JPH10129531A - トラックのキャブ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝突時のエネルギー吸収量を増加させかつ変
形を減少させることによって、さらに衝突安全性が向上
するトラックのキャブ構造を提供する。 【解決手段】 トラックのキャブ構造１はフロアパン４
とメインシル５と連結部材１９，２０，２１とを備えて
いる。フロアパン４は略中央に凸部９を有する中央部６
と中央部６の左右両側に設けられかつ前後に高さが変化
する段部１０を有する両側部７，７と水平部８とを備え
ている。メインシル５はフロアパン４の下面に前後に延
びて設けられた一対の並行部１１，１１と並行部１１，
１１の後端に連設された車幅方向の基部１２とを備えて
いる。並行部１１，１１はフロアパン４の段部１０など
に沿う屈曲部１３，１４，１５を有している。これら屈
曲部１３，１４，１５に、それぞれ車幅方向にわたる第
１、第２及び第３の連結部材１９，２０，２１が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロアパンとメイ
ンシルとを備えたトラックのキャブ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラックのキャブ構造は、乗員の保護と
安全性を確保・向上することが要求されている。そのた
め、従来より種々の技術が用いられている。例えば図７
に示すように、衝突時のエネルギー吸収曲線３０に関し
て初期座屈荷重３１が大きくかつエネルギー吸収荷重３
２が初期座屈荷重３１と略等しくなるような効率のい
い、つまり衝突時の変位が少なくかつエネルギー吸収量
の大きなキャブ構造とするのが望ましいとされている。

【０００３】なお、この明細書に記述するエネルギー吸
収量とは、衝突の際にキャブなどに作用する荷重をキャ
ブの変位で積分することによって求められるエネルギー
を示している。つまり、図７中にハッチングで示された
部分の面積を示している。

【０００４】ところで、一般的なトラックのキャブ構造
は、図８に例示されるようにシート４２やベッド４３等
が設けられるフロアパン４４と、このフロアパン４４の
下面に車両前後方向に延びて設けられるメインシル４５
などを備えて構成されている。

【０００５】上記フロアパン４４は、車両の略中央に位
置する中央部４６と、この中央部４６の車両左右側に設
けられる両側部４７，４７と、上記中央部４６と両側部
４７，４７の車両後側に設けられる水平部４８とを備え
ている。上記中央部４６は図８に示すように車両に搭載
されるエンジンの容積及び車高の制限などから車幅方向
の略中央に、上に凸の凸部４９を有するように形成され
ている。上記両側部４７，４７は乗員用シート４２，４
２の設置及び乗員のスペース確保などの観点から、車両
前後方向に高さが変化する段部５０をそれぞれ有しかつ
この段部５０の前方が上記中央部４６の凸部４９より一
段低く落ち込んだように形成されている。上記水平部４
８は、上記中央部４６及び両側部４７，４７の後端に連
設されかつ乗員用の簡易型のベッド４３を設けている。

【０００６】上記メインシル４５は、上記フロアパン４
４の両側部４７，４７の前端から水平部４８に亘って両
側部４７，４７の下面に固着される一対の並行部５１，
５１と、この並行部５１，５１の後端に連設されかつ車
幅方向に亘って上記フロアパン４４の水平部４８の下面
に固着される基部５２とを有している。上記並行部５
１，５１は車両前側から順に、上記フロアパン４４の段
部５０，５０などに沿う第１の屈曲部５３と、第２の屈
曲部５４と、第３の屈曲部５５とを有するように屈曲形
成されている。また、上記メインシル４５は上記並行部
５１，５１の前端を相互に連結する連結部５６を一体に
設けている。

