JP2004106468A

JP2004106468A - 樹脂製部品の締結部構造

Info

Publication number: JP2004106468A
Application number: JP2002275304A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Watanabe; 渡辺　正裕; Yasuhiro Sone; 曽根　靖博; Yoshihide Arai; 新居　良英; Makoto Imai; 今井　誠
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP4497803B2

Abstract

【課題】インサート部材および有底ナットがインサート成形により樹脂製部品に一体的に固定される際に、有底ナットを金型などでインサート部材に押圧することなく、それ等の間からねじ穴内に樹脂材料が侵入することを防止する。
【解決手段】袋ナット２２のねじ穴開口部に嵌合突部２６が設けられ、ボルト挿通穴１６ｈ内に圧入されて一体的に固定されることにより、全周に亘って接続端子１６との間を密閉するようにしたため、インサート成形時に袋ナット２２と接続端子１６との間から樹脂材料がねじ穴２８内に侵入することが防止される。嵌合突部２６の突出寸法ｔは、接続端子１６の肉厚の８０％〜９５％の範囲内であるため、接続端子１６の弾性変形などで嵌合突部２６の先端が外部電極１８に当接する恐れがない一方、インサート成形時に袋ナット２２がボルト挿通穴１６ｈから抜けたり位置ずれしたりすることが良好に防止される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂製部品の締結部構造に係り、特に、被締結部材が押圧される締結受け部を有するインサート部材および有底ナットがインサート成形により樹脂製部品に一体的に固定される際に、有底ナットのねじ穴内に樹脂材料が侵入することを防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（ａ）　ボルト挿通穴が設けられた締結受け部が樹脂製部品の表面に露出させられ且つ一部がその樹脂製部品に埋設されるように、インサート成形によりその樹脂製部品に一体的に固定されているインサート部材と、（ｂ）　前記締結受け部の裏側であって前記ボルト挿通穴に対応する部分に配設され、前記インサート部材と共にインサート成形されて前記樹脂製部品に埋設されている有底ナットと、を有し、（ｃ）　締付ボルトが前記ボルト挿通穴内に挿入されて前記有底ナットに螺合されることにより、所定の被締結部材がその締付ボルトにより前記締結受け部との間で挟圧されて一体的に固定される樹脂製部品の締結部構造が知られている（特許文献１参照）。図５は、このような従来の締結部構造の一例を示す断面図で、インサート部材１００のボルト挿通穴１０２に対応して有底ナット（袋ナット）１０４が配設され、インサート成形により樹脂製部品１０６と一体的に構成されており、有底ナット１０４の蓋部１０８によりねじ穴１１０内への樹脂材料の侵入が防止される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１２０３９０号公報（段落１２、図２）
【特許文献２】
特開平５−２０５７９２号公報（段落１１、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような締結部構造においても、射出成形などで樹脂製部品１０６をインサート成形する際に、有底ナット１０４とインサート部材１００との間に隙間が生じ、その隙間からねじ穴１１０内に樹脂材料が侵入する可能性がある。これに対し、有底ナット１０４とインサート部材１００とを加圧してインサート成形することが考えられるが、有底ナット１０４を押さえるための押圧部により図６（ａ）　のように空間１２０が形成されるため、樹脂製部品１０６の形状や強度が制約されるとともに、金型形状が複雑になる。また、図６（ｂ）　のように、金型の移動方向（図の上下方向）に対して直角に有底ナット１０４を配設する場合には、別体に構成された寄せ型などが必要で、金型構造が一層複雑になる。