JP2003260529A

JP2003260529A - 結合方法および結合構造

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Publication number: JP2003260529A
Application number: JP2002066327A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kitaura; 和雄北浦
Original assignee: YUUSU KITAURA KK; Yuusu Kitaura KK
Current assignee: YUUSU KITAURA KK; Yuusu Kitaura KK
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】軸状部２を備えた軸部材１と板状材６とをか
しめにより結合する結合方法および結合構造において、
軸方向に大きな力が作用しても、軸部材１から板状材６
が抜けてしまう虞のないようにする。【解決手段】板状材６に結合穴７を設けるとともにこ
の結合穴７の周囲に斜めに立ち上がる立ち上がり部８を
形成する一方、軸部材１の軸状部２の一端側に拡大部
４、この拡大部４と軸状部２との間に中間部５をそれぞ
れ設け、中間部５を結合穴７に挿入した状態で、立ち上
がり部８を平らになる方向に変形することにより立ち上
がり部８を構成していた部分の先端部を中間部５の外周
面に圧着するとともに、中間部５を軸状部２の軸線方向
に押圧して塑性変形し、この塑性変形部と拡大部４との
間で板状材６を挾持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸状部を備えた金
属からなる軸部材と板状部材とをかしめにより結合する
結合方法および結合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の結合方法および結合構造
としては、特開平１−１４５４１１号に開示されている
ようなものが知られている。この従来の結合方法および
結合構造は、ボルトの軸径より小さい内径を持った小孔
を有する鍔を椀状に湾曲形成し、一旦径を拡大した前記
小孔にボルト軸を挿通した後、プレスにより該鍔を元の
平板状に戻すことによって前記小孔を縮径し、この小孔
の内周を前記ボルト軸に強く圧着して前記ボルトに前記
鍔を固着するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−１３６５１５号に開示されている結合方法およ
び結合構造においては、次のような問題があった。

【０００４】（ａ）軸方向に大きな力が作用すると、ボ
ルト軸から鍔が抜けてしまう虞がある。これを防止する
には、ボルト軸に予め溝を加工しておき、この溝内に前
記小孔の内周が圧着されるようにする必要がある。

【０００５】（ｂ）ボルト軸は横断面円形であるので、
大きな回転力が作用すると、ボルト軸に対し鍔が回転し
てしまう虞がある。これを防止するには、ボルト軸に横
断面非円形となるように溝を予め加工しておき、この溝
内に前記小孔の内周が圧着されるようにする必要があ
る。

【０００６】（ｃ）しかし、前記のような溝をボルト軸
に設けると、ボルト軸の強度が減少する上、前記のよう
な溝を有するボルトの規格品はないので、コストが高く
なる。

【０００７】本発明は、このような従来の事情に鑑みて
なされたもので、本発明の１つの目的は、軸方向に大き
な力が作用しても、軸部材から板状部材が抜けてしまう
虞がなく、しかも軸状部の強度を減少させることがない
結合方法および結合構造を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、大きな回転力が作用
しても、軸状部に対し板状部材が回転してしまう虞がな
く、しかも軸状部の強度を減少させることがない結合方
法および結合構造を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、コストを低減するこ
とができる結合方法および結合構造を提供することにあ
る。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、以下の説明か
ら明らかになろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による結合方法
は、軸状部を備えた金属からなる軸部材と板状部材とを
結合する結合方法において、前記板状部材に結合穴を設
けるとともにこの結合穴の周囲に斜めに立ち上がる立ち
上がり部を形成する一方、前記軸部材の前記軸状部の一
端側に拡大部、この拡大部と前記軸状部との間に中間部
をそれぞれ設け、前記軸状部の軸線方向に対し垂直な方
向に関し、前記中間部は前記軸状部より外方に突出し、
前記拡大部は前記中間部よりさらに外方に突出するよう
にし、前記軸部材の前記中間部を前記結合穴に挿入した
状態で、前記立ち上がり部を平らになる方向に変形する
ことにより前記立ち上がり部を構成していた部分の先端
部を前記中間部の外周面に圧着するとともに、前記中間
部を前記軸状部の軸線方向に押圧し、前記中間部を塑性
変形してこの中間部の塑性変形部と前記拡大部との間で
前記板状部材を挾持させることにより、前記軸部材と前
記板状部材とを結合するものである。

