JP2013174332A - 発泡樹脂芯材複合板の締結構造 - Google Patents

発泡樹脂芯材複合板の締結構造 Download PDF

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Abstract

【課題】ボルト締結と抵抗溶接のいずれの締結も適用でき、相手方部材との強固な締結を長期間維持することができる発泡樹脂芯材複合板の締結構造を提供することである。
【解決手段】発泡樹脂芯材複合板１の締結部に貫通孔２と、その周囲で発泡樹脂１ｃの芯材を押し潰した押し潰し周縁部３ａとを設け、押し潰し周縁部３ａに貫通孔２の周縁から立ち上がる筒状の縦壁部４を設けて、縦壁部４の基端側から金属性締結部材１１の円筒部１１ａを嵌挿し、その台座部１１ｂを押し潰し周縁部３ａに押し当てて、縦壁部４の外側に鳩目状部材１２を被せ、縦壁部４の先端側から突出する円筒部１１ａの先端側を押し拡げるように、鳩目状部材１２を介して縦壁部４の先端側にカシメ付け、円筒部１１ａに嵌挿したボルト１３とナット１４で締結部材１１と相手方部材Ａとを締め付けて、締結部材１１と相手方部材Ａをボルト締結した。
【選択図】図１

Description

本発明は、表裏の金属板間に発泡樹脂の芯材を挟んで積層した発泡樹脂芯材複合板を相手方部材と締結する発泡樹脂芯材複合板の締結構造に関する。
自動車の各種アウタパネル、インナパネル等のパネル部材や、ヒートインシュレータ、フロアアンダカバー等のカバー部材には、自動車の軽量化や、制振性能、遮音性能等の付与を目的として、鋼板やアルミニウム板等の表裏の金属板間に発泡樹脂の芯材を挟んで積層した発泡樹脂芯材複合板が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
これらの自動車のパネル部材やカバー部材は、抵抗溶接やボルト締結によって、同じパーツの他の部材やフレーム部材等の相手方部材と締結されることが多いが、発泡樹脂芯材複合板で形成したこれらの部材は、芯材として電気を通さない軟質の発泡樹脂が介在するので、抵抗溶接による締結ができず、ボルト締結によっても、相手方部材と強固に締結できない難点がある。
上述した発泡樹脂芯材複合板をボルト締結によって相手方部材と強固に締結する手段としては、複合板に設けたボルト孔にボルトを挿通し、ボルトとボルト孔の間に、複合板の厚みよりも長い胴部と鍔部からなる円筒状部材を介在させて、ボルトで円筒状部材の胴部を締め込むことにより胴部を芯材層側へはみ出し変形させて、はみ出し変形した胴部と鍔部または相手方部材との間で表裏の金属板を挟持する締結構造や、同様にボルト孔に挿通したボルトとボルト孔の間に、円錐面を有する複数の皿ばねを介在させ、ボルトで皿ばねを締め込むことにより皿ばねを扁平に変形させて芯材層側へはみ出させて、はみ出した皿ばねと座金または相手方部材との間で表裏の金属板を挟持する締結構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００９−９０５２２号公報 特開２０１１−１３３０８８号公報
特許文献２に記載された発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、締結当初は強固に締結できるが、ボルトの締め込みにより芯材層側へはみ出す円筒状部材の胴部または皿ばねと表裏面の金属板との間や、複数の皿ばねの層間に、ボルトの締結力が作用する領域で芯材の発泡樹脂が入り込むので、入り込んだ熱膨張係数の大きい発泡樹脂が、気温差、エンジンからの熱等で生じる冷熱サイクルによる膨張、収縮の繰り返しや、車の振動等によって徐々に抜け出し、ボルトの締結力が経時的に低下する問題がある。また、この締結構造は、簡便な抵抗溶接による締結には適用できない問題もある。
