JP2016098999A - 部品締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】締結部品の厚さのばらつきを吸収し、クリープ現象による締結荷重抜けを防止し、簡易な構成によって量産に適した部品締結構造を提供する。【解決手段】部品締結構造１０は、金属製の被締結部品１２と、樹脂材料で構成された締結部品１６と、金属製のフランジ付きカラー２０と、締結手段３０と、粘着部材４０とを備えている。粘着部材４０は、締結部品１６とフランジ部２２との間に設けられ、締結方向へ変形可能とされている。この粘着部材４０は、カラー部２４の締結方向長さから貫通孔１８の締結方向長さを差引いた値よりも厚く、締結荷重が作用されると、カラー部２４と被締結部品１２とが接触可能な厚さを有している。粘着部材４０は、締結部品１６及びフランジ部２２の少なくとも一方に貼付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、部品締結構造に関する。

下記特許文献１には、フランジ付きカラーを含む締結構造体が開示されている。この締結構造体では、樹脂製部品（締結部品）の取付穴に金属製のフランジ付きカラーが挿入され、フランジ付きカラーとボルトとが金属製のワッシャ及び金属製の被締結部品を介して締結されて被締結部品に樹脂製部品が固定されている。フランジ付きカラーは接着剤を介して樹脂製部品に接着されている。接着剤が使用されることにより、樹脂製部品の厚さのばらつきを接着剤の厚みの変化で吸収することができる。また、ボルトの締結力がフランジ付きカラーに付与されると、フランジ付きカラーとワッシャを介した被締結部品とが金属同士の締結構造となるので、樹脂製部品のクリープ現象による締結荷重抜けを防止することができる。接着剤は、フランジ付きカラーのフランジ部に対向する樹脂製部品の表面に塗布され、そして塗布後に硬化されている。

特開２００７−３３２９８３号公報

上記特許文献１に開示された締結構造体では、接着剤の塗布及び硬化に時間が掛かるので、製造時間が長くなる。このため、締結構造体を量産するには、改善の余地があった。

本発明は、上記事実を考慮し、締結部品の厚さのばらつきを吸収し、クリープ現象による締結荷重抜けを防止し、かつ簡易な構成によって量産に適した部品締結構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載された発明に係る部品締結構造は、金属製の被締結部品と、貫通孔が設けられ、樹脂材料で構成された締結部品と、締結方向一端部に貫通孔の外周へ締結部品の表面に沿って張出されたフランジ部が設けられ、かつ貫通孔内に挿入され、締結方向長さが貫通孔の締結方向長さよりも長いカラー部が締結方向他端部に設けられた金属製のフランジ付きカラーと、被締結部品とフランジ部との間に締結部品を挟込み、締結荷重が作用されることで締結部品を被締結部品に締結する締結手段と、締結部品の表面とフランジ部との間に設けられ、締結方向へ変形可能とされ、カラー部の締結方向長さから貫通孔の締結方向長さを差引いた値よりも厚く、かつ締結手段による締結荷重が作用されると、カラー部の締結方向他端が被締結部品に接触可能な厚さを有し、締結部品及びフランジ部の少なくとも一方に貼付けられた粘着部材と、を備えている。

請求項１に係る部品締結構造では、樹脂材料で構成された締結部品の貫通孔内にフランジ付きカラーのカラー部が挿入される。フランジ付きカラーの締結方向一端部には貫通孔の外周へ締結部品の表面に沿って張出されたフランジ部が設けられ、カラー部はフランジ付きカラーの締結方向他端部に設けられる。締結手段は、被締結部品とフランジ部との間に締結部品を挟込み、締結荷重が作用されることで締結部品を被締結部品に締結する。

ここで、締結部品の表面とフランジ部との間に粘着部材が設けられる。粘着部材は、締結方向へ変形可能とされ、カラー部の締結方向長さから貫通孔の締結方向長さを差引いた値よりも厚く、かつ締結手段による締結荷重が作用されると、カラー部の締結方向他端が被締結部品に接触可能な厚さを有する。そして、粘着部材は、締結部品及びフランジ部の少なくとも一方に貼付けられる。

これにより、粘着部材が上記厚さを有し、かつ締結方向へ変形可能とされているので、締結部品の厚さのばらつきを粘着部材の厚さの変化で吸収することができる。また、フランジ付きカラーのカラー部の締結方向長さが貫通孔の締結方向長さよりも長くされ、粘着部材が、締結荷重が作用しても、カラー部の締結方向他端が被締結部品に接触可能な厚さとされている。このため、カラー部と被締結部品とがメタルタッチの締結構造となり、締結部品のクリープ現象による締結荷重抜けを防止することができる。そして、従来技術の接着剤は塗布及び硬化を必要としたが、粘着部材は締結部品及びフランジ部の少なくとも一方に貼付けるだけなので、時間が掛からずに簡易に粘着部材を形成することができる。

