JP7306420B2

JP7306420B2 - 支持具

Info

Publication number: JP7306420B2
Application number: JP2021055576A
Authority: JP
Inventors: 隆史局; 知浩長瀬
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2041-03-29
Also published as: WO2022210229A1; JP2022152710A

Description

本発明は、支持具に関し、より詳細には、被組付体に対して対象物を組み付けて支持する支持具に関する。

ブラケットを介して対象物を組み付ける場合に、部品ごとの公差や組み付けによる公差吸収する必要がある。これに関して、ボルトなどのねじを挿入する穴を長穴にする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１６９８３６号公報

ところで、支持具には互いに同一平面上に存在しない二つの固定面に対して対象物を組み付けるものがある。例えば、高低差のある段付き面に支持具を介して対象物を組み付ける場合に、一つの面に支持具の一部を固定すると、部品ごとの公差や組み付けによる公差により、他の面の支持具との間が離間して固定作業が困難となる。

各部品の公差や組み付けによる公差を小さくして、精度を高めれば固定作業の困難が解消される可能性があるが、各部品の公差や組み付けによる公差を小さくするにはコストが高くなるという問題がある。

そこで、それらの公差を吸収することが求められるが、上記の特許文献１に記載の技術のように、ねじを挿入する穴を長穴にするだけでは長穴の長手方向のみの公差しか吸収できない。それ故、同一平面上に存在しない二つの固定面に対して対象物を組み付ける支持具に特許文献１に記載の技術を単純に適用しても、固定作業の困難は解消することができず、固定作業に要する時間が長くなる。

本開示の目的は、固定作業の困難を解消して、固定作業に要する時間を短縮する支持具を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の一態様の支持具は、第一被固定面と第二被固定面とを有する被組付体に、対象物を組み付けて支持する支持具において、互いに別体の部材で構成されて、少なくとも一方の部材に前記対象物が組み付けられる第一支持部材と第二支持部材とを備え、前記第一支持部材は、前記第二支持部材が有する第二接合面に面接触する第一接合面と、この第一接合面に開口端が存在して前記第二支持部材が有する複数の第二接合穴と同軸に連通する複数の第一接合穴と、前記第一被固定面に面接触する第一固定面と、この第一固定面に開口端が存在して前記第一被固定面に配置された第一被固定穴に連通する第一固定穴と、を有して、連通した前記第一固定穴および前記第一被固定穴に挿入された第一固定用ねじで前記第一固定面および前記第一被固定面が互いに面接触した状態で前記被組付体に固定され、前記第二支持部材は、前記第二接合面とこの第二接合面に開口端が存在する複数の前記第二接合穴と、前記第二被固定面に面接触する第二固定面と、この第二固定面に開口端が存在して前記第二被固定面に配置された第二被固定穴に連通する第二固定穴と、を有して、連通した前記第二固定穴および前記第二被固定穴に挿入された第二固定用ねじで前記第二固定面および前記第二被固定面が互いに面接触した状態で前記被組付体に固定され、前記第一接合穴および前記第二接合穴のうちの挿入される接合用ねじの頭部の側に位置する方の接合穴の穴径は他方の接合穴の穴径よりも大きく、かつ、前記接合用ねじの頭部の外周径よりも小さく、前記第一支持部材および前記第二支持部材は、連通した前記第一接合穴および前記第二接合穴の複数組のそれぞれに挿入された複数の前記接合用ねじで前記第一接合面および前記第二接合面が互いに面接触した状態で摺動可能に連結されて、複数の前記接合用ねじの軸線どうしは互いに平行であり、前記第一固定用ねじまたは前記第二固定用ねじの一方のねじが複数の前記接合用ねじの間を通過することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、別体で構成された第一支持部材と第二支持部材とを接合するねじが挿入される接合穴のうちの一方の穴径を大きくすることで、一方の部材の位置を他方の部材に対して動かすことが可能となる。それ故、一方の部材の位置の移動により組み付け時に生じる公差を吸収することができる。これにより、固定作業の困難が解消され、固定作業に要する時間を短縮することができる。

