JP2020034106A - ピン部品の取付接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピン部品の取付接合構造において、疲労強度を向上させることである。【解決手段】ピン部品の取付接合構造３０において、ピン部品１８は、軸方向の中間部分に鍔部３４を有し、鍔部３４よりも先端側におねじ部３６を有する。ピン部品１８の取付対象部材には、ピン部品１８の鍔部３４を受け止める窪み部４０、及び、窪み部４０に連接するめねじ穴部４２が設けられる。そして、ピン部品の取付接合構造３０は、取付対象部材の窪み部４０でピン部品１８の鍔部３４が受け止められてピン部品１８のおねじ部３６が取付対象部材のめねじ穴部４２に噛み合っており、且つ、ピン部品１８の鍔部３４の外周面と取付対象部材の窪み部４０との接触箇所が溶接接合された状態である。【選択図】図２

Description

本開示は、ピン部品の取付接合構造に関する。

多数の部材や部品が組み合わされて形成される車両構造においては、車両の走行中の負荷等に耐えるように、溶接等の接合技術が用いられる。例えば、特許文献１には、車両の幅方向に延びるラジエータサポートと、車両の前後方向に延びるエプロン及びフェンダパネルとをフェンダブラケットを介して接合するようにしたフロントボデー構造が述べられている。ラジエータサポートとエプロンとは溶接接合されている。

ここでは、フェンダブラケットの基端側と先端側にそれぞれ車両の前後方向に沿うフランジを設け、基端側のフランジをエプロンの外側面に重ね合わせて溶接固定し、先端側のフランジをフェンダパネルの裏面側に溶接固定する。ラジエータサポートとエプロンとフェンダブラケットの本体部分は三枚溶接で接合する。これによって車両の悪路走行等に伴うラジエータサポートとフェンダブラケットの相対変位に伴う応力がフェンダブラケットの基端側フランジの溶接面に対して耐性の高いせん断方向に作用し、悪路走行等における疲労強度を高めることができると述べている。

特開２００５−８８７２３号公報

板金部品の間の接合構造において、疲労強度を向上させるには、ブラケット部材等の強度補強部材を用いることができる。これに対し、ピン部品が軸方向に対し直角方向の成分を有する荷重を受ける場合には、ピン部品の取付接合構造について疲労強度を向上させる手段として、ブラケット等の強度補強部材を用いることが難しい。そこで、疲労強度を向上可能とするピン部品の取付接合構造が要望される。

本開示に係るピン部品の取付接合構造は、ピン部品が取付対象部材に取付けられて接合されたピン部品の取付接合構造であって、ピン部品は、軸方向の中間部分に鍔部を有し、鍔部よりも先端側におねじ部を有し、取付対象部材には、ピン部品の鍔部を受け止める窪み部、及び、窪み部に連接するめねじ穴部が設けられており、取付対象部材の窪み部でピン部品の鍔部が受け止められてピン部品のおねじ部が取付対象部材のめねじ穴部に噛み合っており、且つ、ピン部品の鍔部の外周面と取付対象部材の窪み部との接触箇所が溶接接合された状態である。

上記構成によれば、ピン部品と取付対象部材とは、ねじ構造による接合と共に、溶接による接合によって一体化される。これによって、ピン部品を取付対象部材に対し溶接のみで接合される場合、ねじ構造のみによって接合される場合に比べ、ピン部品の取付接合構造の疲労強度が向上する。

上記構成のピン部品の取付接合構造によれば、疲労強度が向上する。

実施の形態におけるピン部品の取付接合構造が用いられる車両構造の例を示す図である。 図１におけるピン部品の取付接合構造の断面図である。 図２におけるピン部品の取付接合構造を形成する手順を示す図である。 実施の形態におけるピン部品の取付接合構造の作用効果について、比較例を用いて示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、車両前部構造のロアアームに用いられるピン部品の取付接合構造を述べるが、これは説明のための例示である。車両構造において、ピン部品が軸方向に対し直角方向の成分を有する荷重を受ける場合のピン部品の取付接合構造であれば、本開示の内容が同様に適用できる。

以下に述べる形状、材質等は、説明のための例示であって、ピン部品の取付接合構造の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、車両前部構造の左車輪側のロアアーム１０に用いられるピン部品の取付接合構造３０を示す図である。以下では、特に断らない限り、「ピン部品の取付接合構造３０」を、取付接合構造３０と呼ぶ。

