WO2023112413A1 - 閉断面部材の結合構造 - Google Patents

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WO2023112413A1
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holes
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pipe
bolt
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Inventor
賢一 堀口
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いすゞ自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions

Definitions

  • the present disclosure relates to a joint structure for closed cross-section members.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a suspension arm is attached to a side member with a closed cross section via a bracket.
  • This bracket is inserted into the side member and has a pipe through which a bolt is inserted, and a hanger to which one end of the pipe is welded and which supports the suspension arm outside the side member.
  • An object of one aspect of the present disclosure is to provide a joint structure of closed cross-section members that can suppress the recession of the bearing surface of the bolt and the reduction in the axial force.
  • a closed cross-section member coupling structure is a closed cross-section member coupling structure that couples a first closed cross-section member and a second closed cross-section member having a pair of spaced apart and opposed through-holes.
  • the opening at one end is arranged in one of the pair of through holes, and the opening at the other end is the other of the pair of through holes.
  • each of the plurality of second bolt holes corresponds to the first closed cross-section member and the second closed cross-section.
  • a bracket abutting the patch so as to communicate with the first bolt hole of the patch provided on the same side surface of each member; and the first closed cross-section member and the second closed cross-section member.
  • the pipe comprises the first closed cross-section member, the second closed cross-section member, and the patch, and the diameter of each of the pair of through holes is larger than the outer diameter of the pipe.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a side member, a pipe, and a patch according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view showing a side member with a pipe and patch attached according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a perspective view showing a coupling structure according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a joint structure according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a joint structure according to a comparative example of the present disclosure.
  • FIGS. 1 and 2 First, the side member 1, pipe 3, and patch 4 of the present embodiment will be described using FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 and FIG. 4 will also be referred to as appropriate.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the side member 1, pipe 3, and patch 4.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the side member 1 to which the pipe 3 and the patch 4 shown in FIG. 1 are attached.
  • a side member 1 (an example of a first closed cross-section member) is a member having a closed cross-section structure, and is, for example, a body frame mounted on a large commercial vehicle.
  • the side member 1 has a surface A and a surface B facing each other with a space therebetween.
  • a plurality of through holes 2 are provided in each of the surfaces A and B along the longitudinal direction of the side member 1 .
  • the through-holes 2 on the surface A side and the through-holes 2 on the surface B side are provided so as to face one another. That is, it can be said that the side member 1 is provided with a plurality of pairs of through holes 2 along its longitudinal direction.
  • the diameter of the through hole 2 is larger than the outer diameter of the pipe 3.
  • a plurality of pipes 3 are provided corresponding to the number of pairs of through holes 2 .
  • the pipe 3 is inserted into the side member 1 (inside the closed section) through the through hole 2 on the surface A side or the surface B side.
  • the opening at one end is arranged in the through hole 2 on the surface A side, and the opening at the other end is arranged in the through hole 2 on the surface B side (see FIG. 4).
  • the pipe 3 is arranged inside the side member 1 without being fixed to either the side member 1 or the patch 4 (see FIG. 4).
  • a bolt 10 shown in FIGS. 3 and 4 is inserted through the pipe 3 . Since the pipe 3 functions as a crush stopper, it is possible to suppress the release of the axial force of the bolt 10 and secure the necessary fastening force.
  • the patch 4 is a plate-shaped elongated member.
  • the patch 4 is provided with a plurality of bolt holes 5 (an example of first bolt holes) corresponding to the number of through holes 2 (pipes 3).
  • the diameter of the bolt hole 5 is smaller than the outer diameter of the pipe 3.
  • the diameter of the bolt hole 5 is the same as the inner diameter of the pipe 3 (see FIG. 4).
  • the patch 4 is fixed to the surface A of the side member 1 via the welded portion 6. Specifically, the patch 4 is welded to the surface A, aligned so that each bolt hole 5 communicates with each through hole 2 on the surface A side (see FIG. 4). Although not shown in FIG. 2, the patch 4 is also provided on the surface B side in the same manner as described above (see FIG. 4).
  • FIG. 1 an example of a joint structure of a closed cross-section member
  • FIG. 2 a joint structure 100 (an example of a joint structure of a closed cross-section member) according to the present embodiment including the side member 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1 an example of a joint structure of a closed cross-section member
  • FIG. 3 is a perspective view showing the coupling structure 100.
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the coupling structure 100. As shown in FIG.
  • a connecting structure 100 is a structure in which a side member 1 and a side member 7 (an example of a second closed cross-section member) arranged below are connected using brackets 8, bolts 10, and nuts 11.
  • the side member 7 has the same structure as the side member 1 described above. Therefore, description here is omitted.
  • the bracket 8 is a plate-like member used for joining the side member 1 and the side member 7 together.
  • the bracket 8 is provided with a plurality of bolt holes 9 (an example of second bolt holes) corresponding to the number of through holes 2 (pipes 3) provided in the side members 1 and 7.
  • the diameter of the bolt hole 9 is the same as the diameter of the bolt hole 5 of the patch 4 (the inner diameter of the pipe 3) (see FIG. 4).
  • brackets 8 are provided on the surface A sides of the side members 1 and 7, respectively.
  • the bracket 8 is configured such that each bolt hole 9 communicates with each bolt hole 5 (each through hole 2 on the surface A side) of the patch 4 provided on the surface A side of each of the side members 1 and 7. They are aligned and brought into contact with patches 4 provided on the surface A sides of the side members 1 and 7 (see FIG. 4).
  • brackets 8 are also provided on the surface B sides of the side members 1 and 7 in the same manner as described above (see FIG. 4).
  • bolts 10 are provided in each of the side members 1 and 7 , bolt holes 9 in brackets 8 on the surface B side, bolt holes 5 in patches 4 on the surface B side, pipes 3 , and patches on the surface A side. 4 and the bolt hole 9 of the bracket 8 on the surface A side. Then, as shown in FIGS. 3 and 4, a nut 11 is tightened to the bolt 10 on the surface A side of each of the side members 1 and 7 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the coupling structure 200. As shown in FIG.
  • FIG. 5 shows one fastening point by the bolt 10 and the nut 11 in each of the side members 1 and 7, but in reality, the side members 1 and 7 are attached to the side members 1 and 7 similarly to the coupling structure 100 described above. It is assumed that there are multiple fastening points along the length of the .
  • the through holes 2 provided in the side members 1 and 7 are larger than the outer diameter of the pipe 3, and the pipe 3 is fixed to the side members 1 and 7 and the patch 4. It is sealed within the closed cross-section of the side members 1, 7 without being closed. Therefore, the pipe 3 can move in directions perpendicular to its axial direction (directions of arrows a and b shown in FIG. 4).
  • the position of the pipe 3 does not become an obstacle when the bolt 10 is inserted. Therefore, compared to the joint structure 200, the diameter of the through holes 2 of the side members 1 and 7 and the diameter of the bolt holes 9 of the brackets 8 can be made smaller, thereby preventing the bearing surface recession of the bolt 10 and the reduction in the axial force. can be suppressed.
  • the structure for connecting closed cross-section members of the present disclosure is useful for a structure for connecting two closed cross-section members.

