(57)【要約】【課題】部品数を増加させることなく２つの部材を強固に接続することができる接続構造等を提供する。【解決手段】第１部材１０及び第２部材２０を接続するための接続構造であって、第１部材１０の表面１１に設けられた柱状をなす第１ボス部１２と、第１部材１０の表面１１に対し、第１ボス部１２の外周に設けられた筒状をなす補強部１３と、第２部材２０の表面２１に設けられた筒状をなす第２ボス部２２であって、内周部に第１ボス部１２を圧入させると共に、第１ボス部１２と補強部１３との間の空間に圧入された第２ボス部２２とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の部材を接続するための接続構造であって、
前記第１の部材の表面に設けられた柱状をなす第１ボス部と、
前記第１の部材の表面に対し、前記第１ボス部の外周に設けられた筒状をなす補強部と、
前記第２の部材の表面に設けられた筒状をなす第２ボス部であって、内周部に前記第１ボス部を圧入させると共に、前記第１ボス部と前記補強部との間の空間に圧入された第２ボス部と、
を備えることを特徴とする接続構造。
【請求項２】
前記第１及び第２の部材の接続前の状態において、
前記１ボス部の外周縁部と、前記第２ボス部の内周縁部とが重なりあう領域の幅は、前記補強部の内周縁部と、前記第２ボス部の外周縁部とが重なりあう領域の幅よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項３】
前記第１ボス部及び前記補強部は、前記第１の部材と一体的に形成され、
前記第２ボス部は、前記第２の部材と一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の接続構造。
【請求項４】
前記第１の部材の表面の一部は凹状をなし、
前記第１ボス部及び前記補強部は、前記第１の部材の表面の前記凹状の部分に設けられ、
前記第２の部材の表面の一部は凹状をなし、
前記第２ボス部は、前記第２の部材の表面の前記凹状の部分に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項５】
前記第１ボス部、前記補強部、及び前記第２ボス部の端面は、円形状、楕円形状、又は多角形状をなす、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項６】
前記補強部の一部に、高さ方向に延びる切り欠きが設けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項７】
前記補強部の前記第１の部材の表面からの高さは、前記第１ボス部の該表面からの高さ以下である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項８】
前記補強部の径方向の厚さは、前記第１ボス部の径方向の厚さ以下である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項９】
第１の部材と、
前記第１の部材の表面に設けられた柱状をなす第１ボス部と、
前記第１の部材の表面に対し、前記第１ボス部の外周に設けられた筒状をなす補強部と、
第２の部材と、
前記第２の部材の表面に設けられた筒状をなす第２ボス部であって、内周部に前記第１ボス部を圧入させると共に、前記第１ボス部と前記補強部との間の空間に圧入された第２ボス部と、
を備えることを特徴とする接続体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を機械的に接続する接続構造、及び該接続構造によって接続された接続体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部材を機械的に接続して固定する方法として、一般的には、ビスを用いる方法が知られている。しかしながら、ビスを用いた場合、長期的には、振動によってビスが緩み、部材間にがたつきが生じるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１においては、互いに接続される部材に貫通孔を設け、この貫通孔にパイプ状のピンを嵌入し、ピンの内側にボールを圧入することによりピン径を拡大し、ピンの外周面を貫通孔の内周面に圧着して固定する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４７４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の場合、接続する部材の他にパイプやボール等の部品が必要になるため、部品数の増加に伴いコストが増加してしまう。また、パイプやボールを貫通孔に挿入する手間がかかるため、生産性が低下してしまう。
【０００６】
