(57)【要約】　　　（修正有）【課題】車両の外からコクピットモジュールの左右方向端末部をフロントピラーに固定する。【解決手段】車両の内外を側面方向に貫通するように設けたリテーナパイプ２３を有するフロントピラー２ａと、リテーナパイプ２３と同芯かつ同内径で向い合い車両外向きに設けたソケット部１１ａを有するコクピットモジュールのフレーム１１と、リテーナパイプ２３とソケット部１１ａに跨りそれぞれの内側に若干の隙間を有して内接する継手パイプ３で構成し、接着剤３１を塗布した継手パイプ３の外径を拡張することによりフレーム１１とフロントピラー２ａを結合した。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内外を側面方向に貫通するように設けたパイプ部を有するフロントピラーと、該パイプ部と同芯かつ同内径で向い合い車両外向きに設けたソケット部を有するコクピットモジュールのフレームと、該パイプ部とソケット部に跨りそれぞれの内側に若干の隙間を有して内接する継手パイプで構成され、該継手パイプの外径を拡張することによりフレームとフロントピラーを結合することを特徴とするコクピットモジュールの車両搭載構造。
【請求項２】
請求項１に記載のコクピットモジュールの車両搭載構造において、該継手パイプの外径を拡張することに加えて該継手パイプの外周面に塗布した接着剤を併用してフレームとフロントピラーを結合することを特徴とするコクピットモジュールの車両搭載構造。
【請求項３】
請求項１に記載のコクピットモジュールの車両搭載構造において、該パイプ部およびソケット部の内側形状を車両外側に開いた同一のテーパー面で構成し、該継手パイプに替えて該テーパー面を外周面とするテーパー管もしくはテーパーピンで構成して、該テーパー管もしくはテーパーピンの外周面に塗布した接着剤にてフレームとフロントピラーを結合することを特徴とするコクピットモジュールの車両搭載構造。
【請求項４】
請求項１もしくは請求項２に記載のコクピットモジュールの車両搭載構造において、リベッターで該継手パイプの内部にセットしたマンドレルを引抜くことにより該継手パイプの外径を拡張することを特徴とするコクピットモジュールの車両搭載構造。
【請求項５】
マンドレルを用いた管状リベットにおいて、その円筒断面形状に軸中心方向へＶ字に折れた形状を設けたことを特徴とするリベット。
【請求項６】
前記する継手パイプに替えて請求項５に記載するリベットを用いたことを特徴とする請求項４に記載のコクピットモジュールの車両搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両の組付け工程において、インスツルメントパネルをはじめ空調、オーディオ、ステアリング等、数多くのユニットがあらかじめ組付けられたコクピットモジュールのボデーへの搭載構造、およびマンドレルを用いた管状リベットに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８に示すようにコクピットモジュール１には、パイプを主体としたフレーム１１を中心にインスツルメントパネルをはじめ数多くのユニットがあらかじめ組付けられボデーに搭載されている。パイプを用いたフレーム１１は通常ステアリングサポートビームと呼ばれているが、以後フレームと称す。フレーム１１の端末部にはブラケット１１１、１１２が一体溶接され構成されている。図示しないが、実際には多くの部品を固定するためのブラケットやウエルドナットおよび穴加工が付加されている。コクピットモジュール１の右端はブラケット１１１を介して車両の側面外側からフロントピラー２ａにボルト６ａで固定され、その左端はブラケット１１２を介して車室側から車両前部のボデー構造部にボルト６ｂで固定される。それと図示しないが、マンドレルを用いた管状リベットは、ボルトに比べ小径の物が主流である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】狭い車室内での部品取付けは作業者の負担となるため、組付ラインの生産性向上を考慮してコクピットモジュールの集積率を高めることが望まれる。またコクピットモジュールを所定の位置にセットするためには、ボデーの車室幅に対し作業用の隙間が必要で、さらにボデーの幅にはバラツキが有る。