JP2006161968A - かしめボルトとその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄板状の母材に対するボルト本体の結合保持力の向上を図ったかしめボルトを提供する。
【解決手段】ワーク２に形成された取付穴７にボルト本体３のフランジ部６付きの頭部４を挿入して、そのフランジ部６を着座させた状態で頭部４をかしめて、フランジ部６と頭部４の圧締力をもってボルト本体３をワーク２に保持させる。同時に、頭部４の外周面にセレーション部４ａを予め形成しておき、そのセレーション部４ａを接触部として頭部４を包み込むようなエンボス部８を成形する。頭部４には窪み９が形成され、ワーク２の一般面２ａとほぼ面一状態となるように設定してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、板状の母材に対しかしめ加工をもってボルト本体の頭部を結合，固定することによりボルト本来の機能を発揮させるようにしたかしめボルトとその組立方法に関するものである。

なお、ここでは、上記のように板状の母材に対しかしめ加工をもってボルト本体の頭部を結合，固定したものをかしめボルトと定義し、他方、かしめ加工前のいわゆるボルト単体の状態のものをボルト本体と定義することで、両者を区別する。

この種のかしめボルトとして例えば特許文献１に記載のものが提案されている。

この従来のかしめボルトの構造では、ボルト本体の頭部にフランジ部付きのカラーを予め圧入しておき、薄板状の母材に形成された取付穴に対して裏面側からカラーを挿入してフランジ部を着座させる一方、母材の表面側からカラーに対し荷重を付与して、母材を挟んでフランジ部と反対側の部位を潰れ変形させることで潰れフランジ部を形成し、いわゆるブラインドリベットの原理にてボルト本体の頭部を母材に圧締固定するようにしてある。
実開平１−１１３６１２号公報（第１図）

特許文献１に示された従来の構造では、本来の機能を失った頭部が母材上に大きく突出することとなり、例えば他の構造物との干渉等の二次的不具合が発生するおそれがあり、好ましくない。

また、ボルト本体に対するナット等の締め付けトルクは、最終的には母材と双方のフランジ部との接触部にて負担することから、特に母材板厚が小さい場合には十分な接触面積を確保することができず、母材に対するボルト本体の結合保持力が不足するおそれがある。そのため、例えば大きなトルクをもって締め付け作業を行った場合にはボルト本体がカラーとともに共回りしてしまい、ナット締め付け作業を円滑に行えなくなるおそれがある。

さらに、ボルト本体に倒れ方向の外力が加わると、母材と双方のフランジ部との接触部にがたつきが生じやすく、それによって上記と同様に母材とボルト本体との結合保持力が低下するおそれがある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ母材に対するボルト本体の結合保持力の向上を図ったかしめボルトとその組立方法を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、頭部にかしめ加工を施してその頭部を板状の母材に固定することでボルトとして機能するかしめボルトの構造として、フランジ部付きの頭部を有するボルト本体と、上記フランジ部側に向かって凸形状となるエンボス部が形成されているとともに、そのエンボス部に取付穴が形成された母材とを備えていて、上記フランジ部がエンボス部に着座するようにボルト本体の頭部を取付穴に挿入した上でその頭部を押し潰すようにかしめ加工を施すことにより、上記フランジ部と頭部とでエンボス部をその表裏両面から加圧挟持しながら、その頭部の素材肉をエンボス部の凹状空間に充満させてあることを特徴とする。

この場合、請求項２〜４に記載のように、上記頭部の外周面をエンボス部の凹状空間の内周面に圧接させるとともに、上記頭部の外周面に予めセレーション部を形成しておき、さらに上記頭部の先端面と母材の一般面がほぼ面一状態となるように設定されていることが望ましい。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のかしめボルトを組み立てる方法として、母材に予め形成された取付穴にボルト本体の頭部を挿入した上でその頭部を拡径させながら押し潰して、押し潰された頭部とフランジ部とで母材を挟持する工程と、母材のうち上記頭部とフランジ部とで挟持された部分をフランジ部側に向かって凸形状となるように絞り成形を施して、押し潰された頭部を包み込むようにエンボス部を成形する工程とを含むことを特徴とする。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、母材をその表裏両面からフランジ部と頭部とで挟み込むだけでなく、頭部の外周面を包み込むように母材側にエンボス部が形成されているので、母材とボルト本体との接触面積の増大化によって両者の結合保持力が向上するようになる。

請求項１に記載の発明によれば、母材とボルト本体における頭部との接触面積の増大化によって両者の結合保持力が大幅に向上する。その結果、ボルト本体に締め付けトルクが加わってもボルト本体が共回りしてしまうことがないだけでなく、ボルト本体に倒れ方向の外力が加わったとしても両者の結合部でのがたつきが発生しにくいものとなる。

また、請求項５に記載の発明によれば、ボルト本体の頭部の押し潰しおよびエンボス部の成形共にプレス加工を基本としているので、所定の金型構造を採用することによって、一工程にてかしめボルトの組み立てを効率良く行える利点がある。

図１は本発明に係るかしめボルト１の具体的な実施の形態を示す図であり、母材たる薄板状のワーク２に対してボルト本体３が直立姿勢となるように、そのボルト本体３の頭部４が後述するかしめ加工にて一体的に結合されているものである。