そこで、本発明の課題は、ボルト締結と抵抗溶接のいずれの締結も適用でき、相手方部材との強固な締結を長期間維持することができる発泡樹脂芯材複合板の締結構造を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明は、表裏の金属板間に発泡樹脂の芯材を挟んで積層した発泡樹脂芯材複合板を締結部で相手方部材と締結する発泡樹脂芯材複合板の締結構造において、前記発泡樹脂芯材複合板の締結部に貫通孔と、この貫通孔の周囲で前記発泡樹脂の芯材を押し潰した押し潰し周縁部とを設け、前記貫通孔に嵌挿した金属製の締結部材を、カシメ付けまたは溶接によって前記押し潰し周縁部に結合し、前記締結部材を相手方部材と締結する構成を採用した。
すなわち、発泡樹脂芯材複合板の締結部に貫通孔と、この貫通孔の周囲で発泡樹脂の芯材を押し潰した押し潰し周縁部とを設け、貫通孔に嵌挿した金属製の締結部材を、カシメ付けまたは溶接によって押し潰し周縁部に結合し、締結部材を相手方部材と締結することにより、カシメ付けまたは溶接によって金属製の締結部材を発泡樹脂芯材複合板の締結部に強固に結合し、ボルト締結と抵抗溶接のいずれの締結も適用でき、相手方部材との強固な締結を長期間維持できるようにした。
上記発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、前記締結部材を円筒部の一端側に台座部を設けた台座付き円筒状のものとし、前記押し潰し周縁部に前記貫通孔の周縁から立ち上がる筒状の縦壁部を設けて、この立ち上がる縦壁部の基端側から前記締結部材の円筒部を前記貫通孔に嵌挿して、前記台座部を前記押し潰し周縁部に押し当て、前記縦壁部の先端側から突出する前記円筒部の先端側を押し拡げるように、前記縦壁部の先端側にカシメ付けたものとすることができる。
前記縦壁部の外側に鳩目状部材の鳩目を前記貫通孔に合わせて被せ、前記縦壁部の外側に被せた鳩目状部材を介して、前記円筒部の先端側を前記縦壁部の先端側にカシメ付けることにより、円筒部と鳩目状部材とで縦壁部を挟持するようにして、締結部材をより強固に結合することができる。
上記発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、前記締結部材を帽子部の下端に鍔部を有する帽子形のものとし、前記帽子部を前記貫通孔に嵌挿して、前記鍔部を前記貫通孔の周縁部で表裏の一方の前記金属板の外面側に押し当て、前記嵌挿した帽子部を他方の前記金属板の外面側へ扁平形状に押し拡げるように、前記貫通孔の周縁部の前記発泡樹脂の芯材と一緒に押し潰し、前記扁平形状に押し拡げた帽子部と前記鍔部とで、前記周縁部の芯材を押し潰した前記押し潰し周縁部の表裏の金属板を挟持して、この挟持する帽子部と鍔部を前記押し潰し周縁部の表裏の金属板に溶接したものとすることもできる。
上記発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、前記締結部材を、底部の周囲に外周側へ拡がる傾斜壁部を有する皿形のものとして、前記皿形の締結部材を前記貫通孔に嵌挿し、前記表裏の金属板間の発泡樹脂側へ前記傾斜壁部を扁平形状に押し拡げるように、前記貫通孔の周縁部の前記発泡樹脂の芯材と一緒に押し潰して、前記扁平形状に押し拡げた傾斜壁部を、前記周縁部の芯材を押し潰した前記押し潰し周縁部の表裏の金属板で挟持させて、この挟持される傾斜壁部を前記押し潰し周縁部の表裏の金属板に溶接したものとすることもできる。
