特開 2022-191795 部材取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191795

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】部材取付構造

(51)【国際特許分類】

   F16B 5/02 20060101AFI20221221BHJP

【ＦＩ】

F16B5/02 U

F16B5/02 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100245

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鄒 榕

【テーマコード（参考）】

3J001

【Ｆターム（参考）】

3J001FA02

3J001GA02

3J001GA06

3J001GB01

3J001HA02

3J001HA07

3J001HA08

3J001JA10

(57)【要約】

【課題】線膨張係数の異なる複数の部材を締結具によって締結した構造物において、追加の部品を設けることなく、熱変形によって締結部に生じる応力集中を抑制する。
【解決手段】本開示に係る部材取付構造は、第１部材１と当該第１部材１よりも線膨張係数の小さい第２部材２とを締結具によって締結する部材取付構造である。第１部材１には、締結具が取り付けられる凹状の取付部６が形成される。第２部材２には、切込み５によって可動部７が形成される。可動部７は、締結具によって取付部６に締結され、取付部６とともに変位可能である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材と当該第１部材よりも線膨張係数の小さい第２部材とを締結具によって締結する部材取付構造であって、
前記第１部材には、前記締結具が取り付けられる凹状の取付部が形成され、
前記第２部材には、切込みによって可動部が形成され、
前記可動部は、前記締結具によって前記取付部に締結され、前記取付部とともに変位可能であることを特徴とする部材取付構造。

【請求項2】

前記可動部の根本に、丸穴部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部材取付構造。

【請求項3】

第１部材と当該第１部材よりも線膨張係数の小さい第２部材とを締結具によって締結する部材取付構造であって、
前記第１部材には、前記締結具が取り付けられる凹状の取付部が形成され、
前記第２部材には、半島状の可動部が形成され、
前記可動部は、前記締結具によって前記取付部に締結され、前記取付部とともに変位可能であることを特徴とする部材取付構造。

【請求項4】

第１部材と当該第１部材よりも線膨張係数の小さい第２部材とを締結具によって締結する部材取付構造であって、
前記第１部材は平板状であり、当該第１部材の平坦面に前記締結具が取り付けられ、
前記第２部材には、半島状の可動部が形成され、
前記可動部は、前記締結具によって前記第１部材に締結され、前記第１部材とともに変位可能であることを特徴とする部材取付構造。

【請求項5】

前記可動部の根本に、Ｒ部が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の部材取付構造。

【請求項6】

前記可動部には、当該可動部の先端部分を構成する先端部と当該可動部の根元部分を構成する根元部とが含まれ、
前記先端部は、前記締結具によって前記第１部材に接して固定され、
前記根元部の幅は、前記先端部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の部材取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部材取付構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

線膨張係数の異なる複数の部材を締結具によって締結した構造物の周囲温度が変化すると、熱変形によって締結部に応力集中が発生する。例えば、特許文献１には、締結部における応力が許容値以下となるように構造物をデザインする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１５１１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は、樹脂パネルの熱変形による内側方向への変位を規制する規制手段を設けたことを特徴とするものである。特許文献１に記載の技術においては、規制手段を設ける必要がある。このため、部品点数が増えてコストが高くなり、組付け工数が嵩んでしまうという課題がある。また、規制手段を設けるためのスペースが必要となるため、設計の自由度が低くなってしまうという課題もある。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するためのものである。本開示の目的は、線膨張係数の異なる複数の部材を締結具によって締結した構造物において、追加の部品を設けることなく、熱変形によって締結部に生じる応力集中を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る部材取付構造は、第１部材と当該第１部材よりも線膨張係数の小さい第２部材とを締結具によって締結する部材取付構造である。
第１部材には、締結具が取り付けられる凹状の取付部が形成され、第２部材には、切込みによって可動部が形成される。可動部は、締結具によって取付部に締結され、取付部とともに変位可能である。
または、第１部材には、締結具が取り付けられる凹状の取付部が形成され、第２部材には、半島状の可動部が形成される。可動部は、締結具によって取付部に締結され、取付部とともに変位可能である。
または、第１部材は平板状であり、当該第１部材の平坦面に締結具が取り付けられ、第２部材には、半島状の可動部が形成される。可動部は、締結具によって第１部材に締結され、第１部材とともに変位可能である。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、線膨張係数の異なる複数の部材を締結具によって締結した構造物において、追加の部品を設けることなく、熱変形によって締結部に生じる応力集中を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１による部材取付構造を構成する第１部材および第２部材の一例を示す斜視図である。

