7586121 締結構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】締結構造

(51)【国際特許分類】

   F16B 5/02 20060101AFI20241112BHJP

   F16B 5/08 20060101ALI20241112BHJP

   F16B 11/00 20060101ALI20241112BHJP

   F16B 7/18 20060101ALI20241112BHJP

   B62D 31/02 20060101ALN20241112BHJP

【ＦＩ】

F16B5/02 U

F16B5/08 A

F16B11/00 D

F16B7/18 C

B62D31/02 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022054934

(22)【出願日】2022-03-30

(65)【公開番号】P2023147442

(43)【公開日】2023-10-13

【審査請求日】2024-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】是石 智正

(72)【発明者】

【氏名】竹田 英生

(72)【発明者】

【氏名】竹添 日登志

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２３８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－００２８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５９７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７９９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ５／０２

Ｆ１６Ｂ ５／０８

Ｆ１６Ｂ １１／００

Ｆ１６Ｂ ７／１８

Ｂ６２Ｄ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボルトが挿入される筒形状のカラーと、
前記カラーが挿入される挿入開口が穿孔された第一管壁と、前記第一管壁に対向するとともに前記挿入開口と同軸であって開口径が前記カラーの外径未満の対向開口が穿孔された第二管壁と、を備える角管と、
前記第二管壁に当接され前記挿入開口及び前記対向開口と軸合わせされる締結開口が穿孔された平板部を備える被締結部材と、
を備える締結構造であって、
前記挿入開口側の前記カラーの軸方向端面に固定され、前記カラーと同軸の開口が形成され、前記角管の前記挿入開口を覆うパッチ板と、
前記パッチ板と前記角管を接合する溶接部と、
を備える、締結構造。

【請求項2】

請求項１に記載の締結構造であって、
前記パッチ板と前記カラーの外周面とは隅肉溶接され、
前記角管の前記挿入開口の開口径は、前記パッチ板と前記カラーの前記外周面との前記隅肉溶接によるリング状のビードの外径よりも大きく形成される、
締結構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の締結構造であって、
前記パッチ板は、前記角管の前記第一管壁と前記第二管壁とを繋ぐ側壁に沿って延設される側板部を備え、
前記溶接部は、前記パッチ板の前記側板部と前記角管の前記側壁を接合する、
締結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、複数部材を締結部材で締結させる締結構造が開示される。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１，２に開示されるように、管材に他材を締結させる場合に、管材内にカラーが挿入される場合がある。例えば管材が角管である場合に、角管の一側面と対向側面とに同軸に締結孔が穿孔される。また他材にも締結孔が穿孔される。これらの締結孔は、角管に他材を締結させる際に軸合わせされる。

【0003】

例えば角管の一方の締結孔の開口径はカラーの外径よりも大きく形成され、この締結孔からカラーが角管内に挿入される。角管の他方の締結孔の開口径はカラーの外径未満に形成される。カラーは溶接等により角管に固定される。

【0004】

さらに角管及び他材の締結孔、ならびにカラーにボルトの軸部が挿入され、ボルト頭部と対向配置されたナットにボルト軸部が螺合される。カラーを設けることで角管において締結時の座面の陥没が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－２７９９５１号公報

【文献】特開２００２－５９７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、管材にカラーを固定させるに当たり、例えば図８に示されるように、カラー１１０の先端部１１２を管材１００から突出させ、その先端部１１２と管材１００の側面１０２とが、溶接部１２０に例示されるように隅肉溶接される。

【0007】

しかしながらこの場合、カラー１１０の先端部１１２が管材１００から飛び出す外観が構成されることで、飛び出しの無い場合と比較して当該外観の意匠性（見栄え）が低下するおそれがある。

【0008】

そこで本明細書では、管材からのカラーの飛び出しを抑制して、管材の外観意匠性を向上可能な、締結構造が開示される。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本明細書では、締結構造が開示される。当該締結構造は、カラー、角管、被締結部材、パッチ板、及び溶接部を備える。カラーは筒形状であってボルトが挿入される。角管は第一管壁及び第二管壁を備える。第一管壁にはカラーが挿入される挿入開口が穿孔される。第二管壁は第一管壁に対向するとともに挿入開口と同軸であって開口径がカラーの外径未満の対向開口が穿孔される。被締結部材は平板部を備える。平板部は、第二管壁に当接され挿入開口及び対向開口と軸合わせされる締結開口が穿孔される。パッチ板は、挿入開口側のカラーの軸方向端面に固定され、カラーと同軸の開口が形成され、角管の挿入開口を覆う。溶接部は、パッチ板と角管を接合する。

【0010】

上記構成によれば、パッチ板を介して、カラーが角管に固定される。カラーを角管に固定させるに当たって、カラーを角管から突出させずに済むことから、角管の外観意匠性が向上可能となる。

