JP6420512B1 - Fixing structure between stud bolt and fixed plate and stud bolt - Google Patents
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Abstract
【課題】締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを提供する。
【解決手段】被固定板102にはスタッド部2が嵌合するエンボス部122が設けられ、エンボス部122は、スタッド部2のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部123と、スタッド部2の肩部23に密接する端板部124と、を有し、端板部124に開口部125が設けられており、かしめ軸部4のねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して被固定板102の開口部125の周縁部に係合する係合部42が設けられ、筒状部123の内周面とスタッド部2との嵌合部に、被固定板102とスタッドボルト1の相対回転を規制する回り止め手段25が設けられている。
【選択図】図1A fixing structure of a stud bolt and a fixed plate and a stud bolt having a structure with high fixing strength in a torsional direction against torque at the time of tightening and high fixing strength against a load in a direction perpendicular to the axis.
An embossed portion 122 into which a stud portion 2 is fitted is provided on a fixed plate 102, and the embossed portion 122 includes a cylindrical portion 123 fitted into an outer peripheral surface of the stud portion 2 on a caulking shaft portion side, An end plate portion 124 that is in close contact with the shoulder portion 23 of the stud portion 2, and an opening 125 is provided in the end plate portion 124, and the end portion on the screw shaft portion side of the caulking shaft portion 4 has a diameter. An engaging portion 42 that protrudes outward in the direction and engages with the peripheral edge of the opening 125 of the fixed plate 102 is provided, and is fixed to the fitting portion between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 123 and the stud portion 2. Anti-rotation means 25 for restricting relative rotation between the plate 102 and the stud bolt 1 is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、被固定板の一方の面にスタッド部が突出し、他方面にねじ軸部が突出するように固定されるスタッドボルトに関し、特に、スタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトに関する。 The present invention relates to a stud bolt that is fixed so that a stud portion protrudes on one surface of a fixed plate and a screw shaft portion protrudes on the other surface, and in particular, a fixing structure of a stud bolt and a fixed plate and a stud bolt. About.
従来のこの種のスタッドボルトと被固定板との固定構造としては、たとえば、特許文献1に記載のようなものが知られている。
すなわち、スタッドボルト401は、第一シャンク(スタッド部)402と、第一シャンク402より小径の第二シャンク(かしめ軸部)403と、第二シャンク403より小径のねじ軸部404とを有している。金属板410との固定は、第二シャンク403を金属板410の開口部410aに挿通すると共に、金属板410を第一シャンク402の肩部405に当接させた状態で、第二シャンク403を軸方向にかしめ、径方向に膨張した変形部403aを金属板410の開口部410aの周縁に圧接させることで、圧着固定している。
また、金属板410には、たとえば、締結プレート411が重ね合わされ、ねじ軸部404に螺合するナット412によって、締付固定して使用される。この締付トルクを支持するために、この特許文献1では、金属板410に当接する第一シャンク402の肩部405や第二シャンク403のうちの1つに、リブや溝等のねじれ耐性を高める形状が設けられ、ねじり方向の固定強度が高められている。
As a conventional fixing structure of this type of stud bolt and fixed plate, for example, a structure as described in
That is, the
Further, for example, a
近年、部品軽量化の影響で、スタッドボルト401はサイズダウンして高強度化され、それに伴い、締付トルクも高くなってきており、固定部のねじり強度を高めることが要請されている。
上記特許文献1の構成では、ねじり耐性を高める部分は、第二シャンク403もしくは第一シャンク402の肩部405にしか存在しておらず、ねじ径に近接する狭小な部分での接合となる。そのため、締付時のトルクに対する耐性には限界があり、スタッドボルト401が高強度ボルトになった場合には、締付け時のトルクによって、捩じり耐性を高めた形状の第二シャンク403もしくは肩部405と金属板410との固定部分が破壊され、スタッドボルト401がナットとともに回転し、締結が行えなくなる可能性がある。これは、かしめる金属板410の板厚が薄くなるほど顕著になり、締付トルクに対するねじり方向の固定強度を維持するということは極めて困難な課題であった。
また、ねじり方向の固定強度だけでなく、固定した後のねじ軸に対する軸直角方向の荷重に対する固定強度も弱いという問題もあった。
In recent years, the
In the configuration of
Further, there is a problem that not only the fixing strength in the twisting direction but also the fixing strength against the load in the direction perpendicular to the axis of the screw shaft after fixing is weak.
本発明の目的は、締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fixing structure of a stud bolt and a fixed plate and a stud bolt having a high fixing strength in a torsional direction against a torque at the time of tightening and a high fixing strength against a load perpendicular to the axis. It is in.
