JP6823945B2 - 継ぎ手構造体 - Google Patents

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本発明は、継ぎ手構造体に関し、特に、接合部材同士を樹脂材料により接合した継ぎ手構造体に適用することができる継ぎ手構造体に関するものである。
近年、自動車等においては、燃費規制の強化等により自動車部品に対しては軽量化のニーズが高まっており、更に、かかる自動車部品の製造においては、その製造工程の簡素化、ひいてはコスト低減の観点から樹脂材料の射出成形による接合が用いられるようになってきている。
このため、かかる自動車部品においては、必要な強度や剛性等を確保しながら、軽量化することができ、更には、その製造時の工程の簡素化等が可能な仕様が検討されるようになってきている。
かかる状況下で、特許文献1は、ブレーキペダル装置に関し、アーム部材8を長手方向に沿ってアーム左半体22とアーム右半体24とに分割形成し、アーム左半体22とアーム右半体24との外周に鍔部22a、22b、24a、24bを形成し、アーム左半体22の鍔部22a、22bとアーム右半体24の鍔部24a、24bとを重ね合わせて、ペダルシート38と共に金型に装着し、合成樹脂40の射出成形によりアーム左半体22とアーム右半体24とペダルシート38とを一体化する構成を開示している。
特開2010−18116号公報
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1の構成においては、アーム部材8とペダルシート38とを固定して一体化する際に、ペダルシート38に貫通穴を形成して、かかる貫通穴を通して合成樹脂40をペダルシート38の踏面に突出させるものであるため、ペダルシート38と合成樹脂40との剥離強度に依存することになって強度不足となることも考えられ改善の余地がある。
また、本発明者の更なる検討によれば、自動車等のペダルのみならず、より高い強度や剛性が必要な強度部材、例えば自動車等のサブフレーム等にも適用可能な新規な構成の実現が強く求められた状況にあると言える。
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、強度や剛性等を維持しながら軽量化することができる継ぎ手構造体を提供することを目的とする。
以上の目的を達成すべく、本発明の第1の局面における継ぎ手構造体は、第1の壁部を有する第1の部材と、前記第1の部材の一方の端部に対して第1の方向に突き当てられた部分が突き当て部を構成する第2の壁部を有すると共に、前記第2の壁部を前記第1の方向に貫通する孔部、及び前記一方の端部側における前記孔部の周縁部で前記第2の壁部から立ち上がった立ち上がり板部を有する第2の部材と、前記一方の端部側における前記第1の壁部と前記第2の壁部とが成す角部を埋設して前記突き当て部を封じた態様で、前記第1の壁部及び前記第2の壁部を結合した樹脂部材から成る継ぎ手部と、を備え、前記孔部として、前記第1の壁部及び前記突き当て部を挟んで設けられた2個の孔部を含み、前記立ち上がり板部は、前記2個の孔部の各々で、前記2個の孔部の全周に沿って前記2個の孔部の周縁部から前記第2の壁部における前記突き当て部の側に立ち上がるように設けられ、前記継ぎ手部は、機械的係止部を更に有し、前記機械的係止部は、前記樹脂部材が前記第1の壁部及び前記突き当て部を挟む前記2個の孔部の各々で前記全周に沿って前記周縁部から前記突き当て部の側に立ち上がるように設けられた前記立ち上がり板部を埋設した態様で、前記樹脂部材が前記2個の孔部に侵入した構成を有し、前記樹脂部材は、前記第1の壁部と前記第2の壁部とを繋ぐリブ形状部を更に有し、前記リブ形状部の少なくとも一部は、前記機械的係止部の前記2個の孔部及び前記2個の孔部の各々の前記立ち上がり板部に対して前記第1の方向で重複するものである。
また、本発明の第の局面における継ぎ手構造体では、第の局面の構成に加えて、前記第2の部材は、前記第2の壁部の一部が前記第1の壁部に当接するように折り曲げられた折り曲げ形状部を更に有するものである。