この他、有底ナット１０４にボルトを螺合してインサート部材１００と一体的に締結した状態で、樹脂製部品１０６をインサート成形することも考えられるが、ボルトの着脱が必要で製造工数が多くなるだけでなく、図６（ｂ）　ではボルトの頭部が横方向に突き出すため、依然として寄せ型などが必要である。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、インサート部材および有底ナットがインサート成形により樹脂製部品に一体的に固定される際に、有底ナットを金型などでインサート部材に押圧することなく、それ等の間からねじ穴内に樹脂材料が侵入することを防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、（ａ）　ボルト挿通穴が設けられた締結受け部が樹脂製部品の表面に露出させられ且つ一部がその樹脂製部品に埋設されるように、インサート成形によりその樹脂製部品に一体的に固定されているインサート部材と、（ｂ）　前記締結受け部の裏側であって前記ボルト挿通穴に対応する部分に配設され、前記インサート部材と共にインサート成形されて前記樹脂製部品に埋設されている有底ナットと、を有し、（ｃ）　締付ボルトが前記ボルト挿通穴内に挿入されて前記有底ナットに螺合されることにより、所定の被締結部材がその締付ボルトにより前記締結受け部との間で挟圧されて一体的に固定される樹脂製部品の締結部構造において、（ｄ）　前記有底ナットのねじ穴開口部には、前記ボルト挿通穴内に嵌合されて一体的に固定されることにより、全周に亘って密閉する円筒状の嵌合突部が一体に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明の樹脂製部品の締結部構造において、前記嵌合突部は、前記ボルト挿通穴の内周面に密着するように圧入されて一体的に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第２発明の樹脂製部品の締結部構造において、前記嵌合突部の突出寸法は、前記締結受け部の肉厚の８０％〜９５％の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの樹脂製部品の締結部構造において、前記被締結部材は外部電極で、前記締結受け部はその外部電極と電気的に接続される接続端子であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
このような樹脂製部品の締結部構造においては、有底ナットのねじ穴開口部に嵌合突部が設けられ、ボルト挿通穴内に嵌合されて一体的に固定されることにより、全周に亘って密閉するようになっているため、樹脂製部品のインサート成形時に樹脂材料がねじ穴内に侵入することが確実に防止される。また、金型や寄せ型などで有底ナットとインサート部材とを押圧する必要がないため、装置が簡単且つ安価に構成されるとともに、締付ボルトによって一体的に締結しておく必要もないため、製造工数が少なくなって安価になる。
【００１１】
なお、ナットを所定の部材に圧入固定する技術が、例えば前記特許文献２に記載されているが、これはナットを回止めして締付ボルトの締付作業を容易にするためのもので、樹脂材料の侵入を防止するという本願発明とは背景技術や課題が相違するとともに、十分な締付トルクが得られない可能性がある。また、本願発明では、有底ナットが元々樹脂製部品にインサート成形されているため、有底ナットの外周形状によっては回止め作用が得られ、特許文献２に記載の技術を適用する理由がない。
【００１２】
第２発明では、嵌合突部がボルト挿通穴の内周面に密着するように圧入されて一体的に固定されているため、かしめ加工などで抜け止めして一体的に固定する場合に比較して、製造コストが一層低減される。
【００１３】
第３発明では、嵌合突部の突出寸法が締結受け部の肉厚の８０％〜９５％の範囲内であるため、締付ボルトの締付時に締結受け部の変形で嵌合突部の先端が被締結部材に当接する恐れがなく、被締結部材を締結受け部に面接触させて強固に固定することが可能で、例えば第４発明のように電気的に接続する場合、高い通電性能が得られるとともに、振動や変形などで締付が緩んで接続状態が損なわれる可能性が小さい。また、締結受け部の肉厚の８０％以上に圧入されるため、射出成形などによる樹脂製部品のインサート成形時に、有底ナットがボルト挿通穴から抜けたり位置ずれしたりすることが良好に防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ等の電力を変換する装置など、電圧若しくは電流値が比較的高く、特に電力を供給する電気装置のケース（樹脂製部品）に設けられた接続端子に対して、外部電源などに接続された外部電極を接続する締結部構造に好適に適用されるが、比較的微弱な電気信号などを送受信するだけでも良いし、通電以外の締結部構造にも適用され得る。
