JP2000202633A - 電気システムの組立方法及びスタッド型電気接続構造 - Google Patents
電気システムの組立方法及びスタッド型電気接続構造Info
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
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- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スエージ加工されるナット・スタッド構造
を、電気接続構造又は接地用に使用して、余分なキャッ
プを設けるステップや回転させるという最初の組み立て
ステップを必要とすることなしに、信頼性のある電気的
な導通を作り出す。 【解決手段】 スタッド型電気接続構造２１は、パター
ンのある外面（ねじ面）を有するスタッド５１と、半径
方向にスエージ加工されて押圧されることによってスタ
ッドに取付けられたナット５３を有する。本発明では、
スタッド５１へのナット５３の取付けは、取付けられた
導電部材５５とパネル３３との間に電気的な導電路を構
成する。
を、電気接続構造又は接地用に使用して、余分なキャッ
プを設けるステップや回転させるという最初の組み立て
ステップを必要とすることなしに、信頼性のある電気的
な導通を作り出す。 【解決手段】 スタッド型電気接続構造２１は、パター
ンのある外面（ねじ面）を有するスタッド５１と、半径
方向にスエージ加工されて押圧されることによってスタ
ッドに取付けられたナット５３を有する。本発明では、
スタッド５１へのナット５３の取付けは、取付けられた
導電部材５５とパネル３３との間に電気的な導電路を構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的には、電
気接続構造に係り、更に詳細には、溶接スタッドを用い
る自動車用電気接続構造に関する。
気接続構造に係り、更に詳細には、溶接スタッドを用い
る自動車用電気接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ねじを切られた金属性スタッドの拡大円
形端部を自動車の金属板製車体パネルにアーク溶接する
ことはよく知られている。その際、一本のねじ切りスタ
ッドには種々の部品が挿入され、内面にねじを切られた
ナットがスタッドに回転させられながら挿入される。し
かし、ナットの取り付けは時間消費の多い工程であり、
また往々にして望ましくない締め付け力の変化を生ず
る。
形端部を自動車の金属板製車体パネルにアーク溶接する
ことはよく知られている。その際、一本のねじ切りスタ
ッドには種々の部品が挿入され、内面にねじを切られた
ナットがスタッドに回転させられながら挿入される。し
かし、ナットの取り付けは時間消費の多い工程であり、
また往々にして望ましくない締め付け力の変化を生ず
る。
【０００３】従来のねじ切り溶接スタッドはエンジン区
画室のフレームやパネルに対する車両用ワイヤーハーネ
スの電気的接地点としても使用される。従来からスタッ
ドがパネルに溶接された後に、車両は耐食塗装を施すた
めに電着塗装浴に浸漬され、その後スプレー塗料コーテ
ィングがロボットにより施される。非導電性被膜が導電
スタッドに被着するのを防止するため電着塗装および塗
料塗装工程の間、一般的にはエラストマーまたはプラス
チックキャップがスタッドに取り付けられる。塗装の
後、キャップは人手で取り外され、次いで電気用アイレ
ットがスタッドに挿入される。アイレットを固定するた
めに人手で操作されるトルクレンチによって通常の内面
にねじを切られたナットが回転固定される。別のやり方
として、コーティング工程の間、キャップに代えてナッ
ト自体を用いることができるが、ナットはその後取り外
されスタッドにアイレットが取り付けられた後再び取り
付けられなければならない。
画室のフレームやパネルに対する車両用ワイヤーハーネ
スの電気的接地点としても使用される。従来からスタッ
ドがパネルに溶接された後に、車両は耐食塗装を施すた
めに電着塗装浴に浸漬され、その後スプレー塗料コーテ
ィングがロボットにより施される。非導電性被膜が導電
スタッドに被着するのを防止するため電着塗装および塗
料塗装工程の間、一般的にはエラストマーまたはプラス
チックキャップがスタッドに取り付けられる。塗装の
後、キャップは人手で取り外され、次いで電気用アイレ
ットがスタッドに挿入される。アイレットを固定するた
めに人手で操作されるトルクレンチによって通常の内面
にねじを切られたナットが回転固定される。別のやり方
として、コーティング工程の間、キャップに代えてナッ
ト自体を用いることができるが、ナットはその後取り外
されスタッドにアイレットが取り付けられた後再び取り
付けられなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ねじもまた接地パネル
に電気用アイレット取り付けるのに用いられてきた。通
常のアイレットは、スタッド構造にナットを取り付ける
間あるいはねじが取り付けられる時アイレットが回るの
を防止するために、上方に折り曲げた耳部が必要であ
る。このことは余分の費用を発生しアイレットを複雑に
する。
に電気用アイレット取り付けるのに用いられてきた。通
常のアイレットは、スタッド構造にナットを取り付ける
間あるいはねじが取り付けられる時アイレットが回るの
を防止するために、上方に折り曲げた耳部が必要であ
る。このことは余分の費用を発生しアイレットを複雑に
する。
【０００５】これら今までの構造は非常に労働集約的で
あり、このことは車両に用いられる接地用スタッドの数
が増したとき特に顕著である。特に、素早く動いている
車両組み立てラインで取り付けをするとき、ナットやね
