JP2016223463A - インサートナット - Google Patents

Abstract

【課題】インサートナットと樹脂の密着部における樹脂剥がれを抑制することができるインサートナットを提供する。【解決手段】本発明の実施形態に係るインサートナット１は、樹脂部材に圧入される円筒状の圧入部２と、圧入部２の圧入方向の端部に設けられた追加部材３と、を有する。追加部材３は、圧入部２の圧入方向の底面から延設された支持部３２と、支持部３２と連結され且つ圧入部２の圧入方向の底面と離間して対向する底面部３１と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、樹脂部材に圧入されるインサートナットに関する。

樹脂部材に金属からなるネジを直接取り付ける場合、樹脂の強度が不足してネジが樹脂部材に強固且つ確実に固定されない場合がある。そこで、ネジを樹脂部材に取り付ける場合、樹脂部材にインサートナットを取り付け、このインサートナットに対してネジを取り付けることが知られている（特許文献１を参照。）。一般に、インサートナットは加熱及び加圧されて樹脂部材に圧入される。インサートナットを圧入するとき、インサートナットの周囲の樹脂は溶融し、その後、樹脂が固化する際にインサートナットの外周面と密着（固着）する。

特許第４４６５６８９号公報

ネジをインサートナットに取り付ける際、インサートナットと樹脂部材との密着部には「ネジの回転により発生する荷重（モーメント荷重）」が加わる。更に、ネジにより樹脂部材に取り付けられる部品（被取り付け部材）の重量が大きい場合、インサートナットと樹脂部材との密着部にはその被取り付け部材に起因する大きな荷重が加わる。これらの要因により、インサートナットと樹脂部材との密着部が破損する（即ち、樹脂剥がれ：樹脂の剥離が発生する）場合もある。この結果、インサートナットと樹脂部材との間に隙間ができ、インサートナットが樹脂部材から抜け落ちる虞がある。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、インサートナットと樹脂部材との密着部における樹脂剥がれが発生し難く、もって、ネジを樹脂部材に確実に固定することができ且つ樹脂部材から抜け落ち難いインサートナットを提供することにある。

本発明のインサートナットは、樹脂部材（４）に軸方向に沿って圧入される金属からなる円筒体であって同円筒体の内周面にネジ溝が形成された圧入部（２）と、前記圧入部（２）の圧入方向（ＡＲ）の端部に設けられた金属からなる追加部材（３）と、を有する。更に、前記追加部材（３）は、前記圧入部の圧入方向（ＡＲ）の底面から同圧入方向に延設された支持部（３２）と、その支持部（３２）に接続され且つ前記圧入部（２）の圧入方向の底面（端面）と離間して対向する面を形成する底面部（３１）と、を備える。

本発明のインサートナットによれば、円筒体の圧入部（２）のみならず追加部材（３）も樹脂部材と密着する。従って、樹脂部材と密着しているインサートナットの表面積が増大する。加えて、追加部材（３）の支持部（３２）は、圧入部（２）の圧入方向の底面から圧入方向に延設されているので、ネジの回転により発生する荷重（モーメント荷重）の方向と直交する部分（３２ａ）を有する。これらにより、本発明のインサートナットは、ネジの取り付け時に圧入部（２）の側面と樹脂部材との密着部が受ける力を従来のインサートナットに比較して大きく低減させることができる。この結果、本発明のインサートナットは、樹脂部材との密着部の樹脂剥がれが発生し難いので、ネジを樹脂部材により確実に固定することができる。

更に、インサートナットを樹脂部材に圧入する際、圧入部（２）（圧入部の圧入方向の底面）と、支持部（３２）と、底面部（３１）と、により画定される空間（Ｓ）に樹脂部材の溶融した樹脂が流れ込み、その後、固化する。換言すると、空間（Ｓ）に樹脂が充填され、その樹脂はインサートナット外部の樹脂と一体化する。この結果、インサートナットの軸方向の移動が規制されるので、万一、インサートナットと樹脂部材との密着部に樹脂剥がれが発生してもインサートナットが樹脂部材から抜け落ちることを防止することができる。

なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の実施形態に係るインサートナットの斜視図である。 図１に示したインサートナットの追加部材の斜視図である。 樹脂部材に嵌め込まれた状態にある、図１に示したインサートナットの断面図である。 樹脂部材に圧入する前の状態にある、図１に示したインサートナットの断面図である。 樹脂部材に圧入する途中の状態にある、図１に示したインサートナットの断面図である。 図２に示した追加部材の第１変形例の斜視図である。 図２に示した追加部材の第２変形例の斜視図である。 図２に示した追加部材の第３変形例の斜視図である。

図１乃至図３に示したように、本発明の実施形態に係るインサートナット１は、圧入部２と、追加部材３と、を備えている。インサートナット１は、鉄からなっているが、鉄の他、部品を取り付ける強度がある金属（合金を含む。）であれば特に限定されない。

圧入部２は、筒状部２１とフランジ２２とを備えている。
筒状部２１は、有底であり上部が開放した円筒体であり、図示しないネジが取り付けられる装着孔２３が形成されている。この装着孔２３の表面（即ち、筒状部２１の内周面）にはネジを螺合させるためのネジ溝が形成されている。筒状部２１の側面（外周面）には細かな凹凸が形成されている。
フランジ２２は、環状であり、筒状部２１の上端部（即ち、圧入部２の軸方向の両端部の一方）の外周から筒状部２１の外方に延出している。以上から理解されるように、圧入部２自体も実質的に円筒体である。

追加部材３は、筒状部２１の下端部（即ち、圧入部２の軸方向の両端部の他方）に設けられている。追加部材３は、底面部３１と、一対の支持部３２とを備えている。なお、本明細書において、図１及び図３に矢印ＡＲにより示した「筒状部２１の上端部から下端部へと向かう円筒部２１の軸線に沿った向き」を「圧入方向」と称する場合がある。

底面部３１は、薄板円盤形状を有している。よって、底面部３１の上面は円形をなし、その直径は筒状部２１の底面の直径と略同じか又は筒状部２１の底面の直径よりも僅かに小さい。

支持部３２は板状部材であり、底面部３１の上面の外周の一部（円弧）に沿う形状を有する。支持部３２は、底面部３１の上面が筒状部２１の底面と所定の距離を隔てて（離間して）対向するように、底面部３１と筒状部２１とを連結している。より具体的には、支持部３２は、筒状部２１の底面の外周近傍の所定の２ヶ所から圧入方向に延設され、底面部３１の上面の外周近傍の所定の２ヶ所に連結されている。一対の支持部３２は互いに略対向している。この結果、筒状部２１の底面と、支持部３２と、底面部３１と、によって空間Ｓが形成される。空間Ｓは、インサートナット１の径方向外側の空間と連通している。更に、各支持部３２の両端面（筒状部２１及び底面部３１の軸線と平行な面）３２ａは、底面部３１の周方向と直交している。

後述するように、インサートナット１は樹脂部材（例えば、インテークマニホールド）に圧入されて固定される。樹脂部材に固定されたインサートナット１の装着孔２３にネジが螺合されるとき、そのネジが被取り付け部品を貫通していると、その被取り付け部品は樹脂部材４に固定される。そのような被取り付け部品は、例えば、電子制御スロットル、アクチュエータ及びブラケット等を含む。インサートナット１は、一般的な金属加工（例えば、鍛造）により製造される。

実際には、図３に示したように、インサートナット１はフランジ２２の上面（端面）が樹脂部材４の表面と一致するように樹脂部材４に埋め込まれる（嵌め込まれる）。樹脂部材４の材質は、例えば、ポリアミドである。但し、樹脂部材４の材質は、高温（２５０℃前後）で溶融し、使用温度（１００℃前後）でインサートナット１を固定・保持できる強度を有するものであれば、特に限定されない。