【０００７】上記並行部５１，５１及び基部５２は軽量
化と機械的強度の確保などの観点から断面がコ字状（ハ
ット形状）に形成されている。上記のように構成された
従来のキャブ構造４１について、コンピュータなどを用
いておこなった有限要素法による衝突時の変形状態の解
析結果を図９及び図１０に示す。有限要素法とは、所望
の現象中における構造物に生じる応力及び変形などを解
析する手法の一つであり、上記キャブ構造４１のような
複雑な構造物で、かつ衝突のような変位の大きな現象に
おいても、近年のコンピュータの進歩によって解析が可
能となってきた手法である。なお本解析においては、衝
突時の衝撃荷重を、主に車体の減速度によって生じる荷
台の慣性による応力としてモデル化をおこない、図９及
び図１０に示す矢印Ｔに沿って、上記メインシル４５と
フロアパン４４等で構成されるキャブ構造４１の後端に
荷重を作用させた。

【０００８】なお図９は、キャブ構造４１の変位が第１
所定量Ｌ１となるまで解析した時の結果を示し、図１０
はキャブ構造４１の変位が第１所定量Ｌ１より大きい第
２所定量Ｌ２となるまで解析した時の結果を示してい
る。

【０００９】衝突時の荷重を模擬した応力（矢印Ｔ）が
キャブ構造４１に作用した結果、図９（Ｂ）及び図１０
（Ｂ）に示すように側面方向からみると、メインシル４
５の並行部５１，５１の主に第２及び第３の屈曲部５
４，５５で折れ曲りかつフロアパン４４が局所座屈を起
こすモードとなっている。また、図９（Ａ）及び図１０
（Ａ）に示すように上方からみると、メインシル４５の
並行部５１の主に第２の屈曲部５４が車幅方向に折れ曲
がって車両内側に倒れ込んでいるのが明らかになった。
また、一般にトラックのキャブ構造においては、衝突時
等に車両全体に作用するエネルギー吸収量の５０％以上
をフロアパンとメインシルとが負担している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のキャブ構造
４１は車両前後方向のエネルギー吸収をおこなう際に、
メインシル４５の並行部５１，５１の主に第２の屈曲部
５４，５４が車幅方向に倒れ込んでいるため、そのぶん
変形しやすくかつエネルギー吸収荷重も低くなって、エ
ネルギー吸収量を損失するという傾向があった。

【００１１】従って本発明の目的は、衝突時のエネルギ
ー吸収量を増加させるとともに、衝突時の変形を減少さ
せることによって、衝突安全性をさらに向上させること
が可能なトラックのキャブ構造を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の本発明のトラックの
キャブ構造は、車両前後方向において高さが変化する段
部を有して屈曲形成されたフロアパンと、上記フロアパ
ン下面に密着して車両前後方向に延びると共に上記フロ
アパンの上記段部に対応した屈曲部を有して屈曲形成さ
れた左右一対の並行部を有するメインシルと、上記両並
行部の上記屈曲部間を結合して車幅方向に沿って設けら
れた連結部材とを備えたことを特徴としている。

【００１３】請求項２に記載の本発明のトラックのキャ
ブ構造は、請求項１に記載のトラックのキャブ構造にお
いて、上記連結部材がパイプ材によって構成されたこと
を特徴としている。

【００１４】請求項３に記載の本発明のトラックのキャ
ブ構造は、請求項２に記載のトラックのキャブ構造にお
いて、上記連結部材と上記フロアパンの下面とが互いに
固定されていないことを特徴としている。

【００１５】請求項４に記載に本発明のトラックのキャ
ブ構造は、請求項３に記載のトラックのキャブ構造にお
いて、上記フロアパンの車幅方向中間部分に上に凸の凸
部が形成され、かつ、上記連結部材には上記フロアパン
の上記凸部と対応した位置に上に凸の段差状または円弧
状の部分が形成されていることを特徴としている。

【００１６】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。請求項１に記載されたトラックのキャブ構造
は、車両衝突時にメインシルの屈曲部が車幅方向に倒れ
込む現象を屈曲部間を結合する連結部材によって抑制で
きる。

