(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームの一部を構成して、貫通孔からなる被固定用孔が形成される被固定部材と、
車体フレームの他の一部を構成して、前記被固定部材を固定するための固定用孔が形成される固定部材と、
前記被固定用孔よりも小径の軸部と前記被固定用孔よりも大径の頭部とを有する締結ユニットと、を備え、
前記締結ユニットは、前記軸部を前記被固定用孔に挿通して前記固定部材側で締結されることで、前記頭部によって前記被固定部材を前記固定部材に押し付けて前記被固定部材と前記固定部材とを締結し、
前記被固定部材と前記固定部材との第１当接面は、各第１当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線（Ｃ）との交点（Ａ１）からこの中心線（Ｃ）の一方向に第１所定距離（Ｌ１）移動した第１の中心点（Ａ２）を曲率中心とした第１の曲面に沿って湾曲する第１嵌合部を構成しており、
前記被固定部材と前記締結ユニット頭部との第２当接面は、各第２当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線（Ｃ）との交点（Ｂ１）からこの中心線（Ｃ）の前記一方向に第２所定距離（Ｌ２）移動した第２の中心点（Ｂ２）を曲率中心とした第２の曲面に沿って湾曲する第２嵌合部を構成し、
前記締結ユニットは、頭部および軸部からなるボルトと、該ボルトとは別体に形成されて内部に前記軸部が挿通される基端側環状体とを有し、
前記被固定部材と前記ボルトの頭部との間に前記基端側環状体が介在され、
前記第２当接面は、前記基端側環状体における前記被固定部材に当接する面に形成され、
前記基端側環状体における前記頭部に当接する面が、前記軸部の軸心に直交する平坦面で形成されている車体フレームの締結構造。
【請求項２】
請求項１において、前記基端側環状体は、前記ボルトの軸部よりも内径が大きく設定されている車体フレームの締結構造。
【請求項３】
請求項１または２において、前記固定部材と被固定部材との間に、先端側環状体が介在され、
前記第１当接面は、前記先端側環状体における前記固定部材に当接する面に形成され、
前記第１所定距離と前記第２所定距離とが同じである車体フレームの締結構造。
【請求項４】
請求項３において、前記第１嵌合構造は、前記先端側環状体の凸部が、前記固定部材の凹部に嵌合するように形成され、
前記第２嵌合構造は、前記基端側環状体の凸部が、前記被固定部材の凹部に嵌合するように形成されている車体フレームの締結構造。
【請求項５】
請求項１または２において、前記固定部材と被固定部材との間に、先端側環状体が介在され、
前記第１当接面は、前記先端側環状体における前記被固定部材に当接する面に形成されている車体フレームの締結構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記車体フレームはエンジンを支持する自動二輪車の車体フレームであり、
前記固定部材は、ヘッドパイプに溶接されて後方に延びるメインフレームであり、
前記被固定部材は、前記メインフレームの側方に取り付けられて、前記エンジンの側方で前方から後方まで延びるサブレームである前記固定部材の前記固定用孔はねじ孔であり、
前記第１および第２当接面は、車体内側に凹んだ湾曲面からなる車体フレームの締結構造。
【請求項７】
車体フレームの一部を構成して、貫通孔からなる被固定用孔が形成される被固定部材と、
車体フレームの他の一部を構成して、前記被固定部材を固定するための固定用孔が形成される固定部材と、
前記被固定用孔よりも小径の軸部と前記被固定用孔よりも大径の頭部とを有する締結ユニットと、を備え、
前記締結ユニットは、前記軸部を前記被固定用孔に挿通して前記固定部材側で締結されることで、前記頭部によって前記被固定部材を前記固定部材に押し付けて前記被固定部材と前記固定部材とを締結し、
前記固定部材と被固定部材との間に先端側環状体が介在され、前記被固定部材と前記固定部材との第１当接面は、各第１当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線（Ｃ）との交点（Ａ１）からこの中心線（Ｃ）の一方向に第１所定距離（Ｌ１）移動した第１の中心点（Ａ２）を曲率中心とした第１の曲面に沿って湾曲する第１嵌合部を構成しており、
前記被固定部材と前記締結ユニット頭部との第２当接面は、各第２当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線（Ｃ）との交点（Ｂ１）からこの中心線（Ｃ）の前記一方向に第２所定距離（Ｌ２）移動した第２の中心点（Ｂ２）を曲率中心とした第２の曲面に沿って湾曲する第２嵌合部を構成し、
