JP2007064412A - Insert nut and work piece fastening structure using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ねじ部材とこれに螺合されるナットとで複数の板状のワークを締結するための締結部品及び締結構造であって、特に、一方向からの締結作業を可能にしたインサートナット及びこのインサートナットを使用したワーク締結構造に関する。 The present invention relates to a fastening part and a fastening structure for fastening a plurality of plate-like workpieces with a screw member and a nut screwed to the screw member, and in particular, an insert nut that enables fastening work from one direction. And a work fastening structure using the insert nut.
一般に、複数のワークを締結する場合、ねじ部材をワークに直接螺合して締結したり、ワークに貫通穴をあけ、この貫通穴にねじ部材を挿入し、他方からねじ部材の脚部にナット部材を螺合させてねじ部材とナット部材でワークを挟み締結している。これらの締結作業において、ねじ部材を一方のワークに螺入し、他方のワークを固定する作業では、ねじ部材が螺合されるワークは雌ねじを形成する必要性から所定の締結強度を有しなければならず、そのため、ねじ部材を螺合するのに十分な一定以上の厚みを必要としており、ワークが薄いと雌ねじがつぶれ、ねじ部材での締結が不十分となり、締結強度が不足している。 Generally, when multiple workpieces are fastened, the screw member is directly screwed onto the workpiece and fastened, or a through hole is made in the workpiece, the screw member is inserted into the through hole, and the nut is inserted into the leg of the screw member from the other side. The members are screwed together, and the workpiece is sandwiched and fastened by the screw member and the nut member. In these fastening operations, in the operation of screwing the screw member into one workpiece and fixing the other workpiece, the workpiece to which the screw member is screwed must have a predetermined fastening strength because it is necessary to form a female screw. Therefore, a thickness greater than a certain level is required to screw the screw member, and if the workpiece is thin, the female screw is crushed, and the fastening with the screw member is insufficient, and the fastening strength is insufficient. .
また、ねじ部材とナット部材とで互いのワークを挟んで締結する場合は、これらワークの両側から作業する必要があり、そのため、両側に所定の空間がないとねじ部材とナット部材とによる締結作業ができないという問題が生じている。特に最近では、製品が小型化しており、これに使用される部品も薄くなり、これらの締結作業も複雑になっているのが現状である。 In addition, when fastening with a screw member and a nut member sandwiching each other's work, it is necessary to work from both sides of the work, so if there is no predetermined space on both sides, the fastening work by the screw member and the nut member There is a problem that cannot be done. In particular, recently, products have been downsized, parts used for the products have become thinner, and the fastening work of these products has become complicated.
このような現状に鑑みて最近多く使用されつつある締結作業に例えば、特開平4−15309号に示されるブラインドナットによる固定構造がある。これは主に、自動二輪車のフレームに部品をねじ止めする際に使用されており、このブラインドナットは板状部材の裏面にナット部材を固定しているものであるが、この固定方法には溶接のほか、外部から固定作業ができるかしめ固定のものがある。このような固定構造を改良したものが図10及び図11に示されている。これは、ブラインドナットに関するもので、頭部102を有する筒状の雌ねじ体で、その首部に内径を削った薄肉部112が形成されたブラインドナット素材101が用いられ、このブラインドナット素材101を板状部材105の下穴106に挿入し、頭部裏面を板状部材105の表面に圧着しながら、雌ねじ111に螺合したねじ工具(図示せず)を用いて雌ねじ111の部分を頭部方向へ引き上げることにより、上記薄肉部112が外方へ二つ折りに膨出してかしめ部113が形成され、このかしめ部113と頭部102との間に板状部材105を挟圧して固定するようにしたブラインドナットである。そして、前記板状部材105の下穴106が外面へ拡がる皿穴に形成され、一方、ブラインドナット素材101の頭部裏面に、内周付け根部分を埋める少なくとも一つの膨出部125が形成され、その膨出部125は、皿穴の傾斜面に一致する大きさの頂部を中心にして、両側周方向に向かって膨出量が次第に縮小する山形に設定された構成となったものである。
A fastening structure that is being used in recent years in view of the current situation is, for example, a fixing structure using a blind nut disclosed in JP-A-4-15309. This is mainly used for screwing parts to the frame of a motorcycle, and this blind nut is a nut member fixed to the back of a plate-like member. In addition, there is a caulking type that can be fixed from the outside. An improvement of such a fixing structure is shown in FIGS. This relates to a blind nut, and is a cylindrical female screw body having a
