JP2011241911A - タッピングナット及びその取付部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂等の機械的な強度が十分ではない材料どうしで構成された両部材の結合を支障なく解除して両部材を分離させることができるようにした、タッピングナットを提供する。
【解決手段】外周に形成されたタッピング用雄ネジと、内周に形成されたボルト螺装用雌ネジ４２と、を有し、母材１０に埋設されるタッピングナット４０であって、ナット先端面４３に、タッピング時の回転と共に母材１０に食い込み、タッピング時の回転方向と逆方向への回転を規制する回転規制形状が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、母材中に予め埋設されて使用されるタッピングナットに関し、特に、電気自動車の走行用モータの電源となるバッテリを収納するためのバッテリケースの結合部に用いて好適の、タッピングナット及びタッピングナットの取付部構造に関するものである。

容器の開口に蓋を固定する場合、予め容器側にボルト又はナットを埋設しておいて、容器の開口に蓋を被せて、蓋の取り付け部分を挟むようにして埋設されたボルト又はナットにナット又はボルトを締結して固定する。埋設ボルト又は埋設ナットを用いると、ボルト及びナットをいずれもフリーの状態で用いる場合よりも取付作業性が大幅に向上する。
例えば、電気自動車の走行用モータの電源となるバッテリを収納するためのバッテリケースの場合、例えば特許文献１に記載されているように、容器に相当するトレーの外周に多数の埋設穴を形成し、蓋に相当するカバーの外周に各埋設穴と対応させてボルト穴を形成しておき、このトレーにバッテリを収納すると共に埋設穴に埋込ボルト又は埋込ナットを埋設して、カバーを被せて、埋込ボルト又は埋込ナットにナット又はボルトを締結してトレーにカバーを固定する。

バッテリケースの場合、トレーやカバーは一般に繊維強化樹脂で形成されており、繊維強化樹脂はナットを埋設する母材としての機械的な強度が十分ではなく直接ねじを切ってもねじ山の強度を十分に確保できない。そこで、例えば特許文献２等にも記載されているような、丸穴にタッピング加工しながら進入するインサートナット［埋込ナット、エンザートナット（商品名）とも称される］を用いることが考えられる。つまり、トレーの外周部分にインサートナットの外径よりも小径の埋設用の丸穴を、間隔を空けて多数加工しておき、この丸穴にタッピング加工しながらインサートナットを進入させ埋設する。

ただし、トレー内に収納されたバッテリのメンテナンスや交換等の際には、インサートナットに螺合した各ボルトを全て取り外して、トレーからカバーを取り外すことが必要になる。しかしながら、ボルトを取り外す際にインサートナットまで共回りして、インサートナットがトレーの埋設用の丸穴から外れてしまうことがある。トレーの材料は機械的な強度が十分でないため再度タッピング加工しても十分なねじ山が切れず、一度外れてしまうと、同一の或いは同径のインサートナットを再び十分な強度で埋設することは困難になる。

なお、ナットからボルトを取り外す際に生じる共回りを防止する技術として、特許文献３等に記載されているものがある。
特許文献３には、鋳鉄製のピアノ用フレームを木製の支柱組立品に高さ調整して取り付けるために、頭部の中心部に雌ネジ穴を穿設された高さ調整ボルト（外周の雄ネジはインサートナットのものではなく木ネジと同様のもの）を頭部が突設するように支柱組立品にねじ込んで使用する技術が記載されている。この技術では、高さ調整ボルトの頭部に、ピアノ用フレームを載せて、高さ調整ボルト頭部の雌ネジ穴に対応して形成されたピアノ用フレームのネジ穴に固定用ボルトを挿入して高さ調整ボルトの雌ネジ穴に螺合締結させることで、固定用ボルトの頭部と高さ調整ボルトの頭部とでピアノ用フレームを挟んで固定する。そして、高さ調整ボルトの頭部上面の雌ネジ穴の周りに、固定用ボルトを外す際に高さ調整ボルトが共回ることを抑制する回り止めが形成されている（段落００２４）。この回り止めは、固定用ボルトの締結時にピアノ用フレームに食い込む、高さ調整ボルトの頭部の上面の周方向に連続するように形成された多数の歯で構成され、高さ調整ボルトが緩む方向に回転しようとするときに、多数の歯がピアノ用フレームの下面に更に食い込んで、高さ調整ボルトの共回りを防ぐ。

