JP6177593B2

JP6177593B2 - 車両用外装ビームおよびその組立方法

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Publication number: JP6177593B2
Application number: JP2013121040A
Authority: JP
Inventors: 田坂　直樹; 直樹田坂
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP2014237387A

Description

本発明は、車両に設置されるバンパ等の車両用外装ビームおよびその組立方法に関する。

一般的に、車高の高いトラック等の車両には、車高の低い乗用車等が衝突した際に車体下方に潜り込むのを防止するために、車体下部に車両用外装ビーム（バンパ）が設けられている。バンパは、スチールやアルミニウム合金等によって角筒状に形成され、ボルト等によって車体に締結される。

例えば特許文献１には、フレーム部材に形成された挿通孔に、ナットのフランジが埋め込まれた構造が開示されている。特許文献２には、中空のアルミニウム合金押出形材（バンパ）に対して、ピアスナットが中空内部から打ち込まれて固定された構造が開示されている。これらの構造においては、ナットが固定されたフレーム部材またはバンパを、ボルト等を用いて車体側のステーに締結することができる。

ピアスナットは、かしめダイスで裏面を支持した金属板にパンチでナットを打ち込み、ナット自体で金属板を打ち抜くと同時に打ち抜いた穴の周縁をかしめることにより、金属板に固着されるナットである。このピアスナットにおいては、かしめ力が小さいと金属板から脱落することがあり、ボルト締結作業が良好に行えない場合がある。そのため、ピアスナットを設置するには、ナット自体で打ち抜くことができ、かつ、かしめ力に耐えうる強度の厚みを持った金属板を用いる必要がある。

また、特許文献３および特許文献４には、自動車のバンパーステーにおいて、スタッドボルトがクリップを用いて固定される構造が開示されている。これらの構造においては、スタッドボルトが固定されたバンパーステーに対して、ナットを用いてバンパを締結することができる。

特開２００７−２６９１１８号公報特開２００８−２２３８７７号公報特開２０１２−８７８４８号公報特開２０１２−８７８９５号公報

特許文献１，２に記載された構造を用いた場合、自動車のバンパを車両の車台に組み付ける際には、バンパ側に固定された複数のナットを、車台側に形成された貫通孔に一致させ、その状態でボルト締め作業を行わなければならない。この場合、長大なバンパを支えながら複数組のナットとボルトとを締結する作業は困難である。また、バンパが中空部材で形成されている場合、ピアスナットを打ち込む工具のためのアクセスホールを表面に形成する必要があるため、外観や衝突時の潜り込み防止機能を損ねるおそれがある。さらに、ピアスホールを打ち込むためには大がかりな専用型を用いて大きな荷重を加える必要があるため、加工装置の大型化や加工コストの増大が問題となる。

特許文献３，４に記載された構造を用いた場合、各ボルトがバンパーステーに固定されているため、締結作業においてはバンパ側からナットを回転させなければならない。中空部材で形成されたバンパの内部でナットを回転させるためには、バンパーステーに当接する面と反対側の外面に工具のアクセスホールを形成する必要があり、外観や衝突時の潜り込み防止機能を損ねるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大がかりな装置を必要とせずに組立てが可能であり、車両の車台に対して容易に組み付けることができる車両用外装ビームを提供することを目的とする。

