特開 2024-6178 鋲打ち方法および締結物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006178

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】鋲打ち方法および締結物

(51)【国際特許分類】

   F16B 5/00 20060101AFI20240110BHJP

   F16B 15/00 20060101ALI20240110BHJP

   F16B 15/06 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

F16B5/00 C

F16B15/00 D

F16B15/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106833

(22)【出願日】2022-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】000004743

【氏名又は名称】日本軽金属株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】599016431

【氏名又は名称】学校法人 芝浦工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 久司

(72)【発明者】

【氏名】橋村 真治

【テーマコード（参考）】

3J001

【Ｆターム（参考）】

3J001FA18

3J001GA02

3J001GA03

3J001GA06

3J001GB01

3J001GC02

3J001GC13

3J001HA02

3J001JD01

3J001KA21

(57)【要約】

【課題】被締結材の割れの発生を抑制して、充分な耐リーク性を有するようにする。
【解決手段】下穴４１を有する第一被締結材４０の表面４０aに、第二被締結材５０の裏面５０ａを重ね合わせる準備工程と、第二被締結材５０の表面５０ｂから離れた位置にセットした金属製の鋲１ａを下穴４１の位置に向けて移動させて、鋲１ａを第二被締結材５０、第一被締結材４０の順に打ち込んで下穴４１内に到達させる鋲打ち工程と、を含む。下穴４１は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部４３を備え、鋲１ａは、先細り形状の第一軸部３を備え、第一軸部３は先端側に向かうほど縮径する先端部３ａ１を有し、第一軸部３の外周面には、基端側から先端側にかけて螺旋溝３ｂが刻設されており、最大締め代が、３～１３％である。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下穴を有する第一被締結材の表面に、第二被締結材の裏面を重ね合わせる準備工程と、
前記第二被締結材の表面から離れた位置にセットした金属製の鋲を前記下穴の位置に向けて移動させて、前記鋲を前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に打ち込んで前記下穴内に到達させる鋲打ち工程と、を含み、
前記下穴は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部を備え、
前記鋲は、先細り形状の第一軸部を備え、
前記第一軸部は先端側に向かうほど縮径する先端部を有し、
前記第一軸部の外周面には、当該第一軸部の基端側から先端側にかけて溝が刻設されており、
前記鋲の打ち込み後に前記穴部の前記内壁面と前記第一軸部とが接触している位置における、前記内壁面の円周長と前記第一軸部の円周長との差を前記内壁面の円周長で割った値である締め代に関し、当該締め代の最大値となる最大締め代が、３～１３％であることを特徴とする鋲打ち方法。

【請求項2】

前記内壁面と前記第一軸部とが接触している接触箇所における当該第一軸部の軸方向の長さである鋲接触長さが、５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項3】

前記先端部は、当該先端部の基端の仮想底面と先端の頂点とによって形成される円錐形よりも外側に膨出する膨出部を有し、
前記膨出部で前記締め代が前記最大締め代となることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項4】

前記穴部の開口径は、前記第一軸部の基端部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項5】

前記穴部の開口径φ１と前記第一軸部の基端部の径φ２との関係は、１．０×φ２＜φ１≦１．１×φ２であることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項6】

前記穴部のテーパー角度は、２～１０°であることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項7】

前記鋲は、前記第一軸部の基端から延出している頭部をさらに備え、
前記第一軸部は、前記頭部から垂下していて、
前記頭部は、前記第一軸部と連結している中心部と当該中心部から外方に拡がる周縁部とを有し、
前記周縁部の径は、前記第一軸部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項8】

前記頭部は、前記周縁部が前記第一軸部の側に傾斜しながら拡がる傘形状であることを特徴とする請求項７に記載の鋲打ち方法。

【請求項9】

前記頭部の前記周縁部の厚さは、０．１～２.０ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の鋲打ち方法。

【請求項10】

前記頭部の傾斜角度は、５～３０°であることを特徴とする請求項７に記載の鋲打ち方法。

【請求項11】

前記溝は前記第一軸部の外表面に螺旋状に形成された螺旋溝であり、
前記鋲打ち工程では、前記第二被締結材の表面から離れた位置にセットした前記鋲を回転しない状態で前記下穴の位置に向けて移動させ、前記鋲を前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に回転させながらねじ込んで前記下穴内に到達させることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項12】

前記螺旋溝の螺旋角度は、６０～３６０°であることを特徴とする請求項１１に記載の鋲打ち方法。

【請求項13】

前記鋲は、前記第一軸部とは前記頭部の反対側で当該頭部から延出している第二軸部を更に備え、
前記鋲打ち工程では、前記第二軸部を保持する保持部を有する補助部材を用い、当該補助部材で前記第二軸部を保持した状態で前記鋲を前記補助部材ごと前記下穴の位置に向けて移動させることを特徴とする請求項７に記載の鋲打ち方法。

【請求項14】

前記第一被締結材および前記第二被締結材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項15】

前記第一被締結材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成され、前記第二被締結材は、樹脂で形成された板材であることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項16】

