JP4562651B2 - 荷台フレームのクロスメンバ - Google Patents

Description

本発明は、トラックに架装される荷台を支持するため、トラックのシャシフレームと荷台との間に配置される荷台フレームに関し、さらに詳しくは、荷台フレームにおいて車両の横方向に延びるクロスメンバに関するものである。

貨物輸送用の車両であるトラックは、運転台、エンジン及び車輪等が取り付けられるシャシフレームを備え、貨物を収容する荷台は、運転台の後方のシャシフレームの上部に架装される。トラックの荷台には、上方が開放された無蓋の荷台や密閉式の荷台である箱型荷台等がある。近年では、貨物が傷つきにくく梱包等を簡易化でき、荷くずれ防止も容易な箱型荷台が広く普及し、貨物の積み降ろしのため側面が開放可能なウイングボディと呼ばれる荷台も多用されている。

荷台を架装するために大型のトラックなどでは、車両のシャシフレームの上部に荷台フレームを装着し、これに荷台を載置する。荷台フレームは、車両の前後方向に荷台のほぼ全長に亘って延びる２本のサブフレーム（縦根太）と、サブフレームに固定され車両の横方向に延びる多数のクロスメンバ（横根太）とを有している。サブフレームは、車両のシャシフレームにおいて車両の前後方向に延びるフレーム材であるサイドレールにＵボルト等を用いて締結され、荷台の床板部分がクロスメンバにタッピングねじ、ボルト等を用いて締結される。このような荷台フレームは、一例として特開２００５−２５５０７７号公報に開示されている。

荷台フレームのクロスメンバは荷台の床板を支持する強度部材であって、高い強度と剛性を備える必要がある。一方、車両の燃料経済性の向上あるいは貨物積載量の増加等のため、荷台フレームについてはなるべく軽量化することが望ましい。クロスメンバは荷台フレームに多数配置されることから、クロスメンバの重量を低減することは、荷台フレーム全体の軽量化のうえで大きな効果を発揮する。こうした事情で、クロスメンバには軽量かつ成形性の優れたアルミ押出し材が多く用いられる。

ところで、クロスメンバは、荷台の横方向の長さ、つまり車両の幅とほぼ同一の長さを有しており、車両の車輪の車軸部付近に配置されるクロスメンバでは、その下方に車輪であるタイヤが存在することとなる。タイヤは車両走行中において路面の凹凸等によって上下動を生じるので、車輪の上方にあるクロスメンバ（以下「アクスルクロスメンバ」という。）にあっては、タイヤが上方に移動しても接触することのないよう、その下部とタイヤとの間に一定の距離を確保することが必要となる。そのため、従来のアクセルクロスメンバは、断面コ字状をなす２本のアルミ押出し材等の形材を上下に重ね、上部の形材のみがタイヤの上方まで延長するように構成されていた。

荷台フレームを備えた従来のトラックの概略的な構造を図４に、また、アクスルクロスメンバの構造を図５に示す。図４において、トラックは、運転台１、前輪２及び後輪３等を装着したシャシフレームを有し、シャシフレームの２本のサイドレール４は車両のほぼ全長に亘って前後方向に延びている。運転台１後方のサイドレール４の上には、やはり車両の前後方向に延びるサブフレーム５が載置され、サイドレール４に固定される。サブフレーム５の上方には、これと直交し車両の横方向に延びる多数のクロスメンバ６が結合されており、サブフレーム５とクロスメンバ６により荷台フレーム７が構成される。
荷台フレーム７のクロスメンバ６には、２点鎖線で表される荷台８の床板８１が締結される。この例のトラックの荷台８は、荷台側面が開放可能なウイングボディであって、煽り８２と跳ね上げ式の側板８３とを備えており、煽り８２を連結する蝶番を固着するため、荷台側面の底部において前後方向に延びるように設けられたサイド部材９が、各々のクロスメンバ６の先端に結合されている。

サブフレーム５の上部に固定されるクロスメンバ６は、一般的なものは、図４の拡大図に示すとおり、断面コ字状の１本の形材となっている。これに対し、後輪のタイヤの上方に配置されたクロスメンバには、上部クロスメンバ部材６１及び下部クロスメンバ部材６２からなる、図５のアクスルクロスメンバ６Ａが使用される。拡大Ａ−Ａ断面図に示されるように、上部クロスメンバ部材６１及び下部クロスメンバ部材６２は、同一のコ字状断面形状を有する形材であって、両者はボルト６３により相互に締結される。上部クロスメンバ部材６１の上方には車両の荷台８が載置され、荷台８の床板８１は、この例では木製であって、タッピングねじ１０を用いて上部クロスメンバ部材６１に結合される。また、サブフレーム５とアクスルクロスメンバ６Ａとは、それぞれにボルト結合されたアングル材１１により相互に結合される。同様な結合方法は、一般的なクロスメンバでも採用されている。

