JP2006315604A - 緊張部材の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 被対策部材に初期圧縮力を与える際の作業性の改善を図り、これにより生産性の向上を図ることができる緊張部材の取付構造を提供すること。
【解決手段】 引張力を与えた緊張部材２の長手方向両端部をフレーム部材１に結合させ、このフレーム部材１に初期圧縮力を与えた緊張部材２の取付構造であって、緊張部材２の長手方向の一方を結合手段３により結合させ、長手方向のもう一方の結合を、フレーム部材１に対して初期張力を与える方向の緊張部材２の相対変位を許容し、復元方向の変位を規制するロック手段４により結合した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や電車などの車体の構造材などの被対策部材に、引張力を与えた緊張部材を結合させ、被対策部材のエネルギ吸収性能を高める技術に関し、特に、被対策部材に対する緊張部材の取付構造に関する。

従来、筒状の被対策部材に、引張力を与えた棒状の緊張部材を結合させ、被対策部材に初期圧縮力を与え、この被対策部材に圧縮方向の荷重が入力された際に発生する反力を低下させて、被対策部材の圧縮方向のエネルギ吸収性能を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術は、筒状の被対策部材の長手方向両端部にフランジを設け、一方のフランジの４隅部分に固着した棒状部材を、他方のフランジの４隅に貫通させ、これら棒状部材に引張力を与えた状態で、この貫通した棒状部材の先端部にナットを締め付けたものである。こうすることで、棒状部材に付与した引張力が被対策部材に対して圧縮方向に入力され、被対策部材に、初期圧縮力を与えることで、被対策部材に圧縮方向の荷重が入力された際に、発生する反力が低下し、圧縮方向のエネルギ吸収性能が高まる。
特開２００２−２８４００２号公報

しかしながら、上述の従来技術では、被対策部材に初期圧縮力を与える作業が、１）棒状部材を所定の荷重まで引っ張る作業、２）ナット締め作業、３）引張荷重開放作業、４）棒状部材の端材切断作業、となり、工程数が多く、作業性を改善して生産性の向上が望まれていた。

そこで、本発明は、被対策部材に初期圧縮力を与える際の作業性の改善を図り、これにより生産性の向上を図ることができる緊張部材の取付構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、上述事情に鑑みなされたもので、緊張部材の両端部を被対策部材に結合させる結合手段の少なくとも一方は、前記被対策部材に対する引張方向の緊張部材の相対変位を許容し、復元方向の変位を規制するロック手段を有することを最も主要な特徴とする緊張部材の取付構造である。

本発明において、被対策部材に初期圧縮力を与える手順を説明すると、緊張部材の両端部を結合手段により被対策部材に結合させるが、このとき、ロック手段を有した結合手段の方向へ緊張部材を引張する。

ロック手段は、この引張方向への被対策部材に対する緊張部材の相対変位を許容するため、緊張部材は引張方向に伸長する。

次に、緊張部材に対して必要な引張力を与えた時点で、引張力を開放する。この開放により、緊張部材が、短縮方向に復元しようとするが、ロック手段は、緊張部材が被対策部材に対して復元方向に変位するのを規制する。したがって、緊張部材に与えた初期引張力が、被対策部材に対して初期圧縮力として付与される。

このように、本発明では、緊張部材を被対策部材に結合させる結合手段の少なくとも一方がロック手段を有するため、被対策部材に初期圧縮力を付与する作業は、緊張部材を引張する作業と、その引張力を開放する作業と、の２作業だけで済む。

したがって、作業性に優れ、生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

この実施の形態の緊張部材の取付構造は、引張力を与えた緊張部材（２）の両端部を結合手段（３，４）により被対策部材（１）に結合させ、この被対策部材（１）に初期圧縮力を与えた緊張部材の取付構造であって、少なくとも一方の結合手段（４）は、被対策部材（１）に対する引張方向の緊張部材（２）の相対変位を許容し、復元方向の変位を規制するロック手段（４）を有することを特徴とする。

図１〜図５に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造について説明する。

まず、その構成について説明する。

図２に示す被対策部材としてのフレーム部材１は、金属板により四角筒形状に形成され、例えば、自動車のサイドメンバなどのように、自動車や電車などの車体の構造材として用いることができる。

図示のように、フレーム部材１の各内側面１ａ，１ａ，１ａ，１ａには、細長い金属板により形成された緊張部材２，２，２，２が密着状態で結合されている。

各緊張部材２は、それぞれ、その長手方向の両端部が、結合手段３とロック手段４とによりフレーム部材１に結合されている。

そこで、まず、結合手段３による結合について、フレーム部材１の１枚の内側面１ａと、１枚の緊張部材２との結合構造を図１により説明する。

結合手段３は、結合軸としてのリベット３１と、このリベット３１を貫通させるフレーム部材１の長手方向の一端に開口した結合用穴３２と、この結合用穴３２と同軸に緊張部材２の長手方向の一端部に開口した結合用穴３３と、を備えている。

