JP5225057B2

JP5225057B2 - シャシフレーム用のサイドレール

Info

Publication number: JP5225057B2
Application number: JP2008327864A
Authority: JP
Inventors: 満小原; 道夫堤
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010149589A

Description

本発明は、トラックやバス等に用いられるハシゴ型シャシフレーム用のサイドレールに関する。

図１に示すように、シャシフレーム１は、一般に、車幅方向に間隔を隔てて配置された一対のサイドレール２Ｊと、これらサイドレール２Ｊを連結する複数のクロスメンバ３とからハシゴ型に構成されている。このサイドレール２Ｊは、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出されており、鉛直なウェブ４と、ウェブ４の上端から車幅方向内方に延出された上フランジ５と、ウェブ４の下端から車幅方向内方に延出された下フランジ６とから、断面コ字状に形成されている（溝形開断面）。

従来のサイドレール２Ｊは、図１の領域Ａの部分（車両の前車軸近傍から後端までの部分）において、図２に示すように、上フランジ５の幅と下フランジ６の幅とが同一となっているものが多い。このサイドレール２Ｊは、図３に示すように、矩形スケッチ材（矩形板）７Ｊの一部（ハッチング部）８を切断除去し、一点鎖線９を直角に折り曲げることで成形され（プレス加工）、上記領域Ａにおいて、上フランジ５の幅、下フランジ６の幅、ウェブ４の幅は一定となっている。

図４は、上記サイドレール２Ｊが組み込まれたシャシフレーム１に、キャブ１０、リヤボディ（荷台）１１、前輪１２、後輪１３、エンジン及びトランスミッション等を装着した車両（トラック）の概略図である。このサイドレール２Ｊには、その全長に亘って各種装着部品及び積荷の分布荷重が下向きに加わるのに対し、路面からの上向きの反力は前輪１２及び後輪１３を介して前車軸部分と後車軸部分とに集中して加わる。

この結果、サイドレール２Ｊは、前輪１２と後輪１３との間（ホイールベース間）の部分２ｂが下に凸に撓み、前後の車軸部分２ａ、２ｃが上に凸に撓む。よって、サイドレール２Ｊの耐久強度に影響を及ぼす引っ張りの曲げ応力は、図４にハッチングで示すように、ホイールベース間の部分２ｂでは下フランジ６に、前後の車軸部分２ａ、２ｃでは上フランジ５に発生することになる。従って、上フランジ５の幅と下フランジ６の幅とが等しい上下対称の断面では、引張応力を低減する効率的な断面とは言い難い。

ところで、上下非対称の断面コ字状のサイドレール２Ｊとして、上フランジ５の幅を下フランジ６の幅よりも小さくしたものが知られている（特許文献１）。このサイドレール２Ｊは、その上部にリヤボディ１１を装着することで、リヤボディ１１が装着された部分における上フランジ５の応力負担が軽減されることを考慮し、上フランジ５の幅を下フランジ６の幅よりも小さくしたものである（文献１の段落００１４参照）。

特開平６−４８３１６号公報

しかし乍ら、このサイドレール２Ｊは、リヤボディ１１が装着される部分にて一様に上フランジ５の幅が下フランジ６の幅よりも小さくなっており、前後の車軸部分２ａ、２ｃにおいても、上フランジ５の幅が下フランジ６の幅よりも小さい。よって、このサイドレール２Ｊは、前後の車軸部分２ａ、２ｃにおいて、幅が小さい上フランジ５で引張り力を受けることになってしまい、応力低減の余地が残されている。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、上フランジの幅と下フランジの幅とを長手方向の場所に応じて的確に異ならせることで、効果的に引張応力を低減して上下曲げ強度を向上させたシャシフレーム用のサイドレールを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、細長い一枚のスケッチ材をプレス加工にて折り曲げて形成され、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出される鉛直なウェブと、該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上フランジと、上記ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下フランジとから断面コ字状に形成すると共に、前後車軸間の部分の上記下フランジの幅が、その前後車軸間の部分の上記上フランジの幅よりも大きく、上記前車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その前車軸近傍の部分の上記下フランジの幅と等しく、後車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その後車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きなシャシフレーム用のサイドレールの製造方法であって、上記スケッチ材を大板材から切り出すべく、スケッチ材の前軸近傍の部分の幅、前後車軸間の部分の幅及び後車輪近傍の部分の幅が同じとなるようにスケッチ材を形成すると共に、上記大板材から上記スケッチ材を上下に隙間なく隣接させつつ切り出して細長いスケッチ材を形成してサイドレールを形成するものである。

