JP2009293663A - バーリングネジ孔部の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】破壊トルクをより高くすることのできる「バーリングネジ孔部の構造」を提供することである。
【解決手段】金属製板部材１００の孔の周縁部分を立ち上げることにより形成された立ち壁１１の内周面に雌ネジ１１ａが形成されてなるバーリングネジ孔部１０の構造であって、前記立ち壁１１の根元部分にその外周面から突出する複数のリブ１２、１３、１４、１５が当該立ち壁１１と一体に形成され、前記各リブ１２、１３、１４、１５の高さは、前記立ち壁１１の高さより低く設定された構成となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属製板部材の孔の周縁部分を立ち上げることにより形成された立ち壁の内周面に雌ネジが形成されてなるバーリングネジ孔部の構造に関する。

電子機器の筐体等を構成する金属製板部材には、種々の部品を固定するため、あるいは、その筐体自体をブラケット等に固定するために、バーリングネジ孔部が形成される場合がある（例えば、特許文献１参照）。このバーリングネジ孔部は、金属製板部材に孔を金型にて打ち抜くのと同時にその孔の周縁部分を立ち上げることにより立ち壁を形成し、その立ち壁の内周面に雌ネジを形成することにより形成される。このバーリングネジ孔部によれば、特に、ナットを用いることなく、そのバーリングネジ孔部にボルトをねじ込むだけで、電子機器の筐体等の金属製板部材に種々の部品を固定し、あるいは、その筐体自体をブラケット等に固定することができるようになる。

具体的には、図１に示すように、電子機器の筐体を構成する金属製板部材１００にバーリングネジ孔部１０ａ、１０ｂが形成されている場合、バーリングネジ孔部１０ａ、１０ｂに対応してブラケット１１０に形成された通孔１１１ａ、１１１ｂを通したボルト２０ａ、２０ｂがバーリングネジ孔部１０ａ、１０ｂにねじ込まれる。これにより、金属製板部材１００（電子機器の筐体）がボルト２０ａ、２０ｂによってブラケット１１０に固定される。

各ボルト２０ａ、２０ｂによる金属製板部材１００のブラケット１１０への固定は、図２に示すようになされる。なお、図２において、図１の参照番号１０ａ、１０ｂを代表して参照番号１０がバーリングネジ孔部を指し示し、図１の参照番号２０ａ、２０ｂを代表して参照番号２０がボルトを指し示し、また、図１の参照番号１１１ａ、１１１ｂを代表して参照番号１１１が通孔を指し示している。

図２において、金属製板部材１００には、孔の周縁部分を立ち上げて円筒状に形成された立ち壁１１の内周面に雌ネジ１１ａを形成することにより、バーリングネジ孔部１０が形成されている。ブラケット１１０の通孔１１１を通ったボルト２０のネジ部２２が、その雄ネジ２２ａが雌ネジ１１ａに噛み合いつつバーリングネジ孔部１０（円筒状の立ち壁１１）にねじ込まれる。そして、ボルト２０のヘッド部２１がブラケット１１０に当接した状態で、ボルト２０がバーリングネジ孔部１０にねじ込まれることにより、金属製板部材１００がブラケット１１０に当接しているボルト２０のヘッド部２１の方向（ボルト２０の座面の方向）に相対的に引っ張られ、その結果、金属製板部材１００がブラケット１１０に押圧固定される。
特開２００４−１３０８２５号公報

ところで、電子機器の筐体には種々のサイズのネジ孔が形成され、そのネジ孔にねじ込まれる種々のサイズのボルトが使用される。一般に、ネジ孔及びそれにねじ込まれるボルトのサイズが大きくなるほど、ネジ孔に形成された雌ネジが破壊する限界のトルク（破壊トルク）が大きい。従って、電子機器の組み立て、あるいは、取り付け作業において、締め付けトルクの制限が可能となる電動ドライバ（トルクリミッタ付き電動ドライバ）によって種々のサイズのネジ孔に対応するサイズのボルトをねじ込む場合、サイズの小さいネジ孔の雌ネジほど、ボルトの締付け時に過大なトルクがかかって破壊する可能性が高い。

