JP4244316B2 - 締結構造体、締結方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１及び第２の部材が相互の位置ずれを生じることなく締結されて成る締結構造体、締結方法及びそれらを利用した複写機のような画像形成装置に関する。

複写機やＦＡＸ、プリンター等の構造体は、複数の部材が組合せられ、これら部材が溶接やネジ締結、リベット等の締結手段により相互に留められて、構成されている。

溶接は部材同士を溶かして留める為に、その結合部は高い強度を示すが、溶接に大がかりな設備が必要な為、コストが増大する欠点がある。また、熱変形による精度劣化の問題もある。そこで、溶接に代えて、ネジ締結やリベット締結を使用する場合もある。

通常、ネジやリベットを使って２つの部材を相互に締結する場合、ネジやリベットを挿通する穴径をネジやリベットの挿通部分の外径より大きくすることにより、挿通時に挿通部分と穴との間に充分な余裕を確保している。その理由はリベットやねじを入れやすくし、寸法精度の増大によるコスト増を防止する為である。

しかしながら、ネジ締結やリベット締結は穴径に余裕を持たせると、締結した後にその余裕に対応した隙間が残る。そのため、結合部に大きな荷重がかかると、この結合部にずれが生じてしまうという問題があった。

この問題を解決するために、出願人は特許文献１乃至３で新たな結合方法を提案した。

即ち、出願人は、ブラインドリベットのマンドレルと該リベットを受け入れるボディの内部とのそれぞれに段差を形成し、締結過程でマンドレルの段差部をボディの段差部に向けてその外径を増大させるように膨径させることにより、締結後に生じていた両者間の隙間をなくし、ブラインドリベットにより相互に結合される両部材に経時的に相対的な位置の変化の発生しない締結を行うことができるブラインドリベットを提供した。
特開平１０−２９９７３５号公報 特開平１０−３０６８１３号公報 特開平１０−３０６８１４号公報

しかしながら、上記のブラインドリベットは特殊な形状をしているため製造コストが高いという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、特殊な締結具や工具を使うことなく、安価なネジを使うことで、コストを抑え且つ締結後に生じていた隙間を無くし、経時的に第１及び第２の両部材間に相対的な位置の変化が発生しない締結を行うことができる締結構造体、締結方法及び画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ネジ部を有する締結部材で鋼板からなる第１及び第２の両部材を相互に結合して成る締結構造体であって、前記第１の部材には、その一方の面から前記第２の部材に向けて一体的に立ち上がり該第１の部材をその板厚方向へ貫通する両端開放の中空部を内方に規定する筒状突起部が形成され、且つ前記筒状突起部の先端からその基端に向けて少なくとも１つのスリットが形成されており、前記第２の部材には前記筒状突起部を受け入れる穴が形成され、前記締結部材の前記ネジ部は前記筒状突起部の最小内径より大きく且つ第２の部材の穴径より小さい外径を有し、前記第２の部材の前記穴に挿入された前記筒状突起部の前記中空部内に前記ネジ部がねじ込まれ、該ネジ部のねじ込みによって前記筒状突起部が径方向外方へ膨らむことにより、該筒状突起部の前記穴から突出した先端部に塑性変形した膨径部分が形成され、該膨径部分の外周面が前記第２の部材の穴の開口縁部を覆うように当接した状態で前記第１の部材と前記第２の部材とが相互に締結されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の締結構造体において、前記スリットが前記筒状突起部の基端から前記第１の部材の前記一方の面に延在していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の外周壁が前記第２の部材の前記穴の周壁との間に間隙を残すことなく該周壁に圧接していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の締結構造体において、前記第１の部材の前記筒状突起部の基端部には前記締結部材のねじ込みに要するトルクの増大を抑制するための逃げ部が形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の締結構造体において、前記逃げ部は、前記筒状突起部の内径の増径部分で規定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の締結構造体において、前記増径部分は前記筒状突起部の軸線方向へ一様な口径を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の締結構造体において、前記締結部材は前記ネジ部の一端にツバ部を有し、該ツバ部が前記第１の部材の前記一方の面に対向する前記第２の部材の一方の面の反対側に位置する該第２の部材の他方の面の側に位置するように、前記筒状突起部の先端から該筒状突起部に前記ネジ部がねじ込まれ、これにより第２の部材は前記締結部材の前記ツバ部と前記第１の部材の前記一方の面との間で挟まれていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の前記先端は前記第２の部材の前記他方の面から該第２の部材の外方に突出し、該突出部分における外径は前記第２の部材の前記穴の口径よりも大きく、前記ツバ部と前記第２の部材の前記他方の面との間に前記突出部分が挟まれていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の前記先端は前記第２の部材の前記他方の面から該第２の部材の外方に突出し、該突出部分における外径は前記第２の部材の前記穴の口径よりも大きく、前記ツバ部には前記筒状突起部の前記突出部分を受け入れる凹所が形成されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の締結構造体において、前記ツバ部の前記凹所と前記ツバ部が当接する前記第２の部材の前記他方の面とで、閉鎖空間が形成されることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、鋼板からなる第１及び第２の両部材を相互に締結する締結方法であって、前記第１の部材には、その一方の面から前記第２の部材に向けて一体的に立ち上がり該第１の部材をその板厚方向へ貫通する両端開放の中空部を内方に規定する筒状突起部が形成され、且つ前記筒状突起部の先端からその基端に向けて少なくとも１つのスリットが形成されており、前記第２の部材には前記筒状突起部を受け入れる穴が形成され、前記締結部材の前記ネジ部は前記筒状突起部の最小内径より大きく且つ第２の部材の穴径より小さい外径を有しており、前記筒状突起部を前記穴に挿入し、この挿入状態で前記筒状突起部に、その最小内径より大きく且つ前記第２の部材の前記穴の径より小さいネジ部を有する締結部材を前記筒状突起部の軸線方向へねじ込み、この締結部材の前記筒状突起部へのねじ込みにより、該筒状突起部の前記穴から突出した先端部が径方向外方へ膨らんで塑性変形した膨径部分が形成され、該膨径部分の外周面を前記第２の部材の穴の開口縁部を覆うように圧接させたことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の締結方法において、前記筒状突起部はバーリング加工により形成されることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、複数のフレーム構造体により構成されている画像形成装置において、前記各フレーム構造体の締結箇所が、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の締結構造体により締結されることを特徴とする。

