JP2017052456A - ボルト締結部構造およびクロスメンバ締結部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルト締結時の接触面圧の偏りをなくし、安定した締結力が得られるボルト締結部構造およびクロスメンバ締結部構造を提供する。【解決手段】トランスミッションクロスメンバ２０の端部２３に長孔からなるボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを備え、車体部材にナット部３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃを備え、取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃがそれぞれ各ボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを貫通しかつ各ナット部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに螺合して締結するにあたり、前記端部２３の接触面に各ボルト取付孔２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの囲みかつ当該ナット部に螺合する取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのボルト軸ａ、ｂ、ｃと、ボルト軸ａ、ｂ、ｃによって設定される重心Ｃとを結ぶ直線上でボルト軸ａ、ｂ、ｃから重心Ｃ側に変位した中心点Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃを有する真円状の凹部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを設ける。【選択図】図７

Description

本発明は、ボルト締結部構造およびクロスメンバ締結部構造に関する。

自動車等の車両下部には、特許文献１および特許文献２のように、車両の前後方向に延在する左右一対のサイドフレームを有し、サイドフレーム間に縦置きエンジンとトランスミッションが一体構成されたパワープラントが搭載され、トランスミッションの出力部となる後部を左右のサイドフレーム間に架設されたトランスミッションクロスメンバによって支持する車体構造が知られている。

また、特許文献２のように、トランスミッションクロスメンバの両端部におけるサイドフレーム等への取り付けを、それぞれ３点に配置された取付ボルトにて取り付けるように構成し、かつトランスミッションクロスメンバの取付ボルト孔を車体幅方向に延在する長孔とすることも知られている。

特開２００７−２２１５５号公報 特開２０００−１１２６号公報

上記のようにトランスミッションクロスメンバのボルト取付孔を長孔とすることで、例えば、衝突時にサイドフレームが後方移動した際や、パワーユニット等が後退移動した際にサイドフレームに対するトランスミッションクロスメンバの相対移動乃至揺動が許容されてトランスミッションクロスメンバの捩れ等が抑制されてトランスミッションクロスメンバの機能が維持される。

しかし、長孔のボルト取付孔を有するトランスミッションクロスメンバを取付ボルトでサイドフレームに締結すると、ボルト取付孔の短軸側において接触面となる座面がサイドフレームの取付面に当接する接触面積に対して、長軸側における接触面積が小さくなるとともに、取付ボルトの中心から短軸側の接触面までの距離が短く設定されかつ長軸側の接触面までの距離が大きく設定されることから、ボルト締結時の接触面圧力が短軸側に集中し、取付ボルト周りで接触面圧にバラツキが生じて取付ボルトによる締結が不安定になるとともに、取付ボルトの緩みを誘発する要因となる。

一方、車両走行に伴う前輪が突起等に乗り越し時等サスペンションからサイドフレーム等の車体部材に捩れ方向や上下方向の荷重が入力される一方、トランスミッションの後部からトランスミッションクロスメンバの中央部に上下方向の荷重が入力されることから、ボルト締結部においてはボルト取付孔の外方側において負荷大きくなり、ボルト結合部に偏在した大きな応力が作用して結合部の挙動による車両の操縦安定性、騒音、乗心地に影響する。

このように長孔のボルト取付孔に起因するボルト締結による接触面圧のバラツキや負荷の偏在の傾向はトランスミッションクロスメンバに限らず、他のボルト締結部構造においても懸念される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、ボルト締結時の接触面圧の偏りを抑制し、かつ締結部の接触面圧を適切に設定することで安定した締結力が得られるボルト締結部構造およびクロスメンバ締結構造を提供することにある。

前記目的を達成する請求項１に記載のボルト締結部構造は、取付部材に複数のナット部が配置された取付部材と、前記各ナット部に対応する複数の長孔からなるボルト取付孔を有し、該ボルト取付孔の周囲が前記取付部材と面接触する被締結部材とを前記各ボルト取付孔を貫通し前記各ナット部に螺合する取付ボルトで締結するボルト締結部構造において、前記被締結部材の接触面に前記各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設け、該真円状の凹部の中心が、前記各ナット部に螺合する各取付ボルトのボルト軸によって設定される重心と各取付ボルトのボルト軸とを結ぶ直線上で該ボルト軸から重心側に変位した点とされたことを特徴とする。

