JP5689786B2 - ナットの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂製の閉断面部材の内部にナットを後付けで取り付けるナットの取り付け構造に関する。

ＦＲＰで形成した自動車のキャビンの壁部に雌ねじを有する金属製の挿入体を固定し、この挿入体に金属製のピラーの下端をボルトで締結することで、キャビンおよびピラーを一体に結合するものが、下記特許文献１により公知である。

またＦＲＰで閉断面に構成したフレームの内部に外周壁、リブおよび締結部を有するインサートを配置し、被締結部材をボルトでインサートの締結部に締結することで、フレームおよび被締結部材を一体に結合するものが、下記特許文献２により公知である。

特開２００４−３４９７７号公報 特開２００９−２５５７９９号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、挿入体はキャビンの壁部に接着により固定されていると考えられ、接着部が剥がれないように接着強度を管理するのが困難であるという問題がある。

また上記特許文献２に記載されたものは、ＦＲＰ製のフレームを成形する過程で内部にインサートを接着する必要があるため、その製造工程が複雑になるという問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、繊維強化樹脂製の閉断面部材の内部に後付けのナットを簡単かつ強固に取り付けることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、繊維強化樹脂製の閉断面部材の内部にナットを後付けで取り付けるナットの取り付け構造であって、前記ナットは、両端部にそれぞれ第１、第２雌ねじが形成された円筒状のナット本体部と、前記ナット本体部の一端から所定距離だけ軸方向内側に設けられて径方向外側に張り出す非円形の第１フランジ部と、前記ナット本体部の他端から所定距離だけ軸方向内側に設けられて径方向外側に張り出す非円形の第２フランジ部とを備え、前記閉断面部材は、相互に対向する第１、第２壁部を備え、前記第１壁部には前記ナット本体部の一端が嵌合可能な円形の第１開口部を備えるとともに、前記第２壁部には前記第１、第２フランジ部が所定の位相で通過可能な非円形の第２開口部を備え、前記ナットを前記閉断面部材の内部に挿入した状態で、前記第１フランジ部は前記第１壁部の内面に当接し、前記第２フランジ部は前記第２壁部の内面に当接し、被取付部材を前記閉断面部材に固定すべく、座面が一体に形成された第１ボルトを前記被取付部材を貫通させた状態で前記ナットの前記第１雌ねじに螺合することで、前記第１ボルトの前記座面と前記第１フランジ部との間に前記被取付部材および前記閉断面部材の前記第１壁部を挟持し、かつ座面が一体に形成された第２ボルトを前記ナットの前記第２雌ねじに螺合することで、前記第２ボルトの前記座面と前記第２フランジ部との間に前記閉断面部材の前記第２壁部を挟持することを特徴とするナットの取り付け構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１フランジ部、前記第２フランジ部および前記第２開口部は同一形状であることを特徴とするナットの取り付け構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記第１フランジ部、前記第２フランジ部および前記第２開口部は小判形あるいは楕円形であり、その短径は前記第１開口部の直径と同一であることを特徴とするナットの取り付け構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記第１壁部の内面あるいは前記第２壁部の内面に、前記第１フランジ部あるいは前記第２フランジ部が当接可能な位置決め突起を設けたことを特徴とするナットの取り付け構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記ナットを前記閉断面部材に取り付けるための取り付け治具が、前記ナット本体部の一方の端部に形成した前記第２雌ねじに螺合可能な雄ねじと、前記雄ねじに接続された把手とを備えることを特徴とするナットの取り付け構造が提案される。

尚、実施の形態のボルト２０は本発明の第１ボルトに対応し、実施の形態のボルト２１は本発明の第２ボルトに対応する。

請求項１の構成によれば、ナットの非円形の第１フランジ部および第２フランジ部を閉断面部材の第２壁部の非円形の第２開口部を通過させることで、ナットを閉断面部材の内部に挿入し、ナット本体部の一端部を第１壁部の第１開口部に係合させ、第１フランジ部を第１壁部の内面に当接させ、ナット本体部の他端部を第２壁部の第２開口部に係合させることができる。この状態でナットを回転させて第２フランジ部を第２壁部の内面に当接させることで、ナットが第２開口部から抜け落ちないように閉断面部材の内部に保持することができる。これにより、閉断面部材を製造した後に、閉断面部材の内部にナットを後付けで簡単かつ強固に取り付けることが可能になって利便性が向上する。

