特許 7493997 溶接部近傍のナット取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】溶接部近傍のナット取付構造

(51)【国際特許分類】

   F16B 37/04 20060101AFI20240527BHJP

   F16B 39/02 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

F16B37/04 M

F16B39/02 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020081160

(22)【出願日】2020-05-01

(65)【公開番号】P2021175909

(43)【公開日】2021-11-04

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】390001579

【氏名又は名称】プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100148688

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 裕行

(72)【発明者】

【氏名】池田 敏彰

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１４３３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１７４２６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－２０２５１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０３－１１４６１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－０７０９１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－２９５４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２４０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５１６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０２６０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５５３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ３９／０２

Ｆ１６Ｂ ３７／０６

Ｆ１６Ｂ ３９／１０

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

縁部に折曲部を有する取付プレートと、
該取付プレートの折曲部を被取付部材に溶接して成る溶接ビードと、
前記取付プレートの前記折曲部以外の部分と前記被取付部材との間に形成された隙間と、
前記取付プレートの前記折曲部以外の部分に貫通形成された多角形状または長孔状の装着孔と、
該装着孔と同形状に形成され前記装着孔にクリアランスを介して回転不能に収容されたナットと、
該ナットから前記隙間に延出されたフランジと、を備え、
前記取付プレートの装着孔に収容されたナットのフランジが、前記取付プレートに点付け溶接またはロー付けされている、ことを特徴とする溶接部近傍のナット取付構造。

【請求項2】

前記取付プレートの装着孔に収容された前記ナットの厚さが、前記取付プレートの厚さ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接部近傍のナット取付構造。

【請求項3】

前記ナットにボルトがネジ込まれ、該ボルトと前記ナットとの間に被締結部材が挟持された状態となっている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接部近傍のナット取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接部近傍のナット取付構造に係り、特に、溶接時の熱によるネジ部の変形を抑制できる溶接部近傍のナット取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

図１（ａ）に示すように、溶接部近傍のネジ構造として、プレートａに直接タップ処理を施してネジ孔ｂを形成しておき、そのネジ孔ｂ付きのプレートａの縁部を被取付部材ｃに溶接して取り付けたものが知られている。ｄは溶接ビードである。このように被取付部材ｃに溶接されたプレートａのネジ孔ｂには、図１（ｂ）に示すように、ボルトｅがネジ込まれ、ボルトｅとプレートａとの間に被締結部材ｆが挟持される。この構造においては、ネジ孔ｂ付きプレートａを被取付部材ｃに溶接する際、溶接熱によってネジ孔ｂに変形が生じ易く、ボルトｅを適切にネジ込むことが困難となり得る。この場合、ネジ孔ｂをリタップ処理して修正する必要がある。

【0003】

しかし、被取付部材ｃが例えばアクスルケース等の密封性が要求される部品の場合、図１（ｂ）に示すように、ネジ孔ｂの下方の被取付部材ｃに孔を開けることができないため、タップ工具をネジ孔ｂの奥までネジ込むことができず、リタップ処理によるネジ孔修正に膨大な工数が必要となる。一方、図１（ａ）に示す溶接部（溶接ビードｄ）となるプレートのａ縁部とネジ孔ｂとの距離Ｌ１を大きく設定し、溶接の入熱部からネジ孔ｂを離間させることでネジ孔ｂの熱変形を抑制することが考えられるが、図１（ｂ）に示す被取付部材ｃ（例えばアクスルケース）の形状や周辺部品ｇの制約からプレートａの縁部とネジ孔ｂとの距離Ｌ１を大きくすることができないケースがある。

【0004】

また、溶接部近傍のナット取付構造として、図２（ａ）に示すように、逆さＵ字状のプレートｈにボルト挿通孔ｉを貫通形成し、プレートｈの内側にボルト挿通孔ｉの位置に合わせてナットｊを溶接し、そのナットｊ付き逆さＵ字状プレートｈを被取付部材（アクスルケース等）ｃに溶接したものも知られている。しかし、この構造においては、逆さＵ字状プレートｈにナットｊが重なった状態となるため、ナットｊの高さ分（厚さ分）だけ逆さＵ字状プレートｈの高さＨ１が高くなり、被取付部材（アクスルケース等）ｃの周辺部品ｇ（図１（ｂ）参照）の高さ方向のレイアウトの制約により成立しないケースがある。