この構成によれば、被締結部材の接触面に各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設けることで、被締結部材の取付ボルトを囲む真円状の接触面が取付部材に当接して取付ボルト周りの接触面圧が全周に亘りに偏りがなく略均一安定した締結力が得られ一方、真円状の凹部の中心を複数のボルト軸によって設定される重心と各取付ボルトのボルト軸とを結ぶ直線上で該ボルト軸から重心側に変位した点とすることで、重心と反対側となる各取付ボルトの外方側の接触面圧が大きく設定され、種々の外乱が入力された際に、取付ボルトの接触面圧が高く設定される外方側で効率的に受け止めることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のボルト締結部構造において、前記複数の取付ボルトの配置は、同一直線上にない３点であることを特徴とする。

この構成によれば、複数の取付ボルトの配置を同一直線上にない３点に設定することで、重心と反対側となる各取付ボルトの外方側の３点の接触面圧が大きく設定され、種々の外乱が入力された際に、取付ボルトの接触面圧が高く設定される３点で効率的に受け止めることができ、均一な安定した被締結部材と取付部材との締結力が確保できる。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のボルト締結部構造において、前記凹部は、前記ボルト取付孔の長軸より大きな直径を有して前記接触面に開口する真円状の周面および前記ボルト取付孔が開口する底面を備えたことを特徴とする。

この構成によると、凹部をボルト取付孔の長軸より大きな真円状の周面とボルト取付孔が開口する底面により形成することで効率的に接触面の接触範囲が調整できる。

前記目的を達成する請求項４に記載のクロスメンバ締結部構造は、左右の車体部材にそれぞれ複数のナット部を備え、該左右の各車体部材に接触可能なる接触面を有する左右一対の端部に前記ナット部に対応する複数の長孔からなるボルト取付孔を備えたクロスメンバを有し、複数の取付ボルトがそれぞれ前記各端部のボルト取付孔を貫通しかつ前記ナット部に螺合し前記各端部の接触面を前記左右の車体部材に接触した状態で前記各端部を左右の車体部材に締結するクロスメンバ締結部構造において、前記各端部の接触面に前記各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設け、該真円状の凹部の中心が、前記各ナット部に螺合する各取付ボルトのボルト軸によって設定される重心と前記各取付ボルトのボルト軸とを結ぶ直線上で該ボルト軸から重心側に変位した点とされたことを特徴とする。

この構造によれば、クロスメンバの各端部の接触面に各ボルト取付孔を囲みかつ複数のボルト軸により設定される重心と各ボルト軸とを結ぶ直線上でボルト軸から重心側に変位した点を中心とする真円状の凹部を有することで、取付ボルト周りの接触面圧が全周に亘り偏りのなく略均一でかつ、取付ボルトによる結合中心が重心上に設定され、均一な安定した締結力が得られる。

一方、真円状の凹部の中心を重心と各ボルト軸とを結ぶ直線上で各ボルト軸から重心側に変位した点とすることで、重心と反対側となる各取付ボルトの外方側の接触面圧が大きく設定され、クロスメンバおよび車体部材等から種々の外乱が入力された際に、取付ボルトの接触面圧が高く設定される外方側で効率的に受け止めることができ、車体剛性が確保されて操縦安定性が向上する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクロスメンバ締結部構造において、前記車体部材は、車体前後方向に延在する左右のサイドフレームおよび該サイドフレーム間に架設されるトンネルクロスメンバであり、前記クロスメンバは、前記トンネルクロスメンバの離反する一対の取付面間に架設されてトランスミッションを支持するトランスミッションクロスメンバであることを特徴とする。

この構成は、車体部材の具体的構成であって、車体前後方向に延在する左右のサイドフレームおよび該サイドフレーム間に架設されるトンネルクロスメンバであり、前記クロスメンバは、前記トンメルクロスメンバの離反する一対の取付面間に架設されるトランスミッションクロスメンバあり、トランスミッションからトランスミッションクロスメンバに上下方向の荷重が入力された際や、サスペンションからサイドフレームおよびトンネルクロスメンバ等から上下方向の荷重が入力され際には、主に接触面圧が高く設定される取付ボルトの外方側により効率的に受け止ることで車体剛性が確保されて操縦安定性が向上する。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のクロスメンバ結合部構造において、前記各端部における前記複数の取付ボルトの配置は、同一直線上にない３点であることを特徴とする。

この構成によれば、複数の取付ボルトの配置を同一直線上にない３点に設定することで、重心と反対側となる取付ボルトの外方側の３点の接触面圧が大きく設定され、効率的に種々の外乱が入力された際に、取付ボルトの接触面圧が高く設定される３点で効率的に受け止めることができ、均一な安定したクロスメンバと車体部材の締結が確保できる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のクロスメンバ締結部構造において、前記取付ボルトの配置は、各端部における車体外端側と、これより車体内側で前方および後方に振り分けられた３点であること特徴とする。