上記目的を達成するために本発明は、
スタッド部と、該スタッド部の端部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトであって、前記かしめ軸部が被固定板の開口部にかしめ固定され、前記被固定板の一方の面にはスタッド部が突出し、他方の面にはねじ軸部が突出する構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造において、
前記被固定板には前記スタッド部が嵌合するエンボス部が設けられ、
該エンボス部は、スタッド部のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部と、前記スタッド部の端部とかしめ軸部との段差部である肩部に密接する端板部と、を有し、該端板部に前記開口部が設けられており、
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して前記被固定板の開口部の周縁部に係合する係合部が設けられ、前記筒状部の内周面と前記スタッド部との嵌合部に、前記被固定板とスタッドボルトの相対回転を規制する回り止め手段が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、金属板に設けたエンボス部の筒状部とスタッド部との嵌合部に設けた回り止め手段によって、締付トルクを支持する構成となっているので、かしめ軸部の変形度合によらず、ねじり方向の固定強度を高めることができる。
また、回り止め手段は、エンボス部の筒状部とスタッド部の嵌合部に設けているので、締付トルクを支持する長さが大きく、より大きな締付けトルクを支持することができる。
さらに、軸直角方向の荷重についても、エンボス部の筒状部で分散して支持することができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度も高くすることができる。
特に、エンボス部に回り止め手段を設けているので、被固定板の板厚に関係なく、その板厚が適用されるねじの1ピッチ以下の厚みでもねじり方向の固定強度を高めることが可能である。さらに、被固定板に、薄い締付け板を重ねて締結する際の締結強度が確保でき、部品周辺の軽量化を図ることができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
From a stud portion, a caulking shaft portion having a smaller diameter than the stud portion extending in the axial direction from the end portion of the stud portion, and the caulking shaft portion extending in the axial direction from an end portion of the caulking shaft portion opposite to the stud portion. A stud bolt having a small-diameter screw shaft portion, wherein the caulking shaft portion is caulked and fixed to an opening portion of the fixed plate, a stud portion protrudes from one surface of the fixed plate, and the other surface In the fixing structure of the stud bolt with the structure where the screw shaft protrudes and the fixed plate,
The fixed plate is provided with an embossed portion into which the stud portion is fitted,
The embossed portion includes a cylindrical portion that fits to the outer peripheral surface of the stud portion on the side of the caulking shaft portion, an end plate portion that is in close contact with a shoulder portion that is a step portion between the end portion of the stud portion and the caulking shaft portion, And the opening is provided in the end plate portion,
An engagement portion that protrudes radially outward and engages with a peripheral edge portion of the opening of the fixed plate is provided at an end portion of the caulking shaft portion on the screw shaft portion side. The fitting portion between the peripheral surface and the stud portion is provided with a detent means for restricting relative rotation of the fixed plate and the stud bolt.
According to the present invention, the tightening torque is supported by the anti-rotation means provided at the fitting portion between the cylindrical portion of the embossed portion provided on the metal plate and the stud portion. Regardless of the degree of deformation, the fixing strength in the torsional direction can be increased.
Further, since the anti-rotation means is provided at the fitting portion between the cylindrical portion of the embossed portion and the stud portion, the length for supporting the tightening torque is large, and a larger tightening torque can be supported.
Further, the load in the direction perpendicular to the axis can be dispersed and supported by the cylindrical portion of the embossed portion, and the fixing strength against the load in the direction perpendicular to the axis can be increased.
In particular, since the anti-rotation means is provided in the embossed portion, it is possible to increase the fixing strength in the torsion direction even if the plate thickness is 1 pitch or less, regardless of the plate thickness. is there. Further, it is possible to secure the fastening strength when the fastening plate is fastened with the thin fastening plate, and to reduce the weight around the component.
前記回り止め手段は、前記スタッド部の外周面に設けられ、前記エンボス部の円筒部内周に食い込む複数の突起とすることができる。
このようにすれば、かしめ軸部のかしめ工程と平行して突起を食い込ませることができる。
また、前記スタッド部の前記被固定板の筒状部との嵌合部は、前記かしめ軸部側に向かって徐々に小径となるテーパー面とし、前記突起をテーパー面に設けることができる。
このようにすれば、スタッド部をエンボス部の筒状部に嵌合する際に、突起が筒状部に楔状に食い込み、強固に固定することができる。
また、前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下とすることができる。
このようにすれば、突起があっても、スタッド部に回転部品等の部品を挿入することができる。
また、かしめ軸部の前記被固定板の開口部とのかしめ固定は、前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部外周縁が圧潰されて外側に張り出し、前記開口部の周縁部に係合する係合部を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、かしめ作業に、一般的なかしめ金型を使用でき、かしめ作業が容易である。
さらに、被固定板の開口部の周縁部に、前記係合部が収納される環状凹部を設けることができる。
このようにすれば、係合部が被固定板が突出することがなく、被固定板に、別の締付け板が重ねられ、ねじ軸部に螺合するめねじ部材によって締付け板が締付け固定する場合に、締付け板を隙間なく重ね合わせることができる。
The detent means may be a plurality of protrusions that are provided on the outer peripheral surface of the stud portion and bite into the inner periphery of the cylindrical portion of the embossed portion.
If it does in this way, a projection can be made to bite in parallel with the caulking process of a caulking shaft part.
Further, the fitting portions between the cylindrical portion of the fixed plate of the stud portion, said towards the crimping axis portion side is gradually smaller diameter and a tapered surface can Rukoto provided with the projection on the tapered surface .
In this way, when the stud portion is fitted into the cylindrical portion of the embossed portion, the protrusion can bite into the cylindrical portion in a wedge shape and can be firmly fixed.
The maximum diameter of the protrusion may be equal to or less than the outer diameter of the stud portion.
In this way, even if there is a protrusion, a component such as a rotating component can be inserted into the stud portion.
In addition, the caulking shaft portion is fixed to the opening of the fixed plate by caulking and fixing the caulking shaft portion at the outer peripheral edge of the screw shaft portion side so as to project outward and to engage the peripheral portion of the opening portion. It can be set as the structure provided with the engaging part to match.
In this way, a general caulking die can be used for the caulking work, and the caulking work is easy.
Furthermore, the annular recessed part in which the said engaging part is accommodated can be provided in the peripheral part of the opening part of a to-be-fixed board.
In this case, the fixing plate does not protrude from the engaging portion, and another clamping plate is stacked on the fixing plate, and the clamping plate is fastened and fixed by the female screw member screwed to the screw shaft portion. In addition, the clamping plates can be overlapped without any gaps.