例えば、バーリングネジ孔部１０に過大なトルクがかかると、図３Ａ及び図３Ｂ（図３Ａの雌ネジ１１ａと雄ネジ２２ａとの噛み合い部分を拡大して表している）に示すように、ボルト２０の締め付けに伴うネジ部２２の回転により雌ネジ１１ａが連れ回りしようとして、立ち壁１１が外方Ｄ１に広がる現象が発生し得る。また、図４Ａ及び図４Ｂ（図４Ａの雌ネジ１１ａと雄ネジ２２ａとの噛み合い部分を拡大して表している）に示すように、ボルト２０の締め付けに伴うネジ部２２によるバーリングネジ孔部１０に対するボルト２０の座面方向Ｄ２への引っ張り作用によって、立ち壁１１の根元部分のねじ山（雌ネジ１１ａ）がブラケット１１０の通孔１１１に陥没して変形してしまう現象が発生し得る。いずれの現象が発生しても、雄ネジ２２ａと雌ネジ１１ａとの接触面積が低下して各ネジ山に作用する力が増大し、バーリングネジ孔部１０の雌ネジ１１ａは破壊してしまう。

電動ドライバを用いて電子機器の組み立て、あるいは、取り付け作業において、前述したようなバーリングネジ孔部１０の破壊を防止するために、ネジ孔のサイズに応じて設定トルクを変えた複数の電動ドリルを用いること、あるいは、ネジ孔のサイズに応じて電動ドリルの設定トルクを変えることが考えられるが、作業効率上好ましくない。そこで、より小さいサイズのバーリングネジ孔部１０の破壊トルクを上げることが必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、破壊トルクをより高くすることのできるバーリングネジ孔部の構造を提供するものである。

本発明に係るバーリングネジ孔部の構造は、金属製板部材の孔の周縁部分を立ち上げることにより形成された立ち壁の内周面に雌ネジが形成されてなるバーリングネジ孔部の構造であって、前記立ち壁の根元部分にその外周面から突出する複数のリブが当該立ち壁と一体に形成され、前記各リブの高さは、前記立ち壁の高さより低く設定された構成となる。

このような構成により、ネジ締め時に比較的大きいトルクがかかっても、立ち壁の根元部分にその外周面から突出するように形成された複数のリブにより、当該立ち壁が外方に広がることが阻止され得るとともに、立ち壁の根元部分のネジ山が引っ張られて変形することも阻止され得る。また、立ち壁と一体に形成される複数のリブのそれぞれの高さが当該立ち壁の高さより低いので、複数のリブと立ち壁とを一体成形した場合であっても、立ち壁の肉がリブにとられて裂けてしまうということも確実に防止することができる。

また、本発明に係るバーリングネジ孔の構造において、前記各リブは、前記立ち壁の外周面から前記金属製板部材表面に向けて傾斜する傾斜面を有する構成とすることができる。

このような構成により、各リブが、立ち壁の外周面から金属製板部材に向けて広がるような構造となるので、立ち壁の根元部分をより効果的に補強することができるようになる。

更に、本発明に係るバーリングネジ孔の構造において、前記各リブの傾斜面は凹状となる構成とすることができる。

このような構成により、各リブの傾斜面が凹状となっているので、複数のリブと立ち壁とを一体成形した場合であっても、各リブにまわる余分な肉量を低減できるようになり、立ち壁の肉厚をより大きく維持することができるようになる。

本発明に係るバーリングネジ孔の構造において、前記各リブの幅の総和が、前記立ち壁の外周長さの１０％以上８５％以下の範囲にあることが好ましい。より好ましい前記各リブの幅の総和の範囲は、前記立ち壁の外周長さの２０％以上６５％以下である。

