JP2008039118A - 締結カラーを用いた締結構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＲＰ製部材が閉断面をなす場合であってもＦＲＰ製部材の断面変形を抑制できる、締結カラーを用いた締結構造体の提供。
【解決手段】ＦＲＰ製部材２０の閉断面内にＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０とに接触するスペーサ４０が配設されているため、スペーサ４０をバルクヘッド（補強材）として機能させることができる。そのため、被締結部材５０にボルト軸直交方向の力がかかり、その力がボルト６０から締結カラー３０に伝わり締結カラー３０からＦＲＰ製部材２０に伝わった場合であっても（ＦＲＰ製部材２０に入力があった場合であっても）、スペーサ４０が設けられていない場合に比べて、ＦＲＰ製部材２０の断面くずれを抑制できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、締結カラーを用いた締結構造体に関する。

従来より、締結カラーをＦＲＰ製部材に接着し、ボルトで被締結部材を締結固定した、締結カラーを用いた締結構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＦＲＰ製部材は板状である。

しかし、従来の締結カラーを用いた締結構造体にはつぎの問題点がある。
図６に示すように、ＦＲＰ製部材２が板状でなく閉断面をなす場合、ＦＲＰ製部材２に締結カラー３を接着固定する際、閉断面の限られた面でしか締結カラー３をＦＲＰ製部材２に固定できない。そのため、被締結部材５にボルト軸直交方向の力がかかり、その力がボルト６から締結カラー３に伝わり締結カラー３からＦＲＰ製部材２に伝わったとき（ＦＲＰ製部材２に入力があったとき）、ＦＲＰ製部材２の断面変形（断面くずれ）を十分に抑制できない。
特開２００４−２２５８０２号公報

本発明の目的は、ＦＲＰ製部材が閉断面をなす場合であっても、ＦＲＰ製部材の断面変形を従来より抑制できる、締結カラーを用いた締結構造体を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 閉断面をなすＦＲＰ製部材に金属製の締結カラーを用いて被締結部材を固定する、締結カラーを用いた締結構造体であって、
前記ＦＲＰ製部材の閉断面内に該ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとに接触するスペーサを配設し、前記被締結部材を挟んで前記締結カラーにボルトを締結した、締結カラーを用いた締結構造体。
（２） 前記スペーサは、締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間の全体を埋めて配設されている、（１）記載の締結カラーを用いた締結構造体。
（３） 前記スペーサは、締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間の一部のみを埋めて配設されている、（１）記載の締結カラーを用いた締結構造体。
（４） 締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間のうち、前記スペーサによって埋められていない空間部分は、フォームコアによって埋められている、（３）記載の締結カラーを用いた締結構造体。

上記（１）の締結カラーを用いた締結構造体によれば、ＦＲＰ製部材の閉断面内にＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとに接触するスペーサが配設されているため、スペーサをバルクヘッド（補強材）として機能させることができる。そのため、被締結部材にボルト軸直交方向の力がかかり、その力がボルトから締結カラーに伝わり締結カラーからＦＲＰ製部材に伝わった場合であっても（ＦＲＰ製部材に入力があった場合であっても）、スペーサが設けられていない場合に比べて、ＦＲＰ製部材の断面くずれを抑制できる。

上記（２）の締結カラーを用いた締結構造体によれば、スペーサが、締結構造体の断面形状において、ＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとの間の空間の全体を埋めて配設されているため、締結構造体の断面形状においてスペーサがＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとの間の空間の一部のみを埋めて配設される場合に比べて、ＦＲＰ製部材の断面くずれを抑制できる。

上記（３）の締結カラーを用いた締結構造体によれば、スペーサが、締結構造体の断面形状において、ＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとの間の空間の一部のみを埋めて配設されているため、締結構造体の断面形状においてスペーサがＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとの間の空間の全体を埋めて配設される場合に比べて、締結構造体の軽量化をはかることができる。

上記（４）の締結カラーを用いた締結構造体によれば、締結構造体の断面形状において、ＦＲＰ製部材の内面と締結カラーとの間の空間のうち、スペーサによって埋められていない空間部分が、フォームコアによって埋められているため、スペーサによって埋められていない部分があっても、閉断面をなすＦＲＰ製部材製作時にＦＲＰ製部材の形状を保持できる。