また、別の発明は、スタッド部と、該スタッド部の肩部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトにおいて、前記スタッド部の外周面には、回り止め手段が設けられていることを特徴とする。
前記回り止め手段を複数の突起とすることができる。
前記スタッド部には、円筒面部と、円筒面部からスタッド部の肩部に向けて徐々に小径となるテーパー面部が設けられ、前記複数の突起が前記テーパー面部に設けられた構成とすることができる。
前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下とすることが好適である。
Further, another invention includes a stud portion, a caulking shaft portion having a smaller diameter than the stud portion extending in the axial direction from a shoulder portion of the stud portion, and an axial direction from an end portion of the caulking shaft portion opposite to the stud portion. In the stud bolt having a screw shaft portion having a diameter smaller than that of the caulking shaft portion extending in the direction, a rotation preventing means is provided on the outer peripheral surface of the stud portion.
It said detent means can be multiple protrusions.
The stud portion may include a cylindrical surface portion, a tapered surface portion that gradually decreases in diameter from the cylindrical surface portion toward the shoulder portion of the stud portion, and the plurality of protrusions provided on the tapered surface portion. .
It is preferable that the maximum diameter of the protrusion is not more than the outer diameter of the stud portion.
本発明によれば、締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fixation structure and stud bolt of a stud bolt and a to-be-fixed board of the structure where the fixation strength of the torsion direction with respect to the torque at the time of clamping | tightening is high, and the fixation strength with respect to the load of an axis perpendicular direction are high are realizable.
以下に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
[実施形態]
図1は、本発明の実施形態に係るスタッドボルトと被固定板としての金属薄板との固定構造を示している。
図1において、100は、スタッドボルト1と金属薄板102がかしめ固定されて一体化された組立体としてのスタッドボルトユニットを示すもので、金属薄板102の一側面にプーリ等の部品130が装着されるスタッド部2が突出し、他側面側にねじ軸部5が突出するように固定されている。
スタッドボルト1は、スタッド部2と、スタッド部2より小径のかしめ軸部4と、かしめ軸部4の前記スタッド部2と反対側の端部から軸方向に延びるかしめ軸部4より小径の
ねじ軸部5とを有し、かしめ軸部4が金属薄板102の開口部125にかしめ固定されている。
一方、金属薄板102にはスタッド部2が嵌合するエンボス部122が設けられ、エンボス部122は、スタッド部2のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部123と、スタッド部2の端部とかしめ軸部4との段差部である肩部23に密接する端板部124と、を有し、端板部124に開口部125が設けられている。
そして、かしめ軸部4のねじ軸部5側の端部には、径方向外方にかしめられて張り出し、金属薄板102の開口部125の周縁部に係合する係合部42が設けられ、筒状部123の内周面とスタッド部2との嵌合部に、金属薄板102とスタッドボルト1の相対回転を規制する回り止め手段としての突起25が設けられている。
また、この例では、金属薄板102の開口部125の周縁部には、係合部42が収納される環状凹部126が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
[Embodiment]
FIG. 1 shows a fixing structure of a stud bolt and a thin metal plate as a fixed plate according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
The
On the other hand, the metal
The end portion of the
In this example, an
[スタッドボルト1の構成]
次に、図2(A)および図3を参照して、上記スタッドボルト1について説明する。
スタッドボルト1は、図2(A)に示すように、スタッド部2と、スタッド部2の端部から軸方向に延びるスタッド部2より小径のかしめ軸部4と、かしめ軸部4のさらに先端側(スタッド部2と反対側の端部)に軸方向に延びるねじ軸部5とを有している。ねじ軸部5は、かしめ軸部4より小径である。
スタッド部2は、頭部22と、頭部22の径よりも小径でねじ先端側がテーパー形状となるシャンク部21とを有する段付き形状で、シャンク部21から凹凸のない平滑な座面をもった肩部23に繋がっており、肩部23を介してかしめ軸部4に接続されている。肩部23は、ボルト中心軸線Nに対して直交する円環状の平坦面によって構成されている。
[Configuration of stud bolt 1]
Next, the
As shown in FIG. 2A, the
The
シャンク部21は、頭部22側の円筒面部21aと、ねじ先端側のテーパー形状となるテーパー面部24とを有し、テーパー面部24は、円筒面部21a側の端部が最大径で、肩部23に向かって徐々に小径となり肩部23側の端部が最小径の円錐台形状となっている。