前記締結ユニットは、外周にねじが形成された軸部と、この軸部に螺合する締結部と、前記締結部とは別体に形成されて内部に前記軸部が挿通される基端側環状体とを有し、
前記被固定部材と前記締結部との間に前記基端側環状体が介在され、
前記第２当接面は、前記基端側環状体における前記被固定部材に当接する面に形成され、
前記基端側環状体における前記締結部に当接する面が、前記軸部の軸心に直交する平坦面で形成されている車体フレームの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体フレームの一部を構成する部材を、車体フレームの他の一部を構成する部材に締結する締結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動二輪車のような車両において、エンジンを支持するメインフレームの側方に、メインフレームを補強するサブフレームが取り付けられた構造のものがある（例えば、特許文献１）。このようなサブフレームは、一般に、メインフレームにボルトによって固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０６２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メインフレームやサブフレームのような部材は溶接と鋳造による量産品であることが多く、機械加工よりも大きな製造誤差が含まれる。また、これらの部材を組み立てる際にも、組み立て誤差が発生する可能性がある。このような誤差により、メインフレームとサブフレームとの取付面が傾くことがあり、このような傾きを持った状態でボルトを締め付けると、不所望な締め付け応力が発生することがある。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、部品に製造誤差や組立誤差等があった場合でも、締結箇所に不所望な締め付け応力が発生するのを抑制することができる車体フレームの締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る車体フレームの締結構造は、車体フレームの一部を構成して、貫通孔からなる被固定用孔が形成される被固定部材と、車体フレームの他の一部を構成して、前記被固定部材を固定するための固定用孔が形成される固定部材と、前記被固定用孔よりも小径の軸部と前記被固定用孔よりも大径の頭部とを有する締結ユニットとを備え、前記締結ユニットは、前記軸部を前記被固定用孔に挿通して前記固定部材側で締結されることで、前記頭部によって前記被固定部材を前記固定部材に押し付けて前記被固定部材と前記固定部材とを締結し、前記被固定部材と前記固定部材との第１当接面は、各第１当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線との交点からこの中心線の一方向に第１所定距離移動した第１の中心点を曲率中心とした第１の曲面に沿って湾曲する第１嵌合部を構成しており、前記被固定部材と前記ボルトユニット頭部との第２当接面は、各第２当接面上の仮想面と前記固定用孔の中心線との交点からこの中心線の一方向に第２所定距離移動した第２の中心点を曲率中心とした第２の曲面に沿って湾曲する第２嵌合部を構成している。
【０００７】
この構成によれば、締結ユニット頭部と固定部材により、曲面に沿って被固定部材が押し付けられるので、締結ユニットの軸部と被固定用孔との隙間の分だけ被固定部材が固定部材に対して傾いていても、締結することができる。これにより、固定部材と被固定部材との間に、寸法誤差、組立誤差等が存在して相対的に傾いたとしても、傾いた状態で互いに接続することができ、不所望な締め付け応力が発生するのを防ぐことができる。
【０００８】
本発明において、前記被固定部材は、細長い形状を有し、長手方向の両端部が別々の部材に固定される構造であり、これら両端部のうちの一方の端部のみに前記締結構造が用いられていることが好ましい。この構成によれば、一端部で誤差を許容し、他端部で強度を担うようにすることで、高い強度と寸法誤差許容の両方を達成できる。
【０００９】
本発明において、前記第１および第２の曲面が球面形状であることが好ましい。この構成によれば、第１および第２の曲面が球面形状であるから、被固定部材と固定部材との多方向の傾きを効果的に吸収できる。
【００１０】