特開２００９−８７６４５号公報 特許第４３９５４６５号公報 特開２００１−７５５５５号公報

ところで、バッテリケースの場合、ケース内環境をバッテリに好ましい状態に維持することが必要であり、このためには、トレーにカバーを固定する際に、両者が隙間無く結合するようにして、バッテリケース内を可能な限り外部と遮断させることが要求される。
このような観点から、図６に示すように、バッテリケース１００におけるトレー１０１へのカバー１０２の固定構造が考えられる。この固定構造では、ナットを固定する母材となるトレー１０１やカバー１０２に繊維強化樹脂等の機械的な強度が十分ではない材料を適用しており、上記の共回りの課題はあるものの、このようなトレー１０１のトレー外周縁部１０１Ａに対しても固定が有効なインサートナット１０３を埋設するものとする。なお、図６にはトレー１０１のトレー外周縁部１０１Ａの一断面のみを示すが、トレー１０１のトレー外周縁部１０１Ａにはその延在する方向に所定の間隔で同様に多数のインサートナット１０３が埋設される。また、インサートナット１０３の先端側には、タッピングによって発生した母材の切削屑を排除するための割溝１０３ａが形成されている。

図６に示すように、インサートナット１０３の埋設部分よりも内側のトレー１０１とカバー１０２との間にはガスケットが介装され両者間をシールする。また、固定用ボルト１０４はカバー１０２のカバー外周縁部１０２Ａとプレート１０５とを挟んでインサートナット１０３に締結される。特に、プレート１０５は金属製であり、各トレー外周縁部１０１Ａ，カバー外周縁部１０２Ａの延在方向に延びており、このプレート１０５が、インサートナット１０３と固定用ボルト１０４とによって各トレー外周縁部１０１Ａ，カバー外周縁部１０２Ａの延在方向に断続的に行なわれる締結を連続的なものにし、トレー外周縁部１０１Ａ，カバー外周縁部１０２Ａの延在方向全周にわたって隙間なくトレー１０１とカバー１０２とを結合する。

このような構成の場合に、インサートナット１０３の雌ネジと固定用ボルト１０４の雄ネジとが固着した場合等に、固定用ボルト１０４を取り外す際にインサートナット１０３が共回りすると、インサートナット１０３は固定用ボルト１０４と共に上昇するが、プレート１０５によって上昇を規制され、固定用ボルト１０４及びインサートナット１０３が空回りを伴いながら上昇せずに共回りしてタッピングにより形成されたトレー１０１のネジ面を削り取っていき、インサートナット１０３及び固定用ボルト１０４を再使用することができなくなる。

したがって、インサートナット１０３の回り止めが必要になるが、インサートナット１０３は、特許文献３の高さ調整ボルトのように頭部が無いので、頭部に回り止めを設けることはできない。また、インサートナット１０３と固定用ボルト１０４との間には、特許文献３の高さ調整ボルトと固定ボルトとの間で挟持されるピアノ用フレームに相当する部材もないので、締結力を利用して回り止めを作用させることもできない。さらに、繊維強化樹脂等の機械的な強度が十分ではない材料の場合、軸方向への加圧力で挟みつけて回り止めの刃を食い込ませようとすると材料強度が持たないおそれもある。

本発明は、かかる課題に鑑み創案されたものであり、繊維強化樹脂等の機械的な強度が十分ではない材料どうしで構成された、例えばバッテリケースのトレーとカバー等の二つの部材どうしを確実に結合させることができると共に、この結合を支障なく解除して両部材を分離させることができるようにした、タッピングナット及びタッピングナットの取付部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のタッピングナットは、外周に形成されたタッピング用雄ネジと、内周に形成されたボルト螺装用雌ネジと、を有し、母材に埋設されるタッピングナットであって、ナット先端面（タッピング時に母材に進入する先端側の端面）に、タッピング時の回転と共に前記母材に食い込み、タッピング時の回転方向と逆方向への回転を規制する回転規制形状が形成されていることを特徴としている。

前記回転規制形状は、タッピング時の回転方向に対して前傾斜した第１傾斜面と、タッピング時の回転方向に対して前記第１傾斜面の傾斜角度よりも大きく後傾斜した第２傾斜面又は軸方向に沿った縦面と、が交互に連続した環状の凹凸面により構成されていることが好ましい。
前記タッピングナットは、タッピング時に前記トレーを塑性変形させて前記母材から切削屑を出さずに前記母材にネジ切りする、塑性成形型タッピングナットであることが好ましい。

また、本発明のタッピングナットの取付部構造は、前記タッピングナットをタッピングにより装着される前記母材は、塑性変形する材料を用いて形成され、前記母材には、前記タッピングナットの前記タッピング用雄ネジの山部の外径と谷部の外径との中間的な大きさの内径を有する円筒状の丸穴が形成されていることが好ましい。
前記母材は、電気自動車のバッテリケースを構成する繊維強化樹脂製のトレーであって、前記タッピングナットの前記ボルト螺装用雌ネジに螺合されるボルトは、前記トレーに、前記バッテリケースを構成するカバーを密封結合することが好ましい。

