KR0138988B1 - 트럭의 차대프레임 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

트럭의 차대프레임

제1도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 평면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 화살표시 방향으로 본 부분적 단면도.

제3도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 평면도.

제4도는 본 발명의 제3실시예를 도시한 평면도.

제5도는 제4도에 있어서의 크로스멤버(14)의 단면도.

제6도는 상기 제3실시예에 있어서의 크로스멤버의 변형예를 도시한 단면도.

제7도는 본 발명의 제4실시예를 도시한 평면도.

제8도는 제7도의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 화살표시 방향으로 본 부분적 단면도.

제9도는 복수의 리벳의 등가중심을 설명하는 선도.

제10도는 종래의 차대프레임의 일예를 도시한 제1도와 마찬가지의 평면도.

제11도는 제1실시예에 있어서의 리벳군에 생기는최대전단응력 및 동리벳, 크로스멤버의 파손 반복회수를 제10도에 도시한 종래의 차대프레임에 있어서의 리벳군의 최대전단응력 및 파손 반복회수와 대비해서 표시한 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

(10):차대프레임(12):사이드레일

(14):크로스멤버(16):거시트

(16):리벳

본 발명은, 트럭의 차대프레임에 관한 것이다.

본 명세서에 있어서, 크로스멤버의 차폭방향 양단부를 거시트에 체결하는 복수개의 리벳 또는 볼트에 관하여 등가중심(等價重心)이란 용어는, 다음의 의의를 가진 것이다. 즉,

첨부도면 제9도에 있어서, 임의계수 (단 n

2)의 리벳 또는 볼트 R₁, R₂, ……R_i……R_n-1, R_n의 탄성계수를 각각 G₁, G₂……G_i……G_n-1, G_n,각 리벳 또는 볼트의 단면적을, 각각 a₁, a₂……a_i……a_n-1, a_n,각 리벳 또는 볼트의 좌표 벡터를

로 하였을때, 등가중심 g에 좌표 벡터

는 다음 식에 의해 표시된다.

즉,

통상의 트럭은, 단면형상이 홈형을 이루어 차체전후 방향으로 뻗어있는 좌우 1쌍의 사이드 레일과, 차폭방향으로 배치되고 각각의 양끝부분을 상기 사이드 레일에 고착된 복수개의 크로스멤버로 이루어진 차대프레임을 구비하고 있으며, 동차대 프레임에 각각 서스펜션 장치를 개재해서 앞차축 뒤차축이 장착되고, 또 운전대, 엔진, 짐받이등이 걸쳐져 장착 되어 있다.

상기 크로스멤버에는, 단면형상이 홈형을 이루는 부재 및 I형을 이루는 부재, 및 사이드레일에 결합되는 양끝부분에 V자형상의 확개부를 형성한 소위 악어입형 크로스멤버등이 적당히 채용되며, 또 이들 크로스멤버는, 종종 거시트를 개재해서 각각의 양끝부분을 상기 사이드 레일에 연결시키고 있다.

트럭등의 차량이, 예를들면 심한 요철을 가진 험로를 고속주행할 경우등의 가혹한 조건하에서 사용되는 경우, 차대프레임에는 큰 비틀림 하중이 작용하고, 크로스멤버의 양끝부분을 상기 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트에 큰 전단응력이 발생한다.

종래의 차패프레임에 있어서의 크로스멤버와 거시트와의 결합부분의 전형적인 구성을 제10도를 참조해서 설명하면, 도면중 부호 (10)은 총괄적으로 차대프레임을 표시하며, 동차대프레임은, 차체전후 방향으로 뻗어있고 단면형상이 홈형을 이루는 좌우 1쌍의 사이드레일(12)와, 차폭방향으로 뻗어있고 단면형상이 홈형을 이루는 크로스멤버(14)를 구비하고 있다. 상기 크로스멤버(14)는 그 위쪽 플랜지 및 아래쪽 플랜지(14f)의 차폭방향의 끝부분을 단면형상이 홈형을 이루는 거시트(16)의 대응하는 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(16f)에, 복수개(도시한 경우는 4개)의 리벳(18) 또는 실질적으로 동일효과의 볼트에 의해서 체결되고, 또 상기 거시트(16)는 상기 사이드 레일(12)내에 삽입되고, 그 웨브(16W)를 다수의 리벳(20) 또는 볼트에 의해서 사이드 레일(12)의 웨브(12W)에 체결되어있다.

