JP6247417B1 - スタッドボルトと被固定部材との固定構造、固定方法及びスタッドボルト - Google Patents

Abstract

【課題】スタッドボルトを被固定部材に対して強固に固定でき、しかも、かしめた部分が被固定部材の板面から突出しない構成のスタッドボルトと被固定部材との固定構造、固定方法及びスタッドボルトを提供する。【解決手段】かしめ軸部５に軸方向に延びる凸条５１が周方向に複数設け、スタッドボルト１のねじ軸部４を金属薄板１００の下穴１０１に挿通し、かしめ軸部５を金属薄板１００の下穴１０１内周に圧入することにより、下穴１００内周に前記凸条５１を食い込ませ、下穴１００のねじ軸部側に突出する端部をかしめることによって、径方向に膨張する張出部５４を形成し、張出部５４とスタッド部２の肩部２３との間で金属薄板１００を軸方向に挟み込み、さらに、金属薄板１００の下穴１０１の周縁部を張出部５４と共に局部的に窪ませた環状凹部１０２が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、被固定部材の一方の面に部品が装着されるスタッド部が突出し、他方面にねじ軸部が突出するように固定されるスタッドボルトに関し、特に、スタッドボルトと被固定部材との固定構造、スタッドボルトと被固定部材との固定方法及びそれに用いられるスタッドボルトに関する。

従来のこの種のスタッドボルトの固定構造としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、図１１（Ａ）,（Ｂ）に示すように、スタッドボルト４０１は、一番外径の
大きいヘッド部４０５と、ヘッド部４０５から先端側にかけて、固定されるプーリ等の部品４０２の軸になる第一シャンク４０６と、第一シャンク４０６の環状溝４１０を有する肩部４０９からそれに続く第一シャンク４０６よりも径の小さい第二シャンク４０７を持ち、第二シャンク４０７よりも先端にはねじ軸４０８を持つ構造となっている。
このスタッドボルト４０１を、第二シャンク４０７よりも径が等しいか大きい穴を持つ被固定部材である金属板４０３に第二シャンク４０７を挿入し、第二シャンク４０７を冷間加工することで、軸方向には圧縮し、かつ径方向に膨張させた圧潰部４０７ａを形成し、金属板４０３の穴のエッジ部４０３ａに嵌合することで、第一シャンク４０６に挿入された部品４０２を金属板４０３に装着するようになっている。金属板４０３の穴のエッジ部４０３ａは、環状溝４１０内に屈曲して入り込むようになっている。

米国特許第６，６０７，３３９号公報

しかしながら、上記構造体の金属板４０３に、スタッドボルト４０１のねじ軸４０８を利用して、他の締付け板４１１をねじ締結することを考えると、膨張した第二シャンクの圧潰部４０７ａの高さは、金属板４０３の締結面と同等か、それ以下の高さにしないと締付け板４１１と密着せず、隙間ｇが発生すると正常な締結ができないために緩みの発生も懸念される。第二シャンクの圧潰部４０７ａの高さを抑えることは非常に難しく、金属板４１２の下穴に面取り加工を施す必要も出てくる。
また、膨張した圧潰部４０７ａを金属板４０３の締結面の高さ以内に収めるため、第二シャンク４０７の加圧力を大きくすることが考えられるが、そうすると、金属板４０３の下穴のエッジ部４０３ａに大きな曲げ応力が作用し、図１１（Ｂ）中、二点鎖線で示すように、金属板４０３が第一シャンク４０６の周囲側に反るように大きく変形し、金属板４０３に固定された部品４０２がスムーズに動かないといった問題が発生する。
また、特許文献１には、第一シャンク４０６の肩部４０９に環状溝が存在しない例も開示されているが、膨張した第二シャンク４０７の圧潰部４０７ａの材料が収まる部分がなく突出してしまい、金属板４０３の締結面と同等以下の高さにはできず、隙間は更に大きくなる。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、スタッドボルトを被固定部材に対して強固にかしめ固定でき、しかもかしめた部分がねじ軸部が突出する側の被固定部材の板面から突出しない構成のスタッドボルトと被固定部材との固定構造、固定方法及びスタッドボルトを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のスタッドボルトと被固定部材との固定構造は、スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延びるかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるねじ軸部とを有し、前記かしめ軸部が被固定部材の固定穴に固定され、前記被固定部材の一方の面にはスタッド部が突出し、他方の面にはねじ軸部が突出する構造のスタッドボルトと被固定部材との固定構造において、
前記かしめ軸部の外周には、前記被固定部材の固定穴の内周に形成された複数の軸方向溝に嵌合する軸方向に延びる凸条が設けられ、
前記凸条の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に突出して前記被固定部材の固定穴の周縁部に係合する張出部が設けられ、
前記被固定部材の固定穴の周縁部には、前記張出部と共に局部的に窪んだ環状凹部が形成され、 前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とする。
本発明によれば、被固定部材の固定穴の軸方向溝に、かしめ軸部の凸部が密に嵌合すると共に、被固定部材が凸条の端部に設けられた張出部が固定穴の周縁部に係合するので、被固定部材の厚みが薄くても、ねじり方向だけでなく、軸方向抜き荷重、軸直角方向の曲げ荷重等、種々の方向の荷重に対して、強固に接合することができる。
さらに、被固定部材の固定穴の周縁に、張出部と共に局部的に窪ませる環状凹部を形成することにより、張出部が被固定部材の板面から突出することがない。

