JP2017187047A - かしめカラー及びかしめナット - Google Patents

Abstract

【課題】先端の薄肉部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称に一定の形状で座屈するかしめカラー及びかしめナット。【解決手段】かしめカラー１０は、肉厚の厚い厚肉部１２と、肉厚の薄い薄肉部と、厚肉部と薄肉部の間の段部とを有するスリーブと、スリーブの厚肉部の側に形成され、スリーブより大径のフランジ１１とを備える。スリーブとフランジとを貫通する貫通孔１３が形成され、樹脂部品３０の取付孔３３にスリーブを挿入した状態で、薄肉部を座屈させて座屈部１４ａを形成し、フランジと座屈部との間に樹脂部品３０を挟んで取り付ける。薄肉部の外径をＤ、肉厚をｔ、長さをＬ、ポアソン比をγとし、ｒ＝（Ｄ−ｔ）／２とした時、１．２＜ｍ＜１．８である。【選択図】図６

Description

本発明は、樹脂部品に取り付ける金属製のかしめカラー及びかしめナットに関する。特に、樹脂部品の変形や損傷を防止するため樹脂部品に金属製のかしめカラー及びかしめナットの先端部を座屈させて取り付ける際、座屈後の内径が一定の形状に保たれ、座屈後の内径と外径の中心軸がずれずに同心円の状態が保たれる、かしめカラー及びかしめナットに関する。

一般に樹脂部品をボルト等により被取付部材に締結する際には、ボルトの軸方向の締結力により、樹脂部品に変形や亀裂等の損傷を生じる恐れがある。このような樹脂部品の変形や損傷を防止するため、樹脂部品の締結のための貫通孔に、金属カラーを装着し、その金属カラーを介して、ボルト等により樹脂部品を被取付部材に締結することが行われている。
金属カラーの取り付ける方法には、樹脂部品を成形するときに金属カラーをインサート成形により一体成形する方法と、樹脂部品を成形した後に、金属カラーを取り付ける方法がある。

前者の金属カラーを一体成形する方法は、複雑な金型と射出成形機が必要である。
後者の樹脂部品を成形した後に、金属カラーを取り付ける方法の場合は、樹脂部品から金属カラーが脱落するのを防止するため、樹脂部品の貫通孔に金属カラーを挿入した後に、金属カラーを変形させる場合が多い。金属カラーを取り付けるには、一般に、プレス機を用いて、金属カラーを軸方向に押圧して先端部を座屈させてかしめるか、又は手で持てる工具を用いて、金属カラーをかしめる。本明細書では、このような軸方向に押圧して先端部を座屈させて樹脂部品等に取り付ける金属カラーを「かしめカラー」と呼ぶ。

プレス機を用いてかしめカラーを変形させて樹脂部品に取り付ける方法は、大型のプレス機が必要である。工具を用いてかしめカラーを変形させて樹脂部品に取り付ける方法は、比較的簡単に樹脂部品にかしめカラーを変形させて取り付けることが出来る。

しかし、プレス機を用いてかしめカラーを取り付ける方法も、工具を用いてかしめカラーを取り付ける方法も、かしめカラーを座屈させて取り付けるので、かしめカラーを取り付けるとき一方向に偏る等の異常座屈が起こりやすい。また、多数のかしめカラーの間で座屈した後の形状にばらつきが出やすく、一定の形状を得るのが難しい。そのため、かしめカラーを座屈させて取り付けた後の内形が真円にならず、内径と外径の中心軸がずれるという問題がある。内形が真円にならず、又は座屈後の内径と外径の中心軸がずれると、ボルトを装通することができず、被取付部材に取り付けることが出来なくなる。

また、樹脂部品に雌ねじが形成されたナットを一体成形したインサートナットが知られている。インサートナットは、ナットをインサート成形するので、複雑な金型と射出成形機が必要である。
樹脂部品にナットを取り付けるには、ナットをインサート成形する以外に、雌ねじが形成されたナットを樹脂部品の取付孔に挿入し、ナットの先端部を座屈させて樹脂部品にかしめて取り付けることも出来る。このように、先端部を座屈させて樹脂部品等に取り付けるナットを「かしめナット」と呼ぶ。
かしめナットも、かしめカラーと同様に、樹脂部品に座屈させて取り付けた後の形状が一定になりにくい。そのため、かしめナットの先端部の内形が真円にならず、座屈後の内径と外径の中心軸がずれるというカシメカラーと同様の問題がある。