前記第一被締結材は、鋳造材であることを特徴とする請求項１に記載の鋲打ち方法。

【請求項17】

下穴を有する第一被締結材と、
前記第一被締結材の表面に、裏面が重ね合わされた第二被締結材と、
金属製で前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に打ち込まれて前記下穴内に達している鋲と、を備え、
前記下穴は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部を備え、
前記鋲は、先細り形状の第一軸部を備え、
前記第一軸部は前端側に向かうほど縮径する先端部を有し、
前記第一軸部の外周面には、当該第一軸部の基端側から先端側にかけて溝が刻設されており、
前記鋲の打ち込み後に前記穴部の前記内壁面と前記第一軸部とが接触している位置における、前記内壁面の円周長と前記第一軸部の円周長との差を前記内壁面の円周長で割った値である締め代に関し、当該締め代の最大値となる最大締め代が、３～１３％であることを特徴とする締結物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋲打ち方法および締結物に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミ合金製鋳物にアルミ合金製の蓋を機械的に締結する方法として、ボルト締結が一般的に知られている。
また、セルフタッピングネジを用いて、被接合材にねじ溝を形成しながら締結するセルフタップ締結が知られている。
一方、螺旋溝が刻設されている鋲を高速で移動させることで二部材を締結する鋲打ち方法として、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１に記載される技術は、まず、一方の金属板の表面に他方の金属板の裏面を重ね合わせる。そして、他方の金属板の表面から離れた位置にセットした金属製の鋲を回転しない状態で高速に移動させて、鋲を他方の金属板および一方の金属板の順に回転させながらねじ込む。使用する鋲は、円盤状の頭部と、頭部の中央部に設けられた先細り形状の軸部とを備えている。また、軸部の外周面には、先端側から基端側にかけて螺旋溝が刻設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－３９５３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、被締結材が、板材等と、角材等の厚みのある材料とである場合に、角材等の表面に板材等の裏面を重ね合わせた状態の被締結材に対して、板材等の表面から鋲を打ち込んで両者の締結を行おうとしたときには、鋲が打ち込まれた際に角材等に割れが発生するおそれがあった。角材等に割れが発生すると、被締結材からリークが発生する。
このような観点から、本発明は、被締結材の割れの発生を抑制して、充分な耐リーク性を有する鋲打ち方法および締結物を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

このような課題を解決するために第一の発明は、鋲打ち方法であって、下穴を有する第一被締結材の表面に、第二被締結材の裏面を重ね合わせる準備工程と、前記第二被締結材の表面から離れた位置にセットした金属製の鋲を前記下穴の位置に向けて移動させて、前記鋲を前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に打ち込んで前記下穴内に到達させる鋲打ち工程と、を含み、前記下穴は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部を備え、前記鋲は、先細り形状の第一軸部を備え、前記第一軸部は先端側に向かうほど縮径する先端部を有し、前記第一軸部の外周面には、当該第一軸部の基端側から先端側にかけて溝が刻設されており、前記鋲の打ち込み後に前記穴部の前記内壁面と前記第一軸部とが接触している位置における、前記内壁面の円周長と前記第一軸部の円周長との差を前記内壁面の円周長で割った値である締め代に関し、当該締め代の最大値となる最大締め代が、３～１３％であることを特徴とする。

【0006】

前記内壁面と前記第一軸部とが接触している接触箇所における当該第一軸部の軸方向の長さである鋲接触長さが、５ｍｍ以上であることを特徴とする。

【0007】

前記先端部は、当該先端部の基端に想定する底面と先端の頂点とによって規定される円錐形よりも外側に膨出する膨出部を有し、前記膨出部で前記締め代が前記最大締め代となることが好ましい。

【0008】

前記穴部の開口径は、前記第一軸部の基端部の径よりも大きいことが好ましい。

【0009】

前記穴部の開口径φ１と前記第一軸部の基端部の径φ２との関係は、１．０×φ２＜φ１≦１．１×φ２であることが好ましい。

【0010】

前記穴部のテーパー角度は、２～１０°であることが好ましい。

【0011】

前記鋲は、前記第一軸部の基端から延出している頭部をさらに備え、前記第一軸部は、前記頭部から垂下していて、前記頭部は、前記第一軸部と連結している中心部と当該中心部から外方に拡がる周縁部とを有し、前記周縁部の径は、前記第一軸部の径よりも大きいことが好ましい。

【0012】

前記頭部は、前記周縁部が前記第一軸部の側に傾斜しながら拡がる傘形状であることが好ましい。

【0013】

前記頭部の前記周縁部の厚さは、０．１～２.０ｍｍであることが好ましい。

【0014】

前記頭部の傾斜角度は、５～３０°であることが好ましい。

【0015】

前記溝は前記第一軸部の外表面に螺旋状に形成された螺旋溝であり、前記鋲打ち工程では、前記第二被締結材の表面から離れた位置にセットした前記鋲を回転しない状態で前記下穴の位置に向けて移動させ、前記鋲を前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に回転させながらねじ込んで前記下穴内に到達させることが好ましい。

【0016】

前記螺旋溝の螺旋角度は、６０～３６０°であることが好ましい。

【0017】

前記鋲は、前記第一軸部とは前記頭部の反対側で当該頭部から延出している第二軸部を更に備え、前記鋲打ち工程では、前記第二軸部を保持する保持部を有する補助部材を用い、当該補助部材で前記第二軸部を保持した状態で前記鋲を前記補助部材ごと前記下穴の位置に向けて移動させることが好ましい。

【0018】

前記第一被締結材および前記第二被締結材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されていることが好ましい。

【0019】

また、前記第一被締結材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成され、前記第二被締結材は、樹脂で形成された板材であることが好ましい。