また、細長い一枚のスケッチ材をプレス加工にて折り曲げて形成され、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出される鉛直なウェブと、該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上フランジと、上記ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下フランジとから断面コ字状に形成すると共に、前後車軸間の部分の上記下フランジの幅が、その前後車軸間の部分の上記上フランジの幅よりも大きく、上記前車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その前車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きく、後車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その後車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きなシャシフレーム用のサイドレールの製造方法であって、上記スケッチ材を大板材から切り出すべく、スケッチ材の前軸近傍の部分の幅、前後車軸間の部分の幅及び後車輪近傍の部分の幅が同じとなるようにスケッチ材を形成すると共に、上記大板材から上記スケッチ材を上下に隙間なく隣接させつつ切り出して細長いスケッチ材を形成してサイドレールを形成するものである。

本発明に係るシャシフレーム用のサイドレールによれば、上フランジの幅と下フランジの幅とを長手方向の場所に応じて的確に異ならせているので、夫々のフランジにおける引張応力を低減でき、上下曲げ強度を効果的に向上させることができる。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図５は、本実施形態に係るシャシフレーム用のサイドレール２の斜視図、図６（ａ）は、図５のａ−ａ線断面図、図６（ｂ）は同じくｂ−ｂ線断面図、図６（ｃ）は同じくｃ−ｃ線断面図である。

このサイドレール２は、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出され、鉛直なウェブ４と、ウェブ４の上端から車幅方向内方に延出された上フランジ５と、ウェブ４の下端から車幅方向内方に延出された下フランジ６とから断面コ字状に形成されている。かかるサイドレール２は、図１に示すサイドレール２Ｊと同様に、車幅方向に間隔を隔てて一対配置され、クロスメンバ３により連結されてハシゴ型のシャシフレーム１を構成する。

このサイドレール２の特徴は、前車軸と後車軸との間の部分２ｂにおいて下フランジ６の幅を上フランジ５の幅よりも大きくし、後車軸近傍の部分２ｃにおいて上フランジ５の幅を下フランジ６よりも大きくした点にある。これにより、前後車軸間の部分２ｂの下フランジ６で生じる引張応力、後車軸近傍の部分２ｃの上フランジ５で生じる引張応力を低減できる（図４参照）。

このように、上フランジ５の幅と下フランジ６の幅とをサイドレール２の長手方向の場所に応じて的確に異ならせ、夫々の箇所のフランジ５、６に生じる引張応力を低減することで、サイドレール２の上下曲げ強度を、補強部材の追加や板厚アップ等の重量やコストが増す対策無しで、効果的に向上させることができる。

なお、本実施形態に係るサイドレール２では、図６（ａ）に示すように、前輪車軸近傍の部分２ａにおいて上フランジ５の幅と下フランジ６の幅とを等しくし、エンジンやトランスミッションのサイドレール２への装着性（取り合い）が変動することを回避しているが、その部分２ａにおいて上フランジ５の幅を下フランジ６の幅よりも大きくし、上フランジ５での引張応力低減を図ってもよい。

また、このサイドレール２は、図６（ｂ）に示すように、前後車軸間の部分２ｂにおける上フランジ５の減少量Ｆｒと下フランジ６の増加量Ｆｉとが等しく、図６（ｃ）に示すように、後車軸近傍の部分２ｃにおける上フランジ５の増加量Ｆｉと下フランジ６の減少量Ｆｒとが等しくなっている。図中、仮想線１４は上下のフランジ５、６の幅が等しい場合のラインである。また、ウェブ４の幅は、前車軸近傍の部分２ａからサイドレール２の後端にかけて一定となっている。

このサイドレール２は、その展開図が描かれた図７に示すスケッチ材７の領域Ａの部分（車両の前車軸近傍の部分２ａから後端まで）において、上フランジ５、ウェブ４及び下フランジ６の各幅の和が同一となっている。すなわち、このサイドレール２は、同一鉛直断面での上フランジ５、ウェブ４及び下フランジ６の各幅の和が、前後車軸間の部分２ｂと前車軸近傍の部分２ａと後車軸近傍の部分２ｃとにおいて、同一となっている（Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ＝Ｌｄ）。これにより、このスケッチ材７は、ハッチング部分８を切断除去する前は、図中の下側の縁ライン１５と上側の縁ライン１６とが同一となる。

よって、図８に示すように、このスケッチ材７を大板材１７から切り出す際、切り出されるスケッチ材７を隙間無く隣接して並べることができ、材料屑が少なくなって歩留りが向上する。従って、本実施形態に係るサイドレール２は、それを１本製造するために必要な材料の量が、図３の従来タイプと比べて殆ど増加することはない。よって、このサイドレール７は、従来タイプと比べて製品重量及び原料コストを殆ど増加させることなく、引っ張り曲げ応力が発生する部位のフランジ５、６を的確に強化することができる。