また、本発明の第の局面における継ぎ手構造体では、前記孔部は、前記立ち上がり板部を含む凸状壁部の頂壁部を前記第1の方向に貫通するものである。
本発明の第1の局面における構成によれば、孔部として、第1の壁部及び突き当て部を挟んで2個の孔部を含み、立ち上がり板部が、2個の孔部の各々で、2個の孔部の全周に沿って2個の孔部の周縁部から第2の壁部における突き当て部の側に立ち上がるように設けられ、継ぎ手部が、機械的係止部を更に有し、機械的係止部が、樹脂部材が前記第1の壁部及び突き当て部を挟んで設けられた2個の孔部の各々で全周に沿って周縁部から突き当て部の側に立ち上がるように設けられた立ち上がり板部を埋設した態様で、樹脂部材が2個の孔部に侵入した構成を有し、樹脂部材が、第1の壁部と第2の壁部とを繋ぐリブ形状部を更に有し、リブ形状部の少なくとも一部が、機械的係止部の2個の孔部及び2個の孔部の各々の立ち上がり板部に対して第1の方向で重複するものであるため、外力の印加時に、機械的係止部が樹脂部材に引っ掛かることにより剪断強度を向上することができると共に、機械的係止部が第1の部材と第2の部材とを係止する機能をより増強することができ、樹脂部材の樹脂の使用量を不要に増加させることなく、第1の部材と第2の部材とを確実に接合させることができる。
また、本発明の第の局面における構成によれば、第2の部材が、第2の壁部の一部が第1の壁部に当接するように折り曲げられた折り曲げ形状部を更に有するものであるため、樹脂部材の射出成形時において、第1の部材及び第2の部材の位置決めを容易にしながら、特に、第1の部材の第1の壁部の変形を抑制し、更には、継ぎ手構造体の強度や剛性等も向上することができる。
また、本発明の第の局面における構成によれば、孔部が、立ち上がり板部を含む凸状壁部の頂壁部を第1の方向に貫通するものであるため、樹脂部材が孔部へ侵入した際、それが凸状壁部の裏側である下面側の凹部領域にまで侵入することにより、第2の部材と樹脂部材との接触面積を増やして剥離強度を増強することができる。
本発明の実施形態における継ぎ手構造体の構成を示す斜視図である。 本実施形態における継ぎ手構造体の構成を示す平面図である。 図2におけるA−A断面図である。 本実施形態の第1の変形例における継ぎ手構造体の構成を示すもので、図4(a)は要部平面図であり、図4(b)は図4(a)のB−B断面図である。 本実施形態の第2の変形例における継ぎ手構造体の構成を示すもので、図5(a)は要部平面図であり、図5(b)は図5(a)のC−C断面図である。 本実施形態の第3の変形例における継ぎ手構造体の構成を示すもので、図6(a)は要部平面図であり、図6(b)は図6(a)のD−D断面図である。 本実施形態の第4の変形例における継ぎ手構造体の構成を示す断面図であり、断面の位置として図2に相当する。
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における継ぎ手構造体につき詳細に説明する。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成す。また、説明の便宜上、z軸の方向が上下方向に相当するものとする。
図1は、本発明の実施形態における継ぎ手構造体の構成を示す斜視図であり、図2は、本実施形態における継ぎ手構造体の構成を示す平面図であり、また、図3は、図2におけるA−A断面図である。
図1から図3に示すように、継ぎ手構造体1は、典型的には、x−z平面に平行な矩形平板状壁部である第1の壁部11を有してアルミ等の軽金属材料製である第1の部材10と、第1の壁部11のz軸の負方向側の端部に上下方向で突き当てられると共に、x−y平面に平行な矩形平板状壁部である第2の壁部21を有してアルミ等の軽金属材料製である第2の部材20と、を備える。なお、第1の部材10及び第2の部材20は、鋼板等の金属材料やガラス繊維強化樹脂や炭素繊維強化樹脂等の樹脂材料製であってもよい。
