(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のワンサイドボルトを使用して第1及び第2板部が互いに締結された締結構造を製造するための締結構造の製造方法であって、前記第1及び第2板部は貫通孔をそれぞれ有しており、
前記貫通孔が互いに重なるように前記第1及び第2板部を配置した後に、前記弾性体に外力を作用させて前記先端を前記ボルト体に近づけながら前記頭部から前記貫通孔に前記ワンサイドボルトを挿通する工程と、
前記先端が前記貫通孔を越えて前記弾性体の復元により前記先端が前記ボルト体から離れた後に、前記ナット体を回転させて前記ボルト体を引き戻し、前記第1及び第2板部の一方の板面に前記ナット体を押し当てるとともに、前記第1及び第2板部の他方の板面と前記頭部の端面とに前記切片体を押し当てる工程と
を含む締結構造の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような従来のワンサイドボルトでは、スリーブの一部を塑性変形させて半径方向外方に膨らんだバルジ部を形成するので、塑性変形されたスリーブの一部に微細なクラックが生じることがある。このような微細なクラックでも、長期的にはバルジ部の強度を低下させて締結力の低下を引き起こす虞がある。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、塑性変形による微細なクラックの発生を回避して、より確実に長期的な締結力を確保することができるワンサイドボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るワンサイドボルトは、頭部を有するボルト体と、ボルト体の先端側に螺合されたナット体と、頭部とナット体との間に配置された少なくとも1つの切片体と、切片体とボルト体とを接続する弾性体とを備え、切片体は、頭部側に位置する基端と、ナット体側に位置する先端とを有しており、弾性体は、外力非作用時にボルト体の径方向に関して先端が基端よりも外側に位置するように切片体をボルト体に固定しているとともに、外力作用時に先端がボルト体に近づくことを許容するように構成されている。
【0007】
本発明に係る締結構造は、貫通孔をそれぞれ有するとともに、貫通孔が互いに重なるように配置された第1及び第2板部と、上記のワンサイドボルトであって、切片体とナット体との間に第1及び第2板部が位置するように、頭部から貫通孔に挿通されているワンサイドボルトとを備え、第1及び第2板部の一方の板面にナット体が押し当てられるとともに、第1及び第2板部の他方の板面と頭部の端面とに切片体が押し当てられている。
【0008】
本発明に係る締結構造の製造方法は、上記のワンサイドボルトを使用して第1及び第2板部が互いに締結された締結構造を製造するための締結構造の製造方法であって、第1及び第2板部は貫通孔をそれぞれ有しており、貫通孔が互いに重なるように第1及び第2板部を配置した後に、弾性体に外力を作用させて先端をボルト体に近づけながら頭部から貫通孔にワンサイドボルトを挿通する工程と、先端が貫通孔を越えて弾性体の復元により先端がボルト体から離れた後に、ナット体を回転させてボルト体を引き戻し、第1及び第2板部の一方の板面にナット体を押し当てるとともに、第1及び第2板部の他方の板面と頭部の端面とに切片体を押し当てる工程とを含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明のワンサイドボルト並びにそれを使用した締結構造及び締結構造の製造方法によれば、弾性体は、外力非作用時にボルト体の径方向に関して先端が基端よりも外側に位置するように切片体をボルト体に固定しているとともに、外力作用時に先端がボルト体に近づくことを許容するように構成されているので、第1及び第2板部の貫通孔にワンサイドボルトを挿通して、第1及び第2板部の一方の板面にナット体を押し当てるとともに、第1及び第2板部の他方の板面と頭部の端面とに切片体を押し当てることで、軸力を発揮する部材の塑性変形を伴わずに片側から第1及び第2板部の締結を行うことができる。これにより、塑性変形による微細なクラックの発生を回避して、より確実に長期的な締結力を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1によるワンサイドボルト1を示す正面図であり、
図2は
図1の線II−IIに沿うワンサイドボルト1の断面図であり、
図3は
図1のワンサイドボルト1を示す底面図である。
図1〜
図3に示すように、ワンサイドボルト1は、ボルト体2、ナット体3、3つの切片体4及び弾性体5を有している。
【0012】
ボルト体2は、頭部20、ネジ部21及び軸部22を有している。
【0013】
頭部20は、ボルト体2の一端に形成された円柱形状の部分である。頭部20は、例えば多角形等の他の形状を有していてもよい。頭部20には、ボルト体2の径方向2aに延在された端面20aが設けられている。ボルト体2の径方向2aは、ボルト体2の軸方向(延在方向)に直交する方向である。
