JP6875110B2 - インサートナットの取付け構造及び取付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形品に設けられた貫通孔内に対し、インサートナットを取り付ける構造及びインサートナットを取り付ける方法に関する。

従来から、樹脂成形品の貫通孔内に対するインサートナットの取付け構造では、一般的に、インサートナットは、その外周面に貫通孔の内壁面を溶着して固定されている。こうしたインサートナットの取付け構造には、インサートナットと貫通孔の内壁面との間に環状のシール部材を設けて、そのシール部材で両者の間を封止することにより、オイルや空気などの流体が貫通孔内でインサートナットの外側を通じて外部に漏れるのを防止するようにした構造が知られている。

この種のインサートナットの取付け構造として、例えば、特許文献１には、シール部材としてのＯリングをインサートナット（固着具）の外周囲に装着した構造が開示されている。このインサートナットの取付け構造では、Ｏリングは、インサートナットのうちボルトの挿入方向における手前側の部分で外周囲を径方向における外側に突出させたフランジに装着されたり、インサートナットのうちボルトの挿入方向における奥側の部分に装着されたりして、インサートナットの外周面と貫通孔の内壁面との間に介在している。

また、特許文献２には、シール部材としてのＯリングを、インサートナット（固着具）のうちボルトの挿入方向における奥側の端面と対向して配置させたインサートナットの取付け構造が開示されている。このインサートナットの取付け構造では、貫通孔が手前側の大径部と奥側の小径部とからなる段付きの孔に形成されて、貫通孔の内壁面に同孔の内方に張り出す段部が設けられており、Ｏリングが、インサートナットの奥側の端面と貫通孔内の段部との間に介在している。

特開平５−１２６１２４号公報 特開平９−０１４２４３号公報

インサートナットに貫通孔の内壁面を溶着させる方法としては、ヒータで加熱したインサートナットを貫通孔の内壁面に押し付けてインサートナットの熱により貫通孔の内壁面を溶融させる熱溶着法と、インサートナットに超音波振動を付与してその振動により貫通孔の内壁面を溶融させる振動溶着法とがある。

上述したようなシール部材を備えるインサートナットの取付け構造においては、振動溶着法が好適に採用される。これは、熱溶着法によりインサートナットを貫通孔内に取り付けると、その取付け時にインサートナットが持つ熱でシール部材が比較的大きなダメージを受けるのに対し、振動溶着法によりインサートナットを貫通孔内に取り付ける場合には、そうしたシール部材のダメージが軽減されるからである。

特許文献１に開示されたインサートナットの取付け構造においても、インサートナットの取付けに振動溶着法が採用されているが、Ｏリングがインサートナットのうちボルトの挿入方向における奥側の部分に装着される場合には、超音波振動を付与しつつインサートナットを貫通孔に挿入していく過程で、その挿入初期の段階からＯリングと貫通孔の内壁面とが摺動するため、貫通孔の内壁面に対するＯリングの摺動部位が超音波振動の影響を受けて比較的大きく摩耗してしまう。その結果、Ｏリングにおける貫通孔の内壁面への密着性が損なわれて、流体の漏れ防止に支障を来すおそれがある。

また、特許文献１に開示されたインサートナットの取付け構造において、インサートナットの手前側の部分に設けられたフランジにＯリングを装着する場合には、上述した超音波振動に伴うＯリングの摩耗は少なくなるものの、インサートナットの取付け構造が大型化してしまう。インサートナットの手前側の部分は、ボルトの締結力がかかるため比較的厚く形成する必要があるのに加え、そこにフランジを形成した上にＯリングを装着するとなると、インサートナットの取付け構造を外周側に大きくせざるを得ない。

また、特許文献２に開示されたインサートナットの取付け構造では、Ｏリングをインサートナットの奥側の端面と貫通孔内の段部との間で圧縮した状態とすることにより、インサートナットと貫通孔の内壁面との間を封止しているが、インサートナットの取付け位置は貫通孔の長さ方向においてばらつくため、Ｏリングの圧縮量のコントロールが難しい。インサートナットが所望の位置より少しでも手前側に取り付けられると、Ｏリングの圧縮量が少なくなり、貫通孔の内壁面に対するＯリングの密着性が損なわれて、流体の漏れ防止に支障を来すおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インサートナット及び貫通孔の内壁面とシール部材との間の密着性を確保し、且つインサートナットの取付け構造のコンパクト化を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、インサートナットの奥側の部分を薄肉化して、その薄肉化した部分にシール部材を装着し、且つ、インサートナットをその取付け時において貫通孔に挿入していく過程でシール部材に摺動する貫通孔の内壁面が少なくなるように、当該内壁面の形状を工夫した。

具体的には、本発明は、ボルトが締結されるねじ孔を有するインサートナットと、前記インサートナットの外周囲に装着された環状のシール部材とを備え、前記インサートナットが、樹脂成形品に設けられた貫通孔に挿入されているインサートナットの取付け構造を対象とする。このインサートナットの取付け構造では、前記インサートナットは、凹凸形状が形成された結合部を外周面に有する。前記貫通孔の内壁面は、前記結合部に溶着されている。そして、該結合部の凹凸形状と前記貫通孔の内壁面とが互いに食い込むことにより、前記インサートナットが前記貫通孔の内壁面に固定され、且つ前記インサートナットと前記貫通孔の内壁面との間が前記シール部材で封止されている。