特許文献１は、金属カラーと金属カラーを用いた締結構造体を開示する。金属カラーは、円筒状の筒部と、基端部のフランジ部を有する。樹脂部品の貫通孔の上縁には座ぐり部が設けられ、樹脂部品の貫通孔の下縁には凹部が設けられ、ここにフランジ部が入る。金属カラーは、貫通孔に挿入された後、先端部が加圧されることにより、座ぐり部内で「く」字形状に座屈変形される。ボルトを座金を介して、被取付部材の雌ねじに締結することにより、金属カラーを装着した樹脂部品は、被取付物に取り付けられる。特許文献１は、金属カラーが樹脂部品の貫通孔から抜け落ちるのを防止することができ、金属カラーの座屈した部分の弾性戻り力により締結部材の緩み止めを図ることができるとしている。

特許文献１の金属カラーは、金属カラーの先端部をプレス等により「く」字形状に曲げ、その後ボルトにより被取付物に取り付けるとき更に先端部を押し付けて弾性的に保持するもので、先端部を堅く樹脂部品にかしめるものではない。
特許文献１の金属カラーは、先端部を堅く樹脂部品にかしめるものではないが、上述した金属カラーを座屈させた後の形状が一定になりにくいという問題がある。

特許文献２は、プレス機を用いないで、簡単迅速に樹脂部品に取り付けることが出来る金属カラーとその取付方法に関する。特許文献２は、スリーブと、スリーブの一端に形成されたフランジとを有する金属カラーを、雄ねじ付きのスクリューマンドレルを有する締結工具と、この雄ねじと係合する雌ねじを有する治具と用いて、スリーブの端部を変形させ座屈させて樹脂部品に取り付ける方法を開示する。特許文献２は、プレス機を使用しないで、手持ちの締結工具を使用して金属カラーの先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けることが出来る。
しかし、特許文献２の金属カラーは、座屈させて樹脂部品に取り付けるので、金属カラーを座屈させて取り付けた後の形状が一定になりにくいという上述した問題がある。

そのため、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈するかしめカラーが求められていた。即ち、先端部が円形のかしめカラーでは、座屈部の内径が真円になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれることがないかしめカラーが求められていた。先端部が楕円形のカシメカラーでは、座屈部の内側がもとの楕円形に相似形となるかしめカラーが求められていた。
また、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈するかしめナットが求められていた。

特開平１１−１０１２１８号公報 特開２０１３−１０５０号公報

S.P.Timoshenko and J.M. Gere, Theory of Elastic Stability, McGraw-hill, 1961

従って、本発明の目的は、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈するかしめカラーを提供することである。
また、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈するかしめナットを提供することである。

本発明では、中空円筒の軸方向挫折の理論的解析結果を用いて、かしめカラーを座屈させるため、薄肉部の外径、肉厚に対して、長さを規定することにより、薄肉部の軸方向中間部が最大径になるように「く」字形状に軸対称に拡径し、単純な形状に座屈するようにする。

この目的を達成するため、本発明の第１の態様は、肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する円筒形のスリーブと、
前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が円形の貫通孔が形成され、
樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめカラーであって、
前記薄肉部の外径をD、肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
r＝(D‐t)/2

1.2＜m＜1.8
の関係を満たすことを特徴とするかしめカラーである。

薄肉部の外径をD、肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγが、この関係式を満たすとき、薄肉部は軸方向にm個の半波長で座屈する。薄肉部の軸方向の中央部が最大径になるように軸対称に断面「く」字形状に拡径する。単純な形状で変形するので、座屈部に異常変形が起こらず、一定の形の金属カラーをえることができる。そのため、薄肉部が座屈した座屈部の内径は真円になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれることはない。

本発明の第２の態様は、肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する断面が楕円形のスリーブと、
前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が楕円形の貫通孔が形成され、
樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめカラーであって、
前記薄肉部の内面と外面の中間点の円周の長さをC、前記薄肉部の肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
r＝C／2π

1.2＜m＜1.8
の関係を満たすことを特徴とするかしめカラーである。

かしめカラーのスリーブの断面が楕円形の場合でも、薄肉部の内面と外面の中間点の円周の長さCから、薄肉部の半径の近似値rを求め、円筒形のスリーブの場合と同様の式を用いて、安定した形状で座屈する条件を求めることが出来る。

厚肉部の肉厚をt2として、
t2/t＞1.5
であることが好ましい。

厚肉部の肉厚が、薄肉部の肉厚より十分厚いと、薄肉部を座屈させるとき、厚肉部が変形しにくく、薄肉部だけを座屈させることが出来る。

前記フランジの前記スリーブ側の面に、前記樹脂部品に食込むための突起部が形成されていることが好ましい。
樹脂部品に食込むための突起部が形成されていると、突起部は樹脂部品に食込むので、かしめカラーが樹脂部品に対して動かないように固定することが出来る。

