(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記軸部材の前記圧下成形部は、前記軸受け部材の前記軸孔を通過しているなかで最も近いネジ山又はネジ溝に一端部を一致させて配置されていることを特徴とする請求項4記載の軸止め構造。
【背景技術】
【0002】
雌側ヒンジ部材と雄側ヒンジ部材とをヒンジ軸で連結して、互いに揺動自在な状態に組み合わせたヒンジ装置は周知である。
このうち雌側ヒンジ部材は、所定間隔をおいて設けられた一対の外嵌突起を有しており、各外嵌突起にはヒンジ軸を挿通させるためのヒンジ孔が形成されている。
これに対して雄側のヒンジ部材は、雌側ヒンジ部材の両外嵌突起間に嵌る内嵌突起(雌側ヒンジ部材の各外嵌突起に個別に内接する一対の板片である場合や雌側ヒンジ部材の両外嵌突起間に渡って挟持される一つの台状片である場合等がある)が設けられており、この内嵌突起にも、ヒンジ軸を貫通させるためのヒンジ孔が形成されている。
【0003】
なお、雌側ヒンジ部材と雄側ヒンジ部材の両方を揺動させるか、或いは一方のみを揺動させるかは使用状況に応じて適宜選択できるものである。
この種のヒンジ装置を組み立てるには、雌側ヒンジ部材の外嵌突起と雄側ヒンジ部材の内嵌突起とを互いのヒンジ孔で合致させ、全ヒンジ孔へヒンジ軸を貫通させるようにする。
【0004】
この際、ヒンジ軸の抜け止めのために、ヒンジ軸の両端側へ振り分けた一対のカシメ工具を同時に対向加圧して、ヒンジ軸の両端部に径方向外方へ膨出したカシメ部を形成させる方法が知られている(特許文献1等参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ヒンジ軸の両端部を一対のカシメ工具により対向加圧すると、ヒンジ軸が軸方向に圧縮されることから当該ヒンジ軸の反りや曲がりに繋がり、これが原因で雌雄のヒンジ部材間の揺動に過大抵抗が生じて動作不良を起こし易いという問題があった。
またヒンジ装置の動作不良に至らない場合であっても、ヒンジ軸の両端部にカシメ部を形成させるに際してそれらの軸方向間距離を高精度に仕上げるのが難しいために、ヒンジ軸の軸方向ガタツキを完全に無くすことができず、したがって円滑で(ガタツキの無い)高精度の揺動が得られるヒンジ装置を製作することは困難であるという問題があった。
【0007】
なお、ヒンジ軸の一端又は両端に雄ネジ端部を設けたりヒンジ軸自体をボルト等によって形成したりすることでナット止め構造を採用することも可能ではある。しかしこれらの構造では、ナットの緩み止め対策が別途、必要になる。
また、この緩み止め対策の一環としてヒンジ軸とナットとを溶接する方法を挙例することもできるが、この方法では、ヒンジ装置を組み立てる作業現場において溶接機械の搬入が困難となったり火気厳禁現場での作業が不可能になったりする問題等があった。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ヒンジ装置に用いられるヒンジ軸などの軸部材に対し、抜け止め作用はもとより軸方向のガタツキ防止作用をも高精度且つ確実に得られるものとし、またナットを用いた場合の緩み止めを不要とし、更には溶接も不要にして溶接に拘わる各種の問題も払拭できるようにした軸止め構造及び軸止め加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る軸止め構造は、貫通した軸孔が設けられた軸受け部材と、前記軸受け部材の前記軸孔に挿通された軸部材と、を有し、前記軸部材の軸外面には、当該軸部材の径方向内方へ凹ませた圧下成形部が当該軸部材の軸方向に沿って設けられていると共に
