特許 6732389 板材へのナットとカラーの取付方法及び取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6732389

(24)【登録日】2020年7月10日

(45)【発行日】2020年7月29日

(54)【発明の名称】板材へのナットとカラーの取付方法及び取付構造

(51)【国際特許分類】

   F16B 9/00 20060101AFI20200716BHJP

   F16B 37/04 20060101ALI20200716BHJP

   F16B 4/00 20060101ALI20200716BHJP

【ＦＩ】

   F16B9/00

   F16B37/04 E

   F16B4/00 H

   F16B4/00 D

【請求項の数】5

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2018-10389(P2018-10389)

(22)【出願日】2018年1月25日

(65)【公開番号】特開2019-128007(P2019-128007A)

(43)【公開日】2019年8月1日

【審査請求日】2019年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】390038069

【氏名又は名称】株式会社青山製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】特許業務法人なじま特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤本 孝典

(72)【発明者】

【氏名】古賀 一博

(72)【発明者】

【氏名】増井 啓一郎

(72)【発明者】

【氏名】浅井 悠介

(72)【発明者】

【氏名】田邉 雅俊

(72)【発明者】

【氏名】新家 裕隆

【審査官】 保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０４３８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１８０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８８２１５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１２８２１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−２２４７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１４６９０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ３９／００−４１／０４

Ｂ２３Ｐ１９／００−２１／００

Ｆ１６Ｂ３／００−４／００

７／００−１１／００

２３／００−４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板材の一方の面にナットをかしめ固定し、前記かしめ固定の際に前記板材の他方の面に発生する凹溝に、カラーの端部の突起を圧入することにより、前記板材の両面に前記ナットと前記カラーをそれぞれ固定することを特徴とする板材へのナットとカラーの取付方法。

【請求項2】

金属パネルの一方の面にピアスナットをかしめ固定し、前記かしめ固定の際に前記金属パネルの他方の面に発生する環状凹溝に、カラーの端部の環状突起を圧入することにより、前記金属パネルの両面に前記ピアスナットと前記カラーをそれぞれ固定することを特徴とする金属パネルへのナットとカラーの取付方法。

【請求項3】

板材の一方の面にかしめ固定されたナットと、前記板材の他方の面に固定されたカラーとからなり、前記カラーは端部に突起を備えたものであり、前記ナットを前記かしめ固定する際に前記板材に形成された凹溝内に、前記突起が圧入されていることを特徴とする板材へのナットとカラーの取付構造。

【請求項4】

金属パネルと、その一方の面にかしめ固定されたピアスナットと、前記金属パネルの他方の面に固定されたカラーとからなり、前記カラーは端部に環状突起を備えたものであり、前記環状突起が、前記ピアスナットをかしめ固定する際に前記金属パネルに形成された環状凹溝内に圧入されていることを特徴とする金属パネルへのナットとカラーの取付構造。

【請求項5】

前記ナットは、めねじを備えた本体の端面に内筒と外筒とを備え、これらの前記内筒と前記外筒との間に、板材が流入する凹部が形成されており、前記ナットと前記板材をかしめ固定する際に前記板材に形成された凹溝は、前記凹部の位置に形成されたものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の板材へのナットとカラーの取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板材へのナットとカラーの取付方法及び取付構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車等の技術分野においては、金属パネル等の板材に対して他の部材をボルトにより固定することが多い。このためには板材に貫通孔を形成し、また他の部材にも貫通孔を形成し、これらの貫通孔にボルトを挿通してナットを締め付け、固定することとなる。しかしこの構造では、板材の裏面でナットを回転させる必要が生じ、取り付け作業性が悪くなるという問題がある。

【0003】

このためこの技術分野においては、特許文献１に示されるようなウエルドナットが広く用いられている。ウエルドナットはナット本体の座面に溶接用の複数の突起を備えたナットであり、板材に溶接固定される。このため他の部材を取り付ける際にはウエルドナットにボルトをねじ込むだけでよく、一般的なナットのように板材の裏面でナットを回転させたり、回転しないように保持する必要がないため、取り付け作業性を向上させることができる。

【0004】

ところが使用場所によっては、ナットが取り付けられた板材と隣接する他部材との距離を確保する目的で、ナットの裏面側の板材に円筒状のカラーを取付けることがある。図４はその様子を示す断面図であり、１がナット、２が板材、３がカラーである。これらのナット１とカラー３は板材２の両面にそれぞれ溶接されている。

【0005】

しかしこのように板材２の同一箇所の表裏両面から溶接を行うと、溶接の熱影響で板材２に熱歪が発生しやすくなる。この熱歪の結果、板材２に溶接されているナット１の中心軸が板材２に対して直角にならず、その後のボルト締結や他部材の取り付けがスムーズに行えなくなることがあった。

