に発生する応力を低減させることができ、クロスメンバを保護することができる。また、低負荷時にはクロスメンバでねじれトルクを負担することができ、高負荷時にはねじれトルクをシャシフレームの他の部位へと分散することができる。 According to the cross member of the vehicle of the present invention (Claim 1), the clutch device interposed in the middle portion of the divided cross member releases the torsional torque generated between the pair of left and right side rails that exceeds the predetermined value. Therefore, it is possible to reduce the stress generated in the fixing portion between the first member and the second member and the side rail, and to protect the cross member. Further, the torsional torque can be borne by the cross member when the load is low, and the torsional torque can be distributed to other parts of the chassis frame when the load is high.
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圧接部と第二圧接部との間でクラッチディスクを押圧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、クランプ部材で弾性部材を押圧すること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、ねじれトルクが開放される所定値を容易に設定することができる。 Further, according to the cross member of the vehicle of the present invention (Claim 2), since the clutch disk is pressed between the first press contact portion and the second press contact portion of the cross member, it is manufactured. The cost concerning this is low and the operation reliability is high. Further, since the degree of engagement of the clutch disk is adjusted by pressing the elastic member with the clamp member, a predetermined value at which the torsion torque is released can be easily set.
また、弾性部材の寸法や材質,種類等を変更することで、その他の部材を変更することなく所定値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。
In addition, by changing the dimensions, material, type, etc. of the elastic member, the predetermined value can be changed without changing other members, so the structure of this cross member is common among vehicles of different vehicle types and specifications. Can be That is, standardization of the product becomes easy, and the manufacturing cost can be further reduced.
Further, according to the cross member of the vehicle of the present invention (Claim 3), even if vertical bending deformation or torsional deformation occurs in the side rail, stress generation due to the deformation is small in the intermediate portion of the side rail web. Therefore, the load acting on the fastener that fastens and fixes the bracket is mainly a shearing force, and the bracket, the fastener, the web, and the like are advantageous in strength.
また、本発明の車両のクロスメンバ(請求項4)によれば、最もねじれトルクが増加しやすい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、他のクロスメンバにその負荷を分散することで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。 Further, according to the cross member of the vehicle of the present invention (Claim 4), the first member, the second member, and the clutch device are applied to the No. 2 cross member in which the torsion torque is most likely to increase. By distributing the load to the cross members, the load distribution can be made uniform throughout the chassis frame, and it is easy to set a balanced rigidity and strength in each member constituting the chassis frame.
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、クラッチ装置のスリップ状態(あるいは開放状態)では容易にねじれトルクの伝達量を制限(あるいはねじれトルクを遮断)することができる。 Further, according to the cross member of the vehicle of the present invention (Claim 5), the torsional torque is efficiently transmitted in the engaged state of the clutch device by forming the cross-sectional shapes of the first member and the second member into a cylindrical shape. can do. Further, when the clutch device is in a slip state (or in an open state), the transmission amount of the torsion torque can be easily limited (or the torsion torque is cut off).
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 are views for explaining a cross member of a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic perspective view showing an entire configuration of a chassis frame to which the cross member is applied. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the cross member, FIG. 3 is a cross-sectional view of the cross member, FIG. 4 is a front view of a bracket related to the cross member, and FIG. 5 is a torque transmission characteristic of the clutch device in the cross member. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the twisting behavior of the chassis frame to which the present cross member is applied.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a vehicle cross member as a modification of the present invention.
