JP4271649B2 - 取付ブラケットおよびその接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両の車体フレーム（溶接対象部材）に被取付部品を支持する際に用いられる取付ブラケットおよびその接合構造に関する。

車両の車体フレームにエンジンを支持する際に用いられる取付ブラケットに関する技術として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この種の取付ブラケットは、被取付部品が重量物であることから被取付部品が取り付けられる取付部を含んで全体的に肉厚が厚くされている。このように厚肉な取付ブラケットは車体フレームを構成する板材との肉厚差が大き過ぎてスポット抵抗溶接では固定できない。このため通常は手作業によるＭＩＧ溶接で固定されている。
特開平５−９７０５９号公報

しかしながら、上記のようにＭＩＧ溶接で取付ブラケットを車体フレームに溶接すると、ＭＩＧ溶接は溶接コストが高く、また手作業によることから人的コストも高くなってしまう。

したがって、本発明は、低コストで溶接対象部材に溶接することができる取付ブラケットおよびその接合構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、スポット溶接により溶接対象部材（例えば実施形態におけるフロントフレーム１０）へ接合される取付ブラケット（例えば実施形態における取付ブラケット１１）であって、基板部（例えば実施形態における基板部３４，基板部３５）と被取付部品（例えば実施形態におけるエンジンマウントブラケット１３）が取り付けられる取付部（例えば実施形態における取付部２８）とを有する厚肉部（例えば実施形態における傾斜板部２６，取付部２８，基板部３４，基板部３５）と、該厚肉部の前記基板部に複数点在配置され該基板部よりも前記溶接対象部材に向けて一段高くされた薄肉部（例えば実施形態における溶接部３２，３３）とを鍛造成形により形成し、前記複数点在配置された薄肉部を前記溶接対象部材に溶接される溶接部とすることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記溶接対象部材の角部（例えば実施形態における角部１９）を形成する二面（例えば実施形態における下面２０ａ，内側面２１ａ）に接合される二面（例えば実施形態における上面２５ａ，外側面２７ａ）を構成する二つの板部（例えば実施形態における上板部２５，側板部２７）と前記角部との間に隙間（例えば実施形態における隙間３７）を形成する傾斜板部（例えば実施形態における傾斜板部２６）とを有し、前記二つの板部のそれぞれに、前記基板部と該基板部に複数点在配置され該基板部よりも前記溶接対象部材に向けて一段高くされた前記薄肉部とを鍛造成形により形成し、前記二つの板部それぞれの前記複数点在配置された薄肉部を前記溶接対象部材の前記二面に溶接される溶接部とすることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記溶接対象部材の角部を形成する二面に接合される前記二面がプレス成形により形成されていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係る発明の取付ブラケットの前記溶接部となる板材と、少なくとも１枚以上の前記溶接対象部材の板材とからなるスポット溶接する合計板材厚みが、構成する板材のうち最小厚みの３倍以下に設定されることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、エンジンなどの強度を必要な厚肉部と抵抗溶接可能な薄肉部を備えた取付ブラケットを１部品で形成できる。したがって、取付ブラケットの剛性を高くかつ重くできるので、例えばエンジン、トランスミッション等の振動する部品の車体取付において、制振作用を発揮するとともに、補強する必要が少ない。しかも、ＭＩＧ溶接に比して溶接コストを低減でき、自動化も容易であるため人的コストも低減できる。
また、溶接部が複数点在するように形成されていることから抵抗溶接不可な厚さが隣接する溶接部にわたって連続し溶接部以外の厚肉部がつながることになり、強度および剛性がさらに向上することになる。

請求項２に係る発明によれば、溶接対象部材の角部を形成する二面に接合される二面それぞれに溶接部が形成され、これら二面の溶接部において溶接対象部材の角部を形成する二面に溶接されて固定されることから、小型でも強度および剛性を確保することができる。

また、角部との間に隙間が形成されることから、電着塗装工程で電着液が流れやすく、また、溶接対象部材と閉断面を形成することになって強度が向上する。さらに、角部との間に隙間を形成する形状であることから、曲げ加工される際に曲げ角度が小さくて済み、曲げ加工が容易となる。