請求項１に記載された発明は、締結部品の厚さのばらつきを吸収し、クリープ現象による締結荷重抜けを防止し、かつ簡易な構成によって量産に適した部品締結構造を得ることができるという優れた効果を有する。

第１実施の形態に係る部品締結構造の要部断面図である。 図１に示される部品締結構造の要部の分解斜視図である。 部品締結構造の締結部品、フランジ付きカラー及び粘着部材の各種寸法関係を示す図１に対応する要部断面図である。 第２実施の形態に係る部品締結構造の図１に対応する要部断面図である。

［第１実施の形態］
図１〜図３を用いて、本発明の第１実施の形態に係る部品締結構造について説明する。ここで、説明の便宜上、図において適宜示されている矢印Ｕとして示す側は上側、矢印Ｌとして示す側は下側として説明されている。なお、自動車等の車体に対する部品締結構造の適用方向が限定されるものではない。

（部品締結構造１０の構成）
図１及び図２に示されるように、本実施の形態に係る部品締結構造１０は自動車の車体に適用されている。部品締結構造１０は、被締結部品１２と、締結部品１６と、フランジ付きカラー２０と、締結手段３０と、粘着部材４０とを主要な構成として備えている。

被締結部品１２は、鉄鋼材料、アルミニウム材料、アルミニウム合金材料等の金属材料を用いて板状に形成されている。被締結部品１２には、締結箇所において板厚方向を軸方向として表面１２Ａから裏面１２Ｂへ同径で貫通形成された貫通孔１４が設けられている。貫通孔１４は平面視において円状に形成されている。なお、被締結部品１２は、板状ではなく、ブロック状に形成されてもよい。また、貫通孔１４は、円状に限定されるものではなく、楕円状、矩形状、スリット状等に形成されてもよい。

締結部品１６は、樹脂材料で構成され、板状に形成されている。本実施の形態では、炭素繊維を樹脂で固めた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）材料、又はガラス繊維を樹脂で固めたガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）材料を用いて、締結部品１６が形成されている。また、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）材料も締結部品１６として使用が可能である。これらのプラスチック材料は、単層板であってもよいし、多層に積重ねて樹脂材料で固めた多層板であってもよい。平面視において被締結部品１２の貫通孔１４と一致する締結箇所において、締結部品１６には、板厚方向を軸方向として表面１６Ａから裏面１６Ｂへ同径で貫通形成され、貫通孔１４よりも拡径された貫通孔１８が設けられている。貫通孔１８は、貫通孔１４と同様に、平面視において円状に形成されている。締結部品１６は、エンジンフード、ドアパネル、バックドアパネル、フロア等に使用され、軽量化と高強度化とを両立可能な部品である。なお、締結部品１６は被締結部品１２と同様にブロック状に形成されてもよい。また、貫通孔１８は貫通孔１４と同様に楕円状等に形成されてもよい。

フランジ付きカラー２０は、矢印Ｕ方向と一致する締結方向一端部に設けられたフランジ部２２と、矢印Ｌ方向と一致する締結方向他端部に設けられてフランジ部２２と一体に形成されたカラー部２４とを主要な構成として備えている。そして、フランジ付きカラー２０には、締結方向を軸方向としてフランジ部２２の表面２２Ａからカラー部２４の裏面２４Ｂへ同径で貫通形成され、貫通孔１４よりも縮径された貫通孔２６が設けられている。フランジ付きカラー２０は、前述の鉄鋼材料等のいずれか１つの金属材料を用いて形成されている。

詳しく説明すると、フランジ部２２は、貫通孔１８の外周へ締結部品１６の表面１６Ａに沿って張出され、締結方向に厚みを有する円筒状に形成されている。すなわち、フランジ部２２の外径は貫通孔１８の内径よりも大きい設定とされている。一方、カラー部２４は、貫通孔１８の内径よりも縮径され、かつ貫通孔１４の内径よりも拡径された外径とされ、フランジ部２２の締結方向長さ（軸方向長さ）よりも締結方向長さＬｃを長く設定した円筒状に形成されている。ここで、図３に示されるように、カラー部２４の締結方向長さＬｃは、貫通孔１８の締結方向長さＬｈ（本実施の形態では、締結部品１６の厚さと同一寸法である）よりも長くされている（Ｌｃ＞Ｌｈ）。締結方向長さＬｃはフランジ部２２の締結方向長さを含まない。締結方向長さＬｃから締結方向長さＬｈを差引いた値Ｓは、締結部品１６の裏面１６Ｂとカラー部２４の裏面２４Ｂとの段差量とされる（Ｓ＝Ｌｃ−Ｌｈ）。

