JP2022136489A - かしめボルト及びそのかしめ固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】相手材料の変形を防止しつつ、優れた取付強度を得ることができるかしめボルト及びそのかしめ固定方法を提供する。【解決手段】ボルト頭部１０の裏面に、相手材料に圧入されるセレーション１５を形成したかしめボルトである。ボルト頭部１０の形状を多角形とし、セレーション１５の高さｈは、ボルト頭部１０の高さＨの２０～３０％とする。セレーション１５の形状は、ボルト軸部の周囲の環状部１６と、この環状部１６から多角形のボルト頭部１０の各辺１７に向かって延びる突出部１８とを有するものとする。相手材料にボルト頭部の形状と同等の多角形のポケット穴と中心穴とを加工しておき、そのポケット穴の中心にかしめボルトを打ち込み、前記セレーションを相手材料に圧入する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属板などの相手材料に打ち込まれるかしめボルト及びそのかしめ固定方法に関するものである。

かしめボルトは、金属板などの相手材料に形成された下穴に軸部を通した状態で打ち込まれるボルトであり、ボルト軸部の上端に形成された環状凹部に相手材料を塑性流動させることにより、相手材料にかしめ固定されるものである。特許文献１、特許文献２に示されるように、ボルト頭部の裏面、すなわち座面にセレーションを形成して相手部材に喰い込ませ、かしめ強度を高める工夫がなされている。

このようなセレーションはかしめボルトの取付強度を高めるために有効であり、そのために従来のかしめボルトのセレーションの高さは、大きく設定されていた。例えば、特許文献１、特許文献２には円形の頭部を持つかしめボルトが示されているが、それらの代表図面に示されたセレーションの高さは、ボルト頭部の高さの５０％程度あるいはそれ以上となっている。

しかし、かしめボルトのセレーションの高さを大きくすると、圧入した際の相手材料の塑性流動量も大きくなるため、相手材料が変形してしまうことがあった。また相手材料の変形を防止するためにセレーションの高さを小さくすると、かしめボルトの取付強度が低下するという問題があった。

特開２０１７－１５５８６０号公報 特開２０１８－２０００９５号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、相手材料の変形を防止しつつ、優れた取付強度を得ることができるかしめボルト及びそのかしめ固定方法を提供することである。

本発明者は上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、ボルト頭部の形状を多角形とするとともに、ボルト頭部の裏面に形成されるセレーションの形状を工夫することにより、セレーションを薄くしても優れた取付強度を確保できることを見出した。また、相手材料には予めボルト頭部の形状と同等の多角形のポケット穴を形成しておくことにより、更に取付け強度が向上することを見出した。

上記の知見に基づいて完成された本発明のかしめボルトは、ボルト頭部の裏面に、相手材料に圧入されるセレーションを形成したかしめボルトであって、ボルト頭部の形状は多角形であり、前記セレーションの高さは、ボルト頭部の高さの２０～３０％であり、前記セレーションの形状は、ボルト軸部の周囲の環状部と、この環状部から多角形のボルト頭部の各辺に向かって延びる突出部とを有するものであることを特徴とする。なお前記セレーションは、前記突出部の間に形成された小突起を有するものとすることができる。

また本発明のかしめボルトのかしめ固定方法は、相手材料にボルト頭部の形状と同等の多角形のポケット穴と中心穴とを加工しておき、そのポケット穴の中心にかしめボルトを打ち込み、前記セレーションを相手材料のポケット穴の部分に圧入することを特徴とするものである。

本発明のかしめボルトは、ボルト頭部を多角形とするとともにその裏面である座面に、ボルト軸部の周囲の環状部と、この環状部から多角形のボルト頭部の各辺に向かって延びる突出部とを有するセレーションを形成したものであり、セレーションの高さをボルト頭部の高さの２０～３０％と従来品よりも大幅に小さくしたにも拘わらず、従来と同様の取付強度を確保することができる。このため、相手材料に打ち込んだ際の相手材料の塑性流動量を抑制することができ、相手材料の変形を防止することができる。

なお、相手材料にボルト頭部の形状と同等の多角形のポケット穴と中心穴とを加工しておき、そのポケット穴の中心にかしめボルトを打ち込み、セレーションを相手材料のポケット穴の部分に圧入するようにすれば、ボルト頭部の形状による回り止め効果によって、ポケット穴を形成しない場合よりも更に優れた取付強度を得ることができる。

第１の実施形態のかしめボルトを示す上面図、正面図、底面図である。 相手材料を示す斜視図である。 相手材料を示す断面図である。 かしめボルトを相手材料にかしめ固定した状態の断面図である。 第１の実施形態のかしめボルトを示す上面図、正面図、底面図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態のかしめボルトを示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。

図１において、１０はかしめボルトのボルト頭部、１１はボルト軸部である。ボルト軸部１１には従来と同様のおねじ１２が形成されており、ボルト軸部１１の先端部には細径の案内部１３が形成されている。また、ボルト軸部１１の上端とボルト頭部１０の裏面との間には、ねじ無し部１４が形成されている。なお、ボルト軸部１１の先端部の形状は任意に変更可能である。