ボルト本体３は、軸部たるおねじ部５のほかフランジ部６付きの頭部４を有しているものであり、ワーク２側に予め形成されている取付穴７に対して頭部４を挿入しつつフランジ部６をワーク２に着座させた上で、その頭部４を押し潰すようにかしめ加工を施すことで、そのかしめ加工が施された偏平状の頭部４とフランジ部６とでワーク２を圧締するかたちでボルト本体３が固定されている。同時に、ワーク２側にはフランジ部６側に向かって凸形状となるエンボス部８が曲折形成されており、このエンボス部８は実質的に偏平状の頭部４を包み込んでいる。すなわち、頭部４の外周面には予めセレーション部４ａが形成されていて、頭部４がエンボス部８にて包み込まれることでそのセレーション部４ａがエンボス部８の内周面に圧接している。そして、頭部４の先端面にはその中央部が周辺部よりも深くなるような窪み９が形成されているとともに、その頭部４の先端面の周辺部がエンボス部８以外のワーク２の一般面２ａとほぼ面一状態となるように設定してある。

このように構成されたかしめボルト１によれば、頭部４の塑性変形をもってその頭部４とフランジ部６とでワーク２を表裏両面から圧締保持しているだけでなく、頭部４の外周面のセレーション部４ａがエンボス部８に包み込まれているので、そのセレーション部４ａの面積分だけボルト本体３とワーク２との接触面積が増大していて、結果としてボルト本体３の結合保持力の増大化が図られている。そのため、例えばボルト本体３のおねじ部５に対する図示外のナットの締め付け等によって締め付けトルクが加わってもそれに十分に対抗することができ、いわゆるボルト本体３の共回りを未然に防止できるようになる。特に、頭部４の外周面にセレーション部４ａが予め形成されていることによって、ボルト本体３に加わる締め付けトルクに対して十二分に対抗することができる。

その上、エンボス部８の底面に相当する部分の表裏両面に頭部４とフランジ部６がそれぞれ着座しているとともに、その着座位置からボルト本体３の軸心方向にオフセットした位置にて頭部４の外周面のセレーション部４ａがエンボス部８の縦壁面たる内周面に圧接しているので、ボルト本体３の倒れ方向の外力に対しても十分に対抗できるようになる。

さらに、押し潰された頭部４の先端はワーク２の一般面２ａとほぼ面一状態となっているので、ワーク２からボルト本体３の頭部４が突出することがなく、他の構造物との干渉等を回避する上で有利となる。

図２は、ワーク２に対してボルト本体３を圧締固定してかしめボルト１を組み立てるための金型構造の一例を示している。

同図に示すように、ボルスタ１０上の下ホルダ１１にはパンチ１２が固定されているとともに、パンチ１２の外周にはリング状のパッド１３が上下動可能に外挿されている。このパッド１３は圧縮コイルスプリングあるいはウレタンゴム等の弾性体１４にて常時上方に付勢されていて、パッド１３の内周面には雌セレーション部１３ａが予め形成されている。なお、パンチ１２の先端は丸先形状もしくはとがり先形状のものとなっている。そして、これらの下ホルダ１１、パンチ１２およびパッド１３にて固定型として機能する下型１５が形成されている。

他方、スライド１６に固定された上ホルダ１７には上記パンチ１２に対向するスリーブ状のフローティングダイ１８が上下動可能に配置されていて、このフローティングダイ１８はいわゆる流体ばねを構成することになる油圧シリンダ１９にてバックアップされている。そして、上ホルダ１７とフローティングダイ１８とをもって可動型として機能する上型２０が形成されている。

このような金型構造にて図１に示したのかしめボルト１を組み立てるには、最初に図３，４に示すように、ピアス加工をもって予め円形状の取付穴７が形成されているワーク２を下型２のパッド１３上にセットするとともに、その取付穴７に対してボルト本体３の頭部４を直立姿勢にて挿入して、その頭部４に付帯しているフランジ部６をワーク２に着座させつつ、頭部４の先端面をパンチ１２と突き合わせる。もしくは、予めボルト本体３を取付穴７に挿入してあるワーク２を図４と同様にパッド１３上にセットする。

次いで、図５に示すように上型２０を下降させてボルト本体３のおねじ部５をフローティングダイ１８の内部に挿入した上で、さらなる上型２０の下降に伴い図６に示すようにフローティングダイ１８の先端をフランジ部６に着座させた状態でパンチ１２にてボルト本体３の頭部４を据え込んで、塑性変形の一形態であるかしめ加工をもってその頭部４を拡径させながら押し潰す。この頭部４の潰れ変形に伴って塑性流動した頭部４の素材肉がパッド１３の内周面の雌セレーション部１３ａに押し付けられることから、これによって潰れ変形した頭部４の外周面には雌セレーション部１３ａの形状が転写されてセレーション部４ａが形成される。

なお、先に述べたように、パンチ１２の先端面が丸先形状もしくはとがり先形状のものとなっていることで、頭部４の潰れ変形に伴う素材肉をその頭部４の周辺部側に積極的に寄せる役目をする。