このテーパー面部24の、ボルト中心軸線Nを通る面で切断した断面におけるボルト中心軸線Nとテーパー面部24とのなす角度をテーパー角度αとすると、テーパー角度αは15°程度に設定されているが、10°〜20°の範囲に設定することが好ましい。
そして、テーパー面部24には、回り止め手段としての突起25が円周方向に複数設けられている。図示例では、突起25は6か所に等配されているが、数は任意であり、場合によっては、1か所でもよい。
突起25は、シャンク部21の円筒面部21aをテーパー面部24側に延長した仮想円筒面内に収まるように、すなわち、突起25が仮想円筒面より外方に突出しないように、突起25の形状および寸法が設定され、シャンク部21を回転軸として組み込んで使用される回転部材等の部品130の挿入性や円滑な回転を阻害しないものになっている。
The
The taper angle α is set to about 15 ° when the taper angle α is an angle formed between the bolt center axis N and the
The tapered
The
[突起25の構成]
突起25は、図3(A)に示すように、テーパー面部24の表面形状である円錐台の母線(ボルト中心軸線Nを通る面とテーパー面部24との交線)方向に沿って、テーパー面部24の最大径部から最小径部まで、直線状に延びている。
突起25をボルト中心軸線Nに対して直交する面で切断した断面形状は、三角形状であり、テーパー面部24の母線方向に平行に延びる直線状の稜線25tと、稜線25tを境に円周方向両側に傾斜する斜面25c、25cとを有している。稜線25tのテーパー面部24からの高さ(h)は、母線方向に一定である。
[Configuration of the protrusion 25]
As shown in FIG. 3A, the
The cross-sectional shape of the
突起25の大径部側端部25a(テーパー面部24の大径端側、すなわち円筒面部21a側に位置する端部)は、突起25が、円筒面部21aを延長した仮想円筒面によってV
字状にカットされた形状であり、エッジ部25a1,25a1は、稜線25tの一端から円筒面部21aに向けてY字形状に分岐し、円筒面部21aとテーパー面部24との円形の大径境界線C1に繋がっている。
この大径部側端部25aは、ボルト中心軸線Nからの径が、円筒面部21aの径と同一径であり、突起25の最大径部となっている。突起25の最大径は、円筒面部21aの径以下であればよく、大径部側端部25aを円筒面部21aに対して小径としてもよい。
図3(C)は、突起25の大径部側端部25aを正面から見た図、すなわち、ボルト中心軸線Nに対して直交方向で、稜線25tがボルト中心軸線Nと重なる方向に見た図である。図において、エッジ部25a1,25a1間の頂角の角度θ1とすると、θ1は30°〜60°程度とすることが好ましい。θ1は、突起25のテーパー面部24からの高さhと、大径境界線C1上でのエッジ部25a1,25a1間の幅によって決まるもので、θ1によって高さを評価できる。
エッジ部25a1、25a1は、図3(C)では直線的に記載しているが、実際は円筒面に沿った立体的な曲線であり、エッジ部25a1,25a1間の角度θ1は、図3(C)の正面視で、エッジ部25a1、25a1と大径境界線C1との交点a、bと、稜線25tの端点t1とを結んだ直線間の角度としている。
The large-diameter-
The edge portions 25a1 and 25a1 are branched into a Y shape from one end of the
The large-diameter portion
FIG. 3C is a view of the large-diameter
Although the edge portions 25a1 and 25a1 are linearly described in FIG. 3C, they are actually three-dimensional curves along the cylindrical surface, and the angle θ1 between the edge portions 25a1 and 25a1 is as shown in FIG. ) Is an angle between straight lines connecting the intersection points a and b of the edge portions 25a1 and 25a1 and the large-diameter boundary line C1 and the end point t1 of the
一方、突起25の小径部側端部25b(テーパー面部24の小径端側、すなわち肩部23側の端部)は、図3(B)に示すように、突起25をボルト中心軸線Nに対して直交面でカットした形状で、肩部23側からボルト中心軸線Nと平行方向に見て、頂角がθ2の三角形状となっている。θ2は、70°〜120°程度に設定される。
すなわち、小径部側端部25bの一対のエッジ部25b1,25b1は、稜線25tの肩部側の端点からY字形状に分岐し、テーパー面部24と肩部23との角に位置する小径境界線C2に繋がっている。
なお、この小径部側端部25bは、図3(D)に示すように、ボルト中心軸線と直交する面ではなく、ボルト中心軸線と直交面、すなわち、肩部23に対して、円筒面部21a側に向かってボルト中心軸線からの距離が大径となる方向に所定角度γだけ傾斜するように構成してもよい。
また、図3(E)に示すように、小径部側端部25bが直線的ではなく、円弧状に傾斜するような構成とすることもできる。
さらに、図3(D)、(E)において、大径部側端部25aと小径部側端部25b間の稜線25tの長さは任意であり、大径部側端部25aと小径部側端部の頂点が一点で交わるような構成としてもよい。
On the other hand, the small-diameter-
That is, the pair of edge portions 25b1 and 25b1 of the small-diameter portion
As shown in FIG. 3D, the small-diameter portion
Moreover, as shown to FIG.3 (E), it can also be set as the structure where the small diameter part
Further, in FIGS. 3D and 3E, the length of the
[かしめ軸部4の構成]
図2(A)に示すように、かしめ軸部4は円柱形状で、平滑な肩部23に接続されており、突起や凹凸が無い平滑な円筒面によって構成される外周部を持ち、その軸径d4は、ねじ軸部5の外径d5よりも若干大きくなっており、後述するかしめ固定される金属薄板102の開口部125の口径Pd4よりも若干小さくなっている。また、カシメ後の特性を確保するため、凹凸のない平滑な肩部23からかしめ軸部4の終端(ねじ軸部5側の端部)までの長さmは、母材となる金属薄板102の板厚Ptよりもかしめ代分だけ長くなっている。このかしめ軸部4の長さmは、金属薄板102の板厚に対して、1.1〜1.5倍程度長くすることが好適である。
[Configuration of the caulking shaft portion 4]