請求項１に記載の結合構造体では、特殊な設備を使うことなく、第１の部材に形成された筒状突起部にネジ部を有する締結部材をねじ込むことにより、前記筒状突起部の外径が増大する膨径部分が形成され、この膨径部分が第２の部材の穴の周壁に当接した状態で前記第１及び第２の部材が相互に結合される。

従って、請求項１に記載の結合構造体によれば、前記第１及び第２の両部材の結合状態では、前記膨径部分がその周方向でほぼ均等に前記第２の部材に形成された前記穴の開口縁部を覆うように当接することから、前記第１及び第２の両部材の締結後に従来のような外力や緩みによるズレが発生することなく、高い剛性を示す結合部を有する構造体が安価に得られる。

請求項２に記載の締結構造体によれば、前記筒状突起部に設けられた前記スリットは前記筒状突起部が設けられた前記第１の部材の前記一方の面に伸びることから、前記第２の部材の前記穴と第１の部材の前記筒状突起部との形成位置に僅かなずれが生じても、前記締結部材の締め付けにより、前記筒状突起部は前記スリットによって前記穴に適合するように全体的な変形を許される。従って、筒状突起部の形成位置の許容誤差を比較的大きく設定することができ、必要とされる加工寸法精度の軽減を図ることができる。

請求項３に記載の締結構造体によれば、前記筒状突起部の外周壁が前記第２の部材の前記穴の周壁との間に間隙を残すことなく該周壁に圧接していることから、前記筒状突起部と締結用の前記穴の周壁との間に隙間を生じることはなく、これにより高い結合剛性を示す信頼性に優れた結合構造体を得ることが可能となる。

請求項４に記載の締結構造体によれば、前記筒状突起部の基端部には、前記締結部材のねじ込みに要するトルクの増大を抑制するための逃げ部が形成されていることから、過度のネジ締めトルクの増大を防止することができ、これにより、特殊工具の使用や作業者の負担を軽減することができるので、結合作業における作業性の向上を図ることができる。

請求項５に記載の締結構造体によれば、前記逃げ部を前記筒状突起部の内径の増径部分で規定することにより、比較的容易に逃げ部を形成することができる。

請求項６に記載の結合構造体によれば、前記増径部分の口径を前記筒状突起部の軸線方向へ一様とすることにより、この逃げ部を前記筒状突起部の先端へ向けて口径を漸減するテーパ孔で形成する場合に比較して、前記筒状突起部の基部での機械的な強度低下を防止することができる。

請求項７に記載の締結構造体によれば、前記第２の部材は前記締結部材の前記ツバ部と前記第１の部材の前記一方の面との間で挟まれるので、第１及び第２の結合部材を引き剥がす方向に作用する前記したと同様な剥離力に対しての機械的強度がより高められる。

請求項８に記載の締結構造体によれば、前記ツバ部と前記第２の部材の前記他方の面との間に前記突出部分が挟まれていることから、前記した剥離力に対しての機械的強度が高められることに加えて、前記両結合部材に前記筒状突起部の直径方向へ作用する剪断力に対しての機械的強度をも高めることができる。

請求項９に記載の締結構造体によれば、前記第２の部材の前記他方の面から突出する前記筒状突起部の前記突出部分が前記ツバ部の凹所内に受け入れられることから、前記筒状突起部の加工に高い寸法精度を必要とすることなく前記筒状突起部に適正な膨径部が形成されるように前記締結部材を適正にねじ込むことができる。また、前記凹所内に前記突出部分が収容されることから、該突出部分が露出することによる見映えの低下を招くことなく前記したと同様な剥離力及び剪断力に対する機械的強度を高めることができる。

請求項１０に記載の締結構造体によれば、前記筒状突起部の前記突出部分が前記凹所によって規定される前記閉鎖空間内に収容されることから、前記突出部分が外気に晒されることによる種々の劣化を防止し、これにより結合部の耐久性の向上を図ることが可能となる。

請求項１１に記載の締結方法によれば、特殊な設備を使うことなく、第１の部材に形成された筒状突起部にネジ部を有する締結部材をねじ込むことにより、前記筒状突起部の前記穴から突出した先端部が径方向外方へ膨らんで塑性変形した膨径部分が形成され、該膨径部分の外周面を前記第２の部材の穴の開口縁部を覆うように圧接させることができるので、本発明に係る結合構造体を比較的容易且つ安価に形成することができる。