この車両は、後輪にいわゆるダブルタイヤを装備しており、アクスルクロスメンバ６Ａの下方には破線で表される２個の後輪の車輪（タイヤ）３が存在する。アクスルクロスメンバ６Ａの上部クロスメンバ部材６１は車両の幅方向の全長に亘って延長されて荷台を支持するが、下部クロスメンバ部材６２は、タイヤ３の手前、つまりその側方で止まり上方の部分までは延びていない。したがって、上部クロスメンバ部材６１とタイヤ３との間に間隙が確保され、タイヤの上下方向の移動に伴う接触を回避することができる。
なお、大型のトラックの中には前輪として前後に２本の車軸を装備したいわゆる前２軸車がある。前２軸車においては、前輪後車軸の配置される位置は、上方に荷台フレームのクロスメンバが存在する位置であって、そのタイヤ上方のクロスメンバには、やはりアクスルクロスメンバが採用される。
特開２００５−２５５０７７号公報

図５に示すアクスルクロスメンバにおいては、上部クロスメンバ部材の高さ（厚み）を減少させ、タイヤとの間の距離をなるべく大きくして確実にタイヤとの接触を回避することが望ましい。上部クロスメンバ部材の高さを減少させると、荷台の積載位置を低下させることが可能となり、車両の低重心化による走行安定性の向上にも繋がることとなる。

しかし、拡大Ａ−Ａ断面図から明らかなように、上部クロスメンバ部材はその断面下辺がボルトにより下部クロスメンバ部材と締結され、さらに、上辺には荷台の床板と締結するためのタッピングねじが貫通している。タッピングねじをねじ込む際には、ボルト頭部との干渉を避ける必要があることから、上部クロスメンバ部材の高さを一定値以上に保持しなければならず、その高さを減少させるにも限界がある。
本発明は、トラックの荷台フレームにおける、車輪の車軸部付近に配置されるアクスルクロスメンバであって、タイヤ上部の高さを減少させてタイヤとの間の距離を確保することができ、かつ、荷台を確実に支持することのできるアクスルクロスメンバの構造を提供することを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明は、アクスルクロスメンバの上部クロスメンバ部材として、断面がいわゆるハット型又はZ型の形材を用い、下部クロスメンバ部材から外れた位置で上部クロスメンバ部材を荷台の床板に締結するものである。すなわち、本発明は、
「車両のシャシフレームに載置される荷台フレームであって、
その荷台フレームは、前記シャシフレームに結合され前記車両の前後方向に延びる複数のサブフレームと、前記サブフレームに結合されるとともに荷台の床板に締結され、車両の横方向に延びる複数のクロスメンバとを有し、
前記車両の車輪の上方に配置される前記クロスメンバは、車輪の上方まで横方向に延長される上部クロスメンバ部材と、前記上部クロスメンバ部材に締結され前記車輪の手前まで延長される下部クロスメンバ部材とを備えており、さらに、
前記上部クロスメンバ部材の断面は、前記下部クロスメンバ部材に締結される下辺、前記下辺の端部から垂直に設けた垂直辺、及び前記垂直辺の上部から前記下辺と反対側に向けて設けた上辺を有する形状に形成され、前記上辺が、前記下部クロスメンバ部材から外れた位置で前記荷台の床板に締結される」
ことを特徴とする荷台フレームとなっている。

請求項２に記載のように、前記上部クロスメンバ部材の断面は、前記下部クロスメンバ部材に締結される下辺、前記下辺の両端部から垂直に延びる２つの垂直辺、及び前記垂直辺のそれぞれの上部から前記下辺と反対側に向けて設けた２つの上辺を有する形状、つまりハット型の形状に形成することができる。

請求項３に記載のように、前記上部クロスメンバ部材の前記上辺が、タッピングねじによって前記荷台の床板に締結されることが好ましい。

本発明の荷台フレームのアクスルクロスメンバにおいては、後輪等のタイヤ（車輪）の上方まで延長される上部クロスメンバ部材は、断面形状が下辺、垂直辺及び上辺を有し、その上辺が垂直辺を挟んで下辺と反対側に向けて延びる形状、つまりいわゆるZ型、ハット型等の形状に形成されている。そして、下辺は下部クロスメンバ部材に結合されるとともに、上辺はタッピングねじ、ボルト等の締結部品によって荷台の床板に締結されるが、このときに、上辺は下辺と反対向きに延びているから、締結部品の位置を下方に下部クロスメンバ部材が存在しない位置に設定することができる。そのため、締結部品の下端が下部クロスメンバ部材又はその締結部品と干渉を生じることはなく、上部クロスメンバ部材の垂直辺の長さを短くしてその高さを減少させることができる。このように、上部クロスメンバ部材の高さが減少できるので、車両における荷台の積載位置を低下させることが可能となる。