そして、本発明は、このようなインサートナットの取付け構造に対し、以下の解決手段を講じたものである。

すなわち、第１の発明は、前記インサートナットが、前記ボルトの挿入方向において、手前側に設けられた厚肉部と、該厚肉部の奥側に設けられた薄肉部とを備える構成となっている。前記厚肉部には、前記ねじ孔の内面において前記ボルトの雄ねじと螺合する雌ねじが切られた雌ねじ部と、前記結合部とが設けられている。他方、前記薄肉部には、前記シール部材が内周面を密着させた状態で装着されている。前記貫通孔の内壁面は、前記結合部が溶着される溶着面部と、該溶着面部よりも前記貫通孔の内方に張り出した、前記シール部材の外周面が密着するシーリング面部とを、前記貫通孔の長さ方向に分けて有する。そして、第１の発明は、前記シール部材の外径が、前記溶着面部の内径よりも小さく、且つ前記シーリング面部の内径よりも大きいことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明のインサートナットの取付け構造において、前記貫通孔の内壁面のうち前記溶着面部と前記シーリング面部との間の部分に、前記溶着面部側から前記シーリング面部側に向かって次第に縮径されるテーパ状の退避面部が設けられている、インサートナットの取付け構造である。そして、第２の発明は、前記貫通孔の長さ方向において、前記インサートナットの前記結合部と前記貫通孔の前記溶着面部との連続する溶着部分の長さが、前記貫通孔の前記退避面部の奥側端部と前記シール部材との間の距離よりも長く、且つ前記貫通孔の前記退避面部の手前側端部と前記シール部材との間の距離よりも短いことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明のインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットの薄肉部が、前記インサートナットのうち前記退避面部に対応する部分を含むことを特徴とする。

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つのインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットに、前記結合部として、前記ボルトの挿入方向において、手前側に設けられた手前側ローレット部と、該手前側ローレット部の奥側に設けられた奥側ローレット部とが設けられている、インサートナットの取付け構造である。前記貫通孔の内壁面は、前記溶着面部として、前記手前側ローレット部に溶着される手前側溶着部と、前記奥側ローレット部に溶着される奥側溶着部とを有する。前記手前側ローレット部は、前記奥側ローレット部よりも前記インサートナットの外方に張り出している。前記奥側溶着部は、前記手前側溶着部よりも前記貫通孔の内方に張り出している。そして、第４の発明は、前記奥側ローレット部の外径が、前記奥側溶着部の内径よりも大きく、且つ前記手前側ローレット部の内径よりも小さいことを特徴とする。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つのインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットの薄肉部に、前記シール部材が前記厚肉部側へ移動するのを規制する第１規制部が設けられていることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明のインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットの前記結合部と前記第１規制部との間に、凹陥部が設けられていることを特徴とする。

第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれか１つのインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットの薄肉部に、前記シール部材が前記厚肉部とは反対側へ移動するのを規制する第２規制部が設けられていることを特徴とする。

第８の発明は、第１〜第７の発明のいずれか１つのインサートナットの取付け構造において、前記インサートナットの厚肉部のうち前記ボルトの挿入方向における手前側の端面と前記ボルトの頭部との間に、前記ボルトの軸部が挿通された状態でワッシャが介装されることを特徴とする。

また、本発明は、第８の発明のインサートナットの取付け構造に用いられるインサートナットの取付け方法をも対象とし、以下の解決手段を講じたものである。

すなわち、第９の発明は、前記インサートナットの薄肉部に前記シール部材を装着した後に、前記インサートナットの厚肉部のうち前記ボルトの挿入方向における手前側の端面において、前記ワッシャの外側に位置する外周部分に対し、超音波振動を出力する振動溶着治具を押し付けながら、前記インサートナットを前記樹脂成形品の貫通孔に挿入する。そして、第７の発明は、前記振動溶着治具により前記インサートナットに付与される超音波振動を以て、前記インサートナットを挿入していく過程で、前記貫通孔内の溶着面部を前記結合部との摩擦で溶融させ、該結合部の凹凸形状と前記溶着面部とを互いに食い込ませることにより、前記インサートナットを前記貫通孔の内壁面に固定し、且つ前記インサートナットと前記貫通孔内のシーリング面部との間を前記シール部材で封止することを特徴とする。

第１０の発明は、第９の発明のインサートナットの取付け方法であって、前記インサートナットには、前記厚肉部のうち前記ボルトの挿入方向における手前側の端面に、前記ワッシャを収容する凹部が設けられたナットを用い、前記振動溶着治具には、前記インサートナットの凹部の外周部に嵌合する位置決め片を有する治具を用いるようにする。そして、第８の発明は、前記振動溶着治具を押し付けることにより前記インサートナットを前記貫通孔に挿入する際に、前記位置決め片を前記凹部の内周部分に嵌合させ、前記振動溶着治具をインサートナットに位置決めした状態とすることを特徴とする。

第１の発明によれば、インサートナットを手前側に設けられた厚肉部と奥側に設けられた薄肉部とを備える構成としたので、インサートナットにおいて奥側の薄肉部が厚肉部よりも薄い分、インサートナットを小さくして軽量化することができる。インサートナットの厚肉部には、ボルトの雄ねじと螺合する雌ねじ部を、貫通孔の内壁面に溶着される結合部と共に設けるようにしたから、インサートナットのうち貫通孔の内壁面に固定される剛性の比較的高い厚肉部でボルトの締結力をしっかりと受けることができ、インサートナットにボルトを堅固に取り付けることができる。

また、インサートナットの薄肉部における外周囲にシール部材を装着するようにしたから、シール部材を厚肉部における外周囲に装着する場合に比べて、シール部材の装着によりインサートナットの取付け構造が外周側に大きくなるのを抑制することができる。それにより、インサートナットの取付け構造をコンパクト化することができる。さらに、こうした構成によると、インサートナットの取付け位置が貫通孔の長さ方向において少しくらいばらついても、インサートナット及び貫通孔の内壁面に対するシール部材の密着性に何ら影響しない。

そして、貫通孔の内壁面のうちシール部材の外周面が密着するシーリング面部を、インサートナットの結合部が溶着される溶着面部に対し、貫通孔の長さ方向における奥側に設けるようにしたので、インサートナットの取付け時において、超音波振動を付与しつつインサートナットを貫通孔に挿入するときに、シール部材が溶着面部に接触しないようにでき、その分だけシール部材に摺動する貫通孔の内壁面の距離が短くなる。これによって、超音波振動を用いたインサートナットの振動溶着に伴い、貫通孔の内壁面に対するシール部材の摺動部位が摩耗するのを抑制できる。その結果、貫通孔の内壁面とシール部材との間の密着性を確保することができる。

