特許 6420512 スタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6420512

(24)【登録日】2018年10月19日

(45)【発行日】2018年11月7日

(54)【発明の名称】スタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルト

(51)【国際特許分類】

   F16B 35/04 20060101AFI20181029BHJP

   F16B 37/04 20060101ALI20181029BHJP

   F16B 5/02 20060101ALI20181029BHJP

   F16B 39/32 20060101ALI20181029BHJP

   F16B 43/00 20060101ALI20181029BHJP

【ＦＩ】

   F16B35/04 M

   F16B37/04 M

   F16B5/02 U

   F16B39/32 A

   F16B43/00 B

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-46705(P2018-46705)

(22)【出願日】2018年3月14日

【審査請求日】2018年3月28日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000134327

【氏名又は名称】株式会社トープラ

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155871

【弁理士】

【氏名又は名称】森廣 亮太

(72)【発明者】

【氏名】森 茂人

(72)【発明者】

【氏名】浅野 展由

(72)【発明者】

【氏名】板敷 賢

【審査官】 大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６６０７３３９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｂ ３５／０４

Ｆ１６Ｂ ５／０２

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

Ｆ１６Ｂ ３９／３２

Ｆ１６Ｂ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スタッド部と、該スタッド部の端部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトであって、前記かしめ軸部が被固定板の開口部にかしめ固定され、前記被固定板の一方の面にはスタッド部が突出し、他方の面にはねじ軸部が突出する構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造において、
前記被固定板には前記スタッド部が嵌合するエンボス部が設けられ、
該エンボス部は、スタッド部のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部と、前記スタッド部の端部とかしめ軸部との段差部である肩部に密接する端板部と、を有し、該端板部に前記開口部が設けられており、
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して前記被固定板の開口部の周縁部に係合する係合部が設けられ、前記筒状部の内周面と前記スタッド部との嵌合部に、前記被固定板とスタッドボルトの相対回転を規制する回り止め手段が設けられていることを特徴とするスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項2】

前記回り止め手段は、前記スタッド部の外周面に設けられ、前記エンボス部の筒状部内周に食い込む突起である請求項１に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項3】

前記スタッド部の前記被固定板の筒状部との嵌合部は、前記かしめ軸部側に向かって徐々に小径となるテーパー面となっており、前記突起が前記テーパー面に設けられている請求項２に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項4】

前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下である請求項３に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項5】

前記かしめ軸部の前記被固定板とのかしめ固定は、
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部外周縁が圧潰されて外側に張り出し、前記開口部の周縁部に係合する係合部を備えた構成となっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項6】

前記被固定板の開口部の周縁部には、前記係合部が収納される環状凹部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項7】

前記被固定板には、さらに別の締付け板が重ねられ、前記ねじ軸部に螺合するめねじ部材によって前記締付け板が前記被固定板に重ねて締め付け固定される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスタッドボルトと被固定板との固定構造。

【請求項8】

スタッド部と、該スタッド部の肩部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトにおいて、
前記スタッド部の外周面には、回り止め手段が設けられていることを特徴とするスタッドボルト。

【請求項9】

前記回り止め手段は複数の突起である請求項８に記載のスタッドボルト。

【請求項10】

前記スタッド部には、円筒面部と、円筒面部からスタッド部の肩部に向けて徐々に小径となるテーパー面部が設けられ、前記複数の突起が前記テーパー面部に設けられている請求項９に記載のスタッドボルト。

【請求項11】

前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下である請求項１０に記載のスタッドボルト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被固定板の一方の面にスタッド部が突出し、他方面にねじ軸部が突出するように固定されるスタッドボルトに関し、特に、スタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のこの種のスタッドボルトと被固定板との固定構造としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、スタッドボルト４０１は、第一シャンク（スタッド部）４０２と、第一シャンク４０２より小径の第二シャンク（かしめ軸部）４０３と、第二シャンク４０３より小径のねじ軸部４０４とを有している。金属板４１０との固定は、第二シャンク４０３を金属板４１０の開口部４１０ａに挿通すると共に、金属板４１０を第一シャンク４０２の肩部４０５に当接させた状態で、第二シャンク４０３を軸方向にかしめ、径方向に膨張した変形部４０３ａを金属板４１０の開口部４１０ａの周縁に圧接させることで、圧着固定している。
また、金属板４１０には、たとえば、締結プレート４１１が重ね合わされ、ねじ軸部４０４に螺合するナット４１２によって、締付固定して使用される。この締付トルクを支持するために、この特許文献１では、金属板４１０に当接する第一シャンク４０２の肩部４０５や第二シャンク４０３のうちの１つに、リブや溝等のねじれ耐性を高める形状が設けられ、ねじり方向の固定強度が高められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第６６０７３３９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、部品軽量化の影響で、スタッドボルト４０１はサイズダウンして高強度化され、それに伴い、締付トルクも高くなってきており、固定部のねじり強度を高めることが要請されている。
上記特許文献１の構成では、ねじり耐性を高める部分は、第二シャンク４０３もしくは第一シャンク４０２の肩部４０５にしか存在しておらず、ねじ径に近接する狭小な部分での接合となる。そのため、締付時のトルクに対する耐性には限界があり、スタッドボルト４０１が高強度ボルトになった場合には、締付け時のトルクによって、捩じり耐性を高めた形状の第二シャンク４０３もしくは肩部４０５と金属板４１０との固定部分が破壊され、スタッドボルト４０１がナットとともに回転し、締結が行えなくなる可能性がある。これは、かしめる金属板４１０の板厚が薄くなるほど顕著になり、締付トルクに対するねじり方向の固定強度を維持するということは極めて困難な課題であった。
また、ねじり方向の固定強度だけでなく、固定した後のねじ軸に対する軸直角方向の荷重に対する固定強度も弱いという問題もあった。