前記発泡樹脂芯材複合板の締結部の外周側に段差部を形成することにより、締結部近傍の剛性を高めることができる。
前記段差部を前記発泡樹脂が未発泡の状態で形成し、前記段差部を形成したのち、前記発泡樹脂を発泡させることにより、プレス成形等によって段差部を容易に形成することができ、成形時に段差部の発泡樹脂が押し潰されることもない。
本発明に係る発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、発泡樹脂芯材複合板の締結部に貫通孔と、この貫通孔の周囲で発泡樹脂の芯材を押し潰した押し潰し周縁部とを設け、貫通孔に嵌挿した金属製の締結部材を、カシメ付けまたは溶接によって押し潰し周縁部に結合し、締結部材を相手方部材と締結するようにしたので、ボルト締結と抵抗溶接のいずれの締結も適用でき、相手方部材との強固な締結を維持することができる。
第１の実施形態の発泡樹脂芯材複合板の締結構造を示す縦断面図 （ａ）、（ｂ）は、図１の発泡樹脂芯材複合板に段差部を形成する過程を示す断面図 （ａ）〜（ｄ）は、図１の締結構造を形成する過程を示す断面図 第２の実施形態の発泡樹脂芯材複合板の締結構造を示す縦断面図 （ａ）、（ｂ）は、図４の締結構造を形成する過程を示す断面図 第３の実施形態の発泡樹脂芯材複合板の締結構造を示す縦断面図 図６の締結部材を示す外観斜視図 （ａ）、（ｂ）は、図６の締結構造を形成する過程を示す断面図
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、図１に示すように、鋼板またはアルミニウム板である表裏の金属板１ａ、１ｂ間に、ポリオレフィン系樹脂の発泡樹脂１ｃの芯材を挟んで積層した発泡樹脂芯材複合板１の締結部に、貫通孔２と、貫通孔２の周囲で発泡樹脂１ｃを押し潰した押し潰し周縁部３ａとを設け、押し潰し周縁部３ａに貫通孔２の周縁から立ち上がる筒状の縦壁部４を設けて、立ち上がる縦壁部４の基端側から、円筒部１１ａの一端側に台座部１１ｂを設けた台座付き円筒状の金属製締結部材１１を貫通孔２に嵌挿して、台座部１１ａを押し潰し周縁部３に押し当て、縦壁部４の外側に鳩目状部材１２の鳩目を貫通孔２に合わせて被せて、縦壁部４の先端側から突出する円筒部１１ａの先端側を押し拡げるように、鳩目状部材１２を介して縦壁部４の先端側にカシメ付け、締結部材１１を発泡樹脂芯材複合板１の締結部に強固に結合している。貫通した円筒部１１ａにはボルト１３が嵌挿され、ナット１４で締結部材１１と相手方部材Ａとを締め付けて、締結部材１１と相手方部材Ａをボルト締結している。発泡樹脂芯材複合板１の締結部の外周側には、締結部近傍の剛性を高めるための段差部５が形成されている。
図２は、前記発泡樹脂芯材複合板１の段差部５を形成する過程を示す。まず、図２（ａ）に示すように、発泡樹脂１ｃが未発泡の状態で段差部５を形成し、こののち、図２（ｂ）に示すように、段差部５を形成した発泡樹脂芯材複合板１を加熱することにより、発泡樹脂１ｃを発泡させる。したがって、プレス成形等によって段差部５を容易に成形することができ、成形時に段差部５の発泡樹脂１ｃが押し潰されることもない。
図３は、前記締結構造を形成する過程を示す。まず、プレス加工によって、図３（ａ）に示すように、発泡樹脂芯材複合板１の締結部の周囲に、発泡樹脂１ｃを押し潰した押し潰し部３を形成し、図３（ｂ）に示すように、押し潰し部３の中央の締結部に貫通孔２を打ち抜いて、貫通孔２を打ち抜いた押し潰し周縁部３ａに貫通孔２の周縁から立ち上がる筒状の縦壁部４を形成する。