次に、図４及び図５を参照しながら、インサートナット１を樹脂部材４に圧入する工程について説明する。なお、図４に示したように、樹脂部材４の厚みＴは、インサートナット１の高さＨより大きい。例えば、厚みＴは２０ｍｍ、高さＨは１６ｍｍである。これにより、インサートナット１を樹脂部材４を貫通させずに取り付けることができる。

一方、樹脂部材４にはインサートナット１を圧入するための穴４１が予め形成されている。穴４１は、インサートナット１の外形に合わせた略円柱状の空間である。但し、穴４１の直径ｄ及び高ｈさは、筒状部２１の直径Ｄ及びインサートナット１の高さＨのそれぞれより僅かに小さい。樹脂部材４の穴４１の開口部には、穴４１の直径より大きく、且つ、フランジ２２の直径と略等しい段部４２が形成されている。穴４１及び段部４２は、種々の公知の加工方法で形成することができる。

図５に示したように、インサートナット１は、加熱された後に樹脂部材４に矢印ＡＲにより示した圧入方向に沿って圧入される。この際、インサートナット１の周囲の樹脂部材４は加熱され溶融する。溶融した樹脂は、インサートナット１の側面に形成された凹凸形状に沿って密着する。更に、溶融した樹脂の一部は、矢印ＢＲに示すように、追加部材３により形成されている空間Ｓへ流れ込む。インサートナット１のフランジ２２の上面（端面）が樹脂部材４の表面と一致したとき、圧入は終了される。溶融した樹脂は、その後、冷却しながら固化する。その結果、樹脂はインサートナット１の外周面と密着（溶着）してインサートナット１を固定する。更に、空間Ｓへ流れ込んだ樹脂は、空間Ｓの外部の樹脂と一体的となって底面部３１を取り囲んだ状態で固化する。

上述したように、本発明の実施形態に係るインサートナット１によれば、圧入部２の側面に加えて追加部材３の側面において樹脂が密着する。従って、従来のインサートナットと比較して、樹脂と密着している部分の表面積が増大する。よって、ネジの取り付け時において、ネジの回転により発生する荷重（モーメント荷重）が加わった場合、インサートナット１と樹脂部材４との密着部の樹脂剥がれが発生し難い。

加えて、追加部材３の支持部３２は、圧入部２の圧入方向ＡＲの底面から圧入方向ＡＲに延設されているので、「ネジがインサートナット１に装着される際にネジの回転により発生する荷重（モーメント荷重）」の方向と直交する部分（支持部３２の端面３２ａ）を有する。よって、インサートナット１は、その端面３２ａにてもモーメント荷重を受けることができる。従って、インサートナット１は、ネジの取り付け時に圧入部２の側面と樹脂との密着部が受ける力を従来のインサートナットに比較して大きく低減させることができる。この結果、密着部の樹脂剥がれが発生し難いので、インサートナット１はネジを樹脂部材４に対してより確実に固定することができる。

更に、インサートナット１が樹脂部材４に圧入された場合、空間Ｓに樹脂部材の溶融した樹脂が流れ込み、その後、空間Ｓと空間Ｓ以外の両方に存在する樹脂が一体となって固化する。この結果、インサートナット１の軸方向の移動が規制されるので、万一、インサートナット１と樹脂部材４との密着部に樹脂剥がれが発生してもインサートナット１が樹脂部材４から脱落することを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、穴４１の形状は、円柱状に限らず、多角形の柱状、及び、底面及び上面が楕円形の柱状等であってもよい。更に、フランジ２２は円環状であったが、多角形の環状及び楕円の環状等であってもよい。この場合、段部４２をフランジの形に略合致する形状であることが望ましい。これによれば、樹脂部材４へインサートナット１を圧入する際に、段部４２にフランジ２２が収まるように配置できる。その結果、フランジ２２と段部４２とにより、インサートナット１の軸周りの方向の位置決めをすることができる。