【0005】

本発明の目的は、締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために本発明は、
スタッド部と、該スタッド部の端部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトであって、前記かしめ軸部が被固定板の開口部にかしめ固定され、前記被固定板の一方の面にはスタッド部が突出し、他方の面にはねじ軸部が突出する構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造において、
前記被固定板には前記スタッド部が嵌合するエンボス部が設けられ、
該エンボス部は、スタッド部のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部と、前記スタッド部の端部とかしめ軸部との段差部である肩部に密接する端板部と、を有し、該端板部に前記開口部が設けられており、
前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して前記被固定板の開口部の周縁部に係合する係合部が設けられ、前記筒状部の内周面と前記スタッド部との嵌合部に、前記被固定板とスタッドボルトの相対回転を規制する回り止め手段が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、金属板に設けたエンボス部の筒状部とスタッド部との嵌合部に設けた回り止め手段によって、締付トルクを支持する構成となっているので、かしめ軸部の変形度合によらず、ねじり方向の固定強度を高めることができる。
また、回り止め手段は、エンボス部の筒状部とスタッド部の嵌合部に設けているので、締付トルクを支持する長さが大きく、より大きな締付けトルクを支持することができる。
さらに、軸直角方向の荷重についても、エンボス部の筒状部で分散して支持することができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度も高くすることができる。
特に、エンボス部に回り止め手段を設けているので、被固定板の板厚に関係なく、その板厚が適用されるねじの１ピッチ以下の厚みでもねじり方向の固定強度を高めることが可能である。さらに、被固定板に、薄い締付け板を重ねて締結する際の締結強度が確保でき、部品周辺の軽量化を図ることができる。

【0007】

前記回り止め手段は、前記スタッド部の外周面に設けられ、前記エンボス部の円筒部内周に食い込む複数の突起とすることができる。
このようにすれば、かしめ軸部のかしめ工程と平行して突起を食い込ませることができる。
また、前記スタッド部の前記被固定板の筒状部との嵌合部は、前記かしめ軸部側に向かって徐々に小径となるテーパー面とし、前記突起をテーパー面に設けることができる。
このようにすれば、スタッド部をエンボス部の筒状部に嵌合する際に、突起が筒状部に楔状に食い込み、強固に固定することができる。
また、前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下とすることができる。
このようにすれば、突起があっても、スタッド部に回転部品等の部品を挿入することができる。
また、かしめ軸部の前記被固定板の開口部とのかしめ固定は、前記かしめ軸部の前記ねじ軸部側の端部外周縁が圧潰されて外側に張り出し、前記開口部の周縁部に係合する係合部を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、かしめ作業に、一般的なかしめ金型を使用でき、かしめ作業が容易である。
さらに、被固定板の開口部の周縁部に、前記係合部が収納される環状凹部を設けることができる。
このようにすれば、係合部が被固定板が突出することがなく、被固定板に、別の締付け板が重ねられ、ねじ軸部に螺合するめねじ部材によって締付け板が締付け固定する場合に、締付け板を隙間なく重ね合わせることができる。

【0008】

また、別の発明は、スタッド部と、該スタッド部の肩部から軸方向に延びる前記スタッド部より小径のかしめ軸部と、該かしめ軸部の前記スタッド部と反対側の端部から軸方向に延びる前記かしめ軸部より小径のねじ軸部とを有するスタッドボルトにおいて、前記スタッド部の外周面には、回り止め手段が設けられていることを特徴とする。
前記回り止め手段を複数の突起とすることができる。
前記スタッド部には、円筒面部と、円筒面部からスタッド部の肩部に向けて徐々に小径となるテーパー面部が設けられ、前記複数の突起が前記テーパー面部に設けられた構成とすることができる。
前記突起の最大径は、前記スタッド部の外径以下とすることが好適である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は本発明の実施形態に係るスタッドボルトと金属薄板との固定構造を示すもので、（Ａ）は一部破断正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。