この段階では、図６にも示すようにパッド１３が下ホルダ１１に対して完全に着座おらず、しかもワーク２とフランジ部６との間に隙間が形成されていて、頭部４の潰し変形がなおも不十分な状態にある。

この状態からなおも上型２０が下降すると、図２に示すようにこの時点で初めて潰れ変形した頭部４がパッド１３から抜け出て、下ホルダ１１に対していわゆる底突き状態となったパッド１３と上ホルダ１７とでワーク２を加圧拘束しながらパンチ１２がなおも頭部４をワーク２の一部とともにフローティングダイ１８側に据え込んで、その潰れ変形した頭部４とフランジ部６とでワーク２を強固に挟持させるとともに、その頭部４を包み込むようにエンボス部８を絞り成形する。つまり、頭部４が潰れ変形した素材肉をもってエンボス部８の内部に充満させる。そして、図２の状態をもって上型２０が下死点に達することから、これをもってかしめボルト１の組み立てが終了する。

この後、上型２０を再び上昇させることで図１に示したかしめボルト１が得られることになる。

このような組み立て方法によれば、予めワーク２に取付穴７さえ加工しておけば一工程でかしめボルト１を組み立てることが可能であり、生産性に優れるものである。

本発明に係るかしめボルトの構成を示す説明図。 図１のかしめボルトを組み立てるための金型構造を示す図で、組み立て終了時の断面説明図。 取付穴が形成されたワークの断面図。 図２の金型構造において下型上にワークとボルト本体をセットした状態を示す断面説明図。 図４の状態から加工が進行して上型の加工に伴ってワークを加圧拘束した状態を示す断面説明図。 図５の状態からさらに加工が進行してボルト本体の頭部が潰れ変形した状態を示す断面説明図。

符号の説明

１…かしめボルト
２…ワーク（母材）
３…ボルト本体
４…頭部
４ａ…セレーション部
６…フランジ部
７…取付穴
８…エンボス部
９…窪み
１２…パンチ
１３…パッド
１５…下型（固定型）
１７…上ホルダ
１８…フローティングダイ
２０…上型（可動型）

Claims (9)

1. 頭部にかしめ加工を施してその頭部を板状の母材に固定することでボルトとして機能するかしめボルトの構造であって、
   フランジ部付きの頭部を有するボルト本体と、
   上記フランジ部側に向かって凸形状となるエンボス部が形成されているとともに、そのエンボス部に取付穴が形成された母材と、
   を備えていて、
   上記フランジ部がエンボス部に着座するようにボルト本体の頭部を取付穴に挿入した上でその頭部を押し潰すようにかしめ加工を施すことにより、上記フランジ部と頭部とでエンボス部をその表裏両面から加圧挟持しながら、その頭部の素材肉をエンボス部の凹状空間に充満させてあることを特徴とするかしめボルト。
2. 上記頭部の外周面をエンボス部の凹状空間の内周面に圧接させてあることを特徴とする請求項１に記載のかしめボルト。
3. 上記頭部の外周面に予めセレーション部を形成してあることを特徴とする請求項１または２に記載のかしめボルト。
4. 上記頭部の先端面と母材の一般面がほぼ面一状態となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のかしめボルト。
5. 請求項１に記載のかしめボルトを組み立てる方法であって、
   母材に予め形成された取付穴にボルト本体の頭部を挿入した上でその頭部を拡径させながら押し潰して、押し潰された頭部とフランジ部とで母材を挟持する工程と、
   母材のうち上記頭部とフランジ部とで挟持された部分をフランジ部側に向かって凸形状となるように絞り成形を施して、押し潰された頭部を包み込むようにエンボス部を成形する工程と、
   を含むことを特徴とするかしめボルトの組立方法。
6. 上記頭部を押し潰す際に、その頭部の先端面の中央部が周辺部よりも深くなるように窪みを成形することを特徴とする請求項５に記載のかしめボルトの組立方法。
7. 上記頭部を押し潰しながら同時にその外周面にセレーション部を成形することを特徴とする請求項５または６に記載のかしめボルトの組立方法。
8. ホルダと、
   このホルダに相対移動可能に支持されて該ホルダとともに可動型を形成するとともにボルト本体のフランジ部に着座するダイと、
   上記ダイと対向配置されたパンチと、
   このパンチに相対移動可能に外挿されて該パンチとともに固定型を形成するパッドと、
   からなる金型構造をもって請求項１に記載のかしめボルトを組み立てる方法であって、
   母材の取付穴に挿入したボルト本体の頭部を上記ダイとパンチとで押し潰して上記フランジ部部と頭部とで母材を挟持させる一方、
   成形完了の直前に上記母材のうち上記フランジ部と頭部とで挟持されている部分をホルダ側に絞り込んでエンボス部を成形することを特徴とするかしめボルトを組立方法。
9. 上記パンチに外挿されているパッドが雌セレーション状のものとして形成されていて、
   このパッドは、ダイとパンチとで押し潰される頭部の外周面にセレーション部を転写成形するものであることを特徴とする請求項８に記載のかしめボルトの組立方法。

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