JP6011871B2

JP6011871B2 - 金属平板部材の接合構造

Info

Publication number: JP6011871B2
Application number: JP2013089108A
Authority: JP
Inventors: 有延中村; 鬼塚　孝浩; 孝浩鬼塚; 道生藤堂; 巌難波
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: WO2014175017A1; JP2014210284A

Description

本発明は、金属平板部材の接合構造であって、特に、メカニカルクリンチを用いた接合構造に関するものである。

従来から、自動車の電気接続箱等に用いられる導通部材として、金属平板をプレス打ち抜き加工して形成したバスバーやタブ端子等が広く採用されており、これら金属平板部材を適所で接合することにより、種々の形状の通電回路が構成されるようになっている。

ところで、このような金属平板部材同士の接合構造としては、それらの間に中継端子を介して接合する方法もあるが、部品点数の削減や構造の簡素化等の目的から、一方の金属平板部材（バスバー）に対して、他方の金属平板部材（タブ端子）を加締め固定する構造が、特開２０００−３５０３３５号公報（特許文献１）に提案されている。

ところが、特許文献１に記載の構造では、バスバーにタブ端子を重ね合せて、タブ端子の基端部の一部をバスバー本体側に押し込んで加締めているだけであるので、例えば、電気接続箱などへの組付け時に、タブ端子が周囲の部材と干渉して回転方向の荷重が加わった際には、タブ端子が変位したり外れてしまうおそれがあった。

そこで、特開２００９−２０８１０３号公報（特許文献２）に記載のように、金属平板部材の重ね合せ面間に微粒子状固形物入りの接着剤を介在させ、金属平板部材の重ね合せ部分を、ダイを背当てにしてポンチにより局部的に押し込むメカニカルクリンチにより接合する構造も提案されている。これによれば、メカニカルクリンチにより全体の接合強度の向上を図ることができると共に、微粒子状固形物が金属平板部材に食い込むことにより多数の機械的な係合部が構成されることから、回転方向の荷重に対しても十分な抗力を発揮して回転を阻止することができるのである。

しかしながら、金属平板部材の重ね合せ面間に微粒子状固形物入りの接着剤を介在させることは、製造工程が煩雑になりコストアップに繋がるという問題を内在しており、構造の簡素化と接合強度の向上を両立し得る接合構造が望まれていたのである。

特開２０００−３５０３３５号公報特開２００９−２０８１０３号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、簡単な構造で金属平板部材間の接合強度の向上を図ることができる、新規な金属平板部材の接合構造を提供することにある。

以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

本発明の第一の態様は、導通部材を構成する２つの金属平板部材の重ね合せ部分を接合する金属平板部材の接合構造であって、前記重ね合せ部分が、メカニカルクリンチにより形成された接合部により接合されており、前記接合部は、前記重ね合せ部分の一部が下方に向かって押圧変形されたものであり、一方の前記金属平板部材に突設された有底筒部が他方の前記金属平板部材に突設された有底筒部の内部に嵌め入れられた状態で、一方の前記有底筒部の底部側に拡径されて設けられた係合凸部が他方の前記有底筒部の底部側に拡径されて設けられた係合凹部に密接して接合されたものである一方、前記２つの金属平板部材のうち少なくとも１つの前記金属平板部材には、前記接合部の突出方向と同じ方向に突出して前記２つの金属平板部材のうちの別の１つの前記金属平板部材に係合する回転防止突部が設けられており、前記回転防止突部が、前記２つの金属平板部材の前記重ね合せ部分を外れた部分において、前記一方の金属平板部材に突設されて前記他方の金属平板部材の周縁部に係合していることを特徴とする。

本態様によれば、メカニカルクリンチにより形成された接合部の突出方向と同じ方向に突出する回転防止突部が、少なくとも一方の金属平板部材に設けられていることから、金属平板部材の接合部に対して回転方向の荷重が加わった際には、当該回転防止突部が他方の金属平板部材へ係合することにより、回転が阻止される。これにより、接合部の上下方向のみならず回転方向の接合強度も安定して確保することができ、金属平板部材の接合強度の確実な向上を図ることができる。

しかも、メカニカルクリンチによる接合部と同じ方向に突出する回転防止突部を設けるだけで、接合強度の向上を図ることが可能であることから、金属平板部材の重ね合せ面間に他部材を介在させる必要もなく、簡単なプレス加工等で接合強度の向上を図ることができるのである。これにより、構造の簡素化と接合強度の向上という相反する課題の両立を有利に図ることができるのである。

