JP2008075870A - 公差補正付き締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部材間の間隔公差を自動補正しながら締結する締結装置を提供する事。
【解決手段】部材Ａに固定されるブラインドリベットナット１２と、ねじ付調整ナット１０と、ナット１０を収容しナット１２に接続するスリーブ状リテーナ１４とからなるベースユニット２と、ねじ付スリーブ４０と、位置決めプレート３８と、これらを接続するドライブブッシュ３６とからなり、スリーブ４０は、第一ねじ方向の第一のねじの組Ｇ１を介しユニット２のナット１０にねじ込み可能な調整ユニット４と、第一ねじ方向と反対の第二ねじ方向の第二のねじの組Ｇ２を介して、部材Ａに固定されたナット１２にねじ込み可能な締結ねじ８であって、公差補正のためねじ８の回転中にユニット４を回転させてプレート３８を移動させ部材Ｂに接触させるためにブッシュ３６と共に解除可能な連結接続を形成する締結ねじ８とを有する締結装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、部材Ａと部材Ｂとの間の間隔の公差を自動補正しながら部材Ｂを部材Ａに締結するための締結装置に関する。

このような公差補正付き締結装置は数多く知られている。例えば、ＤＥ１０１５１３８３には、ブラインドリベットナットの形状のベース要素と調整ブッシュと締結ねじとからなるこのような締結装置が示されている。ブラインドリベットナットは部材Ａに固定でき、軸方向反対側にオフセットした２個の雌ねじを有する。一方の雌ねじは、調整ブッシュの雄ねじと共に第一のねじ方向のねじの組を形成し、他方の雌ねじは、締結ねじのねじと共に第一のねじ方向と反対の第二のねじ方向のねじの組を形成する。調整ブッシュの外周には弾性フィンガが分散配置され、締結ねじを調整ブッシュにねじ込むと、フィンガはねじのねじ山に当接してねじ山と所謂連結接続を形成する。従って、ねじをねじ込むと、調整ブッシュはねじと共に回転し、その結果、ブラインドリベットナットから出て、調整ブッシュのフランジが公差補正のため部材Ａに当接する。トルクを増加して締結ねじを更に回転させると連結接続は切り離され、これにより２個の部材には、調整ブッシュとブラインドリベットナットとを介して締結ねじにより張力がかけられる。

従来知られているこの締結装置は、実際の使用において有利であることが分かっている。しかしながら、ブラインドリベットナットはねじ方向が異なる２個のねじ山を有するため複雑な部品であり、更に調整ブッシュは弾性フィンガを有するため、製造コストが高い。更にこれら二要素は、「連結フィンガ」の結合強度や弾力性等、そらに設定される各種必要条件を満たすために比較的高価な材料で製造しなければならない。

本発明の目的は、部材Ａと部材Ｂとの間の間隔の公差を自動補正しながら部材Ｂを部材Ａに締結するための締結装置であって、製造費用効果が高く、高い結合力を吸収できる締結装置を提供することである。

この目的は、本発明においては請求項１に記載の締結装置によって達成される。

本発明に従って構成した締結装置は、部材Ａに固定されるブラインドリベットナットと、ねじ付き調整ナットと、ねじ付き調整ナットを収容し前記ねじ付き調整ナットをブラインドリベットナットに接続するスリーブ状リテーナとからなるベースユニットと、ねじ付きスリーブと、位置決めプレートと、ねじ付きスリーブと位置決めプレートとを接続するドライブブッシュとからなる調整ユニットであって、調整ユニットのねじ付きスリーブは、第一のねじ方向の第一のねじの組を介してベースユニットのねじ付き調整ナットにねじ込むことができる調整ユニットと、第一のねじ方向と反対の第二のねじ方向の第二のねじの組を介して、部材Ａに固定されたブラインドリベットナットにねじ込むことができる締結ねじであって、公差補正のため、締結ねじの回転中に調整ユニットを回転させることにより位置決めプレートを移動させて部材Ｂに接触させるために、ドライブブッシュと共に解除可能な連結接続を形成する締結ねじとからなる。