本発明は、中空の押出形材により形成されたビーム本体と、このビーム本体の取付板部から外方へねじ部が突出するように取り付けられたフランジボルトとを備え、車両の車台に取り付けられる車両用外装ビームであって、前記フランジボルトには、前記ねじ部が略垂直に立設され前記ビーム本体の前記取付板部の裏面に当接する当接面と、この当接面の外縁に接続する側面と、前記側面から突出する複数の係合突起とを有するフランジ部が設けられ、前記ビーム本体には、前記フランジボルトの前記ねじ部を挿通させるとともに前記フランジ部を挿通させないように前記取付板部を貫通する貫通孔と、この貫通孔を挟む両側に前記ビーム本体の長手方向に沿って略直線状に延びるように前記裏面から突出する一対の略平行な係止凸条部とが設けられ、前記フランジボルトは、前記貫通孔に挿通された状態で前記ビーム本体の各前記係止凸条部間に前記フランジ部の前記係合突起が係合されることにより、前記ビーム本体に対して取り付けられており、前記係合突起は、前記側面からの突出高さが前記当接面側で低くなるように傾斜した錐状に形成され、前記ビーム本体の一対の前記係止凸条部は、前記裏面から突出した各先端部の対向間隔が各基端部の対向間隔よりも狭くなるように形成され、前記フランジ部は、前記係合突起を含む最大幅が、前記係止凸条部の各前記先端部の前記対向間隔よりも大きく、各前記基端部の前記対向間隔よりも小さく形成され、前記係止凸条部と前記係合突起との間には隙間が形成されている。

この車両用外装ビームによれば、ビーム本体からねじ部が突出しているので、車両の車台に設けられたステーのボルト取付穴にねじ部を挿通させることにより、容易にビーム本体をステーに対して仮保持させることができる。また、ビーム本体の取付板部を貫通する貫通穴にフランジボルトのねじ部を挿通させて、係止凸条部を係合突起によって弾性変形させながらフランジボルトを引き抜くあるいは押し込むだけで、ビーム本体側の係止凸条部とフランジボルト側の係合突起とを係合させることができるので、ビーム本体に対してフランジボルトを容易に取り付けることができる。
この場合、ビーム本体の係止凸条部の形状が単純であるので、ビーム本体の製造が容易である。また、係止凸条部に対して、ボルトのフランジ部の係合面および係合突起がわずかな隙間を有するように各部の形状や寸法を設定することにより、ビーム本体に対して遊びのある状態でボルトが取り付けられる。これにより、ビーム本体の貫通穴の形成位置や、車台側のステーの取付位置、ステーの取付穴の形成位置等にずれがあっても、ボルトの位置をずらしながらステーの取付穴にねじ部を挿通させることができる。

この車両用外装ビームにおいて、前記フランジボルトの前記フランジ部の側面は、略平行に延びる少なくとも一対の係合面を含むことが好ましい。この場合、フランジボルトのフランジ部の係合面とこのフランジ部を係合させる係止凸条部とがそれぞれ略平行に設けられていることにより、係止凸条部間に係合されたフランジ部の回転が押さえられる。このため、取付状態のフランジボルトの回転が防止されるので、外装ビームをステーに組み付ける際にフランジボルトが回転しないように押さえる必要がなく、ナットを回転させるだけで容易に締結作業を行うことができる。

また、この車両用外装ビームにおいて、前記ねじ部の軸線方向に沿う前記係合突起の形成長さは、前記フランジの厚さよりも短く、各前記係止凸条部の各前記先端部は、前記フランジの前記係合面を押圧可能に配置されていることが好ましい。

本発明に係る車両用外装ビームの組立方法は、車両の車台に取り付けられる車両用外装ビームの組立方法であって、中空の押出形材により形成されたビーム本体において、長手方向に沿う取付板部を貫通する貫通孔と、前記貫通孔を挟む両側に前記長手方向に沿って略直線状に延びるように前記取付板部の裏面から突出する一対の略平行な係止凸条部とを設けておき、ねじ部が略垂直に立設された当接面と、この当接面の外縁に接続する側面と、この側面から突出する複数の係合突起とを有するフランジ部が設けられたフランジボルトを、前記ねじ部を前記ビーム本体の内部から外方へ向けて突出させるように前記貫通孔に挿通させ、前記取付板部から外方に突出させた前記ねじ部を把持し、前記フランジ部の前記当接面が前記取付板部の前記裏面に当接するまで、把持した前記ねじ部を牽引してさらに外方に引き出し、前記ビーム本体の前記係止凸条部間に隙間を形成した状態で前記フランジ部の前記係合突起を係合させて、前記フランジボルトを前記ビーム本体に取り付ける。