この構成によれば、クロスメンバに上下方向の荷重が入力された際には、主に接触面圧が高く設定される内側の取付ボルトの内側前方および内側後方により効率的に受け止める一方、車体部材から上下方向の荷重が入力され際には、主に接触面圧が高く設定される取付ボルトの外方側により効率的に受け止められて高い締結力が確保されて車体剛性が確保されて操縦安定性が向上する。

請求項８に記載の発明は、請求項４〜７の何れか１項に記載のボルト締結部構造において、前記凹部は、前記ボルト取付孔の長軸より大きな直径を有して接触面に開口する周面および前記ボルト取付孔が開口する底面を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、凹部をボルト取付孔の長軸より大きな真円状の周面とボルト取付孔が開口する底面により形成することで効率的接触面の接触範囲が調整できる。

本発明によると、被締結部材の接触面に各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設け、その真円状の凹部の中心を複数のボルト軸による設定される重心とボルト軸とを結ぶ直線上でかつボルト軸から重心側に変位した点とすることで、ボルト取付孔を囲む真円状の接触面が取付部材に当接して接触面圧のバラツキが抑制されて安定した締結力が得られる一方、種々の外乱が入力された際に、接触面圧が高く設定される取付ボルトの外方側で効率的に受け止めることができる。

車体フレーム構成の概要を示す概略平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面相当のフロアを含めた説明図である。 トランスミッションクロスメンバの取付状態を示す斜視図である。 トランスミッションクロスメンバの取付状態を示す下面図である。 トランスミッションクロスメンバの斜視図である。 図４のＶＩ部拡大図である。 ボルト締結部の概要を示す分解斜視図である。 トランスミッションクロスメンバの端部の斜視図である。 トランスミッションクロスメンバの端部の平面図である。 締結状態を示す図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図６のａ−ａ線断面図、ｂ−ｂ線断面図である。 締結部の接触面圧分布状態説明図である。 締結部の接触面圧分布状態説明図である。 締結部の接触面圧分布状態説明図である。

本発明におけるボルト締結部構造の一実施の形態を、車両のトランスミッションクロスメンバを車体部材となるトンネルクロスメンバにボルト結合する場合を例に図を参照して説明する。なお、各図において矢印Ｆｔは車体前方方向を示し、矢印ＯＵＴは車幅方向外方を示す。

図１は、車体フレーム構成の概要を示す概略平面図、図２は図１のＩＩ−１１線断面相当のフロアパネルを含めた説明図である。

図１に示すように車両の主骨格は、車体前部に前後方向延在して配置される左右一対のフロントサイドフレーム１と、各フロントサイドフレーム１の外側で車体側部に沿って前後方向に延在するサイドシル２と、車体後部の両側に配置されるリヤサイドフレーム３とを備える。

左右のフロントサイドフレーム１の後端は、車幅方向に延在して左右のサイドシル２の後部に架け渡されたリヤクロスメンバ４に連結され、リヤクロスメンバ４の端部にリヤサイドフレーム３の前端が連結される。リヤサイドフレーム３の中間部にはリヤサスペンションクロスメンバ５が連結される。左右のリヤサイドフレーム３は後輪１３の前側において上方に傾斜する傾斜部３ａが設けられる。

車両中央部である左右のフロントサイドフレーム１の中間分部が車幅方向に延在するリヤトンネルクロスメンバ６によって連結される。このトンネルクロスメンバ６はフロアパネル１０の車幅方向中央で前後方向に延設するフロアトンネル部１１に対応する略Ｕ字状のトンネル形状部６ａを有している。このフロントフレーム１の中間部とサイドシル２の中間部がフロアクロスメンバ７を介して連結される。

フロントサイドフレーム１の前端側には、前輪１２を支持するフロントサスペンションや、エンジン１６を支持するエンジンマウント部が接合される。左右のフロントサイドフレーム１の間に搭載される縦置きエンジン１６の後部にトランスミッション１７が一体的に連結され、この一体構成されるエンジン１６とトランスミッション１７によってパワーユニット１５を構成する。このトランスミッション１７の出力部となる後部１７ａが、左右のフロントサイドフレーム１に架け渡されたトンネルクロスメンバ１８に取付けられたトランスミッションクロスメンバ２０によって支持される。トランスミッション１７の後部１７ａから突出する出力軸に、フロアトンネル部１１内に延在してディファレンシャル装置４５に動力伝達するプロペラシャフト４６の前端が連結される。