前記スタッド部は、部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、シャンク部はかしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径よりも大径で、前記シャンク部の前記かしめ軸部側の端部は、段差となる肩部を介してかしめ軸部に接続されており、前記肩部は前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記肩部と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成とすることができる。
このような構成とすれば、特に、部品からシャンク部に軸直角方向の曲げ荷重が作用した場合に部品を安定して支持することができる。
前記スタッド部は、カラーを介して部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、シャンク部の径は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径と同一径で、前記カラーの前記かしめ軸部側の端面が前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記カラーのかしめ軸部側の端面と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成とすることもできる。
このような構成としても、部品からシャンク部に軸直角方向の曲げ荷重が作用した場合に部品を安定して支持することができる。
被固定部材には、更に別の被締付け板が重ねられ、前記ねじ軸部に螺合するめねじ部品によって締付け板が固定される構成とすることができる。
このように締付け板を固定する場合、張出部が環状凹部に収まっているので、被固定部材と締付け板を隙間なく密着させて接合することができる。

本発明のスタッドボルトと被固定部材との固定方法は、スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延びるかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるおねじを備えたねじ軸部と、を有するスタッドボルトを、固定用の下穴を備えた被固定部材に固定するスタッドボルトと被固定部材との固定方法において、
前記かしめ軸部には軸方向に延びる凸条が周方向に複数設けられ、
前記スタッドボルトの前記ねじ軸部を前記被固定部材の下穴に挿通し、前記かしめ軸部を前記被固定部材の下穴内周に圧入することにより、前記下穴内周に前記凸条を食い込ませ、
前記凸条の前記下穴のねじ軸部側に突出する端部をかしめることによって、径方向に膨張する張出部を形成し、該張出部を前記下穴の周縁部に係合させ、
さらに、前記被固定部材の下穴の周縁部を、前記張出部と共に局部的に窪ませて環状凹部を形成するもので、
前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とする。
本発明のスタッドボルトと被固定部材との固定方法によれば、かしめ軸部を被固定部材の下穴内周に圧入し、凸条のねじ軸部側の端部をかしめるだけで、下穴内周に凸条を嵌合する軸方向溝を有する嵌合構造を形成できると共に、凸条の端部に下穴の周縁部に係合する張出部を成形することができる。さらに、張出部を含めて被固定部材の板面から窪ませることにより、張出部の被固定部材の板面からの突出を防止することができる。
また、かしめは、凸条の端部を部分的にかしめる構成なので、過大な圧着力が不要である。
前記スタッド部は、部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、該シャンク部はかしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径よりも大径で、前記シャンク部の前記かしめ軸部側の端部は、段差となる肩部を介してかしめ軸部に接続されており、前記肩部を前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記肩部と前記張出部の間で軸方向に挟み込むように構成することもできる。
また、前記スタッド部は、カラーを介して部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、シャンク部の径は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径と同一径で、前記カラーの前記かしめ軸部側の端面を前記被固定部材に接触させ、前記被固定部材を前記カラーのかしめ軸部側の端面と前記張出部の間で軸方向に挟み込むように構成することもできる。
前記凸条のかしめは、前記ねじ軸部が挿通される穴を有するかしめ金型によって行い、かしめ金型の穴周縁には、前記環状凹部を形成するための環状凸部が設けられた構成とすることができる。
このように環状凸部を有するかしめ金型を用いることで、かしめ軸部の圧入、凸条のかしめ、さらに環状凹部の成形を、一つの金型で行うことができる。

また、本発明のスタッドボルトは、スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延び、被固定部材の下穴に固定するためのかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるねじ軸部とを有するスタッドボルトであって、
前記かしめ軸部の外周には軸方向に延びる凸条が周方向に複数設けられ、
前記凸条の外径は、被固定部材の下穴の穴径よりも大径で、前記凸条の付け根側の内径は前記下穴の穴径よりも小径となっており、
前記凸条の長さは、前記被固定部材の厚さよりも長く、被固定部材よりも突出する前記凸条のねじ軸側の端部が、前記被固定部材に固定される際にかしめられる被かしめ部となり、 前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とする。
前記かしめ軸部のねじ軸部側の端部には、ねじ軸部の先端に向かって徐々に小径となるように縮径するテーパ部が設けられている構成とすることができる。
このようにすれば、かしめ作業の際に、被固定部材の下穴とスタッドボルトのかしめ軸部の中心が自動調心され、凸条と下穴のエッジ部の位置を正確に位置決めすることができる。
前記凸条と凸条の間の谷部のスタッド部側の部分は、スタッド部側に向かって徐々に径方向外側に向かって傾斜する傾斜部となっている構成とすることができる。
このようにすれば、被固定部材の下穴に圧入する際に、谷部に進入する被固定部材の金属材がくさび状に圧縮されて谷部に密に接触し、接合強度が増大する。
また、前記かしめ軸部に設けられる複数の凸条は、ローレット加工部とすることができる。このようにすれば、簡単に凸条を形成することができる。