【図2】図２（Ａ）は図１のスタッドボルトの正面図、（Ｂ）は図１の金属薄板の縦断面図である。

【図3】図３は図２（Ａ）のスタッドボルトの要部を示すもので、（Ａ）は要部拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図、（Ｃ）は突起の正面図、（Ｄ），（Ｅ）は突起の他の形態を示す図である。

【図4】図４（Ａ）は、かしめ金型にスタッドボルトと金属薄板をセットした状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。

【図5】図５（Ａ）は、他のかしめ金型にスタッドボルトと金属薄板をセットした状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。

【図6】図６は図５の金型でかしめ固定したスタッドボルトと金属薄板の固定構造を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。

【図7】図７（Ａ）は図１のスタッドボルトの組立体に締付板を締付け固定した状態の一部破断正面図、（Ｂ）は図６のスタッドボルトの組立体に締付け板を締付け固定した状態を示す一部破断正面図である。

【図8】図８は従来のスタッドボルトと金属板との固定構造を示す断面図である。

【図9】図９は図４のかしめる工程で治具を用いる例を示すもので、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は要部拡大図である。

【図10】図１０（Ａ）は、軸直角方向の荷重に対するかしめ部の固定強度の試験方法の説明図、図１０（Ｂ）は試験結果を示す図である。

【図11】図１１（Ａ）は、かしめ部が破壊に至る破壊トルクの試験方法の説明図、図１１（Ｂ）は試験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係るスタッドボルトと被固定板としての金属薄板との固定構造を示している。
図１において、１００は、スタッドボルト１と金属薄板１０２がかしめ固定されて一体化された組立体としてのスタッドボルトユニットを示すもので、金属薄板１０２の一側面にプーリ等の部品１３０が装着されるスタッド部２が突出し、他側面側にねじ軸部５が突出するように固定されている。
スタッドボルト１は、スタッド部２と、スタッド部２より小径のかしめ軸部４と、かしめ軸部４の前記スタッド部２と反対側の端部から軸方向に延びるかしめ軸部４より小径の
ねじ軸部５とを有し、かしめ軸部４が金属薄板１０２の開口部１２５にかしめ固定されている。
一方、金属薄板１０２にはスタッド部２が嵌合するエンボス部１２２が設けられ、エンボス部１２２は、スタッド部２のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部１２３と、スタッド部２の端部とかしめ軸部４との段差部である肩部２３に密接する端板部１２４と、を有し、端板部１２４に開口部１２５が設けられている。
そして、かしめ軸部４のねじ軸部５側の端部には、径方向外方にかしめられて張り出し、金属薄板１０２の開口部１２５の周縁部に係合する係合部４２が設けられ、筒状部１２３の内周面とスタッド部２との嵌合部に、金属薄板１０２とスタッドボルト１の相対回転を規制する回り止め手段としての突起２５が設けられている。
また、この例では、金属薄板１０２の開口部１２５の周縁部には、係合部４２が収納される環状凹部１２６が設けられている。

【0012】

［スタッドボルト１の構成］
次に、図２（Ａ）および図３を参照して、上記スタッドボルト１について説明する。
スタッドボルト１は、図２（Ａ）に示すように、スタッド部２と、スタッド部２の端部から軸方向に延びるスタッド部２より小径のかしめ軸部４と、かしめ軸部４のさらに先端側（スタッド部２と反対側の端部）に軸方向に延びるねじ軸部５とを有している。ねじ軸部５は、かしめ軸部４より小径である。
スタッド部２は、頭部２２と、頭部２２の径よりも小径でねじ先端側がテーパー形状となるシャンク部２１とを有する段付き形状で、シャンク部２１から凹凸のない平滑な座面をもった肩部２３に繋がっており、肩部２３を介してかしめ軸部４に接続されている。肩部２３は、ボルト中心軸線Ｎに対して直交する円環状の平坦面によって構成されている。

【0013】

シャンク部２１は、頭部２２側の円筒面部２１ａと、ねじ先端側のテーパー形状となるテーパー面部２４とを有し、テーパー面部２４は、円筒面部２１ａ側の端部が最大径で、肩部２３に向かって徐々に小径となり肩部２３側の端部が最小径の円錐台形状となっている。
このテーパー面部２４の、ボルト中心軸線Ｎを通る面で切断した断面におけるボルト中心軸線Ｎとテーパー面部２４とのなす角度をテーパー角度αとすると、テーパー角度αは１５°程度に設定されているが、１０°〜２０°の範囲に設定することが好ましい。
そして、テーパー面部２４には、回り止め手段としての突起２５が円周方向に複数設けられている。図示例では、突起２５は６か所に等配されているが、数は任意であり、場合によっては、１か所でもよい。
突起２５は、シャンク部２１の円筒面部２１ａをテーパー面部２４側に延長した仮想円筒面内に収まるように、すなわち、突起２５が仮想円筒面より外方に突出しないように、突起２５の形状および寸法が設定され、シャンク部２１を回転軸として組み込んで使用される回転部材等の部品１３０の挿入性や円滑な回転を阻害しないものになっている。

