JP2021004005A - Ladder frame for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両用ラダーフレームに関する。 The present disclosure relates to a rudder frame for a vehicle.
トラック等の車両に用いられるフレームとして梯子形のラダーフレームが知られている。ラダーフレームは、左右のサイドメンバと、左右のサイドメンバを連結する複数のクロスメンバとを備える。また、複数のクロスメンバの中には、車両の前輪および後輪の間の位置で左右のサイドメンバを連結するセンタークロスメンバなるものがある。 A ladder-shaped ladder frame is known as a frame used for vehicles such as trucks. The rudder frame includes left and right side members and a plurality of cross members connecting the left and right side members. Further, among the plurality of cross members, there is a center cross member that connects the left and right side members at a position between the front wheels and the rear wheels of the vehicle.
本発明者の研究結果によれば、車両の旋回時に、センタークロスメンバの結合部付近におけるサイドメンバの特定箇所に、許容上限値を超えるほど高い横曲げ応力が発生することが判明した。こうした横曲げ応力に対しては何等かの対策を施し、横曲げ応力を低減させることが望ましい。 According to the research results of the present inventor, it has been found that when the vehicle turns, a lateral bending stress that exceeds the permissible upper limit value is generated at a specific location of the side member near the joint portion of the center cross member. It is desirable to take some measures against such lateral bending stress to reduce the lateral bending stress.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、サイドメンバの特定箇所に発生する横曲げ応力を低減することができる車両用ラダーフレームを提供することにある。 Therefore, the present disclosure was devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rudder frame for a vehicle capable of reducing lateral bending stress generated at a specific position of a side member.
本開示の一の態様によれば、
左右のサイドメンバと、
前記左右のサイドメンバを連結するクロスメンバと、
前記クロスメンバより前方の位置から後方の位置まで延び、前記クロスメンバに固定されない状態で前記左右のサイドメンバにそれぞれ固定された左右の補強板と、
を備え、
前記左右のサイドメンバは、横向きに配置されたフランジ部を有し、
前記左右の補強板は、前記フランジ部に重ねて固定され、
前記左右の補強板は、その長手方向の中央部に、車幅方向内側に向かって突出する突出部を有する
ことを特徴とする車両用ラダーフレームが提供される。
According to one aspect of the present disclosure
With the left and right side members,
A cross member that connects the left and right side members,
The left and right reinforcing plates extending from the position in front of the cross member to the position behind the cross member and fixed to the left and right side members without being fixed to the cross member.
With
The left and right side members have flange portions arranged sideways.
The left and right reinforcing plates are overlapped and fixed to the flange portion.
The left and right reinforcing plates are provided with a vehicle ladder frame characterized by having a projecting portion projecting inward in the vehicle width direction at a central portion in the longitudinal direction thereof.
好ましくは、前記クロスメンバは、車両の前輪および後輪の間の位置で前記左右のサイドメンバを連結するセンタークロスメンバであり、前記突出部のうち、センタークロスメンバ中心よりも前側の部分が後側の部分よりも長く形成されている。 Preferably, the cross member is a center cross member that connects the left and right side members at a position between the front wheels and the rear wheels of the vehicle, and the portion of the protruding portion on the front side of the center of the center cross member is rearward. It is formed longer than the side part.
好ましくは、前記突出部は、センタークロスメンバ中心に対し前後非対称の形状とされる。 Preferably, the protrusion has a shape that is asymmetrical with respect to the center of the center cross member.
好ましくは、前記突出部は、前後非対称の台形状とされる。 Preferably, the protrusion has a trapezoidal shape that is asymmetrical in the front-rear direction.
好ましくは、前記車両用ラダーフレームは、後二軸車に適用されるように構成されている。 Preferably, the vehicle rudder frame is configured to be applied to a rear two-axle vehicle.
本開示によれば、サイドメンバの特定箇所に発生する横曲げ応力を低減することができる。 According to the present disclosure, it is possible to reduce the lateral bending stress generated at a specific position of the side member.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments.