そして、図示のように、リベット頭部３１ａをフレーム部材１に係合させてリベット３１を両結合用穴３２，３３に貫通させ、その先端にかしめ部３１ｂを形成することで、緊張部材２がリベット３１を中心としてこのリベット３１の軸直交方向（図４矢印Ｄ方向）に揺動可能に結合している。

次に、ロック手段４による結合構造について説明する。

このロック手段４は、ロック部材４１と、フレーム部材１の他端に開口した大径ロック用穴４２と、緊張部材２の他端に開口した小径ロック用穴４３とを備えている。

小径ロック用穴４３は、後述する偏心駆動ピン４１ｂを挿通可能な内径に形成されている。

大径ロック用穴４２は、小径ロック用穴４３と図１の上下方向で重なる位置に配置され、かつ、後述する緊張部材２の引張時の小径ロック用穴４３が移動する全域で小径ロック用穴４３と重なるように、この小径ロック用穴４３よりも大径に形成されている。

ロック部材４１は、円盤状の回動部材４１ａと、この回動部材４１ａの一側面（図１において上面）に偏心させて一体に設けた偏心駆動ピン４１ｂと、回動部材４１ａの他側面に外径方向に突出させたフランジ部４１ｃと、を備えている。そして、この偏心駆動ピン４１ｂを小径ロック用穴４３に挿入し、かつ、回動部材４１ａを大径ロック用穴４２に挿入させて、フレーム部材１および緊張部材２に装着する。なお、この装着状態では、回動部材４１ａに形成したフランジ部４１ｃをフレーム部材１に係合させ、かつ、偏心駆動ピン４１ｂの先端にかしめ部４１ｄを形成することで、フレーム部材１と緊張部材２とを結合する。

また、回動部材４１ａと、フレーム部材１の大径ロック用穴４２との間には、回動部材４１ａが所定方向へ回動するのを許し、その逆方向に回動するのを規制する回動規制手段５を設けている。

この回動規制手段５は、カム面５１、ストッパピン５２、係合部５３を備えている。

カム面５１は、図３に示すように、回動部材４１ａの外周において中心軸を挟んで１８０度の対称となる２箇所に形成され、大径ロック用穴４２との間隔が、後述する緊張部材２の引張時の回動部材４１ａの回動方向（矢印Ｂ方向）に徐々に狭まる形状に形成している。なお、フランジ部４１ｃは、
ストッパピン５２は、このカム面５１と大径ロック用穴４２の内周との間に介在された円柱状のピンであり、その直径を、このカム面５１と大径ロック用穴４２との間隔が最も広がっている部分の寸法よりも小さく形成している。

係合部５３は、カム面５１において、大径ロック用穴４２との間隔が最大となった端部に形成され、回動部材４１ａが矢印Ｂ方向に回動したときにストッパピン５２と係合するよう、回動方向に直交する方向（径方向）に延在している。

なお、ストッパピン５２は、フランジ部４１ｃにより抜け止めが成されている。

次に、実施例１の作用を説明する。

まず、フレーム部材１に緊張部材２を結合させる手順を説明する。

あらかじめ、フレーム部材１の各内側面１ａの所定位置に結合用穴３２および大径ロック用穴４２を穿設する。同様に、緊張部材２にも、所定の位置に結合用穴３３と小径ロック用穴４３とを穿設しておく。

そして、フレーム部材１の内側面１ａに緊張部材２を重ね合わせ、それぞれ、結合用穴３２に結合用穴３３を重ね、大径ロック用穴４２に小径ロック用穴４３を重ねさせる。

次に、結合用穴３２，３３にリベット３１を挿通させ、図１（ｂ）に示すように、リベット３１の先端にかしめ部３１ｂを形成する離脱防止処理を行い、緊張部材２をリベット３１の軸心に直交する方向（図４矢印Ｄ方向）に揺動可能に結合させる。

次に、ロック部材４１を装着する。すなわち、ストッパピン５２を回動部材４１ａのカム面５１の位置に配置しフランジ部４１ｃで脱落を防止した状態で、偏心駆動ピン４１ｂを緊張部材２の小径ロック用穴４３に挿入させ、かつ、回動部材４１ａを、フレーム部材１の大径ロック用穴４２に挿入させる。そして、偏心駆動ピン４１ｂの先端にかしめ部４１ｄを形成して離脱防止処理を行う。