請求項３に係る発明によれば、溶接対象部材の角部を形成する二面に接合される二面がプレス成形により形成されているため、これら二面を容易に形成でき、自動化がさらに容易となる。

請求項４に係る発明によれば、スポット溶接が最適な条件で可能となる。例え、溶接対象部材が複数の板材であっても、薄肉部を調整することにより、スポット溶接が可能となり、スポット溶接品質向上と、自動化も容易であるため人的コストも低減できる。

本発明の一実施形態の取付ブラケットおよびその接合構造を図面を参照して以下に説明する。
図１〜図４は、閉断面形状をなすとともに車体前部において車体前後方向に沿って延在するフロントフレーム（溶接対象部材，車体フレーム）１０およびその周辺を示すもので、このフロントフレーム１０の内側に取付ブラケット１１が配置されている。この取付ブラケット１１はエンジンマウントブラケット（被取付部品）１３を介してエンジン（被取付部品）１４をフロントフレーム１０に支持させるためのものである。

フロントフレーム１０における取付ブラケット１１が配置される部分は、図３および図４に示すように、全体として略平板状をなすとともに鉛直に沿うフレーム部材１６と、全体として略断面コ字状をなし端縁部においてフレーム部材１６に溶接されるフレーム部材１７とで閉断面構造に形成されている。そして、フレーム部材１７のフレーム部材１６とは反対側かつ上側の角部１９を構成する二つの上板部２０および側板部２１にわたって取付ブラケット１１が角部１９を跨ぐように設けられている。なお、フレーム部材１７の上板部２０には所定の位置にエンジンマウントブラケット１３を取り付けるための貫通穴２２が上下に貫通形成されている。

取付ブラケット１１は、図４に示すように、上板部２５と、上板部２５の一端縁部から斜め下方に延出する傾斜板部２６と、傾斜板部２６の上板部２５とは反対側の端縁部から上板部２５と直交する方向に沿って下方に延出する側板部２７とを有している。傾斜板部２６は上板部２５および側板部２７に対し鈍角をなしている。

図５に示すように、上板部２５の両端側には、他の部分よりも一段高い段状の取付部２８がそれぞれ形成されており、各取付部２８には上下方向に貫通する貫通穴２９が形成されている。ここで、取付ブラケット１１には、各取付部２８の下面にナット３０が貫通穴２９と同軸をなすよう配置されて溶接により固定されている（図３）。

上板部２５の両取付部２８の間位置には、フロントフレーム１０に溶接される溶接部３２が点在するように複数具体的には三カ所形成されており、側板部２７にもフロントフレーム１０に溶接される溶接部３３が点在するように複数具体的には四カ所形成されている。なお、上板部２５のうち取付部２８とすべての溶接部３２とを除いた平坦な部分を基板部３４と呼び、側板部２７についてもすべての溶接部３３を除いた平坦な部分を基板部３５と呼ぶ。