本発明のタッピングナットによれば、タッピング用雄ネジによって、母材にタッピング（雌ネジのネジ切り）を行ないながらタッピングナット自体を埋設していくことができ、ナットを埋設するための雌ネジを予め母材にタッピング加工することなく、ナットを埋設することができる。
また、このようなタッピングナットのボルト螺装用雌ネジに螺装されたボルトを外す場合、タッピングナットとボルトとが固着してボルトを緩める方向に回転するのにともなってタッピングナットが共回りするおそれがあるが、ナット先端面に設けられたタッピング時の回転方向と逆方向への回転を規制する回転規制形状が母材に食い込んで、タッピングナットが共回りすることを防止し、タッピングナットは埋設状態を保持してボルトのみを外すことができる。

また、タッピングナットとして塑性成形型タッピングナットを用いれば、タッピング時にトレーを塑性変形させて前記母材から切削屑を出さずに前記母材にネジ切りすることができ、タッピングナットの先端側に切削屑を排除するための割溝等の加工が不要となり、回転規制形状をタッピングナットの先端全体に形成することができ、上記の回転を規制する作用を強めることができる。

本発明のタッピングナットの取付部構造によれば、母材は、塑性変形する材料を用いて形成され、母材には、タッピングナットのタッピング用雄ネジの山部の外径と谷部の外径との中間的な大きさの内径を有する円筒状の丸穴が形成されているため、母材から切削屑を出さずに母材にネジ切りすることができる。
電気自動車のバッテリケースを構成する繊維強化樹脂製のトレーにカバーを密封結合する場合、絶縁性が要求される繊維強化樹脂はバッテリケースに要求される絶縁性は確保できるものの機械的な強度は十分でなく、予めトレーにタッピング加工しタッピング工具を取り外した上で、外周に雄ネジのあるナットを螺装して埋設しようとすると、タッピング工具を取り外す際にトレーの樹脂材に形成された雌ネジが変形して、その後のナットの螺装を確実に行なえない。この点、本タッピングナットを用いれば、確実にタッピングナットを埋設することができ、タッピングナットはトレーに確実に係止される。

また、回転規制形状は、タッピングナットの先端面に形成されているため、タッピングナットのタッピング時には、タッピングナットの先端面が母材（トレー）側の穴部の底部に当接すると、その後は、タッピングナットの先端面の回転規制形状がタッピングナットの回転と共に穴部の底部と摺接しながら穴部の底部に食い込んでいく。母材のトレーは繊維強化樹脂製なので、このように、母材の穴部の底部と摺接しながら食い込んでいくと、一般的な樹脂の特性である熱可塑性によって、摺接による発熱によって樹脂が軟化して塑性変形し、回転規制形状の食い込みを助けることになり、また、トレーの穴部への過剰な機械的な力の入力も抑えられる。そして、その後は、樹脂温度は常温に低下して固化し、回転規制形状が穴部の底部に食い込んだ状態が保持される。

したがって、この回転規制形状は、タッピングナットの雌ネジに螺装されたボルトを緩める際に、タッピングナットがボルトと共回りすることを防止し、タッピングナットのトレーへの係止状態は確実に保持され、再度タッピングナットの雌ネジにボルトを螺装して、ボルトとタッピングナットとにトレーを介装して、ボルトをタッピングナットの雌ネジに螺合しても、カバーをトレーに密封結合することができる。これにより、メンテナンス性を向上することができる。

本発明の一実施形態にかかるタッピングナットを示す図であり、（ａ）はタッピングナットの取付部構造を示す要部断面図（図２に示すバッテリケースを組み立てた状態のＡ−Ａ矢視断面図）、（ｂ）はタッピングナットの先端側の正面図である。 本発明の一実施形態にかかる電気自動車のバッテリケースを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるタッピングナットを示す斜視図であり、（ａ）はタッピングナットを基端側から見た斜視図、（ｂ）はタッピングナットを先端側から見た斜視図、（ｃ）はタッピングナットの回転規制形状を説明する縦断面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図）、（ｄ）はタッピングナットの回転規制形状の変形例を説明する縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかるタッピングナットを示す図であり、（ａ）は先端面の正面図、（ｂ）はタッピングナットの側面図（左半部）及び縦断面図（右半部）である。 本発明の一実施形態にかかるタッピングナットの回転規制形状の作用を説明する図３（ｃ）に対応する（ただし上下逆向き）縦断面図であり、（ａ）は回転規制形状が母材の穴部の底部に接した状態を示す縦断面図、（ｂ）は回転規制形状が母材の穴部の底部に食い込んだ埋設状態を示す縦断面図、（ｃ）は回転規制形状が回転を規制する状態を示す縦断面図である。 本発明の課題にかかるタッピングナットの取付部構造を示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態にかかるタッピングナット及びその取付部構造を示すもので、図１（ａ），（ｂ）はその取付部構造を示す断面図及びタッピングナットの先端側正面図、図２はその取付部構造を備える電気自動車のバッテリケースを示す分解斜視図、図３（ａ）〜（ｄ）はそのタッピングナットを示す斜視図及び回転規制形状の縦断面図、図４（ａ），（ｂ）はそのタッピングナットを示す正面図及び断面図、図５（ａ）〜（ｃ）はそのタッピングナットの先端面の環状断面を示す縦断面図である。