【図2】実施の形態１による部材取付構造を構成する第１部材と第２部材との関係を示す分解斜視図である。

【図3】図２におけるＳＡ－ＳＡ矢視断面図である。

【図4】実施の形態１による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。

【図5】実施の形態２による部材取付構造を構成する第１部材と第２部材との関係を示す分解斜視図である。

【図6】図５におけるＳＢ－ＳＢ矢視断面図である。

【図7】実施の形態２による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。

【図8】実施の形態３による部材取付構造を構成する第１部材と第２部材との関係を示す分解斜視図である。

【図9】図８におけるＳＣ－ＳＣ矢視断面図である。

【図10】実施の形態３による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る部材取付構造の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示す。本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではなく、以下の実施の形態によって開示される構成のあらゆる組合せおよび変形例を含み得るものである。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による部材取付構造を構成する第１部材１および第２部材２の一例を示す斜視図である。第１部材１の線膨張係数を、第１線膨張係数とする。第２部材２の線膨張係数を、第２線膨張係数とする。第２線膨張係数は、第１線膨張係数よりも小さい。第１線膨張係数は、例えば、３０～４００（１０^－６／℃）である。第２線膨張係数は、例えば、１～３０（１０^－６／℃）である。

【0011】

図２は、実施の形態１による部材取付構造を構成する第１部材１と第２部材２との関係を示す分解斜視図である。第１部材１と第２部材２とは、ボルト３およびナット４等の締結具によって締結される。第１部材１には、ボルト３等の締結具が取り付けられる凹状の取付部６が形成されている。

【0012】

図３は、図２におけるＳＡ－ＳＡ矢視断面図である。図３（ａ）は、通常時の状態を示している。図３（ｂ）および図３（ｃ）は、熱変形時の状態を示している。

【0013】

一例として、第１部材１の取付部６は、ＳＡ－ＳＡ断面において、Ｕ字状に形成されている。第１部材１のうち、Ｕ字形状の取付部６の底面である取付面以外の部分は、第２部材２と離れている。

【0014】

上述した通り、第１線膨張係数は第２線膨張係数よりも大きい。このため、第１部材１および第２部材２の周囲温度が変化した場合において、第１部材１の熱変形量は、第２部材２の熱変形量よりも大きくなる。第１部材１の取付部６では、熱応力による変形が拘束されるため、応力集中が発生する。

【0015】

本実施の形態では、第２部材２に切込み５が形成されている。第２部材２には、この切込み５によって可動部７が形成されている。可動部７は、第１部材１の取付部６とともに変位可能である。この可動部７によって、第１部材１と第２部材２との締結部に生じる応力集中を抑制することができる。

【0016】

ここで、第１部材１および第２部材２の具体的な材料、寸法および温度変化によって生じる応力集中の例について説明する。第１部材１は、例えば、ポリカーボネート系ポリマーアロイ樹脂（ＰＣＡＢＳ）からなる板材である。ＰＣＡＢＳの線膨張係数は、５５（１０^－６／℃）である。第２部材２は、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＥＣＣ）である。ＳＥＣＣの線膨張係数は１２（１０^－６／℃）である。

【0017】

第１部材１および第２部材２のそれぞれの外形寸法は、例えば、８００ｍｍ×４００ｍｍである。第１部材１の板厚は、例えば、３ｍｍである。第２部材２の板厚は、例えば、１．６ｍｍである。一例として、矩形状の板状の第１部材１の四隅および前後左右中心と矩形状の板状の第２部材２の四隅および前後左右中心とが、締結具によって締結される。

【0018】

可動部７の幅Ｗは、例えば、１２ｍｍである。可動部７の長さＬは、例えば、４０ｍｍである。

【0019】

上記の材料および寸法例において、第１部材１および第２部材２の周囲温度が２５℃から４０℃に変化した場合、第１部材１の取付部６に発生する最大応力は１３ＭＰａ程度となる。第２部材２に切込み５および可動部７を形成しない場合のシミュレーション結果では、第１部材１の取付部６に発生する最大応力は１６ＭＰａ程度となる。また、上記の材料および寸法例において、第１部材１および第２部材２の周囲温度が２０℃から－５℃に変化した場合、第１部材１の取付部６に発生する最大応力は１０ＭＰａ程度となる。第２部材２に切込み５および可動部７を形成しない場合のシミュレーション結果では、第１部材１の取付部６に発生する最大応力は２５ＭＰａ程度となる。このように、第２部材２に切込み５および可動部７を形成することで、第１部材１の取付部６に生じる応力集中を抑制することができる。

【0020】

以上に示したように、本実施の形態によれば、第２部材２に切込み５および可動部７を形成することで、追加の部品を設けることなく、熱変形によって締結部に生じる応力集中を抑制することができる。これにより、部材の損傷および寿命低下を回避することができる。また、追加部品を必要としないため、部品コストおよび組立工数を抑えることができる。また、追加部品を設置するためのスペースを必要としないため、製品体積の増加を回避できる。また、本実施の形態に係る部材取付構造は、第２部材２に切込み５を入れるという追加工のみで実現することができる。また、第１部材１を改造する必要なく、外観の変化を回避することもできる。