継ぎ手構造体1は、第1の壁部11のz軸の負方向側で、第1の壁部11のz軸の負方向側の端部と第2の壁部21の上面(z軸の正方向側の面)とが突き当てられた突き当て部30を更に備える。かかる突き当て部30は、典型的には、突き当て部30における第1の壁部11と第2の壁部21との当接面積を増やすために、第1の壁部11のz軸の負方向側の端部がx軸の正方向側に折り曲げられた折り曲げ部12と第2の壁部21とが突き当てられて構成されている。なお、かかる折り曲げ部12は、第1の壁部11のz軸の負方向側の端部がx軸の負方向側に折り曲げられたものであってもよい。また、突き当て部30における第1の壁部11と第2の壁部21との当接面積を実用上充分に確保できる場合には、第1の壁部11のz軸の負方向側の端部は、それが折り曲げられない直状端部であってもよい。また、第1の壁部11と第2の壁部21との成す角は、90度に限定されるものではなく、突き当て部30が構成可能な角度であればよい。また、突き当て部30が構成可能であれば、第1の壁部11及び第2の壁部21の一方又は双方は、湾曲形状のものであってもよいし、平板形状と湾曲形状とが組み合わさったものであってもよい。
第2の部材20は、突き当て部30に対するx軸の正方向側において、第2の壁部21を上下方向に穿孔して形成された孔部22と、その孔部22の周縁部でその全周に沿ってz軸の正方向側に向かって第2の壁部21から立ち上がるように形成された立ち上がり板部23を有すると共に、突き当て部30に対するx軸の負方向側において、第2の壁部21を穿孔して形成された孔部22と、その孔部22の周縁部でz軸の正方向の側に向かって第2の壁部21から立ち上がるように形成された立ち上がり板部23を有する。なお、構成を簡素化する場合には、突き当て部30に対する孔部22は、このように2個の組として設けるのではなく、それらの内のいずれか一方の組のみが設けられていてもよく、それに対応して立ち上がり板部23が形成されていればよい。また、孔部22及び立ち上がり板部23から成る組は、x軸又はy軸の方向に単数又は複数設定されていてもよい。また、図3では、x−y平面に平行な水平面Lからの立ち上がり板部23の立ち上がり角αが45度に設定されているが、立ち上がり板部23の成形性や工程追加等の煩雑さを考慮すれば、かかる角度αは、30度から150度の範囲内で設定されることが望ましい。また、立ち上がり板部23は、バーリング成形により形成されていてもよい。
継ぎ手構造体1は、第1の壁部11のz軸の負方向側における第1の壁部11と第2の壁部20とが成す角部CRにおいて、典型的にはエンジニアリングプラスチックや汎用樹脂材料等の樹脂部材50が角部CRを満たして第1の壁部11及び第2の壁部20に接合されることにより、角部CRを埋設して突き当て部30を封じた態様で、第1の壁部11と第2の壁部20とが結合された継ぎ手部40を更に備える。かかる継ぎ手部40においては、樹脂部材50は、典型的には射出成形による成形体である。なお、樹脂部材50は、射出成形時の金型の耐久性を考慮すればガラス繊維強化樹脂製であることが望ましいが、継ぎ手構造体1の適用部品に求められる強度や剛性等によっては、樹脂部材50は、炭素繊維強化樹脂製であってもよい。
継ぎ手部40は、樹脂部材50が孔部22の周りで立ち上がり板部23を埋設した態様で、樹脂部材50が孔部22に侵入することにより形成された機械的係止部60を有する。かかる機械的係止部60は、樹脂部材50が立ち上がり板部23の下面(z軸の負方向側の面)側に回り込んでその下面に引っ掛かることにより、樹脂部材50の樹脂の使用量を不要に増加させることなく、継ぎ手構造体1に印加される荷重に対して、特に、剪断強度や剥離強度を向上させる機能を発揮する。なお、かかる機械的係止部60においては、その係止機能を最大に発揮するためには、樹脂部材50が第2の壁部21の上面側から孔部22に侵入して第2の壁部21の下面側に回り込み、孔部22及び立ち上がり板部23を完全に埋設していることが好ましいが、第2の壁部21の下面を超えて更に下方に延在する必要はない。また、かかる機械的係止部60においては、その係止機能を実用的に充分確保できる場合には、樹脂部材50が第2の壁部21の上面側から孔部22に侵入して第2の壁部21の下面の上方で留まっていてもよく、かかる場合には、立ち上がり板部23のz軸の負方向側の一部が樹脂部材50から露出していてもよい。