以下に、本発明の締結カラーを用いた締結構造体（以下、単に締結構造体ともいう）を、図１〜図５を参照して、説明する。
図１〜図３は、本発明実施例１の締結構造体を示し、図４、図５は、本発明実施例２の締結構造体を示す。
本発明実施例１と実施例２にわたって共通する部分には、本発明実施例１と実施例２にわたって同じ符号を付してある。

〔実施例１〕
まず、本発明実施例１の構成を、図１〜図３を参照して説明する。
本発明実施例の締結構造体１０は、図１に示すように、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０に金属製の締結カラー３０を用いて被締結部材５０を固定する締結構造体である。締結構造体１０は、ＦＲＰ製部材（ＦＲＰ製メンバー）２０と、締結カラー３０と、スペーサ４０と、被締結部材５０と、ボルト６０と、を有する。締結構造体１０は、さらに、図３に示すように、フォームコア７０を有する。

ＦＲＰ製部材２０は、たとえば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）製等である。閉断面をなすＦＲＰ製部材２０の断面形状は、四角形状であってもよく、三角形状であってもよく、五角形以上の多角形状であってもよく、円形状であってもよく、楕円形状であってもよい（図示例では、四角形状である場合を示している）。ＦＲＰ製部材２０は、図１に示すように、締結カラー３０のカラー部３１が挿入される孔部２１を備える。

締結カラー３０は、金属製である。締結カラー３０は、カラー軸方向に延びるカラー部３１と、カラー軸方向一端部に設けられるフランジ部３２と、を備える。
カラー部３１は、締結カラー３０の軸方向でフランジ部３２が設けられていない部分である。カラー部３１は、ボルト６０が挿入されるボルト挿入用穴３１ａを備える。ボルト挿入用穴３１ａは、締結カラー３０をカラー軸方向に貫通する貫通孔であってもよく、袋穴であってもよい（図示例では袋穴である場合を示している）。ボルト挿入用穴３１ａの内周面に、ボルト６０がねじ込まれる雌ねじ３１ｂが形成されている。

カラー部３１は、スペーサ４０に設けられる取付け孔４１に配置される（取付けられる、挿入される、圧入される）。
締結カラー３０は、スペーサ４０に固定して取付けられる。締結カラー３０は、スペーサ４０の取付け孔４１にカラー部３１を圧入することで、スペーサ４０に固定して取付けられていてもよく、接着剤等を用いてスペーサ４０に固定して取付けられていてもよい。

スペーサ４０は、締結カラー３０の材料よりも軽い材料で構成される。スペーサ４０は、締結カラー３０が鉄製である場合にはそれよりも軽いアルミ等の金属製であってもよいが、軽量化のためにＣＦＲＰ，ＧＦＲＰ等のＦＲＰ製であることが望ましい。

スペーサ４０は、締結カラー３０を位置精度よく固定するためのスペーサである。スペーサ４０は、ＦＲＰ製部材２０の閉断面内で、締結カラー３０のカラー部３１の外側に配設されている。スペーサ４０は、ＦＲＰ製部材２０の閉断面内で、締結カラー３０のカラー部３１の周囲に配置されている。スペーサ４０は、ＦＲＰ製部材２０の内面２２とカラー部３１の外周面３１ｃとに接触させて配設されている。

スペーサ４０の大きさは、締結構造体１０の軽量化のために、被締結部材５０にボルト軸直交方向の力がかかり、その力がボルト６０から締結カラー３０に伝わり締結カラー３０からＦＲＰ製部材２０に伝わった場合であっても（ＦＲＰ製部材２０に入力があった場合であっても）、ＦＲＰ製部材２０の断面くずれを抑制できる最小限の大きさとされていることが望ましい。

被締結部材５０は、たとえば、自動車のサスペンションメンバーである。ただし、被締結部材５０は、サスペンションメンバーに限定されるものではなく、自動車でいえば、足回りの部品であってもよく、フューエルタンクをＦＲＰ製部材２０に取付けるための部品であってもよく、シートをＦＲＰ製部材２０に取付けるための部品であってもよい。