請求項１２に記載の締結方法によれば、前記筒状突起部をバーリング加工で形成することにより、前記筒状突起部を比較的容易に形成することができる。

請求項１３に記載の画像形成装置によれば、その結合箇所が本発明に係る結合構造体で構成されていることから、その結合箇所が従来のような外力や緩みによるズレを生じることなく、この結合箇所での機械強度を高めて、耐久性の向上を図ることができる。

従って、本発明によれば、基本的に、特殊な締結具や工具を使うことなく、安価なネジを使うことで、コストを抑え且つ締結後に生じていた隙間を無くし、経時的に第１及び第２の両部材間に相対的な位置の変化が発生しない締結を行うことができる締結構造体、締結方法及び画像形成装置を提供することができる。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例に沿っての以下の説明により、さらに明らかとなろう。

〈実施例１〉
本発明に係る締結構造体１０は、図１に示すように、第１の板状部材１１と第２の板状部材１２とをネジ部材から成る締結部材１３で結合されて形成されている。

第１の部材１１は、例えば２ｍｍの厚さ寸法を有するクロムフリー鋼板からなる。第１の板状部材１１には、図２に示すように、例えばバーリング加工により、その一方の面１１ａから立ち上がる筒状突起部１４が形成されている。この筒状突起部１４は、その長手方向へ例えば５．２５ｍｍの一様な外径を有し、その内方に円柱状の中空部１５を規定する。中空部１５は、第１の板状部材１１をその板厚方向に貫通する開口に整合し、第１の板状部材１１を貫通する。筒状突起部１４は、第１の板状部材１１の一方の面１１ａの前記開口の縁部から立ち上がるように、形成されている。

筒状突起部１４には、図示の例では、該筒状突起部の軸線方向に平行に伸びる複数のスリット１６が形成されている。各スリット１６は、その一端が筒状突起部１４の先端部１４ａに達し、該筒状突起部の先端面に開放する。また、各スリット１６の他端は筒状突起部１４の基部から第１の板状部材１１の平坦な一方の面１１ａに達する。スリット１６の一方の面１１ａに延在する部分は、図１及び図３に明確に示すように、第１の板状部材１１をその板厚方向に貫通することにより、第１の板状部材１１の他方の面１１ｂにも開放する。

第２の板状部材１２は、例えば２ｍｍの厚さ寸法を有する鋼板からなる。第２の板状部材１２には、図３に示すように、該板状部材をその板厚方向に貫通する孔１７が形成されている。この孔１７は、第１の板状部材１１の筒状突起部１４を受け入れるに充分な例えば５．４ｍｍの口径を有する。

第２の板状部材１２の穴１７には、該板状部材の一方の面１２ａの側から、第１の板状部材１１の筒状突起部１４が挿入される。この筒状突起部１４の穴１７内への挿入により、第１の板状部材１１の筒状突起部１４が立ち上がる一方の面１１ａは、第２の板状部材１２の一方の面１２ａに当接する。筒状突起部１４は、両板状部材１１、１２の当接状態で筒状突起部１４の先端部１４ａが第２の板状部材１２の他方の面１２ｂを越えて上方に突出するに充分な高さ寸法を有する。また、両板状部材１１、１２の当接状態では、図３に示すように、穴１７の周壁と筒状突起部１４の外周面との間には、中空部１５の周方向へほぼ均等な間隙が保持される。

この穴１７の周壁と筒状突起部１４の外周面との間隙は、複数組の穴１７と筒状突起部１４とが設けられている場合においても、それぞれの加工誤差内での寸法精度のばらつきに拘わらず、対応する穴１７と筒状突起部１４とを組み合わせることができかつ後述する締結部材１３でのねじ込みによる筒状突起部１４の穴１７への圧接を可能とする範囲内で、適宜設定することができる。

第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２のそれぞれの一方の面１１ａ、１２ａを当接させた状態で、図３に矢印で示すように、締結部材１３が、第１の板状部材１１の他方の面１１ｂの側からツバ部１３ｂを第１の板状部材１１の他方の面１１ｂに当接させるまで、筒状突起部１４にねじ込まれる。

締結部材であるネジ部材は、例えば汎用のＭ４規格のタッピングネジであり、頭部１３ａと、該頭部に一体的に形成され、頭部１３ａよりも大きな外径を有するツバ部１３ｂと、第１の板状部材１１に形成された中空部１５の最小口径よりも大きくかつ第２の板状部材１２の穴１７の穴径よりも大きな外径すなわちネジ山径を有するネジ部１３ｃとを有する。図３に示すタッピングネジすなわち締結部材１３のネジ部１３ｃは、その軸線方向へ一様なピッチ及びネジ山径を有する。

この締結部材１３のネジ部１３ｃの外径は、前記したように、筒状突起部１４の中空部１５の最小口径より大きいことから、ネジ部１３ｃの筒状突起部１４内へのねじ込みにより、筒状突起部１４が径方向外方へ膨らむことにより、すなわち筒状突起部１４の膨径により、図１に示したように、筒状突起部１４の外周壁が穴１７の周壁に押圧される。また、第２の板状部材１２の他方の面１２ｂから突出する筒状突起部１４の先端部１４ａすなわち突出部分１４ａの外径が拡大して該突出部が第２の板状部材１２の他方の面１２ｂにおける穴１７の開口縁部を覆うように、径方向外方に全体的に塑性変形する。従って、この先端部１４ａにおける外径は穴１７の口径よりも大きくなる。