本発明において、前記固定部材と被固定部材との間に第１の環状体が介在され、前記第１嵌合部が前記第１の環状体の一端面と前記固定部材または前記被固定部材との間に形成され、前記締結ユニットはボルトと前記第２の環状体とを有し、前記被固定部材と前記ボルトの頭部との間に前記第２の環状体が介在され、前記第２嵌合部が前記第２の環状体の一端面と前記被固定部材または前記ボルトとの間に形成され、前記第１および第２の環状体は、前記ボルトの軸部よりも内径が大きく設定され、その他端面が前記固定用孔の中心線（Ｃ）に直交する平坦面で形成されていることが好ましい。この構成によれば、第１および第２の環状体の一端面で固定部材と被固定部材の傾きを吸収しつつ、他端面で固定部材と被固定部材の軸ずれを吸収することができる。
【００１１】
本発明において、前記第１所定距離と第２所定距離とが同じであることが好ましい。この構成によれば、第１の環状体と第２の環状体の曲率が同じとなるので、第１の環状体と第２の環状体とを共通化することができ、部品点数を低減することができる。
【００１２】
本発明において、前記固定部材の前記固定用孔はねじ孔であることが好ましい。この構成によれば、ナットが不要となり、部品点数が削減される。
【００１３】
本発明において、前記車体フレームはエンジンを支持する自動二輪車の車体フレームであり、前記固定部材は、ヘッドパイプに溶接されて後方に延びるメインフレームであり、前記被固定部材は、前記メインフレームの側方に取り付けられて、前記エンジンの側方で前方から後方まで延びるサブレームであることが好ましい。このサブフレームによりエンジンの側方への不測の移動を防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車体フレームの締結構造によれば、締結ユニット頭部と固定部材により、曲面に沿って被固定部材が押し付けられるので、締結ユニットの軸部と被固定用孔との隙間の分だけ被固定部材が固定部材に対して傾いていても、締結することができる。これにより、固定部材と被固定部材との間に、寸法誤差、組立誤差等が存在して相対的に傾いたとしても、傾いた状態で互いに接続することができ、不所望な締め付け応力が発生するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車体フレームの締結構造を備えた自動二輪車を示す側面図である。
【図２】同車体フレームを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、同車体フレームの一部を構成するサブフレームを示す側面図で、（ｂ）は平面図で、（ｃ）は、（ａ）のIIIC-IIIC線断面図である。
【図４】同締結構造を示す分解斜視図である。
【図５】図２のサブフレームの後端部の締結構造を示す縦断面図である。
【図６】図５とは異なる、サブフレームの傾斜状態を示す縦断面図である。
【図７】同締結構造の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る車体フレームの締結構造を示す縦断面図である。
【図９】同締結構造の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る車体フレームの締結構造を示す縦断面図である。
【図１１】同締結構造の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る車体フレームの締結構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示す自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を構成するメインフレーム１と、メインフレーム１の後部に連結されて後半部を構成するリヤフレーム２と、左右一対のフレームブラケット８を介してメインフレーム１の前部から後部にかけ渡された左右一対のサブフレーム１０とからなっている。メインフレーム１の前端のヘッドブロック３にフロントフォーク５が支持され、このフロントフォーク５の下端部に前輪７が支持され、上端部にハンドル９が取り付けられている。メインフレーム１は、先端部がヘッドブロック３に、例えば溶接により固着されている。
【００１７】
図２に示すように、メインフレーム１は左右一対のメインフレーム片１ａ，１ａを複数のクロスバー１ｂで連結したものである。各メインフレーム１ａは後ろ下がりに傾斜した後端部にスイングアームブラケット１１，１１が形成され、両スイングアームブラケット１１，１１に、図１のスイングアーム１３の前端部がピボット軸１５を介して揺動自在に支持されている。このスイングアーム１３の後端部に後輪１７が支持されている。メインフレーム１とスイングアーム１３との間にはリヤサスペンション１９が配置されている。メインフレーム１の中央部の下方位置にはエンジンＥが搭載されており、このエンジンＥによりチェーンのような伝達部材２１を介して後輪１７を駆動する。エンジンＥは、３箇所のエンジン支持部１２，１４，１６により、車体フレームＦＲに支持されている。
