JP5244624B2 - 可動ナット取付構造 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、井形形状に形成され車体に取り付けられる車両のリアサブフレームにディファレンシャル装置を取り付けるディファレンシャル装置の支持構造が記載されている。
従来の可動ナット取付構造の一例として、サブフレームを上下2分割していわゆるモナカ状に形成するとともに、その内部にガタナット及びその脱落を防止するカバーを設けるものが知られている(後述する本発明の比較例を参照)。カバーはサブフレームの下側部材の内面に溶接され、ガタナットはカバーの内部で変位可能となっている。このようなガタナット及びカバーは、サブフレームの上下部材を接合する前にあらかじめ配置されている。
このような一体成型品を用いることによって、部品点数の低減、強度の向上、軽量化等を図ることができるが、この場合には、部品の配置や溶接等の工程における内部へのアクセスが困難であることから、上述したようなガタナットを内部に配置することは困難である。
しかし、このような構造は、バンパビームのように形状が比較的単純であり、端部が開口しており、かつ、ナットが開口端の近傍に設けられる場合には適用可能であるが、例えば井桁状のサブフレームのフロントメンバのように両端部が閉塞された部材に設けられるナットには適用が困難である。
本発明の課題は、内部へのアクセスが困難な中空構造体に可動ナットを容易に取り付けることができる可動ナット取付構造を提供することである。
請求項1の発明は、閉断面を有しかつ一体に形成された中空構造体と、前記中空構造体の外部に固定されかつ前記中空構造体の外表面と間隔を隔てて対向する保持面部を有するナットプレート保持部材と、前記中空構造体の前記外表面と前記ナットプレート保持部材の前記保持面部との間に配置されたプレート部及び前記プレート部の法線方向に略沿ってボルトが挿入されるネジ部が形成されたナット部を有し、前記中空構造体に対して前記ネジ部の中心軸とほぼ直交する方向に相対変位可能とされたナットプレートとを有し、前記ナットプレート保持部材は、前記中空構造体から前記保持面部にわたして設けられ前記保持面部を支持する支持部と、前記支持部に形成され、前記ナットプレートが外部から挿入される挿入開口とを有することを特徴とする中空構造体の可動ナット取付構造である。
また、ナット部に挿入されるボルトからの荷重が負荷されるナットプレート保持部材は、中空構造体のうちナットプレートが設けられる箇所の近傍にのみ設ければよいことから、中空構造体が直接荷重を受ける既存の構造のように中空構造体を全体的に補強して重量が増加することがない
さらに、中空構造体とナットプレート保持部材とを固定した後にナットプレートを挿入可能な構成とすることによって、中空構造体及びナットプレート保持部材に塗装等を施す場合であっても、塗料によって可動ナットが固着したり、ネジ部に塗装が入り込んで品質が損なわれることがない。
図1は、実施例1におけるサブフレーム周辺部の外観斜視図である。
サブフレーム10は、ハウジング20を支持するサスペンション30の各リンク等の車体側の端部、及び、ディファレンシャルキャリア40を支持するものである。
なお、以下の説明において、前後左右上下等の方向は、特記ない限り車両装着状態における方向を示すものとする。
フロントメンバ11は、サブフレーム10の前部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
リアメンバ12は、サブフレーム10の後部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
サイドメンバ13は、フロントメンバ11の左右端部近傍から、リアメンバ12の左右端部近傍にかけてそれぞれ設けられ、前後方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
これらの各メンバ11〜13は、例えば、鋼製の筒状体をハイドロフォーミングすること等によって、閉断面を有する中空体として形成されている。
サブフレーム10は、フロントメンバ11及びリアメンバ12の両端部にそれぞれ設けられたマウント50を介して図示しない車体に固定されている。マウント50は、例えば中心軸を鉛直方向に略沿わせて配置された円筒ゴムブッシュである。
サスペンション30は、ハウジング20をサブフレーム10に対して、略上下方向にストローク可能に支持するものである。サスペンション30は、フロントラテラルリンク31、図示しないリアラテラルリンク、アッパアーム32、トレーリングリンク33等を備えている。
フロントラテラルリンク31及びリアラテラルリンクは、それぞれ車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、前後方向に離間して配置され、サイドメンバ13の下部とハウジング20の下部とを連結する部材である。
アッパアーム32は、車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、サイドメンバ13の上部とハウジング20の上部とを連結する部材である。