しかしながら、このようなブラインドナットは、あらかじめ形成された雌ねじにねじ工具を螺合してこの雌ねじの部分を頭部側へ引き上げてかしめ部を形成してから、ワークをこれに固定する際にねじを螺合するようにしたものであり、このブラインドナットでは複数のワークを互いに挟み固定することはできず、例え、このブラインドナットでワークを挟み固定できたとしても、時間が経過してかしめ部が僅かでも元に戻ると、互いのワークの間には隙間が生じて固定が緩むことがある。また、このブラインドトナットは雌ねじをあらかじめ形成していることからその製造工数が多くかかり、高価になっている。更に、ねじをブラインドナットに螺入した場合の連れ回りを防止するためにこのブラインドナットの頭部裏面の内周付け根部分に膨出部を設けてワークの皿穴を挟むようになっているから、ワークの下穴には必ず皿穴を形成する必要が生じている。しかも、このように頭部裏面の付け根部分に膨出部を形成する必要からこれを圧造加工により製造する場合に使用する金型も複雑になる等の課題を有している。 However, in such a blind nut, a screw tool is screwed into a pre-formed female screw, and the female screw part is pulled up to the head side to form a caulked part, and then the screw is used to fix the work to this. With this blind nut, multiple workpieces cannot be clamped and fixed.For example, even if the workpiece can be clamped and fixed with this blind nut, the caulked portion will pass over time. If it returns even a little, there may be a gap between the workpieces and loosening may occur. Further, since this blind nut has a female screw formed in advance, it requires a large number of manufacturing steps and is expensive. Furthermore, in order to prevent rotation when the screw is screwed into the blind nut, a bulging portion is provided at the inner peripheral root portion of the rear surface of the head of the blind nut so as to sandwich the countersunk hole of the workpiece. Therefore, it is necessary to form a countersink in the prepared hole of the workpiece. In addition, since the bulging portion is required to be formed at the base portion of the back surface of the head as described above, there is a problem that a mold used when manufacturing the bulging portion by forging is complicated.
本発明の第1の目的は、このような課題を解消するとともにねじ部材との組合せにより比較的軟質な複数のワークの締結を可能にするインサートナットを得ることであり、本発明の第2の目的は、簡単な構成で互いのワークを迅速に固定するとともに裏面に空間がほとんど無くても一方側から全ての締結作業を可能にしたインサートナットを使用したワーク締結構造を得ることである。 A first object of the present invention is to obtain an insert nut that solves such problems and enables a plurality of relatively soft workpieces to be fastened by combination with a screw member. The object is to obtain a workpiece fastening structure using an insert nut that quickly fixes each other's workpieces with a simple configuration and enables all fastening operations from one side even when there is almost no space on the back surface.
本発明の第1の目的は、軸部3とこの軸部3より外周形状の大きい頭部2とからなり、この軸部3の先端には雌ねじ形成用下穴部11を形成し、この雌ねじ形成用下穴部11から頭部2にかけて雌ねじ形成用下穴部11の径より大径の中空穴部12を設け、これら雌ねじ形成用下穴部11と中空穴部12とから段付き中空穴10を形成したインサートナット1であって、中空穴部12の頭部側からねじ部材20を挿入し、前記雌ねじ形成用下穴部11に雌ねじを形成しながらねじ部材20を螺入してねじ部材20の座面24が頭部2の頂面に接することで前記中空穴部12を圧縮してかしめるようにしたインサートナットを提供することで達成される。
A first object of the present invention is composed of a
また、この構成に加えて、頭部はその外周が矩形あるいは楕円形状であって、これをワーク5の係合穴7に係合させ、ねじ部材20を雌ねじ形成用下穴部11に螺入する時に連れ回りしないようにしたインサートナットとすることで、ワークとインサートナットとの間の空転作用が解消されることになり、強固にワークを締結できる。
In addition to this configuration, the outer periphery of the head has a rectangular or elliptical shape. The head is engaged with the
更に、これら構成に加えて、軸部はその中空穴部12のかしめ位置に軸方向に沿う薄肉条を周方向に等間隔をおいて複数有しているインサートナットであるので、かしめによる膨出が均等になる。
Further, in addition to these configurations, the shaft portion is an insert nut having a plurality of thin-walled strips along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction at the caulking position of the
また、本発明の第2の目的は、互いに締結される複数の板状のワーク5にインサートナット1の軸部3を挿入可能な挿入穴6を形成し、このインサートナット1の頭部2が位置するワーク5にこの頭部2が係合可能に嵌る係合穴7を形成し、一方、前記インサートナット1は締結されるワーク5の表面と裏面との間隔(T)より長く前記軸部3とこれより外周形状の大きい頭部2とからなり、この軸部3の先端には雌ねじ形成用下穴部11が形成され、この雌ねじ形成用下穴部11から頭部2にかけて雌ねじ形成用下穴部11の径より大径の中空穴部12を設け、これら雌ねじ形成用下穴部11と中空穴部12とから段付き中空穴10を形成した形状とし、このインサートナット1の頭部側からねじ部材20を挿入し、前記雌ねじ形成用下穴部11に雌ねじを形成しながらねじ部材20を螺入してねじ部材20の座面24が頭部2の頂面に接するとともにワーク5の端面において前記中空穴部12が圧縮されてかしめられ、前記複数のワーク5を締結するようにしたインサートナットを使用したワーク締結構造を提供することで達成される。
