JP7329424B2 - フレーム構造体用のボルト及び締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、フレーム構造体を被取付部材に取り付けるためのボルト及びその取付方法に関する。特に、シートレール等の構造体を被取付部材に取り付けるためのボルト及びその取付方法に関する。

シートレール等のフレームには、従来、Ｍ８ボルト等を用いられ、溶接により接合されている。シートレールは、軽量化のため、例えば、９８０ＭＰａハイテン材が使用されている。このようなＭ８ボルトの溶接によるハイテン材のシートレールは、溶接した後、溶接不良が原因となり剥がれるといった問題がある。また、Ｍ８ボルトの溶接により、検査のための破壊試験時に割れの起点となり強度低下するという問題点もある。

従って、本発明の目的は、シートレール等のフレーム構造体にＭ８ボルトを取り付ける歩留まり良好な方法及び取付具を提供することである。

この目的を達成するため、本発明の１つの態様は、
ボルトを用いてフレーム構造体を被取付部材に取り付ける方法であって、
前記ボルトは、雄ねじ部と中空のフランジとを有し、
前記フレーム構造体は、底部が、前記ボルトの前記雄ねじ部の外径より大きく、前記ボルトの前記フランジの外径より小さい径の孔を有しており、
前記雄ねじ部を前記フレーム構造体の孔に貫通させた状態で、前記フランジの頭部に対するプレスにより、前記フランジの側面を外側に塑性変形させて、前記フランジの側面を前記フレーム構造体の内壁に固着させるステップと、
前記雄ねじ部を前記被取付部材に取り付けるステップとを有する方法である。

前記方法において、好ましくは、前記フランジは、矩形形状である。

前記方法において、好ましくは、前記フレーム構造体の内壁は、１又は複数の突起部を有しており、前記フランジの側面が前記フレーム構造体の内壁に固着する位置において、前記突起部が前記フランジの側面と当接するように構成される。

前記方法において、好ましくは、前記フレーム構造体は、シートレールである。

本発明の別の態様は、
フレーム構造体を被取付部材に取り付けるためのボルトであって、
前記フレーム構造体を前記被取付部材に取り付けるために、前記フレーム構造体の底部の孔を通り前記被取付部材の孔を通りナットに嵌合するように構成された雄ねじ部と、
前記フレーム構造体と前記ボルトを固定するための中空のフランジとを有し、
前記雄ねじ部の外径は、前記フレーム構造体の底部の孔の内径より小さく構成されており、
前記フランジの外径は、前記フレーム構造体の底部の孔の内径より大きく構成されており、
前記フレーム構造体を前記被取付部材に取り付けた状態において、前記雄ねじ部は前記フレーム構造体の前記孔を貫通し、前記被取付部材を貫通し、前記ナットに嵌合しており、前記フランジの底部の前記雄ねじから外側に拡がった部分が前記フレーム構造体の前記孔の周囲に当接しており、前記フランジの側面は、外側に塑性変形して、前記フレーム構造体の内壁に固着している、
ボルトである。

前記ボルトにおいて、好ましくは、前記フランジは、矩形形状である。

前記ボルトにおいて、好ましくは、前記フレーム構造体の内壁は、１又は複数の突起部を有しており、前記フランジの側面が前記フレーム構造体の内壁に固着する位置において、前記突起部が前記フランジの側面と当接するように構成される。

前記ボルトにおいて、好ましくは、前記フレーム構造体は、シートレールである。

本発明によれば、溶接による不具合がなく、歩留まりが向上し、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるボルトの斜視図である。 図１のボルトの正面図である。 図１のボルトの上面図である。 図２のボルトのＩＶ－ＩＶの断面図である。 本発明の一実施形態によるボルトをシートレールに取り付ける前の様子を示した断面図である。 本発明の一実施形態によるボルトをシートレールに取り付けた様子を示した断面図である。 本発明の一実施形態によるボルトを用いてシートレールを被取付部材に取り付けて締結された状態の断面図を示している。 本発明の一実施形態によるボルトをシートレールに取り付けた状態の斜視図を示している。 図８の内部の様子を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
[ボルトの構造]
図１は、一実施形態によるボルトの斜視図である。図２は、図１のボルトの正面図である。図３は、図１のボルトの上面図である。図４は、図２のボルトのＩＶ－ＩＶの断面図である。

ボルト１００は、フランジ１１０と、フランジ１１０の底部から延びる雄ねじ部１２０とを有している。

フランジ１１０は、図３に示されるフランジ１１０の頭部をプレスして座屈させて径を拡げることができるような構造になっている。フランジ１１０は、中実の構造であってもよいが、好ましくは、座屈を容易にできるようにするために中空の構造である。一実施例では、フランジ１１０は、図１に示されるように、中空の四角柱の形状である。

