JP5763901B2 - スペーサ及びスペーサのかしめ取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、厚さの薄いワークへの取り付けに適したスペーサ及びスペーサのかしめ取り付け構造に関するものである。

特許文献１乃至特許文献５には、頭部とかしめ部と軸部とを一体に成形したねじ装置、スペーサ部品、支持ピン及びスペーサが開示されている。これらの頭部は鍔状に張り出した外縁部が凹凸に形成されており、その座面に連設されたかしめ部は、円柱状を成し、その先端部が頭部側に向かって鋭角に入り込み軸部に接続されるようになっている。これにより、かしめ部は先端が断面三角形状を成し、これによってかしめ部と軸部との間には断面三角形状の環状溝が形成されるようになっている。また、軸部は先端に開口する中空穴を設けた中空円筒状であり、中空穴にタッピンねじをねじ込んで固定できるように構成されている。なお、この中空穴には特許文献１に示されたねじ装置のように予めめねじを形成しておくこともできる。

特許文献１のねじ装置は、フランジ部の厚みＨが０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍで、スカート部の最大厚さが、最大で金属板の板厚より０．５ｍｍ大きいものである。金属板への取り付けに際しては、凹部を設けた下型により金属板裏側を支持し、この金属板の孔部にねじ装置を挿入し、パンチによりフランジ部を押圧することでフランジ部を金属板に圧入する。この反作用で金属板の孔部の端縁は、スカート部の外周に当接する。また、スカート部の下端部は凹部に案内・押圧されて金属板の裏面側に回り込み、フランジ部とともに金属板を挟持するようになっている。

特許文献２のスペーサ部品は、かしめ部を下型で押しつぶしてワーク（外装ケース）の下穴端部に形成されたテーパ穴に押し込み、抜け止め機能を発揮させるものである。

特許文献３の支持ピンは、頭部、かしめ部および取り付け先となるワークの厚みについて、これらの寸法関係を考察した支持ピンが開示されている。この支持ピンは、頭部からかしめ部先端までの長さＬ０およびかしめ部の長さＬ１をワークの厚みＴ１よりも大きくするというものである。これにより、かしめ部がワークの厚みより長くなり、かしめ部をかしめるための所謂かしめ代を確保し、支持ピンをワークに確実に取り付けることができるというものである。

特許文献４及び特許文献５のスペーサは、特許文献３の支持ピンにおける問題を解決し、頭部の圧入に伴ってダイに設けた凹所に変形してしまうような薄いワークへの取り付けに適するように創案されたものである。このスペーサは、かしめ部の長さをワークの厚さよりも長く構成しておき、頭部の圧入によってワークがダイの凹所内に変形しても、この変形部分をかしめ部で巻き込んでかしめられるようになっている。

特開２００３−２４７５２０号公報 特開２００４−１９７７６２号公報 特許第３８３４０５４号公報 特開２００８−２８６３１２号公報 特開２０１０−１７５０８２号公報

しかし、特許文献１乃至３に示されたねじ装置、スペーサ部品あるいは支持ピンでは、頭部を圧入する力で容易に屈曲変形してしまうワークは想定していないため、これへの確実な取り付けが難しい。特に特許文献３の支持ピンのように、支持ピンの頭部からかしめ部までの長さＬ０、かしめ部の長さＬ１をワークの厚みＴ１を基準に定めていると、ここがワークの変形部分に覆われて全くかしめることができなくなったり、かろうじてかしめることができても保持力が極めて弱く、支持ピンが容易にワークから抜けてしまう等の問題が発生する。また、特許文献４及び５のスペーサによれば、ダイの凹所に変形するワークの変形部分を巻き込んで確実にかしめることができる。しかし、かしめ後のかしめ部はワークを巻き込んで覆うように広がることから、スペーサに軸方向の力が断続的に作用してかしめ部分にせん断応力や曲げ応力が作用するような場合には、これによってかしめ部が緩んでしまうといった問題の発生が懸念されている。

