JP2012031885A - 締結構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加及び配置自由度の低減を抑制しつつ、十分な強度を確保することができる締結構造体を提供する。
【解決手段】中空部材１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、対向する蓋壁部１１ｃ及び底壁部１１ｄを有して筒状に成形されている。蓋壁部１１ｃ、底壁部１１ｄには、嵌合孔１６、取付孔１７がそれぞれ形成されている。鉄製の締結部材１３は、嵌合孔１６に嵌挿されて取付孔１７の周縁部で底壁部１１ｄの内壁面に当接する。締結部材１３には、底壁部１１ｄの内壁面に当接する先端面から穿設された雌ねじ部２２ａが形成されている。ボルト３１は、取付孔１７に挿入されて雌ねじ部２２ａに螺合される。締結部材１３には、蓋壁部１１ｃから露出されて、被締結部材１４を締結するためのボルト３２に螺合される雌ねじ部２４ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる中空部材に被締結部材を締結するための締結構造体に関するものである。

従来、こうした締結構造体としては、例えば図６に示されるものが知られている。すなわち、この締結構造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる略四角筒状の中空部材９１と、該中空部材９１にアーク溶接にて接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなるブロック状のブラケット９２とを備える。そして、ブラケット９２の中空部材９１から離隔する側の先端部には、被締結部材（図示略）を締結するためのナット９３が圧入又はカシメによって固着されている。従って、被締結部材は、該被締結部材に挿入されるボルト（図示略）の雄ねじ部がナット９３の雌ねじ部と螺合することで、ブラケット９２に締結される。このように、中空部材９１及び被締結部材の締結にブラケット９２を介在させるのは、これら中空部材９１及び被締結部材の各々の形状又は配置の自由度を増大するためである。

この場合、中空部材９１及びブラケット９２の結合に係る、アルミニウム又はアルミニウム合金同士の溶接部が強度不足になる可能性がある。また、アルミニウム又はアルミニウム合金同士の溶接が必要になる分、例えば鉄同士の溶接に比べてコストが増大してしまう。さらに、アルミニウム又はアルミニウム合金製のブラケット９２を採用することにより、コストの増大を余儀なくされる。

一方、別の従来の締結構造体としては、例えば図７に示されるものが知られている。すなわち、この締結構造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる略四角筒状の中空部材９６と、該中空部材９６にボルト−カシメナット又はリベットなどの締結具９７により締結される鉄製のブロック状のブラケット９８とを備える。そして、ブラケット９８の中空部材９６から離隔する側の先端部には、被締結部材（図示略）を締結するためのウェルドナット９９が固着されている。従って、被締結部材は、該被締結部材に挿通されるボルト（図示略）の雄ねじ部がウェルドナット９９の雌ねじ部と螺合することで、ブラケット９８に締結される。

この場合、アルミニウム又はアルミニウム合金製の中空部材９６と鉄製のブラケット９８とを締結する締結具９７が強度不足になる可能性がある。

特開２００９−２８０００４号公報（第８図）

なお、例えば特許文献１では、中空部材（４２）及び被締結部材（３０）の間に固定手段（５０）を介在させてこれら中空部材及び被締結部材を締結することが提案されている。しかしながら、中空部材及び固定手段の締結にあたってボルト（２０Ｂ）と螺合するナット（２２）が必要になる分、部品点数の増大を余儀なくされる。また、固定手段は、中空部材の幅方向外側で被締結部材に締結される構成のため、固定手段が当該方向に大型化してその配置自由度を低減する可能性がある。