また、本発明のアクスルクロスメンバの上部クロスメンバ部材は、その断面形状が垂直辺を備えていることから、荷台を支持する際に変形量が少ない。つまり、後輪のタイヤの上方では、上部クロスメンバ部材によっていわば片持ち梁状に荷台が支持されることとなり、荷台の重量で上部クロスメンバ部材には曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは上部クロスメンバ部材を変形させるが、断面形状の垂直辺が変形に対する抵抗となり、過大な変形を防止することができる。換言すると、本発明の上部クロスメンバ部材は剛性が大きく、例えば平板状の上部クロスメンバ部材と比べ、荷台の床板の撓みを確実に抑制することができる。

請求項２の発明のように、上部クロスメンバ部材の断面を、下辺の両端部から垂直に延びる２つの垂直辺と、垂直辺のそれぞれの上部から下辺と反対側に向けて設けた２つの上辺とを有するハット型の形状としたときは、下部クロスメンバ部材に締結される下辺の両側に２つの垂直辺と上辺とが存在する。したがって、上部クロスメンバ部材の剛性がより一層高まると同時に、荷台の床板と上部クロスメンバ部材とがより強固に締結されることとなる。

請求項３の発明のように、上部クロスメンバ部材の上辺をタッピングねじを用いて荷台の床板に締結するときは、床板の上方からタッピングねじをねじ込むだけで床板が上部クロスメンバ部材に固着され、荷台の装着作業が簡易化される。また、下部クロスメンバ部材から脇に外れた位置にタッピングねじを取り付けるので、ねじ込み量に多少の変動があったとしても、タッピングねじの先端が下部クロスメンバ部材を損傷する虞れはない。

以下、図１乃至図３に基づいて、本発明の荷台フレームにおけるアクスルクロスメンバについて説明する。図１は、本発明のアクスルクロスメンバの構造を示す、図５と同様な構造図であり、図２は要部の斜視図である。また、図３は本発明の変形例を示すものである。これらの図面において、図５の従来の荷台フレームに対応する部品等については同一の符号が付してある。

本発明の荷台フレームにおいて、アクスルクロスメンバ以外の構造等は基本的に図４及び図５に示す従来のものと変わりはない。すなわち、荷台フレーム７の下部には車両の前後方向に延びるサブフレーム５が配置され、これはシャシフレームのサイドレール４上に固定される。サブフレーム５の上方には、車両の横方向に延び、荷台８の床板が締結される多数のクロスメンバ６が載置され、アクスルクロスメンバ以外の一般的なクロスメンバは、断面コ字状の１本の形材で構成されている。

後輪のタイヤ３の上方、つまり、タイヤ３の車両前後方向における直径部分の垂直上方範囲内、に位置するアクスルクロスメンバ６Ａは、本発明では、下部クロスメンバ部材６２の形材が従来のものと同様にコ字状断面を有するのに対し、上部クロスメンバ部材６１の断面形状が、例えば図１に示す実施例においては、ハット型形状に形成されている。つまり、上部クロスメンバ部材６１の断面は、拡大Ｂ−Ｂ断面図に示すとおり、下辺ｘと、下辺ｘの両端に設けられた２個の垂直辺ｙと、垂直辺ｙのそれぞれの上部から下辺ｘと反対方向に向けて設けられた２個の上辺ｚとを備えている。そして、上部クロスメンバ部材６１の下辺ｘはボルト６３によって下部クロスメンバ部材６２に締結されるとともに、上辺ｚは、下部クロスメンバ部材６２から外れた位置で、タッピングねじ１０によって荷台の床板８１に締結される。
なお、アクスルクロスメンバ６Ａの下部クロスメンバ部材６２とサブフレーム５とは、アングル材１１により相互に結合され、また、上部クロスメンバ部材６１の先端には、煽り８２の蝶番を固着するサイド部材９が結合される。

この実施例のアクスルクロスメンバ６Ａでは、後輪のタイヤ３の上方まで延長される上部クロスメンバ部材６１の断面形状はハット型に形成され、下部クロスメンバ部材６２が両垂直辺ｙの間で下辺ｘに締結される一方、荷台の床板８１が下部クロスメンバ部材６２が存在しない位置で上辺ｚに締結される。したがって、締結部品であるボルト６３及びタッピングねじ１０が断面において重なることはなく、上部クロスメンバ部材６１の垂直辺ｙの長さを短くして、その高さを減少することが可能となる。

