JP2007260721A

JP2007260721A - 金属板の小径穴構造および金属板の小径穴形成方法

Info

Publication number: JP2007260721A
Application number: JP2006088878A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Furumiya; 仁史古宮
Original assignee: Autech Japan Inc
Current assignee: Nissan Motorsports and Customizing Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】製造コストを抑えつつ、かつ製品のレイアウト性を損なうことなく、金属板に小径穴を設けることができる金属板の小径穴構造および金属板の小径穴形成方法を提供する。
【解決手段】ボディ部材２に、溶接ナット本体４１の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナット４のプロジェクション突起４２外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴２１が形成され、この溶接ナット圧入穴２１に、プロジェクション突起４２が圧入状態で溶接され、溶接ナット圧入穴２１内に、溶接ナット本体４１の高さの全部が位置するように設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板の小径穴構造および金属板の小径穴形成方法の技術分野に属する。

板金プレスされた金属厚板への小径穴加工は、プレスのパンチの径に対する長さの比が大きくなるため、パンチの強度不足により加工時にパンチの破損が生じるおそれがある。よって、従来は、厚板の加工面に下穴を形成し、この下穴でドリルを位置決めしつつ穴加工を施す方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１２３６２３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、金属厚板の板金プレス成形後、小径穴加工のための機械加工またはレーザ加工が別途必要であるため、工程数の増加を招くと共に、製造コストが高くつくという問題があった。

一方、金属板にネジ穴を生成する方法としては、機械加工、溶接ナット、圧入ナット（カレイナット）を用いた方法が知られているが、機械加工では製造コストが高く、溶接ナットや圧入ナットでは金属板の一面側にナット全体が突出して製品のレイアウト性を損なうという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、製造コストを抑えつつ、かつ製品のレイアウト性を損なうことなく、金属板に小径穴を設けることができる金属板の小径穴構造および金属板の小径穴形成方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
金属板に、溶接ナット本体の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナットのプロジェクション突起外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴が形成され、
この溶接ナット圧入穴に、前記プロジェクション突起が圧入状態で溶接され、
前記溶接ナット圧入穴内に、少なくとも溶接ナット本体の高さの一部が位置するように設定したことを特徴とする。

本発明の金属板の小径穴構造にあっては、金属板へ形成する溶接ナット圧入穴の穴径は、溶接ナット本体の外径寸法を超える大きさであるため、金属板の板厚に対して穴径を大きく設定でき、プレス成形等の安価な方法を用いて形成することができる。また、溶接ナット本体の高さの一部は、溶接ナット圧入穴内に位置するため、金属板からの突出量を溶接ナット本体の高さよりも少なくすることができる。
この結果、製造コストを抑えつつ、かつ製品のレイアウト性を損なうことなく、金属板に小径穴を設けることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の金属板の小径穴構造を適用した車体ボディの樹脂カバー取り付け部分を示す縦断面図である。
樹脂カバー１は、ボディ部材２の表面側を覆い、ボルト３によりボルト締結されている。

ボディ部材２は、金型プレス成形により成形された金属厚板である。このボディ部材２には、円形の溶接ナット圧入穴２１が形成されている。この溶接ナット圧入穴２１には、ボルト３と螺合する溶接ナット４が圧入・溶接されている。

溶接ナット４は、溶接ナット本体４１と４つのプロジェクション突起４２とを備え、ボディ部材２の厚さよりも短い高さ寸法を有している。
溶接ナット本体４１は、内部に雌ねじ（小径穴）４１ａが形成され、通常の四角ナットと同様の形状を呈している。この溶接ナット本体４１は、溶接ナット圧入穴２１と接触しない形状に設定されている。

