JP2012035810A - 車両用外装ビーム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で締結部材の共回りを防止し、確実に固定できる車両用外装ビームを提供する。
【解決手段】ビーム本体１０の取付孔１１に挿入したかしめナット２０の周壁部２４を座屈させて、半径方向外方に膨出させた拡径部２５を形成することによりかしめナット２０をビーム本体１０に固定してなる車両用外装ビーム１００であって、取付孔１１は長穴形状とされ、かしめナット２０の周壁部２４の一部が取付孔１１の長穴形状に沿って変形して設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両に配置されるバンパー等の車両用外装ビームに関する。

一般的なトラック等の車高の高い車両には、車高の低い乗用車等が衝突した際の潜り込みを防止するために、車両の下方にバンパーが設けられている。このバンパーは、スチール又はアルミニウム合金等によって一般的に角筒状に形成されており、車両への取付け時には、ボルト等で締結して使用される。

例えば、特許文献１には、アルミニウム合金押出形材の板状壁に、中空内部からピアスナットを打ち込んで、板状壁に固定する締結方法が提案されている。
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、打ち込み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、金属板に固着するナットである。このピアスナットにおいては、かしめ力が小さいと板状壁から脱落することがあり、ボルト締付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、且つ、かしめ力に耐え得る強度の厚みを持った板状壁を構成する必要がある。
そこで、板状壁は想定される衝突荷重に応じてその断面形状や板厚が設定されるが、特許文献１のピアスナットにおいては、ピアスナットが打ち込まれる板状壁の一部に、他の部分より板厚の大きい肉厚部を形成して、かしめ力を高めている。

また、アルミニウム合金等により形成されたバンパーと、フレーム部材とを結合する方法として、特許文献２に提案されるようなかしめナットを用いる締結方法が知られている。この場合、バンパーの貫通孔周りにかしめナットをかしめて固定したうえで、フレーム部材の貫通孔にボルトを通してかしめナットに螺合させることにより、締結することができる。

特開２０１０−１８０６１号公報 特開２００８−１７５３８０号公報

ところで、近年では、バンパーを軽量化するために、アルミニウム合金等の押出材の周壁は、比較的薄肉に形成されるようになっている。
そのため、バンパーの締結に特許文献1に示すピアスナットを用いた場合には、打ち込み部を含むその周辺部分を肉厚に形成するなどしてかしめ力を確保するとともに、その打ち込み部自体を打ち抜けるように形成する必要がある。
また、ピアスナットは限界トルクが低く、ピアスナットとボルトとの共回りを起こし易いため、高トルクでの締結が難しいものとなっている。

バンパーの締結に、特許文献２に示すかしめナットを用いた場合においても、かしめ部分で共回りを引き起こし易く、共回り防止のために、かしめナットにローレット加工を施したり、下穴径を厳密に管理したりするなどの対策が必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で締結部材の共回りを防止し、確実に固定できる車両用外装ビームを提供する。

本発明の車両用外装ビームは、ビーム本体の取付孔に挿入したかしめナットの周壁部を座屈させて半径方向外方に膨出させた拡径部を形成することにより前記かしめナットを前記ビーム本体に固定してなる車両用外装ビームであって、前記取付孔は長穴形状とされ、前記かしめナットの周壁部の一部が前記取付孔の長穴形状に沿って変形して設けられていることを特徴とする。

このように形成される車両用外装ビームは、かしめナットを取付孔に挿入すると、取付孔の長手方向の両端部に隙間が形成される。この状態で、かしめナットの周壁部を膨出させて固定すると、その隙間に周壁部の一部が食い込み、変形してかしめられる。その食い込み部が回り止めとして機能するので、外装ビームの車両への取付時には、かしめナットと締結ボルトとの共回りを確実に防止することができ、外装ビームを強固に固定することができる。

また、本発明の車両用外装ビームにおいて、前記取付孔は、幅方向の長さに対する長手方向の長さの比率が、１．１以上１．４以下であるとよい。
このように、取付孔の長穴形状を設定することにより、取付孔とかしめナットとの隙間に、かしめナットの周壁部を確実に食い込ませることができ、かしめナットと締結ボルトとの共回りを確実に防止することができる。
幅方向の長さに対する長手方向の長さの比率が１．１未満では、前述した隙間が小さ過ぎて、かしめナットの食い込みが少なく、回り止めとしての機能が十分に得られない。また、比率が１．４を超えると、かしめナットの食い込みが大きくなり、芯ずれ等が生じ易くなる。