またナット本体部の両端部にそれぞれ第１、第２雌ねじを形成したので、第１壁部を貫通する第１ボルトをナット本体部の一方の端部の第１雌ねじに螺合し、第２壁部を貫通する第２ボルトをナット本体部の他端部の第２雌ねじに螺合することで、ナットおよび閉断面部材を強固に結合することができるだけでなく、ナットの両端の何れの側にも被取付部材を固定することができる。

特に、座面が一体に形成された第１ボルトを被取付部材を貫通させた状態でナットの第１雌ねじに螺合することで、第１ボルトの座面と第１フランジ部との間に被取付部材および閉断面部材の第１壁部を挟持し、かつ座面が一体に形成された第２ボルトをナットの第２雌ねじに螺合することで、第２ボルトの座面と第２フランジ部との間に閉断面部材の第２壁部を挟持するので、第１壁部の第１開口部の周縁部および第２壁部の第２開口部の周縁部に局部的な荷重が集中するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、第１フランジ部、第２フランジ部および第２開口部は同一形状であるので、第１フランジ部および第２フランジ部が第２開口部を通過することを可能にしながら、ナットを回転させたときに第２フランジ部と第２開口部の周辺との重なり面積を最大限に確保することができる。

また請求項３の構成によれば、第１フランジ部、第２フランジ部および第２開口部は小判形あるいは楕円形であり、その短径は第１開口部の直径と同一であるので、ナットを閉断面部材の内部に挿入して回転させたときに、ナット本体部の他端部と第２開口部との間のガタをなくすことができる。

また請求項４の構成によれば、第１壁部の内面あるいは第２壁部の内面に、第１フランジ部あるいは第２フランジ部が当接可能な位置決め突起を設けたので、ナットを閉断面部材に内部に挿入して第１フランジ部あるいは第２フランジ部が位置決め突起に当接する位置まで回転させることで、第２フランジ部が第２開口部の周辺に重なる位置にナットを位置決めすることができる。

また請求項５の構成によれば、ナットの取り付け治具が、ナット本体部の一端部に形成した第２雌ねじに螺合可能な雄ねじと、雄ねじに接続された把手とを備えるので、雄ねじをナットの第２雌ねじに螺合した状態で把手を掴んでナットを閉断面部材に取り付けることで、ナットの取り付け作業を容易に行うことができる。

ナットの形状を示す３面図。 閉断面部材の形状を示す３面図。 組み付け工程の作用説明図（第１工程） 組み付け工程の作用説明図（第２工程） 組み付け工程の作用説明図（第３工程）

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、アルミニウムや鉄よりなる金属製のナット１１は、円筒状のナット本体部１２と、その一端側から径方向に突出する小判形（陸上競技のトラック形）の第１フランジ部１３と、その他端側から径方向に突出する、前記第１フランジ部１３と同形の第２フランジ部１４とを備える。ナット本体部１２の内部には、隔壁部１２ａを挟んで両端部に開口する第１、第２雌ねじ１２ｂ，１２ｃが形成されており、第１、第２フランジ部１３，１４の軸方向外側には、第１、第２突出部１２ｄ，１２ｅがそれぞれ突出する。第１フランジ部１３および第２フランジ部１４の位相は一致しており、従って、ナット本体部１２を軸線方向に見ると、第１フランジ部１３および第２フランジ部１４は完全に重なり合う。

第１、第２フランジ部１３，１４の短径はＤ１であってナット本体部１２の直径Ｄ１に一致しており、第１、第２フランジ部１３，１４の長径は第１、第２フランジ部１３，１４の短径Ｄ１およびナット本体部１２の直径Ｄ１よりも大きいＤ２である。