図１および図２に示すように、トンネルクロスメンバ１８は、中央部にフロアパネル１０に形成されたフロアトンネル部１１の下面に沿って配置されて下方が開放された略Ｕ字状のトンネル形状部１８Ａと、トンネル形状部１８Ａの両下端から車幅方向外方に屈曲してフロアパネル１０の下面に沿って延在してフロントサイドフレーム１に結合するフロア形状部１８Ｂとを有する。各フロア形状部１８Ｂの下面に後述するトランスミッションクロスメンバ２０の各端部２３を取付ける取付面１８Ｃが形成される。

また、フロア形状部１８Ｂは、車室内にフロアパネル１０の上面に沿って車幅方向に配置されてフロアトンネル部１１とサイドシル２とを結合するフロントクロスメンバ１９にフロアパネル１０を介在して結合される。

次に、図２および図３乃至図５を参照してトランスミッションクロメンバ２０を詳細に説明する。図３はトランスミッションクロスメンバ２０の取付状態を示す斜視図、図４はトランスミッションクロスメンバ２０の取付状態を示す下面図、図５はトランスミッションクロスメンバ２０の斜視図である。

トランスミッションクロスメンバ２０は、例えば軽量で剛性に優れたアルミニウム合金製であって、図３および図４に示すように、フロアトンネル部１１の対向する開口端１１ａ付近間であるトンネルクロスメンバ１８のトンネル形状部１８Ａの両下端１８Ａａ間に車幅方向に延在して架け渡されるトランスミッション保持部２１と、このトランスミッション保持部２１の両端に連続して下方に屈曲する段差状の屈曲部２２を介在して車幅方向外側に延在するとともにフロントトンネルクロスメンバ１８の両フロア形状部１８Ｂの下面に重合してフロア形状部１８Ｂの取付面１８Ｃにボルト結合される各端部２３とが一体形成される。

トランスミッション保持部２１の車幅方向中央上面部に、トランスミッション１７の後部１７ａを支持するミッションマウント４０が配置される。トランスミッションマウント４０は、ミッション側ブラケット４１と、クロスメンバ側ブラケット４２と、クッションゴム部４３とを備える。ミッション側ブラケット４１は矩形鋼板をトランスミッション１７の後部１７ａの外形に倣って曲げ加工して形成され、トランスミッション１７の後部１７ａにボルト４１ａによって結合する。クロスメンバ側ブラケット４２は、矩形鋼板の車幅方向両端を斜め上方に折曲し、平坦な中央部から下方に突出するボルト４２ａ等によってミッションクロスメンバ２０のトランスミッション保持部２１に固定される。このクロスメンバ側ブラケット４２とミッション側ブラケット４１の間にクッションゴム４３が配置される。なお、ミッションマウント４０は既存の構成であり、かつ本発明と直接関係がないので詳細な説明を省略する。

被締結部材であるトランスミッションクロスメンバ２０の端部２３と取付部材となるトンネルクロスメンバ１８とのボルト締結部構造を図６乃至図１１等を参照して説明する。

図６は、ボルト締結部であるトンネルクロスメンバ１８とトランスミッションクロスメンバ２０の端部２３の下面を示す図４のＶＩ部拡大図、図７はボルト締結部の概要を示す分解斜視図、図８はトランスミッションクロスメンバ２０の端部２３の斜視図、図９はトランスミッションクロスメンバ２０の端部２３の平面図、図１０の（ａ）（ｂ）はそれぞれ図６のａ−ａ線断面図、ｂ−ｂ線断面図である。

トランスミッションクロスメンバ２０の端部２３におけるトンネルクロスメンバ１８への取り付けは、同一直線上にない３点に配置される取付ボルト３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃで取り付けられる。この３点に配置される取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ３、３１Ｃは、端部２３の車幅方向外端側に配置される取付ボルト３１Ａと、この取付ボル３１Ａとこれより車体内側において車体前後方向に振り分けられた一対の取付ボルト３１Ｂ、３１Ｃとから構成される。

トンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃには、図７に示すように予め設定されたこれらの取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各ボルト中心位置に相応する位置にナット部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが配設される。このフロントトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃに配接されるナット部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの配置に基づいて車幅方向外端側に配置されるナット部３２Ａ、このナット部３２Ａから車体内側において車体前後方向に振り分けられて配置される一対のナット部３２Ｂおよび３２Ｃによって構成される。このナット部３２Ａ，３２Ｂおよび３２Ｃに螺合する各取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのボルト軸心がそれぞれ各ボルト締結中心であるボルト軸ａ、ｂ、ｃとなる。