実施形態の支持具を例示する斜視図である。図１の支持具を第一接合穴を通るＸＹ平面で切断した断面図である。図１の支持具をＸ方向視した正面図である。

以下に、本開示における支持具の実施形態について説明する。図中において、Ｘ方向は第一被固定面１および第二被固定面２に直交する方向を、Ｙ方向およびＺ方向はそれらの面で互いに直交する方向で、かつ、Ｘ方向に直交する方向を、それぞれ示す。図中では、構成が分かり易いように部材の寸法を変化させており、必ずしも実際に製造するものとは一致させていない。

以下、本開示においてねじとは円柱体の側面に螺旋状の溝を設けた雄ねじを示すものとする。実施形態においては、ねじとしてボルトを採用している。また、そのねじが挿入される穴は特に断りが無い場合に円筒面に螺旋状の溝が直に形成されて雄ねじと螺合する雌ねじを有するもの、あるいは、その穴に中央部分に雄ねじと螺合する雌ねじが形成された開口部を有するナットが嵌め込またものを示すものとする。

図１に例示するように、実施形態の支持具１０は互いに同一平面上に存在しない第一被固定面１と第二被固定面２とを有する被組付体３に対象物４を組み付けて支持するものである。被組付体３および対象物４は特に限定されるものではなく、被組付体３としてはシリンダブロックやシリンダヘッドが例示され、対象物４としては配管やサプライポンプなどの架装品が例示される。本実施形態では、被組付体３としてシリンダヘッドを採用し、対象物４として配管を採用している。

被組付体３は、第一被固定面１と第二被固定面２が、互いに平行で、Ｘ方向に高低差のある段付き面で構成される。第一被固定面１が第二被固定面２に対して図中のＸ方向手前に存在している。図中において、Ｈ１は第一被固定面１と第二被固定面２との段差の高さを示す。被組付体３は、第一被固定面１に開口端が存在し、第一被固定面１からＸ方向に延在する第一被固定穴５と、第二被固定面２に開口端が存在し、第二被固定面２からＸ方向に延在する第二被固定穴６とがその内部に形成される。

支持具１０は互いに別体の部材で構成された第一支持部材２０と第二支持部材３０とを備え、第一支持部材２０に対象物４が組み付けられて構成される。支持具１０は第一支持部材２０および第二支持部材３０が二本の接合用ボルト１３により互いの接合面が摺動可能に連結される。支持具１０は、第一支持部材２０が第一固定用ボルト１１により第一被固定面１に固定され、第二支持部材３０が第二固定用ボルト１２により第二被固定面２に固定される。本開示において、別体の部材とは接合用ボルト１３により互いに連結され、接合用ボルト１３が取り外されるとその連結が解除される部材を示す。第一支持部材２０は図中左側の部材であり、第二支持部材３０は図中右側の部材である。

以下、支持具１０の状態として、第一支持部材２０および第二支持部材３０が接合用ボルト１３により連結されたときに、第一接合穴２２および第二接合穴３２のそれぞれの穴の軸線が同一直線上に並んだ状態を正規状態とし、それぞれの穴の軸線が同一直線上からずれた状態を公差吸収状態とする。なお、図１では、支持具１０の状態が公差吸収状態である。

図２に例示するように、第一支持部材２０は、一つの第一接合面２１、二つの第一接合穴２２、一つの第一固定面２３、一つの第一固定穴２４、および、一つの対象物固定面２５を有して構成される。第二支持部材３０は、一つの第二接合面３１、二つの第二接合穴３２、一つの第二固定面３３、および、一つの第二固定穴３４を有して構成される。

第一支持部材２０は、第一接合面２１、第一固定面２３、および、対象物固定面２５を有する立体であればよく、その立体形状が特に限定されるものではない。第二支持部材３０は、第二接合面３１および第二固定面３３を有する立体であればよく、その立体形状が特に限定されるものではない。