図２に示すように、自動車の車体フレームを構成する閉断面部材１５は、例えばＣＦＲＰ（カーボンファイバー強化プラスティック）製であり、ハット状断面を有する第１部材１６の第１壁部１６ａから延びるフランジ部１６ｂ，１６ｂと、平板状の第２部材１７の第２壁部１７ａから延びるフランジ部１７ｂ，１７ｂとを接着等で結合することで閉断面に構成される。第１部材１６には、第１、第２フランジ部１３，１４の短径Ｄ１およびナット本体部１２の直径Ｄ１に等しい直径Ｄ１の円形の第１開口部１６ｃが形成され、第２部材１７には、第１、第２フランジ部１３，１４と同一形状の第２開口部１７ｂが形成される。第１壁部１６ａの内面における第１開口部１６ｃの近傍には、ナット１１の第１フランジ部１３が当接可能な位置決め突起１６ｄが突設される。

第１開口部１６ｃの中心と第２開口部１７ｂの中心とは同軸に整列している。また第１部材１６の厚さＴ１はナット本体部１２の第１突出部１２ｄの長さＴ１に一致し、また第２部材１７の厚さＴ２はナット本体部１２の第２突出部１２ｅの長さＴ２に一致している。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

先ず、図３に示すように、取り付け治具１８を用いてナット１１を閉断面部材１５の内部に装着する。取り付け治具１８は把手１８ａと、把手１８ａから突出する雄ねじ１８ｂとを備えるもので、雄ねじ１８ｂを第２雌ねじ１２ｃに螺合することで、取り付け治具１８にナット１１を支持する。続いて、第１、第２フランジ部１３，１４の位相を閉断面部材１５の第２開口部１７ｃの位相に一致させた状態でナット１１を押し込むと、第１、第２フランジ部１３，１４が第２開口部１７ｃを通過し、ナット本体部１２の円形断面の第１突出部１２ｄが閉断面部材１５の円形の第１開口部１６ｃに嵌合し、ナット本体部１２の円形断面の第２突出部１２ｅが閉断面部材１５の小判形の第２開口部１７ｃの中央部に嵌合する。このように、取り付け治具１８を用いてナット１１を閉断面部材１５の内部に装着することで、作業性を高めることができる。

続いて、取り付け治具１８をナット１１と共に回転させると、回転角が９０°に達したときに第１フランジ部１３が閉断面部材１５の位置決め突起１７ｄに係合し、ナット１１が正しい位置に位置決めされる。このようにしてナット１１が正しい位置に位置決めされると、ナット１１から取り付け治具１８を取り外すことで、図４に示すように、ナット１１が閉断面部材１５の内部に装着される。このように、閉断面部材１５に位置決め突起１７ｄを設けたことにより、ナット１１を容易かつ高精度に位置決めすることが可能になって作業性が向上する。

図４に示すナット１１の装着状態では、ナット１１の第１突出部１２ｄが閉断面部材１５の第１壁部１６ａの第１開口部１６ｃに隙間なく嵌合するとともに、第１フランジ部１３が第１開口部１６ｃの周辺の内面に当接する。このとき小判形の第１フランジ部１３は円形の第１開口部１６ｃよりも大きいため、第１フランジ部１３が第１開口部１６ｃから抜け落ちることはない。

またナット１１の第２突出部１２ｅは閉断面部材１５の第２壁部１７ａの第２開口部１７ｃに嵌合するとともに、第２フランジ部１４が第２開口部１７ｃの周辺の内面に当接する。このとき小判形の第２フランジ部１４は小判形の第２開口部１７ｃと同形であるが、それらの位相が９０°ずれているため、第２フランジ部１４が第２開口部１７ｃから抜け落ちることはない。またナット１１の第２突出部１２ｅの直径Ｄ１は、それが嵌合する第１開口部１６ｃの短径Ｄ１と一致しているため、第１開口部１６ｃに対する第２突出部１２ｅのガタつきが防止される。