第２の発明によれば、貫通孔の内壁面のうち溶着面部とシーリング面部との間の部分に、シーリング面部よりも貫通孔の内周面が外側に広がるように退避面部を設けるようにしたので、インサートナットの取付け時において、超音波振動を付与しつつインサートナットを貫通孔に挿入するときに、貫通孔のうち溶着面部を含むシーリング面部以外の他の部分にもシール部材が接触しないようにすることができる。こうすることで、超音波振動を用いたインサートナットの振動溶着に伴い、貫通孔の内壁面に対するシール部材の摺動部位が摩耗するのをよりいっそう抑制できる。

第３の発明によれば、インサートナットのうち退避面部に対応する部分も薄肉部で構成し、貫通孔の内壁面に溶着される結合部が設けられた部分を除いて薄肉化するようにしたから、インサートナットを可及的に小さくし、よりいっそう軽量化することができる。

ところで、インサートナットの取付け時において、インサートナットを貫通孔に挿入していく過程で、シール部材がインサートナットの外周囲での所定の装着位置から厚肉部側へ移動すると、シール部材がシーリング面部に対応しない位置にずれてしまい、貫通孔の内壁面に対するシール部材の密着度合が低くなったり、シール部材が貫通孔の内壁面に接触しなくなったりするおそれがある。

これに対し、第５の発明によれば、インサートナットにシール部材の厚肉部側への移動を規制する第１規制部を設けるようにしたから、インサートナットの取付け時において、インサートナットを貫通孔に挿入していく過程で、シール部材がシーリング面部との摺動により厚肉部側へずれるのを防止できる。それにより、シール部材を貫通孔の内壁面に所望の状態に接触させて、貫通孔の内壁面とシール部材との間の密着性を確保することができる。

また、インサートナットの取付け時において、シール部材がインサートナットの外周囲に緩く装着されている場合などに所定の装着位置から厚肉部とは反対側へ移動すると、シール部材がインサートナットの外周囲から外れるおそれがある。

これに対し、第７の発明によれば、インサートナットにシール部材の厚肉部とは反対側への移動を規制する第２規制部を設けるようにしたから、インサートナットの取付け時において、シール部材が厚肉部とは反対側へずれるのを規制できる。それにより、シール部材がインサートナットの外周囲から外れるのを防止して、インサートナットと貫通孔の内壁面との間をシール部材で確実に封止することができる。

第８の発明によれば、インサートナットに締結されるボルトの頭部をワッシャで受けるようにしたから、インサートナットの手前側の端面がボルトの締結時に傷つくのを防止することができ、且つボルトの頭部とインサートナットの手前側の端面との間の密閉性を高めることができる。

第９の発明によれば、超音波振動を用いた振動溶着法によりインサートナットを貫通孔内に取り付けるようにしたから、ヒータによる加熱を利用した熱溶着法によりインサートナットを貫通孔内に取り付ける場合に比べて、インサートナットの取付け時にシール部材が受けるダメージを軽減することができる。

振動溶着法においては、インサートナットのワッシャに対向する部分を含む手前側の端面に振動溶着治具を押し当てて、インサートナットに超音波振動を付与すると、その超音波振動の付与によりインサートナットの手前側の端面が治具と振動しつつ接触することになるため傷付き易い。インサートナットのワッシャに対向する手前側の端面部分が傷付くと、当該端面部分とワッシャとの密着性が損なわれて、ボルトの頭部とインサートナットの手前側の端面との間の密閉性に支障を来し兼ねない。

これに対し、第９の発明によれば、インサートナットの手前側の端面においてワッシャの外側に位置する外周部分に振動溶着治具を押し付けることにより、インサートナットに超音波振動を付与するようにしたので、インサートナットのワッシャに対向する手前側の端面部分が超音波振動の付与に起因して傷付くのを防止できる。これにより、インサートナットの手前側の端面とワッシャとを好適に密着させることができる結果、ボルトの頭部とインサートナットの手前側の端面との間の密閉性を確保することができる。

第１０の発明によれば、インサートナットの手前側の端面にワッシャを収容する凹部を設け、その凹部を振動溶着治具が有する位置決め片による位置決めに利用するようにしたので、インサートナットの取付け時において、貫通孔内の溶着面部に対するインサートナットの結合部の押付け力が周方向に偏るのを防止することができる。それによって、インサートナットの結合部を全周に亘って貫通孔内に溶着面部に好適に溶着することができ、インサートナットを堅固に貫通孔内に取り付けることができる。

実施形態１に係るインサートナットの取付け構造が適用されたオイルパンの斜視図である。 実施形態１に係るオイルパンに設けられたドレン部の構造を示す分解斜視図である。 図１のIII−III線におけるオイルパンに設けられたドレン部の断面図である。 実施形態１に係るインサートナットの取付け手順において、インサートナットを貫通孔に差し込んだ状態を示す図３相当図である。 実施形態１に係るインサートナットの取付け手順において、インサートナットを超音波振動させつつ貫通孔の奥側へ向けて押し込んでいく様子を示す図３相当図である。 実施形態２に係るオイルパンに設けられたドレン部の図３相当図である。 実施形態２に係るインサートナットの取付け手順において、インサートナットを超音波振動させつつ貫通孔の奥側へ向けて押し込んでいく様子を示す図３相当図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
この実施形態１では、オイルパンに設けられるドレン部に適用された、ドレンボルトを留めるためのインサートナットの取付け構造及び取付け方法を例に挙げて説明する。図１に、インサートナット１１の取付け構造が適用されたオイルパン１の斜視図を示す。図２に、オイルパン１に設けられたドレン部７の分解斜視図を示す。また、図３に、図１のIII−III線におけるドレン部７の断面図を示す。