なお、回転防止突部は、想定される回転方向の変位を阻止し得るものであれば何れでもよく、その形成箇所や形状、個数等は任意に設定が可能である。

さらに、本態様では、回転防止突部の形成部位として、金属平板部材の重ね合せ部分以外の領域に設けることができることから、重ね合せ部分の面積が小さい場合等にも、回転防止突部を有利に設けることができる。しかも、一方の金属平板部材に突設した回転防止突部が他方の金属平板部材の周縁部に係合していることから、金属平板部材の回転阻止力が確実に発揮され得る。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記回転防止突部が、平面視で非円形状を有して突出しているものである。

本態様によれば、回転防止突部が、平面視で非円形状を有して突出されている。これにより、金属平板部材の接合部に対して、回転方向の荷重が加わった際に、回転防止突部の形成部位における一方の金属平板部材と他方の金属平板部材が干渉する。それ故、１つの回転防止突部を設けるだけで、周方向の全周に亘る回転防止効果が発揮される。よって、より一層安定した金属平板部材の回転阻止構造を設けることができる。

本発明においては、メカニカルクリンチにより形成された接合部の突出方向と同じ方向に突出する回転防止突部が、少なくとも一方の金属平板部材に設けられていることから、回転防止突部が他方の金属平板部材へ係合することにより、回転が阻止される。これにより、回転方向の接合強度も安定して確保することができ、金属平板部材の接合強度の確実な向上を図ることができる。しかも、金属平板部材の重ね合せ面間に他部材を介在させる必要もなく、簡単なプレス加工等で接合強度の向上を図ることができることから、構造の簡素化と接合強度の向上という相反する課題の両立を有利に図ることができる。

本発明の一実施形態としての金属平板部材の接合構造を示す斜視図。図１に示す金属平板部材の接合構造の平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面拡大図。図１に示す金属平板部材の接合構造のメカニカルクリンチによる接合工程を示す斜視図。図４のＶ−Ｖ断面図。本発明の一実施形態の変形例１としての金属平板部材の接合構造を示す斜視図。図６に示す金属平板部材の接合構造の平面図。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面拡大図。本発明の一実施形態の変形例２としての金属平板部材の接合構造を示す斜視図。図９に示す金属平板部材の接合構造の平面図。図１０のＸＩ−ＸＩ断面拡大図。本発明の一実施形態の変形例３としての金属平板部材の接合構造を示す斜視図。図１２に示す金属平板部材の接合構造の平面図。図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面拡大図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１〜５には、本発明の一実施形態に従う金属平板部材１０の接合構造を用いて、２つの金属平板部材１０の重ね合せ部分１２を接合する構造が示されている。

先ず、図１〜３に、本発明の一実施形態としての金属平板部材１０の接合構造が示されている。金属平板部材１０は、例えばバスバーやタブ端子等の導通部材として用いられており、従来公知の技術を用いて、例えば銅や銅合金等の金属板をプレス打ち抜きおよび屈曲加工等して形成されている。そして、金属平板部材１０同士を適所で接合することにより、種々の形状の通電回路が構成されるようになっている。図１〜３に示されているように、２つの金属平板部材１０は、上方に位置する一方の金属平板部材１０ａと、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂから構成されている一方、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂが互いに直交する方向に重ね合わされている。そして、その重ね合せ部分１２が、メカニカルクリンチにより形成された接合部１６により接合されるようになっている。なお、以下の説明において、上方とは、図３中の上方、下方とは、図３中の下方を言うものとする。

図１〜３に示されているように、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂの重ね合せ部分１２の中央部には、円筒形状の接合部１６が形成されている。接合部１６は、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂが略同形状で下方に向かって円筒形状で突設された有底筒部１８ａ，１８ｂによって構成されている。そして、有底筒部１８ａ，１８ｂの底部２０ａ，２０ｂには、その外周縁部が斜め外方に向かって円環状に突出して環状突部２２ａ，２２ｂが設けられている。図３に示されているように、この環状突部２２ａ，２２ｂにより、一方の金属平板部材１０ａの有底筒部１８ａの外径が底部２０ａ側において拡げられて円環状の係合凸部２４が構成されている一方、他方の金属平板部材１０ｂの有底筒部１８ｂの内径が底部２０ｂ側において拡げられて円環状の係合凹部２６が構成されている。そして、係合凸部２４と係合凹部２６の嵌合により、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂが接合されるようになっている。

また、上方に位置する一方の金属平板部材１０ａの重ね合せ部分１２を外れた部分には、接合部１６の突出方向と同じく下方に向って、平面視で非円形状である半円形状を有して半ドーム状に部分球殻形状で突出して、回転防止突部２８が設けられている。回転防止突部２８は、ドーム形状の突出端面３０において、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの周縁部３２に係合するようになっている。