本発明に従って構成した締結装置の大きな利点は、幾何学的に特に単純な個別の部品で構成されている点である。ブラインドリベットナット及びねじ付き調整ナットは標準的な締結要素であろう。調整ユニットのねじ付きスリーブ及び位置決めプレートは単純で製造し易い要素である。締結力を伝達する必要のないリテーナ及びドライブブッシュはプラスチックで製造でき、例えば射出成形によって製造できる。従って、締結装置を構成する個別の部品数は多いが、前述のＤＥ１０１５１３８３の締結装置に比べ非常に経済的に製造できる。

更に、締結力を伝達する個別の部品の材料の具体的な選択により、高い接続強度を達成できる。本発明の別の一実施形態においては、ベースユニットのブラインドリベットナット及びねじ付き調整ナットと調整ユニットのねじ付きスリーブ及び位置決めプレートとを金属材料、特に鋼鉄で製造する。このように、本発明に従って構成した締結装置を用いれば、強度クラス８の接続強度を容易に達成できる。

本発明の更に別の一実施形態においては、締結ユニットと調整ユニットとを組合せて組立ユニットを形成でき、組立ユニットは、ブラインドリベットナットを部材Ａに位置決めすることにより固定できる。従って、ベースユニットと調整ユニットとからなる組立ユニットは予め組み立てた状態で供給者から末端顧客に運ぶことができる。従って、末端顧客にとっては、公差補正を備えた締結装置の組立は特に容易となるように設計されている。好ましくは、組立ユニットにおけるベースユニットと調整ユニットとは、輸送固定装置によって互いに離脱できないように保持されている。

前述の説明から分かるように、ベースユニット及び調整ユニットの各々は３個の個別の部品で構成されているため、組立ユニットは６個の個別の部品からなる。

本発明の更に有利な実施形態及びそれを展開したものは、各従属請求項に定義されている。

添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態をより詳細に説明する。

図８及び図９に示す締結装置は部材Ａに部材Ｂを締結するためのものである。部材ＡとＢとは互いに特定の距離だけ離間しており、その距離は組立及び／又は製造における公差のため変化する。図示の締結装置は、以下詳細に説明するように、この公差を自動補正できる。

締結装置は、ベースユニット２（図１〜４）と、調整ユニット４（図５、図６）と、締結ねじ８（図８、図９）とからなる。ベースユニット２と調整ユニット４とは組み立てられて図７に示す組立ユニット６を形成する。

ベースユニット２を説明するため、図１〜４を参照する。ベースユニット２は、ねじ付き調整ナット１０とブラインドリベットナット１２とリテーナ１４とからなる。ねじ付き調整ナット１０は従来の六角ナットであるが、図示の実施形態においては左ねじの雌ねじ１６を備える。

ブラインドリベットナット１２は、従来のブラインドリベットナットであり、スリーブ状の軸１８とフランジ２０とを有する。軸１８には雌ねじ（図８、図９）が設けられており、図示の実施形態においては右ねじのねじとして構成されている。フランジ２０の外形は、六角ナットとして構成されたねじ付き調整ナット１０の外形に対応した六角形となっている。図１０から分かるように、フランジ２０の下面は円形肉厚部分２２を備える。

リテーナ１４は、ねじ付き調整ナット１０及びブラインドリベットナット１２のフランジ２０の六角形の外形に適合した六角形断面のスリーブ状本体２４からなる。このため、ねじ付き調整ナット１０及びブラインドリベットナット１２のフランジ２０は、リテーナ１４に確実に収容できる。リテーナ１４の一方の軸方向端部は、内側に延びる環状フランジ２６を備え、他方の端部は個別の係止突起２８を備える。

従って、ねじ付き調整ナット１０、ブラインドリベットナット１２及びリテーナ１４は、組み合わせられて図１に示すベースユニット２を形成する。この組立においては、まず、ブラインドリベットナット１２の軸１８をリテーナ１４に上から挿入する。これにより、ブラインドリベットナット１２のフランジ２０はリテーナ１４のフランジ２６に当接し、フランジ２０の下面に形成された円形肉厚部分２２はフランジ２６の円形孔の中に嵌る。次に、ねじ付き調整ナット１０をリテーナ１４に上から挿入する。これにより、ねじ付き調整ナット１０は、ブラインドリベットナット１２のフランジ２０の上面に当接し、リテーナ１４の係止突起２８に「係止」される。図８及び図９も参照されたい。

