JP2018070039A - 車両用部材取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】被取付部材を取り付ける側の部材の挿通孔とチューブナットとの位置精度を確保することにより、被取付部材を車体フレームに取り付けるためにボルトをチューブナットに螺入する際の位置精度を高精度にするとともに、大量生産に適した車両用部材取付構造を提供すること。【解決手段】チューブナット６４の雌ねじ６８と補強部材６６に形成された第１挿通孔６７の位置精度が確保されたうえで、ボルト６０の車両用部材の取り付け位置に近いチューブナット６４の車両上下方向（軸方向）上端部において補強部材６６とチューブナット６４をはじめに溶接することにより、雌ねじ６８と補強部材６６の位置精度に対する溶接ひずみの影響を抑制している。このため、ロアアーム１０をフロントサスペンションメンバ１２に取り付けるためのボルト６０をチューブナット６４に螺入する際の位置精度を向上させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用部材取付構造に関する。

車両用部材取付構造とは、車両用の部材（以下、被取付部材と称する。）を車体フレームに取り付けるための構造である。被取付部材を車体フレームに取り付ける締結具として、筒状のナット（以下、チューブナットと称する。）がよく用いられる。チューブナットとは、一般的なナットと比べて軸部が長い形状を有し、ボルトの雄ネジにかみ合う雌ネジを内側に備えるナットである。

下記特許文献１には、車体フレームと補強部材の間に有底円筒状のチューブナットが配置され、ボルトを挿通する側と反対側のチューブナットの端部が補強部材に溶接された構造の車両用部材取付構造が開示されている。この構造では、ボルトを挿通する側のチューブナットの端部にはフランジが形成されて車体フレームの裏面に当接されている。そして、車体フレームの表面側からチューブナットへボルトが螺入されて、車体フレームとボルト頭部の間に被取付部材を締結していることを特徴としている。

特開２００５−１９９９１８公報

しかしながら、特許文献１に開示されている車両用部材取付構造は、被取付部材を取り付ける側と反対側の面でのみチューブナットの端部が補強部材に溶接されている構造である。このため、チューブナットのボルト孔及び補強部材に形成された挿通孔のばらつき並びに溶接時のひずみにより、精度を確保すべき被取付部材を取り付ける側のナットの位置精度が悪化する。すなわち、被取付部材を取り付ける側と反対側の面において、チューブナットのボルト孔及び板材に形成された挿通孔のばらつき並びに溶接時のひずみが集積した結果、正規の組付位置に対するズレが発生する。

なお、チューブナットは長い軸部を有するため、被取付部材を取り付ける側と反対側の面におけるズレは、被取付部材を取り付ける側において、チューブナットの軸長に応じて増大する。このため、位置精度が必要な取り付けや、部品のばらつき及び溶接ひずみのコントロールが困難である大量生産する部品を用いた取り付けにこのような車両用部材取付構造は適さない。

本発明は上記事実を考慮し、被取付部材を取り付ける側の部材の挿通孔とチューブナットとの位置精度を確保することにより、被取付部材を車体フレームに取り付けるためにボルトをチューブナットに螺入する際の位置精度を高精度にするとともに、大量生産に適した車両用部材取付構造の提供を目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両用部材取付構造は、第１挿通孔が形成された第１部材と、前記第１部材と対向して配置されるとともに、前記第１挿通孔と対向する位置に第２挿通孔が形成された第２部材を含んで構成され、車両用部材を車体に取り付けるために前記車体に設けられた一対の部材と、軸芯部を貫通して雌ねじが形成され、前記雌ねじが前記第１挿通孔に対して開放された位置で軸方向の一端面である第１端面と前記第１部材が当接した状態で前記第１端面側の外周部と前記第１部材が溶接され、前記雌ねじが前記第２挿通孔に対して開放された位置で軸方向の他端面である第２端面の一部と前記第２部材が当接した状態で前記第２端面のうち前記第２挿通孔から露出する面と前記第２部材が溶接されたチューブナットと、前記第１挿通孔を介して前記チューブナットの前記雌ねじに螺入されて、前記チューブナット及び前記第１部材との間で前記車両用部材を締結するボルトと、を有している。