こののち、図３（ｃ）に示すように、縦壁部４の基端側から、締結部材１１の円筒部１１ａを嵌挿して、台座部１１ｂを押し潰し周縁部３ａに押し当てるとともに、縦壁部４の先端面と外周面の外側に鳩目状部材１２を被せて、図３（ｄ）に示すように、縦壁部４の先端側から突出する円筒部１１ａの先端側を押し拡げるように、鳩目状部材１２を介して縦壁部４の先端側にカシメ付ける。最後に、図１に示したように、円筒部１１ａに嵌挿したボルト１３とナット１４で締結部材１１と相手方部材Ａとを締め付けて、締結部材１１に相手方部材Ａをボルト締結する。
上述した第１の実施形態では、ボルト締結によって締結部材１１と相手方部材Ａを締結したが、締結部材１１の台座部１１ｂが円筒部１１ａの一端側を閉塞するものとして、この台座部１１ｂと相手方部材Ａを抵抗溶接によって締結することもできる。
図４および図５は、第２の実施形態を示す。この発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、図４に示すように、帽子部１５ａの下端に鍔部１５ｂを有する帽子形の金属製締結部材１５を用いたものであり、第１の実施形態と同様の発泡樹脂芯材複合板１の締結部に貫通孔２を設け、締結部材１５の帽子部１５ａを貫通孔２に嵌挿して、鍔部１５ｂを貫通孔２の周囲で裏側の金属板１ｂの下面側に押し当て、嵌挿した帽子部１５ａを表側の金属板１ａの上面側へ扁平形状に押し拡げるように、貫通孔２の周囲の発泡樹脂１ｃの芯材と一緒に押し潰して、発泡樹脂１ｃが押し潰された貫通孔２の周囲の押し潰し周縁部３ａの表裏の金属板１ａ、１ｂを挟持する扁平形状に押し拡げた帽子部１５ａと鍔部１５ｂとを、抵抗溶接１６ａで表裏の金属板１ａ、１ｂに強固に結合している。相手方部材Ａは貫通孔２を閉塞する帽子部１５ａの天井部に抵抗溶接１７ａで締結されている。図示は省略するが、発泡樹脂芯材複合板１の締結部の外周側には、第１の実施形態のものと同様に、剛性を高めるための段差部が形成されている。
図５は、前記締結構造を形成する過程を示す。まず、図５（ａ）に示すように、発泡樹脂芯材複合板１の締結部に設けた貫通孔２に、締結部材１５の帽子部１５ａを下方から嵌挿し、鍔部１５ｂを貫通孔２の周縁部で裏側の金属板１ｂの下面側に押し当てて、ポンチ２１とダイス２２の間にセットする。ポンチ２１は平頭ポンチとされ、ダイス２２には、金属板１ｂが当接されるダイス面に、帽子部１５ａに嵌まり込む円形の凸部２２ａと、鍔部１５ｂが嵌まり込む環状の凹部２２ｂが形成されている。
こののち、図５（ｂ）に示すように、ポンチ２１を帽子部１５ａの天井部がダイス２２の凸部２２ａに当たる位置まで下降させて、帽子部１５ａを表側の金属板１ａの上面側へ扁平形状に押し拡げるように、貫通孔２の周囲の発泡樹脂１ｃと一緒に押し潰し、発泡樹脂１ｃが押し潰された押し潰し周縁部３ａの表裏の金属板１ａ、１ｂを、扁平形状に押し拡げられた帽子部１５ａと鍔部１５ｂとで挟持させる。最後に、図４に示したように、押し拡げられた帽子部１５ａと鍔部１５ｂとを表裏の金属板１ａ、１ｂに抵抗溶接１６ａで結合し、相手方部材Ａを帽子部１５ａの天井部に抵抗溶接１７ａで締結する。なお、発泡樹脂芯材複合板１の表裏の金属板１ａ、１ｂがアルミニウム合金板である場合には、金属製の締結部材１５をアルミニウムめっき鋼板で形成することにより、アルミニウム合金板の金属板１ａ、１ｂとの溶接強度を高めることができる。また、締結部材１５の表面めっき層が熱線反射率の高いアルミニウムとされているので、締結部材１５が熱線を吸収することによる発泡樹脂１ｃへの熱伝導を防止する効果も期待できる。