【0014】
ネジ部21は、ボルト体2の他端側に形成された円柱形状の部分である。ネジ部21の外周には、ネジ21aが形成されている。ネジ21aは、ネジ部21の周方向全体に形成されるか、又はネジ部21の周方向の一部に形成される。頭部20とは逆側のネジ部21の端面は、ボルト体2の先端2bを構成している。
【0015】
軸部22は、頭部20とネジ部21との間に形成された円柱形状の部分である。頭部20、ネジ部21及び軸部22は、互いに同軸に配置されている。軸部22の外径22a(幅)は、頭部20及びネジ部21の外径よりも小さくされている。
【0016】
ナット体3は、ボルト体2の先端2b側に螺合されている。ナット体3は、例えば六角柱等の多角柱の外形を有することができる。ナット体3の幅3aは、ボルト体2の頭部20及びネジ部21の幅よりも大きくされている。ナット体3の幅3aは、対角距離等により定義することができる。
【0017】
切片体4は、頭部20とナット体3との間に配置された板状部材である。より具体的には、切片体4は、軸部22の外周位置に配置されている。
図2及び
図3に示すように、本実施の形態では各切片体4の横断面が円弧状とされている。切片体4は、ボルト体2とは別の部材によって構成されている。また、切片体4は、頭部20側に位置する基端40と、ナット体3側に位置する先端41とを有している。
【0018】
図2及び
図3に示すように、本実施の形態では3つの切片体4がボルト体2の周方向に並べて配置されている。各切片体4は等間隔で配置されていることが好ましい。各切片体4の間の間隔は、各切片体4の幅方向中心位置の間の距離等によって定義することができる。
【0019】
ボルト体2、ナット体3及び切片体4は、必要とされる強度に応じて、例えば鉄又は非鉄(アルミニウム、亜鉛又は樹脂等)等の任意の素材によって構成され得る。
【0020】
弾性体5は、例えば高復元ゴム体又は金属バネ等の圧縮及び復元が可能な素材又は部材により構成されたものであり、ボルト体2と切片体4との間に設けられて、ボルト体2と切片体4とを接続している。
図2に示すように、本実施の形態の弾性体5は、ボルト体2の軸部22の周面を覆う被覆部50と、被覆部50の外周面からボルト体2の径方向2aの外方に延出されて各切片体4の内周面に固着されている3つの接続部51とを有している。
【0021】
図1に示すように、弾性体5は、外力非作用時(外力が加えられていない時又は非圧縮時)にボルト体2の径方向2aに関して先端41が基端40よりも外側に位置するように切片体4をボルト体2に固定している。すなわち、弾性体5の外力非作用時には、ボルト体2の先端2b側で各切片体4の先端41が広がった状態となるように、ボルト体2の軸方向に対して各切片体4が傾斜して延在されている。
図3に示すように、弾性体5の外力非作用時には、ボルト体2の径方向に関するボルト体2の軸中心Cから切片体4の先端41までの距離d1は、ボルト体2の軸中心Cから頭部20の最外縁までの距離d2よりも長くされている。
【0022】
切片体4の基端40及び先端41は、弾性体5の外力非作用時にボルト体2の径方向2aに延在する端面40a,41aを有している。これらの端面40a,41aは、平面により構成されている。
図1では基端40の端面40aが頭部20の端面20aに接触しているように示しているが、ボルト体2の軸方向に沿う外力が切片体4に加えられていないときに基端40の端面40aが頭部20の端面20aから離間されていてもよい。
【0023】
次に、
図4は
図1の切片体4の先端41がボルト体2に近づけられた状態のワンサイドボルト1を示す正面図であり、
図5は
図4のワンサイドボルト1を示す底面図である。弾性体5は、外力が加えられたときに圧縮可能とされている。弾性体5は、外力作用時(外力が加えられている時又は圧縮時)に切片体4の先端41がボルト体2に近づくことを許容するように構成されている。
【0024】
本実施の形態のワンサイドボルト1では、
図4に示すように各切片体4の内周面が軸部22に最も接近するまで切片体4が変位された状態において、
図5に示すようにボルト体2の軸方向に沿って頭部20を見た時に切片体4が頭部20に隠れるように構成されている。すなわち、頭部20が通過できる孔であれば、切片体4も通過できるようにされている。但し、必ずしも上述のように構成されていなくてもよく、各切片体4の内周面が軸部22に最も接近するまで変位された切片体4が頭部20の外縁からボルト体2の径方向に突出していてもよい。
【0025】
次に、
図6は
図1のワンサイドボルト1を使用した締結構造6の製造方法を示す説明図である。ワンサイドボルト1は、貫通孔61a,62aをそれぞれ有する第1及び第2板部61,62を締結するために使用される。貫通孔61a,62aの直径は、頭部20の直径よりも大きく、かつナット体3の幅よりも小さくされている。仮に頭部20の直径を12mmとした場合、貫通孔61a,62aを挿通される頭部20の両側に1mmずつのクリアランスを有するように、貫通孔61a,62aの直径を14mm程度とすることができる。第1及び第2板部61,62の貫通孔61a,62aの直径は互いに異なっていてもよい。