上板部２５に形成された溶接部３２は基板部３４よりも一段高く、取付部２８と高さを合わせている。また、側板部２７に形成された溶接部３３も基板部３５よりも一段、上板部２５の延出方向に対し反対方向に高くされている。ここで、取付ブラケット１１の溶接部３２，３３を除くすべての部分、つまり上板部２５の取付部２８および基板部３４と、傾斜板部２６と、側板部２７の基板部３５とについては、ほぼ一定厚で肉厚が厚くされ厚肉部を形成している。他方、すべての溶接部３２，３３は、ほぼ一定厚で溶接部３２，３３を除くすべての部分よりも肉厚が薄く薄肉部を形成している。ここで、肉厚が厚い取付部２８および基板部３４，３５は、フロントフレーム１０のフレーム部材１７の上板部２０および側板部２１に対して、肉厚が３倍を超えてあり、肉厚が厚すぎてスポット溶接（抵抗溶接）が不可となっており、肉厚が薄い溶接部３２，３３はフロントフレーム１０のフレーム部材１７の上板部２０および側板部２１に対して、肉厚が３倍以下であり、互いに肉厚が近くスポット溶接が可能となっている。上記のようにエンジン１４を取り付ける取付ブラケット１１をフロントフレーム１０にスポット溶接する２部品構成の溶接の際に、例えば、フレーム１０の板厚が１．５ｍｍであって、取付ブラケット１１が強度上フレーム１０の板厚の２倍の３．０ｍｍを越える例えば５ｍｍの板厚が必要である場合、無理矢理加圧力を大きく大電流を流してスポット溶接すれば、薄い方のフレーム１０が破れたりして不良となり、スポット溶接の品質が悪くなる。そこで、取付ブラケット１１のスポット溶接する箇所である溶接部３２，３３のみ４．５ｍｍ以下に設定することで良好にスポット溶接できることになる。この場合、溶接部３２，３３は、被溶接部材の１．５ｍｍに対して、特に１倍の１．５ｍｍ〜２倍の３．０ｍｍに薄く設定することが好ましい。また、３部品構成、例えば車体フレームの板材にリインフォースメントの板材を接合し、さらに取付ブラケットの板材を重ねて溶接する場合、各板厚は、各板厚を均等にして合計の板厚が最小の板厚の３倍以下が好ましい。なお、上記したエンジン１４に限らず、トランスミッション、サスペンション等を取り付ける取付ブラケットに適用する場合も同様である。

このような形状の取付ブラケット１１は、以下のように形成される。
図６（ａ）に示すように、平板状をなすとともにフロントフレーム１０のフレーム部材１６の上板部２０および側板部２１の板厚に対しスポット溶接が不可であり重量物であるエンジン１４を支持可能な厚さの素材１１Ａを準備し、図６（ｂ）に示すように、鍛造によって、この素材１１Ａの所定の位置にすべての溶接部３２，３３を薄肉に形成する（図６（ｂ）では溶接部３３のみ図示）とともに取付部２８等の他の部分を厚肉に形成する。次に、この鍛造後の素材１１Ａの所定の位置に貫通穴２９をドリルで形成する。次いで、プレス成形により曲げ加工を行うことで、図６（ｃ）に示すように、上板部２５、傾斜板部２６および側板部２７を形成する。そして、図６（ｄ）に示すように、取付部２８の下側に各貫通穴２９と位置を合わせるようにしてそれぞれナット３０を溶接で固定する。

なお、鍛造時に貫通穴形成位置に突起部を形成し、この突起部に穴加工およびネジ加工を行うことで別途のナット３０およびその溶接を省略することも可能である。

以上により、取付ブラケット１１は、フロントフレーム１０の板厚に対し抵抗溶接不可な３倍以上の厚さの素材１１Ａから形成され、フロントフレーム１０の板厚に対し抵抗溶接不可な３倍以上の厚さであって被取付部品であるエンジンマウントブラケット１３およびエンジン１４が取り付けられる取付部２８を有するとともに、フロントフレーム１０に溶接される溶接部３２，３３が取付部２８よりも薄くフロントフレーム１０に対し抵抗溶接可能な厚さに鍛造されていることになる。

そして、上記のようにして形成された取付ブラケット１１は、その上板部２５の上面２５ａおよび側板部２７の外側面２７ａの二面それぞれに溶接部３２，３３が形成されており、図６（ｅ），図４に示すように、これら上面２５ａおよび外側面２７ａの溶接部３２，３３において、フロントフレーム１０のフレーム部材１７の角部１９を形成する上板部２０の下面２０ａおよび側板部２１の内側面２１ａの二面に溶接されて固定される。つまり、図３，図４に示すように、取付ブラケット１１は、上板部２５の貫通穴２９およびナット３０をフロントフレーム１０の上板部２０の貫通穴２２に合わせつつ、上板部２５の溶接部３２および取付部２８をフレーム部材１７の上板部２０の下面２０ａに当接させた状態で、すべての溶接部３２がフレーム部材１７の上板部２０にスポット溶接される。これにより取付部２８はフレーム部材１７の上板部２０に接合される。また、これとともに、取付ブラケット１１は、側板部２７の溶接部３３をフロントフレーム１０の側板部２１の内側面２１ａに当接させた状態で、すべての溶接部３３がフレーム部材１７の側板部２１にスポット溶接される。ここで、取付ブラケット１１には、傾斜板部２６が形成されているため、フレーム部材１７の角部１９との間に隙間３７が形成されることになる。

