JP6745893B2 - かしめ構造、かしめ組み付け品およびかしめ方法 - Google Patents

Description

この発明は、軸のかしめを行って部材に固定するかしめ構造、かしめ組み付け品およびかしめ方法に関する。

従来から、組み付け対象の部材に設けられた貫通孔に金属の軸を通し、貫通孔から突出した軸の端部を塑性変形させるかしめによって軸を部材に固定する方法が普及している。
例えば、特許文献１には、貫通孔を多角形に形成し、貫通孔に通した軸の端部が多角形と略同形状に塑性変形するようにかしめを行うかしめ方法が記載されている。
塑性変形して多角形と略同形状になった軸の辺は、多角形の貫通孔における対応する辺に接触するので、軸が高い回転トルクに耐えることができる。

特開２００２−２４８５３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のかしめ構造では、多角形に塑性変形した軸が貫通孔の多角形の内壁面に面接触するだけであり、許容側圧を高めることができない。
また、特許文献１に記載のかしめ構造では、貫通孔の開口径よりも広がった軸の部分と貫通孔の開口周縁部とが接触する部分のみで軸の引き抜き方向の移動が規制されるので、許容引き抜き力を高めることもできない。

この発明は上記課題を解決するもので、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができるかしめ構造、かしめ組み付け品およびかしめ方法を得ることを目的とする。

この発明に係るかしめ構造は、多角形の貫通孔を有する部材と、貫通孔に通されてかしめにより部材に固定される軸と、貫通孔の開口周縁部に断続的に設けられた複数の凹部とを備え、複数の凹部には、貫通孔の内壁面が開口周縁部から軸のかしめを行う側の途中まで凹んだ第１の凹部と、貫通孔の内壁面が開口周縁部から反対側の開口周縁部に至るまで凹んだ第２の凹部とが含まれ、第１の凹部および第２の凹部は、多角形の少なくとも一辺に設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、かしめで塑性変形した軸が凹部に入り込むことによって、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

この発明の実施の形態１に係るかしめ組み付け品を示す斜視図である。 実施の形態１における軸を貫通孔に通した状態を示す側面図である。 実施の形態１におけるかしめ組み付け品を示す側面図である。 図４Ａは、従来のかしめ構造の一例（かしめ前）を示す上面図である。図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。 図５Ａは、かしめ前の従来のかしめ構造の他の例（かしめ前）を示す上面図である。図５Ｂは、図５ＡのＢ−Ｂ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。 図６Ａは、実施の形態１に係るかしめ構造の貫通孔（例１）を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａのかしめ構造（かしめ前）を示す上面図である。図６Ｃは、図６ＢのＣ−Ｃ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。 図７Ａは、実施の形態１に係るかしめ構造の貫通孔（例２）を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａのかしめ構造（かしめ前）を示す上面図である。図７Ｃは、図７ＢのＤ−Ｄ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。 図８Ａは、かしめ構造の貫通孔（例３）を示す上面図である。図８Ｂは、かしめ構造の貫通孔（例４）を示す上面図である。図８Ｃは、かしめ構造の貫通孔（例５）を示す上面図である。 図９Ａは、かしめ構造の貫通孔（例６）を示す上面図である。図９Ｂは、かしめ構造の貫通孔（例７）を示す上面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るかしめ組み付け品１を示す斜視図である。図２は、軸３ａを部材２の貫通孔に通した状態を示す側面図である。図３は、かしめ組み付け品１を示す側面図である。かしめ組み付け品１は、図１に示すように、部材２と部材３とがかしめ部４によって固定されたものであって、例えば、車載機器のシャーシ部品により実現される。

部材２に貫通孔を設け、部材３には軸３ａを設けている。図２に示すように、軸３ａを部材２の貫通孔に通し、貫通孔から突出した軸３ａを、軸方向からプレスして外径方向に広がるように塑性変形させる（かしめ）。これにより、図３に示すように軸３ａが貫通孔の開口径よりも広がったかしめ部４が形成され、さらに、貫通孔の内部において軸３ａが貫通孔の内周を押し付ける状態となる。このようにして部材２と部材３とが固定されて、かしめ組み付け品１が構成される。

ここで、従来のかしめ構造について説明する。
図４Ａは、従来のかしめ構造の一例（かしめ前）を示す上面図であって、かしめ部４が形成される部分を破線で示している。図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。

図４Ａに示す従来のかしめ構造では、部材２の貫通孔２ａが円形である。貫通孔２ａに通した軸３ａをかしめることで、図４Ｂに示すように、かしめ部４が形成され、軸３ａが貫通孔２ａの内周を押し付けるように塑性変形する。