このように事前組立されたベースユニット２においては、ねじ付き調整ナット１０及びブラインドリベットナット１２は、「六角形」を利用した確実な接続により、リテーナ１４に対して回転しないように固定されている。更に、ねじ付き調整ナット１０及びブラインドリベットナット１２は、フランジ２６及びリテーナ１４の係止突起２８により軸方向に保持されている。従って、ベースユニット２は独立したユニットとして扱うことが可能なサブアッセンブリである。

図１〜３に示すように、リテーナ１４の外面の角の内の一個には、半径方向外側に突出する突出部３０が設けられている。突出部３０には、周方向に延びる弾性変形可能な係止アーム３２が形成されている。突出部３０には、係止アーム３２に隣接した停止面３４が設けられている。この目的については後述する。

次に、図５及び図６を参照して調整ナット４をより詳細に説明する。調整ナット４は、ドライブブッシュ３６と位置決めプレート３８とねじ付きスリーブ４０とからなる。

ドライブブッシュ３６は、円筒形の上側ブッシュ部４２と部分的に円筒形の下側ブッシュ部４４とを有し、下側ブッシュ部４４は、互いに直径方向に対向した２個の貫通口４６を備える。ブッシュ部４２はドライブブッシュ３６の全長の約１／３に亘って延び、全長の内の残りの２／３はブッシュ部４４が占めている。各貫通口４６の内部には、軸方向に延びる弾性変形可能な一本のスプリングアーム４８が設けられている。スプリングアーム４８は、一方の軸方向端部がブッシュ部４２に接続されて形成されており、半径方向内側に凹んだ形状を有し、他方の軸方向端部は自由端である。更に、ドライブブッシュ３６は、その軸方向上端（図５、図６）に環状突出部５０を備え、特に図８及び図９から分かるように、環状突出部５０の下面は傾斜している。更に、環状突出部５０の下面には突起５２が設けられている。

位置決めプレート３８は、中央孔５４を備えた円形の薄いディスクである。孔５４の周囲には、ドライブブッシュ３６の環状突出部５０の傾斜下面に適合した傾斜面５６が設けられている。更に、孔５４の周囲には、ドライブブッシュ３６の突起５２を収容できる凹部５８が設けられている。

位置決めプレート３８の外周には、外周全周に亘って分散配置された６個の凹みが設けられており、凹みは、横方向停止面６２を備えた軸方向下方に突出する係止突起６０を形成している。位置決めプレート３８の係止突起６０は、リテーナ１４の係止アーム３２と協働して輸送固定装置として機能する。これについては、後でより詳細に説明する。

ねじ付きスリーブ４０は単純なねじ付き円筒状部分である。図示の実施形態においては、該部分は、ねじ付き調整ナット１０の雌ねじ１６に適合した左ねじの雄ねじ６６を備え、ねじ付き調整ナット１０と共に左ねじの組Ｇ１を形成する。ねじ付きスリーブ４０は、同様のねじ付きの管を切断することにより容易に作成できる。

図５に示す調整ユニット４は事前組立され、ドライブブッシュ３６は位置決めプレート３８の孔５４の上から（図６）この孔を通してねじ付きスリーブ４０に挿入され、ドライブブッシュ３６の突起５２は位置決めプレート３８の凹部５８に係合する。このようにして、ドライブブッシュ３６と位置決めプレート３８とは回転しないように固定される。

ドライブブッシュ３６の円筒形ブッシュ部４２の外径は、ねじ付きスリーブ４０の円筒形の壁の内径よりも若干大きい。従って、ねじ付きブッシュ３６をねじ付きスリーブ４０に挿入すると、その間に締り嵌めが形成され、これにより、位置決めプレート３８はドライブブッシュ３６の環状突出部５０とねじ付きスリーブ４０の軸方向端部の間にクランプされると共に、三個の要素３６、３８、４０は調整ユニット４として一緒に保持される。