[構成]
（バッテリケース）
まず、本実施形態にかかるタッピングナットの取付部構造が適用される電気自動車のバッテリケースを説明する。

図２に示すように、本バッテリケース１は、下側に位置するトレー１０と、上側に位置するカバー２０とを備えている。
トレー１０及びカバー２０は、電気絶縁性を有する繊維強化樹脂によって形成されている。強化繊維には例えばガラス繊維やカーボン繊維等の繊維を適用できるが、本実施形態では、車両振動に対して共振し難い点や材料コストを抑え易い点などから、カーボン繊維よりも低弾性で低価格のガラス繊維を用いている。また、マトリックス樹脂には、一般的な熱可塑性の樹脂を用いている。

また、本実施形態では、トレー１０は、カバー２０の下側に位置して、図示しないバッテリを収納してその重量を支持するため、カバー２０よりもガラス繊維の含有量の多い、より剛性，強度の高い材料構成になっている。
トレー１０は、前後一対の前壁１１ａ及び後壁１１ｂと、左右一対の右側壁１１ｃ及び左側壁１１ｄと、底壁１１ｅとを有し、底壁１１ｅと対向する上面側が開放された箱型に形成されている。なお、ここで、前後及び左右は図示しない車体の方向に対応させたものであり、前壁１１ａは車体前側に、後壁１１ｂは車体後側に、右側壁１１ｃは車体右側に、左側壁１１ｄは、車体左側に、それぞれ位置している。また、前壁１１ａと後壁１１ｂと右側壁１１ｃと左側壁１１ｄとによって、トレー１０の周壁１１が構成される。

このような箱型のトレー１０の内部は、仕切壁１１ｆによって仕切られている。この仕切壁１１ｆは、前壁１１ａ及び後壁１１ｂと平行なものと、右側壁１１ｃ及び左側壁１１ｄと平行なものとが、それぞれ複数そなえられており、トレー１０の内部を、複数のバッテリ収納部１８と、バッテリ以外の電気回路等の機器類をそれぞれ収納する機器類収納部１９とに区分し、バッテリ収納部１８については、後述のバッテリモジュール寸法に合わせた形状及び大きさに形成されている。

図示しないバッテリモジュールは、例えば、リチウムイオン電池からなる複数個のセルを直列に接続したものであり、複数に区画された各バッテリ収納部１８に複数個又は単数のセルが収納されて、底壁１１ｅによって支持されている。
トレー１０の周壁１１には、厚肉化されたカバー取付面１２が全周に亘って隙間無く連続的に形成されている。

このカバー取付面１２には、図１（ａ）に示すように、その全周に亘ってガスケット１４を収める溝（環状溝）１３が形成され、この溝１３の外側には、ナット埋設用の穴部１５がカバー取付面１２の延びる方向に所定間隔で全周に亘って複数個形成されている。各穴部１５は、円筒状の周面を有する丸穴であり、その底部１６には、母材の切削屑を収納する凹部１７が中心部に部分的に設けられている。なお、ナット埋設用の穴部１５は、トレー１０とカバー２０との結合を強めるために、比較的短い間隔でカバー取付面１２の全周に亘って多数設けられている。

一方、図１（ａ）及び図２に示すように、カバー２０には、その前部に、サービスプラグ用の開口部２５と冷却風導入口２６が形成されている。また、カバー２０の上面には、冷却風の一部を流すためのバイパス流路部２９と、冷却ファン収納部３０などが設けられている。
そして、カバー２０の周縁部には、フランジ部２１が、カバー２０の周縁部の全周に亘って連続して形成されている。フランジ部２１は、フランジ上面部２１ａとフランジ下面部２１ｂとを有している。フランジ下面部２１ｂは、トレー１０のカバー取付面１２に対向して取り付けられる。フランジ部２１には、後述するボルト５０が通る孔部２２が設けられている。この孔部２２も、カバー取付面１２の穴部１５と対応して所定の間隔でフランジ部２１の全周に亘って複数個設けられている。

（タッピングナットの取付部構造）
次に、本実施形態にかかるタッピングナットの取付部構造を説明する。
図１（ａ）に示すように、タッピングナット４０の取付部構造は、トレー１０の周壁１１上面のカバー取付面１２に形成されたナット埋設用の穴部１５と、カバー２０のフランジ部２１に形成されたボルト挿通用の孔部２２と、穴部１５に埋設されるタッピングナット４０と、タッピングナット４０に螺合されるボルト５０とを備えて構成される。本実施形態の場合、ボルト５０のボルト頭部５０ａとカバー２０のフランジ部２１との間にプレート６０が介装される。また、図１（ｂ）に示すタッピングナット４０の先端面４３が穴部１５の底部１６に対向して埋設されている。

