TW201809484A

TW201809484A - 具有旋轉防止功能之締結構造及銷構件

Info

Publication number: TW201809484A
Application number: TW106123354A
Authority: TW
Inventors: 彦坂明良; 冨村宏紀
Original assignee: 日新製鋼股份有限公司
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2018-03-16
Also published as: JP2018035941A; JP6340461B2

Abstract

本發明提供一種防止1點固定時之構件與締結構件之旋轉並且於構件締結後亦保持高強度、耐振動性之締結構件。形成於本發明之銷構件之槽部係構成為以不與鄰接之槽部相連之形態形成為非螺旋狀，由此於前述銷構件之槽部與軸環構件已卡合之狀態下，前述軸環構件不會相對於銷構件之長邊方向移動，並且構成為於銷構件已插通至第一被締結構件及第二被締結構件各自之插通孔之狀態下，前述銷構件與前述第一被締結構件及前述第二被締結構件不會旋轉。

Description

具有旋轉防止功能之締結構造及銷構件

本發明係關於一種締結構造及銷構件，其解決於使用締結構件締結被締結構件後被締結構件與締結構件發生旋轉之問題。

為了製造由複數個構件組裝而成之組裝體，進行藉助使用了螺釘、鉚釘、螺栓螺帽之乾式接合之締結或藉助焊接之接合。於使用了螺栓與螺帽之締結中，締結時有時會因螺栓與螺帽而發生共同旋轉，而關於消除締結時之共同旋轉之方法已於專利文獻1或專利文獻2中提出。

上述專利文獻1或專利文獻2中提及之「共同旋轉」，係指如螺栓與螺帽般，若使一方旋轉則不欲旋轉之另一構件亦會旋轉，例如可列舉於將螺帽側旋緊時螺栓側會發生鬆動等。

且說，於振動之影響較大之場所，例如飛機、新幹線、貨車、軌道締結部或高速道路上所設置之道路標示板等，不僅存有利用螺栓螺帽等將對象構件締結時所發生的上述共同旋轉，締結後亦要求高強度、高耐振動性。

因此，專利文獻3或非專利文獻1中提出了一種型鍛(swaging)型兩件式緊固件(two-piece fastener)，其包含銷及軸環，軸環被型鍛(型鍛加工)於銷之鎖定用槽。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特許第2835485號。

專利文獻2：日本特許第4936196號。

專利文獻3：日本特許第4686130號。

[非專利文獻1]

美鋁緊固件系統事業部，「哈克締結系統之穩固之世界」，〔線上〕，美鋁緊固件系統事業部，〔2016年7月12日搜尋〕，網際網路<URL：http：//www.asia.afshuck.net/jp/Fasteners.html>。

專利文獻3及非專利文獻1所記載之緊固件係藉由使用工具而使軸方向上之相對之力作用於銷與軸環之間，軸環被型鍛於銷之槽部分，從而能夠進行構件之接合。由此，帶來高強度、高耐振動性。

然而，對於專利文獻3及非專利文獻1所記載之銷而言，因接合為銷支點，故於進行1點固定之情形時，會發生構件彼此之旋轉(參照圖6)。因此，作為防止構件彼此之旋轉之施工，要進行銷之2點固定(參照圖7)。如圖7所示，可藉由實施2點固定而抑制構件彼此之旋轉。

然而，雖可藉由實施2點固定而抑制構件彼此之旋轉，但關於在構件中以2點為單位開設孔，除需要開設下孔之步驟而提高成本之外，亦有因開設複數個孔而造成構件之強度降低之虞。而且，為了實施2點固定，不得已地必須增大對象構件之尺寸以確保緊固件彼此之支點間距離，因此成為構件之重量增加或耗費多餘成本之主要因素(參照圖8)。

本發明係鑒於上述實際情況而完成者，其目的在於提供一種防止1點固定時之構件與締結構件之旋轉並且於締結後亦保持高強度、耐振動性之締結構造。

本發明係一種締結構造，於使銷構件插通至形成於第一被締結構件及第二被締結構件之插通孔之後，將軸環構件外插至該銷構件而使前述第一被締結構件與前述第二被締結構件締結；前述銷構件具有：槽部，該槽部形成有非螺旋狀之槽；構成為於前述銷構件已插通至前述插通孔之狀態下，該銷構件不會相對於前述第一被締結構件及前述第二被締結構件而旋轉。