そのため、部品数の増加に伴うコスト増や生産性の低下を抑制することができる接続構造が望まれている。このような接続構造として、一方の部材にボスを設けると共に他方の部材に穴を設け、ボスを穴に圧入することによってこれらの部材を接続する圧入工法が挙げられる。
【０００７】
ところが、圧入工法においては、ボスを圧入することにより穴の径が拡がり、接続強度が低下してしまうという問題がある。この問題を解決するため、ボスの圧入長（嵌め合い長さ）を長くすることも考えられる。しかしながら、圧入長を長くする場合、ボス及び穴の側面の圧入方向に対する勾配を大きくする必要が生じ、その結果、圧入の効果を十分に得ることができず、固定強度を確保することが困難になってしまう。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品数を増加させることなく２つの部材を強固に接続することができる接続構造及び接続体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る接続構造は、第１及び第２の部材を接続するための接続構造であって、前記第１の部材の表面に設けられた柱状をなす第１ボス部と、前記第１の部材の表面に対し、前記第１ボス部の外周に設けられた筒状をなす補強部と、前記第２の部材の表面に設けられた筒状をなす第２ボス部であって、内周部に前記第１ボス部を圧入させると共に、前記第１ボス部と前記補強部との間の空間に圧入された第２ボス部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記接続構造において、前記第１及び第２の部材の接続前の状態における前記１ボス部の外周縁部と、前記第２ボス部の内周縁部とが重なりあう領域の幅は、前記補強部の内周縁部と、前記第２ボス部の外周縁部とが重なりあう領域の幅よりも大きい、ことを特徴とする。
【００１１】
上記接続構造において、前記第１ボス部及び前記補強部は、前記第１の部材と一体的に形成され、前記第２ボス部は、前記第２の部材と一体的に形成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
上記接続構造において、前記第１の部材の表面の一部は凹状をなし、前記第１ボス部及び前記補強部は、前記第１の部材の表面の前記凹状の部分に設けられ、前記第２の部材の表面の一部は凹状をなし、前記第２ボス部は、前記第２の部材の表面の前記凹状の部分に設けられている、ことを特徴とする。
【００１３】
上記接続構造において、前記第１ボス部、前記補強部、及び前記第２ボス部の端面は、円形状、楕円形状、又は多角形状をなす、ことを特徴とする。
【００１４】
上記接続構造において、前記補強部の一部に、高さ方向に延びる切り欠きが設けられている、ことを特徴とする。
【００１５】
上記接続構造において、前記補強部の前記第１の部材の表面からの高さは、前記第１ボス部の該表面からの高さ以下である、ことを特徴とする。
【００１６】
上記接続構造において、前記補強部の径方向の厚さは、前記第１ボス部の径方向の厚さ以下である、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る接続体は、第１の部材と、前記第１の部材の表面に設けられた柱状をなす第１ボス部と、前記第１の部材の表面に対し、前記第１ボス部の外周に設けられた筒状をなす補強部と、第２の部材と、前記第２の部材の表面に設けられた筒状をなす第２ボス部であって、内周部に前記第１ボス部を圧入させると共に、前記第１ボス部と前記補強部との間の空間に圧入された第２ボス部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、柱状をなす第１ボス部及び筒状をなす補強部を第１の部材に設ける一方、筒状をなす第２ボス部を第２の部材に設け、第２ボス部の内周部に第１ボスを圧入すると共に、この第２ボス部を第１ボス部と補強部との間の空間に圧入することにより第１の部材と第２の部材とを接続するので、部品数を増加させることなく両者を強固に接続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る接続構造を説明するための斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る接続構造を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る接続構造を示す断面図である。
