JP2006308023A - ボス部材及びボス部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部の頭部に接した位置に転造により凹部を形成しても頭部の反りの発生のないボス部材を得る。
【解決手段】軸部２と、これと一体で軸部２より大径のセレーション部７を有する頭部３と、頭部３に接する軸部２の外周に溝形状の凹部５を設けてなるボス部材であって、頭部圧造成形時に軸部径より大きく且つセレーション部７を有する頭部外周縁部を軸部側へ傘状に傾斜させて形成し、頭部３に接する軸部２の外周にこれに沿い転造加工された凹部５を形成し、傘状の頭部外周縁部が頭部端面とともに平坦に形成されたボス部材であるから、ボス部材の圧入においてワークの面に対して頭部端面が等しい平坦面状となるため、ワークとボス部材の頭部との間に隙間がほとんど生じず、互いに密着した状態が得られ、回り止め及び抜け止め作用が確実になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに被締結物を取り付けるに際し、ワークと被締結物との間に介在させ、ねじあるいはナット等の締結部材で被締結物を固定するためのボス部材であって、軸部の頭部に接する位置に形成された凹部により頭部外周縁部が反らないようにしたボス部材及びボス部材の製造方法に関する。

製品の薄型化のために電子基板を積層し、この前面にカバーや表示ユニットを取り付ける場合、これら被締結物を取り付けるワークは比較的薄いものが採用されている。このようなワークにカバーや表示ユニット等の被締結物を取り付けるに際しては通常、ねじが使用されているが、このねじを直接ワークに螺合するにはワークに十分な厚みがなく、固定強度の減少を招いていた。これを防止することからねじを螺合して取り付けるのに十分な強度を有するボス部材をワークに固定し、このボス部材にねじを螺合して被締結物を取り付けているのが現状である。

このようなボス部材として、最近では多くの種類のものが使用されており、例えば、ワークに形成されている取付穴（図示せず）よりも若干径の大きい頭部とこの頭部に立設され前記穴部に嵌入し得る径となっている軸部とが金属材料で一体に形成されてなり、軸部の外周面には、頭部との境界部分に、全周にわたって断面四角形の溝部が形成されている。また、頭部の外周面には回り止め用のローレットあるいはセレーションが形成され、軸部にねじを螺合可能な有底円筒形状あるいは軸部から頭部にかけて貫通する貫通穴形状の下穴が形成されているものがある。

このようなボス部材としてその構造及び作用の似たものに例えば、特開２００２−１８１０１４号公報に示すようなものがある。これは図８に示すようなインサートナット１０１である。これは、樹脂ケースの取付孔に金属製のインサートナット１０１を圧入するものであり、取付孔１０８は、入り口側の挿入ガイド孔１０８ａと、出口側の挿入ガイド孔１０８ｂとを有している。挿入ガイド孔１０８ａの内径は、挿入ガイド孔１０８ｂの内径よりも大径となっている。一方、金属製のインサートナット１０１には、その外周には入り口側の挿入ガイド孔１０８ａに嵌合される大径部１０２と、出口側の挿入ガイド１０８ｂに嵌合される蓋部１０３と、大径部１０２と蓋部１０３との間に形成された溝部１０５とが形成されており、インサートナット１０１の圧入操作により変形された樹脂材が溝部１０５に充填されるようになっている。この場合、蓋部は圧入操作においてはガイド孔１０８ａ側から圧入されるようになっており、樹脂材が溝部１０５に充填された状態で蓋部１０３が樹脂ケースから突き出た状態となるようにした構造である。
特開２００２−１８１０１４号公報

しかしながら、このような構成及び作用を有する構造を図９に示すようなボス部材２０１に採用し、前記溝部２０５を転造加工により成形すると、頭部２０３の外周に形成されているセレーション部２０７を有する頭部外周縁部がこの転造溝加工により頭部端面から反り返り、これをそのまま脚部２０２を先にして頭部２０３をワークの取付孔に圧入すると、溝部２０５にはワークの肉が充填され、セレーション部２０７もワークに嵌るが、ワークの肉はいずれの箇所においても十分に充填あるいは嵌ることがない。このため、ボス部材の抜け止め及び回り止め作用がねじをこのボス部材に螺合した場合、その締結力に耐えられず、供回りを生じたり、ワークから抜けたりすることがある。また、このように反りが発生することで、頭部外周縁部に形成されているセレーション部とワークとの間には隙間（Ｓ）が生じ、強固な固定は期待できない。更に、頭部の端面には反りが発生していることからワークにこのボス部材を圧入してもワークの面に対して頭部は平坦とはならず、これを使用した場合、製品としての美観を損なう等の課題が生じている。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともに軸部の頭部に接した位置に転造により凹部を形成しても頭部の反りの発生のないボス部材を得るとともにこのようなボス部材を提供する製造方法を得ることである。