次に、図１〜３に示されているような金属平板部材１０の接合構造を実現する方法について、図４〜５を用いて、説明する。まず、接合部１６を形成するための接合部形成用ポンチ３４と接合部形成用ダイ３６、および、回転防止突部２８を形成するための回転防止突部形成用ポンチ３８と回転防止突部形成用ダイ４０、を用意する。接合部形成用ポンチ３４は、円柱形状を有しており、先端部４２が基端部４４に比べて小径とされている。また、接合部形成用ポンチ３４の先端面４６は、略平坦形状となっている。一方、接合部形成用ダイ３６は、円柱形状を有しており、先端面４８に凹所５０が形成されている。凹所５０は、上方に開口する略有底円筒形状とされており、底面５２の中心部が略平坦形状とされている一方、底面５２の外周縁部に環状溝５４が形成されている。そして、凹所５０の内径は、２つの金属平板部材１０の厚さを考慮して、接合部形成用ポンチ３４の先端部４２の外径よりやや大きい所定の大きさに形成されている。

回転防止突部形成用ポンチ３８は、基端部５６が円柱形状、先端部５８が略半円錐形状を有している一方、先端が半ドーム形状とされている。一方、回転防止突部形成用ダイ４０は、円柱形状を有しており、先端面６０に凹所６２が形成されている。凹所６２は、基端側に向かって突出する半ドーム形状とされている。

そして、メカニカルクリンチにより接合部１６を形成するに際しては、まず、図５に示されているように、接合部形成用ダイ３６を、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの底面６４に当接させて位置固定する。この状態で接合部形成用ポンチ３４の先端部４２を、接合部形成用ダイ３６の凹所５０に向かって移動させることにより、図５に示されているように、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂがその重ね合せ部分１２において、局部的に接合部形成用ダイ３６の凹所５０内に張出し、有底筒部１８ａ，１８ｂを形成する。有底筒部１８ａ，１８ｂは、接合部形成用ダイ３６の凹所５０の底面５２に到達するまでは有底筒体形状を維持し、その後、さらに接合部形成用ポンチ３４が前進すると、接合部形成用ダイ３６の凹所５０内で横方向に広がる。そして、遂には塑性流動を起こして環状溝５４を含む凹所５０内に材料が満たされることにより、図３に示されているように、一方の金属平板部材１０ａに円環状の係合凸部２４が構成される一方、他方の金属平板部材１０ｂに円環状の係合凹部２６が構成されるのである。そして、係合凸部２４と係合凹部２６の嵌合により、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂが接合されるのである。

さらに、メカニカルクリンチにより接合部１６を形成するのと同時に、押出加工より回転防止突部２８を形成するに際しては、まず、図５に示されているように、回転防止突部形成用ダイ４０を、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの底面６４に当接させて周縁部３２に位置固定する。この状態で回転防止突部形成用ポンチ３８の先端部５８を、回転防止突部形成用ダイ４０の凹所６２に向かって移動させて押出加工を行う。これにより、図５に示されているように、上方に位置する一方の金属平板部材１０ａがその重ね合せ部分１２を外れた部分において、下方に向って半ドーム形状で突出して、回転防止突部２８が形成されるのである。

上述の如き本実施形態の金属平板部材１０の接合構造によれば、メカニカルクリンチにより形成された接合部１６の突出方向と同じ方向（図３〜５中、下方）に突出する回転防止突部２８が、上方に位置する一方の金属平板部材１０ａに設けられている。これにより、金属平板部材１０ａ，１０ｂの接合部１６に対して回転方向の荷重が加わった際に、回転防止突部２８が下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの周縁部３２に係合することにより、回転を阻止することができる。これにより、接合部１６の上下方向のみならず回転方向の接合強度も安定して確保することができ、金属平板部材１０ａ，１０ｂの接合強度の確実な向上を図ることができるのである。また、回転防止突部２８の形成部位が、金属平板部材１０ａ，１０ｂの重ね合せ部分１２以外の領域に設けられていることから、重ね合せ部分１２の面積が小さい場合等にも、回転防止突部２８を有利に設けることができるのである。

しかも、メカニカルクリンチにより形成された接合部１６と同じ方向に突出する回転防止突部２８を設けるだけで、接合強度の向上を図ることが可能であることから、従来の如き金属平板部材の重ね合せ面間に他部材を介在させる必要もなく、簡単なプレス加工等で接合強度の向上を図ることができる。これにより、構造の簡素化と接合強度の向上という相反する課題の両立を有利に図ることができるのである。

加えて、回転防止突部２８が、メカニカルクリンチと同時に実施される押出加工によって形成されていることから、作業時間短縮によるコスト低減や作業性の改善を有利に実現することができる。