前記突起部は、リング形状であることが好ましい。
又は、前記突起部は、半径方向に直線状に延びることが好ましい。

前記かしめカラーは、前記かしめカラーの前記フランジを収容する凹部と、前記かしめカラーの前記座屈部を収容する座ぐり部とを有する前記樹脂部品に取り付けることが好ましい。

樹脂部品に凹部と座ぐり部とが設けられていると、フランジと座屈部とが樹脂部品の面から出っ張らず、他の部品と干渉しにくくなる。

本発明の第３の態様は、肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する円筒形のスリーブと、
前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が円形の貫通孔が形成され、
前記厚肉部の前記貫通孔には雌ねじが成形され、
樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめナットであって、
前記薄肉部の外径をD、薄肉部の肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
r'＝(D‐t)/2

1.2＜m＜1.8
の関係を満たすことを特徴とするかしめナットである。

かしめカラーの厚肉部の内側の貫通孔に雌ねじが形成されたかしめナットも、薄肉部が座屈するときの変形はかしめカラーの薄肉部が座屈するときの変形と同じである。そのため、かしめカラーが安定した形状で座屈する条件を求めたのと同じ式を使用して、かしめナットが安定した形状で座屈する条件を求めることが出来る。

厚肉部の肉厚をt2として、
t2/t＞1.5
であることが好ましい。

前記フランジの前記スリーブ側の面に、前記樹脂部品に食込むための突起部が形成されていることが好ましい。

前記突起部は、リング形状であることが好ましい。
又は、前記突起部は、半径方向に直線状に延びることが好ましい。
半径方向に直線状に延びる突起部により、かしめナットは、樹脂部品に対して回転せず、緩みにくくなる。

前記かしめナットは、前記かしめナットの前記フランジを収容する凹部と、前記かしめカラーの前記座屈部を収容する座ぐり部とを有する前記樹脂部品に取り付けることが好ましい。

本発明によれば、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、かしめカラーは、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈し、異常座屈を起こしにくい。そのため、かしめカラーの座屈部の内径が一定の形状になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれにくい。

また、先端部を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、軸対称にばらつきなく一定の形状で座屈するかしめナットを得ることが出来る。

本発明の第１の実施形態のかしめカラーの上面図である。 図１のかしめカラーの正面図である。 図１のかしめカラーの下面図である。 図１のかしめカラーの図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１のかしめカラーを樹脂部品にセットした状態を示す断面図である。 図１のかしめカラーの薄肉部を座屈させて樹脂部品に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態のかしめカラーを樹脂部品に取り付け、ボルトとナットを使用して、樹脂部品を被取付部材に取り付けた状態を示す一部を断面とした図である。 本発明の第２の実施形態のかしめナットの上面図である。 図８のかしめナットの正面図である。 図８のかしめナットの下面図である。 図８のかしめナットの図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図８のかしめナットの図９に示すＣ部分の拡大正面図である。 図８のかしめナットを樹脂部品にセットした状態を示す断面図である。 図８のかしめナットの薄肉部を座屈させて樹脂部品に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態のかしめカラーの斜視図である。 図１５のかしめカラーの図１５のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態によるかしめカラー10と、第２の実施形態によるかしめナット20について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、第１の態様に対応する。図１〜６を参照して、本発明の第１の実施形態のかしめカラー10と、かしめカラー10を樹脂部品30に取り付けた状態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態のかしめカラー10の上面図である。図２は正面図、図３は下面図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５は、図１のかしめカラー10を樹脂部品30にセットした状態を示す断面図である。図６は、かしめカラー10の薄肉部14を座屈させて座屈部14aとし、樹脂部品30に取り付けた状態を示す断面図である。
図７は、ボルト44とナット46を使用して、かしめカラー10を取り付けた樹脂部品30を被取付部材40に固定した状態を示す一部を断面とした図である。
第１の実施形態の説明では、図４〜７の上側を上として説明する。

かしめカラー10は、円筒状のスリーブと、スリーブの一端部に形成され、スリーブより大径のフランジ11とを備える。スリーブは、フランジ11に隣接する肉厚の厚い厚肉部12と、フランジ11から遠い側に形成され、厚肉部12より肉厚が薄い薄肉部14とを有する。