前記圧下成形部の凹み深さ方向に交差する方向の軸外面を径方向外方へ膨出させた係合膨出部が設けられ、前記軸部材の前記係合膨出部は前記軸受け部材における前記軸孔の開口縁部に係合されており、前記軸部材の前記圧下成形部には、前記軸受け部材の前記軸孔から軸方向に離れた位置で凹み深さが相対的に深くなり前記軸孔へ近接するほど凹み深さが相対的に浅くなる方向の勾配が設けられていることを特徴とする。
【0010】
前記軸部材は断面円形とされ、前記圧下成形部は、前記軸部材の軸心を通る径方向の対称軸に対して線対称となる配置で2箇所設けられており、前記軸部材において前記2箇所の圧下成形部に対して反対側となる軸外面には、前記対称軸を境にしてV字状角部を形成させる2箇所の扁平傾斜面が設けられているものとしてもよい。
前記軸部材の軸外面には、前記軸受け部材の前記軸孔へ挿通される位置に合わせて軸回り方向で凹ませた周方向凹部が設けられており、前記圧下成形部及び前記係合膨出部は前記周方向凹部に一端を揃えて配置されているものとしてもよい。
【0011】
前記軸部材は雄ネジ端部によって形成することができる。
この場合、前記軸部材の前記圧下成形部は、前記軸受け部材の前記軸孔を通過しているなかで最も近いネジ山又はネジ溝に一端部を一致させて配置されているものとするのが好適である。
前記軸受け部材は前記軸部材の軸方向で相互離反して複数が設けられており、前記軸部材の軸方向において最も軸端寄りに配置される少なくとも一つの軸受け部材の外側面に対応する配置で前記軸部材の軸外面に前記圧下成形部及び前記係合膨出部が設けられることにより、前記軸部材のまわりに前記軸受け部材を備えて回動自在となる雌側ヒンジ部材を有したヒンジ装置が構成されているものとしてもよい。
【0012】
一方、本発明に係る軸止め加工方法は、軸孔を備えた軸受け部材に対して前記軸孔に軸部材を挿通し、前記軸部材において前記軸受け部材の前記軸孔から突き出る位置の軸外面を支持体により支持し、前記軸部材の軸外面のうち前記支持体と対峙する位置をパンチで圧下して前記軸部材に対して前記軸外面を凹ませた圧下成形部を形成させることにより、前記軸部材における前記圧下成形部の凹み深さ方向に交差する方向の軸外面に径方向外方へ膨出する係合膨出部を形成させると共に、当該係合膨出部を前記軸受け部材における前記軸孔の開口縁部に係合させるものとし、前記軸部材に対する前記圧下成形部の形成時には、前記軸受け部材の前記軸孔とは離れた位置から当該軸孔に近接する位置へ向けて経時的且つ連続的に圧下を行うことで前記軸部材に対して前記係合膨出部へ向けた肉流れを生じさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る軸止め構造は、ヒンジ装置に用いられるヒンジ軸などの軸部材に対し、抜け止め作用はもとより軸方向のガタツキ防止作用をも高精度且つ確実に得られるものとし、ナットを用いた場合の緩み止めを不要とし、更には溶接も不要にして溶接に拘わる各種の問題も払拭できるものである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図3は、本発明に係る軸止め構造(
図1及び
図2参照)を実施して構成したヒンジ装置1の一例を示している。
このヒンジ装置1は、板片状に突出する一対の外嵌突起2を備えた雌側ヒンジ部材3と、この雌側ヒンジ部材3の各外嵌突起2に個別に内接する一対の板片より成る内嵌突起4を備えた雄側ヒンジ部材5とを、外嵌突起2と内嵌突起4との間へヒンジ軸6を貫通させることにより連結して、互いに揺動自在な状態に組み合わせたものである。
【0016】
なお、雌側ヒンジ部材3及び雄側ヒンジ部材5には、それぞれ、ボルト通孔7を有する取り付けプレート8,9が設けられているものとする。