本発明によれば、スタッドボルトを被固定部材に対して強固に固定でき、しかもねじ軸部が突出する側の金属薄板の板面と相手部材の締結面間に隙間が生じない。

図１は本発明の実施形態に係るスタッドボルトと金属薄板との固定構造を示すもので、（Ａ）は金属薄板との固定部を部分的に破断して示す正面図、（Ｂ）はねじ軸先端方向からみた（Ａ）の金属薄板の環状凹部近傍を模式的に示す部分拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線部分拡大断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線部分拡大断面図である。 図２は図１のスタッドボルトを示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のローレット加工部近傍の部分拡大図である。 図３はスタッドボルト、金属薄板及びかしめ金型の寸法関係を説明する説明図である。 図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明のスタッドボルトと金属薄板との固定方法の工程を示す図である。 図５（Ａ）乃至（Ｈ）は、本発明の固定方法の工程をより詳細に説明する説明図である。 図６は図２のスタッドボルトの変形例を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部破断部分拡大図である。 図７は図１の金属薄板に他の締付け板を固定した構造体の一部破断正面図である。 図８（A）乃至（Ｈ）は、本発明のスタッドボルトの他の形態を示す図である。 図９は図８（Ｄ）のスタッドボルトと金属薄板との固定構造を示し、（Ａ）は金属薄板との固定部を部分的に破断して示す正面図、（Ｂ）はねじ軸先端方向からみた（Ａ）の金属薄板の環状凹部近傍を模式的に示す部分拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線部分拡大断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線部分拡大断面図である。 図１０（Ａ）乃至（Ｃ）は、図８（Ｄ）のスタッドボルトと金属薄板との固定方法の工程を示す図、（Ｄ）は（Ｃ）の部分拡大図である。 図１１は従来のスタッドボルトと金属板との固定構造を示すもので、（Ａ）はスタッドボルトの斜視図、（Ｂ）は金属板を固定した構造体の断面図である。

以下に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係るスタッドボルトと被固定部材の一例としての金属薄板との固定構造、図２はスタッドボルトを示している。
まず、図２を参照して、スタッドボルトについて説明する。
このスタッドボルト１は、スタッド部２と、スタッド部２から軸方向に延びるかしめ軸部３と、かしめ軸部３のスタッド部２と反対側の端部から軸方向に延びる完全ねじ山４１を備えたねじ軸部４とを有している。
スタッド部２は、部品３００を回転摺動自在に支持する円筒状のシャンク部２１と、シャンク部２１の前記かしめ軸部３と反対側の端部に設けられるシャンク部２１より大径のヘッド部２２と、を備えている。ヘッド部２２の頂面には、センタを決めるセンタ穴２２ａが設けられている。シャンク部２１は挿入される部品の軸となり、円滑な可動を実現するため、グリス等が保持できる溝や平担部を設ける形状にしても良い。
シャンク部２１は、かしめ軸部３のシャンク部側の端部の径よりも大径で、シャンク部２１のかしめ軸部３側の端部は、段差となる肩部２３を介してかしめ軸部３に接続されている。肩部２３は、スタッド部２の中心軸線に対して直交する円環状の平坦面によって構成されている。

かしめ軸部３は、ローレット加工部５と、ローレット加工部５の上端からシャンク部２１の肩部２３に向けて徐々に拡径して肩部２３に接続されるアール部５５ａと、ローレット加工部５の下端から下方に向かって徐々に縮径するテーパ部５３とを備えている。アール部５５ａの肩部２３との接続端の位置が、かしめ軸部３のシャンク部２３側の端部位置である。
ローレット加工部５は、図２（B）、（C）に詳細に示すように、被固定部材の一例としての金属薄板１００の下穴１０１に固定される部分で、軸方向に延びる凸条５１が周方向
に複数形成されている。この例では、凸条５１の軸直角方向（スタッドボルトの中心軸線に対して直角方向）の断面形状は三角山形状で、凸条５１が周方向に所定ピッチで繰り返し形成されている。
凸条５１の径方向先端の外径Ｄ１は、固定される金属薄板１００の下穴１０１の穴径Ｄ０よりも大径で（Ｄ１＞Ｄ０）、凸条５１の付け根側の径であるローレット加工部５の内径Ｄ２は、下穴１０１の穴径Ｄ０よりも小径（Ｄ０＞Ｄ２）となっている（図２（Ｂ））。また、ローレット加工部５の内径Ｄ２は、ねじ軸部４の完全ねじ山４１の外径（呼び径）ｄよりも大きく設定されている。
外径Ｄ１は、最終的にねじ軸部４の完全ねじ山４１で締結する締付け板の下穴径を考慮すると、ねじ呼び径ｄ＋１ｍｍまでに抑えることが望ましい。
凸条５１の山数は、金属薄板１００の下穴１０１挿入時における金属薄板１００の接合状態を考慮すると、１６〜４０山に設定されることが好ましい。
ローレット加工部５のスタッド部側の端部は各凸条５１の端部が接続される円環状部５５で、凸条５１と凸条５１の間の谷部５２には、ローレット加工部５の軸方向中途部位から軸方向スタッド部側に向けて徐々に大径となる三角形状の傾斜部５２ａが設けられている。傾斜部５２ａは凸条５１の高さまで拡径して円環状部５５につながっており、円環状部５５が上記アール部５５ａを介して肩部２３につながっている。