【0005】

別の溶接部近傍のナット取付構造として、図２（ｂ）に示すように、ボルト挿通孔ｋが貫通形成された逆さＵ字状のブラケットｍの内方にナットｎを収容し、そのブラケットｍを被取付部材（アクスルケース等）ｃに溶接した袋ナットが知られている。しかし、この袋ナットの場合も、逆さＵ字状ブラケットｍにナットｎが重なった状態となるため、ナットｎの高さ分だけ逆さＵ字状ブラケットｍの高さＨ２が高くなり、被取付部材（アクスルケース等）ｃの周辺部品ｇ（図１（ｂ）参照）の高さ方向のレイアウトの制約により成立しないケースがある。

【0006】

更に別の溶接部近傍のナット取付構造として、図２（ｃ）に示すように、被取付部材ｃにボルト挿通孔ｐを貫通形成し、そのボルト挿通孔ｐの位置に合わせて被取付部材ｃの内側面にナットｑを溶接し、ナットｑに被取付部材ｃの外側からボルト（図示せず）をネジ込むようにした構造が考えられる。しかし、被取付部材ｃにボルト挿通孔ｐが必要となるため、被取付部材ｃが例えばアクスルケース等のオイル密封性が要求される部品の場合、適用できない。

【0007】

また、特許文献１には、ナットを被取付プレートに溶接する際、溶接熱によるネジ孔の変形を抑制するナットとして、ナット底面のネジ孔の周囲に環状の溝を形成した特殊ナットが開示されている。この特殊ナットは、被取付プレートに貫通形成されたボルト挿通孔の位置に合わせて、被取付プレートに溶接固定される。この溶接の際、溶接熱がナット底面に形成された環状の溝から逃げるため、ネジ孔の熱変形を抑制できる。

【0008】

しかし、被取付プレートが例えばアクスルケース等のオイル密封性が要求される部品の場合、被取付プレートに孔を開けることができないため、このようなナット取付構造は成立しない。また、このナット取付構造においては、ネジ孔にネジ込まれたボルトの締付トルクを溶接部で受けるため、締付トルクを稼ぐためには溶接ビートを大きくする必要があり、その分、入熱量が増え、環状の溝からの放熱があってもネジ孔に熱変形が生じてしまう可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開平７－２７１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、溶接部からナットまでの距離が短い場合であっても溶接熱によるネジ部の変形を抑制でき、ナットの高さ方向の取付スペースを可及的に削減でき、締付トルクを稼ぐことができる溶接部近傍のナット取付構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成すべく創案された本発明に係る溶接部近傍のナット取付構造によれば、縁部に折曲部を有する取付プレートと、取付プレートの折曲部を被取付部材に溶接して成る溶接ビードと、取付プレートの折曲部以外の部分と被取付部材との間に形成された隙間と、取付プレートの折曲部以外の部分に貫通形成された多角形状または長孔状の装着孔と、装着孔と同形状に形成され装着孔にクリアランスを介して回転不能に収容されたナットと、ナットから隙間に延出されたフランジと、を備え、取付プレートの装着孔に収容されたナットのフランジが、取付プレートに点付け溶接またはロー付けされている、ことを特徴とする溶接部近傍のナット取付構造が提供される。

【0014】

本発明に係る溶接部近傍のナット取付構造においては、取付プレートの装着孔に収容された前記ナットの厚さが、前記取付プレートの厚さ以上であってもよい。

【0015】

本発明に係る溶接部近傍のナット取付構造においては、ナットにボルトがネジ込まれ、ボルトとナットとの間に被締結部材が挟持された状態となっていてもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る溶接部近傍のナット取付構造によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）ナットが取付プレートの装着孔にクリアランスを介して収容されているので、そのクリアランスが取付プレートの折曲部を被取付部材に溶接する際の空気断熱層となる。よって、溶接部からナットまでの距離が短い場合であっても、溶接熱によるネジ孔の変形を抑制でき、リタップ作業が不要となる。
（２）ナットが取付プレートの装着孔に収容されているので、ナットの高さ（厚さ）方向の寸法が取付プレートの板厚に吸収され、高さ（厚さ）方向の寸法を削減できる。よって、被取付部材の周辺部品のナット高さ方向のレイアウトの制約が緩和される。
（３）装着孔およびナットが同じ多角形状または長孔状に形成されていて、相互に回転不能となっているので、ナットにボルトをネジ込んだ際の締付トルクを稼ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】従来例を示す説明図であり、（ａ）はネジ孔付きのプレートを被取付部材に溶接した平面図、（ｂ）はそのプレートのネジ孔に被締結部材をボルトで締結した側断面図である。