【0011】

また上記構成において、パッチ板とカラーの外周面とは隅肉溶接されてよい。この場合、角管の挿入開口の開口径は、パッチ板とカラーの外周面との隅肉溶接によるリング状のビードの外径よりも大きく形成される。

【0012】

挿入開口の開口径がビードの外径未満である場合、ビードを挿入開口外に配置させる必要があり、その分パッチ板が角管から突出される。上記構成のように、挿入開口の開口径がビードの外径よりも大きく形成されることで、挿入開口内にビードを収容可能となる。

【0013】

また上記構成において、パッチ板は、角管の第一管壁と第二管壁とを繋ぐ側壁に沿って延設される側板部を備えてよい。この場合、溶接部は、パッチ板の側板部と角管の側壁を接合する。

【0014】

上記構成によれば、カラーの軸方向寸法に対して定められた公差と、角管の第一管壁及び第二管壁間の距離に対して定められた公差に基づく寸法変動が、パッチ板の側板部と角管の側壁との相対移動で吸収可能となり、確実にパッチ板が角管に溶接可能となる。

【発明の効果】

【0015】

本明細書で開示される締結構造によれば、管材からのカラーの飛び出しが抑制されることで、管材の外観意匠性が向上可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る車室内構造を備える締結構造を含む車室の骨格構造を例示する斜視図である。

【図2】隔壁の骨格構造の拡大斜視図である。

【図3】締結補強部材を例示する斜視図である。

【図4】図２の骨格構造に図３の締結補強部材を組付けたときの例を示す斜視図である。

【図5】図４の骨格構造ならびに締結補強部材を締結固定したときの例を示す斜視図である。

【図6】図５のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図５のＢ－Ｂ断面図である。

【図8】従来の締結構造を例示する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、実施形態に係る締結構造が図面を用いて説明される。以下で説明する形状、材料、個数、及び数値は、説明のための例示であって、締結構造の仕様に応じて適宜変更することができる。また以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号が付される。

【0018】

本実施形態に係る締結構造は、例えば車室内に設置される。これを踏まえ、図１－図８では、各構成の位置や方向を表すために、ＦＲ軸、ＲＷ軸、及びＵＰ軸からなる直交座標系が用いられる。ＦＲ軸は車両前方を正方向とする車両前後方向軸である。ＲＷ軸は車両右側を正方向とする車幅方向軸である。ＵＰ軸は上方を正方向とする車両上下方向軸である。

【0019】

＜全体構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る締結構造は、例えば車室の運転席領域と客席領域とを区画する隔壁の骨格構造に設けられる。例えばこのような車室を備える車両は、バス等の乗合車両である。

【0020】

例えば隔壁骨格１０には、その前面に運転席６０が取り付けられる。また隔壁骨格１０の後面には、図示しない客席用の座席が取り付けられる。例えば隔壁骨格１０は、トリムとも呼ばれる内装パネル材（図示せず）で覆われ、乗客の目には触れない状態で車室に据え付けられる。

【0021】

後述されるように、本実施形態に係る締結構造７０は、角管である支柱２０、被締結部材である梁５０、締結補強部材８５、ボルト７１及びナット７５（図６参照）を備える。締結補強部材８５は、パッチ板８０及びカラー９０を備える。

【0022】

＜隔壁骨格の構造＞
図１を参照して、隔壁骨格１０は、上下方向に延設される支柱２０，３０と車幅方向に延設される梁４０，５０とが組合わせられた井桁状構造を備える。例えば支柱２０はフランジ６５を介して車体床下の骨格部材（図示せず）に締結される。また支柱３０はハッチング断面に示されるように上方部分の図示が省略されているが、車体天井裏の骨格部材（図示せず）に締結される。

【0023】

支柱２０，３０はいずれも角管（角パイプ）から構成される。後述されるように車室床に下端が固定される一対の支柱２０，２０には、本実施形態に係る締結補強部材８５を介して梁５０が締結される。図２を参照して、支柱２０は、後壁である第一管壁２１、前壁である第二管壁２２、及び両者の車幅方向端部同士を接続して前後方向に延設される一対の側壁２３，２３を備える。

【0024】

なお以下では、図２－図７を用いて主に車幅方向左側の支柱２０周辺の締結構造が例示される。しかしながら、車両の構造対称性に基づき、車幅方向右側の支柱２０周辺にも図２－図７と同様の構造が設けられる。

【0025】

支柱２０の第一管壁２１にはその厚さ方向に貫通するように挿入開口２５が穿孔される。後述されるように挿入開口２５にカラー９０（図６参照）が挿入される。また第一管壁２１に対向する第二管壁２２には、その厚さ方向に貫通するように対向開口２６が穿孔される。対向開口２６は挿入開口２５と同軸となるように穿孔される。

