JP2021071173A - フレームの接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】手間のかかる処理を行うことなく内側突出片を外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とすることができるフレームの接合構造を提供する。【解決手段】このフレームの接合構造は、フレーム１の外側突出片５とフレーム２の内側突出片６とが別々の端部から挿入される四角筒状のジョイント部材３を備える。ジョイント部材３の内部では、フレーム１の外側突出片５よりも内側にフレーム２の内側突出片６が差し込まれており、その内側突出片６が外側突出片５に対し面接触しており且つ押し付けられた状態で接合されている。ジョイント部材３の内部には、フレーム２のジョイント部材３に対する差し込み動作に伴い、内側突出片６を外側突出片５に向けて面接触させつつ押し付ける押圧プレート７が、ジョイント部材３に対し一体に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、フレームの接合構造に関する。

従来、フレームの接合構造としては、一方のフレームの端部に形成されている外側突出片よりも内側に、他方のフレームの端部に形成されている内側突出片を差し込み、その内側突出片を外側突出片に対し融着や接着等によって接合したものが知られている。このように内側突出片と外側突出片とを接合する際には、内側突出片が外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とされる。

特許文献１では、パイプ状に形成された一方のフレームの端部が、円筒状の外側突出片とされている。また、パイプ状に形成された他方のフレームの端部を他の部分よりも小径に形成し、その端部に対し軸方向に延びる複数のスリットを周方向に間隔をおいて形成することにより、上記端部における各スリットの間に複数の内側突出片が形成されている。上記内側突出片を有する他方のフレームの端部（複数の内側突出片となる部分）の外径は、一方のフレームにおける外側突出片の内径とほぼ同じ値となるようにされている。

そして、上記複数の内側突出片を有する他方のフレームの端部には、鍔を有する円筒状の締結具が差し込まれる。この締結具は、形状記憶処理及び縮径処理が施された形状記憶合金によって形成されており、熱を加えることによって縮径処理前の形状、すなわち縮径処理後の形状よりも大径となる形状に変化するものである。こうした性質を有する上記締結具を差し込んだ状態で上記他方のフレームの端部（複数の内側突出片）を上記一方のフレームの端部（外側突出片）の内側に差し込む。その後、締結具に対し熱を加えることにより同締結具の径が拡大し、それに伴い複数の内側突出片が外側突出片に対し面接触しつつ押し付けられた状態となる。

特開平６−２８０８３４号公報

特許文献１では、内側突出片を外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とするため、形状記憶合金によって形成された締結具が用いられている。しかし、こうした締結具においては、上述した状態を実現する機能を持たせるため、形状記憶処理及び縮径処理を施さなければならず、それらの処理を施すために要する手間が問題となる。

本発明の目的は、手間のかかる処理を行うことなく内側突出片を外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とすることができるフレームの接合構造を提供することにある。

上記課題を解決するフレームの接合構造では、一方のフレームの端部に形成されている外側突出片よりも内側に、他方のフレームの端部に形成されている内側突出片が差し込まれており、その内側突出片が外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態で接合されている。上記接合構造は、内側突出片と外側突出片とが別々の端部から挿入される筒状のジョイント部材と、ジョイント部材の内部において外側突出片の内側に位置する内側突出片を、差し込み部材の差し込み動作に伴い、外側突出片に向けて面接触させつつ押し付ける押圧部と、を備える。

フレームの接合構造を示す平面図。 フレーム及びジョイント部材を分解した状態を示す斜視図。 フレーム及びジョイント部材を図１の矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示す断面図。 ジョイント部材に対するフレームの差し込み態様を示す平面図。 フレーム及びジョイント部材を図４の矢印Ｂ−Ｂ方向から見た状態を示す断面図。 フレーム及びジョイント部材を図１の矢印Ｃ−Ｃ方向から見た状態を示す断面図。 フレーム、ジョイント部材、及びピンを示す斜視図。 フレーム、ジョイント部材、及びピンを図７の矢印Ｄ−Ｄ方向から見た状態を示す断面図。 ジョイント部材にピンを差し込んだ状態を示す断面図。 フレームの他の例を示す平面図。