【0021】

図４は、実施の形態１による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。図４の変形例において、第２部材２には、切込み５に代えて切込み５１が形成されている。切込み５１によって形成される可動部７には、当該可動部７の先端部分を構成する先端部と、当該可動部７の根元部分を構成する根元部とが含まれる。この先端部は、第１部材１の取付部６と接して、締結具によって取付部６に固定される。本変形例において、根元部の幅Ｗ１は、先端部の幅Ｗよりも小さい。本変形例であれば、可動部７の長さＬ１を上記の実施例における長さＬより短くしても、応力集中を抑制する効果を十分に得ることができる。

【0022】

また、図２および図４に示すように、可動部７の根本には、丸穴部１０が形成されていてもよい。これにより、可動部７の根本における応力集中を抑制することができる。

【0023】

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図５は実施の形態２による部材取付構造を構成する第１部材１と第２部材２との関係を示す分解斜視図である。図６は、図５におけるＳＢ－ＳＢ矢視断面図である。図６（ａ）は、通常時の状態を示している。図６（ｂ）および図６（ｃ）は、熱変形時の状態を示している。実施の形態１と同一または相当する部分については、説明を簡略化および省略する。なお、図５においては、ボルト３およびナット４等の締結具の図示を省略している。

【0024】

本実施の形態では、実施の形態１において切込み５によって形成された可動部７に代えて、半島状の可動部８が形成されている。半島状の可動部８は、締結具によって取付部６に締結される。半島状の可動部８は、取付部６とともに変位可能である。本実施の形態によれば、可動部８を形成することによって、実施の形態１と同様に、追加の部品を設けることなく、熱変形によって締結部に生じる応力集中を抑制することができる。

【0025】

また、図５に示すように、可動部８の根本には、Ｒ部１１が形成されていてもよい。これにより、可動部８の根本における応力集中を抑制することができる。

【0026】

また、図７は、実施の形態２による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。本変形例において、第２部材２には、半島状の可動部８に代えて半島状の可動部８１が形成されている。半島状の可動部８１には、当該可動部８１の先端部分を構成する先端部と、当該可動部８１の根元部分を構成する根元部とが含まれる。この先端部は、第１部材１の取付部６と接して、締結具によって取付部６に固定される。本変形例において、根元部の幅Ｗ１は、先端部の幅Ｗよりも小さい。本変形例であれば、可動部８１の長さＬ１を上記の実施例における可動部８の長さＬより短くしても、応力集中を抑制する効果を十分に得ることができる。

【0027】

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図８は実施の形態３による部材取付構造を構成する第１部材１と第２部材２との関係を示す分解斜視図である。図９は、図８におけるＳＣ－ＳＣ矢視断面図である。図９（ａ）は、通常時の状態を示している。図９（ｂ）および図９（ｃ）は、熱変形時の状態を示している。上記の各実施の形態と同一または相当する部分については、説明を簡略化および省略する。なお、図８においては、ボルト３およびナット４等の締結具の図示を省略している。

【0028】

本実施の形態において、第１部材１は、平板状である。本実施の形態において、第１部材１には、凹状の取付部６は形成されていない。ボルト３等の締結具は、平板状の第１部材１の平坦面に取付けられる。例えば、ボルト３は、平板状の第１部材１の平坦面に形成された貫通孔であるねじ締結部９に挿入される。第２部材２には、実施の形態２と同様に半島状の可動部８が形成されている。可動部８は、締結具によって平板状の第１部材１に締結される。この可動部８によって、ねじ締結部９に生じる応力集中を抑制することができる。

【0029】

本実施の形態においては、図９等に示すように、第１部材１と第２部材２とが密着している。本実施の形態の構成は、防水性または防塵性などの密封性能が要求される製品に適用することが好適である。

【0030】

また、図１０は、実施の形態３による部材取付構造の変形例を示す分解斜視図である。本変形例において、第２部材２には、半島状の可動部８に代えて半島状の可動部８１が形成されている。半島状の可動部８１には、当該可動部８１の先端部分を構成する先端部と、当該可動部８１の根元部分を構成する根元部とが含まれる。この先端部は、第１部材１の取付部６と接して、締結具によって取付部６に固定される。本変形例において、根元部の幅Ｗ１は、先端部の幅Ｗよりも小さい。本変形例であれば、可動部８１の長さＬ１を上記の実施例における可動部８の長さＬより短くしても、応力集中を抑制する効果を十分に得ることができる。

【符号の説明】

【0031】

１ 第１部材、 ２ 第２部材、 ３ ボルト、 ４ ナット、 ５ 切込み、 ６ 取付部、 ７ 可動部、 ８ 可動部、 ９ ねじ締結部、 １０ 丸穴部、１１ Ｒ部、 ５１ 切込み、 ８１ 可動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】