また、図８において、スケッチ材７を大板材１７から切り出す際、ワンパスの切り出しで、隣り合うスケッチ材７同士の下側の縁ライン１５と上側の縁ライン１６とが同時に形成されることになるので、スケッチ材７を切り出すための作業時間が増大することはなく、製造コストが増大することはない。

さて、本実施形態にように、同一鉛直断面における上下のフランジ５、６の内の一方のフランジ幅減少量Ｆｒと他方のフランジ幅増加量Ｆｉとが等しい場合の、フランジ幅の変化率と断面諸係数の変化率の関係を図９に示す。

図９は、幅を増減する前の上下のフランジ５、６の幅を１００％としたとき、ウェブ４の幅（高さ）が３３０％、板厚が８％のサイドレール２について、一方のフランジ５（又は６）の幅を或るパーセント拡大し、他方のフランジ６（又は５）の幅をそれと同じパーセント縮小した場合の、フランジ幅拡大側の断面係数と、フランジ幅縮小側断面係数と、断面二次モーメント（サイドレール２が上下に曲がるときの中立軸に対するもの）とを表したものである。

図示するように、一方の引張応力側のフランジ幅を３０％増加し、それと上下反対側の他方のフランジ幅を３０％減少すると、増加側の即ち引張応力側のフランジ幅拡大側の断面係数は約１０％増加する。よって、引張応力側のフランジの応力が１０％程度低減されることになる。

引張応力側のフランジに溶接部や締結穴等の切欠が存在し、金属疲労による耐久性が不足する場合でも、同部の断面係数の増加分だけ引張応力が低減することになり、耐久寿命が１．５倍以上向上することになる。

一方、サイドレール２の曲げ剛性に寄与する断面二次モーメントは、上述のように上下のフランジ幅を３０％増減する場合、図９に示すように２％程度減少するが、これによりサイドレール２の上下方向の撓みが２％増加することはない。何故なら、サイドレール２の上部に装着される各種装着部品及び積荷の分布荷重は、実際には、サイドレール２以外のリヤボディ１１、サブフレーム等の車体の剛性部品でも分担するので、サイドレール２の断面二次モーメントが２％減少しても、サイドレール２の撓みの増加は２％よりも少なくなるのである。

よって、引張応力側のフランジについて、上述した断面係数の増加による引張応力低減効果は、サイドレール２の撓みが増加することによって相殺されることはない。

本発明とは無関係の参考形態を図１０〜図１２を用いて説明する。

この参考形態に係るサイドレール２は、基本的には前述の実施形態と同様であり、同一鉛直断面にて上フランジ５及び下フランジ６を、同じ幅の状態から一方を大きく他方を小さくする際、大きくする量（Ｆｉ）よりも小さくする量（Ｆｒ）を少なくし、同じ幅の状態のときから断面二次モーメントが小さくなることを抑えた点のみが異なる。

具体的には、同一鉛直断面における一方のフランジ幅の拡大量Ｆｉに対し、上下反対側の他方のフランジ幅の減少量Ｆｒを８０％とした（Ｆｒ＝０．８Ｆｉ）。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５のａ−ａ線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線断面に相当する。図１０（ｂ）に示すように、前後車軸間の部分２ｂにおける上フランジ５の減少量Ｆｒは、下フランジ６の拡大量Ｆｉの８０％程度となっており、図１０（ｃ）に示すように、後車軸近傍の部分２ｃにおける下フランジ６の減少量Ｆｒは、上フランジ５の拡大量Ｆｉの８０％程度となっている。仮想線１４は、上下のフランジ５、６の幅が等しい場合（Ｆｒ＝Ｆｉ）のラインである。

図１１は、このサイドレール２の展開図である。破線１８は、Ｆｒ＝Ｆｉのラインである。図示するように、前後車軸間の部分２ｂにおける上フランジ５とウェブ４と下フランジ６の幅の和Ｌｂは、前車軸近傍の部分２ａの上フランジ５とウェブ４と下フランジ６の幅の和Ｌａより僅かに大きい。また、後車軸近傍の部分２ｃの上フランジ５とウェブ４と下フランジ６の幅の和Ｌｃは、上記和Ｌａより僅かに大きい。

この参考形態においては、幅を増減する前の上下のフランジ５、６の幅を１００％としたとき、ウェブ４の幅（高さ）が３３０％、板厚が８％のサイドレール２について、一方の引張り側のフランジ幅を３０％増加させると、それと上下反対側の他方のフランジ側は３０％に０．８を乗じた２４％減少させることになる。この場合、展開幅は、変更前に比べて、次式のように僅か１％増加するだけである。