［第１実施形態］
以下、フレームの接合構造の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示すフレームの接合構造では、二つのフレーム１，２がジョイント部材３を用いて互いに接合されている。なお、図１はフレーム１，２及びジョイント部材３を上方から見た状態を示しており、図２はフレーム１，２及びジョイント部材３を分解した状態を示している。

図１及び図２から分かるように、フレーム１，２は、直線状に延びる直方体の箱状に形成されている。フレーム１，２の内部には、フレーム１，２を補強するための補強壁４が形成されている。フレーム１における長手方向の一方の端部には、平行となった状態で同じ方向に突出する一対の外側突出片５が形成されている。また、フレーム２における長手方向の一方の端部には、平行となった状態で同じ方向に突出する一対の内側突出片６が形成されている。

フレーム１，２は、熱可塑性の樹脂により形成されている。詳しくは、フレーム１，２は、炭素繊維が一方向に延びるように設けられている樹脂製のテープである、いわゆるＵＤテープを積層することによって形成されている。なお、フレーム２においては、内側突出片６を形成するＵＤテープの積層方向の調整により、上記内側突出片６がフレーム２における上記他の部分に対する接続部分で曲がり易くなるようにされている。なお、フレーム１，２については、ＵＤテープの積層以外の方法を用いて樹脂により形成されていてもよい。また、図１において、一対の内側突出片６における外側面間の距離は、一対の外側突出片５の内側面間の距離とほぼ等しくなるようにされている。

図２に示すように、ジョイント部材３は、金属によって四角筒状に形成されている。ジョイント部材３には、その内部の下端から上方に向けて突出する第１ストッパ９及び第２ストッパ１０が一体に形成されている。そして、ジョイント部材３の内部には、同ジョイント部材３における一方の端部の開口から、フレーム１の外側突出片５が挿入されている。このようにジョイント部材３の内部にフレーム１の外側突出片５が挿入されると、フレーム１がジョイント部材３の内部の上記第１ストッパ９に突き当てられる。ジョイント部材３は、フレーム１を上述したように第１ストッパ９に突き当てたとき、同フレーム１における一対の外側突出片５をそれぞれジョイント部材３の内壁３ａに当接させるものとなっている。

一方、ジョイント部材３における他方の端部の開口からは、フレーム２の内側突出片６が挿入されている。フレーム２における一対の内側突出片６は、ジョイント部材３に挿入される前には、突出方向の先端に向かうほど互いに接近するよう傾斜している。このため、内側突出片６をジョイント部材３における他方の端部の開口から同ジョイント部材３内に挿入することが容易になる。そして、ジョイント部材３の内部にフレーム２の内側突出片６が挿入されると、フレーム２がジョイント部材３の内部の上記第２ストッパ１０に突き当てられる。

図３は、フレーム１，２及びジョイント部材３を図１の矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示している。図３から分かるように、ジョイント部材３には、その内部の上端から下方に向けて突出する一対の押圧プレート７（図３には一つのみ図示）が一体に形成されている。この押圧プレート７は、図４に示すように、ジョイント部材３に対するフレーム２の差し込み動作に伴い、同フレーム２における一対の内側突出片６がジョイント部材３に挿入されたとき、内側突出片６を外側突出片５に向けて面接触させつつ押し付ける。すなわち、押圧プレート７は、そうした押し付けを実現するための押圧部として機能する。

押圧プレート７は、ジョイント部材３の他方の端部からフレーム２の内側突出片６が挿入されたとき、その挿入に伴って内側突出片６と接触して同内側突出片６を外側突出片５に対し面接触させつつ押し付けるガイド面８を有している。このガイド面８は、ジョイント部材３の内壁３ａと対向している。更に、ガイド面８は、内側突出片６の挿入方向（図４の左方向）についての単位長さ当たりの移動に伴う外側突出片５側に向かう変位が、ジョイント部材３の他方の端部寄りの部分Ｐ１よりも同端部から離れた部分Ｐ２で大きくなるよう形成されている。言い換えれば、そうしたことが実現されるようガイド面８が湾曲している。