本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、厚さの薄いワークに確実かつ強固に取り付けることができるスペーサ及びスペーサのかしめ取り付け構造の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、頭部と軸部とこれらの間に設けられた頭部より小径のかしめ部とを有し、凹所を有するダイ上に配置され、かつ薄い板状のワークの下穴に前記かしめ部及び軸部を挿通させ、この状態で頭部を押圧してワークに圧入するとともに、この頭部圧入側とは反対側でダイによりかしめ部をかしめて取り付けられるスペーサであって、前記頭部及びかしめ部は、かしめ部の直径＜下穴の直径＜頭部の直径＜ダイの凹所の直径の関係が成立する直径に構成され、前記頭部は、ワークへの圧入に伴って凹所に圧接されて変形するかしめ部に規制されることなく下穴周壁面がテーパ状を成すようワークを押し曲げ、かつ、頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時、前記テーパ状の下穴周壁面が凹所に圧接されて変形するかしめ部を沿わせられる位置に達するまでワークを押し曲げる厚さに構成され、前記かしめ部は、前記頭部の圧入に伴って凹所に圧接されて変形し、頭部頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時にテーパ状に変形している下穴周壁面に沿うようにかしめられる長さに構成されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明は、凹所を有するダイ上に配置された薄い板状のワークの下穴に、頭部と軸部とこれらの間に設けられた頭部より小径のかしめ部とを有するスペーサの前記軸部とかしめ部とを挿通させて配置し、このスペーサの頭部を押圧してワークに圧入すると共にかしめ部をかしめてワークに取り付けるスペーサのかしめ取り付け構造であって、前記ダイの凹所の深さは、スペーサの頭部の厚さとほぼ同じ寸法に構成され、前記スペーサの頭部、かしめ部、ワークの下穴及びダイの凹所は、かしめ部の直径＜下穴の直径＜頭部の直径＜ダイの凹所の直径の関係が成立する直径に構成され、前記スペーサの頭部は、ワークへの圧入に伴って凹所に圧接されて変形するかしめ部に規制されることなく下穴周壁面がテーパ状を成すようワークを押し曲げ、かつ、頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時、前記テーパ状の下穴周壁面が凹所に圧接されて変形するかしめ部を沿わせられる位置に達するまでワークを押し曲げる厚さに構成され、前記スペーサのかしめ部は、前記頭部の圧入に伴って押し曲げられるワークに優先してダイの凹所に圧接されて変形し、頭部頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時にテーパ状に変形している下穴周壁面に沿うようにかしめられる長さに構成されていることを特徴とするものでもある。

なお、上記スペーサ及びスペーサの取り付け構造においては、スペーサの頭部は、ワークの厚さよりも薄い厚さに構成することが望ましく、またスペーサの頭部は、外縁に凹凸を形成するか、若しくは多角形状を成す構成とすることが望ましい。

本発明のスペーサによれば、頭部の圧入に伴ってワークの下穴周壁面がテーパ状を成すようにワーク下穴周辺部分を変形させ、このテーパ状の下穴周壁面に沿うようかしめ部を変形させることが可能である。これにより、ワークにスペーサをかしめて確実に取り付けることが可能になると共に、テーパ同士の接合によるくさび効果により、スペーサをワークに対して強固に抜け止めすることが可能となる。このようなスペーサのかしめ構造により、スペーサに軸方向の力が断続的に作用するような環境においても、スペーサのかしめ部分の緩みを防止することができる等の利点がある。また、本発明のスペーサの取り付け構造によれば、前述の効果に加え、かしめられた部分の肉の盛り上がりを最小限に抑え、かしめ部分の美感を向上することができる等の利点もある。さらに、頭部を多角形状にするか、または頭部外周縁部に凹凸を設けることにより、ワークに圧入した頭部でスペーサを強固に回り止めすることができ、軸部を中空に構成して、ここにタッピンねじをねじ込む場合にも供回りを防止できる等の利点がある。このことで、スペーサの軸部に予めめねじを形成しておかずともよくなり、スペーサを安価に提供できるという利点もある。