【００１７】請求項２に記載されたトラックのキャブ構
造は、連結部材をパイプ材とすることで連結部材の強度
を容易に高くできる。請求項３に記載されたトラックの
キャブ構造は、車両衝突時に連結部材がフロアパンの変
形の影響を受けにくいので、フロアパンが変形してもメ
インシルの屈曲部が車幅方向に倒れ込む現象を上記連結
部材によってより確実に抑制できる。

【００１８】請求項４に記載されたトラックのキャブ構
造は、大型のエンジンを搭載したトラックにおいても、
連結部材によってメインシルの屈曲部間を確実に結合で
きるので、車両衝突時にメインシルの屈曲部が車幅方向
に倒れ込む現象を確実に抑制することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態につい
て、図１から図６を参照して説明する。図１に示すトラ
ックのキャブ構造１は、シート２やベッド３等が設けら
れるフロアパン４と、このフロアパン４の下面に車両前
後方向に延びて設けられる一対の並行部１１，１１を有
するメインシル５と、上記メインシル５の並行部１１，
１１間に結合された連結部材１９，２０，２１などを備
えている。

【００２０】上記フロアパン４は、従来例（図８に示
す）と同様に車両の略中央に位置する中央部６と、この
中央部６の車両左右側に設けられる両側部７，７と、上
記中央部６と両側部７，７との車両後側に設けられる水
平部８とを備えている。上記中央部６は、車両に搭載さ
れるエンジン（図示せず）の容積及び車高の制限などか
ら車幅方向の略中央に上に凸の凸部９を有するように形
成されている。上記両側部７，７は乗員用シート２，２
の設置及び乗員のスペース確保などの観点から、車両前
後方向に高さが変化する段部１０をそれぞれ有しかつこ
の段部１０から車両前方が上記中央部６の凸部９より一
段低く落ち込んだように形成されているとともに、後端
７ａにおいて上記中央部６と略水平となるように形成さ
れている。上記水平部８は、上記中央部６の後端６ａと
両側部７，７の後端７ａ，７ａに連設されかつ乗員用の
簡易型のベッド３を設けている。

【００２１】なお、車種によっては比較的小型のエンジ
ンが搭載されているものがあり、この場合には、上記フ
ロアパン４の中央部６は上記凸部９を有していないのが
一般的である。

【００２２】上記メインシル５も、従来例（図８に示
す）と同様に上記フロアパン４の両側部７，７の前端７
ｂ，７ｂから水平部８に亘って両側部７，７の下面にス
ポット溶接などの手段で固着される一対の並行部１１，
１１と、この並行部１１，１１の後端１１ａ，１１ａに
連設されかつ車幅方向に亘って上記フロアパン４の水平
部８の下面にスポット溶接などの手段で固着される基部
１２とを有している。上記並行部１１，１１は車両前側
から順に上記フロアパン４の両側部７，７の段部１０，
１０などに沿う第１の屈曲部１３と、第２の屈曲部１４
と、第３の屈曲部１５とを有するように屈曲形成されて
いる。また、上記メインシル５は上記並行部１１，１１
の前端１１ｂ，１１ｂを相互に連結する連結部１６を一
体に設けている。

【００２３】上記並行部１１，１１及び基部１２は、軽
量化と機械的強度の確保などの観点から、断面が両側壁
１７ａ，１７ａと底面壁１７ｂとを有するコ字状（ハッ
ト形状）に形成されている。

【００２４】さらに、上記メインシル５の並行部１１，
１１の第１の屈曲部１３，１３間には第１の連結部材１
９が車幅方向に沿って結合されかつ上記第２の屈曲部１
４，１４間には第２の連結部材２０が車幅方向に沿って
結合される。第３の屈曲部１５，１５間には第３の連結
部材２１が車幅方向に沿って結合されている。これらの
連結部材１９，２０，２１は製造上の簡便さ及び低コス
ト化などから棒状のパイプ材などで形成するのが望まし
く、かつエネルギー吸収の際に極力エネルギー吸収荷重
を増加させるためにフロアパン４とは相互に固定しない
のが望ましい。また所望の機械的強度が得られれば、パ
イプ材以外のもので構成しても良い。