The second object of the present invention is to form an insertion hole 6 into which a
しかも、この構成に加えて、インサートナットの軸部は少なくとも頭部2がワーク5の係合穴7に嵌った時に中空穴部12の一部と雌ねじ形成用下穴部11とが締結されるワーク5の裏面から突出しているインサートナットを使用したワーク締結構造とすることで、ワークの裏面にかしめ部が確実に形成されることになる。
Moreover, in addition to this configuration, at least the
本発明によれば、従来のように、あらかじめ形成された雌ねじにねじ工具を螺合して雌ねじの部分を頭部側へ引き上げてかしめ部を形成してから、ねじを螺合するようなものでなく、ワークを挟んでねじ部材により直接かしめるようにしたものであるから、作業効率が向上する。また、インサートナットの先端部に雌ねじ形成用下穴が設けられ、これに雌ねじを形成しながらねじ部材を螺入することで、インサートナットの頭部と軸部のかしめ部との間でワークを挟み締結することができ、締結作業コストの低減が図れる。更に、かしめ部はねじ部材で常時頭部側へ引き上げられた状態になるので、時間が経過してもかしめ部は戻ることがなく、締結が緩むこともない。しかも、このようにねじ部材が雌ねじを形成しながら螺入されるので、あらかじめ雌ねじを形成しておく必要がない。その上、圧造加工のみで製造できるので、インサートナットの製造コストが低減でき、安価に提供できる。また、インサートナットの頭部外周形状を矩形あるいは楕円形状に形成し、ワークの表面にこれに対応する形状の係合穴を形成することで、ワークの係合穴に頭部を係合した状態にした後、ねじ部材を螺入すれば、インサートナットはねじ部材とともに廻る所謂、連れ回りによる空転作用が生じず、強固な締結が確実になる。更に、軸部には軸方向に薄肉条が形成されているので、かしめ時にこの薄肉条が裂けようとして外方へ均等に膨出するからバラツキのない所定のかしめ部が常時得られる。その上、ワークに形成された挿入穴にインサートナットを挿入し、インサートナットの中空穴にねじ部材を螺入してワークを頭部とかしめ部との間に挟んで締結しているので、ワークの一方からの作業でよく、ワークの裏面の空間が狭くても十分に確実な締結作業が可能となる等の特有の効果がある。 According to the present invention, as in the prior art, a screw tool is screwed into a previously formed female screw, the female screw part is pulled up to the head side to form a caulked portion, and then the screw is screwed together. Instead, the work efficiency is improved because the workpiece is directly caulked by the screw member. Also, a female screw forming pilot hole is provided at the tip of the insert nut, and a screw member is screwed into the female nut while forming a female screw therein, so that the workpiece is inserted between the head of the insert nut and the caulked portion of the shaft portion. It is possible to clamp and fasten, and the fastening work cost can be reduced. Further, since the caulking portion is always pulled up to the head side by the screw member, the caulking portion does not return even if time passes and the fastening is not loosened. Moreover, since the screw member is screwed in while forming the female screw in this way, it is not necessary to form the female screw in advance. In addition, since it can be manufactured only by forging, the manufacturing cost of the insert nut can be reduced and can be provided at a low cost. Also, the insert nut's outer periphery is formed in a rectangular or elliptical shape, and the engagement hole of the corresponding shape is formed on the surface of the work so that the head is engaged in the work's engagement hole. After that, if the screw member is screwed in, the insert nut rotates together with the screw member, so-called idling action due to the accompanying rotation does not occur, and firm fastening is ensured. Further, since the thin strip is formed in the axial direction on the shaft portion, when the caulking is performed, the thin strip is uniformly bulged outwardly so as to be torn, so that a predetermined caulking portion without variation is always obtained. In addition, the insert nut is inserted into the insertion hole formed in the workpiece, the screw member is screwed into the hollow hole of the insert nut, and the workpiece is clamped between the head and the caulking portion. It is possible to perform the work from one side, and there is a specific effect that a sufficiently reliable fastening work is possible even if the space on the back surface of the work is narrow.
