JP2013019538A - 締結要素及び締結構造を生成するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された締結要素、改善された構造、及び特に費用効率がより高く、締結構造を容易に生成するのを可能にする、締結構造を生成するための改善された締結方法を提供する。
【解決手段】板要素（４２）を加工物（５８）に締結するための締結要素（１０）であり、この締結要素（１０）は、ボルト（５２）のためのボルト・レセプタクル（２０）が形成される主部分（１２）と、主部分（１４）から半径方向に延びるフランジ部分（１４）とを有し、複数のタブ（３０）がフランジ部分（１４）の下面（３２）から延び、かつ、板要素（４２）を半径方向に撓んだタブ（３０）とフランジ部分の下面（３２）との間に受けることができるように半径方向に撓むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトのためのボルト・レセプタクルが形成される主部分と、主部分から半径方向に延びるフランジ部分とを有する、板要素を加工物に締結するための締結要素に関する。
本発明はさらに、加工物、加工物の表面から突出するボルト、板要素、及びボルトに固定された締結要素を有し、板要素が締結要素により加工物に固定される、締結構造に関する。
最後に、本発明は、こうした締結構造を生成するための方法に関する。

自動車の車体構造の分野において、頻繁に生じる問題は、アンダーボディ要素又はトリム要素を車体に締結しなければならないということである。車体は、この場合、このタイプの板要素が固定される加工物を構成する。
この文脈において、この目的のために締結要素を２部品で設計することが周知であり、１つの部分は板要素と加工物との間に配置され、締結要素の他方の部分は、加工物から見て外方に向いた板要素の側上に配置され、その後、第１の部分と一緒にラッチ止めされる。

板要素と加工物との間に配置された第１の部分により、板要素が加工物に対して擦れる状況を回避することができる。特に加工物が塗装された本体部分であるとき、こうした摩擦の問題が腐食を引き起こすことがある。

こうした背景の下、本発明の目的は、改善された締結要素、改善された構造、及び特に費用効率がより高く、締結構造を容易に生成するのを可能にする、締結構造を生成するための改善された締結方法を特定することである。

この目的は、一方では、複数のタブが、フランジ部分の下面から延び、かつ、板要素を半径方向に撓んだタブとフランジ部分の下面との間に受けることができるように半径方向に撓むことができる、冒頭に述べたタイプの締結要素によって達成される。
さらに、上記の目的は、冒頭に述べたタイプの締結構造、用いられる本発明による締結要素によって達成される。

最後に、上記の目的は、ボルトを加工物に接合するステップと、ボルトのためのレセプタクル及び半径方向に延びるフランジ部分を有し、半径方向に撓むことができる複数のタブがフランジ部分の下面から延びている、締結要素を準備するステップとを有し、締結要素は、タブがオリフィスを通って延びるように板要素のオリフィスに挿入され、かつ、ボルト・レセプタクル内に受けられるボルトに固定され、タブは半径方向に撓んで、板要素と加工物との間に配置される、締結構造、特に本発明によるタイプの締結構造を生成するための方法によって達成される。

従って、本発明による締結要素においては、組み立てられた状態で、タブが、板要素と加工物との間のスペーサ要素を形成し、板要素と加工物との間の摩擦運動が回避される。組み立てられた状態において、タブは、この場合、常に弾性的に撓んだ状態にあることが好ましい。次に、タブは、組み立てられた状態で、特にフランジ部分の範囲に対して本質的に平行な方向に延びることができる。

締結構造を生成するための方法において、締結要素は、ボルトの上に、好ましくは加工物の表面に対して垂直な方向に置かれる。長手方向に沿って適所に配置するこの操作の際、タブは、加工物に当たると、好ましくは自動的に、互いから離れるように半径方向に広がり、従って、組み立て操作が著しく容易になる。