この組立方法によれば、フランジボルトのねじ部をビーム本体の内側から貫通孔に挿通させ、フランジ部が取付板部の裏面に当接するまでねじ部をビーム本体の外方に引き出すことにより、ビーム本体の取付板部から外方へねじ部が突出するようにフランジボルトが取り付けられた車両用外装ビームを組み立てることができる。

また、この組立方法において、前記取付板部から外方に突出させた前記ねじ部を牽引する際に、前記ねじ部に牽引用ナットを螺合させて、この牽引用ナットを把持して牽引することができる。この場合、ねじ部に対して牽引用ナットを一時的に螺合させることにより、牽引用ナットを容易に把持し、確実に牽引することができる。

本発明によれば、車両の車台に対して容易に組み付けることができ、また大がかりな装置を必要とせずに組立て可能な車両用外装ビームを提供できる。

本発明の車両用外装ビームを示す斜視図である。図１に示す車両用外装ビームを構成するフランジボルトを示す斜視図である。図１のＩ−Ｉ線に沿う断面矢視図である。図１に示す車両用外装ビームの要部を示す拡大断面図である。図１に示す車両用外装ビームを構成するビーム本体とフランジボルトとの取付構造を示す拡大断面図である。

以下、本発明に係る金属多孔質体の製造方法の実施形態について説明する。図１に示すように本発明の車両用外装ビーム（以下「外装ビーム」）１０は、中空の押出形材により形成されたビーム本体２０と、このビーム本体２０の取付板部２１から外方へねじ部３１が突出するように設けられたフランジボルト３０とを備え、車両の車台に取り付けられる。また、ビーム本体２０の両端には、ポリプロピレン等の合成樹脂により形成されたエンドキャップ１１が取り付けられている。

図２に示すように、フランジボルト３０は、外装ビーム１０の取付板部２１から外方へ突出するねじ部３１と、ねじ部３１が立設されたフランジ部３６とを備える。フランジ部３６は、ねじ部３１が略垂直に立設されビーム本体２０の取付板部２１の裏面２１ａに当接する当接面３２と、この当接面３２の外縁に接続する側面３４と、側面３４から突出する複数の係合突起３５とを有する。

フランジ部３６の側面３４は、少なくとも一対の略平行平面状の係合面３３を含んでいる。本実施形態では、フランジ部３６が略正方形に形成されており、側面３４の４面は２対の略平行平面状の係合面３３となっている。すなわち、本実施形態のフランジボルト３０のフランジ部３６は、２対の平行平面状の係合面３３を備え、各係合面３３からそれぞれ２つの係合突起３５が突出するように形成されている。係合突起３５は、係合面３３からの突出高さが当接面３２側で低くなるように傾斜した角錐状に形成されている。

ビーム本体２０は、アルミニウム合金の押出成形等によって、取り付けられる車両の幅寸法と同程度の長さの角筒状に形成されている。図３に示すように、ビーム本体２０には、フランジボルト３０のねじ部３１を挿通させるとともにフランジ部３６を挿通させないように取付板部２１を貫通する貫通孔２２と、この貫通孔２２を挟む両側にビーム本体２０の長手方向に沿って略直線状に延びるように取付板部２１の裏面２１ａから突出する一対の略平行な係止凸条部２３とが設けられている。本実施形態では、ビーム本体２０は並列して延びる２つの角筒部を連ねるように形成されており、各角筒にそれぞれ２カ所の貫通孔２２と一対の係止凸条部２３とが設けられている（図１および図３参照）。

この外装ビーム１０において、フランジボルト３０は、図４に示すように、ねじ部３１が貫通孔２２に挿通された状態でビーム本体２０の各係止凸条部２３間にフランジ部３６の各係合突起３５が係合されることにより、ビーム本体２０に対して取り付けられている。この取付状態において外装ビーム１０の貫通孔２２内に位置するフランジボルト３０のねじ部３１の基端部３１ａは、ねじ部３１よりもやや小さい外径を有している。