図1は、本開示の実施形態に係る車両用ラダーフレームの概略平面図である。本実施形態のラダーフレーム1が適用される車両はトラックであり、特に、比較的大型の後二軸式トラックである。本実施形態のラダーフレーム1は、後二軸車に適用されるように構成されている。車両の前後左右上下の各方向は図示する通りである。符号C1は、車両およびラダーフレーム1の車幅方向の中心を示す。 FIG. 1 is a schematic plan view of a vehicle ladder frame according to the embodiment of the present disclosure. The vehicle to which the rudder frame 1 of the present embodiment is applied is a truck, and in particular, a relatively large rear two-axle truck. The rudder frame 1 of the present embodiment is configured to be applied to a rear two-axle vehicle. The front, rear, left, right, up and down directions of the vehicle are as shown in the figure. Reference numeral C1 indicates the center of the vehicle and the rudder frame 1 in the vehicle width direction.
なお車両の種類、用途等に特に限定はなく、例えば車両は、後二軸式でない通常のトラックであってもよいし、SUV(Sport Utility Vehicle)であってもよい。 The type and use of the vehicle are not particularly limited. For example, the vehicle may be a normal truck that is not a rear two-axle type or an SUV (Sport Utility Vehicle).
ラダーフレーム1は、左右のサイドメンバ2L,2Rと、これらサイドメンバ2L,2Rを連結する複数のクロスメンバとを備える。本実施形態のクロスメンバは4つある。1つは、サイドメンバ2L,2Rの前端同士を連結する前端クロスメンバ3である。もう1つは、サイドメンバ2L,2Rの後端同士を連結する後端クロスメンバ4である。もう1つは、車両の後輪8を支持するトラニオンサスペンション(図示せず)が取り付けられるトラニオンクロスメンバ5である。もう1つは、前輪7と後輪8の間の位置に配置されたセンタークロスメンバ6である。センタークロスメンバ6はトラニオンクロスメンバ5よりも前方で、前端クロスメンバ3よりも後方の位置に配置されている。前端クロスメンバ3は前輪7よりも前方の位置に配置されている。
The rudder frame 1 includes left and
後輪8には、前側後輪8Fと後側後輪8Rがある。前側後輪8Fと後側後輪8Rは、左右のそれぞれに二つずつ設けられる。前輪7は操舵輪をなし、左右のそれぞれに一つずつ設けられる。 The rear wheel 8 includes a front rear wheel 8F and a rear rear wheel 8R. Two front rear wheels 8F and two rear rear wheels 8R are provided on each of the left and right sides. The front wheels 7 form steering wheels, one on each of the left and right wheels.
トラニオンクロスメンバ5は、左右のガセットプレート9L,9Rを介して左右のサイドメンバ2L,2Rに固定される。すなわち、左右のサイドメンバ2L,2Rに台形状の左右のガセットプレート9L,9Rがそれぞれ固定され、これらガセットプレート9L,9Rに、トラニオンクロスメンバ5の左右両端部が固定される。
The
各固定箇所の固定は、いずれも図示しないリベットで行われる。但し固定方法はこれに限らず、代替的にまたは付加的に、他の固定方法(溶接、ボルト止め等)を採用してもよい。この点は後述の固定箇所でも同様である。 The fixing of each fixing portion is performed by rivets (not shown). However, the fixing method is not limited to this, and other fixing methods (welding, bolting, etc.) may be adopted as an alternative or additionally. This point is the same at the fixed points described later.