第一接合面２１および第二接合面３１は、互いに対向し、接合用ボルト１３により第一支持部材２０および第二支持部材３０が連結されたときに互いに面接触する。第一接合面２１および第二接合面３１のそれぞれは、第一支持部材２０および第二支持部材３０のそれぞれが被組付体３に固定された状態で、第一被固定面１および第二被固定面２から離間した位置に配置される。また、第一接合面２１および第二接合面３１のそれぞれは、第一被固定面１および第二被固定面２のそれぞれに対して平行かつ直交でない面で構成される。第一接合面２１および第二接合面３１は二本の接合用ボルト１３の軸部１３ａがそれぞれの面を通過可能な面積を有する。第一接合面２１および第二接合面３１は、軸部１３ａどうしの間に第一固定用ボルト１１が通過可能に軸部１１ａどうしの間が離間した状態の二本の接合用ボルト１３の軸部１３ａがそれぞれの面を通過可能な面積を有することが望ましい。

第一接合穴２２および第二接合穴３２はともに開口形状が円形状であり、互いに同軸に連通し、連通したそれぞれの穴に接合用ボルト１３が挿入される。第一接合穴２２は第一接合面２１に対して直交する方向に延在し、第二接合穴３２は第二接合面３１に対して直交する方向に延在する。互いに連通する第一接合穴２２および第二接合穴３２は支持具１０に二組形成される。本開示において、同軸に連通するとは、支持具１０の状態が正規状態で、それぞれの穴の延在方向視で中心を通る軸線が同一直線上に配置された状態を意味する。第一接合穴２２は第一支持部材２０の内部に形成され、第一接合面２１に開口端が存在し、第一接合面２１から第一接合面２１に対して直交する方向に延在する。第一接合穴２２は第一支持部材２０を貫通してもよい。第二接合穴３２は第二支持部材３０の内部に形成され、第二接合面３１に開口端が存在し、第二接合面３１から第二接合面３１に対して直交する方向に延在し、第二支持部材３０を貫通する。第二接合穴３２は雌ねじを有さない貫通孔である。

第一接合穴２２の穴径Ｒ２２は、挿入される接合用ボルト１３の軸部１３ａの外径（図示しない）に応じて設定される。本開示において雌ねじを有する穴の穴径は雌ねじにおける谷の径を示すものとする。また、ボルトの軸部の外径は雄ねじの外径あるいは谷の径あるいは有効径を示すものとする。第二接合穴３２の穴径Ｒ３２は第一接合穴２２の穴径Ｒ２２よりも大きく、かつ、接合用ボルト１３の頭部１３ｂの外周径Ｒ１３ｂよりも小さい。本開示において外周径Ｒ１３ｂは接合用ボルト１３の頭部１３ｂの座面と第二支持部材３０との間に別体の座金が配置される場合にその座金の外周径である。第二接合穴３２の穴径Ｒ３２は、支持具１０が被組付体３に組み付けられたときに生じる公差の絶対値を穴径Ｒ２２に加算した値よりも大きいことが望ましい。本開示において、支持具１０が被組付体３に組み付けられたときに生じる公差は、第一被固定面１および第二被固定面、第一支持部材２０、第二支持部材３０、ならびに、第一固定用ボルト１１、第二固定用ボルト１２、ならびに、接合用ボルト１３の各部材の公差と、それらを組み付けたときの公差とが含まれるものである。

第一固定面２３は第一支持部材２０が第一固定用ボルト１１により第一被固定面１に固定されたときに、第一被固定面１に面接触する面である。第一固定穴２４は第一支持部材２０の内部に形成され、第一固定面２３に開口端が存在し、第一固定面２３からＸ方向奥側から手前側に延在し、第一支持部材２０を貫通する。第一固定穴２４は第一固定面２３に対して直交するＸ方向に延在する。第二固定面３３は第二支持部材３０が第二固定用ボルト１２により第二被固定面２に固定されたときに、第二被固定面２に面接触する面である。第二固定穴３４は第二支持部材３０の内部に形成され、第二固定面３３に開口端が存在し、第二固定面３３からＸ方向奥側から手前側に延在し、第二支持部材３０を貫通する。第二固定穴３４は第二固定面３３に対して直交するＸ方向に延在する。

