JP2020151716A - かしめ締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄製のかしめボルトと鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた被取り付け部材との間で、大電流の通電が行われても、接触抵抗値が大きく変動しないようにすること。【解決手段】セレーション１４を備えた鉄製のかしめボルト１０を被取り付け部材にかしめて取り付けたかしめ締結構造であって、断面略三角形状若しくは断面略円形状となる部位が繰り返されて凹凸が形成されたセレーションを有する鉄製のかしめボルトを、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材にかしめて取り付けた構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、かしめ締結構造に関するものである。

車両は軽量化への試みが頻繁になされている。例えば、通常、鉄により作られていたものを、アルミニウムなどの材料で作ることによって、軽量化することが検討されている。ところで、ボルトは鉄製のものを用いることが主流であり、鉄製のボルトをアルミニウムとの結合に用いる場合、材質の違いから種々の問題が生じる場合がある。例えば、特許文献１に記載されているような鉄製のボルトをアルミニウム製の被取り付け部材に対してかしめる場合、導通時の接触抵抗値を如何に抑えるのかが問題となっていた。

特許第６０１９４２８号公報

これは、接触抵抗値が大きくなると、熱が発生しやすくなるからであり、アルミニウムは鉄よりも熱膨張係数が大きいことから、熱が発生した際に鉄製のボルトとアルミニウム製の被取り付け部材のかしめ状態が変化し得るからである。特に７５０アンペアほどの大電流が流れると、熱の影響でアルミウム製の材料がひずむことにより、かしめた部分に隙間が生まれやすくなる。また、隙間が生じて接触面積が小さくなると、接触抵抗値が大きくなり、導通性能が悪くなるといった悪循環が生じる虞があった。このような問題は、アルミニウムに限って生じるものでは無く、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた場合、同様な問題が生じる虞があった。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、鉄製のかしめボルトと鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた被取り付け部材との間で、大電流の通電が行われても、接触抵抗値が大きく変動しないようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明では、セレーションを備えた鉄製のかしめボルトを被取り付け部材にかしめて取り付けたかしめ締結構造であって、断面略三角形状若しくは断面略円形状となる部位が繰り返されて凹凸が形成されたセレーションを有する鉄製のかしめボルトを、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材にかしめて取り付けたかしめ締結構造とする。

また、鉄製のかしめボルトのセレーションの谷に沿って描くことが可能な円の円周と、セレーションの凹凸に沿ってかしめボルトの周方向に１周した際の最短距離と、の比が１．２以上３．０以下であるかしめボルトを、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材にかしめて取り付けた構成とすることが好ましい。

また、かしめボルトが被取り付け部材にかしめられた箇所は４００アンペア以上の電流が流れる箇所であることが好ましい。

本発明では、鉄製のかしめボルトと鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた被取り付け部材との間で、大電流の通電が行われても、接触抵抗値が大きく変動しないようにすることができる。

実施形態のボルトの斜視図である。 実施形態のボルトを側面から見た図である。但し、上半分は断面図である。 実施形態のボルトを頭部側から見た図である。 図３に示したボルトにおいて、セレーションの谷に沿って描くことが可能な円の円周を破線で表した図である。 図３に示したボルトにおいて、セレーションの凹凸に沿ってかしめボルトの周方向に１周した際の最短距離となるルートを表した図である。 ボルトと被取り付け部材をかしめる前の状態を表した図である。但し、かしめ用の器具であるダイスとパンチの概略も示している。 ボルトと被取り付け部材をかしめた後の状態を表した図である。但し、かしめ用の器具であるダイスとパンチの概略も示している。 通電試験の結果を表した図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。図１から図３に示すことから理解されるように、実施形態のかしめ締結構造１は、セレーション１４を備えた鉄製のかしめボルト１０を被取り付け部材８にかしめて取り付けるものである。また、このかしめ締結構造１は、断面略三角形状若しくは断面略円形状となる部位が繰り返されて凹凸が形成されたセレーション１４を有する鉄製のかしめボルト１０を、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材８にかしめて取り付けたものである。このため、鉄製のかしめボルト１０と鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた被取り付け部材８との間で、大電流の通電が行われても、接触抵抗値が大きく変動しないようにすることができる。

また、実施形態のかしめ締結構造１は、鉄製のかしめボルト１０のセレーション１４の谷に沿って描くことが可能な円１７の円周と、セレーション１４の凹凸に沿ってかしめボルト１０の周方向に１周した際の最短距離と、の比が１．２以上３．０以下であるかしめボルト１０を、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材８にかしめて取り付けたものである。このため、鉄製のかしめボルト１０と鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属を用いた被取り付け部材８との間で、大電流の通電が行われても、接触抵抗値が大きく変動しないようにすることができる。