【0026】

図６を参照して、挿入開口２５の開口径Ｄ１は、カラー９０の外径Ｄ３を超過するように定められる。例えば挿入開口２５の開口径Ｄ１は、カラー９０とパッチ板８０とを隅肉溶接することで形成されたリング状のビード９２の外径Ｄ２よりも大きくなるように定められる。このような開口径とすることで、ビード９２を挿入開口２５内に収容可能となり、ビード９２が挿入開口２５外に飛び出される場合と比較して、カラー９０及びパッチ板８０の、第一管壁２１からの飛び出しが抑制可能となる。

【0027】

対向開口２６の開口径Ｄ４は、カラー９０の外径Ｄ３未満となるように定められる。このような開口径とすることで、カラー９０の軸方向端部は第二管壁２２に当接される。また対向開口２６の開口径Ｄ４は、ボルト７１の軸部７４の軸径Ｄ５を超過するように定められる。

【0028】

図２を参照して、例えば支柱２０の後面壁である第一管壁２１に梁４０が取り付けられる。梁４０は例えば断面Π字状のチャンネル材であって、その開口が前方に向けられる。梁４０は、ともに水平方向に延設される上板部４１及び下板部４２と、両板の後端同士を繋いで鉛直方向に延設される後板部４３を備える。

【0029】

例えば隔壁骨格１０の車両前後寸法の低減（薄板化）を図るために、梁４０の上板部４１及び下板部４２には、支柱２０に取り付けられる箇所に切欠き４４が形成される。この切欠き４４に支柱２０が嵌め込まれた後に、図４の溶接部４５に例示されるように、梁４０の上板部４１と、支柱２０の側壁２３，２３及び第一管壁２１とが隅肉溶接される。これにより梁４０が支柱２０に固定される。

【0030】

図１、図２を参照して、支柱２０に対する被締結部材である梁５０は、例えば運転席６０を隔壁骨格１０に支持させるために設けられる。例えば運転席６０の下方に設けられるシート支持部材６１の後端が梁５０に締結される。

【0031】

梁５０は梁４０と同様に断面Π字状の、３枚の平板部を備えるチャンネル材である。梁５０はその開口が下方に向けられる。図２を参照して、梁５０は、鉛直方向に延設される前板部５１及び後板部５２と、両板の上端同士を繋いて水平方向に延設される上板部５３を備える。

【0032】

例えば梁５０は支柱２０の前面に取り付けられる。つまり組付けに当たり支柱２０の第二管壁２２に梁５０の後板部５２が当接される。後板部５２にはその厚さ方向に貫通して締結開口５４が穿孔される。この締結開口５４は支柱２０の対向開口２６と軸合わせされる。締結開口５４の開口径は例えば支柱の対向開口２６と同径である。

【0033】

＜締結補強部材＞
図３には、締結補強部材８５が例示される。なおこの図では、例えば図５の締結補強部材８５と比較して、縮尺が２倍となっている。締結補強部材８５は、カラー９０及びパッチ板８０を備える。

【0034】

カラー９０はボルト７１が挿入される筒形状の部材であって、例えば円筒形状となっている。図６を参照して、カラー９０の軸方向寸法Ｌ１は、例えば支柱の前後方向寸法（第一管壁２１と第二管壁２２との離隔幅）に第一管壁２１の板厚を加え、さらに所定のマージン（例えば第一管壁２１の板厚の半値）を加えた値が基準値となる。この基準値に対して公差が設定され、最小値及び最大値が定められる。このような軸方向寸法Ｌ１とすることで、カラー９０の、ナット側軸方向端面９０Ｂが第二管壁２２に当接したときに、パッチ板８０が第一管壁２１に当接可能となる。

【0035】

パッチ板８０は、カラー９０を支柱２０に固定するための介在手段としての機能を備える。パッチ板８０は支柱２０の第一管壁２１と当接し挿入開口２５を覆う主板部８１を備える。主板部８１は、カラー９０の、挿入開口２５側の軸方向端面９０Ａに固定される。主板部８１の車幅方向寸法は、例えば支柱２０の第一管壁２１の車幅方向寸法と等しくなるように定められる。

【0036】

またパッチ板８０は、主板部８１の車幅方向両端から、車両前方に延設される鉛直板である一対の側板部８２，８２を備える。図６を参照して、側板部８２，８２は支柱２０の側壁２３，２３と当接され、当該側壁２３，２３に沿って延設される。さらに側板部８２，８２の前端と側壁２３，２３には、隅肉溶接による溶接部８４が形成される。