正規状態における第一固定面２３と第二固定面３３とのＸ方向の高低差である高さＨ２は、被組付体３の第一被固定面１と第二被固定面２とのＸ方向の高低差である高さＨ１に等しい。なお、図２において、第二支持部材３０を示す点線が正規状態を示す。

図３に例示するように、二本の接合用ボルト１３の軸線は、第一固定用ボルト１１の軸線に対してねじれの位置にあり、第二固定用ボルト１２の軸線に対してもねじれの位置にある。互いに連通した第一接合穴２２および第二接合穴３２の二組はＺ方向に離間して配置され、二本の接合用ボルト１３どうしもＺ方向に離間して配置される。第一固定用ボルト１１は二本の接合用ボルト１３の間を通過する。二本の接合用ボルト１３どうしの軸部１３ａの離間距離Ｌ１は、第一固定用ボルト１１の頭部１１ｂの外周径Ｒ１１ｂよりも大きい。

対象物４を支持具１０を介して被組付体３に組み付ける手順は以下のとおりである。まず、対象物４を第一支持部材２０の対象物固定面２５に図示しないボルトにより仮固定する。本開示において仮固定とはボルトが完全に締まる状態になる手前の仮締めの状態で固定された状態を示す。次いで、第一支持部材２０を第一固定用ボルト１１により第一被固定面１に仮固定する。次いで、第二支持部材３０を第二固定用ボルト１２により第二被固定面２に仮固定する。次いで、第一支持部材２０および第二支持部材３０を二本の接合用ボルト１３により仮固定する。

全ての部材の仮固定が完了すると、対象物４を第一支持部材２０の対象物固定面２５に図示しないボルトにより本固定する。本開示において本固定とはボルトが完全に締めた状態で固定された状態を示す。次いで、第一支持部材２０を第一固定用ボルト１１により第一被固定面１に本固定する。次いで、第二支持部材３０を第二固定用ボルト１２により第二被固定面２に本固定する。このときに、第一支持部材２０と第二支持部材３０とは仮固定の状態である。それ故、支持具１０が被組付体３に組み付けられたときに生じる公差により第二支持部材３０の第二固定面３３が第二被固定面２に面接触しない状態の場合に、第二接合穴３２と接合用ボルト１３との間の隙間分、第二接合面３１が第一接合面２１に対して摺動して第二支持部材３０が第一支持部材２０に対して動く。この第二支持部材３０の動きにより公差が吸収されて、第二固定面３３が第二被固定面２に面接触する。この状態で、第一支持部材２０および第二支持部材３０を二本の接合用ボルト１３により本固定する。

本開示の支持具１０は、別体で構成された第一支持部材２０と第二支持部材３０とを接合する接合用ボルト１３が挿入される第二接合穴３２の穴径Ｒ３２が第一接合穴２２の穴径Ｒ２２よりも大きくすることで、第二支持部材３０の位置を第一支持部材２０に対して動かすことが可能となる。それ故、第二支持部材３０の位置の移動により組み付け時に生じる公差を吸収することができる。これにより、固定作業の困難が解消され、固定作業に要する時間を短縮することができる。

支持具１０が被組付体３に組み付けられた状態で生じる公差によるずれは三次元的に発生する。これに関して、本実施形態の支持具１０は、支持具１０が被組付体３に組み付けられた状態で、第一接合面２１および第二接合面３１が第一被固定面１および第二被固定面２から離間し、それらの被固定面に対して平行かつ直交でない状態で配置される。これにより、第二支持部材３０が三次元的に移動可能になり、三次元的に発生した公差によるずれを吸収することができる。