図８及び図９に示す締結ねじ８は、ねじヘッド及びねじ軸を有する従来のねじであり、図示の実施形態では、ブラインドリベットナット１２と共に右ねじの組Ｇ２を形成できるように、ブラインドリベットナット１２の雌ねじと適合した右ねじの雄ねじを備える。

既に述べたように、ベースユニット２のねじ付き調整ナット１０及びブラインドリベットナット１２と調整ユニット４の位置決めプレート３８及びねじ付きスリーブ４０とは、金属材料、具体的には鋼鉄で形成されるが、リテーナ１４及びドライブブッシュ３６は弾性変形可能なプラスチックで形成される。金属材料は、これら対応する要素に対し、後でより詳細に述べるような大きな力を伝達するのに十分な強度を提供する。プラスチックは、リテーナ１４及びドライブブッシュ３６に対し弾力性を与える。弾力性は、ナット１０、１２をリテーナに「パチンと嵌める（clipping in）」ため、また、ベースユニット２と調整ユニット４の間に後述の輸送固定装置を作成するため、更に、ドライブブッシュ３６とねじ８の間に後述の連結接続を作成するために必要である。

締結ねじ８は金属材料、具体的には鋼鉄で形成される。

次に、部材Ａ、Ｂ間を接続するための締結装置の組立（図８及び図９）を説明する。

この場合、前述のベースユニット２は、ねじ付き調整ナット１０とブラインドリベットナット１２とリテーナ１４とから形成され、前述の調整ユニット４はドライブブッシュ３６と位置決めプレート３８とねじ付きスリーブ４０とから形成されていると仮定する。締結装置を部材Ａ、Ｂに接続する前に、ベースユニット２と調整ユニット４とを組み合わせて組立ユニット６を形成する（図７）。この目的のため、ねじ付きスリーブ６６をねじ付き調整ナット１０にねじ込む。このようにして、ねじ付き調整ナット１０とねじ付きスリーブ４０のねじは左ねじの組Ｇ１を形成する。

このねじ込み過程の間に、リテーナ１４の係止アーム３２は位置決めプレート３８の係止突起６０の１個と係止係合する。特に図７から分かるように、この場合、関連する係止突起６０は弾性変形可能な係止アーム３２の丸みを帯びた隆起部の上を摺動する。この摺動は、関連する係止突起６０の停止面６２がリテーナ１４の半径方向突出部３０に形成された停止面３４と接触するまで行われる。停止面３４及び６２により形成される停止制限（stop limitation）によって、調整ユニット４がベースユニット２にロックされることを防止している。更に、係止アーム３２と係止突起６０とは係止接続を形成し、これにより、ベースユニット２と調整ユニット４とは互いに離脱できないように保持されている。前記輸送固定装置があるため、例えば供給者は組立ユニット６を末端顧客に輸送でき、末端顧客は、ここで説明したように組立ユニット６を一体品として扱って組み立てることができる。

組立ユニット６を部材Ａに取り付けるためには、ブラインドリベットナット１２を部材Ａの孔に挿入し、シングルスピンドル工具（図示せず）によって形成した折返しビード（folded bead）６８により部材Ａに固定する。スプリングアーム４８は、シングルスピンドル工具がドライブブッシュの内部を通してブラインドリベットナット１２に容易に作用できるように設計されている。

リテーナ１４はブラインドリベットナット１２のフランジ２０に対して半径方向に遊びがある状態で配置されており、リテーナ１４及び確実に保持されたねじ付き調整ナット１０は、位置決め作業によって生じたブラインドリベットナット１２の軸オフセットを補償できる。

ブラインドリベットナット１２を位置決めするとき、位置決め力は、金属材料で形成された締結装置の各要素を介して伝達される、即ち、ブラインドリベットナット１２からねじ付き調整ナット１０及びねじ付きスリーブ４０を介して位置決めプレート３８に伝達される。

従って、ブラインドリベットナット１２を位置決めすることにより組立ユニット６が部材Ａに固定されると、部材Ｂは部材Ａに対して所定の間隔で組み立てることができる。部材Ａ〜Ｂ間の所定の間隔が公差により変わるため、位置決めプレート３８の上面と部材Ｂの下面の間に特定の中間間隔Ｔが設けられる。部材Ａ〜Ｂ間に確実な接続を形成するため、中間間隔Ｔは締結装置によって埋めなければならない。