じの低トルクや、ナットやねじの紛失や、導電路におけ
る塗料の阻止の不適や、他の断続的な電気的欠陥の問題
により、品質管理および反復性を維持することもまた困
難である。塗料や電着塗装はこれら通常のナットのねじ
部分に詰まりがちであり、その結果トルクレンチが望ま
しい締め付け負荷になる前に遮断トルクに達してしまう
ことが生じることに注目すべきである。
あり、このことは車両に用いられる接地用スタッドの数
が増したとき特に顕著である。特に、素早く動いている
車両組み立てラインで取り付けをするとき、ナットやね
じの低トルクや、ナットやねじの紛失や、導電路におけ
る塗料の阻止の不適や、他の断続的な電気的欠陥の問題
により、品質管理および反復性を維持することもまた困
難である。塗料や電着塗装はこれら通常のナットのねじ
部分に詰まりがちであり、その結果トルクレンチが望ま
しい締め付け負荷になる前に遮断トルクに達してしまう
ことが生じることに注目すべきである。
【０００６】ねじを切られていない金属性ナットあるい
はスリーブをアーク溶接されたスタッド上に、トルクを
かけないで（すなわち回転力なしで）スエージ加工して
押圧する空圧工具を使用することも知られている。この
トルクをかけない構造は、径を縮小されたネックにより
分けられた２部分よりなるスタッドを使用する。ナット
がスタッドの主ねじ部に固定された後、工具がねじ端部
を引張って破断する。ナットは、回転によって取り外す
ことができ、再利用できる。しかしながら、かかるスエ
ージ加工されるナット・スタッド構造は、電気接続構造
あるいは接地用に使用されたことはかつてなく、特に、
塗料阻止キャップが使用されていない電気接続構造ある
いは接地用に使用されたことはないと確信する。
はスリーブをアーク溶接されたスタッド上に、トルクを
かけないで（すなわち回転力なしで）スエージ加工して
押圧する空圧工具を使用することも知られている。この
トルクをかけない構造は、径を縮小されたネックにより
分けられた２部分よりなるスタッドを使用する。ナット
がスタッドの主ねじ部に固定された後、工具がねじ端部
を引張って破断する。ナットは、回転によって取り外す
ことができ、再利用できる。しかしながら、かかるスエ
ージ加工されるナット・スタッド構造は、電気接続構造
あるいは接地用に使用されたことはかつてなく、特に、
塗料阻止キャップが使用されていない電気接続構造ある
いは接地用に使用されたことはないと確信する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるスタッド型
電気接続構造の好ましい実施態様は、パターンのある外
表面を持つスタッドと、半径方向に押圧するやり方でス
タッドに作動可能に固定されるナットとを用いる。本発
明の別の観点において、スタッドヘのナットの取り付け
は、取り付けられた導電性部材とパネルとの間に導電路
を作り出す。本発明のさらに別の観点において、スタッ
ドは電気的接地用溶接スタッドになる。さらに本発明の
別の観点において、ほぼ非導電材料で被覆されたスタッ
ドと導電性ナットとの間に導電路が作り出される。被覆
されたスタッドとこのスタッドにスエージ加工によりス
タッドに係合された導電性部材とを用いた電気的なシス
テムを組み立てる方法が、さらに提供される。
電気接続構造の好ましい実施態様は、パターンのある外
表面を持つスタッドと、半径方向に押圧するやり方でス
タッドに作動可能に固定されるナットとを用いる。本発
明の別の観点において、スタッドヘのナットの取り付け
は、取り付けられた導電性部材とパネルとの間に導電路
を作り出す。本発明のさらに別の観点において、スタッ
ドは電気的接地用溶接スタッドになる。さらに本発明の
別の観点において、ほぼ非導電材料で被覆されたスタッ
ドと導電性ナットとの間に導電路が作り出される。被覆
されたスタッドとこのスタッドにスエージ加工によりス
タッドに係合された導電性部材とを用いた電気的なシス
テムを組み立てる方法が、さらに提供される。
【０００８】本発明のスタッド型電気接続構造は、本発
明が余分なキャップを設けるステップや回転させるとい
う最初の組み立てステップを必要とすることなしに、コ
ーティングされたスタッドとナットとの間に、信頼性の
ある電気的な導通を作り出すという点で、従来の構造よ
り有利である。従って、本発明は、組立時間およびコス
トを減少すると同時に、本当の意味で繰り返しができる
やり方で電気的な信頼性を改善する。スタッド溶接送り
装置の信頼性も、スタッドの工具把持端部の破断前にお
いて通常より長い接地用スタッドを使用することにより
改善される。
明が余分なキャップを設けるステップや回転させるとい
う最初の組み立てステップを必要とすることなしに、コ
ーティングされたスタッドとナットとの間に、信頼性の
ある電気的な導通を作り出すという点で、従来の構造よ
り有利である。従って、本発明は、組立時間およびコス
トを減少すると同時に、本当の意味で繰り返しができる
やり方で電気的な信頼性を改善する。スタッド溶接送り
装置の信頼性も、スタッドの工具把持端部の破断前にお
いて通常より長い接地用スタッドを使用することにより
改善される。
【０００９】本発明のスタッド型電気接続構造は、本発
明ではナットにはスタッドに挿入する前に内面にねじが
ないので安価なナットを使用する点で従来の装置よりさ
らに有利である。ねじを切られたスタッドへのナットの
係合はナットに全くトルクすなわち回転力を加える必要
がなく、このことによりスタッドと該スタッドに隣接す
るパネルとの間の溶接に不用意な破損が生じるのを減少
する。アイレットの回転阻止用タブも必要ない。さら
に、ナットはねじ外しへの回転によって取り外しでき、
その後、再利用することもできる。本発明のナットの取
り付けは、従来のナットの回転締め付け時間が必要ない