継ぎ手部40における樹脂部材50は、第1の壁部11と第2の壁部20との結合強度を増強すべく、第1の壁部11と第2の壁部20とを繋ぐようにリブ形状部51を有することが好ましい。機械的係止部60の係止強度を増強する観点からは、リブ形状部51の少なくとも一部は、平面視で、孔部22及び立ち上がり板部23に上下方向で重複する位置に形成されていることが好ましい。なお、リブ形状部51は、平面視で直線状のもの以外に、第1の壁部11及び第2の壁部20の一方から他方に向かって変化する形状のものであってもよい。
なお、継ぎ手部40においては、第2の部材20と同様に、第1の部材10に孔部及び立ち上がり板部を設けた機械的係止部を有していてもよい。
さて、以上説明した本実施形態の構成においては、継ぎ手部40の構成、特に、突き当て部30、孔部22及び立ち上がり板部23の構成には種々の変形例が考えられる。
そこで、図4(a)及び図4(b)を参照して、本実施形態の第1の変形例における孔部の構成につき、詳細に説明する。
図4は、本変形例における第2の部材を示すもので、図4(a)は、位置的には図2に対応した要部平面図であり、また、図4(b)は、図4(a)のB−B断面図であり、その断面の位置関係は図3に相当する。なお、図4(a)及び図4(b)は、説明の便宜上、第1の部材及び樹脂部材を省略して示している。
図4(a)及び図4(b)に示すように、本変形例における継ぎ手構造体100においては、第2の部材120の第2の壁部121に形成されると共に、その頂壁部124に設けられた孔部122を有する凸状壁部80を備え、かかる点が本実施形態の構成との主たる相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
具体的には、第2の部材120は、第2の壁部121をz軸の正方向側に向かって凸の形状を呈する凸状壁部80、及びかかる凸状壁部80におけるz軸の正方向側の壁部である頂壁部124においてそれを上下方向に穿孔して形成された第2の孔部122を有しており、凸状壁部80の傾斜した壁部が立ち上がり板部123に相当する。また、図中では、説明の便宜上、凸状壁部80及び第2の孔部122の組を1個のみ中央に示しているが、かかる組の個数は限定的なものではく複数設けられていてもよい。
以上の本変形例の構成によれば、第2の部材120の第2の壁部122が凸の形状を呈する凸状壁部80が形成されることにより、図示を省略する樹脂部材が孔部122へ侵入した際、それが凸状壁部80の裏側である下面側の凹部領域にまで侵入することにより、第2の部材と樹脂部材との接触面積を増やして剥離強度を増強することができる。
次に、図5(a)及び図5(b)を参照して、本実施形態の第2の変形例における孔部の構成につき、詳細に説明する。
図5は、本変形例における第2の部材を示すもので、図5(a)は、位置的には図2に対応した要部平面図であり、図5(b)は、図5(a)のC−C断面図であり、その断面の位置関係は図3に相当する。なお、図5(a)及び図5(b)は、説明の便宜上、第1の部材及び樹脂部材を省略して示している。
図5(a)及び図5(b)に示すように、本変形例における継ぎ手構造体200においては、第2の部材220の第2の壁部221に形成された孔部222及び立ち上がり板部223が平面視で長円(長孔)形状を呈し、かかる点が本実施形態の第1の変形例の構成との主たる相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
具体的には、第2の部材220は、第2の壁部221を穿孔して形成された孔部222を有し、かかる孔部222は、x軸の方向に長径を有してy軸の方向に短径を有する長円(長孔)形状を呈する。