フランジ11と厚肉部12と薄肉部14との内側には、かしめカラー10を軸方向に貫通する貫通孔13が形成されている。薄肉部14の外径は厚肉部12の外径と同じである。薄肉部14の部分の貫通孔13の内径は厚肉部12の部分の貫通孔13の内径より大きい。貫通孔13の厚肉部12の内側の部分と、貫通孔13の薄肉部14の内側の部分との間は、傾斜の付いた段部15が設けられている。段部15の対向する面のなす角度α1は、約１６０°である。
薄肉部14は肉厚が薄いので、かしめカラー10を軸方向に押圧するとき座屈して変形しやすく、座屈させて樹脂部品30にかしめて固定することが出来る。

（薄肉部の外径と肉厚と長さの関係）
図４を参照して、かしめカラー10の各部分の寸法、特に薄肉部14の外径と、肉厚と、長さとの関係について説明する。

厚肉部12と薄肉部14（スリーブ）の外径をDとする。厚肉部12の肉厚をt2とする。薄肉部14の肉厚をt、長さをLとする。かしめカラー10の中心軸と、薄肉部14の半径方向中央部との距離をrとすると、
r＝(D‐t)/2 (1)
である。

中空円筒の軸方向挫折については、色々の理論があるが、非特許文献１が代表的なものである。r/tが10程度の厚肉であれば、座屈の挙動は比較的安定になる。座屈の臨界荷重は増大し、弾性座屈ではなく、材料の降伏による変形が先行するようになる。また、端面の摩擦等によって円筒の半径方向の膨張が妨げられるので、初期の座屈形状は軸対称となる。

軸対称座屈のエネルギ法と呼ばれる伝統的な手順によれば、座屈による変形形状を想定し、外力のなす仕事と、変形に伴う内部のひずみエネルギの増加量を等置し、外力の最小値を見出すことによって、座屈荷重と座屈モードを見出す。この手法は、最初に変形形状を仮定することから始める。

中空円筒については、半径方向の変位として中空円筒が軸方向にm個の半波長で変形するとされる。
mは、(2)式により表される。変形の半波長はL/mである。

ここに、γはかしめカラー10のポアソン比である。

本発明では、mが、
1.2＜m＜1.8 (3)
の範囲に入るように、薄肉部の外径D、肉厚t、長さLを設定する。ｍが、1.3＜ｍ＜1.5の範囲に入るようにD、t、Lを設定するのが望ましい。D、tが決まっている場合は、それに合わせて、Lを設定する。

薄肉部14の上端部は、工具との摩擦により拡径しにくく、薄肉部14の下端部は厚肉部12に連続しているので、拡径しにくい。mが(3)式の範囲内にあると、薄肉部14の長さLが、薄肉部14の変形の半波長の1.2〜1.8倍になり、半波長の2倍以上にはならない。そのため、長さLの薄肉部14が、軸方向に押圧されるとき、長さLの複数の位置で直径が極大値になるようには拡径しない。長さLの一つの位置で最大径になるように軸対称に拡径する。即ち、長さLの薄肉部14は、長さ方向の中央部が最大径になるように、軸方向の断面が「く」字形状に軸対称に拡径し、座屈部14aは、単純な座屈形状となる。そのため、薄肉部14が座屈した座屈部14aの内径は真円になり、座屈部14aの内径と外径の中心軸がずれることはない。

薄肉部14を座屈させるとき、厚肉部12が変形しないようにするためには、厚肉部12の肉厚t2は、薄肉部14の肉厚tより、ある程度厚いことが必要である。厚肉部12の肉厚t2は、薄肉部14の肉厚tの1.5倍を超える厚さであることが好ましい。即ち、
t2/t＞1.5 (4)
となるようにする。

かしめカラー10の材料は、塑性変形する材料であれば、使用することができる。例えば、鉄、アルミニウム等である。また、かしめカラー10には、かしめる時の変形に耐えるものであれば、表面処理がされていてもよい。例えば、さび防止のためメッキされていてもよい。更に、塑性変形する材料であれば、金属以外の材料でも使用することが出来る。

フランジ11の厚肉部12側の面には、円周方向に突起部17が設けられている。かしめカラー10を樹脂部品30に取り付けたとき、突起部17は、樹脂部品30の取付孔33の周りの表面に食込んで、樹脂部品30に対してかしめカラー10が動かないように固定する。
突起部17は、後述する第２の実施形態のように、半径方向に放射状に延びるものとすることも出来る。

図５は、第１の実施形態のかしめカラー10を樹脂部品30にセットした状態を示す断面図である。
樹脂部品30には、取付孔33が形成されている。取付孔33の内径は、スリーブ（厚肉部12と薄肉部14）の外径Dと等しいか、それより少し大きい。
取付孔33の下部には、かしめカラー10のフランジ11を収容するため、皿孔状の凹部31が設けられている。凹部31の内径はフランジ11の外径より大きく、凹部31の軸方向の高さは、フランジ11の厚さとほぼ等しく、凹部31内にフランジ11を収容することができる。