【0014】

［突起２５の構成］
突起２５は、図３（Ａ）に示すように、テーパー面部２４の表面形状である円錐台の母線（ボルト中心軸線Ｎを通る面とテーパー面部２４との交線）方向に沿って、テーパー面部２４の最大径部から最小径部まで、直線状に延びている。
突起２５をボルト中心軸線Ｎに対して直交する面で切断した断面形状は、三角形状であり、テーパー面部２４の母線方向に平行に延びる直線状の稜線２５ｔと、稜線２５ｔを境に円周方向両側に傾斜する斜面２５ｃ、２５ｃとを有している。稜線２５ｔのテーパー面部２４からの高さ（ｈ）は、母線方向に一定である。

【0015】

突起２５の大径部側端部２５ａ（テーパー面部２４の大径端側、すなわち円筒面部２１ａ側に位置する端部）は、突起２５が、円筒面部２１ａを延長した仮想円筒面によってＶ
字状にカットされた形状であり、エッジ部２５ａ１，２５ａ１は、稜線２５ｔの一端から円筒面部２１ａに向けてＹ字形状に分岐し、円筒面部２１ａとテーパー面部２４との円形の大径境界線Ｃ１に繋がっている。
この大径部側端部２５ａは、ボルト中心軸線Ｎからの径が、円筒面部２１ａの径と同一径であり、突起２５の最大径部となっている。突起２５の最大径は、円筒面部２１ａの径以下であればよく、大径部側端部２５ａを円筒面部２１ａに対して小径としてもよい。
図３（Ｃ）は、突起２５の大径部側端部２５ａを正面から見た図、すなわち、ボルト中心軸線Ｎに対して直交方向で、稜線２５ｔがボルト中心軸線Ｎと重なる方向に見た図である。図において、エッジ部２５ａ１，２５ａ１間の頂角の角度θ１とすると、θ１は３０°〜６０°程度とすることが好ましい。θ１は、突起２５のテーパー面部２４からの高さｈと、大径境界線Ｃ１上でのエッジ部２５ａ１，２５ａ１間の幅によって決まるもので、θ１によって高さを評価できる。
エッジ部２５ａ１、２５ａ１は、図３（Ｃ）では直線的に記載しているが、実際は円筒面に沿った立体的な曲線であり、エッジ部２５ａ１，２５ａ１間の角度θ１は、図３（Ｃ）の正面視で、エッジ部２５ａ１、２５ａ１と大径境界線Ｃ１との交点ａ、ｂと、稜線２５ｔの端点ｔ１とを結んだ直線間の角度としている。

【0016】

一方、突起２５の小径部側端部２５ｂ（テーパー面部２４の小径端側、すなわち肩部２３側の端部）は、図３（Ｂ）に示すように、突起２５をボルト中心軸線Ｎに対して直交面でカットした形状で、肩部２３側からボルト中心軸線Ｎと平行方向に見て、頂角がθ２の三角形状となっている。θ２は、７０°〜１２０°程度に設定される。
すなわち、小径部側端部２５ｂの一対のエッジ部２５ｂ１，２５ｂ１は、稜線２５ｔの肩部側の端点からＹ字形状に分岐し、テーパー面部２４と肩部２３との角に位置する小径境界線Ｃ２に繋がっている。
なお、この小径部側端部２５ｂは、図３（Ｄ）に示すように、ボルト中心軸線と直交する面ではなく、ボルト中心軸線と直交面、すなわち、肩部２３に対して、円筒面部２１ａ側に向かってボルト中心軸線からの距離が大径となる方向に所定角度γだけ傾斜するように構成してもよい。
また、図３（Ｅ）に示すように、小径部側端部２５ｂが直線的ではなく、円弧状に傾斜するような構成とすることもできる。
さらに、図３（Ｄ）、（Ｅ）において、大径部側端部２５ａと小径部側端部２５ｂ間の稜線２５ｔの長さは任意であり、大径部側端部２５ａと小径部側端部の頂点が一点で交わるような構成としてもよい。

【0017】

［かしめ軸部４の構成］
図２（Ａ）に示すように、かしめ軸部４は円柱形状で、平滑な肩部２３に接続されており、突起や凹凸が無い平滑な円筒面によって構成される外周部を持ち、その軸径ｄ４は、ねじ軸部５の外径ｄ５よりも若干大きくなっており、後述するかしめ固定される金属薄板１０２の開口部１２５の口径Ｐｄ４よりも若干小さくなっている。また、カシメ後の特性を確保するため、凹凸のない平滑な肩部２３からかしめ軸部４の終端（ねじ軸部５側の端部）までの長さｍは、母材となる金属薄板１０２の板厚Ｐｔよりもかしめ代分だけ長くなっている。このかしめ軸部４の長さｍは、金属薄板１０２の板厚に対して、１．１〜１．５倍程度長くすることが好適である。