また、第2の部材220は、孔部222の周縁部の第2の壁部221をz軸の正方向側に向かって立ち上がるように形成された立ち上がり板部223を有する。なお、立ち上がり板部223は、その立ち上がりの端縁が所謂花咲き形状を呈していてもよい。
以上の本変形例の構成によれば、第2の部材220の孔部222が長円(長孔)形状を呈するものであるため、それに対応して立ち上がり板部223が構成されることにより、いずれも図示を省略する樹脂部材により機械的係止部を構成して、継ぎ手構造体200の強度、特に、剪断強度を増強することができる。なお、長孔形状としては、長円形状以外に長方形等の矩形状であってもよい。
次に、図6(a)及び図6(b)を参照して、本実施形態の第3の変形例における孔部の構成につき、詳細に説明する。
図6は、本変形例における第2の部材を示すもので、図6(a)は、位置的には図2に対応した要部平面図であり、図6(b)は、図6(a)のD−D断面図であり、その断面の位置関係は図3に相当する。なお、図6(a)及び図6(b)は、説明の便宜上、第1の部材及び樹脂部材を省略して示している。
図6(a)及び図6(b)に示すように、本変形例における継ぎ手構造体300においては、第2の部材320の第2の壁部321に形成された孔部322及び立ち上がり板部323が平面視で長円(長孔)形状を呈すると共に放射状に複数形成され、かかる点が本実施形態の第2の変形例の構成との主たる相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
具体的には、第2の部材320は、第2の壁部321を穿孔して形成された孔部322及びそれに対応する立ち上がり板部323を有し、かかる孔部322及び立ち上がり板部323は、x軸の方向に延在する長円(長孔)形状を呈し、上下方向に延在する中心軸Cに対して軸対象に4組形成されており、それらの隣り合うものの長径同士の間隔が90度に設定されている。なお、孔部322及び立ち上がり板部323の組の個数は限定的なものではなく、かかる組は3個形成されていてもよく、その場合は、それらの隣り合うものの長径同士の間隔が120度に設定されていることが望ましい。
以上の本変形例の構成によれば、第2の部材320の孔部322が長円(長孔)形状を呈し、更に、本実施形態では、複数形成されるものであるため、それに対応して立ち上がり板部323も構成されることにより、いずれも図示を省略する樹脂部材により機械的係止部を構成して、継ぎ手構造体300の強度、特に、剪断強度をより一層増強することができる。
次に、図7を参照して、本実施形態の第4の変形例における継ぎ手構造体400の構成につき、詳細に説明する。
図7は、本変形例における継ぎ手構造体を図3に対応させて示す断面図である。
図7に示すように、本変形例における継ぎ手構造体400においては、第2の部材420は、突き当て部130よりもx軸の負方向側の第2の壁部421の部分がz軸の正方向側に折り曲げられた折り曲げ形状部70を有しており、かかる点が本実施形態の構成との主たる相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。なお、本変形例における継ぎ手構造体400は、本実施形態の各変形例の孔部及び立ち上がり板部を有していてもよい。
具体的には、継ぎ手構造体400においては、第2の部材420の折り曲げ形状部70は、第2の壁部421が第1の部材10の第1の壁部11のx軸の負方向側の面に当接した態様でz軸の正方向に延在して、第1の部材10のz軸の負方向側の面を保持しながら、第1の壁部11と第2の壁部421とが成す角部CRにおいて、樹脂部材50により、角部CRを埋設して第1の部材10及び第2の部材420により構成された突き当て部130が封じられた態様で、第1の部材10の第1の壁部11及び第2の部材420の第2の壁部421が結合された継ぎ手部140が設けられている。継ぎ手部140においては、樹脂部材50が、第2の壁部421を穿孔して形成された孔部422の周りで第2の壁部421から立ち上がるように形成された立ち上がり板部423を埋設した態様で、孔部422に侵入することにより形成された機械的係止部460が設けられている。