ので、従来の事前にねじ切りナットより著しく速い。本
発明のさらなる利点および特徴は添付した図面と伴に以
下の説明および特許請求の範囲から明らかになるであろ
う。
明ではナットにはスタッドに挿入する前に内面にねじが
ないので安価なナットを使用する点で従来の装置よりさ
らに有利である。ねじを切られたスタッドへのナットの
係合はナットに全くトルクすなわち回転力を加える必要
がなく、このことによりスタッドと該スタッドに隣接す
るパネルとの間の溶接に不用意な破損が生じるのを減少
する。アイレットの回転阻止用タブも必要ない。さら
に、ナットはねじ外しへの回転によって取り外しでき、
その後、再利用することもできる。本発明のナットの取
り付けは、従来のナットの回転締め付け時間が必要ない
ので、従来の事前にねじ切りナットより著しく速い。本
発明のさらなる利点および特徴は添付した図面と伴に以
下の説明および特許請求の範囲から明らかになるであろ
う。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は自動車２５のエンジン区画
室２３に使用される本発明のスタッド型電気接続構造２
１を示す。スタッド型接続構造２１は、バッテリー２
７、ウィンドワイパー直流モーター２９、ホーン３１、
電気分配ボックス３２などの電気部品から、車両の導電
性金属パネルすなわちフレーム３３に電気を流すことが
できる。
室２３に使用される本発明のスタッド型電気接続構造２
１を示す。スタッド型接続構造２１は、バッテリー２
７、ウィンドワイパー直流モーター２９、ホーン３１、
電気分配ボックス３２などの電気部品から、車両の導電
性金属パネルすなわちフレーム３３に電気を流すことが
できる。
【００１１】図２から図５を参照して、スタッド型電気
接続構造２１の第一の好ましい実施態様は、溶接スタッ
ド５１、スリーブ部材としても知られているナット５
３、および導電体５５を備えている。導電体５５は、好
ましくは、ワイヤハーネス５９（図１参照）から分岐
し、その端部に固定された通常は円形の金属アイレット
端子６１を有する導線５７である。導線５７は、絶縁ケ
ースによって取り巻かれた可撓性の銅製の内部線からな
っている。
接続構造２１の第一の好ましい実施態様は、溶接スタッ
ド５１、スリーブ部材としても知られているナット５
３、および導電体５５を備えている。導電体５５は、好
ましくは、ワイヤハーネス５９（図１参照）から分岐
し、その端部に固定された通常は円形の金属アイレット
端子６１を有する導線５７である。導線５７は、絶縁ケ
ースによって取り巻かれた可撓性の銅製の内部線からな
っている。
【００１２】スタッド５１は、横方向に張り出す円形フ
ランジ６３、第１ねじ部６５、首部６７および第２ねじ
部６９を有する。第１ねじ部６５は、Ｍ６.０×１.０ミ
リメートルねじを有し、一方、第２ねじ部６９は、Ｍ
５.０×０.８ミリメートルねじを有する。ねじは、スタ
ッドに外面係合パターンを形成している。さらに、首部
６７は、ねじ部に比べて縮小された直径の横断面領域を
有する。首部６７には、また、４０度（合計）の角度の
テーパーＸとテーパーの頂点における円周半径が縮小さ
れた径部分が設けられている。首部６７は、スタッド５
１の縦軸に沿って線型荷重を受けた時、少なくとも５０
０キログラム以上５８０キログラム以下の破断荷重を有
している。スタッド５１は、好ましくは、亜鉛仕上げし
たＳＡＥ１０１０鋼で構成されており、冷間ロール加工
によるねじを有している。
ランジ６３、第１ねじ部６５、首部６７および第２ねじ
部６９を有する。第１ねじ部６５は、Ｍ６.０×１.０ミ
リメートルねじを有し、一方、第２ねじ部６９は、Ｍ
５.０×０.８ミリメートルねじを有する。ねじは、スタ
ッドに外面係合パターンを形成している。さらに、首部
６７は、ねじ部に比べて縮小された直径の横断面領域を
有する。首部６７には、また、４０度（合計）の角度の
テーパーＸとテーパーの頂点における円周半径が縮小さ
れた径部分が設けられている。首部６７は、スタッド５
１の縦軸に沿って線型荷重を受けた時、少なくとも５０
０キログラム以上５８０キログラム以下の破断荷重を有
している。スタッド５１は、好ましくは、亜鉛仕上げし
たＳＡＥ１０１０鋼で構成されており、冷間ロール加工
によるねじを有している。
【００１３】第１の好ましい実施態様のナット５３は、
円筒状部８１と拡径フランジ部８３を有する。ナット
は、スタッド５１への取付け前は平滑なねじのない内面
孔８５を備えている。ナット５３は、好ましくは、エン
ジン区画室用にすず亜鉛仕上げのＳＡＥ １０１０鋼で
構成されている。
円筒状部８１と拡径フランジ部８３を有する。ナット
は、スタッド５１への取付け前は平滑なねじのない内面
孔８５を備えている。ナット５３は、好ましくは、エン
ジン区画室用にすず亜鉛仕上げのＳＡＥ １０１０鋼で
構成されている。
【００１４】図７は、第２の好ましい実施態様のナット
１５３を示している。ナット１５３は、外面を面取りし
た端部１６３を有し、円筒状部１６５、六角形のレンチ
受容形状部１６７および拡径部１６９を備えている。ナ
ット１５３は、また、第２の好ましい実施態様のスタッ
ド１５１（図９参照）への取付け前は、平滑なねじのな
い孔１７１を備えている。
１５３を示している。ナット１５３は、外面を面取りし
た端部１６３を有し、円筒状部１６５、六角形のレンチ
受容形状部１６７および拡径部１６９を備えている。ナ
ット１５３は、また、第２の好ましい実施態様のスタッ
ド１５１（図９参照）への取付け前は、平滑なねじのな
い孔１７１を備えている。
【００１５】空圧作動の締め付け／固定工具１８１が、
図８〜図１３に示されている。工具１８１は、ノーズ１
８７内で部品に作用するように、ピストンシリンダー１
８３とトリガ１８５とを使用している。工具１８１は、