なお、このとき、小径ロック用穴４３は、大径ロック用穴４２に対して、図４（ａ）に示すように、その最も結合用穴３２，３３に近い位置に配置されていて、偏心駆動ピン４１ｂと回動部材４１ａとの関係も同様の配置となる。

次に、緊張部材２の一端２ａを、緊張部材２の長手方向、すなわち図４（ｂ）において矢印Ｆで示す方向に引っ張り、緊張力を導入する。これにより、緊張部材２は、矢印Ｆ方向に伸長し、この伸長に伴い、緊張部材２の小径ロック用穴４３に挿入されている偏心駆動ピン４１ｂが、同図（ｃ）に示すように、回動部材４１ａの軸心を中心に矢印Ｍで示すように回動する。

すなわち、この偏心駆動ピン４１ｂは、回動部材４１ａと一体であるため、偏心駆動ピン４１ｂへの入力により回動部材４１ａが矢印Ｆ方向に引っ張られる。しかし、この回動部材４１ａは、フレーム部材１に形成した大径ロック用穴４２に挿入されており、矢印Ｆ方向への移動が規制され、かつ、偏心駆動ピン４１ｂが回動部材４１ａに対し偏心している。そこで、偏心駆動ピン４１ｂに対し矢印Ｆ方向に入力があると、回動部材４１ａの軸心回りの分力が生じ、回動部材４１ａが図３（ａ）において矢印Ｂで示す方向に回動し、これに伴い、偏心駆動ピン４１ｂが、図４（ｃ）において矢印Ｍで示すように回動する。

また、回動部材４１ａが図３（ａ）に示すように、矢印Ｂ方向へ回動したときには、ストッパピン５２が、係合部５３に係合して回動部材４１ａの回動に伴い移動する。

上述した偏心駆動ピン４１ｂの移動は、図４（ｃ）に示すように、大径ロック用穴４２の最も矢印Ｆ方向の位置に達したところで制限される。すなわち、緊張部材２に引張力を入力したときの緊張部材２の伸長量は、偏心駆動ピン４１ｂの矢印Ｆ方向の移動量に相当し、この移動量は、大径ロック用穴４２および回動部材４１ａの直径に依存する。したがって、これら大径ロック用穴４２および回動部材４１ａの直径は、緊張部材２の引張時の伸長量に基づいて決定している。

そこで、この偏心駆動ピン４１ｂの移動可能な範囲において、あらかじめ設定した所定位置（図４に示す例では、（ｃ）に示す位置）で、緊張部材２に与えていた引張力を開放する。

これにより、緊張部材２は、元の長さへ復元しようとし、これに伴い、偏心駆動ピン４１ｂおよび回動部材４１ａも図３（ｂ）矢印Ｃに示すように逆転回動しようとする。しかし、このときストッパピン５２がカム面５１と大径ロック用穴４２との間で楔となり、この回動を規制するロック状態となる。これにより、緊張部材２の復元が規制される。

したがって、緊張部材２の復元力がフレーム部材１に対して、初期圧縮力として導入される。

以上説明した初期圧縮力の導入処理を、フレーム部材１の各内側面１ａにおいて、それぞれ行う。

その後、必要に応じ、緊張部材２の一端２ａを、例えば、図４（ｄ）において点線ＣＬで示す位置などで、切断する。また、必要に応じ、各結合用穴３２，３３および各ロック用穴４２，４３に対し、シール材を塗布するなど防水処理を行う。

以上のように緊張部材２により初期圧縮荷重を導入したフレーム部材１は、圧縮方向の荷重が入力されたときには、初期圧縮力の効果により、低い強度で潰れ始める。すなわち、図５（ａ１）に示すように、フレーム部材１の圧縮方向に荷重を入力した場合、圧壊時の初期ピークｐにおける実際の入力荷重ｐｐを低くして、フレーム部材１の突っ張りを抑えて良好なエネルギ吸収性能を得ることができる。

また、フレーム部材１が圧縮モードｃｍに移行した後の平均反力ａｐは、その時点で図５（ｂ１）に示すように、緊張部材２が座屈しており、緊張部材２が突っ張って被対策部材としてのフレーム部材１の強度を上昇させることはなく、同図（ｂ２）に示すように、平均反力ａｐを低く抑え、良好なエネルギ吸収性能を得ることができる。

