JP4547235B2

JP4547235B2 - ビーム構造

Info

Publication number: JP4547235B2
Application number: JP2004324788A
Authority: JP
Inventors: 光一大畑
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-11-09
Also published as: JP2006131174A

Description

本発明はビーム構造に関するものである。

図８は従来のトラック用シャシフレーム構造の一例を示すものであり、車両前後方向に延びる一対のサイドレール５１と、該サイドレール５１をつなぐクロスメンバ５２，５３とを備えている。

サイドレール５１は、プレス加工によりチャンネル材状の断面となるように形作られ、そのフロント部分には、リーフスプリングを装着するためのスプリングブラケット５４、フロントアブソーバを取り付られるアブソーバブラケット５５、キャブを支持するキャブマウントブラット５６などが付帯している。

このようなシャシフレームには、架装対象となる荷台や箱形荷室などの多様な物品積載装置に見合った各種ホイールベースが得られるように、複数の全長が設定されている。

シャシフレームに複数の全長を設定する場合には、各種ホイールベースごとにリヤ部分の長さが相違するサイドレール５１をアセンブリとして用意しなければならないが、当該サイドレール５１をプレス加工で形作るとなると、長さの相違に対応したプレス成形型が個別に必要になる。

そこで例えば、サイドレール５１のリヤ相当部分を独立させたうえ、アルミニウム合金の押出加工によってボックス状の同一な閉断面が直線的に続くビームとして形作り、生産コストの低減と軽量化を図ったアルミニウム合金構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この構造体の問題点は、各種周辺部品の締結手段であるボルトまたはナットを、閉断面が続くビームの内部空間に容易に設置できないことである。

また、中空状の押出材の内部にナットを組み込む構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２のものは図９に示すように、ボックス状の閉断面がづくサイドフレーム６１の上壁部６２にボルト６３が入るボルト孔６４を穿設し、上壁部６２に連なる右壁部６５に、ナット６６が付帯するベースプレート６７をサイドフレーム６１内へ差し込むための開口部６８を設け、上壁部６２に連なる左壁部６９に、ベースプレート６６の先端に形成してある突起部７０が嵌入可能な係止孔７１を開口部６８と向き合うように設けてあり、サイドメンバ７２並びに上壁部６２のボルト孔７３，６４に挿通したボルト６３をナット６６に螺合して、サイドフレーム６１にサイドメンバ７０を組み付けている。
特開平１０−３１４８６９号公報特開平７−１９００３５号公報

しかしながら特許文献２の手法を採用した場合、ナット６６ごとにベースプレート６７が必要になるため、ボルト締結が増えるほど部品点数が多くなるし、また、各ボルト締結個所ごとに開口部６８及び係止孔７１を設けることになるため、加工コストが高くなり、サイドフレーム６１の剛性低下が懸念される。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、素材にアルミニウムを用いる場合に適し且つ部品点数も少なく、低コストで生産性が優れた締結機能付きのビーム構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のビーム構造は、ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれた細幅部分を形成し、該細幅部分を開口の貫通方向に向けてＵ字状に湾曲させた拡縮継手をインサートプレートに設けている。

請求項２に記載のビーム構造は、ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分を形成し、各細幅部分を開口の貫通方向に向けて折り曲げて突き合わせ且つ両細幅部材を折りたたんで係合させた拡縮継手をインサートプレートに設けている。

請求項３に記載のビーム構造は、ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分を形成し、各細幅部分を開口の貫通方向に向けて折り曲げて突き合わせ且つ両細幅部材をスポット溶接によって接続した拡縮継手をインサートプレートに設けている。

請求項４に記載のビーム構造では、ボルト孔が穿設してあるビームの壁部とこれに相対する別の壁部の双方をつなぐ隔壁を、金属押出加工によりビームと一体的に形作り、請求項５に記載のビーム構造では、インサートプレートの長辺に沿って延びるアンダカットがビームの壁部内面に現われるように、金属押出加工によりビームを形作っている。

本発明においては、ボルト孔が部材長手方向に並ぶように穿設してあるビームの内面に対峙させたインサートプレートをプレート受部で保持し、インサートプレートの開口及びナットがビームのボルト孔に重なり合うようにする。