センタークロスメンバ6は、後述するように比較的複雑な形状を有している。センタークロスメンバ6は、前端クロスメンバ3および前輪7から比較的離れた位置に位置される。これによりセンタークロスメンバ6と前端クロスメンバ3の間には、これらおよび左右のサイドメンバ2L,2Rで区画された比較的大きな開口部10が形成される。センタークロスメンバ6は、図示されるような平面視において、車幅方向内側が外側より絞られたような形状を有する。
The
特に本実施形態では、左右のサイドメンバ2L,2Rにおけるセンタークロスメンバ6の固定箇所とその付近に、左右の補強板11L,11Rがそれぞれ固定されており、この点が本実施形態の特徴である。以下、左右の補強板11L,11Rを総称して補強板11という。
In particular, in the present embodiment, the left and right reinforcing
図2は図1のII部拡大図、図3は図1のIII−III断面図、図4は図1のIV−IV断面図、図5は図1のV−V断面図である。 2 is an enlarged view of part II of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line V-V of FIG.
ラダーフレーム1が左右対称の構成であるため、以下では右側の構成のみを図示して説明し、左側については説明を省略する。また右側のサイドメンバ、ガセットプレートおよび補強板を基本的に、それぞれ総称で呼称し、符号2,9,11で表す。
Since the rudder frame 1 has a symmetrical configuration, only the configuration on the right side will be illustrated and described below, and the description on the left side will be omitted. Further, the right side member, the gusset plate and the reinforcing plate are basically collectively referred to by
図3および図4に示すように、サイドメンバ2は、車幅方向内側(左側)に向かって開いた断面を有する溝形鋼により形成される。サイドメンバ2は、横向きないし水平に配置された上下のフランジ部15H,15Lと、縦向きないし鉛直に配置され、フランジ部15H,15Lの車幅方向外側(右側)の端縁同士を連結するウェブ部16とを一体的に有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
このサイドメンバ2の内面かつ上下のコーナー部には、上下のコーナー補強板17H,17Lがそれぞれ重ね合わされ固定されている。これらコーナー補強板17H,17LはL字状の断面を有し、前述の補強板11よりも前後に長く延びている。
The upper and lower
図2,図3および図5に示すように、センタークロスメンバ6は車幅方向に延び、その左右両端部で左右のサイドメンバ2(2L,2R)に固定される。符号C2は、センタークロスメンバ6の前後方向の中心をなしラダーフレーム中心C1に直交するセンタークロスメンバ中心C2を示す(図1にも示す)。本実施形態のセンタークロスメンバ6は、上側センタークロスメンバ18Hと下側センタークロスメンバ18Lを互いに重ね合わせ、固定して形成される。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the
上側センタークロスメンバ18Hは、水平な平板状の端部19を有する。この端部19が、上側コーナー補強板17Hの横部20Hの下面に重ね合わされ固定されることで、上側センタークロスメンバ18Hはサイドメンバ2に固定される。上側センタークロスメンバ18Hは、端部19から車幅方向内側に向かうにつれ、徐々にハット状の断面形状を呈するように変形される。そして上側センタークロスメンバ18Hの車幅方向の中央部23において、その上端高さH1は、端部19の上端高さH2よりも僅かに高いだけであるが、その下端高さH3は、端部19の下端高さH4よりもかなり低くされる。(H1−H2)<(H4−H3)である。
The upper
図2および図5に示すように、上側センタークロスメンバ18Hの前後方向の幅は、端部19から車幅方向内側に向かうにつれ徐々に小さくなる。上側センタークロスメンバ18Hは、センタークロスメンバ中心C2に対し前後対称となるように形成される。
As shown in FIGS. 2 and 5, the width of the upper
下側センタークロスメンバ18Lは、車幅方向の全長に亘ってハット状の断面形状を呈する。下側センタークロスメンバ18Lの車幅方向の端部21が、下側コーナー補強板17Lの横部20Lの上面に重ね合わされ固定されることで、下側センタークロスメンバ18Lはサイドメンバ2に固定される。下側センタークロスメンバ18Lは、端部21から車幅方向内側に向かうにつれ、徐々に上方に向かうよう傾斜され、その後中央部22で水平となる。この水平な中央部22は、同じく水平な上側センタークロスメンバ18Hの中央部23に下から重ね合わされ固定される。このとき図5に示すように、下側センタークロスメンバ18Lの上向き凸部24は上側センタークロスメンバ18Hの上向き凸部25内に隙間を以て収容される。
The lower