통상의 차대프레임(10)에서는, 상기 리벳(18) 또는 실질적으로 동일 효과의 볼트군의 등가중심 g로부터 각 리벳(18) 또는 볼트의 중심선 까지의 거리를 r_i로 표시하고, r_i의 최소치를 r_min, 최대치를 r_max로 하였을때, r_min/r_max의 값이 대략 0.3~0.45의 범위이고, 또한 많은 경우 동일직경 및 재질의 리벳 또는 볼트가 배치되어 있다. 도시의 경우, 4개의 리벳(18) 또는 볼트가 L자형상으로 배치되고, 등가중심 g로 부터의 거리 r_i의 불균일이 크고, r_min/r_max은 약 0.3의 낮은 값이고 r_i의 평균치로 작다.

일예로서, 두께 6㎜의 강판으로 만들어진 크로스멤버(14)와, 두께 8㎜의 강판으로 만들어진 거시트(16)을 직경 13㎜의 4개의 리벳(18)에 의해서 체결하는 동시에, 상기 거시트(16)의 웨브(16W)를 8㎜의 강판으로 만들어진 사이드레일(12)의 웨브(12W)에 직경 13㎜의 리벳(20)에 의해서 결합하고, 또 상기 리벳(18)을 도시한 바와같이 L자형상으로 배치해서 r_min/r_max=0.3이 되도록 배치한 차대프레임에 대해서 비틀림 시험을 행한 결과가, 제11도에 표시되어있다. 상기 비틀림시험은, 차대프레임의 좌우사이드레일(12)의 후방부분 즉 리어서스펜션스프링의 후방 새클린브래킷부를 고정해서 프런트서스펜션 스프링의 후방 새클린브래킷 장착부분에, 좌우 동일한 크기로 방향이 반대(한쪽은 상향이고 다른쪽은 하향)의 힘을 가하여, 차대프레임에 비틀림 각 4°의 비틀림 변위를 반복하여 발생시켜서, 상기 리벳군의 최대 전단력(㎏/㎟), 및 리벳의 파손반복회수(도면중 ○ 표시) 및 크로스멤버의 파손반복회수(도면중 △ 표시)N을 조사한 것이다.

동도면중에 점선으로 표시한 최대전단응력을 나타내는 곡선 S로부터 명백한 바와같이, r_min/r_max=0.3의 제11도에 도시한 종전의 리벳배치에서는 최대전단응력

가 약 18㎏/㎟에 달하여 꽤 크며, 특히 리벳의 파손반복회수 N가 현저히 낮고, 상기한 바와같은 극히 가혹한 주행 조건하에서의 장시간 가동에 의해서, 조기에 리벳 또는 볼트가 판단하고, 혹은 리벳 또는 볼트와 인접하는 크로스멤버(14) 또는 거시트(16)의 판재에 균열등의 결합이 발생하기 쉬운 것이 확인되었다. (또한 상기 시험예에서는 거시트(16)의 판두께가 크로스멤버(14)의 판두께보다 크므로, 크로스멤버(14)가 파손되어있으나, 만약 동일 판두께라면, 당연히 거시트(16)의 파손이 일어날 수 있다.)

그리고, 상기 리벳 또는 볼트군의 파손, 또는 이들과 협동하는 사이드 레일 또는 크로스멤버의 판재의 파손을 방지할 경우, 종래는 강도상 불안이 있는 부분에 필요에 따라 몇겹으로도 보강판을 개재 장착하여 리벳 또는 볼트의 사용 계수도 증가시키는 등의 대책이 관용적으로 실시되고 있으나, 이것으로는 쓸데없이 차량 중량의 증대를 초래하여, 유효 적재량의 감소, 연료소비의 악화등의 불이익을 초래할 결점이 있었다.

본 발명은, 크로스멤버의 양끝부분을 거시트를 개재해서, 사이트 레일에 결합하도록한 차대프레임에 있어서, 크로스멤버를 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트에 생기는 전단응력을 저감하므로서 차대프레임의 내구성 및 신뢰성을 개선하고, 동시에 경량화를 달성하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 트럭의 차대프레임은, 상기 목적을 달성하기 위하여 창안된 것으로서, 단면형상이 홈형을 이루어 차체전후 방향으로 뻗어있는 좌우 1쌍의 사이드 레일과, 동사이드 레일의 안쪽에 삽입되어 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 사이드 레일에 고착된 거시트와, 차폭방향으로 뻗어서 배치되고 그 양끝부분을 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 상기 거시트에 고착된 크로스멤버를 구비하여 이루어진 것에 있어서, 동 크로스멤버를 상기 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트군의 등가중심으로 부터 각 리벳 또는 볼트의 중심선까지의 거리를 r_i로 하고, 동 r_i의 최소치를 r_min, 최대치를 r_max로 하였을때, 0.5

r_min/r_max

1을 만족하도록 상기 리벳 또는 볼트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다,

본 발명에 의하면, 크로스멤버의 양끝부분을 거시트에 체결하는 복수의 리벳 또는 볼트를, 상기한 바와같이 등가중심으로부터의 거리차가 적은 배치로하므로서, 차대프레임의 비틀림에 의거한 하중이 각 리벳 또는 볼트에 종래의 배치보다 균등화 되어서 담지(袒持)되므로, 상응해서 최대전단응력이 저감된다.