取付孔33の上部には、かしめカラー10の先端部が変形した座屈部14aを収容するため、皿孔状の座ぐり部32が設けられている。座ぐり部32の内径は、薄肉部14が座屈して出来る座屈部14aの外径より大きくなっている。薄肉部14が変形して座屈部14aが形成される。座屈部14aが座ぐり部32に入るように、かしめカラー10の薄肉部14の軸方向の長さが決められる。樹脂部品30に、凹部31と座ぐり部32を形成すると、かしめカラー10を取り付けた部分が、樹脂部品30の表面より著しく出っ張ることがなく、他の部品と干渉しないようにすることができる。

凹部31と座ぐり部32は、設けないことも出来る。凹部31を設けない場合は、フランジ11が樹脂部品30の下面から出っ張る。座ぐり部32を設けない場合は、座屈部14aが樹脂部品30の上面から出っ張る。

かしめカラー10を樹脂部品30にセットした状態で、段部15の高さは、樹脂部品30の座ぐり部32の底面とほぼ同じ高さである。こうすると、段部15から先の薄肉部14だけを変形させることができるので、変形させるときの押圧力が小さくてすみ、樹脂部品30への影響も少ない。
図５の状態では、凹部31の上端面31aは、突起部17の頂部に当接し、突起部17は、樹脂部品30の凹部31の上面に食込んでいない。

図６は、図１のかしめカラー10の薄肉部14を座屈させて樹脂部品30に取り付けた状態を示す断面図である。図５の状態から、プレス機又は手持ちの締結工具を用いて、かしめカラー10のフランジ11の下面と、薄肉部14の上端面とを軸方向に押圧して、かしめカラー10の薄肉部14を座屈させる。薄肉部14の外径が樹脂部品30の取付孔33の内径より大きく拡径し、座屈部14aとなる。座屈部14aは、座ぐり部32の下端面32bに当接し、座ぐり部32内に収容される。

フランジ11のスリーブ側の面は、樹脂部品30の凹部31の上端面31aに当接する。フランジ11の上面の突起部17は、樹脂部品30の凹部31の上端面31aに食込む。
凹部31内に収容されているフランジ11と、座ぐり部32内に入った座屈部14aとにより、樹脂部品30の取付孔33の周辺部が挟まれ、かしめカラー10が樹脂部品30から抜け落ちないように取り付けられる。

薄肉部14の外径Dと肉厚tと長さLは、上述した所定の関係式を満たしているので、かしめカラー10の薄肉部14を座屈させて形成された座屈部14aは、長さLの軸方向中間部が拡径した単純な形状となる。そのため、内径が真円になり、内径と外径の中心軸がずれていない。

かしめカラー10を樹脂部品30に取り付けた状態では、座屈部14aの上面は、樹脂部品30の上面とほぼ同一平面にあり、フランジ11の下面は樹脂部品30の下面とほぼ同一平面にある。かしめカラー10は、樹脂部品30から出っ張ることがない。

図７は、ボルト44とナット46を使用して、かしめカラー10を取り付けた樹脂部品30を被取付部材40に固定した状態を示す。樹脂部品30に取り付けたかしめカラー10の貫通孔13と、被取付部材40の取付孔43の位置を合わせ、座金42を介して、ボルト44を樹脂部品30の側から挿入し、ボルト44の先端部が、被取付部材40の取付孔43から出るようにする。ボルト44の先端部の雄ねじにナット46の雌ねじを係合させ、樹脂部品30を被取付部材40に締結している。
図７とは逆に、ボルト44を被取付部材40の側から挿入することも出来る。

樹脂部品30の取付孔33にはかしめカラー10が抜け落ちないように取り付けられているので、ボルト44とナット46により締結しても、樹脂部品30には大きい力はかからず、安定して取り付けることができる。

本発明の第１の実施形態によれば、かしめカラー10の薄肉部14を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、長さLの薄肉部14は、軸方向中央部が最大径になるように、軸方向の断面が「く」字形状に軸対称に拡径し、座屈部は単純な形状となる。そのため、かしめカラーの座屈部の内径が真円になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれない。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第３の態様に対応する。図８〜１４を参照して、本発明の第２の実施形態のかしめナット20と、かしめナット20を樹脂部品30に取り付けた状態について説明する。かしめナット20は、第１の実施形態のかしめカラー10の厚肉部の内側の貫通孔に雌ねじが形成されたものである。かしめナット20も、かしめカラー10と同様、薄肉部を座屈させて、樹脂部品30に取り付けることが出来る。
かしめナット20を使用すると、ナットを使用せずにボルトを直接かしめナット20に係合させることが出来る。
第２の実施形態の説明では、図１１、１３、１４の上側を上として説明する。