この目的のため、ねじ８が、部材Ｂの孔の上からこの孔を通してドライブブッシュ３６へ、そしてブラインドリベットナット１２の雌ねじに挿入される。この場合、ねじ８のねじは、ドライブブッシュ３６のスプリングアーム４８を押し広げる。このように、ねじ付きスリーブ４０の内壁に自由端が当接しているスプリングアーム４８は、ねじ８と共に摩擦係合連結接続を形成し、これにより、ねじ８がブラインドリベットナット１２に挿入されたとき、調整ユニット４は確実にねじ８と共に回転する。連結接続の摩擦力、即ち、スプリングアーム４８と締結ねじ８のねじの間の摩擦力は非常に大きく、係止突起６０は係止アーム３２から解放される。ねじの組Ｇ１及びＧ２のねじの向きは反対であるため、締結ねじ８をブラインドリベットナット１２にねじ込むと、調整ユニット４は回転によりベースユニット２から外に出て、位置決めプレート３８が部材Ｂの下面に当接するに至る。締結ねじ８を更にブラインドリベットナット１２にねじ込むと、ドライブブッシュ３６と締結ねじ８の間の連結接続は解放され、部材Ｂは締結装置を介して部材Ａにクランプされる。

本発明に従って構成した締結装置のためのベースユニットの斜視図である。 図１のベースユニットの分解図である。 図１及び図２のベースユニットのリテーナの斜視図である。 図１及び図２のベースユニットのブラインドリベットナットの斜視図である。 締結装置の調整ユニットの斜視図である。 図５の調整ユニットの分解斜視図である。 図１のベースユニットと図５の調整ユニットからなる組立ユニットの斜視図である。 図７の組立ユニットを備えた締結装置の断面図であり、二部材を結合する前の状態を示す。 図７の組立ユニットを備えた締結装置の断面図であり、二部材を結合した後の状態を示す。

Claims (19)