【図2】別の従来例を示す説明図であり、（ａ）はナットが溶接された逆さＵ字状プレートを被取付部材に溶接した側断面図、（ｂ）は所謂袋ナットの側断面図、（ｃ）は被取付部材の内側面にナットを溶接した側断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る溶接部近傍のナット取付構造の説明図であり、（ａ）は取付プレートの斜視図、（ｂ）は取付プレートの装着孔にナットを収容した斜視図、（ｃ）は取付プレートを被取付部材に溶接した側断面図である。

【図4】（ａ）は図３（ｃ）のナットにボルトをネジ込んで被締結部材を締結した側断面図、（ｂ）は第１変形例を示す側断面図である。

【図5】（ａ）は第２変形例を示す側断面図、（ｂ）は第３変形例を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0019】

（溶接部近傍のナット取付構造）
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、本発明の一実施形態に係る溶接部近傍のナット取付構造１は、縁部に折曲部２を有する取付プレート３と、取付プレート３の折曲部２を被取付部材（例えばアクスルケース）４に溶接して成る溶接ビード５と、取付プレート３の折曲部２以外の部分と被取付部材４との間に形成された隙間Ｗと、取付プレート３の折曲部２以外の部分に貫通形成された六角形状の装着孔６と、装着孔６と同形状（六角形状）に形成され装着孔６にクリアランスＣを介して回転不能に収容されたナット７と、ナット７から隙間Ｗに延出されたフランジ８と、を備えている。以下、各構成要素について説明する。

【0020】

（取付プレート３、折曲部２）
図３（ａ）に示すように、取付プレート３は、例えば厚さ８～１０ｍｍ程度の鋼板が用いられ、幅方向両端の縁部に段差状に形成された折曲部２と、これら折曲部２以外の部分すなわち折曲部２同士の間に平板状に形成された平板部９とを備えている。折曲部２の下面と平板部９の下面との段差Ｗは、例えば４～６ｍｍ程度に設定されている。この段差Ｗの寸法は、図３（ｃ）に示すように、取付プレート３の折曲部２を被取付部材４に溶接したとき、取付プレート３の平板部９と被取付部材４との間に形成される隙間Ｗの寸法となる。

【0021】

（装着孔６）
図３（ａ）に示すように、取付プレート３の平板部９には、六角形状の装着孔６が四個形成されている。装着孔６の形状は、六角形状に限られず、三角形、四角形、五角形、七角形以上でもよく、楕円形状でも構わない。斯様な装着孔６および段差部２を備えた取付プレート３は、平板状のブランク板をプレス加工することで、中央の平板部９に装着孔６がピアス成形され、両端に折曲部２がフォーム成形（プレス成形）される。なお、装着孔６の数は四個に限られない。

【0022】

（ナット７、クリアランスＣ、溶接ビード５）
図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、取付プレート３の装着孔６には、装着孔６と同形状のナット７が所定のクリアランスＣを介して回転不能に収容されている。クリアランスＣは、図４（ａ）に示すように、ナット７のネジ孔にボルト１０がネジ込まれて所定の締付トルクが加えられたとき、ナット７が装着孔６の内部でボルト１０と共回りしない寸法であると共に、図３（ｃ）に示すように、取付プレート３の折曲部２の端面を被取付部材４に溶接したとき（５は溶接ビード）、溶接熱によってナット７のネジ孔が熱変形しない空気断熱層のギャップとして機能し得る寸法に設定されており、例えば、０．５～１．５ｍｍ程度に設定されている。

【0023】

（フランジ８）
図３（ｃ）に示すように、ナット７には、その下部から取付プレート３の平板部９の下面と被取付部材４の上面との隙間Ｗに延出されたフランジ８が、一体的に形成されている。フランジ８は円板状に形成されており、ナット７が装着孔６から脱落することを防止するため、フランジ８の外径は装着孔（本実施形態では六角形状）６の六角孔の頂点同士の寸法よりも例えば５～７ｍｍ程度大きく設定されている。フランジ８の厚さは、取付プレート３の折曲部２の下面と平板部９の下面との段差Ｗ（＝隙間Ｗ）の寸法（例えば４～６ｍｍ）より１～２ｍｍ程度薄い寸法であり、例えば、例えば３～５ｍｍ程度に設定されている。斯様なフランジ８付きのナット７が装着孔６に収容された状態の取付プレート３は、折曲部２の端面が被取付部材４に溶接（溶接ビード５）される。