本発明に係るスペーサの正面図である。 本発明に係るスペーサの平面図である。 本発明に係るスペーサの底面図である。 本発明に係るスペーサの要部拡大一部切欠断面図である。 本発明に係るスペーサをワークに取り付ける時の状態説明図である。 本発明に係るスペーサをワークに取り付ける時の状態説明図である。 本発明に係るスペーサをワークに取り付ける時の状態説明図である。 本発明に係るスペーサの他の例を示す要部拡大一部切欠断面図である。 本発明に係るスペーサの他の例を示す要部拡大一部切欠断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１ないし図４において１はスペーサであり、略円柱状の頭部２と軸部３とかしめ部４とを同軸上に一体成形して構成されている。前記頭部２は、外周縁部に凹凸２ａを形成して成り、かしめ部４よりも外方に広がる鍔状を成している。また、前記軸部３は、その先端に開口して有底の中空穴３ａが同軸上に形成された構造であり、この中空穴３ａにタッピンねじ（図示せず）をねじ込むことでめねじを形成し、当該タッピンねじを締結できるように構成されている。さらに、前記かしめ部４は、これら頭部２と軸部３との間にあって、頭部２の座面２ｂと軸部３の外周面上部とに接続される。かしめ部４の先端部は、頭部２側に傾斜して軸部３に接続されるようになっている。よって、かしめ部４の先端部は断面尖鋭な形状となり、またかしめ部４の先端部には軸部３との間で断面三角形状の環状溝５が形成されている。

本スペーサ１は、例えば日本工業規格Ｇ３１４１のＳＰＣＣのように、スペーサ１の頭部２の厚さと同程度の板厚しかなく、頭部２の圧入時に容易に撓んで変形してしまうような薄い板状のワーク６に取り付けて使用するのに適するものである。取り付けに際しては、図５ないし図７に示すように、ワーク６を支持し、かつかしめ部４をかしめるためのダイ７を用いる。このダイ７には、かしめ部４のかしめ代を考慮して円形の凹所７ａが形成されるとともに、この凹所７ａの中心には軸部３を挿通させるためのガイド穴７ｂが形成される。このダイ７の凹所７ａと前記頭部２、かしめ部４及びワーク６に形成される下穴６ａの各直径の関係は、
かしめ部の直径＜下穴の直径＜頭部の直径ｄ１＜ダイの凹所の直径ｄ２
の関係が成立する直径に構成されている。このため、頭部２をワーク６に圧入する時、その力でワーク６は凹所７ａの周縁との接点を支点として頭部２の圧入方向前方へ押し曲げられる。また、頭部２の厚さＬ２はワーク６の厚さｔ１よりも薄く構成してある。これにより、頭部２の頂面２ｃがワーク６と同一平面となるまで圧入された時点（スペーサ１が完全にワーク６に圧入された時点）で、下穴６ａの周壁面が圧入方向前方にテーパ状に広がる形態にワーク６の下穴周辺部分を押し曲げて変形させることが可能になっている。このように下穴６ａの周壁面がテーパ状を成すようにワーク６を変形させるためには、頭部２の強度も必要であるから、頭部２が薄すぎるのは好ましくない。また、頭部２が厚すぎてもワーク６への圧入時のせん断力が大きくなってしまう。故に、ワーク６の好適な変形を得るためには、頭部２の厚さＬ２は、ワーク６の厚さｔ１の５０〜８０％程度に構成することが好ましい。