また、前記各リブの幅の総和が前記範囲となる場合において、前記雌ネジの谷部先端と前記立ち壁の外周面との間の距離で定義される谷部厚さが、前記金属製板部材の厚さの２０％以上８０％以下の範囲にあることが好ましい。より好ましい前記谷部厚さの範囲は、前記金属製板部材の厚さの３５％以上８０％以下である。

本発明に係るバーリングネジ部の構造によれば、ネジ締め時に比較的大きいトルクがかかっても、立ち壁の根元部分にその外周面から突出するように形成された複数のリブにより、当該立ち壁が外方に広がることが阻止され得るとともに、立ち壁の根元部分のネジ山が引っ張られて変形することも阻止され得るので、雌ねじ山が破壊する限界のトルクである破壊トルクをより高くすることができる。また、立ち壁と一体に形成される複数のリブのそれぞれの高さが当該立ち壁の高さより低く、複数のリブと立ち壁とを一体成形した場合であっても、立ち壁の肉がリブにとられて端部が裂けてしまうということも確実に防止することができるので、前記高い破壊トルクを維持することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るバーリングネジ孔部の構造は、図５乃至図８に示すようになる。なお、図５は、本発明の実施の一形態に係るバーリングネジ孔部の構造を示す斜視図であり、図６は、当該バーリングネジ孔部の構造を示す側面図であり、図７は、当該バーリングネジ孔部の構造を示す平面図であり、図８は、図７におけるＡ−Ａ断面図である。

図５乃至図８において、バーリングネジ孔部１０は、金属製板部材１００（例えば、電気亜鉛メッキ鋼板）に孔を金型にて打ち抜くのと同時にその孔の周縁部分を立ち上げることにより立ち壁１１とともに４つのリブ１２、１３、１４、１５を形成し、その立ち壁１１の内周面に雌ネジ１１ａを形成することにより形成される。４つのリブ１２、１３、１４、１５は、立ち壁１１の根元部分にその外周面から突出するように、略９０度の角度間隔をもって形成され、その高さは、立ち壁１１の高さより低く設定されている。また、各リブ１２、１３、１４、１５は、立ち壁１１の外周面から金属製板部材１００の表面に向けて傾斜する傾斜面１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａを有し、各傾斜面１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａは、凹状に形成されている。

このような構造のバーリングネジ孔部１０には、前述したのと同様にボルト２０がねじ込まれて、金属製板部材１００がブラケット１１０に固定される（図1及び図２参照）。ボルト２０がバーリングネジ孔部１０にねじ込まれた状態で、そのボルト２０のネジ部２２に形成された雄ネジ２２ａとバーリングネジ孔部１０の立ち壁１１に形成された雌ネジ１１ａとは、図９に示すように噛み合わされている。図９において、バーリングネジ孔部１０に比較的大きいネジ締めトルクが作用しても、立ち壁１１の根元部分にその外周面から突出するように形成された４つのリブ１２、１３、１４、１５により、立ち壁１１が外方（Ｄ１方向）に広がること（図３Ａ及び図３Ｂ参照）を阻止することができるとともに、立ち壁１１の根元部分のネジ山がボルト２０の座面方向Ｄ２に引っ張られてブラケット１１０の通孔１１１に陥没して変形してしまうことも阻止することができる

また、各リブ１２、１３、１４、１５が、立ち壁１１の外周面から金属製板部材１００の表面に向けて傾斜する傾斜面１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａを有する構造となって、立ち壁１１の外周面から金属製板部材１００の表面に向けて広がっているので、立ち壁１１の根元部分をより効果的に補強することができるようになる。更に、各リブの傾斜面１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａが凹状となっているので、これら４つのリブ１２、１３、１４、１５と立ち壁１１とを一体成形した場合であっても、各リブ１２、１３、１４、１５にまわる肉量を更に低減できるようになり、立ち壁１１の肉厚をより大きく維持することができるようになる。