ナット埋設用の穴部１５は、図４（ｂ）に示すタッピングナット４０の雄ネジ４１の山部（ネジ山４１ａ）の外径と谷部（平坦部４１ｂ）の外径との中間的な大きさの内径ｒに形成されている。また、穴部１５の深さは、タッピングナット４０の軸長と略同等の長さで形成されている。すなわち、穴部１５にタッピングナット４０が埋設された状態で、ナット上面４４とカバー取付面１２とが同一平面上に位置しうるように設定されている。

ボルト挿通用の孔部２２の内径およびプレート６０の孔６１の内径ｒについても、穴部１５と同様の内径ｒに形成されている。
タッピングナット４０については、詳細を後述する。
ボルト５０の一端側のボルト頭部５０ａには、下面縁部にフランジ状に拡径したボルトフランジ部５２が形成され、ボルト５０の他端側には、ボルト雄ネジ部５１が形成されている。そして、ボルト５０のボルト頭部５０ａとボルト雄ネジ部５１との間には、ボルト雄ネジ部５１の外周よりも大きく、かつ、ボルトフランジ部５２の外径よりも小さな外径で雄ネジの立っていないボルト中間部５３が設けられている。このボルト中間部５３の軸方向の長さは、フランジ部２１とプレート６０とを合わせた厚みよりも微小量だけ（製造誤差分だけ）短く形成されている。

プレート６０は金属製であって、ボルト５０の通る孔６１が、ナット埋設用穴部１５及びボルト挿通用の孔部２２と対応するように所定の間隔で複数設けられ、複数のボルト５０の締結箇所に連なる長さを有している。最もシンプルには、トレー１０の周壁１１を構成する前壁１１ａと後壁１１ｂと右側壁１１ｃと左側壁１１ｄとのそれぞれの上面（カバー取付面１２）単位で１本ずつプレート６０を設ける構成となる。この場合、プレート６０は、各壁１１ａ〜１１ｄの延びる長さに対応してその長さが設定される。そして、ボルト５０の締結力が直接加わらない箇所においても、プレート６０がボルト５０の締結力を間接的に加えることになり、フランジ部２１の全周に亘って長手方向に延在して隙間なく介装される。

トレー１０のカバー取付面１２に形成された穴部１５と、カバー２０の周縁部に形成されたフランジ部２１に設けられた孔部２２と、プレート６０に設けられた孔６１とはそれぞれ対応した位置に複数設けられている。
トレー１０のカバー取付面１２に形成された溝１３には、加圧により変形し、トレー１０とカバー２０との間を気密にシールするガスケット１４が収められている。

ここで、トレー１０に、カバー２０が密封結合している状態を説明する。
フランジ下面部２１ｂが、カバー取付面１２に対向し、カバー取付面１２とフランジ下面部２１ｂとに介装されたガスケットが圧縮変形して、トレー１０とカバー２０の気密性を確保する。
ボルト雄ネジ部５１は、タッピングナット４０の内周に形成された雌ネジ４２に螺合する。ボルトフランジ部５２は、プレート６０を介して、フランジ部２１をカバー取付面１２との間に挟んで締結する。これにより、カバー２０をトレー１０に密封結合する。

（タッピングナット）
ここで、タッピングナットの構造を説明する。
図３（ａ）に示すように、金属製のタッピングナット４０は、外周に形成されたタッピング用雄ネジ４１と、内周に形成されたボルト螺装用雌ネジ４２と、前記雌ネジ４２の一部を切り欠いて形成された切り欠き部４５と、タッピングナット４０の上面を形成するナット上面４４とを有している。ここでは、タッピングナット４０は、タッピング時にトレー１０の樹脂を塑性変形させて切削屑を出さずにネジ切りするネジ塑性成形型である。なお、図３（ａ）に示すナット下側（タッピング時に先端となる側）を先端側、図３（ａ）に示すナット上面４４側を基端側とする。

また、図３（ｂ）に示すように、タッピングナット４０の下面には、タッピング時に母材に進入する先端側である先端面４３を有する。先端面４３には、タッピング時の回転と共に前記母材に食い込み、タッピング時の回転方向と逆方向の回転を規制する回転規制形状としてのナール形状が形成される。図３（ｃ）に示すように、このナール形状は、タッピング時の回転方向（矢印Ｃ）に対して前傾斜した傾斜面４３ａと、軸方向（矢印Ｄ）に沿った縦面４３ｂとが交互に連続した環状の凹凸面により構成される。