図１（ａ）はロアアーム１０を下方側から見た平面図であり、（ｂ）は側面図である。図１に、車両前後方向、車両上下方向、車両幅方向を示す。車両前後方向については、ＦＲと示す方向が車両前方側の方向で、反対方向が車両後方側の方向である。車両幅方向については、車両の右側、左側に関わらず、車室内側の方向をＩＮと示し、車両外側の方向をＯＵＴと示す。車両上下方向については、ＵＰと示す方向が路面に対して上方側の方向であり、反対方向が路面側の方向である。

車両前部構造におけるロアアーム１０とは、車体側のサスペンションタワーに車輪支持部材を連結するために用いられるサスペンションアーム部品である。ロアアーム１０は、平面図で略Ａ字形状を有し、車両のＯＵＴ側に配置される略Ａ字の頂部には、車輪支持部材に連結されるボールジョイント１２が設けられ、車両のＩＮ側に配置される略Ａ字の２つの脚部の先端には、車体連結部１４，１６が設けられる。頂部と脚部との中間に配置されるピン部品１８には、ショックアブソーバ２０が連結される。

ショックアブソーバ２０は、図示しないスプリングと共にサスペンション装置を形成し、ショックアブソーバ２０の図示しないロッドの上端部はサスペンションタワーに連結され、下端部は、ピン部品１８に連結される。車両の悪路走行等では、車輪のタイヤ及びホイールが路面からの振動を受け、ホイールに接続される車輪支持部材を振動させる。ショックアブソーバ２０は、その減衰力で車輪支持部材の振動を抑制するが、その際に、ピン部品１８は、軸方向に直角方向の成分を有する荷重を受ける。軸方向に直角方向の成分を有する荷重を、ラジアル荷重、あるいは軸直角荷重と呼ぶと、ピン部品１８は、車両の悪路走行の状態等の振動によって軸直角荷重を繰り返し受ける。

図２は、図１における取付接合構造３０の断面図である。ピン部品１８の取付対象部材であるロアアーム１０は、関係する部分のみを図示した。ピン部品１８は、軸直角荷重を受ける軸本体部３２、軸方向の中間部分において軸本体部３２よりも大径である鍔部３４、及び、鍔部３４よりも先端側におねじ部３６を有する。ロアアーム１０には、ピン部品１８の鍔部３４を受け止める窪み部４０、及び、窪み部４０に連接するめねじ穴部４２が設けられる。

取付接合構造３０は、ロアアーム１０の窪み部４０でピン部品１８の鍔部３４が受け止められて、ピン部品１８のおねじ部３６がロアアーム１０のめねじ穴部４２に噛み合っている。さらに、ピン部品１８の鍔部３４の外周面とロアアーム１０の窪み部４０との接触箇所が溶接接合された状態である。したがって、取付接合構造３０は、おねじ部３６とめねじ穴部４２とが噛み合っているねじ構造接合部５０と、ピン部品１８の鍔部３４とロアアーム１０の窪み部４０との接触箇所における溶接接合部５２の二種類の接合部を有する複合接合構造である。

図３は、図２の取付接合構造３０を形成する手順を示す図である。図３（ａ）は、ピン部品１８を製作し、ロアアーム１０に窪み４０とめねじ穴部４２を加工する手順である。

ピン部品１８は、軸本体部３２と、大径の鍔部３４と、おねじ部３６を１つの材料から作り出す。例えば、鍔部３４の大径を有する棒材を用いて、鍔部３４の幅部分の両側を軸本体部３２の直径に加工し、鍔部３４よりも先端側についてさらにおねじ加工を行う。これに代えて、転造方法を用いてピン部品１８を得ることもできる。ピン部品１８は、軸直角荷重を繰り返し受ける部品であるので、靭性に富む金属材料が用いられる。かかる金属材料としては、焼き入れ焼き戻し等の靭性付与処理を行った鋼材を用いることができる。

ロアアーム１０の窪み部４０の内径は、ピン部品１８の鍔部３４の外径と同じかやや大きめに加工する。めねじ穴部４２は、ピン部品１８のおねじ部３６に噛み合うねじ仕様で、窪み部４０の底部から測って、ピン部品１８のおねじ部３６の全長よりも深いねじ深さに加工する。

