JPH03140613A - 軸直角の応力を受けるねじ締結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 ａ）産業上の利用分野 本発明は、例えば自動車部品のように特に軸直角の応力
を受ける金属材相互の固着に有効な締結構造に関するも
のである。

ｂ）従来の技術 自動車等のように１夏雑な構造体におけるねじ締結構造
では、ねじの締結方向に対して直角の応力を受ける締結
部が多い。このため従来の締結構造では、ねじ軸に対し
て直角の応力を受ける部分には例えばノックピン（第７
図の符号１７を参照）やテーパピン等を用いて取付は部
材と被締付物との間を係止させて軸直角方向の応力を負
担させ、更にねじ部品で締付けを行う方法も採られてい
た。

また他の方法としては、リーマボルト等を用いて締付は
部材と被締付物との間のクリアランスを小さくし、これ
により軸直角方向の応力に耐えるようにすることも実施
されていた。

然しなから、これらの締結構造では、締結強度等の性能
面では充分に満足できるものではあるが、生産性を著し
く低下させたり締結のためのコストが高くなる等の製作
面での問題点か有り、大量生産方式に適合しないので最
近では余り使用されなくなっている。

然も、最近の自動車製造等においては軽口化や経済性を
重視した構造体の開発がめざましく、これに対応するね
じの締結構造が要求され、特に車体の振動等による軸直
角方向の応力に耐える締結を得るために、ねじ部品に合
金鋼や炭素鋼等の硬質材料を用いて高い締付は軸力を与
える構造が多く採用されている。

すなわち、従来のねじ締結構造は例えば第７図で示すよ
うに、予め雌ねじ穴１−１ａが穿設された被締付物１１
上には取付は孔１６ａが穿設された取付は部材であるブ
ラケット１６を重合状態で載置させると共に、硬質材料
を用いて頭部１２ａとねじ軸部１２ｂとて一体形成され
たボルト１２の当該ねじ軸部１２ｂに円板状で偏平な座
金１３を挿通させ、該ねじ軸部１２ｂを前記雌ねじ穴１
１に螺着させて被締付物１１にブラケット１６を固着さ
せる。

Ｃ）発明が解決しようとする課題 然しなから、以下のような最近の実状から前記の硬質材
料を用いたねじ部品による締結（１■造では充分に対応
できなくなってきている。

■自動車等の軽量化指向によって被締付物や取付は部材
の鋼板等が薄くなってきたために、ねじ部品の径を大き
くしたり軸方向に対して強度の締結力で締付けることが
できなくなって、軸直角方向の応力に対抗する摩擦力が
低下する。

■被締付物や取付は部材の鋼板等が薄くなって硬度が低
下するので、軸方向に対して強度の締結力で締付けると
座面の陥没等で軸力が低下する。

■被締付物や取付は部材に対するメツキや塗装によって
締結部の摩擦係数が低下する。

■自動車等のグレードアップによって締結体が受ける荷
重が増加し、振動による締結部における取付は部材の軸
直角方向のずれが発生し易く・なって緩みを生ずる。

■更に前記各項の問題を緩和するために取付は部材の取
付は孔を小径にすると、通常複数個所で締結されるので
寸法精度を極端に良くしない限り位置合せが困難になっ
たり、作業能率が低下する。

そこで本発明では、従来の締結構造を数倍して上記の実
状に適応し得る新規な締結構造であって、軸直角の応力
を受ける強固な固着が得られるねし締結構造の提（ｊ％
を目的とするものである。

〔発明の構成〕 ａ）課題を解決するための手段 本発明の要旨は、雌ねじ穴か穿設された被締付物上に、
該雌ねじ穴より大径の取付は孔が穿設された硬質材料に
よる取付は部材を重合状態で載置させ、該取付は部材の
取付は孔に遊嵌し得る外径で高さが当該取付は部材の板
厚より短尺のボス部と、取付は孔の周縁上面に重合載置
し得る外径のフランジ部とで形成され、当該フランジ部
とボス部の内面に渡って次第に縮径するテーパー状の摺
動面が形成され且つ軸直角方向へ拡径可能な座金を前記
取付は部材の取付は孔に装着させ、頭部とねじ軸部との
間に前記座金のテーパー状の摺動面に適合する円錐台状
の締付面が形成されたフランジ部を備えたボルトを前記
被締付物の雌ねじ穴に螺合させ、該ボルトを締付けた際
に前記座金のテーパー状の摺動面に沿って軸方向へ摺動
された当該ボルトの円錐台状の締付面か座金を押圧して
軸直角方向へ拡径させ、座金のフランジ部の底面で前記
取付は部材の取付は孔の周縁上面を、ボス部の外周で取
付は部材の取付は孔の内周面を各々圧接させ、前記取付
は部材を被締付物に固着させた軸直角の応力を受けるね
じ締結構造である。