また、フランジ１１０の断面形状は、図３に示されるように、一実施例では矩形形状であり、正方形であっても長方形であってもよい。

本発明に係るボルトを用いてシートレールを被取付部材に取り付ける際には、当該ボルトは被取付部材の孔を通しナットを締め付ける時、回り留めが存在しない。そのため、ボルトのフランジ１１０は、シートレール内側幅内でフランジの座屈後に回転留めができるように矩形形状にすることが好ましい。フランジ１１０の断面形状を矩形にすることで、円形時よりもシートレール内側幅内にフランジの座屈の外径の接地面が増え、回り留めとして機能し得る。さらに積極的な抜け留めもないため、シートレール内側との接触が多いほど、摩擦による抜け抵抗が発生する。摩擦による抜け抵抗のみが機能しないときは、後述するように、シートレール内側に突起（ダボ）を設けてもよいが、矩形で接触すれば突起（ダボ）の数量も増やすことができる。このように、フランジ１１０の断面形状を矩形形状とすることにより、回り留めと抜け留めの機能をより向上させることが可能となる。

なお、上述の通り、ボルトのフランジの形状は、レールの側面の形状に沿った形状である矩形が望ましいが、これは、取付対象がシートレールの場合であることに基づくものである。取り付けようとするフレーム構造体が円形等のその他の形状である場合には、その側面の形状に沿った形状として、円形等であってもよい。

フランジ１１０は、上述の通り、図１に示されるように、一実施例では、中空の四角柱の形状であるが、シートレールに接することのない面を取り除いたコの字形状であってもよい。この場合、フランジ１１０の頭部への上方からのプレスにより、シートレールの内側面に対向するフランジ１１０のコの字形状の２つの面が座屈してシートレールに接合するように構成してもよい。
また、フランジ１１０の外枠の幅とフランジ１１０の高さは、フランジ１１０の頭部に対する上方からのプレスによりフランジ１１０の側面が座屈により外側に拡がるのに十分な程度に幅及び高さを有することが望ましい。

フランジ１１０の雄ねじ部１２０は、例えば、シートレール等のフレーム構造体の底部の孔を貫通し、更に、被取付部材を貫通した状態で、被取付部材を締結するナットを取付けることにより、フレーム構造体を被取付部材に取り付けることができるようになっている。

[ボルトを用いたフレーム構造体（シートレール）の取付方法]
本実施例では、フレーム構造体がシートレール１３０である場合について、上記のボルト１００を用いてシートレール１３０を被取付部材３５０に取り付ける方法について説明する。

図５及び図６は、本発明の一実施形態によるボルト１００をシートレール１３０に取り付ける様子を示した断面図である。図８は、本発明の一実施形態によるボルト１００をシートレール１３０に取り付けた状態の斜視図を示している。図９は、図８の状態のＩＸ－ＩＸの断面により内部の様子を示した図である。図８及び図９の例では、後述するように、ボルト１００をシートレール１３０に取り付ける際に補強のためにブラケット１５０を設けているが、図８及び図９の例は、この点を除けば、図６と同様の取り付け状態を示すものである。図６に示されるボルト１００とシートレール１３０を取り付けた状態の断面図は、図８及び９の例に対してブラケット１５０を設けない場合の図８のＶＩ－ＶＩの断面の様子に相当するものである。
図７は、本発明の一実施形態によるボルト１００を用いてシートレール１３０を被取付部材３５０に締結された状態の断面図を示している。

まず、図５に示されるように、ボルト１００の雄ねじ部１２０を、シートレール１３０の底部の孔に貫通し、更に、雄ねじ部１２０を締結治具２００に通す。シートレール１３０の底部の孔は、ボルト１００のフランジ１１０の外径より小さくなっており、この段階で、ボルト１００のフランジ１１０の下側部分は、シートレール１３０の底部の孔の周囲に内側から当接しており、シートレール１３０の底部を締結治具２００側に押し付けた状態にする。このことにより、シートレール１３０の底部の外面は締結治具２００に当接した状態になる。

次に、図６に示されるように、図５の状態から、プレスツール３００によってボルトのフランジ１１０の頭部を押し下げることにより、フランジ１１０の外径部を座屈させてシートレール１３０の内壁に固着させて締結状態にすることができる。この例では、シートレール１３０の内壁には、突起部１４０が設けてあり、突起部１４０をフランジ１１０の座屈した部分に当接（干渉）させることにより、フランジ１１０の外径部がシートレール１３０の内壁に固着（締結）される。このようにボルト１００の側面が座屈してシートレール１３０に固着された状態から、締結治具２００を取り外した後、図７に示されるように、ボルト１００の雄ねじ部１２０を被取付部材３５０の孔に通し、雄ねじ部１２０に対してナット３７０を締め付けることにより、シートレール１３０を被取付部材３５０に固定することができる。

この点、フランジ１１０の形状をシートレール１３０の側面に沿って矩形にしておくことにより、シートレール１３０との接触面積を増やすことができ、固着強度を高めることができる。

本実施例のように、シートレール１３０に突起部１４０を設けておき、フランジ１１０の座屈した部分をシートレール１３０の突起部１４０に固着することは、高い抜け強度が必要な場合に有効である。本実施例では、シートレール１３０の各内壁に対して３つの突起部１４０が設けられている。シートレール１３０の内壁の突起部１４０の数は、要求される強度の仕様により設定することができ、突起部１４０の数を増やすことにより、より高い抜け強度とすることができる。

