(57)【要約】      （修正有）【課題】フレーム本体およびプレートのボルト穴の位置における相対的なずれが生じても、ボルト穴の位置を調整することができ、ボルトをボルト穴に容易に通すことができるフレームを提供する。【解決手段】本願発明のフレームは、第１のボルト穴２４と第１のリベット穴２５とを有するフレーム本体１１と、第１のボルト穴２４に連通する第２のボルト穴２６と第１のリベット穴２５に連通する第２のリベット穴２７とを有するプレート１２と、第１のリベット穴２５から第２のリベット穴に向かって挿入されるリベット１３とを備える。第２のリベット穴２７は第１のリベット穴２５よりも径が小さく、リベット１３は、第２のリベット穴２７に嵌合される小径部１３ａと、小径部１３ａよりも大きな直径でかつ第１のリベット穴２５に挿入されて第１のリベット穴２５との間に隙間を有する直径の大径部１３ｂとを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のボルト穴と第１のリベット穴とを有し搭載物が搭載されるフレーム本体と、
該フレーム本体を挟んで前記搭載物の反対側に配置され、前記第１のボルト穴に連通する第２のボルト穴と前記第１のリベット穴に連通する第２のリベット穴とを有するプレートと、
前記第１のリベット穴から前記第２のリベット穴に向かって挿入され、前記フレーム本体および前記プレートを接続するリベットと、を備え、
前記第２のリベット穴は前記第１のリベット穴よりも径が小さく、
前記リベットは、前記第２のリベット穴に嵌合される小径部と、前記小径部よりも大きな直径でかつ前記第１のリベット穴に挿入されて前記第１のリベット穴との間に隙間を有する直径の大径部とを有することを特徴とするフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭載物を搭載するプレートを有するフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のフレームとして、フレーム部材と、フレーム部材に取り付けられフレーム部材を車両のステーに固定するボルトプレートとを備え、ボルトプレートはステーとの間にフレーム部材の壁を挟んで配置されるベース板部と、このベース板部に設けられたボルト軸部とを有するものが開示されている（特許文献１参照）。このフレームは、ボルト軸部を、フレーム部材の壁に形成された貫通孔に通した状態で、フレーム部材の壁にベース板部が締結部材により仮止め固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２１６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のフレームにおいては、ボルト軸部を貫通孔に通した状態でフレーム部材の壁にベース板部が締結部材により仮止め固定されているので、予めボルト軸部を貫通孔に通す作業が必要となり、作業性が良くないという問題がある。作業性を考慮し、予めボルト軸部を貫通孔に通すことなく、フレーム部材にボルトプレートを締結部材により仮止め固定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、予めボルト軸部を貫通孔に通すことなく、締結部材によりフレーム部材にボルトプレートを仮止め固定した場合、寸法の公差などの影響でフレーム部材とボルトプレートのボルト穴の位置がずれることが想定される。互いのボルト穴の位置がずれると、ボルト軸部を挿通することが困難になる。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、フレーム本体とプレートとをリベットで仮止めして、フレーム本体およびプレートのボルト穴の位置における相対的なずれが生じても、ボルト穴の位置を調整することができ、ボルトをボルト穴に容易に通すことができるフレームを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るフレームは、第１のボルト穴と第１のリベット穴とを有し搭載物が搭載されるフレーム本体と、該フレーム本体を挟んで前記搭載物の反対側に配置され、前記第１のボルト穴に連通する第２のボルト穴と前記第１のリベット穴に連通する第２のリベット穴とを有するプレートと、前記第１のリベット穴から前記第２のリベット穴に向かって挿入され、前記フレーム本体および前記プレートを接続するリベットと、を備え、前記第２のリベット穴は前記第１のリベット穴よりも径が小さく、前記リベットは、前記第２のリベット穴に嵌合される小径部と、前記小径部よりも大きな直径でかつ前記第１のリベット穴に挿入されて前記第１のリベット穴との間に隙間を有する直径の大径部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るフレームにおいては、フレーム本体およびプレートを接続するリベットが、小径部と、大径部とを有し、小径部が第２のリベット穴に嵌合されるので、リベットは第２のリベット穴を介してプレートに固着される。