JP6178695B2 - サイドメンバおよびその製法 - Google Patents

Description

本発明は、フランジ端を円弧状とした車両用フレームのサイドメンバの構造およびその製法に関する。

従来のトラック等の車両用フレームとして、車両の前後方向に延設されると共に、外側壁と該外側壁の上端縁及び下端縁にそれぞれ連設された上面フランジ及び下面フランジを有する断面チャンネル状に形成されたサイドメンバを左右一対に設ける構造が知られている。
このサイドメンバは、長方形に形成した鋼板の素材を断面コ形に曲成しており、対向する端縁が直線状に延びる前記素材を加工することで、フランジ幅やウエブ高さが一定となる断面に形成することが一般的である。
しかし、前記サイドメンバは、前後輪を支点とした単純梁構造であり、車両前後方向の位置によってかかる入力の値は異なる。
例えば、ホイールベース間では下方への曲げ入力がかかり、下面フランジには引張り応力が発生し、上面フランジには圧縮の応力が発生し、ホイールベースの中央部でその応力値が最大となる。
また、トラックでは、積荷や架装物、またホイールベースの長短によってサイドメンバにかかる応力が異なるが、車種ごとに断面寸法の異なるサイドメンバを製作するには大きな設備費がかかるため、発生応力の大きな車種や部位に合わせた寸法で統一したり、車種や部位によって補強を追加したりする必要があるという問題点がある。
上記問題点に対して、例えば特開平６−４８３１６号のトラックの車台フレームの構造では、長方形の素材を加工し、上面フランジのフランジ幅を下面フランジのフランジ幅より一律に短くする構成を採っている。
しかし、上記構成では、サイドメンバには長方形の素材を用い、下面フランジが常に上面フランジのフランジ幅よりも広くなるように成形する必要があるため、熱延ロール材をスリット加工して製作する場合には、熱延材はその製作過程で内部残留応力が発生しているため、スリット加工すると左右両側が外側に向かって弓状に変形してしまう（図７参照）ので、弓状に変形した素材をまっすぐな長方形の状態に修正する必要があり、手間やコストがかかるという問題点がある。

特開平６−４８３１６号公報

この発明が解決しようとする課題は、弓状に変形した素材を長方形に修正する加工を施すことなく成型することができるサイドメンバであって、サイドメンバの上面フランジは中央部のフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下フランジは中央部のフランジ幅が広くなる円弧状として、強度を高めたサイドメンバおよびその製法を提供することにある。

上記課題を達成するために、請求項１のサイドメンバの発明では、
熱延ロール材をスリット加工して弓状に変形したサイドメンバ用素材を中央の外側壁の上端縁及び下端縁を折り曲げてそれぞれ連設された上面フランジ及び下面フランジを有する断面チャンネル状に形成されたサイドメンバ構造において、
上面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とし、
前記中間位置が、サイドメンバの車両装着時におけるホイールベースの中央位置に対応してなることを特徴とする。
請求項２の発明では、
上面フランジの幅と下面フランジの幅の和が、サイドメンバの全部または主要部に亘って同一に設定されていることを特徴とする。
請求項３のサイドメンバの製法の発明では、
熱延ロール材をスリット加工して同一幅で弓状に変形するサイドメンバ用素材を、中央の外側壁とその上下を折り曲げて上面フランジと下面フランジとに形成したサイドメンバの製法において、
上面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とし、
前記中間位置が、サイドメンバの車両装着時におけるホイールベースの中央位置に対応してなることを特徴とする。

この発明は、熱延ロール（コイル）材をアンコイルし、長手方向にスリットして、サイドメンバ用素材の長さに合わせて裁断する際に、熱間圧延材の製作過程において内部に生じた残留応力が解放され、サイドメンバ用素材が外方向に弓なりに変形し、熱延材は、その材質や板厚によって残留応力が微妙に異なるが、弓なり変形の量が素材毎に一律に安定しているので、その変形量をサイドメンバのフランジ端の円弧と合わせることで、サイドメンバのトラックフレームにおける強度と製作の容易を実現した。
即ち、サイドメンバの長手方向の中間位置、即ち、トラックへ装着時にホイールベースの中央位置に相当する下面フランジの中間位置の幅を広くすることで、その部位に発生する引張り応力を緩和することができ、フレームの耐久性が向上する。
また、サイドメンバの強度が向上することで、素材板厚を薄くしたり、断面寸法を小さくするなどの設計が可能となり、材料費の節約と車両の軽量化に貢献することができる。
熱延ロールのスリット時の残留応力による弓なり変形の特性をそのまま利用するため、製造に際しては素材加工費がかからない。
また、従来のように、弓なりな素材を、まっすぐな長方形に修正するための工数を削減でき、コストダウンを図ることができる。

トラックフレームのサイドメンバの装着状態を示す模式図である。 サイドメンバの斜視図である。 トラックフレームの側面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。 サイドメンバの展開図である。 サイドメンバ用素材の平面図である。 熱延ロールをスリットしてサイドメンバ用素材とする説明図である。

この発明は、熱延ロール材をスリット加工して得られた弓なりのサイドメンバ用素材を用い、サイドメンバの上面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とすることで、サイドメンバの強度の向上と製作の容易性を実現した。
以下に、この発明の好適実施例について図面を参照しながら説明する。