なお、図３（ｄ）に示すように、このナール形状の軸方向に沿った縦面４３ｂに替えて、傾斜面（第１傾斜面）４３ａの傾斜角度（θ_１）よりも大きい傾斜角度（θ_２）で後傾斜した第２傾斜面４３ｃを設けるようにしても良い。回転規制効果としては、縦面４３ｂが最も有効であるが、後傾斜した第２傾斜面４３ｃであっても、その傾斜角度が傾斜面４３ａの斜度よりも十分に大きければ、必要な回転規制効果は得られる。また、傾斜面４３ａや、縦面４３ｂ又は第２傾斜面４３ｃは、最もシンプルには平面であるが、曲面で形成されても良い。

雄ネジ４１は、トレー１０の穴部１５をタッピングするタップであるとともに、前記タッピングナット４０自身を埋設するためのガイドとして形成されている。また、雄ネジ４１は、図４（ｂ）に示すように、ネジ山４１ａとネジ山４１ａとの間に平坦部４１ｂが形成され、ネジ山４１ａの先端の角度が、通常のナットのネジ山の先端の角度よりも小さく形成されている。また、タッピングナット４０の先端面４３側のネジ山４１ａは小さく形成されている。

雌ネジ４２に形成された切り欠き部４５は、タッピングナット４０を埋設する際に、タッピングナット４０を回転させるための工具を係合させる部位であり、ここではナット４０の基端面（図３（ａ）中のナット上面４４）から六角レンチの頭が係合しうる所定の深さまで、切り欠き部４５が形成されている。
この例では、切り欠き部４５は雌ネジ４２の一部を削除して形成されているので、切り欠き部４５の形成されたナット４０の基端部分においても雌ネジ４２部分はそのネジとしての機能が残されている。

[作用・効果]
本発明の一実施形態にかかるタッピングナット及びその取付部構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。

まず、トレー１０へのタッピングナット４０の埋設について説明する。
タッピングナット４０は、カバー取付面１２に形成された穴部１５に、タッピングナット４０の先端面４３を底部１６に対向して、雄ネジ部４１で穴部１５にタッピングするとともに、タッピングナット４０自身を底部１６に向かって周壁１１内部に進入する方向に回転する。タッピングナット４０を回転させるには、切り欠き部４５に、基端側から六角レンチなどの工具を係合させて、工具を回転させてタッピングナット４０を回転させる。

ナット埋設用の穴部１５は、タッピングナット４０の雄ネジ４１の山部（ネジ山４１ａ）の外径と谷部（平坦部４１ｂ）の外径との中間的な大きさの内径ｒに形成されている。このため、この雄ネジ４１の山部が穴部にネジ切ることができる。さらに、タッピングナット４０はネジ塑性成形型であるため、ネジ切り時の摩擦熱により、トレー１０の材料の熱可塑性により穴部１５のネジ切られている箇所周辺が軟化してボルト４０の平坦部４１ｂとの間の空間に進入して、母材であるトレー１０の材料から切削屑を出さずに母材をネジ状に加工する。このため、タッピングされた穴部１５のネジ山によるタッピングナット４０との係合を確実にすることができる。

このとき、タッピングナット４０の先端面４３は、図５に示すように、母材であるトレー１０の材料内に進入する。図５中の紙面の左右方向の矢印は、タッピングナット４０の回転方向を示し、紙面の下方向の矢印は、タッピングナット４０のタッピング時に周壁１１内部に進入する方向を示している。図５（ａ）は、タッピングナット４０の先端面４３が、底部１６に接した状態である。図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の状態からさらに周壁１１内部に進入する方向に、タッピングナット４０を回転させると、傾斜面４３ａと縦面４３ｂとで形成される突起部分（例えば、Ｐ１）及びその周縁部が底部１６に摺接して摩擦による摩擦熱を発生する。トレー１０の材料の熱可塑性により、底部１６が軟化して塑性変形する。先端面４３のナール形状はタッピングナット４０の回転と共に底部１６を塑性変形させながら、底部１６内に進入する。適正なトルクでタッピングナット４０を回転すれば、先端面４３は底部１６とが図５（ｂ）に示すような状態で底部１６に進入する。

ここで、図５（ｃ）中の矢印の方向にタッピングナット４０を回転する力が働いた場合、すなわち、タッピングナット４０に、穴部１５をタッピングする方向とは逆方向であって、タッピングナット４０自身が底部に向かって周壁１１内部に進入する方向とは逆方向に回転する力が働いた場合、変形した底部１６が前記の回転する力と略正対する反力で、縦面４３ｂに作用することで、タッピングナット４０の前記の回転を抑止して、底部１６に食い込んだ状態が保持される。