【0026】
まず、
図6の(a)に示すように、貫通孔61a,62aが互いに重なるように第1及び第2板部61,62を配置した後に、頭部20から貫通孔61a,62aにワンサイドボルト1を挿通する。このとき、貫通孔61a,62aの外縁に切片体4が押し付けられることで、切片体4の先端41がボルト体2に近づけられるように弾性体5が圧縮される。
【0027】
その次に、
図6の(b)に示すように、切片体4の先端41が貫通孔61a,62aを越える位置までワンサイドボルト1を貫通孔61a,62aに挿通させると、弾性体5の復元により切片体4の先端41がボルト体2から離れる。この位置までワンサイドボルト1を貫通孔61a,62aに挿通した後に、ナット体3を回転させてボルト体2を引き戻し、
図6の(c)に示すように、第1板部61の板面にナット体3を押し当てるとともに、第2板部62の板面と頭部20の端面20aとに切片体4を押し当てる。このとき、第2板部62の板面と頭部20の端面20aとの間で切片体4が突っ張ることにより軸力が生じる。この軸力により第1及び第2板部61,62が締結される。第2板部62の板面及び頭部20の端面20aへの切片体4の押し当ては、切片体4の弾性域で行われる。すなわち、本実施の形態のワンサイドボルト1では、切片体4をはじめとする軸力を発揮する部材の塑性変形を伴わずに第1及び第2板部61,62の片側からの操作により第1及び第2板部61,62の締結を行うことができる。これにより、塑性変形による微細なクラックの発生を回避して、より確実に長期的な締結力を確保することができる。また、ナット体3を緩めることで第1及び第2板部61,62の締結を弱めて第1及び第2板部61,62の位置調整を行うことができる。
【0028】
なお、
図6の(a)〜(c)では、第1板部61側からワンサイドボルト1を貫通孔61a,62aに挿通するように説明しているが、周囲の状況によっては第2板部62側からワンサイドボルト1を貫通孔61a,62aに挿通してもよい。本実施の形態の締結構造6は、貫通孔61a,62aをそれぞれ有するとともに、貫通孔61a,62aが互いに重なるように配置された第1及び第2板部61,62と、ナット体3と切片体4との間に第1及び第2板部61,62が位置するように、頭部20から貫通孔61a,62aに挿通されているワンサイドボルト1とを備え、第1及び第2板部61,62の一方の板面にナット体3が押し当てられるとともに、第1及び第2板部61,62の他方の板面と頭部20の端面20aとに切片体4が押し当てられているものである。
【0029】
上述のように切片体4の基端40及び先端41の端面40a,41a(
図1及び
図4参照)が弾性体5の外力非作用時にボルト体2の径方向2aに延在しているため、第2板部62の板面と頭部20の端面20aとの間で切片体4を突っ張らせた時に、基端40及び先端41の端面40a,41aを第2板部62の板面及び頭部20の端面20aに面接触させることができ、より確実に軸力を発生させることができる。但し、切片体4の基端40及び先端41の端面40a,41aが他の形状とされていても軸力の発生は期待できる。すなわち、切片体4の基端40及び先端41の端面40a,41aの少なくとも1つが弾性体5の外力非作用時にボルト体2の径方向2aに延在された平面とされていなくてもよい。
【0030】
また、本実施の形態では、複数の切片体4がボルト体2の周方向に並べて配置されているので、ボルト体2の周方向に軸力を分散でき、より安定的に軸力を発生させることができる。但し、切片体4の数は、3つに限定されず、例えば1つ、2つ又は4以上の数等の他の数であってもよい。
【0031】
切片体4を突っ張らせた際、切片体4の延在方向に切片体4を圧縮しようとする力が切片体4に作用する。上述のように各切片体4の横断面が円弧状とされているため、各切片体4の横断面が直線状とされている場合と比較して、切片体4を圧縮しようとする力に対する切片体4の耐荷力を向上させることができ、より確実に軸力を発生させることができる。切片体4の横断面が例えば「く」の字形等の1つ又は複数の角を有する形状とされていても、同様に切片体4の耐荷力を向上させることができる。但し、必要とされる軸力の大きさによっては切片体4の横断面が平面状とされていてもよい。軸部22の形状は、切片体4の横断面の横断面に応じて、例えば多角形等の他の形状に変更できる。
【0032】
ここで、上述のように貫通孔61a,62aの直径が頭部20の直径よりも大きいため、弾性体5の外力非作用時にボルト体2の軸方向に対して切片体4を傾斜して延在していなければ、切片体4の先端41の端面41aを第1及び第2板部61,62の板面に押し当てることが難しい。このため、ボルト体2の軸方向に対する切片体4の傾斜角度は0°よりも大きいことが好ましい。