また、テーパ部５３は、ローレット加工部５のねじ軸部４側の端部からねじ軸部４の先端に向かって徐々に小径となるように縮径する構成で、ローレット加工部５が金属薄板１００の下穴１０１に挿入される際、センタリング機能を果たすようになっている。凸条５１の前記ねじ軸部４側の端面も、テーパ部５３に連続するテーパ形状となっており、谷部５２はねじ軸部側に開放され、テーパ部５３のローレット加工部５との境界部は、凸条５１と谷部５２のジグザグ形状となっている。
凸条５１のねじ軸部側の端部は、金属薄板１００にかしめ固定する際に、軸方向に所定長さだけかしめられる。かしめ後の特性を確保し、本発明のかしめ工法にて強固な接合を行うため、スタッド部２の肩部２３からローレット加工部５の終端までの長さＬ１は、母材となる金属薄板１００の板厚ｔよりも長くすることが必要である（Ｌ１＞ｔ）。

ねじ軸部４は、おねじの完全ねじ山４１が形成された平行ねじ部４Ａと、ねじ山の無い首部４Ｂと、首部４Ｂから平行ねじ部４Ａに向けて、山高さが徐々に高くなって外径がＪＩＳ規格値を満足する完全ねじ山４１の山高さとなる導入ねじ山４２が形成された移行ねじ部４Ｃと、首部４Ｂとテーパ部５３とをつなぐアール部４Ｄと、を備えている。
導入ねじ山４２の開始位置は、めねじ部品との完全山の篏合比率を確保するため、スタッド部２の肩部２３からの距離Ｌ２は、２ピッチ以内に収めることが好適である。
前記ねじの無い首部４Ｂの径及び移行ねじ部４Cの谷径ｄ２は、めねじＪＩＳ規格値の
内径最小値よりも小さい径となっている。

次に、図１を参照して、スタッドボルトと被固定部材との固定構造について説明する。図１（Ａ）は金属薄板を一部破断して示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向から見た部分拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）の凸条で切断したＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ｂ）の谷部で切断したＤ−Ｄ線断面図である。以下の説明では、スタッドボルトと金属薄板の接合部を中心に説明する。
スタッドボルト１は、スタッド部２のシャンク部２１にプーリ等の部品３００を回転自在に挿入した状態で、かしめ軸部３が薄板母材である金属薄板１００の固定穴１１０に圧入固定され、金属薄板１００の一方の面にはスタッド部２が突出し、他方の面にはねじ軸部４が突出する構造となっている。部品３００の軸方向の厚みはシャンク部２１の長さよりも短く、シャンク部２１の肩部２３が金属薄板１００の一方の板面に接触し、シャンク部２１に回転自在に装着される部品３００は、スタッド部２のヘッド部２２と金属薄板１００によって、軸方向移動が規制されている。
固定穴１１０の内周形状は、ローレット加工部５の形状に倣った形状で、金属薄板１００の下穴１０１にスタッドボルト１のローレット加工部５を圧入して形成される。すなわち、固定穴１１０の内周形状は、ローレット加工部５の凸条５１が密に嵌合する軸方向溝１１２が周方向に複数形成され、軸方向溝１１２と軸方向溝１１２の間に、ローレット加工部５の谷部５２に密に嵌合する内周凸部１１１が形成されている。さらに、内周凸部１１１のスタッド部側の端部には、ローレット加工部５の傾斜部５２ａが密に接触する内周傾斜部１１１ａが形成されている。

また、凸条５１のねじ軸部側の端部には、径方向外方に突出して金属薄板１００のねじ軸部側の板面の固定穴１１０の周縁部に係合する張出部５４が形成されており、張出部５４とスタッド部２の肩部２３の間で、金属薄板１００を軸方向に挟み付けるように固定されている。
また、金属薄板１００の固定穴１１０のスタッド部側の開口縁には、かしめ軸部３のスタッド部側の端部に位置するアール部５５ａが食い込み、肩部２３が金属薄板１００のスタッド部側の板面に接触する。
金属薄板１００の固定穴１１０の周縁部には、張出部５４と共に局部的に窪ませる環状凹部１０２が形成されている。環状凹部１０２の内径Ｄ３は、ローレット加工部５の内径Ｄ２よりも大きく（図１（Ｄ））、外径Ｄ１よりも小さい（図１（Ｃ））。また、環状凹部１０２の外径Ｄ４は、ローレット加工部５の外径Ｄ１よりも大きい（図１（Ｃ））。
張出部５４は、凸条５１のねじ軸部側の端部をかしめて形成された部分であり、凸条５１の頂部は、張出部５４からねじ軸部側の先端にかけて、かしめ時に削られ、環状凹部１０２の内周壁の一部を構成する円弧面となっている。