プロジェクション突起４２は、ボディ部材２内に完全に埋まった状態で、溶接ナット圧入穴２１内に圧入されている（圧入状態）。このプロジェクション突起４２は、溶接ナット本体４１の軸方向一端側の四隅から放射状に突出し、その外径寸法は、溶接ナット本体４１の外径寸法よりも大きく設定されている。これら４つのプロジェクション突起４２の先端部分には、溶接ナット圧入穴２１の内周とプロジェクション溶接による接合部４２ａが形成されている。ここで、「外径寸法」とは、溶接ナット４の中心からプロジェクション突起４２外側面までの長さをいう。
この溶接ナット４としては、例えば、JIS規格に「JIS B 1196：2001」として規定されている「四角溶接ナット1C形、1D形」または同等仕様品を用いることができる。

溶接ナット圧入穴２１は、その軸方向断面が、溶接ナット４の圧入方向（図１の右方向）へ向かって縮径するテーパ形状を有している。そして、溶接ナット圧入穴２１の溶接ナット４圧入側（図１中左側）の開口縁は、溶接ナット本体４１の外径より大きく、かつ、プロジェクション突起４２以下の径に設定され、樹脂カバー１の取付面側（図１中右側）の開口縁は、溶接ナット本体４１の外径より大きく、かつ、プロジェクション突起４２よりも小さな径に設定されている。

次に、作用を説明する。
［金属板の小径穴形成方法］
図２は、実施例１の金属板の小径穴形成方法を示す説明図であり、この小径穴形成方法は、(a)穴開け工程、(b)圧入工程および(c)溶接工程の３工程を備えている。以下、各工程を順に説明する。

(a) 穴開け工程
穴開け工程は、ワークであるボディ部材２の板金プレス加工時に行われる。この穴開け工程では、ボディ部材２の穴開け位置をパンチ５とダイ６とで挟み、一般的な打ち抜き加工により溶接ナット圧入穴２１を形成する。ここで、溶接ナット圧入穴２１の穴径は、溶接ナット本体４１の外径寸法を超える大きさであるため、ボディ部材２の板厚に対してパンチ加工による穴径を大きく設定できる。すなわち、プレスのパンチ５の長さに対する径の比を十分に大きく取ることができるため、パンチ５の強度不足が生じることはない。

一般的に、厚板の金属板を打ち抜き加工した際、その抜き穴断面はテーパ形状となるが、パンチ５とダイ６のクリアランスＣを、通常の打ち抜き加工時よりも大きく設定することで、溶接ナット圧入穴２１のテーパ形状の傾斜を大きく設定することが可能である。

(b) 圧入工程
圧入工程では、穴開け工程時に対しボディ部材２を上下反転させ、溶接ナット４が完全にボディ部材２内に収まるまで、溶接ナット４を溶接ナット圧入穴２１に圧入する。このとき、溶接ナット圧入穴２１は、溶接ナット４のプロジェクション突起４２の外径寸法よりも小径に設定されているため、４つのプロジェクション突起４は、その外周部が内側に潰れ、溶接ナット圧入穴２１の内周と密着した状態となる。

(c) 溶接工程
溶接工程では、溶接ナット本体４１のプロジェクション突起４２側に上部電極７、反対側に下部電極８を配置し、両電極７，８間を通電する。下部電極８の溶接ナット４に接する部分には、絶縁体８１が配置されている。両電極７，８を通電すると、プロジェクション突起４２は電流の集中により溶融し、溶接ナット圧入穴２１の内周面と接合され、接合部４２ａが形成される。

上述したように、４つのプロジェクション突起４は、その外周部が内側に潰れ、溶接ナット圧入穴２１の内周と密着した状態であるため、接合部４２ａの溶接強度を確保できると共に、溶接時の不導通を防止することができる。また、溶接ナット圧入穴２１には、４つのプロジェクション突起４のみが接し、溶接ナット本体４１は、溶接ナット圧入穴２１と接触していないため、溶接ナット本体４１からボディ部材２への溶接電流のリークがなく、プロジェクション突起４のみを確実に溶接することができる。