スリット１６は、筒状突起部１４をその周方向へ分割することにより、締結部材１３の締め付けによる筒状突起部１４の径方向外方への変形を容易とする。これにより、締結部材１３のねじ込み時に必要とされる回転トルクの低減が図られ、また筒状突起部１４の変形による外径の増大量すなわち膨径量が増大する。

締結部材１３のねじ込みによる筒状突起部１４の前記した変形により、該筒状突起部の外周壁が穴１７の前記周壁との間に間隙を残すことなくその周方向にほぼ均等に押圧され、穴１７の前記周壁に密着する。また、筒状突起部１４の突出部分１４ａは塑性変形により穴１７の前記開口縁部で第２の板状部材１２の他方の面１２ｂに係合する。この穴１７の前記周壁に押圧される筒状突起部１４の膨径部と、突出部分１４ａによる係合部とにより、第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２は強固に結合される。この結合状態では、締結部材１３のねじ込みにより、締結部材１３のツバ部１３ｂと、第１の板状部材１１に設けられた筒状突起部１４の突出部分１４ａとの間で、第２の板状部材１２が挟み付けられることから、両部材１１、１２の結合強度が一層高められる。

第１の板状部材１１として、板金 ＪＩＳ Ｇ ３１４１を用いることができ、この場合、締結部材１３として、タッピングネジ ＪＩＳ Ｂ １０５５を用いることができる。第１の板状部材１１と締結部材１３との組み合わせとして、前者の硬さよりも後者の硬さが大きい限り、種々の材料の第１の板状部材１１及び締結部材１３を用いることができる。このように第１の板状部材１１の硬さよりも硬い締結部材１３が用いられることから、締結された両部材１１、１２の分解が容易であり、また締結部材１３の再利用が可能となる。

図４に示すように、筒状突起部１４に設けられるスリット１６を一方の面１１ａに伸長させることなく筒状突起部１４の基部で終端させることができる。この場合、筒状突起部１４に前記したと同様な締結部材１３がねじ込まれたとき、図２に示した例におけると同ようなスリット１６の分割作用によって、筒状突起部１４の膨径量の増大が図られ、締結部材１３のねじ込みに必要な回転トルクの低減が図られる。

しかしながら、図２に示したように、筒状突起部１４に設けられたスリット１６を第１の部材１１の平坦面である一方の面１１ａに伸長させることにより、第２の部材１２の穴１７と第１の部材１１の筒状突起部１４との形成位置に僅かなずれが生じても、締結部材１３の締め付けにより、筒状突起部１４はスリット１６によって穴１７に適合するように全体的な変形を許される。従って、スリット１６を第１の板状部材１１の一方の面１１ａに伸長させて形成することにより、筒状突起部１４の形成位置の許容誤差を比較的大きく設定することができ、必要とされる加工寸法精度の軽減を図ることができる。

また、締結部材１３のねじ込みに要する回転トルクの低減のために、図５に示すように、筒状突起部１４の基部に逃げ部１５ａを形成することができる。この逃げ部１５ａは、第１の板状部材１１の他方の面１１ｂに中空部１５に関連して形成され、第１の板状部材１１の板厚方向に一様な口径を有する増径部から成る。

第１の板状部材１１の筒状突起部１４を除く板厚部分は筒状突起部１４に締結部材１３をねじ込んだときに該締結部材に強い回転抵抗を与えるが、筒状突起部１４による膨径部の形成に何らの寄与もしない。そのため、図示のとおり、第１の板状部材１１の一方の面１１ａに中空部１５の増径部１５ａを形成することにより、筒状突起部１４の膨径部の形成に実質的な影響を及ぼすことなく締結部材１３に作用する回転抵抗の低減を図ることができる。

図５に仮想線で示すように、逃げ部を第１の板状部材１１の他方の面１１ｂへ向けて口径を漸増させるテーパ孔１５ｂで形成することができる。しかしながら、この場合、テーパ孔１５ｂの周壁と筒状突起部１４の立ち上がり縁１４ｂとの間に薄肉部からなる脆弱部分が形成されることになる。そのため、筒状突起部１４の機械的強度を低下させることなく回転抵抗の低減を図る上で、逃げ部を図５に実線で示すように一様な口径を有する増径部１５ａで構成することが望ましい。

〈参考例１〉
図１〜図５に示した実施例１の締結構造体１０では、筒状突起部１４の先端部１４ａが第２の板状部材１２の他方の面１２ｂから突出する例を示したが、図６に結合構造１１０で示される参考例１のように、筒状突起部１４への締結部材１３のねじ込みによっても筒状突起部１４の先端部１４ａが第２の板状部材１２の他方の面１２ｂから外方に突出しないように、筒状突起部１４が形成された第１の板状部材１１の一方の面１１ａからの筒状突起部１４の高さ寸法を第２の板状部材１２の板厚寸法よりも小さくすることができる。

この締結構造体１１０によれば、締結部材１３の筒状突起部１４へのねじ込みにより、該筒状突起部の外周面が穴１７の周壁に押圧され、また第１の板状部材１１が第２の板状部材１２と締結部材１３のツバ部１３ｂとの間で挟持されることにより、両板状部材１１、１２が締結される。この締結状態では、筒状突起部１４の先端部１４ａは第２の板状部材１２の穴１７からはみ出すことなく、従って、この先端部の穴１７の開口縁部へのはみ出しによる美観の低下が防止されることから、第２の板状部材１２の他方の面１２ｂから見たこのはみ出しによる見映えの低下を防止することができる。

