JP6815145B2 - 車体への部品の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体への部品の取付構造に関する。

車両の一例である自動車では、たとえば板金をプレス成型することにより、凹凸によるフランジを形成している。また、長尺状の凹凸であるフランジに重ねて他の板金を重ねることにより、高い強度のフレームを成形している。
そして、特許文献１にあるように、そのように成形されたフランジに重ねてステーを固定し、このステーに対してたとえばリアクロスメンバ、リンク、アームなどの部品をねじ止め固定することがある。

特開２０１３−１３９２３６号公報

しかしながら、このように車体のフランジやステーに対してねじ止めにより部品を取り付ける場合、ネジ止めに用いるナット部材またはボルト部材をフランジやステーに対して固定する必要がある。そして、ナット部材またはボルト部材は、一般的に、フランジやステーに対して溶接により固定される。
そして、このように溶接によりたとえばナット部材をフランジに固定した場合、溶接時に熱が加えられるため、フランジが微妙に変形してしまう可能性がある。そして、フランジが微妙にでも変形してしまうと、部品を取り付けた状態でフランジと取り付け部品との間に微小な隙間が形成され、ネジ止めにより固定したとしても高い部品の取り付け強度が得られなくなってしまう可能性がある。

このように、車両では、それに取り付ける部品をねじ止めにより十分に高い強度で取り付けること、ひいてはねじ止めにより部品を車体に取り付ける場合であってもそのような高い強度を容易に確保することができるようにすること、が求められている。

本発明に係る車体への部品の取付構造は、フランジを有する車体と、前記フランジに重ねて固定されたステーと、前記ステーと重なる第一螺合部および前記第一螺合部から突出する延長部を有し、前記延長部が前記ステーおよび前記フランジを貫通して前記フランジに固定された第一ネジ部材と、前記第一ネジ部材の前記第一螺合部と螺合される第二螺合部を有し、前記車体に取り付けられる部品を前記第一螺合部との間で挟む第二ネジ部材と、を有する。

好適には、前記第一ネジ部材および前記第二ネジ部材は、前記車体に取り付けられる前記部品を、または該部品とともに前記ステーを、それらの間に挟む一対の平面を有する、とよい。

好適には、前記第一ネジ部材は、前記延長部が前記フランジに溶接した状態または圧入した状態に固定されている、とよい。

このような本発明では、車体に取り付けられる部品は、第一ネジ部材の第一螺合部と第二ネジ部材との間に挟まれた状態でねじ止めされる。そして、第一ネジ部材は、第一螺合部においてステーに固定されるのではなく、第一螺合部から突出した延長部においてフランジに固定される。よって、仮に第一ネジ部材を溶接により固定するとしても、第一螺合部やステーが成形後に熱変形してしまうことはない。
このため、車体に取り付けられる部品を挟み込む第一ネジ部材の第一螺合部および第二ネジ部材は、部品やこれらの部材は、各々の成形精度のまま部品と重ねられ、互いに密着した状態でねじ止め固定される。また、第一ネジ部材の第一螺合部と第二ネジ部材との間に部品ともにステーを挟み込む場合でも同様である。

本発明に係る他の車体への部品の取付構造は、フランジを有する車体と、前記フランジに固定された第一ネジ部材と、前記フランジに重ねて固定されたステーと、前記第一ネジ部材と螺合され、前記車体に取り付けられる部品を前記ステーとの間で挟む第二ネジ部材と、を有する。

好適には、前記ステーおよび前記第二ネジ部材は、前記車体に取り付けられる前記部品を、それらの間に挟む一対の平面を有する、とよい。

好適には、前記第一ネジ部材と同じ軸心となるように前記ステーに嵌合またはねじ止めされたスペーサ部材、を有し、前記ステーと前記第二ネジ部材との間に、前記部品ともに前記スペーサ部材が挟み込まれる、とよい。

好適には、前記第一ネジ部材は、前記フランジに溶接した状態または圧入した状態に固定されている、とよい。

このような本願の他の発明では、車体に取り付けられる部品は、ステーと第二ネジ部材との間に挟まれた状態でねじ止めされる。そして、第一ネジ部材は、ステーに固定されるのではなく、フランジに固定される。よって、仮に第一ネジ部材を溶接により固定するとしても、ステーが成形後に熱変形してしまうことはない。
このため、車体に取り付けられる部品を挟み込むステーおよび第二ネジ部材は、各々の成形精度のまま部品と重ねられ、互いに密着した状態でねじ止め固定される。