ジョイント部材３の他方の端部からフレーム２の一対の内側突出片６が挿入されたとき、内側突出片６の突出方向の先端が図５に示すようにフレーム１の外側突出片５と押圧プレート７のガイド面８との間に位置する。すなわち、内側突出片６の突出方向の先端がそのように位置するよう、一対の内側突出片６が突出方向の先端に向かうほど互いに接近するよう傾斜されている。そして、ジョイント部材３に対するフレーム２の上記差し込み動作が行われると、内側突出片６の突出方向の先端がガイド面８に接触し、更には同ガイド面８によって外側突出片５側に押される。

そして、フレーム２がジョイント部材３の第２ストッパ１０に突き当たるまで差し込まれると、内側突出片６が図６に示されるようにガイド面８によって外側突出片５に対し面接触しつつ押し付けられる。すなわち、フレーム２がジョイント部材３の第２ストッパ１０に突き当たったとき、そのような状態となるようガイド面８の形状及び位置が定められている。また、このときには、フレーム２の一対の内側突出片６が、ジョイント部材３の内部において、フレーム１の一対の外側突出片５の内側に差し込まれた状態となる。なお、フレーム２は、上記差し込み動作を通じて、押圧プレート７により内側突出片６をジョイント部材３内におけるフレーム１の外側突出片５に向けて面接触させつつ押し付ける差し込み部材としての役割を担う。

次に、ジョイント部材３を用いたフレーム１，２の接合について説明する。
上記接合については接着や融着によって実現されるが、いずれの場合においてもフレーム２の内側突出片６がジョイント部材３の内部においてフレーム１の外側突出片５に対し面接触しつつ押し付けられた状態とされる。すなわち、そうした状態を実現するため、以下の手順が踏まれる。

一方のフレーム１の外側突出片５がジョイント部材３の一方の端部から挿入されることにより、そのジョイント部材３の内壁３ａに対し上記外側突出片５が当接する。更に、他方のフレーム２の内側突出片６がジョイント部材３の他方の端部から挿入される。そして、その挿入が他方のフレーム２による差し込み部材としての差し込み動作となり、ジョイント部材３に一体形成された押圧プレート７のガイド面８に上記内側突出片６が接触する。このように内側突出片６をガイド面８に接触させつつ上記差し込み動作を行うと、そのガイド面８によって内側突出片６が外側突出片５側に押されて同外側突出片５に対し面接触しつつ押し付けられる。

フレーム１，２同士の上記接合を接着によって実現する場合には、フレーム２をジョイント部材３に挿入する前に、一対の内側突出片６の外側の面、すなわちフレーム１の外側突出片５と向かい合う面に対し接着剤を塗布しておく。これにより、フレーム２をジョイント部材３に挿入したとき（差し込んだとき）、内側突出片６がフレーム１の外側突出片５対し面接触しつつ押し付けられた状態になると、上記接着剤により内側突出片６と外側突出片５とが接着される。その結果、フレーム１とフレーム２とがジョイント部材３を用いて接合されることとなる。

一方、フレーム１，２同士の上記接合を融着によって実現する場合には、ジョイント部材３に対しフレーム１，２を挿入することにより、ジョイント部材３の内部において内側突出片６を外側突出片５に対し面接触させつつ押し付けた状態とする。その状態で、ジョイント部材３に対する加熱を行うことにより、内側突出片６と外側突出片５とを融着させる。その結果、フレーム１とフレーム２とがジョイント部材３を用いて接合されることとなる。