〈参考例２〉
図７の締結構造体１２０で示す参考例２のように、第１の板状部材１１の筒状突起部１４を受け入れる穴１７が形成された第２の板状部材１２の側から筒状突起部１４にねじ込むことができる。

締結構造体１２０の例では、図６におけると同様に、筒状突起部１４は、第１の板状部材１１の一方の面１１ａからの高さ寸法が第２の板状部材１２の板厚寸法よりも小さい。また、筒状突起部１４の基部には、第１の板状部材１１の他方の面１１ｂに開放する図５に示したと同様な逃げ部１５ａが形成されている。この締結構造体１２０では、第１の板状部材１１の筒状突起部１４が第２の板状部材１２の穴１７に受け入れられるように、第１の板状部材１１の一方の面１１ａと第２の板状部材１２の一方の面１２ａとが相互に当接され、この当接状態で、締結部材１３のネジ部１３ｃが筒状突起部１４にその先端部１４ａからねじ込まれる。

この締結部材１３のねじ込みにより、筒状突起部１４に前記したと同様な膨径部が形成され、これにより筒状突起部１４の外周面が穴１７の周壁に押圧される。また締結部材１３のツバ部１３ｂは、第１の板状部材１１の一方の面１１ａと共同して、第２の板状部材１２の穴１７の開口縁部をそれらの間に挟持する。

従って、締結構造体１２０によれば、締結部材１３の大きな回転トルクを要することなく、また第２の板状部材１２の他方の面１２ｂ上には締結部材１３の頭部１３ａが位置するに過ぎないことから、第２の板状部材１２の側からの見映えを高めることができる。

〈実施例２〉
図8に示す結合構造体１３０は、第１の板状部材１１の一方の面１１ａからの高さ寸法が第２の板状部材１２の板厚寸法よりも大きい筒状突起部１４を用い、締結部材１３を図7に示した例におけると同様に、第２の板状部材１２の側から筒状突起部１４にねじ込む例を示す。

前記締結構造体１３０によれば、筒状突起部１４への先端部１４ａからの締結部材１３のねじ込みにより、筒状突起部１４の外周面が穴１７の周壁に押圧され、また第２の板状部材１２の他方の面１２ｂ上で穴１７の開口縁部からその径方向外方に張り出す突出部分１４ａが他方の面１２ｂと締結部材１３のツバ部１３ｂとの間で挟持される。

従って、突出部分１４ａを締結部材１３のツバ部１３ｂで覆うことができ、これにより見映えを良くすることができる。また、突出部分１４ａをツバ部１３ｂと第２の板状部材１２の他方の面１２ｂとの間に挟み込むことができることから、両部材１１、１２の締結強度を一層高めることができる。

〈実施例３〉
図９に示すように、締結部材１３のツバ部１３ｂに、突出部分１４ａを受け入れる凹所１８を形成することができる。凹所１８は、ツバ部１３ｂの周方向に沿って環状に形成され、該ツバ部の下面に開放する。

図９に示す締結構造体１４０では、締結部材１３の締め付けにより、ツバ部１３ｂの凹所１８を取り巻く環状面は第２の板状部材１２の他方の面１２ｂに圧接する。これにより、凹所１８は、他方の面１２ｂと共同して突出部分１４ａを受け入れる環状の閉鎖空間を形成する。

この締結構造体１４０によれば、筒状突起部１４の加工精度のばらつきによる該筒状突起部の高さ寸法の僅かなばらつきに拘わらず、突出部分１４ａがツバ部１３ｂの凹所１８内に受け入れられることから、この筒状突起部１４の加工に高い寸法精度を必要とすることなく、筒状突起部１４に適正な膨径部が形成されるように締結部材１３を適正にねじ込むことができる。

また、突出部分１４ａは前記閉鎖空間に収容されることから、第２の板状部材１２の他方の面１２ｂが例え外気に晒されても、締結部材１３のツバ部１３ｂと第２の板状部材１２との間からの水分の浸入を阻止することができ、この水分による筒状突起部１４の突出部分１４ａの劣化を防止することができるので、この結合部の耐久性の向上を図ることができる。

実施例１乃至実施例３では、締結部材１３として一様な外径及び一様なネジピッチを有する完全なネジ山を有するタッピングネジが用いられた。これに代えて、図１０及び図 １１に示すように、不完全なネジ山を有する締結部材を用いることができる。

図１０に示す締結部材１３は、一様なネジピッチを有するネジ部１３ｃが形成されているが、ツバ部１３ｂに近接するネジ部分１３ｃ−１は、そのネジ山のエッジが削除されることのないネジ山径Ｄ１を有する完全なネジ山である。他方、ネジ部分１３ｃ−１のツバ部１３ｂと反対側でネジ部分１３ｃ−１に連なって形成されたネジ部分１３ｃ−２は、完全なネジ山を有するネジ部分１３ｃ−１のネジ山径Ｄ１よりも大きなネジ山径を有する仮想線で示すネジ山のエッジを研削により、ネジ部分１３ｃ−１のネジ山径Ｄ１よりも小さなネジ山径Ｄ２に成形されており、不完全なネジ山を有する。

この締結部材１３を筒状突起部１４にねじ込むとき、締結部材１３の不完全なネジ山を有するネジ部分１３ｃ−２が筒状突起部１４に係合し、その後、完全なネジ山を有するネジ部分１３ｃ−１が筒状突起部１４に係合する。