以上説明したように、本実施例１では、各緊張部材２，２，２，２を、フレーム部材１各内側面１ａ，１ａ，１ａ，１ａに密着させて配置させた。このため、従来のように、緊張部材をフレーム部材１などの被対策部材から離して配置し、かつ、被対策部材の長手方向両端に緊張部材を取り付けるためのフランジを設けた構造と比較して、フレーム部材１全体の占有空間を小さくでき、かつ、フレーム部材１の出っ張り量が少なく、レイアウト上有利になる。

また、緊張部材２をフレーム部材１に結合させる結合手段の一方をロック手段４とし、このロック手段４は、緊張部材２に引張力を与える方向の変位は許し、その逆方向の変位はどの位置でも規制できるよう構成した。このため、フレーム部材１に初期圧縮力を与える際の工程が、緊張部材２を引張する引張工程、引張荷重を開放する開放工程、緊張部材２の端材を切断する切断工程となり、緊張部材２を引張した状態を維持したまま緊張部材２とフレーム部材１とを結合させる工程が不要であり、生産性に優れる。

しかも、ロック手段４は、カム面５１とストッパピン５２とにより回動部材４１ａの回動を規制することで、緊張部材２の引張後の復元を規制する構成としたため、ラチェットなどを用いて一方方向に変位可能、逆方向に変位規制するのにくらべ、フレーム部材１や緊張部材２にギアなどを形成加工することが不要であり生産性に優れる。具体的には、実施例１では、フレーム部材１に対する加工は、１つの緊張部材２に対応して２箇所の穴（締結用穴３２および大径ロック用穴４２）を穿設するのみであるため、従来技術のように、緊張部材固定用のフランジを設けたり、フランジに緊張部材挿通用の穴を明けたりするのに比較して、形状の変更や加工数が少なく、生産性に優れる。しかも、断面形状が急変する部分を形成することで疲労強度が低下するなどの加工に伴うデメリットを抑えることができる。

加えて、ロック手段４では、緊張部材２の緊張力は、図３（ｂ）において矢印Ｆａに示すように、回動部材４１ａと大径ロック用穴４２の間において、回動部材４１ａの外周全体で分担される。これにより、自動車の車体の骨格部材に主として用いられる１〜３ｍｍ程度の板圧のフレーム部材１に対しても、数ＫＮ〜十数ＫＮ程度の緊張力を導入可能となる。

さらに、緊張部材２をフレーム部材１に取り付けるにあたり、ロック手段４とは反対側の結合を、リベット３１を有した結合手段３とし、緊張部材２が図４において矢印Ｄ方向に揺動可能な結合とした。このため、緊張部材２の引張時に偏心駆動ピン４１ｂが回動して引張方向に直交する方向に変位するのを許容でき、この揺動ができない結合を行った場合に比べ、作業性に優れる。

次に、本発明実施の形態の実施例２の緊張部材の取付構造について説明する。

なお、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

図６に示すように、実施例２ではフレーム部材１の各外側面１ｂ，１ｂ，１ｂ，１ｂに緊張部材２を密着させて結合している。

この実施例２にあっては、各緊張部材２，２，２，２をフレーム部材１の各外側面１ｂ，１ｂ，１ｂ，１ｂに密着させているため、フレーム部材１全体の占有空間を小さくでき、かつ、フレーム部材１の出っ張り量が少なく、レイアウト上有利になる。

他の作用効果については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１および実施例２を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１および実施例２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

すなわち、実施例１，２では、ロック手段４が、回動部材４１ａ、偏心駆動ピン４１ｂを備え、また、回動部材４１ａと大径ロック用穴４２との間に設けた回動規制手段５として、カム面５１およびストッパピン５２を備えた例を示した。しかし、ロック手段は、被対策部材（フレーム部材１）に対して初期張力を与える方向の緊張部材２の相対変位を許容し、復元方向の変位を規制するものであれば、上記構成に限定されない。例えば、カム面５１を大径ロック用穴４２の内周に形成してもよい。

あるいは、図７に示すように、ロック手段３０４が、回動部材３０４ａと偏心駆動ピン４１ｂとハウジング３０４ｂとを備え、回動部材３０４ａとハウジング３０４ｂとの間に、ラチェット歯３０４ｃと係止爪３０４ｄとからなり図中時計回り方向の回動を許し、反時計回り方向の回動を規制するラチェット構造による回動規制手段３０４ｅを備えた構成としてもよい。

あるいは、ロック手段４０４が、図８に示すように、緊張部材４０２においてフレーム部材４０１に重なる面に形成したラチェット歯４０４ａと、フレーム部材４０１においてラチェット歯４０４ａに係合する係止爪４０４ｂと、を備え、フレーム部材４０１に対し、緊張部材４０２が矢印Ｇ方向へ変位可能で、矢印Ｈ方向へは係止爪４０４ｂが係合して変位不可能な手段でもよい。なお、この場合、リベット４０３と長穴４４３などの相対変位を許容する結合手段により、緊張部材２０２ｂをフレーム部材４０１に繋ぎ止めるようにするのが好ましい。

