JP7460078B2 - Bolt caulking structure and caulking method - Google Patents
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Description
本発明は、金属板へのボルトのかしめ構造及びかしめ方法に関するものである。 The present invention relates to a structure and method for caulking a bolt to a metal plate.
金属板にかしめ固定されるボルトはかしめボルトと呼ばれており、特許文献1、特許文献2に示されるように従来から知られている。これらのかしめボルトは、金属板の下穴に軸部を挿入されてダイスとパンチによりかしめられ、頭部座面及び軸部の上端に金属材料を塑性流動させることにより、金属板に強固に固定されるものである。 Bolts that are caulked and fixed to a metal plate are called caulking bolts, and have been known from the past as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2. These caulking bolts are firmly fixed to the metal plate by inserting the shaft into a prepared hole in the metal plate and caulking with a die and punch, and by causing the metal material to plastically flow on the head seat and the upper end of the shaft. It is something that will be done.
このかしめボルトに取り付けられる被取り付け部材は、かしめボルトの軸部に挿入されてナットにより固定されるのが普通である。このとき、被取り付け部材に形成された取り付け孔の内径はボルト軸部のねじ山の外径よりも大きくしておく必要がある。その結果、かしめボルトに対する被取り付け部材の取り付け位置が僅かながらばらつき、例えばかしめボルトを支点としてリンク機構を構成するような場合には、その動作にばらつきが生ずるおそれがあった。 The member to be attached to the caulking bolt is usually inserted into the shaft of the caulking bolt and fixed with a nut. At this time, the inner diameter of the attachment hole formed in the member to be attached needs to be larger than the outer diameter of the thread of the bolt shaft. As a result, the mounting positions of the attached members relative to the caulking bolts vary slightly, and for example, when a link mechanism is constructed using the caulking bolts as a fulcrum, there is a risk that the operation thereof will vary.
なお、かしめボルトの軸部の上部に位置決め用の段部を形成しておくことも考えられるが、その段部の径はねじ山径よりも大きくしなければならず、ボルト材料の無駄が発生してボルトのコストを上昇させるので、量産品に適用するには好ましくない。 It is also possible to form a step for positioning on the upper part of the shaft of the caulking bolt, but the diameter of the step must be larger than the thread diameter, resulting in wasted bolt material. This is not desirable for mass-produced products because it increases the cost of the bolt.
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解消し、ボルトのコストを上昇させることなく被取り付け部材の位置決め精度を向上させることができるボルトのかしめ構造及びかしめ方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a bolt caulking structure and a caulking method that can solve the above-mentioned conventional problems and improve the positioning accuracy of a member to be attached without increasing the cost of the bolt.
上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ構造は、かしめボルトを下穴が形成された平坦な金属板にかしめ固定したボルトのかしめ構造であって、前記かしめボルトの軸部には上端部が頭部座面の直下に位置するねじ山が形成されており、前記かしめボルトの頭部座面には回り止め用の突起が形成されており、かしめにより前記回り止め用の突起は前記金属板の表面に押し込まれており、かしめにより塑性流動した金属材料の一部がねじ山の上端部の外周を覆い、前記頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられた被取り付け部材を位置決めしていることを特徴とするものである。 The bolt caulking structure of the present invention, which has been made to solve the above problems, is a bolt caulking structure in which a caulking bolt is caulked and fixed to a flat metal plate in which a pilot hole is formed, and the shank of the caulking bolt is is formed with a screw thread whose upper end is located directly below the head seat surface, and a protrusion for preventing rotation is formed on the head seat surface of the caulking bolt. The protrusion is pressed into the surface of the metal plate, and a part of the metal material that has plastically flowed due to caulking covers the outer periphery of the upper end of the screw thread, and a cylindrical positioning step is formed on the back side of the head seat. This step is used to position a member attached to the step .
なお、前記ねじ山は完全ねじ部とその上端の不完全ねじ部を含み、この不完全ねじ部の終点は頭部座面から3ピッチ以内にあり、不完全ねじ部の外周は上記段部により覆われている構造とすることが好ましい。 It is preferable that the thread includes a complete thread portion and an incomplete thread portion at its upper end, the end point of the incomplete thread portion is within 3 pitches from the head seat, and the outer periphery of the incomplete thread portion is covered by the step portion.