【００１２】また、本発明による結合構造は、軸状部を
備えた金属からなる軸部材と板状部材とを結合する結合
構造において、前記板状部材に結合穴を設けるとともに
この結合穴の周囲に斜めに立ち上がる立ち上がり部を形
成する一方、前記軸部材の前記軸状部の一端側に拡大
部、この拡大部と前記軸状部との間に中間部をそれぞれ
設け、前記軸状部の軸線方向に対し垂直な方向に関し、
前記中間部は前記軸状部より外方に突出し、前記拡大部
は前記中間部よりさらに外方に突出するようにし、前記
軸部材の前記中間部を前記結合穴に挿入した状態で、前
記立ち上がり部を平らになる方向に変形することにより
前記立ち上がり部を構成していた部分の先端部を前記中
間部の外周面に圧着するとともに、前記中間部を前記軸
状部の軸線方向に押圧し、前記中間部を塑性変形してこ
の中間部の塑性変形部と前記拡大部との間で前記板状部
材を挾持させることにより、前記軸部材と前記板状部材
とを結合してなるものである。

【００１３】本発明においては、軸部材の中間部の塑性
変形部と拡大部との間で板状部材を挾持させるので、軸
方向に大きな力が作用しても、軸部材から板状部材が抜
けてしまう虞がなくなる。

【００１４】また、中間部の横断面形状を非円形とすれ
ば、大きな回転力が作用しても、軸状部に対し板状部材
が回転してしまう虞がない。なお、中間部の横断面を円
形とした場合は、軸部材に対する板状部材の相対的回転
を抑止する強度が小さくなるが、中間部の塑性変形部と
拡大部との間で板状部材を挾持させるので、そのように
挾持させない場合よりは、軸部材に対する板状部材の相
対的回転を抑止する強度が大きくなる。

【００１５】また、軸状部に溝を加工する必要がないの
で、軸状部の強度を減少させることがない。

【００１６】また、軸状部には溝を加工する必要がない
ので、軸部材として例えば角根丸頭ボルトのような規格
品を用いてコストを低減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施例
に基づいて説明する。

【００１８】

【実施例】図１〜１０は、本発明の一実施例を示してい
る。本実施例においては、軸部材１として規格品の鋼鉄
からなる角根丸頭ボルト（スクエアネック・ボルト）を
使用している。したがって、軸部材（ボルト）１の軸状
部（ボルトの軸部）２の外周には雄ねじ３が設けられて
いる。また、前記軸部材１の一端側には丸頭状の拡大部
（ボルトの頭部）４、この拡大部４と軸状部２との間に
は中間部（ボルトの首部）５がそれぞれ設けられてい
る。図１および２によく示されるように、前記中間部５
は横断面四角形状をなしている。前記中間部５の横断面
は軸状部２の横断面より大きくされており、拡大部４の
座面４ａは中間部５の横断面よりさらに大きくされてい
る。これにより、軸状部２の軸線方向に対し垂直な方向
（径方向）に関し、中間部５は軸状部２より外方に突出
し、拡大部４は中間部５よりさらに外方に突出してい
る。前記中間部５の厚さは、次に説明する板状部材６の
板厚より厚くされている。

【００１９】板状部材６は鋼鉄等の金属からなり、図１
および３等に示されるように、中央部に四角形状の結合
穴７を設けられるとともに、この結合穴７の周囲に、斜
めに立ち上がる立ち上がり部８を形成されている。本実
施例では、結合穴７が四角形状である関係上、立ち上が
り部８加工時に割れ等の欠陥が生じないようにするた
め、立ち上がり部８が４つに分割されており、各立ち上
がり部８間に切れ目９が設けられるとともに、各切れ目
９の端部に小さな円形状の穴１０が設けられている。

【００２０】軸部材１と板状部材６とを結合するために
使用するプレス機械（図示せず）に装着されるプレス上
型１１の下面１１ａは水平な平面状とされており、この
下面１１ａの中央部には軸部材１の拡大部４に対応する
形状の凹部１２（図５等参照）が設けられている。前記
プレス機械に装着されるプレス下型１３の上面１３ａは
水平な平面状とされており、この上面１３ａの中央部に
は横断面円形の凹部１４が設けられている。また、前記
プレス下型１３の中心部には、軸部材１の軸状部２の外
径より僅かに径を大きくされた軸状部収容穴１５が鉛直
方向に設けられており、この軸状部収容穴１５の上端は
凹部１４の底部に開口している。