ビーム本体２０において、貫通孔２２を挟む一対の係止凸条部２３は、図５に示すように、取付板部２１の裏面２１ａから突出した各先端部２３ａの対向間隔ｗ１が各基端部２３ｂの対向間隔ｗ２よりも狭くなるように形成されている。この係止凸条部２３に対して、フランジボルト３０のフランジ部３６は、係合突起３５を含む最大幅ｗ３が、係止凸条部２３の各先端部２３ａの対向間隔ｗ１よりも大きく、各基端部２３ｂの対向間隔ｗ２よりも小さく形成されている。また、フランジ部３６の係合面３３の幅ｗ４は、係止凸条部２３の各先端部２３ａの対向間隔ｗ１よりも小さい。

これにより、フランジボルト３０のフランジ部３６は、ビーム本体２０の係止凸条部２３に対して若干の緩みを持った状態で係合されている。このため、フランジボルト３０は、係止凸条部２３とフランジ部３６との寸法差および貫通孔２２とねじ部３１との寸法差の範囲で貫通孔２２および係止凸条部２３に対する位置を取付板部２１（裏面２１ａ）に沿って調整可能であるとともに、係止凸条部２３と係合突起３５との係合により脱落が防止された状態となっている。

ビーム本体２０に対してフランジボルト３０を取り付ける際には、フランジボルト３０のフランジ部３６側を治具等に保持させてビーム本体２０の角筒状内部に導入し、ねじ部３１を裏面２１ａ側から外方へ突出させるように取付板部２１の貫通孔２２に挿通させる（図３上部参照）。そして、フランジボルト３０のねじ部３１を貫通孔２２を通じてビーム本体２０の外部に引き出し、フランジ部３６の当接面３２を取付板部２１の裏面２１ａに当接させる（図３下部参照）。

取付板部２１から外方に突出させたねじ部３１をビーム本体２０の外方に引き出す際には、取付板部２１から外方に突出させたねじ部３１を把持し、把持したねじ部３１を牽引する。このとき、ねじ部３１の先端に設けたチャック部３７を治具等で把持して牽引したり、ねじ部３１に一時的に螺合させた牽引用ナット１２（図３参照）を治具等で牽引したりする方法を採用できる。

ここで、ビーム本体２０とフランジボルト３０とを組み立てる方法の一例を説明する。ビーム本体２０には、長手方向に沿う取付板部２１を貫通する貫通孔２２と、貫通孔２２を挟む両側に長手方向に沿って略直線状に延びるように取付板部２１の裏面２１ａから突出する一対の略平行な係止凸条部２３とが設けてられている。また、フランジボルト３０には、ねじ部３１が略垂直に立設された当接面３２と、この当接面３２の外縁に接続する側面３４と、この側面３４から突出する複数の係合突起３５とを有するフランジ部３６が設けられている。

まず、ねじ部３１をビーム本体２０の内部から外方へ向けて突出させるように貫通孔２２に挿通させ、取付板部２１から外方に突出させたねじ部３１に牽引用ナット１２を螺合させることにより、ビーム本体２０の貫通孔２２にフランジボルト３０を保持させる。この状態では、牽引用ナット１２がねじ部３１に螺合しているので、フランジボルト３０がビーム本体２０から脱落することはない。

次いで、この牽引用ナット１２を把持し、フランジ部３６の当接面３２が取付板部２１の裏面２１ａに当接するまで、把持した牽引用ナット１２を牽引してさらに外方に引き出す。これにより、ビーム本体２０の係止凸条部２３間に、フランジ部３６の係合突起３５を係合させ、フランジボルト３０をビーム本体２０に固定することができる。この状態では、フランジ部３６の係合突起３５とビーム本体２０の係止凸条部２３とが係合しているので、牽引用ナット１２をねじ部３１から取り外しても、フランジボルト３０がビーム本体２０から脱落することはない。