トレーリングリンク33は、前後方向にほぼ沿って延びるとともに、フロントメンバ11の端部とハウジング20の下部とを連結する部材である。
上述した各リンク、アームのサブフレーム10側の端部は、それぞれ円筒ブッシュ等を介してサブフレーム10に対して揺動可能に接続されている。
ディファレンシャルキャリア40の後端部は、水平方向に車両後方側から挿入されるボルトによって、サブフレーム10のリアメンバ12に締結されている。
また、ディファレンシャルキャリア40の前端部は、鉛直方向に車両下方側から挿入されるボルトによって、サブフレーム10のフロントメンバ11に締結されている。
実施例1の可動ナット取付構造は、このディファレンシャルキャリア40の前端部が締結されるフロントメンバ11の中央部に設けられている。
図2は、実施例1の可動ナット取付構造の横断面図(フロントメンバ11の長手方向と直交する断面で切ったもの)であり、図1及び図3のII−II部矢視断面を示すものである。
図3は、実施例1の可動ナット取付構造を車両前方側から見た正面図であって、図2のIII−III部矢視図である。
図4は、実施例1の可動ナット取付構造の外観斜視図であって、車両前方側の斜め上側から見た図である。
図5は、実施例1の可動ナット取付構造におけるナットプレートの部品図である。図5において、図5(a)は外観斜視図であり、図5(b)は車両装着状態における上方から見た平面図である。また、図5(c)及び図5(d)は、それぞれ図5(b)のb−b部矢視図及びd−d部矢視図である。
実施例1の可動ナット取付構造は、ナットプレート100及びロワメンバ200を備えて構成されている。
プレート部110は、例えば、鋼板をプレス加工して形成されている。プレート部110は、図5等に示すように、一体に形成された中央部111、先端部112、後端部113を備えている。
中央部111は、車両前後方向(フロントメンバ11を横断する方向)にほぼ沿って水平に延びた帯状の平板部である。中央部111には、図示しないボルトが挿入される開口が形成されている。
先端部112は、ナットプレート110をロワメンバ200に差し込む際の先端となる部分である。実施例1においては、車両前方側から後方側へナットプレート110を挿入するため、中央部111の車両後方側の端部から延びて形成され、中央部111と同じ幅の帯状に形成されている。なお、ナットプレート110の挿入方向はこれに限定されず、他の方向から挿入してもよい。
後端部113は、中央部111の車両前方側の端部に設けられ、中央部111に対してサブフレーム11の長手方向における幅が広く形成された部分である。この後端部113は、ロワメンバ200へのナットプレート100の挿入深さを規制するストッパとして機能する。
また、先端部112及び後端部113は、図2、図5(c)等に示すように、中央部111に対して段状に上方(フロントメンバ11側)に張り出して形成されている。
ここで、中央部111と先端部112との間の段差、及び、中央部111と後端部113との間の段差の水平方向距離(間隔)は、後述するロワメンバ200の前面部220と後面部230との間隔よりも小さく設定されている。
ナット部120は、その中央部に中心軸が鉛直方向に沿って配置されたネジ部が形成され、図示しないボルトを締結される。ナット部120の外径は、上方及び側方から見た形状が略矩形であるキューブ状に形成されている。
下面部210は、略水平に配置された平板状の部分であって、フロントメンバ11の下面部11dと間隔を隔てて対向して配置されている。この下面部210は、ナットプレート100を保持する本発明にいう保持面部として機能する。ここで、フロントメンバ11の下面部11dと、下面部210との間隔は、ナットプレート100のプレート部110及びナット部120の厚さの和よりも大きく設定され、その結果、ナットプレート100の挿入を妨げないようになっている。
また、下面部210の中央部には、ボルトが挿入される開口211が形成されている。
前面部220及び後面部230の上部は、フロントメンバ11の前面部11c及び後面部11dにそれぞれ沿わせて配置され、前面部11c、後面部11dと例えば溶接等によって接合され固定されている。
先ず、例えば鉄系金属からなる電縫管等の筒状体を型内に配置して内径側に液圧をかけ、ハイドロフォーミングによってサブフレーム10のフロントメンバ11等を形成する。その後、冶具を用いて各メンバを組み上げて溶接等によって接合し、その他の部品等を装着してサブフレーム10を形成する。
次に、フロントメンバ11の下部にロワメンバ200を溶接して固定する。
そして、防錆等のため、サブフレーム10及びロワメンバ200にカチオン電着塗装等の塗装を施す。
そして、サブフレーム10にディファレンシャルキャリア40をあてがい、ボルトをディファレンシャルキャリア40の図示しないボルト孔を経由してナットプレート100のナット部120に挿入する。このとき、ボルトがナット部120のネジ部と同心となるように、ナットプレート100はロワメンバ200の下面部210と摺動して水平方向に変位し、その位置を調整される。この位置調整は、ロワメンバ200の下面部210の開口211からナット部120に工具等を差し込んで行ってもよく、また、作業者がナットプレート100のうちロワメンバ200から突出した部分を把持して行っても良い。
