JPS5893673A - 自動車の車体等の組立構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動車の車体等の組立構造に関するものであ
る。

一般に自動車の車体等を組立てる場合、その組立てる部
位によっては自動車の衝突時の安全対策上、その部位に
一定値以上の荷重が加わったときにはその組立結合が解
除されるようにすべを場合がある。例えば、自動車のサ
ブフレームは、エンジン、トランスミッション等のパワ
ーユニットを支持するとともに、サスペンションアーム
を取付けるためエンジンルーム下側に車体前後方向に配
設され、その後端はダツシュボード下端部に取付けられ
ているが、このような組立構造では、自動車の衝突時に
サブフレームに大きな衝撃荷重が加わって該サブフレー
ムの後端がトーボードを突き破って車室内に突出し、乗
員に危害を加えるおそれがある。そこでこのサブフレー
ムに自動車の衝突等によって大きな衝撃が加わった場合
には該サブフレームの後端取付部が破断解除されるよう
にするのが望ましい。

そこで一定値以上の荷重によって結合が解除されるよう
にするため、従来、小径部（ノツチ）を有する破断ボル
トを用いて車体構成部品を相互に組立結合し、自動車の
衝突時には該破断ボルトの小径部を衝突の衝撃によって
破断させて車体構成部品の結合を破断解除するようにし
たものがあった（実公昭５３−１７５３３号公報参照）
。

しかるにこのように破断ボルトを用いた組立構造では、
破断ボルトの破断荷重の設定、管理が難しく、しかも破
断ボルトには剪断荷重ばかりでなく曲げ荷重も加わるの
で、車体構成部品の結合の破断荷重が一定せず、所定の
荷重で部品を分離することができないという問題があっ
た。また自動車の軽衝突が何回も繰り返されたような場
合には、破断ボルトの小径部が変形したりあるいは疲−
労したりして結合部の破断荷重が低下するという問題も
あった。

この発明は以上のような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、軟質金属部材と硬質金属部材とを車体構成部品
相互の結合部に配置し、その結合部に設定値以上の荷重
が加わったときに軟質金属部材の一部を硬質金属部材に
よって剪断破壊させて、車体構成部分相互の結合を破断
解除させるようにすることにより、その剪断面積によっ
て決まるほぼ一定の破断荷重が得られるようにした自動
車の車体等の組立構造を提供することを目的としている
。

以下本発明の実施例を図について説明する。゛第１図な
いし第４図は本発明の一実施例による自動車の車体等の
組立構造を示し、これはサブフレームの組立構造に適用
した例である。車体１の前部にはエンジンルーム２が形
成されており、該エンジンルーム２はダツシュボード３
によって車室４と仕切られている。このエンジンルーム
２の左右両側に（杢サイドメンバー５が設けられ、又エ
ンジンルーム２の下側には閉断面を有する左右一対のサ
イドメンバー６とこれも閉断面を有するフロント及びリ
ヤのクロスメンバー７．８とからなるサブフレーム９が
配設されている。このサブフレーム９は、フロントクロ
スメンバー７の両側で車体１のサイドメンバー５に、ま
た、サイドメンバー６の後端で車体１のトーボード１６
に取付けられる。サブフレーム９のサイドメンバー６に
はエンジン、トランスミッション等からなるパワーユニ
ット（図示せず）を取付けるためのブラケット１０ｍ、
１０ｂが固定されるとともに、車体１のホイールエプロ
ン１１に対応して略Ｙ字状のＡ型サスペンションアーム
１２が取付けられている。

そして上記サブフレーム９のサイドメンバー６の後端に
は弾性部材１３を介して断面三角形状のブラケット１４
がボルト１５ｍ、ナツト１５ｂ　　によって取付けられ
ている。一方ダッシュボード３下端のトーボード１６に
は補強用クロスメンバー１７を介して取付用ボード１８
が固定され、該取付用ボード１８には側面り字状のブラ
ケット１９が固定され、該ブラケット１９は剪断ボルト
２０．ナツト２１によって上記サイドメンＩ＼゛′ｒ６
のブラケット１４と結合されている。