本發明之締結構造具備銷構件及覆蓋該銷構件之軸環構件。於銷構件之軸部沿周方向設置有槽，但該槽之形狀並非如現有之螺桿般為螺旋狀。若為螺旋狀，則自銷構件之前端朝向銷頭部之方向沿著槽前進將如一條道路般相連，但本發明之銷構件之槽係一個一個槽於各通道(lane)中獨立，為相鄰之槽彼此不相連(不連續)之形態。根據該槽之形狀，於將銷構件與後述之軸環構件卡合後，即便於振動大之場所，亦可防止如普通螺桿般向旋入之方向的反方向鬆動之風險。

使前述銷構件插通至預先於要締結之複數個被締結構件(第一被締結構件及第二被締結構件)開設之插通孔中，使軸環構件以覆蓋突出之銷構件之槽部之形態外插。此外，若使軸環構件直徑縮小則設置於銷構件之槽與軸環構件之內壁卡合。由此，可使用前述銷構件使前述第一被締結構件及第二被締結構件締結。

如上所述，於使前述銷構件插通至前述第一被締結構件及前述第二被締結構件之狀態下，前述銷構件於前述第一被締結構件及前述第二被締結構件中不會發生旋轉(轉動)，因而即使在使被締結構件與締結構件締結後，亦可防止因振動等之影響而使該等構件發生旋轉或銷構件鬆動之情況。

此處，「不會旋轉(轉動)」係指於使前述銷構件插通至前述第一被締結構件及前述第二被締結構件之狀態下無法進行因使銷構件旋轉等而旋入(或鬆動)等動作。該情況能夠藉由如下而實現：前述銷構件之形狀並非如普通之螺桿般於軸剖面為圓形，而是例如構成為四邊形，且亦於被締結構件開設對應之孔。藉此，可防止於利用締結構件將被締結構件締結後，因振動等之影響而鬆動或被締結構件與締結構件共同旋轉。另外，本說明書中，軸剖面係指相對於銷構件之軸方向垂直之剖面。

本發明係一種銷構件，其用於被締結構件之締結，前述被締結構件至少具有各自形成有角狀之插通孔之第一被締結構件及第二被締結構件；前述銷構件之特徵在於：具有：槽部，形成有非螺旋狀之槽以及柱部，形成為角狀以使得前述銷構件於已插通至前述插通孔之狀態下不會相對於前述第一被締結構件與前述第二被締結構件而旋轉。

本發明之銷構件並非如現有之螺桿或螺栓般於軸部之長邊方向設置有連續地相連之槽(亦即螺旋狀之槽)，而是以銷軸部中鄰接之槽彼此不相連之形態(亦即非螺旋狀地)設置。

更且，本發明之銷構件之軸剖面之形狀成為插通至被締結構件之插通孔時不會妨礙插通孔內之旋轉的形狀。「妨礙插通孔內之旋轉之形狀」係指銷構件之軸剖面中之最大徑大於插通孔中之最小徑，該情形時，會妨礙插通孔內之銷構件之旋轉。例如，關於被締結構件之插通孔之形狀與銷構件之軸剖面之形狀，相當於以能夠將銷構件插通至被締結構件之插通孔之程度的大致相同的非圓形之情形。「非圓形」例如指「角狀」，於觀察插通孔之形狀及銷構件之軸剖面之形狀時，至少包含1個直線部分，亦可包含曲線部分。具體而言，插通孔之形狀及銷構件之軸剖面之形狀並非為圓形，例如大致相同之四邊形等與其相符。

藉由於被締結構件(第一被締結構件與第二被締結構件)中預先開設與銷構件之軸形狀相符之插通孔(例如四邊形等之角狀)，於使銷構件插通之狀態下銷構件於插通孔內無法旋轉。藉此，可防止被締結構件與締結構件共同旋轉。

可提供一種防止1點固定時之構件與締結構件之旋轉並且於構件締結後亦保持高強度、耐振動性之締結構造及銷構件。

1‧‧‧締結構件

2‧‧‧現有之締結構件

4‧‧‧被締結構件

4a‧‧‧被締結構件a(被締結構件4)

4b‧‧‧被締結構件b(被締結構件4)