次に、上記スタッドボルトと金属薄板との固定方法について説明する。
まず、図３を用いて、上記スタッドボルト１のかしめ構造に使用されるかしめ金型２００について説明する。
かしめ金型２００は、スタッドボルト１のねじ軸部４が挿入可能な断面円形の孔２０１を備えた円筒体であって、ねじ軸部４が挿入される側の端面に開口する孔２０１の開口縁には環状凸部２０２が突出している。
環状凸部２０２の内径は孔２０１の内径Ｄａと同一径で、ローレット加工部５の外径Ｄ１よりも小径で、かつ、内径Ｄ２よりも大径に構成されている。この寸法関係は、金属薄板１００の下穴１０１の穴径Ｄ０と同じであるが、この環状凸部２０２の内径Ｄａと下穴１０１の穴径Ｄ０は同じであっても、異なっていてもよい。かしめ金型２００の内径Ｄａはねじ軸部４のねじ外径ｄよりも大きい径であり、口元には通常ボルトのねじ山の頂部とほぼ同程度の大きさのＲが付与されている。
環状凸部２０２の外径Ｄｂは、スタッド部２のシャンク部２１の外径Ｄｓよりも小さく、ローレット加工部５の外径Ｄ１よりも大きい。また、環状凸部２０２の金型面２００ａから隆起する高さＴ１は、母材の金属薄板１００の板厚の１０％〜５０％程度である。
次に、図４を参照して、上記かしめ金型２００を用いたスタッドボルト１と金属薄板１００との固定方法を説明する。
まず、かしめ金型２００に、スタッドボルト１のスタッド部２に部品３００を組み込んだ状態で、母材となる金属薄板１００の下穴１０１にねじ軸部４を挿入し（図４（Ａ）参照）、かしめ金型２００の孔２０１にスタッドボルト１のねじ軸部４を差し込む（図４（Ｂ）参照）。
この状態から、スタッドボルト１のヘッド部２２とかしめ金型２００間を、不図示のプレスによって軸方向に圧縮し（冷間加工）、ローレット加工部５を金属薄板１００の下穴１０１内周に圧入すると共に、下穴１０１のねじ軸部４側に突出するローレット加工部５の軸方向端部をかしめることによって、捩じり方向及び軸方向に相対移動不能に固定する（図４（Ｃ）参照）。
この加工により、母材となる金属薄板１００の下穴１０１内壁にローレット加工部５が
喰いこむとともに、板厚方向に突き出たローレット加工部５を据え込んで径方向に膨張し、金属薄板１００が、ローレット加工部５の膨張した張出部５４とスタッド部２の肩部２３とで挟み込まれることで、金属薄板１００の厚みが薄くても、強固に接合することができる。

次に、上記圧入及びかしめ工程を、図５を参照して詳細に説明する。図５は、かしめ中のローレット各部近傍の拡大図である。
図５（Ａ）、（Ｂ）は、図４（Ｂ）の位置に対応し、金属薄板１００の下穴１０１のスタッド部側のエッジ部１０１ａが、凸条５１のねじ軸部側の端面に当接した状態を示している。金属薄板１００の下穴１０１とスタッドボルト１の中心軸がずれていても、テーパ部５３によって自動調心され、下穴１０１のエッジが凸条５１の内径と外径の中間位置に位置決めされる。図では、かしめ金型２００の環状凸部２０２の内径と金属薄板１００の下穴１０１の穴径Ｄ０が同一としているが、同一である必要は無い。
この状態で、プレスで圧縮していくと、図５（Ｃ）,（Ｄ）に示すように、母材となる
金属薄板１００の下穴１０１内壁にローレット加工部５が圧入される。この圧入により、金属薄板１００の下穴１０１内周がローレット加工部５の形状に倣って塑性変形し、ローレット加工部５の凸条５１に対応する軸方向溝１１２と、ローレット加工部５の谷部５２に対応する内周凸部１１１が形成されていく。
この圧入工程で、ローレット加工部５の凸条５１が軸方向溝１１２に密に嵌合し、谷部５２に内周凸部１１１が密に嵌合する嵌合状態となり、ねじり方向の耐トルク性が確保される。

さらに、図５（Ｅ）に示すように、内周凸部１１１がローレット加工部５の傾斜部５２ａにくさび状に食い込んで内周傾斜部１１１ａが形成され、内周凸部１１１の密着度が高められ、かしめ金型２００の環状凸部２０２の開口縁が、ローレット加工部５のねじ軸部４の端面に当接する。
これ以降は、図５（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、ローレット加工部５の凸条５１のうち、かしめ金型の穴径Ｄａよりも径の大きい部分が、スタッド部２側に据え込まれて、かしめが開始する。このかしめによって、ローレット加工部５の凸条５１のねじ軸部側の端部に、半径方向に突出する張出部５４が形成される。張出部５４は、かしめが進行するにしたがって、半径方向への張出量が大きくなり、環状凸部２０２の先端面と金属薄板１００の当接面との間に、くさび状に進入する。
そして、図５（Ｇ）、（Ｈ）に示すように、金属薄板１００のスタッド部側の締結面が、肩部２３に当接した後、さらに、加圧することで、環状凸部２０２によって、固定穴１１０の周縁を押圧し、金型面２００ａが金属薄板１００に当接するまでかしめ、かしめ圧着が終了する。固定穴１１０の周縁には、環状凸部２０２が食い込んだ環状凹部１０２が形成され、張出部５４が、本来の厚さの金属薄板１００のねじ軸部４側の板面から突き出ないように押さえ込まれている。
以上のとおり、かしめ金型２００の環状凸部２０２の端面及び金型面２００ａとスタッド部の肩部２３の平面同士が平行な状態で接触しながら圧入、かしめを行うことができ、金属薄板１００の変形も生じることはない。
この加工に使用される金属薄板１００の板厚は、１ｍｍ以下であり、適用されるねじの１ピッチ以下の厚みとなる。
なお、金属薄板１００の板厚ｔが制限され、有効なローレット加工部５の長さ確保が困難な場合には、図６に示すように、スタッド部２の肩部２３とローレット加工部５を繋ぐＲ部を、スタッド部２の肩部２３側に凹ませるアンダーカット部２４を設けることにより、長いローレット加工部５を金属薄板１００の下穴１０１に篏合させることができる。