【００１５】
樹脂製部品は、電気伝導度が低い絶縁性の合成樹脂材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファンド）やＰＰＳアロイなどが好適に用いられ、射出成形によって成形することが望ましく、ガラス繊維などの強化材料を混ぜた複合強化樹脂が好適に用いられるが、他の合成樹脂材料を採用することもできる。締結受け部を有するインサート部材については、例えば電気伝導度が高い金属材料が好適に用いられる。
【００１６】
有底ナットは、半球状の蓋部が設けられた袋ナットが好適に用いられ、開口側の外周部を切削除去するなどして嵌合突部を設けることができるが、有底穴の内周面に雌ねじを切削加工したり、ねじ穴が貫通しているナットの一端の開口部に閉塞部材を溶接などで一体的に固設したものなど、種々の形態のものを採用できる。
【００１７】
有底ナットの外周形状は、樹脂製部品との係合によって回止め作用が得られる六角形等の角形状が望ましいが、例えば嵌合突部の外周面にセレーションを設けたり、嵌合突部の先端に複数の噛合歯を設けるとともに外周側へかしめ加工してインサート部材と係合させたりして回止めを行なうことにより、有底ナットの外周形状を真円形状とすることも可能である。角形状の有底ナットの嵌合突部に、更にセレーションや噛合歯等の回止め係合部を設けるようにしても良い。
【００１８】
嵌合突部は、第２発明のようにボルト挿通穴に圧入固定されるようにすることが望ましいが、先端部を外周側へかしめ加工して抜け止めすることにより、有底ナットとインサート部材とを密着させるようにしても良い。嵌合突部をボルト挿通穴に圧入するとともに、先端部をかしめ加工して抜け止めするようにしても良いなど、種々の態様が可能である。
【００１９】
嵌合突部の突出寸法は、第３発明のように締結受け部の肉厚の８０％〜９５％の範囲内とすることが望ましいが、被締結部材に嵌合突部が挿通可能なボルト挿通穴を設ければ、被締結部材と干渉しないため、締結受け部から嵌合突部が突き出すようになっていても良いなど、種々の態様が可能である。嵌合突部と被締結部材のボルト挿通穴との嵌合で、その被締結部材を位置決めすることもできる。
【００２０】
第３発明では、嵌合突部の突出寸法が締結受け部の肉厚の８０％以上であるが、これより少ないと射出成形などによる樹脂製部品のインサート成形時に、有底ナットがインサート部材のボルト挿通穴から抜けたり位置ずれしたりする可能性がある。また、９５％より多いと、インサート部材の材質によっても異なるが、ボルト締付時に締結受け部が変形して嵌合突部の先端が被締結部材に当接し、締結受け部と被締結部材との締結強度が損なわれる可能性がある。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、自動車に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ等の電力変換装置のケース１０の締結部１２に本発明が適用された場合で、ケース１０は樹脂製部品に相当し、電気伝導度が低い絶縁性の合成樹脂材料、具体的にはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファンド）にガラス繊維が混ぜられたＰＰＳ繊維強化樹脂にて構成されている。締結部１２は、金属材料にて構成されているインサート部材１４の接続端子１６に、外部電源（バッテリなど）に接続された外部電極１８を締付ボルト２０により締結して電気的に接続するためのもので、接続端子１６および外部電極１８は平坦な板形状を成しているとともに、締付ボルト２０が挿通させられるボルト挿通穴１６ｈ、１８ｈがそれぞれ設けられている。インサート部材１４の一部によって構成されている接続端子１６は締結受け部に相当し、外部電極１８は被締結部材に相当する。なお、図１の（ａ）　は、外部電極１８を取り付ける前の状態で、図１の（ｂ）　は外部電極１８が取り付けられた状態である。また、図２は、図１の締結部１２を備えているケース１０の一例を示す概略図である。