好適には、前記車体に取り付けられる部品は、前記車体の下部に取り付けられるクロスメンバ、または前記車体に取り付けられるリンク、アーム若しくはバッテリモジュールである、とよい。

以上のように、本発明では、車両に取り付ける部品は、ねじ止めにより十分に高い強度で取り付けられ得る。部品をねじ止めにより車体に取り付ける場合であっても、ばらつきが少ない高い強度で取り付けることができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る車体への部品の取付構造が適用される自動車の説明図である。 図２は、車体のリアビームにリアクロスメンバを取り付ける構造の一例の説明図である。 図３は、ねじ止めによる取り付け強度の説明図である。 図４は、本実施形態に係る取り付け構造の説明図である。 図５は、図４の取り付け構造に用いる部品の分解図である。 図６は、第一実施形態に係る車体への部品の取付構造の変形例の説明図である。 図７は、本発明の第二実施形態に係る取り付け構造の説明図である。 図８は、図７の取り付け構造に用いる部品の分解図である。 図９は、第二実施形態に係る車体への部品の取付構造の第一変形例の説明図である。 図１０は、第二実施形態に係る車体への部品の取付構造の第二変形例の説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る車体２への部品の取付構造が適用された自動車１の説明図である。自動車１は、車両の一例である。図１は、自動車１の車体２を下方から見た図である。

自動車１の車体２では、たとえば板金をプレス成型することにより、凹凸によるフランジを形成している。また、長尺状の凹凸であるフランジに重ねて他の板金を重ねることにより、高い強度のフレームを形成している。
図１には、このような方法で成形されたフレームとして、一対のリアビーム３、一対のフロアビーム４、が図示されている。また、図１には、この他のフレームとして、一対のサイドシル５、一対のフロントビーム６が図示されている。これらのフレームは、車体２の骨格を構成する骨格部材として機能する。
そして、車体２には、図１に例示するように、リアクロスメンバ７、フロントクロスメンバ８、バッテリモジュール９などの部品が、取り付けられる。図１では、一対のフロントビーム６にフロントクロスメンバ８が取り付けられ、一対のフロアビーム４にバッテリモジュール９が取り付けられ、一対のリアビーム３にリアクロスメンバ７が取り付けられる。

ところで、これらの部品は、たとえばねじ止めなどにより車体２に取り付けられる。ねじ止めとすることにより、着脱可能に部品を取り付けることができる。また、リアクロスメンバ７は、ゴムブッシュを介して車体２に取り付けることができる。

図２は、車体２のリアビーム３にリアクロスメンバ７を取り付ける構造の一例の説明図である。
図２では、リアビーム３としてのフランジ１１の下側にステー１２が重ねて固定され、ステー１２にナット部材１３が溶接され、ナット部材１３と螺合するボルト部材１４とステー１２との間にリアクロスメンバ７が挟まれている。ステー１２とボルト部材１４との間に挟まれた状態で、リアクロスメンバ７は車体２にねじ止め固定される。

しかしながら、このように車体２のフランジ１１やステー１２に対してねじ止めにより部品を取り付ける場合、ネジ止めに用いるナット部材１３またはボルト部材１４をフランジ１１やステー１２に対して固定する必要がある。そして、ナット部材１３またはボルト部材１４は、一般的に溶接によりフランジ１１やステー１２に対して固定されている。
そして、このように溶接によりたとえば図２のようにナット部材１３をステー１２に固定した場合、溶接時に熱が加えられるため、ステー１２が微妙に変形してしまう可能性がある。そして、ステー１２が微妙に変形してしまうと、部品を取り付けた状態でステー１２と取り付け部品との間に微小な隙間が形成され、ネジ止めにより固定したとしても高い部品の取り付け強度が得られなくなってしまう可能性がある。

図３は、ねじ止めによる取り付け強度の説明図である。
図３（Ａ）は、正常にねじ止めされた状態であり、図３（Ｂ）は、第一板金４１と第二板金４２との間に空間が形成された状態でねじ止めされた状態である。
そして、ナット部材１３が溶接される第一板金４１が溶接熱により変形していない場合には、図３（Ａ）に示すように、平らな第一板金４１と第二板金４２とは互いに密着して重なり、その状態でナット部材１３とボルト部材１４との間に挟み込まれる。
これに対して、図３（Ｂ）に示すようにナット部材１３が溶接される第一板金４１が溶接熱により微妙に変形した場合、第一板金４１と第二板金４２とは該変形部分において互いに密着しなくなる。