更に、追加部材３は以下のような形状を有していてもよい。

（第１変形例）
図６に示した第１変形例に係る追加部材５は、底面部５１と、それぞれが支持部３２と同形の一対の支持部５２を備える。底面部５１は、底面部３１の一部が切り欠かれた形状を有する。換言すると、底面部５１は一対の支持部３２の底面同士を繋ぐ板状となっている。よって、底面部５１の平面形状は略長方形（短辺が円弧状であり、長辺が直線状である形状）である。

この第１変形例によれば、支持部５２の端面５２ａのみならず、底面部５１の端面５１ａも、「ネジがインサートナット１に装着される際にネジの回転により発生する荷重（モーメント荷重）」の方向と直交する。従って、追加部材５においては、そのモーメント荷重を、そのモーメント荷重と直交する方向において受ける部分の面積が追加部材３のそれよりも大きいので、結果として、圧入部２の側面と樹脂との密着部が受ける力を大きく低減させることができる。従って、インサートナット１と樹脂部材４との密着部の樹脂剥がれをより一層発生し難くすることができる。

（第２変形例）
図７に示した第２変形例に係る追加部材６は、底面部６１と、それぞれが支持部３２と同形の４つの支持部６２と、を備える。４つの支持部６２のうちの二つは互いに対向し、残りの二つも互いに対向している。この２対の支持部６２は、各１対の中心を結ぶ直線が直交するように、筒状部２１の底面の外周近傍の所定の４ヶ所から圧入方向に延設されている。底面部６１は、板状であって十字状となるように形成されている。底面部６１は、その十字の各端部において支持部６２と接続されている。

この第２変形例によれば、支持部６２の数が上記実施形態及び第１変形例に比較して多いので、支持部６２（従って、追加部材６）と筒状部２１とを強固に連結することができる。更に、支持部６２が４つ設けられているので、支持部６２の端面６２ａの面積の総和が、支持部３２の端面３２ａの面積の総和よりも大きい。従って、追加部材６は、ネジ取り付け時の上記モーメント荷重と直交する方向においてそのモーメント荷重を受ける部分の面積が追加部材３又は追加部材５のそれよりも大きい。その結果、圧入部２の側面と樹脂との密着部が受ける力を大きく低減させることができる。従って、インサートナット１と樹脂部材４との密着部の樹脂剥がれをより一層発生し難くすることができる。

（第３変形例）
図８に示した第３変形例に係る追加部材７は、底面部７１と、それぞれが支持部３２と同形の一対の支持部７２と、を備える。追加部材７は、底面部７１が圧入方向に凸となるように湾曲している点においてのみ、第１変形例の追加部材５と相違している。

この第３変形例によれば、インサートナット１を樹脂部材４へ圧入する際に、溶融した樹脂が「圧入部２と追加部材７との間の空間Ｓ」に流れ込みやすい（充填され易い）。従って、インサートナット１の抜け落ちをより一層確実に防止することができる。

１…インサートナット、２…圧入部、３，５，６，７…追加部材、４…樹脂部材、２１…筒状部、２２…フランジ、２３…装着孔、３１…底面部、３２…支持部、３２ａ…端面、４１…穴、４２…段部。

Claims (1)

1. 樹脂部材に軸方向に沿って圧入される金属からなる円筒体であって同円筒体の内周面にネジ溝が形成された圧入部と、
   前記圧入部の圧入方向の端部に設けられた金属からなる追加部材と、
   を有し、
   前記追加部材は、
   前記圧入部の圧入方向の底面から同圧入方向に延設された支持部と、
   前記支持部に接続され且つ前記圧入部の圧入方向の底面と離間して対向する面を形成する底面部と、
   を備えるインサートナット。

Images