As shown in FIG. 2 (A), the
[ねじ軸部5の構成]
ねじ軸部5は、図3に示すように、かしめ軸部4に続き、ねじ軸部5側には完全山の形状で山高さが低い導入ねじ山52が存在し、導入ねじ山52の山高さが徐々に高くなり、外径がJIS規格値を満足する完全ねじ山51に移行する。導入ねじ山52の開始位置は、めねじ部品との完全山の嵌合比率を確保するため、肩部23の端面から導入ねじ山52の開始位置までの距離L3は、2ピッチ以内に収める必要がある。
この導入ねじ山52から完全なねじ山高さをもつ完全ねじ山51までの谷部53の谷径d6は、めねじJIS規格値の内径最小値よりも小さい径となっている。
[Configuration of Screw Shaft 5]
As shown in FIG. 3, the
The valley diameter d6 of the
[金属薄板102の構成]
次に、図2(B)を参照して、金属薄板102について説明する。
金属薄板102は、平板部121と、平板部121から局部的に凸形状に突出するエンボス部122と、を有し、このエンボス部122にスタッド部2のテーパー面部24が嵌合するようになっている。
エンボス部122は、スタッド部2のかしめ軸部4側の外周面、この実施形態ではスタッド部2のテーパー面部24に嵌合する筒状部123と、肩部23に密接する端板部124と、を有し、端板部124に開口部125が設けられている。
筒状部123は、基本的に円筒形状であり、図示のように若干のテーパー形状となっていてもよい。すなわち、図示例では、端板部124側から平板部121に向けて徐々に拡径するテーパー形状で、テーパー角度βは、スタッドボルト1のスタッド部2のテーパー面部24のテーパー角度αと同等かそれよりも小さい角度(円筒形状の0°を含む)に設定される。
また、エンボス部122の深さL2は、スタッドボルト1のテーパー面部24の軸方向長さL1よりも大きく、組み付け時にテーパー面部24がエンボス部122内に隠れるようになっている。
また、筒状部123の内周は、スタッド部2の肩部23がエンボス部122の底面(端板部124の内側端面)に当接した状態で、筒状部123の内周にテーパー面部が嵌合する寸法関係となっており、各突起25が筒状部123の内周に高さh分だけ食い込むようになっている。この例では、稜線25tに沿って突起25が軸方向全長に亘って食い込む構成となる。
もっとも、図3(D)、(E)に示したように、突起25の頂部が稜線25tを形成していなくもよいし、テーパー面部24と筒状部123の内周面のテーパー角度が一致していなくもよい。要するに、突起25と筒状部123の内径との関係が、スタッド部2の肩部23がエンボス部122の底面に当接した状態で、テーパー面部24にある突起25が筒状部内周に食い込む構成となっていればよい。
[Configuration of the thin metal plate 102]
Next, the metal
The
The embossed
The
Further, the depth L2 of the embossed
Further, the inner periphery of the
However, as shown in FIGS. 3D and 3E, the top portion of the
[スタッドボルト1と金属薄板102のかしめ工程]
次に、図4を参照して、上記スタッドボルト1と金属薄板102とのかしめ工程について詳細に説明する。
使用するかしめ金型200は、スタッドボルト1のねじ軸部5が挿入可能な断面円形の孔201を備えた段付き円筒体であって、ねじ軸部5が挿入される側の端面が金型面203としてベース部204に対して円筒状に突出しており、金型面203に開口する孔201の開口縁には、さらに環状凸部202が突出している。
環状凸部202の内径は孔201の内径Daと同一径で、かしめ軸部4の軸径d4よりも小径で、かつ、ねじ軸部5の外径d5よりも大径である。口元には通常ボルトのねじ山の頂部とほぼ同程度の大きさのRが付与されている。
環状凸部202の外径Dbは、かしめ軸部4に嵌合する金属薄板102のエンボス部122の端板部124に設けられた開口部125の口径Pd4よりも大きい。また、環状凸部202の端面から隆起する高さT1は、0.2〜0.4mm程度である。
[Casting process of
Next, with reference to FIG. 4, the caulking process between the
The caulking die 200 to be used is a stepped cylindrical body having a
The inner diameter of the annular
The outer diameter Db of the annular
まず、図4(A)に示すように、部品130をスタッドボルト1のシャンク部21に挿入し、ねじ軸部5からかしめ軸部4を金属薄板102のエンボス部122に設けられた端板部124の開口部125に挿入した状態で、かしめ金型200にセットする。
かしめ軸部4が開口部125に入り込む過程で、スタッド部2のテーパー面部24がエンボス部122の筒状部123内に入り込むが、テーパー面部24に付与された突起25がエンボス部122の筒状部123の内壁と干渉し、肩部23とエンボス部122の端板
部124とは密着していない。すなわち、突起25の稜線25tが、筒状部123の内周面に、ほぼ線接触した状態で保持される。一方、エンボス部122の端板部124の反肩部側の端面は、開口部125の周縁部において、かしめ金型200の環状凸部202の端面に当接して保持されている。
この状態で、プレス機にセッティングされ、スタッドボルト1の頭部22に対して、パンチ400でかしめ金型200の方向にカシメ荷重を負荷し、スタッドボルト1と金属薄板102を圧着して一体化する。
図4(B)は、圧着固定した状態を示している。
カシメ荷重を負荷する過程で、テーパー面部24にある突起25が、低い荷重で、稜線25tからエンボス部122の筒状部123の内壁にくさび状に喰いこんでいき、同時にかしめ金型200の環状凸部202によって、かしめ軸部4のねじ軸部5側の端面の外径側端縁が、軸方向にしごかれ、押し広げられるように塑性変形して拡張し、エンボス部122のかしめ金型200と接触する面の開口部125の周縁に押し広げられ、スタッド部2の肩部23の凹凸のない平滑な座面とエンボス部122の端板部の内側の座面とが密着した状態でかしめられる。押し広げられた部分が端板部124の開口部125の周縁に係合する係合部42を構成する。
さらに、加圧することで、環状凸部202によって、開口部125の周縁を押圧し、金型面203が金属薄板102の端板部124の外側端面に当接するまでかしめ、かしめ固定が終了し、図1に示した、スタッドボルトユニット100が完成する。
かしめ固定が終了した位置では、図1に示すように、金属薄板102のエンボス部122における端板部124の開口部125の周縁部に、係合部42を含めて端板部124の開口部周縁部に環状凹部126が形成され、端板部124の外側端面の延長面(締結プレートの密着面)から、係合部42がねじ軸部5側に突出しない構造となっている。
[治具の使用]
次に、図9を参照して、上記スタッドボルト1と金属薄板102とのかしめ工程で使用可能な治具について説明する。