図１に示すオイルパン１は、例えば、自動車に搭載されるエンジンの下部を覆うように取り付けられ、エンジンの内部を循環するオイルを貯留しておくためのカバーを構成する。このオイルパン１は、上方に開放する凹状に形成された略直方体の容器形状をなす高剛性な樹脂成形品であり、例えばポリアミド（ＰＡ）系の樹脂などからなり、射出成形などによって形成される。オイルパン１の上端部には接合用のフランジ３が形成されている。フランジ３は、エンジンの下部にボルトによって固定される。

オイルパン１の一側壁５の下端部には、当該オイルパン１に貯留されているオイルを排出するためのドレン部７が設けられている。このドレン部７は、図２及び図３に示すように、オイルパン１の側壁５から外側方へ突出した円筒形の筒状部９と、筒状部９内に取り付けられたインサートナット１１と、インサートナット１１の外周囲に装着されたシール部材としての円環状（Ｏ形状）のＯリング１３とを備える。

筒状部９は、オイルパン１の内部と外部とを連通する断面円形の貫通孔１５を有している。この貫通孔１５の内径は、オイルパン１の外側に臨む外側開口１７からオイルパン１の内側に臨む内側開口１９に向かって段階的に狭まっている。以下では、この貫通孔１５について、オイルパン１の内方を「奥」、オイルパン１の外方を「手前」と称する。

貫通孔１５は、外側開口１７を含んだ範囲を構成する大径孔部２１と、大径孔部２１の奥側に繋がる中径孔部２３と、中径孔部２３よりも奥側で内側開口１９を含んだ範囲を構成する小径孔部２５とを有する。

大径孔部２１は、比較的浅く形成されている。中径孔部２３の内径は、大径孔部２１の内径よりも小さい。中径孔部２３は、大径孔部２１側に位置する手前側中径孔部２７と、小径孔部２５側に位置する奥側中径孔部２９とによって構成されている。手前側中径孔部２７の内径は、奥側中径孔部２９の内径よりも大きい。奥側中径孔部２９と小径孔部２５との間には、貫通孔１５の内径が手前側から奥側に向かって漸減する狭窄径部３１が設けられている。

貫通孔１５の内壁面３３は、大径孔部２１の奥側で貫通孔１５の内方に張り出した溶着面部３５と、中径孔部２３（奥側中径孔部２９）の奥側で溶着面部３５よりも貫通孔１５の内方に張り出したシーリング面部３７と、溶着面部３５とシーリング面部３７との間に設けられたテーパ状の退避面部３９とを有する。溶着面部３５とシーリング面部３７とは、退避面部３９を挟んで貫通孔１５の長さ方向に分けて設けられている。

溶着面部３５は、手前側中径孔部２７に対応する手前側溶着面部４１と、奥側中径孔部２９に対応する奥側溶着面部４３とによって構成されている。貫通孔１５の内壁面３３のうち手前側溶着面部４１の手前側には、外側開口１７に臨むストッパ面部４５が形成されている。奥側溶着面部４３は、手前側溶着面部４１よりも貫通孔１５の内方に張り出している。退避面部３９は、シーリング面部３７よりも貫通孔１５の径方向における外側（つまり、貫通孔１５の長さ方向と直交する方向における外方）に位置している。シーリング面部３７は、貫通孔１５の内側開口１９寄りの位置に形成され、貫通孔１５の長さ方向における全体に亘って同じ径とされている。

インサートナット１１は、全体が外側開口１７から貫通孔１５内に挿入されて、貫通孔１５の内壁面３３に固定されている。以下では、このインサートナット１１について、貫通孔１５への挿入方向における奥側を「奥」、手前側を「手前」と称する。インサートナット１１の奥側と貫通孔１５の奥側、インサートナット１１の手前側と貫通孔１５の手前側とは、それぞれ対応している。

インサートナット１１は、真鍮やステンレスなどからなり、円形のねじ孔５３を有する。このねじ孔５３には、ドレンプラグやドレンコックとも呼ばれるドレンボルト５１が締結される。ねじ孔５３の内面には、雌ねじ部５７が設けられている。雌ねじ部５７には、ドレンボルト５１の軸部５５外周面に切られた雄ねじと螺合するように雌ねじが切られている。

ドレンボルト５１は、インサートナット１１の手前側から奥側に向けて挿入される。すなわち、インサートナット１１の手前側はドレンボルト５１の挿入方向における手前側でもあり、インサートナット１１の奥側はドレンボルト５１の挿入方向における奥側でもある。ドレンボルト５１は、鉄製やアルミニウム合金製のボルトが採用される。

また、インサートナット１１のねじ孔５３は、インサートナット１１を厚さ方向に貫通しており、オイルを排出するドレン孔５９を構成している。ドレン孔５９は、通常は、オイルパン１の外側からドレンボルト５１が締結されていることにより閉栓されている。オイルパン１に貯留しておくオイルやオイルパン１内に設置されるフィルタ（不図示）を交換する場合などにおいてオイルを排出するときには、ドレン孔５９からドレンボルト５１を外すことによりドレン孔５９が開栓される。

インサートナット１１の手前側の端面６１とドレンボルト５１の頭部６３との間には、ドレンボルト５１の軸部５５が挿通された状態でドレンワッシャ６５が介装されている。そうすることで、インサートナット１１の手前側の端面６１がドレンボルト５１の締結時に傷つくのを防止し、且つドレンボルト５１の頭部６３とインサートナット１１の手前側の端面６１との間の密閉性を高めている。このドレンワッシャ６５は、銅や鉄、アルミニウム合金などからなり、ドレンボルト５１を締め付けた際に、緩衝材として機能し、ドレンボルト５１の頭部６３とインサートナット１１との間で潰れて隙間を埋める。

インサートナット１１は、手前側に設けられた厚肉部６７と、厚肉部６７の奥側に設けられた薄肉部６９とを備える。これら厚肉部６７と薄肉部６９とは共に、インサートナット１１の厚さ方向における概ね半分ずつを構成している。上記雌ねじ部５７は、ねじ孔５３のうち厚肉部６７に形成された部分の内面だけに設けられている。つまり、ねじ孔５３のうち薄肉部６９に形成された部分の内面には、雌ねじが切られていない。