そして前記座金は、筒状の一個所に割り溝を設けたり、
筒状のものを予め二分割したり、筒状に一体形成された
一部が前記拡径の際に撓み変形したり、破断されて分割
されるようにし、軸直角方向へ容易に拡径できる構成で
ある。

ｂ）実施例 以下に本発明を図示の実施例に括ずいて説明する。この
締結構造は、第１図および第２図で示すように例えば自
動車の車体等の被締付物１に対し、ボルト２と座金３．
４．５のいずれかによるねじ部品を介して、必要に応じ
て部品等が取付けられた取付は部材であるブラケット６
を固着させるものである。

前記被締付物１には予め所定の雌ねじ穴１ａが穿設され
、該被締付物１に重合状態で載置される前記ブラケット
６には複数個所で固着する場合に各々の位置決めが容易
なように十分な余裕を持った取付は孔６ａが穿設されて
いる。

前記ボルト２は第３図で詳細を示すように、レンチ等の
回動用工具か係合される例えば六角形状の頭部２ａと、
次第に縮径する締付面が形成された円錐台形のフランジ
部２ｂと、軸体にねじを刻設したねじ軸部２ｃとで構成
されている。尚、前記ボルト２は特に硬質材料を使用す
ることなく、汎用のボルトと同じ材質のもので良い。ま
た、前記フランジ部２ｂにおける円錐台形の角度は本実
施例では略９０″に設定している。

第４図で示す第１実施例による座金３は、フランジ部３
ａとボス部３ｂとを備え、該フランジ部３ａとボス部３
ｂと内面には前記ボルト２のフランジ部２ｂの締付面と
適合するテーパー状の摺動面３ｃが形成されると共に、
外径が前記ブラケット６の取付は孔６ａより大きい円筒
状である。、またボス部３ｂは、内径が前記ボルト２の
ねじ軸部２Ｃより大きくて外径が前記ブラケット６の取
付は孔６ａより小さい円筒状で、フランジ部３ｂの下面
から同心状に一体突設されている。そして座金３には円
周上の一個所には半径方向へ延在する割り溝３ｄが設け
ら、当該割り１Ｍ３ｄ部分が離間することで軸直角方向
へ拡径可能にした拡開形座金である。

この第１実施例による座金３は、一体構造のために製造
が容易で且つ安価であり、然も取り扱いが容易である等
の利点はあるが、軸直角方向へ均等に拡径しにくい欠点
がある。

第５図で示す第２実施例による座金４は、半円状に分割
された二体の各座金片で構成され、前記ボルト２のフラ
ンジ部２ｂの外周に添装状態で合体させると、前記第１
実施例による座金３と同様にテーパー状の摺動面４ｃが
形成されたフランジ部４ａとボス部４ｂとが形成される
分割形座金である。尚、前記第１と第２の実施例による
座金３゜４は、鋼、ダイカスト、アルミ、アルミ合金１
含成樹脂等の各種材料の使用が可能である。

この第２実施例による座金４は、分割構造のために軸直
角方向へ均等に拡径し易い利点があるが、前記第１実施
例による座金３に比べて取り扱いの点で不便である。

第６図で示す第３実施例による座金５は、前記第１実施
例による座金３と同様にテーパー状の摺動面５ｃが形成
されたフランジ部５ａとボス部５ｂおよび割り溝５ｄを
備え、加えて割り溝５ｄの対向位置にはフランジ部５ａ
の外周の一部を連結部５ｅとして残余させた態様でスリ
ット５ｆが設けられている。この場合に座金５は、例え
ば炭素鋼や軟鋼等の材料を用いて前記連結部５ｅにバネ
作用あるいは塑性変形を与え、これにより前記ボルト２
を締付けた際に当該座金５を拡径可能な撓み形座金とし
ても良いし、例えばアルミのような比較的もろい材料を
用いて前記連結部５ｅを拡開時に切断分離させる破断形
座金としても良い。