治具300は、テーパー面部24にある突起25が、エンボス部122の筒状部123の内壁に喰いこむ際に、筒状部123が拡径する方向に逃げるのを防止するものである。治具300は、内周がかしめ金型200の金型面203とベース部203間の円筒状の周壁204aに嵌合する厚肉の円筒状部材で、治具300の上面の高さは、ベース部204から金型面203の高さよりも高く、上面の開口端部の内周に半径方向内方に突出する環状の内向きフランジ部305が設けられている。内向きフランジ部305の下面は、治具300の下面がベース部204に載置された状態で、金型面203に当接するようになっている。
内向きフランジ部305の厚さZは、端板部124の下面(金型に当接する面)から、平板部121の下面までの高さHと同一に設定されている。また、内向きフランジ部305の内周面301は円筒面で、治具300が筒状部123外周に食い込まないように、筒状部123の外径よりも内向きフランジ部305の内径の方が若干大きく設定されている。また、内向きフランジ部305の内周面301と上面の角部には、金属薄板102の平板部121と筒状部123の隅角部との干渉を避ける面取り301aが設けられている。面取り301aの代わりにR形状としてもよい。
治具300がかしめ金型200に組み込まれた状態では、図9(A)に示すように、治具300の上面と平板部121との隙間T2が、かしめ金型200の環状凸部202の金型面203からの突出高さT1と等しくなるように設定されている(T1=T2)。
上記T1は、環状凸部202が金属薄板102の端板部124とボルトのかしめ軸部4をかしめる高さであり、T2は、金属薄板102全体が、T1の長さ分、下に動くとき距離であり、T1=T2に設定することにより、金属薄板102の筒状部122が拡径するのを確実に防ぐことができる。
すなわち、かしめ過程にて、テーパー面部24にある突起25が、エンボス部122の筒状部123の内壁に喰いこむ際に、平板部121がハの形状に開く方向のモーメント荷
重が作用するが、平板部121が治具300の上面によって支えられるので、平板部121の変形が防止され、突起25を筒状部123の内壁に確実に喰い込ませることができる。
T2>T1の場合には、筒状部123の拡径を充分に防ぐことができず、拡径してしまう。一方、T2<T1の場合には、第1治具300で金属薄板102の平板部121を拘束した後に、さらに端板部124が下方に移動するために、金属薄板102の筒状部102を変形させてしまう。
T1=T2とすることで、金属薄板102が拡径や変形せずに、強固なかしめを行うことができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度、及びかしめ部の破壊トルクを高く維持することができる。
First, as shown in FIG. 4 (A), the
In the process in which the
In this state, the press machine is set, and a caulking load is applied to the
FIG. 4B shows a state in which the pressure is fixed.
In the process of applying the caulking load, the
Furthermore, by pressing, the peripheral edge of the
At the position where the caulking is finished, as shown in FIG. 1, the opening portion of the
[Use of jig]
Next, a jig that can be used in the caulking process between the
The
The thickness Z of the
In the state in which the
T1 is a height at which the annular
That is, in the caulking process, when the
In the case of T2> T1, the diameter of the
By setting T1 = T2, the metal
[締結構造]
図7(A)には、図1のスタッドボルトユニット100の金属薄板102に締付け板である締結プレート310を重ね、めねじ部材であるナット320で締め付け固定した締結例を示している。
この例では、開口部125の周縁部に係合部42を収容する環状凹部126が設けられているので、締結プレート310を、締結プレート310の下穴の大きさに拘わらず、金属薄板102との間に隙間が無いように密着させて締付け固定することができる。したがって、締結プレート310と金属薄板102が密着し、強固に固定することができる。
また、締付時には、スタッド部2のテーパー面部24に設けられた突起25が、金属薄板102のエンボス部122の筒状部123に食い込んでいるので、締付け時の締め付けトルクに対する耐性が高く、薄板であっても、高いトルクで締め付けることができる。
すなわち、かしめ軸部4の変形度合によらず突起25の喰い込み代を確保され、また、締付トルクを支持する長さが大きく、より大きな締付けトルクを支持することができる。
このように、締付けトルクに対する耐性はテーパー面部24にある突起25で負担するため、かしめ軸部4の係合部42は小さく抑えることができる。また、トルク耐性の向上代は、突起25の個数とシャンク部21の外径寸法、更にエンボス部122の深さに比例することから、この3つの因子を要求される仕様に対して最適化することで、かしめ軸部4は最小限の固着力を確保するための係合部42があるだけで良い。
さらに、軸直角方向の荷重についても、開口部125よりも大径のエンボス部122の筒状部123で分散して支持することができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度も高くすることができる。
特に、エンボス部122の筒状部123に食い込む突起25の食い込み構造によって回り止めを図っているので、金属薄板102の板厚が、適用されるねじの1ピッチ以下の厚みでも、ねじり方向の固定強度を高めることが可能である。
また、金属薄板102に薄い締結プレート310を重ねて締結する際の締結強度が確保でき、部品周辺の軽量化を図ることができる。また、締結プレート310の板厚についても、適用されるスタッドボルト1のねじの1ピッチ以下の厚みでも締結することが可能となった。
本発明は、金属薄板102に突出するスタッド部2を様々な部品装着に適用できると同時に、部品装着した構造体を、先端にあるねじ軸部5を使用して様々な締結プレートへ締結する際、その板厚が、適用されるねじの1ピッチ以下の厚みでも締結することが可能となった。
[Fastening structure]
FIG. 7A shows a fastening example in which a
In this example, since the
Further, since the
That is, the biting margin of the
As described above, since the resistance against the tightening torque is borne by the
Further, the load in the direction perpendicular to the axis can be dispersed and supported by the