【図４】図４は、嵌合代の幅の好ましい設定を説明するための断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の変形例１に係る接続構造を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の変形例２に係る接続構造の一部を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の変形例２に係る接続構造の一部を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の変形例２に係る接続構造の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る接続構造及び接続体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
【００２１】
（実施の形態）
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る接続構造を説明するための図であり、接続前の状態を示している。また、図３は、本発明の実施の形態に係る接続構造を示す断面図である。図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る接続構造は、第１部材１０の表面１１に設けられた第１ボス部１２及び補強部１３と、第２部材２０の表面２１に設けられた第２ボス部２２とを備える。
【００２２】
これらの各部は、例えばポリカーボネートやポリアセタール（ＰＯＭ）等の硬質樹脂材料によって作製されている。或いは、材料として、樹脂材料にガラス繊維等を混入することにより強度を高めた強化プラスチックを用いても良い。これらの各部の作製方法は限定されないが、第１ボス部１２及び補強部１３は、例えば射出成形により第１部材１０と一体的に成形され、第２ボス部２２は、例えば射出成形により第２部材２０と一体的に成形されている。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、第１ボス部１２は、柱状をなし、第１部材１０の表面１１から突出するように設けられている。本実施の形態においては、第１ボス部１２を円柱状としているが、楕円柱状や、六角柱等の多角柱状としても良い。
【００２４】
補強部１３は、筒状をなし、第１ボス部１２の外周に、第１部材１０の表面１１から突出するように設けられている。本実施の形態においては、補強部１３を第１ボス部１２と同心の円筒状としているが、外周及び内周の形状が楕円形状や多角形状をなす筒状としても良い。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、第２ボス部２２は、筒状をなし、第２部材２０の表面２１から突出するように設けられている。第２ボス部２２の内周部は、第１ボス部１２を圧入させる穴２３である。また、第２ボス部２２は、第１ボス部１２と補強部１３との間の空間に圧入可能な径及び形状を有している。
【００２６】
第１ボス部１２、補強部１３、及び第２ボス部２２の全体のサイズは特に限定されず、接続対象とする第１部材１０及び第２部材２０のサイズや、要求される接続強度等に応じて適宜設定すれば良い。補強部１３及び第２ボス部２２の径方向の厚みは、部品精度を維持するため（具体的には、径部にヒケを発生させないため）、１〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。また、穴２３への第１ボス部１２の圧入長さ及び補強部１３への第２ボス部２２の圧入長さは、２〜５ｍｍ程度にすると良い。本実施の形態においては、一例として、補強部１３の外径を約６ｍｍとし、第２ボス部２２の外径を約４ｍｍとし、第１ボス部１２の外径を約２ｍｍとしている。
【００２７】
第１部材１０と第２部材２０との接続前の状態において、補強部１３の内径φA1は、第２ボス部２２の外径φB1よりも小さい。そのため、図２に示すように、補強部１３と第２ボス部２２とを中心軸を合わせて対向させた場合、補強部１３の内周縁部と第２ボス部２２の外周縁部とが重なり合う領域が生じる。この領域は、嵌合代とも呼ばれる。この嵌合代の径方向の幅をＷ１とする。
【００２８】
また、第１部材１０と第２部材２０との接続前の状態において、第２ボス部２２の穴２３の内径φB2は、第１ボス部１２の外径φA2よりも小さい。そのため、図２に示すように、第１ボス部１２と第２ボス部２２とを中心軸を合わせて対向させた場合、第１ボス部１２の外周縁部と第２ボス部２２の内周縁部とが重なり合う領域（嵌合代）が生じる。この嵌合代の径方向の幅をＷ２とする。
これらの嵌合代の幅Ｗ１、Ｗ２は、一般に、０．００５〜０．２ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００２９】