これに対し、大径部は第１のリベット穴に挿入された状態で間に隙間を有しているので、リベットは、第１のリベット穴の隙間の範囲内で移動することができる。この構成により、プレートはフレーム本体に対して第１のリベット穴の隙間の範囲内で相対的に移動することができる。
【０００９】
その結果、フレーム本体の第１のボルト穴とプレートの第２のボルト穴との位置が相対的にずれても、プレートをフレーム本体に対して移動させることで、第１のボルト穴および第２のボルト穴の中心同士を近づけることができ、ボルトを第１のボルト穴および第２のボルト穴に挿入することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フレーム本体とプレートとを予め接続し、フレーム本体およびプレートのボルト穴の位置における相対的なずれが生じても、ボルト穴の位置を調整することができ、ボルトをボルト穴に容易に通すことができるフレームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るフレームが適用される自動車の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態に係るフレームの分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係るフレームの図であり、図３（ａ）は、フレームの平面図を示し、図３（ｂ）は、フレームの側面図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るフレームの構成要素の図であり、図４（ａ）は、フレーム本体の部分断面図を示し、図４（ｂ）は、プレートの断面図を示し、図４（ｃ）は、リベットの側面図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るフレームのリベットをフレーム本体およびプレートに取り付ける取付方法を示す図であり、図５（ａ）は、リベットをフレーム本体およびプレートに挿入する前の状態を示し、図５（ｂ）は、リベットをフレーム本体およびプレートに挿入した状態を示し、図５（ｃ）は、リベットによりフレーム本体にプレートを接続した状態を示す。
【図６】本発明の実施形態に係るフレームのリベットにより接続されたフレーム本体およびプレートの断面図とボルトの図であり、図６（ａ）は、プレートが移動していない状態を示し、図６（ｂ）は、プレートが紙面に向かって右側に移動した状態を示し、図６（ｃ）は、プレートが紙面に向かって左側に移動した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るフレームを適用した実施形態に係るフレーム１０について図面を参照して説明する。
【００１３】
フレーム１０は、図１に示すように、自動車１の前輪ＦＷ側に設けられたサスペンションメンバー２に支持され、燃料電池スタック３を搭載する構造で構成されている。自動車１は、燃料電池スタック３からなる燃料電池を搭載した、いわゆる燃料電池車で構成されている。また、自動車１は、後輪ＲＷの前方に配置された燃料ガス供給装置４と、燃料電池スタック３と燃料ガス供給装置４との間で燃料を流通させる燃料配管５と、燃料電池スタック３に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ６と、図示しないインバータとを備えている。
【００１４】
サスペンションメンバー２は、図２に示すように、前側クロスメンバー２ａと、後側クロスメンバー２ｂと、左右一対のサイドメンバー２ｃと、左右一対のフロントマウント２ｄと、左右一対のリヤマウント２ｅとを有している。前側クロスメンバー２ａ、後側クロスメンバー２ｂおよび各サイドメンバー２ｃにより略四角形の骨組みが形成されている。
【００１５】
各フロントマウント２ｄは、それぞれ前側クロスメンバー２ａと各サイドメンバー２ｃとの間に図示しないボルトで締結されている。各リヤマウント２ｅは、それぞれ各サイドメンバー２ｃの後部に設けられており、ねじ穴２ｆを有し、フレーム１０が上下方向に図示しないボルトで締結されるよう構成されている。なお、図２に矢印で示す上、前および右は、自動車１の運転席から見た方向を示している。
