JP7460078B2 - ボルトのかしめ構造及びかしめ方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金属板へのボルトのかしめ構造及びかしめ方法に関するものである。
金属板にかしめ固定されるボルトはかしめボルトと呼ばれており、特許文献１、特許文献２に示されるように従来から知られている。これらのかしめボルトは、金属板の下穴に軸部を挿入されてダイスとパンチによりかしめられ、頭部座面及び軸部の上端に金属材料を塑性流動させることにより、金属板に強固に固定されるものである。
このかしめボルトに取り付けられる被取り付け部材は、かしめボルトの軸部に挿入されてナットにより固定されるのが普通である。このとき、被取り付け部材に形成された取り付け孔の内径はボルト軸部のねじ山の外径よりも大きくしておく必要がある。その結果、かしめボルトに対する被取り付け部材の取り付け位置が僅かながらばらつき、例えばかしめボルトを支点としてリンク機構を構成するような場合には、その動作にばらつきが生ずるおそれがあった。
なお、かしめボルトの軸部の上部に位置決め用の段部を形成しておくことも考えられるが、その段部の径はねじ山径よりも大きくしなければならず、ボルト材料の無駄が発生してボルトのコストを上昇させるので、量産品に適用するには好ましくない。
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解消し、ボルトのコストを上昇させることなく被取り付け部材の位置決め精度を向上させることができるボルトのかしめ構造及びかしめ方法を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ構造は、かしめボルトを下穴が形成された平坦な金属板にかしめ固定したボルトのかしめ構造であって、前記かしめボルトの軸部には上端部が頭部座面の直下に位置するねじ山が形成されており、前記かしめボルトの頭部座面には回り止め用の突起が形成されており、かしめにより前記回り止め用の突起は前記金属板の表面に押し込まれており、かしめにより塑性流動した金属材料の一部がねじ山の上端部の外周を覆い、前記頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられた被取り付け部材を位置決めしていることを特徴とするものである。
なお、前記ねじ山は完全ねじ部とその上端の不完全ねじ部を含み、この不完全ねじ部の終点は頭部座面から３ピッチ以内にあり、不完全ねじ部の外周は上記段部により覆われている構造とすることが好ましい。
また上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ方法は、軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、金属板に形成された下穴の径よりも大径の凹部を上部に形成したダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするものである。
また上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ方法は、軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、金属板に形成された下穴の径よりも大径の中心孔を備えたダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするものである。
本発明によれば、かしめ時に金属板に形成された下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部またはダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の段部を形成することができる。この段部はダイスに形成された凹部または中心孔により精度よく形成できるので、被取り付け部材の位置決め用段部として利用することにより、被取り付け部材の位置決め精度を向上させることができる。また、ボルトのコストを上昇させることもない。
さらに、不完全ねじ部の外周が上記段部により覆われている構造とすれば、かしめボルトの引き抜き強度が高められるうえ、段部の直下まで完全ねじが形成されることとなるので、ナットを段部の直下まで捩じ込むことが可能となる。このため、被取り付け部材の厚さが薄い場合にも、確実な取り付けが可能となる。
以下に本発明の実施形態を説明する。
先ず図１～図４を参照しながら実施形態に用いられるかしめボルトを説明する。これらの図において、１０はかしめボルトの頭部、１１は軸部である。頭部１０は円板状であり、頭部座面１２には回り止め用の突起１３が形成されている。この実施形態では回り止め用の突起１３は等間隔に配置された８本の放射状の腕１４を持ち、各腕１４の先端部１５は斜めに面取りされている。各腕１４の基部間は円弧状接続部１６となっており、円弧状接続部１６の最小径は軸部１１の外径よりも大きくなっている。この実施形態では、頭部１０の厚さ（頭部１０の上面から頭部座面１２までの距離）は１.５ｍｍ、腕１４の厚さは０.５ｍｍである。
先ず図１～図４を参照しながら実施形態に用いられるかしめボルトを説明する。これらの図において、１０はかしめボルトの頭部、１１は軸部である。頭部１０は円板状であり、頭部座面１２には回り止め用の突起１３が形成されている。この実施形態では回り止め用の突起１３は等間隔に配置された８本の放射状の腕１４を持ち、各腕１４の先端部１５は斜めに面取りされている。各腕１４の基部間は円弧状接続部１６となっており、円弧状接続部１６の最小径は軸部１１の外径よりも大きくなっている。この実施形態では、頭部１０の厚さ（頭部１０の上面から頭部座面１２までの距離）は１.５ｍｍ、腕１４の厚さは０.５ｍｍである。
軸部１１には上端部が頭部座面１２の直下に位置するねじ山が形成されている。ねじ山は完全ねじ部１７とその端部に形成される不完全ねじ部１８を含む。量産されるボルトのねじ山はほとんどが転造ダイスを用いた転造法により形成されるが、転造されたねじ山の端部には、不可避的に不完全ねじ部１８が形成される。不完全ねじ部１８とは完全ねじ部１７の端部に形成され、完全ねじ部１７よりもねじ山高さが低くなった部分である。頭部側の不完全ねじ部１８は頭部座面１２の直下に位置し、それ以下の部分は完全ねじ部１７となっている。この実施形態では、ねじ山の上端、すなわち不完全ねじ部１８は頭部座面１２から３ピッチ以内の範囲にある。ねじ山の上端の位置が頭部座面１２から更に離れると、金属材料がねじ山の間に十分に流動しないため、かしめた際の引き抜き強度が低下するおそれがある。