そして、エンジンマウントブラケット１３を取り付ける締結ボルト３９が上側からエンジンマウントブラケット１３の取付穴３８、フロントフレーム１０の上板部２０の貫通穴２２および取付ブラケット１１の取付部２８の貫通穴２９に挿通され、ナット３０に螺合されることでエンジンマウントブラケット１３が取り付けられ、このエンジンマウントブラケット１３に重量物であるエンジン１４が取り付けられる。

以上に述べた本実施形態の取付ブラケット１１によれば、フロントフレーム１０の板厚に対し抵抗溶接不可な３倍以上の厚さの素材１１Ａから形成され、フロントフレーム１０の板厚に対し抵抗溶接不可な３倍以上の厚さであってエンジンマウントブラケット１３およびエンジン１４が取り付けられる取付部２８を有していても、フロントフレーム１０に溶接される溶接部３２，３３が取付部２８よりも薄くフロントフレーム１０に対し抵抗溶接可能な厚さに形成されているため、抵抗溶接でフロントフレーム１０に固定可能となる。したがって、取付ブラケット１１の剛性を高くかつ重くできるので、エンジン、トランスミッション等の振動する部品の車体取付において、制振作用を発揮するとともに、補強する必要が少ない。しかも、ＭＩＧ溶接に比して溶接コストを低減でき、自動化も容易であるため人的コストも低減できる。加えて、フロントフレーム１０を簡素化することができる。

また、フロントフレーム１０の角部１９を形成する上板部２０の下面２０ａおよび側板部２１の内側面２１ａの二面に接合される上板部２５の上面２５ａおよび側板部２７の外側面２７ａの二面それぞれに溶接部３２，３３が形成され、これら上板部２５の上面２５ａおよび側板部２７の外側面２７ａの溶接部３２，３３においてフロントフレーム１０の角部１９を形成する上板部２０の下面２０ａおよび側板部２１の内側面２１ａに溶接されて固定されることから、小型でも強度および剛性を確保することができる。

さらに、フロントフレーム１０の角部１９との間に隙間３７が形成されることから、電着塗装工程で電着液が流れやすくなり、また、フロントフレーム１０と閉断面を形成することになって強度が向上する。さらに、角部１９との間に隙間３７を形成する形状であることから、曲げ加工される際に曲げ角度が小さくて済み、曲げ加工が容易となる。

加えて、溶接部３２，３３が複数点在するように形成されていることから抵抗溶接不可な厚さが隣接する溶接部３２，３３にわたって連続し溶接部３２，３３以外の厚肉部分である基板部３４、取付部２８、傾斜板部２６および基板部３５がつながることになり、取付ブラケット１１としての強度および剛性がさらに向上することになる。

さらに、フロントフレーム１０の角部１９を形成する上板部２０の下面２０ａおよび側板部２１の内側面２１ａの二面に接合される上板部２５の上面２５ａおよび側板部２７の外側面２７ａの二面がプレス成形により形成されているため、これら二面を容易に形成でき、自動化がさらに容易となる。

加えて、鍛造により容易に厚肉の素材１１Ａに薄肉の溶接部３２，３３を形成することができる。

なお、取付ブラケット１１は上記に限定されることなく、種々の変更が可能である。

参考技術として、図７に示すように、貫通穴４１が形成されるとともに下面にエンジンマウントブラケット取付用のナット４２が溶接される上板部（取付部）４３を厚肉部とするとともに上板部４３の両側の端縁部から下方にそれぞれ延出する側板部４４に薄肉部である溶接部４５をそれぞれ鍛造により形成した取付ブラケット４６を用いて、両側板部４７および下板部４８を有する上方開口のフレーム部材４９の上部開口部を閉塞させるように、両側板部４７に両側板部４４の溶接部４５を溶接させる技術がある。この場合、部品点数を削減できるメリットがある。