In particular, since the rotation prevention is achieved by the biting structure of the
Further, it is possible to secure the fastening strength when the
In the present invention, the
[他の実施形態]
図5には、図2のスタッドボルトと金属薄板との他のかしめ金型で固定する方法、図6には、図5のかしめ金型で固定したスタッドボルトと金属薄板の固定構造を有するスタッドボルトユニット100A、図7(B)には、スタッドボルトユニット100Aを用いた締結プレートの締結構造を示している。
いずれも、上記実施形態と基本的な構成は同一であるので、以下の説明では異なる点に
ついてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。
[固定方法について]
図5に示すように、かしめ金型200Aの金型面203Aは平坦面で、図4に示したような環状凸部は設けられていない。
図5(A)では、かしめ軸部4は金属薄板102の開口部125に入り込み、凹凸のない平滑な肩部23とエンボス部122の端板部124とが密着せず、スタッド部2のテーパー面部24に付与された突起25がエンボス部122の筒状部123の内壁と干渉した状態でセットされた状態となっている。金属薄板102の端板部124は、かしめ金型200Aの平坦な金型面203Aに全面的に当接接触して保持される。金型面203Aは、図4と同様に、ベース部204Aに対して円筒状に突出している。
この状態でプレス機にセッティングされ、図4の例と同様に、スタッドボルト1の頭部22に対して、プレス機のパンチ400でかしめ金型200A方向に荷重を負荷し、スタッドボルト1と金属薄板102を圧着して一体化し、スタッドボルトユニット100Aが組み立てられる。
[Other Embodiments]
FIG. 5 shows a method of fixing the stud bolt and the metal thin plate of FIG. 2 with another caulking die, and FIG. 6 shows a stud having a fixing structure of the stud bolt and the metal thin plate fixed with the caulking die of FIG. The
In any case, since the basic configuration is the same as that of the above-described embodiment, only different points will be described in the following description, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[How to fix]
As shown in FIG. 5, the
In FIG. 5A, the
In this state, the press machine is set. Similarly to the example of FIG. 4, a load is applied to the
[スタッドボルトユニット100A]
このように組み立てられたスタッドボルトユニット100Aは、図6に示すように、金属薄板102の開口部125の周縁部に環状凹部はなく、かしめ軸部4の係合部42は、金属薄板102の開口部125の周縁部に被さり、端板部124の外側端面からは、ねじ軸部5側に若干突出する構造となる。
[締結構造]
図7(B)は、図6のスタッドボルトユニット100Aを用いた締結例を示している。この例では、係合部42が金属薄板102の開口部125の周縁に露出しているが、その範囲は狭小であり、締結プレート310と干渉しないように、締結プレート310の下穴311内に納めている。
[
As shown in FIG. 6, the
[Fastening structure]
FIG. 7B shows a fastening example using the
次に、図10及び図11を参照して、かしめ強度に関する強度試験について説明する。
図10(A)は、軸直角方向の荷重に対するかしめ部の固定強度の試験方法の説明図、図10(B)は試験結果を示す図である。
サンプルとして、スタッド部に突起を設けた本発明の実施例サンプル(実施例1に対応)と、実施例サンプルに対して突起を設けない比較例サンプルと、をそれぞれ3つ用意した。
試験方法としては、図10(A)に示すように、ねじ軸5を試験機のチャック部330に固定し、スタッド部2に対して、軸直角方向に荷重を負荷した。スタッド部2には、試験治具320をあてがい、スタッド部2の肩部を基準位置とし、基準位置から頭部22までの距離X(mm)に対して、(0.6〜0.8)X(mm)の位置に、試験治具320を介して軸直角方向の荷重を負荷し、かしめ部が破壊するまでの破壊荷重を固定強度(kN)とした。試験機としては、株式会社島津製作所製の精密万能試験機(型番:AG−25TD)を用いた。
試験の結果は、図10(B)に示すように、平均をとると、突起の無い場合は、0.77kNで、かしめ部が破壊したのに対して、突起がある本実施例サンプルでは、1.59kNと、ほぼ2倍の強度であった。
Next, a strength test relating to the caulking strength will be described with reference to FIGS.
FIG. 10A is an explanatory diagram of a test method for fixing strength of a caulking portion with respect to a load perpendicular to the axis, and FIG. 10B is a diagram showing a test result.
As samples, three sample samples according to the present invention (corresponding to Example 1) in which protrusions were provided on the stud portion and three comparative example samples without protrusions on the sample samples were prepared.
As a test method, as shown in FIG. 10A, the
As shown in FIG. 10 (B), the results of the test are taken as an average, and when there is no protrusion, the caulking portion is broken at 0.77 kN, whereas in this example sample with the protrusion, The strength was 1.59 kN, almost twice as strong.