そのため、締結部材１３のねじ込みにより、筒状突起部１４は不完全なネジ部１３ｃ−２との係合により、主として外径を拡大され、続く完全なネジ部１３ｃ−２との係合により、ねじ切りを受ける。筒状突起部１４は、この完全なネジ部１３ｃ−２によりねじ切り作用を受けるとき、このねじ切りと同時に、さらに外径を拡大させる膨径作用を受ける。

従って、図１０に示す締結部材１３を用いることにより、この締結部材１３のねじ込みによって筒状突起部１４の外径を一層大きく変形させることができ、この筒状突起部１４の膨径量の増大によって、より強い押圧力で間隙を残すことなく確実に筒状突起部１４の外周面を穴１７の周壁面に圧接させることができ、これにより、両部材１１、１２の締結力を高めることができる。

図１１に示す締結部材１３では、締結部材１３のネジ部１３ｃの先端部に完全なネジ部分１３ｃ−１が形成されており、この完全なネジ部分１３ｃ−１とツバ部１３ｂとの間に、前記したと同様な不完全なネジ部１３ｃ−２が形成されている。また、両ネジ部１３ｃ−１及び１３ｃ−２は、同一ピッチ寸法Ｐ１を有するが、両ネジ部１３ｃ−１及び１３ｃ−２間に形成されたピッチ変更部１３ｃ−３により、両ネジ部１３ｃ−１及び１３ｃ−２のピッチにずれが与えられている。

図１１に示す締結部材１３によれば、筒状突起部１４は完全なネジ部分１３ｃ−１との係合により、主としてねじ切りを受け、このねじ切りにより形成された筒状突起部１４の雌ねじ溝の谷径部分が不完全なネジ部１３ｃ−２の山径部分により大きく径方向外方に変形を受ける。

ピッチにずれが与えられた前記締結部材１３では、筒状突起部１４はねじ切りを受けた後、このねじ切りを受けた部分が膨径作用を受ける。従って、図１０に示した締結部材１３と同様に、この締結部材１３のねじ込みによって筒状突起部１４の外径を一層大きく変形させることができ、この筒状突起部１４の膨径量の増大によって、より強い押圧力で間隙を残すことなく確実に筒状突起部１４の外周面を穴１７の周壁面に圧接させることができ、これにより、両部材１１、１２の締結力を高めることができる。

図１２乃至図１４は、本発明及び参考例１、２に係る締結構造と、溶接、リベット及びタッピングネジを用いた従来の各締結構造との強度の比較を示すグラフであり、それぞれの縦軸は相互に結合された板状部材間に加えられる荷重（Ｎ）を示し、それぞれの横軸はその荷重によって生じる両板状部材間の変位量（ｍｍ）を示す。なお、板状部材として全て２ｍｍの板厚を有するクロムフリー鋼板が用いられた。

図１２は、本発明に係る締結構造として、図１に示した締結構造体１０が試料として採用された。この締結構造体１０は、実施例１に沿って説明したとおり、図３に示した一様なピッチ及び一様なネジ山径を有する締結部材１３が第１の板状部材１１の他方の面１１ｂの側で筒状突起部１４にその基部からねじ込まれた例を示す。

筒状突起部１４の外径は５．２５ｍｍ、該筒状突起部を受け入れる穴１７の内径は５．４ｍｍ、締結部材１３としてＭ４タッピングネジが用いられ、図１２のグラフ外に示されているように、相互に締結された両板状部材の接合面と直角方向に作用する剥離力Ｆが荷重として両板状部材に加えられた。このときの剥離荷重と変位との関係が特性線１９ａで示されている。

他方、従来構造として、スポット溶接、４．８mmの直径を有するリベットを用いたリベ
ット締め及びＭ４タッピングネジを用いた直締めが試料として採用された。リベット及びタッピングネジの直締めでは、それぞれ従来の規格に応じた下穴径を有する穴が形成され、これにリベットあるいはタッピングネジが直締めされた。スポット溶接、リベット締め及びタッピングネジによる直締めのそれぞれにおける剥離荷重と変位との関係が特性線２０ａ、２１ａ及び２２ａでそれぞれ示されている。

図１３は、図１２に示した締結構造体と同一試料を用い、相互に結合された両板状部材の接合面に平行に作用する剪断力Ｆが荷重として両板部材に加えられたときの図12に示した締結構造体と同様な特性線１９ｂ〜２２ｂが示されている。図１３のグラフに示された特性線１９ｂが本発明に係る締結構造１０の剪断荷重と変位との関係を示す特性線であり、特性線２０ｂ、２１ｂ及び２２ｂが、スポット溶接、リベット締め及びタッピングネジによる直締めのそれぞれにおける剪断荷重と変位との関係を示す特性線である。

また、図１４は、参考例２に係る締結構造として、図７に示した締結構造体１２０が試料として採用された。この締結構造体１２０は、参考例２に沿って説明したとおり、図３に示した一様なピッチ及び一様なネジ山径を有する締結部材１３が第２の板状部材１２の他方の面１２ｂの側で筒状突起部１４にその先端部１４ａからねじ込まれた例を示す。図１４のグラフは、そのときの剥離荷重と変位量との関係を示す。参考例２に係る締結構造体１２０における剥離荷重と変位量との関係が特性線１９ｃで示され、前記したと同様なスポット溶接、リベット締め及びタッピングネジによる直締めのそれぞれにおける剥離荷重と変位との関係が特性線２０ｃ、２１ｃ及び２２ｃでそれぞれ示されている。