【００１８】
各サブフレーム１０は、メインフレーム１の前部から下方に延出したフレームブラケット８に前端部１０ａが連結されて、エンジンＥの側方においてエンジンＥの前方から後方にまで延びてメインフレーム１の後部に連結されており、メインフレーム１を補強すると同時に、前後方向の中間部にエンジン支持部１２を有している。このサブフレーム１０によりエンジンＥの側方への不測の移動が防止される。各サブフレーム１０および各スイングアームブラケット１１は、それぞれ樹脂製のカバー２２、２４により、一部または全部が外側方から覆われている。
【００１９】
メインフレーム１の上部に燃料タンク２３が配置され、車体前部で燃料タンク２３の前方に、ヘッドブロック３の前方を覆う樹脂製のフロントカウル２５が装着され、フロントカウル２５にヘッドランプユニット２７が装着されている。エンジンＥの外側方前方に、ライダーの脚に対する風防を形成するサイドカウル２９が配置され、メインフレーム１に支持されている。リヤフレーム２の上部には、操縦者用シート３１および同乗車用シート３３が装着され、リヤフレーム２の両側方はリヤカバー３５で覆われている。
【００２０】
カバー２２、２４を取り外した状態の車体フレームＦＲの前部を図２に示す。メインフレーム１、フレームブラケット８およびサブフレーム１０は、例えば、鋼製の鋳造品である。フレームブラケット８は、上端部８ａがメインフレーム片１ａの前端部１ａａに連結されている。サブフレーム片１０は、フレームブラケット８の下端部８ｂから後方に延びてメインフレーム１の後部１ａｂにまで達している。メインフレーム片１ａの前端部１ａａの車体外側となる外側面にフレームブラケット８の上端部８ａを重ね、フレームブラケット８の下端部８ｂの外側面にサブフレーム１０の前端部１０ａを重ね、さらに、サブフレーム１０の後端部１０ｂをメインフレーム１の後部１ａｂの外側面に重ねて、車体外側方から挿入したボルト１００，１０２，６４により連結されている。
【００２１】
換言すれば、サブフレーム１０は、固定部材であるフレームブラケット８およびメインフレーム１に固定される被固定部材であり、細長い形状を有し、長手方向の両端部１０ａ，１０ｂが別々の部材、この実施形態では、フレームブラケット８の下端部８ｂとメインフレーム片１ａの後部１ａｂとに両端固定される構造である。
【００２２】
メインフレーム片１ａの前端部１ａａとフレームブラケット８の上端部８ａの連結は、フレームブラケット８に設けたボルト挿通孔（図示せず）に、先端部に雄ねじが形成されたボルト１００を挿入し、メインフレーム片１ａに設けたねじ孔（図示せず）に締め付けることでなされる。フレームブラケット８の下端部８ｂとサブフレーム１０の前端部１０ａとの連結は、サブフレーム１０に設けた第１のボルト挿通孔４２（図３（ａ））に、ボルト１０２を挿入し、フレームブラケット８に設けたねじ孔（図示せず）に締め付けることでなされる。サブフレーム１０の後端部１０ｂとメインフレーム片１ａの後部１ａｂの連結には、後述する本発明の締結構造Ｍが用いられている。
【００２３】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、サブフレーム１０は、長手方向の一端部である前端部１０ａに、前記第１のボルト挿通孔４２が２つ形成され、長手方向の中間部に、前記エンジン支持部の一つを構成するボス部１２が形成され、ボス部に第２のボルト挿通孔１２ａが形成されている。サブフレーム１０の後端部１０ｂに、２又状に上下に分岐して、本発明の締結構造Ｍの一部である２つの被固定部４４，４４がそれぞれ設けられている。
【００２４】
被固定部４４は、車体外側を向く面４４ａが、車体内側に向かって滑らかに湾曲した曲面からなる第１の球面座４６で構成され、図３（ｃ）に示す車体内側を向く面４４ｂが平坦な面からなる。さらに、被固定部４４に、貫通孔からなる被固定用孔４８が形成されている。
【００２５】
図４に示すように、サブフレーム１０の後端部１０ｂは、メインフレーム１の一部である中間部材５０に、第１および第２の環状体６０，６２を介してボルト連結される。中間部材５０は、例えば鋼製の鍛造品で、メインフレーム１に溶接により固着されている。中間部材５０の外側面はメインフレーム１の外側面よりも若干車体外側に突出しており、これによって、サブフレーム１０の後端部１０ｂとメインフレーム１との直接の接触が避けられている。中間部材５０は省略してもよい。
【００２６】