図11(A)は、かしめ部が破壊に至る破壊トルクの試験方法の説明図、図11(B)は試験結果を示す図である。
試験サンプルとして、かしめ部の軸直角方向の試験と同じく、スタッド部に突起を設けた本発明の実施例サンプル(実施例1に対応)と、実施例サンプルに対して突起を設けない比較例サンプルと、をそれぞれ5つ用意した。サンプルの寸法等は上記試験と同じである。
試験方法としては、図11(A)に示すように、金属薄板102を試験機の回り止め部材350に固定し、ねじ軸5をチャック部340に固定し、かしめ部が破壊するまで、ねじ軸5と金属薄板102間にトルクを負荷し、かしめ部が破壊した時点のトルクを破壊トルク(N・m)とした。試験には、トルクレンチを使用した。
試験の結果は、図11(B)に示すように、平均をとると、突起の無い場合は、9.90(N・m)でかしめ部が破壊したのに対して、突起がある本実施例サンプルでは、12.00(N・m)と、ほぼ20%程度、破壊トルクが大きくなった。
FIG. 11A is an explanatory diagram of a test method of the breaking torque that causes the caulking portion to break, and FIG. 11B is a diagram showing the test result.
As a test sample, as in the test in the direction perpendicular to the axis of the caulking part, the sample of the present invention in which the stud part is provided with a protrusion (corresponding to Example 1) and the comparative example sample in which no protrusion is provided for the example sample And 5 were prepared for each. The sample dimensions are the same as in the above test.
As a test method, as shown in FIG. 11A, the metal
As shown in FIG. 11B, the results of the test show that, when averaged, when there is no projection, the caulking portion was destroyed at 9.90 (N · m), whereas there was a projection. In the example sample, the breaking torque increased to 12.00 (N · m), about 20%.
なお、上記実施形態では、回り止め手段が、エンボス部122の筒状部123内周に食い込む突起25によって構成されているが、このような構成に限定されない。たとえば、スタッド部とエンボス部の筒状部との嵌合面間に、互いに係合する凹凸形状を有する構成としてもよいし、また、嵌合部を多角形断面形状、非円形断面形状としてもよく、要するに相対回転を規制する構造であればよい。
In addition, in the said embodiment, although the rotation prevention means is comprised by the
1 スタッドボルト
2 スタッド部
21a 円筒面部
22 頭部
23 肩部
24 テーパー面部
25 突起
25a 大径部側端部、25b 小径部側端部
25t 稜線
4 かしめ軸部
5 ねじ軸部
51 完全ねじ山
52 導入ねじ山
53 谷部
100 スタッドボルトユニット
100A スタッドボルトユニット
102 金属薄板
121 平板部
122エンボス部
123 筒状部
124 端板部
125 開口部
126 環状凹部
200 かしめ金型
201 孔
202環状凸部
203 金型面
200A かしめ金型
203A 金型面
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記被固定板には前記スタッド部が嵌合するエンボス部が設けられ、
該エンボス部は、スタッド部のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部と、前記スタッド部の端部とかしめ軸部との段差部である肩部に密接する端板部と、を有し、該端板部に前記開口部が設けられており、
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して前記被固定板の開口部の周縁部に係合する係合部が設けられ、前記筒状部の内周面と前記スタッド部との嵌合部に、前記被固定板とスタッドボルトの相対回転を規制する回り止め手段が設けられていることを特徴とするスタッドボルトと被固定板との固定構造。 From a stud portion, a caulking shaft portion having a smaller diameter than the stud portion extending in the axial direction from the end portion of the stud portion, and the caulking shaft portion extending in the axial direction from an end portion of the caulking shaft portion opposite to the stud portion. A stud bolt having a small-diameter screw shaft portion, wherein the caulking shaft portion is caulked and fixed to an opening portion of the fixed plate, a stud portion protrudes from one surface of the fixed plate, and the other surface In the fixing structure of the stud bolt with the structure where the screw shaft protrudes and the fixed plate,
The fixed plate is provided with an embossed portion into which the stud portion is fitted,
The embossed portion includes a cylindrical portion that fits to the outer peripheral surface of the stud portion on the side of the caulking shaft portion, an end plate portion that is in close contact with a shoulder portion that is a step portion between the end portion of the stud portion and the caulking shaft portion, And the opening is provided in the end plate portion,
An engagement portion that protrudes radially outward and engages with a peripheral edge portion of the opening of the fixed plate is provided at an end portion of the caulking shaft portion on the screw shaft portion side. A fixing structure for a stud bolt and a fixed plate, characterized in that a rotation preventing means for restricting relative rotation of the fixed plate and the stud bolt is provided at a fitting portion between a peripheral surface and the stud portion.
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部外周縁が圧潰されて外側に張り出し、前記開口部の周縁部に係合する係合部を備えた構成となっている請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。 The caulking and fixing of the caulking shaft portion with the fixed plate is as follows:
5. The structure according to claim 1, wherein an outer peripheral edge of the caulking shaft portion on the screw shaft portion side is crushed and protrudes outward, and includes an engaging portion that engages with the peripheral portion of the opening. The fixing structure of the stud bolt of any one of Claims, and a to-be-fixed board.
前記スタッド部の外周面には、回り止め手段が設けられていることを特徴とするスタッドボルト。 From a stud portion, a caulking shaft portion having a smaller diameter than the stud portion extending in the axial direction from the shoulder portion of the stud portion, and the caulking shaft portion extending in the axial direction from an end portion of the caulking shaft portion opposite to the stud portion. In stud bolts having a small diameter screw shaft,
The stud bolt is characterized in that an anti-rotation means is provided on the outer peripheral surface of the stud portion.
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