このようなヒンジ装置1において、ヒンジ軸6が抜け出したり軸方向のガタツキを生じたりするのを防止するために、雌側ヒンジ部材3の外嵌突起2から突き出しているヒンジ軸6の両側の端部に対して、本発明に係る軸止め構造を実施してある。
【0017】
なお、ヒンジ軸6は軸外面がストレート面とされた棒材(丸棒など)により形成してもよいし、この種の棒材において片端に径方向へ張り出す頭部を有したもの(リベットピン等)により形成してもよい。
ヒンジ軸6は、その他にも、片端に頭部を有する全ネジや半ネジのボルトにより形成してもよいし、頭部を備えないボルト(「寸切りボルト」や「長ネジ」等と呼称される全ネジのネジ軸等)により形成してもよい。
【0018】
このような事情があるため、ヒンジ軸6として頭部を有しない棒材やボルトを用いる場合には、その両端部に対して本発明に係る軸止め構造を実施するのが好適となり、或いはヒンジ軸6として片端に頭部を有する棒材やボルトを用いる場合には、頭部とは反対側の軸端部に対してだけ、本発明に係る軸止め構造を実施すればよいことになる。
そこで以下では、ヒンジ軸6を「軸部材6」と言い換え、雌側ヒンジ部材3の外嵌突起2については「軸受け部材2」と言い換えて説明を進める。
【0019】
付言すると、軸受け部材2については、前記のヒンジ装置1であれば軸部材6の軸方向に沿って複数設けられる(雌側ヒンジ部材3の外嵌突起2のみならず雄側ヒンジ部材5の内嵌突起4も「軸受け部材2」の一種である)ことになるが、軸部材6の軸方向において最も軸端寄りに配置されるものを対象として本発明に係る軸止め構造を実施すればよい。
とは言え、場合によっては「最も軸端寄り」であることも限定事項ではない(内嵌突起4の内側等を対象として本発明に係る軸止め構造を実施してもよい)。また、そもそも本発明はヒンジ装置1以外にも実施可能であるので、軸受け部材2は軸部材6に対して少なくとも一つ設けてあればよいものとする。
【0020】
これらの説明から明らかなように、本発明に係る軸止め構造は、軸受け部材2とこの軸受け部材2に挿通された軸部材6とを有した構成となっている。言うまでもなく、軸受け部材2には、軸部材6を挿通させるための軸孔12が貫通状態で形成されている。
そして、
図1及び
図2に示すように、軸部材6の軸外面には軸受け部材2から外方へ突き出す箇所に対応させるような配置で、圧下成形部15と係合膨出部16とが設けられている。言い換えれば、圧下成形部15及び係合膨出部16は、軸受け部材2における軸孔12の開口縁部を境として、この開口縁部から外方へ突き出した軸部材6の外面に形成されている。
【0021】
圧下成形部15は、軸部材6の軸外面を部分的に圧下することにより、この軸外面を径方向内方へ凹ませたものである。この圧下成形部15は、軸部材6の端部まで達するように軸部材6の軸方向に沿って所定の距離を有して設けられている。
これに対して係合膨出部16は、軸部材6の軸外面のうち、圧下成形部15の凹み深さ方向に対してこれと交差する方向の軸外面が、径方向外方へ膨出することで形成されたものである。すなわち、この係合膨出部16は、圧下成形部15を形成する際の径方向の縦圧縮により、軸部材6の弾性範囲内で生じるポアソン比に即してこれに交差(直交の場合が多い)する径方向の横膨張を起こしたことの成果と言える。
【0022】
このようにして形成された係合膨出部16は、軸受け部材2における軸孔12の開口縁
部に係合した状態となっている。
上記説明から明らかなように、軸部材6の軸外面に切削や研磨などの機械加工により凹みを生じさせたところで、軸部材6の断面形状内での肉移動は生じず、そのため係合膨出部16が形成されることもない。そのため、本発明において圧下成形部15は、まさに「圧下」により形成することが限定される。
【0023】