中間部材５０は上下方向に延びる細長い形状を有し、上下両端部に締結構造Ｍの一部である固定部５２，５２が形成されている。固定部５２，５２はそれぞれ、サブフレーム１０の被固定部４４、４４に対応した位置にあり、車体外側を向く面５２ａが、車体内側に向かって滑らかに湾曲した曲面からなる第２の球面座５４で構成されている。さらに、固定部５２に、ねじ孔からなる固定用孔５６が形成されている。
【００２７】
前記第１および第２の環状体６０，６２は、例えば鋼製のワッシャである。第１の環状体６０は、メインフレーム１の固定部５２と第２のフレーム片４０の被固定部４４との間に介在する。第２の環状体６２は、第２のフレーム片４０の被固定部４４と締結部材の一種であるボルト６４の頭部６４ａとの間に介在している。ボルト６４と第２の環状体６２とが締結ユニットＵを構成しており、後述するように、第２の環状体６２はボルト６４の頭部６４ａに一体形成されることもある。ボルト６４の軸部６４ｂを、第２の環状体６２の貫通孔６２ａ、被固定部４４の被固定用孔４８、第１の環状体６０の貫通孔６０ａの順に挿通させて、固定部５２の固定用孔５６にねじ込むことにより、第２の環状体６２によって、つまり締結ユニットＵの頭部によって、被固定部材であるサブフレーム１０を固定部材であるメインフレーム１に押し付けて、サブフレーム１０とメインフレーム１とを締結する。
【００２８】
図５に示すように、第１の環状体６０の一端面、この実施形態では、メインフレーム１側となる内端面は、メインフレーム１の第２の球面座５４と合致する形状を有する第１の凸面６６を有している。つまり、メインフレーム１の第２の球面座５４と第１の環状体６０の第１の凸面６６とが第１当接面となって第１嵌合部６８を構成している。
【００２９】
第１当接面５４，６６は、第１当接面５４，６６を中心側へ延長した仮想面Ｖ１とボルト６４の軸心Ｃとの交点Ａ１から、軸心Ｃの一方向、この実施形態では外側方Ｐに第１所定距離Ｌ１だけ移動した第１の中心点Ａ２を中心とした球面からなる。一方、第１の環状体６０の他端面である外端面６９は、軸心Ｃに直交する平坦面で形成され、サブフレーム１０の被固定部４４における車体内側を向く内側面４４ｂに当接している。
【００３０】
第２の環状体６２の一端面、この実施形態では、サブフレーム１０側となる内端面は、サブフレーム１０の第１の球面座４６と合致する形状を有する第２の凸面７０を有している。つまり、サブフレーム１０の第１の球面座４６と第２の環状体６２の第２の凸面７０とが、第２当接面となって第２嵌合部７２を構成している。
【００３１】
第２当接面４６，７０は、第２当接面４６，７０を中心側へ延長した仮想面Ｖ２とボルト６４の軸心Ｃとの交点Ｂ１から、軸心Ｃの一方向である外側方に第２所定距離Ｌ２だけ移動した第２の中心点Ｂ２を中心とした球面からなる。第２の環状体６２の他端面である外端面７１は、軸心Ｃに直交する平坦面で形成され、ボルトの頭部６４ａの、軸心Ｃに直交する平坦面からなる首下面６４ａａに当接している。本実施形態では、第１所定距離Ｌ１と第２所定距離Ｌ２とは同じに設定されている。つまり、第１および第２当接面は球面形状であり、その曲率は同じである。このような、曲面からなる第１および第２の凸面６６，７０は、第１および第２の環状体６０，６２にプレス加工を行うことで得られる。
【００３２】
被固定用孔４８の内径ｄ２は、ボルトユニットＵの頭部に含まれる第２の環状体６２の直径ｄ１よりも小さく、かつ軸部６４ｂの直径Ｄ２よりも大きく設定されている。また、ボルト６４の頭部６４ａの直径Ｄ１も第２の環状体６２の直径ｄ１よりも大きく設定されている。したがって、ボルト６４の頭部６４ａによる締め付け力が、第２の環状体６２を介して軸心Ｃに沿って真っすぐにサブフレーム１０に作用するので、第２の環状体６２の内周部に過大な曲げ応力が発生しない。
【００３３】
第１および第２の環状体６０，６２の貫通孔６０ａ，６２ａの内径ｄ３，ｄ４も、ボルト６４の頭部６４ａの直径Ｄ１よりも小さく、かつ軸部６４ｂにおける最大径部分の直径Ｄ２よりも大きく設定されている。
【００３４】
つぎに、図１のエンジンＥおよびサブフレーム１０をメインフレーム１に取り付ける方法について説明する。まず、図示しないボルトを用いてメインフレーム１の２つのエンジン支持部１４，１６にエンジンＥを固定する。つぎに、図２のボルト１００を用いてフレームブラケット８の上端部８ａをメインフレーム片１aの前部１ａａに固定する。つづいて、ボルト６４により、サブフレーム１０の後端部１０ｂをメインフレーム片１ａの後部１ａｂに緩く仮止めする。つぎに、ボルト１０２を用いてフレームブラケット８の下端部８ｂとサブフレーム１０の前端部１０ａとを連結する。さらに、後部のボルト６４を強く締め付けて、サブフレーム１０の後端部１０ｂをメインフレーム片１ａの後部１ａｂに固定する。最後に、図示しないボルトを用いてサブフレーム１０のエンジン支持部１２にエンジンＥ（図１）を固定する。