【0006】

なお、ウエルドナットに替えて特許文献２に示されるようなピアスナットを用いることも考えられる。ピアスナットはめねじを備えた本体の端面に、内筒と外筒とを備え、金型を用いて金属パネルに打ち込まれるナットである。ピアスナットは、これらの内筒と外筒との間に形成された凹部に、金属を塑性流動させることによって板材２に強固に固定される。しかしその裏面にカラー３を溶接すると、やはり板材２に熱歪が発生するおそれがあるうえ、ピアスナットの凹部に流入した金属がカラー３を溶接する際の熱により軟化し、ピアスナットの空転トルクや剥離強度が低下するおそれがあった。また、板材２がアルミニウムである場合、カラー３を溶接で取り付けることができないという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６−４２５１９号公報

【特許文献2】特開２０１４−４３８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って本発明の目的は、熱歪を発生させることなく、また板材の材質にかかわらず、板材の表裏両面にナットとカラーとを強固に取り付けることができる板材へのナットとカラーの取付方法及び取付構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するためになされた本発明の板材へのナットとカラーの取付方法は、板材の一方の面にナットをかしめ固定し、前記かしめ固定の際に前記板材の他方の面に発生する凹溝に、カラーの端部の突起を圧入することにより、前記板材の両面に前記ナットと前記カラーをそれぞれ固定することを特徴とするものである。好ましい実施形態においては、金属パネルの一方の面にピアスナットをかしめ固定し、前記かしめ固定の際に前記金属パネルの他方の面に発生する環状凹溝に、カラーの端部の環状突起を圧入することにより、前記金属パネルの両面に前記ピアスナットと前記カラーをそれぞれ固定する。

【0010】

また上記の課題を解決するためになされた本発明の板材へのナットとカラーの取付構造は、板材の一方の面にかしめ固定されたナットと、前記板材の他方の面に固定されたカラーとからなり、前記カラーは端部に突起を備えたものであり、前記ナットを前記かしめ固定する際に前記板材に形成された凹溝内に、前記突起が圧入されていることを特徴とする。

【0011】

好ましい実施形態においては、前記ナットは、めねじを備えた本体の端面に内筒と外筒とを備え、これらの前記内筒と前記外筒との間に、板材が流入する凹部が形成されており、前記ナットと前記板材をかしめ固定する際に前記板材に形成された凹溝は、前記凹部の位置に形成されたものである。また好ましい実施形態においては、金属パネルと、その一方の面にかしめ固定されたピアスナットと、前記金属パネルの他方の面に固定されたカラーとからなり、前記カラーは端部に環状突起を備えたものであり、前記環状突起が、前記ピアスナットをかしめ固定する際に前記金属パネルに形成された環状凹溝内に圧入されている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、まず専用の金型を用いて板材の一方の面にナットをかしめ固定し、このかしめ固定の際に板材の反対面である他方の面に発生する凹溝に、カラーの端部の突起を圧入することにより、カラーを板材にかしめ固定する。このため溶接が不要であり、従来のように溶接熱によって板材に歪が発生するおそれがない。このため、板材に対してナットを直角方向に正しく取り付けることができる。しかも従来のように、溶接熱によってナットの空転トルクや剥離強度の低下が生ずるおそれもない等の大きい利点がある。また溶接を行わないので、板材がアルミニウムである場合にも、カラーを取り付けることができる。さらに、カラーの取り付けによりナットの取り付け強度を、ナット単独の場合よりも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態を示す断面図であり、かしめ前の状態を示す。

【図2】ナットを板材にかしめた状態を示す断面図である。

【図3】カラーを板材に圧入した状態を示す断面図である。

【図4】従来技術を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１において、１０は板材、１１はこの板材１０の一方の面にかしめ固定されるナットである。本実施形態では板材１０は金属パネルであり、ナット１１はピアスナットである。板材１０は例えば自動車のインパネとダッシュボードとを締結する部分に用いられる鋼板製のブラケットの一部であるが、板材１０の材質は鋼板に限定されるものではなく、アルミ材などの他の金属材であっても差し支えない。

【0015】

ナット１１は中央にめねじ孔１３を備え、ナット本体の座面側に内筒１４と外筒１５とを備え、これらの内筒１４と外筒１５との間に、かしめ時に板材１０の金属を流入させるための凹部１６が形成されている。本実施形態では内筒１４と外筒１５とはナットの軸に垂直な断面形状が円形であり、凹部１６も円形の環状凹部である。しかしこれらの内筒１４、外筒１５、凹部１６は断面が円形の形状に限定されるものではなく、四角形や六角形などの多角形であってもよく、Ｕ字形状であってもよい。内筒１４の外周面は座面に向かってテーパ状に拡がった形状である。内筒１４は外筒１５よりも突出しており、その突出量は板材１０の板厚程度であることが好ましい。