第１部材１０と第２部材２０とを接続する際には、図２に示すように、第１ボス部１２及び補強部１３と第２ボス部２２とを中心軸を合わせて対向させ、ハンドプレス等の圧入装置を用いて、第２ボス部２２の穴２３に第１ボス部１２を圧入すると共に、第１ボス部１２と補強部１３との間の空間に第２ボス部２２を圧入する。それにより、図３に示すように、第１部材１０と第２部材２０とが接続され、固定される。
【００３０】
この際、第１ボス部１２の外周側（第２ボス部２２の内周側）においては、第１ボス部１２を径方向に収縮させると共に穴２３を径方向に押し広げながら圧入がなされる。そのため、第１ボス部１２の外周面と穴２３の内周面とが密着して両者間の摩擦力が大きくなり、穴２３から第１ボス部１２が抜け難くなる。一方、第２ボス部２２の外周側（補強部１３の内周側）においては、第２ボス部２２を径方向に収縮させると共に補強部１３を径方向に押し広げながら圧入がなされる。そのため、第２ボス部２２の外周面と補強部１３の内周面とが密着して両者間の摩擦力が大きくなり、補強部１３から第２ボス部２２が抜け難くなる。
【００３１】
なお、第１部材１０及び第２部材２０を接続した際、第１ボス部１２において十分な圧入長さ（深さ）が得られていれば、第１ボス部１２の端面が穴２３の底面に到達していても良いし、到達していなくても良い。また、第２ボス部２２についても同様である。
【００３２】
このように、本実施の形態においては、第１ボス部１２の外周に補強部１３を設けて二重の圧入構造にすることにより、第１部材１０と第２部材２０との接続強度を高めると共に、接続強度の低下を長期的に抑制する構造としている。
【００３３】
ここで、従来の接続構造のように、補強部１３を設けないこととする場合、第２ボス部２２の穴２３に第１ボス部１２を圧入することにより、第２ボス部２２が徐々に拡径するため、第１ボス部１２の外周面と穴２３の内周面との間の摩擦力が次第に弱くなる。その結果、第１部材１０と第２部材２０との間の接続強度が徐々に低下してしまう。それに対し、本実施の形態においては、第１ボス部１２の外周に補強部１３を設けるので、第２ボス部２２の拡径を抑制することができる。それにより、第１ボス部１２の外周面と穴２３の内周面との間の摩擦力を長期にわたって維持し、第１部材１０と第２部材２０との間の接続強度の低下を防ぐことが可能となる。
【００３４】
図２に示すように、第２ボス部２２の外周側の嵌合代の幅Ｗ１と、第２ボス部２２の内周側の嵌合代の幅Ｗ２とでは、前者よりも後者を大きくすることが好ましい（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）。図４は、嵌合代の幅の好ましい設定を説明するための断面図である。
【００３５】
仮に、第２ボス部２２の外周側の嵌合代の幅Ｗ１を、第２ボス部２２の内周側の嵌合代の幅Ｗ２よりも大きくする場合（即ち、Ｗ１＞Ｗ２）、図４（ｂ）に示すように、第２ボス部２２が補強部１３を外周側に向けて変形させる力Ｆ１は、第１ボス部１２が第２ボス部２２の穴２３を外周側に向けて変形させる力Ｆ２よりも大きくなる。そのため、第２ボス部２２の内周面に作用した力Ｆ１がそのまま外周面に伝わり、さらに、第２ボス部２２の外周面において力Ｆ２が加わるので、補強部１３の内周面にかかる負荷が大きくなってしまう。その結果、第２ボス部２２はほとんど縮径せず、補強部１３が拡径するのみとなるので、第１ボス部１２と第２ボス部２２との間、及び第２ボス部と補強部１３との間で緩みが生じやすくなり、接続強度の維持が困難になってしまう。
【００３６】
それに対して、本実施の形態のように、第２ボス部２２の外周側の嵌合代の幅Ｗ１を、第２ボス部２２の内周側の嵌合代の幅Ｗ２よりも小さくする場合（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）、図４（ａ）に示すように、第２ボス部２２が補強部１３を外周側に向けて変形させる力Ｆ１は、第１ボス部１２が第２ボス部２２の穴２３を外周側に向けて変形させる力Ｆ２よりも小さくなる。そのため、第２ボス部２２の内周面に力Ｆ１が作用しても、第２ボス部２２の外周部においてこの力が緩和されるので、補強部１３の内周面にかかる負荷を軽減することができる。その結果、補強部１３が拡径し難くなり、第１ボス部１２と第２ボス部２２との間、及び第２ボス部２２と補強部１３との間の緩みを生じさせることなく、接続強度を長期にわたって維持することができる。一例として、第２ボス部２２の外周側の嵌合代の幅Ｗ１を約０．０２ｍｍとした場合、第２ボス部２２の内周側の嵌合代の幅Ｗ２を約０．１５ｍｍにすると良い。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１部材１０に第１ボス部１２及び補強部１３を一体的に成形すると共に、第２部材２０に第２ボス部２２を一体的に成形し、第１ボス部１２、第２ボス部２２、及び補強部１３を介して第１部材１０と第２部材２０とを接続するので、部品数を増やすことなく、両者を従来よりも強固に接続することができると共に、接続強度の低下を長期間にわたって抑制することができる。従って、部品数の増加に伴うコスト増や生産性の低下を招くことなく、長寿命の接続体を実現することができる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、上述したように、第１部材１０と第２部材２０とを接続するための別部品が不要となるので、別部品そのものや別部品を取り付けるための穴などが、接続される部材の表面に露出することもない。従って、外観デザインを損なうことなく第１部材１０と第２部材２０とを接続することができる。