したがって、ボルト５０をタッピングナット４０から外す場合にも、タッピングナット４０を埋設した状態を確実に保持して、共回りを防ぐことができる。
さらに、以下のような効果も得られる。
トレー１０及びカバー２０は、電気絶縁性を有する繊維強化樹脂によって形成されることにより、バッテリを外部との電気絶縁性を確保しながら収容することができ、また、車体振動に対して共振を抑制しながら、車体の捩れに対しては適宜追従して変形し機密性を確保することができる。

なお、タッピングナット４０は、雄ネジ４１の先端面４３側のネジ山４１ａは小さく形成されている。このため、母材をタッピングする雄ネジ部４１を、穴部１５に導入しやすく、穴部１５の底部１６に対して垂直な壁部にネジ山４１ａを真直ぐ立てることができる効果も得られる。
また、ナット埋設用の穴部１５と、ボルト挿通用の孔部２２と、プレート６０の孔６１とは、タッピングナット４０と対応する箇所にそれぞれ設けられ、同じ内径で形成されているため、ボルト５０をタッピングナット４０に螺装できる。一方、ボルト中間部５３の軸方向の長さは、フランジ部２１とプレート６０とを合わせた厚みよりも微小量だけ（製造誤差分だけ）短く形成され、穴部１５の深さは、タッピングナット４０の軸長と略同等の長さで形成されているため、トレー１０に対してカバー２０とプレート６０とを介装してボルト５０をタッピングナット４０に締結するときに、ボルト中間部５３の下端面（進入側端面）を、タッピングナット４０のナット上面４４の上昇を規制しうる位置に配設することができる。また、断続的に配置されるタッピングナット４０にボルト５０を締結するときに、所定のトルク以上でボルト５０を締付けたとしても、ボルト中間部５３の下端面がナット上面４４に規制されて、一定の深さ以上ボルト５０がタッピングナット４０に進入することがない。これにより、所定の間隔で配設されるタッピングナット４０の取付部構造の一部に偏った力で締結をすることなく、フランジ２１とカバー取付面を全周に亘って均一に密着させて、トレー１０とカバー２０を均一に密封結合することができる。

また、雄ネジ４１は、ネジ山４１ａとネジ山４１ａとの間に平坦部４１ｂが形成され、ネジ山４１ａの先端の角度が、通常のナットのネジ山の先端の角度よりも小さく形成されている。すなわち、ネジ山４１ａは通常のネジ山の先端よりも尖って形成される。このため、タッピング時の雄ネジ４１が母材へ切り込みやすく、タッピング時の回転に対する抵抗が少なくなり、良好にタッピングすることができる。

切り欠き部４５により、一般工具を係合させてタッピングナット４０を回転させることができる。また、この回転のために特殊工具を要せず、この係合をするためだけの部位を要せずに、タッピングナット４０を埋設することができる。
さらに、切り欠き部４５は雌ネジ４２の一部を切り欠いて所定の深さまで形成されているため、ボルト５０の螺合時に咬み合う雌ネジ４２の長さを補償でき、確実にタッピングナット４０とボルト５０とを締結することができる。

プレート６０は金属製であって、ボルトフランジ部５２とフランジ部２１とに介装される。このため、ボルト５０の締結力が直接加わらない箇所においても、プレート６０がボルト５０の締結力を間接的に加えることができるだけでなく、樹脂性のフランジ部２１に金属製のボルトフランジ部５２がめり込む事（座面陥没）を防止することができ、座面を安定させることができる。さらにプレート６０は、ボルト５０の通る孔６１が所定の間隔で複数設けられ、フランジ部２１の全周に亘って隙間なく長手方向に延在している。このため、ボルト５０とタッピングナット４０との締結時にかかるボルトフランジ部５２によるフランジ部２１への押圧を分散して、フランジ部２１を傷めることなく、気密性を確保することができる。すなわち、断続的に設けられた取付部にそれぞれ座金を設けるのみとは異なり、プレート６０を設け、この押圧を長手方向に分散することで、タッピングナット４０とボルト５０との締結トルクが偏ることなくカバー２０をトレー１０に密着結合することができる。

穴部１５の底部１６には、トレー１０の切削屑を収納する凹部１７が中心部に部分的に設けられている。このため、雄ネジ部４１のタッピングにより切削されたトレー１０の切削屑が万一発生した場合であっても、この切削屑が凹部に入り込み、底部１６に堆積することなく、タッピングナット４０を支障なく埋設することができる。
トレー１０の周壁１１には、厚肉化されたカバー取付面１２が全周に亘って隙間無く連続的に形成されている。このため、バッテリを収容するのに必要な強度の周壁１１を、部分的に厚肉化するため、トレー１０の重量増加を抑えることができる。また、この厚肉化によりカバー取付面の長手方向と直交する幅をもたせていることにより、タッピングナット４０の埋設箇所の設計自由度が上がり、ガスケット１４を収める溝部１３を形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
トレー１０及びカバー２０の材料は可塑性であれば、熱可塑性でなくてもよい。例えば、タッピングナット４０の雄ネジ４１と先端面４３に、マトリックス樹脂と可塑反応する反応液を塗布して、タッピングナット４０の埋設をしても、上述したものと同等の作用、効果が得られる。