【００１６】
燃料電池スタック３は、複数積層された図示しない燃料電池セルの積層体により構成されており、燃料電池セルの積層体は、スタックケース３ａに収容されている。スタックケース３ａは、取付穴３ｂを有する前側取付部３ｃと、取付穴３ｂを有する後側取付部３ｄと、取付穴３ｂを有する前側取付部３ｅと、取付穴３ｂを有する後側取付部３ｆとを有している。
【００１７】
前側取付部３ｃは左側面の前側の底部から水平方向に突出して形成され、後側取付部３ｄは左側面の後側の底部から水平方向に突出して形成され、前側取付部３ｅは右側面の前側の底部から水平方向に突出して形成され、後側取付部３ｆは右側面の後側の底部から水平方向に突出して形成されている。
【００１８】
燃料電池セルは、燃料ガス供給装置４から燃料配管５を介して供給される燃料ガスとしての水素（Ｈ）と、図示しないエアコンプレッサから供給される酸化剤ガスとしての空気（Ｏ２）とにより発電するよう構成されている。燃料電池スタック３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６と接続されており、電力をＤＣ−ＤＣコンバータ６に供給するよう構成されている。
【００１９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、燃料電池スタック３の上部に取り付けられており、図示しないコイルと、ダイオードと、平滑コンデンサと、スイッチとを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６に接続された高電圧配線の電圧を昇圧して図示しないインバータに接続された高電圧配線に出力する昇圧コンバータで構成されている。インバータは、直流の電力を負荷装置が必要とする電力、例えば３相交流の電力に変換して、負荷装置に供給するよう構成されている。負荷装置は、例えば、自動車１を駆動するモータやエアコンプレッサを含んで構成されている。
【００２０】
フレーム１０は、燃料電池スタック３が搭載されるフレーム本体１１と、フレーム本体１１を挟んで燃料電池スタック３の反対側に配置されるプレート１２、フレーム本体１１とプレート１２とを接続するリベット１３を有している。フレーム１１には、第１のボルト穴２４と第１のリベット穴２５が設けられており、プレート１２には、第１のボルト穴２４に連通する第２のボルト穴２６と第１のリベット穴２５に連通する第２のリベット穴２７が設けられている。リベット１３は、第１のリベット穴２５から第２のリベット穴２７に向かって挿入されてフレーム本体１１とプレート１２とを接続する。
【００２１】
本実施形態では、フレーム１０は、図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、フレーム本体１１と、４個のプレート１２と、４個のリベット１３と、４個のスペーサ１４と、４個の溶接ナット１５と、４個のボルト１６を有している。本実施形態のフレーム本体１１、４個のプレート１２および４個のリベット１３は、それぞれ本発明に係るフレームのフレーム本体、プレートおよびリベットを構成している。
【００２２】
フレーム本体１１は、フロントマウント取付部２１と、フロントマウント取付部２１と一体的に形成された搭載部２２と、搭載部２２と一体的に形成されたリヤマウント取付部２３とを有している。フロントマウント取付部２１は、フレーム本体１１の前方の端部で上方に突出して形成され、左右のフロントマウント２ｄの間に位置するよう構成されている。フロントマウント取付部２１の左右方向の両端部にはボルト穴２１ａがそれぞれ形成されており、図３（ａ）に示すボルト２１ｂでフロントマウント取付部２１の両端部がフロントマウント２ｄに締結されるよう構成されている。
【００２３】
搭載部２２は、図２および図４（ａ）に示すように、上部に燃料電池スタック３を搭載するように略平坦に形成され、燃料電池スタック３の左側面の前側取付部３ｃおよび後側取付部３ｄと、右側面の前側取付部３ｅおよび後側取付部３ｆに設けられた各取付穴３ｂと対応する位置に、それぞれ取付穴３ｂと中心を同じくする第１のボルト穴２４を有している。各第１のボルト穴２４は、図４（ａ）に示すように、ボルト１６が挿入されるように、フレーム本体１１の厚みｔ１を有する位置に直径Ｄ１でフレーム本体１１を貫通して形成されている。
【００２４】