ここで、折り曲げ形状部70は、第1の部材10と第2の部材420とを突き当てる際に、特に、射出成形の金型内部に第1の部材10及び第2の部材420を収容するときの両部材同士の位置決め部材として機能すると共に、射出成形時における第1の部材10の第1の壁部11が成形圧力による変形することを抑制する補強部材として機能する。
以上の本変形例の構成によれば、第2の部材420の第2の壁部421が、第1の部材10の第1の壁部11に対して、z軸の負方向側から補強するので、樹脂部材50の射出成形時において、第1の部材10及び第2の部材420の位置決めを容易にしながら、特に、第1の部材10の第1の壁部11の変形を抑制し、更には、継ぎ手構造体400の強度や剛性等も向上することができる。
なお、本発明者、構成要素の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同党の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、接合強度や剛性等を維持しながら軽量化することができる継ぎ手構造体を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に継ぎ手構造体の分野に適用され得るものと期待される。
1、100、200、300、400…継ぎ手構造体
10…第1の部材
12…折り曲げ部
11…第1の壁部
20、120、220、320、420…第2の部材
21、121、221、321、421…第2の壁部
22、122、222、322、422…孔部
23、123、223、323、423…立ち上がり板部
30、130…突き当て部
40、140…継ぎ手部
50…樹脂部材
51…リブ形状部
60、460…機械的係止部
70…折り曲げ形状部
80…凸状壁部
124…頂壁部
α…角度
L…水平面
CR…角部
C…中心軸

Claims (3)

  1. 第1の壁部を有する第1の部材と、
    前記第1の部材の一方の端部に対して第1の方向に突き当てられた部分が突き当て部を構成する第2の壁部を有すると共に、前記第2の壁部を前記第1の方向に貫通する孔部、及び前記一方の端部側における前記孔部の周縁部で前記第2の壁部から立ち上がった立ち上がり板部を有する第2の部材と、
    前記一方の端部側における前記第1の壁部と前記第2の壁部とが成す角部を埋設して前記突き当て部を封じた態様で、前記第1の壁部及び前記第2の壁部を結合した樹脂部材から成る継ぎ手部と、
    を備え、
    前記孔部として、第1の壁部及び前記突き当て部を挟んで設けられた2個の孔部を含み、
    前記立ち上がり板部は、前記2個の孔部の各々で、前記2個の孔部の全周に沿って前記2個の孔部の周縁部から前記第2の壁部における前記突き当て部の側に立ち上がるように設けられ、
    前記継ぎ手部は、機械的係止部を更に有し、
    前記機械的係止部は、前記樹脂部材が前記第1の壁部及び前記突き当て部を挟む前記2個の孔部の各々で前記全周に沿って前記周縁部から前記突き当て部の側に立ち上がるように設けられた前記立ち上がり板部を埋設した態様で、前記樹脂部材が前記2個の孔部に侵入した構成を有し、
    前記樹脂部材は、前記第1の壁部と前記第2の壁部とを繋ぐリブ形状部を更に有し、前記リブ形状部の少なくとも一部は、前記機械的係止部の前記2個の孔部及び前記2個の孔部の各々の前記立ち上がり板部に対して前記第1の方向で重複する継ぎ手構造体。
  2. 前記第2の部材は、前記第2の壁部の一部が前記第1の壁部に当接するように折り曲げられた折り曲げ形状部を更に有する請求項に記載の継ぎ手構造体。
  3. 前記孔部は、前記立ち上がり板部を含む凸状壁部の頂壁部を前記第1の方向に貫通するものである請求項1又は2に記載の継ぎ手構造体。
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