[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。
[1. Constitution]
[overall structure]
The cross member according to the present invention is applied to a ladder-
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。
The
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。
The cross member 9 is a member that connects the left and right side rails 8 in the vehicle width direction, and a plurality of the cross members 9 are arranged at intervals in the vehicle front-rear direction. These cross members 9 are, in order from the front of the vehicle, No. 1
In the present embodiment, six cross members 9 are provided on the
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。
As shown in FIG. 1, the No. 1
The No. 2
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。
As schematically shown in FIG. 1, the
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。
The cross member according to the present invention is applied as No. 2
[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。
[First and second pipe cross]
The
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。
The
In this way, by connecting the
[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。
[bracket]
Each of the
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。
A fastener such as a bolt or a nut is used for fastening the
[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圧接部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、第一圧接部1aと同様の形状の第二圧接部2aが形成されている。第一圧接部1a及び第二圧接部2aは互いに平行に対面している。
[Clutch device]
A
これらの第一圧接部1a及び第二圧接部2aの間には、クラッチディスク5が圧接状態で介装されている。クラッチディスク5とは、第一圧接部1a及び第二圧接部2a間に摩擦力を伝達するための摩擦材(クラッチフェーシング)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。これにより、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、第一圧接部1a及び第二圧接部2aのうちの何れか一方に対して固定されている。
A
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がスリップすることなくねじれトルクが伝達されるようになっている。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がスリップを開始して、所定値T0以上のねじれトルクが伝達されないようになっている。
The torque transmission characteristics of the
[ケース,スペーサ]
また、第一圧接部1a及び第二圧接部2aのそれぞれの車幅方向外面には、スペーサ(弾性部材)6が装着されており、さらにスペーサ6の外側を囲うようケース(クランプ部材)7が取り付けられている。
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、その内面と第一圧接部1a及び第二圧接部2aの車幅方向外面との隙間がスペーサ6の厚みよりも小さくなるように、そのサイズが設定されている。
[Case, Spacer]
A spacer (elastic member) 6 is mounted on each outer surface in the vehicle width direction of each of the first
The external appearance of the
これにより、スペーサ6はケース7の内面によって車幅方向内側へ向けて所定の圧力で押圧されて、第一圧接部1aと第二圧接部2aとを互いに押し付けるように作用している。なお、スペーサ6とは弾性を有する物体であって、例えば弾性ゴムや弾性ポリマー,あるいはコイルばねや板ばね,皿ばねといった各種の弾性部材を用いることが考えられる。
As a result, the
[2.作用]
本発明に係るクロスメンバ9bにねじれトルクが作用した場合の挙動を以下に説明する。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。
[2. Action]
The behavior when torsional torque acts on the
[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。
[When twist is small]
When a relatively slight difference in height between the left and right wheels of the
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、第一圧接部1aと第二圧接部2aとの間で、クラッチ装置3を介して双方のねじれトルクT1,T2が互いに伝達されることになる。したがって、第一パイプクロス1側のねじれトルクT1と第二パイプクロス2側のねじれトルクT2との差の大きさを持つねじれトルク|T1-T2|がクロスメンバ9bの内部応力として分布することになる。つまり、比較的ねじれが小さい場合には、クロスメンバ9bがねじれトルクに抗ってシャシフレーム10の形状を保つように機能する。
Here, when the twist of the
[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。
[When twist is large]
When the difference in height between the left and right
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。
On the other hand, when the
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圧接部1a及び第二圧接部2aのそれぞれがスペーサ6を外側へ押圧するように作用する。したがって、スペーサ6からクラッチディスク5(車幅方向内側)への押圧力が弱められ、クラッチディスク5の摩擦力が弱められることになる。
Therefore, the
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以上になるまでシャシフレーム10がねじれると、クラッチディスク5がスリップを開始する。つまり、第一パイプクロス1の第一圧接部1aと第二パイプクロス2の第二圧接部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。これにより、クラッチディスク5を介して伝達されるねじれトルクの値が減少し、図5に示すように所定値T0となる。
When the
また、クロスメンバ9bにおける第一パイプクロス1と第二パイプクロス2との相対回転変位に伴うシャシフレーム10のねじれによって、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が負担するねじれトルクは大きくなる。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以上となる変形領域では、それまでクロスメンバ9bが負担していたねじれトルクの一部が他のクロスメンバ9へ分散されることになる。
Further, other cross members 9 such as No. 3
[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が滑動してねじれトルクを開放するため、クロスメンバ9bに生じる応力やサイドレール8との固着部に発生する応力を低減させることができ、クロスメンバ9bを保護することができる。
[3. effect]
As described above, according to the
また、クラッチ装置3を滑動変位させることで、他のクロスメンバ9にシャシフレーム10のねじれトルクを負担させることができる。つまり、高負荷時のねじれトルクをクロスメンバ9bから他の部位へと分散することが可能となる。
一方、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未満である低負荷時には、クラッチ装置3が滑動しないため、クロスメンバ9bにシャシフレーム10のねじれトルクを負担させることができる。
Further, by slidably displacing the
On the other hand, the
また、本実施形態では、分離形成された第一パイプクロス1と第二パイプクロス2との間でクラッチディスク5を互いに押圧させ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の摩擦力を低減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。
Moreover, in this embodiment, since the
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の寸法や材質,種類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、ねじれトルクが開放される所定値T0を容易に設定することができる。
また、スペーサ6の寸法や材質等を変更してやれば、クラッチディスク5やケース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、伝達されるねじれトルクの所定値T0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。
It is also easy to adjust the amount of torsional torque transmitted by changing the mechanical structure. That is, it is possible to adjust the degree of slip not only by changing the frictional force on the surface of the
Further, if the dimensions and materials of the
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、締結具を引き抜こうとする方向(車幅方向)への負荷が小さいため、締結具についても強度的に有利な設計が可能となる。
In the present embodiment, both the
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。
Since the distance between the No. 1
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、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。
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のスリップ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量を制限することができる。
On the other hand, in this embodiment, since the
In the present embodiment, since the
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。
Thus, according to the present cross member 9, the torsional torque load can be efficiently distributed over the