図5に示すように、下側センタークロスメンバ18Lの前後方向の幅も、端部21から車幅方向内側に向かうにつれ徐々に小さくなる。そして下側センタークロスメンバ18Lも、センタークロスメンバ中心C2に対し前後対称となるように形成される。
As shown in FIG. 5, the width of the lower
図2〜図4に示すように、補強板11は、センタークロスメンバ6より前方の位置から後方の位置まで車長方向すなわち前後方向に延びる。補強板11は、サイドメンバ2のフランジ部に重ねて固定され、具体的には、上側フランジ部15Hの上面に重ねて固定される。但し補強板11は、センタークロスメンバ6には固定されていない。補強板11は、その長手方向の中央部に、車幅方向内側に向かって突出する突出部30を有する。図2における区画線aは、補強板11のベース部分である本体部31と、突出部30との間の境界線を示す。本体部31がサイドメンバ2の上側フランジ部15Hに固定される一方で、突出部30は、センタークロスメンバ6と非接触の状態で本体部31から突出されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the reinforcing
補強板11の本体部31は、車長方向に長く四隅が面取りされた長方形状に形成される。本体部31の車幅方向の幅は上側フランジ部15Hの幅と略等しくされる。但し本体部31は上側フランジ部15Hよりも僅かに車幅方向内側に位置され、本体部31の車幅方向内側の端縁部34は、上側フランジ部15Hから車幅方向内側に僅かに突出されている。本体部31は、センタークロスメンバ中心C2に対し前方にオフセットして位置され、センタークロスメンバ中心C2から前端32までの長さL1は、センタークロスメンバ中心C2から後端33までの長さL2より長くされる。
The main body 31 of the reinforcing
突出部30は、図2に示すような平面視において車長方向に長い台形状もしくは略台形状とされる。突出部30の下底35は区画線a上で本体部31に接続され、突出部30の上底36は下底35から平行に離間される。突出部30の前脚37と後脚38は前後対称的に傾斜される。但し、ラダーフレーム中心C1方向すなわち前後方向に対する前脚37の傾斜角θ1は後脚38の傾斜角θ2より小さくされる。前脚37と後脚38は、それぞれ中心部が僅かに凹むように滑らかに湾曲されている。
The protruding
突出部30のうち、センタークロスメンバ中心C2よりも前側の部分30Fは、後側の部分30Rよりも長く形成される。そして突出部30は、センタークロスメンバ中心C2に対し前後非対称の形状(具体的には台形状)とされる。その結果、センタークロスメンバ中心C2から突出部30の前端39までの長さL3は、センタークロスメンバ中心C2から突出部30の後端40までの長さL4より長くされる。なお前端39は下底35と前脚37の交点、後端40は下底35と後脚38の交点である。上底36の後端部上にセンタークロスメンバ中心C2が位置される。
Of the protruding
図3に示すように、突出部30は上側センタークロスメンバ18Hの上方に離間して位置され、上側センタークロスメンバ18Hには接触も固定もされていない。
As shown in FIG. 3, the protruding
図2に示すように、本体部31の後端部は、右側ガセットプレート9Rの前端部とオーバーラップされ、これにより前後方向の剛性が向上されている。なお左右のガセットプレート9L,9Rは、上側コーナー補強板17Hの直後で上側フランジ部15Hの下面に固定されている。
As shown in FIG. 2, the rear end portion of the main body portion 31 overlaps with the front end portion of the
図3〜図5に示すように、サイドメンバ2の下側フランジ部15Lの下面には別の補強板41も固定されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, another reinforcing
次に、本実施形態の作用効果を説明する。まず、補強板11が無い比較例に係るラダーフレームの問題点を説明する。
Next, the action and effect of this embodiment will be described. First, the problem of the ladder frame according to the comparative example without the reinforcing
図1に示すように、例えば車両が左方向に極低速で旋回したとする。すると車両は、8つの後輪8の中心位置Bを中心として旋回しようとする。この旋回に対し、後輪8と路面間の摩擦力が抵抗として働く。このためラダーフレームには、中心位置Bを中心とした矢印A方向の曲げモーメントが付加される。なお中心位置Bは、トラニオンクロスメンバ5とラダーフレーム中心C1の交差部に位置される。