このように、目的は完全に達成される。
この場合、タブが、ボルト・レセプタクルの直径より大きいクラウン径（ｃｒｏｗｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ）のクラウンのように配置される場合は特に有利である。
この実施形態において、クラウン径は、ボルト・レセプタクルの長手方向軸と同心であることが好ましく、タブは、ボルトの上に置かれたとき、これらが加工物に当たるまでボルトのシャンクを超えて横方向に導かれる。

更に別の好ましい実施形態によると、少なくとも１つのタブが、フランジ部分の下面から斜め外方へ延びる。
この利点は、組み立て中、半径方向の撓み方向が、傾斜によって予め定められることである。言い換えれば、タブにより組み立て操作が妨げられる状況を回避することができる。

さらに、タブの傾斜を用いて、締結部品を板要素上に予め取り付けることができる。従って、本発明による締結構造において、板要素が、その直径がクラウン径より大きく、締結要素のタブが配置されるオリフィスを有する場合は有利である。
この実施形態において、締結要素のフランジ部分が板要素の上側にくるまで、タブがオリフィスを通って導かれるように、締結要素を板要素に挿入することができる（フランジ部分の直径は、オリフィスの直径より著しく大きいことが好ましい）。

少なくとも１つのタブが長手方向軸に対して斜め外方に延びる場合、タブは、オリフィス内に導入するために、半径方向内方に湾曲して、タブをオリフィスに導入するのを容易又は可能にすることができる。オリフィスに導入された後、半径方向内方に撓んだタブは再び弛緩し、板要素の後ろに係合する。これにより、事前組み立てを簡単な方法で達成することができ、従って、本発明による方法においては、タブが、撓んでいない位置において、長手方向軸に対して斜めに配向される場合、並びに、タブが、オリフィス内に導入するために、半径方向内方に弾性的に撓み、弾性回復の後、板要素の後ろに係合するように、締結要素が板要素上に事前に取り付けられる場合は、特に有利である。

本発明による締結要素において、少なくとも１つのタブは、その半径方向外側上に、締結要素を板要素上に事前に取り付けることができるように配置された突出部を有し、板要素の縁部がフランジ部分の下面と突出部との間に配置される場合は有利である。
この実施形態において、事前取り付け性を達成するために、タブを、必ずしも締結要素の長手方向軸に対して斜めに配向する必要はない。しかしながら、事前取り付け位置において、締結要素は、板要素に対して相対的に固定位置をとることができるので、斜めに配向されたタブの場合でさえ、こうした突出部は有利である。

突出部が環セグメントの形態である場合は特に有利であり、突出部と板要素との間に、比較的大きい支え面を達成することができる。
さらに、全体的に、タブが、いずれの場合にも、２０°より大きく、特に３０°より大きく、好ましくは７５°より小さい周方向部分にわたってボルト・レセプタクルの周りに延びる場合は有利である。
このタイプのタブにおいては、タブの十分な剛性と単純な半径方向の撓み性との間に、良好な妥協点を実現することができる。

締結要素のタブ数は、この場合、２より大きく、１０より小さいことが好ましい。３つのタブ数が特に有利である。３つのタブは、いずれの場合も、約４５°から６５°までの周方向部分又は角度にわたって延びることができる。
さらに、全体的に、締結要素が一部品で設計される場合は特に有利である。

締結要素は、この場合、プラスチックから生成されることが好ましく、タブは、主部分又はフランジ部分の上に射出成形されることが好ましい。
本発明による締結構造において、締結構造のタブが配置されるクラウンの直径がボルトのフランジの直径より大きい場合は有利である。
これにより、取り付け性がより容易になり得る。

締結要素内のボルト・レセプタクルは、雌ねじが切られた部分により形成することができるので、締結要素は、好ましくはねじ付きボルトとして同様に設計されたボルトの上にねじ込まれる。代替的に、ボルト・レセプタクルはまた、例えば、（例えばＴボルト、リング溝ボルトにおけるような）ボルトのアンダーカット部分に係合する弾性的に撓むことができるデテントを含むこともできる。
さらに、衝撃組み立てによるねじ込み動作なしに、締結要素をボルトに結合させることも可能である。