更に、ボルト孔が穿設してある壁部とそれに相対する壁部を、ビームの全長にわたって縦通する隔壁でつなぎ、相対する壁部の近接離反を抑制する。

この他に、ビームの壁部内面に設けたアンダカットによって、ビームの内面やプレート受部とインサートプレート長辺縁部との干渉を避け、また、拡縮継手で開口及びナットの間隔の変動を許容する。

本発明によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

（１）インサートプレートがボルト螺着用の多数の開口及びナットを有しているので、部品点数を少なくすることができる。

（２）インサートプレートの開口及びナットがビームのボルト孔に一致するように、インサートプレートのビームの内部に保持し、複数のボルトをビームの長手方向に並べて螺着させるので、合理的な組付作業が可能になり、生産性が向上し且つコストが低減する。

（３）ビーム及びプレート受部などを金属押出加工によって同一の横断面が続くように直線的に形作るので、部材長さをシャシフレームの構成要素に合わせて設定でき、また、アルミニウム合金を素材に用いた場合、その展性を活かして最適な断面形状を容易に得ることができる。

（４）アンダカットをビームの壁部の内面に設けると、ビームの内面やプレート受部とインサートプレートの長手方向に延びる両縁部分との干渉が避けられるので、インサートプレートの収まりがよくなり、振れの発生を防ぐことができる。

（５）ビームとインサートプレートで熱膨張率が相違する素材を用いても、インサートプレートの開口及びナットの間隔の変動を拡縮継手によって許容できるので、ビームやインサートプレートに歪みが発生せず、ボルトに剪断力が作用しない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１乃至図７は本発明のビーム構造の実施の形態の一例を適用したシャシフレーム構成部材を示すものであり、ボックス状の閉断面を呈したサイドレール１と、車両前後方向に延びる複数のインサートプレート２とを備えており、サイドレール１には、プレート受部３及び隔壁４が付帯している。

サイドレール１における左壁部５の上縁近傍個所と下縁近傍個所、右壁部６の上縁近傍個所と下縁近傍個所、及び下壁部７には、ボルト８が入る所定数のボルト孔９が車両前後方向に並ぶように穿設してある。

インサートプレート２は、左壁部５の内面の上縁近傍個所と下縁近傍個所、右壁部６の内面の上縁近傍個所と下縁近傍個所、及び下壁部７の内面に対峙するようにサイドレール１に挿入されている。

各インサートプレート２には、左壁部５、右壁部６、及び下壁部７のボルト孔９に対応した開口１０が穿設され、該開口１０に見合うようにボルト８が螺合可能なナット１１が固着してある。

プレート受部３は、インサートプレート２のナット１１が固着してある面の長辺に相対するように左壁部５、右壁部６、及び下壁部７の内面に連なり、各インサートプレート２が壁部５，６，７の内面から離隔することを阻止している。

つまり、ナット１１がボルト孔９に重なり合うように、ボックス状のサイドレール１の内部にインサートプレート２を保持し、複数のボルト８をサイドレール１の車両前後方向に並べて螺着させるので、多種多様な部材をサイドレール１に合理的に組み付けることができる。

これらプレート受部３のうち、下壁部７の内面に連なっているものは、下壁部７に載置したインサートプレート２の離隔を防ぐ役割に加えて、左壁部５と右壁部６の下縁近傍に配置したインサートプレート２の離隔を防ぐ役割も兼ねている。

隔壁４は、壁部５，６の上縁近傍個所に並ぶボルト孔９の直上と直下、及び壁部５，６の下縁近傍個所に並ぶボルト孔９の直上において左右壁部５，６をつなぎ、両壁部５，６の車両幅方向への撓みを抑止している。

隔壁４が壁部５，６の下縁近傍個所に並ぶボルト孔９の直下にない理由は、下壁部７の至近に当該ボルト孔９があって、この個所では顕著な撓みが生じにくいからである。

また、隔壁４に相当するものを下壁部７からサイドレール１の上壁部１２に向けて設けない理由は、サイドレール１の高さ寸法に比べて幅寸法がかなり小さく、両壁部７，１２には上下方向への撓みが生じにくいからである。

サイドレール１とそれに付帯するプレート受部３や隔壁４は、アルミニウム合金の押出加工によって一体的に形作ってあり、プレート受部３及び隔壁４がサイドレール１の全長にわたって存在するので、強度的にも最適な断面形状のサイドレール１が得られる。

更に、各壁部５，６，７の内面には、インサートプレート２の長辺に沿って延びる溝状のアンダカット１３が形成させてあり、このアンダカット１３によって壁部５，６，７とインサートプレート２の密着性を確保している。