請求項１に記載の本発明に係る車両用部材取付構造では、はじめに軸芯部を貫通して雌ねじが形成されたチューブナットの第１端面と第１部材が溶接により接合され、つぎにチューブナットの第２端面と第２部材が溶接により接合される。これにより、チューブナットが一対の部材間に組み付けられる。

本発明によれば、被取付部材を取り付けるためにボルトが螺入されるチューブナットの雌ねじと第１部材に形成された第１挿通孔の位置精度が確保された状態で、チューブナットの第１端面側の外周部と第１部材が溶接により接合される。これにより、チューブナットの雌ねじと第１部材に形成された第１挿通孔の位置精度に対する雌ねじ、第１挿通孔及び第２挿通孔のばらつき並びに溶接時のひずみの影響を最小限に抑えることができる。このため、被取付部材を車体フレームに取り付けるためにボルトをチューブナットに螺入する際の位置精度が向上する。

また、本発明では、チューブナットの第１端面と第１部材が当接している位置において両者が溶接により接合されていることに加えて、雌ねじが第２挿通孔に対して開放された位置でチューブナットの第２端面と第２部材が当接している状態で両者が溶接により接合されている。このため、一対の部材とチューブナットが溶接により安定して接合される。

以上説明したように、本発明に係る車両用部材取付構造は、被取付部材を取り付ける側の部材の挿通孔とチューブナットとの位置精度を確保することにより、被取付部材を車体フレームに取り付けるためにボルトをチューブナットに螺入する際の位置精度を高精度にするとともに、大量生産に適した車両用部材取付構造にすることができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る車両用部材取付構造の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る第１アーム支持部の拡大平面図である。 図１に示される車両用部材取付構造のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示される車両用部材取付構造のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 対比例に係る車両用部材取付構造の図４に対応する断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る車両用部材取付構造の図４に対応する断面図である。

以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る車両用部材取付構造の一実施形態について説明する。なお、以下の図において適宜示される矢印ＦＲは車両前後方向前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上下方向上方側を示しており、矢印ＩＮは車幅方向内側を示している。

本実施形態に係る車両用部材取付構造を適用したロアアーム１０とフロントサスペンションメンバ（フロントサスペンションサブフレームともいう）１２の取付構造について説明する。図１に示されるように、車体前部には、各々車両前後方向に沿って延在する左右一対のフロントサイドメンバ（図示省略）の車両上下方向下側に支持されたフロントサスペンションメンバ１２が設けられている。また、フロントサスペンションメンバ１２の左右両側には、これに支持されるサスペンションアームを構成するロアアーム１０が揺動可能に取り付けられている。

フロントサスペンションメンバ１２は、平面視で略Ｕ字状のフロントフレーム１６と、フロントフレーム１６の車両前後方向後方側に接合される平面視で略Ｕ字状のリアフレーム１８と、を有している。

フロントフレーム１６は、車両前後方向前端部で車幅方向に延在するフロントクロス２０と、フロントクロス２０の車幅方向両端部に設けられた左右一対のフロントボデーマウント２２と、を有している。各フロントボデーマウント２２は、平面視で略Ｌ字状に形成されており、車体下方側が開放された開断面形状のアッパマウント２２Ａと、車体上方側が開放された開断面形状のロアマウント２２Ｂと、を含んで構成されている。また、フロントフレーム１６は、左右一対のフロントボデーマウント２２から車両前後方向後方に向けて延在する左右一対のフロントサイドレール部２４を含んで構成されている。各フロントサイドレール部２４は、延在方向と直交する断面視で矩形閉断面形状とされている。

リアフレーム１８は、車幅方向に延在するリアクロス２６を有している。リアクロス２６は、リアクロスアッパ２６Ａと、リアクロスアッパ２６Ａの下面側に設けられたリアクロスロア２６Ｂと、を含んで構成されている。リアクロスアッパ２６Ａは、車体下方側が開放された開断面形状に形成されており、リアクロスロア２６Ｂは、車体上方側が開放された開断面形状に形成されている。