フランジボルト３０を牽引してねじ部３１をビーム本体２０の外方へ引き出すとき、図５に２点鎖線で示すように、フランジ部３６の側面３４から突出する係合突起３５が、取付板部２１の裏面２１ａにて対をなす係止凸条部２３を弾性変形させて先端部２３ａ間を押し広げながら、係止凸条部２３間に入り込む。係止凸条部２３およびフランジ部３６の形状および寸法は、この係止凸条部２３の変形が素材（アルミニウム合金）の弾性変形の範囲内となるように設定されている。そして、係合突起３５の最大幅ｗ３部分が係止凸条部２３の先端部２３ａを越えると、弾性変形していた係止凸条部２３が戻り間隔が狭まることにより係合突起３５が係合され、フランジボルト３０がビーム本体２０に取り付けられる。

このように、本発明の外装ビーム１０は、ビーム本体２０とフランジボルト３０とを簡易な治具などにより手作業で組み付けることができる。したがって、大がかりなプレス機や金型などが不要である。さらに、ビーム本体２０からねじ部３１が突出しているので、このねじ部３１を車両の車台側に形成された貫通孔に挿入することにより、外装ビーム１０を車台に仮保持させることができる。したがって、外装ビーム１０を車台に対して容易に組み付けることが可能である。また、この外装ビーム１０は、フランジボルト３０がビーム本体２０に対して回転せず、ビーム本体２０から脱落しないので、車台への取付作業が容易である。さらに、この外装ビーム１０は、素材の弾性変形の範囲内でビーム本体２０を変形させるだけでフランジボルト３０が装着されるので、ビーム本体２０の母材の損傷が少ない。

例えばピアスナット方式によってナットがビーム本体に固定される場合には、アルミニウム合金形材からなるビーム本体に大きな圧力が加えられ、変形や負担が生じるおそれがある。一方、本願発明によれば、大きな圧力を加えることなくビーム本体に対してフランジボルトを固定できるので、ビーム本体への変形や負担を最小限に食い止めることができる。したがって、一般的に応力腐食割れを起こしやすいとされる６０００系合金や７０００系合金などのアルミニウム高力系合金を、安全に使用できる。

また、一般的に、押出形材において応力腐食割れが発生する場合は、応力の発生状況にもよるが、押出方向に沿って延びる亀裂が発生しやすいことがある。しかしながら、本願発明によれば、仮に悪条件が重なりビーム本体に応力腐食割れが発生した場合であっても、外装ビームが車台に取り付けられた状態であれば、係止凸条部の先端は強度要件に無関係な位置に設けられているため、より安全性に優れる。

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、フランジボルトのフランジ部に形成された係合突起の形状は、円錐形などでもよい。係合突起の形成数は、係止凸条部に対して確実にフランジ部を係合させられればよく、１つの係合面に１〜３カ所程度が好ましい。

フランジボルトにおいて、ねじ部の軸線方向に沿う係合突起の形成長さは、フランジ部の板厚以下であればよい。係合突起の形成長さが板厚よりも短い場合には、係止凸条部の先端部によってフランジ部の係合面を押圧することも可能である。一方、係合突起が板厚と略同等の長さに形成される場合には、フランジ部の厚さ全体が係止凸条部の中に入り込むように保持される。さらに、フランジボルトのフランジ部自体の形状も、係止凸条部間に係合可能であればよく、正方形板に限らず、円板や、略平行に延びる少なくとも一対の係合面を有する六角形などの多角形板であってもよい。

また、フランジボルトは、フランジ部とねじ部とが一体に形成されていてもよいが、例えば、係合突起が設けられたフランジ部を有するプレート部材と、ねじ部を有するボルト部材とを接合して形成することもできる。