【００２１】次に、本実施例において軸部材１と板状部
材６とを結合するプレス作業を説明する。まず、図４〜
７に示されるように、軸部材１の軸状部２を板状部材６
の結合穴７に挿通するとともにプレス下型１３の軸状部
収容穴１５内に挿入し、板状部材６をプレス下型１３の
上面１３ａ上に載置することにより、軸部材１および板
状部材６をプレス下型１３にセットする。このセット完
了状態においては、軸部材１の中間部５が結合穴７内に
挿入された状態となっている。なお、図４は軸部材１の
中間部５を板状部材６の結合穴７に挿入した状態を上か
ら見た図である（軸部材１は想像線で示しており、プレ
ス下型１３は図示していない）。また、図５および６は
同じセット完了状態を断面位置を変えて示したもので、
図５の断面位置は図４のＡ−Ａ線に対応する一方、図６
の断面位置は図４のＢ−Ｂ線に対応している。

【００２２】次に、図８および９に示されるように、プ
レス上型１１を下降させて行くと、凹部１２内に軸部材
１の拡大部４が収容されるとともに、拡大部４を介して
プレス上型１１が立ち上がり部８を押圧して立ち上がり
部８を平らになる方向に変形して（戻されて）行き、立
ち上がり部８の先端部間の距離が短くなって行くので、
最終的には図８に示されるように立ち上がり部８を構成
していた部分８’の先端部が中間部５の外周面に強く圧
着されると同時に、プレス下型１３の凹部１４の底面の
うちの軸状部収容穴１５付近の部分が軸部材１の中間部
５を上方（軸状部２の軸線方向）に押圧し、中間部５の
主として四隅付近を潰して外側に広がるように塑性変形
し、図９によく示されるようにこの塑性変形部５ａと拡
大部４との間に板状部材６が挾持される。これにより、
軸部材１と板状部材６とが互いに強固に固定された状態
で結合される。なお、図８および９は、プレス上型１１
を下限位置まで下降させた状態を断面位置を変えて示し
たもので、図８の断面位置は図４のＡ−Ａ線に対応する
一方、図９の断面位置は図４のＢ−Ｂ線に対応してい
る。図１０は、結合作業完了後の軸部材１および板状部
材６を取り出して示したものである。

【００２３】この結合方法および結合構造においては、
中間部５の塑性変形部５ａと拡大部４との間で板状部材
６を板厚方向に挾持させるので、軸方向に大きな力が作
用しても、軸部材１から板状部材６が抜けてしまう虞が
なくなる。また、中間部５の横断面形状が非円形（四角
形状）とされているので、大きな回転力が作用しても、
軸状部２に対し板状部材６が回転してしまう虞がなくな
る。そして、軸状部２には溝を加工する必要がないの
で、軸状部２の強度を減少させることがない。このよう
に軸方向（引き抜き方向）にも回転方向にも結合強度が
大きくなるので、溶接により結合した場合と同等の結合
強度を得ることができる。

【００２４】また、軸状部２には溝を加工する必要がな
いので、軸部材１として規格品を用いることができるた
め、コストを低減することができる。

【００２５】また、本実施例では、プレス下型１３に凹
部１４を設けているので、プレス下型１３の上面１３ａ
に板状部材６が当接した状態のままプレス作業を進行さ
せ、かつ図８および９のように最終的にプレス上型１１
の下面１１ａおよびプレス下型１３の上面１３ａを板状
部材６の両面に当接できるため、プレス作業により板状
部材６の平面度が劣化しないようにすることができる。
ただし、本発明においては凹部１４は必ずしも必須なも
のではない。

【００２６】図１１は本発明の第二実施例を示してい
る。本実施例においては、板状部材６には、結合穴７の
相対向する辺に位置するようにして、立ち上がり部８が
２つのみ設けられている。板状部材６、軸部材１、プレ
ス上型１１およびプレス下型１３の他の構成および結合
作業は、前記第一実施例の場合と同様である。

【００２７】本実施例においても前記第一実施例の場合
と同様の作用効果を得ることができる。ただし、立ち上
がり部８が２つしかないので、板状部材６の加工は容易
になる反面、結合強度は前記第一実施例の場合より低下
する可能性がある。