次に、本実施形態におけるフレームの接合構造の作用効果について説明する。
（１）フレーム１の外側突出片５とフレーム２の内側突出片６との接合は融着や接着によって実現されるが、その際には内側突出片６が外側突出片５に対し面接触しており且つ押しつけられた状態とされる。こうした外側突出片５に対する内側突出片６の面接触した状態での押し付けは、内部にフレーム１の外側突出片５が挿入されたジョイント部材３に対するフレーム２（内側突出片６）の差し込み動作に伴い、押圧プレート７を通じて簡単に実現される。また、その実現のために手間のかかる処理を行う必要もない。従って、手間のかかる処理を行うことなく、内側突出片６を外側突出片５に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とすることができる。

（２）フレーム１の外側突出片５が挿入されたジョイント部材３に対し、フレーム２の差し込み動作を通じて同フレーム２の内側突出片６が挿入される。これにより内側突出片６がジョイント部材３における押圧プレート７のガイド面８に接触し、更には同ガイド面８によって外側突出片５側に押される。その際、内側突出片６の挿入方向についての単位長さ当たりの移動に伴う外側突出片５側に向かう変位が、ジョイント部材３の他方の端部寄りの部分Ｐ１よりも同端部から離れた部分Ｐ２で大きくなる。

このため、上記フレーム２におけるジョイント部材３に対する差し込み動作の初期には、内側突出片６が外側突出片５に対し大きな間隔をおいて位置している一方、その内側突出片６の外側突出片５に向かう変位も小さくなる。そして、上記フレーム２におけるジョイント部材３に対する差し込み動作の終期には、その差し込み動作に伴い内側突出片６が外側突出片５に向かって急速に変位して同外側突出片５に対し面接触させつつ押し付けられるようになる。

こうした外側突出片５に対する内側突出片６の動きは、外側突出片５と内側突出片６との接合を接着剤による接着を通じて行う場合に有利となる。すなわち、内側突出片６における外側突出片５側の面に塗布された接着剤が、フレーム２（内側突出片６）の上記差し込み動作の際、ジョイント部材３内の外側突出片５によってそぎ落とされることを抑制できる。

［第２実施形態］
次に、フレームの接続構造の第２実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。
なお、第２実施形態では、ジョイント部材３の構造が第１実施形態と異なっている一方、フレーム１，２については第１実施形態と同一となっているため、以下ではジョイント部材３について詳しく述べる。

図７に示すように、この実施形態のジョイント部材３では、そのジョイント部材３の幅方向の外側（図７の上側）から同ジョイント部材３の内部に向けて、金属製のピン１１を差し込むことが可能となっている。このピン１１は、ジョイント部材３に対し差し込み動作を行う差し込み部材としての役割を担う。

図８は、フレーム１，２及びジョイント部材３を図７の矢印Ｄ−Ｄ方向から見た状態を概略的に示している。図８から分かるように、ジョイント部材３の上部及び下部にはそれぞれ、ピン１１を差し込むための孔１２，１３が同一軸線上で延びるように形成されている。ジョイント部材３の内部には、孔１２，１３の軸線を挟むように一対のスライド部材１４が設けられている。一対のスライド部材１４は、互いに接近したり離間したりする方向にスライド移動できるよう設けられている。

ジョイント部材３内の内壁３ａとスライド部材１４との間には、内壁３ａに当接するようフレーム１の外側突出片５が位置しているとともに、その外側突出片よりも内側にフレーム２の内側突出片６が位置している。また、一対のスライド部材１４における互いに対向する面には、孔１２側から孔１３側に向かうほど互いの間の距離が短くなるよう傾斜する斜面１４ａが形成されている。

従って、図９に示すように、ピン１１をジョイント部材３に対する差し込み動作を通じて孔１２及び孔１３に対し挿入すると、そのピン１１によって一対のスライド部材１４が互いに離間する方向、言い換えれば外側突出片５側に向かう方向に押される。その結果、スライド部材１４が外側突出片５側に向かう方向にスライド移動し、ジョイント部材３内におけるフレーム２の内側突出片６をフレーム１の外側突出片５に向けて面接触させつつ押し付ける。