【0018】

［ねじ軸部５の構成］
ねじ軸部５は、図３に示すように、かしめ軸部４に続き、ねじ軸部５側には完全山の形状で山高さが低い導入ねじ山５２が存在し、導入ねじ山５２の山高さが徐々に高くなり、外径がＪＩＳ規格値を満足する完全ねじ山５１に移行する。導入ねじ山５２の開始位置は、めねじ部品との完全山の嵌合比率を確保するため、肩部２３の端面から導入ねじ山５２の開始位置までの距離Ｌ３は、２ピッチ以内に収める必要がある。
この導入ねじ山５２から完全なねじ山高さをもつ完全ねじ山５１までの谷部５３の谷径ｄ６は、めねじＪＩＳ規格値の内径最小値よりも小さい径となっている。

【0019】

［金属薄板１０２の構成］
次に、図２（Ｂ）を参照して、金属薄板１０２について説明する。
金属薄板１０２は、平板部１２１と、平板部１２１から局部的に凸形状に突出するエンボス部１２２と、を有し、このエンボス部１２２にスタッド部２のテーパー面部２４が嵌合するようになっている。
エンボス部１２２は、スタッド部２のかしめ軸部４側の外周面、この実施形態ではスタッド部２のテーパー面部２４に嵌合する筒状部１２３と、肩部２３に密接する端板部１２４と、を有し、端板部１２４に開口部１２５が設けられている。
筒状部１２３は、基本的に円筒形状であり、図示のように若干のテーパー形状となっていてもよい。すなわち、図示例では、端板部１２４側から平板部１２１に向けて徐々に拡径するテーパー形状で、テーパー角度βは、スタッドボルト１のスタッド部２のテーパー面部２４のテーパー角度αと同等かそれよりも小さい角度（円筒形状の０°を含む）に設定される。
また、エンボス部１２２の深さＬ２は、スタッドボルト１のテーパー面部２４の軸方向長さＬ１よりも大きく、組み付け時にテーパー面部２４がエンボス部１２２内に隠れるようになっている。
また、筒状部１２３の内周は、スタッド部２の肩部２３がエンボス部１２２の底面（端板部１２４の内側端面）に当接した状態で、筒状部１２３の内周にテーパー面部が嵌合する寸法関係となっており、各突起２５が筒状部１２３の内周に高さｈ分だけ食い込むようになっている。この例では、稜線２５ｔに沿って突起２５が軸方向全長に亘って食い込む構成となる。
もっとも、図３（Ｄ）、（Ｅ）に示したように、突起２５の頂部が稜線２５ｔを形成していなくもよいし、テーパー面部２４と筒状部１２３の内周面のテーパー角度が一致していなくもよい。要するに、突起２５と筒状部１２３の内径との関係が、スタッド部２の肩部２３がエンボス部１２２の底面に当接した状態で、テーパー面部２４にある突起２５が筒状部内周に食い込む構成となっていればよい。

【0020】

［スタッドボルト１と金属薄板１０２のかしめ工程］
次に、図４を参照して、上記スタッドボルト１と金属薄板１０２とのかしめ工程について詳細に説明する。
使用するかしめ金型２００は、スタッドボルト１のねじ軸部５が挿入可能な断面円形の孔２０１を備えた段付き円筒体であって、ねじ軸部５が挿入される側の端面が金型面２０３としてベース部２０４に対して円筒状に突出しており、金型面２０３に開口する孔２０１の開口縁には、さらに環状凸部２０２が突出している。
環状凸部２０２の内径は孔２０１の内径Ｄａと同一径で、かしめ軸部４の軸径ｄ４よりも小径で、かつ、ねじ軸部５の外径ｄ５よりも大径である。口元には通常ボルトのねじ山の頂部とほぼ同程度の大きさのＲが付与されている。
環状凸部２０２の外径Ｄｂは、かしめ軸部４に嵌合する金属薄板１０２のエンボス部１２２の端板部１２４に設けられた開口部１２５の口径Ｐｄ４よりも大きい。また、環状凸部２０２の端面から隆起する高さＴ１は、０．２〜０．４ｍｍ程度である。