続いて、図５に示すように、被取付部材１９を閉断面部材１５に固定すべく、座面２０ａが一体に形成されたボルト２０を被取付部材１９を貫通させた状態でナット１１の第１雌ねじ１２ｂに螺合する。その結果、ボルト２０の座面２０ａと第１フランジ部１３との間に被取付部材１９および閉断面部材１５の第１壁部１６ａを挟持し、第１壁部１６ａの第１開口部１６ｃの周縁部に局部的な荷重が集中するのを防止することができる。このとき、第１部材１６の厚さＴ１はナット本体部１２の第１突出部１２ｄの長さＴ１に一致しているため、ボルト２０の過剰な締結力で第１開口部１６ｃの周辺が損傷することが防止される。

また座面２１ａが一体に形成されたボルト２１をナット１１の第２雌ねじ１２ｃに螺合する。その結果、ボルト２１の座面２１ａと第２フランジ部１４との間に閉断面部材１５の第２壁部１７ａを挟持し、第２壁部１７ａの第２開口部１７ｃの周縁部に局部的な荷重が集中するのを防止することができる。このとき、第２部材１７の厚さＴ２はナット本体部１２の第２突出部１２ｅの長さＴ２に一致しているため、ボルト２１の過剰な締結力で第２開口部１７ｃの周辺が損傷することが防止される。

このように、ナット１１の両端に第１、第２雌ねじ１２ｂ，１２ｃを形成したので、必要に応じて、ナット１１の両端の何れの側にも被取付部材１９を固定することができる。しかも被取付部材１９から入力される荷重を第１壁部１６ａからナット１１を介して第２壁部１７ａに分散することで、前記荷重を効果的に吸収することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ナット１１を第２開口部１７ｃから閉断面部材１５の内部に挿入して９０°回転させるだけの極めて簡単な操作で、ナット１１を後付けで装着することができる。しかもナット１１の装着状態では、ナット１１の第１突出部１２ｄおよび第２突出部１２ｅが、それぞれ閉断面部材１５の第１壁部１６ａの第１開口部１６ｃおよび第２壁部１７ａの第２開口部１７ｃに嵌合し、かつナット１１の第１フランジ部１３および第２フランジ部１４が、それぞれ閉断面部材１５の第１壁部１６ａの内面および第２壁部１７ａの内面に当接するため、ナット１１を閉断面部材１５に安定して強固に支持することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１、第２フランジ部１３，１４は小判形に限定されず、楕円形等の非円形の形状であれば良い。

また第１、第２フランジ部１３，１４の形状は必ずしも同一である必要はないが、第２フランジ部１４は第１フランジ部１３に対して同一形状であるか、それよりも大きいことが望ましい。その理由は、第２フランジ部１４は第２開口部１７ｃを通過可能な範囲で大きければ大きいほど、ナット１１を回転させたときに第２フランジ部１４が第２開口部１７ｃの周辺に係合する面積を増加させて強固に係止することができるからである。

また第１、第２フランジ部１３，１４の位相は必ずしも同一である必要はない。但し、第１、第２フランジ部１３，１４の位相がずれていると、ナット１１を第２開口部１７ｃから挿入するときに、第１フランジ部１３を通過させるときと第２フランジ部１４を通過させるときとで、ナット１１を回転させる必要が生じて作業が面倒になる。

また実施の形態では位置決め突起１７ｄを第１壁部１６ａに設けて第１フランジ部１３を位置決めしているが、位置決め突起を第２壁部１７ａに設けて第２フランジ部１４を位置決めしても良い。