【００２２】
上記インサート部材１４は、接続端子１６がケース１０の側壁１０ａの外側表面に露出させられ且つ一部がケース１０に埋設されるように、インサート成形によりケース１０の成形と同時にそのケース１０に一体的に固定されている。また、接続端子１６の裏側であってボルト挿通穴１６ｈに対応する部分には、有底ナットとして袋ナット２２が配設され、上記インサート部材１４と共にインサート成形されてケース１０の側壁１０ａ内に一体的に埋設されている。袋ナット２２は、半球形状の蓋部２４が溶接などにより一体的に設けられて、一方の開口部が塞がれているとともに、その反対側のねじ穴開口部には、ボルト挿通穴１６ｈの内周面に密着するように圧入されて一体的に固定される円筒形状の嵌合突部２６が一体に突設されており、この嵌合突部２６がボルト挿通穴１６ｈ内に圧入されて全周に亘って接続端子１６との間を密閉した状態で、ケース１０がインサート成形されている。
【００２３】
前記締付ボルト２０は、上記袋ナット２２のねじ穴２８に螺合されることにより、外部電極１８を接続端子１６に面接触させるように押圧して一体的に締結し、電気的に接続する。袋ナット２２は、外周形状が通常の六角形を成しており、上記嵌合突部２６が接続端子１６のボルト挿通穴１６ｈ内に圧入固定されるだけでなく、外周部とケース１０との係合により回転が確実に阻止され、締付ボルト２０を高い締付強度で締め付けて、自動車の振動などで通電性能が損なわれることがないように外部電極１８を接続端子１６に強固に固定できる。
【００２４】
前記嵌合突部２６の突出寸法ｔは、接続端子１６の肉厚すなわちインサート部材１４の板厚の８０％〜９５％の範囲内で、締付ボルト２０を高い締付強度で締め付けても、接続端子１６の変形で嵌合突部２６の先端が外部電極１８に当接する恐れがない。また、接続端子１６の肉厚の８０％以上に圧入されるため、射出成形によるケース１０のインサート成形時に、袋ナット２２が接続端子１６のボルト挿通穴１６ｈから抜けたり位置ずれしたりすることが良好に防止される。
【００２５】
このような本実施例の締結部１２の構造においては、袋ナット２２のねじ穴開口部に嵌合突部２６が設けられ、ボルト挿通穴１６ｈ内に圧入されて一体的に固定されることにより、全周に亘って接続端子１６との間を密閉するようになっているため、ケース１０のインサート成形時に袋ナット２２と接続端子１６との間から樹脂材料がねじ穴２８内に侵入することが確実に防止される。また、金型や寄せ型などで袋ナット２２と接続端子１６とを押圧する必要がないため、成形装置が簡単且つ安価に構成されるとともに、ボルトを用いて予め一体的に締結しておく必要もないため、製造工数が少なくなってケース１０が安価に製造される。
【００２６】
なお、本実施例では、成形金型の移動方向（型締め、型開き方向）が図１の上下方向で、袋ナット２２の軸心が水平方向であるため、袋ナット２２を接続端子１６に押圧して固定する場合には、カム機構などを用いた寄せ型を設ける必要があり、成形装置が一層複雑になる。
【００２７】
一方、本実施例では、嵌合突部２６がボルト挿通穴１６ｈの内周面に密着するように圧入されて一体的に固定されているため、かしめ加工などで抜け止めして一体的に固定する場合に比較して、製造コストが一層低減される。
【００２８】
また、嵌合突部２６の突出寸法ｔが、接続端子１６の肉厚の８０％〜９５％の範囲内であるため、締付ボルト２０の締付時に接続端子１６の弾性変形などで嵌合突部２６の先端が外部電極１８に当接する恐れがなく、外部電極１８を接続端子１６に面接触させて強固に固定することが可能で、高い通電性能が得られるとともに、変形や振動などで締結が緩んで接続状態（通電性能）が損なわれる可能性が小さい。
【００２９】
また、接続端子１６の肉厚の８０％以上に圧入されるため、射出成形によるケース１０のインサート成形時に、袋ナット２２が接続端子１６のボルト挿通穴１６ｈから抜けたり位置ずれしたりすることが良好に防止される。
【００３０】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３１】