また、前記かしめ部４の長さ（頭部２の座面２ｂからかしめ部４の先端までの長さ）Ｌ１は、ダイ７の凹所７ａの深さｔ２との関係を考慮して、
Ｌ１＞ｔ１−Ｌ２＋ｔ２ ・・（１）
Ｌ１≦ｔ１＋ｔ２ ・・（２）
Ｌ１＞ｔ１ ・・（３）
の条件を満たし、最適なかしめ状態が得られる長さに構成してある。ここで、式（１）は頭部２がワーク６に完全に圧入された状態でかしめ部４が少しでもかしめられるための条件である。また式（２）は、頭部２の圧入開始前の状態、すなわちスペーサ１をワーク６に設置した状態で、頭部２をワーク６から浮き上がらせないための条件である。さらに式（３）は、ワーク６からダイ７側へかしめ部４を常時突出させておき、頭部２の圧入時に変形するワーク６の下穴周辺部分に優先してかしめ部４をダイ７の凹所７ａに当接させるための条件である。なお、頭部２の厚さＬ２やワーク６の厚さｔ１に比べて凹所７ａの深さｔ２が深すぎても浅すぎても、かしめ部４の良好なかしめ状態を得られない。凹所７ａが深すぎると、かしめ部４がワーク６の下穴周壁面に当接するようにかしめられない場合があり、また浅すぎると、ワーク６の変形部分が凹所７ａに突き当たって変形してしまい、本発明の意図するかしめ形態が得られなくなる。このため、凹所７ａの深さｔ２は、頭部の厚さＬ２±１０％程度の範囲とするのが好適である。これにより、頭部２の圧入に伴って変形するワーク６の凹所７ａへの突き当たりを抑えつつ、かしめ部４を凹所７ａに圧接してテーパ状になったワーク６の下穴周壁面に沿うよう、良好に変形させることが可能となる。しかも、かしめられた箇所の肉の盛り上がりも最小限に抑えることができ、美感にも優れたかしめ形態を得ることができる。

次に、本スペーサ１のワーク６への圧入、かしめ作業について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、ダイ７上にかしめ部４よりも僅かに大きな直径の下穴６ａを開けたワーク６を配置し、この下穴６ａにスペーサ１を軸部３から挿入する。この時、図５（ｂ）に示すように、かしめ部４の長さＬ１は、ｔ１＋ｔ２以下の寸法にしてあるため、かしめ部４の先端が凹所７ａに突き当たって頭部座面２ｂがワーク６表面から浮き上がることがない。よって、スペーサ１は頭部座面２ｂがワーク６の表面に接し、かしめ部４が下穴６ａに挿通し、かつ軸部３がダイ７のガイド穴７ｂに挿通して配置される。この状態でステム８でスペーサ１の頭部２を押圧すると、図６および図７に示すように、頭部２はワーク６に圧入され、凹凸２ａに沿ってワーク６が変形する。これにより圧入したスペーサ１を強固に回り止めすることができる。

頭部２の圧入に伴い、図６（ａ）および同図（ｂ）に示すように、頭部座面２ｂが接するワーク６の下穴６ａの縁部分は、頭部２の圧入方向前方（凹所７ａ内）に押し曲げられる。そして、スペーサ１が頭部２の頂面２ｃ（ステム８に接している面）がワーク６と同一平面になるまで完全に圧入されると、図７（ａ）および同図（ｂ）に示すように、ワーク６は下穴６ａの周壁面がテーパ状を成す形態に変形する。

一方、かしめ部４は、ワーク６の下穴６ａから突出した状態を保ち、変形するワーク６に優先して凹所７ａに圧接されて変形する（図６参照）。凹所７ａの深さｔ２は、頭部２の厚さＬ２と同程度の寸法に構成されているため、前述のように頭部２がワーク６に完全に圧入されると、前述のテーパ状を成した下穴６ａ周壁面は凹所７ａに近接する位置まで達し、ここに変形したかしめ部４を沿わせてかしめることができる（図７参照）。このテーパ同士のかしめ結合によって生じるくさび効果により、スペーサ１をワーク６に強固に抜け止めして取り付けることができる。