【００３５】
上記構成において、メインフレーム１とサブフレーム１０との間に、寸法誤差、組立誤差等が存在しているために、図６に示すように、ボルト６４の軸部６４ｂとサブフレーム１０の被固定用孔４８との隙間の分だけ、サブフレーム１０がメインフレーム１に対して傾くことがあるが、その場合でも、球面座である第１嵌合部６８によりメインフレーム１とサブフレーム１０がボルト６４の軸心Ｃ方向に隙間なく当接し、ボルトユニットＵの第２の環状体６２とサブフレーム１０もボルト６４の軸心Ｃ方向に隙間なく当接する。これにより、サブフレーム１０がメインフレーム１に対して傾いた状態でも、不所望な締め付け応力が発生するのを防ぐことができる。
【００３６】
図２に示すように、被固定部材であるサブフレーム１０は、細長い形状を有し、長手方向の両端部１０ａ，１０ｂのうちの一方の端部１０ｂのみに前記締結構造Ｍが用いられているので、一端部（後端部）１０ｂで誤差を許容し、他端部（前端部）１０ａで強度を担うようにすることで、高い強度と寸法誤差許容の両方を達成できる。
【００３７】
また、図５に示すように、第１および第２嵌合部６８，７２が球面形状であるから、メインフレーム１とサブフレーム１０との多方向の傾きを効果的に吸収できる。
【００３８】
第１および第２の環状体６０，６２は、ボルト６４の軸部６４ｂよりも内径ｄ３、ｄ４が大きく設定され、当接面６６，７０の反対側の端面である他端面６９，７１が軸線Ｃに直交する平面で形成されているので、第１および第２の環状体６０，６２の一端面６６，７０でメインフレーム１とサブフレーム１０の傾きを吸収しつつ、平坦な他端面６９，７１でメインフレーム１とサブフレーム１０の軸ずれを吸収することができる。つまり、サブフレーム１０と第１の環状体６０とが平坦面で接触し、サブフレーム１０とボルト６４の頭部６４ａとが第２の環状体６２を介して平坦面で接触しているから、サブフレーム１０がメインフレーム１に対して、ボルト６４の軸心Ｃと直交する方向に移動するのを拘束しない。したがって、エンジンＥの熱等に起因する熱変形によるメインフレーム１とサブフレーム１０間の平行移動（軸ずれ）も吸収できるので、大きな熱応力の発生も抑制できる。
【００３９】
さらに、第１所定距離Ｌ１と第２所定距離Ｌ２とが同じであるので、第１の環状体６０と第２の環状体６２の曲率が同じとなって、第１の環状体６０と第２の環状体６２とを共通の部品とすることができ、部品点数が低減する。
【００４０】
また、メインフレーム１の固定用孔５６はねじ孔で構成されているので、ナットが不要となり、部品点数が削減されるうえに、ボルト６４の軸部６４ｂの車幅方向内側への突出量を少なくできる。
【００４１】
図２に示すように、中間部材５０は、メインフレーム１から車幅方向外側に突出して形成されているので、サブフレーム１０がメインフレーム１に対して傾いて取り付けられたとしても、メインフレーム１に干渉するのを防ぐことができる。また、図４の固定部５２がサブフレーム１０の縁部近傍、具体的には、前縁部に形成されているので、サブフレーム１０がメインフレーム１に対して大きく傾いた場合でも、サブフレーム１０の先端が中間部材５０に接触するのを防ぐことができる。
【００４２】
本実施形態では、図２に示すサブフレーム１０の両端部１０ａ，１０ｂは、ボルト６４の軸心方向である車幅方向にずれた位置でメインフレーム１に固定される。また、サブフレーム１０の両端部１０ａ，１０ｂが固定されるメインフレーム１は、１つの成形部材ではなく、単一の成形部材に他の部材が溶接またはボルト連結された組立構造体である。このような場合、寸法誤差、取付誤差等によって、サブフレーム１０が傾いて取り付けられる可能性が高いので、本発明の締結構造Ｍを適用するのが特に効果的である。
【００４３】
図７は、第１実施形態に係る締結構造の変形例を示す断面図である。この例では、サブフレーム１０の第１の球面座４６Ａおよびメインフレーム１の第２の球面座５４Ａが、外側に膨出する曲面で形成されている。第１および第２の球面座４６Ａ，５４Ａはそれぞれ、図５の第１および第２の球面座４６，５４を１８０°反転させた形状である。第１の環状体６０におけるメインフレーム１と当接する面は第２の球面座５４Ａの形状に合致した第１の凹面７４で構成され、第２の環状体６２におけるサブフレーム１０と当接する面は第１の球面座４６Ａの形状に合致した第２の凹面７６で構成されている。
【００４４】