【0016】

ナット１１は図示しない専用の金型を板材１０の裏面に当てた状態で板材１０に打ち込まれる。このとき、金型と内筒１４とによって板材１０が打ち抜かれるとともに、打ち抜かれた部分の周縁部の金属がナット１０の凹部１６の内部に塑性流動し、図２に示すようにナット１１は板材１０にかしめ固定される。

【0017】

また、金型によって板材１０が図２のようにナット１１の凹部１６の内部に塑性流動するため、内筒１４の周縁部の板材１０に凹溝１７が形成される。この凹溝１７の外周面は、ピアスナット１１の内筒１４の外周面である。本実施形態では凹溝１７は環状凹溝であり、その外周面はテーパ面である。

【0018】

この凹溝１７を利用して、図３に示すように、板材１０の反対面である他方の面からカラー１８がかしめ固定される。カラー１８は円筒状の本体の端部に突起１９を備えたものであり、この突起１９が前記した凹溝１７内に圧入される。カラー１８の突起１９はピアスナット１１の凹溝１７内に塑性流動し、凹溝１７の内部に充満する。このようにして、カラー１８も金属パネル１０に強固に固定される。またこれによりピアスナット１１の取り付け強度も向上する。なお、本実施形態では凹溝１７は環状凹溝であり、カラー１８の突起１９も環状突起である。しかし凹溝１７と突起１９の形状は環状に限定されるものではなく、さらに互いに別形状であってもよい。

【0019】

上記したように、本発明によれば、溶接を行うことなく、板材１０の両面にナット１１とカラー１８とを強固に取り付けることができる。このため溶接熱による板材１０の歪が発生することがなく、ナット１１のめねじの中心軸を板材１０に対して直角とすることができる。また、板材の材質が溶接が困難なアルミニウムであっても、カラー１８を取り付けることができる。したがってナット１１を利用した他の部材の取り付けに支障が生ずることがない。また、カラー１８はナット１１をかしめ固定する際に板材１０の反対面に発生する凹溝１７を利用してかしめられるので、カラー１８の中心軸とナット１１のめねじの中心軸を正確に一致させることができる。

【0020】

さらに、本発明によればナット１１の取り付け強度が従来のように溶接熱によって低下しないだけではなく、カラー１８のかしめによって板材１０の凹溝１７の内部に流入した部分を更に塑性変形させ、より強く密着させることができる。このためナット１１を単独でかしめた場合よりも、ナット１１の取り付け強度を更に高めることができる。

【0021】

上記した実施形態では、ナット１１の内筒１４の外周面をテーパ状としたが、内筒１４の外周面を軸に平行としてもよい。また上記した実施形態では、凹部１６の外筒１５側の側面を軸に平行としたが、テーパ面とすることもできる。

【実施例】

【0022】

本発明の効果を確認するため、以下の試験を行った。
板厚が１.２ｍｍの鋼板製のパネルに、専用の金型を用いて、直径が２２ｍｍのピアスナットをかしめた。このかしめにより、金属パネルの反対面に、外径１４.６ｍｍ、幅１ｍｍの環状凹溝が形成された。この環状凹溝を利用して、外径が２０ｍｍ、内径が１２.５ｍｍ、長さが１５ｍｍのカラーを取り付けた。カラーはその一方の端面に外径が１４.６ｍｍ、幅が１ｍｍの環状突起を持つものであり、この環状突起をプレス機によって上記した金属パネルの環状凹溝に圧入した。

【0023】

次に、ピアスナットの空転トルクを測定した。測定はトルクセンサを用い、ピアスナットが金属パネルから離脱して空転し始めるトルクを測定する方法で行った。なおいずれの測定もＮ＝３である。その結果、ピアスナットの空転トルクの平均値は６２・０（Ｎ・ｍ）であり、このピアスナットに他の部材を取り付ける際のボルトの最大締め付けトルクである３５（Ｎ・ｍ）よりも十分に優れた値であることが確認された。このため、他の部材を取り付ける際にピアスナットが空転するおそれはない。

【0024】

次に、圧入されたカラーの剥離強度を測定した。測定は、カラーを引っ張り試験機でチャックして引っ張り、固定された金属パネルから剥離されるときの荷重を測定する方法で行った。その結果、金属パネルからのカラーの剥離強度の平均値は１.８７（ｋＮ）であり、強固に固定されていることが確認された。

【0025】

以上に説明したように、本発明によれば、板材に溶接熱を加えることなく、ナットとカラーを強固に取り付けることができる。このため板材に熱歪が発生することがなく、ナットのめねじの軸線は板材に対して直角となる。また板材の材質がアルミ材であっても、カラーを支障なく取り付けることができる。

【符号の説明】

【0026】

１ ウエルドナット
２ 板材
３ カラー
１０ 板材
１１ ナット
１２ 下孔
１３ めねじ孔
１４ 内筒
１５ 外筒
１６ 凹部
１７ 凹溝
１８ カラー
１９ 突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】