リアクロスアッパ２６Ａの車幅方向両端部から車両前後方向前方へ延在する左右一対のアッパレール部２８が一体で形成されており、リアクロスロア２６Ｂの車幅方向両端部から車両前後方向前方へ延在する左右一対のロアレール部３０が一体で形成されている。各アッパレール部２８の左右の側面と各ロアレール部３０の左右の側面とが溶接によって接合されることにより、延在方向と直交する断面視で矩形閉断面形状とされた左右一対のリアサイドレール部３２が構成されている。

各フロントサイドレール部２４の車両前後方向後端部が、各リアサイドレール部３２の車両前後方向前端部に挿入され、重ね合わされた壁面（上面、下面及び左右の側面）が溶接により接合されている。このように、フロントサイドレール部２４とリアサイドレール部３２が溶接により接合されることにより、フロントフレーム１６とリアフレーム１８が一体的に接合されてフロントサスペンションメンバ１２が形成されている。

ロアアーム１０は、フロントサスペンションメンバ１２と左右の前輪（図示省略）とを接続するように設けられている（右前輪側は図示省略）。ロアアーム１０は、車幅方向外側にステアリングナックル支持部１０Ａを有し、ステアリングナックル支持部１０Ａから車幅方向の内側に延びている横アーム部１０Ｂと、横アーム部１０Ｂから車両前後方向後方に向けて延在する縦アーム部１０Ｃを設けた略Ｌ字状の部材である。ロアアーム１０は、フロントサスペンションメンバ１２に対して支持される取付筒部３４と、取付筒部３４に嵌合され、芯部材３６を介してリアサイドレール部３２の第１アーム支持部３８に取り付けられる防振ブシュ４０を備えた第１取付部４２を有する。また、ロアアーム１０は、リアクロス２６の車幅方向両端後部の第２アーム支持部４４に取り付けられる第２取付部４６を有している。

アッパレール部２８上には、ロアアーム１０の第１取付部４２を取り付けるための締結部４８と、防振ブシュ４０の取付空間を確保するための凹部５０と、を有する第１アーム支持部３８が設けられている。また、リアクロス２６の車幅方向両端後部には、ロアアーム１０の第２取付部４６を取り付けるための上下のフランジ部５２Ａ，５２Ｂを備えたリアクロス２６の第２アーム支持部４４が設けられている。

図３に示されるように、第１取付部４２は、金属で形成された芯部材３６と、芯部材３６を同心円状に取り囲む外筒部５４と、芯部材３６の外周部と外筒部５４の内周部を加硫接着し、芯部材３６と外筒部５４の間に介装された弾性体により円筒状に形成された防振ブシュ４０を有している。

芯部材３６は、防振ブシュ４０の両端部から外形を縮形する曲面部５６を介して平坦に車両前後方向（軸線方向）に延出された平坦部５８を有している。芯部材３６の車両前後方向（軸線方向）の長さは、外筒部５４の車両前後方向（軸線方向）の長さよりも長く設定されている。

平坦部５８には、アッパレール部２８の第１アーム支持部３８にボルト（締結部材）６０により取り付けられるための円形のボルト挿通孔６２が形成されている。ロアアーム１０の第１取付部４２は、ボルト挿通孔６２を介して、アッパレール部２８とロアレール部３０の間に車両上下方向を軸方向として設けられたチューブナット６４にボルト６０を螺入して締結されている。

組み付けに際しては、はじめに、アッパレール部２８の下面に取り付けられた第１部材としての補強部材６６と、軸芯部を貫通して雌ねじ６８が形成されたチューブナット６４の車両上下方向（軸方向）の上端面である第１端面７０側の外周部が溶接により接合されている。つぎに、第２部材としてのロアレール部３０と、チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）の下端面である第２端面７２を溶接により接合することにより、チューブナット６４が補強部材６６とロアレール部３０との間に取り付けられる。

チューブナット６４の雌ねじ６８が補強部材６６に形成された第１挿通孔６７に対して開放された位置で第１端面７０を補強部材６６に面で当接させて、雌ねじ６８と補強部材６６に形成された第１挿通孔６７が位置合わせされる。このように位置合わせされた状態で、補強部材６６とチューブナット６４の第１端面７０側の側面が、Ｔ継手のアーク溶接により接合されており、第１溶接ビード部７４が形成されている。