図１２に示すグラフに示された各特性線１９ａ〜２２ａの比較から明らかなように、図１に示した締結構造体１０では、相互に締結された板状部材間に例えば１ｍｍを超える変位が１０００Ｎに満たない剥離荷重で生じる。これに対し、従来のスポット溶接、リベット締めあるいはタッピングネジの直締めのいずれの結合手段によっても２０００Ｎを超える剥離荷重によって１ｍｍを超える変位が生じる。このことから、締結構造体１０は、剥離力に対しては充分な強度を発揮し得ないことがある。

しかしながら、図１３のグラフの各特性線１９ｂ〜２２ｂの比較から明らかなように、本発明に係る締結構造体１０は、剪断力に対しては、ほぼスポット溶接に匹敵する強度を示す。

従って、剪断力に対する強度を必要とする箇所には、締結部材１３を筒状突起部１４にその基部からねじ込む締結構造体を適用することが望ましい。

これに対し、図１４に示すグラフに示された各特性線１９ｃ〜２２ｃの比較から明らかなように、図７に示した締結構造体１２０では、例えば２０００Ｎを超える剥離荷重に関してはリベット締めあるいはタッピングネジの直締めのいずれの結合手段によるものよりも小さな変位量を示すに過ぎない。このことから、締結構造体１２０によれば、剥離荷重に対してはリベット締めあるいはタッピングネジの直締めの双方に比較して高い強度を示す。

従って、剥離荷重に対する強度を必要とする箇所には、締結部材１３を筒状突起部１４にその先端部からねじ込む締結構造体を適用することが望ましい。

図１５には、画像形成装置の一例が一般的な複写機２３として示されている。複写機２３は、最下段に配置されるバンク構造体２３ａと、該バンク構造体上に配置される複写本体構造体２３ｂと、該複写本体構造体上に設けられ、複写体の画像を読み取るスキャナ構造体２３ｃとを備える。

図１６は、このような複写機２３のバンク構造体２３ａ及び複写本体構造体２３ｂの各フレーム構造体２４に本発明に係る締結構造体１０〜１４０を適用した例を示し、符号Ｔで示される各部分での締結に本発明に係る締結構造体１０〜１４０を適用することができる。

前記したところでは、筒状突起部１４にその板厚方向に貫通して形成されるスリット１６を形成した例を示したが、この筒状突起部１４のスリット１６に代えて、筒状突起部１４の板厚方向に貫通しない凹溝を筒状突起部１４の表裏のいずれか一方の面に形成することができる。また、これらスリット１６及び凹溝を不要とすることができる。しかしながら、締結部材１３の締め付けに要するトルクの低減を図り、膨径部分の膨らみ量の増大を図る上で、前記したようなスリット１６あるいは凹溝を筒状突起部１４に形成することが好ましい。

本発明に係る締結方法によれば、前記したように、第２の部材１２に穴１７が形成され、第１の部材１１に一体に筒状突起部１４が形成される。筒状突起部１４を穴１７に挿入するように両部材１１、１２が組み合わせられ、この挿入状態で筒状突起部１４に、その最小内径より大きく且つ第２の部材１２の穴１７の径より小さいネジ部１３ｃを有する締結部材１３が筒状突起部１４の軸線方向へねじ込まれる。この締結部材１３の筒状突起部１４へのねじ込みにより、該筒状突起部が径方向外方へ膨らむように膨径され、この筒状突起部１４の外周面が第２の部材１２の穴１７の周壁に圧接される。この圧接により、筒状突起部１４の外周壁が穴１７の前記周壁との間に間隙を残すことなくその周方向にほぼ均等に押圧され、穴１７の前記周壁に密着し、基本的に、この筒状突起部１４の前記外周壁と穴１７の前記周壁との係合により、両部材１１、１２が締結される。

筒状突起部１４を第１の板状部材１１へのバーリング加工により形成することに代えて、例えば第１の板状部材１１を鋳造で形成し、その鋳造時に筒状突起部１４を第１の板状部材１１と一体的に形成することができる。また、第２の板状部材１２に予め穴１７が形成された板状部材を用いることができる。

本発明に係る締結構造を示す従断面図である。 本発明に係る締結構造の一構成要素である第１の部材を示す斜視図である。 本発明に係る第１の部材と第２の部材との組み合わせ状態を示す縦断面図である。 本発明に係る締結構造の第１の部材の変形例を示す斜視図である。 筒状突起部に形成される逃げ部を示す第１の部材の断面図である。 参考例１に係る締結構造を示す図１と同様な図面である。 参考例２に係る締結構造を示す図１と同様な縦断面図である。 本発明に係る締結構造の実施例２を示す図１と同様な縦断面図である。 本発明に係る締結構造の実施例３を示す図１と同様な縦断面図である。 本発明に係る締結構造に用いられる締結部材の他の実施例を示す概略図である。 本発明に係る締結構造に用いられる締結部材のさらに他の実施例を示す概略図である。 本発明に係る実施例１の締結構造と従来構造とにおける剥離強度の比較を示すグラフである。 本発明に係る実施例１の締結構造体と従来構造とにおける剪断強度の比較を示すグラフである。 参考例２に係る締結構造と従来構造とにおける剥離強度の比較を示す図１２と同様なグラフである。 本発明に係る複写機の各構成部分を示す構造体のレイアウトを示す概略図である。 図１５に示した本体構造体及びバンク構造体のフレームの各結合部に本発明に係る結合構造を適用した例を示す斜視図である。