また、搭載部２２は、図２および図４（ａ）に示すように、各第１のボルト穴２４の中心から後方または前方に距離Ｌ１だけ離隔した位置に、それぞれリベット１３が挿入される第１のリベット穴２５が、直径Ｄ２でフレーム本体１１を貫通して形成されている。
【００２５】
リヤマウント取付部２３は、図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、搭載部２２の後方で左側端部から水平方向に突出して形成された左側取付部２３ａと、搭載部２２の後方で右側端部から水平方向に突出して形成された右側取付部２３ｂとを有している。左側取付部２３ａおよび右側取付部２３ｂには、図示しないボルトが挿入されるようボルト穴２３ｃがそれぞれ形成されている。
【００２６】
各プレート１２は、図２および図４（ｂ）に示すように、厚みｔ２を有し、前後方向に細長い長方形で平坦に形成されており、第２のボルト穴２６を有している。第２のボルト穴２６は、第１のボルト穴２４に対向して連通するように、第１のボルト穴２４と中心を同じくする位置に設けられている。第２のボルト穴２６は、図４（ｂ）に示すように、第１のボルト穴２４と同様、ボルト１６が挿入されるよう、直径Ｄ３でプレート１２を貫通して形成されている。各プレート１２は、第２のボルト穴２６の中心から距離Ｌ１だけ離隔した位置に、リベット１３が挿入されるよう、第２のリベット穴２７が、直径Ｄ４でプレート１２を貫通して形成されている。第２のリベット穴２７は、第１のリベット穴２５に連通するように、第１のリベット穴２５と中心を同じくする位置に設けられている。
【００２７】
リベット１３は、図４（ｃ）に示すように、先端側に小径部１３ａを有し、段差面を介して頭部側に大径部１３ｂを有している。小径部１３ａは、直径Ｄ５の円柱形で長さＬ２を有しており、大径部１３ｂは、直径Ｄ５よりも大きい直径Ｄ６の円柱形で長さＬ３を有している。小径部１３ａの直径Ｄ５は、プレート１２の第２のリベット穴２７に固く嵌合するよう第２のリベット穴２７の直径Ｄ４よりも僅かに小さい直径で形成されており、長さＬ２は、プレート１２の厚みｔ２よりも長い寸法で形成されている。
【００２８】
大径部１３ｂの直径Ｄ６は、フレーム本体１１を構成する搭載部２２に形成された第１のリベット穴２５の直径Ｄ２よりも小さく形成されており、大径部１３ｂが第１のリベット穴２５に挿入された際に、大径部１３ｂの外周面と第１のリベット穴２５の内周面との間に隙間が形成されるよう構成されている。この隙間によって、プレート１２は、フレーム本体１１に対して搭載部２２の面内方向に所定の範囲内で相対的な移動が許容される。大径部１３ｂの長さＬ３は、搭載部２２の厚みｔ１よりも長い寸法で形成されている。また、頭部１３ｃの直径Ｄ７は、搭載部２２に形成された第１のリベット穴２５の直径Ｄ２よりも大きく形成されており、リベット１３が第１のリベット穴２５から抜け落ちないよう構成されている。
【００２９】
次いで、リベット１３の取付方法について説明する。まず、リベット１３は、図５（ａ）に示すように、搭載部２２に形成された第１のリベット穴２５からプレート１２の第２のリベット穴２７に向かって挿入される。そして、図５（ｂ）に示すように、大径部１３ｂの先端がプレート１２に当接した状態で、かしめ装置Ｋにより、リベット１３の頭部１３ｃおよび小径部１３ａに矢印で示すように荷重を加えリベット１３を圧縮する。
【００３０】
これにより、リベット１３は、図５（ｃ）に示すように、小径部１３ａが変形し、プレート１２にかしめ固定される。即ち、フレーム本体１１およびプレート１２がリベット１３により接続される。その結果、リベット１３が第１のリベット穴２５から抜け落ちることはなく、大径部１３ｂの外周面と第１のリベット穴２５の内周面との間の隙間の範囲で、リベット１３およびプレート１２が例えば矢印ｈで示す搭載部２２の面内方向に、移動することができる。
【００３１】
各スペーサ１４は、図２および図３（ｂ）に示すように、中心にボルト１６が挿入される貫通孔を有し円筒形に形成され、燃料電池スタック３の、前側取付部３ｃ，３ｅおよび後側取付部３ｄ，３ｆと、搭載部２２との間に介装されるよう構成されている。この構成により、燃料電池スタック３の底面と、搭載部２２の上面との間にスペーサ１４の高さ分の隙間が形成されている。
【００３２】
各溶接ナット１５は、ボルト１６とねじ結合するようねじ穴が形成されており、図４（ｂ）に示すように、各プレート１２の第２のボルト穴２６と中心を同じくする位置で各プレート１２に溶接されるよう構成されている。
【００３３】
