JP2019086036A

JP2019086036A - 部品締結構造

Info

Publication number: JP2019086036A
Application number: JP2017212549A
Authority: JP
Inventors: 優奥山; Masaru Okuyama; 栄志吉田; Eiji Yoshida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-06
Also published as: US20190128313A1; CN109751296A

Abstract

【課題】２つの部品がボルト及びナットにより結合される部品締結構造において、部品の剛性を向上し、かつ、ボルトの回り止めを図るとともに、部品からの頭部の浮き上がりを抑制することである。【解決手段】部品締結構造は、第１部品と第２部品とがボルト及びナットにより結合される。第１部品は、ボルトが貫通する貫通穴と、貫通穴の上端開口の近傍において、ボルトの頭部が設置される座面と、座面の近傍において、頭部を挟んで両側に形成された２つの回り止め壁部と、各回り止め壁部において、座面から上側に離れた位置に形成され、頭部の側に突出する浮き上がり抑制部とを含む。２つの回り止め壁部の間隔がボルトの頭部に形成された２つの腕部の先端間の距離より小さくなっており、浮き上がり抑制部の座面側が腕部の上面に対向している。【選択図】図３

Description

本発明は、第１部品と第２部品とがボルト及びナットにより結合される部品締結構造に関する。

特許文献１には、鉄道車両用の構体において、下端部の台枠の上側にレール部材が接合され、レール部材の内側に特殊ボルトの矩形板状の頭部が配置され、この特殊ボルトを用いて腰かけ部材が取り付けられることが記載されている。

特開２００７−１３７２１７号公報

特許文献１に記載された特殊ボルトとレール部材を用いた部品締結構造で、上下方向を逆にした構造を利用して、レール部材に部品をボルト及びナットで結合する構成が考えられる。この構成によれば、矩形板状の頭部が回転した場合にレールの内側面に突き当たることで、ボルトにナットを締め付けるときのボルトの回転を防止できる可能性がある。しかしながら、レール部材では、ボルトの頭部を横からスライドさせて挿入する必要があるので、ボルトの軸部を挿通する開口が、レール部材の長手方向の全長にわたって開いた形状となる。これにより、レール部材において、ボルトの頭部を押し付ける座面を含む部分の剛性が低下する。また、ボルトの頭部が軸部より上側に配置される場合において、ボルトの頭部の高さに比べてレール部材の高さがかなり大きいと、軸部の下側にナットを結合する場合にボルトが上側に押されて、レール部材からの頭部の浮き上がりが生じる可能性がある。これにより、ボルトとナットとの結合作業が困難になる可能性がある。

本発明の目的は、２つの部品がボルト及びナットにより結合される部品締結構造において、ボルトの頭部が設置される部品の剛性を向上でき、かつ、ボルトの回り止めを図れるとともに、部品からの頭部の浮き上がりを抑制できる構造を提供することである。

本発明の部品締結構造は、第１部品と第２部品とがボルト及びナットにより結合される部品締結構造であって、前記第１部品は、前記ボルトの軸部が上下方向に貫通する貫通穴と、前記貫通穴の上端開口の近傍において、前記ボルトの頭部が設置される座面と、前記座面の近傍において、前記頭部を挟んで両側に形成された２つの回り止め壁部と、前記２つの回り止め壁部において、前記座面から上側に離れた位置に形成され、少なくとも一部が前記頭部の側に突出する２つの浮き上がり抑制部とを含み、前記ボルトは、前記頭部において前記ボルトの軸方向に対し直交する直線上において互いに反対側に突出するように形成された２つの腕部を含み、前記２つの回り止め壁部の間隔が前記２つの腕部の先端間の距離より小さくなっており、前記２つの浮き上がり抑制部の前記座面側が前記２つの腕部の上面に対向している、部品締結構造である。

上記の構成によれば、ボルトにナットを締め付けるときにおいて、ボルトが回転した場合に、ボルトの頭部に形成された腕部と回り止め防止壁部とが係合することにより、ボルトの回り止めを図れる。これとともに、第１部品において、ボルトの軸部を貫通させる貫通穴を、円形の小さい穴とできるので、第１部品の座面を含む部分の剛性を向上できる。さらに、頭部に形成された腕部の上面が浮き上がり抑制部の座面側に突き当たることにより、座面からの頭部の浮き上がりを抑制できる。