ボルト・レセプタクルは、長手方向に締結要素を通って連続的に形成することができるが、フランジ部分から見て外方に向いた側で閉鎖することもできる。さらに、ボルト・レセプタクルを形成する、締結要素の主部分の外周が多角形設計のものである場合は好ましい。工具を適用するために、多角形部分を用いることができるので、この実施形態は、締結要素がボルトの上にねじ込まれるときに特に有利である。

上述のように、組み立て中、タブは、加工物の表面と板要素との間で所定の位置になる。従って、タブは、自動車の運転中に摩擦保護を与える。さらに、タブは、板要素と加工物（車体）との間の音響的分離（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）をもたらすので、運転中の雑音の減少も予想される。

さらに、組み立て中、半径方向内方への撓みの結果として、タブが、トリム部分のオリフィスの内周に対して押し付けられることが好ましい。従って、板要素と加工物との間の相対的な動きをさらに回避することができる。運転中、塗装が摩擦により除去されるリスクがさらに最小化され得る。

さらに、ナットのねじれに対抗する、鋭い隆起した幾何学形状を有するタブ（鋸歯状の輪郭）を設計することが可能である。こうした先端部又は歯を、例えばタブの半径方向外方に設けることができる。組み立てられた状態において、これらの先端部は次に、締結される板要素の下面に圧入される。従って、例えば、ねじれによる意図せぬ緩みに対して大きな安全を達成することができる。先端部は、別個の先端部であってもよい。しかしながら、先端部が鋸歯状設計を有することは有利であり、締結要素がボルトの上にねじ込まれたとき、先端部は、板要素の表面上を摺動するが、締結要素がねじもどされるとき、板要素に引っ掛かる。

従って、本発明による締結要素により、付加的な摩擦保護及び好ましくは板要素のあそびのないセンタリングを有する、締結部品のような板要素の音響的分離のための一部品締結の概念を達成することができる。締結要素は、好ましくは一部品であり、従って、費用効率よく生成することができる。この締結構造の考えを、例えば押しボタンのような他の用途に移送することができる。締結要素は、配送して板要素上に事前に取り付けることができ、又は生産ライン上で直接取り付けることができる。

上述した特徴及びこれから以下で説明する特徴は、その都度述べられる組み合わせだけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせで又は単独でも用い得ることが理解されるであろう。
本発明の例示的な実施形態が図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明される。

上から斜めに見た、本発明による締結要素の実施形態の斜視図である。 下から斜めに見た、図１の締結要素の斜視図である。 締結要素及び板要素からなる組み立て済みユニットを通る、図式的な長手方向断面図を示す。 本発明による締結構造の実施形態を通る、図式的な長手方向断面図を示す。 本発明の締結構造の更に別の実施形態の詳細図を示す。

締結要素が、図１及び図２に図示され、全体が１０で示される。
締結要素１０は、主部分１２と、フランジ部分１４とを有する。主部分１２は、長手方向軸１８に沿って配向され、フランジ部分１４の第１の側（上面）から延びるシャンク１６を含む。

ボルトを受けるためのボルト・レセプタクル２０が、主部分１２内に形成される。ボルト・レセプタクル２０は、主部分１２及びフランジ部分１４を通って延び、雌ねじ２２を有する孔として設計されることが好ましい。
シャンク１６の外周は、多角形設計のものであるので、スパナのような工具を適用することができる。

この場合は３つである複数のタブ３０が、フランジ部分１４の第２の側（下面）３２から延びる。タブ３０は、いずれの場合にも、長手方向軸１８に対して斜めの方向に、具体的には斜め外方に延びる。タブの断面は、いずれの場合にも、ほぼ円弧の形態で形成され、その自由端において、アヒルのくちばしの形態で終端する。
以下で詳細に取り扱われる、環セグメントの形態の突出部３４が、タブ３０の各々の半径方向外側に設けられる。