図３の（ａ）　、（ｂ）　は、それぞれ袋ナット２２と接続端子１６との嵌合構造の別の例を示す図で、何れも嵌合突部２６の先端に更にめねじを有しない円筒部３０、３２を延長して設けるとともに、かしめ加工により外周側へ曲げ加工して接続端子１６に一体的に固定する場合で、ボルト挿通穴１６ｈの開口周縁部には、そのかしめ加工を許容するようにテーパ面や座ぐりが設けられている。この場合には、圧入と相まって袋ナット２２が一層強固に接続端子１６に固定される。なお、ボルト挿通穴１６ｈに対して嵌合突部２６の径寸法を小さくし、嵌合突部２６を圧入することなくボルト挿通穴１６ｈ内に挿入できるようにすることも可能である。
【００３２】
図４の（ａ）　、（ｂ）　は、それぞれ袋ナット２２の代わりに用いられる有底ナットの一例を示す図で、（ａ）　の有底ナット４０は、鍛造加工などで先端部４２が薄肉とされた有底円筒形状の部材の内周面に切削加工などでめねじを形成してねじ穴４４を設けるとともに、薄肉の先端部４２を嵌合突部として用いる場合である。鍛造加工を用いることなく、ドリル等による切削加工でねじ穴４４のための下穴を加工したり、先端部４２の外周部を切削加工により除去して薄肉にしたりすることも可能である。また、（ｂ）　の有底ナット５０は、鍛造加工などで両端部５２、５４が薄肉とされた円筒形状の部材の内周面に切削加工などでめねじを形成してねじ穴５６を設けるとともに、一端部５２側に蓋部材５８を溶接や圧入などで一体的に固定して閉塞し、他端部５４を嵌合突部として用いる場合である。この場合も、鍛造加工を用いることなく、ドリル等による切削加工でねじ穴５６のための下穴を加工したり、他端部５４の外周部を切削加工により除去して薄肉にしたりすることも可能である。
【００３３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である締結部構造を示す断面図で、（ａ）　は被締結部材を取り付ける前の状態で、（ｂ）　は被締結部材が取り付けられた状態である。
【図２】図１の締結部構造を備えている電力変換装置のケースの一例を示す概略図である。
【図３】（ａ）　、（ｂ）　共に、有底ナットと締結受け部との嵌合構造の別の例を示す断面図である。
【図４】（ａ）　、（ｂ）　共に、有底ナットの別の例を示す断面図である。
【図５】従来の締結部構造の一例を示す断面図である。
【図６】（ａ）　、（ｂ）　共に、樹脂材料の侵入を防止するために有底ナットを締結受け部に押圧してインサート成形した場合の締結部構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：ケース（樹脂製部品）　　１２：締結部　　１４：インサート部材　　１６：接続端子（締結受け部）　　１６ｈ：ボルト挿通穴　　１８：外部電極（被締結部材）　　２０：締付ボルト　　２２：袋ナット（有底ナット）　　２６：嵌合突部　　４０、５０：有底ナット　　４２：先端部（嵌合突部）　　５４：他端部（嵌合突部）

Claims

ボルト挿通穴が設けられた締結受け部が樹脂製部品の表面に露出させられ且つ一部が該樹脂製部品に埋設されるように、インサート成形により該樹脂製部品に一体的に固定されているインサート部材と、
前記締結受け部の裏側であって前記ボルト挿通穴に対応する部分に配設され、前記インサート部材と共にインサート成形されて前記樹脂製部品に埋設されている有底ナットと、
を有し、締付ボルトが前記ボルト挿通穴内に挿入されて前記有底ナットに螺合されることにより、所定の被締結部材が該締付ボルトにより前記締結受け部との間で挟圧されて一体的に固定される樹脂製部品の締結部構造において、
前記有底ナットのねじ穴開口部には、前記ボルト挿通穴内に嵌合されて一体的に固定されることにより、全周に亘って密閉する円筒状の嵌合突部が一体に設けられている
ことを特徴とする樹脂製部品の締結部構造。
前記嵌合突部は、前記ボルト挿通穴の内周面に密着するように圧入されて一体的に固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部品の締結部構造。
前記嵌合突部の突出寸法は、前記締結受け部の肉厚の８０％〜９５％の範囲内である
ことを特徴とする請求項２に記載の樹脂製部品の締結部構造。
前記被締結部材は外部電極で、前記締結受け部は該外部電極と電気的に接続される接続端子である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂製部品の締結部構造。