符号の説明

１０、１２０、１３０、１４０ 締結構造体
１１ 第１の板状部材
１１ａ 第１の板状部材の一方の面
１１ｂ 第１の板状部材の他方の面
１２ 第２の板状部材
１２ａ 第２の板状部材の一方の面
１２ｂ 第２の板状部材の他方の面
１３ 締結部材
１３ｂ 締結部材のツバ部
１３ｃ 締結部材のネジ部
１４ 筒状突起部
１４ａ 先端部（突出部分）
１５ 中空部
１６ スリット
１７ 穴
１８ 凹所
２３ 複写機（画像形成装置）

Claims (13)

1. ネジ部を有する締結部材で鋼板からなる第１及び第２の両部材を相互に結合して成る締結構造体であって、前記第１の部材には、その一方の面から前記第２の部材に向けて一体的に立ち上がり該第１の部材をその板厚方向へ貫通する両端開放の中空部を内方に規定する筒状突起部が形成され、且つ前記筒状突起部の先端からその基端に向けて少なくとも１つのスリットが形成されており、前記第２の部材には前記筒状突起部を受け入れる穴が形成され、前記締結部材の前記ネジ部は前記筒状突起部の最小内径より大きく且つ第２の部材の穴径より小さい外径を有し、前記第２の部材の前記穴に挿入された前記筒状突起部の前記中空部内に前記ネジ部がねじ込まれ、該ネジ部のねじ込みによって前記筒状突起部が径方向外方へ膨らむことにより、該筒状突起部の前記穴から突出した先端部に塑性変形した膨径部分が形成され、該膨径部分の外周面が前記第２の部材の穴の開口縁部を覆うように当接した状態で前記第１の部材と前記第２の部材とが相互に締結されていることを特徴とする締結構造体。
2. 請求項１に記載の締結構造体において、前記スリットが前記筒状突起部の基端から前記第１の部材の前記一方の面に延在していることを特徴とする締結構造体。
3. 請求項１に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の外周壁が前記第２の部材の前記穴の周壁との間に間隙を残すことなく該周壁に圧接していることを特徴とする締結構造体。
4. 請求項１に記載の締結構造体において、前記第１の部材の前記筒状突起部の基端部には前記締結部材のねじ込みに要するトルクの増大を抑制するための逃げ部が形成されていることを特徴とする締結構造体。
5. 請求項４に記載の締結構造体において、前記逃げ部は、前記筒状突起部の内径の増径部分で規定されていることを特徴とする締結構造体。
6. 請求項５に記載の締結構造体において、前記増径部分は前記筒状突起部の軸線方向へ一様な口径を有することを特徴とする締結構造体。
7. 請求項１に記載の締結構造体において、前記締結部材は前記ネジ部の一端にツバ部を有し、該ツバ部が前記第１の部材の前記一方の面に対向する前記第２の部材の一方の面の反対側に位置する該第２の部材の他方の面の側に位置するように、前記筒状突起部の先端から該筒状突起部に前記ネジ部がねじ込まれ、これにより第２の部材は前記締結部材の前記ツバ部と前記第１の部材の前記一方の面との間で挟まれていることを特徴とする締結構造体。
8. 請求項７に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の前記先端は前記第２の部材の前記他方の面から該第２の部材の外方に突出し、該突出部分における外径は前記第２の部材の前記穴の口径よりも大きく、前記ツバ部と前記第２の部材の前記他方の面との間に前記突出部分が挟まれていることを特徴とする締結構造体。
9. 請求項７に記載の締結構造体において、前記筒状突起部の前記先端は前記第２の部材の前記他方の面から該第２の部材の外方に突出し、該突出部分における外径は前記第２の部材の前記穴の口径よりも大きく、前記ツバ部には前記筒状突起部の前記突出部分を受け入れる凹所が形成されていることを特徴とする締結構造体。
10. 請求項９に記載の締結構造体において、前記ツバ部の前記凹所と前記ツバ部が当接する前記第２の部材の前記他方の面とで、閉鎖空間が形成されることを特徴とする締結構造体。
11. 鋼板からなる第１及び第２の両部材を相互に締結する締結方法であって、前記第１の部材には、その一方の面から前記第２の部材に向けて一体的に立ち上がり該第１の部材をその板厚方向へ貫通する両端開放の中空部を内方に規定する筒状突起部が形成され、且つ前記筒状突起部の先端からその基端に向けて少なくとも１つのスリットが形成されており、前記第２の部材には前記筒状突起部を受け入れる穴が形成され、前記締結部材の前記ネジ部は前記筒状突起部の最小内径より大きく且つ第２の部材の穴径より小さい外径を有しており、
    前記筒状突起部を前記穴に挿入し、この挿入状態で前記筒状突起部に、その最小内径より大きく且つ前記第２の部材の前記穴の径より小さいネジ部を有する締結部材を前記筒状突起部の軸線方向へねじ込み、この締結部材の前記筒状突起部へのねじ込みにより、該筒状突起部の前記穴から突出した先端部が径方向外方へ膨らんで塑性変形した膨径部分が形成され、該膨径部分の外周面を前記第２の部材の穴の開口縁部を覆うように圧接させたことを特徴とする締結方法。
12. 請求項１１に記載の締結方法において、前記筒状突起部はバーリング加工により形成されることを特徴とする締結方法。
13. 複数のフレーム構造体により構成されている画像形成装置において、前記各フレーム構造体の締結箇所が、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の締結構造体により締結されることを特徴とする画像形成装置。

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