本発明によれば、ビーム本体の取付孔を長穴形状とする簡易な構成でありながら、締結部材の共回りを防止し、確実に固定することができる車両用外装ビームを提供することができる。

本実施形態の外装ビームの斜視図である。 取付孔を説明する図である。 図１に示す外装ビームの要部拡大図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。 図３に示す外装ビームのＡ−Ａ断面図であり、（ａ）が固定前、（ｂ）が固定後を示す。 かしめナットの限界トルク評価装置の概略構成図である。

以下、本発明の車両用外装ビームの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の車両用外装ビーム１００は、図１に示すように、角筒状に形成されたビーム本体１０の取付孔１１に、締結部材であるかしめナット２０を固定して構成される。

ビーム本体１０は、図１に示すように、アルミニウム合金の押出成形によって角筒状に形成されており、取り付けられる車両の幅寸法と同程度の長さに形成されている。
そして、ビーム本体１０の周壁には、かしめナット２０を挿入して固定する取付孔１１が設けられている。
取付孔１１は、図２に示すように、長穴形状とされており、その長手方向の長さを長径Ｌとし、長手方向に直交する幅方向の長さを短径Ｓとすると、短径Ｓに対する長径Ｌの比率Ｌ／Ｓ（長穴比）は、１．１以上１．４以下となるように形成されている。また、取付孔１１の長手方向の両端部は、短径Ｓとほぼ同じ寸法を直径とする円弧形状とされている。

かしめナット２０は、図４（ａ）に示すように、筒状の円筒体２１で形成されており、その一端にフランジ部２２を有している。円筒体２１の先端は肉厚に形成されるとともに、その内側に雌ねじ部２３が形成されている。そして、円筒体２１の雌ねじ部２３とフランジ部２２との間は、開口径を円筒体２１の先端よりも大きくして薄肉に形成された周壁部２４となっている。

このように構成されるかしめナット２０は、以下のようにしてビーム本体１０に固定される。
まず、図４（ａ）に示すように、かしめナット２０をビーム本体１０の取付孔１１に挿入するとともに、フランジ部２２をビーム本体１０の外壁に当接させると、取付孔１１の長手方向の両端部に隙間１１ａが形成される。この状態で、フランジ部２２側から締結ボルト３０を挿入して雌ねじ部２３に螺合させるとともに、かしめ工具（図示略）によりフランジ部２２を固定してねじ締めを行うことにより、円筒体２１の先端がビーム本体１０の内壁側に引き寄せられ、薄肉に形成された周壁部２４が半径方向外方に膨出して座屈して、図４（ｂ）及び図３に示すように、拡径部２５が形成される。そして、さらに締結ボルト３０を締め込むと、かしめナット２０のフランジ部２２と拡径部２５とにビーム本体１０の壁が挟持されてかしめられる。この際、膨出したかしめナット２０の拡径部２５の端面から取付孔１１に挿入されている部分で、周壁部２４の一部が取付孔１１とかしめナット２０との隙間１１ａに食い込み、取付孔１１の長穴形状に沿って変形して固定される。

このように構成される外装ビーム１００の車両への取付時には、かしめナット２０の周壁部２４における隙間１１ａへの食い込み部２５ａが回り止めとして機能するので、かしめナット２０と締結ボルト３０との共回りを確実に防止することができ、外装ビーム１００を強固に固定することができる。

次に、本発明の車両外装ビームに係る実施例について説明する。
図２に示すように、取付孔１１の長手方向の長さを長径Ｌとし、長手方向に直交する幅方向の長さを短径Ｓとし、ビーム本体の代わりに、表１に示す条件で取付孔１１を形成した試料片１５を作製し、それぞれの試料片１５にかしめナット２０を固定して、各試料片１５に固定されたかしめナット２０の取付強度を確認した。
表１の「長穴比」は、短径Ｓに対する長径Ｌの比率Ｌ／Ｓである。長穴比Ｌ／Ｓの値が大きくなる程、短径Ｓに対して長径Ｌが長く形成されていることを示す。例えば、長穴比Ｌ／Ｓが１の場合は、短径Ｓと長径Ｌとが同じ長さの場合であり、長穴形状ではなく、円形状であることを示す。