【0021】

まず、図４（Ａ）に示すように、部品１３０をスタッドボルト１のシャンク部２１に挿入し、ねじ軸部５からかしめ軸部４を金属薄板１０２のエンボス部１２２に設けられた端板部１２４の開口部１２５に挿入した状態で、かしめ金型２００にセットする。
かしめ軸部４が開口部１２５に入り込む過程で、スタッド部２のテーパー面部２４がエンボス部１２２の筒状部１２３内に入り込むが、テーパー面部２４に付与された突起２５がエンボス部１２２の筒状部１２３の内壁と干渉し、肩部２３とエンボス部１２２の端板
部１２４とは密着していない。すなわち、突起２５の稜線２５ｔが、筒状部１２３の内周面に、ほぼ線接触した状態で保持される。一方、エンボス部１２２の端板部１２４の反肩部側の端面は、開口部１２５の周縁部において、かしめ金型２００の環状凸部２０２の端面に当接して保持されている。
この状態で、プレス機にセッティングされ、スタッドボルト１の頭部２２に対して、パンチ４００でかしめ金型２００の方向にカシメ荷重を負荷し、スタッドボルト１と金属薄板１０２を圧着して一体化する。
図４（Ｂ）は、圧着固定した状態を示している。
カシメ荷重を負荷する過程で、テーパー面部２４にある突起２５が、低い荷重で、稜線２５ｔからエンボス部１２２の筒状部１２３の内壁にくさび状に喰いこんでいき、同時にかしめ金型２００の環状凸部２０２によって、かしめ軸部４のねじ軸部５側の端面の外径側端縁が、軸方向にしごかれ、押し広げられるように塑性変形して拡張し、エンボス部１２２のかしめ金型２００と接触する面の開口部１２５の周縁に押し広げられ、スタッド部２の肩部２３の凹凸のない平滑な座面とエンボス部１２２の端板部の内側の座面とが密着した状態でかしめられる。押し広げられた部分が端板部１２４の開口部１２５の周縁に係合する係合部４２を構成する。
さらに、加圧することで、環状凸部２０２によって、開口部１２５の周縁を押圧し、金型面２０３が金属薄板１０２の端板部１２４の外側端面に当接するまでかしめ、かしめ固定が終了し、図１に示した、スタッドボルトユニット１００が完成する。
かしめ固定が終了した位置では、図１に示すように、金属薄板１０２のエンボス部１２２における端板部１２４の開口部１２５の周縁部に、係合部４２を含めて端板部１２４の開口部周縁部に環状凹部１２６が形成され、端板部１２４の外側端面の延長面（締結プレートの密着面）から、係合部４２がねじ軸部５側に突出しない構造となっている。
［治具の使用］
次に、図９を参照して、上記スタッドボルト１と金属薄板１０２とのかしめ工程で使用可能な治具について説明する。
治具３００は、テーパー面部２４にある突起２５が、エンボス部１２２の筒状部１２３の内壁に喰いこむ際に、筒状部１２３が拡径する方向に逃げるのを防止するものである。治具３００は、内周がかしめ金型２００の金型面２０３とベース部２０３間の円筒状の周壁２０４ａに嵌合する厚肉の円筒状部材で、治具３００の上面の高さは、ベース部２０４から金型面２０３の高さよりも高く、上面の開口端部の内周に半径方向内方に突出する環状の内向きフランジ部３０５が設けられている。内向きフランジ部３０５の下面は、治具３００の下面がベース部２０４に載置された状態で、金型面２０３に当接するようになっている。
内向きフランジ部３０５の厚さＺは、端板部１２４の下面（金型に当接する面）から、平板部１２１の下面までの高さＨと同一に設定されている。また、内向きフランジ部３０５の内周面３０１は円筒面で、治具３００が筒状部１２３外周に食い込まないように、筒状部１２３の外径よりも内向きフランジ部３０５の内径の方が若干大きく設定されている。また、内向きフランジ部３０５の内周面３０１と上面の角部には、金属薄板１０２の平板部１２１と筒状部１２３の隅角部との干渉を避ける面取り３０１ａが設けられている。面取り３０１ａの代わりにＲ形状としてもよい。
治具３００がかしめ金型２００に組み込まれた状態では、図９（Ａ）に示すように、治具３００の上面と平板部１２１との隙間Ｔ２が、かしめ金型２００の環状凸部２０２の金型面２０３からの突出高さＴ１と等しくなるように設定されている（Ｔ１＝Ｔ２）。
上記Ｔ１は、環状凸部２０２が金属薄板１０２の端板部１２４とボルトのかしめ軸部４をかしめる高さであり、Ｔ２は、金属薄板１０２全体が、Ｔ１の長さ分、下に動くとき距離であり、Ｔ１＝Ｔ２に設定することにより、金属薄板１０２の筒状部１２２が拡径するのを確実に防ぐことができる。
すなわち、かしめ過程にて、テーパー面部２４にある突起２５が、エンボス部１２２の筒状部１２３の内壁に喰いこむ際に、平板部１２１がハの形状に開く方向のモーメント荷
重が作用するが、平板部１２１が治具３００の上面によって支えられるので、平板部１２１の変形が防止され、突起２５を筒状部１２３の内壁に確実に喰い込ませることができる。
Ｔ２＞Ｔ１の場合には、筒状部１２３の拡径を充分に防ぐことができず、拡径してしまう。一方、Ｔ２＜Ｔ１の場合には、第１治具３００で金属薄板１０２の平板部１２１を拘束した後に、さらに端板部１２４が下方に移動するために、金属薄板１０２の筒状部１０２を変形させてしまう。
Ｔ１＝Ｔ２とすることで、金属薄板１０２が拡径や変形せずに、強固なかしめを行うことができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度、及びかしめ部の破壊トルクを高く維持することができる。