本発明の部品締結構造において、好ましくは、前記第１部品は、金属または樹脂により一体成形され、前記２つの回り止め壁部は、前記第１部品に形成された２つの第１リブであり、前記２つの浮き上がり抑制部は、前記２つの第１リブに連続して形成された２つの第２リブである。

上記の好ましい構成によれば、２つの回り止め壁部及び２つの浮き上がり抑制部を含んで第１部品が、金属または樹脂により一体に形成されることにより、第１部品の組み付け工数及び部品点数の削減を図れる。これとともに、第１部品において、局所的に強度が必要な部分を肉厚にする構造を容易に実現できる。

本発明の部品締結構造によれば、２つの部品がボルト及びナットにより結合される構成において、ボルトの頭部が設置される部品の剛性を向上でき、かつ、ボルトの回り止めを図れるとともに、部品からの頭部の浮き上がりを抑制できる。

本発明に係る実施形態の部品締結構造を含む車両において、一部を省略して示す断面図である。図１から第１部品であるラジエータサポート、衝撃吸収部材及びボルトを取り出して、車両の後側から見た図である。図２のＡ部を斜め上側から見た図である。ボルトの斜視図である。図１のＢ−Ｂ断面拡大図である。図５の上から見た図である。図６において、ボルトが回転したときに腕部が第１リブに係合した状態を示す図である。本発明に係る実施形態の別例において、図５の上部に対応する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、部品締結構造を含む車両の仕様等に応じて適宜変更することができる。以下では、部品締結構造を、第１部品であるラジエータサポートと第２部品であるマウント部材との結合構造に適用した場合を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、２つの部品が上下方向に結合される構成に適用することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、実施形態の部品締結構造１２を含む車両１０において、一部を省略して示す断面図である。車両１０は、フレーム付車両であり、ラダーフレーム５０の上側にキャブ６０が結合される。ラダーフレーム５０は、車両１０の車幅方向（図１の紙面の表裏方向）における両側に分かれて配置された２つのサイドフレーム５２と、複数のクロスメンバ（図示せず）とを含んで構成される。各サイドフレーム５２は、全体として車両１０の前後方向（図１の左右方向）に伸びるように配置される。各クロスメンバは、全体として車幅方向に沿って配置され、２つのサイドフレーム５２に固定される。各サイドフレーム５２の車両前後方向の前側及び後側には、車輪１１が懸架される。

さらに、各サイドフレーム５２の車両前後方向中間部には、板状の中間ブラケット５３が固定される。中間ブラケット５３には、マウント部材５４及びゴム製の衝撃吸収部材５５を介してキャブ６０が結合される。キャブ６０の内側には運転席（図示せず）が配置される。

各サイドフレーム５２の車両前側端部（図１の左端部）には、板状の前側ブラケット５６が固定される。各前側ブラケット５６には、マウント部材５７及びゴム製の衝撃吸収部材５８を介してラジエータサポート１３が結合される。具体的には、各前側ブラケット５６の上側には溶接、またはボルトを含む締結手段によりマウント部材５７が固定される。このマウント部材５７には、衝撃吸収部材５８を介してラジエータサポート１３が、ボルト３０（図３〜図５）及びナット３８（図５）で固定される。

ラジエータサポート１３は、車幅方向の両端部における上端部で、キャブ６０の前側（図１の左側）に結合された２つのサイドパネル６１に連結される。２つのサイドパネル６１は、車幅方向両端部に配置される。ラジエータサポート１３は第１部品に相当し、ラジエータサポート１３に結合されるマウント部材５７は第２部品に相当する。ラジエータサポート１３の前側または後側にはラジエータ（図示せず）が固定される。ラジエータサポート１３及びマウント部材５７が結合されることにより、部品締結構造１２が形成される。

ラジエータサポート１３とキャブ６０との間で、２つのサイドパネル６１により囲まれた部分には、エンジンルーム６２が形成される。エンジンルーム６２には、エンジン及び補機（図示せず）が配置される。

次に、部品締結構造１２を詳しく説明する。図２は、図１からラジエータサポート１３、衝撃吸収部材５８及びボルト３０を取り出して、車両の後側から見た図である。図３は、図２のＡ部を斜め上側から見た図である。