結合部において、約３，０４０〜３，５３５ニュートン
の締付け力を生ずるように、約８５〜１００ｐｓｉの通
常の空気圧を使用している。工具１８１のノーズ１８７
は、さらに、ノーズピース１８９、ジョーケース１９１
およびジョー１９３を備えている。
図８〜図１３に示されている。工具１８１は、ノーズ１
８７内で部品に作用するように、ピストンシリンダー１
８３とトリガ１８５とを使用している。工具１８１は、
結合部において、約３，０４０〜３，５３５ニュートン
の締付け力を生ずるように、約８５〜１００ｐｓｉの通
常の空気圧を使用している。工具１８１のノーズ１８７
は、さらに、ノーズピース１８９、ジョーケース１９１
およびジョー１９３を備えている。
【００１６】両方の好ましい実施態様のスタッド型電気
接続コネクターの締付け順序が、図９〜図１３を参照し
て説明される。本発明にかかる締結具の代表例としての
スタッド１５１は、溶接ヘッドすなわちガン（図示せ
ず）のコレットに供給され、そのスタッドがパネル３３
に接触するまで装置は動作し、「工作物上にスタッドが
位置した」という信号を電子式制御装置に送る。次い
で、溶接ガンはスタッドをパネルから約１.2ミリメート
ル持ち上げる。その後、パイロットアークが発生され、
スタッドの根本端部とパネルとの間の空気間隙をイオン
化する。次いで、スタッドの根本端部とパネル表面で両
方の材料の溶融を生ずるようにメイン溶接電流が流され
る。最後に溶接ガンが前進してスタッドを材料の溶融溜
りの中に押込む。溶融した溶接溜りが固まり、溶接ガン
は後退し、これによってスタッドはしっかりとパネルに
溶着される。
接続コネクターの締付け順序が、図９〜図１３を参照し
て説明される。本発明にかかる締結具の代表例としての
スタッド１５１は、溶接ヘッドすなわちガン（図示せ
ず）のコレットに供給され、そのスタッドがパネル３３
に接触するまで装置は動作し、「工作物上にスタッドが
位置した」という信号を電子式制御装置に送る。次い
で、溶接ガンはスタッドをパネルから約１.2ミリメート
ル持ち上げる。その後、パイロットアークが発生され、
スタッドの根本端部とパネルとの間の空気間隙をイオン
化する。次いで、スタッドの根本端部とパネル表面で両
方の材料の溶融を生ずるようにメイン溶接電流が流され
る。最後に溶接ガンが前進してスタッドを材料の溶融溜
りの中に押込む。溶融した溶接溜りが固まり、溶接ガン
は後退し、これによってスタッドはしっかりとパネルに
溶着される。
【００１７】次にアイレット６１はスタッド１５１に軸
を一致させて真直ぐに挿入され、アイレット６１の孔が
スタッド１５１の第１ねじ部２０１のまわりに配置され
る。その後、ナット１５３が、スタッド１５１の第２ね
じ部２０３上を、第１ねじ部２０１まで直線的に滑り降
ろされる。このことは、図９、１０および１１を比較す
ると解るであろう。工具１８１は、スタッド１５１およ
び１５３上に直線的に挿入される。この工程は、前の工
程と同時に行ってもよい。図１１を参照すると、マンド
レルとして作用する第２ねじ部２０３が、ジョー１９３
の内側に収容され、他方、ノーズピース１８９とジョー
ケース１９１の末端部とが、ナット１５３の筒状部を取
囲む。次いで、ジョー１９３でしっかりと第２ねじ部２
０３を把持し、一方ジョーケース１９１が、アイレット
６１に対して所望の当接圧で接触するように直線的にナ
ット１５３を押圧して、トルクの代わりに直線的な荷重
を与える。かくして、アイレット６１は、縦方向におい
て、ナット１５３の端部とスタッド１５１のフランジ２
０５との間に挟持される。
を一致させて真直ぐに挿入され、アイレット６１の孔が
スタッド１５１の第１ねじ部２０１のまわりに配置され
る。その後、ナット１５３が、スタッド１５１の第２ね
じ部２０３上を、第１ねじ部２０１まで直線的に滑り降
ろされる。このことは、図９、１０および１１を比較す
ると解るであろう。工具１８１は、スタッド１５１およ
び１５３上に直線的に挿入される。この工程は、前の工
程と同時に行ってもよい。図１１を参照すると、マンド
レルとして作用する第２ねじ部２０３が、ジョー１９３
の内側に収容され、他方、ノーズピース１８９とジョー
ケース１９１の末端部とが、ナット１５３の筒状部を取
囲む。次いで、ジョー１９３でしっかりと第２ねじ部２
０３を把持し、一方ジョーケース１９１が、アイレット
６１に対して所望の当接圧で接触するように直線的にナ
ット１５３を押圧して、トルクの代わりに直線的な荷重
を与える。かくして、アイレット６１は、縦方向におい
て、ナット１５３の端部とスタッド１５１のフランジ２
０５との間に挟持される。
【００１８】ジョーケース１９１は、ナット１５３の筒
状部に、横方向且つ内方の状態で、スエージ加工して半
径方向に押圧し、これによって、ナット１５３の開口部
（図６参照）にねじを形成する。これは、相互に等しく
マッチしたねじを作りだすので、予めねじ切りされたナ
ットとスタッドの不一致な係合という問題を解消する利
点がある。さらに、工具は、最初の締付けの間におい
て、スタッド１５１とナット１５３にいかなる回転的な
力すなわちトルク力も加えない。このことが、パネル３
３に対するスタッド１５１のしっかりした固着関係に寄
与し、正確な取付け作業とパネル３３に対する取付け力
の反復性のある品質を達成する。
状部に、横方向且つ内方の状態で、スエージ加工して半
径方向に押圧し、これによって、ナット１５３の開口部
（図６参照）にねじを形成する。これは、相互に等しく
マッチしたねじを作りだすので、予めねじ切りされたナ
ットとスタッドの不一致な係合という問題を解消する利
点がある。さらに、工具は、最初の締付けの間におい
て、スタッド１５１とナット１５３にいかなる回転的な
力すなわちトルク力も加えない。このことが、パネル３
３に対するスタッド１５１のしっかりした固着関係に寄