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Abstract

ボルトの座面陥没や軸力低下を抑制できる閉断面部材の結合構造を提供すること。離間して対向する一対の貫通穴を備えた閉断面部材同士を結合する結合構造であって、各閉断面部材の内部において、一端の開口部が一対の貫通穴の一方に配置され、他端の開口部が一対の貫通穴の他方に配置されたパイプと、パイプの外径よりも小さい第１ボルト穴が一対の貫通穴と連通するように、各閉断面部材の外部に設けられたパッチと、複数の第２ボルト穴のそれぞれが、各閉断面部材の同じ側に設けられたパッチの第１ボルト穴と連通するように、パッチに当接されたブラケットと、各閉断面部材において、第２ボルト穴、第１ボルト穴、およびパイプに挿通され、ナット締めされたボルトと、を有する。パイプは、閉断面部材およびパッチのいずれにも固定されておらず、一対の貫通穴の径は、パイプの外径よりも大きい。

Description

閉断面部材の結合構造
　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。
日本国実開平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。
図１は、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である。 図２は、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である。 図３は、本開示の実施の形態に係る結合構造を示す斜視図である。 図４は、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である。 図５は、本開示の比較例に係る結合構造を模式的に示す断面図である。
　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。
　本出願は、２０２１年１２月１５日付で出願された日本国特許出願（特願２０２１－２０３２９５）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　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 (3)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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に記載の閉断面部材の結合構造。
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