【0033】
一方、ボルト体2の軸方向に対する切片体4の傾斜角度が45°よりも大きいと、切片体4を突っ張らせようとしたときに、切片体4に作用するボルト体2の軸方向に沿う力よりも切片体4に作用するボルト体2の径方向に沿う力の方が大きくなってしまう。この場合、鉄または非鉄間の接触においては、切片体4に作用するボルト体2の径方向に沿う力が切片体4と第2板部62の板面との間の最大摩擦力を上回りやすくなり、切片体4が倒れて軸力を発生できなくなる虞が生じる。このため、ボルト体2の軸方向に対する切片体4の傾斜角度は45°以下であることが好ましい。
【0034】
このようなワンサイドボルト1並びにそれを使用した締結構造6及び締結構造6の製造方法によれば、弾性体5は、外力非作用時にボルト体2の径方向に関して先端41が基端40よりも外側に位置するように切片体4をボルト体2に固定しているとともに、外力作用時に先端41がボルト体2に近づくことを許容するように構成されているので、第1及び第2板部61,62の貫通孔61a,62aにワンサイドボルト1を挿通して、第1及び第2板部61,62の一方の板面にナット体3を押し当てるとともに、第1及び第2板部61,62の他方の板面と頭部20の端面とに切片体4を押し当てることで、軸力を発揮する部材の塑性変形を伴わずに片側から第1及び第2板部61,62の締結を行うことができる。これにより、塑性変形による微細なクラックの発生を回避して、より確実に長期的な締結力を確保することができる。
【0035】
また、基端40は、弾性体5の外力非作用時にボルト体2の径方向2aに延在する端面40aを有しているので、板部の板面と頭部20の端面20aとの間で切片体4を突っ張らせた時に、基端40の端面40aを頭部20の端面20aに面接触させることができ、より確実に軸力を発生させることができる。
【0036】
さらに、先端41は、弾性体5の外力非作用時にボルト体2の径方向2aに延在する端面41aを有しているので、板部の板面と頭部20の端面20aとの間で切片体4を突っ張らせた時に、先端41の端面41aを第2板部62の板面に面接触させることができ、より確実に軸力を発生させることができる。
【0037】
さらにまた、複数の切片体4がボルト体2の周方向に並べて配置されているので、ボルト体2の周方向に軸力を分散でき、より安定的に軸力を発生させることができる。
【0038】
また、切片体4の横断面が円弧状か又は角を有する形状であるので、切片体4を圧縮しようとする力に対する切片体4の耐荷力を向上させることができ、より確実に軸力を発生させることができる。
【0039】
さらに、弾性体5の外力非作用時におけるボルト体2の軸方向に対する切片体4の傾斜角度が0°よりも大きくかつ45°以下であるので、より確実に軸力を発生させることができる。
【0040】
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2によるワンサイドボルト1の要部を示す断面図である。実施の形態1では、弾性体5が、被覆部50と、その被覆部50の外周面からボルト体2の径方向2aの外方に延出された3つの接続部51とを有するように説明したが(
図2参照)、
図7に示すように、弾性体5は、ボルト体2の軸部22の周面と各切片体4の内周面との間の空間を埋めるように横断面が略三角形状の部材とされていてもよい。弾性体5の外周面は各切片体4の内周面に固着されている。弾性体5の横断面は切片体4の数及び形状に応じて変更できる。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
【0041】
このように、ボルト体2の軸部22の周面と各切片体4の内周面との間の空間を埋める形状を弾性体5が有していてもよい。
【0042】
実施の形態3.
図8は本発明の実施の形態3によるワンサイドボルト1を示す正面図であり、
図9は
図8の線IX−IXに沿うワンサイドボルト1の断面図である。実施の形態1,2では、弾性体5がボルト体2と各切片体4との間に配置されるように説明した。しかしながら、
図8及び
図9に示すように、ボルト体2の頭部20及び各切片体4の外側に弾性体5が配置されてもよい。
【0043】
本実施の形態3の弾性体5は、ボルト体2の頭部20の外周に配置された円環部52と、円環部52から各切片体4の外面に沿うように延出された複数の舌片部53とを有している。各舌片部53の内周面は、各切片体4の外周面に固着されている。本実施の形態3においても、弾性体5は、外力非作用時にボルト体2の径方向に関して切片体4の先端41が基端40よりも外側に位置するように切片体4をボルト体2に固定しているとともに、外力作用時に切片体4の先端41がボルト体2に近づくことを許容するように構成されている。その他の構成は、実施の形態1と同じである。
【0044】
このように、ボルト体2及び切片体4の外側に弾性体5が配置されてもよい。