上記剪断ボルト２０は鉄等の硬質金属材料を用いて形成
されたロッド状のボルト軸部（硬質金属部材）２２と、
アルミニウム、マグネシウムあるいはこれらを主成分と
する合金等の軟質金属材料を用いて形成された頭部（軟
質金属部材）２３とからなり、上記ボルト軸部２２には
一端に環状凹部２２ｍが形成されるとともに、他端部に
はねじ部２２ｂが形成されている。一方上記頭部′２３
は上記ボルト軸部２２の環状凹部２２為を抱合して形成
され、その一部が内側に突出し環状凹部２２１に嵌合す
る環状突起２３１を形成している。なおボルト軸部２２
の環状凹部２２ｍが形成された部分の断面形状は第３図
（ｂｌに示すような円形であってもよく、あるいは同図
（Ｃ１に示すような多角形であってもよい。また、環状
凹部２２ｍは、環状である必要はなく、ボルト軸部２２
周囲の一部に形成した凹部でもよい。

ここで上記剪断ボルト２０を形成するには軟質金属材料
の延性を利用した塑性流動加工を行なえばよい。即ちま
すロッド状のボルト軸部２２を所定形状の内面を有する
固定具２４内に挿入した後、この固定具２４上に軟質金
属材料の環状小片２５を載せ（第５図体）参照）、小片
２５を型具２６によって固定具２４内に押し込む（第５
図（ｂｌ参照）。

すると小片２５は塑性変形しながら固定具２４内に流入
するため、該小片２５はボルト軸部２２の環状凹部２２
＋１と嵌合する環状突起２３ａを有する頭部゛２３とな
り、このよう易トして剪断ボルト２０が形成される。′ 次善こ作用について説明する。

このようなす、ブフレームの組立構造を有する自動車が
他の自動車あるいは障害物と衝突し、サブフレーム９に
設定値以上の荷重が加わると、サイドメンバー６とトー
ボート１６とはその中心軸線ａが荷重方向Ｂと交わるよ
うに配置した剪断ボルト２０によって結合されているた
め、この剪断ボルト２０には上記荷重の中心軸線ａの方
向の成分が作用する。すると剪断ボルト２０の頭部２３
の突起２３ａは、ボルト軸部２２の中心軸線３方向こお
いて、それよりも硬いボルト軸部２２と重合しているた
め、換言すればボルト軸部２２と頭部２３との重合面２
０ｍが中心軸線λと平行でなく角度をもって交わってい
るため、頭部２３はその環状突起２３鼠がボルト軸部２
２に・７よって剪断破壊されながらボルト軸部２２から
外れ、サイドメンバ−６とトーボード１６との結合は破
断解除される。その結果自動車の衝突時に、サブフレー
ム９に支持されたパワーユニットが下方に落下し、サイ
ドメンバー６がトーボード１６を突き破って車室４内に
突出す、る、あるいはパワーユニットがダツシュボード
３に当り車室４を変形させるとｌ、Ｎうこと６書なく、
乗員の安全性は確保される。

以上のような本実施例のサブフレームの組立構造では、
自動車の衝突時に剪断ボルト２０の頭部２３をボルト軸
部２２によって剪断破壊してサブフレーム９とトーボー
ド１６との結合を破断解除させるようにしているので、
はぼ一定の破断荷重を得ることができる。これは軟質金
属製の頭部２３が曲げ荷重に対しては十分強く、そのた
め剪断ボルト２０は中心軸線２の方向の剪断荷重のみに
よって破壊され、かつこの剪断荷重は剪断面積Ｓと軟質
金属材料の剪断強変造の積に比例するので、この剪断面
積Ｓを設定するだけで、衝突時にサブフレームが脱落す
る一落荷重を容易に設定できる。