【００２５】また、車両が比較的大型のエンジンを搭載
するために上記フロアパン４の中央部６が凸部９を有す
るように形成されている場合には、図２に示すように上
記凸部９に応じた位置に上に凸の段差状の連結部材２
２，２３または図３に示すように円弧状に形成された連
結部材２４，２５を用いても良い。

【００２６】図２に示すように段差状に形成された第１
及び第２の連結部材２２，２３は、上記のように構成さ
れたメインシル５の並行部１１，１１の第１の屈曲部１
３，１３間及び第２の屈曲部１４，１４間に各々車幅方
向に沿って結合されかつ、フロアパン４（図１に示す）
の中央部６の凸部９に沿う車幅方向の段差２２ａ，２３
ａを各々有して形成されている。

【００２７】図３に示すように円弧状に形成された第１
及び第２の連結部材２４，２５も同様にメインシル５の
並行部１１，１１の第１の屈曲部１３，１３間及び第２
の屈曲部１４，１４間に各々車幅方向に沿って結合され
かつ、フロアパン４の中央部６の凸部９に沿う円弧２４
ａ，２５ａを各々有して形成されている。

【００２８】図２に示すように段差状に形成された各連
結部材２２，２３及び図３に示すように円弧状に形成さ
れた各連結部材２４，２５も図１に示す各連結部材１
９，２０，２１などと同様に、製造上の簡便さ及び低コ
スト化などからパイプ材などで形成するのが望ましく、
かつエネルギー吸収の際に極力エネルギー吸収荷重を増
加させるためにフロアパン４とは相互に固定しないのが
望ましい。また所望の機械的強度が得られれば、パイプ
材以外のもので構成しても良い。

【００２９】このように段差状に形成された各連結部材
２２，２３または円弧状に形成された各連結部材２４，
２５を用いることにより、比較的大型なエンジンを用い
た車両においても確実にメインシル５の並行部１１，１
１の第１及び第２の屈曲部１３，１４間を結合できる。

【００３０】以下に、上記実施形態のトラックのキャブ
構造１の作用を確かめるため行った衝突荷重負荷実験に
ついて図４から図６を参照して述べる。図４は実験形態
を示す図であり、図示するようにメインシル５，４５な
どが取り付けられたトラックのキャビン２６を移動剛体
２７を備えた移動体（図示しない）に設置し、所定の速
度などの条件下で固定バリア２８に対して矢印Ｓ方向に
沿って衝突させ、キャビン２６などに作用する荷重及び
メインシル５，４５の変位などを測定した。図５は、本
実験における上記キャビン２６の速度条件を示す図であ
り、この速度条件は実測に基づく特性値が与えられてい
る。

【００３１】図６に示すように本実験の結果において、
まずメインシル単体のエネルギー吸収に対する各連結部
材１９，２０，２１の影響をみると、従来のキャブ構造
４１のメインシル４５単体（図示中の比較例１）では衝
突荷重が作用すると、キャビン２６などに作用する荷重
が衝突直後にピーク（図示中における点Ｐ１）をむか
え、その後、変形が進行（変位が増加）するとともに著
しく荷重（エネルギー吸収荷重）が低下している。これ
は図９及び図１０に示す解析結果と同様に上記点Ｐ１
（初期座屈荷重）においてメインシル４５の主に第２及
び第３の屈曲部５４，５５などが座屈して車両前後方向
に折れ曲るとともに、変位の増加とともに主に第２の屈
曲部５４が車幅方向にも倒れ込んでいることを示してい
る。このように比較例１はメインシル４５の主に第２の
屈曲部５４等が車幅方向にも倒れ込んで変形しやすいた
め、エネルギー吸収荷重が低くなる傾向が明らかになっ
た。