【0024】

（ナット７の厚さＸ）
図３（ｃ）に示すように、取付プレート３の平板部９の装着孔６に収容されたナット７の厚さＸは、取付プレート３の平板部９の厚さＹ未満に、例えば厚さＹよりも１．５～２．５ｍｍ程度小さく設定されている。これにより、図４（ａ）に示すように、ナット７のネジ孔にボルト１０をネジ込んでボルト１０とナット７との間に被締結部材（例えばＬ字状プレート）１１を挟持したとき、ナット７のフランジ８が僅かに撓み、被締結部材１１が取付プレート３の平板部９の上面に押し付けられて強固に固定される。このとき、撓んだフランジ８の復元力により、ボルト１０のネジ山とナット７のネジ山とが軸方向に押し付けられ、ボルト１０の緩み止めとなる。

【0025】

（作用・効果）
以上の構成から成る本実施形態に係る溶接部近傍のナット取付構造１によれば、次のような効果を発揮できる。

【0026】

図３（ｃ）に示すように、ナット７が取付プレート３の装着孔６にクリアランスＣを介して収容されているので、そのクリアダンスＣが取付プレート３の折曲部２の端面を被取付部材４に溶接する際の空気断熱層となる。よって、溶接部（溶接ビード５）からナット６までの距離Ｌが短い場合であっても、溶接熱によるナット７のネジ孔の変形を抑制でき、ネジ孔のリタップ作業が不要となる。すなわち、被取付部材４が例えばアクスルケースのように取付プレート３を取り付けるための取付スペースが限られている場合（図１（ｂ）の周辺部品ｇ参照）であっても、溶接熱によるナット７のネジ孔の変形を抑制でき、ネジ孔のリタップ作業が不要となる。また、被取付部材（アクスルケース）４にリタップのための貫通孔を形成する必要はない。

【0027】

図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、ナット７が取付プレート３の装着孔６に収容されているので、ナット７の高さ（厚さ）方向の寸法Ｘが取付プレート３の板厚Ｙに吸収され、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す従来例と比べると、取付プレート３の高さ（厚さ）方向の寸法Ｈを削減できる。よって、被取付部材４が例えばアクスルケースのようにナットの高さ方向に図１（ｂ）に示す周辺部品ｇが存在する場合であっても、レイアウトの制約が緩和される。すなわち、被取付部材４のナット７の高さ方向の周辺部品ｇに対してレイアウトの自由度が向上する。

【0028】

図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、六角形状のナット７が六角形状の装着孔６に回転不能に収容されているので、図４（ａ）に示すように、ナット７のネジ孔にボルト１０をネジ込んだ際の締付トルクを稼ぐことができる。なお、ナット７および装着孔６を同じ多角形状或いは長孔形状とすることで、ナット７が装着孔６に対して回転不能となっていてもよいことは既述の通りである。

【0029】

図３（ｃ）に示すように、装着孔６に収容されたナット７の厚さＸが取付プレート３の厚さＹよりも小さく設定されているため、図４（ａ）に示すように、ナット７のネジ孔にボルト１０をネジ込んだとき、ナット７のフランジ８が僅かに撓み、被締結部材（Ｌ字状プレート）１１が取付プレート３の平板部９に押し付けられて強固に固定される。このとき、撓んだフランジ８の復元力により、ボルト１０のネジ山とナット７のネジ山とが軸方向に押し付けられ、ボルト１０の緩み止めとなる。

【0030】

（第１変形例）
図４（ｂ）に本発明の第１変形例を示す。この第１変形例に係る溶接部近傍のナット取付構造１ａは、ナット７のフランジ８が取付プレート３の下面に点付け溶接またはロー付けされている点（１２は点付け溶接部またはロー付け部）が図４（ａ）に示す前実施形態と相違し、その他は前実施形態と同様の構成となっている。よって、前実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【0031】