なお、上記スライド部材１４は、ピン１１の差し込み動作を通じて、内側突出片６を外側突出片５に向けて面接触させつつ押し付ける押圧部として機能する。
本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

（３）フレーム１，２が挿入されたジョイント部材３内では、同ジョイント部材３の内壁３ａに対しフレーム１の外側突出片５が当接するとともに、フレーム１の内側突出片６が外側突出片５の内側に位置する。更に、このときにはスライド部材１４が、ジョイント部材３の内部において内側突出片６の内側に位置するようにもなる。

そして、ピン１１を差し込み部材としてジョイント部材３に対し差し込むと、そのピン１１の差し込み動作に伴いスライド部材１４が外側突出片５に向けてスライド移動する。その結果、内側突出片６もスライド部材１４により外側突出片５側に押され、同外側突出片５に対して面接触しつつ押し付けられるようになる。

こうした外側突出片５に対する内側突出片６の面接触した状態での押し付けは、ジョイント部材３に対するピン１１の差し込み動作に伴い、スライド部材１４を通じて簡単に実現される。また、その実現のために手間のかかる処理を行う必要もない。従って、手間のかかる処理を行うことなく、内側突出片６を外側突出片５に対し面接触しており且つ押し付けられた状態とすることができる。

（４）ジョイント部材３内にフレーム１，２が挿入されたとき、ジョイント部材３内の外側突出片５と内側突出片６との間に、図８に示される比較的大きな間隔をあけることができる。そして、ジョイント部材３にピン１１を差し込むと、それに伴いスライド部材１４が外側突出片５側にスライド移動することにより、内側突出片６が外側突出片５に対し面接触しつつ押し付けられた状態となる。

こうした外側突出片５に対する内側突出片６の動きは、外側突出片５と内側突出片６との接合を接着剤による接着を通じて行う場合に有利となる。すなわち、内側突出片６における外側突出片５側の面に接着剤を塗布した状態で、フレーム２（内側突出片６）をジョイント部材３に差し込むとき、同ジョイント部材３内の外側突出片５と上記内側突出片６との間に大きい隙間を空けておくことができる。このため、内側突出片６における外側突出片５側の面に塗布された接着剤が、ジョイント部材３に対するフレーム２（内側突出片６）の挿入時、同ジョイント部材３内の外側突出片５によってそぎ落とされることを抑制できる。

（５）フレーム１，２同士の接合を融着によって実現する場合には、図９に示される状態のもとジョイント部材３及びピン１１に対する加熱を行うことにより、ジョイント部材３内の内側突出片６と外側突出片５とが融着される。こうした内側突出片６と外側突出片５との融着を通じて、フレーム１とフレーム２とがジョイント部材３を用いて接合される。この場合、内側突出片６と外側突出片５とを融着させるため加熱がジョイント部材３に対してだけでなくピン１１に対しても行われるため、より速やかに内側突出片６と外側突出片５とを融着させることができる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第１及び第２実施形態において、フレーム１，２にそれぞれ外側突出片５と内側突出片６との両方が形成されていてもよい。例えば図１０に示すように、フレーム１における外側突出片５が形成されている端部とは反対側の端部に内側突出片６を形成するとともに、フレーム２における内側突出片６が形成されている端部と反対側の端部に外側突出片５を形成するようにしてもよい。この場合、複数のフレーム１，２を複数のジョイント部材３を用いて接合することにより、それらフレーム１，２及びジョイント部材３によって任意の長さのフレーム接合体を形成することができる。

・第１及び第２実施形態において、フレームの形状は、必ずしも直線状に延びる直方体である必要はなく、例えば十字状に延びる形状であったり、Ｌ字状に延びる形状であったりしてもよい。こうした形状のフレームにも外側突出片５と内側突出片６との両方を形成することが好ましい。この場合、形状の異なる複数のフレーム同士を選択的かつ連続的に接合することにより、それらフレームによって任意の形状のフレーム接合体を形成することができる。