サイドメンバ用素材１０は、図７に示すように、熱延ロール２０をスリット２１で切断して多条取り（図示例では２条取り）しており、前記熱延材の特性により弓状に変形した左右一対のサイドメンバ用素材１０が得られる。
この発明では上記弓なりに変形したサイドメンバ用素材１０をそのまま利用して略コ形に成形し、サイドメンバ１を製作する。

弓なりに変形したサイドメンバ用素材１０は、図６に示すように、中央が内側に窪む円弧状の縁部を図中上方の長手方向の縁部１１とし、中央が外側に突出する円弧状の縁部を図中下方の長手方向の縁部１２とする。
サイドメンバ用素材１０の円弧形状の１例を挙げると、全長Ｌが１０ｍの場合に、中央の最も窪んだ位置の長さＤが５ｍｍと仮定すると、円弧の半径は約２５００ｍとなるが、これに限定されないことは勿論である。

上記サイドメンバ用素材１０をもとに、上方の縁部１１が上面フランジ３の縁部となり、下方の縁部１２が下面フランジ４の縁部となるように、断面コ形状に折り曲げ加工して、短手方向の中央部分を外側壁２とし、該外側壁２の上下を同一方向に直角に折り曲げて上面フランジ３と下面フランジ４を形成して、サイドメンバ１を製作している。
これにより、サイドメンバ１は、上面フランジ３を、その縁部１３が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジ４を、その縁部１４が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とする。

なお、図示例のサイドメンバ１は、図１に示すようにキャブＣが搭載される前方部分１ａは、その下部に設けられるエンジン等（図示せず）を支持してそのエンジン周囲の空間を確保する必要上、前端に向かうに従ってその外側壁の高さを次第に小さく形成しているので、サイドメンバ用素材１０の一部を切り欠き１０ａとして形成しており、サイドメンバ１の前方部分１ａにおいては、上面フランジ３と下面フランジ４のフランジ幅の和が、他の荷台等が搭載される主要部分と同一でなく小さくなっていてもよい。

そして、サイドメンバ１の前方側を除く外側壁２の縦幅の長さを一定とすることで、上面フランジ３のフランジ幅３Ａ〜３Ｃと下面フランジ４のフランジ幅４Ａ〜４Ｃの和が同一となる。
即ち、図４（ａ）に示すサイドメンバ１の前方のＡ−Ａ断面、図４（ｂ）に示す中央のＢ−Ｂ断面、および図４（ｃ）に示す後方のＣ−Ｃ断面のそれぞれにおける上面フランジの幅と下面フランジの幅の和は、同一（３Ａ＋４Ａ＝３Ｂ＋４Ｂ＝３Ｃ＋４Ｃ）に設定される。

そして、前述のように、サイドメンバ１は、トラック装着時に、ホイールベース間では下方への曲げ入力がかかり、下面フランジ４には引張り応力、上面フランジ３には圧縮の応力が発生し、ホイールベース中央部でその応力値が最大となるが、ホイールベースの中央部に対応する下面フランジ４の中間位置でそのフランジ幅が最も広く設定されていることで、前記応力を受ける構造とすることができる。

この発明では、サイドメンバ用素材の長手方向の円弧状の縁部の形状を修正することなく、所定位置で上下に折り曲げるだけでサイドメンバを形成することができるので、極めて容易に製造することができる。
なお、上記実施例ではサイドメンバ用素材は２条取りした場合を例示したが、多条取りした場合に同様に弓なりに変形した素材を用いてもよい。

サイドメンバは、トラックフレームの場合を例示したが、その他の車両フレーム用であってもよい。
また、サイドフレームの形状は、前方の幅が小さくなるものに限らず、全長に亘ってほぼ同一の幅のものでもよく、少なくとも、応力のかかる主要部において発明の構成が採られていればよい。
その他、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうる。

１ サイドメンバ
２ 外側壁
３ 上面フランジ
４ 下面フランジ
１０ サイドメンバ用素材
１１ 上方の長手方向の縁部
１２ 下方の長手方向の縁部
１３ 縁部
１４ 縁部
２０ 熱延ロール
２１ スリット
Ｃ キャブ
Ｗ 車輪
Ｆ 折り曲げ線

Claims (3)

1. 熱延ロール材をスリット加工して弓状に変形したサイドメンバ用素材を中央の外側壁の上端縁及び下端縁を折り曲げてそれぞれ連設された上面フランジ及び下面フランジを有する断面チャンネル状に形成されたサイドメンバ構造において、
   上面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とし、
   前記中間位置が、サイドメンバの車両装着時におけるホイールベースの中央位置に対応してなることを特徴とするサイドメンバ。
2. 上面フランジの幅と下面フランジの幅の和が、サイドメンバの全部または主要部に亘って同一に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のサイドメンバ。
3. 熱延ロール材をスリット加工して同一幅で弓状に変形するサイドメンバ用素材を、中央の外側壁とその上下を折り曲げて上面フランジと下面フランジとに形成したサイドメンバの製法において、
   上面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が狭くなる円弧状とし、下面フランジは、その端部が中間位置でフランジ幅が広くなる円弧状とし、
   前記中間位置が、サイドメンバの車両装着時におけるホイールベースの中央位置に対応してなることを特徴とするサイドメンバの製法。

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