図１は、内径Ｄ_Bを有するボルト・レセプタクル２０を示す。タブ３０は、クラウン径Ｄ_Kのボルト・レセプタクル２０の周りに配置され、クラウン径Ｄ_Kは、ボルト・レセプタクルの直径Ｄ_Bより大きい。
タブ３０の自由端は、クラウン径Ｄ_Kより大きい直径Ｄ_L上にある。

３つのタブ３０は、いずれの場合も、周方向部分にわたって、又は２０°より大きく７５°より小さい、この場合には約６０°に等しい角度αにわたって延びる。
さらに、長手方向軸に対するタブ３０の傾斜角βは、約２°から２０°までになり、この場合は約５°になる。

図３は、図１及び図２の締結要素１０と、板要素４２とからなる、組み立て済みユニット４０を示す。板要素４２は、直径Ｄ_Pをもったオリフィス４４を有する。直径Ｄ_Pは、クラウン径Ｄ_Kより大きく、タブ端部の直径Ｄ_Lより小さい。
締結要素は、タブ３０が半径方向内方に弾力的に撓むように、板要素４２上に予め取り付けられ、フランジ部分１４の下面が板要素４２の上側にくるまで、タブ３０をオリフィス４２内に導入することができる。タブ３０は、その後、半径方向に再び弛緩又は回復し、板要素４２の後ろに係合する。
上述の突出部３４は、この板要素４２への締結要素１０の固定を助ける。

本発明による締結構造５０の実施形態が、図４に示される。
締結構造５０は、雄ねじ５４を有するシャンクと、同じくボルト・フランジ５６とを有するボルト５２を含む。ボルト５２は、ボルト・フランジ５６により、この場合は車体パネルの形態の加工物５８の表面に接合される。加工物５８及びボルト５２は、好ましくは金属から生成される。締結要素１０は、好ましくは射出成形法により、好ましくはプラスチックから生成される。板要素４２は、プラスチック、繊維材料等で作製された絶縁要素又はトリム要素等とすることができる。

ボルト５２は、例えば、周知のスタッド溶接によって加工物５８に接合することができるが、別の方法で加工物５８の表面に接着すること又はこれに締結することもできる。
締結構造５０を生成するために、図３の組み立て済みユニット４０が、ボルト５２の自由端の上に置かれる。その後、締結要素１０をボルト５２の上にねじ込む。タブ３０の自由端は、この場合、加工物５８の表面に行き当たって、半径方向外方に撓む。図４に示される端位置において、撓んだタブ３０は、板要素４２と加工物５８との間にある。これにより、板要素４２と加工物５８の表面との間に設定された隙間が、ａで示される。

さらに、図４は、ボルト・フランジ５６の直径Ｄ_Fが好ましくはクラウン径Ｄ_Kより小さく、いずれにしてもタブ端部の直径Ｄ_Lよりも大きいことを示し、その結果、組み立て中、タブは、加工物５８の表面上にあり、ボルト・フランジ５６とは接触しない。

図５は、締結要素１０’の代替的な実施形態による、図４からの詳細図を示す。締結要素１０’の少なくとも１つのタブ３０の場合、突出先端部又は歯が、半径方向外側上に形成される。組み立てられた状態において、この先端部６０は板要素４２に係合するので、ねじることによって、締結要素１０’をボルト５２から緩めることがより難しくなる。そのため、ある種のねじれ防止保護がもたらされる。先端部６０は、締結要素１０’をボルト５０の上にねじ込むのを不必要に難しくしないように、周方向において鋸歯状の設計のものとすることができる。

１０、１０’：締結要素
１２：主部分
１４：フランジ部分
１６：シャンク
２０：ボルト・レセプタクル
２２：雌ねじ
３０：タブ
３４：突出部
４０：組み立て済みユニット
４２：板要素
４４：オリフィス
５０：締結構造
５２：ボルト
５６：ボルト・フランジ
５８：加工物
６０：先端部
Ｄ_B：ボルト・レセプタクルの直径
Ｄ_F：ボルト・フランジの直径
Ｄ_K：クラウン径
Ｄ_L：タブ端部の直径
Ｄ_P：オリフィス径