図８は、本発明の第２の実施形態のかしめナット20の上面図である。図９は正面図、図１０は下面図、図１１は図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１２は、かしめナット20の図９に示すＣ部分の拡大正面図である。図１３は、図８のかしめナット20を樹脂部品30にセットした状態を示す断面図である。図１４は、図８のかしめナット20の薄肉部24を座屈させて座屈部24aとし、樹脂部品30に取り付けた状態を示す断面図である。

かしめナット20は、円筒状のスリーブと、スリーブの一端部に形成され、スリーブより大径のフランジ21とを備える。スリーブは、フランジ21に隣接する肉厚の厚い厚肉部22と、フランジ21から遠い側に形成され、厚肉部22より肉厚が薄い薄肉部24とを備える。厚肉部22と薄肉部24との間は、傾斜の付いた段部25が設けられている。
図１１に示すように、段部25の対向する面のなす角度α2は、約１２０°である。

フランジ21と厚肉部22と薄肉部24との内側には、かしめナット20を軸方向に貫通する貫通孔23が形成されている。薄肉部24の外径は厚肉部22の外径と同じである。薄肉部24の部分の貫通孔23の内径は厚肉部22の部分の貫通孔23の内径より大きい。貫通孔23の厚肉部22の内側の部分と、貫通孔23の薄肉部24の内側の部分との間は、傾斜の付いた段部25が設けられている。
薄肉部24は肉厚が薄いので、かしめナット20を軸方向に押圧するとき座屈して変形しやすく、座屈させて樹脂部品30にかしめて固定することが出来る。
貫通孔23の厚肉部22の内側の部分には、雌ねじ28が形成されている。

図１１にかしめナット20の各部分の寸法を示す。かしめナット20の寸法については、図４を参照して説明したかしめカラー10の寸法と同じ記号を付けて示す。
厚肉部22と薄肉部24（スリーブ）の外径をDとする。厚肉部22の肉厚をt2とする。薄肉部24の肉厚をt、長さをLとする。かしめナット20の中心軸と、薄肉部24の半径方向中央部との距離をrとする。かしめナット20の各部分の寸法についても、第１の実施形態のかしめカラー10について説明した(1)式〜(4)式が当てはまる。

かしめナット20の材料は、第１の実施形態のかしめカラー10と同様に、塑性変形する材料であれば、使用することができる。例えば、鉄、アルミニウム等である。

図８に示すように、フランジ21の厚肉部22側の面には、半径方向に８本の突起部27が設けられている。
図１２は、かしめナット20の図９に示すＣ部分の拡大正面図である。突起部27の断面は頂角が９０°の３角形である。

かしめナット20を樹脂部品30に取り付けたとき、突起部27は、樹脂部品30に形成された凹部31の上端面31aに食込んで、樹脂部品30に対してかしめナット20が動かないように固定する。特に、かしめナット20にボルトをねじ止めするとき、かしめナット20が回転しないように固定する。

図１３は、第２の実施形態のかしめナット20を樹脂部品30にセットした状態を示す断面図である。
樹脂部品30には、取付孔33が形成されている。取付孔33の内径は、スリーブ（厚肉部22と薄肉部24）の外径Dと等しいか、それより少し大きい。
取付孔33の下部には、かしめナット20のフランジ21を収容するため、皿孔状の凹部31が設けられている。凹部31の内径はフランジ21の外径より大きく、凹部31の軸方向の高さは、フランジ21の厚さとほぼ等しく、凹部31内にフランジ21を収容することができる。

取付孔33の上部には、かしめナット20の先端部が変形した座屈部24aを収容するため、皿孔状の座ぐり部32が設けられている。座ぐり部32の内径は、薄肉部24が座屈して出来る座屈部24aの外径より大きくなっている。薄肉部24が変形して座屈部24aが形成される。座屈部24aが座ぐり部32に入るように、かしめナット20の薄肉部24の軸方向の長さが決められる。樹脂部品30に、凹部31と座ぐり部32を形成すると、かしめナット20を取り付けた部分が、かしめナット20を取り付けていない樹脂部品30の部分より著しく出っ張ることがなく、他の部品と干渉しないようにすることができる。