本実施形態において、軸部材6は頭部無しのボルト(全ネジのネジ軸)により形成されたものとしてある。したがって軸部材6の断面形状は略円形である。またこのように軸部材6はボルトなので、その軸外面には軸方向に多数のネジ山とネジ溝が交互に並んでいることになるが、これらネジ山やネジ溝は、当然ながら軸部材6が軸受け部材2の軸孔12を通過している箇所にも存在している。
【0024】
このうち、軸孔12の開口縁部に最も近い配置となるネジ溝(
図6参照)は、軸部材6の軸外面を軸回り方向に凹ませて形成した周方向凹部17であると言える。このことから、圧下成形部15及び係合膨出部16は、それらの一端をこの周方向凹部17に揃えて配置されていることになる。
ここにおいて、周方向凹部17は軸部材6の軸回り方向でエンドレスであるか否かは問題ではない。本実施形態でも、周方向凹部17はネジ溝であるから螺旋形であり、軸回り方向でエンドレスではない。
【0025】
要は、圧下成形部15の形成時や、圧下成形部15の形成に伴う係合膨出部16の発生時において、周方向凹部17の存在により、軸部材6の断面形状内で起こる肉移動が移動先を制限される(周方向凹部17を超えて軸方向に広がらない)作用が得られればよい。
そのため、周方向凹部17は、軸部材6をボルトにより形成する場合を除いては、軸部材6の軸外面に1条、又は複数条設ける(新設する)ようにしてもよいことは言うまでもない。また周方向凹部17は、軸部材6の軸外面に対して少なくとも1/4周程度、好ましくは半周程度にわたる範囲でよいものである。
【0026】
その他、本実施形態において、軸部材6の圧下成形部15は、軸部材6の軸心を通る径方向の対称軸SAに対し、線対称となる配置で2箇所設けられたものとしてある。そして、これら2箇所の圧下成形部15に対して反対側となる(対峙する)軸部材6の軸外面には、対称軸SAを境にしてV字状角部20を形成させる2箇所の扁平傾斜面21が設けられている。
【0027】
各圧下成形部15は、圧下方向を対称軸SAに沿った方向(
図1の上下方向)に平行させることにより形成してあり、従ってこの対称軸SAに沿った方向が圧下成形部15の凹み深さ方向となっている。
これに対し、扁平傾斜面21は圧下成形部15を生じさせる際の圧下力の支持面として作用した結果、派生的に形成されるので、これを要因として、前記のように圧下成形部15に対して反対側となる軸部材6の軸外面に配置されているものである。
【0028】
図5及び
図6に示すように、圧下成形部15を形成させるために用いるパンチ30には、軸受け部材2の軸孔12から軸方向に離れるほど圧下方向への突出量が相対的に大きくなり、軸孔12へ近接するほど圧下方向への突出量が相対的に小さくなる方向の勾配θが設けられたものとするのがよい。
そのため、圧下を控えて待機するパンチ30の圧下面31は、軸受け部材2の軸孔12から離れた位置での軸部材6の軸外面(ネジ山の頂部)までの離反距離h
1に比べて、軸孔12へ近接した位置での軸部材6の軸外面(同)までの離反距離h
2のほうが大きくなるような配置関係を保持する(h
1<h
2)。
【0029】
このようなパンチ30を用いることにより、形成された圧下成形部15には、軸受け部材2の軸孔12から離れた位置で凹み深さが相対的に深くなり、軸孔12へ近接するほど凹み深さが相対的に浅くなる方向の勾配(勾配θと同じ向きのもの)が設けられるようになる。
このように圧下成形部15に所定方向へ向けた勾配を設けることにより、係合膨出部16を軸受け部材2における軸孔12の開口縁部へと押し付ける配置が確実に得られることになるが、その詳細な理由(作用)については、以下に述べる軸止め加工方法のなかで説
明する。
【0030】
次に、前記したヒンジ装置1を組み立てる場合に基づいて、本発明に係る軸止め加工方法(本発明に係る軸止め構造の形成方法)を説明する。