アンダカット１３を設けるようにしないと、押出加工の特性上、インサートプレート２の長辺が向き合うプレート受部３付近の凹曲面１４の半径を大きくせざるを得ず、これにより、インサートプレート２が凹曲面１４に干渉してインサートプレート２と壁部５などとの間に空隙Ｇが形成されてしまい（図４参照）、ナット１１に対するボルト８の螺合に支障が生じることがある。

サイドレール１はアルミニウム合金の押出加工で形作るので、各壁部５，６，７の内面にアンダカット１３を形成させることは、事前の押出成形型の形状設定により容易に遂行できる。

サイドレール１に素材にアルミニウム合金を用い、インサートプレート２の素材に鋼などのようにアルミニウム合金とは熱膨張係数が大きく異なる素材を使うときには、帯板状のインサートプレート２の開口１０の間が穿設してある個所の間に、車両前後方向に変形可能な拡縮継手１５，１６，１７を設ける（図５、図６、図７参照）。

拡縮継手１５は、開口１０がある定常幅部分１８の間にインサートプレート２の部材幅方向にくびれた細幅部分１９を形成し、この細幅部分１９を開口１０の貫通方向へ向けてＵ字状に湾曲させている。

拡縮継手１６は、開口１０がある定常幅部分２０の間にインサートプレート２の部材幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分２１を形成し、この細幅部分２１の双方を折りたたみ曲げ（金属塑性加工）による手法でつないでいる。

拡縮継手１７は、開口１０がある定常幅部分２２の間にインサートプレート２の部材幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分２３を形成し、この細幅部分２３の双方を開口１０の貫通方向に折り曲げて突合せ、スポット溶接継手２４によって接続している。

なお、本発明のビーム構造は上述した実施の形態のみに特に限定されるものではなく、シャシフレーム以外の車両関連部材に適用すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明のビーム構造は、様々な車両関連部材に適用できる。

本発明のビーム構造の実施の形態の一例を適用したシャシフレーム構成部材を示す横断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。図１に関連するサイドレールの下部横断面図である。図１に関連するサイドレールにアンダカットを設けない場合を想定した部分断面図である。図１の関連するインサートプレートの拡縮継手の第１の例を示す部分斜視図である。図１の関連するインサートプレートの拡縮継手の第２の例を示す部分斜視図である。図１の関連するインサートプレートの拡縮継手の第３の例を示す部分斜視図である。トラック用シャシフレーム構造の一例を示す部分斜視図である。押出加工で形作った部材へのナットの取付手法の一例を示す概念図である。

符号の説明

１サイドレール（ビーム）
２インサートプレート
３プレート受部
４隔壁
９ボルト孔
１０開口
１１ナット
１３アンダカット
１５，１６，１７拡縮継手
２４スポット溶接

Claims

ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれた細幅部分を形成し、該細幅部分を開口の貫通方向に向けてＵ字状に湾曲させた拡縮継手をインサートプレートに設けたことを特徴とするビーム構造。
ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分を形成し、各細幅部分を開口の貫通方向に向けて折り曲げて突き合わせ且つ両細幅部材を折りたたんで係合させた拡縮継手をインサートプレートに設けたことを特徴とするビーム構造。
ボルト孔を部材長手方向に並ぶように穿設したボックス状のビームと、前記ボルト孔に対応するように並んだ開口を有し且つビームに挿入可能なインサートプレートと、前記各開口に対応するようにインサートプレートに固着したナットと、前記開口がボルト孔に向き合うようにインサートプレートをビームの内面に対峙させたときにインサートプレートの離隔を阻止するプレート受部とを備え、ビーム及びプレート受部を金属押出加工により一体的に形作り、インサートプレートの開口の間にインサートプレート幅方向にくびれ且つ互いに分断した細幅部分を形成し、各細幅部分を開口の貫通方向に向けて折り曲げて突き合わせ且つ両細幅部材をスポット溶接によって接続した拡縮継手をインサートプレートに設けたことを特徴とするビーム構造。
ボルト孔が穿設してあるビームの壁部とこれに相対する別の壁部の双方をつなぐ隔壁を、金属押出加工によりビームと一体的に形作った請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のビーム構造。
インサートプレートの長辺に沿って延びるアンダカットがビームの壁部内面に現われるように、金属押出加工によりビームを形作った請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のビーム構造。