与し、正確な取付け作業とパネル３３に対する取付け力
の反復性のある品質を達成する。
【００１９】最後に、図１１〜図１３を比較すると、ス
タッド１５１の首部が破断されていることが示されてお
り、そこでは、ジョー１９３は、なお第２ねじ部２０３
を保持しており、第１ねじ部２０１から離れるように直
線的に移動している。第２ねじ部２０３は、その後廃棄
される。その後、ナット１５３は、レンチの使用によっ
て、スタッド１５１からねじねじを緩めることができ
る。ナット１５３は、ねじ部が剥離されない限り、限り
なく再利用できる。
タッド１５１の首部が破断されていることが示されてお
り、そこでは、ジョー１９３は、なお第２ねじ部２０３
を保持しており、第１ねじ部２０１から離れるように直
線的に移動している。第２ねじ部２０３は、その後廃棄
される。その後、ナット１５３は、レンチの使用によっ
て、スタッド１５１からねじねじを緩めることができ
る。ナット１５３は、ねじ部が剥離されない限り、限り
なく再利用できる。
【００２０】更に詳細には、本発明の第２実施態様にお
ける電気的な接地装置すなわちコネクターは、自動車の
車体パネルなどのパネルに溶接された接地用スタッド
と，コネクターをパネルに電気的に接続するための中空
カラーを有している。このコネクターは、スタッドがそ
こを通る貫通孔を持っている。カラーは、鋼などの金属
製である。カラーは、コネクターの貫通孔より大きい寸
法を持つフランジ部と、スタッド上にスエージ加工され
る本体部とから成っている。この実施態様では、上面か
ら見て六角形状の工具係合部が、フランジ部と本体部と
の間の側面に形成されている。工具係合部は、レンチな
どのような工具と係合して、取付けられたカラーを取外
すために容易に回転できるようになっている。フランジ
部は、本体部の外径がコネクターの貫通孔の径より大き
い場合は不要である。
ける電気的な接地装置すなわちコネクターは、自動車の
車体パネルなどのパネルに溶接された接地用スタッド
と，コネクターをパネルに電気的に接続するための中空
カラーを有している。このコネクターは、スタッドがそ
こを通る貫通孔を持っている。カラーは、鋼などの金属
製である。カラーは、コネクターの貫通孔より大きい寸
法を持つフランジ部と、スタッド上にスエージ加工され
る本体部とから成っている。この実施態様では、上面か
ら見て六角形状の工具係合部が、フランジ部と本体部と
の間の側面に形成されている。工具係合部は、レンチな
どのような工具と係合して、取付けられたカラーを取外
すために容易に回転できるようになっている。フランジ
部は、本体部の外径がコネクターの貫通孔の径より大き
い場合は不要である。
【００２１】コネクターは、次のような方法でパネルに
接続されている。カラーの本体部の内径は、スタッドへ
の挿入を容易にするためスタッドの外径より最初は僅か
に大きく成形されている。それ故、パネルへの部品の載
置とカラーのスタッドへの挿入は、パネルの一方の側で
容易に行うことができる。カラーをスタッドにスエージ
加工させるために、カラーの本体部はブラインドリベッ
トの取付け工具あるいは同種の工具のノーズのグリップ
で支持され、スタッドの先端は工具のジョーで保持さ
れ、その後、工具が作動する。ジョーのスタッドを引き
抜く動きにも拘らず、その反力は、スタッドのフランジ
に対して作用し、溶接部には作用しないので、スタッド
はパネルにしっかりと溶接され固定を維持する。かくし
て、カラーの本体部は把持部が、カラーをパネルに押圧
する間にスエージ加工され、本体部の内径が縮小してス
タッドのねじ部に嵌合する。かくして、カラーはスタッ
ドに取付けられる。この方法は、国際公開 NO．WO 94/0
1687 および英国特許出願 NO.2,274,697 により完全に
説明されている。
接続されている。カラーの本体部の内径は、スタッドへ
の挿入を容易にするためスタッドの外径より最初は僅か
に大きく成形されている。それ故、パネルへの部品の載
置とカラーのスタッドへの挿入は、パネルの一方の側で
容易に行うことができる。カラーをスタッドにスエージ
加工させるために、カラーの本体部はブラインドリベッ
トの取付け工具あるいは同種の工具のノーズのグリップ
で支持され、スタッドの先端は工具のジョーで保持さ
れ、その後、工具が作動する。ジョーのスタッドを引き
抜く動きにも拘らず、その反力は、スタッドのフランジ
に対して作用し、溶接部には作用しないので、スタッド
はパネルにしっかりと溶接され固定を維持する。かくし
て、カラーの本体部は把持部が、カラーをパネルに押圧
する間にスエージ加工され、本体部の内径が縮小してス
タッドのねじ部に嵌合する。かくして、カラーはスタッ
ドに取付けられる。この方法は、国際公開 NO．WO 94/0
1687 および英国特許出願 NO.2,274,697 により完全に
説明されている。
【００２２】特に、本発明の方法によると、スタッド
は、パネルが下塗りすなわち塗料などのコーティングに
より被覆される前に、製造工程の早い段階でパネルに溶
接される。続いて、スタッドを含むパネルは、浸漬塗装
あるいはロボットによるスプレー塗装のような塗装工程
に曝され、スタッドのねじ部は、絶縁性でほぼ非導電性
の層によって全体的に被覆される。本発明に従ってスタ
ッドに対してスエージ加工したナットを適用することに
より、スエージ加工の押圧力が金属ナットをスタッドの
ねじ部に対して押圧し、コーティング層を移動させてコ
ーティングに穴を開け、アイレットとスタッドとの間に
適切な電気接続を提供する。スリーブすなわちナットの
中へ塗装したねじ部の被覆を切断する動作は、０.５ミ
リオーム以下の非常に低い接続抵抗を実現するに十分な
程度に接続部で塗料を取除き、かくして、組立て工場で
の塗装工程を通るスタッドを保護被覆する必要をなく
す。