まず、軸受け部材2(雌側ヒンジ部材3の一対の外嵌突起2)に対して、雄側ヒンジ部材5の一対の内嵌突起4をそれぞれ内接させ、全ての軸孔12を合致させたうえで、これらの軸孔12に軸部材6を挿通する(例えば
図5等参照)。
【0031】
このとき、軸部材6の軸方向において最も軸端寄りとなる軸受け部材2から、軸部材6の両端部がある程度、突き出す状態にしておく。
次の段階では、軸受け部材2の軸孔12から突き出た軸部材6の軸外面を、それぞれ支持体32により支持する。
支持体32は、圧下成形部15が形成されるときの圧下力を係合膨出部16の形成力へ変換しつつ集中させるためのものであり、このとき同時に、軸部材6の軸外面にV字状角部20(2箇所の扁平傾斜面21:いずれも
図1参照)を形成させるためのものである。
【0032】
そのため支持体32は、
図4(a)に示すように、V字状を呈するように傾斜方向を互いに内向きにする一対の傾斜支持面33を有したものとなっている。
支持体32の上面は、これら各傾斜支持面33の最上位置が軸部材6の外径dよりも幅狭の間隔Wに保持されることを目安として所定高さに設定され、略水平に形成されている。そのため、それぞれの傾斜支持面33の最上位置には、支持体32の上面と交差するコーナー部が生じている。
【0033】
これらのコーナー部は、軸部材6を支持する当初の段階(未圧下時)には、軸部材6の軸外面に当接する配置とされている。そのため、これらのコーナー部は、圧下がはじまると軸部材6の軸外面に食い込むように作用し、係合膨出部16の発生を促進するように寄与する。
なお、これらのコーナー部はエッジ(折れ曲がり線が明瞭に現れた角部)を有したものとしてもよい。ただ、エッジが原因となって軸部材6や支持体32に応力集中による亀裂や破損等が生じることがないようにする理由から、本実施形態では、これらのコーナー部に適度な大きさのアール面取りを施してエッジが生じないようにした。
【0034】
次の段階では、軸部材6における両端部の軸外面のうち、各支持体32と対峙する2位置(
図4(a)では傾斜支持面33の最上位置から見て真上となる位置)を、それぞれ各別のパンチ30で同時に圧下して、軸部材6の両端部にそれぞれ圧下成形部15を形成させる。
パンチ30は、
図6に関して前記したように、軸部材6の軸方向に沿って勾配θが付与された圧下面31を有している。勾配θは、軸部材6の材質や外径、圧下成形部15の軸方向長さなどによっても変動するが、おおよそ3°程度とするのがよい。3°よりも大きい場合(5°以上など)や小さい場合(2°以下など)には、期待するような肉流れを得られにくい。
【0035】
本実施形態では軸部材6の軸外面に対する2箇所に圧下成形部15を形成するので、この圧下面31も、対称軸SAを境とする対称配置で2個設けられたものとしてある。これを受けて2個の圧下面31の相互間には、圧下面31の下方突出とは相対逆に、上方へ凹むような形状を呈する非圧下部34が生じている。
なお、圧下面31の下方突出量K(非圧下部34の内部高さ)は、圧下成形部15の凹み深さと同じとする(
図1参照)が、この下方突出量Kは、圧下ストロークの最大到達時に、前記した非圧下部34によって軸部材6の軸外面を少しだけ押さえ込みできることを目安として設定するのがよい。
【0036】
これにより、無駄な径外膨出を抑止して、係合膨出部16の形成を促すような作用を得ることができる。
加えて、圧下面31の相互間隔(非圧下部34の内幅)は、圧下成形部15の相互間隔Mと同じとするが、この相互間隔Mは、軸部材6の谷の径d
2 よりも小さくなることを目安として設定するのがよい。
【0037】
これにより、非圧下部34に臨む配置である圧下面31の内側のエッジや内側面により