【0020】

前記第一被締結材は、鋳造材であることが好ましい。

【0021】

また、第二の発明は、締結物であって、下穴を有する第一被締結材と、前記第一被締結材の表面に、裏面が重ね合わされた第二被締結材と、金属製で前記第二被締結材、前記第一被締結材の順に打ち込まれて前記下穴内に達している鋲と、を備え、前記下穴は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部を備え、前記鋲は、先細り形状の第一軸部を備え、前記第一軸部は先端側に向かうほど縮径する先端部を有し、前記第一軸部の外周面には、当該第一軸部の基端側から先端側にかけて溝が刻設されており、前記鋲の打ち込み後に前記穴部の前記内壁面と前記第一軸部とが接触している位置における、前記内壁面の円周長と前記第一軸部の円周長との差を前記内壁面の円周長で割った値である締め代に関し、当該締め代の最大値となる最大締め代が、３～１３％であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る鋲打ち方法および締結物によれば、締結物の割れの発生を抑制して、十分な耐リーク性をもたせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に用いる鋲の外観斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に用いる鋲の側面図である。

【図3】本発明の実施形態に用いる鋲の底面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶに対応する縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態に用いる別形態の鋲の側面図である。

【図6】本発明の実施形態に用いる被締結材の縦断面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る鋲打ち方法に用いる鋲打ち装置の概略構成図である。

【図8】鋲打ち装置から鋲を射出した状態を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る締結物の縦断面図である。

【図10A】実施例の試験における抜き力測定方法の概略図である。

【図10B】図１０ＡのＸＢ－ＸＢに対応する縦断面図である。

【図11】本発明の実験データ１の実験結果を示す表である。

【図12】本発明の実験データ２の実験結果を示す表である。

【図13】本発明の実施例に係る締結物の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。さらに、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであり、表された各構成要素の寸法やそれらの比は実際のものとは異なる場合もある。

【0025】

［鋲の構成について］
本発明の実施形態で用いる鋲について、図面を参照して詳細に説明する。
図１ないし図４に示す鋲１ａは、重ねられた締結対象の二部材に高速で打ち込まれ、この二部材を締結するものである。図１に示すように、鋲１ａは、円盤状の頭部２と、頭部２の片側の中央部に設けられた第一軸部３と、頭部２の別の片側の中央部に設けられた第二軸部４とを主に備えている。鋲１ａは、例えば金属製であり、締結対象の部材の材質に応じて様々な材質で製造することができる。以下の説明における上下の方向は適宜各図に矢印で示している。当該方向は、説明の便宜上定めるものであり、本発明を限定するものではない。また、本明細書で「表面」とは、裏面に対する反対側の面の意味である。ここでは鋲１ａを用いて二つの部材を締結する場合を説明するが、鋲１の締結対象は三つ以上の部材であってもよい。

【0026】

図１に示す第一軸部３は、締結対象の部材を貫通する部位である。第一軸部３は、頭部２から垂下する本体部３ａと、第一軸部３の基端（頭部２との連結部分）に形成される首部３ｃとを有している。本体部３ａは、基端側に設けられた基端部３ａ２と、先端側に設けられた先端部３ａ１とを有している。本体部３ａは、先細りの略砲弾形状を呈する。基端部３ａ２は、略円柱状を呈し、基端部３ａ２の径φ２は一定になっている。

【0027】

先端部３ａ１は、基端部３ａ２に連続し、先端に向けて先細りとなる（先端側に向かうほど縮径する）部位である。先端部３ａ１は、当該先端部３ａ１の基端に想定する仮想底面３ａ４（基端部３ａ２と先端部３ａ１との仮想界面）と先端３ａ３の頂点とによって形成される円錐形６（図２）よりも外側に膨出する膨出部５を有している。膨出部５は、後記する下穴４１の内壁面と接触する部位であって、かつ、締め代が最大締め代となる部位である。本実施形態では、先端３ａ３は平坦面となっているが、先端部３ａ１全体としては先端３ａ３に向けて先鋭になっており、被締結材３０に打ち込まれる際の抵抗を小さくすることができる。なお、先端３ａ３は、平坦面を設けずに先鋭の形状としてもよい。「締め代」、「最大締め代」については後記する。

【0028】

図２，図４，図５を参照して先端部３ａ１及び膨出部５の形状について説明する。本体部３ａを断面視した場合、基端部３ａ２の一方の側面の先端部３ａ１側の端部３ａ５１から、先端部３ａ１の一方の側面部３ａ６１が先端３ａ３側に向かって伸びており、この側面部３ａ６１が先端３ａ３側に向かうにつれて、中心軸に向かって外側に膨らむ円弧ＣＡ１を描きながら縮径している。基端部３ａ２の他方の側面の先端部３ａ１側の端部３ａ５２からも同様に、先端部３ａ１の他方の側面部３ａ６２が先端３ａ３側に向かって伸びており、この側面部３ａ６２が先端３ａ３側に向かうにつれて、中心軸に向かって外側に膨らむ円弧ＣＡ２を描きながら縮径している。そして、基端部３ａ２の両側面の各端部３ａ５１，３ａ５２から延びている先端部３ａ１の各側面部３ａ６１，３ａ６２が、先端３ａ３で合流している。本体部３ａは、このような断面構造を有する先端部３ａ１及び基端部３ａ２が回転することで得られる回転体形状の外形を有する構造体となっている。