・第１実施形態において、ガイド面８の形状を、湾曲形状に代えて平面状にするなど、他の形状に適宜変更してもよい。
・第１及び第２実施形態において、ジョイント部材３の内壁３ａとフレーム１の外側突出片５との間に、加熱することによって溶融して接着剤として機能するホットメルトシート等を設けるようにしてもよい。この場合、フレーム１（外側突出片５）とジョイント部材３とを接合（接着）することができる。

・第２実施形態において、ジョイント部材３の孔１２，１３に挿入されたピン１１の先端をかしめることにより、孔１２，１３からピン１１が抜けないようにしてもよい。この場合、ピン１１とジョイント部材３とのがたつきを抑制することができる。

・フレーム１，２については、必ずしも熱可塑性の樹脂で形成されている必要はなく、接着によってフレーム１，２同士の接合を実現する場合には例えば熱硬化性の樹脂によって形成することも可能である。

・フレーム１，２同士の接合を接着によって実現する場合、フレーム１，２及びジョイント部材３の材質は必ずしも樹脂や金属である必要はなく、それら以外の材質とすることも可能である。

１…フレーム、２…フレーム、３…ジョイント部材、３ａ…内壁、４…補強壁、５…外側突出片、６…内側突出片、７…押圧プレート、８…ガイド面、９…第１ストッパ、１０…第２ストッパ、１１…ピン、１２…孔、１３…孔、１４…スライド部材、１４ａ…斜面。

Claims (5)

1. 一方のフレームの端部に形成されている外側突出片よりも内側に、他方のフレームの端部に形成されている内側突出片が差し込まれており、その内側突出片が前記外側突出片に対し面接触しており且つ押し付けられた状態で接合されているフレームの接合構造において、
   前記内側突出片と前記外側突出片とが別々の端部から挿入される筒状のジョイント部材と、
   前記ジョイント部材の内部において前記外側突出片の内側に位置する前記内側突出片を、差し込み部材の差し込み動作に伴い、前記外側突出片に向けて面接触させつつ押し付ける押圧部と、
   を備えることを特徴とするフレームの接合構造。
2. 前記ジョイント部材は、その一方の端部から前記一方のフレームの外側突出片が挿入されるものであり、
   前記差し込み部材は、前記内側突出片を有する前記他方のフレームであって、その内側突出片を前記ジョイント部材の他方の端部から挿入することによって前記他方のフレームによる差し込み動作が行われるものであり、
   前記押圧部は、前記ジョイント部材に一体形成されており、同ジョイント部材の他方の端部から前記他方のフレームの内側突出片が挿入されたとき、その挿入に伴って前記内側突出片と接触して同内側突出片を前記外側突出片に対し面接触させつつ押し付けるガイド面を有している請求項１に記載のフレームの接合構造。
3. 前記ジョイント部材は、その一方の端部から前記一方のフレームの外側突出片が挿入されるものであり、
   前記押圧部は、前記ジョイント部材の他方の端部から前記他方のフレームの同内側突出片が挿入されて同ジョイント部材内の前記外側突出片の内側に位置したとき、その内側突出片よりも内側に位置しつつ前記外側突出片に向けてスライド移動できるように設けられているスライド部材であり、
   前記差し込み部材は、前記ジョイント部材の幅方向の外側から同ジョイント部材の内部に向けて差し込まれることにより、前記スライド部材を前記外側突出片に向けてスライド移動させるピンである請求項１に記載のフレームの接合構造。
4. 前記ガイド面は、前記内側突出片の挿入方向についての単位長さ当たりの移動に伴う前記外側突出片側に向かう変位が、前記ジョイント部材の他方の端部寄りの部分よりも同端部から離れた部分で大きくなるよう形成されている請求項２に記載のフレームの接合構造。
5. 前記フレームには前記外側突出片と前記内側突出片との両方が形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のフレームの接合構造。

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