Claims (12)

1. 板要素（４２）を加工物（５８）に締結するための締結要素（１０）であって、前記締結要素（１０）は、ボルト（５２）のためのボルト・レセプタクル（２０）が形成される主部分（１２）と、前記主部分（１２）から半径方向に延びるフランジ部分（１４）とを有し、複数のタブ（３０）が前記フランジ部分（１４）の下面（３２）から延び、かつ、板要素（４２）を半径方向に撓んだタブと前記フランジ部分の前記下面との間に受けることができるように半径方向に撓むことができることを特徴とする締結要素。
2. 前記タブ（３０）は、前記ボルト・レセプタクル（２０）の直径（Ｄ_B）より大きいクラウンの直径（Ｄ_K）のクラウンのように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の締結要素。
3. 少なくとも１つのタブ（３０）が、前記フランジ部分（１４）の前記下面（３２）から斜め外方に延びることを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の締結要素。
4. 少なくとも１つのタブ（３０）は、その半径方向外側上に、前記締結要素（１０）を前記板要素（４２）上に事前に取り付けることができるように配置された突出部（３４）を有し、前記板要素（４２）の縁部が前記フランジ部分（１４）の前記下面（３２）と前記突出部（３４）との間に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の締結要素。
5. 前記突出部（３４）は環セグメントの形態である、請求項４に記載の締結要素。
6. 前記タブ（３０）は、いずれの場合も、２０°より大きく、特に３０°より大きく、好ましくは７５°より小さい周方向部分（α）にわたって前記ボルト・レセプタクル（２０）の周りに延びることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の締結要素。
7. 前記締結要素（１０）は一部品で設計されていることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の締結要素。
8. 加工物（５８）と、前記加工物（５８）の表面から突出するボルト（５２）と、板要素（４２）と、前記ボルト（５２）に固定された締結要素（１０）とを有する締結構造（５０）であって、前記板要素（４２）は、前記締結要素（１０）によって前記加工物（５８）に固定され、前記締結要素は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の締結要素（１０）であることを特徴とする締結構造。
9. 前記板要素（４２）は、その直径（Ｄ_P）が、前記締結要素（１０）の前記タブ（３０）が配置されるクラウンの直径（Ｄ_K）よりも大きいオリフィス（４４）を有することを特徴とする、請求項８に記載の締結構造。
10. 前記締結要素（１０）の前記タブ（３０）が配置されるクラウンの直径（Ｄ_K）は、前記ボルト（５２）のフランジ（５６）の直径（Ｄ_F）よりも大きいことを特徴とする、請求項８〜請求項９のいずれかに記載の締結構造。
11. 締結構造（５０）、特に、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の締結構造を生成するための方法であって、
    ボルト（５２）を加工物（５８）に接合するステップと、
    前記ボルト（５２）のためのレセプタクル（２０）と、半径方向に延びるフランジ部分（１４）とを有し、半径方向に撓むことができる複数のタブ（３０）が前記フランジ部分（１４）の下面（３２）から延びている、締結要素（１０）を準備するステップと、
    前記タブ（３０）が前記オリフィス（４４）を通って延びるように、前記締結要素（１０）を板要素（４２）のオリフィス（４４）に挿入するステップと、
    前記締結要素（１０）を、前記レセプタクル（２０）内に受けられる前記ボルト（５２）に固定するステップと、
    を含み、前記タブ（３０）は半径方向に撓んで、前記板要素（４２）と前記加工物（５８）との間に配置されることを特徴とする方法。
12. 前記タブ（３０）は、撓んでいない位置において、長手方向軸（１８）に対して斜めに配向され、前記締結要素（１０）は前記板要素（４２）上に予め取り付けられ、前記タブ（３０）は、前記オリフィス（４４）内に導入されるように、半径方向内方に弾性的に撓み、弾性回復の後、前記板要素（４２）の後ろに係合することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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