【0029】

より具体的に、断面視した場合に、基端部３ａ２の側面の各端部３ａ５１，３ａ５２において、基端部３ａ２の各側面を通過する各仮想直線Ｌ１，Ｌ２に接する円をそれぞれ仮想円ＶＣ１，ＶＣ２とする。先端部３ａ１の各側面部３ａ６１，３ａ６２を構成する円弧ＣＡ１，ＣＡ２は、仮想円ＶＣ１，ＶＣ２の一部となっている。この仮想円ＶＣ１，ＶＣ２の半径、すなわち曲率半径Ｒ１によって、先端部３ａ１の側面部を構成する円弧ＣＡ１，ＣＡ２の大きさを表すことができる。本実施形態では、先端部３ａ１及び膨出部５の側面部を構成する円弧ＣＡ１，ＣＡ２の曲率半径Ｒ１は２２．２７ｍｍであり、基端部３ａ２の半径Ｒ２は２ｍｍとなっている。基端部３ａ２の半径Ｒ２との関係では、Ｒ１＝Ｒ２×１１．１３５となっている。

【0030】

円弧ＣＡ１，ＣＡ２の曲率半径Ｒ１は、好ましくは１４ｍｍ以上、より好ましくは１８ｍｍ以上、さらに好ましくは２０ｍｍ以上であり、好ましくは４０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは２６ｍｍ以下、特に好ましくは２４ｍｍ以下である。先端部３ａ１及び膨出部５を構成する円弧ＣＡ１，ＣＡ２の曲率半径Ｒ１と、基端部３ａ２の半径Ｒ２との関係は、好ましくはＲ２×５≦Ｒ１、より好ましくはＲ２×７≦Ｒ１、さらに好ましくはＲ２×９≦Ｒ１、特に好ましくはＲ２×１０≦Ｒ１である。また、曲率半径Ｒ１と半径Ｒ２との関係は、好ましくはＲ１≦Ｒ２×２０、より好ましくはＲ１≦Ｒ２×１５、さらに好ましくはＲ１≦Ｒ２×１３、特に好ましくはＲ１≦Ｒ２×１２である。曲率半径Ｒ１が上記の下限以上の関係にあることで、先端部３ａ１の長さが十分に長くなり、下穴４１の内壁面と第一軸部３との鋲接触長さを確保しやすくなる。また、曲率半径Ｒ１が上記の上限以下の関係にあることで、膨出部５の膨出量が十分に大きくなり、下穴４１の内壁面と第一軸部３とによる最大締め代を確保しやすくなる。したがって、曲率半径Ｒ１と半径Ｒ２との関係が上記関係を満たすことで、下穴４１と第一軸部３との接触による引抜き抵抗を大きくして、耐リーク性を向上させることができる。

【0031】

第一軸部３の外周面には、第一軸部３の基端側から先端側にかけて溝が刻設されている。より具体的には、第一軸部３に刻設される溝が、第一軸部３の外表面に螺旋状に形成された螺旋溝３ｂとなっている。螺旋溝３ｂは、本体部３ａの先端部３ａ１から基端部３ａ２にかけて形成されている。首部３ｃは、図２に示すように、本体部３ａよりも小径に形成されている。なお、第一軸部３には、首部３ｃが設けられていなくてもよく、その場合には螺旋溝３ｂが第一軸部３の先端から基端まで形成されることが好ましい。また、先端部３ａ１、基端部３ａ２及び首部３ｃの長さ（長さの比）は、下穴４１の形状に合わせて適宜設定すればよい。

【0032】

頭部２は、締結対象の部材に打ち込まれた場合に、鋲１ａが締結対象の部材に埋没するのを防ぐとともに、リークを抑えるための部位である。頭部２の形状やサイズは特に限定されるものではなく、鋲１ａの打ち込み速度に応じて発生するエネルギー（運動エネルギー）を、頭部２が弾性変形して吸収することで受けることができればよい。ここでの頭部２は、第一軸部３の基端から延出している。頭部２は、第一軸部３と連結している中心部２ａと当該中心部２ａから外方に拡がる周縁部２ｂとを有している。周縁部２ｂの径は、第一軸部３の径よりも大きくなっている。頭部２の形状は特に制限されないが、本実施形態では周縁部２ｂが第一軸部３の側に下方に傾斜しながら拡がる傘形状になっている。頭部２は、本実施形態では、平面視円形状だが、平面視楕円形状、平面視多角形状であってもよい。

【0033】

螺旋溝３ｂは、その基端から先端に向けてなぞると上から見て右回り（時計回り）に形成されている。なお、螺旋溝３ｂは、上から見て左回り（反時計回り）に形成されていてもよい。螺旋溝３ｂは、締結対象の部材に打ち込まれた場合に、鋲１ａを回転させながら締結対象の部材を掘る役割を担っている。

【0034】

以下の説明においては、螺旋溝３ｂが第一軸部３を周回する角度を「螺旋角度β」で表すことにする（図３）。螺旋角度９０°と言った場合に螺旋溝３ｂが第一軸部３を１／４周し、螺旋角度７２０°と言った場合に螺旋溝３ｂが第一軸部３を２周する。図１ないし図４では、螺旋角度１８０°の場合を図示しており、螺旋溝３ｂが第一軸部３を半周している。螺旋溝３ｂの螺旋角度βの適正値については後記する。

【0035】

螺旋溝３ｂの断面形状、幅および深さは、締結対象の部材を掘る螺旋溝３ｂの役割をなすことができる範囲で適宜設定することができる。ここでの螺旋溝３ｂは、図４に示すように、断面視で略円弧状を呈し、先端側に向かうにつれて先細り（先端側に向かうにつれて幅狭および浅い形状）になっている。なお、螺旋溝３ｂは、本体部３ａの一部に設けられていてもよい。また、複数の螺旋溝３ｂが本体部３ａに設けられていてもよい。