つまり、メインフレーム１の第２の球面座５４Ａと第１の環状体６０の第１の凹面７４とが第１当接面となって第１嵌合部６８を構成し、サブフレーム１０の第１の球面座４６Ａと第２の環状体６２の第２の凹面７６とが第２当接面となって第２嵌合部７２を構成している。第１および第２当接面は球面形状であり、その曲率は同じである。それ以外の構成は、図５の例と同じであり、この図７の変形例においても、図５の例と同様の効果を奏する。
【００４５】
図８は、第２実施形態に係る締結構造を示す断面図である。第２実施形態では、メインフレーム１と第１の環状体６０との当接面がボルト６４の軸心Ｃに直交する平坦面で構成されており、サブフレーム１０の被固定部４４における車体内側を向く面４４ｂが外側に凹入する曲面で形成された第２の球面座７８を構成している。第１の環状体６０におけるサブフレーム１０と当接する面は第２の球面座７８の形状に合致した第１の凸面８０で構成されている。つまり、メインフレーム１には球面座は形成されていない。
【００４６】
すなわち、サブフレーム１０の第２の球面座７８と第１の環状体６０の第１の凸面８０とが第１当接面となって第１嵌合部６８を構成している。第１当接面は球面形状であり、その曲率は第２当接面と同じである。それ以外の構成は、図７の第１実施形態の変形例と同じである。第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第２実施形態では、メインフレーム１に球面座は形成されないから、大形のメインフレーム１の製造が容易になる。
【００４７】
図９は、第２実施形態に係る締結構造の変形例を示す断面図である。この例では、サブフレーム１０の第１の球面座４６が内側に凹入する曲面で形成され、第２の球面座８２が内側に膨出する曲面で形成されており、第１の環状体６０におけるサブフレーム１０と当接する面は第２の球面座８２の形状に合致した第１の凹面８４で構成されている。第２の環状体６２におけるサブフレーム１０と当接する面は第１の球面座４６の形状に合致した第２の凸面７０で構成されている。
【００４８】
つまり、サブフレーム１０の第２の球面座８２と第１の環状体６０の第１の凹面８４とが第１当接面となって第１嵌合部６８を構成し、第１の球面座４６と第１の環状体６０の第１の凸面７０とが第２当接面となって第２嵌合部７２を構成している。第１および第２当接面は球面形状であり、その曲率は同じである。それ以外の構成は、図８の例と同じであり、この図９の変形例においても、図８の例と同様の効果を奏する。
【００４９】
図１０は、第３実施形態に係る締結構造を示す断面図である。第３実施形態は、第１の環状体が省略されている。第３実施形態では、メインフレーム１に内側に凹入した曲面からなる第２の球面座５４が形成され、サブフレーム１０の被固定部４４における車体外側を向く面４４ａおよび内側を向く面４４ｂが、内側に膨出する曲面で形成された第１の球面座４６および第２の球面座８２をそれぞれ構成している。ボルトユニットＵ１は鍔つきボルトからなり、ボルト６４Ａの鍔部８６におけるサブフレーム１０と当接する面は、第１の球面座４６に合致した曲面からなる湾曲面８８を有している。つまり、ボルトユニットＵ１は、第１実施形態におけるボルト６４と第２の環状体６２を一体化したものである。
【００５０】
サブフレーム１０の第２の球面座８２とメインフレーム１の第２の球面座５４とが第１当接面となって第１嵌合部６８を構成し、サブフレーム１０の第１の球面座４６とボルト６４Ａの鍔部８６の湾曲面８８とが第２当接面となって第２嵌合部７２を構成している。第１および第２当接面は球面形状であり、その曲率は同じである。それ以外の構成は、上記第１および第２実施形態と同じである。
【００５１】
第３実施形態においても、上記第１および第２実施形態と同様に、メインフレーム１とサブフレーム１０との取付面の傾きを吸収することができる。第３実施形態では、サブフレーム１０とメインフレーム１が直接、第２の球面座８２を介して当接し、鍔部８６を有するボルトユニットＵ１が直接、第２嵌合部７２を介して当接しているから、サブフレーム１０がメインフレーム１に対してボルト４６Ａの軸心Ｃと直交する方向に移動できない。したがって、上記第１および第２実施形態のようなサブフレーム１０とメインフレーム１の軸ずれを吸収する効果を奏さないが、第１の環状体を省略し、第２の環状体６２をボルトユニットＵ１に一体形成しているので、部品点数を削減することができる。
【００５２】
図１１は、第３実施形態に係る締結構造の変形例を示す断面図である。この例では、メインフレーム１の第２の球面座５４Ａが外側に膨出する曲面で形成され、サブフレーム１０の第２の球面座７８がメインフレーム１の第２の球面座５４Ａに合致する曲面で形成されており、サブフレーム１０の第１の球面座４６Ａは外側に膨出する曲面で形成され、ボルト６４Ａの鍔部８６の湾曲面８８は第１の球面座４６Ａの形状に合致した曲面で構成されている。その他の構造は、図１０の第３実施形態と同じである。この変形例においても、図１０の第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００５３】