このかしめ構造の許容回転トルクを高める方法としては、塑性変形した軸３ａが貫通孔２ａの内周を押し付ける面積を大きくする、すなわち貫通孔２ａの開口径と軸３ａの断面積とを大きくすることが考えられる。
しかしながら、貫通孔２ａと軸３ａとを大きくするとその分だけかしめ部分のスペースが大きくなることから、かしめ組み付け品が大型化することが懸念される。

図５Ａは、かしめ前の従来のかしめ構造の他の例（かしめ前）を示す上面図であって、かしめ部４が形成される部分を破線で示している。図５Ｂは、図５ＡのＢ−Ｂ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。

図５Ａに示す従来のかしめ構造では、部材２の貫通孔２ｂが多角形（正六角形）である。貫通孔２ｂに通した軸３ａをかしめることにより、図５Ｂに示すようにかしめ部４が形成され、軸３ａが貫通孔２ｂの内部で多角形の形状に塑性変形する。

このかしめ構造では、塑性変形して多角形と略同形状になった軸３ａの辺が、多角形の貫通孔２ｂにおける対応する辺に接触する。このため、図４Ａおよび図４Ｂに示した構造に比べて軸３ａが高い回転トルクに耐えることができる。

しかしながら、多角形に塑性変形した軸３ａは、貫通孔２ｂの多角形の内壁面に面接触するだけであるため、許容側圧を高めることができない。
さらに、軸３ａの引き抜き方向の力に対して貫通孔２ｂの開口周縁部とかしめ部４との接触部分のみが対抗する構造であるので、許容引き抜き力を高めるもできない。

そこで、実施の形態１に係るかしめ構造では、貫通孔２ｂの開口周縁部に沿って断続的に凹部を設けている。このように構成することで、かしめによって塑性変形した軸３ａが凹部にも入り込むので、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

図６Ａは、実施の形態１に係るかしめ構造の貫通孔（例１）を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａのかしめ構造（かしめ前）を示す上面図であって、かしめ部４が形成される部分を破線で示している。図６Ｃは、図６ＢのＣ−Ｃ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。

実施の形態１に係るかしめ構造（例１）では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、部材２の貫通孔２ｂが多角形（正六角形）である。さらに、この部材２には、軸３ａのかしめを行う側の貫通孔２ｂの開口周縁部に沿って断続的に凹部５，５，５が形成されている。

凹部５は、図６Ａに示すように、貫通孔２ｂの内壁面が開口周縁部からかしめを行う側の途中まで凹んだ凹部であり、例えば、部材２を構成する板金をその板厚の半分程度まで凹ませたものである。凹部５は、プレス機などで形成される刻印の凹部を利用することができる。凹部５を設ける箇所は、貫通孔２ｂの開口周縁部における多角形の辺部であり、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、貫通孔２ｂの六角形における隣り合わない３つの辺部のそれぞれに凹部５が設けられている。

実施の形態１に係るかしめ方法の手順としては、貫通孔２ｂに軸３ａを通し、凹部５が設けられた側で軸３ａのかしめを行う。これにより、図６Ｃに示すように、軸３ａが貫通孔２ｂ内部で多角形の形状に塑性変形し、かつ塑性変形した軸３ａが凹部５に入り込んでいる。すなわち、塑性変形した軸３ａが、貫通孔２ｂの内壁面を押し付けた状態となり、かつ凹部５の底面部および内周部に接触した状態となる。

実施の形態１に係るかしめ構造（例１）においては、貫通孔２ｂの開口周縁部とかしめ部４とが接触する部分の摩擦力に加え、凹部５に入り込んだ軸３ａの部分が回り止めになるため、許容回転トルクを高めることができる。

また、塑性変形した軸３ａと貫通孔２ｂの内壁面との面接触に加えて、塑性変形により凹部５に入り込んだ軸３ａの部分と凹部５の側壁とが接触しているため、軸３ａに加わる単位面積あたりの側圧を小さくすることができる。これにより、従来のかしめ構造に比べて許容側圧を高めることができる。

さらに、実施の形態１に係るかしめ構造では、貫通孔２ｂの開口周縁部とかしめ部４とが接触する部分に加えて、軸３ａと凹部５とが接触する部分が、軸３ａの引き抜き方向の移動を規制するので、従来のかしめ構造に比べて許容引き抜き力も高めることができる。