【0036】

第二軸部４は、頭部２の中心部２ａから第一軸部３とは反対側の方向に延出しており、例えば略円柱状を呈する部位である。

【0037】

図５は、前記の鋲１ａの変形例である鋲１ｂを示している。鋲１ｂが鋲１ａと異なるのは、鋲１ａの頭部２の周縁部２ｂの厚さが略一定であるのに対して、図５で頭部２の一部を切り欠いて図示しているとおり、鋲１ｂの周縁部２ｂの厚さは先細り形状である点である。その他の構成は前記した鋲１ａと同様であり、図５に図１～図４と同様の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0038】

［被締結材について］
図６に示す被締結材３０は、前記の鋲１ａまたは鋲１ｂによる締結の対象となる部材である。被締結材３０は、第一被締結材４０と、第二被締結材５０とを有している。すなわち、第一被締結材４０と、第二被締結材５０とは、鋲１ａまたは鋲１ｂを打ち込まれて締結される。第一被締結材４０と、第二被締結材５０とは、下穴４１を有する第一被締結材４０の表面４０ａに、第二被締結材５０の裏面５０ａを重ね合わせた状態で、鋲１ａまたは鋲１ｂによって締結される。

【0039】

本実施形態では、第一被締結材４０は、四角柱状のブロック材である。第一被締結材４０の形状は、少なくとも後記する下穴４１を設けられる程度の厚みを有する部材であれば特に制限されるものではなく、他の形状であってもよい。第一被締結材４０は、例えば、円形、楕円形、多角形、又は不定形の断面形状を有する、柱状の部材である。第一被締結材４０は、鋲１ａ，１ｂが挿入される向きに対して、第一軸部３の長さよりも長いことが好ましい。また、第一被締結材４０は、二枚以上の板材を重ねて厚みをもたせるようにした部材でもよい。

【0040】

下穴４１は、第一被締結材４０の表面４０ａに開口した開口部４２と、開口部４２に連続する穴部４３とを備えている。穴部４３は、先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する。開口部４２は、内壁面がテーパー角度θ２を成して第一被締結材４０の表面４０ａ側から内部に向かうにつれて縮径する、略円錐形状に形成されている。穴部４３は、内壁面がテーパー角度θ３を成して第一被締結材４０の表面４０ａ側から内部に向かうにつれて縮径する、略円錐形状または略円錐台形状に形成されている。穴部４３の深さは前記した第一軸部３の長さよりも深くなっている。穴部４３の開口径φ１は、第一軸部３の基端部３ａ２の径φ２（図２）よりも大きくなっている。なお、開口部４２は必ずしも形成されていなくてもよい。開口部４２が形成されていない場合、穴部４３は、第一被締結材４０の表面４０ａに直接に開口することになる。また、下穴４１の深さは前記した第一軸部３の長さと同じでもよいし、第一軸部３の長さより短くてもよい。下穴４１の深さを、第一軸部３の長さよりも大きくすると、鋲１ａをスムーズに挿入することができる。下穴４１の深さを、第一軸部３の長さよりも短くする場合は、第一軸部３の先端が下穴４１の底部に打ち込まれることで接合強度は向上するが、挿入の妨げにならない程度に設定することが好ましい。下穴４１は、第一被締結材４０を形成する際に設けておくようにして形成してもよく、第一被締結材４０にドリル、リーマ、又はエンドミル等の工具を用いてテーパー状の穴あけ加工を施すことで形成してもよい。

【0041】

本実施形態では、第二被締結材５０は、平板状の板材である。第二被締結材５０は、少なくとも第一軸部３が貫通しうる長さであれば形状等は問わないが、例えば、第一軸部３の長さよりも薄い厚みを有する板状の部材である。第一被締結材４０および第二被締結材５０の材料は、特に制限されないが、鋲１ａで締結可能な金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等）で形成されている。第一被締結材４０は、例えば、鋳造材であってもよい。この場合は、第一被締結材４０の形成工程において、鋳造により下穴４１も形成しておくことが望ましい。第二被締結材５０は、例えば、金属または樹脂で形成された板材であってもよい。なお、鋳造材とは、熱をかけて溶かし、溶湯とよばれる液状になった金属を金型に入れて冷やし固めていくことを前提にした材料である。また、この場合に、鋳造材は、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系合金（からなる鋳造材）であることが好ましく、さらにはＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２であることが好ましい。

【0042】

［鋲打ち方法について］
本発明の実施形態に係る鋲１ａ，１ｂを用いた鋲打ち方法について、図面を参照して詳細に説明する。図７に示す鋲打ち装置１０は、重ねられた締結対象の二部材（被締結材３０）に鋲１ａ（または鋲１ｂ（以下同様））を高速で打ち込み、被締結材３０を締結するものである。

【0043】

図７に示すように、鋲打ち装置１０は、エアコンプレッサ１１と、第１ニードルバルブ１２と、増圧器１３と、第２ニードルバルブ１４と、ソレノイドバルブ１５と、鋲射出部１６と、これらの構成を繋ぐホース１７とを備えている。