【0022】

［締結構造］
図７（Ａ）には、図１のスタッドボルトユニット１００の金属薄板１０２に締付け板である締結プレート３１０を重ね、めねじ部材であるナット３２０で締め付け固定した締結例を示している。
この例では、開口部１２５の周縁部に係合部４２を収容する環状凹部１２６が設けられているので、締結プレート３１０を、締結プレート３１０の下穴の大きさに拘わらず、金属薄板１０２との間に隙間が無いように密着させて締付け固定することができる。したがって、締結プレート３１０と金属薄板１０２が密着し、強固に固定することができる。
また、締付時には、スタッド部２のテーパー面部２４に設けられた突起２５が、金属薄板１０２のエンボス部１２２の筒状部１２３に食い込んでいるので、締付け時の締め付けトルクに対する耐性が高く、薄板であっても、高いトルクで締め付けることができる。
すなわち、かしめ軸部４の変形度合によらず突起２５の喰い込み代を確保され、また、締付トルクを支持する長さが大きく、より大きな締付けトルクを支持することができる。
このように、締付けトルクに対する耐性はテーパー面部２４にある突起２５で負担するため、かしめ軸部４の係合部４２は小さく抑えることができる。また、トルク耐性の向上代は、突起２５の個数とシャンク部２１の外径寸法、更にエンボス部１２２の深さに比例することから、この３つの因子を要求される仕様に対して最適化することで、かしめ軸部４は最小限の固着力を確保するための係合部４２があるだけで良い。
さらに、軸直角方向の荷重についても、開口部１２５よりも大径のエンボス部１２２の筒状部１２３で分散して支持することができ、軸直角方向の荷重に対する固定強度も高くすることができる。
特に、エンボス部１２２の筒状部１２３に食い込む突起２５の食い込み構造によって回り止めを図っているので、金属薄板１０２の板厚が、適用されるねじの１ピッチ以下の厚みでも、ねじり方向の固定強度を高めることが可能である。
また、金属薄板１０２に薄い締結プレート３１０を重ねて締結する際の締結強度が確保でき、部品周辺の軽量化を図ることができる。また、締結プレート３１０の板厚についても、適用されるスタッドボルト１のねじの１ピッチ以下の厚みでも締結することが可能となった。
本発明は、金属薄板１０２に突出するスタッド部２を様々な部品装着に適用できると同時に、部品装着した構造体を、先端にあるねじ軸部５を使用して様々な締結プレートへ締結する際、その板厚が、適用されるねじの１ピッチ以下の厚みでも締結することが可能となった。

【0023】

［他の実施形態］
図５には、図２のスタッドボルトと金属薄板との他のかしめ金型で固定する方法、図６には、図５のかしめ金型で固定したスタッドボルトと金属薄板の固定構造を有するスタッドボルトユニット１００Ａ、図７（Ｂ）には、スタッドボルトユニット１００Ａを用いた締結プレートの締結構造を示している。
いずれも、上記実施形態と基本的な構成は同一であるので、以下の説明では異なる点に
ついてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。
［固定方法について］
図５に示すように、かしめ金型２００Ａの金型面２０３Ａは平坦面で、図４に示したような環状凸部は設けられていない。
図５（Ａ）では、かしめ軸部４は金属薄板１０２の開口部１２５に入り込み、凹凸のない平滑な肩部２３とエンボス部１２２の端板部１２４とが密着せず、スタッド部２のテーパー面部２４に付与された突起２５がエンボス部１２２の筒状部１２３の内壁と干渉した状態でセットされた状態となっている。金属薄板１０２の端板部１２４は、かしめ金型２００Ａの平坦な金型面２０３Ａに全面的に当接接触して保持される。金型面２０３Ａは、図４と同様に、ベース部２０４Ａに対して円筒状に突出している。
この状態でプレス機にセッティングされ、図４の例と同様に、スタッドボルト１の頭部２２に対して、プレス機のパンチ４００でかしめ金型２００Ａ方向に荷重を負荷し、スタッドボルト１と金属薄板１０２を圧着して一体化し、スタッドボルトユニット１００Ａが組み立てられる。

【0024】

［スタッドボルトユニット１００Ａ］
このように組み立てられたスタッドボルトユニット１００Ａは、図６に示すように、金属薄板１０２の開口部１２５の周縁部に環状凹部はなく、かしめ軸部４の係合部４２は、金属薄板１０２の開口部１２５の周縁部に被さり、端板部１２４の外側端面からは、ねじ軸部５側に若干突出する構造となる。
［締結構造］
図７（Ｂ）は、図６のスタッドボルトユニット１００Ａを用いた締結例を示している。この例では、係合部４２が金属薄板１０２の開口部１２５の周縁に露出しているが、その範囲は狭小であり、締結プレート３１０と干渉しないように、締結プレート３１０の下穴３１１内に納めている。