図６および図７は、第３の実施形態を示す。この発泡樹脂芯材複合板の締結構造は、図６に示すように、底部１８ａの周囲に外周側へ拡がる傾斜壁部１８ｂを有する皿形の金属製締結部材１８を用いたものであり、第１の実施形態と同様の発泡樹脂芯材複合板１の締結部に貫通孔２を設け、締結部材１８を貫通孔２に嵌挿して、表裏の金属板１ａ、１ｂ間の発泡樹脂１ｃ側へ傾斜壁部１８ｂを扁平形状に押し拡げるように、貫通孔２の周囲の発泡樹脂１ｃと一緒に押し潰して、発泡樹脂１ｃが押し潰された貫通孔２の周囲の押し潰し周縁部３ａの金属板１ａ、１ｂ間に挟持されるように押し拡げられた傾斜壁部１８ｂを、抵抗溶接１６ｂで表裏の金属板１ａ、１ｂに強固に結合している。相手方部材Ａは締結部材１８の底部１８ａに抵抗溶接１７ｂで締結されている。図示は省略するが、発泡樹脂芯材複合板１の締結部の外周側には、第１の実施形態のものと同様に、剛性を高めるための段差部が形成されている。
図７は、前記皿形の締結部材１８を示す。傾斜壁部１８ｂには、押し潰し周縁部３ａの金属板１ａ、１ｂ間への押し拡げ変形を容易にするために、外周側に傾斜のない平坦部１８ｃが設けられるとともに、外周側からの複数の切込み１８ｄが入れられている。なお、この締結部材１８は複数枚重ねて用いることもできる。
図８は、前記締結構造を形成する過程を示す。まず、図８（ａ）に示すように、発泡樹脂芯材複合板１の締結部に設けた貫通孔２に、皿形の締結部材１８を嵌挿して、ポンチ２３とダイス２４の間にセットする。ポンチ２３には、締結部材１８に当接される円形の段部２３ａが設けられ、ダイス２４には、締結部材１８を載せる円形の段部２４ａが設けられており、各段部２３ａ、２４ａの高さは、表裏の金属板１ａ、１ｂの厚みと略等しく形成されている。
こののち、図８（ｂ）に示すように、ポンチ２３を下降させて、各段部２３ａ、２４ａの間で締結部材１８の傾斜壁部１８ｂを、表裏の金属板１ａ、１ｂ間の発泡樹脂１ｃ側へ扁平形状に押し拡げるように押し潰すとともに、各段部２３ａ、２４ａの外周側のポンチ２３とダイス２４の間で貫通孔２の周囲の発泡樹脂１ｃを押し潰し、発泡樹脂１ｃが押し潰された押し潰し周縁部３ａの表裏の金属板１ａ、１ｂ間に押し拡げた傾斜壁部１８ｂを挟持させる。最後に、図６に示したように、押し拡げた傾斜壁部１８ｂを表裏の金属板１ａ、１ｂに抵抗溶接１６ｂで結合し、相手方部材Ａを締結部材１８の底部１８ａに抵抗溶接１７ｂで締結する。
上述した第２および第３の実施形態では、抵抗溶接によって相手方部材Ａと締結したが、締結部材１５、１９と相手方部材Ａをボルト締結によって締結することもできる。
上述した各実施形態では、金属製の締結部材を台座付き円筒状のもの、帽子形のものおよび皿形のものとしたが、締結部材は、カシメ付けまたは溶接によって発泡樹脂芯材複合板の押し潰し周縁部に強固に結合できるものであればよく、これらの各実施形態のものに限定されることはない。
上述した各実施形態では、発泡樹脂芯材複合板の表裏の金属板を鋼板またはアルミニウム板としたが、表裏の金属板は、アルミニウムめっき鋼板や他の表面処理鋼板、表面処理アルミニウム合金板等の他の金属板とすることもできる。また、金属製締結部材は、アルミニウムめっき鋼板、他の表面処理鋼板、アルミニウム合板板、表面処理アルミニウム合板板等で形成することができる。
１ 発泡樹脂芯材複合板
１ａ、１ｂ 金属板
１ｃ 発泡樹脂
２ 貫通孔
３ 押し潰し部
３ａ 押し潰し周縁部
４ 縦壁部
５ 段差部
１１ 締結部材
１１ａ 円筒部
１１ｂ 台座部
１２ 鳩目状部材
１３ ボルト
１４ ナット
１５ 締結部材
１５ａ 帽子部
１５ｂ 鍔部
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ 抵抗溶接