図１２は、第４実施形態に係る締結構造を示す断面図である。第４実施形態は、図１０の第３実施形態において、メインフレーム１のねじ孔からなる固定用孔５６を貫通孔からなる固定用孔５６Ａとし、ナット９０によりボルト６４Ａを締め付けるようにしている。これ以外の構成は、図１０の第３実施形態と同様である。第４実施形態によれば、第３実施形態に比べて部品点数増えるが、メインフレーム１に、タッピング加工が不要となる。この第４実施形態では、図１０の第３実施形態においてナット９０を設けたが、図５〜９，１２の実施形態についても、メインフレーム１のねじ孔を貫通孔に代えてナット９０を設けるようにできる。
【００５４】
また、上記各実施形態では、本発明の締結構造Ｍをサブフレーム１０の一方の端部１０ｂにのみ用いているが、両端部１０ａ、１０ｂに設けてもよい。さらに、例えば、サブフレーム１０の一方の端部１０ｂに図５の締結構造を採用し、もう一方の端部１０ａに図１０の締結構造を採用することもできる。これにより、両端部１０ａ、１０ｂの締結構造で取付面の傾きを許容し、一方の端部１０ｂの締結構造で傾きと軸ずれを許容できる。これ以外にも、図５〜１２の締結構造を任意に組み合わせることが可能である。
【００５５】
さらに、サブフレーム１０のメインフレーム１に対する傾斜方向が１つの面内に限定されている場合、第１および第２嵌合部６８，７２は球面の代わりに円筒面の一部により形成することもできる。その場合、サブフレーム１０が傾斜する方向は、図２の例では、２つのボルト６４，６４の軸心を結ぶ線Ｌ１に対して直交する面内に含まれるから、前記直線Ｌ１に平行な軸心を有する円筒面の一部を利用する。
【００５６】
また、フレームブラケット８をサブフレーム１０に一体形成して、Ｌ字形のサブフレーム１０としてもよい。さらに、上記各実施形態では、被固定部材がサブフレーム１０の場合について説明したが、車体フレームＦＲを構成する２つの部材の締結構造の全般に適用可能である。特に、固定部材に両端で締結される長尺形状の部材において、その両端の取付面が締結方向にずれている場合は、取付面が傾く可能性の大きいので、このような部材の締結に本発明の締結構造は好適に適用される。締結ユニットＵは、頭部と軸部とが別体であってもよい。すなわち、軸部である長ねじボルトの両端にナットが螺着される構造であってもよい。
【００５７】
また、締結ユニットとしてボルト連結される構造について説明したが、これに限定されず、例えば、固定部材と被固定部材とを押圧固定してもよい。押圧固定の例としては、くさび構造、またはＵ字形状の部材の間に固定部材と被固定部材とを挟んで素材の弾性力を用いた挟持構造等がある。
【００５８】
さらに、２つの環状体６０，６２を用いない場合でも、第１および第２当接面４６，５４を切削加工する場合は、第１所定距離Ｌ１と第２所定距離Ｌ２とを同じに設定することで、各当接面４６，５４の加工工程を共通化できる。また、第１所定距離Ｌ１と第２所定距離Ｌ２とを異ならせてもよい。これにより、２つの当接面４６，５４の曲率が異なり、許容できる取付誤差を大きくすることができる。例えば、図５の第１の中心点Ａ２を上方に移動して第２の中心点Ｂ２と一致させることで、第２所定距離Ｌ２を第１所定距離Ｌ１よりも長くして第１当接面５４の曲率を第２当接面４６の曲率よりも大きくする。これにより、メインフレーム１に対するサブフレーム１０のより大きな傾きを許容できる。
【００５９】
本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１  メインフレーム（固定部材）
１０  サブフレーム（被固定部材）
４６，４６Ａ  第１の球面座（第２当接面）
４８  被固定用孔
５４，５４Ａ，７８，８２  第２の球面座（第１当接面）
５６  固定用孔
６０  第１の環状体
６２  第２の環状体
６４，６４Ａ  締結部材（ボルト）
６４ａ  頭部
６４ｂ  軸部
６６，８０  第１の凸面（第１当接面）
６８  第１嵌合部
７０  第２の凸面（第２当接面）
７２  第２嵌合部
７４，８４  第１の凹面（第１当接面）
７６  第２の凹面（第２当接面）
８８，８８Ａ  湾曲面（第２当接面）
ＦＲ  車体フレーム
Ｕ，Ｕ１  締結ユニット
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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