図４（ｂ）に示す第１変形例によれば、ナット７のフランジ８が取付プレート３に点付け溶接またはロー付けされているので、ナット７と取付プレート３とが一体品となり、この一体品を被取付部材（例えばアクスルケース）４に溶接する際、ナット７が脱落することはなく、作業性が向上する。また、点付け溶接は溶接部が小さく、ロー付けは溶接よりも温度が低いため、点付け溶接またはロー付けによるナット７のネジ孔の熱変形が抑えられる。その他、第１変形例の基本的な作用効果は、前実施形態と同様である。

【0032】

（第２変形例）
図５（ａ）に本発明の第２変形例を示す。この第２変形例に係る溶接部近傍のナット取付構造１ｂは、取付プレート３の平板部９の装着孔６に収容されたナット７の厚さＸが、取付プレート３の平板部９の厚さＹ以上であり（例えばＸ－Ｙ＝２～３ｍｍ程度）、ナット７のフランジ８が、取付プレート３の下面に点付け溶接またはロー付けされている点（１２は点付け溶接部またはロー付け部）が図４（ａ）に示す最初の実施形態と相違し、その他は最初の実施形態と同様の構成となっている。よって、最初の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【0033】

図５（ａ）に示す第２変形例によれば、取付プレート３の装着孔６に収容されたナット７の厚さＸが、取付プレート３の厚さＹ以上となっているので、ナット７のネジ孔にボルト１０をネジ込んで被締結部材（Ｌ字状プレート）１１を締結したとき、被締結部材１１の下面と取付プレート３の平板部９の上面との間に隙間（Ｘ－Ｙ）が形成されるものの、ナット７のフランジ８が取付プレート３に点付け溶接またはロー付けされているので、被締結部材１１がガタ付くことを防止できる。また、点付け溶接は溶接部が小さく、ロー付けは溶接よりも温度が低いため、点付け溶接またはロー付けによるナットのネジ孔の熱変形が抑えられる。その他、第２変形例の基本的な作用効果は、最初の実施形態と同様である。

【0034】

（第３変形例）
図５（ｂ）に本発明の第３変形例を示す。この第３変形例に係る溶接部近傍のナット取付構造１ｃは、取付プレート３の平板部９の装着孔６に収容されたナット７の厚さＸが、取付プレートの平板部９の厚さＹ以上である点は図５（ａ）に示す第２変形例と同様であるが、ナット７のフランジ８が取付プレート３に点付け溶接またはロー付けされておらず、取付プレート３と被締結部材９との間にスペーサー片１３が介設されている点が第２変形例と相違する。スペーサー片１３は、取付プレート３または被締結部材１１に接着等によって取り付けられている。スペーサー片１３の厚さは、Ｘ－Ｙの寸法より例えば１．５～２．５ｍｍ程度大きい。また、スペーサー片１３の材質は、取付プレート３の材質および被締結部材（Ｌ字状プレート）１１の材質よりも柔らかい金属が好ましい。その他、第３変形例の基本的な構成は、図４（ａ）に示す最初の実施形態と同様である。

【0035】

図５（ｂ）に示す第３変形例によれば、取付プレート３と被締結部材１１との間にスペーサー片１３が介設されているので、ナット７のネジ孔にボルト１０をネジ込んで被締結部材１１を締結したとき、スペーサー片１３が僅かに潰れると共にナット７のフランジ８が僅かに撓み、被締結部材１１が強固に固定される。このとき、潰れたスペーサー片１３および撓んだフランジ８の復元力により、ボルト１０のネジ山とナット７のネジ山とが軸方向に押し付けられ、ボルト１０の緩み止めとなる。その他、第３変形例の基本的な作用効果は、最初の実施形態と同様である。

【0036】

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、溶接部からナットまでの距離が短い場合であっても溶接熱によるネジ部の変形を抑制でき、ナットの高さ方向の取付スペースを可及的に削減でき、締付トルクを稼ぐことができる溶接部近傍のナット取付構造に利用できる。

【符号の説明】

【0038】

１ 溶接部近傍のナット取付構造
２ 折曲部
３ 取付プレート
４ 被取付部材
５ 溶接ビード
６ 装着孔
７ ナット
８ フランジ
９ 取付プレートの折曲部以外の部分としての平板部
１０ ボルト
１１ 被締結部材
１２ 点付け溶接部またはロー付け部
Ｗ 隙間
Ｃ クリアランス
Ｘ 取付プレートの装着孔に収容されたナットの厚さ
Ｙ 取付プレートの厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】