이하 본 발명의 실시예를 제1도 내지 제8도에 대하여 구체적으로 설명한다. (또한, 제10도를 참조하여 설명한 종래의 구성과, 실질적으로 동일 또는 대응하는 부재 및 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명은 생략한다.) 먼저, 제1도 및 제2도에 도시되어있는 본 발명의 제1실시예에 있어서, 단면형상이 홈형을 이루는 크로스멤버(14)는, 그위쪽 플랜지 및 아래쪽플랜지(14f)의 양끝부분을 각각 4개의 리벳(18)(또는 동일효능의 볼트)에 의해서 홈형의 거시트(16)의 대응하는 위쪽플랜지 및 아래쪽 프랜지(16f)에 각각 체결되고, 또 거시트(16)은 그 웨브(16W)를 다수의 리벳(20) (또는 동일 효능의 볼트)에 의해서 사이드 레일(12)의 웨브(12W)에 체결되어있다.

도시의 경우, 리벳(18)군의 등가중심 g로부터 각 리벳의 중심선까지의 거리 r_i는 모두 동등하며, 따라서 r_i의 최소치 r_min과 최대치 r_max와의 비, 즉 r_min/r_max=1이 되도록 각 리벳이 배치되어있다. 또, 제10도의 종래의 구성과 비교해서, 거시트(16)의 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(16f)의 차폭방향 즉 도면에 있어서 X방향의 치수가 꽤 크게 형성되고, 리벳(18)군의 X방향에 있어서의 최대의 떨어져있는 거리(도면중, X1로 표시함)가 크게 되어있다.

상기 구성의 차대프레임(10)에 대하여, 제10도에 도시한 종래의 차대프레임과 실질적으로 동일한 조건으로 비틀림 시험을 행하여, 리벳(18)군의 최대 전단응력, 및 크로스멤버(14) 및 거시트(16)의 내구회수를 조사하였던바, 상기 제11도의 점선곡선 S로 표시되어있는 바와같이 최대전단응력 δ가 약 12㎏/㎠로 저감하고, 또 리벳(18) 및 크로스 멤버(14)의 파손반복회수 N이 종래의 것보다 현저하게 증대하고, 따라서 가혹한 주행조건하에 있어서의 안전성이 현저히 높고, 내구성 및 신뢰성이 효과적으로 개선되고, 동시에 경량화를 달성할 수 있는 일이 확인되었다. 또, 상기 구성에 있어서, 리벳(18)의 배치를 변경하여 r_min/r_max=0.5에서부터 0.9까지 순차 변화시켜서 마찬가지의 시험을 행하였던바, 최대전단응력

와 리벳(18) 및 그로스멤버(14)의 파손 반복회수 N에 대하여, 각각 제11도 중에 도시한 바와같은 결과를 얻게되고, 모두 상기 종래의 대대프레임보다 뛰어나 있는 것을 확인 할 수 있었다.

다음에, 제3도에 도시한 본 발명의 제2실시예는, 홈형의 크로스멤버(14)의 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(14f)의 차폭방향 양끝부분을 복수(도시의 경우 4개)의 리벳(18)(또는 동일효능의 볼트)에 의해 거시트(16)의 상하 플랜지(16f)에 체결하고, 동 거시트(16)의 웨브(16W)를 사이드레일(12)의 웨브(12W)에 다수의 리벳(20) (또는 동일효능의 볼트)에 의해서 체결한 기본구조에 관해서는 제1실시예와 본질적으로 동등하다. 제1실시예와의 차이는, 크로스멤버의 위쪽플랜지 및 아래쪽프랜지(14f)의 양끝결합부분이, 차체 전후방향 즉 도면에 있어서 y방향으로 확대되고, 따라서 거시트(16)의 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(16f)가 y방향에 있어서 확대되어 있는 점에 있다. 상기 플랜지(14f) 및 (16f)를 체결하는 4개의 리벳(18)은 y방향)으로 넓어져서 배치되고, 그 최대 떨어진 거리는 y₁이고, 또 리벳(18)군의 등가중심 g로 부터 각 리벳의 중심선까지의 거리 ri의 최소치 r_min과 최대치 R_max와의 비 r_min/r_max은, 도시의 경우 양 0.8이다.