凹部31と座ぐり部32は、設けないことも出来る。凹部31を設けない場合は、フランジ21が樹脂部品30の下面から出っ張る。座ぐり部32を設けない場合は、座屈部24aが樹脂部品30の上面から出っ張る。

かしめナット20を樹脂部品30をセットした状態で、段部25の高さは、樹脂部品30の座ぐり部32の底面とほぼ同じ高さである。こうすると、段部25から先の薄肉部24だけを変形させることができるので、変形させるときの押圧力が小さくてすみ、樹脂部品30への影響も少ない。
図１３の状態では、凹部31の上端面31aは、突起部27の頂部に当接し、突起部27は、樹脂部品30の凹部31の上面に食込んでいない。

図１４は、かしめナット20の薄肉部24を座屈させて樹脂部品30に取り付けた状態を示す断面図である。図１３の状態から、プレス機又は手持ちの締結工具を用いて、かしめナット20のフランジ21の下面と、薄肉部24の上端面とを軸方向に押圧して、かしめナット20の薄肉部24を座屈させる。薄肉部24の外径が樹脂部品30の取付孔33の内径より大きく拡径し、座屈部24aとなる。座屈部24aは座ぐり部32の下端面32bに当接し、座ぐり部32内に収容される。

フランジ21のスリーブ側の面は、樹脂部品30の凹部31の上端面31aに当接する。フランジ21の上面の突起部27は、樹脂部品30の凹部31の上端面31aに食込む。
凹部31内に収容されているフランジ21と、座ぐり部32内に入った座屈部24aとにより、樹脂部品30の取付孔33の周辺部が挟まれ、かしめナット20が樹脂部品30から抜け落ちないように取り付けられる。

第２の実施形態のかしめナット20を取り付ける場合も、第１の実施形態のかしめカラー10を取り付ける場合と同様に、薄肉部24の外径Dと肉厚tと長さLは、上述した所定の関係式を満たしている。そのため、かしめナット20の長さLの薄肉部24は、軸方向中間部が最大径になるように軸対称に拡径し、座屈部24aは、単純な形状となる。そのため、座屈部の内径が真円になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれない。

かしめナット20を樹脂部品30に取り付けた状態では、座屈部24aの上面は、樹脂部品30の上面とほぼ同一平面にあり、フランジ21の下面は樹脂部品30の下面とほぼ同一平面にある。かしめナット20は、樹脂部品30の表面から出っ張ることがない。

図１４に示す樹脂部品30に取り付けたかしめナット20にボルト44を挿入して、被取付部材40に固定することが出来る。又は、更に他の部品を取り付けることも出来る。

本発明の第２の実施形態によれば、かしめナット20の薄肉部24を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、長さLの薄肉部24は、軸方向中間部が最大径になるように軸対称に拡径し、座屈部は単純な形状となる。そのため、かしめナットの座屈部の内径が真円になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２の態様に対応する。図１５は、本発明の第３の実施形態のかしめカラー10'の斜視図である。図１６は、かしめカラー10'の図１５のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。第３の実施形態のかしめカラー10'の各部分については、第１の実施形態のかしめカラー10の参照番号と同様の参照番号で示す。第３の実施形態のかしめカラー10'は、薄肉部14と厚肉部12（スリーブ）と貫通孔13の断面が、円形ではなく、楕円形であるという点で第１の実施形態のかしめカラー10と異なる。その他の点は、第１の実施形態のかしめカラー10と同様である。
かしめカラー10'の薄肉部14と厚肉部12（スリーブ）と貫通孔13の断面は楕円形ではなく、円弧と直線の組み合わせでも良い。

かしめカラー10'は、断面が楕円形のスリーブと、スリーブの一端に形成され、スリーブより大径のフランジ11とを備える。スリーブは、フランジ11に隣接する肉厚の厚い厚肉部12と、フランジ11から遠い側の肉厚が薄い薄肉部14とを有する。

フランジ11と厚肉部12と薄肉部14との内側には、かしめカラー10'を軸方向に貫通する貫通孔13が形成されている。貫通孔13の断面は楕円形である。貫通孔13の厚肉部12の内側の部分と、貫通孔13の薄肉部14の内側の部分との間は、傾斜の付いた段部15が設けられている。

薄肉部14の内面と外面の中間点の円周の長さをCとする。厚肉部12の肉厚をt2とする。薄肉部14の肉厚をt、長さをLとする。薄肉部14の肉厚方向中央部の半径の近似値をrとすると、
r＝C／2π (5)
である。