図１及び図２に示されるように、締結手段３０は、本実施の形態において、ボルト３２と、ナット３４とを主要な構成として備えている。ボルト３２は、締結方向一端側に設けられたボルト頭３２Ａと、締結方向他端側に設けられ、貫通孔２６及び貫通孔１４に挿入されて被締結部品１２の裏面１２Ｂから突出するねじ部（雄ねじ部）３２Ｂとを備えている。ボルト頭３２Ａとフランジ付きカラー２０のフランジ部２２との間にはワッシャ３６が介在されている。ナット３４は、被締結部品１２の裏面１２Ｂ側において、ねじ部３２Ｂの突出された部位に螺合されている。ナット３４には図示省略のねじ部（雌ねじ部）が設けられている。ボルト３２のねじ部３２Ｂにナット３４が螺合されると、締結方向においてボルト頭３２Ａとナット３４との間に締結荷重が作用し、フランジ部２２と被締結部品１２との間に締結部品１６が挟込まれて被締結部品１２に締結部品１６が締結される構成とされている。

粘着部材４０は、締結部品１６の表面１６Ａとフランジ部２２の裏面２２Ｂとの間に設けられ、本実施の形態では表面１６Ａ及び裏面２２Ｂの双方に接着されている。詳しく説明すると、粘着部材４０は、図３に示されるように、貼付時に厚さＴ１を有するが、締結荷重が作用されると、カラー部２４の裏面２４Ｂが被締結部品１２の表面１２Ａに接触する図１に示される厚さＴ２まで締結方向へ変形する。すなわち、粘着部材４０は、上記締結方向長さＬｃから締結方向長さＬｈを差引いた値Ｓよりも厚く（Ｓ＜Ｔ１）、締結荷重が作用されるとカラー部２４が被締結部品１２に接触する厚さ（Ｔ２）を有する。図２に示されるように、粘着部材４０は、従来技術の接着剤とは異なり、平面視においてリング状の粘着テープである。粘着テープとして、１ｍｍ以下の厚さを有するアクリル樹脂系粘着テープが使用されている。アクリル樹脂系粘着テープはポリプロピレン基材の両面にアクリル樹脂系粘着剤を設けた構造とされている。なお、アクリル樹脂系粘着テープに限らず、エポキシ樹脂系粘着テープ等の粘着テープも使用が可能である。また、粘着部材４０は、締結部品１６の表面１６Ａ及びフランジ部２２の裏面２２Ｂの一方に接着される構成としてもよい。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る部品締結構造１０では、図１及び図２に示されるように、樹脂材料で構成された締結部品１６の貫通孔１８内にフランジ付きカラー２０のカラー部２４が挿入される。フランジ付きカラー２０の締結方向一端部には貫通孔１８の外周へ締結部品１６の表面１６Ａに沿って張出されたフランジ部２２が設けられ、カラー部２４はフランジ付きカラー２０の締結方向他端部に設けられる。締結手段３０は、被締結部品１２とフランジ部２２との間に締結部品１６を挟込み、締結荷重が作用されることで締結部品１６を被締結部品１２に締結させる。

ここで、締結部品１６の表面１６Ａとフランジ部２２の裏面２２Ｂとの間に粘着部材４０が設けられる。粘着部材４０は、締結方向へ弾性変形可能とされ、図３に示されるように、カラー部２４の締結方向長さＬｃから貫通孔１８の締結方向長さＬｈを差引いた値Ｓよりも厚く（Ｓ＜Ｔ１）、かつ締結手段３０による締結荷重が作用されると、図１に示されるように、カラー部２４の裏面２４Ｂが被締結部品１２の表面１２Ａに接触可能な厚さＴ２を有する。そして、粘着部材４０は、締結部品１６の表面１６Ａ及びフランジ部２２の裏面２２Ｂに貼付けられる。

これにより、粘着部材４０が上記厚さ（Ｔ１〜Ｔ２）を有し、かつ締結方向へ変形可能とされているので、締結部品１６の厚さのばらつきを粘着部材４０の厚さの変化で吸収することができる。また、フランジ付きカラー２０のカラー部２４の締結方向長さＬｃが締結部品１６の貫通孔１８の締結方向長さＬｈよりも長くされ、粘着部材４０が、締結荷重が作用しても、カラー部２４の裏面２４Ｂ（締結方向他端）が被締結部品１２の表面１２Ａに接触可能な厚さＴ２とされている。このため、カラー部２４と被締結部品１２とがメタルタッチ（金属同士）の締結構造となり、締結部品１６のクリープ現象による締結荷重抜けを防止することができる。そして、従来技術の接着剤は塗布及び硬化を必要としたが、粘着部材４０は締結部品１６及びフランジ部２２の少なくとも一方に貼付けるだけなので、時間が掛からずに簡易に粘着部材４０を形成することができる。

従って、本実施の形態によれば、締結部品１６の厚さのばらつきを吸収し、クリープ現象による締結荷重抜けを防止し、かつ簡易な構成によって量産に適した部品締結構造１０を得ることができる。