また、参考技術として、図８に示すように、貫通穴５１が形成されるとともに下面にエンジンマウントブラケット取付用のナット５２が溶接される上板部（取付部）５３および上板部５３の両側の端縁部から斜め外側下方にそれぞれ延出する傾斜板部５４を厚肉部とし、両傾斜板部５４の外端縁部から下方にそれぞれ延出する側板部５５および上板部５３に薄肉部である溶接部５６（図８においては上板部５３の溶接部は図示略）をそれぞれ鍛造により形成した取付ブラケット５７を用いて、閉断面形状のフレーム５８の両側板部５９に両側板部５５の溶接部５６を、上板部６０に上板部５３の図示略の溶接部を溶接させる技術がある。この場合、フレーム５８の両側上部の角部６２との間に形成される隙間６３を囲むように閉断面構造が形成されるため、強度をさらに向上できるメリットがある。

さらに、エンジンマウントブラケット１３を介してエンジン１４を取り付ける取付ブラケット以外にも、例えば足回り部品のロアアーム、トランスミッションの取付ブラケット等にも適用可能である。

本発明の一実施形態の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す平断面図である。 本発明の一実施形態の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す図２におけるＸ１−Ｘ１線に沿う正断面図である。 本発明の一実施形態の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す図２におけるＸ２−Ｘ２線に沿う正断面図である。 本発明の一実施形態の取付ブラケットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態の取付ブラケットの製造工程を示す図である。 参考技術の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す正断面図である。 参考技術の取付ブラケットが設けられたフロントフレームおよびその周辺を示す正断面図である。

符号の説明

１０ フロントフレーム（溶接対象部材）
１１ 取付ブラケット
１１Ａ 素材
１３ エンジンマウントブラケット（被取付部品）
１４ エンジン（被取付部品）
２６ 傾斜板部（厚肉部）
２８ 取付部（厚肉部）
３２，３３，４５，５６ 溶接部（薄肉部）
３４，３５ 基板部（厚肉部）
４３，５３ 上板部（取付部）
１９，６２ 角部
２０ａ 下面（面）
２１ａ 内側面（面）
２５ａ 上面（面）
２７ａ 外側面（面）
３７，６３ 隙間

Claims (4)

1. スポット溶接により溶接対象部材へ接合される取付ブラケットであって、
   基板部と被取付部品が取り付けられる取付部とを有する厚肉部と、該厚肉部の前記基板部に複数点在配置され該基板部よりも前記溶接対象部材に向けて一段高くされた薄肉部とを鍛造成形により形成し、前記複数点在配置された薄肉部を前記溶接対象部材に溶接される溶接部とすることを特徴とする取付ブラケット。
2. 前記溶接対象部材の角部を形成する二面に接合される二面を構成する二つの板部と前記角部との間に隙間を形成する傾斜板部とを有し、前記二つの板部のそれぞれに、前記基板部と該基板部に複数点在配置され該基板部よりも前記溶接対象部材に向けて一段高くされた前記薄肉部とを鍛造成形により形成し、前記二つの板部それぞれの前記複数点在配置された薄肉部を前記溶接対象部材の前記二面に溶接される溶接部とすることを特徴とする請求項１記載の取付ブラケット。
3. 前記溶接対象部材の角部を形成する二面に接合される前記二面がプレス成形により形成されていることを特徴とする請求項２記載の取付ブラケット。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の取付ブラケットの前記溶接部となる板材と、少なくとも１枚以上の前記溶接対象部材の板材とからなるスポット溶接する合計板材厚みが、構成する板材のうち最小厚みの３倍以下に設定されることを特徴とする取付ブラケットの接合構造。

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