そして、図３（Ａ）の正常なねじ止め状態では、ナット部材１３の接触面およびボルト部材１４の接触面を端面として中央部が膨らんだ等価円柱４３の範囲が、ネジ止めによる取り付け剛性に寄与する。
これに対して、図３（Ｂ）のように隙間が形成されている場合には、その隙間より内側の範囲が、ネジ止めによる取り付け剛性に寄与すると考えられる。等価円柱４３は、小さくなる。
その結果、図３（Ｂ）のように隙間が形成された場合には、ネジ止め部分の取り付け剛性が低下してしまう。
このように、車両では、それに取り付ける部品をねじ止めにより十分に高い強度で取り付けること、ひいてはねじ止めにより部品を車体２に取り付ける場合であってもそのような高い強度を容易に確保することができるようにすること、が求められている。

図４は、本実施形態に係る取り付け構造の説明図である。図５は、図４の取り付け構造に用いる部品の分解図である。
図５には、車体２のフランジ１１と、フランジ１１の下側に重ねて固定されるステー１２と、ナット部材１３と、車体２に取り付けるリアクロスメンバ７と、ボルト部材１４と、が図示されている。そして、ナット部材１３とボルト部材１４との間には、リアクロスメンバ７が挟み込まれている。

ナット部材１３は、ナット部２１と、延長部２２とを有する。ナット部２１は、たとえば六角柱形状を有する。延長部２２は、ナット部２１と同じ軸心で、ナット部２１の一方側へ円錐台形状に延長して設けられる。ナット部２１は、円錐台形状の延長部２２の一端において外向きに突出したフランジ状に設けられる。そして、ナット部２１および延長部２２には、ネジ孔２３が形成される。

ボルト部材１４は、ボルト部３１と、頭部３２とを有する。ボルト部３１は、外周面にねじ溝が形成された円柱形状を有する。頭部３２は、たとえば六角柱形状を有し、円柱形状のボルト部３１の一端において外向きに突出したフランジ状に設けられる。

そして、ナット部材１３は、円錐台形状の延長部２２がステー１２およびフランジ１１に形成した穴に圧入される。延長部２２は、ステー１２およびフランジ１１を貫通する。
また、ナット部材１３は、延長部２２の外周面がフランジ１１と溶接される。
これにより、ナット部材１３は、ナット部２１の上側の平面Ｓ１３がステー１２の下側の平面Ｓ１２とこれらの成形精度で面接触した状態で、車体２に固定される。ナット部２１は、ステー１２と重なる。
また、ボルト部材１４は、円柱ネジ形状のボルト部３１がリアクロスメンバ７の取り付け孔に挿入され、この状態でナット部材１３と螺合される。
これにより、リアクロスメンバ７は、ナット部材１３のナット部２１と、ボルト部材１４の頭部３２との間にねじ止めされる。ナット部材１３のナット部２１の下側の平面Ｓ１３とリアクロスメンバ７の上側の平面Ｓ７とは、これらの成形精度で面接触し得る。また、リアクロスメンバ７の下側の平面Ｓ７とボルト部材１４の頭部３２の上側の平面Ｓ１４とは、これらの成形精度で面接触し得る。

以上のように、本実施形態では、車体２に取り付けられる部品としてのリアクロスメンバ７は、ナット部材１３のナット部２１とボルト部材１４との間に挟まれた状態でねじ止めされる。そして、ナット部材１３は、ナット部２１においてステー１２に固定されるのではなく、ナット部材１３から突出した延長部２２においてフランジ１１に固定される。よって、仮にナット部材１３を溶接により固定するとしても、ナット部２１やステー１２が成形後に熱変形してしまうことはない。
このため、車体２に取り付けられる部品を挟み込むナット部材１３のナット部２１およびボルト部材１４は、各々の成形精度のままリアクロスメンバ７と重ねられ、互いに密着した状態でねじ止め固定される。
その結果、本実施形態では、車体２に取り付けるリアクロスメンバ７は、ねじ止めにより十分に高い強度で取り付けられ得る。リアクロスメンバ７をねじ止めにより車体２に取り付ける場合であっても、ばらつきが少ない高い強度で取り付けることができる。

特に、本実施形態では、ナット部材１３およびボルト部材１４は、車体２に取り付けられるリアクロスメンバ７をそれらの間に挟む一対の平面Ｓ１３，Ｓ１４を有する。よって、ナット部材１３およびボルト部材１４は、一対の平面Ｓ１３，Ｓ１４により、車体２に取り付けられるリアクロスメンバ７の表面と密着し得る。ナット部材１３およびボルト部材１４との間に、密着する一対の平面Ｓ１３，Ｓ１４に対応した大きなサイズの等価剛性が得られ、高い取り付け強度を安定的に確保することができる。