一方、トランスミッションクロスメンバ２０の端部２３には、図８および図９に示すように、これらのボルト軸ａ、ｂ、ｃに位置に相応して下面２３Ａから上面２３Ｂに形成されて接触面となる座面２７Ａ、２８Ｂ、２７Ｃに貫通するボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃが形成される。この各ボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃと同様に外端側に形成されるボルト取付孔２５Ａと、これより車体内側において車体前後方向に振り分けられる一対のボルト取付孔２５Ｂ、２５Ｃとから構成される。

図８および図９に示すように、外端側のボルト取付孔２５Ａは、取付ボルト３１Ａによる取付点、すなわちボルト軸ａを中心に車体外方側および車体内方側に延長された長孔に形成される。一方、内側前方のボルト取付孔２５Ｂは取付ボルト３１Ｂによるボルト軸ｂより車体外方側に延長された長孔に形成され、ボルト取付孔２５Ｃは取付ボルト３１Ｃによるボルト軸ｃより車体外方側に延長された長孔に形成される。これらのボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは例えば短軸Ｓが１４ｍｍ、長軸Ｌが１６ｍｍの長孔に形成される。

ボルト取付孔２５Ａの上面２３Ｂ側に形成される接触面となる平坦な座面２７Ａにボルト軸ａ、ｂおよびｃにより設定される重心Ｃとボルト軸ａとを結ぶ直線Ｌａ上でかつボルト軸ａから重心Ｃ側に所定量α、例えば０．５ｍｍだけ変位した点Ｏａを中心としてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触範囲を調整する真円状の凹部２６Ａが形成される。凹部２６Ａはボルト取付孔２５Ａを囲む大きさで、その周面２６Ａａの直径Ｄがボルト取付孔２５Ａの長軸Ｌより大きな例えば１８ｍｍでかつ、座面２７Ａからボルト取付孔２５Ａの端部が開口する底面２６Ａｂまでの深さＨが締結状態においてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触が回避される例えば１ｍｍに設定される。

内側前方のボルト取付孔２５Ｂは、取付ボルト３１Ｂによるボルト軸ｂより車体外方側に延長された長孔で、例えば短軸Ｓが１４ｍｍ、長軸Ｌが１６ｍｍの長孔に形成される。ボルト取付孔２５Ｂの上面２３Ｂ側に接触面となる平坦な座面２７Ｂが形成され、座面２７Ｂにボルト軸ａ、ｂおよびｃにより設定される重心Ｃとボルト軸ｂとを結ぶ直線Ｌｂ上でかつ重心Ｃ側に所定量α、例えば０．５ｍｍ変位した点Ｏｂを中心としてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触範囲を調整する真円状の凹部２６Ｂが形成される。凹部２６Ｂはボルト取付孔２５Ｂの囲む大きさで、その周面２６Ｂａの直径Ｄがボルト取付孔２５Ｂの長軸Ｌより大きな例えば１８ｍｍでかつ、座面２７Ｂから底面２６Ｂｂまでの深さＨが締結状態においてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触が回避可能な例えば１ｍｍに設定される。

内方後方のボルト取付孔２５Ｃは、取付ボルト３１Ｃによるボルト軸ｃより車体外方側に延長された長孔で、例えば短軸Ｓが１４ｍｍ、長軸Ｌが１６ｍｍの長孔に形成される。ボルト取付孔２５Ｃの上面２３Ｂ側に接触面となる平坦な座面２７Ｃが形成され、座面２７Ｃにボルト軸ａ、ｂおよびｃで設定される重心Ｃとボルト軸ｃとを結ぶ直線Ｌｃ上でかつボルト軸ｃから重心Ｃ側に所定量α、例えば０．５ｍｍ変位した点Ｏｃを中心としてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触範囲を調整する真円状の凹部２６Ｃが形成される。

凹部２６Ｃは取付孔２５Ｃを囲む大きさで、その周面２６Ｃａの直径Ｄがボルト取付孔２５Ｃの長軸Ｌより大きな例えば１８ｍｍでかつ、座面２７Ｃから底面２６Ｃｂまでの深さＨが締結状態においてトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃとの接触が回避される例えば１ｍｍに設定される。

これら凹部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの直径Ｄや深さＨおよび変位量αはボルト締結時の塑性変形等を考慮し、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定することが好ましい。

このように端部２３にボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃおよび凹部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ等が形成れたトンネルクロスメンバ１８は、両端部２３がそれぞれトンネルクロスメンバ１８の左右の取付面１８Ｃに下方から座面２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが当接して位置めされてセットされる。