6‧‧‧插通孔

10‧‧‧銷構件

12‧‧‧銷頭部

14‧‧‧銷軸部

16‧‧‧柱部

18‧‧‧槽部

20‧‧‧前端凸部

30‧‧‧軸環構件

40‧‧‧安裝工具

圖1係表示本實施形態中之締結構件(銷構件及軸環構件)之圖。

圖2係本實施形態中之銷構件之立體圖。

圖3A係表示使用了本實施形態之締結構件之被締結構件之締結順序之圖。

圖3B係表示使用了本實施形態之締結構件之被締結構件之締結順序之圖。

圖3C係表示使用了本實施形態之締結構件之被締結構件之締結順序之圖。

圖3D係表示使用了本實施形態之締結構件之被締結構件之締結順序之圖。

圖3E係表示使用了本實施形態之締結構件之被締結構件之締結順序之圖。

圖4係表示本實施形態中之銷構件之變形例之立體圖。

圖5係表示本實施形態中之銷構件之變形例之立體圖。

圖6係表示使用現有之銷進行1點固定之情形之示意圖。

圖7係表示使用專利文獻3記載之銷進行2點固定之情形之示意圖。

圖8係表示為了使用現有之銷而進行於構件開設下孔之作業之圖。

以下，使用圖1及圖2對本發明之實施形態之締結構件1進行說明。如圖1所示，本實施形態之締結構件1具備銷構件10及軸環構件30。而且，銷構件10具有銷頭部12及銷軸部14，銷軸部14至少具有柱部16、槽部18、前端凸部20。以後對使用銷構件10及軸環構件30將被締結構件4(參照圖3A)之方法進行敘述。

圖2係本實施形態中之銷構件及軸環構件之立體圖。如圖2所示，本發明之實施形態之銷構件10係銷頭部12及銷軸部14之軸剖面形成為四邊形。

其中，銷軸部14之軸剖面不必遍及全長地形成為四邊形，只要於使銷構件10插通至被締結構件4(第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)之插通孔6(參照圖3A)之狀態下，柱部16跨及第一被締結構件4a及第二被締結構件4b，則可防止銷構件10相對於被締結構件4旋轉。

如此，將跨及第一被締結構件4a及第二被締結構件4b而相接之部位(本例之柱部16)的銷軸部14之剖面構成為角狀，並且將後述之插通孔6設為與銷軸部14對應之形狀(將銷構件10插通至插通孔6時軸部14之全周與插通孔6之內周面抵接之形狀)，藉此，締結後，可防止第一被締結構件4a及第二被締結構件4b之任一者與銷構件10相互旋轉(轉動)。

另外，雖柱部16並非是與後述之軸環構件30卡合之部位因而不需要如槽部1g般形成有槽，但即便假如自柱部16之根部起形成有槽亦無妨。

而且，銷軸部14之軸剖面之形狀不限於四邊形，亦可為四邊形以外之形狀，例如三角形、五邊形、六邊形、八邊形等。換言之，只要形成為於使銷構件10插通至插通孔6時(亦包含締結時)，銷構件10無法相對於被締結構件4(第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)旋轉之形狀即可。

而且，銷軸部14中使銷構件10插通至插通孔6時自被締結構件4突出之部分(槽部18、前端凸部20)之軸剖面不必形成為角狀。自被締結構件4突出之銷構件10中尤其槽部18亦可形成為容易與後述之軸環構件30卡合之形狀，例如軸剖面亦可形成為圓形。其原因在於，槽部18為可與軸環構件30卡合之形狀即可，是無須擔心與被締結構件4發生共同旋轉之部位。

而且，銷頭部12之形狀不必為四邊形，即便如普通螺桿或銷般由圓形構成亦無妨。然而，若銷頭部12為圓形以外之形狀，例如為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形等，則可抑制銷構件10自身之滾動落下之風險。

本發明之實施形態中之槽部18之槽形狀並非如普通螺桿般構成螺旋狀。換言之，各槽係各通道獨立，並非構成為與相鄰之槽相連之形狀。各槽係相應於銷軸部14之軸長而形成至銷軸部14之前端附近為止。

槽部18之各槽並非為與相鄰之槽相連之形狀而是各通道獨立，由此能夠防止與被締結構件4締結後因振動等之影響而銷構件10向旋入方向的反方向旋轉並鬆動。

為了構成為銷構件10與被締結構件4不會旋轉(轉動)之方式，故開設於被締結構件4(第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)之插通孔6之形狀亦重要。例如，若自插通孔6之中心至插通孔6之內周面為止之最小距離大於自銷構件10之軸部14之中心算起之最大距離，則即便使用銷構件10及軸環構件30使第一被締結構件4a與第二被締結構件4b締結，於締結後亦有銷構件10相對於被締結構件4旋轉之虞。