［工数減、製造コスト低減作用］
板金プレス成形において、一般的に板厚以下（もしくは板厚の80%以下）の小径穴成形は、プレスのパンチの径に対する長さの比が大きくなるため、パンチの強度不足により加工時にパンチの破損が生じるおそれがあり、特に板厚（t3.2以上）の場合には、レーザ加工や機械加工が必要となる。ところが、レーザ加工や機械加工を用いた方法では、金属板の板金プレス加工後に、レーザ加工または機械加工を別工程で行う必要があるため、工数増およびコスト高を招く。

一方、金属板にネジ穴を生成する方法としては、機械加工、溶接ナット、圧入ナット（カレイナット）を用いた方法が知られているが、機械加工では上述したように、工数増、コスト高を招くという問題があった。また、溶接ナットや圧入ナットでは、金属板表面に対しナット全体が突出した形状となるため、このナットにハーネスクリップや樹脂カバー等を取り付ける際、ナットを避けるための構造が必要になる等、製品のレイアウト性を損なうという問題があった。

これに対し、実施例１の金属板の小径穴構造では、溶接ナット４を適度な締まり代に施されたプレス加工による穴（溶接ナット圧入穴２１）に圧入し、プロジェクション溶接にて圧入部分であるプロジェクション突起４２を溶接する。このため、ボディ部材２への穴開けを溶接ナット４の外径寸法の大きさにできるため、穴径が大きく、穴開け方法に選択の自由度が増し、プレス成形で安価に形成することができる。たとえば、ボディ部材の外（一面側）に溶接ナットを設ける場合は、パンチ穴径がほぼ雌ネジ径となるので、穴径が小さくなるが、実施例１では、上記のようにパンチ穴径を大きくすることができる。

また、実施例１では、溶接ナット４としてJIS規格に規定された市販の四角溶接ナット1C形、1D形を用いている。すなわち、流通性の高いJIS規格品を流用して小穴構造を形成することができるため、溶接ナット４の製造工程が不要であり、製造コストをより低く抑えることができる。

［レイアウト性向上作用］
実施例１では、溶接ナット４を、ボディ部材２の厚さよりも短い高さ方向寸法を有するため、ボディ部材２の樹脂カバー１取り付け側面における溶接ナット４のはみ出し量がゼロであり、省スペースで取り付け物（樹脂カバー１）を固定することができ、製品のレイアウト性を損なうことがない。

［テーパ断面による抜き去り荷重確保］
実施例１の金属板の小径穴形成方法では、溶接ナット圧入穴２１は、その軸方向断面が、溶接ナット４の圧入方向（図１の右方向）へ向かって縮径するテーパ形状を有している。そして、溶接ナット圧入穴２１の溶接ナット４圧入側（図１中左側）の開口縁は、溶接ナット本体４１の外径より大きく、かつ、プロジェクション突起４２以下の径に設定され、樹脂カバー１の取付面側（図１中右側）の開口縁は、溶接ナット本体４１の外径より大きく、かつ、プロジェクション突起４２よりも小さな径に設定されている。よって、圧入した溶接ナット４の抜き去り荷重が高められ、樹脂カバー１の取り付け強度を確保できると共に、プロジェクション突起４２の溶接ナット圧入穴２１への圧入作業の容易化を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の金属板の小径穴構造にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) ボディ部材２に、溶接ナット本体４１の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナット４のプロジェクション突起４２外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴２１が形成され、この溶接ナット圧入穴２１に、プロジェクション突起４２が圧入状態で溶接され、溶接ナット圧入穴２１内に、溶接ナット本体４１の高さの全部が位置するように設定した。これにより、製造コストを抑えつつ、かつ製品のレイアウト性を損なうことなく、ボディ部材２に小径穴（雌ねじ４１ａ）を設けることができる。

(2) 溶接ナット４は、ボディ部材２の厚さよりも短い高さ方向寸法を有するため、省スペースで取り付け物（樹脂カバー１）を固定することができ、製品のレイアウト性を損なうことがない。