【0044】

エアコンプレッサ１１は、空気を圧縮して送り出す装置である。第１ニードルバルブ１２は、増圧器１３用の弁である。増圧器１３は、エアコンプレッサ１１から送り出された空気を増圧する装置である。第２ニードルバルブ１４およびソレノイドバルブ１５は、圧縮された空気を鋲射出部１６に送る調整用の弁である。

【0045】

本実施形態の鋲打ち方法では、下穴４１を有する第一被締結材４０の表面４０ａに、第二被締結材５０の裏面５０ａを重ね合わせる（図６の状態とする）準備工程と、第二被締結材５０の表面５０ｂ（図６）から離れた位置にセットした金属製の鋲１ａを鋲打ち装置１０を用いて下穴４１の位置に向けて移動させて、鋲１ａを第二被締結材５０、第一被締結材４０の順に打ち込んで下穴４１内に到達させる鋲打ち工程と、を含む。

【0046】

すなわち、鋲射出部１６は、ここでは長尺の円筒形状を呈し、圧縮された空気の圧力（エアー圧）を用いて内部に収容された弾２０を被締結材３０に向けて射出する。弾２０は、鋲１ａを含んで構成されていればよく、鋲１ａのみであってもよい。ここでは、図８に示すように、鋲１ａに補助部材２１を取り付けたものを弾２０として使用する。補助部材２１は、鋲１ａを安定した状態で被締結材３０に打ち込むためのものである。また、補助部材２１は、補助部材２１とともに射出される鋲１ａの運動エネルギーを増加させるためのものである。例えば鋲１ａが軽量である場合に重さを調整するために補助部材２１を使用する。

【0047】

補助部材２１の材質、形状や質量は、鋲１ａを安定した状態で被締結材３０に打ち込むことができればよく、適宜設定することができる。ここでの補助部材２１は、図８に示すように、内部に略円柱状の内周面２１ｂが形成された円筒状を呈し、一方の開口部２１ａから内周面２１ｂ内に第二軸部４が差し込まれて補助部材２１に鋲１ａが固定されている。すなわち、内周面２１ｂが保持部として第二軸部４を保持する。他方の開口部２１ｃから圧縮された空気を内部に取り込み、取り込んだ空気の圧力を用いて弾２０が鋲射出部１６から高速で射出される。なお、予め、鋲射出部１６内の弾２０は取り付けられている鋲１ａの第一軸部３の中心軸線が、その下に位置する被締結材３０の下穴４１の中心軸線に合致するようにしておく。また、鋲１ａが第二軸部４を設けない形態で補助部材２１に固定されていてもよい。

【0048】

鋲射出部１６から射出された弾２０は、回転しない状態で空中を高速で移動し、被締結材３０に到達する。被締結材３０に到達した鋲１ａは、第一軸部３（図１参照）に刻設される螺旋溝３ｂによってねじ込まれるようにして回転しながら被締結材３０に打ち込まれる。そして、第一軸部３全体が被締結材３０に挿入し、頭部２（図１参照）が被締結材３０に当接することで鋲打ちは完了する。これにより、二部材からなる被締結材３０は締結される。その結果、被締結材３０は鋲１ａで締結されて、図９に断面図で示すような締結物６０となる。

【0049】

［数値範囲について］
次に、本実施形態に係る鋲打ち方法に好適な各部の数値範囲について説明する。
まず、鋲１ａの打ち込み後に穴部４３の内壁面と第一軸部３とが接触している位置における、鋲１ａの打ち込み前の当該内壁面の円周長と第一軸部３の円周長との差を、鋲１ａの打ち込み前の当該内壁面の円周長で割った値を「締め代」とする。「最大締め代（％）」は、穴部４３の内壁面と第一軸部３とが接触している区間において、締め代が最大値をとる位置の締め代である。

【0050】

本実施形態では、「最大締め代（％）」は、通常、３～１３％であり、４～１２％であることが好ましく、５～１０％であることがより好ましく、６～８％であることがさらに好ましい。

【0051】

また、「鋲１ａ接触長さ（ｍｍ）」は、鋲１ａが穴部４３の内壁面の軸方向に接触している部分の長さである。本実施形態では、「鋲１ａ接触長さ（ｍｍ）」は、５ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
また、「鋲１ａ接触長さ（ｍｍ）」は、先端部３ａ１の根元部分（基端部３ａ２）の径φ２の１２５％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましく、１７５％以上であることが好ましい。

【0052】

また、下穴４１の穴部４３の入口部の直径である開口径φ１（図６）と、本体部３ａの基端部３ａ２の径φ２（図２）との関係について、１．０×φ２＜φ１≦１．１×φ２であることが好ましく、１．０１×φ２＜φ１≦１．０９×φ２であることがより好ましく、１．０２×φ２＜φ１≦１．０８×φ２であることがさらに好ましい。

【0053】

また、下穴４１の穴部４３の内壁面の傾きであるテーパー角度θ３（図６）は、２～１０°であることが好ましく、３～９°であることがより好ましく、４～８°であることがさらに好ましい。

【0054】

また、鋲１ａまたは鋲１ｂの頭部２の周縁部２ｂの厚さ（図４および図５参照。鋲１ｂについては最も厚い部分。）は、０．２～２．０ｍｍであることが好ましく、０．３～１．８ｍｍであることがより好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがさらに好ましい。