このセットされた各端部２３のボルト取付孔２５Ａに下方から取付ボルト３１Ａを挿入および貫通し、トンネルクロスメンバ１８の各取付面１８Ｃに配設されたナット部３２Ａに予め設定された規定トルクで締結する。なお、この締結状態を示す図６のａ−ａ線断面図、ｂ−ｂ線断面図をそれぞれ図１０の（ａ）および（ｂ）に示す。

同様に端部２３のボルト取付孔２５Ｂ、２５Ｃに下方から取付ボルト３１Ｂ、３１Ｃを挿入して、取付面１８Ｃに配設されたナット部３２Ｂ、３２Ｃに規定トルクで締結する。

図１１乃至図１３は、本実施の形態における取付面１８Ｃと端部２３の接触面となる座面２７Ａ、２７Ｂ，２７Ｃとの接触面圧分布と従来の取付部の接触面圧分布を模式的に示す比較説明図である。なお、各図において接触面圧分布状態をドットの粗密で示し、粗側から密側に移行するに従って接触面圧が増大する。なお、説明の便宜上従来の対応する部位に本実施の形態と同一符号を付する。

図１１において従来の外端側の取付部の接触面圧分布を（ａ）に示し、本実施の形態におる外端側の接触面圧分布を（Ａ）に示す。

従来の外端側の取付部にあっては図１１（ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ａを有する座面２７Ａがトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃに当接した状態で、取付ボルト３１Ａをナット部３２Ａに螺合すると、ボルト取付孔２５Ａの短軸側における座面２７Ａが取付部１８Ｃに圧接する接触面積に対して、長軸側における座面２７Ａが圧接する接触面積が小さく、かつ取付ボルト３１Ａの中心、すなわちボルト軸ａから短軸側の座面２７Ａにおける接触面までの距離が短く、取付ボルト３１Ａの中心から長軸側の接触面までの距離が大きく設定されて、取付ボルト３１Ａの締結時の接触面圧が短軸方向に集中し、取付ボルト３１Ａの中心から離れた長軸方向で低くなり接触面圧に大きなバラツキが生じて取付ボルト３１Ａによる接触面圧応力にバラツキが生じて締結力が不安定になるとともに、取付ボルト３１Ｂの緩みを誘発する要因となる。

一方、本実施の形態の外端側の取付部においては、図１１（Ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ａより大径でほぼボルト軸ａを中心とする真円状の凹部１６Ａが形成された座面２７Ａを取付部１８Ｃに当接した状態で、長孔のボルト取付孔２５Ａに取付ボルト３１Ａを挿入してナット部３２Ａに締結すると、長孔のボルト取付孔２５Ａにかかわらずボルト軸ａをほぼ中心とする真円状の凹部１６Ａにより真円状で座面２７Ａが取付面１８Ｃに圧接して接触面圧力が全周に渡り略均一でかつ、ボルト結合中心がボルト軸ａ上に設定され、均一な安定した締結力が得られる。

一方、ボルト軸ａ、ｂ、ｃによる重心Ｃとボルト軸ａを結ぶ直線Ｌａ上でかつボルト軸ａから重心Ｃ側に所定量α変位した点Ｏａを凹部２６Ａの中心とすることで、取付ボルト３１Ａの中心から車幅方向外方における接触面までの距離が短くなり、重心Ｃの反対側となる凹部２６Ａの車幅方向外方側部分の接触応力が大きく設定される。

図１２において従来の内側前方の取付部の接触面圧分布を（ａ）に示し、本実施の形態におる内側前方の取付部の接触面圧分布を（Ａ）に示す。

従来の内側前方の取付部にあっては図１２（ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ｂを有する座面２７Ｂをトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃに当接した状態で、取付ボルト３１Ｂでナット部３２Ｂに締結すると、ボルト取付孔２５Ｂの短軸側における座面２７Ｂが取付面１８Ｃに圧接する接触面積に対して、長軸側における座面２７Ｂが圧接する接触面積が小さく、かつ取付ボルト３１Ｂの中心から短軸側の接触面までの距離が短く、取付ボルト３１Ｂの中心から長軸側の接触面までの距離が大きく設定されて、取付ボルト３１Ｂの締結時の接触面圧が短軸方向に集中し、長軸方向で低くなり接触面圧に大きなバラツキが生じて取付ボルト３１Ｂによる締結力が不安定になるとともに、取付ボルト３１Ｂの緩みを誘発する要因となる。