各々のボルトは対象の面に対して直交する方向に挿入される状態が最も締結力が強くなるため望ましい。つまり、前述の構成を換言すると、第一接合面２１および第二接合面３１に対して直交する方向に挿入される接合用ボルト１３の軸線と、第一被固定面１および第二被固定面２に対して直交する方向に挿入される第一固定用ボルト１１および第二固定用ボルト１２のそれぞれの軸線とは、互いにねじれの位置になる構成である。これにより、第二支持部材３０が三次元的に移動可能になり、三次元的に発生した公差によるずれを吸収することができる。

仮に公差によるずれがＹＺ平面のみに生じる場合は、第一接合面２１および第二接合面３１が第一被固定面１および第二被固定面２に対して平行な状態で配置されてもよい。また、公差によるずれがＸＺ平面のみに生じる場合は、第一接合面２１および第二接合面３１が第一被固定面１および第二被固定面２に対して直交する状態で配置されてもよい。

支持具１０は複数の接合用ボルト１３により第一支持部材２０および第二支持部材３０が連結する構成であることが望ましい。複数の接合用ボルト１３により連結する場合に、第一支持部材２０は複数の第一接合穴２２を有し、第二支持部材３０は複数の第二接合穴３２を有し、連通した第一接合穴２２および第二接合穴３２の複数組のそれぞれに挿入される複数の接合用ボルト１３の軸線どうしは互いに平行であることがより望ましい。これにより、第一支持部材２０および第二支持部材３０を互いに固定する第一接合面２１および第二接合面３１どうしの密着度を向上することができる。また、複数の接合用ボルト１３を備えることで、対象物４が組み付けられる第一支持部材２０を三軸以上の多軸固定することができ、対象物４の組み付け時の安定度が増す。

第一支持部材２０および第二支持部材３０が複数の接合用ボルト１３で連結される場合に、第一固定用ボルト１１はそれらの接合用ボルト１３の間を通過する構成であることが好ましい。このように、接合用ボルト１３が第一固定用ボルト１１を跨ぐように配置されることで、第一支持部材２０の固定性が増し、第一支持部材２０の安定度が増す。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の支持具１０は特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

被組付体３は第一被固定面１と第二被固定面２とが互いに平行で高低差のある段付き面を構成するものに限定されない。例えば、第一被固定面１と第二被固定面２とが互いに平行でない段付き面を構成するものでもよく、第一被固定面１と第二被固定面２とが互いに直に交差するものでもよい。

また、被組付体３は第一被固定面１と第二被固定面２とが設計上、同一平面に存在するものでもよい。第一被固定面１と第二被固定面２とが設計上、同一平面上に存在していても、実際に対象物４を組み付ける際に公差による段差が生じる場合がある。この公差は、第一固定面２３および第一被固定面１や第二固定面３３および第二被固定面２が共加工ではないことに起因する公差である。本開示の支持具１０はこの公差により生じる段差にも適用可能である。第一被固定面１と第二被固定面２とが設計上、同一平面上に存在している被組付体３に対しては、正規状態における支持具１０の第一固定面２３および第二固定面３３の高低差である高さＨ２がゼロとなる。

また、被組付体３の第一被固定面１と第二被固定面２とが同一面で歪みなどが生じない場合でも、支持具１０の第一接合面２１および第二接合面３１に生じる公差により、第一固定面２３および第二固定面３３のどちらか一方と被固定面との間に隙間が生じる場合がある。本開示の支持具１０は支持具１０の側に生じる公差の吸収にも適用可能である。

以上のように、本開示の支持具１０は、実施形態の設計上、段差が形成された被組付体３のみに適用されるものではなく、支持具１０と被組付体３に組み付けた際に生じる様々な公差を吸収可能である。

支持具１０は、第一支持部材２０および第二支持部材３０に加えて第三支持部材を備えて、互いに同一平面上に存在しない三つの被固定面を有する被組付体に対象物を組み付けて支持する構成にしてもよい。

支持具１０は第一支持部材２０に対象物４が組み付けられる構成に限定されない。支持具１０は第二支持部材３０に対象物４が組み付けられる構成でもよく、第一支持部材２０および第二支持部材３０の両方に一つの対象物４が組み付けられる構成でもよく、さらに、それらの支持部材のそれぞれに互いに別体の二つの対象物のそれぞれが組み付けられる構成でもよい。