本発明の目的は、部品点数の増加及び配置自由度の低減を抑制しつつ、十分な強度を確保することができる締結構造体を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、対向する一対の壁部を有して筒状に成形された中空部材と、前記一対の壁部のいずれか一方に形成された嵌合孔と、前記嵌合孔と同心で前記一対の壁部のいずれか他方に形成された取付孔と、前記嵌合孔に嵌挿されて前記取付孔の周縁部で該取付孔の形成された前記壁部の内壁面に当接する鉄製の締結部材と、前記締結部材に形成され、前記取付孔の形成された前記壁部の内壁面に当接する先端面から穿設された雌ねじ部と、前記取付孔に挿入されて前記雌ねじ部に螺合され、前記取付孔の形成された前記壁部及び前記締結部材を締結するボルトと、前記締結部材に形成され、前記嵌合孔の形成された前記壁部から露出されて、被締結部材を前記締結部材に締結するための締結具に螺合されるねじ部とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記取付孔が形成された前記壁部（中空部材）と、前記嵌合孔に嵌挿された前記締結部材とは、前記ボルトが前記取付孔に挿入されて前記締結部材の前記雌ねじ部に螺合されることで締結する。一方、前記締結部材及び前記被締結部材は、前記締結具が前記締結部材の前記ねじ部に螺合されることで締結する。以上により、前記中空部材及び前記被締結部材を、前記締結部材を介して締結することができる。この場合、前記中空部材及び前記締結部材の結合（締結）において、従来のような溶接部やカシメナット又はリベットなどで発生する強度不足を回避することができる。あるいは、鉄製の前記締結部材は、前記一対の壁部間に亘って前記嵌合孔及び前記取付孔の中心線方向に延在して前記被締結部材を支えることで、従来のようなブラケットに比べて強度を増大することができる。また、前記中空部材及び前記被締結部材の締結に係る前記雌ねじ部及び前記ねじ部を前記締結部材に一体形成したことで、部品点数の増加を抑制することができる。さらに、前記締結部材は、前記嵌合孔及び前記取付孔の中心線周りに集約的に配置されることで、その配置自由度を増大することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の締結構造体において、前記締結部材は、前記嵌合孔の周縁部で該嵌合孔の形成された前記壁部の外壁面に当接するフランジを有することを要旨とする。

同構成によれば、前記中空部材は、前記ボルト（頭部）及び前記フランジにより前記嵌合孔及び前記取付孔の中心線方向に挟まれることで、前記締結部材に対しより堅固に締結することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の締結構造体において、前記嵌合孔及び該嵌合孔に嵌挿される前記締結部材の間には、前記中空部材及び前記締結部材の相対回動を規制する回り止め手段が設定されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記中空部材及び前記締結部材は、前記回り止め手段により相対回動が規制されることで、例えば前記雌ねじ部に前記ボルトを螺合する際、又は前記ねじ部に前記締結具を螺合する際の前記締結部材の連れ回りを抑制することができる。

本発明では、部品点数の増加及び配置自由度の低減を抑制しつつ、十分な強度を確保することができる締結構造体を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す横断面図。 同実施形態を示す斜視図。 バッテリフレームを示す斜視図。 本発明の変形形態を示す横断面図。 本発明の変形形態を示す横断面図。 従来形態を示す斜視図。 別の従来形態を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図面に従って説明する。
図３は、電気自動車やハイブリッド車などが備える高電圧バッテリを搭載するためのバッテリフレーム１０を概略的に示す斜視図である。同図に示されるように、このバッテリフレーム１０は、互いに平行になるように延在する一対の中空部材１１と、これら中空部材１１間に橋渡しされて各々の先端に接合される一対のフレーム１２とを備えて略四角枠形状を呈している。そして、各中空部材１１には、その延在方向に間隔をおいて、複数（３つ）の鉄製の締結部材１３が締結されている。各締結部材１３には、中空部材１１に対し図３における上側に離隔する状態で、被締結部材１４（図１参照）が締結される。

次に、締結部材１３を介した中空部材１１及び被締結部材１４の締結構造体について説明する。
図１に示されるように、中空部材１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材からなる。中空部材１１は、図１における左右方向に間隔をおいて対向する一対の側壁部１１ａ，１１ｂと、両側壁部１１ａ，１１ｂの一側（図１の上側）の先端間及び他側（図１の下側）の先端間をそれぞれ接続する一対の壁部としての蓋壁部１１ｃ及び底壁部１１ｄとを有して略四角筒状に成形されている。そして、蓋壁部１１ｃには、略小判形の嵌合孔１６が形成されている。嵌合孔１６は、中空部材１１の延在方向に並設される各締結部材１３の位置に合わせて複数（３つ）配設されている。また、底壁部１１ｄには、嵌合孔１６と同心で円形の取付孔１７が形成されている。