また閉断面部材１５は必ずしもＣＦＲＰ（カーボンファイバー強化プラスティック）製である必要はなく、ＦＲＰ（ファイバー強化プラスティック）製であれば良い。

また閉断面部材１５は自動車の車体フレームに限定されるものではない。

１１ ナット
１２ ナット本体部
１２ｂ 第１雌ねじ
１２ｃ 第２雌ねじ
１３ 第１フランジ部
１４ 第２フランジ部
１５ 閉断面部材
１６ａ 第１壁部
１６ｃ 第１開口部
１７ａ 第２壁部
１７ｃ 第２開口部
１７ｄ 位置決め突起
１８ 取り付け治具
１８ａ 把手
１８ｂ 雄ねじ
１９ 被取付部材
２０ ボルト（第１ボルト）
２０ａ 座面
２１ ボルト（第２ボルト）
２１ａ 座面

Claims (5)

1. 繊維強化樹脂製の閉断面部材（１５）の内部にナット（１１）を後付けで取り付けるナットの取り付け構造であって、
   前記ナット（１１）は、両端部にそれぞれ第１、第２雌ねじ（１２ｂ，１２ｃ）が形成された円筒状のナット本体部（１２）と、前記ナット本体部（１２）の一端から所定距離だけ軸方向内側に設けられて径方向外側に張り出す非円形の第１フランジ部（１３）と、前記ナット本体部（１２）の他端から所定距離だけ軸方向内側に設けられて径方向外側に張り出す非円形の第２フランジ部（１４）とを備え、
   前記閉断面部材（１５）は、相互に対向する第１、第２壁部（１６ａ，１７ａ）を備え、前記第１壁部（１６ａ）には前記ナット本体部（１２）の一端が嵌合可能な円形の第１開口部（１６ｃ）を備えるとともに、前記第２壁部（１７ａ）には前記第１、第２フランジ部（１３，１４）が所定の位相で通過可能な非円形の第２開口部（１７ｃ）を備え、
   前記ナット（１１）を前記閉断面部材（１５）の内部に挿入した状態で、前記第１フランジ部（１３）は前記第１壁部（１６ａ）の内面に当接し、前記第２フランジ部（１４）は前記第２壁部（１７ａ）の内面に当接し、
   被取付部材（１９）を前記閉断面部材（１５）に固定すべく、座面（２０ａ）が一体に形成された第１ボルト（２０）を前記被取付部材（１９）を貫通させた状態で前記ナット（１１）の前記第１雌ねじ（１２ｂ）に螺合することで、前記第１ボルト（２０）の前記座面（２０ａ）と前記第１フランジ部（１３）との間に前記被取付部材（１９）および前記閉断面部材（１５）の前記第１壁部（１６ａ）を挟持し、かつ座面（２１ａ）が一体に形成された第２ボルト（２１）を前記ナット（１１）の前記第２雌ねじ（１２ｃ）に螺合することで、前記第２ボルト（２１）の前記座面（２１ｂ）と前記第２フランジ部（１４）との間に前記閉断面部材（１５）の前記第２壁部（１７ａ）を挟持することを特徴とするナットの取り付け構造。
2. 前記第１フランジ部（１３）、前記第２フランジ部（１４）および前記第２開口部（１７ｃ）は同一形状であることを特徴とする、請求項１に記載のナットの取り付け構造。
3. 前記第１フランジ部（１３）、前記第２フランジ部（１４）および前記第２開口部（１７ｃ）は小判形あるいは楕円形であり、その短径は前記第１開口部（１６ｃ）の直径と同一であることを特徴とする、請求項２に記載のナットの取り付け構造。
4. 前記第１壁部（１６ａ）の内面あるいは前記第２壁部（１７ａ）の内面に、前記第１フランジ部（１３）あるいは前記第２フランジ部（１４）が当接可能な位置決め突起（１６ｄ）を設けたことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のナットの取り付け構造。
5. 前記ナット（１１）を前記閉断面部材（１５）に取り付けるための取り付け治具（１８）が、前記ナット本体部（１２）の一方の端部に形成した前記第２雌ねじ（１２ｃ）に螺合可能な雄ねじ（１８ｂ）と、前記雄ねじ（１８ｂ）に接続された把手（１８ａ）とを備えることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のナットの取り付け構造。

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