また上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ方法は、軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、金属板に形成された下穴の径よりも大径の凹部を上部に形成したダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするものである。 Furthermore, the bolt crimping method of the present invention, devised to solve the above-mentioned problems, is a bolt crimping method in which a crimped bolt, with the upper end of the thread formed on the shank located directly below the head seat, is crimped and fixed to a flat metal plate in which a pilot hole is formed, using a die and punch, and is characterized in that a die is used which has a recess formed on the upper part with a diameter larger than the diameter of the pilot hole formed in the metal plate, and during crimping, a rotation-preventing protrusion formed on the head seat of the crimped bolt is pressed into the surface of the metal plate, and the metal material around the edge of the pilot hole is caused to plastically flow into the recess of the die, thereby forming a cylindrical positioning step on the back side of the head seat , and this step is used to position the attached member to be attached to this step .
また上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ方法は、軸部に形成されたねじ山の上端部が頭部座面の直下に位置するかしめボルトを、下穴が形成された平坦な金属板にダイスとパンチを用いてかしめ固定するボルトのかしめ方法であって、金属板に形成された下穴の径よりも大径の中心孔を備えたダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするものである。 In addition, the bolt caulking method of the present invention, which has been made to solve the above problems, is a caulking bolt in which the upper end of the thread formed on the shaft portion is located directly below the head bearing surface. A bolt caulking method in which a die and a punch are used to caulk and fix a bolt to a flat metal plate. By pushing the anti-rotation protrusion formed on the head seat of the bolt into the surface of the metal plate and causing the metal material around the pilot hole to plastically flow into the gap between the center hole of the die and the shaft part. , a cylindrical step for positioning is formed on the back side of the head seat surface , and this step is used to position a member to be attached to the step .
本発明によれば、かしめ時に金属板に形成された下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部またはダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の段部を形成することができる。この段部はダイスに形成された凹部または中心孔により精度よく形成できるので、被取り付け部材の位置決め用段部として利用することにより、被取り付け部材の位置決め精度を向上させることができる。また、ボルトのコストを上昇させることもない。 According to the present invention, the metal material on the periphery of the pilot hole formed in the metal plate is made to plastically flow into the recess of the die or the gap between the center hole of the die and the shaft portion, so that the metal material on the back side of the head seat surface is A cylindrical step can be formed on the surface. Since this stepped portion can be formed with high precision by a recess or a center hole formed in the die, by using it as a stepped portion for positioning the member to be attached, it is possible to improve the accuracy of positioning the member to be attached. Also, it does not increase the cost of bolts.
さらに、不完全ねじ部の外周が上記段部により覆われている構造とすれば、かしめボルトの引き抜き強度が高められるうえ、段部の直下まで完全ねじが形成されることとなるので、ナットを段部の直下まで捩じ込むことが可能となる。このため、被取り付け部材の厚さが薄い場合にも、確実な取り付けが可能となる。 Furthermore, if the outer periphery of the incompletely threaded part is covered by the stepped part, the pull-out strength of the caulking bolt will be increased, and a complete thread will be formed right below the stepped part, so the nut can be tightened. It becomes possible to screw in to just below the step. Therefore, even when the thickness of the member to be attached is thin, reliable attachment is possible.
以下に本発明の実施形態を説明する。
先ず図1~図4を参照しながら実施形態に用いられるかしめボルトを説明する。これらの図において、10はかしめボルトの頭部、11は軸部である。頭部10は円板状であり、頭部座面12には回り止め用の突起13が形成されている。この実施形態では回り止め用の突起13は等間隔に配置された8本の放射状の腕14を持ち、各腕14の先端部15は斜めに面取りされている。各腕14の基部間は円弧状接続部16となっており、円弧状接続部16の最小径は軸部11の外径よりも大きくなっている。この実施形態では、頭部10の厚さ(頭部10の上面から頭部座面12までの距離)は1.5mm、腕14の厚さは0.5mmである。
An embodiment of the present invention will be described below.