図３に示した例において、セレーション１４の谷に沿って描くことが可能な円１７の円周は、図４にて破線で表した部分である。また、セレーション１４の凹凸に沿ってかしめボルト１０の周方向に１周した際の最短距離となるルートは、図５に表したようなものとなる。なお、発明者が確認したところ、従来から用いられてきたかしめボルトは、セレーションの谷に沿って描くことが可能な円の円周と、セレーションの凹凸に沿ってかしめボルトの周方向に１周した際の最短距離と、の比が略１．０４であった。

実施形態のかしめ締結構造１は、かしめボルト１０が被取り付け部材８にかしめられた箇所は４００アンペア以上の電流が流れる箇所である。より詳しくは、自動車のボデーに適用されるものであり、かしめボルト１０と鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の部材は、ボデーアースといわれる導通経路として用いられる箇所である。なお、実施形態では、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属としてアルミニウムを用いている。

実施形態のかしめボルト１０は、頭部１１と軸部１２が設けられているものであり、頭部１１には、軸部１２が設けられている面と反対側の面に凹み部１３が設けられている。このようなかしめボルト１０を用いて、被取り付け部材８とかしめボルト１０をかしめる際には、一般的に、かしめボルト１０の頭部１１に設けた円錐台状の凹み部１３内に被取り付け部材８の一部を押し込むようにするものであり、本発明においても、基本的な取り付け態様は、同様である。より詳しくは、ダイス２１とパンチ２２を用いて、図６に示した状態から図７に示す状態となるように、薄板状の被取り付け部材８を変形させることで、かしめボルト１０と被取り付け部材８を固定して、かしめ締結構造１とするものである。なお、固定後はダイス２１とパンチ２２はかしめ締結構造１から分離される。

かしめボルト１０は、凹み部１３の側面に凹凸を施したセレーション１４を備えており、このセレーション１４に被取り付け部材８を噛み合わせることで、かしめボルト１０が被取り付け部材８と分離しにくいようにしている。実施形態では、このセレーション１４の形態などを従来とは異なるものとすることで、かしめボルト１０と被取り付け部材８の接触面積を確保しやすくしている。

ここで、電流を流した際に、抵抗値変化幅がどのように推移するのかを確認するために行った実験とその結果について説明する。この実験では、従来品のかしめボルトを被取り付け部材にかしめることで設けたかしめ締結構造と、新たに設けたかしめボルト１０を被取り付け部材８にかしめることで設けたかしめ締結構造１と、に一定時間電流を流して抵抗値の変化幅を確認した。図８に結果を示す。なお、発明品に使用したかしめボルト１０のセレーション１４は、断面略三角形状が繰り返されて凹凸が形成されている。

図８に表される結果より、本発明品の構造体における抵抗値の変化幅が抑制できることが分かった。一方、従来品では、通電初期に抵抗値が大きく変わり、その後も変化幅は変動したことが分かる。

以上、実施の形態を用いて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、セレーションは、断面略三角形状若しくは断面略円形状となる部位が繰り返されて凹凸が形成されたもの以外の形態によって、接触面積を増やすようにしても良いが、この際、セレーションの凹凸に沿ってかしめボルトの周方向に１周した際の最短距離と、の比が１．２以上３．０以下であるかしめボルトを、アルミニウム製の被取り付け部材にかしめて取り付けたものであることが好ましい。

鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属は、アルミニウムに限る必要は無く、銅など各種金属が考えられる。また、金属としては、純金属である必要は無く合金などであっても良い。

１ かしめ締結構造
８ 被取り付け部材
１０ かしめボルト
１１ 頭部
１４ セレーション
１７ 円

Claims (3)

1. セレーションを備えた鉄製のかしめボルトを被取り付け部材にかしめて取り付けたかしめ締結構造であって、
   断面略三角形状若しくは断面略円形状となる部位が繰り返されて凹凸が形成されたセレーションを有する鉄製のかしめボルトを、鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材にかしめて取り付けたかしめ締結構造。
2. 鉄製のかしめボルトのセレーションの谷に沿って描くことが可能な円の円周と、セレーションの凹凸に沿ってかしめボルトの周方向に１周した際の最短距離と、の比が１．２以上３．０以下であるかしめボルトを、
   鉄の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する金属製の被取り付け部材にかしめて取り付けた請求項１に記載のかしめ締結構造。
3. かしめボルトが被取り付け部材にかしめられた箇所は４００アンペア以上の電流が流れる箇所である請求項１又は２に記載のかしめ締結構造。