ねじ孔５３の内径は、雌ねじが切られているかどうかで僅かに変わるが、ねじ孔５３の長さ方向の全体に亘って殆ど同じである。そのため、厚肉部６７は、相対的に外径が大きく、剛性が比較的高くなっている。この厚肉部６７は、大径孔部２１及び中径孔部２３に配置され、貫通孔１５内で溶着面部３５に対応する。また、薄肉部６９は、相対的に外径が小さく、インサートナット１１において比較的軽量な部分とされている。この薄肉部６９は、奥側中径孔部２９から小径孔部２５にかけて配置され、貫通孔１５内で退避面部（39）に対応する。

厚肉部６７の外周部分には、外周囲が径方向における外側に突出したフランジ７１と、貫通孔１５の内壁面３３に結合される結合部としての手前側ローレット部７３及び奥側ローレット部７５とが設けられている。フランジ７１は、手前側の端部に設けられており、貫通孔１５の内壁面３３のうちストッパ面部４５に突き合わされている。手前側ローレット部７３及び奥側ローレット部７５はそれぞれ、ローレット加工によりインサートナット１１の外周面に微細な凹凸形状が形成されてなり、インサートナット１１の全周に亘って設けられている。

手前側ローレット部７３は、フランジ７１の直ぐ奥側に配置されている。他方、奥側ローレット部７５は、手前側ローレット部７３とインサートナット１１の厚さ方向に間隔をあけて、厚肉部６７の奥側の端部に設けられている。そして、これら手前側ローレット部７３と奥側ローレット部７５との間には、環状の凹溝７６が設けられている。この凹溝７６には、図示しないが、インサートナット１１の取付け時に手前側溶着面部４１が溶融されることによって出た樹脂が溜められる。

手前側ローレット部７３には、貫通孔１５内で手前側溶着面部４１が溶着されており、手前側ローレット部７３の凹凸形状と手前側溶着面部４１とが互いに食い込んでいる。奥側ローレット部７５には、貫通孔１５内で奥側溶着面部４３が溶着されており、奥側ローレット部７５の凹凸形状と奥側溶着面部４３とが互いに食い込んでいる。こうして、インサートナット１１は、手前側ローレット部７３及び奥側ローレット部７５が貫通孔１５の内壁面３３にそれぞれ溶着されることにより、当該内壁面３３に固定されている。

薄肉部６９の外周部分には、それぞれ外周囲が径方向における外側に突出した、第１規制部としてのフランジ状の手前側突片７７と、第２規制部としてのフランジ状の奥側突片７９が設けられている。奥側突片７９は、薄肉部６９の奥側の端部に設けられている。手前側突片７７は、奥側突片７９から手前側に離れ、且つ奥側ローレット部７５から奥側に離れた位置に設けられている。手前側突片７７と奥側ローレット部７５との間には、環状の凹陥部８０が設けられている。この凹陥部８０には、図示しないが、インサートナット１１の取付け時に、奥側溶着面部４３が溶融することによって出た樹脂が溜められる。

さらに、手前側突片７７と奥側突片７９とは、インサートナット１１の厚さ方向において間隔をあけて対向しており、互いの間に保持凹部８１を形成している。Ｏリング１３は、保持凹部８１に嵌め入れられて、薄肉部６９に内周面を密着させた状態で装着されている。保持凹部８１の幅は、Ｏリング１３の直径と同じ程度である。そのことで、Ｏリング１３は、保持凹部８１内において外周面が手前側突片７７と奥側突片７９との両方に接するようになっている。手前側突片７７は、Ｏリング１３がインサートナット１１の手前側（厚肉部６７側）へ移動するのを規制する。他方、奥側突片７９は、Ｏリング１３がインサートナット１１の奥側（厚肉部６７とは反対側）へ移動するのを規制する。

Ｏリング１３は、フッ素ゴムやシリコンゴムなどからなり、弾性変形が可能な性質を有している。そして、Ｏリング１３は、薄肉部６９の外周面とシーリング面部３７との間に圧縮された状態で介在しており、貫通孔１５内でシーリング面部３７に密着している。それによって、薄肉部６９の外周面とシーリング面部３７との間がＯリング１３で封止されており、貫通孔１５内でインサートナット１１の外周側を通じてオイルパン１に貯留されているオイルが外部に漏れるのを防止している。

上記構成のドレン部７を造るのに、インサートナット１１を筒状部９の貫通孔１５に取り付ける手順について、以下に、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、インサートナット１１を貫通孔１５に差し込んだ状態を示す図３相当図である。図５は、インサートナット１１を超音波振動させつつ貫通孔１５の奥側へ向けて押し込んでいく様子を示す図３相当図である。

インサートナット１１を筒状部９の貫通孔１５に取り付けるには、まず、インサートナット１１の薄肉部６９に設けられた保持凹部８１に対し、Ｏリング１３を嵌め入れることにより装着する。続いて、そのインサートナット１１を、図４に示すように、Ｏリング１３が装着された側から、つまり薄肉部６９側から筒状部９の貫通孔１５に挿入し、第２ローレット部７５を奥側溶着面部４３の上端にある段差部に突き当てた状態とする。こうして、インサートナット１１を貫通孔１５に仮挿入する。このとき、Ｏリング１３は、貫通孔１５のうち狭窄径部３１辺りに位置付けられる。

次に、貫通孔１５に仮挿入されたインサートナット１１の手前側の端面に対し、超音波振動を出力する振動溶着治具１０１を押し当てて、振動溶着治具１０１からインサートナット１１に超音波振動を付与しつつ、振動溶着治具１０１をインサートナット１１に押し付けることによりインサートナット１１を貫通孔１５の奥側に向けて押圧する。

そうすると、インサートナット１１に付与される超音波振動により、手前側溶着面部４１が手前側ローレット部７３との摩擦で溶融し、奥側溶着面部４３が第２ローレット部７５との摩擦で溶融しながら、インサートナット１１が貫通孔１５の奥側へ挿入されていく。これによって、手前側ローレット部７３の凹凸形状と手前側溶着面部４１とが互いに食い込み、手前側溶着面部４１が手前側ローレット部７３に溶着される。また、奥側ローレット部７５の凹凸形状と奥側溶着面部４３とが互いに食い込み、奥側溶着面部４３が奥側ローレット部７５に溶着される。