本発明の目的は、締結部材が螺合される軸部２と、この軸部２と一体でこれより大径のセレーション部７を有する頭部３と、この頭部３に接する軸部２の外周に溝形状の凹部５を設けてなるボス部材であって、頭部圧造成形時に軸部径より大きく且つ前記セレーション部７を有する頭部外周縁部を軸部側へ傘状に傾斜させて形成し、この頭部３に接する軸部２の外周にこれに沿い転造加工された凹部５を形成し、前記傘状の頭部外周縁部が頭部端面とともに平坦に形成されたボス部材を提供することで達成される。

また、この目的を達成するために前記構成に加えて、頭部は頭部圧造成形により頭部外周縁部の座面と軸部外周面とのなす角が鋭角であって、頭部３に接する軸部２に転造加工で凹部５が形成されると前記角が直角に限りなく近づく構成であるので、圧入されたボス部材の頭部との間の隙間が減少する。更に、これら構成に加えて、凹部は軸線に沿う断面において底面側が狭く開放側が広くなるように少なくとも一方が傾斜した側壁６を有しているから、ワークの肉が凹部に嵌りやすく、強固な固定が可能になる。

しかも、本発明の前記目的は、締結部材が螺合される軸部２と、この軸部２と一体でこれより大径のセレーション部７を有する頭部３と、この頭部３に接する軸部２の外周に溝形状の凹部５を設けてなるボス部材の製造方法において、頭部圧造工程３０において軸部径より大きく且つ前記セレーション部７を有する頭部外周縁部を軸部側へ傾斜させて傘状とし、続いて、転造工程５０でこの傘状の頭部外周縁部を有する頭部３に接する軸部２の外周にこれに沿い凹部５を形成し、前記傘状の頭部外周縁部が頭部端面とともに平坦に形成されたボス部材の製造方法を提供することによっても達成される。

この製造方法においても、頭部は頭部圧造工程３０においては頭部外周縁部の座面と軸部外周面とのなす角が鋭角であって、頭部３に接する軸部２に転造加工で凹部５が形成されると前記角が直角に限りなく近づく構成であるから、十分にその目的が得られる。

本発明によれば、頭部に接近した軸部にその外周に沿い凹部を転造加工により形成しても頭部の端面はその外周縁部に反りが発生することがなく、ボス部材の圧入においてワークの面に対して頭部端面が等しい平坦面状となる。このため、ワークとボス部材の頭部との間に隙間がほとんど生じず、互いに密着した状態が得られ、回り止め及び抜け止め作用が確実になり、機械的性能が向上する。また、このようにワークとボス部材が密着した状態となることで、電気の通電状態においてもこの部分で短絡することがなく、安定した電気的性能も得られる。更に、ボス部材の頭部が平坦になることで、ワークに対して圧入しても膨れたりへこみを生じたりしないので目立つことがなく、製品としての美観も向上する。しかも、このような加工は頭部を圧造する圧造工程のパンチの形状を変更するだけで工程を増やすことなく加工できるので、コストの増加がなく、従来のようにこの凹部を切削により形成するものに比べて大量生産に好適である等の特有の効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図７に基づき説明する。図１及び図２において、１は本発明のボス部材であり、軸部２とこの軸部２より大径の頭部３とから構成されている。このボス部材１の軸部２には中心線上に有底円筒穴形状に明けられた下穴４が設けられている。この下穴４は軸部２の軸端から頭部３に向かって有底円筒穴形状に形成されているが、この他に軸端から頭部端にかけて貫通した貫通穴形状（図示せず）であってもよい。この下穴４にはねじ（図示せず）が螺合されて組み合わされるようになっているので、この径はねじの脚部に形成されるねじ山の有効径とほぼ同径かそれ以下となっている。尚、この実施の形態では、締結部材として軸部に下穴４を設けてねじを締結するようにしているが、このねじに代え軸部の外周にナット（図示せず）を締結するようにしてもよい。

また、この軸部２と頭部３との間の首部即ち、頭部３に接している軸部２にはこれより小径で頭部３の厚さの約１／２程度の幅を有するとともに軸部外周に沿う外周溝形状の凹部５が形成してあり、この凹部５は軸線に沿う断面において、底面側が狭く開放側が広くなるよう少なくとも一方が、あるいは両側が傾斜した側壁６を有している。この凹部５は金属板等のワーク（Ｗ）の取付穴（図示せず）にボス部材１が加圧入固定された時、ワーク（Ｗ）の肉が嵌り込む溝であり、これにより、ワーク（Ｗ）に対する抜け止め構造となっている。