【００２８】図１２〜１６は本発明の第三実施例を示し
ている。本実施例においては、図１２に示されるように
軸部材１の中間部５は横断面小判型とされている。ま
た、これに対応して図１３に示されるように板状部材６
の結合穴７および立ち上がり部８も小判型とされてい
る。本実施例においても、図１４および１５に示される
ように、前記第一実施例の場合同様のプレス作業により
軸部材１と板状部材６とを結合することができる。図１
６は、結合作業完了後の軸部材１および板状部材６を取
り出して示したものである。

【００２９】本実施例においても、中間部５の塑性変形
部５ａと拡大部４との間で板状部材６を挾持させるの
で、軸方向に大きな力が作用しても、軸部材１から板状
部材６が抜けてしまう虞がなくなる。また、中間部５の
横断面形状が非円形（小判型）とされているので、大き
な回転力が作用しても、軸状部２に対し板状部材６が回
転してしまう虞がない。そして、軸状部２に溝を加工す
る必要がないので、軸状部２の強度を減少させることが
ない。

【００３０】また、軸状部２には溝を加工する必要がな
いので、軸部材１として規格品を用いることができれ
ば、コストを低減することができる。

【００３１】図１７および１８は本発明の第四実施例を
示している。本実施例においては、図１７に示されるよ
うに軸部材１の中間部５は横断面円形とされている。ま
た、これに対応して図１８に示されるように板状部材６
の結合穴７および立ち上がり部８も円形状とされてい
る。本実施例においても、前記各実施例の場合同様のプ
レス作業により軸部材１と板状部材６とを結合すること
ができる。

【００３２】本実施例においては、中間部５の横断面形
状が円形とされているので、軸部材１に対する板状部材
６の相対的回転を抑止する強度が小さくなり、大きな回
転力が作用したときは、軸状部２に対し板状部材６が回
転してしまう虞がある。しかし、中間部５の塑性変形部
５ａと拡大部４との間で板状部材６を挾持させるので、
そのように挾持させない場合よりは軸部材２に対する板
状部材６の相対的回転を抑止する強度が大きくなる。

【００３３】なお、前記各実施例では、軸部材１として
ボルトを使用しているが、本発明においては、ボルト以
外の部材を軸部材１としてもよいし、軸部材に板状部材
を結合した後、軸部材の軸状部に雄ねじを加工してもよ
い。

【００３４】また、前記各実施例では、ボルトの頭部を
軸部材１の拡大部４としているが、ボルトの頭部以外の
部分を軸部材の拡大部としてもよい。

【００３５】また、前記各実施例では、立ち上がり部８
を平らになる方向に変形する工程と、中間部５を軸状部
２の軸線方向に押圧する工程とを同時に行っているが、
本発明においては、前記２つの工程を別々に行ってもよ
い。ただし、前記各実施例のように、立ち上がり部８を
平らになる方向に変形する工程と、中間部５を軸状部２
の軸線方向に押圧する工程とを同時に行えば、結合作業
の作業効率を上げ、ひいてはコスト低減を図ることがで
きる。

【００３６】また、前述のように軸部材１として規格品
を用いれば、コスト低減を図ることができるが、本発明
においては、軸部材として規格品でない部材を用いても
よい。

【００３７】また、前記各実施例では、板状部材６が四
角形とされているが、勿論、本発明においては、板状部
材は四角形以外の形状であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、（イ）軸方向に
大きな力が作用しても、軸部材から板状部材が抜けてし
まう虞がなくなる、（ロ）中間部の横断面形状を非円形
とすれば、大きな回転力が作用しても、軸状部に対し板
状部材が回転してしまう虞がなくなる、（ハ）軸状部に
溝を加工する必要がないので、軸状部の強度を減少させ
ることがない、（ニ）軸状部に溝を加工する必要がない
ので、軸部材として規格品を用いてコストを低減するこ
とができる、等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例における軸部材、板状部材
およびプレス金型を示す斜視図である。