は、パネルが下塗りすなわち塗料などのコーティングに
より被覆される前に、製造工程の早い段階でパネルに溶
接される。続いて、スタッドを含むパネルは、浸漬塗装
あるいはロボットによるスプレー塗装のような塗装工程
に曝され、スタッドのねじ部は、絶縁性でほぼ非導電性
の層によって全体的に被覆される。本発明に従ってスタ
ッドに対してスエージ加工したナットを適用することに
より、スエージ加工の押圧力が金属ナットをスタッドの
ねじ部に対して押圧し、コーティング層を移動させてコ
ーティングに穴を開け、アイレットとスタッドとの間に
適切な電気接続を提供する。スリーブすなわちナットの
中へ塗装したねじ部の被覆を切断する動作は、０.５ミ
リオーム以下の非常に低い接続抵抗を実現するに十分な
程度に接続部で塗料を取除き、かくして、組立て工場で
の塗装工程を通るスタッドを保護被覆する必要をなく
す。
【００２３】導電路は図４および図６で最も良く理解さ
れるであろう。例示した溶接スタッド５１が接地用スタ
ッドとして使用される時、電流は、電気部品から、導線
５７を介し、アイレット６１を介し、ナット５３を介し
て（塗料コーティングがスタッド５１からアイレット６
１を絶縁する）、スタッド５１およびパネル３３に流れ
る。ナット５３とスタッド５１との間には、まだある程
度のあるいは他のコーティングが部分的に存在するにも
拘らず、許容できる電気的導電路を構成するに充分な程
度取除かれる。
れるであろう。例示した溶接スタッド５１が接地用スタ
ッドとして使用される時、電流は、電気部品から、導線
５７を介し、アイレット６１を介し、ナット５３を介し
て（塗料コーティングがスタッド５１からアイレット６
１を絶縁する）、スタッド５１およびパネル３３に流れ
る。ナット５３とスタッド５１との間には、まだある程
度のあるいは他のコーティングが部分的に存在するにも
拘らず、許容できる電気的導電路を構成するに充分な程
度取除かれる。
【００２４】スタッド型電気接続構造の種々の実施態様
を開示したが、他のものも本発明の範囲を逸脱すること
なく実施できることが理解されるべきである。例えば、
開示された導線およびアイレットは、回路基板あるいは
細長いスタンピングのような他の導電体に置き代えるこ
とができる。更に、スタッド型電気接続構造は、家庭用
具、電動工具あるいは産業機械など自動車以外の装置へ
の使用も可能である。従来の前もってねじを切られたナ
ットとトルクによる取付けが、ここで開示された多くの
利点を達成しなくても、本発明のスタッドとともに使用
できる。ここで開示されたスタッドは、自動車の車体パ
ネルに代えて、電気分配器あるいは他の電気部品に取付
けることもでき、従って、電流は図４に示された方向と
逆の方向に流れる。電線すなわち導電体が、別体のアイ
レットの代わりに、ナットに直接取付けたりあるいはは
んだ付けされてもよい。種々の材料及び寸法が、例示の
態様で開示されたが、勿論他の材料や寸法も利用でき
る。本発明の真の精神の中に入る、これらの及びその他
の開示された実施例以外のものをカバーすることが、特
許請求の範囲によって意図されている。
を開示したが、他のものも本発明の範囲を逸脱すること
なく実施できることが理解されるべきである。例えば、
開示された導線およびアイレットは、回路基板あるいは
細長いスタンピングのような他の導電体に置き代えるこ
とができる。更に、スタッド型電気接続構造は、家庭用
具、電動工具あるいは産業機械など自動車以外の装置へ
の使用も可能である。従来の前もってねじを切られたナ
ットとトルクによる取付けが、ここで開示された多くの
利点を達成しなくても、本発明のスタッドとともに使用
できる。ここで開示されたスタッドは、自動車の車体パ
ネルに代えて、電気分配器あるいは他の電気部品に取付
けることもでき、従って、電流は図４に示された方向と
逆の方向に流れる。電線すなわち導電体が、別体のアイ
レットの代わりに、ナットに直接取付けたりあるいはは
んだ付けされてもよい。種々の材料及び寸法が、例示の
態様で開示されたが、勿論他の材料や寸法も利用でき
る。本発明の真の精神の中に入る、これらの及びその他
の開示された実施例以外のものをカバーすることが、特
許請求の範囲によって意図されている。
【図１】 本発明のスタッド型電気接続構造の第１の好
ましい実施態様を用いている自動車のエンジン区画室を
示す斜視図である。
ましい実施態様を用いている自動車のエンジン区画室を
示す斜視図である。
【図２】 本発明の実施態様のスタッド型電気接続構造
を示す分解斜視図である。
を示す分解斜視図である。
【図３】 本発明の第１の実施態様のスタッド型電気接
続構造を示す側方立面図である。
続構造を示す側方立面図である。
【図４】 本発明の第１の実施態様のスタッド型電気接
続構造を示す一部破断側方立面図である。
続構造を示す一部破断側方立面図である。
【図５】 本発明の第１の実施態様のスタッド型電気接
続構造に使用されるスタッドを示す、図４の円５内を取
り出した破断側方立面図である。
続構造に使用されるスタッドを示す、図４の円５内を取
り出した破断側方立面図である。
【図６】 本発明の第１の実施態様のスタッド型電気接
続構造を示す、図４の円６内を取り出した破断断面図で
ある。
続構造を示す、図４の円６内を取り出した破断断面図で
ある。
【図７】 本発明の第２の実施態様のスタッド型電気接
続構造に使用されるナットを示す側方立面図である。
続構造に使用されるナットを示す側方立面図である。
【図８】 本発明のスタッド型電気接続構造に使用され
る実施態様の締結工具を示す側方立面図である。
る実施態様の締結工具を示す側方立面図である。
【図９】 本発明の第２の実施態様のスタッド型電気接
続構造を示す一部破断した分解部品配列側方立面図であ
る。
続構造を示す一部破断した分解部品配列側方立面図であ