更に、前記した撓み形座金または破断形座金の変形とし
て第７図で第４実施例の座金７を、第８図で第５実施例
の座金８を各々説明する。

座金７は、前記した第３実施例の座金５における割り溝
５ｄの代わりに、当該実施例の連結部とスリットによる
構成を対向位置に二個新設けたものである。すなわち、
フランジ部７ａとボス部７ｂで一体の円筒状に形成され
た座金７の対向位置に、フランジ部７ａの外周の一部を
連結部７ｅとして残余させた態様で各々半径方向へ延在
するスリット７ｆが設けられている。そして、この連結
部７ｅは前記した第３実施例の座金５の場合と同様にボ
ルト２の締結時における押圧力で撓みまたは切断分離さ
、せて当該座金７を軸直角方向へ拡径させるものである
。

座金８は、前記した第２実施例の座金４と同様に形成さ
れた半円状に分割された二体の各座金片を予め接着力の
弱い接着剤等で一時的に連結させて連結部８ｅを設けて
おき、この連結部８ｅをボルト２の締結時における押圧
力で切断分離させて当該座金８を軸直角方向へ拡径させ
る。尚、この連結部８ｅは図示の範囲の全域に設けても
良いし、このうちの一部に局部的に設けても良い。

前記した第３乃至第５実施例にょる各座金５゜７．８は
、前記第１実施例の座金３と第２実施例の座金４の欠点
を補う構成で、取り扱いが便利で然も拡径か均等に行わ
れる。

そして、前記のボルト２と各座金のいずれがの組合わせ
によって前記被締付物１にブラケット６を固着させる場
合には、先ず第２図で示すように組付けられる。すなわ
ち、被締付物１上に雌ねし穴１ａと取付は孔６ａがほぼ
同心状態になるようにブラケット６を重合載置する。一
方ボルト２の円錐台形のフランジ部２ｂに座金３（また
は４゜５）のテーパー状の摺動画３ｃ（または４ｃ　　
５Ｃ）を添装させ、この状態でボルト２のねじ軸２Ｃを
被締付物１の雌ねじ穴１ａに螺合させると共に、座金３
（または４．５）のフランジ部３ａ（または４ａ、５ａ
）の下面がブラケット６の取付は孔６ａの周縁に重合さ
れる態様でボス部３ｂ（または４ｂ、５ｂ）を取付は孔
６ａ内へ遊嵌させる。

次に、前記のように組付けた後にレンチ等の回動用工具
を頭部２ａに係合させてボルト２を締イ；１けると、当
該ボルト２のフランジ部２ｂの締付面か座金３（または
４，５）のテーパー状の摺動画３ｃ（または４ｃ、５ｃ
）を摺動しながら当該座金３（または４．５）を軸直角
方向（半径方向）へ拡径させ、これによって第１図で示
すように座金３（または４，５）のボス部３ｂ（または
４ｂ５ｂ）外周面がブラケット６の取付は孔６ａの内周
面に圧接すると共に、フランジ部３ａ（または４ａ、５
ａ）の下面か取付は孔６ａの周縁を圧接する態様で強固
な固着されて締結が完了する。

尚、各座金のボス部の高さ−ｊ法は組付は使用された際
に下面か被締付物１の上面と接しないようにいずれもブ
ラケット６の板厚寸法より短尺に形成され、これによっ
て座金はフランジ部の下面が被締付物１の上面に担持さ
れた状態で摺接しながら拡径するので当該拡径が容易で
ある。

前記したように本発明のねじ締結構造では、円錐台状の
締付面が形成されたフランジ部２ｂを有するボルト２を
締付けて被締付物１の雌ねじ穴１ａに螺着させると、該
ボルト２の締付面が座金を軸直角方向へ拡径させ、当該
座金はフランジ部の底面が前記取付は部月６の取付は孔
６ａの周縁にボス部の外周が取付は部材６の取付は孔６
ａの内周面に各々圧接され、前記取付は部材６を被締付
物１に固着させるものである。

〔発明の効果〕

前記した実施例でも明らかなとおり、本発明では次のよ
うな効果を期待することができる。

■取付は部材の取付は孔を大きくして組付けすることが
できるので、複数の取付は孔がある場合に各孔間は精密
な寸法精度を要求されず且つ位置決めも容易で有り、部
品の加工や取付は作業が改浴される。