部品締結構造１２は、ラジエータサポート１３、マウント部材５７（図１）、ボルト３０、ナット３８（図５）、及び衝撃吸収部材５８を含んで構成される。ラジエータサポート１３は、車幅方向（図２の左右方向）に長い略板状であり、車幅方向の３つの位置に窓部１４ａ、１４ｂ、１４ｃが形成される。ラジエータサポート１３にラジエータ（図示せず）が固定された状態で、ラジエータは車幅方向中央の窓部１４ｂに対向する。ラジエータサポート１３は、金属により一体成形される。ラジエータサポート１３は、樹脂により一体成形されてもよい。

ラジエータサポート１３は、車両前後方向における後側（図２、図３の紙面の表側）の下端部で車幅方向に離れた２つの位置において、車両後側に突出するように形成された２つの下側板部１５を含んでいる。各下側板部１５には、ボルト３０の軸部が上下方向に貫通する貫通穴１６（図５）が形成される。貫通穴１６は、ねじ部が形成されない単なる円形孔である。また、図３に示すように、各下側板部１５の上側面で、貫通穴１６の上端開口の近傍には座面１７が形成される。座面１７には、ラジエータサポート１３をマウント部材５７（図１）に結合するためのボルト３０の頭部３２が設置される。

各下側板部１５において、座面１７の近傍には、２つの第１リブ１８及び２つの第２リブ１９が形成される。２つの第１リブ１８は、下側板部１５において、ボルト３０の頭部３２を挟んで車幅方向（図３の左右方向）の両側に、座面１７より上側に突出するように形成される矩形板状の壁部である。第１リブ１８の高さＨ１（図３）は、ボルト３０の頭部３２に形成される後述の腕部３３の厚みより少し大きい。後述の図６に示すように２つの第１リブ１８を上から見た状態で、２つの第１リブ１８は互いに平行である。各第１リブ１８の車幅方向におけるボルト３０側の面１８ａ（図６）には、上記の腕部３３が対向する。各第１リブ１８は、ボルト３０の回転を規制する回り止め壁部に相当する。

２つの第２リブ１９は、２つの第１リブ１８のそれぞれの上端において、座面１７から上側に離れた位置で上側に突出するように形成される矩形板状の部分である。各第２リブ１９の一部は、第１リブ１８のボルト３０側の面１８ａよりも、ボルト３０の頭部３２の側に突出する。各第２リブ１９は、第１リブ１８に連続して形成される。これにより、第２リブ１９の下側面と座面１７との間には、車両前後方向に長い溝部２０（図５）が形成される。後述のように溝部２０には、ボルト３０の頭部３２に形成された腕部３３の先端部が挿入される。各第２リブ１９は、ボルト３０の頭部３２の座面１７からの浮き上がりを抑制する浮き上がり抑制部に相当する。

図４は、ボルト３０の斜視図である。ボルト３０は、軸部３１と、軸部３１の上端に形成された頭部３２とを含む。頭部３２は、円板部３２ａと、円板部３２ａの上側に形成された六角形の頭部本体３４とを有する。円板部３２ａの外周面には、２つの腕部３３が、ボルト３０の軸方向に対し直交する直線上において互いに反対側に突出するように形成される。各腕部３３は、略矩形板状であり、それぞれの先端部は上から見て半円状に形成される。さらに、ボルト３０の軸部３１は、頭部３２側端から中間部にわたって外周面が円筒面となっており、軸部３１の先端部のみにねじ部３１ａが形成される。

図５は、図１のＢ−Ｂ断面拡大図である。図６は、図５の上から見た図である。図７は、図６において、ボルト３０が回転したときに腕部３３が第１リブ１８に係合した状態を示す図である。

図５に示すように、マウント部材５７は、車両前後方向一方側から見て略台形状に形成される金属製の台である。マウント部材５７は、上記のように溶接または締結手段により前側ブラケット５６の上側に固定される。マウント部材５７の上端に形成され、水平面と平行な天板部５７ａには貫通穴５７ｂが上下方向に貫通して形成される。天板部５７ａの上面において、貫通穴５７ｂの開口近傍には、円筒形のカラー５９が配置される。