また、インサートナット１１が貫通孔１５の奥側に挿入されていくのに連れて、Ｏリング１３は、貫通孔１５の狭窄径部３１から小径孔部２５に移動する。このとき、退避面部３９の奥側部分がＯリング１３をシーリング面部３７に案内し、退避面部３９の奥側部分とシーリング面部とがＯリング１３をその移動に伴って次第に押圧して圧縮する。Ｏリング１３は、シーリング面部３７に対応する位置（つまり小径孔部２５）に至ると、所望の圧縮状態となり、インサートナット１１の挿入が完了するまでの間、シーリング面部３７を摺動する。しかし、シーリング面部３７は、貫通孔１５の内側開口１９寄りの位置に形成されているから、Ｏリング１３がシーリング面部３７と摺動する距離は比較的短くて済む。

インサートナット１１の挿入は、フランジ７１がストッパ面部４５に突き当たる位置に達すると完了する。インサートナット１１の挿入が完了すると、Ｏリング１３は、インサートナット１１の薄肉部６９との間と、貫通孔１５内のシーリング面部３７との間をそれぞれ密閉し、それら薄肉部６９とシーリング面部３７との間を封止した状態となる。

以上のようにして、貫通孔１５の手前側の位置において、インサートナット１１を貫通孔１５に対しその内壁面３３に固定した状態に取り付け、且つ、貫通孔１５の奥側の位置において、インサートナット１１と貫通孔１５の内壁面３３との間をＯリング１３で封止することができる。

−実施形態１の効果−
この実施形態１のオイルパン１のドレン部７に適用されたインサートナット１１の取付け構造によると、インサートナット１１を手前側に設けられた厚肉部６７と奥側に設けられた薄肉部６９とを備える構成としたので、インサートナット１１において奥側の薄肉部６９が厚肉部６７よりも薄い分、インサートナット１１を小さくして軽量化することができる。さらに、インサートナット１１の厚肉部６７には、ドレンボルト５１の雄ねじと螺合する雌ねじ部５７を、貫通孔１５内で溶着面部３５に溶着される手前側ローレット部７３及び奥側ローレット部７５と共に設けるようにしたから、インサートナット１１のうち貫通孔１５の内壁面３３に固定される剛性の比較的高い厚肉部６７でドレンボルト５１の締結力をしっかりと受けることができ、インサートナット１１にドレンボルト５１を堅固に取り付けることができる。

また、インサートナット１１の薄肉部６９における外周囲にＯリング１３を装着するようにしたから、Ｏリング１３を厚肉部６７における外周囲に装着する場合に比べて、Ｏリング１３の装着によりインサートナット１１の取付け構造が外周側に大きくなるのを抑制することができる。それにより、インサートナット１１の取付け構造をコンパクト化することができる。さらに、こうした構成によると、インサートナット１１の取付け位置が貫通孔１５の長さ方向において少しくらいばらついても、貫通孔１５の内壁面３３のうちシーリング面部３７に対するＯリング１３の密着性に何ら影響しない。

そして、貫通孔１５の内壁面３３のうちシーリング面部３７を、インサートナット１１が溶着される溶着面部３５に対し、貫通孔１５の長さ方向における奥側に設けるようにしたので、インサートナット１１の取付け時において、インサートナット１１を貫通孔１５に挿入していく過程でＯリング１３が溶着面部３５に接触しないようにでき、その分だけＯリング１３に摺動する貫通孔１５の内壁面３３の距離が短くなる。これによって、超音波振動を用いたインサートナット１１の振動溶着に伴い、貫通孔１５の内壁面３３に対するＯリング１３の摺動部位が摩耗するのを抑制できる。その結果、インサートナット１１及び貫通孔１５の内壁面３３とＯリング１３との間の密着性を確保することができる。

《発明の実施形態２》
この実施形態２に係るインサートナット１１の取付け構造は、インサートナット１１の手前側の端部の構成が上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、インサートナット１１の構成が上記実施形態１と異なる他はオイルパン１のドレン部７に適用されるインサートナット１１の取付け構造について上記実施形態１と同様に構成されているので、同一の構成箇所は図１〜図５に基づく上記実施形態１の説明に譲ることにして、その詳細な説明を省略する。

図６に、この実施形態２に係るオイルパン１に設けられたドレン部７の図３相当図を示す。この実施形態２では、図６に示すように、インサートナット１１として、厚肉部６７のうち手前側の端面６１に、ドレンワッシャ６５を収容する円形の収容凹部８３が設けられたナットを用いる。ドレンワッシャ６５は、その凹部８３内でインサートナット１１の手前側の端面６１に宛がわれて、ドレンボルト５１の頭部６３とインサートナット１１の手前側の端面６１との間にドレンボルト５１の軸部５５が挿通された状態で介装されている。

このようなインサートナット１１の取付け手順について、以下に、図７を参照しながら説明する。図７は、インサートナット１１を超音波振動させつつ貫通孔１５の奥側へ向けて押し込んでいく様子を示す図３相当図である。まず、インサートナット１１にＯリング１３を装着し、続いて、そのインサートナット１１を筒状部９の貫通孔１５に仮挿入することは、上記実施形態１と同様である。次に、貫通孔１５に仮挿入したインサートナット１１を、図７に示すように、振動溶着治具１０１を用いて超音波振動させながら貫通孔１５の奥側へ向けて押圧する。