상기 구성의 차대프레임(10)에 대하여, 제1실시예와 완전 마찬가지의 비틀림 시험을 행하였던바, 제11도중의 r_min/r_max=0.8에 대응하는 최대전단응력 δ 및 리벳(18), 크로스멤버(14)의 파손반복회수 N을 얻게되고, 또 r_min/r_max을 0.5에서부터 1.0의 범위에서 여러가지 변화시켜서 동일 비틀림시험을 행한결과, 전반에 걸쳐서 제11도에 도시되어 있는 제1실시예의 최대전단력 및 내구회수와 거의 동등한 성적을 얻을 수 있었다. 따라서, 이 제2실시예에 있어서의 리벳배치에 의해서 차대프레임의 내구성 및 신뢰성이 효과적으로 개선되고, 또 종래의 것보다 경량화 할 수 있는 것이 확인되었다.

또, 제4도 및 제5도에 도시한 본 발명의 제3실시예에 있어서는, 2개의 홈형단면의 부재를 웨브부분에 있어서 등 맞춤으로 당접시켜 리벳(22)등에 의해 일체적으로 결합해서 형성된 I형 단면의 크로스 멤버(14)가 사용되고, 동크로스멤버는, 그 위쪽플랜지 및 아래쪽 플랜지(14f)의 차폭방향 양끝부분을, 제1실시예와 완전히 마찬가지로 차폭방향으로 길게 뻗은 거시트의 위쪽플랜지(16f)에 복수(도시의 경우는 4개)의 리벳(18)(또는 동일효능의 볼트)에 의해서 체결되고, 동거시트(16)은 그 웨브(16W)를 사이드 레일(12)의 웨브(12W)에 다수의 리벳(20)에 의해서 체결되어있다. 상기 리벳군의 등가중심 g로부터 각 리벳의 중심선까지의 거리 r_i는 모두 똑같고, 따라서 r_i의 최소치 r_min과 최대치 r_max과의비 r_min/r_max는 1이다.

상기 구성의 차대프레임(10)과, 마찬가지의 구성을 가지나 리벳(18)이 r_min/r_max=0.3~0.45의 범위로 배치되어있는 종래의 차대프레임에 대해서, 상기한 요령으로 비틀림시험을 행하여 리벳(18)군의 최대전단응력과, 리벳 및 크로스 멤버(14)의 파손반복회수를 조사하였던바, 제11도에 도시한 최대전단응력

및 내구회수 N에 거의 근사한 결과를 얻게되고, 또 제4도에 있어서의 리벳(18)의 배치를 r_min/r_max=0.5에서부터 0.9의 범위에서 변화시켰을 경우도 거의 마찬가지였다.

또, 도시하고 있지 않으나, 상기 I형 크로스멤버(14)의 차폭방향 양끝부분에 있어서의 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(16f)를, 제2실시예와 완전마찬가지로 차체전후방향 즉 y방향으로 확대해서, 리벳(18)군을 동실시예와 마찬가지로 y방향으로 넓게 분포해서 배치되었을 경우에 대해서, 상기 마찬가지의 비틀림시험을 행한결과, 제2실시예에 거의 근사한 성적을 얻을 수 있었다.

또한, 상기 제5도에 도시되어있는 I형 단면의 크로스멤버(14) 대신에, 제6도에 도시되어있는 바와같은 상하의 플랜지(14f)와 웨브(14W)를 용접에 의해 결합해서 형성된 I형 단면의 크로스멤버(14)를 사용하였을 경우에도, 상기와 마찬가지의 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

또, 제7도 및 제8도에 도시한 본 발명의 제4실시예에 있어서는, 차폭방향의 양끝부분을 제외한 전체길이의 대부분이 해트형의 단면형상을 나타내는 위쪽부재(14u)와 아래쪽부재(14ℓ)을 다수의 리벳(24)에 의해서 일체적으로 결합하고, 양끝부분을 제외한 거의 전체길이를 폐쇄단면구조로 하고, 양끝부분에서는 위족부재(14u) 및 아래쪽부재(14ℓ)을 V자 형상으로 확개해서 각각의 선단부에 장착플랜지(14u') 및 (14ℓ')를 형성한 악어입형 크로스멤버(14)가 사용되고 있다. 동크로스멤버(14)는, 상기 장착플랜지(14u') 및 (14ℓ')를 거시트(16)의 대응하는 위쪽플랜지 및 아래쪽플랜지(16f)에 각각 복수(도시의 경우는 4개)의 리벳(18)(또는 동일효능의 볼트)에 의해 체결되고, 또 거시트(16)은 그 웨브(16W)를 사이드레일(12)의 웨브(12W)에 다수의 리벳(20) (또는 동일효능의 볼트)에 의해서 고착되어있다.