フォームコア７０は、発泡ウレタン樹脂等の発泡樹脂材などから構成される。フォームコア７０は、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０を製作する際に、ＦＲＰ製部材２０の形状を保持するためのコア（中子）となる。フォームコア７０は、図３に示すように、ＦＲＰ製部材２０の内側で、スペーサ４０の外側の空間を埋めて配置されている。フォームコア７０とスペーサ４０とは、たとえば接着等により、互いに固定されている。
以上の構成は、本発明実施例１だけでなく、本発明の他の実施例にも適用される。

本発明実施例１は、さらに、つぎの特有な構成を有する。
図１に示すように、ＦＲＰ製部材２０の孔部２１は、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０の、互いに対向し合う２壁２０ａ、２０ｂに形成されている（計２箇所形成されている）。

締結カラー３０のカラー部３１は、対向２壁２０ａ、２０ｂの両方の孔部２１を挿通している。締結カラー３０のフランジ部３２は、ＦＲＰ製部材２０の外周面２３に接触している。

スペーサ４０は、締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の全体を埋めて配設されている。スペーサ４０は、ＦＲＰ製部材２０の閉断面と略同一断面形状をなしている。

ここで、本発明実施例１の締結構造体１０の製造方法を説明する。

本発明実施例１の締結構造体１０の製造方法は、（ｉ）図２に示すように、２分割されたフォームコア７０でスペーサ４０を挟む第１の工程と、（ｉｉ）熱硬化前は柔軟性があるＦＲＰ製部材２０の生材をフォームコア７０とスペーサ４０の組合体のまわりに貼り付け（巻き付け）、ＦＲＰ製部材２０の生材が貼付されたフォームコア７０とスペーサ４０の組合体を加熱し生材を硬化させて、ＦＲＰ製部材２０を作製する工程と、（iii）図３に示すように、スペーサ４０に取付け孔４１を設け、取付け孔４１に締結カラー３０を配置する（埋め込む）工程と、（ｉｖ）図１に示すように、被締結部材５０の一面５０ａが締結カラー３０の軸方向一端３０ａに接触するようにして被締結部材５０の他側（締結カラー３０と反対側）から、ボルト６０を、被締結部材５０のボルト挿通孔５１に挿通させて雌ねじ３１ｂにねじ込む工程と、を有する。

つぎに、本発明実施例１の作用を説明する。

ＦＲＰ製部材２０の閉断面内にＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０とに接触するスペーサ４０が配設されているため、スペーサ４０をバルクヘッド（補強材）として機能させることができる。そのため、被締結部材５０にボルト軸直交方向の力がかかり、その力がボルト６０から締結カラー３０に伝わり締結カラー３０からＦＲＰ製部材２０に伝わった場合であっても（ＦＲＰ製部材２０に入力があった場合であっても）、スペーサが設けられていない場合に比べて、ＦＲＰ製部材２０の断面くずれを抑制できる。
以上の作用は本発明実施例１だけでなく、本発明の他の実施例にも適用される。

本発明実施例１は、さらに、つぎの特有な作用を有する。
スペーサ４０が、締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の全体を埋めて配設されているため、ＦＲＰ製部材２０に入力があった場合であっても、締結構造体１０の断面形状においてスペーサ４０がＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の一部のみを埋めて配設される場合に比べて、ＦＲＰ製部材２０の断面くずれを抑制できる。

〔実施例２〕
つぎに、本発明実施例２の特有な構成を説明する。
本発明実施例２では、図４に示すように、ＦＲＰ製部材２０の孔部２１は、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０に、１箇所のみに（たとえば、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０の対向２壁２０ａ、２０ｂのうちの１壁２０ａのみに）形成されている。

締結カラー３０のフランジ部３２は、ＦＲＰ製部材２０の閉断面内に配置される。
スペーサ４０は、締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の一部のみを埋めて配設されている。スペーサ４０は、ＦＲＰ製部材２０の閉断面内で、被締結部材５０が取付けられる側である被締結面（壁２０ａ）側に配置される。

締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間のうち、スペーサ４０によって埋められていない空間部分は、フォームコア７０によって埋められている。