る。
【図１０】 本発明の第２の実施態様のスタッド型電気
接続構造の組立て順序の内の、締結工具の位置決めを示
す一部破断側方立面図である。
接続構造の組立て順序の内の、締結工具の位置決めを示
す一部破断側方立面図である。
【図１１】 本発明の第２の好ましい実施態様のスタッ
ド型電気接続構造の組立て順序の内の締結工具作動開始
状態を示す一部破断側方立面図である。
ド型電気接続構造の組立て順序の内の締結工具作動開始
状態を示す一部破断側方立面図である。
【図１２】 本発明の第２の好ましい実施態様のスタッ
ド型電気接続構造の組立て順序の内の、スタッドの首部
の破断を示す一部破断側方立面図である。
ド型電気接続構造の組立て順序の内の、スタッドの首部
の破断を示す一部破断側方立面図である。
【図１３】 本発明の第２の好ましい実施態様のスタッ
ド型電気接続構造の組立て順序の内の、締結完了を示す
一部破断側方立面図である。
ド型電気接続構造の組立て順序の内の、締結完了を示す
一部破断側方立面図である。
２１ スタッド型電気接続構造 ３３ パネル、フレーム ５１，１５１ スタッド ５３、１５３ ナット ５５ 導電体 ５７ 導線 ６１ アイレット ６５、２０１ 第１ねじ部 ６７ 首部 ６９、２０３ 第２ねじ部 １８１ 工具
フロントページの続き (72)発明者 アレン ディー モーリング アメリカ合衆国 ミシガン州 48236 グ ロース ポイント ウッズ ボーンマス ストリート 1590
Claims (30)
- 【請求項１】 外面にパターンがあるスタッドと導電性
部材とパネルとを有する電気システムの組立方法であっ
て、（ａ）前記スタッドを前記パネルに固定するステッ
プと、（ｂ）前記スタッドの外面パターンの少なくとも
一部にコーティングを施すステップと、（ｃ）前記ステ
ップ（ｂ）の後、前記スタッドのまわりを少なくとも部
分的に取り囲むように前記導電性部材を位置決めするス
テップと、（ｄ）前記スタッドの外面パターンと係合す
るように前記導電性部材を変形する程に押圧して、前記
コーティングの少なくとも一部が前記導電性部材と前記
スタッドの対応する係合部分との間に位置する状態で、
該導電性部材を該スタッドに締結する押圧ステップと、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記導電性部材と前記スタ
ッドとの間を電気的に導通させるステップとから成るこ
とを特徴とする電気システムの組立方法。 - 【請求項２】 さらに、最初に、前記導電性部材を、実
質的に回転することなく直線的に前記スタッドに完全に
挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記
載した方法。 - 【請求項３】 さらに、前記導電性部材が前記スタッド
と係合している間、取付け工具によって該スタッドの端
部を把持するステップを含むことを特徴とする請求項２
に記載した方法。 - 【請求項４】 さらに、前記導電性部材が前記スタッド
に取付けられた後、該スタッドの把持された端部を、前
記パネルに取付けられた該スタッドの残りの部分から切
り離すステップを含むことを特徴とする請求項３に記載
した方法。 - 【請求項５】 さらに、前記導電性部材を前記スタッド
に押圧する前に、前記スタッドに電気的端子を組付ける
ステップと、前記スタッドへ前記導電性部材を取付ける
ことによって前記導電性端子をスタッドに固着するステ
ップとを含むことを特徴とする請求項１に記載した方
法。 - 【請求項６】 さらに、前記パネルに前記スタッドを溶
接するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載
した方法。 - 【請求項７】 さらに、前記導電性部材を前記スタッド
から取外すために前記導電性部材を回転するステップを
含むことを特徴とする請求項１に記載した方法。 - 【請求項８】 さらに、前記導電性部材を前記スタッド
に再取付けするために、前記導電性部材を回転させるス
テップを含むことを特徴とする請求項７に記載した方
法。 - 【請求項９】 前記コーティングは、実質的に非導電性
であることを特徴とする請求項１に記載した方法。 - 【請求項１０】 前記コーティングは、前記パネルと露
出したスタッドの大部分にスプレーされた塗料であるこ
とを特徴とする請求項９に記載した方法。 - 【請求項１１】 さらに、前記パネルを用いて、前記導
電性部材をスタッドを通して電気的に接地するステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載した方法。 - 【請求項１２】 自動車において接地接続を完成する方
法であって、（ａ）ねじ切りされた接地用スタッドを自
動車のフレーム部分に溶接するステップと、（ｂ）前記
フレーム部分および前記接地用スタッドにコーティング
を施すステップと、（ｃ）前記接地用スタッドに、接地
用コネクターを位置決めするステップと、（ｄ）前記接
地用スタッド上であって且つ前記コネクターに緊密に係
合するように金属製本体をスエージ加工するステップと
から成り、前記金属製本体は、前記スタッドのねじ部と
少なくとも部分的に形状が一致し且つ前記スタッドと電
気的に接触するように押圧されて、前記コネクターから
前記金属製本体を通して前記スタッドおよび前記フレー
ム部分に至る連続的な導電路を提供することを特徴とす
る前記方法。 - 【請求項１３】 前記スエージ加工ステップは、前記ス
タッドのねじ部にコーティングを移動させることによっ
て、スタッドと接触するように前記金属製本体を押圧す
ることを特徴とする請求項１２に記載した方法。 - 【請求項１４】 さらに、前記スタッドの端部を、該端
部以外の残りの部分から、該残りの部分に前記金属製本
体をスエージ加工した後に、切断することを特徴とする