カバー取付面１２を肉盛して厚肉化して形成するときに、トレー１０と異なる繊維強化樹脂を用いても良い。例えば、カバー取付面１２に熱可塑性を持つ樹脂を用いたものとしてもよいし、薬品に可塑反応する樹脂を用いたものとしても良い。
外周に形成されたタッピング用雄ネジ４１と、内周に形成されたボルト螺装用雌ネジ４２との締結方向が異なるネジ山を有していても良い。この場合は以下に示す作用、効果を奏する。

タッピングナット４０の埋設については実施例と同様である。タッピングナット４０にボルト５０を螺装して螺合するときに、この異なる方向のネジ山の場合、タッピングナット４０を穴部１５にタッピングする方向とは逆方向であって、タッピングナット４０自身を底部に向かって周壁１１内部に進入する方向とは逆方向に回転する力が働く。しかしながら、変形した底部１６が前記の回転する力と略正対する反力で、縦面４３ｂ又は第２傾斜面４３ｃに作用することで、タッピングナット４０のこの回転を抑止する。これにより、タッピングナット４０のトレー１０への係止状態は確実に保持される。

ボルト５０取り外す際は、この異なる方向のネジ山の構成によれば、ボルト５０を取り外す回転方向に共回されるタッピングナット４０回転方向は、タッピングナット４０が周壁１１の内部に進入する方向であるため、インサートナット１０３の雌ネジと固定用ボルト１０４の雄ネジとが強力に固着した場合であっても、タッピングナット４０のトレー１０への係止状態は確実に保持される。また、先端面４３の回転規制形状である傾斜面４３ａと縦面４３ｂ又は第２傾斜面４３ｃとが交互に連続した環状の凹凸面により構成されるため、トレー１０の穴部１５の過剰の機械的な入力を抑えられる。

カバー取付面１２に形成され、ガスケット１４を収める溝１３は無くても良い。替わりに、カバー２０とカバー取付面１２とに介装される面状のものを用いてもよい。

本発明は、機械的強度の弱い材料にナットを埋め込み、ボルトを締結することができるため、種々の締結部を有する機械、設備、装置にも適用できる。

１ バッテリケース
１０ トレー
１１ 周壁
１２ カバー取付面
１４ ガスケット
１５ 穴部
１６ 底部
１８ バッテリ収納部
２０ カバー
２１ フランジ部
２１ｂ フランジ下面部
２２ 孔部
４０ タッピングナット
４１ 雄ネジ
４１ａ ネジ山
４１ｂ 平坦部
４２ 雌ネジ
４３ 先端面
４３ａ 傾斜面
４３ｂ 縦面
４５ 切り欠き部
５０ ボルト
５１ ボルト雄ネジ部
５３ ボルト中間部
６０ プレート

Claims (5)

1. 外周に形成されたタッピング用雄ネジと、内周に形成されたボルト螺装用雌ネジと、を有し、母材に埋設されるタッピングナットであって、
   ナット先端面に、タッピング時の回転と共に前記母材に食い込み、タッピング時の回転方向と逆方向への回転を規制する回転規制形状が形成されている
   ことを特徴とする、タッピングナット。
2. 前記回転規制形状は、タッピング時の回転方向に対して前傾斜した第１傾斜面と、タッピング時の回転方向に対して前記第１傾斜面の傾斜角度よりも大きく後傾斜した第２傾斜面又は軸方向に沿った縦面と、が交互に連続した環状の凹凸面により構成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のタッピングナット。
3. 前記タッピングナットは、タッピング時に前記トレーを塑性変形させて前記母材から切削屑を出さずに前記母材にネジ切りする、塑性成形型タッピングナットである
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のタッピングナット。
4. 請求項３記載のタッピングナットをタッピングにより装着される前記母材は、塑性変形する材料を用いて形成され、
   前記母材には、前記タッピングナットの前記タッピング用雄ネジの山部の外径と谷部の外径との中間的な大きさの内径を有する円筒状の丸穴が形成されている
   ことを特徴とする、タッピングナットの取付部構造。
5. 前記母材は、電気自動車のバッテリケースを構成する繊維強化樹脂製のトレーであって、
   前記タッピングナットの前記ボルト螺装用雌ネジに螺合されるボルトは、前記トレーに、前記バッテリケースを構成するカバーを密封結合する
   ことを特徴とする、請求項４記載のタッピングナットの取付部構造。

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