また、本実施の形態に係る部品締結構造１０では、粘着部材４０に汎用の粘着テープを使用することができるので、更に簡易な構成によって量産化を実現することができる。

更に、本実施の形態に係る部品締結構造１０の製造方法では、従来技術の接着剤を塗布及び硬化させる工程に代えて、粘着部材４０を貼付ける工程になるので、製造時間の大幅な短縮を図ることができる。

［第２実施の形態］
図４を用いて、本発明の第２実施の形態に係る部品締結構造について説明する。なお、本実施の形態において、第１実施の形態に係る構成要素と同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。

（部品締結構造５０の構成）
図４に示されるように、本実施の形態に係る部品締結構造５０は、被締結部品１２と、締結部品１６と、フランジ付きカラー６０と、締結手段７０と、粘着部材４０とを主要な構成として備えている。部品締結構造５０では、フランジ付きカラー６０及び締結手段７０の構成が、部品締結構造１０のフランジ付きカラー２０及び締結手段３０の構成に対して若干相違するが、それ以外の構成は部品締結構造１０の構成と同一である。

本実施の形態のフランジ付きカラー６０は、締結方向一端部に設けられたフランジ部６２と、締結方向他端部に設けられてフランジ部６２と一体に形成されたカラー部６４とを主要な構成として備えている。そして、フランジ付きカラー６０には、カラー部６４の裏面６４Ｂからフランジ部６２側へ向かって軸方向へ止め孔として穿ざくされ、かつ雌ねじが形成されたねじ部６６が設けられている。ねじ部６６が設けられているので、フランジ付きカラー６０は、フランジ型ナット又はツバ付きナットとも呼ばれる。フランジ付きカラー６０において、カラー部６４の締結方向長さと締結部品１６の貫通孔１８の締結方向長さとの関係は、フランジ付きカラー２０の締結方向長さＬｃと締結方向長さＬｈとの関係と同様である。

締結手段７０は、本実施の形態において、ボルト７２と、ねじ部６６を設けて締結手段７０の一部として使用されるフランジ付きカラー６０とを主要な構成として備えている。ボルト７２は、締結方向他端側に設けられたボルト頭７２Ａと、締結方向一端側に設けられ、貫通孔１４に挿入されて被締結部品１２の表面１２Ａから締結方向一端側へ突出するねじ部（雄ねじ部）７２Ｂとを備えている。ボルト頭７２Ａと被締結部品１２との間にはワッシャ７４が介在されている。ねじ部７２Ｂはフランジ付きカラー６０のねじ部６６に螺合される。ねじ部７２Ｂにねじ部６６が螺合されると、締結方向においてボルト頭７２Ａとフランジ部２２との間に締結荷重が作用し、被締結部品１２とフランジ部６２との間に締結部品１６が挟込まれて被締結部品１２に締結部品１６が締結される構成とされている。

そして、部品締結構造５０では、締結部品１６の表面１６Ａとフランジ部６２の裏面６２Ｂとの間に、第１実施の形態の粘着部材４０と同様の厚さ（Ｔ１〜Ｔ２）を有する粘着部材４０が設けられている。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る部品締結構造５０では、締結部品１６とフランジ部６２との間に粘着部材４０を備えているので、第１実施の形態に係る部品締結構造１０によって得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本発明は、車両外装部品に限定されず、樹脂材料で構成されたインストルメントパネル等の内装部品を締結部品として金属製の被締結部品に締結する場合にも適用可能である。

１２ 被締結部品
１６ 締結部品
１４、１８ 貫通孔
２０、６０ フランジ付きカラー
２２、６２ フランジ部
２４、６４ カラー部
３０、７０ 締結手段
４０ 粘着部材

Claims (1)

1. 金属製の被締結部品と、
   貫通孔が設けられ、樹脂材料で構成された締結部品と、
   締結方向一端部に前記貫通孔の外周へ前記締結部品の表面に沿って張出されたフランジ部が設けられ、かつ前記貫通孔内に挿入され、締結方向長さが前記貫通孔の締結方向長さよりも長いカラー部が締結方向他端部に設けられた金属製のフランジ付きカラーと、
   前記被締結部品と前記フランジ部との間に前記締結部品を挟込み、締結荷重を作用させることで前記締結部品を前記被締結部品に締結する締結手段と、
   前記締結部品の表面と前記フランジ部との間に設けられ、締結方向へ変形可能とされ、前記カラー部の締結方向長さから前記貫通孔の締結方向長さを差引いた値よりも厚く、かつ前記締結手段による締結荷重が作用されると、前記カラー部の締結方向他端が前記被締結部品に接触可能な厚さを有し、前記締結部品及び前記フランジ部の少なくとも一方に貼付けられた粘着部材と、
   を備えた部品締結構造。