상기 장착플랜지(14u') 및 (14ℓ') 및 거시트의 위쪽플랜지 및 아래쪽 플랜지(16f)는, 종전의 악어입형 크로스멤버를 구비한 차대 프레임의 경우보다도, 차폭방향 및 차체전후방향, 즉 X방향 및 Y 방향의 쌍방 또는 적어도 어느 한쪽으로 확대된다. 4개의 리벳(18)의 등가중심 g로부터 각 리벳의 중심선까지의 거리 r_i의 최소치 r_min과 최대치 r_max과의 비는, 상기 각 실시예와 마찬가지로 0.5 이상 1이하의 범위로 설정되어있다(도시의 경우는 r_min/r_max=0.95이다).

상기 구성의 차대프레임(10)과, 악어입형의 크로스멤버를 구비한 동 크로스멤버를 거시트에 대하여 체결하는 리벳군이 r_min/r_max=0.3~0.45의 범위로 배치되어 있는 종래의 차대프레임에 대해서, 상기와 마찬가지의 비틀림시험을 행하여 리벳군에 있어서의 최대전단응력 및 리벳 및 크로스멤버의 파손 반복회수를 조사하였던바, 제11도에 거의 근사한 결과를 얻게되고, 이 실시예의 리벳배치에 의해서 최대전단응력이 효과적으로 저감하여 차대프레임의 내구성 및 신뢰성이 종래보다 현저하게 개선되고, 또 중량을 경감할 수 있는 것이 확인 되었다.

또한, 상기 크로스멤버에 있어서의 아래쪽부재(14ℓ)이 위쪽부재(14u)의 차폭방향 양끝부분에만 고착되어서 V자형의 한쪽부분(接手部)을 형성하고, 따라서 크로스멤버(14)의 중간부분은 개방단면의 위쪽부재(14u)만으로 구성되어 있어 비틀림 강성이 상대적으로 낮은 크로스 멤버에 있어서도, 상기와 마찬가지로 리벳(18)군을 배설하므로서, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, 크로스멤버(14)의 위쪽 아래쪽플랜지(14f)를 거시트(16)의 대응하는 위쪽 및 아래쪽 플랜지(16f)에 체결하는 리벳(18)(또는 실질적으로 동일효능의 볼트)이 각각 4개 배치되어있으나, 물론 5개 또는 그 이상의 리벳 또는 볼트를 사용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 트럭의 차대프레임은, 단면형상이 홈형을 이루어 차체전후 방향으로 뻗어있는 좌우 1쌍의 사이드레일과, 동사이드레일의 안쪽에 삽입되어 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 사이드 레일에 고착된 거시트와, 차폭방향으로 뻗어서 배치되고, 그 양끝 부분을 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 상기 거시트에 고착된 크로스 멤버를 구비하여 이루어진 것에 있어서, 동 크로스멤버를 상기 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트군의 등가중심으로 부터 각 리벳 또는 볼트의 중심선까지의 거리를 ri로 하고, 동 r_i의 최소치를 r_min, 최대치를 r_max로 하였을 때, 0.5

r_min/r_max

1을 만족하도록 상기 리벳 또는 볼트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하고, 트럭의 주행중에 발생하는 차대프레임의 비틀림에 의해서 크로스멤버의 양끝부분을 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트에 생기는 최대전단응력을 효과적으로 저감하여, 차대프레임의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에 경량화를 달성할 수 있으므로, 산업상 유익하다.

Claims (1)

1. 단면형상이 홈형을 이루고 차체전후 방향으로 뻗어있는 좌우 1쌍의 사이드레일과, 동 사이드 레일의 안쪽에 삽입되어 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 사이드 레일에 고착된 거시트와, 차폭방향으로 뻗어서 배치되고 그 양끝부분을 복수의 리벳 또는 볼트에 의해서 상기 거시트에 고착된 크로스멤버를 구비하여 이루어진 것에 있어서, 동 크로스멤버를 상기 거시트에 체결하는 리벳 또는 볼트군의 등가중심으로부터 각 리벳 또는 볼트의 중심선까지의 거리를 r_i로 하고, 동 r_i의 최소치를 r_min, 최대치를 r_max로 하였을 때, 0.5

   

   r_min/r_max

   

   1을 만족하도록 상기 리벳 또는 볼트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 트럭의 차대 프레임.

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