【0025】

次に、図１０及び図１１を参照して、かしめ強度に関する強度試験について説明する。
図１０（Ａ）は、軸直角方向の荷重に対するかしめ部の固定強度の試験方法の説明図、図１０（Ｂ）は試験結果を示す図である。
サンプルとして、スタッド部に突起を設けた本発明の実施例サンプル（実施例１に対応）と、実施例サンプルに対して突起を設けない比較例サンプルと、をそれぞれ３つ用意した。
試験方法としては、図１０（Ａ）に示すように、ねじ軸５を試験機のチャック部３３０に固定し、スタッド部２に対して、軸直角方向に荷重を負荷した。スタッド部２には、試験治具３２０をあてがい、スタッド部２の肩部を基準位置とし、基準位置から頭部２２までの距離Ｘ（ｍｍ）に対して、（０．６〜０．８）Ｘ（ｍｍ）の位置に、試験治具３２０を介して軸直角方向の荷重を負荷し、かしめ部が破壊するまでの破壊荷重を固定強度（ｋＮ）とした。試験機としては、株式会社島津製作所製の精密万能試験機（型番：ＡＧ−２５ＴＤ）を用いた。
試験の結果は、図１０（Ｂ）に示すように、平均をとると、突起の無い場合は、０．７７ｋＮで、かしめ部が破壊したのに対して、突起がある本実施例サンプルでは、１．５９ｋＮと、ほぼ２倍の強度であった。

【0026】

図１１（Ａ）は、かしめ部が破壊に至る破壊トルクの試験方法の説明図、図１１（Ｂ）は試験結果を示す図である。
試験サンプルとして、かしめ部の軸直角方向の試験と同じく、スタッド部に突起を設けた本発明の実施例サンプル（実施例１に対応）と、実施例サンプルに対して突起を設けない比較例サンプルと、をそれぞれ５つ用意した。サンプルの寸法等は上記試験と同じである。
試験方法としては、図１１（Ａ）に示すように、金属薄板１０２を試験機の回り止め部材３５０に固定し、ねじ軸５をチャック部３４０に固定し、かしめ部が破壊するまで、ねじ軸５と金属薄板１０２間にトルクを負荷し、かしめ部が破壊した時点のトルクを破壊トルク（Ｎ・ｍ）とした。試験には、トルクレンチを使用した。
試験の結果は、図１１（Ｂ）に示すように、平均をとると、突起の無い場合は、９．９０（Ｎ・ｍ）でかしめ部が破壊したのに対して、突起がある本実施例サンプルでは、１２．００（Ｎ・ｍ）と、ほぼ２０％程度、破壊トルクが大きくなった。

【0027】

なお、上記実施形態では、回り止め手段が、エンボス部１２２の筒状部１２３内周に食い込む突起２５によって構成されているが、このような構成に限定されない。たとえば、スタッド部とエンボス部の筒状部との嵌合面間に、互いに係合する凹凸形状を有する構成としてもよいし、また、嵌合部を多角形断面形状、非円形断面形状としてもよく、要するに相対回転を規制する構造であればよい。

【符号の説明】

【0028】

１ スタッドボルト
２ スタッド部
２１ａ 円筒面部
２２ 頭部
２３ 肩部
２４ テーパー面部
２５ 突起
２５ａ 大径部側端部、２５ｂ 小径部側端部
２５ｔ 稜線
４ かしめ軸部
５ ねじ軸部
５１ 完全ねじ山
５２ 導入ねじ山
５３ 谷部
１００ スタッドボルトユニット
１００Ａ スタッドボルトユニット
１０２ 金属薄板
１２１ 平板部
１２２エンボス部
１２３ 筒状部
１２４ 端板部
１２５ 開口部
１２６ 環状凹部
２００ かしめ金型
２０１ 孔
２０２環状凸部
２０３ 金型面
２００Ａ かしめ金型
２０３Ａ 金型面

【要約】

【課題】締め付け時のトルクに対するねじり方向の固定強度が高く、しかも、軸直角方向の荷重に対する固定強度の高い構造のスタッドボルトと被固定板との固定構造及びスタッドボルトを提供する。
【解決手段】被固定板１０２にはスタッド部２が嵌合するエンボス部１２２が設けられ、エンボス部１２２は、スタッド部２のかしめ軸部側の外周面に嵌合する筒状部１２３と、スタッド部２の肩部２３に密接する端板部１２４と、を有し、端板部１２４に開口部１２５が設けられており、かしめ軸部４のねじ軸部側の端部には、径方向外方に張り出して被固定板１０２の開口部１２５の周縁部に係合する係合部４２が設けられ、筒状部１２３の内周面とスタッド部２との嵌合部に、被固定板１０２とスタッドボルト１の相対回転を規制する回り止め手段２５が設けられている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】