、押さえ込まれて移動する肉部についても、係合膨出部16を形成するために可及的且つ積極的で、更には高い効率で利用できるようになり、係合膨出部16の形成を益々確実なものとする。
次の段階では、パンチ30を支持体32へ向けて圧下移動させる。この際、軸部材6の断面内では、
図4(b)に示すように主としてパンチ30の圧下面31で押さえ込まれたことにより係合膨出部16を径方向外方へ張り出させる肉流れEや、支持体32で堰き止められたことにより係合膨出部16を径方向外方へ張り出させる肉流れFが、相乗的に起こる。
【0038】
そのため、軸部材6に対して2箇所の圧下成形部15が形成され、これに伴って係合膨出部16が形成されるようになる。また各圧下成形部15に対応させるように2箇所の扁平傾斜面21が形成されて、やがて扁平傾斜面21同士が寄り合ってV字状角部20を形成するようになる(
図1参照)。
一方で、
図6に示したように、パンチ30の圧下面31には勾配θが設けられているので、圧下成形部15の形成時には、軸部材6において、軸受け部材2の軸孔12から離れた位置で圧下が始まり、軸孔12に近接する位置へ向けて経時的且つ連続的に圧下が派生するようになる。
【0039】
その結果、この圧下の進行に合わせて軸孔12へ近接するような肉移動が生じ、係合膨出部16を軸受け部材2における軸孔12の開口縁部に押し付けることになるので、係合膨出部16と軸孔12の開口縁部との係合は確実なものとされ、軸方向のガタツキは生じない状態へと仕上げられる。
なお、パンチ30による圧下では、軸部材6のネジ山を潰す作用が、ネジ山の裾を軸部材6の軸方向に沿って幅広に拡大させるものであることが理解されるところである。そのため、パンチ30の配置を軸受け部材2の軸孔12に対して可及的に近接させるようにすることで、ネジ山を潰す際の肉流れを、係合膨出部16を軸受け部材2における軸孔12の開口縁部に押し付けさせる作用に有効に利用できることになる。
【0040】
その意味で、軸部材6を支持体32で支持する際に、軸部材6のネジ山が軸孔12の開口縁部に可及的に近接(好ましくは合致)するように対処するのが好ましい。ひいては、軸部材6を雄ネジ端部(ボルトやネジ軸を含む)で形成することの意義の一つが生じていると言える。
以上詳説したところから明らかなように、本発明に係る軸止め構造は、ヒンジ装置1に用いられるヒンジ軸などの軸部材6に対し、抜け止め作用はもとより軸方向のガタツキ防止作用をも高精度且つ確実に得られるものとし、ナットを用いた場合の緩み止めを不要とし、更には溶接も不要にして溶接に拘わる各種の問題も払拭できるものである。
【0041】
ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、圧下成形部15は、軸部材6の軸端部まで到達する配置で設けることが限定されるものではなく、軸部材6の軸端部から軸方向の内側へ配置させる(軸端部に非圧下部分を残すようにする)ことも可能である。
【0042】
軸部材6の軸外面にV字状角部20を形成することは、必ずしも必要ではない。例えば、
図7に例示するように、パンチ30の圧下面31に対向する第2圧下面35を備えた支持体32を用いることで、圧下成形部15同士を対峙(対向配置)させるように形成してもよい。
図4や
図7では、軸部材6を中心においてパンチ30が上で支持体32が下となるように記載してあるが、パンチ30を下とし支持体32を上としてもよい。また左右方向で振り分けてもよい。
【0043】
圧下成形部15は、軸部材6における一箇所の軸外面に対し、1箇所だけ設ける場合も含まれる。
軸受け部材2は板片状にすることが限定されるものではなく、軸孔12から軸部材6の軸端部が突き出る構造であればよいので、軸受け部材2は、例えば軸孔12の孔軸方向に沿った寸法が大きなブロック状のものや筒形のものなどとしてもよい。