このとき用いる振動溶着治具１０１には、インサートナット１１の収容凹部８３の内周部に嵌合する環状の位置決め片１０３を有する治具を用いる。インサートナット１１を貫通孔１５に挿入する際には、位置決め片１０３を収容凹部８３の内周部に嵌合させ、振動溶着治具１０１をインサートナット１１に位置決めした状態とする。そのように位置決めした状態で、インサートナット１１を貫通孔１５の奥側へ向けて押圧することにより、上記実施形態１と同様に、振動溶着治具１０１からインサートナット１１に付与される超音波振動を以て、手前側溶着面部４１を手前側ローレット部７３に、奥側溶着面部４３を奥側ローレット部７５にそれぞれ溶着させる。

−実施形態２の効果−
この実施形態２のオイルパン１のドレン部７に適用されたインサートナット１１の取付け方法によると、インサートナット１１の手前側の端面６１においてドレンワッシャ６５の外側に位置する外周部分に振動溶着治具１０１を押し付けることにより、インサートナット１１に超音波振動を付与するようにしたので、インサートナット１１のドレンワッシャ６５に対向する手前側の端面６１部分が超音波振動の付与に起因して傷付くのを防止できる。これにより、インサートナット１１の手前側の端面６１とドレンワッシャ６５とを好適に密着させることができる。その結果、ドレンボルト５１の頭部６３とインサートナット１１の手前側の端面６１との間の密閉性を確保することができる。

また、インサートナット１１の手前側の端面６１にドレンワッシャ６５を収容する収容凹部８３を設け、その収容凹部８３を振動溶着治具１０１が有する位置決め片１０３による位置決めに利用するようにしたので、インサートナット１１の取付け時において、貫通孔１５内で手前側溶着面部４１に対する手前側ローレット部７３の押付け力と奥側溶着面部７５に対する奥側ローレット部７５の押付け力とが、インサートナット１１の周方向に偏るのを防止することができる。それによって、手前側ローレット部７３及び奥側ローレット部７５を全周に亘って手前側溶着面部４１及び奥側溶着面部４３にそれぞれ好適に溶着することができ、インサートナット１１を堅固に貫通孔１５内に取り付けることができる。

以上のように、ここに開示する技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、ここに開示する技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、上記実施形態１及び２について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態１及び２では、インサートナット１１の奥側の端部で厚肉部６７から離間した位置にＯリング１３が装着される構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、手前側突片７７及び奥側突片７９からなる保持凹部８１が、インサートナット１１の長さ方向において薄肉部６９の中程に設けられ、その保持凹部８１にＯリング１３が装着されるようになっていてもよい。また、保持凹部８１が厚肉部６７に隣接させて設けられ、Ｏリング１３を厚肉部６７の近接位置に装着するようになっていても構わない。

また、上記実施形態１及び２では、インサートナット１１が、貫通孔１５の内壁面３３（溶着面部３５）に溶着により結合される結合部として２つのローレット部７３，７５を有する構成を例示したが、これに限らない。ローレット部は、１つだけ設けられていてもよいし、３つ以上設けられていても構わない。また、ローレット部に代えて、公知の手法により凹凸形状を形成した結合部が設けられていてもよい。

また、上記実施形態１及び２では、シール部材としてＯリング１３を用いた構成を例示したが、これに限らない。Ｏリング１３は、シール部材の一例に過ぎず、インサートナット１１と貫通孔１５の内壁面３３との間を封止できるものであれば、Ｏリング以外にも任意のシール部材を採用することができる。

また、上記実施形態１及び２では、雌ねじ部５７が、ねじ孔５３のうち厚肉部６７に形成された部分の内面だけに設けられ、ねじ孔５３のうち薄肉部６９に形成された部分の内面には、雄ねじが切られていないとしたが、これに限らない。雌ねじ部５７は、薄肉部６９の内面にも設けられていてもよい。すなわち、薄肉部６９の内面にも雌ねじが切られて、ドレンボルト５１の雄ねじが螺合されるようになっていてもよい。この場合、薄肉部６９は、ドレンボルト５１の締結力により破壊されないように設計される。

また、上記実施形態１及び２では、オイルパン１に設けられたドレン部７に適用されたインサートナットの取付け構造及び取付け方法を例に挙げて説明したが、これに限らない。本発明に係るインサートナットの取付け構造及び取付け方法は、例えば、エンジンの吸気管（樹脂成形品）への吸気温センサー等の取付けなどの各種センサーの取付け用としても利用することが可能である。この場合、センサーの一部がボルトを構成していてもよい。その他、本発明に係るインサートナットの取付け構造及び取付け方法は、樹脂成形品に対して何らかの機器や部材を取り付ける用途にも適用することができる。

以上説明したように、本発明は、樹脂成形品に設けられた貫通孔内に対し、インサートナットを取り付ける構造及びインサートナットを取り付ける方法について有用である。

１ オイルパン（樹脂成形品）
３ フランジ
５ 側壁
７ ドレン部
９ 筒状部
１１ インサートナット
１３ Ｏリング（シール部材）
１５ 貫通孔
１７ 外側開口
１９ 内側開口
２１ 大径孔部
２３ 中径孔部
２５ 小径孔部
２７ 手前側中径孔部
２９ 奥側中径孔部
３１ 狭窄径部
３３ 内壁面
３５ 溶着面部
３７ シーリング面部
３９ 退避面部
４１ 手前側溶着面部
４３ 奥側溶着面部
４５ ストッパ面部
５１ ドレンボルト
５３ ねじ孔
５５ 軸部
５７ 雌ねじ部
５９ ドレン孔
６１ 端面
６３ 頭部
６５ ドレンワッシャ
６７ 厚肉部
６９ 薄肉部
７１ フランジ
７３ 手前側ローレット部
７５ 奥側ローレット部
７６ 凹溝
７７ 手前側突片（第１規制部）
７９ 奥側突片（第２規制部）
８０ 凹陥部
８１ 保持凹部
８３ 収容凹部
１０１ 振動溶着治具
１０３ 位置決め片

Claims (10)