First, the crimp bolt used in the embodiment will be described with reference to Figures 1 to 4. In these figures, 10 is the head of the crimp bolt, and 11 is the shaft. The
軸部11には上端部が頭部座面12の直下に位置するねじ山が形成されている。ねじ山は完全ねじ部17とその端部に形成される不完全ねじ部18を含む。量産されるボルトのねじ山はほとんどが転造ダイスを用いた転造法により形成されるが、転造されたねじ山の端部には、不可避的に不完全ねじ部18が形成される。不完全ねじ部18とは完全ねじ部17の端部に形成され、完全ねじ部17よりもねじ山高さが低くなった部分である。頭部側の不完全ねじ部18は頭部座面12の直下に位置し、それ以下の部分は完全ねじ部17となっている。この実施形態では、ねじ山の上端、すなわち不完全ねじ部18は頭部座面12から3ピッチ以内の範囲にある。ねじ山の上端の位置が頭部座面12から更に離れると、金属材料がねじ山の間に十分に流動しないため、かしめた際の引き抜き強度が低下するおそれがある。
The
上記のかしめボルトは、図5に示すようにダイス20とパンチ21を用いて平坦な金属板30にかしめ固定される。金属板30には予め下穴を形成しておく。当然ながら、下穴の内径はかしめボルトの軸部11のねじ山の外径よりもやや大きくしておく必要がある。なお、図5の状態では回り止め用の突起13の下面が金属板30の上面に接している。
The caulking bolt described above is caulked and fixed to a
ダイス20は金属板30の裏面に配置されるものであるが、その上面、すなわち金属板30と接する面には下穴の径よりも大径の凹部31を形成しておく。この凹部31はかしめボルトの軸部11の外周を囲むように形成されたもので、その上下方向の長さはダイスの上面から1~2ピッチ程度とすることが好ましい。また凹部31の内径は、軸部11に形成されたねじ山の外径よりも0.2~5mm程度大きくしておくことが好ましい。凹部31の具体的なサイズは、金属板30の材質及び板厚に応じて適宜決定することができる。
The die 20 is placed on the back surface of the
金属板30の上側には円筒状のパット22と、その内部を昇降するパンチ21が配置され、パンチ21を図6のように急速に下降させてかしめボルトの頭部10を金属板30に向けて打ち込む。これと同時に頭部座面12に形成された回り止め用の突起13は金属板30の表面に押し込まれ、かしめボルトの頭部座面12が金属板30の上面に密着する。また金属板30に形成された下穴の周縁の金属材料は頭部座面12の直下の不完全ねじ部18に向かって塑性流動し、ダイス20の凹部31内に流入して図7に示すように頭部座面の裏側に円筒状の段部40を形成する。
A
図7に示されるかしめ構造は、金属板30の表面の金属材料が回り止め用の突起13の腕部14の間に流動しているため、優れた回り止め効果を生じ、空転トルクを高めることができる。また下穴の周縁の金属材料が頭部座面12の直下の不完全ねじ部18のねじ山の間に流入するため、軸方向の引き抜き荷重も大きくすることができる。なお、段部40は不完全ねじ部18のみならず、完全ねじ部17の上部に達していても差し支えない。
In the caulking structure shown in FIG. 7, the metal material on the surface of the
さらに、ダイス20の凹部31により形成された円筒状の段部40はかしめボルトの軸部11よりも大径であり、しかも精度のよい円筒形状である。このため図8に示すように、被取り付け部材50に円筒状の段部40に対応する内径の取付け穴51を形成し、段部40に嵌合させることにより、被取り付け部材50の取付け位置を精度良く決定することができる。また、この段部40はボルトの軸部に形成されたものではなく、金属板30の金属材料を塑性流動させて形成したものであるから、ボルトの材料コストを増加させることがない。
Further, the
さらに、被取り付け部材50をナット51により締結する場合にも、軸部11の段部40よりも下方の部分には全て完全ねじ部17が形成されているため、ナット51を十分深く締め付けることができる。このため被取り付け部材50の厚さが薄い場合にもナット51を確実に締め付けることができる。
Furthermore, even when fastening the attached
上記した実施形態では、かしめ時に下穴の周縁の金属材料をダイス20の凹部31に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部40を形成したが、図9、図10に示す他の実施形態では、金属板30に形成された下穴の径よりもやや大径の中心孔32を備えたダイス20を用い、かしめ時に下穴の周縁の金属材料をダイス20の中心孔32とボルトの軸部11との隙間33に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部40を形成する。すなわち、この実施形態ではダイス20の凹部31に替えて隙間33を用いたものであるが、形成される段部40は図7と同じ形状となる。
In the above embodiment, the metal material around the edge of the pilot hole is plastically flowed into the
上記の通り図示の実施形態に基づいて本発明を説明したが、かしめボルトや段部40の具体的な形状やサイズは、この実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能であることはいうまでもない。
Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment as described above, the specific shape and size of the caulking bolt and the stepped
10 頭部
11 軸部
12 頭部座面
13 回り止め用の突起
14 腕
15 先端部
16 円弧状接続部
17 完全ねじ部
18 不完全ねじ部
20 ダイス
21 パンチ
22 パット
30 金属板
31 凹部
32 中心孔
33 隙間
40 段部
50 被取り付け部材
51 ナット
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記かしめボルトの軸部には上端部が頭部座面の直下に位置するねじ山が形成されており、
前記かしめボルトの頭部座面には回り止め用の突起が形成されており、
かしめにより前記回り止め用の突起は前記金属板の表面に押し込まれており、