一方、本実施の形態の内側前方の取付部においては、図１２（Ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ｂより大径でほぼボルト軸ｂを中心とする真円形状の凹溝１６Ｂが形成された座面２７Ｂを取付面１８Ｃに当接した状態で、長孔のボルト取付孔２５Ｂに取付ボルト３１Ｂを挿入してナット部３２Ｂに締結すると、長孔のボルト取付孔２５Ｂにかかわらずボルト軸ｂをほぼ中心とする円形の凹部１６Ｂにより真円状で座面２７Ｂが取付面１８Ｃに圧接して接触面圧が全周に渡り略均一でかつ、結合中心がボルト軸ｂ上に設定され、均一な安定した締結力が得られる。

一方、ボルト軸ａ、ｂ、ｃによって設定される重心Ｃとボルト軸ｂを結ぶ直線Ｌｂ上でかつボルト軸ｂから重心Ｃ側に所定量α変位した点Ｏｂを凹部２６Ｂの中心とすることで、取付ボルト３１Ｂの中心から車幅方向内側前方における接触面までの距離が短くなり、重心Ｃの反対側となる凹部２６Ｂの車幅方向内方側前方の接触応力が大きく設定される。

図１３において従来の内側後方の取付部の接触面圧分布を（ａ）に示し、本実施の形態におる内側後方の取付部の接触面圧分布を（Ａ）に示す。

従来の内側後方の取付部にあっては図１３（ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ｃを有する座面２７Ｃをトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃに当接した状態で、取付ボルト３１Ｃでナット部３２Ｃに締結すると、ボルト取付孔２５Ｃの短軸側における座面２７Ｃが取付面１８Ｃに圧接する接触面積に対して、長軸側における座面２７Ｃが当接する接触面積が小さく、かつ取付ボルト３１Ｃの中心から短軸側の接触面までの距離が短く、取付ボルト３１Ｃの中心から長軸側の接触面までの距離が大きく設定されて、取付ボルト３１Ｃの締結時の接触面圧が短軸方向に集中し、長軸方向で低くなり接触面圧に大きなバラツキが生じて取付ボルト３１Ｃによる締結力が不安定になるとともに、取付ボルト３１Ｃの緩みを誘発する要因となる。

一方、本実施の形態の内側後方の取付部においては、図１３（Ａ）に示すように、長孔のボルト取付孔２５Ｃより大径でほぼボルト軸ｃを略中心とする円形の凹部１６Ｃが形成された座面２７Ｃを取付面１８Ｃに当接した状態で、長孔のボルト取付孔２５Ｃに取付ボルト３１Ｃを挿入してナット部３２Ｃに締結すると、長孔のボルト取付孔２５Ｃにかかわらずボルト軸ｃをほぼ中心とする円形の凹部１６Ｃにより真円状で座面２７Ｃが取付部１８Ｃに圧接して接触応力が全周に亘り略均一でかつ、取付ボルト３１Ｃによる結合中心がほぼボルト軸ｃ上に設定され、均一な安定した締結力が得られる。

一方、ボルト軸ａ、ｂ、ｃの重心Ｃとボルト軸ｃを結ぶ直線Ｌｃ上でかつボルト軸ｃから重心Ｃ方向に所定量α変位した点Ｏｃを凹部２６Ｃの中心とすることで、取付ボルト３１Ｃの中心から車幅方向内方側後方における接触面までの距離が短くなり、重心Ｃの反対側となる凹部２６Ｃの車幅方向内側後方の接触応力が大きく設定される。

このように、トランスミッションクロスメンバ２０の各端部２３をトンネルクロメンバ１８に同一直線上にない３点に配置される取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにより取付ける際に、トンネルクロスメンバ１８との接触面となる各座面２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃに長孔に形成されたボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃに対し、各ボルト軸ａ、ｂ、ｃからそれぞれ重心Ｃ側に変位した点Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃを中心としてボルト取付孔２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを囲む真円状の凹部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを形成することで、各座面２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが真円状でトンネルクロスメンバ１８に当接して接触応力が全周に亘り略均一でかつ、重心Ｃとは反対側となる各取付部の外側の接触応力が集中するように設定される。

これにより、３点の取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃによる締結中心と重心Ｃが一致し接触応力の偏りにおる締結力の低下が抑制されるとともに、トランスミッションクロスメンバ２０およびトンネルクロスメンバ１８等から種々の外乱が入力された際に、取付ボルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの接触面圧が高く設定される外側で効率的に受け止めることができる。