（１００＋３０＋３３０＋１００−２４）／（１００＋３３０＋１００）
＝１．０１１
このように、上下のフランジ５、６の一方のフランジ幅減少量Ｆｒを他方のフランジ幅増加量Ｆｉの８０％とした場合の、フランジ幅の増加率と断面諸係数の変化率の関係を図１２に示す。

図１２は、この参考形態に係るサイドレール２について、一方のフランジの幅を或るパーセント拡大し、それと上下反対側の他方のフランジの幅をそれに０．８を乗じたパーセント縮小した場合の、フランジ幅拡大側の断面係数と、フランジ幅縮小側断面係数と、断面二次モーメントとを表したものである。

図示するように、一方の引張応力側のフランジ幅を３０％増加し、それと上下反対側の他方のフランジ幅を３０％に０．８を乗じた２４％減少すると、増加側の即ち引張応力側のフランジ幅拡大側の断面係数は約１２％（最初の実施形態よりも若干大きい）増加する上、曲げ剛性に相関する断面二次モーメントの低下は生じないことは分かる。

よって、このサイドレール２は、前述の実施形態のものと比べ（図９参照）、重量及び原材料コストを殆ど増加させることなく（１％程度の増加）、断面二次モーメントの低下を抑えることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

トラック用のシャシフレームの斜視図である。従来のサイドレールの鉛直断面図である。従来のサイドレールの展開図である。サイドレールを備えた車両（トラック）の概略図である。本実施形態に係るシャシフレーム用のサイドレールの斜視図である。（ａ）は図５のａ−ａ線断面図、（ｂ）は同ｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は同ｃ−ｃ線断面図である。本実施形態に係るサイドレールの展開図である。本実施形態に係るサイドレールのスケッチ材が切り出される大板材の斜視図である。本実施形態に係るサイドレールのフランジ幅変化率と断面諸係数変化率との関係を示す説明図である。別の実施形態に係るサイドレールの説明図であり、（ａ）は図５のａ−ａ線、（ｂ）は同ｂ−ｂ線、（ｃ）は同ｃ−ｃ線に相当する断面図である。別の実施形態に係るサイドレールの展開図である。別の実施形態に係るサイドレールのフランジ幅増加率と断面諸係数変化率との関係を示す説明図である。

符号の説明

１シャシフレーム
２サイドレール
２ａ前車軸近傍の部分
２ｂ前後車軸間の部分
２ｃ後車軸近傍の部分
４ウェブ
５上フランジ
６下フランジ
Ｌａ前車軸近傍の部分における上フランジとウェブと下フランジとの幅の和
Ｌｂ前後車軸間の部分における上フランジとウェブと下フランジとの幅の和
Ｌｃ後車軸近傍の部分における上フランジとウェブと下フランジとの幅の和

Claims

細長い一枚のスケッチ材をプレス加工にて折り曲げて形成され、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出される鉛直なウェブと、該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上フランジと、上記ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下フランジとから断面コ字状に形成すると共に、前後車軸間の部分の上記下フランジの幅が、その前後車軸間の部分の上記上フランジの幅よりも大きく、上記前車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その前車軸近傍の部分の上記下フランジの幅と等しく、後車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その後車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きなシャシフレーム用のサイドレールの製造方法であって、
上記スケッチ材を大板材から切り出すべく、スケッチ材の前軸近傍の部分の幅、前後車軸間の部分の幅及び後車輪近傍の部分の幅が同じとなるようにスケッチ材を形成すると共に、上記大板材から上記スケッチ材を上下に隙間なく隣接させつつ切り出して細長いスケッチ材を形成してサイドレールを形成することを特徴とするシャシフレーム用のサイドレールの製造方法。
細長い一枚のスケッチ材をプレス加工にて折り曲げて形成され、車両の前後方向に沿って前車軸の前方から後車軸の後方まで延出される鉛直なウェブと、該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上フランジと、上記ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下フランジとから断面コ字状に形成すると共に、前後車軸間の部分の上記下フランジの幅が、その前後車軸間の部分の上記上フランジの幅よりも大きく、上記前車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その前車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きく、後車軸近傍の部分の上記上フランジの幅が、その後車軸近傍の部分の上記下フランジの幅よりも大きなシャシフレーム用のサイドレールの製造方法であって、
上記スケッチ材を大板材から切り出すべく、スケッチ材の前軸近傍の部分の幅、前後車軸間の部分の幅及び後車輪近傍の部分の幅が同じとなるようにスケッチ材を形成すると共に、上記大板材から上記スケッチ材を上下に隙間なく隣接させつつ切り出して細長いスケッチ材を形成してサイドレールを形成することを特徴とするシャシフレーム用のサイドレールの製造方法。