本発明のかしめボルトのボルト頭部１０は多角形であり、この実施形態では４角形である。ボルト頭部１０の裏面には、図１（Ｃ）に示すように扁平なセレーション１５が形成されている。セレーション１５の形状は、ボルト軸部１１の周囲に形成された環状部１６と、この環状部１６から多角形のボルト頭部１０の辺１７に向かって延びる突出部１８とを有する。突出部１８は先端が辺１７の中央に向かう台形状であり、この実施形態では４つの辺１７に向かって４つの突出部１８が形成されている。

さらにこの実施形態では、各突出部１８の間に小突起１９が形成されている。これらの小突起１９は環状部１６から僅かに突出する扁平な台形状のものである。小突起１９はかしめボルトの空転トルクの向上に寄与するものであるが本発明においては必須のものではなく、省略することもできる。なお、これらの小突起１９を大きくすると、打ち込み時に相手材料の塑性変形量が増加するので好ましくない。

図１（Ｂ）に示すように、これらのセレーション１５の高さｈは、ボルト頭部１０の高さＨの２０～３０％であり、従来よりも非常に低くなっている。このｈ/Ｈの比が２０％未満であるとセレーション１５による取付強度の向上が不十分となる。逆にｈ/Ｈの比が３０％を超えると従来品に近付き、相手材料の塑性流動量が大きくなって、本発明の目的を達成し難くなる。

上記したかしめボルトは図２、図３に示す相手材料３０に打ち込まれ、かしめ固定される。相手材料３０は金属板であるのが一般的であり、従来と同様に下穴である中心穴３１が形成されているが、さらに中心穴３１の周囲に、ボルト頭部１０の形状と同等の多角形のポケット穴３２を加工しておくことが好ましい。これらの中心穴３１とポケット穴３２はプレス加工により成形することができる。

このポケット穴３２の深さは上記したセレーション１５の高さｈと同等であるか僅かに浅く、ポケット穴３２の形状はボルト頭部１０の形状に合わせて、四角形等の多角形としておくものとする。

このように加工された相手材料３０の中心穴３１にボルト軸部１１を通し、ボルト頭部１０をポケット穴３２に合わせた状態で、従来と同様にダイスとポンチを用いてかしめボルトを打ち込む。その結果、図４に示すようにセレーション１５が相手材料３０のポケット穴３２の部分に圧入され、また中心穴３１の周囲の相手材料３０の一部がねじ無し部１４の内部に塑性流動してかしめ固定される。

かしめ固定されたかしめボルトには、その後に他の部材が取り付けられるので、かしめボルトには各種の荷重が加わる。かしめボルトの取付強度のうち、軸方向の引き抜き荷重は、主として相手材料３０のねじ無し部１４への塑性流動によって決まるが、セレーション１５が相手材料に圧入されることによって高まる。また、かしめボルトの取付強度のうち空転トルクは、前記した特殊形状のセレーション１５が相手材料に圧入されることによって大きく向上するうえ、多角形としたボルト頭部１０を多角形のポケット穴３２に圧入することによってさらに大幅に向上する。しかもセレーション１５の高さｈは従来品に比べて非常に低いため、打ち込み時の相手材料３０の塑性流動量は少なく、相手材料３０の変形を防止することができる。

上記した第１の実施形態のかしめボルトは、ボルト頭部１０が４角形であったが、図５に示す第２の実施形態のボルト頭部１０は３角形である。この場合にもセレーション１５の突起部１８は３角形の各辺１７の中央に向かって突出している。この場合には相手材料３０に形成されるポケット穴３２の形状も３角形としておくものとする。第２の実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様であるから、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。なお、多角形の画数は多くなると次第に円に近付いて多角形としたことによる回り止め効果が低下するため、３角形から８角形の範囲とすることが好ましく、最も好ましくは３角形から６角形の範囲である。

以上に説明したように、本発明のかしめボルトは相手材料３０の変形を防止しつつ、優れた取付強度を得ることができる利点があるので、相手材料３０の外観が重視される場合、相手材料３０が変形し易い薄肉材である場合、相手材料３０がアルミ材などの軟質材である場合等に特に有効である。

１０ ボルト頭部
１１ ボルト軸部
１２ おねじ
１３ 案内部
１４ ねじ無し部
１５ セレーション
１６ 環状部
１７ 辺
１８ 突出部
１９ 小突起
３０ 相手材料
３１ 中心穴
３２ ポケット穴

Claims (3)

1. ボルト頭部の裏面に、相手材料に圧入されるセレーションを形成したかしめボルトであって、
   ボルト頭部の形状は多角形であり、
   前記セレーションの高さは、ボルト頭部の高さの２０～３０％であり、
   前記セレーションの形状は、ボルト軸部の周囲の環状部と、この環状部から多角形のボルト頭部の各辺に向かって延びる突出部とを有するものであることを特徴とするかしめボルト。
2. 前記セレーションは、前記突出部の間に形成された小突起を有するもので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. 請求項１又は２に記載のかしめボルトを相手材料にかしめ固定する方法であって、
   相手材料にボルト頭部の形状と同等の多角形のポケット穴と中心穴とを加工しておき、そのポケット穴の中心にかしめボルトを打ち込み、前記セレーションを相手材料のポケット穴の部分に圧入することを特徴とするかしめボルトのかしめ固定方法。

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