このように、本実施の形態に係るバーリングネジ孔部１０の構造によれば、ネジ締め時に比較的大きいトルクがかかっても、立ち壁１１の根元部分にその外周面から突出するように形成された４つのリブ１２、１３、１４、１５により、立ち壁１１が外方に広がることが阻止され得るとともに（図３Ａ、図３Ｂ及び図９参照）、立ち壁１１の根元部分のネジ山が引っ張られて変形することも阻止され得る（図４Ａ、図４Ｂ及び図９参照）ので、雌ねじ山１１ａが破壊する限界のトルクである破壊トルクをより高くすることができる。また、立ち壁１１と一体に形成される４つのリブ１２、１３、１４、１５のそれぞれの高さが当該立ち壁の高さより低く、当該４つのリブ１２、１３、１４、１５と立ち壁１１とを一体成形した場合であっても、立ち壁１１の肉がリブにとられて端部が裂けてしまうということも確実に防止することができるので、前記高い破壊トルクを維持することができるようになる。

発明者は、図１０Ａに示すように、各リブ１２、１３、１４、１５の幅をリブ幅ａとして定義するともに、図１０Ｂに示すように、立ち壁１１の内周面に形成される雌ネジ１１ａの谷部先端と当該立ち壁１１の外周面との間の距離を谷部厚さｂとして定義し、各リブ１２、１３、１４、１５のリブ幅ａの総和の立ち壁１１の外周長に対する割合（リブ幅比率）と谷部厚さｂの金属製板部材１００の板厚ｔに対する割合（ネジ谷部厚さ比率）とを種々変化させて、ネジ締め破壊トルクを計測した。その結果を図１１に示す。なお、この計測実験では、金属製板部材１００として、板厚ｔ＝０．８ｍｍの電気亜鉛メッキ鋼板を用い、Ｍ５のボルト２０を用いた。

図１１は、リブが無い場合、及びリブ幅比率が５％、１０％、２０％、４５％、６５％、８５％及び９０％のそれぞれの場合において、ネジ谷部厚さ比率を２０％、３５％、５０％、６５％、８０％の５段階に変化させて、雌ネジ１１ａが破壊し始めるトルクであるネジ締め破壊トルク（Ｎｍ）を計測した結果を表している。その結果によれば、リブ幅比率が５％の場合、その破壊トルクは、リブが無い場合と略同様の結果となった。また、リブ幅比率が１０％、２０％、４５％、６５％、８５％のそれぞれの場合、その破壊トルクは、リブが無い場合と比べて改善された。更に、リブ幅比率が９０％の場合、その破壊トルクは、リブ幅が無い場合に比べて低下した。

これらの結果から、リブ幅比率は、１０％以上８５％以下であること、即ち、各リブ１２、１３、１４、１５のリブ幅ａの総和が立て壁１１の外周長さの１０％以上８５％以下の範囲にあることが好ましいことが判った。特に、リブ幅比率が２０％以上６５％以下の範囲にあることがより好ましい。

リブ幅比率が大きすぎると（例えば、９０％、また、６５％と８５％との比較参照）、破壊トルクが低下するのは、一体成形される立て壁１１及びリブ１２〜１５のうち、リブ１２〜１５にまわる肉量（金属量）が多くなって、立て壁１１が薄くなりすぎることに起因するものと考えられる。

また、前記リブ幅比率が好適となる１０％、２０％、４５％、６５％、８５％のそれぞれの場合において、ネジ谷部厚さ比率、即ち、谷部厚さｂの板厚ｔに対する割合は、２０％、３５％、５０％、６５％及び８０％のいずれも好適であった。従って、谷部厚さｂは、板厚ｔの２０％以上８０％以下の範囲にあることが好ましく、特に、板厚ｔの３５％以上８０％以下の範囲にあることがより好ましい。