【図２】前記第一実施例における軸部材を示す底面図で
ある。

【図３】前記第一実施例における板状部材を示す平面図
である。

【図４】前記第一実施例において軸部材の中間部を板状
部材の結合穴に挿入した状態を示す平面図である（軸部
材は想像線で示している）。

【図５】前記第一実施例においてプレス下型に軸部材お
よび板状部材をセットした状態を示す断面図である（断
面位置は図４のＡ−Ａ線に対応している）。

【図６】図５と同一の状態を、断面位置を変えて示す断
面図である（断面位置は図４のＢ−Ｂ線に対応してい
る）。

【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図であ
る。

【図８】前記第一実施例においてプレス上型を下降させ
た状態を示す断面図である（断面位置は図４のＡ−Ａ線
に対応している）。

【図９】図８と同一の状態を、断面位置を変えて示す断
面図である（断面位置は図４のＢ−Ｂ線に対応してい
る）。

【図１０】前記第一実施例における結合作業完了後の軸
部材および板状部材を取り出して示す部分断面図であ
る。

【図１１】本発明の第二実施例における板状部材を示す
斜視図である。

【図１２】本発明の第三実施例における軸部材を示す底
面図である。

【図１３】前記第三実施例における板状部材を示す平面
図である。

【図１４】前記第三実施例においてプレス下型に軸部材
および板状部材をセットした状態を示す断面図である。

【図１５】前記第三実施例においてプレス上型を下降さ
せた状態を示す断面図である。

【図１６】前記第三実施例における結合作業完了後の軸
部材および板状部材を取り出して示す部分断面図であ
る。

【図１７】本発明の第四実施例における軸部材を示す底
面図である。

【図１８】前記第四実施例における板状部材を示す平面
図である。

【符号の説明】

１軸部材２軸状部４拡大部５中間部５ａ塑性変形部６板状部材７結合穴８立ち上がり部８’ 立ち上がり部を構成していた部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸状部を備えた金属からなる軸部材と板
状部材とを結合する結合方法において、前記板状部材に結合穴を設けるとともにこの結合穴の周
囲に斜めに立ち上がる立ち上がり部を形成する一方、前
記軸部材の前記軸状部の一端側に拡大部、この拡大部と
前記軸状部との間に中間部をそれぞれ設け、前記軸状部
の軸線方向に対し垂直な方向に関し、前記中間部は前記
軸状部より外方に突出し、前記拡大部は前記中間部より
さらに外方に突出するようにし、前記軸部材の前記中間部を前記結合穴に挿入した状態
で、前記立ち上がり部を平らになる方向に変形すること
により前記立ち上がり部を構成していた部分の先端部を
前記中間部の外周面に圧着するとともに、前記中間部を
前記軸状部の軸線方向に押圧し、前記中間部を塑性変形
してこの中間部の塑性変形部と前記拡大部との間で前記
板状部材を挾持させることにより、前記軸部材と前記板
状部材とを結合することを特徴とする結合方法。
【請求項２】前記立ち上がり部を平らになる方向に変
形する工程と、前記中間部を前記軸状部の軸線方向に押
圧する工程とを実質的に同時に行う請求項１記載の結合
方法。
【請求項３】前記中間部は横断面非円形とされている
請求項１または２記載の結合方法。
【請求項４】軸状部を備えた金属からなる軸部材と板
状部材とを結合する結合構造において、前記板状部材に結合穴を設けるとともにこの結合穴の周
囲に斜めに立ち上がる立ち上がり部を形成する一方、前
記軸部材の前記軸状部の一端側に拡大部、この拡大部と
前記軸状部との間に中間部をそれぞれ設け、前記軸状部
の軸線方向に対し垂直な方向に関し、前記中間部は前記
軸状部より外方に突出し、前記拡大部は前記中間部より
さらに外方に突出するようにし、前記軸部材の前記中間部を前記結合穴に挿入した状態
で、前記立ち上がり部を平らになる方向に変形すること
により前記立ち上がり部を構成していた部分の先端部を
前記中間部の外周面に圧着するとともに、前記中間部を
前記軸状部の軸線方向に押圧し、前記中間部を塑性変形
してこの中間部の塑性変形部と前記拡大部との間で前記
板状部材を挾持させることにより、前記軸部材と前記板
状部材とを結合してなる結合構造。
【請求項５】前記立ち上がり部を平らになる方向に変
形する工程と、前記中間部を前記軸状部の軸線方向に押
圧する工程とを実質的に同時に行う請求項４記載の結合
構造。
【請求項６】前記中間部は横断面非円形とされている
請求項４または５記載の結合構造。