1. 部材Ａと部材Ｂとの間の間隔の公差を自動補正しながら部材Ｂを部材Ａに締結するための締結装置であって、
   部材（Ａ）に固定されるブラインドリベットナット（１２）と、ねじ付き調整ナット（１０）と、ねじ付き調整ナット（１０）を収容し前記ねじ付き調整ナットをブラインドリベットナット（１２）に接続するスリーブ状リテーナ（１４）とからなるベースユニット（２）と、
   ねじ付きスリーブ（４０）と、位置決めプレート（３８）と、ねじ付きスリーブ（４０）と位置決めプレート（３８）とを接続するドライブブッシュ（３６）とからなる調整ユニット（４）であって、調整ユニット（４）のねじ付きスリーブ（４０）は、第一のねじ方向の第一のねじの組（Ｇ１）を介してベースユニット（２）のねじ付き調整ナット（１０）にねじ込むことができる調整ユニット（４）と、
   第一のねじ方向と反対の第二のねじ方向の第二のねじの組（Ｇ２）を介して、部材Ａに固定されたブラインドリベットナットにねじ込まれる締結ねじ（８）であって、公差補正のため、締結ねじ（８）の回転中に調整ユニット（４）を回転させることにより位置決めプレート（３８）を移動させて部材Ｂに接触させるために、ドライブブッシュ（３６）と共に解除可能な連結接続を形成する締結ねじ（８）とを有する締結装置。
2. ブラインドリベットナット（１２）とねじ付き調整ナット（１０）とは、リテーナ（１４）との確実な接続によって回転しないように固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の締結装置。
3. リテーナ（１４）は、リテーナ（１４）とブラインドリベットナット（１２）の間の軸オフセットを補正するためにブラインドリベットナット（１２）に対して半径方向に移動可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の締結装置。
4. リテーナ（１４）の一方の軸方向端部には半径方向内側に延びるフランジ（２６）が形成され、フランジ（２６）は、締結装置が完全に組み立てられた状態においては、ブラインドリベットナット（１２）のフランジ（２０）と部材Ａの間に配置されることを特徴とする、請求項１〜３の一項に記載の締結装置。
5. ねじ付き調整ナット（１０）は、リテーナ（１４）内においてブラインドリベットナット（１２）のフランジ（２０）とリテーナ（１４）の特定形状の係止突起の間に軸方向に保持されていることを特徴とする、請求項４に記載の締結装置。
6. 位置決めプレート（３８）は、ドライブブッシュ（３６）の環状突出部（５０）とねじ付きスリーブ（４０）の関連する軸方向端部の間に保持されていることを特徴とする、請求項１〜５の一項に記載の締結装置。
7. ドライブブッシュ（３６）と位置決めプレート（３８）とは、確実な接続により互いに対して回転しないように固定されていることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載の締結装置。
8. ドライブブッシュ（３６）は、位置決めプレート（３８）の中心孔（５４）を貫通して延び、ねじ付きスリーブ（４０）に締り嵌めにより保持されていることを特徴とする、請求項１〜７の一項に記載の締結装置。
9. ドライブブッシュ（３６）は、半径方向に変形可能な少なくとも１個のスプリングアーム（４８）を有し、スプリングアーム（４８）は、締結ねじ（８）の外周に当接することにより解除可能な連結接続を形成することを特徴とする、請求項１〜８の一項に記載の締結装置。
10. スプリングアーム（４８）の一方の軸方向端部はドライブブッシュ（３６）の残りの部分に接続しており、他方の軸方向端部はねじ付きスリーブ（４０）の内壁に支持されていることを特徴とする、請求項９に記載の締結装置。
11. ベースユニット（２）と調整ユニット（４）とは、輸送固定装置（３０、３２、３４、６０）により互いに離脱できないように保持されていることを特徴とする、請求項１〜１０の一項に記載の締結装置。
12. 輸送固定装置は、リテーナ（１４）と位置決めプレート（３８）の間の係止結合からなることを特徴とする、請求項１１の一項に記載の締結装置。
13. 係止結合は、リテーナ（１４）に形成された弾性変形可能な係止アーム（３２）と、位置決めプレート（３８）の全周に亘って分散配置された複数の係止突起（６０）とを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の締結装置。
14. 係止アームは（３２）は、リテーナ（１４）の周方向に延び、リテーナ（１４）の半径方向外側に突出した突出部（３０）に形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の締結装置。
15. リテーナ（１４）の半径方向外側に突出する突出部（３０）は停止面（３４）を有し、ねじ付きスリーブ（４０）がねじ付き調整ナット（１０）にねじ込まれたとき、調整ユニット（４）がベースユニット（２）にロックされるのを防止するため、位置決めプレート（３８）の係止突起（６０）の内の１個が停止面（３４）に当接することを特徴とする、請求項１４に記載の締結装置。
16. ベースユニット（２）と調整ユニット（４）とを組合せて組立ユニット（６）を形成することができ、組立ユニット（６）は、ブラインドリベットナット（１２）を部材（Ａ）に位置決めすることにより固定できることを特徴とする、請求項１〜１５の一項に記載の締結装置。
17. ベースユニット（２）のブラインドリベットナット（１２）及びねじ付き調整ナット（１０）と調整ユニット（４）のねじ付きスリーブ（４０）及び位置決めプレート（３８）とは金属材料で形成されることを特徴とする、請求項１〜１６の一項に記載の締結装置。
18. リテーナ（１４）及びドライブブッシュ（３６）はプラスチックで形成されることを特徴とする、請求項１〜１７の一項に記載の締結装置。
19. ブラインドリベットナット（１２）と、ねじ付き調整ナット（１０）と、ねじ付き調整ナット（１０）を収容し前記ねじ付き調整ナットをブラインドリベットナット（１２）に接続するスリーブ状リテーナ（１４）とからなるベースユニット（２）と、
    ねじ付きスリーブ（４０）と、位置決めプレート（３８）と、ねじ付きスリーブ（４０）と位置決めプレート（３８）とを接続するドライブブッシュ（３６）とからなる調整ユニット（４）とからなり、
    ベースユニットと調整ユニットとはねじ付きスリーブ（４０）をねじ付き調整ナット（１０）にねじ込むことにより事前組立できる、請求項１〜１８の一項に記載の締結装置のための組立体ユニット。

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