以下、本発明の実施の形態を図1乃至図9に基づき説明する。図1及び図2において、1はインサートナット部材であり、このナット部材1は頭部2とこれより小径の軸部3とから一体に構成されている。この頭部2と軸部3には貫通した段付き中空穴10が形成してあり、この段付き中空穴10は軸部先端側に形成された雌ねじ形成用下穴部11とこれに連続する頭部側には雌ねじ形成用下穴部11より大径の中空穴部12とが形成されて構成されている。この雌ねじ形成用下穴部11の直径はこれに螺入されるねじ部材20の有効径若しくはこの有効径より僅か小径の寸法に設定されており、ねじ部材20の脚部21に形成されている雄ねじ22が雌ねじを形成しながら螺入可能となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIGS. 1 and 2,
このねじ部材20には脚部21の中程まで雄ねじ22が形成してあり、これより頭部側には雄ねじ22の径より大径の無ねじ部23が形成されている。この無ねじ部23は前記インサートナット1の中空穴部12の内径に沿う円柱形状であり、この無ねじ部23と雄ねじ22との境を適宜所定の位置とすることで、図4に示すかしめ部13のかしめ量を設定することができる。即ち、この境をねじ部材20の脚部先端側に形成すれば、かしめ時において無ねじ部23の先端に雌ねじ形成用下穴部11が当接して必然的にかしめ量は少なくなり、反対に前記境を頭部側に形成すればかしめ量を多くすることができ、この無ねじ部23と雄ねじ22との境の位置によりかしめ量を調整することができる。
The
また、このねじ部材20の無ねじ部23はインサートナット1の中空穴部12に沿う形状となっていることから、螺入時においてねじ部材20はこれに案内され、ねじ部材20が傾斜して螺入されることが回避される。勿論、このねじ部材20は脚部21の全長に渡って雄ねじ22が形成されていても、インサートナット1にかしめ作用を十分に発揮させることができ、しかも、図9に示すように、この無ねじ部23を反対に雄ねじ22の径よりも細くすれば、かしめ時においてインサートナット1の中空穴部12の肉の一部が内方にも膨出するので、これが無ねじ部23と雄ねじ22との間で係合するから、ねじ部材20が緩んで雌ねじから抜け出ることが阻止される構成ともなる。
Further, since the unthreaded
更に、図1及び図2に示す前記インサートナット1の頭部外側形状はこの実施の形態では、軸部3の直径より大きい四角形状となっているが、これに代えて長方形であってもよい。即ち、この頭部2はこれら以外の多角形状、歯車形状等の矩形形状あるいは楕円形状であってもよく、ワーク5に対して連れ回りして空転作用が生じないようにワーク5と頭部2とが係合可能な形状であれば、その形状を特に限定するものではない。
Furthermore, the outer shape of the head of the
一方、このインサートナット1で締結される複数の板状のワーク5には、インサートナット1の軸部3を挿入可能な直径の挿入穴6が形成されており、インサートナット1の頭部2が接する側にあるワーク5には前記頭部2の外側形状である四角形状に沿う形状の有底の四角形状の係合穴7が形成されている。尚、前記インサートナット1の頭部外側形状が変更されれば、この係合穴7の形状は必然的に前記インサートナット1の頭部外側形状に沿う形状に変更すればよい。
On the other hand, a plurality of plate-
しかも、このインサートナット1の長さはワーク5の係合穴7に頭部2が嵌った状態において、締結される複数のワーク5の表面と裏面との間隔(T)より長くなっており、特に、軸部3の雌ねじ形成用下穴部11が中空穴部12の一部とともにワーク5の裏面から突出するに十分な寸法になっている。具体的には、そのインサートナット1の長さ(L)は複数のワークの厚み(T)に対してほぼ1.5〜3倍程度となっており、雌ねじ形成用下穴部11は完全にワーク5の裏面から突出する構成となっている。
Moreover, the length of the
このようなインサートナット1を用いて複数のワーク5を締結する場合、図1に示すように、ワーク5の表面側に係合穴7を形成したワーク5を上にしてワーク5に形成された挿入穴6にインサートナット1を挿入する。これにより、インサートナット1の頭部2を図2に示すようにこの係合穴7に嵌め、係合させてから図3に示すように、インサートナット1の段付き中空穴10に頭部側からねじ部材20を挿入する。これにより、ねじ部材20の脚部21の雄ねじ22は雌ねじ形成用下穴部11に雌ねじを形成しながら螺入され、図4に示すように、ねじ部材20の頭部の座面24がインサートナット1の頭部頂面に当接し、インサートナット1の軸部3の雌ねじ形成用下穴部11が引き上げられて、軸部3は外方へ膨出することになり、ワーク5の裏面にかしめ部13が形成される。