この隙間を埋めずにモジュールを車室側面にボルトで直接固定するとボデーが変形し、この隙間を埋めてボルトで固定しようとすると、車室側から隙間を埋めるため作業が困難である。しかし図８の構造においては、ボルト６ｂの締付が車室内の作業となる。図示しないがその作業部にはグローボックスが位置するためコクピットモジュール１にグローボックスを組込めない。前記する隙間の問題には、フレーム１１の左端をボデー前部に固定する事で回避しているが、剛体であるフレーム１１の両端がフロントピラー２ａ、２ｂに直接固定されないため側面衝突に対し強度部材として作用しにくい。またモノコック構造のボデーに強度部材を一本のボルトで締結すると応力が集中するため、多くのボルトが必要になる。また車両の組付けラインには異なった車種が混在して流れるため、限られた車種だけの専用装置は小型化が必要である。次に、マンドレルを用いて座屈部が無い管状リベットの外径を拡張する場合、成形による軸方向の縮みが発生する。また強度部材としての大径の管状リベットを締結する場合、その加工力が大きいためリベッターが大掛かりになってしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するためその構造として、車両の内外を側面方向に貫通するように設けたパイプ部を有するフロントピラーと、そのパイプ部と同芯かつ同内径で向い合い車両外向きに設けたソケット部を有するコクピットモジュールのフレームと、そのパイプ部とソケット部に跨りそれぞれの内側に若干の隙間を有して内接する継手パイプで構成した。ボルトに比べ大径の継手パイプが通常左右一箇所ずつフロントピラーに設けられ、フレームは継手パイプを介して左右のフロントピラーを一直線に貫通する構造になる。そしてセット前の継手パイプは、その外径がフレームのソケット部およびフロントピラーのパイプ部の内径より小さいので、車両外側のフロントピラーのパイプ部から挿入することができる。また結合手段として、継手パイプの外径を拡張、もしくは継手パイプの外周面に塗布した接着剤、もしくはそれらを併用することでフレームとフロントピラーを結合した。このような継手パイプの場合、マンドレルを備えたリベッターに継手パイプをセットすれば車両の外から継手パイプを拡張できる。また継手パイプの中空部に発熱装置を車両の外から挿入すれば、形状記憶合金でできた継手パイプを加熱して拡張したり、継手パイプの外周面に塗布した接着剤を加熱硬化させることもできる。次に、マンドレルを用いた管状リベットにおいて、その円筒断面形状に軸中心方向へＶ字に折れた形状を設けて本発明の継手パイプに応用した。
【０００５】
【発明の効果】このようなコクピットモジュールのフレームとフロントピラーの結合作業において、継手パイプの挿入、拡張、加熱といった一連の結合作業は車両の外から可能となり、狭い車室内での作業がない。そのためコクピットモジュールの集積率を高めることができる。また結合する各要素に対し偶力以外の力が作用しにくいため、フレームがフロントピラー側に引寄せられない。リベッターで継手パイプを拡張する場合においても、継手パイプに座屈部が無いので継手パイプのわずかな縮み量以外にフレームが引寄せられることはない。そのためフレームとフロントピラーの隙間を埋めることなく隙間が開いたまま結合することができる。また、ボルトに比べ大径の継手パイプはフロントピラーへの荷重を十分に分散でき、フレームは継手パイプを介して左右のフロントピラーを一直線に貫通するので車両剛性が高く、側面衝突に対し強度部材として活用できる。また、結合手段として継手パイプの拡張と接着剤を併用する場合、拡張による結合を接着剤が硬化するまでの仮留手段とすれば、拡張による結合力はそれ程必要としない。また継手パイプの拡張は接着層を薄く均一にして接着品質を高める効果がある。次に継手パイプに設けたＶ字折れ部が潰されるとことにより継手パイプの拡張が可能になる。そのためさらに小さい荷重で縮みの少ない継手パイプの拡張が可能となり、リベッターを小型化することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のコクピットモジュール１のボデー２への搭載構造の概略を示す斜視図である。コクピットモジュール１の組立ベースとなっているフレーム１１は、パイプを主体に構成した場合、パイプを切り落とすだけでソケット部１１ａ、１１ｂを形成することができる。リテーナパイプ２３はフロントピラー２ａを貫通する形でその内部に一体溶接されている。フレーム１１とソケット部１１ａとリテーナパイプ２３は一直線上に配置され、左右対称である。図１はそれらを結合するための継手パイプ３を車両外側からリテーナパイプ２３へ挿入せんとする状態を示している。