1. ボルト（51）が締結されるねじ孔（53）を有するインサートナット（11）と、
   前記インサートナット（11）の外周囲に装着された環状のシール部材（13）と、を備え、
   前記インサートナット（11）は、凹凸形状が形成された結合部（73,75）を外周面に有し、樹脂成形品（1）に設けられた貫通孔（15）に挿入されており、
   前記貫通孔（15）の内壁面（33）が前記結合部（73,75）に溶着されて、該結合部（73,75）の凹凸形状と前記貫通孔（15）の内壁面（33）とが互いに食い込むことにより、前記インサートナット（11）が前記貫通孔（15）の内壁面（33）に固定され、且つ前記インサートナット（11）と前記貫通孔（15）の内壁面（33）との間が前記シール部材（13）で封止されたインサートナットの取付け構造であって、
   前記インサートナット（11）は、前記ボルト（51）の挿入方向において、手前側に設けられた厚肉部（67）と、該厚肉部（67）の奥側に設けられた薄肉部（69）とを備え、
   前記厚肉部（67）には、前記ねじ孔（53）の内面において前記ボルト（51）の雄ねじと螺合する雌ねじが切られた雌ねじ部（57）と、前記結合部（73,75）とが設けられ、
   前記薄肉部（69）には、前記シール部材（13）が内周面を密着させた状態で装着されており、
   前記貫通孔（15）の内壁面（33）は、前記結合部（73,75）が溶着される溶着面部（35）と、該溶着面部（35）よりも前記貫通孔（15）の内方に張り出した、前記シール部材（13）の外周面が密着するシーリング面部（37）とを、前記貫通孔（15）の長さ方向に分けて有し、
   前記シール部材（13）の外径は、前記溶着面部（35）の内径よりも小さく、且つ前記シーリング面部（37）の内径よりも大きい
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
2. 請求項１に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記貫通孔（15）の内壁面（33）のうち前記溶着面部（35）と前記シーリング面部（37）との間の部分には、前記溶着面部（35）側から前記シーリング面部（37）側に向かって次第に縮径されるテーパ状の退避面部（39）が設けられ、
   前記貫通孔（15）の長さ方向において、前記インサートナット（11）の前記結合部（73,75）と前記貫通孔（15）の前記溶着面部（35）との連続する溶着部分の長さは、前記貫通孔（15）の前記退避面部（39）の奥側端部と前記シール部材（13）との間の距離よりも長く、且つ前記貫通孔（15）の前記退避面部（39）の手前側端部と前記シール部材（13）との間の距離よりも短い
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
3. 請求項２に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）の薄肉部（69）は、前記インサートナット（11）のうち前記退避面部（39）に対応する部分を含む
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）には、前記結合部（73,75）として、前記ボルト（51）の挿入方向において、手前側に設けられた手前側ローレット部（73）と、該手前側ローレット部（73）の奥側に設けられた奥側ローレット部（75）とが設けられ、
   前記貫通孔（15）の内壁面（33）は、前記溶着面部（35）として、前記手前側ローレット部（73）に溶着される手前側溶着部（41）と、前記奥側ローレット部（75）に溶着される奥側溶着部（43）とを有し、
   前記手前側ローレット部（73）は、前記奥側ローレット部（75）よりも前記インサートナット（11）の外方に張り出し、
   前記奥側溶着部（43）は、前記手前側溶着部（41）よりも前記貫通孔（15）の内方に張り出し、
   前記奥側ローレット部（75）の外径は、前記奥側溶着部（43）の内径よりも大きく、且つ前記手前側ローレット部（73）の内径よりも小さい
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）の薄肉部（69）には、前記シール部材（13）が前記厚肉部（67）側へ移動するのを規制する第１規制部（77）が設けられている
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
6. 請求項５に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）の前記結合部（75）と前記第１規制部（77）との間には、凹陥部（80）が設けられている
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）の薄肉部（69）には、前記シール部材（13）が前記厚肉部（67）とは反対側へ移動するのを規制する第２規制部（79）が設けられている
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載されたインサートナットの取付け構造において、
   前記インサートナット（11）の厚肉部（67）のうち前記ボルト（51）の挿入方向における手前側の端面（61）と前記ボルト（51）の頭部（63）との間には、前記ボルト（51）の軸部（55）が挿通された状態でワッシャ（65）が介装される
   ことを特徴とするインサートナットの取付け構造。
9. 請求項８に記載されたインサートナットの取付け構造に用いられるインサートナットの取付け方法であって、
   前記インサートナット（11）の薄肉部（69）に前記シール部材（13）を装着した後に、
   前記インサートナット（11）の厚肉部（67）のうち前記ボルト（51）の挿入方向における手前側の端面（61）において、前記ワッシャ（65）の外側に位置する外周部分に対し、超音波振動を出力する振動溶着治具（101）を押し付けながら、前記インサートナット（11）を前記樹脂成形品（1）の貫通孔（15）に挿入し、
   前記振動溶着治具（101）から前記インサートナット（11）に付与される超音波振動を以て、前記インサートナット（11）を挿入していく過程で、前記貫通孔（15）内の溶着面部（35）を前記結合部（73,75）との摩擦で溶融させ、該結合部（73,75）の凹凸形状と前記溶着面部（35）とを互いに食い込ませることにより、前記インサートナット（11）を前記貫通孔（15）の内壁面（33）に固定し、且つ前記インサートナット（11）と前記貫通孔（15）内のシーリング面部（37）との間を前記シール部材（13）で封止する
   ことを特徴とするインサートナットの取付け方法。
10. 請求項９に記載されたインサートナットの取付け方法であって、
    前記インサートナット（11）には、前記厚肉部（67）のうち前記ボルト（51）の挿入方向における手前側の端面（61）に、前記ワッシャ（65）を収容する凹部（83）が設けられたナットを用い、
    前記振動溶着治具（101）には、前記インサートナット（11）の凹部（83）の外周部に嵌合する位置決め片（103）を有する治具を用い、
    前記振動溶着治具（101）を押し付けることにより前記インサートナット（11）を前記貫通孔（15）に挿入する際には、前記位置決め片（103）を前記凹部（83）の内周部に嵌合させ、前記振動溶着治具（101）をインサートナット（11）に位置決めした状態とする
    ことを特徴とするインサートナットの取付け方法。
    

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