試料片１５には、板厚１０ｍｍのアルミニウム合金板を用い、図５に示すように、かしめナット２０を取り付けた各試料片１５に鋼板４０を重ねて固定した状態で、鋼板４０の挿入孔４１から挿入した締結ボルト３０をかしめナット２０に螺合し、トルクレンチ５０で締結ボルト３０にトルクを加え、かしめナット２０と締結ボルト３０との共回り又は、ねじ破壊や締結ボルト３０の破断が生じるまで締結ボルト３０にトルクを加え続けた。その結果を表１に示す。

表１の「○」は、共回りや芯ずれが発生することがなく、ねじ破壊が生じるまでトルクを加え続けることができた試料片を示している。共回りは、締結ボルト３０とかしめナット２０とが一緒に回ってしまうことを示し、芯ずれは、試料片１５の取付孔１１とかしめナット２０の雄ねじ部との軸芯がずれて、締結ボルト３０を途中までしか挿入できない状態となることを示す。

表１に示すとおり、長穴比Ｌ／Ｓが１であり円形状の取付孔１１の場合は、共回りが発生しているが、長穴比Ｌ／Ｓが１．１以上１．４以下の場合には、共回りが発生することはなく、ねじ破断が生じるまで締結ボルト３０を締め込むことができた。このときの最大トルクは全て４５Ｎ・ｍ以上となり、強固に固定されていた。
一方、長穴比Ｌ／Ｓが大き過ぎる場合（１．５以上）には、かしめナット２０のフランジ部２２が変形したり、芯ずれが生じたりと、最後まで締結ボルト３０を締め込むことができなかった。

以上のように、長穴比Ｌ／Ｓを１．１未満にした場合、取付孔１１の長手方向の両端部に隙間１１ａを十分に確保できず、かしめナット２０の周壁部２４をその隙間１１ａに食い込ませることができないため、回り止めとしての機能が十分に得られないことがある。また、比率が１．４を超える場合には、かしめナット２０の周壁部２４の一部が隙間１１ａに脱落したり、かしめナット２０のフランジ部２２が変形したりして、取付孔１１とかしめナット２０との軸芯がずれる等の弊害が生じるおそれがあるため、取付孔１１の長穴比Ｌ／Ｓは１．１以上１．４以下に設定されることが好ましい。

なお、本発明は上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。
上記の実施形態においては、取付孔の長手方向両端部を、短径Ｓとほぼ同じ寸法を直径とする円弧形状として形成していたが、取付孔の長手方向両端部を平面形状として、取付孔を長方形で構成してもよい。

なお、上記の実施形態においては、車両に車両用外装ビームを取り付ける場合について説明したが、本発明は、車両用外装ビームにランプやライセンスプレート、ハーネス等の周辺部品を取り付ける場合にも使用される。
また、ビーム本体は角筒状に形成されるものだけではなく、例えば、中空部を持たない横断面がＣ型形状等のビーム本体にも、本発明を適用することができる。

１００ 車両用外装ビーム
１０ ビーム本体
１１ 取付孔
１１ａ 隙間
１５ 試料片
２０ かしめナット
２１ 円筒体
２２ フランジ部
２３ 雌ねじ部
２４ 周壁部
２５ 拡径部
２５ａ 食い込み部
３０ 締結ボルト
４０ 鋼板
４１ 挿入孔
５０ トルクレンチ

Claims (2)

1. ビーム本体の取付孔に挿入したかしめナットの周壁部を座屈させて半径方向外方に膨出させた拡径部を形成することにより前記かしめナットを前記ビーム本体に固定してなる車両用外装ビームであって、前記取付孔は長穴形状とされ、前記かしめナットの周壁部の一部が前記取付孔の長穴形状に沿って変形して設けられていることを特徴とする車両用外装ビーム。
2. 前記取付孔は、幅方向の長さに対する長手方向の長さの比率が、１．１以上１．４以下であることを特徴とする請求項１記載の車両用外装ビーム。

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