なお、本実施形態では、ナット部材１３の延長部２２がフランジ１１に溶接されているが、延長部２２をフランジ１１に圧入した場合でも、同様の効果を期待できる。
また、図６の変形例に示すように、ナット部材１３のナット部２１とボルト部材１４の頭部３２との間に、リアクロスメンバ７ともにステー１２を挟み込むようにしてもよい。この場合でも、同様の効果を期待できる。

［第二実施形態］
図７は、本発明の第二実施形態に係る取り付け構造の説明図である。図８は、図７の取り付け構造に用いる部品の分解図である。
図８には、車体２のフランジ１１と、フランジ１１に固定されたナット部材５１と、フランジ１１の下側に重ねて固定されるステー１２と、スペーサ部材５６と、車体２に取り付けるリアクロスメンバ７と、ボルト部材１４と、が図示されている。そして、ナット部材５１に螺合されたボルト部材１４とステー１２との間には、スペーサ部材５６とリアクロスメンバ７とが重ねて挟み込まれている。

ナット部材５１は、たとえば六角柱形状を有する。そして、ナット部材５１には、ネジ孔５２が形成される。

スペーサ部材５６は、挿入部５７と、フランジ部５８とを有する。挿入部５７は、たとえば円筒形状に形成される。フランジ部５８は、円筒形状の挿入部５７の一端寄りの外周面から全周にわたって外向きに突出する。フランジ部５８は、円周外形を有する。

ボルト部材１４は、ボルト部３１と、頭部３２とを有する。ボルト部３１は、外周面にねじ溝が形成された円柱形状を有する。頭部３２は、たとえば六角柱形状を有し、円柱形状のボルト部３１の一端において外向きに突出したフランジ状に設けられる。

そして、ナット部材５１は、フランジ１１と溶接される。これにより、ナット部材５１は、車体２に固定される。
また、スペーサ部材５６は、円筒形状の挿入部５７がステー１２に形成した穴に圧入して嵌合される。これにより、スペーサ部材５６は、フランジ部５８の上側の平面Ｓ５６がステー１２の下側の平面Ｓ１２とこれらの成形精度で面接触した状態で、車体２に固定される。ナット部２１は、ステー１２と重なる。また、スペーサ部材５６は、ナット部材５１と同じ軸心となるように固定される。なお、スペーサ部材５６は、ステー１２に形成した穴にねじ止めされてもよい。
また、ボルト部材１４は、円柱ネジ形状のボルト部３１がリアクロスメンバ７の取り付け孔に挿入され、この状態でナット部材５１と螺合される。
これにより、リアクロスメンバ７は、ステー１２と、ナット部材５１と螺合したボルト部材１４の頭部３２との間に、スペーサ部材５６のフランジ部５８ともにねじ止めされる。スペーサ部材５６のフランジ部５８の下側の平面Ｓ５６とリアクロスメンバ７の上側の平面Ｓ７とは、これらの成形精度で面接触し得る。また、リアクロスメンバ７の下側の平面Ｓ７とボルト部材１４の頭部３２の上側の平面Ｓ１４とは、これらの成形精度で面接触し得る。

以上のように、本実施形態では、車体２に取り付けられるリアクロスメンバ７は、ステー１２とボルト部材１４との間に挟まれた状態でねじ止めされる。そして、ナット部材５１は、ステー１２に固定されるのではなく、フランジ１１に固定される。よって、ナット部材５１を溶接により固定しているにもかかわらず、ステー１２が成形後に熱変形してしまうことはない。
このため、車体２に取り付けられるリアクロスメンバ７を挟み込むステー１２およびボルト部材１４は、各々の成形精度のままリアクロスメンバ７と重ねられ、互いに密着した状態でねじ止め固定される。
その結果、本実施形態では、車体２に取り付けるリアクロスメンバ７は、ねじ止めにより十分に高い強度で取り付けられ得る。リアクロスメンバ７をねじ止めにより車体２に取り付ける場合であっても、ばらつきが少ない安定した高い強度で取り付けることができる。

特に、本実施形態では、ステー１２およびボルト部材１４は、車体２に取り付けられるリアクロスメンバ７をそれらの間に挟む一対の平面Ｓ１２，Ｓ１４を有する。よって、ステー１２およびボルト部材１４は、一対の平面Ｓ１２，Ｓ１４によりリアクロスメンバ７の表面と密着し得る。ステー１２およびボルト部材１４との間に、密着する一対の平面Ｓ１２，Ｓ１４に対応したサイズの大きな等価剛性が得られ、高い取り付け強度を安定的に確保することができる。