強度の検証
次に、本発明のスタッドボルトと金属薄板との固定構造を備えた構造体の強度試験結果
について説明する。
図７には、試験に供した構造体の構成例を示している。この構造体は、部品３００を装着したスタッドボルト１と金属薄板１００の組立体の金属薄板１００に、締付け板３１０を重ね、ナット３２０で締め付け固定した。
この構造体に、種々の方向の荷重を負荷した結果、以下の通り、締結時のねじり強度や使用する上での要求接合強度を満足するものであった。
・軸方向抜き荷重について
ローレット加工部５の圧入のみでは、平均０．３３ｋＮ（ｍｉｎ０．２５ｋＮ〜ｍａｘ０．４１ｋＮ）に対し、
本発明では、平均０．７０ｋＮ（ｍｉｎ０．６８ｋＮ〜ｍａｘ０．７２ｋＮ）であった。
・軸直角方向曲げ荷重
ローレット加工部５の圧入のみでは、平均０．５６ｋＮ（ｍｉｎ０．５０ｋＮ〜ｍａｘ０．６１ｋＮ）に対し、
本発明では、平均０．７７ｋＮ（ｍｉｎ０．７２ｋＮ〜ｍａｘ０．８４ｋＮ）であった。
・ねじり分離強度
ねじ軸部４が破壊するまで締付けトルクを負荷しても、カシメ固定部に異常はなかった。
Ｍ６、強度区分９．８のねじ部をもつカシメ後のスタッドボルトに、トルクを負荷した結果、２６Ｎ．ｍにてねじ軸部４が折損した。
＊カシメ母材である金属薄板１００の板厚１ｍｍ、締付け板３１０の板厚０．６ｍｍにて試験実施。

他の形態
上記実施形態では、スタッド部２は、部品３００を摺動案内する円柱状のシャンク部２１と、シャンク部２１より大径のヘッド部２２と、を備え、スタッド部２の肩部２３はシャンク部２１の肩部に相当しているが、このスタッド部２の構成については、図８（A）
乃至（Ｈ）に示すように、種々の構成とすることができる。以下の説明で、図１と同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。
他の形態１
図８（A）は、部品３００が回転自在に挿入されるシャンク部２１を、大径円筒状の第
１シャンク２１Ａと小径円筒形状の第２シャンク２１Ｂの２段形状としたもので、小径の第２シャンク２１Ｂの肩部２３が金属薄板１００に当接する。
一方、プーリ等の部品３００は、第１シャンク２１Ａ外周に回転摺動自在に接触し、第２シャンク２１Ｂは部品３００を支持する軸ではなく、部品３００の内周との間に隙間が形成されている。
他の形態２
図８（Ｂ），（Ｃ）は他の形態２を示し、（Ｂ）は部品と金属薄板を断面に示すスタッドボルトの正面図、（Ｃ）はシャンク部の軸直角方向の断面図である。
図８（B）、（C）に示すように、この形態は、図１のシャンク部２１に二面幅部２１Ｃを設けたもので、シャンク部２１の形状を円筒形でない軸形状としたものである。二面幅２１Ｃを設けることで、軽量化が可能となる。
他の形態３
図８（Ｄ）は他の形態３を示している。
この形態３では、プーリ等の部品３００が挿入されるシャンク部２１Ｄの径を小さくして、カラー２６を挿入した状態でローレット加工部５をかしめる構成となっている。すなわち、シャンク部２１Ｄのカラー２６が存在する位置の径を小さくして、図１のシャンク部２１から、ローレット加工部５に接続する肩部２３を無くしたものである。この場合、金属薄板１００は、ローレット加工部５の凸部５１をかしめた張出部とカラー２６との間
で金属薄板１００が軸方向に挟み込まれる。
他の形態４
図８（Ｅ），（F）は他の形態４を示し、（Ｅ）は部品と金属薄板を断面にして示すス
タッドボルトの正面図、（Ｆ）はスタッドボルトの平面図である。
図８（Ｅ），（F）に示すように、ヘッド部２２Ｅの平面形状を、円形ではなく、角部
の丸い四角形状としたものである。なお、このヘッド部２２Ｅの形状を、上記した他の形態１，２、３と組み合わせてもよい。
他の形態５
図８（Ｇ）は、プーリ等の部品３００が位置するシャンク部２１よりも下部にシャンク部２１よりも径の大きい鍔部２９を設けている。この鍔部２９の下にあるローレット加工部５にて、金属薄板１００にカシメ加工を行うものである。
また、図１のヘッド部の代わりに、シャンク部２１の上端部に、円筒状の突起部２７を設け、その突起部２７よりも径の大きい内径を持ち、シャンク部２１よりも径の大きい外径を持つワッシャ３０２を、突起部２７を変形させながらかしめて、シャンク部２１に部品３００を挟み込む。
このワッシャ３０２の固定は、金属薄板１００に対するローレット加工部５のかしめと同時に加工する。
他の形態６
図８（Ｈ）は、図８（Ｇ）と同様に、部品３００が嵌合するシャンク部２１よりも下方に、シャンク部２１よりも大径の鍔部２９を設け、この鍔部２９の下にあるローレット加工部５を金属薄板１００にかしめるものである。
この形態６では、シャンク部２１の上端部に窪み２８を設け、この窪み２８の周辺部２８ａをシャンク部２１の外径よりも拡張するように塑性変形させ、シャンク部２１に部品３００を挟み込むようになっている。この部品３００の固定も、金属薄板１００に対するローレット加工部５のかしめと同時に加工する。