また、ナットプレート100は、車幅方向には、プレート部110の幅W1(図3参照)と開口221,231の幅W2との差であるガタの範囲内でフロントメンバ11に対して相対移動可能となっている。
このとき、ナットプレート100は、プレート部110の側端縁部が前面部220及び後面部230の開口221,231の側縁部と当接することによって回り止めがなされる。
また、ナットプレート100のプレート部110の中央部111は、締結対象物であるディファレンシャルキャリア40の図示しないボルト孔部と協働して、ボルトの張力によってロワメンバ200の下面部210を挟持する。このとき、ロワメンバ200はディファレンシャルキャリア40の重量等の荷重を支えることになる。
図6は、比較例の可動ナット取付構造の横断面図であって、図7のVI−VI部矢視断面図である。
図7は、比較例の可動ナット取付構造を車両前方側から見た図であって、図6のVII−VII部矢視図である。
図8は、比較例の可動ナット取付構造の外観斜視図である。
図9は、比較例の可動ナット取付構造におけるガタナット及びカバーの部品図である。
フロントメンバ510の内部には、ガタナット520及びナットカバー530が設けられている。
ナットカバー530は、フロントメンバ510内におけるガタナット520の変位可能範囲を規制してガタナット520の脱落を防止するとともに、ガタナット520の回り止めをするものである。
ナットカバー530は、カバー部531及び溶接しろ532を例えばプレス成型によって一体に形成したものである。
カバー部531は、下側に開口したトレイ状に形成され、その内寸はガタナット520の外形よりも大きく形成されている。カバー部531には、図9に示すように、ボルトが挿入される逃げ孔533が形成されている。
溶接しろ532は、カバー部531の下端部から突き出して設けられ、ナットカバー530をフロントメンバ510の底面に溶接するのにもちいられるタブ状の部分である。
比較例のようにガタナット520とナットカバー530を用いて、ナットカバー530をフロントメンバ510の内面に溶接する構造とした場合、フロントメンバ510をハイドロフォーム等による一体成型とすることは難しい。仮に溶接トーチ等を挿入できる程度の大きな開口をフロントメンバに設ければ施工は不可能ではないが、この場合フロントメンバの強度が著しく低下してしまう。
また、比較例のようにフロントメンバ510を上下2分割とした場合、部品点数が増加するとともに、フロントメンバ510の全長にわたって上側部材511と下側部材512との溶接を行う必要があることから、重量が増加するとともに、溶接時の熱等による寸法精度低下等の弊害も懸念される。
さらに、下側部材512にはガタナット520及び図示しないボルトからの荷重が負荷されることから、例えば板厚をある程度大きくしたり、複数枚のパネルを重ねた構造とするなどして補強する必要が生じ、さらに重量が増加してしまう。
また、比較例の場合サブフレームをカチオン電着塗装する際に、ガタナット520が下側部材512やナットカバー530に固着するおそれがあり、ネジ部への塗料の付着を防止するためには例えば捨てボルトを挿入してマスキングするなどの対策が必要となる。
また、ナットカバー530の溶接しろ532が下側部材512に溶接される溶接部は、サブフレームの完成後には外側から確認することが困難であり、溶接品質の確認が難しい。
また、ガタナット520及びナットカバー530は、通常汎用品を用いることが困難であり、専用品を準備する必要があるから、コストが増加してしまう。
このようなロワメンバ200は、可動ナット取付構造が設けられる箇所にのみ配置すればよく、比較例のようにフロントメンバの下面部を全体的に補強する場合と比較してさらに軽量化することができる。
さらに、ナットプレート100のプレート部110もロワメンバ200を補強する部材として機能することから、ロワメンバ200はより強固となる。
また、ロワメンバ200とフロントメンバ11との溶接個所は、サブフレーム10の完成後においても外側から容易に目視できることから、溶接品質の確認が容易である。
さらに、ナットプレート100をサブフレーム10のカチオン電着塗装後に挿入することによって、ナットプレート100が塗料によって固着したり、ネジ部の品質が損なわれることがない。
また、ナットプレート100のナット部120は汎用のウェルディングナットを用いることができるので、コストを低減することができる。
図10は、参考例の可動ナット取付構造の横断面図であって、実施例1における図2に相当する断面を示すものである。
図11は、参考例の可動ナット取付構造を下側から見た図であって、図10のXI−XI部矢視図である。
図12は、参考例の可動ナット取付構造の外観斜視図である。
図13は、参考例におけるナットプレートの部品図である。
図13に示すように、ナットプレート300は、プレート部310、ナット部320を備えている。
プレート部310は、略矩形に形成された平板状の部材である。
ナット部320は、実施例1のナット部120と同様のウェルディングナットである。
ナットプレート300は、プレート部310の長辺方向をフロントメンバ11の長手方向と略沿わせて配置されるとともに、その一方の端部は、ロワメンバ400から突き出して配置されている。