また、単に寸法管理のみであるから、生産上の誤差によ
るばらつきを小さく押え、安定したものとすることがで
きる。

また本組立構造では、塑性流動加工によって剪断ボルト
２０を形成しているので、製造作業力ｆ簡単になって低
コスト化を達成でき□る。・第６図ないし第９図は本発
明の第２の実施例を示し、これは自動車用キャビンの組
立構造に適用した例である。車体長の前部下側は左右両
側番こおいて後方に伸びる車体フレーム２７にフロント
キャブマウント装置２８を介して固定され、該車体フレ
ーム２７には中央及びリヤキャブマウント装置２９．３
０によってキャビン３１のフロア３１１が固定されてい
る。

そして中央キャブマウント装置２９番こおし１て１１、
キャビン３１のフロア３１為に固着したキャビン側ブラ
ケット３２の下側には上側マウントラバー−３３を介し
て車体フレーム２７に固着したフレーム側ブラケット３
４が配設され、該フレーム側ブラケット３４の下側には
さらに下側マウントラ／４−３５が配設され、上記ブラ
ケツ）３２．３４及びマウントラバー３３．３５は上下
の座金３６．３７で挾まれた後、剪断ボルト３８とナツ
ト３９とによって締付固定されている。

上記剪断ボルト３８はロッド状の硬質金属製ボルト軸部
４０と軟質金属製頭部４１とからなり、上記ボルト軸部
４０の一端には径が大きくなった環状段部４０ｍが形成
され、上記頭部４１は上記ボルト軸部４０の環状段部゛
４０λを抱合して形成されその一端が内側に突出し中心
軸線３方向に環状段部４０ａと重合する環状部４１λを
有する。なお、上記フロント及びリヤキャブマウント装
置２８．３０の構造は従来構造と全く同様である。

次に作用について説明する。

このようなキャビンの組立構造を有する自動車が他の自
動車あるいは障害物と衝突し、車体フレーム２７に設定
値以上の荷重が加わると、車体フレーム２７はく字状に
折れ曲り始め、中央キャブマウント装置２９には斜下方
の引張り荷重が作用する。するとフロント及びリヤキャ
ブマウント装置２８．３０による結合が強固なため、キ
ャビ・ン３１は大きく前方に傾斜するとともに、激しく
つぶれるおそれがあるが、この組立構造では、中央キャ
ブマウント装置２９に斜下方の引張り荷重が作用すると
、まずフレーム側ブラケッ）３４が引張り荷重の横方向
の荷重成分の作用によって横方向にずれ、剪断ボルト３
Ｂは傾斜してその中心軸線２が引張り荷重方向を向き、
該剪断ボルト３８のボルト軸部４０は上記引張り荷重に
よってその頭部４１の環状部４１λを剪断破壊しながら
該頭部４１から抜けるため、スルラケットａｇ、３４の
結合は破断解除される。したがってキャビン３１は車体
フレーム２７の変形に伴って大きく前方に傾斜すること
はなく、乗員がキャビン３１から投げ出されることもな
い。またキャビン３１はあまり変形せず、これによって
も乗員の安全性は確保される。

以上のような本実施例のキャビンの組立構造では、上記
第１の実施例と同様、結合の破断荷重をほぼ一定にでき
る。

第１０図は本発明の第３の実施例によるキャビンの組立
構造を示し、この実施例では、第１の実施例と同じよう
にボルト軸部の環状凹部を抱合して固定した剪断ボルト
４２の頭部４３は、その裏面は略半球面状に形成され、
又上側の座金４４は上記頭部４３裏面の形状と相補的な
略半球面状に形成されている。

この実施例では、′上記第２の実施例と同様の作用効果
を奏するとともに、さらには剪断ボルト４２の傾斜が容
易になって該ボルト４２に作用する曲げ荷重の影響を大
きく低減できるものである。