この首部には軸部２の直径より大径の前記頭部３が連続して一体的に設けてあり、この頭部３にはその中心から放射方向に且つ円周上に等間隔をおいて山形形状の複数の突部が突出した形状のセレーション部７が形成されている。このセレーション部７は外周を鋸歯状の山形形状としているが、この形状に限定されるものではなく、ワークに加圧固定されたときに回り止め作用が生じる構造であれば、例えば、花びら形状であってもよい。

このようなボス部材の製造は、以下に示す工程により行われている。即ち、図４に示すように、所定の下穴４が穴明け工程２０で形成される。この穴明け工程２０に続いて、頭部圧造工程３０が配置してあり、この工程により図５に示すように、圧造加工が加えられて一次加工素材１１の頭部３の外周縁部にはセレーション部７が形成される。この工程の受け駒３１はボス部材１の軸部外径に相当する支持穴３２を有しており、この支持穴３２には押出ピン３３が軸方向に摺動自在に内挿されている。

この受駒３１の先端には支持穴３２より大きい形状で、前記セレーション部７に対応する山形形状の頭部外周成形穴３４が形成してあり、この頭部外周成形穴３４の底に相当する前記支持穴３２の端縁から外側にかけての面は頭部外周成形穴３４がより深くなるよう傾斜した円錐形状となっている。これは後記する転造工程５０で製品としての頭部外周縁部を形成するための最終的な形状を得ることを目的とした形状であり、この形状の一次加工素材１１は転造工程５０で修正されるものである。また、前記セレーション部７を形成する頭部外周成形穴３４の外周面はこの円錐面に対して実質的に直角となった面となっており、圧造加工された際にセレーション部７は頭部端面が頭部座面より僅かに大径となる形状となっている。そして、この頭部外周成形穴３４の深さは前記ボス部材１の頭部３の厚みより僅かに浅くなっている。

一方、支持穴３２の中心線上には加圧パンチ３５が配置してあり、この加圧パンチ３５の先端には前記ボス部材１の頭部端面側に前記セレーション部７の外径より大径で前記頭部外周成形穴３４で形成されるセレーション部７より薄い余肉部１２を形成する余肉形成穴３６を有している。この穴３６の深さは前記ボス部材１の頭部３の厚みから前記頭部外周成形穴３４の深さを引いた寸法より少ない例えば、この寸法の１／２程度になっている。この余肉形成穴３６に続いて加圧パンチ３５には僅かに深い即ち、前記寸法の残り１／２程度の深さとなった円錐台形状の頭部端面成形穴３７が形成してあり、これにより、圧造成形された頭部３はその中心側が僅かな台形あるいは円弧形状に膨れる形状となる。これら前記頭部外周成形穴３４、余肉形成穴３６、頭部端面成形穴３７の深さを合わせたものが前記頭部３の厚みとなるように設定されている。

この頭部圧造工程３０に続いて、トリミング工程４０が配置されている。このトリミング工程４０では図６に示すように、前記受け駒３１の支持穴３２の中心線上にトリミングパンチ４１が移動して位置するようになっており、この移動により互いの中心が一致し、前記工程により得られた一次加工素材１１の頭部３の余肉部端面に当接するようになっている。このトリミング工程４０ではあらかじめ前記頭部圧造工程３０により形成されているセレーション部７の外周形状とトリミングパンチ４１の内形状が一致するように調整配置してあり、押出ピン３３が前方のトリミングパンチ側へ移動して一次加工素材１１を押し出して前記余肉部１２にトリミングパンチ４１が食い込むことで、頭部３の外周面全体には図３に示すように、セレーション部７が形成された二次加工素材１３が得られるようになっている。

次には転造工程５０が設けてあり、この工程では前記セレーション部７を有する二次加工素材１３が頭部３を上にして転造ダイス（図示せず）により頭部３に接近した軸部２を転造加工することで首部の外周には凹部５が形成されるようになっている。これにより、軸部２の外周に環状の凹部５が形成されるとともに前記頭部２のセレーション部７を有する頭部外周縁部は頭部２の端面側に押されて頭部外周縁部の座面と軸部とがなす角が鋭角から直角に限りなく近づくことになり、図１に示すように、頭部２の端面はほぼ同一平面となったボス部材１が得られる構成である。

このような構成において、あらかじめ軸部２より大きい頭部３が得られるような所定長さ寸法に設定された素材１０に対して穴明け工程２０で下穴４をあけ、この素材１０を頭部圧造工程３０に供給する。この頭部圧造工程３０では図５に示されたように、受け駒３１の支持穴３２に素材１０が加圧パンチ３５で圧入されると同時にこの素材１０の挿入先端が所定位置にある押出ピン３３の端部に当接するが、更に加圧パンチ３５が移動するので、素材１０が頭部外周成形穴３４に充満する。一方、加圧パンチ側の素材１０も余肉形成穴３６に充満することになり、この加圧作用により軸部側にセレーション部７を有し、頭部端部側の頭部外周縁部に厚みの薄い余肉部１２を有するとともに頭部中心側には僅かに膨れた頭部３が形成された所謂、頭部外周縁部が傘状に傾斜して形成された頭部３を有する一次加工素材１１が得られる。この一次加工素材１１が得られると、加圧パンチ３５は後退し、続いて、この受け駒３１の中心線上にトリミングパンチ４１が移動して位置決めされる。