次に、図６〜８に、本実施形態の変形例１としての金属平板部材１０の接合構造が示されている。図６〜８に示されているように、本実施形態においては、回転防止突部７０は、上方に位置する一方の金属平板部材１０ａの重ね合せ部分１２を外れた部分から下方に向かって、平面視で円形状を有してドーム状に部分球殻形状で突出しており、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの周縁部３２に係合するようになっている。これにより、金属平板部材１０の回転阻止力が確実に発揮され得るようになっているのである。要するに、回転防止突部７０の形状は、下方に位置する他方の金属平板部材１０ｂの周縁部３２に係合し得る形状であれば、何れでもよく、今回例示した円形状に限定されず、前実施形態で例示したような半円形状、あるいは多角形状や楕円形状等の非円形状も採用可能である。その他、回転防止突部の形成位置や個数などについても、阻止したい回転方向や要求される回転阻止力等に応じて任意に設定可能である。

また、図９〜１１には、本実施形態の変形例２としての金属平板部材１０の接合構造が示されている。図９〜１１に示されているように、本実施形態においては、回転防止突部８０は、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂの重ね合せ部分１２において、接合部１６と非同軸となる位置に突設されている。回転防止突部８０は、その形成部位において、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂ両方が、下方に向かって平面視で半円形状を有して半ドーム形状で突出している。すなわち、重ね合せ部分１２に設けた回転防止突部８０が平面視で非円形状とされていることから、金属平板部材１０ａ，１０ｂが相互に回転変位しようとした際に、回転防止突部８０の形成部位において、金属平板部材１０ａ，１０ｂが相互に干渉して、回転防止突部８０の周方向の全周に亘る回転防止効果が発揮されるのである。それ故、１つの回転防止突部８０を設けるだけで、回転防止効果が安定して有利に発揮され、一層効率的に金属平板部材１０の回転阻止構造を設けることができるのである。

さらに、図１２〜１４には、本実施形態の変形例３としての金属平板部材１０の接合構造が示されている。図１２〜１４に示されているように、本実施形態においても、回転防止突部９０は、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂの重ね合せ部分１２において、接合部１６と非同軸となる位置に突設されている。回転防止突部９０の形成部位において、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂ両方は、下方に向かって平面視で円形状を有してドーム形状で突出している。本実施形態では、回転防止突部９０は平面視で円形状を有しているが、接合部１６と非同軸となる位置に設けられていることから、接合部１６に回転方向の荷重が加わった際には、回転防止突部９０の形成部位において金属平板部材１０ａ，１０ｂが相互に干渉することとなる。それ故、１つの回転防止突部９０を設けるだけで、回転防止効果が有利に発揮され得る。

なお、金属平板部材１０ａ，１０ｂの重ね合せ部分１２に設けられる回転防止突部８０，９０の形状は、２つの金属平板部材１０ａ，１０ｂ同士が係合し得る形状であれば、何れでもよく、例示した半円形状や円形状の他、多角形状や楕円形状も採用可能である。その他、回転防止突部８０，９０の形成位置や個数などについても、阻止したい回転方向や要求される回転阻止力等に応じて任意に設定可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

例えば、本実施形態においては、回転防止突部２８は、メカニカルクリンチと同時に実施される押出加工によって形成されていたが、必ずしも同時加工に限定するものではなく、例えば一方の金属平板部材１０ａに事前に回転防止突部２８をプレス加工等により形成するようにしてもよい。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

１０：金属平板部材、１０ａ：一方の金属平板部材、１０ｂ：他方の金属平板部材、１２：重ね合せ部分、１６：接合部、２４：係合凸部、２６：係合凹部、２８，７０，８０，９０：回転防止突部、３２：周縁部

Claims

導通部材を構成する２つの金属平板部材の重ね合せ部分を接合する金属平板部材の接合構造であって、
前記重ね合せ部分が、メカニカルクリンチにより形成された接合部により接合されており、
前記接合部は、前記重ね合せ部分の一部が下方に向かって押圧変形されたものであり、一方の前記金属平板部材に突設された有底筒部が他方の前記金属平板部材に突設された有底筒部の内部に嵌め入れられた状態で、一方の前記有底筒部の底部側に拡径されて設けられた係合凸部が他方の前記有底筒部の底部側に拡径されて設けられた係合凹部に密接して接合されたものである一方、
前記２つの金属平板部材のうち少なくとも１つの前記金属平板部材には、前記接合部の突出方向と同じ方向に突出して前記２つの金属平板部材のうちの別の１つの前記金属平板部材に係合する回転防止突部が設けられており、
前記回転防止突部が、前記２つの金属平板部材の前記重ね合せ部分を外れた部分において、前記一方の金属平板部材に突設されて前記他方の金属平板部材の周縁部に係合している
ことを特徴とする金属平板部材の接合構造。
前記回転防止突部が、平面視で非円形状を有して突出している請求項１に記載の金属平板部材の接合構造。