以下、上記他の形態３について、図９，図１０を参照して、より詳細に説明する。
図９は、スタッドボルトと被固定部材（金属薄板）との固定構造を示すものである。
この形態３においては、シャンク部２１Ｄは、カラー２６を介して部品３００を回転摺動自在に支持するもので、シャンク部２１Ｄの径は、かしめ軸部３のシャンク部２１Ｄ側の端部であるアール部５５ａの最大径と同一の円柱形状である。カラー２６は円筒形状で、軸方向の長さはシャンク部２１Ｄの軸方向長さと同一で、金属薄板１００に固定された状態で、カラー２６の一方の端面２６ｂがヘッド部２２に当接し、他方の端面２６ａが金属薄板１００のスタッド部２側の板面に接触している。このカラー２６のかしめ軸部側の端面２６ａと張出部５４の間で、金属薄板１００が軸方向に挟み込まれる構成となっている
図９を図１と対比すると、図１のスタッド部２の肩部２３に対応する部分が、シャンク部２１Ｃ外周に嵌合するカラー２６に置き換えられただけで、その他の構成は、図１と同じであり、詳細な説明は省略する。カラー２６を用いることにより、種々の大きさの部品に対応することができる。
次に、図１０を参照して、かしめ金型を用いたスタッドボルト１と金属薄板１００との固定方法を説明する。
まず、スタッドボルト１のシャンク部２１Ｄに、カラー２６と部品３００を組み込んだ状態で、母材となる金属薄板１００の下穴１０１にねじ軸部４を挿入し（図１０（Ａ）参照）、かしめ金型２００の孔２０１にねじ軸部４を差し込む（図１０（Ｂ）参照）。
図示例では、カラー２６はシャンク部２１Ｄ外周に対して、自重によって下方に移動して金属薄板１００上に当接した状態としているが、シャンク部２１Ｄ外周に摩擦係合して、自重によっては軸方向に移動しない程度の嵌め合い寸法としてもよい。
この状態から、スタッドボルト１のヘッド部２２とかしめ金型２００間を、不図示のプレスによって軸方向に圧縮し（冷間加工）、ローレット加工部５を金属薄板１００の下穴
１０１内周に圧入すると共に、下穴１０１のねじ軸部４側に突出するローレット加工部５の軸方向端部をかしめることによって、捩じり方向及び軸方向に相対移動不能に固定する（図１０（Ｃ）参照）。かしめ終了時点では、カラー２６の上端面２６ｂがスタッド部２のヘッド部２２の下面に当接し、下端面２６ａが金属薄板１００の上面に当接する。
すなわち、図１０（Ｄ）に拡大して示すように、母材となる金属薄板１００の下穴１０１内壁にローレット加工部５が喰いこむとともに、板厚方向に突き出たローレット加工部５が据え込まれ、凸条５１の下穴１１のねじ軸部４側に突出する端部がかしめられて径方向に突出し、下穴１０１の周縁部に係合する張出部５４が形成される。この張出部５４とカラー２６の下端面２６ａとの間で、金属薄板１００を挟み込み、さらに、金属薄板１００の下穴１０１の周縁部を、張出部５４と共に局部的に窪ませて環状凹部１０２を形成する。
なお、ローレット加工部５のかしめ工程の詳細は、図５に示した上記実施形態の肩部２３をカラー２６に置き換えただけであり、詳細な説明は省略する。

以上説明した通り、本発明によれば、スタッドボルト１の金属薄板１００への部品３００の装着強度を向上させることができるとともに、さらに、その構造体を、締付け板に締結する際の締結強度を確保でき、部品周辺の軽量化を図ることができる。
また、先端にあるねじ軸部４を使用して様々な締付け板へ締結する際、その板厚が、適用されるねじの１ピッチ以下の厚みでも締結することが可能となった。

１ スタッドボルト
２ スタッド部
２１ シャンク部、２２ ヘッド部、２２ａ センタ穴
２３ 肩部、２４ アンダーカット部
２１Ａ 第１シャンク、２１Ｂ 第２シャンク
２１Ｃ 二面幅
２１Ｄ シャンク部
２６ カラー、２６ａ下端面、２６ｂ上端面
２７ 突起部
２８ 窪み、２８ａ周辺部
２９ 鍔部
３ かしめ軸部
４ ねじ軸部
４Ａ 平行ねじ部、４Ｂ 首部、４Ｃ 移行ねじ部、４Ｄ アール部
４１ 完全ねじ山、４２ 導入ねじ山
５ ローレット加工部
５１ 凸条、５１ａ 端部、５２ 谷部、５２ａ 傾斜部
５３ テーパ部、５４ 張出部、５５ 円環状部
１００ 金属薄板
１０１ 下穴、１０２ 環状凹部、
１１０ 固定穴、１１１ 内周凸部、１１２ 軸方向溝
１１２ａ 内周傾斜部
２００ かしめ金型
２００ａ 金型面、２０１ 孔、２０２ 環状凸部
３００ 部品
３１０ 締付け板
３２０ ナット（めねじ部材）
Ｄ０ 下穴１０１の穴径
Ｄ１ 凸条５１の外径、Ｄ２ 凸条５１の内径
Ｄ３ 環状凹部１０２の内径、Ｄ４ 環状凹部１０２の外径
Ｄａ 孔２０１の内径
Ｄｓ シャンク部２１の外径
ｔ 金属薄板１０１の板厚
Ｔ１ 環状凸部２０２の高さ