【００３９】
なお、第１ボス部１２、第２ボス部２２、及び補強部１３の端面の形状を、楕円形状や多角形状とする場合、上記説明における径φA1、φA2、φB1、φB2を、各端面における最大径として扱えば良い。
【００４０】
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について説明する。図５は、本変形例１に係る接続構造を示す断面図である。上記実施の形態においては、第１部材１０及び第２部材２０の表面１１、２１にそれぞれ、第１ボス部１２及び補強部１３と、第２ボス部２２とを設けた。しかしながら、図５に示すように、第１部材１０の表面１１の一部を凹状にすると共に、第２部材２０の表面２１の一部を凹状にし、これらの凹状の部分１４、２４に、第１ボス部１２及び補強部１３と、第２ボス部２２とをそれぞれ設けても良い。この場合、第１部材１０及び第２部材２０の接続後、第１ボス部１２、補強部１３、及び第２ボス部２２は、凹状の部分１４、２４の内部に収容されるので、外観に接続構造が露出することはない。従って、外観デザインに優れた接続体を実現することが可能となる。
【００４１】
（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について説明する。図６〜図８は、本変形例２に係る接続構造の一部を示す斜視図である。上述した第１ボス部及び補強部の形状は、図１に示す形状に限定されない。
【００４２】
例えば、図１に示す補強部１３の代わりに、図６に示すように、第２ボス部２２に対して径方向の厚みを薄くした補強部３１を設けても良い。上述したように、第２ボス部２２の外周側の嵌合代の幅Ｗ１よりも、第２ボス部２２の内周側の嵌合代の幅Ｗ２を大きくする場合（図２参照）、補強部３１の内周面にかかる負荷を軽減することができるので、補強部３１を多少薄くしたとしても、第２ボス部２２の拡径を抑制する効果を得ることができる。また、この場合、接続構造全体の外径（即ち、補強部３１の外径）を小さくすることができる。
【００４３】
また、図１に示す補強部１３の代わりに、図７に示すように、第１ボス部１２に対して表面１１からの高さを低くした補強部３２を設けても良い。第１部材１０と第２部材２０と間の接続強度は、主に第１ボス部１２の外周面と第２ボス部２２の穴２３の内周面との間の摩擦力から得られるため、第２ボス部２２の穴２３への第１ボス部１２の圧入長さを十分に取ることができれば、補強部３２の高さを多少低くしたとしても、第２ボス部２２の拡径を抑制する効果を得ることができる。
【００４４】
また、図１に示す補強部１３の代わりに、図８に示すように、高さ方向に延びる切り欠き３４が一部に形成された補強部３３を設けても良い。補強部３３の少なくとも一部が周方向において完全につながっていれば、第２ボス部２２の拡径を抑制する効果を得ることができるので、第１部材１０、第１ボス部１２、及び補強部３３を一体的に成形する際の成形し易さ等に応じて、適宜切り欠き３４を設けても良い。
【００４５】
以上説明した本発明は、実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、実施の形態及び各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態及び各変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良いし、異なる実施の形態や変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成しても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０  第１部材
１１、２１  表面
１２  第１ボス部
１３、３１、３２、３３  補強部
２０  第２部材
２２  第２ボス部
２３  穴
１４、２４  凹状の部分
３４  切り欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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