(3) 溶接ナット圧入穴２１の軸方向断面形状は、溶接ナット４の圧入方向に向かって縮径するテーパ形状を有するため、圧入した溶接ナット４の抜き去り荷重が高められ、樹脂カバー１の取り付け強度を確保できる。

(4) ボディ部材２に、溶接ナット本体４１の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナット４のプロジェクション突起４２外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴２１を形成する穴開け工程と、プロジェクション突起４２および溶接ナット本体４１の高さの全部が溶接ナット圧入穴２１内に位置するまで、プロジェクション突起４２を溶接ナット圧入穴２１に圧入する圧入工程と、プロジェクション突起４２を溶接ナット圧入穴２１の内周と溶接する溶接工程と、を備える。これにより、製造コストを抑えつつ、かつ製品のレイアウト性を損なうことなく、金属板に小径穴（雌ねじ４１ａ）を設けることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、溶接ナットとしてJIS規格「JIS B 1196：2001」の四角溶接ナット1C形、1D形を用いた例を示したが、六角溶接ナットや他形状の溶接ナットを用いてもよい。また、溶接ナット圧入穴の形状は、円形に限らず、溶接ナットの形状に応じて変更してもよい。たとえば、四角の溶接ナット圧入穴の場合、溶接ナット外形は、溶接ナットの中心から四角穴の角までの長さをいう。

また、実施例１では、溶接ナットを金属板内に完全に埋め込んだ例を示したが、溶接ナット本体の一部を金属板の一面側から突出させた構成としてもよい。この場合、実施例１の構成と比較してレイアウト自由度は多少劣るが、プレスのパンチの長さに対する径の比を十分に大きくできるため、パンチの強度不足は生じず、プレスにより安価に小径穴を形成できるという効果を奏する。

実施例１では、金属板に樹脂カバーを取り付ける例を示したが、実施例１の小径穴構造は、カバー、トリム部品の取り付けに限らず、ハーネス束線用のハーネスクリップ（配線クランプ）を車体に取り付ける取付穴としても用いることができる。

実施例１の金属板の小径穴構造を適用した車体ボディの樹脂カバー取り付け部分を示す縦断面図である。実施例１の金属板の小径穴形成方法を示す説明図である。

符号の説明

１樹脂カバー
２ボディ部材
２１溶接ナット圧入穴
３ボルト
４溶接ナット
４１溶接ナット本体
４２プロジェクション突起
４２ａ接合部
５パンチ
６ダイ
７上部電極
８下部電極
８１絶縁体

Claims

金属板に、溶接ナット本体の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナットのプロジェクション突起外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴が形成され、
この溶接ナット圧入穴に、前記プロジェクション突起が圧入状態で溶接され、
前記溶接ナット圧入穴内に、少なくとも溶接ナット本体の高さの一部が位置するように設定したことを特徴とする金属板の小径穴構造。
請求項１に記載の金属板の小径穴構造において、
前記溶接ナットは、前記金属板の厚さよりも短い高さ方向寸法を有することを特徴とする金属板の小径穴構造。
請求項１または請求項２に記載の金属板の小径穴構造において、
前記溶接ナット圧入穴の軸方向断面形状は、前記溶接ナットの圧入方向に向かって縮径するテーパ形状を有することを特徴とする金属板の小径穴構造。
金属板に、溶接ナット本体の外径寸法よりも大きく、かつ、溶接ナットのプロジェクション突起外径寸法以下の内径を有する溶接ナット圧入穴を形成する穴開け工程と、
前記プロジェクション突起および前記溶接ナット本体の高さの少なくとも一部が前記溶接ナット圧入穴内に位置するまで、前記プロジェクション突起を溶接ナット圧入穴に圧入する圧入工程と、
前記プロジェクション突起を前記溶接ナット圧入穴の内周と溶接する溶接工程と、
を備えることを特徴とする金属板の小径穴形成方法。