ボルト３０の頭部３２がラジエータサポート１３の座面１７に配置されるとともに、ボルト３０の軸部３１が下側板部１５の貫通穴１６を貫通する。そして、ボルト３０の軸部３１のうち、下側板部１５の下面から突出した部分が、カラー５９を貫通してから、マウント部材５７の天板部５７ａの貫通穴５７ｂを貫通し、天板部５７ａの下側に突出する。この状態で、ボルト３０において、天板部５７ａの下側に突出した部分に形成されたねじ部３１ａには、ナット３８が結合される。これにより、ボルト３０及びナット３８によりラジエータサポート１３とマウント部材５７とが結合される。また、下側板部１５と、マウント部材５７の天板部５７ａとの間で、カラー５９の外周側には、衝撃吸収部材５８がカラー５９を覆うように配置される。

衝撃吸収部材５８は、ゴムにより蛇腹状の筒体に形成され、上下方向において弾性的に伸縮可能である。ボルト３０にナット３８が結合された状態で、カラー５９の上端と下側板部１５の下面との間、またはマウント部材５７の天板部５７ａの下面とナット３８の上面との間には隙間が形成される。これにより、ラジエータサポート１３とマウント部材５７とで衝撃吸収部材５８が圧縮されることで、ラダーフレーム５０（図１）からラジエータサポート１３に加わる衝撃を衝撃吸収部材５８により抑制することができる。

さらに、図５、図６に示すように、ボルト３０の各腕部３３の先端部は第２リブ１９と座面１７との間の溝部２０に挿入される。図６に示すように、ボルト３０及び下側板部１５を上から見た状態で、２つの第１リブ１８の間隔Ｌ１は、２つの腕部３３の先端間の距離Ｌ２より小さい。これにより、図７に示すように、２つの腕部３３が座面１７上で矢印α方向に回転した場合に、各腕部３３の先端部が第１リブ１８の面１８ａに係合することでボルト３０の頭部３２の回転が規制される。

さらに、図５に戻って、２つの第２リブ１９の座面１７側である下側が２つの腕部３３の上面に対向する。このとき、各第２リブ１９の下面と腕部３３の上面との間には小さい隙間が形成される。これにより、座面１７からのボルト３０の頭部３２の浮き上がりが抑制される。

上記の部品締結構造１２の組み付け時には、ボルト３０の頭部３２に形成された腕部３３を、図６に二点鎖線で示すように上から見て第２リブ１９と重ならないようにして、頭部３２を下側板部１５の座面１７に配置する。この状態で、ボルト３０の軸部３１（図５）を、下側板部１５の貫通穴１６（図５）及びカラー５９（図５）に上側から貫通させる。そして、カラー５９の外側に衝撃吸収部材５８を配置した状態で、ボルト３０の軸部３１の先端部を、マウント部材５７（図５）の貫通穴５７ｂに上側から貫通させる。その後、ボルト３０の頭部３２を回転させることで、図６に実線で示す２つの腕部３３の先端部を、第２リブ１９の下側の溝部２０に挿入する。そして、マウント部材５７の下側において、ボルト３０の軸部３１にナット３８を工具により締結することにより、マウント部材５７にラジエータサポート１３を結合する。

上記の部品締結構造１２によれば、ボルト３０にナット３８を締め付けるときにおいて、ボルト３０が回転した場合に、ボルト３０の頭部３２に形成された腕部３３と第１リブ１８とが係合する。これにより、ボルト３０にナット３８を締め付けるときにおけるボルト３０の回り止めを図れる。これとともに、ラジエータサポート１３において、ボルト３０の軸部３１を貫通させる貫通穴１６を、円形の小さい穴とできるので、ラジエータサポート１３の座面１７を含む部分である下側板部１５の剛性を向上できる。さらに、頭部３２に形成された腕部３３の上面が第２リブ１９の下側に突き当たることにより、座面１７からの頭部３２の浮き上がりを抑制できる。これにより、ボルト３０の下側にナット３８を結合する場合において、ボルト３０が上側に押されて逃げることを防止できるので、ボルト３０とナット３８との結合作業の容易化を図れる。