【０００７】図２は、図１のＡ−Ａ部の断面図で、継手パイプ３の外径の拡張とその外周部に塗布した接着剤３１を併用することによりフレーム１１のソケット部１１ａとフロントピラー２ａを結合した場合を示す。リテーナパイプ２３は、フレーム１１のソケット部１１ａと同芯かつ同内径で、フロントピラー２ａの断面を車両の内外を貫通する形でフロントピラーリンフォース２１とフロントピラーインナ２２に一体溶接されている。フレーム１１のソケット部１１ａとフロントピラー２ａには、コクピットモジュール１を搭載するための作業用の隙間Ｘがある。フレーム１１のソケット部１１ａとリテーナパイプ２３に跨りそれぞれの内側に若干の隙間を有して内接する継手パイプ３は、挿入後その外径を拡張されフレーム１１のソケット部１１ａとリテーナパイプ２３に密着し結合している。リテーナパイプ２３によりフレーム１１とフロントピラー２ａを結合した後は、フロントピラー２ａの貫通穴を埋め栓で塞ぐ必要がある。図示するようにフロントピラー２ａの貫通穴を利用してドアのワイヤーハーネスを配線し、ワイヤーハーネス４が貫通したグロメット４１でフロントピラーアウタ２４の作業穴を穴埋めすることもできる。本実施例のフレーム１１、リテーナパイプ２３および継手パイプ３は、通常スチールパイプを加工して作られるが、フレーム１１または継手パイプ３を軽合金にて作る場合は電食対策が必要である。
【０００８】図２の継手パイプ３の外径を拡張する方法を同部の断面図３から断面図５にて説明するが、拡張の要領は一般的な管状リベット打ちと同じである。図３は、リベッター５にセットした継手パイプ３を車両外側からリテーナパイプ２３に挿入せんとする状態を示す。図示しないがリベッター５はストッパー部５２に固定され油圧もしくはモーターで直線運動するユニットを内包しており、ユニットのチャック部にクランプされたマンドレル５１を引抜くことができる構造になっている。リベッター５のチャック部を開放してマンドレル５１を取出し、外周部に接着剤３１を塗布した継手パイプ３にマンドレル５１を差込み、再びリベッター５に装填しチャック部をクランプすればよい。図４は、継手パイプ３が所定の位置にセットされた状態を示す。継手パイプ３の外径はフレーム１１のソケット部１１ａおよびリテーナパイプ２３の内径より若干小さく設定してあるので容易に挿入できる。図５は、マンドレル５１が車両外側に引込まれ継手パイプ３の外径を拡張している状態を示す。マンドレル５１が完全にリベッター５に引込まれると一連の拡張作業が完了する。
【０００９】図５に示すようにマンドレル５１が通過して拡張された部位は、継手パイプ３とソケット部１１ａが密着した状態でスプリングバックを発生させ外径が若干縮んでいる。このときのソケット部１１ａが縮まろうとする力と、その抗力として継手パイプ３が広がろうとする力がつり合い、その摩擦力が継手パイプ３とソケット部１１ａの結合力として発生する。そのためソケット部１１ａが弾性限界、継手パイプ３が塑性変形域で拡張されるとき最大の結合力を発生する。つまり結合力は、ソケット部１１ａを拡張するマンドレル５１からの力で決まる。このことは、継手パイプ３とリテーナパイプ２３の結合部も同様である。しかし接着剤３１を併用しているため、拡張による結合力は、接着剤３１が硬化するまでの仮留手段とすることができる。つまりリベッター５がマンドレル５１を引抜く力は小さくてもよく、リベッター５を小型化できる。また継手パイプ３の拡張は、接着層を薄く均一にして接着品質を高める効果がある。また拡張後の継手パイプ３の中空部に発熱装置を車両の外から挿入すれば熱硬化性の接着剤３１も利用できる。