シートレール１３０に突起部１４０を設ける場合には、シートレール１３０の突起部１４０の位置は、図６に示されるように、ボルト１００のフランジ１１０の座屈した部分の最も膨らんだ部分の位置より僅かに高い位置に設計することが望ましい。このように設計しておくことにより、ボルト１００の側面が座屈してシートレール１３０に固着された状態では、ボルト１００の座屈後のフランジ１１０から、シートレール１３０に対する外向きの力だけではなく、シートレール１３０の突起部１４０に対する上向きの力とシートレール１３０の底面に対する下向きの力も伝わることになる。結果として、ボルト１００を介したシートレール１３０と被取付部材３５０との締結をより確実な状態にすることができる。

また、シートレール１３０に更なる強度が必要な場合には、図８及び図９に示されるように、ブラケット１５０をボルト１００のフランジ１１０とシートレール１３０の底面の間に設けてもよい。この例では突起部１４０（締結ダボ）が邪魔にならないように加工されたブラケット１５０が設けられている。

上記の本発明の取付方法によれば、溶接による不具合がなく、歩留まりが向上し、生産性を向上させることができる。更に、本発明の取付方法は、溶接ではなくプレス工程により締結するものであり、取付に要する時間を低減することが可能となり作業効率を向上させることができる。

[フランジ幅の寸法]
座屈前のフランジ１１０の外径は、図５に示されるように、シートレール１３０の内幅より小さく設計される。座屈後のフランジ１１０の外径は、図６に示されるように、シートレール１３０の内幅とほぼ同等となるように設計される。
フランジ１１０の座屈後の外径は、フランジ１１０を潰しきらない余裕のある状態が望ましく、座屈前の外径の１．１～１．５倍である。すなわち、座屈前のフランジ１１０の外径の寸法は、シートレール１３０の内幅の寸法の１／１．１～１／１．５として設計することができる。

以上のように、本発明に係るボルトの実施の一形態及び実施例について説明してきたが、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、これに種々の変更を加え得るものであることは容易に理解される。そして、それらが特許請求の範囲の各請求項に記載した事項、及びそれと均等な事項の範囲内にある限り、当然に本発明の技術的範囲に含まれる。上記の実施例は、フレーム構造体としてシートレールを取り付けの対象とするものであったが、これはあくまでも一例であり、本発明がこの特定の具体例に限定されるものではない。

１００ ボルト
１１０ フランジ
１２０ 雄ねじ部
１３０ シートレール
１４０ 突起部
１５０ ブラケット
２００ 締結治具
３００ プレスツール
３５０ 被取付部材
３７０ ナット

Claims (8)

1. ボルトを用いてフレーム構造体を被取付部材に取り付ける方法であって、
   前記ボルトは、雄ねじ部と中空のフランジとを有し、
   前記フレーム構造体は、底部が、前記ボルトの前記雄ねじ部の外径より大きく、前記ボルトの前記フランジの外径より小さい径の孔を有しており、
   前記雄ねじ部を前記フレーム構造体の孔に貫通させた状態で、前記フランジの頭部に対するプレスにより、前記フランジの側面を外側に塑性変形させて、前記フランジの側面を前記フレーム構造体の内壁に固着させるステップと、
   前記雄ねじ部を前記被取付部材に取り付けるステップとを有する方法。
2. 前記フランジは、矩形形状である、請求項１に記載の方法。
3. 前記フレーム構造体の内壁は、１又は複数の突起部を有しており、前記フランジの側面が前記フレーム構造体の内壁に固着する位置において、前記突起部が前記フランジの側面と当接するように構成される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記フレーム構造体は、シートレールである、請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
5. 被取付部材に取り付けるためのフレーム構造体に対してボルトを締結した締結構造であって、
   前記ボルトは、
   前記フレーム構造体を前記被取付部材に取り付けるために、前記フレーム構造体の底部の孔を通り、更に、前記被取付部材の孔を通った状態で、ナットに嵌合するように構成された雄ねじ部と、
   前記フレーム構造体を前記ボルトに固定するための中空のフランジとを有し、
   前記雄ねじ部の外径は、前記フレーム構造体の底部の孔の内径より小さく構成されており、
   前記フランジの外径は、前記フレーム構造体の底部の孔の内径より大きく構成されており、
   前記フレーム構造体を前記被取付部材に取り付けた状態において、前記雄ねじ部は前記フレーム構造体の前記孔を貫通し、更に、前記被取付部材の孔を貫通し、前記ナットに嵌合しており、前記フランジの底部の前記雄ねじ部から外側に拡がった部分が前記フレーム構造体の前記孔の周囲に当接しており、前記フランジの側面は、外側に塑性変形して、前記フレーム構造体の内壁に固着している、
   締結構造。
6. 前記フランジは、矩形形状である、請求項５に記載の締結構造。
7. 前記フレーム構造体の内壁は、１又は複数の突起部を有しており、前記フランジの側面が前記フレーム構造体の内壁に固着する位置において、前記突起部が前記フランジの側面と当接するように構成される、請求項５又は６に記載の締結構造。
8. 前記フレーム構造体は、シートレールである、請求項５から７のいずれか１つに記載の締結構造。

Images