図１１に示す結果から、谷部厚さｂは、板厚ｔの５０％程度が最適であるが、これは、谷部厚さｂがより大きいと、立て壁１１にまわる肉量（金属量）が多くなって、リブの機能が低下するものと考えられ、逆に、谷部厚さｂがより小さいと、立て壁１１が薄くなりすぎて、大きな破壊トルクを維持することができなくなるものと考えられる。

なお、前述した例では、４つのリブ１２〜１５を形成した例について説明したが、リブの数は、複数であれば、特に限定されない。

以上、説明したように、本発明に係るバーリングネジ孔部の構造は、破壊トルクをより高くすることのできるという効果を有し、電子機器の筐体等に形成するバーリングネジ孔部の構造として有用である。

バーリングネジ孔部による金属製板部材のブラケットへの固定の状態例を示す分解斜視図である。 バーリングネジ孔部にねじ込まれたボルトによって金属製板部材をブラケットに固定した状態例を示す断面図である。 バーリングネジ孔部が破壊する状態の一例を示す断面図である。 図３Ａの雌ネジと雄ネジとの噛み合い部分を拡大して示す断面図である。 バーリングネジ孔部が破壊する状態の他の一例を示す断面図である。 図４Ａの雌ネジと雄ネジとの噛み合い部分を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の一形態に係るバーリングネジ孔部の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の一形態に係るバーリングネジ孔部の構造を示す側面図である。 本発明の実施の一形態に係るバーリングネジ孔部の構造を示す平面図である。 図７におけるＡ−Ａ断面図である。 図６乃至図８に示すバーリングネジ孔部にボルトがねじ込まれた状態における雌ネジと雄ネジとの噛み合い部分を拡大して示す断面図である。 バーリングネジ孔部の構造においてリブ幅の定義を示す平面図である。 バーリングネジ孔部の構造において谷部厚さの定義を示す断面図である。 リブ幅比率及びネジ谷部厚さ比率とネジ締め破壊トルクとの関係を棒グラフとして示す図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ バーリングネジ孔部
１１ 立ち壁
１１ａ 雌ネジ
１２、１３、１４、１５ リブ
１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ 傾斜面
２０、２０ａ、２０ｂ ボルト
２１ ヘッド部
２２ ネジ部
２２ａ 雄ネジ
１００ 金属製板部材
１１０ ブラケット
１１１、１１１ａ、１１１ｂ 通孔

Claims (7)

1. 金属製板部材の孔の周縁部分を立ち上げることにより形成された立ち壁の内周面に雌ネジが形成されてなるバーリングネジ孔部の構造であって、
   前記立ち壁の根元部分にその外周面から突出する複数のリブが当該立ち壁と一体に形成され、
   前記各リブの高さは、前記立ち壁の高さより低く設定された、バーリングネジ孔部の構造。
2. 前記各リブは、前記立ち壁の外周面から前記金属製板部材表面に向けて傾斜する傾斜面を有する請求項１記載のバーリングネジ孔部の構造。
3. 前記各リブの傾斜面は凹状となる請求項２記載のバーリングネジ孔部の構造。
4. 前記各リブの幅の総和が、前記立ち壁の外周長さの１０％以上８５％以下の範囲にある請求項１乃至３のいずれかに記載のバーリングネジ孔部の構造。
5. 前記各リブの幅の総和が、前記立ち壁の外周長さの２０％以上６５％以下の範囲にある請求項４記載のバーリングネジ孔部の構造。
6. 前記雌ネジの谷部先端と前記立ち壁の外周面との間の距離で定義される谷部厚さが、前記金属製板部材の厚さの２０％以上８０％以下の範囲にある請求項４または５記載のバーリングネジ孔部の構造。
7. 前記谷部厚さが、前記金属製板部材の厚さの３５％以上８０％以下の範囲にある請求項６記載のバーリングネジ孔部の構造。

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