ここで、本発明実施例２の締結構造体１０の製造方法を説明する。

本発明実施例２の締結構造体１０の製造方法は、（ｉ）図５に示すように、フォームコア７０に設けられた切欠き７１に、取付け孔４１に締結カラー３０が配置された（埋め込まれた）スペーサ４０を固定して取付ける第１の工程と、（ｉｉ）熱硬化前は柔軟性があるＦＲＰ製部材２０の生材をフォームコア７０とスペーサ４０と締結カラー３０の組合体のまわりに貼り付け（巻き付け）、ＦＲＰ製部材２０の生材が貼付されたフォームコア７０とスペーサ４０と締結カラー３０の組合体を加熱し生材を硬化させて、ＦＲＰ製部材２０を作製する工程と、（iii） 図４に示すように、被締結部材５０の一面５０ａが締結カラー３０の軸方向一端３０ａに接触するようにして被締結部材５０の他側（締結カラー３０と反対側）から、ボルト６０を、被締結部材５０のボルト挿通孔５１に挿通させて雌ねじ３１ｂにねじ込む工程と、を有する。

つぎに、本発明実施例２の特有な作用を説明する。

スペーサ４０が、締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の一部のみを埋めて配設されているため、締結構造体１０の断面形状においてスペーサ４０がＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間の全体を埋めて配設される場合に比べて、締結構造体１０の軽量化をはかることができる。

締結構造体１０の断面形状において、ＦＲＰ製部材２０の内面２２と締結カラー３０との間の空間のうち、スペーサ４０によって埋められていない空間部分が、フォームコア７０によって埋められているため、スペーサ４０によって埋められていない部分があっても、閉断面をなすＦＲＰ製部材２０を製作する時にＦＲＰ製部材２０の形状を保持できる。

また、締結カラー３０のフランジ部３２がＦＲＰ製部材２０の閉断面内に配置されるため、フランジ部３２がＦＲＰ製部材２０の外部に露出することがなく、見栄えがよい。

本発明実施例１の、締結カラーを用いた締結構造体の拡大断面図である。 本発明実施例１の、締結カラーを用いた締結構造体の、（ａ）２分割されたフォームコアにスペーサを取付ける前の状態と、（ｂ）２分割されたフォームコアにスペーサを取付けた後の状態を示す、斜視図である。 本発明実施例１の、締結カラーを用いた締結構造体の、フォームコアとスペーサの組合体にＦＲＰ製部材を作製し、スペーサに締結カラーを配置した状態を示す、透視斜視図である。 本発明実施例２の、締結カラーを用いた締結構造体の拡大断面図である。 本発明実施例２の、締結カラーを用いた締結構造体の、（ａ）切欠きを設ける前のフォームコアと、（ｂ）切欠きが設けられたフォームコアに締結カラーが配置されたスペーサを取付ける前の状態と、（ｃ）切欠きが設けられたフォームコアに締結カラーが配置されたスペーサを取付けた後の状態を示す、斜視図である。 従来の、締結カラーを用いた締結構造体の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 締結構造体
２０ ＦＲＰ製部材
２１ 孔部
２２ 内面
２３ 外周面
３０ 締結カラー
３１ カラー部
３１ａ ボルト挿入用穴
３１ｂ 雌ねじ
３１ｃ カラー部の外周面
３２ フランジ部
４０ スペーサ
４１ 取付け孔
５０ 被締結部材
５１ ボルト挿通孔
６０ ボルト
７０ フォームコア
７１ 切欠き

Claims (4)

1. 閉断面をなすＦＲＰ製部材に金属製の締結カラーを用いて被締結部材を固定する、締結カラーを用いた締結構造体であって、
   前記ＦＲＰ製部材の閉断面内に該ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとに接触するスペーサを配設し、前記被締結部材を挟んで前記締結カラーにボルトを締結した、締結カラーを用いた締結構造体。
2. 前記スペーサは、締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間の全体を埋めて配設されている、請求項１記載の締結カラーを用いた締結構造体。
3. 前記スペーサは、締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間の一部のみを埋めて配設されている、請求項１記載の締結カラーを用いた締結構造体。
4. 締結構造体の断面形状において、前記ＦＲＰ製部材の内面と前記締結カラーとの間の空間のうち、前記スペーサによって埋められていない空間部分は、フォームコアによって埋められている、請求項３記載の締結カラーを用いた締結構造体。

Images