本実施形態では、ステー１２とボルト部材１４との間に、リアクロスメンバ７ともにスペーサ部材５６が挟み込まれる。この場合でも、ステー１２およびスペーサ部材５６が成形後に加熱されないので、各々を成形精度のままリアクロスメンバ７と重ね、互いに密着した状態でねじ止め固定できる。

なお、本実施形態では、ナット部材５１がフランジ１１に溶接されている。この他にもたとえばナット部材５１は、フランジ１１に圧入してもよい。この場合でも、同様の効果を期待できる。

また、図９に示すように、スペーサ部材５６は、フランジ１１とステー１２との間隔に対応する高さに形成され、フランジ１１とステー１２との間に配置されてもよい。この場合でも、スペーサ部材５６に支持されたステー１２と、ボルト部材１４の頭部３２との間に、リアクロスメンバ７を挟み込むことができる。この場合でも、同様の効果を期待できる。

また、図１０に示すように、スペーサ部材５６を用いずに、ステー１２と、ボルト部材１４の頭部３２との間に、リアクロスメンバ７を挟み込むようにしてもよい。この場合でも、同様の効果を期待できる。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

たとえば上記実施形態は、車体２に取り付ける部品をリアクロスメンバ７とした場合の例である。
この他にもたとえば、車体２に取り付ける部品には、車体２の下部に取り付けられるフロントクロスメンバ８、車体２の下側において車体２と軸下部品とを連結するリンク若しくはアーム、または、車体２に取り付けられるバッテリモジュール９がある。

１…自動車（車両）
２…車体
３…リアビーム
４…フロアビーム
５…サイドシル
６…フロントビーム
７…リアクロスメンバ
Ｓ７…平面
８…フロントクロスメンバ
９…バッテリモジュール
１１…フランジ
１２…ステー
Ｓ１２…平面
１３…ナット部材（第一ネジ部材）
Ｓ１３…平面
１４…ボルト部材（第二ネジ部材）
Ｓ１４…平面
２１…ナット部（第一螺合部）
２２…延長部
２３…ネジ孔
３１…ボルト部（第二螺合部）
３２…頭部
４１…第一板金
４２…第二板金
４３…等価円柱
５１…ナット部材（第一ネジ部材）
５２…ネジ孔
５６…スペーサ部材
Ｓ５６…平面
５７…挿入部
５８…フランジ部

Claims (4)

1. フランジを有する車体と、
   前記フランジに重ねて固定されたステーと、
   前記ステーと重なる第一螺合部および前記第一螺合部から突出する延長部を有し、前記延長部が前記ステーおよび前記フランジを貫通して前記フランジに固定された第一ネジ部材と、
   前記第一ネジ部材の前記第一螺合部と螺合される第二螺合部を有し、前記車体に取り付けられる部品を前記第一螺合部との間で挟む第二ネジ部材と、
   を有し、
   前記第一ネジ部材における前記第一螺合部は、前記延長部の一端から外向きに突出してフランジ状に設けられ、前記第一螺合部の前記延長部側の面が前記ステーの面と接触した状態で固定される車体への部品の取付構造。
2. 前記第一ネジ部材および前記第二ネジ部材は、前記車体に取り付けられる前記部品を、それらの間に挟む一対の平面を有する、
   請求項１記載の車体への部品の取付構造。
3. フランジを有する車体と、
   前記フランジに固定された第一ネジ部材と、
   前記フランジに重ねて固定されたステーと、
   前記第一ネジ部材と螺合され、前記車体に取り付けられる部品を前記ステーとの間で挟む第二ネジ部材と、
   挿入部と、前記挿入部の一端寄りの外周面から外向きに突出するフランジ部とを有するスペーサ部材を有し、
   前記スペーサ部材は、前記第一ネジ部材と同じ軸心となるように、前記挿入部が前記ステーに嵌合またはねじ止めされ、前記フランジ部の前記挿入部側の面に前記ステーの面が接触した状態で固定され、
   前記ステーと前記第二ネジ部材との間に、前記部品ともに前記スペーサ部材が挟み込まれる車体への部品の取付構造。
4. 前記ステーおよび前記第二ネジ部材は、前記車体に取り付けられる前記部品を、それらの間に挟む一対の平面を有する、
   請求項３記載の車体への部品の取付構造。

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