支持具１０は第一支持部材２０の第一接合穴２２の穴径Ｒ２２が第二接合穴３２の穴径Ｒ３２よりも大きく、接合用ボルト１３が図１におけるＹ方向奥側から手前側に向かって挿入され、その頭部１３ｂが第一支持部材２０に当接する構成としてもよい。つまり、支持具１０は、挿入される接合用ボルト１３の頭部１３ｂの側に位置する方の接合穴の穴径が他方の接合穴の穴径よりも大きい構成であればよい。

支持具１０は、第二接合穴３２の開口形状が円形状に限定されない。支持具１０は第二支持部材３０が三次元的に生じる公差を吸収可能なように三次元的に位置の移動が可能な構成であれば、第二接合穴３２の開口形状が円形状以外の形状でもよい。例えば、組み付け時により公差が生じやすい方向が特定される場合に、その方向に対してのみ穴を広げてもよい。

１第一被固定面
２第二被固定面
３被組付体
４対象物
１０支持具
１１第一固定用ボルト
１２第二固定用ボルト
１３接合用ボルト
２０第一支持部材
２１第一接合面
２２第一接合穴
２３第一固定面
２４第一固定穴
３０第二支持部材
３１第二接合面
３２第二接合穴
３３第二固定面
３４第二固定穴

Claims

第一被固定面と第二被固定面とを有する被組付体に、対象物を組み付けて支持する支持具において、
互いに別体の部材で構成されて、少なくとも一方の部材に前記対象物が組み付けられる第一支持部材と第二支持部材とを備え、
前記第一支持部材は、前記第二支持部材が有する第二接合面に面接触する第一接合面と、この第一接合面に開口端が存在して前記第二支持部材が有する複数の第二接合穴と同軸に連通する複数の第一接合穴と、前記第一被固定面に面接触する第一固定面と、この第一固定面に開口端が存在して前記第一被固定面に配置された第一被固定穴に連通する第一固定穴と、を有して、連通した前記第一固定穴および前記第一被固定穴に挿入された第一固定用ねじで前記第一固定面および前記第一被固定面が互いに面接触した状態で前記被組付体に固定され、
前記第二支持部材は、前記第二接合面とこの第二接合面に開口端が存在する複数の前記第二接合穴と、前記第二被固定面に面接触する第二固定面と、この第二固定面に開口端が存在して前記第二被固定面に配置された第二被固定穴に連通する第二固定穴と、を有して、連通した前記第二固定穴および前記第二被固定穴に挿入された第二固定用ねじで前記第二固定面および前記第二被固定面が互いに面接触した状態で前記被組付体に固定され、
前記第一接合穴および前記第二接合穴のうちの挿入される接合用ねじの頭部の側に位置する方の接合穴の穴径は他方の接合穴の穴径よりも大きく、かつ、前記接合用ねじの頭部の外周径よりも小さく、
前記第一支持部材および前記第二支持部材は、連通した前記第一接合穴および前記第二接合穴の複数組のそれぞれに挿入された複数の前記接合用ねじで前記第一接合面および前記第二接合面が互いに面接触した状態で摺動可能に連結されて、複数の前記接合用ねじの軸線どうしは互いに平行であり、前記第一固定用ねじまたは前記第二固定用ねじの一方のねじが複数の前記接合用ねじの間を通過することを特徴とする支持具。
前記第一支持部材および前記第二支持部材のそれぞれが前記第一被固定面および前記第二被固定面のそれぞれに固定された状態で、前記第一接合面および前記第二接合面のそれぞれは、前記第一被固定面および前記第二被固定面のそれぞれから離間した位置に配置され、前記第一被固定面および前記第二被固定面に対して平行かつ直交でない面で構成される請求項１に記載の支持具。
前記接合用ねじの軸線は、前記第一固定用ねじの軸線および前記第二固定用ねじの軸線のそれぞれとねじれの位置にある請求項１または２に記載の支持具。