ロワメンバ400は、下面部410、前面部420、後面部430、爪部440,450等を備えている。ロワメンバ400は、車幅方向から見た横断面形状が、上方に開いた略コの字状に形成されている。
このため、ナット部320は、フロントメンバ11の下面部11bに形成された開口11f(図11参照)から、その上端部がフロントメンバ11の内部に挿入されている。
この開口11fは、ナット部320の外形よりも大きく形成されるとともに、ナットプレート300の変位可能な範囲を規制している。すなわち、ナットプレート300は、ナット部320の外形と開口11fとの間に形成されるガタの範囲内で変位可能となっている。
また、参考例では、ナットプレート300は、実施例1のようにロワメンバ400の固定後に挿入できないことから、ロワメンバ400をフロントメンバ11に溶接する際に、予めフロントメンバ11とロワメンバ400との間に挟み込まれる。
前面部420及び後面部430の上部は、フロントメンバ11の前面部11c及び後面部11dにそれぞれ沿わせて配置され、前面部11c、後面部11dと例えば溶接等によって接合され固定されている。
爪部440は、前面部420の下端部から、フロントメンバ11の下面部11bに沿って車両後方側に突き出した部分である。
爪部450は、後面部430の下端部から、フロントメンバ11の下面部11bに沿って車両前方側に突き出した部分である。
爪部440,450の突端部は、図11に示すように、ナットプレート300のプレート部310の側縁部と対向して配置されている。爪部440,450の間隔は、ナットプレート300の変位を妨げないように、プレート部310の幅より大きく設定されている。これらの爪部440,450は、ボルトをナットプレート300のナット部320に締結する際に、ナットプレート300の回り止めを行うものである。
なお、このような爪部440,450は、ロワメンバ400の両端部に設けてもよく、この場合、上述した位置決め効果を向上することができる。
以上説明した参考例においても、上述した実施例1の効果と実質的に同様の効果(ナットプレートへの塗料の付着に関するものを除く)を得ることができる。また、可動ナット取付構造のフロントメンバ11からの張り出し量が低減されることから、スペース効率が向上する。
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
各実施例では中空構造体は例えば車両のリアサブフレームであるが、本発明はこれに限らず、一体に形成された他の中空構造体への可動ナット取付にも適用することができる。例えば、中空構造体は一体に形成されたフロントサブフレーム、クロスメンバ、ピラー等であってもよく、締結対象となる部品等も特に限定されない。また、中空構造体を形成する手法もハイドロフォームに限定されず、例えばアルミニウム合金等の押し出し材を用いて中空構造体を形成してもよい。
また、ナットプレート及びその保持部材の形状や構造、材質等も特に限定されない。
11a 上面部 11b 下面部
11c 前面部 11d 後面部
11e 逃げ孔 11f 開口
12 リアメンバ 13 サイドメンバ
20 ハウジング 21 ハブ
30 サスペンション 31 フロントラテラルリンク
32 アッパアーム 33 トレーリングリンク
40 ディファレンシャルキャリア 41 ドライブシャフト
50 マウント
100 ナットプレート 110 プレート部
111 中央部 112 先端部
113 後端部 120 ナット部
200 ロワメンバ
210 下面部 211 開口
220 前面部 221 開口
230 後面部 231 開口
300 ナットプレート
310 プレート部 320 ナット部
400 ロワメンバ 410 下面部
420 前面部 430 後面部
440 爪部 450 爪部
510 フロントメンバ
511 上側部材 512 下側部材
520 ガタナット 530 ナットカバー
531 カバー部 532 溶接しろ
533 逃げ孔
Claims (2)
- 閉断面を有しかつ一体に形成された中空構造体と、
前記中空構造体の外部に固定されかつ前記中空構造体の外表面と間隔を隔てて対向する保持面部を有するナットプレート保持部材と、
前記中空構造体の前記外表面と前記ナットプレート保持部材の前記保持面部との間に配置されたプレート部及び前記プレート部の法線方向に略沿ってボルトが挿入されるネジ部が形成されたナット部を有し、前記中空構造体に対して前記ネジ部の中心軸とほぼ直交する方向に相対変位可能とされたナットプレートと
を有し、
前記ナットプレート保持部材は、前記中空構造体から前記保持面部にわたして設けられ前記保持面部を支持する支持部と、
前記支持部に形成され、前記ナットプレートが外部から挿入される挿入開口とを有すること
を特徴とする中空構造体の可動ナット取付構造。 - 前記ナットプレートは、金属板からなるプレート部の前記中空構造体側の面にナット部を固定して構成されること
を特徴とする請求項1に記載の中空構造体の可動ナット取付構造。
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