JP7318702B2

JP7318702B2 - 閉断面部材の結合構造

Info

Publication number: JP7318702B2
Application number: JP2021203295A
Authority: JP
Inventors: 賢一堀口
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: JP2023088512A; WO2023112413A1; CN118302355A

Description

本開示は、閉断面部材の結合構造に関する。

例えば特許文献１には、閉断面のサイドメンバに、ブラケットを介してサスペンションアームを取り付ける構造が開示されている。このブラケットは、サイドメンバ内に挿入され、ボルトが挿通されるパイプと、そのパイプの一端が溶接され、サイドメンバ外でサスペンションアームを支持するハンガーと、を有する。

実開平２－６４４０８号公報

ところで、従来、閉断面のサイドメンバ同士を結合する方法としては、溶接で接合する方法や、閉断面の内部にナットを溶接して閉断面の外部からボルト締めする方法が知られているが、それらは、コスト面や強度面で問題がある。

そこで、上述したブラケットを用いて、閉断面のサイドメンバ同士を結合することが考えられる。しかし、その場合では、ボルトの座面陥没や軸力低下といった問題が起こりうる。

本開示の一態様の目的は、ボルトの座面陥没や軸力低下を抑制することができる閉断面部材の結合構造を提供することである。

本開示の一態様に係る閉断面部材の結合構造は、離間して対向する一対の貫通穴が設けられた第１閉断面部材と第２閉断面部材とを結合する閉断面部材の結合構造であって、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの内部において、一端の開口部が前記一対の貫通穴の一方に配置され、他端の開口部が前記一対の貫通穴の他方に配置されたパイプと、前記パイプの外径よりも小さい第１ボルト穴が設けられており、前記第１ボルト穴が前記一対の貫通穴と連通するように、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの外部に設けられたパッチと、複数の第２ボルト穴が設けられており、前記複数の第２ボルト穴のそれぞれが、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの同じ側の面に設けられた前記パッチの前記第１ボルト穴と連通するように、前記パッチに当接されたブラケットと、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材のそれぞれにおいて、前記第２ボルト穴、前記第１ボルト穴、および前記パイプに挿通され、ナット締めされたボルトと、を有し、前記パイプは、前記第１閉断面部材、前記第２閉断面部材、および前記パッチのいずれにも固定されておらず、前記一対の貫通穴のそれぞれの径は、前記パイプの外径よりも大きい。

本開示によれば、ボルトの座面陥没や軸力低下を抑制することができる。

本開示の実施の形態に係るサイドメンバ、パイプ、およびパッチを分解して示す斜視図本開示の実施の形態に係るパイプおよびパッチが取り付けられたサイドメンバを示す斜視図本開示の実施の形態に係る結合構造を示す斜視図本開示の実施の形態に係る結合構造を模式的に示す断面図本開示の比較例に係る結合構造を模式的に示す断面図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

まず、図１、図２を用いて、本実施の形態のサイドメンバ１、パイプ３、およびパッチ４について説明する。なお、図３、図４も適宜参照する。

図１は、サイドメンバ１、パイプ３、およびパッチ４を分解して示す分視図である。図２は、図１に示したパイプ３およびパッチ４が取り付けられたサイドメンバ１を示す斜視図である。

サイドメンバ１（第１閉断面部材の一例）は、閉断面構造を有する部材であり、例えば大型の商用自動車に搭載される車体フレームである。

サイドメンバ１は、離間して対向する面Ａおよび面Ｂを有する。面Ａおよび面Ｂのそれぞれには、サイドメンバ１の長手方向に沿って、複数の貫通穴２が設けられている。

面Ａ側の貫通穴２と、面Ｂ側の貫通穴２とは、１対１に対向するように設けられている。すなわち、サイドメンバ１には、その長手方向に沿って、一対の貫通穴２が複数設けられていると言える。