Claims (12)

1. スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延びるかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるねじ軸部とを有し、前記かしめ軸部が被固定部材の固定穴に固定され、前記被固定部材の一方の面にはスタッド部が突出し、他方の面にはねじ軸部が突出する構造のスタッドボルトと被固定部材との固定構造において、
   前記かしめ軸部の外周には、前記被固定部材の固定穴の内周に形成された複数の軸方向溝に嵌合する軸方向に延びる凸条が設けられ、
   前記凸条の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に突出して前記被固定部材の固定穴の周縁部に係合する張出部が設けられ、
   前記被固定部材の固定穴の周縁部には、前記張出部と共に局部的に窪んだ環状凹部が形成され、
   前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とするスタッドボルトと被固定部材との固定構造。
2. 前記スタッド部は、部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、該シャンク部は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径よりも大径で、前記シャンク部の前記かしめ軸部側の端部は、段差となる肩部を介して前記かしめ軸部に接続されており、前記肩部は前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記肩部と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成となっている請求項１に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定構造。
3. 前記スタッド部は、カラーを介して部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、該シャンク部の径は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径と同一径で、前記カラーの前記かしめ軸部側の端面が前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記カラーの前記かしめ軸部側の端面と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成となっている請求項１に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定構造。
4. 前記被固定部材には、更に別の締付け板が重ねられ、前記ねじ軸部に螺合するめねじ部品によって前記締付け板が固定される請求項１乃至３のいずれかの項に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定構造。
5. スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延びるかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるおねじを備えたねじ軸部と、を有するスタッドボルトを、固定用の下穴を備えた被固定部材に固定するスタッドボルトと被固定部材との固定方法において、
   前記かしめ軸部には軸方向に延びる凸条が周方向に複数設けられ、
   前記スタッドボルトの前記ねじ軸部を前記被固定部材の下穴に挿通し、前記かしめ軸部を前記被固定部材の下穴内周に圧入することにより、前記下穴内周に前記凸条を食い込ませ、
   前記凸条の前記下穴のねじ軸部側に突出する端部をかしめることによって、径方向に膨張する張出部を形成し、該張出部を前記下穴の周縁部に係合させ、
   さらに、前記被固定部材の下穴の周縁部を、前記張出部と共に局部的に窪ませて環状凹部を形成するもので、
   前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とするスタッドボルトと被固定部材との固定方法。
6. 前記スタッド部は、部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、該シャンク部は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径よりも大径で、前記シャンク部の前記かしめ軸部側の端部は、段差となる肩部を介して前記かしめ軸部に接続されており、前記肩部は前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記肩部と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成となっている請求項５に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定方法。
7. 前記スタッド部は、カラーを介して部品を回転摺動自在に支持するシャンク部を備え、該シャンク部の径は前記かしめ軸部の前記シャンク部側の端部の径と同一径で、前記カラー
   の前記かしめ軸部側の端面が前記被固定部材に接触し、前記被固定部材を前記カラーの前記かしめ軸部側の端面と前記張出部の間で軸方向に挟み込む構成となっている請求項５に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定方法。
8. 前記凸条のかしめは、前記ねじ軸部が挿通される穴を有するかしめ金型によって行うもので、該かしめ金型の穴周縁には、前記環状凹部を形成するための環状凸部が設けられている請求項５乃至７のいずれかの項に記載のスタッドボルトと被固定部材との固定方法。
9. スタッド部と、該スタッド部から軸方向に延び、被固定部材の下穴に固定するためのかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びるねじ軸部とを有するスタッドボルトであって、
   前記かしめ軸部の外周には軸方向に延びる凸条が周方向に複数設けられ、
   前記凸条の外径は、被固定部材の下穴の穴径よりも大径で、前記凸条の付け根側の内径は前記下穴の穴径よりも小径となっており、
   前記凸条の長さは、前記被固定部材の厚さよりも長く、被固定部材よりも突出する前記凸条のねじ軸側の端部が、前記被固定部材に固定される際にかしめられる被かしめ部となり、
   前記環状凹部の内径は、前記凸条の付け根側の径である内径よりも大きく、外径よりも小さいことを特徴とするスタッドボルト。
10. 前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部には、前記ねじ軸部の先端に向かって徐々に小径となるように縮径するテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のスタッドボルト。
11. 前記凸条と凸条の間の谷部の前記スタッド部側の部分は、前記スタッド部側に向かって徐々に径方向外側に向かって傾斜する傾斜部となっている請求項９又は１０に記載のスタッドボルト。
12. 前記かしめ軸部に設けられる複数の凸条は、ローレット加工部である請求項９乃至１１のいずれかの項に記載のスタッドボルト。