なお上記実施例ではサブフレーム又はキャビンの組立構
造について説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、例えばバッテリの組立構造やバンパー
用ダンパーの組立構造にも同様に適用できる゛。また上
記実施例では塑性流動加工を用いて剪断ボルトを製造し
たが、この剪断ボルトは機械加工、鋳鍛造等他の加工方
法によって製造してもよい。

また上記実施例では剪断ボルトによって車体構成部品を
結合しているが、本発明はこれに限らず、車体構成部品
の結合部に軟質金属部材と硬質金属部材とを配置し、そ
の結合部に設定値以上の荷重が加わったときに硬質金属
部材によって軟質金属部材を剪断破壊して上記結合を解
除できるようにしたものをすべて含むもめである。

以上のように本発明に係る自動車の車体等の組立構造に
よれ゛ば、車体構成部品の結合部に設定値以上の荷重が
加わったときに、軟質金属部材の一部を硬質金属部材に
よって剪断破壊させて、車体構成部品の結合を破断解除
させるようにしたの′で、はぼ一定の破断荷重が得られ
るとともに、荷重設計の簡単化及び設計時の精度の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサブフレームの組立構
造を有する自動車の一部斜視図、第２図は上記組立構造
の要部断面−１第３図（ａｌは上記組立構造に用いられ
る御所ボルトの断面正面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ
）のＡ−Ａ線断面図、第３図（Ｃ１は他の例の剪断ボル
トの断面図、第４図（ａ）は上記組立構造の概略構成図
、第４図（ｂｌは第４図（λ）の結合が解除された状態
め図、第５図＋ａｌ　（ｂｌはともに上記組立構造に用
いられる剪断ボルトの製造方法を説明するための図、第
６図は本発明の第″２の実施例によるキャビンの組立構
造を有する自動車の概略側面図、第７図は第６図の平面
図、第８図は上記組立構造に用いられる剪断ボルトの断
面正面図、第９図゛は上記組立構造の要部断面図、第１
０図は本発明の第３の実施例のキャビ・ンの組立構造の
一部側面図である。 ２・・・エンジンルーム　　４・・・車室　　９・・・
サフフレーム　　１６・・・トーボード（ダツシュボー
ド下端部）　　２０・・・剪断ボルト（結合部材）２０
ａ・・・重合面　　２２・・・ボルト軸部（硬質金属部
材）　　２３・・・頭部（軟質金属部材）２７・・・車
体フレーム　　３１・・・キャビン　　３８・・・剪１
ポルト（結合部材）　　４０・・・ボルト軸部（硬質金
属部材）　　４０ａ・・・環状段部　　４１・・・頭部
（軟質金属部材）　　４２・・・剪断ポルト　　４３・
・・頭部゛（軟質金属部材） 特許出願人　　東洋工業株式会社 代理人　弁理士　　早　瀬　憲　− 第１図 第２図　　　　　　第３図 １つｑ 第４図 第５図 第６図　　　　　　１７図 第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）設定値以上の荷重が加わったときに車体構成部品
   相互の結合が解除されるようにした自動車の車体等の組
   立構造であって、軟質金属部材と硬質金属部材とを上記
   軟質金属部材の一部が上記硬質金員部材と荷重方向に重
   合するよう上記車体構成部品相互の結合部に配置し、上
   記設定値以上の荷重が加わったときに上記軟質金属部材
   の一部が上記硬質金属部材によって剪断破壊されて上記
   車体構成部品相互の結合が破断解除されるようにしたこ
   とを特徴とする自動車の車体等の組立構造。
2. （２）上記軟質金属部材と硬質金属部材とが、ロッド状
   の硬質金属部材の一端に形成した段部を軟質金属部材で
   抱合して頭部を形成してなる一体の結合部材を構成して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
   車の車体等の組立構造。
3. （３）上記結合部材が、エンジンを取付けるためのサブ
   フレームの後端を車室とエンジンルームとを仕切るダツ
   シュボード下端部に固定していることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の自動車の車体等の組立構造。
4. （４）上記結合部材が、キャビンを車体フレームに固定
   していることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   自動車の車体等の組立構造。