貫通穴２の径は、パイプ３の外径よりも大きい。

パイプ３は、両端に開口部（符号略）が設けられ、軸方向に貫通した円筒状の鋼管である。

パイプ３は、一対の貫通穴２の数に対応して複数個設けられる。パイプ３は、面Ａ側または面Ｂ側の貫通穴２を介してサイドメンバ１内（閉断面内）に挿入される。このとき、一端の開口部は、面Ａ側の貫通穴２に配置され、他端の開口部は、面Ｂ側の貫通穴２に配置される（図４参照）。

また、パイプ３は、サイドメンバ１およびパッチ４のいずれにも固定されずに、サイドメンバ１内に配置される（図４参照）。

パイプ３には、図３、図４に示すボルト１０が挿通される。パイプ３が潰れ止めとして機能することにより、ボルト１０の軸力の抜けを抑制でき、必要な締結力を確保することができる。

パッチ４は、板状の長尺部材である。パッチ４には、貫通穴２（パイプ３）の数に対応して複数のボルト穴５（第１ボルト穴の一例）が設けられている。

ボルト穴５の径は、パイプ３の外径よりも小さい。本実施の形態では例として、ボルト穴５の径は、パイプ３の内径と同じとしている（図４参照）。

図２に示すように、パッチ４は、溶接部６を介して、サイドメンバ１の面Ａに固定される。具体的には、パッチ４は、各ボルト穴５が面Ａ側の各貫通穴２と連通するように位置合わせされて、面Ａに溶接される（図４参照）。なお、図２では、図示されていないが、面Ｂ側にも、上記同様にパッチ４が設けられる（図４参照）。

このように面Ａと面Ｂのそれぞれにパッチ４を取り付けることにより、サイドメンバ１内に配置された各パイプ３がサイドメンバ１外へ飛び出すことを防止できる。

次に、図２に示したサイドメンバ１を含む本実施の形態の結合構造１００（閉断面部材の結合構造の一例）について、図３、図４を用いて説明する。

図３は、結合構造１００を示す斜視図である。図４は、結合構造１００を模式的に示す断面図である。

結合構造１００は、ブラケット８、ボルト１０、およびナット１１を用いて、サイドメンバ１と、その下方に配置されたサイドメンバ７（第２閉断面部材の一例）とを結合した構造である。

サイドメンバ７は、上述したサイドメンバ１と同じ構造を有する。よって、ここでの説明は省略する。

ブラケット８は、サイドメンバ１とサイドメンバ７との結合に用いられる板状部材である。

ブラケット８には、サイドメンバ１、７に設けられた貫通穴２（パイプ３）の数に対応して複数のボルト穴９（第２ボルト穴の一例）が設けられている。

本実施の形態では例として、ボルト穴９の径は、パッチ４のボルト穴５の径（パイプ３の内径）と同じとしている（図４参照）。

図３に示すように、ブラケット８は、サイドメンバ１、７それぞれの面Ａ側に設けられる。具体的には、ブラケット８は、各ボルト穴９が、サイドメンバ１、７それぞれの面Ａ側に設けられたパッチ４のボルト穴５（面Ａ側の各貫通穴２）と連通するように位置合わせされて、サイドメンバ１、７それぞれの面Ａ側に設けられたパッチ４に当接される（図４参照）。なお、図３では、図示されていないが、サイドメンバ１、７それぞれの面Ｂ側にも、上記同様にブラケット８が設けられる（図４参照）。

図４に示すように、ボルト１０は、サイドメンバ１、７のそれぞれにおいて、面Ｂ側のブラケット８のボルト穴９、面Ｂ側のパッチ４のボルト穴５、パイプ３、面Ａ側のパッチ４のボルト穴５、面Ａ側のブラケット８のボルト穴９に挿通される。そして、図３、図４に示すように、サイドメンバ１、７それぞれの面Ａ側において、ボルト１０にはナット１１が締められる。

このようにボルト１０がナット締めされることにより、ブラケット８を介してサイドメンバ１とサイドメンバ７とが結合される。

ここで、本開示の比較例としての結合構造２００について、図５を用いて説明する。図５は、結合構造２００を模式的に示す断面図である。

図５において、図１～図４と同じ構成要素には同一の符号を付している。よって、以下では、それらの構成要素の説明は省略する。また、図５では、サイドメンバ１、７のそれぞれにおいてボルト１０とナット１１による締結点を１箇所ずつ図示しているが、実際には、上述した結合構造１００と同様に、サイドメンバ１、７の長手方向に沿って、複数の締結点が存在するものとする。