締結部材１３は、図１における上下方向に延在する柱状に成形されている。図２に併せ示されるように、締結部材１３は、嵌合孔１６に嵌挿される略小判形の嵌合壁部２１と、該嵌合壁部２１の中央部に突設された略円柱状の第１突設部２２と、嵌合壁部２１の図１における上側に隣接配置された円盤状のフランジ２３と、該フランジ２３の中央部に上向きに突設された略円柱状の突設部としての第２突設部２４とを一体的に有する。これら嵌合壁部２１、第１突設部２２、フランジ２３及び第２突設部２４は、嵌合孔１６及び取付孔１７の中心線と同心に配置される。

嵌合孔１６及び嵌合壁部２１は、略小判形の内壁面及び外壁面の嵌合によって、中空部材１１及び締結部材１３の相対回動を規制する（回り止め手段）。
第１突設部２２は、嵌合壁部２１から図１において下向きに突出しており、取付孔１７の周縁部で底壁部１１ｄの内壁面に当接する。フランジ２３は、嵌合孔１６の最大内径よりも大きな外径を有しており、嵌合孔１６の周縁部で蓋壁部１１ｃの外壁面に当接する。なお、第１突設部２２には、その先端面から取付孔１７と同心で穿設された雌ねじ部２２ａが形成されている。中空部材１１及び締結部材１３は、各取付孔１７に挿通されたボルト３１の雄ねじ部３１ａと雌ねじ部２２ａとの螺合による底壁部１１ｄ及び第１突設部２２の締結によって結合する。

第２突設部２４は、フランジ２３から図１において上向きに突出する。従って、第２突設部２４は、フランジ２３とともに蓋壁部１１ｃから露出されている。そして、第２突設部２４には、その先端面から中心線に沿って穿設されたねじ部としての雌ねじ部２４ａが形成されている。締結部材１３及び被締結部材１４は、該被締結部材１４のボルト挿通孔１４ａに挿通された締結具としてのボルト３２の雄ねじ部３２ａと雌ねじ部２４ａとの螺合による第２突設部２４及び被締結部材１４の締結によって結合する。

以上により、中空部材１１及び被締結部材１４は、締結部材１３を介して締結される。
（１）本実施形態では、中空部材１１及び被締結部材１４を、締結部材１３を介して締結することができる。この場合、中空部材１１及び締結部材１３の結合（締結）において、従来のような溶接部やカシメナット又はリベットなどで発生する強度不足を回避することができる。あるいは、鉄製の締結部材１３は、蓋壁部１１ｃ及び底壁部１１ｄ間に亘って嵌合孔１６及び取付孔１７の中心線方向に延在して被締結部材１４を支えることで、従来のようなブラケットに比べて強度を増大することができる。また、中空部材１１及び被締結部材１４の締結に係る雌ねじ部２２ａ，２４ａを締結部材１３に一体形成したことで、部品点数の増加を抑制することができる。さらに、締結部材１３は、嵌合孔１６及び取付孔１７の中心線周りに集約的に配置されることで、その配置自由度を増大することができる。

さらにまた、締結部材１３を鉄製にすることにより、コストを削減することができる。
（２）本実施形態では、中空部材１１は、ボルト３１（頭部）及びフランジ２３により嵌合孔１６及び取付孔１７の中心線方向に挟まれることで、締結部材１３に対しより堅固に締結することができる。

（３）本実施形態では、中空部材１１及び締結部材１３は、嵌合孔１６の内壁面及び嵌合壁部２１の外壁面の嵌合によって相対回動が規制されることで、例えば雌ねじ部２２ａにボルト３１を螺合する際、又は雌ねじ部２４ａにボルト３２を螺合する際の締結部材１３の連れ回りを抑制することができる。