■締結完了時には、拡径した座金によって取付け部材が
強固に固着され、軸直角方向の応力に対してズレを生じ
ないように締結することかできる。

■上記■の結果によって、ねじ部品の径を大きくしたり
軸方向に対して強度の締結力で締付けて軸直角方向の応
力に対抗する摩擦力を高める必要がないので、被締付物
や取付は部材の鋼板等が薄い場合でも軸直角方向の応力
に対抗できる十分な締結力が得られる。従って、ボルト
の径を大きくしたり硬質材料を用いたりする必要もなく
、座面の陥没等が生じないのでこれに起因する軸力の低
下がないと共に、メツキあるいは塗装による締結部の摩
擦係数の低下も補うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による締結構造の実施例による締結完了
状態を示す縦断面図、第２図は同締結構造の組付は状態
を示す縦断面図、第３図は同締結構造に使用されるボル
トの平面図と正面図、第４図は同締結構造に使用される
第１実施例による座金の平面図と縦断面面図、第５図は
同じく第２実施例による座金の平面図と縦断面面図、第
６図は同じく第３の実施例による座金の平面図と縦断面
面図、第７図は同じく第４の実施例による座金の平面図
、第８図は同じく第５実施例による座金の平面図、第９
図は従来例による締結構造を示す縦断面面図である。 〔符号の説明〕 １・・・被締付物　　　　１ａ・・・雌ねじ穴２・・・
ボルト　　　　　２ａ・・・頭部２ｂ　　３ａ、４ａ、
５ａ、７ａ−・・フランジ部２Ｃ・・・ねじ軸部 ３、４．　５．７．８・・・座金 ３ｂ、４ｂ、５ｂ、７ｂ・・・ボス部 ３ｃ、４ｃ、５ｃ・・・摺動画 ３ｄ、５ｄ−・・割り溝　５ｅ、７ｅ、ｇｅ−・一連結
部５ｆ、７ｆ・・・スリット ６・・・ブラケット（取付は部材） ６ａ・・・取付は孔 第１図 （締付１７にイに實き） 第３図 第２図。 （紙付は艮状で、） 第４図 （Ｑ） （ｂ） 第５図 第６図 第７図 第９図 第８図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）雌ねじ穴が穿設された被締付物上に、該雌ねじ穴
   より大径の取付け孔が穿設された硬質材料による取付け
   部材を重合状態で載置させ、該取付け部材の取付け孔に
   遊嵌し得る外径で高さが当該取付け部材の板厚より短尺
   のボス部と、取付け孔の周縁上面に重合載置し得る外径
   のフランジ部とで形成され、当該フランジ部とボス部の
   内面に渡って次第に縮径するテーパー状の摺動面が形成
   され且つ軸直角方向へ拡径可能な座金を前記取付け部材
   の取付け孔に装着させ、頭部とねじ軸部との間に前記座
   金のテーパー状の摺動面に適合する円錐台状の締付面が
   形成されたフランジ部を備えたボルトを前記被締付物の
   雌ねじ穴に螺合させ、該ボルトを締付けた際に前記座金
   のテーパー状の摺動面に沿って軸方向へ摺動された当該
   ボルトの円錐台状の締付面が座金を押圧して軸直角方向
   へ拡径させ、座金のフランジ部の底面で前記取付け部材
   の取付け孔の周縁上面を、ボス部の外周で取付け部材の
   取付け孔の内周面を各々圧接させ、前記取付け部材を被
   締付物に固着させたことを特徴とする軸直角の応力を受
   けるねじ締結構造。
2. （２）前記座金は、軸直角方向へ拡径させるために一個
   所に割り溝が設けられている筒状である請求項（１）の
   軸直角の応力を受けるねじ締結構造。
3. （３）前記座金は、軸直角方向へ拡径させるために合体
   すると筒状をなす予め半円状に分割された二体の各座金
   片で構成されている請求項（１）の軸直角の応力を受け
   るねじ締結構造。
4. （４）前記座金は、軸直角方向へ拡径させるために筒状
   に形成された一部が、前記拡径の際に撓み変形し得るよ
   う肉薄とした請求項（１）または請求項（２）の軸直角
   の応力を受けるねじ締結構造。
5. （５）前記座金は、軸直角方向へ拡径させるために筒状
   に形成された一部が、前記拡径の際に破断されて分割さ
   れるようにした請求項（１）また請求項（２）の軸直角
   の応力を受けるねじ締結構造。