接合構造２００は、上述した結合構造１００（図４参照）と比べて、パイプ３の一端（面Ａ側の端部）が溶接部６によりパッチ４に固定されている点が異なる。

このような接合構造２００では、パイプ３とパッチ４における溶接部６のバラツキの積み上げを考慮し、全ての締結点でボルト１０が貫通できるようにするために、サイドメンバ１、７それぞれの面Ｂ側に設けられる貫通穴２の径、および、面Ｂ側のブラケット８に設けられるボルト穴９の径を大きくする必要がある。

そして、サイドメンバ１、７それぞれの面Ｂ側に設けられる貫通穴２の径を大きくすると、図５に示すように、面Ｂ側において、パイプ３の他端（面Ｂ側の端部）とサイドメンバ１、７のそれぞれとの接触がなくなるため（または、パイプ３の他端とサイドメンバ１、７のそれぞれとの接触面積が小さくなるため、でもよい）、ボルト１０の軸力が低下するという懸念がある。

また、面Ｂ側のブラケット８に設けられるボルト穴９の径を大きくすると、ボルト１０の頭部の座面とブラケット８との接触面積が小さくなるため、ボルト１０の頭部の座面が陥没するという懸念がある。

これらの懸念は、締結点の数が多いほど悪化するものであり、例えば商用車の車体フレームなどの、大荷重に対する強度や剛性を確保しなければならない構造物においては、特に重要な問題である。

これに対し、本実施の形態の結合構造１００では、サイドメンバ１、７に設けられる貫通穴２はパイプ３の外径よりも大きく、かつ、パイプ３はサイドメンバ１、７やパッチ４に固定されることなく、サイドメンバ１、７の閉断面内に封印される。よって、パイプ３は、その軸方向に対して垂直な方向（図４に示す矢印ａ、ｂの方向）に移動することが可能となる。

これにより、ボルト１０の挿入時にパイプ３の位置が障害になることが無い。そのため、接合構造２００に比べて、サイドメンバ１、７それぞれの貫通穴２の径やブラケット８のボルト穴９の径を小さくすることができ、上述したボルト１０の座面陥没や軸力低下を抑制することができる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本開示の閉断面部材の結合構造は、２つの閉断面部材同士を結合する構造に有用である。

１、７サイドメンバ
２貫通穴
３パイプ
４パッチ
５、９ボルト穴
６溶接部
８ブラケット
１０ボルト
１１ナット
１００、２００閉断面部材の結合構造

Claims

離間して対向する一対の貫通穴が設けられた第１閉断面部材と第２閉断面部材とを結合する閉断面部材の結合構造であって、
前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの内部において、一端の開口部が前記一対の貫通穴の一方に配置され、他端の開口部が前記一対の貫通穴の他方に配置されたパイプと、
前記パイプの外径よりも小さい第１ボルト穴が設けられており、前記第１ボルト穴が前記一対の貫通穴と連通するように、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの外部に設けられたパッチと、
複数の第２ボルト穴が設けられており、前記複数の第２ボルト穴のそれぞれが、前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材それぞれの同じ側の面に設けられた前記パッチの前記第１ボルト穴と連通するように、前記パッチに当接されたブラケットと、
前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材のそれぞれにおいて、前記第２ボルト穴、前記第１ボルト穴、および前記パイプに挿通され、ナット締めされたボルトと、を有し、
前記パイプは、前記第１閉断面部材、前記第２閉断面部材、および前記パッチのいずれにも固定されておらず、
前記一対の貫通穴のそれぞれの径は、前記パイプの外径よりも大きい、
閉断面部材の結合構造。
前記第１閉断面部材および前記第２閉断面部材は、車両に搭載されるサイドメンバである、
請求項１に記載の閉断面部材の結合構造。
前記第１閉断面部材は、前記第２閉断面部材の上方に設けられる、
請求項１または２に記載の閉断面部材の結合構造。