かしめカラー10'の各部分の寸法についても、第１の実施形態のかしめカラー10について説明した(2)式と同様の(6)式により表される。

ここに、γはかしめカラー10'のポアソン比である。
本発明では、mが、
1.2＜m＜1.8 (3)
の範囲に入るように、薄肉部の外径D、肉厚t、長さLを設定する。ｍが、1.3＜ｍ＜1.5の範囲に入るようにD、t、Lを設定するのが望ましい。D、tが決まっている場合は、それに合わせて、Lを設定する。

かしめカラー10'のフランジ11の厚肉部12側の面には、突起部は設けられていない。この面には、第１の実施形態のかしめカラー10の周方向に延びる突起部17又は第２の実施形態のかしめナット20の半径方向に延びる突起部27と同様の突起部を設けることが出来る。

樹脂部品30の取付孔33の下部には、かしめカラー10'のフランジ11を収容する凹部31を設けても良い。
樹脂部品30の取付孔33の上部には、かしめカラー10'の薄肉部14が変形して形成された座屈部14aを収容する座ぐり部32を設けても良い。

本発明の第３の実施形態によれば、かしめカラー10'の薄肉部14を座屈させて樹脂部品に取り付けるとき、長さLの薄肉部14は、軸方向中央部が最大径になるように、軸方向の断面が「く」字形状に軸対称に拡径し、座屈部は単純な形状となる。そのため、かしめカラーの座屈部の内形はもとの薄肉部14の楕円形と相似の一定の形状になり、座屈部の内径と外径の中心軸がずれることはない。

10 かしめカラー
11 フランジ
12 厚肉部
13 貫通孔
14 薄肉部
14a 座屈部
15 段部
17 突起部
20 かしめナット
21 フランジ
22 厚肉部
23 貫通孔
24 薄肉部
24a 座屈部
25 段部
27 突起部
28 雌ねじ
30 樹脂部品
31 凹部
31a 上端面
32 座ぐり部
32b 下端面
33 取付孔
40 被取付部材
42 座金
43 取付孔
44 ボルト
46 ナット

Claims (11)

1. 肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する円筒形のスリーブと、
   前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
   前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が円形の貫通孔が形成され、
   樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめカラーであって、
   前記薄肉部の外径をD、肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
   r＝(D‐t)/2
   

   

   1.2＜m＜1.8
   の関係を満たすことを特徴とするかしめカラー。
2. 肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する断面が楕円形のスリーブと、
   前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
   前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が楕円形の貫通孔が形成され、
   樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめカラーであって、
   前記薄肉部の内面と外面の中間点の円周の長さをC、前記薄肉部の肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
   r＝C／2π
   

   

   1.2＜m＜1.8
   の関係を満たすことを特徴とするかしめカラー。
3. 請求項１又は２に記載のかしめカラーであって、
   厚肉部の肉厚をt2として、
   t2/t＞1.5
   であるかしめカラー。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のかしめカラーであって、
   前記フランジの前記スリーブ側の面に、前記樹脂部品に食込むための突起部が形成されているカシメカラー。
5. 請求項４に記載のかしめカラーであって、
   前記突起部は、リング形状であるカシメカラー。
6. 請求項４に記載のかしめカラーであって、
   前記突起部は、半径方向に直線状に延びるかしめカラー。
7. 肉厚の厚い厚肉部と、前記厚肉部より肉厚の薄い薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部の間の段部とを有する円筒形のスリーブと、
   前記スリーブの前記厚肉部の側に形成され、前記スリーブより大径のフランジと、を備え、
   前記スリーブと前記フランジとを貫通する断面が円形の貫通孔が形成され、
   前記厚肉部の前記貫通孔には雌ねじが成形され、
   樹脂部品の取付孔に前記スリーブを挿入した状態で、前記薄肉部を座屈させて座屈部を形成し、前記フランジと前記座屈部との間に前記樹脂部品を挟んで取り付けるかしめナットであって、
   前記薄肉部の外径をD、薄肉部の肉厚をt、長さをL、ポアソン比をγとして、
   r＝(D‐t)/2
   

   

   1.2＜m＜1.8
   の関係を満たすことを特徴とするかしめナット。
8. 請求項７に記載のかしめナットであって、
   厚肉部の肉厚をt2として、
   t2/t＞1.5
   であるかしめナット。
9. 請求項７又は８に記載のかしめナットであって、
   前記フランジの前記スリーブ側の面に、前記樹脂部品に食込むための突起部が形成されているかしめナット。
10. 請求項９に記載のかしめナットであって、
    前記突起部は、リング形状であるカシメナット。
11. 請求項９に記載のかしめナットであって、
    前記突起部は、半径方向に直線状に延びるかしめナット。

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