また、貫通孔２ｂは、図６Ｂに示すように軸３ａの外周部が接触する内壁面が３つ以上ある。これにより、貫通孔２ｂの内壁面で軸３ａの中心が決まることから軸中心の精度を高めることができる。
なお、図６Ａから図６Ｃまでの説明では貫通孔２ｂが正六角形である場合を示したが、三角形、四角形および五角形であってもよく、七角形以上であってもよい。
すなわち、軸３ａの外周部が接触する内壁面が３つ以上ある多角形であればよい。

図７Ａは、実施の形態１に係るかしめ構造の貫通孔（例２）を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａのかしめ構造（かしめ前）を示す上面図であって、かしめ部４が形成される部分を破線で示している。図７Ｃは、図７ＢのＤ−Ｄ線でかしめ構造（かしめ後）を切った様子を示す断面矢示図である。

実施の形態１に係るかしめ構造（例２）では、図７Ａおよび図７Ｂに示すように部材２の貫通孔２ｂが多角形（正六角形）である。さらに、この部材２には、軸３ａがかしめられる側の貫通孔２ｂの開口周縁部に沿って断続的に凹部６，６，６が形成されている。

凹部６は、図７Ａに示すように、貫通孔２ｂの内壁面が開口周縁部から反対側の開口周縁部に至るまで凹んだ凹部である。
凹部６を設ける箇所は、凹部５と同様に、貫通孔２ｂの開口周縁部における多角形の辺部であり、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、貫通孔２ｂの六角形における隣り合わない３つの辺部のそれぞれに凹部６が設けられている。

実施の形態１に係るかしめ方法の手順としては、貫通孔２ｂに軸３ａを通し、凹部６が設けられた側で軸３ａのかしめを行う。これにより、図７Ｃに示すように、軸３ａが貫通孔２ｂ内部で多角形の形状に塑性変形し、かつ塑性変形した軸３ａが凹部６に入り込んだ状態となる。すなわち、塑性変形した軸３ａが、貫通孔２ｂの内壁面を押し付けた状態となり、かつ凹部６の内周部に接触した状態となる。

実施の形態１に係るかしめ構造（例２）においては、貫通孔２ｂの開口周縁部とかしめ部４とが接触する部分の摩擦力に加えて、塑性変形した軸３ａが、凹部５よりも軸方向に長い凹部６に入り込んで回り止めになる。このため、凹部５を設けた構成よりも許容回転トルクを高めることができる。

また、塑性変形した軸３ａと貫通孔２ｂの内壁面との面接触に加えて、塑性変形により凹部６に入り込んだ軸３ａの部分と凹部６の側壁とが接触しているため、軸３ａに加わる単位面積あたりの側圧を小さくすることができる。これにより、従来のかしめ構造に比べて許容側圧を高めることができる。

さらに、貫通孔２ｂの開口周縁部とかしめ部４とが接触する部分に加えて、軸３ａと凹部６とが接触する部分が軸３ａの引き抜き方向の移動を規制するので、従来のかしめ構造に比べて許容引き抜き力も高めることができる。

また、実施の形態１に係るかしめ構造（例２）においても、図７Ｂに示すように、貫通孔２ｂは、軸３ａの外周部が接触する内壁面が３つ以上ある。これにより、貫通孔２ｂの内壁面で軸３ａの中心が決まることから軸中心の精度を高めることができる。
なお、図７Ａから図７Ｃまでの説明では貫通孔２ｂが正六角形である場合を示したが、三角形、四角形および五角形であってもよく、七角形以上であってもよい。
すなわち、軸３ａの外周部が接触する内壁面が３つ以上ある多角形であればよい。

貫通孔２ｂの六角形における隣り合わない３つの辺部のそれぞれに凹部５が設けた構成を示したが、図８Ａに示すように、貫通孔２ｂの六角形の１つの辺部のみに凹部５を設けてもよい（例３）。このように構成しても、許容回転トルク、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。
なお、図８Ａに示す構成において、凹部５の代わりに凹部６を設けても、上記と同様の効果を得ることができる。

図８Ｂに示すように、貫通孔２ｂの六角形の全ての辺部のそれぞれに凹部５を設けてもよい（例４）。このように構成しても、許容回転トルク、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。
なお、図８Ｂに示す構成において、凹部５の代わりに凹部６を設けても、上記と同様の効果を得ることができる。

図８Ｃに示すように、貫通孔２ｂの六角形の１つの辺部に複数の凹部５を設けてもよい（例５）。このように構成しても、許容回転トルク、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。
なお、図８Ｃに示す構成において、凹部５の代わりに凹部６を設けても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、図９Ａに示すように、貫通孔２ｂの開口周縁部に凹部５と凹部６の両方を設けてもよい。図９Ａの例では、貫通孔２ｂの六角形における隣り合わない３つの辺部のうち、２つの辺部のそれぞれに凹部５が設けられ、残りの辺部に凹部６が設けられている。
このように構成しても、許容回転トルク、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