因此，插通孔6之形狀較佳為如上述般為與柱部16對應之形狀，至少需要自插通孔6之中心至插通孔6之內周面為止之最小距離與自銷構件10之軸部14之中心算起之最大距離大致相同(大致等於可將軸部14插通至插通孔6之程度)。藉此，於使銷構件10之軸部14插通至被締結構件4(第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)時，能夠限制銷構件10相對於被締結構件4之旋轉。

圖2所示之軸環構件30配合銷構件10之形狀而將內壁之形狀構成為四邊形。關於軸環構件30之形狀，只要是後述之型鍛加工(也稱作型鍛、鍛壓加工)中銷構件10之槽部18與軸環構件30可卡合之形狀即可。

使用圖3A至圖3E對使用本發明之締結構件的被締結構件之締結順序進行說明。說明中，為了可確認銷構件10已插通至被締結構件4之插通孔6，而成為自被締結構件4之剖面觀察之圖(省略剖面表示)。

如圖3A所示，首先，使銷構件10插通至被締結構件4之插通孔6。然後，如圖3B所示，以覆蓋使銷構件10插通至被締結構件4之插通孔6而突出之槽部18的方式外插軸環構件30。於此時之軸環構件30之內壁未形成與槽部18卡合之凸凹等。亦即，為若僅使軸環構件30外插至槽部18則銷構件10可自軸環構件30脫落之狀態。

圖3C至圖3E係說明軸環構件30之型鍛加工之圖。說明中，圖3C至圖3E中之插通孔6及軸環構件30設為部分剖面圖(省略剖面表示)。型鍛加工中使用之工具之詳細情況將省略。

作為型鍛加工中使用之安裝工具40，例如使用BobTail(註冊商標)(美國Alcoa Fastening Systems(美鋁緊固件系統)公司製造)。安裝工具40之夾具(未圖示)夾住銷構件10之前端凸部20，並向安裝工具40側拉入(參照圖3C)。另外，前端凸部20係指銷構件10中前端部分之槽部3凸出程度之部分(參照圖1)。安裝工具40之夾具夾住銷構件10之前端凸部20，並向安裝工具40側拉入，由此將銷構件10拉長。

而且型鍛用砧座(未圖示)將軸環構件30包在裡面，向銷構件10之槽部18之方向(內側)嵌入(型鍛)。藉此，以軸環構件30與銷構件10之間的間隙被填埋且銷構件10槽部18之槽形狀沒入至軸環構件30之內壁之方式鍛壓(參照圖3D)。藉由進行型鍛加工，軸環構件30之直徑縮小。軸環構件30直徑縮小而全長伸長，如上述般藉由將銷構件10拉長而於締結構件產生軸力。

如上所述，若使用了安裝工具40之將軸環構件30向銷構件10之嵌入(參照圖3E之放大圖)完成，則使安裝工具40離開銷構件10。經由上述步驟，銷構件10與被締結構件4(第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)之締結完成。

如上所述，能夠利用本實施形態之銷構件10之角狀形狀防止與被締結構件4之共同旋轉，且因銷構件10之槽部18之槽為非螺旋狀，故與軸環構件30卡合後能夠防止如普通螺桿般鬆動，藉由利用軸環構件30將銷構件10嵌入而即便於振動強之場所亦能夠牢固地維持固定。

亦即，本實施形態之締結構造係於使銷構件10插通至形成於被締結構件4a(第一被締結構件)及被締結構件4b(第二被締結構件)之插通孔6之後，將軸環構件30外插至該銷構件而使前述第一被締結構件4a與前述第二被締結部4b締結；前述銷構件10係於長邊方向上形成有複數個非螺旋狀之槽部18，並且構成為於前述銷構件10已插通至前述插通孔6之狀態下，該銷構件10不會相對於前述被締結構件4a(第一被締結構件)及前述被締結構件4b(第二被締結構件)而旋轉。