【００１０】図６は、Ｖ字折れ部３ａを設けた継手パイプ３の拡張前の断面図である。この継手パイプ３を拡張する場合、図示しないがマンドレル５１はＶ字折れ部３ａの頂点から接触を開始してＶ字折れ部３ａに応力が集中しＶ字折れ部３ａが広がろうとする。そしてフレーム１１のソケット部１１ａに拡張途中のＶ字折れ部３ａが接触し始めると、ソケット部１１ａが拡張されまいとする抗力がＶ字折れ部３ａをつぶす方向に外側から作用する。つまり継手パイプ３を均一に拡張するのでなく、Ｖ字折れ部３ａに応力を集中させ潰すことにより継手パイプ３の拡張が可能になる。この場合、継手パイプ３の断面内側の実長がマンドレル５１の成形部の外周長より若干長くなるようにＶ字折れ部３ａを設定する必要がある。この結果、少ない力で継手パイプ３の拡張が可能になり、拡張に伴う縮みの発生が極めて少ない継手パイプ３が提供できる。
【００１１】図２から図５では、継手パイプ３の外径の拡張と接着剤３１を併用した結合を説明した。しかし継手パイプ３の外径の拡張だけで結合する場合、接着剤３１がないだけで構造および作用に何ら変わりが無い。また図３から図５では、リベッター５により継手パイプ３を塑性変形させその外径を拡張した実施例を示した。しかし継手パイプ３の外径を拡張する方法は他にも考えられる。図示しないが、継手パイプ３を形状記憶合金で作り、セットした継手パイプ３の内側から加熱装置を挿入して継手パイプ３を加熱し、記憶形状を復元して外径を拡張することも可能である。
【００１２】図７は、図１のＡ−Ａ部の断面図で、テーパーピン７の外周面に塗布した接着剤７１によりフレーム１１のソケット部１１ａとフロントピラー２ａを結合した場合を示す。この場合、接着剤７１が硬化するまでの間、接合部を拘束できないので接着剤７１には速硬性が求められる。またフレーム１１のソケット部１１ａ、リテーナパイプ２３および継手パイプ３の接着面は、継手パイプ３の挿入作業を考慮して車両外側に広がるテーパー面にしてある。またテーパーピン７はテーパーパイプでもよい。フロントピラーアウタ２４の作業穴には埋め栓８で穴埋めされている。
【００１３】これまでフレーム１１は単純なストレートのパイプとして説明してきた。図示しないが、実際にはステアリングユニットをはじめ多くの部品を固定するためのブラケットやウエルドナットおよび穴加工が付加されている。また剛性を必要とする部位の外径を太くしたり、部品を迂回して湾曲させたりと必要に応じて複雑な形状を強いられる場合がある。そのためフレーム１１をパイプで構成せずに必要な形状を軽合金でダイキャスト成型することがある。その場合は、リテーナパイプ２３と同芯で同内径のソケット部１１ａを形状に折込みダイキャスト成型すればパイプの場合と同様に結合できる。また、これまでフレーム１１はフロントピラー２ａ、２ｂとの結合しか示していない。図示しないが実際のコクピットモジュール１は、車両のフロア部およびカウル部にも結合部位を有しており、本件の実施例においても例外でない事を補足しておく。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコクピットモジュールのボデーへの搭載構造を示す斜視図である。
【図２】継手パイプの外径の拡張と接着剤を併用してフレームのソケット部とフロントピラーを結合した場合の断面図である。
【図３】リベッターを用いて継手パイプを挿入する直前の断面図である。
【図４】リベッターを用いて継手パイプをボデー側にセットした状態の断面図である。
【図５】リベッターを用いて継手パイプを拡張している途中の断面図である。
【図６】Ｖ字折れ部を設けた継手パイプの拡張前の断面図である。
【図７】テーパーピンの外周面に塗布した接着剤によりフレームのソケット部とフロントピラーを結合した場合の断面図である。
【図８】従来のコクピットモジュールのボデーへの搭載構造を示す斜視図である。
【００１５】
【符号の説明】
１：コクピットモジュール、１１：フレーム、１１ａ、１１ｂ：ソケット部、１１１、１１２：ブラケット、２：ボデー、２ａ、２ｂ：フロントピラー、２１：フロントピラーリンフォース、２２：フロントピラーインナ、２３：リテーナパイプ、２４：フロントピラーアウタ、３：継手パイプ、３ａ：Ｖ字折れ部、３１：接着剤、４：ワイヤーハーネス、４１：グロメット、５：リベッター、５１：マンドレル、５２：ストッパー部、６ａ、６ｂ：ボルト、７：テーパーピン、８：埋め栓、Ｘ：隙間
【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】
2004131042.tif 000009
【図８】
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