【００３２】一方、上記実施形態の各屈曲部１３，１
４，１５にそれぞれ連結部材１９，２０，２１を設けた
メインシル５単体（図示中の本発明品１）では、初期座
屈荷重（図示中の点Ｐ２）が上記比較例１（図示中の点
Ｐ１）に比べ約２０％増となるとともに、評価点Ａにお
けるエネルギー吸収荷重（図示中の点Ｑ２）が上記比較
例１（図示中の点Ｑ１）に比べ約４倍となることが確認
された。これは上記点Ｐ２（初期座屈荷重）においてメ
インシル５の第２及び第３の屈曲部１４，１５が座屈す
る際に各連結部材１９，２０，２１が車幅方向の変形
（倒れ込み）を抑制するため、その分荷重が大きくな
り、かつその後変位が増加しても、上記各屈曲部１３，
１４，１５の車幅方向の変形（倒れ込み）が抑制される
ので、その分エネルギー吸収荷重も大きくなると考えら
れる。

【００３３】次に、フロアパンとメインシルとで構成さ
れるキャブ構造全体における各連結部材１９，２０，２
１の影響をみた場合、上記のようにメインシル５の各屈
曲部１３，１４，１５の車幅方向の変形（倒れ込み）が
抑制されるので、上記実施形態のキャブ構造１（図示中
の本発明品２）は、初期座屈荷重（図示中の点Ｐ４）が
従来のキャブ構造４１（図示中の比較例２）の初期座屈
荷重（図示中の点Ｐ３）に比べ約１３％増となるととも
に、評価点Ａにおけるエネルギー吸収荷重（図示中の点
Ｑ４）が従来の構造４１（比較例２の点Ｑ３）に比べ約
２０％増加することが確認された。

【００３４】その結果、上記本発明品２及び比較例２で
示される荷重を変位で積分して得られるエネルギー吸収
量に対する各連結部材１９，２０，２１の影響をみる
と、上記実施形態のキャブ構造１は曲線Ｍ１で示すよう
に従来のキャブ構造４１（曲線Ｍ２で示す）に比べ評価
点Ａにおけるエネルギー吸収量が約２０％増加すること
が明らかになった。

【００３５】また、同じエネルギー吸収量の場合、つま
り同じ条件下（速度、質量等）で衝突した際に生じるキ
ャブ構造１，４１の変位を比較すると、図６において上
記実施形態のキャブ構造１（図中の曲線Ｍ１）は、従来
のキャブ構造４１（図中の曲線Ｍ２）に比べ、評価点Ｂ
における変位が約２０％減少することが確認された。

【００３６】上述したように、トラックにおけるキャブ
構造のエネルギー吸収量に影響を与えるメインシルの変
形に関し、メインシルの屈曲部間を連結部材によって結
合することによって、車両衝突時にメインシルの屈曲部
の車幅方向の倒れ込みが抑制されて車幅方向に変形しに
くくすることが可能となる。その結果、メインシルの屈
曲部の初期座屈荷重を大きくできかつ、変形が進行して
もエネルギー吸収荷重を高い荷重に維持できるためキャ
ブ構造のエネルギー吸収量を高めることとなるととも
に、キャブ構造の変形量（変位）も減少できる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明によると、車両衝突時に
メインシルの屈曲部が車幅方向に倒れ込む現象を、屈曲
部間を結合する連結部材によって抑制できるので、車両
衝突時の変形量を増加させることもなくエネルギー吸収
量を増加させることが可能となる。また、キャブ構造の
エネルギー吸収量が一定の場合には、キャブ構造の変形
量を減少できるので、乗員に対する衝突安全性をさらに
向上させることが可能となる。