図３（ｂ）は、ロアアーム１０にピン部品１８を取り付ける工程である。ここでは、ロアアーム１０のめねじ穴部４２に、ピン部品１８のおねじ部３６を合わせ、図に示す回転矢印のようにピン部品１８をロアアーム１０に対して回転させて、めねじ穴部４２におねじ部３６を噛み合わせる。ピン部品１８の鍔部３４が、ロアアーム１０の窪み部４０の底面に突き当たると、噛み合わせはそこで止まり、ロアアーム１０にピン部品１８が取り付けられた状態となり、ねじ構造接合部５０が形成される。鍔部３４の外周面と窪み部４０の開口縁部との境界線は、ピン部品１８とロアアーム１０との接触線３８となる。

図３（ｃ）は、（ｂ）の状態において、接触線３８の一周に沿って、溶接を行う工程である。溶接により、接触線３８に沿った接触箇所が溶接され溶接接合部５２となる。このようにして、ねじ構造接合部５０と溶接接合部５２の二種類の接合部を有する複合接合構造であるピン部品の取付接合構造３０が形成される。

図４は、ピン部品の取付接合構造３０の作用効果について、比較例を用いて示す図である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ピン部品の取付接合構造について３つの例のそれぞれの断面図である。（ａ）は、図２、図３で述べた取付接合構造３０の断面図で、ねじ構造接合部５０と溶接接合部５２の二種類の接合部を有する。（ｂ）の取付接合構造６０は、ねじ構造接合部５０のみを有し、溶接接合部５２を有しない。（ｃ）取付接合構造６２は、溶接接合部５２のみを有し、ねじ構造接合部５０を有しない。

図４（ｄ）は、対応する箇所の寸法を同じとして、同じ材質のテストピースを（ａ），（ｂ），（ｃ）のそれぞれについて制作し、それぞれの軸本体部３２に同じ大きさの負荷モーメントを印加する疲労テストを行い、疲労強度を相対値で比較した結果である。（ｃ）の溶接接合部５２のみの場合は、（ａ）と比較して疲労強度が高くない。また、鍔部３４より先端部はロアアーム１０の穴部に挿入して溶接されるので、挿入の位置が安定していないと接合が容易ではない。（ｂ）のねじ構造接合部５０のみの場合は、挿入に比べると位置が安定して接合が容易であるが、（ａ）と比較して疲労強度が高くない。これは、ねじ構造接合部５０のみの場合に、ねじ底で断面係数が小さく、かつ、ねじ形状の応力集中係数が高いため、疲労強度が低くなるものと考えられる。（ｂ）のねじ構造接合部５０に加え、溶接接合部５２を追加することで、ねじ構造接合部５０だけでなく、溶接接合部５２でも負荷荷重を分担できる。したがって、図４（ｄ）に示すように、ねじ構造接合部５０のみの取付接合構造６０、溶接接合部５２のみの取付接合構造６２のいずれよりも、取付接合構造３０の疲労強度は向上する。

１０ ロアアーム（取付対象部材）、１２ ボールジョイント、１４，１６ 車体連結部、１８ ピン部品、２０ ショックアブソーバ、３０，６０，６２ （ピン部品の）取付接合構造、３２ 軸本体部、３４ 鍔部、３６ おねじ部、３８ 接触線、４０ 窪み部、４２ めねじ穴部、５０ ねじ構造接合部、５２ 溶接接合部。

Claims (1)

1. ピン部品が取付対象部材に取付けられて接合されたピン部品の取付接合構造であって、
   前記ピン部品は、軸方向の中間部分に鍔部を有し、前記鍔部よりも先端側におねじ部を有し、
   前記取付対象部材には、前記ピン部品の前記鍔部を受け止める窪み部、及び、前記窪み部に連接するめねじ穴部が設けられており、
   前記取付対象部材の前記窪み部で前記ピン部品の前記鍔部が受け止められて前記ピン部品の前記おねじ部が前記取付対象部材の前記めねじ穴部に噛み合っており、且つ、前記ピン部品の前記鍔部の外周面と前記取付対象部材の前記窪み部との接触箇所が溶接接合された状態である、ピン部品の取付接合構造。

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