なお、アッパレール部２８の下面に取り付けられた補強部材６６に設けられた第１挿通孔６７の内径は、チューブナット６４の外径よりも小さく、かつ、チューブナット６４の雌ねじ６８の内径よりも大きく設定されている。また、アッパレール部２８の挿通孔２９の内径は、ボルト頭部の径（二面幅）よりも小さく、かつ、第１挿通孔６７の内径よりも大きく設定されている。

チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）の下端部には、半径方向外側へ延びるフランジ部７６が設けられている。ロアレール部３０には、チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）の下端面である第２端面７２の外径よりも小さく、かつ、雌ねじ６８の内径よりも大きい内径を有する第２挿通孔７８が設けられている。

雌ねじ６８が第２挿通孔７８に対して開放された位置で第２端面７２の一部とロアレール部３０が当接している。この状態で第２端面７２のうち第２挿通孔７８から露出する面とロアレール部３０が、重ね継手のアーク溶接により接合されており、第２溶接ビード部８０が形成されている。

なお、図３及び図４に示されるように、第１取付部４２の車両前後方向の後端部８４と、芯部材３６の車両前後方向後側の平坦部５８とアッパレール部２８との間には、第１ストッパ８６及び第２ストッパ８８が介在されている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

ここで、図５には対比例として、本実施形態とは異なり、チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）下端部とロアレール部３０だけが溶接されている車両用部材取付構造が示されている。この場合、溶接ひずみにより生じたズレは、チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）上端部において、チューブナットの軸長に応じて増大する。このため、チューブナット６４の車両上下方向（軸方向）上端部における雌ねじ６８と補強部材６６の位置精度は悪化する。

これに対し、図３及び図４に示されるように、本実施形態に係る車両用部材取付構造では、ボルト６０のロアアーム１０の取り付け位置に近いチューブナット６４の第１端面７０側の側面において補強部材６６とチューブナット６４をはじめに溶接することにより、雌ねじ６８と補強部材６６の位置精度に対する溶接ひずみの影響が最小限に抑えられている。

チューブナット６４の第２端面７２側では、第１端面７０側の側面において補強部材６６とチューブナット６４を溶接することによる溶接ひずみの影響を受けてわずかにズレが発生する。しかしながら、雌ねじ６８が第２挿通孔７８に対して開放された位置で第２端面７２の一部とロアレール部３０が当接した状態で、第２端面７２のうち第２挿通孔７８から露出する面とロアレール部３０が溶接されればよいため、雌ねじ６８とロアレール部３０の組み付けにおける位置精度に対する溶接ひずみの影響は小さくなる。

また、チューブナット６４の第１端面７０は、補強部材６６と隙間なく面で当接されているため、チューブナット６４の第１端面７０と補強部材６６をＴ継手のアーク溶接により安定して接合することができる。さらに、チューブナット６４の第２端面７２は、ロアレール部３０と隙間なく面で当接されているため、チューブナット６４の第２端面７２とロアレール部３０を重ね継手のアーク溶接により安定して接合することができる。

このように、本実施形態に係る車両用部材取付構造は、組み付け性がよく、溶接において接合面に特段の加工を要しないことに加えて、ボルト、チューブナット及び一対の部材で構成することができるため、部品点数及び作業工数は増加しない。このため、製造コストの増加を抑制することができる。

これらのことから、本実施形態に係る車両用部材取付構造によれば、ロアアーム１０をフロントサスペンションメンバ１２に取り付けるための補強部材６６とチューブナット６４との位置精度を確保することにより、ロアアーム１０をフロントサスペンションメンバ１２に取り付けるためにボルト６０をチューブナット６４に螺入する際の位置精度を高精度にすることができるとともに、組み付け性がよく大量生産に適しているという効果が得られる。

また、チューブナット６４の第１端面７０及び第２端面７２が溶接により安定して接合されていることから、組み付け性の向上に加えて、車両の走行中の振動により生じる疲労荷重や衝突時の荷重により発生する曲げ荷重に対して強度を確保することができる。

さらに、チューブナット６４はフロントサスペンションメンバ１２から突出しないため、エンジンアンダカバー９０よりも車両上下方向上方で、チューブナット６４と補強部材６６及びロアレール部３０とを組み付けることができる。よって、本実施形態に係る車両用部材取付構造によれば、フロントサスペンションメンバの取り付け高さのように取り付け位置に制限がある場合でも適用することができる。