なお、上記スペーサ１では、頭部２を薄い円柱の外周縁部に凹凸２ａを設ける構成としたが、この部分をさらに細かい鋸歯状にしてもよく、また頭部形状を例えば三角形、四角形、六角形、八角形、十角形等の多角形状としてもよい。このように構成しても、ワーク圧入時に同様の回り止め効果が得られる。また、頭部の厚さＬ２については、ワークの厚さｔ１よりも小さく構成したが、これは好適な例であって、実際には頭部厚Ｌ２はさらに厚くてもよい。重要なのは、頭部２の直径ｄ１とダイ７の凹所７ａの直径ｄ２との関係である。これをｄ１とｄ２との差が十分に確保できるｄ１＜ｄ２の関係にしておけば、例えば図８に示すスペーサ１１のように頭部２′の厚さＬ２をワーク６の厚さｔ１より厚くしても、ワーク６をせん断することなく変形させて、ワーク６にスペーサ１１を取り付けることができる。さらに、軸部３の中空穴３ａは有底でなくスペーサ全長に渡って貫通するものであってもよい。この中空穴３ａは必要に応じて設けられるものであり、必要なければ軸部３は中実軸としてもよく、また、図９に示すスペーサ１２の軸部３′のように、先端に突起部３１を設けた中実軸としてもよい。

１ スペーサ
２ 頭部
２ａ 凹凸
２ｂ 座面
２ｃ 頂面
３ 軸部
３ａ 中空穴
４ かしめ部
５ 環状溝
６ ワーク
６ａ 下穴
７ ダイ
７ａ 凹所
７ｂ ガイド穴
８ ステム

Claims (4)

1. 頭部と軸部とこれらの間に設けられた頭部より小径のかしめ部とを有し、凹所を有するダイ上に配置され、かつ薄い板状のワークの下穴に前記かしめ部及び軸部を挿通させ、この状態で頭部を押圧してワークに圧入するとともに、この頭部圧入側とは反対側でダイによりかしめ部をかしめて取り付けられるスペーサであって、
   前記頭部及びかしめ部は、かしめ部の直径＜下穴の直径＜頭部の直径＜ダイの凹所の直径の関係が成立する直径に構成され、
   前記頭部は、ワークへの圧入に伴って凹所に圧接されて変形するかしめ部に規制されることなく下穴周壁面がテーパ状を成すようワークを押し曲げ、かつ、頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時、前記テーパ状の下穴周壁面が凹所に圧接されて変形するかしめ部を沿わせられる位置に達するまでワークを押し曲げる厚さに構成され、
   前記かしめ部は、前記頭部の圧入に伴って凹所に圧接されて変形し、頭部頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時にテーパ状に変形している下穴周壁面に沿うようにかしめられる長さに構成されていることを特徴とするスペーサ。
2. 凹所を有するダイ上に配置された薄い板状のワークの下穴に、頭部と軸部とこれらの間に設けられた頭部より小径のかしめ部とを有するスペーサの前記軸部とかしめ部とを挿通させて配置し、このスペーサの頭部を押圧してワークに圧入すると共にかしめ部をかしめてワークに取り付けるスペーサのかしめ取り付け構造であって、
   前記ダイの凹所の深さは、スペーサの頭部の厚さとほぼ同じ寸法に構成され、
   前記スペーサの頭部、かしめ部、ワークの下穴及びダイの凹所は、かしめ部の直径＜下穴の直径＜頭部の直径＜ダイの凹所の直径の関係が成立する直径に構成され、
   前記スペーサの頭部は、ワークへの圧入に伴って凹所に圧接されて変形するかしめ部に規制されることなく下穴周壁面がテーパ状を成すようワークを押し曲げ、かつ、頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時、前記テーパ状の下穴周壁面が凹所に圧接されて変形するかしめ部を沿わせられる位置に達するまでワークを押し曲げる厚さに構成され、
   前記スペーサのかしめ部は、前記頭部の圧入に伴って押し曲げられるワークに優先してダイの凹所に圧接されて変形し、頭部頂面がワーク平面と同一平面まで圧入された時にテーパ状に変形している下穴周壁面に沿うようにかしめられる長さに構成されていることを特徴とするスペーサのかしめ取り付け構造。
3. 頭部は、ワークの厚さよりも薄い厚さに構成して成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスペーサ又はスペーサのかしめ取り付け構造。
4. 頭部は、外縁に凹凸が形成されるか、若しくは多角形状を成すことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のスペーサ又はスペーサのかしめ取り付け構造。

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