また、実施例１，２では、結合手段３が、緊張部材２がフレーム部材１に対して揺動を許容する結合軸としてのリベット３１を有している例を示した。しかし、この結合手段は、緊張部材２の揺動を許容しない手段としてもよい。この場合、緊張部材２に引張力を付与した際には、緊張部材２は図４の矢印Ｄ方向に弾性変形することで偏心駆動ピン４１ｂが変位するのを許容する。

また、実施例１，２では、リベット３１の離脱を防止する処理として、かしめ部３１ｂを形成する処理を示した。しかし、このような離脱防止処理としては、リベット３１の先端に抜け止めピンを挿入するなど、他の手段を用いてもよい。

また、実施例１，２では、緊張部材２を被対策部材としてのフレーム１に結合する結合手段の一方のみをロック手段４としたが、その両方の結合にロック手段を用いてもよい。

本発明の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造を示す説明図であり、（ａ）は本実施例１の緊張部材の取付構造を適用したフレーム部材および緊張部材を示す分解斜視図、（ｂ）は本実施例１の緊張部材の取付構造を適用したフレーム部材および緊張部材を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造のロック部材と回動規制手段の作動説明図であり、（ａ）は緊張部材に引張力を入力しているときを示し、（ｂ）は緊張部材へ入力していた引張力を開放したときを示している。 本発明の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造の作業工程説明図であり、（ａ）は緊張部材に引張力を入力する前の時点、（ｂ）（ｃ）は緊張部材に引張力を入力している時点、（ｄ）は緊張部材に入力していた引張力を開放した時点、を示している。 本発明の実施の形態の実施例１の緊張部材の取付構造に圧縮荷重が入力されたときの作用説明図であり、（ａ１）（ａ２）は圧縮荷重入力初期を示し、（ｂ１）（ｂ２）はその後を示している。 本発明の実施の形態の実施例２の緊張部材の取付構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１および実施例２で示したのとは異なるロック手段を示す構成説明図である。 本発明の実施の形態の実施例１および実施例２で示したのとは異なるロック手段を示す構成説明図である。

符号の説明

１ フレーム部材（被対策部材）
２ 緊張部材
３ 結合手段
４ ロック手段
５ 回動規制手段
３１ リベット（結合軸）
３２ 結合用穴
３３ 結合用穴
４１ ロック部材
４１ａ 回動部材
４１ｂ 偏心駆動ピン
４２ 大径ロック用穴
４３ 小径ロック用穴
５１ カム面
５２ ストッパピン
５３ 係合部

Claims (5)

1. 引張力を与えた緊張部材の両端部を結合手段により被対策部材に結合させ、この被対策部材に初期圧縮力を与えた緊張部材の取付構造であって、
   少なくとも一方の結合手段は、前記被対策部材に対する引張方向の緊張部材の相対変位を許容し、復元方向の変位を規制するロック手段を有することを特徴とする緊張部材の取付構造。
2. 前記緊張部材を、前記被対策部材に重ね合わせた状態で結合させたことを特徴とする請求項１に記載の緊張部材の取付構造。
3. 前記ロック手段は、
   前記緊張部材に開口された小径ロック用穴と、
   前記被対策部材に開口され、前記緊張部材の引張時に前記小径ロック用穴が移動する範囲で重なる内径に形成された大径ロック用穴と、
   この大径ロック用穴に、前記緊張部材を貫通する方向の軸を中心に回動可能に収容された円盤状の回動部材と、
   この回動部材に偏心して一体的に設けられ、かつ、前記小径ロック用穴に回動可能に挿入された偏心駆動ピンと、
   前記回動部材と被対策部材との間に設けられ、前記緊張部材が前記引張方向に変位するのに伴う前記回動部材の回動を許し、前記緊張部材が復元方向へ変位するのに伴う前記回動部材の回動を規制する回動規制手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の緊張部材の取付構造。
4. 前記回動規制手段は、
   前記回動部材の外周に設けられ、前記大径ロック用穴との間隔が、前記緊張部材が引張方向に変位するのに伴う前記回動部材の回動方向に狭まる形状のカム面と、
   このカム面と前記大径ロック用穴内周との間に介在されたストッパピンと、
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載の緊張部材の取付構造。
5. 前記結合手段は、前記緊張部材の揺動を許容する結合軸と、この結合軸が挿入される結合用穴と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の緊張部材の取付構造。

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