【0055】

また、図４に示すように、鋲１ａの頭部２の傾斜角度θ１は、鋲１ａの軸心に対して垂直な仮想面から周縁部２ｂの下面までの角度である。また、図５に示すように、鋲１ｂの頭部２の傾斜角度θ１は、鋲１ｂの軸心に対して垂直な仮想面から周縁部２ｂの下面までの角度である。鋲１ｂのように、周縁部２ｂの上面と下面との傾斜角度が異なる場合には、下面の傾斜角度を採用する。これは、下面側が耐リーク性に寄与していると考えられるためである。傾斜角度θ１は、５～３０°であることが好ましく、１０～２５°であることがより好ましく、１５～２０°であることがさらに好ましい。

【0056】

さらに、螺旋角度β（図３参照。前記のとおり。）は、好ましくは６０°以上、より好ましくは１２０°以上、さらに好ましくは１８０°以上、特に好ましくは２４０°以上である。また、螺旋角度βは、好ましくは３６０°以下、より好ましくは３３０°以下、さらに好ましくは３００°以下である。螺旋角度βが上記下限値以上であることで、第一被締結材４０及び第二被締結材５０が鋲１の螺旋溝３ｂに入り込んで噛み合うことによって発揮される引張強さが向上しやすくなる。また、螺旋角度βが上記上限値以下であることで、鋲１ａ，１ｂを打ち込む際に、鋲１ａ，１ｂが螺旋溝３ｂの影響を受けてスムーズに回転しながら第一被締結材４０及び第二被締結材５０にねじ込まれやすくなる。

【0057】

［作用効果について］
以上説明した実施形態による作用効果について説明する。
従来、螺旋溝を有する鋲を用いて二つの板材を締結する方法が知られていたが（前記特許文献１）、被締結材が板材等と角材等との場合には、鋲が打ち込まれた際に角材等に割れが発生することがあるため、締結が困難であった。

【0058】

ここで、従来、タッピングネジをねじ込む際に被締結物に下穴を設けることが行われていた。タッピングネジの場合には、雄ネジの径とひっかかり率を考慮して、雄ネジの山の径と谷の径との間に下穴径を設定することができる。そして、下穴にタッピングネジをねじ込むことで、ネジ山が下穴を削って雌ネジが形成されて、雄ネジと雌ネジとの作用によって締結を行うことが出来る。
しかし、セルフタップ締結の場合、アルミ合金鋳物に付与する下穴の形状に高精度が求められる。また、一般的には金型寿命が短くなる課題がある。
一方、従来の螺旋溝を有しない鋲の場合には、被締結物に設けられた下穴に鋲が挿入されることで、下穴の周囲の被締結物に変形が生じて、変形に伴う復元力によって鋲が締め付けられることで締結力が発生する。ここで、下穴が鋲と同サイズか鋲よりも大きい場合には、被締結物の変形が生じないか変形が少なくなることで、継手強度が不足することになる。他方、下穴が鋲よりも小さすぎる場合には、下穴の周囲の被締結物の変形が大きくなることで締結物に割れが発生してしまう。特に、被締結物がＡＤＣ１２等のアルミダイカストのような伸びの低い材料の場合には、ある程度の変形量を超えた場合に締結物に割れが発生し易くなる。

【0059】

これに対し、本実施形態では、下穴４１が先細りテーパー状の略円錐形状または略円錐台形状の内壁面を有する穴部４３を備えている。また、鋲１ａ，１ｂは先細り形状の第一軸部３を有するとともに、穴部４３の内壁面と第一軸部３とが接触している位置における、内壁面の円周長と第一軸部３の円周長との差を当該内壁面の円周長で割った値である締め代に関し、当該締め代の最大値となる最大締め代が３～１３％となっている。
これにより本実施形態によれば、テーパー状に形成された穴部４３の内壁面に対して、先端側に向かうほど縮径する先端部３ａ１が接触することによって被締結材３０の変形を生じさせて、鋲１ａ，１ｂによる締結を行うことができる。さらに、最大締め代が１３％以下であることにより、下穴４１の周囲の第二被締結材５０の過度の変形を抑えることで、被締結材３０の割れの発生を抑制することができる。また、最大締め代が３％以上であることにより、下穴４１の周囲の第二被締結材５０を適度に変形させるだけの締め代を確保することができ、第二被締結材５０の変形に伴って生じる締結力を発揮させやすくすることができる。したがって、本実施形態によれば、割れの発生を防いで、十分な耐リーク性を有する鋲打ち方法および締結物６０を提供することができる。

【0060】

さらに、第一軸部３に溝を設けることで、鋲１ａ，１ｂが打ち込まれた際に溝によって第一被締結材４０の材料を削り取ることができる。ここで、ネジの場合には、ネジ山が設けられることで、ネジ山の高さに応じて円周長が拡大することになる。本実施形態では、第一軸部３の外周面に溝が設けられている場合であっても第一軸部３の円周長は変わることがないので、鋲１ａ，１ｂが打ち込まれた際に生じる第一被締結材４０の周囲への変形を抑えることができる。また、鋲１ａ，１ｂの打ち込みによって削り取られた材料の一部が溝の中に取り込まれることで、第一被締結材４０の変形に伴うストレスを緩和することができる。よって、被締結材３０の割れの発生を抑制しながら、鋲１ａ，１ｂを下穴４１に挿入して被締結材３０の締結をすることができる。また、セルフタップネジを用いたセルフタップ締結の場合ほど、アルミ合金鋳物に付与する下穴４１の形状に高精度が求められることはなく、被締結材３０の金型寿命が短くなることを抑制することができる。