請求項１２に記載した方法。 - 【請求項１５】 前記コーティングは、塗料であること
を特徴とする請求項１２に記載した方法。 - 【請求項１６】 電気接続構造において、（ａ）パタ
ーン形成された外側表面を有する細長い第１部分と、
この第１部分に同軸に整列した第２部分と、前記第１
部分と第２部分とを接続するように機能する首部とを有
し、該首部が該第１および第２部分より小さい横断面領
域を有している、実質的に円筒のスタッドと、（ｂ）実
質的にトルク的取付け力（すなわち回転力）なしで、ス
タッドの前記第１部分に動作可能に取付けられたナット
であって、該ナットは破壊することなく前記スタッドか
ら取外すことができ、前記スタッドの第２部分は、該ナ
ットが前記スタッドの第１部分に取付けられた後、前記
第１部分から取除くことができるようになった、ナット
と、（ｃ）該ナットによって少なくとも部分的に前記ス
タッドに取付けられた導電性部材とを備え、電流が、前
記導電性部材、前記ナットおよび前記スタッドの間の導
電路に沿って流れることができることを特徴とする電気
接続構造。 - 【請求項１７】 さらに、電気的な導電構成物を有し、
スタッドは、前記構成物に、電流がナットとスタッドを
介して前記導電性部材と該構成物との間を導通できるよ
うに、固定されていることを特徴とする請求項１６に記
載した電気接続構造。 - 【請求項１８】 前記構成物は自動車のパネルであるこ
とを特徴とする請求項１７に記載した電気接続構造。 - 【請求項１９】 前記スタッドは、前記構成物に溶接さ
れていることを特徴とする請求項１７に記載した電気接
続構造。 - 【請求項２０】 前記導電性部材は電線を含むことを特
徴とする請求項１６に記載した電気接続構造。 - 【請求項２１】 前記導電性部材はさらに該導電線に締
結されたアイレットを有し、該アイレットは、前記スタ
ッドの第１部分をほぼ取囲んだ孔を有することを特徴と
する請求構２０に記載した電気接続構造。 - 【請求項２２】 前記スタッドは、さらに該首部と反対
側の第１部分の端部から横方向に伸びるフランジ部を有
することを特徴とする請求項１６に記載した電気接続構
造。 - 【請求項２３】 該第１部分のパターン形成外表面はね
じパターンであり、ナットは、スタッドに対して該ナッ
トを回転することによって、スタッドから取り外すこと
ができ、ナットは、スタッドに対して取外す時と反対方
向に回転させることによって、スタッドに再取付けでき
ることを特徴とする請求項１６に記載した電気接続構
造。 - 【請求項２４】 前記スタッドは電気的接地用スタッド
として作用することを特徴とする請求項１６に記載した
電気接続構造。 - 【請求項２５】 さらに、前記スタッドの該第１部分の
少なくとも一部に施された実質的に非導電性のコーティ
ングを有し、該ナットを前記スタッドとの間の電気の流
れの可能にするために、スタッドにナットを係合させる
間に、(a)前記パターンのある外面及び(b)ナットのうち
少なくとも１つが、前記コーティングの少なくとも１部
を貫通していることを特徴とする請求項１６に記載した
電気接続構造。 - 【請求項２６】 自動車用電気システムにおいて、
（ａ）電気的な接地として作用する自動車のパネルと、
（ｂ）パターンのある外面を備えた第１部分を有する実
質的に円筒状のスタッドであって、前記パターンのある
外面の少なくとも主部分には実質的に絶縁性外面層が配
置され、前記パネルに取付けられたスタッドと、（ｃ）
半径方向の押圧により前記第１部分に固着されて、ナッ
トがスタッドから取り外すことができ且つ再取付けに適
するようになった、部材と、（ｄ）前記部材によってス
タッドに取付け可能な導電体とを備え、前記部材の前記
スタッドへの取付けによって、前記導電性部材と前記ス
タッドとの間に導電路が生成され、電流が、前記導電体
と前記部材と前記スタッドと前記パネルの間の通路に沿
って流れることができることを特徴とする自動車用電気
システム。 - 【請求項２７】 さらに、前記部材によってスタッドに
接続された電気作動部品を有することを特徴とする請求
項２６に記載した自動車用電気システム。 - 【請求項２８】 前記部品は、電気モーターであること
を特徴とする請求項２７に記載した自動車用電気システ
ム。 - 【請求項２９】 該導電体は電線であることを特徴とす
る請求項２６に記載した自動車用電気システム。 - 【請求項３０】 さらに、前記スタッドは、前記第１部
分と同軸に整列した第２部分を有し、該第２部分は、実
質的に、前記部材が前記スタッドの該第１部分に取付け
られた後に、前記第１部分から破断可能になっており、
前記スタッドは前記パネルに溶接によって連結されてい
ることを特徴とする請求項２６に記載した自動車用電気
システム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11441098P | 1998-12-31 | 1998-12-31 | |
| US09/451,583 US6357110B1 (en) | 1998-12-31 | 1999-11-30 | Stud electrical connection method |
| US60/114410 | 1999-11-30 | ||
| US09/451583 | 1999-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202633A true JP2000202633A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=26812154
Family Applications (1)
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