As shown in FIG. 1, for example, it is assumed that the vehicle turns to the left at an extremely low speed. Then, the vehicle tries to turn around the center position B of the eight rear wheels 8. The frictional force between the rear wheel 8 and the road surface acts as resistance to this turning. Therefore, a bending moment in the direction of arrow A centered on the center position B is added to the rudder frame. The center position B is located at the intersection of the
このとき、本発明者の研究結果によれば、センタークロスメンバ6の結合部付近におけるサイドメンバ2の特定箇所に、許容上限値を超えるほど高い横曲げ応力が発生することが判明した。
At this time, according to the research results of the present inventor, it was found that a lateral bending stress higher than the allowable upper limit value is generated at a specific portion of the
具体的には、図1および図2に符号Pで示すように、上側センタークロスメンバ18Hの端部19の前端付近における、サイドメンバ2の上側フランジ部15Hの車幅方向内側の端縁部(所謂コバ部)において、矢印Qで示すような高い横曲げ応力が、上側フランジ部15Hに集中的に発生することが判明した。
Specifically, as shown by reference numeral P in FIGS. 1 and 2, an edge portion on the inner side in the vehicle width direction of the
そこで本実施形態では、この横曲げ応力を低減するために補強板11を設けた。本実施形態の構造によれば、補強板11を設けることによって単に上側フランジ部15Hの曲げ剛性を向上できるのみならず、補強板11の突出部30によって、横曲げ応力Qに対向する突っ張りを付与できる。このため、最小限の構成で効果的に上側フランジ部15Hの曲げ剛性を向上できる。そして上側フランジ部15Hの特定箇所Pに発生する横曲げ応力Qを許容上限値以下まで低減することができる。
Therefore, in the present embodiment, the reinforcing
また、特定箇所Pはセンタークロスメンバ中心C2よりも前方に位置されるが、これに合わせて突出部30は、センタークロスメンバ中心C2よりも前側の部分30Fが後側の部分30Rよりも長く形成されている。前側の部分30Fは、特定箇所Pよりも前方まで延ばされている。これにより、特定箇所Pで発生する横曲げ応力Qを分散させ、特定箇所Pの横曲げ応力Qを好適に低減できる。
Further, the specific portion P is located in front of the center cross member center C2, and the protruding
また、突出部30はセンタークロスメンバ中心C2に対し前後非対称の形状とされ、具体的には前後非対称の台形状とされている。これにより、補強板11の追加後に上側フランジ部15Hひいてはサイドメンバ2に与える剛性の前後バランスを最適化し、車両旋回時にサイドメンバ2をできるだけ均等に曲げることができる。
Further, the protruding
すなわち、仮に突出部30を前後対称の形状としてしまうと、補強板11等を含むサイドメンバ全体の構成において、センタークロスメンバ中心C2より後側部分の曲げ剛性が前側部分の曲げ剛性に比べて高くなりすぎ、後側部分が曲がり難くなる結果、前側部分に曲げ応力が集中してしまう虞がある。本実施形態によれば、突出部30を前後非対称の形状とすることで、敢えて後側部分の曲げ剛性を低下させ、その分、前後均一な曲げを実現すると共に、前側部分の極度な曲げを抑制することができる。本実施形態では、補強板11を追加することによってサイドメンバ2の断面係数を横曲げ方向に効くように増やし、剛性バランスを最適化することができる。
That is, if the protruding
なお、補強板11はセンタークロスメンバ6に固定されないので、固定によってサイドメンバ2の曲げ剛性が過度に上昇するのを抑制でき、これも剛性バランスの最適化およびサイドメンバ2の均等曲げに有利である。
Since the reinforcing
また比較のため、突出部30が無い本体部31のみの補強板についても試験してみたが、特定箇所Pの横曲げ応力Qを許容上限値以下まで低減することはできなかった。よって、本実施形態の補強板11が有利であることが確認できた。
For comparison, a reinforcing plate having only the main body 31 without the protruding
なお、左側にも同様の補強板11Lが設けられているので、車両の右旋回時にも同様の作用効果を奏することができる。
Since the same reinforcing
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, various other embodiments and modifications of the present disclosure can be considered.