[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。
[4. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
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)を低減させることで、ねじれトルクを開放する点にある。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クロスメンバ9の周方向へスリップしてねじれトルクを開放するクラッチ装置3を備えたものであればよい。
That is, the gist of the present invention is to reduce the frictional force of the clutch disk 5 (upper limit value of the transmission amount of the torsional torque) by using the tensile force generated in the vehicle width direction along with the torsional deformation of the
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以上である場合に、ねじれ角θが増大するほどねじれトルクの伝達量が減少する特性に設定してもよいし、あるいは符号Cで示すように、ねじれ角θがθ0′に達するとクラッチディスク5の係合が外れて完全に開放される特性としてもよい。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の寸法や材質,種類等を変更することでも設定可能である。
In the above-described embodiment, the
For example, as indicated by reference numeral B in FIG. 5, when the twist angle θ of the
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。
In the above-described embodiment, the
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。
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、第一圧接部1a及び第二圧接部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。
In the above-described embodiment, the cross member according to the present invention is applied as the No. 2
In the above-described embodiment, the
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、第一圧接部1a及び第二圧接部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。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態ではスペーサ6が第一圧接部1a及び第二圧接部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、スペーサ6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、第一圧接部1aの車幅方向外面のみにスペーサ6が設けられている場合、第二圧接部2aの車幅方向外面はケース7′の内面に接触する。このような構成においても、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スペーサ6からクラッチディスク5(車幅方向内側)への押圧力が弱められるため、クラッチディスク5の摩擦力が弱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。
In the above-described embodiment, the
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。
The
1 第一パイプクロス(第一部材)
1a 第一圧接部
2 第二パイプクロス(第二部材)
2a 第二圧接部
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(弾性部材)
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
14 フロントアクスル
1 First pipe cloth (first member)
1a 1st
2a 2nd press-
7 Case (Clamp member)
8
Claims (5)
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圧接状態で介装され、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スリップして上記ねじれトルクを開放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。 A vehicle cross member that is fixed to a pair of left and right side rails that extend in the vehicle longitudinal direction and has a U-shaped cross section, and that connects the side rails in the vehicle width direction to form a ladder-type chassis frame. Because
A first member fixed to the inner surface of the web in either one of the left and right side rails;
A second member fixed to the inner surface of the web in the other of the pair of left and right side rails, and provided separately from the first member;
The torsional torque is interposed between the first member and the second member, and slips in the circumferential direction of the cross member when the torsional torque of a predetermined value or more acts on the pair of left and right side rails. And a clutch device for releasing the vehicle.
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圧接部に対向した第二圧接部を有するとともに、
上記クラッチ装置が、
上記第一圧接部における車幅方向内面と上記第二圧接部における車幅方向内面との間に圧接状態で介装されたクラッチディスクと、
上記第一圧接部及び上記第二圧接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弾性部材と、
上記第一圧接部,上記第二圧接部,上記クラッチディスク及び上記弾性部材に被装され、上記弾性部材を車幅方向内面側へと押圧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。 The first member has a first press-contact portion extending in a radial direction at an inner edge in the vehicle width direction,
The second member has a second press-contact portion that extends in the radial direction at the inner edge in the vehicle width direction and faces the first press-contact portion,
The clutch device is
A clutch disk interposed in a pressure contact state between a vehicle width direction inner surface of the first pressure contact portion and a vehicle width direction inner surface of the second pressure contact portion;
An elastic member mounted on the outer surface in the vehicle width direction in at least one of the first pressure contact portion and the second pressure contact portion;
A clamp member that is mounted on the first pressure contact portion, the second pressure contact portion, the clutch disk, and the elastic member, and that presses the elastic member toward the inner side in the vehicle width direction. Item 4. A vehicle cross member according to Item 1.
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。 A bracket interposed between the first member, the second member, and the inner surface of the web;
3. The bracket according to claim 1, wherein the bracket is formed to be short in the vertical direction and long in the vehicle front-rear direction, and is fastened and fixed to an intermediate portion in the vertical direction of the web inner surface of the side rail. Cross member of the vehicle.
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。 The chassis frame includes a plurality of cross members disposed at intervals in the vehicle front-rear direction,
The first member, the second member, and the clutch device are applied to a No. 2 cross member located second from the front among the plurality of cross members. 4. The vehicle cross member according to any one of 3 above.
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。 The cross member of the vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the first member and the second member have a cylindrical cross-sectional shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP2308744A3 (en) * | 2009-10-06 | 2014-08-20 | MAN Truck & Bus AG | Duty vehicle with a frame chassis exhibiting a position adjustable and divided transverse member |
CN114348115A (en) * | 2022-02-17 | 2022-04-15 | 一汽解放汽车有限公司 | Variable-rigidity cross beam and frame assembly |
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