かしめにより塑性流動した金属材料の一部がねじ山の上端部の外周を覆い、前記頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられた被取り付け部材を位置決めしていることを特徴とするボルトのかしめ構造。 A bolt crimping structure in which a crimp bolt is crimped and fixed to a flat metal plate having a pilot hole formed therein,
The shank of the crimp bolt is formed with a screw thread whose upper end is located directly below the head seat,
A protrusion for preventing rotation is formed on the head seat of the crimp bolt,
The anti-rotation projection is pressed into the surface of the metal plate by crimping,
A bolt crimping structure characterized in that a portion of the metal material that has been plastically flowed by crimping covers the outer periphery of the upper end of the thread, forming a cylindrical positioning step on the back side of the head seat , and this step is used to position the attached workpiece attached to this step .
金属板に形成された下穴の径よりも大径の凹部を上部に形成したダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの凹部に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするボルトのかしめ方法。 A method for crimping a bolt, in which a crimp bolt having an upper end of a thread formed on a shaft portion and located directly below a head seat surface is crimped and fixed to a flat metal plate having a pilot hole formed therein, using a die and a punch,
A method of crimping a bolt, characterized in that a die having a recess formed on the upper part with a diameter larger than the diameter of a pilot hole formed in a metal plate is used, and during crimping, a rotation-preventing protrusion formed on the head seat of the crimping bolt is pressed into the surface of the metal plate, and the metal material around the edge of the pilot hole is caused to plastically flow into the recess of the die, thereby forming a cylindrical positioning step on the back of the head seat , and this step is used to position the attached member to be attached to this step .
金属板に形成された下穴の径よりも大径の中心孔を備えたダイスを用い、かしめ時に前記かしめボルトの頭部座面に形成された回り止め用の突起を前記金属板の表面に押し込むとともに、下穴の周縁の金属材料をダイスの中心孔と前記軸部との隙間に塑性流動させることにより、頭部座面の裏側に円筒状の位置決め用の段部を形成し、この段部を利用してこの段部に取付けられる被取り付け部材を位置決めすることを特徴とするボルトのかしめ方法。 A method for crimping a bolt, in which a crimp bolt having an upper end of a thread formed on a shaft portion and located directly below a head seat surface is crimped and fixed to a flat metal plate having a pilot hole formed therein, using a die and a punch,
A method of crimping a bolt, characterized in that a die with a central hole larger in diameter than the diameter of a pilot hole formed in a metal plate is used, and during crimping, a rotation-preventing protrusion formed on the head seat of the crimping bolt is pressed into the surface of the metal plate, and the metal material on the periphery of the pilot hole is caused to plastically flow into the gap between the central hole of the die and the shank, thereby forming a cylindrical positioning step on the back side of the head seat , and this step is used to position the attached member to be attached to this step .
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