１８ 締結部材
１８ａ 底部
１８ｂ 傾斜壁部
１８ｃ 平坦部
１８ｄ 切込み
２１ ポンチ
２２ ダイス
２２ａ 凸部
２２ｂ 凹部
２３ ポンチ
２３ａ 段部
２４ ダイス
２４ａ 段部

Claims (7)

  1. 表裏の金属板間に発泡樹脂の芯材を挟んで積層した発泡樹脂芯材複合板を締結部で相手方部材と締結する発泡樹脂芯材複合板の締結構造において、前記発泡樹脂芯材複合板の締結部に貫通孔と、この貫通孔の周囲で前記発泡樹脂の芯材を押し潰した押し潰し周縁部とを設け、前記貫通孔に嵌挿した金属製の締結部材を、カシメ付けまたは溶接によって前記押し潰し周縁部に結合し、前記締結部材を相手方部材と締結するようにしたことを特徴とする発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  2. 前記締結部材を円筒部の一端側に台座部を設けた台座付き円筒状のものとし、前記押し潰し周縁部に前記貫通孔の周縁から立ち上がる筒状の縦壁部を設けて、この立ち上がる縦壁部の基端側から前記締結部材の円筒部を前記貫通孔に嵌挿して、前記台座部を前記押し潰し周縁部に押し当て、前記縦壁部の先端側から突出する前記円筒部の先端側を押し拡げるように、前記縦壁部の先端側にカシメ付けた請求項１に記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  3. 前記縦壁部の外側に鳩目状部材の鳩目を前記貫通孔に合わせて被せ、前記縦壁部の外側に被せた鳩目状部材を介して、前記円筒部の先端側を前記縦壁部の先端側にカシメ付けた請求項２に記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  4. 前記締結部材を帽子部の下端に鍔部を有する帽子形のものとし、前記帽子部を前記貫通孔に嵌挿して、前記鍔部を前記貫通孔の周縁部で表裏の一方の前記金属板の外面側に押し当て、前記嵌挿した帽子部を他方の前記金属板の外面側へ扁平形状に押し拡げるように、前記貫通孔の周縁部の前記発泡樹脂の芯材と一緒に押し潰し、前記扁平形状に押し拡げた帽子部と前記鍔部とで、前記周縁部の芯材を押し潰した前記押し潰し周縁部の表裏の金属板を挟持して、この挟持する帽子部と鍔部を前記押し潰し周縁部の表裏の金属板に溶接した請求項１に記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  5. 前記締結部材を、底部の周囲に外周側へ拡がる傾斜壁部を有する皿形のものとして、前記皿形の締結部材を前記貫通孔に嵌挿し、前記表裏の金属板間の発泡樹脂側へ前記傾斜壁部を扁平形状に押し拡げるように、前記貫通孔の周縁部の前記発泡樹脂の芯材と一緒に押し潰して、前記扁平形状に押し拡げた傾斜壁部を、前記周縁部の芯材を押し潰した前記押し潰し周縁部の表裏の金属板で挟持させて、この挟持される傾斜壁部を前記押し潰し周縁部の表裏の金属板に溶接した請求項１に記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  6. 前記発泡樹脂芯材複合板の締結部の外周側に段差部を形成した請求項１乃至５のいずれかに記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
  7. 前記段差部を前記発泡樹脂が未発泡の状態で形成し、前記段差部を形成したのち、前記発泡樹脂を発泡させた請求項６に記載の発泡樹脂芯材複合板の締結構造。
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