なお、図４に示すように、本実施形態に係るフレーム１０の直径Ｄ１〜Ｄ７、距離Ｌ１、長さＬ２、Ｌ３、および厚みｔ１、ｔ２は、フレーム１０の構造、大きさ、形状などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態に係るフレーム１０の効果について説明する。
【００３５】
本実施形態に係るフレーム１０においては、フレーム本体１１およびプレート１２を接続するリベット１３が、小径部１３ａと、大径部１３ｂとを有し、図５（ｃ）に示すように、小径部１３ａが第２のリベット穴２７に嵌合してかしめられるので、リベット１３は第２のリベット穴２７を介してプレート１２に固着される。これに対し、大径部１３ｂは、第１のリベット穴２５に隙間を開けて挿入されているので、リベット１３は、第１のリベット穴２５の隙間の範囲内で図５（ｃ）に示す矢印ｈ方向を含み水平方向に放射状に移動させることができる。リベット１３は、単一であり、プレート１２に１か所で固着されるので容易に移動させることができる。
【００３６】
この構成により、プレート１２およびリベット１３は、図６（ａ）に示す位置から、図６（ｂ）に示す矢印方向に移動することができるとともに、図６（ｃ）に示す矢印方向に移動することができる。したがって、プレート１２およびリベット１３は、フレーム本体１１に対して第１のリベット穴２５の隙間の範囲内で搭載部２２の面内方向に相対的に移動することができるという効果が得られる。
【００３７】
その結果、フレーム本体１１の第１のボルト穴２４とプレート１２の第２のボルト穴２６との位置が相対的にずれても、プレート１２をフレーム本体１１に対して移動させることで、ボルト穴の位置を調整することができる。したがって、第１のボルト穴２４および第２のボルト穴２６の中心同士を近づけることができ、ボルト１６を第１のボルト穴２４および第２のボルト穴２６に容易に通すことができるという効果が得られる。即ち、本実施形態に係るフレーム１０にプレート１２を補強するプレート１２が設けられて部品点数が増加しても、部品点数の増加による位置精度の悪化をなくすことができ、燃料電池スタック３を自動車１の前輪ＦＷ側の車両のスペース内に設けることができるという効果が得られる。
【００３８】
また、本実施形態に係るフレーム１０は、自動車１の前輪ＦＷ側に設けられたサスペンションメンバー２に支持され、燃料電池スタック３を搭載しているが、自動車１の衝突などで大きな外力が燃料電池スタック３およびフレーム１０に加えられることがある。図３（ｂ）に示すように、矢印で示す外力Ｆ１が自動車１に加わると、燃料電池スタック３およびフレーム１０に対して慣性によって生ずる矢印で示す反力Ｆ２が、外力Ｆ１と同じ大きさで外力Ｆ１と反対方向に作用する。
【００３９】
本実施形態に係るフレーム１０は、燃料電池スタック３を搭載するフレーム本体１１が、４個のプレート１２により補強されている。その結果、反力Ｆ２が燃料電池スタック３およびフレーム１０に作用しても、燃料電池スタック３をフレーム本体１１に取り付ける前側取付部３ｃ，３ｅおよび後側取付部３ｄ，３ｆが破断することが防止されるという効果が得られる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・自動車、２・・・サスペンションメンバー、２ａ・・・前側クロスメンバー、２ｂ・・・後側クロスメンバー、２ｃ・・・サイドメンバー、２ｄ・・・フロントマウント、２ｅ・・・リヤマウント、２ｆ・・・ねじ穴、３・・・燃料電池スタック、３ａ・・・スタックケース、３ｂ・・・取付穴、３ｃ，３ｅ・・・前側取付部、３ｄ，３ｆ・・・後側取付部、４・・・燃料ガス供給装置、５・・・燃料配管、６・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１０・・・フレーム、１１・・・フレーム本体、１２・・・プレート、１３・・・リベット、１３ａ・・・小径部、１３ｂ・・・大径部、１３ｃ・・・頭部、１４・・・スペーサ、１５・・・溶接ナット、１６・・・ボルト、２１・・・フロントマウント取付部、２１ａ，２３ｃ・・・ボルト穴、２１ｂ・・・ボルト、２２・・・搭載部、２３・・・リヤマウント取付部、２３ａ・・・左側取付部、２３ｂ・・・右側取付部、２４・・・第１のボルト穴、２５・・・第１のリベット穴、２６・・・第２のボルト穴、２７・・・第２のリベット穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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