若進一步詳細敘述，則本實施形態之締結構造具備：銷構件10，於長邊方向上形成有槽部18；軸環構件30，外插至前述銷構件；以及被締結構件4a(第一被締結構件)及被締結構件4b(第二被締結構件)，使用至少前述銷構件與前述軸環構件而相互締結；使前述銷構件10插通至前述被締結構件4a(第一被締結構件)及前述被締結構件4b(第二被締結構件)各自之插通孔6，將前述軸環構件30外插至前述銷構件10中自前述被締結構件4a(第一被締結構件)及前述被締結構件4b(第二被締結構件)突出之該銷構件10之槽部18，使該外插之軸環構件30直徑縮小而使該銷構件10之槽部18與該軸環構件30卡合，由此將前述被締結構件4a(第一被締結構件)與前述被締結構件4b(第二被締結構件)締結，上述締結構造之特徵在於：形成於前述銷構件10之長邊方向之槽部18以與鄰接之槽部不相連之形態呈非螺旋狀地形成有複數個，藉此構成為於該銷構件10之槽部與前述軸環構件30卡合之狀態下，該軸環構件30不會在相對於前述銷構件10之長邊方向移動，並且構成為於前述銷構件10插通至前述被締結構件4a(第一被締結構件)及前述被締結構件4b(第二被締結構件)各自之插通孔6之狀態下，該銷構件10與該被締結構件4a(第一被締結構件)及該被締結構件4b(第二被締結構件)不會發生旋轉。

根據此種締結構造，即便於使用銷構件10及軸環構件30以1點固定將第一被締結構件4a與第二被締結構件4b締結之情形時，亦可防止第一被締結構件4a與第二被締結構件4b相互旋轉。並且，因銷構件10不會相對於被締結構件4鬆動，故即使在將第一被締結構件4a與第二被締結構件4b締結後，亦可於第一被締結構件4a與第二被締結構件4b之間保持高締結強度。

另外，上述締結構造不限於用以將兩個被締結構件(本例中提及之第一被締結構件4a及第二被締結構件4b)締結之構造，當然亦可採用為用以將三個以上之被締結構件締結之構造。

而且，本實施形態之銷構件10係用於被締結構件之締結，該被締結構件至少具有各自形成有角狀之插通孔6之被締結構件4a(第一被締結構件)與被締結構件4b(第二被締結構件)，上述銷構件10具有形成有非螺旋狀之槽之槽部(槽部18)，並且具有柱部16，該柱部16形成為角狀以使得上述銷構件10於已插通至前述插通孔之狀態下不會相對於前述被締結構件(被締結構件4a(第一被締結構件)及被締結構件4b(第二被締結構件))而旋轉。

根據此種銷構件10，於用於以1點固定使被締結構件4a(第一被締結構件)與被締結構件4b(第二被締結構件)締結之情形時，可防止被締結構件4a(第一被締結構件)與被締結構件4b(第二被締結構件)相互旋轉。並且，若為本實施形態之銷構件10，則不會相對於被締結構件4(被締結構件4a(第一被締結構件)及被締結構件4b(第二被締結構件))鬆動，因而即使在將被締結構件4a(第一被締結構件)與締結構件4b(第二被締結構件)締結後，亦可於被締結構件4a(第一被締結構件)與被締結構件4b(第二被締結構件)之間保持高締結強度。

<其他實施形態>

本實施形態之銷構件10中，關於銷軸部14之軸剖面之形狀，於圖1至圖3(圖3A至圖3E)中記載了為角狀，例如為四邊形之形狀，但這僅為一例，只要是藉由型鍛加工(鍛壓加工)而可與軸環構件30卡合之形狀即可，例如可為三角形、五邊形、六邊形、八邊形等，亦可於角狀之一部分包含圓形。

關於本實施形態之銷構件10中覆蓋軸環構件30之部位(槽部18)之形狀，雖為了使用BobTail^{(註冊商標)}(美國Alcoa Fastening Systems公司製造)作為型鍛加工之安裝工具40而採用外周面為圓筒形，但只要可進行型鍛加工，則軸環構件30之形狀亦可為與銷軸部14相同之形狀，例如三角形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形等。

型鍛加工之方法或裝置不限於本實施形態中所列舉者。亦即，只要可使軸環構件30直徑縮小即可，例如於採用角狀之軸環構件之情形時，能夠以先使對應之兩面直徑縮小而後使剩餘之對應之兩面直徑縮小的方式，根據軸環構件之形狀而適當變更。

將本實施形態之銷構件10及軸環構件30之變形例表示於圖4。如圖4所示，於銷構件10之銷軸部14亦可不設置柱部16。而且，亦可於銷軸部14整體形成槽部。

另外，如圖5所示，關於銷構件10之軸形狀，需要防止與被締結構件4之共同旋轉之部位設為四邊形，而與軸環構件30鍛壓之部位設為圓筒形之槽部。於柱部16之一部分形成槽部，但該槽部並非為必需之構成。另外，亦可於柱部16整體形成槽部。

(產業可利用性)

本發明能夠於各種產業中用作締結構件。