このトリミング工程４０においては、あらかじめトリミングパンチ４１の内形状が受け駒３１の成形穴形状と一致しており、図６に示すように、トリミングパンチ４１が受け駒側へ移動して前記一次加工素材１１の余肉部１２に当接すると、前記押出ピン３３がトリミングパンチ４１の方向へ移動し、この一次加工素材１１を受け駒３１の支持穴３２から押し出す。これにより、図３に示すように、余肉部１２には外周の抜きカス１４が除かれてトリミングパンチ４１で前記セレーション部７と同様の形状が形成される。このようにして、頭部３の全外周にセレーション部７が形成され且つ頭部外周縁部が傘状となった二次加工素材１３は次に転造工程５０に供給される。

この転造工程５０では、セレーション部７を有する頭部３を上に軸部２を垂下した状態で転造ダイス（図示せず）間に供給され、二次加工素材１３には頭部座面側の軸部２に凹部５が転造加工により形成されるとともに傘状となった頭部外周縁部は押されて頭部外周縁部の座面が起きるから頭部端面全体と座面は軸部２に対して実質的に垂直となり、図１及び図２に示すようなボス部材１が完成する。そして、このボス部材１をワーク（Ｗ）の取付穴に軸部２を先にして加圧入すると、図７に示すように、ワークに頭部３は圧入され、セレーション部７と凹部５にワークの肉が充分に嵌り込み、ワーク（Ｗ）に対してボス部材１は回り止めと抜け止め作用が生じる。

ボス部材の要部断面図である。 図１の右側面図である。 セレーション部が形成される状態を示す要部断面図である。 ボス部材の製造工程を示すフロー図である。 頭部圧造工程の要部断面図である。 トリミング工程の要部断面図である。 本発明とワークとの嵌合状態を示す要部断面図である。 本発明の従来例を示す要部断面図である。 他の従来例を示す要部断面図である。

符号の説明

１ ボス部材
２ 軸部
３ 頭部
４ 下穴
５ 凹部
６ 側壁
７ セレーション部
１０ 素材
１１ 一次加工素材
１２ 余肉部
１３ 二次加工素材
１４ 抜きカス
２０ 穴明け工程
３０ 頭部圧造工程
３１ 受け駒
３２ 支持穴
３３ 押出ピン
３４ 頭部外周成形穴
３５ 加圧パンチ
３６ 余肉形成穴
３７ 頭部端面成形穴
４０ トリミング工程
４１ トリミングパンチ
５０ 転造工程
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 締結部材が螺合される軸部（２）と、この軸部と一体でこれより大径のセレーション部（７）を有する頭部（３）と、この頭部に接する軸部の外周に溝形状の凹部（５）を設けてなるボス部材であって、頭部圧造成形時に軸部径より大きく且つ前記セレーション部を有する頭部外周縁部を軸部側へ傘状に傾斜させて形成し、この頭部に接する軸部の外周にこれに沿い転造加工された凹部を形成し、前記傘状の頭部外周縁部が頭部端面とともに平坦に形成されたことを特徴とするボス部材。
2. 頭部は頭部圧造成形により頭部外周縁部の座面と軸部外周面とのなす角が鋭角であって、頭部に接する軸部に転造加工で凹部が形成されると前記角が直角に限りなく近づく構成であることを特徴とする請求項１記載のボス部材。
3. 凹部は軸線に沿う断面において底面側が狭く開放側が広くなるように少なくとも一方が傾斜した側壁（６）を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のボス部材。
4. 締結部材が螺合される軸部（２）と、この軸部と一体でこれより大径のセレーション部（７）を有する頭部（３）と、この頭部に接する軸部の外周に溝形状の凹部（５）を設けてなるボス部材の製造方法において、頭部圧造工程（３０）において軸部径より大きく且つ前記セレーション部を有する頭部外周縁部を軸部側へ傾斜させて傘状とし、続いて、転造工程（５０）でこの傘状の頭部外周縁部を有する頭部に接する軸部の外周にこれに沿い凹部を形成し、前記傘状の頭部外周縁部が頭部端面とともに平坦に形成されたことを特徴とするボス部材の製造方法。
5. 頭部は頭部圧造工程においては頭部外周縁部の座面と軸部外周面とのなす角が鋭角であって、頭部に接する軸部に転造加工で凹部が形成されると前記角が直角に限りなく近づく構成であることを特徴とする請求項４記載のボス部材の製造方法。
   

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