さらに、ラジエータサポート１３は、金属または樹脂により一体成形され、かつ、２つの第１リブ１８と、２つの第１リブ１８に連続して形成された２つの第２リブ１９とを含む。これにより、ラジエータサポート１３の組み付け工数及び部品点数の削減を図れるとともに、ラジエータサポート１３において局所的に強度が必要な部分を肉厚にする構造を容易に実現できる。例えば、実施形態と異なり、ラジエータサポート１３において、座面１７を含む部分、第１リブ１８、及び第２リブ１９に相当する部分を、複数の板材を溶接することにより形成することも考えられる。しかしながら、この場合にはラジエータサポート１３の組み付け工数及び部品点数が大幅に増大する。

図８は、実施形態の別例において、図５の上部に対応する図である。本例の構成では、図１から図７の構成と異なり、ラジエータサポート１３ａの下側板部１５の座面１７の近傍において、車幅方向（図８の左右方向）の両端部には、上下方向に伸びる２つの壁部４０が形成される。そして各壁部４０のボルト３０側の面において、座面１７から上側に離れた位置には、全部がボルト３０の頭部３２側に突出する矩形板状の突部４２が形成される。突部４２の下面と座面１７との間には溝部４４が形成され、溝部４４にはボルト３０の頭部３２に形成された腕部３３の先端部が挿入される。各壁部４０は回り止め壁部に相当し、各突部４２は浮き上がり抑制部に相当する。

上記の構成によっても、図１から図７の構成と同様に、ボルト３０の頭部３２が設置されるラジエータサポート１３の剛性を向上でき、かつ、ボルト３０の回り止めを図れるとともに、ラジエータサポート１３からの頭部３２の浮き上がりを抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図１から図７の構成と同様である。

なお、上記の各例では、前側ブラケット５６（図１）に固定されたマウント部材５７にボルト及びナットでラジエータサポート１３が結合される場合を説明した。一方、ボルトの下端部をマウント部材５７に下側に貫通させた後、マウント部材５７の下側に配置した前側ブラケット５６にも貫通させて、前側ブラケット５６の下側でボルトの下端部にナットを結合する構成としてもよい。この構成によれば、前側ブラケット、マウント部材、及びラジエータサポートが、ボルト及びナットにより結合される。また、前側ブラケットを省略し、サイドフレーム５２（図１）の上側に直接にマウント部材を固定し、このマウント部材にボルト及びナットでラジエータサポート１３を結合してもよい。

また、上記の各例において、ボルト３０の頭部３２に形成する腕部は略矩形板状に限定するものではなく、例えば、山形の板状等としてもよい。

１０車両、１１車輪、１２部品締結構造、１３，１３ａラジエータサポート、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ窓部、１５下側板部、１６貫通穴、１７座面、１８第１リブ、１８ａ面、１９第２リブ、２０溝部、３０ボルト、３１軸部、３１ａねじ部、３２頭部、３２ａ円板部、３３腕部、３４頭部本体、３８ナット、４０壁部、４２突部、４４溝部、５０ラダーフレーム、５２サイドフレーム、５３中間ブラケット、５４マウント部材、５５衝撃吸収部材、５６前側ブラケット、５７マウント部材、５７ａ天板部、５７ｂ貫通穴、５８衝撃吸収部材、５９カラー、６０キャブ、６１サイドパネル、６２エンジンルーム。

Claims

第１部品と第２部品とがボルト及びナットにより結合される部品締結構造であって、
前記第１部品は、前記ボルトの軸部が上下方向に貫通する貫通穴と、前記貫通穴の上端開口の近傍において、前記ボルトの頭部が設置される座面と、前記座面の近傍において、前記頭部を挟んで両側に形成された２つの回り止め壁部と、前記２つの回り止め壁部において、前記座面から上側に離れた位置に形成され、少なくとも一部が前記頭部の側に突出する２つの浮き上がり抑制部とを含み、
前記ボルトは、前記頭部において前記ボルトの軸方向に対し直交する直線上において互いに反対側に突出するように形成された２つの腕部を含み、
前記２つの回り止め壁部の間隔が前記２つの腕部の先端間の距離より小さくなっており、
前記２つの浮き上がり抑制部の前記座面側が前記２つの腕部の上面に対向している、部品締結構造。
請求項１に記載の部品締結構造において、
前記第１部品は、金属または樹脂により一体成形され、
前記２つの回り止め壁部は、前記第１部品に形成された２つの第１リブであり、
前記２つの浮き上がり抑制部は、前記２つの第１リブに連続して形成された２つの第２リブである、部品締結構造。