上部クロスメンバ部材６１は、短いものではあっても垂直辺ｙを備えていることから、荷台の荷重による変形量が少なくなる。つまり、上部クロスメンバ部材６１にはその先端部を下方に曲げる曲げモーメントが作用するが、垂直辺ｙが存在することに伴って、曲げモーメントによる変形に対する抵抗が大きくなる。このため、本発明の上部クロスメンバ部材６１は剛性が高く、ダブルタイヤを装着した車両のように、上部クロスメンバ部材のタイヤ上方部の長さが長い場合でも、荷台の床板の変形を防止することができる。

図１及び図２の実施例は、上部クロスメンバ部材６１の断面形状がハット型形状に形成されているが、図３に示す実施例では、上部クロスメンバ部材６１の断面形状がＺ型の形状をなしており、下辺ｘと、下辺ｘの一端に設けられた垂直辺ｙと、垂直辺ｙの上部から下辺ｘと反対方向に向けて設けられた上辺ｚとを備えている。この実施例でも、下辺ｘはボルト６３によって下部クロスメンバ部材６１に締結され、上辺ｚは、下部クロスメンバ部材６２から外れた位置で、タッピングねじ１０によって荷台の床板８１に締結される。Ｚ型の断面形状の上部クロスメンバ部材は、ハット型のものと比べると重量が小さく、これを用いることにより、荷台フレームはより軽量化され、製造コストもより低下できることとなる。

以上詳述したように、本発明は、車輪の上方に配置されるアクスルクロスメンバの上部クロスメンバ部材として、断面がいわゆるハット型又はZ型の形材を用い、下部クロスメンバ部材から外れた位置で上部クロスメンバ部材を荷台の床板に締結するものである。上記の実施例では、ウイングボディの荷台を有し後輪にダブルタイヤを装着した車両について説明したけれども、本発明のアクスルクロスメンバが無蓋の荷台等各種の荷台のフレームに使用できること、あるいは前２軸車の前輪後車軸付近のクロスメンバとしても使用できること等は言うまでもない。また、サブフレームとクロスメンバとを溶接で結合するなど、種々の変更が可能であることも明らかである。

本発明に基づくアクスルクロスメンバの構造図である。 図１のアクスルクロスメンバの要部斜視図である。 本発明のアクスルクロスメンバの変形例を示す図である。 トラックの荷台フレーム等を示す概略図である。 従来のアクスルクロスメンバの構造図である。

符号の説明

３ 車輪（タイヤ）
４ サイドレール
５ サブフレーム
６ クロスメンバ
６Ａ アクスルクロスメンバ
６１ 上部クロスメンバ部材
６２ 下部クロスメンバ部材
７ 荷台フレーム
８ 荷台
８１ 床板
１０ タッピングねじ

Claims (3)

1. 車両のシャシフレームに載置される荷台フレーム（７）であって、
   その荷台フレーム（７）は、前記シャシフレームに結合され前記車両の前後方向に延びる複数のサブフレーム（５）と、前記サブフレーム（５）に結合されるとともに荷台の床板（８１）に締結され、車両の横方向に延びる複数のクロスメンバ（６）とを有し、
   前記車両の車輪（３）の上方に配置される前記クロスメンバ（６Ａ）は、車輪（３）の上方まで横方向に延長される上部クロスメンバ部材（６１）と、前記上部クロスメンバ部材（６１）に締結され前記車輪（３）の手前まで延長される下部クロスメンバ部材（６２）とを備えており、さらに、
   前記上部クロスメンバ部材（６１）の断面は、前記下部クロスメンバ部材（６２）に締結される下辺（ｘ）、前記下辺（ｘ）の端部から垂直に設けた垂直辺（ｙ）、及び前記垂直辺（ｙ）の上部から前記下辺（ｘ）と反対側に向けて設けた上辺（ｚ）を有する形状に形成され、前記上辺（ｚ）が、前記下部クロスメンバ部材（６２）から外れた位置で前記荷台の床板（８１）に締結されることを特徴とする荷台フレーム。
2. 前記上部クロスメンバ部材（６１）の断面が、前記下部クロスメンバ部材（６２）に締結される下辺（ｘ）、前記下辺（ｘ）の両端部から垂直に延びる２つの垂直辺（ｙ）、及び前記垂直辺（ｙ）のそれぞれの上部から前記下辺（ｘ）と反対側に向けて設けた２つの上辺（ｚ）を有するハット型の形状に形成された請求項１に記載の荷台フレーム。
3. 前記上部クロスメンバ部材（６１）の前記上辺（ｚ）が、タッピングねじ（１０）によって前記荷台の床板（８１）に締結される請求項１又は請求項２に記載の荷台フレーム。

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