【００３８】請求項２の発明によると、連結部材をパイ
プ材とすることで連結部材の強度を容易に高くできるの
で、メインシルの屈曲部が車幅方向に倒れ込む現象をよ
り効果的に抑制できる。そのため、車両衝突時のエネル
ギー吸収量をより増加させることが可能となる。また、
キャブ構造のエネルギー吸収量が一定の場合には、キャ
ブ構造の変形量を減少できるので、乗員に対する衝突安
全性をより効果的に向上させることが可能となる。

【００３９】請求項３の発明によると、車両衝突時に連
結部材がフロアパンの変形の影響を受けにくいので、フ
ロアパンが変形してもメインシルの屈曲部が車幅方向に
倒れ込む現象を上記連結部材によってより確実に抑制で
きる。また、キャブ構造のエネルギー吸収量が一定の場
合には、キャブ構造の変形量を減少できるので、乗員に
対する衝突安全性をより確実に向上させることが可能と
なる。

【００４０】請求項４の発明によると、大型のエンジン
を搭載したトラックにおいても、連結部材をメインシル
の屈曲部間に設けることができるので、車両衝突時にメ
インシルの屈曲部が車幅方向に倒れ込む現象を確実に抑
制できる。その結果、大型のエンジンを搭載したトラッ
クにおいても、車両衝突時の変形量を増加させることも
なくエネルギー吸収量をより増加させることが可能とな
り、キャブ構造のエネルギー吸収量が一定の場合にはキ
ャブ構造の変形量を減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すトラックのキャブ構
造を示す分解斜視図。

【図２】本発明の実施形態に係る連結部材の第１変形例
を示すキャブ構造の一部の斜視図。

【図３】本発明の実施形態に係る連結部材の第２変形例
を示すキャブ構造の一部の斜視図。

【図４】衝突荷重負荷実験の実験形態を示す模式図。

【図５】衝突荷重負荷実験の速度などの条件を示す図。

【図６】本発明品と比較例について衝突荷重負荷実験で
得られたエネルギー吸収曲線を示す図。

【図７】トラックのキャブ構造のエネルギー吸収曲線を
模式的に示す図。

【図８】従来のトラックのキャブ構造を示す分解斜視
図。

【図９】変位が第１所定量Ｌ１になるまで衝突荷重負荷
解析した時の従来のトラックのキャブ構造の変形状態を
示す図。

【図１０】変位が第１所定量Ｌ１より大きい第２所定量
Ｌ２になるまで衝突荷重負荷解析した時の従来のトラッ
クのキャブ構造の変形状態を示す図。

【符号の説明】

１…トラックのキャブ構造 ４…フロアパン ５…メインシル １０…段部 １１…並行部 １３…第１の屈曲部 １４…第２の屈曲部 １５…第３の屈曲部 １９…第１の連結部材 ２０…第２の連結部材 ２１…第３の連結部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両前後方向において高さが変化する段部
   を有して屈曲形成されたフロアパンと、 上記フロアパン下面に密着して車両前後方向に延びると
   共に上記フロアパンの上記段部に対応した屈曲部を有し
   て屈曲形成された左右一対の並行部を有するメインシル
   と、 上記両並行部の上記屈曲部間を結合して車幅方向に沿っ
   て設けられた連結部材とを備えたことを特徴とするトラ
   ックのキャブ構造。
2. 【請求項２】上記連結部材がパイプ材によって構成され
   たことを特徴とする請求項１記載のトラックのキャブ構
   造。
3. 【請求項３】上記連結部材と上記フロアパンの下面とが
   互いに固定されていないことを特徴とする請求項２記載
   のトラックのキャブ構造。
4. 【請求項４】上記フロアパンの車幅方向中間部分に上に
   凸の凸部が形成され、かつ、上記連結部材には上記フロ
   アパンの上記凸部と対応した位置に上に凸の段差状また
   は円弧状の部分が形成されていることを特徴とする請求
   項３記載のトラックのキャブ構造。