When fastening a plurality of
これにより、ワーク5の裏面にはこのかしめ部13が接し、複数のワーク5はインサートナット1の頭部2とこのかしめ部13とに挟まれて隙間を生じることなく締結される。この時、インサートナット1とこれに螺入されているねじ部材20には互いに摩擦力が働いているので、緩みが生じにくくなっている。
As a result, the
また、図5及び図6は本発明の他の実施の形態を示しており、ワーク5の間に所定の空間を形成するようにしてワーク5を締結するようにしたインサートナット1であり、図5に示すように、インサートナット1の軸部3の外観を大径部3aと小径部3bの二段形状にしたものである。これにより、図6に示すように、下方のワーク5を前記と同様にねじ部材20を螺入して小径部3bをかしめると、このワーク5は大径部3aとかしめ部13との間に挟まれて固定され、上方のワーク5に対して所定間隔をあけて下方のワーク5を吊り下げ状態にすることができるものである。
5 and 6 show another embodiment of the present invention, which is an
更に、図7及び図8は本発明によるインサートナット1の他の実施例を示しており、インサートナット1の軸部3のかしめ位置に軸方向に沿い且つ円周方向に等間隔をおいて複数条の縦溝4を形成したものである。これにより、かしめ作業において、軸部3が圧縮された際に中空穴部12の円周方向には引っ張り力が生じると亀裂が入りやすくなり、これにより膨出しやすくなっている。この縦溝4はインサートナット1の軸部3が円筒形状である場合に有効であるが、この軸部3の外周を図示しないが、六角あるいはそれ以上の多角形形状にすれば、軸部3の円筒状の段付き中空穴10との関係で必然的に肉厚の薄い部分が形成され、前記縦溝4に相当する薄肉部分が得られる。このような縦溝4あるいは薄肉部分からなる薄肉条を周方向に等間隔をおいて複数、軸部3に形成することによって外方へ均等に膨出したかしめ部13が得られるようになる。
7 and 8 show another embodiment of the
また、この縦溝4の周囲は軸部外周より膨れているので、これがワーク5の挿入穴6に接することができ、これによりインサートナット1を仮止め状態にすることも可能であり、一方、前記多角形状の角がワーク5の挿入穴6に接する大きさにすることによっても前記と同様にインサートナット1を仮止め状態にすることができる。これにより、作業性が向上する。尚、これら実施の形態において、成形粉を吸着保持する吸着剤をねじ部材20の雄ねじ22に塗布しておけば、雌ねじ形成時に発生する成形粉の飛散も防止でき、電子機器の組立にも使用できる。
Further, since the periphery of the
1 インサートナット
2 頭部
3 軸部
3a 大径部
3b 小径部
4 縦溝
5 ワーク
6 挿入穴
7 係合穴
10 段付き中空穴
11 雌ねじ形成用下穴部
12 中空穴部
13 かしめ部
20 ねじ部材
21 脚部
22 雄ねじ
23 無ねじ部
24 座面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The shaft portion of the insert nut protrudes from the back surface of the workpiece to which a part of the hollow hole portion and the female screw forming pilot hole portion are fastened when at least the head portion is fitted into the engagement hole of the workpiece. A workpiece fastening structure using the insert nut according to Item 4.
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