１０車両用外装ビーム
１１エンドキャップ
１２牽引用ナット
２０ビーム本体
２１取付板部
２１ａ裏面
２２貫通孔
２３係止凸条部
２３ａ先端部
２３ｂ基端部
３０フランジボルト
３１ねじ部
３１ａ基端部
３２当接面
３３係合面
３４側面
３５係合突起
３６フランジ部
３７チャック部
ｗ１係止凸条部の先端部の対向間隔
ｗ２係止凸条部の基端部の対向間隔
ｗ３係合突起を含むフランジ部の最大幅
ｗ４フランジ部の係合面の幅

Claims

中空の押出形材により形成されたビーム本体と、このビーム本体の取付板部から外方へねじ部が突出するように取り付けられたフランジボルトとを備え、車両の車台に取り付けられる車両用外装ビームであって、
前記フランジボルトには、前記ねじ部が略垂直に立設され前記ビーム本体の前記取付板部の裏面に当接する当接面と、この当接面の外縁に接続する側面と、前記側面から突出する複数の係合突起とを有するフランジ部が設けられ、
前記ビーム本体には、前記フランジボルトの前記ねじ部を挿通させるとともに前記フランジ部を挿通させないように前記取付板部を貫通する貫通孔と、この貫通孔を挟む両側に前記ビーム本体の長手方向に沿って略直線状に延びるように前記裏面から突出する一対の略平行な係止凸条部とが設けられ、
前記フランジボルトは、前記貫通孔に挿通された状態で前記ビーム本体の各前記係止凸条部間に前記フランジ部の前記係合突起が係合されることにより、前記ビーム本体に対して取り付けられており、
前記係合突起は、前記側面からの突出高さが前記当接面側で低くなるように傾斜した錐状に形成され、
前記ビーム本体の一対の前記係止凸条部は、前記裏面から突出した各先端部の対向間隔が各基端部の対向間隔よりも狭くなるように形成され、
前記フランジ部は、前記係合突起を含む最大幅が、前記係止凸条部の各前記先端部の前記対向間隔よりも大きく、各前記基端部の前記対向間隔よりも小さく形成され、
前記係止凸条部と前記係合突起との間には隙間が形成されていることを特徴とする車両用外装ビーム。
前記フランジボルトの前記フランジ部の側面は、略平行に延びる少なくとも一対の係合面を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用外装ビーム。
前記ねじ部の軸線方向に沿う前記係合突起の形成長さは、前記フランジの厚さよりも短く、
各前記係止凸条部の各前記先端部は、前記フランジの前記係合面を押圧可能に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用外装ビーム。
車両の車台に取り付けられる車両用外装ビームの組立方法であって、
中空の押出形材により形成されたビーム本体において、長手方向に沿う取付板部を貫通する貫通孔と、前記貫通孔を挟む両側に前記長手方向に沿って略直線状に延びるように前記取付板部の裏面から突出する一対の略平行な係止凸条部とを設けておき、
ねじ部が略垂直に立設された当接面と、この当接面の外縁に接続する側面と、この側面から突出する複数の係合突起とを有するフランジ部が設けられたフランジボルトを、前記ねじ部を前記ビーム本体の内部から外方へ向けて突出させるように前記貫通孔に挿通させ、
前記取付板部から外方に突出させた前記ねじ部を把持し、
前記フランジ部の前記当接面が前記取付板部の前記裏面に当接するまで、把持した前記ねじ部を牽引してさらに外方に引き出し、前記ビーム本体の前記係止凸条部間に隙間を形成した状態で前記フランジ部の前記係合突起を係合させて、前記フランジボルトを前記ビーム本体に取り付けることを特徴とする車両用外装ビームの組立方法。
前記取付板部から外方に突出させた前記ねじ部を牽引する際に、前記ねじ部に牽引用ナットを螺合させて、この牽引用ナットを把持して牽引することを特徴とする請求項４に記載の車両用外装ビームの組立方法。