（４）本実施形態では、第２突設部２４の突出分だけ中空部材１１から離れた位置で、被締結部材１４を締結部材１３に締結することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・図４に示されるように、第２突設部２４を割愛した締結部材４１を採用してもよい。この場合、蓋壁部１１ｃから露出されるフランジ２３には、その先端面から中心線に沿って穿設されたねじ部としての雌ねじ部４２が形成されている。そして、前記実施形態と同様、締結部材４１及び被締結部材１４は、ボルト３２の雄ねじ部３２ａと雌ねじ部４２との螺合によるフランジ２３及び被締結部材１４の締結によって結合する。このように変更することで、蓋壁部１１ｃから露出するフランジ２３（締結部材４１）の先端面に密着する位置で、被締結部材１４を締結部材１３に締結することができる。

・図５に示されるように、断面略「日」の字の筒状に成形された中空部材４６を採用してもよい。すなわち、この中空部材４６は、図５における上下方向に間隔をおいて対向する一対の側壁部４６ａ，４６ｂと、両側壁部４６ａ，４６ｂの一側（図５の左側）の先端間及び他側（図５の右側）の先端間をそれぞれ接続する一対の壁部としての蓋壁部４６ｃ及び底壁部４６ｄと、両側壁部４６ａ，４６ｂ間を二分する中リブ４６ｅとを有する。そして、前記嵌合孔１６及び前記取付孔１７は、中リブ４６ｅよりも側壁部４６ａ側で、蓋壁部４６ｃ及び底壁部４６ｄに配設されている。なお、ボルト３１による底壁部４６ｄ及び第１突設部２２の締結は、前記実施形態と同様である。

・前記実施形態において、第２突設部２４に、ねじ部としての雄ねじ部を形成してもよい。
・前記実施形態において、中空部材１１，４６は、対向する一対の壁部を有するのであれば、五角以上の多角筒状や一部が円弧の筒状であってもよい。

・本発明は、その他の車両外装部品や車両用以外の部品に適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか一項に記載の締結構造体において、
前記締結部材は、前記嵌合孔から突出する突設部を有し、
前記ねじ部は、前記突設部に形成されていていることを特徴とする締結構造体。同構成によれば、前記突設部の突出分だけ前記中空部材から離れた位置で、前記被締結部材を前記締結部材に締結することができる。

（ロ）請求項２に記載の締結構造体において、
前記ねじ部は、前記フランジの先端面から穿設されたねじ孔であることを特徴とする締結構造体。同構成によれば、前記フランジの先端面に密着する位置で、前記被締結部材を前記締結部材に締結することができる。

１１，４６…中空部材、１１ｃ，４６ｃ…蓋壁部（壁部）、１１ｄ，４６ｄ…底壁部（壁部）、１３，４１…締結部材、１４…被締結部材、１６…嵌合孔（回り止め手段）、１７…取付孔、２１…嵌合壁部（回り止め手段）、２２ａ…雌ねじ部、２３…フランジ、２４ａ，４２…雌ねじ部（ねじ部）、３１…ボルト、３２…ボルト（締結具）。

Claims (3)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、対向する一対の壁部を有して筒状に成形された中空部材と、
   前記一対の壁部のいずれか一方に形成された嵌合孔と、
   前記嵌合孔と同心で前記一対の壁部のいずれか他方に形成された取付孔と、
   前記嵌合孔に嵌挿されて前記取付孔の周縁部で該取付孔の形成された前記壁部の内壁面に当接する鉄製の締結部材と、
   前記締結部材に形成され、前記取付孔の形成された前記壁部の内壁面に当接する先端面から穿設された雌ねじ部と、
   前記取付孔に挿入されて前記雌ねじ部に螺合され、前記取付孔の形成された前記壁部及び前記締結部材を締結するボルトと、
   前記締結部材に形成され、前記嵌合孔の形成された前記壁部から露出されて、被締結部材を前記締結部材に締結するための締結具に螺合されるねじ部とを備えたことを特徴とする締結構造体。
2. 請求項１に記載の締結構造体において、
   前記締結部材は、前記嵌合孔の周縁部で該嵌合孔の形成された前記壁部の外壁面に当接するフランジを有することを特徴とする締結構造体。
3. 請求項１又は２に記載の締結構造体において、
   前記嵌合孔及び該嵌合孔に嵌挿される前記締結部材の間には、前記中空部材及び前記締結部材の相対回動を規制する回り止め手段が設定されていることを特徴とする締結構造体。

Images