さらに、図９Ｂに示すように、貫通孔２ｂの六角形における１つの辺部に対して凹部５と凹部６の両方が設けられている。
このように構成しても、許容回転トルク、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

これまでの説明では、部材２を組み付ける対象が部材３である場合を示したが、部材２を組み付ける対象は軸３ａのみであってもよい。すなわち、軸３ａの両端にかしめを行う場合であっても、実施の形態１に係るかしめ構造を適用することができる。

以上のように、実施の形態１に係るかしめ構造は、多角形の貫通孔２ｂを有する部材２と、かしめにより部材２に固定される軸３ａと、貫通孔２ｂの開口周縁部に沿って断続的に設けられた凹部５（または凹部６）とを備える。
この構成において、凹部５は、貫通孔２ｂの内壁面が開口周縁部から軸３ａのかしめを行う側の途中まで凹んだ凹部である。また、凹部６は、貫通孔２ｂの内壁面が開口周縁部から反対側の開口周縁部に至るまで凹んだ凹部である。
このように構成することで、かしめにより塑性変形した軸３ａが凹部５（または凹部６）にも入り込むので、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

また、実施の形態１に係るかしめ構造では、凹部５（または凹部６）が、貫通孔２ｂの開口周縁部における多角形の１または複数の辺部に設けられる。このように構成することで、塑性変形した軸３ａが、貫通孔２ｂの内壁面を押し付けた状態となり、かつ凹部５（または凹部６）の内周部に接触した状態となる。これにより、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができる。

さらに、実施の形態１に係るかしめ構造において、貫通孔２ｂは、軸３ａの外周部が接触する内壁面が３つ以上ある。このように構成することで、貫通孔２ｂの内壁面で軸３ａの中心が決まることから軸中心の精度を高めることができる。

さらに、実施の形態１に係るかしめ組み付け品１は、実施の形態１に係るかしめ構造を備えるので、上記効果が得られるかしめ組み付け品１を提供することができる。

さらに、実施の形態１に係るかしめ方法は、多角形の貫通孔２ｂと凹部５（または６）とを有する部材２における貫通孔２ｂに軸３ａを通し、凹部５（または６）が設けられた側で軸３ａをかしめることにより部材２に軸３ａを固定する。これにより、上記効果が得られるかしめ組み付け品１を提供することができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るかしめ構造は、許容側圧および許容引き抜き力を高めることができるので、例えば、車両の移動により様々な方向の振動が加わる車載機器のシャーシの組み付けに好適である。

１ かしめ組み付け品、２，３ 部材、２ａ，２ｂ 貫通孔、３ａ 軸、４ かしめ部、５，６ 凹部。

Claims (5)

1. 多角形の貫通孔を有する部材と、
   前記貫通孔に通されてかしめにより前記部材に固定される軸と、
   前記貫通孔の開口周縁部に断続的に設けられた複数の凹部と、
   を備え、
   複数の前記凹部には、
   前記貫通孔の内壁面が前記開口周縁部から前記軸のかしめを行う側の途中まで凹んだ第１の凹部と、
   前記貫通孔の内壁面が前記開口周縁部から反対側の前記開口周縁部に至るまで凹んだ第２の凹部と、
   が含まれ、
   前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記多角形の少なくとも一辺に設けられていること
   を特徴とするかしめ構造。
2. 前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記多角形の一辺のみに設けられていること
   を特徴とする請求項１記載のかしめ構造。
3. 前記貫通孔は、前記軸の外周部が接触する内壁面が３つ以上あることを特徴とする請求項１または請求項２記載のかしめ構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項記載のかしめ構造を備えたことを特徴とするかしめ組み付け品。
5. 多角形の貫通孔と、前記貫通孔の開口周縁部に断続的に設けられた複数の凹部とを有した部材における前記貫通孔に軸を通すステップと、
   複数の前記凹部が設けられた側で前記軸のかしめを行うことにより前記部材に前記軸を固定するステップと、
   を備え、
   複数の前記凹部には、
   前記貫通孔の内壁面が前記開口周縁部から前記軸のかしめを行う側の途中まで凹んだ第１の凹部と、
   前記貫通孔の内壁面が前記開口周縁部から反対側の前記開口周縁部に至るまで凹んだ第２の凹部と、
   が含まれ、
   前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記多角形の少なくとも一辺に設けられていること
   を特徴とするかしめ方法。

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