【0037】

このように、支柱２０とパッチ板８０が溶接部８４により接合される。さらにパッチ板８０とカラー９０がビード９２により接合される。つまりパッチ板８０を介してカラー９０が支柱２０に固定される。

【0038】

側板部８２，８２の延設寸法（車両前後方向寸法）は、カラー９０の軸方向寸法Ｌ１に対して定められた公差と、支柱２０の第一管壁２１及び第二管壁２２間の距離に対して定められた公差の和以上となるように定められる。

【0039】

例えば図６を参照して、カラー９０の軸方向寸法Ｌ１が公差の最大値を取り、支柱２０の第一管壁２１及び第二管壁２２間の距離が公差の最小値を取る場合、カラー９０の支柱２０からの飛び出し量が最大となり、パッチ板８０の主板部８１は支柱２０の第一管壁２１から離隔される。

【0040】

このような場合であっても、上記のような寸法設定に基づき、側板部８２は支柱２０の側壁２３と当接しているため、側板部８２と側壁２３との接合（溶接）が可能となる。つまり支柱２０及びカラー９０の、公差内の寸法変動は、側板部８２と側壁２３との、当接状態を維持した相対移動により吸収される。

【0041】

なお溶接部８４を確保するために、側板部８２，８２の延設寸法は、支柱２０の側壁２３，２３の車両前後方向寸法未満となるように定められる。

【0042】

図６を参照して、パッチ板８０の主板部８１には、カラー９０の内腔９１と同軸の開口８３がその厚さ方向に貫通するように穿孔される。開口８３の開口径は、カラー９０の内腔径未満かつボルト７１の軸部７４の軸径以上となるように定められる。なおボルト７１は例えば頭部７２と軸部７４との間にフランジ７３が設けられたフランジボルトであってよい。

【0043】

カラー９０の内腔９１とパッチ板８０の開口８３は軸合わせされ、カラー９０の、挿入開口２５側の軸方向端面９０Ａとパッチ板８０の主板部８１が突き合わせられる。その後、カラー９０の外周面とパッチ板８０の主板部８１とが隅肉溶接され、これによりリング状のビード９２が形成される。このビード９２により、カラー９０とパッチ板８０とが接合される。

【0044】

＜締結プロセス＞
以下に、ボルト７１、ナット７５、及び締結補強部材８５を用いて梁５０を支柱２０に締結させるプロセスが例示される。まず図２を参照して、梁５０の後板部５２が支柱２０の第二管壁２２に当接される。この当接にあたり、後板部５２の締結開口５４が第二管壁２２の対向開口２６に軸合わせされる。

【0045】

次に図５－図７に例示されるように、締結補強部材８５のカラー９０が支柱２０の挿入開口２５から支柱２０内に挿入される。カラー９０の軸方向端面９０Ｂが支柱２０の第二管壁２２に当接する、または支柱２０の第一管壁２１にパッチ板８０の主板部８１が当接すると、パッチ板８０の一対の側板部８２，８２と支柱２０の一対の側壁２３，２３とが隅肉溶接され、それにより溶接部８４が形成される。

【0046】

次にパッチ板８０の開口８３からボルト７１の軸部７４が挿入される。軸部７４は支柱２０の挿入開口２５，カラー９０の内腔９１、支柱２０の対向開口２６及び梁５０の締結開口５４を通り梁５０の後板部５２の内面（前板部５１との対向面）に設けられたナット７５に螺入される。ナット７５は例えば後板部５２に接合されたウェルドナットである。

【0047】

ボルト７１がナット７５に螺入されることで、梁５０が支柱２０に締結される。この締結に当たり、支柱２０内にカラー９０が挿入されることで、座面を構成する支柱２０の第一管壁２１及び第二管壁２２の陥没が抑制される。

【0048】

また、支柱２０からのカラー９０の突出がパッチ板８０により抑制されるため、そのような突出に伴う支柱２０の外観意匠性の低下が抑制される。なお、支柱２０を含む隔壁骨格１０全体が内装パネルによって被覆される場合であっても、支柱２０からのカラー９０の突出量が抑制されることで、カラー９０が支柱２０から突出する場合と比較して、内装パネルの車両前後寸法を低減可能となる。

【符号の説明】

【0049】

１０ 隔壁骨格、２０ 支柱（角管）、２１ 第一管壁、２２ 第二管壁、２３ 側壁、２５ 挿入開口、２６ 対向開口、５０ 梁（被締結部材）、５１ 前板部、５２ 後板部（平板部）、５３ 上板部、５４ 締結開口、７０ 締結構造、７１ ボルト、７５ ナット、８０ パッチ板、８１ 主板部、８２ 側板部、８３ 開口、８４ 溶接部、８５ 締結補強部材、９０ カラー、９１ 内腔、９２ ビード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】