具体的には、例えばトランスミッション１７の後部１７ａからトランスミッションクロスメンバ２０のトランスミッション保持部２１に上下方向の荷重が入力された際には、主に接触面圧が高く設定される内側の取付ボルト３１Ｂ、３１Ｃの内側前方および内側後方により効率的に受け止める一方、サスペンションからサイドフレーム１およびトンメルクロスメンバ１８等の車体部材から上下方向の荷重が入力され際には、主に接触面圧が高く設定される外方側の取付ボルト３１Ｂ、３１Ｃの外方により効率的に受け止める高い締結力が確保されて車体剛性が確保されて操縦安定性が向上する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、トランスミッションクロスメンバ２０の各端部２３を端部２３の外端側、内側の前方および後方の３点の取付ボルト３１Ａ、３１Ｂによりトンネルクロスメンバ１８の取付面１８Ｃに締結する例を説明したが、この３点に限ら外端側及び内側の２点、あるいは外端側、内側および外端側と内側の間で前後方向に振り分けた中間の前方および後方の４点など他の複数に配置される取付ボルトにより締結することの可能であり、また、トランスミッションクロスメンバ２０とトンメルクロスメンバ１８との結合となる被結合部材を結合部材にボルト結合するボルト締結部構造に広く適用することができる。

１ フロントサイドフレーム（車体部材）
１０ フロアパネル
１１ フロアトンネル部
１５ パワーユニット
１７ トランスミッション
１７ａ 後部
１８ トンネルクロスメンバ
１８Ｃ 取付部
２０ トランスミッションクロスメンバ（クロスメンバ、被締結部材）
２３ 端部
２５Ａ，２５Ｂ、２５Ｃ ボルト取付孔
２７Ａ、２７Ｂ，２７Ｃ 座面（接触面）
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 凹部
２６Ａａ，２６Ｂａ、２６Ｂａ 周面
２６Ａｂ、２６Ｂｂ、２６Ｃｂ 底面
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 取付ボルト
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ ナット部
ａ、ｂ、ｃ ボルト軸
０ａ、Ｏｂ、Ｏｃ 凹部中心
Ｃ 重心

Claims (8)

1. 取付部材に複数のナット部が配置された取付部材と、前記各ナット部に対応する複数の長孔からなるボルト取付孔を有し、該ボルト取付孔の周囲が前記取付部材と面接触する被締結部材とを前記各ボルト取付孔を貫通し前記各ナット部に螺合する取付ボルトで締結するボルト締結部構造において、
   前記被締結部材の接触面に前記各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設け、
   該真円状の凹部の中心が、
   前記各ナット部に螺合する各取付ボルトのボルト軸によって設定される重心と各取付ボルトのボルト軸とを結ぶ直線上で該ボルト軸から重心側に変位した点とされたことを特徴とするボルト締結部構造。
2. 前記複数の取付ボルトの配置は、同一直線上にない３点であることを特徴とする請求項１に記載のボルト締結部構造。
3. 前記凹部は、前記ボルト取付孔の長軸より大きな直径を有して前記接触面に開口する真円状の周面および前記ボルト取付孔が開口する底面を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のボルト締結部構造。
4. 左右の車体部材にそれぞれ複数のナット部を備え、該左右の各車体部材に接触可能なる接触面を有する左右一対の端部に前記ナット部に対応する複数の長孔からなるボルト取付孔を備えたクロスメンバを有し、複数の取付ボルトがそれぞれ前記各端部のボルト取付孔を貫通しかつ前記ナット部に螺合し前記各端部の接触面を前記左右の車体部材に接触した状態で前記各端部を左右の車体部材に締結するクロスメンバ締結部構造において、
   前記各端部の接触面に前記各ボルト取付孔を囲む真円状の凹部を設け、
   該真円状の凹部の中心が、
   前記各ナット部に螺合する各取付ボルトのボルト軸によって設定される重心と前記各取付ボルトのボルト軸とを結ぶ直線上で該ボルト軸から重心側に変位した点とされたことを特徴とするクロスメンバ締結部構造。
5. 前記車体部材は、車体前後方向に延在する左右のサイドフレームおよび該サイドフレーム間に架設されるトンネルクロスメンバであり、
   前記クロスメンバは、前記トンネルクロスメンバの離反する一対の取付面間に架設されてトランスミッションを支持するトランスミッションクロスメンバであることを特徴とする請求項４に記載のクロスメンバ締結部構造。
6. 前記各端部における前記複数の取付ボルトの配置は、同一直線上にない３点であることを特徴とする請求項４または５に記載のクロスメンバ結合部構造。
7. 前記取付ボルトの配置は、各端部における車体外端側と、これより車体内側で前方および後方に振り分けられた３点であること特徴とする請求項６に記載のクロスメンバ締結部構造。
8. 前記凹部は、前記ボルト取付孔の長軸より大きな直径を有して接触面に開口する周面および前記ボルト取付孔が開口する底面を備えたことを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のクロスメンバ締結部構造。

Images