上記のかしめボルトは、図５に示すようにダイス２０とパンチ２１を用いて平坦な金属板３０にかしめ固定される。金属板３０には予め下穴を形成しておく。当然ながら、下穴の内径はかしめボルトの軸部１１のねじ山の外径よりもやや大きくしておく必要がある。なお、図５の状態では回り止め用の突起１３の下面が金属板３０の上面に接している。
ダイス２０は金属板３０の裏面に配置されるものであるが、その上面、すなわち金属板３０と接する面には下穴の径よりも大径の凹部３１を形成しておく。この凹部３１はかしめボルトの軸部１１の外周を囲むように形成されたもので、その上下方向の長さはダイスの上面から１～２ピッチ程度とすることが好ましい。また凹部３１の内径は、軸部１１に形成されたねじ山の外径よりも０.２～５ｍｍ程度大きくしておくことが好ましい。凹部３１の具体的なサイズは、金属板３０の材質及び板厚に応じて適宜決定することができる。
金属板３０の上側には円筒状のパット２２と、その内部を昇降するパンチ２１が配置され、パンチ２１を図６のように急速に下降させてかしめボルトの頭部１０を金属板３０に向けて打ち込む。これと同時に頭部座面１２に形成された回り止め用の突起１３は金属板３０の表面に押し込まれ、かしめボルトの頭部座面１２が金属板３０の上面に密着する。また金属板３０に形成された下穴の周縁の金属材料は頭部座面１２の直下の不完全ねじ部１８に向かって塑性流動し、ダイス２０の凹部３１内に流入して図７に示すように頭部座面の裏側に円筒状の段部４０を形成する。
図７に示されるかしめ構造は、金属板３０の表面の金属材料が回り止め用の突起１３の腕部１４の間に流動しているため、優れた回り止め効果を生じ、空転トルクを高めることができる。また下穴の周縁の金属材料が頭部座面１２の直下の不完全ねじ部１８のねじ山の間に流入するため、軸方向の引き抜き荷重も大きくすることができる。なお、段部４０は不完全ねじ部１８のみならず、完全ねじ部１７の上部に達していても差し支えない。
さらに、ダイス２０の凹部３１により形成された円筒状の段部４０はかしめボルトの軸部１１よりも大径であり、しかも精度のよい円筒形状である。このため図８に示すように、被取り付け部材５０に円筒状の段部４０に対応する内径の取付け穴５１を形成し、段部４０に嵌合させることにより、被取り付け部材５０の取付け位置を精度良く決定することができる。また、この段部４０はボルトの軸部に形成されたものではなく、金属板３０の金属材料を塑性流動させて形成したものであるから、ボルトの材料コストを増加させることがない。
さらに、被取り付け部材５０をナット５１により締結する場合にも、軸部１１の段部４０よりも下方の部分には全て完全ねじ部１７が形成されているため、ナット５１を十分深く締め付けることができる。このため被取り付け部材５０の厚さが薄い場合にもナット５１を確実に締め付けることができる。
上記した実施形態では、かしめ時に下穴の周縁の金属材料をダイス２０の凹部３１に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部４０を形成したが、図９、図１０に示す他の実施形態では、金属板３０に形成された下穴の径よりもやや大径の中心孔３２を備えたダイス２０を用い、かしめ時に下穴の周縁の金属材料をダイス２０の中心孔３２とボルトの軸部１１との隙間３３に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部４０を形成する。すなわち、この実施形態ではダイス２０の凹部３１に替えて隙間３３を用いたものであるが、形成される段部４０は図７と同じ形状となる。
上記の通り図示の実施形態に基づいて本発明を説明したが、かしめボルトや段部４０の具体的な形状やサイズは、この実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能であることはいうまでもない。
１０ 頭部
１１ 軸部
１２ 頭部座面
１３ 回り止め用の突起
１４ 腕
１５ 先端部
１６ 円弧状接続部
１７ 完全ねじ部
１８ 不完全ねじ部
２０ ダイス
２１ パンチ
２２ パット
３０ 金属板
３１ 凹部
３２ 中心孔
３３ 隙間
４０ 段部
５０ 被取り付け部材
５１ ナット
１１ 軸部
１２ 頭部座面
１３ 回り止め用の突起
１４ 腕
１５ 先端部
１６ 円弧状接続部
１７ 完全ねじ部
１８ 不完全ねじ部
２０ ダイス
２１ パンチ
２２ パット
３０ 金属板
３１ 凹部
３２ 中心孔
３３ 隙間
４０ 段部
５０ 被取り付け部材
５１ ナット
Claims (4)
- かしめボルトを下穴が形成された平坦な金属板にかしめ固定したボルトのかしめ構造であって、
前記かしめボルトの軸部には上端部が頭部座面の直下に位置するねじ山が形成されており、
前記かしめボルトの頭部座面には回り止め用の突起が形成されており、
かしめにより前記回り止め用の突起は前記金属板の表面に押し込まれており、
かしめにより塑性流動した金属材料の一部がねじ山の上端部の外周を覆い、前記頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられた被取り付け部材を位置決めしていることを特徴とするボルトのかしめ構造。 - 前記ねじ山は完全ねじ部とその上端の不完全ねじ部を含み、この不完全ねじ部の終点は頭部座面から３ピッチ以内にあり、不完全ねじ部の外周は前記段部により覆われていることを特徴とする請求項1に記載のボルトのかしめ構造。
- 軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、
金属板に形成された下穴の径よりも大径の凹部を上部に形成したダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするボルトのかしめ方法。 - 軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、
金属板に形成された下穴の径よりも大径の中心孔を備えたダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするボルトのかしめ方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2003090317A (ja) | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Oi Seisakusho Co Ltd | ボルトと金属プレートとの固着構造 |
| JP2017155860A (ja) | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 株式会社青山製作所 | かしめボルト |
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