(1)例えば、突出部30を有した同様の補強板11をサイドメンバ2の下側フランジ部15Lに対して代替的または追加的に設けてもよい。
(1) For example, a similar reinforcing
(2)突出部30は、台形状以外の前後非対称形状とされてもよく、例えば、その前側部分が後側部分より長い前後非対称の長方形とされてもよい。
(2) The protruding
(3)必要に応じて、本開示に係る補強板を、センタークロスメンバ以外のクロスメンバの結合部に適用してもよく、また車両の旋回時以外のときにサイドメンバの特定箇所に発生する横曲げ応力を低減するように構成してもよい。 (3) If necessary, the reinforcing plate according to the present disclosure may be applied to a joint portion of a cross member other than the center cross member, and is generated at a specific location of the side member when the vehicle is not turning. It may be configured to reduce the lateral bending stress.
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiments of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and all modifications, applications, and equivalents included in the ideas of the present disclosure defined by the scope of claims are included in the present disclosure. Therefore, this disclosure should not be construed in a limited way and can be applied to any other technique that belongs within the scope of the ideas of this disclosure.
1 ラダーフレーム
2,2L,2R サイドメンバ
6 センタークロスメンバ
11,11L,11R 補強板
15H 上側フランジ部
30 突出部
30F 前側の部分
30R 後側の部分
C2 センタークロスメンバ中心
1
Claims (5)
前記左右のサイドメンバを連結するクロスメンバと、
前記クロスメンバより前方の位置から後方の位置まで延び、前記クロスメンバに固定されない状態で前記左右のサイドメンバにそれぞれ固定された左右の補強板と、
を備え、
前記左右のサイドメンバは、横向きに配置されたフランジ部を有し、
前記左右の補強板は、前記フランジ部に重ねて固定され、
前記左右の補強板は、その長手方向の中央部に、車幅方向内側に向かって突出する突出部を有する
ことを特徴とする車両用ラダーフレーム。 With the left and right side members,
A cross member that connects the left and right side members,
The left and right reinforcing plates extending from the position in front of the cross member to the position behind the cross member and fixed to the left and right side members without being fixed to the cross member.
With
The left and right side members have flange portions arranged sideways.
The left and right reinforcing plates are overlapped and fixed to the flange portion.
A rudder frame for a vehicle, wherein the left and right reinforcing plates have a protruding portion projecting inward in the vehicle width direction at a central portion in the longitudinal direction thereof.
前記突出部のうち、センタークロスメンバ中心よりも前側の部分が後側の部分よりも長く形成されている
請求項1に記載の車両用ラダーフレーム。 The cross member is a center cross member that connects the left and right side members at a position between the front wheels and the rear wheels of the vehicle.
The vehicle ladder frame according to claim 1, wherein a portion of the protruding portion on the front side of the center of the center cross member is formed longer than the portion on the rear side.
請求項2に記載の車両用ラダーフレーム。 The vehicle ladder frame according to claim 2, wherein the protruding portion has a shape that is asymmetrical with respect to the center of the center cross member.
請求項3に記載の車両用ラダーフレーム。 The vehicle ladder frame according to claim 3, wherein the protruding portion has a trapezoidal shape that is asymmetrical in the front-rear direction.
請求項2〜4のいずれか一項に記載の車両用ラダーフレーム。 The vehicle ladder frame according to any one of claims 2 to 4, which is configured to be applied to a rear two-axle vehicle.
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