（実施形態の変形例）
次に、図６を用いて、本発明に係る車両用部材取付構造の実施形態の変形例について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図６に示されるように、この変形例に係る車両用部材取付構造では、基本的な構成は前述した実施形態で説明した車両用部材取付構造と略同様とされている。すなわち、この変形例に係る車両用部材取付構造は、フロントサスペンションメンバ１２と、アッパレール部２８と、第１部材としての補強部材６６と、第２部材としてのロアレール部３０と、チューブナット６４と、ボルト６０と、アッパレール部２８と補強部材６６との溶接による第３溶接ビード部９２と、を含んで構成されている。

本変形例では、補強部材６６にチューブナット６４を溶接した後に、アッパレール部２８の車両上下方向下側に取り付けた補強部材６６とアッパレール部２８が重ね継手のアーク溶接により接合されており、第３溶接ビード部９２が形成されている。

上記変形例によれば、本実施形態の基本構成をそのまま備えているので、本実施形態と同様に、ロアアーム１０をフロントサスペンションメンバ１２に取り付けるためのボルト６０をチューブナット６４に螺入する際の位置精度を向上させることができる。これに加えて、チューブナット６４を溶接により接合した補強部材６６とアッパレール部２８を溶接したうえでアッパレール部２８とロアレール部３０を接合することができるため、フロントサスペンションメンバ１２の組み付け性を向上させることができる。

なお、上述した本実施形態では、チューブナット６４と補強部材６６を結合したが、補強部材６６を用いずに、直接アッパレール部２８に溶接してもよい。また、チューブナット６４と補強部材６６の結合をアーク溶接で行ったが、これに限らず、部材同士の溶着を行う抵抗溶接の一種であるプロジェクション溶接により行ってもよい。プロジェクション溶接では、溶接する部材のどちらか一方に、プレス加工などでプロジェクション（突起部）を設け、プロジェクションを加圧し大電流を突起部に集中して流すことによって生じる発熱でプロジェクションを溶かして部材同士を接合する。プロジェクション溶接を用いることにより、板材とチューブナットの溶接ひずみを抑えることができるため、ボルト６０をチューブナット６４に螺入する際の位置精度をより高精度にすることができる。

また、上述した本実施形態では、ロアアーム１０のフロントサスペンションメンバ１２への取り付けについての適用例として説明したが、これに限らず、本発明はロアアーム以外の車両用部材の取り付けに適用してもよい。

さらに、上述した本実施形態では、チューブナット６４の軸方向が車両上下方向と一致する場合の適用例として説明したが、これに限らず、本発明は、チューブナットの軸方向が車両前後方向又は車幅方向と一致するように構成された車両用部材取付構造に適用してもよい。

１０ ロアアーム
１２ フロントサスペンションメンバ
３０ ロアレール部（第２部材）
６０ ボルト（締結部材）
６６ 補強部材（第１部材）
６７ 第１挿通孔
６８ 雌ねじ
７０ 第１端面
７２ 第２端面
７８ 第２挿通孔
８２ 第１取付部の車両前後方向前端部

Claims (1)

1. 第１挿通孔が形成された第１部材と、前記第１部材と対向して配置されるとともに、前記第１挿通孔と対向する位置に第２挿通孔が形成された第２部材を含んで構成され、車両用部材を車体に取り付けるために前記車体に設けられた一対の部材と、
   軸芯部を貫通して雌ねじが形成され、前記雌ねじが前記第１挿通孔に対して開放された位置で軸方向の一端面である第１端面と前記第１部材が当接した状態で前記第１端面側の外周部と前記第１部材が溶接され、前記雌ねじが前記第２挿通孔に対して開放された位置で軸方向の他端面である第２端面の一部と前記第２部材が当接した状態で前記第２端面のうち前記第２挿通孔から露出する面と前記第２部材が溶接されたチューブナットと、
   前記第１挿通孔を介して前記チューブナットの前記雌ねじに螺入されて、前記チューブナット及び前記第１部材との間で前記車両用部材を締結するボルトと、
   を有する車両用部材取付構造。