【0061】

また、下穴４１の内壁面と第一軸部３とが接触している接触箇所における当該第一軸部３の軸方向の長さである鋲接触長さが、５ｍｍ以上である。これにより、締結物６０の引っ張り強さを向上させることができる。

【0062】

ここで、例えば、テーパー状の下穴に向けて、柱状の軸部を有するとともに軸部の先端側に尖った形状の先端部を有するネジや釘を打ち込む場合、ネジや釘の軸部の先端側において先端部の基端側と接している部分での締め代が最大になると考えられる。すなわち、ネジや釘の場合には、柱状の軸部の先端側における締め代が最大となり、尖った先端部では締め代が最大とならないと考えられる。また、ネジや釘の場合には、柱状の軸部の先端側が下穴と接触する箇所において、ネジや釘の打ち込みに伴って生じる応力が集中すると考えられる。これに対し、本実施形態では、第一軸部３の先端部３ａ１に設けられた膨出部５の締め代が最大締め代となる。換言すると、最大締め代は、第一軸部３の先端でも基端でもなく、軸方向の真ん中近傍となっている。また、基端部３ａ２ではなく、膨出部５を有する先端部３ａ１において最大締め代が最大となっている。これにより、鋲１ａ，１ｂでは、膨出形状を有する膨出部５において比較的に広い範囲で下穴４１の内壁面と接触することが可能となるため、鋲１ａ，１ｂの打ち込みに伴って生じる応力が分散されて、第二被締結材５０に生じる割れの発生を抑制しやすくなる。また、鋲１ａ，１ｂでは、膨出部５において下穴４１の内壁面と接触することで、第一軸部３と穴部４３との引抜き抵抗を大きくすることができる。したがって、より十分な耐リーク性をもたせることができる。

【0063】

下穴４１の穴部４３の開口径φ１は、第一軸部３の基端部３ａ２の径φ２よりも大きい。これにより、鋲１ａ，１ｂを打ち込む際に下穴４１の開口部４２と鋲１ａ，１ｂの第一軸部３との間で負荷が高まるのを抑制し、第一軸部３を下穴４１にスムーズに挿入することができる。

【0064】

また、穴部４３の開口径φ１と第一軸部３の基端部３ａ２の径φ２との関係は、１．０×φ２＜φ１≦１．１×φ２であることが好ましい。かかる方法によれば、最大締め代が好適に特定されることにより、被締結材３０の割れの発生をより抑制して、より充分な耐リーク性をもたせることができる。

【0065】

また、穴部４３のテーパー角度θ３は、２～１０°であることが好ましい。かかる方法によれば、最大締め代が好適に特定されることにより、被締結材３０の割れの発生をより抑制して、より充分な耐リーク性をもたせることができる。

【0066】

また、鋲１ａ，１ｂは、中心部２ａと周縁部２ｂとを有する頭部２をさらに備えており、頭部２の周縁部２ｂの径は、第一軸部３の径よりも大きい。これにより、頭部２が被締結材３０の表面に弾性変形して密着することで、締結物６０の耐リーク性をより向上させることができる。つまり、頭部２は、被締結材３０打ち込まれた際に、鋲１ａ，１ｂが被締結材３０の表面に強く密着する部位である。鋲１ａ，１ｂの打ち込みで発生するエネルギー（運動エネルギー）を受けて、頭部２が弾性変形して被締結材３０の表面と強く密着して保持されることで、気密性をサポートしている。また、鋲１ａ，１ｂが被締結材３０と締結されるので、頭部２が弾性変形したままで保持される。また、頭部２の周縁部２ｂは、鋲１ａ，１ｂが打ち込まれた際のストッパーにもなり、運動エネルギーを吸収することができる。

【0067】

また、頭部２は、周縁部２ｂが第一軸部３の側に傾斜しながら拡がる傘形状であるため、締結物６０の耐リーク性をより向上させることができる。

【0068】

また、頭部２の周縁部２ｂの厚さは、０．１～２.０ｍｍの数値範囲にあるので、締結物６０の耐リーク性をより向上させることができる。
また、頭部２の傾斜角度θ１は、５～３０°の数値範囲にあるので、締結物６０の耐リーク性をより向上させることができる。

【0069】

また、第一軸部３に刻設された溝が、第一軸部３の外表面に螺旋状に形成された螺旋溝３ｂであり、鋲打ち工程では、第二被締結材５０の表面５０ｂから離れた位置にセットした鋲１ａまたは１ｂを回転しない状態で下穴４１の位置に向けて移動させ、鋲１ａまたは１ｂを第二被締結材５０、第一被締結材４０の順に回転させながらねじ込んで下穴４１内に到達させる。そのため、鋲１ａまたは１ｂの回転により螺旋溝３ｂが被締結材３０の表面材を削り取って下穴４１を埋めることができる。また、螺旋溝３ｂが削り取った第一被締結材４０及び第二被締結材５０の材料を螺旋溝３ｂの内部に保持して、鋲１ａ，１ｂと下穴４１との間の空間への余分な材料流入を抑制することができる。したがって、鋲１ａ，１ｂの打ち込みに伴って、第一被締結材４０及び第二被締結材５０と干渉する鋲１ａ，１ｂの体積に応じて第一被締結材４０が膨張することによる変形を抑えて、第一被締結材４０割れを抑制しやすくなる。ここで、第一被締結材４０が伸びの低いアルミ合金鋳物であるときには、螺旋溝３ｂによる割れの抑制がいっそう有効となる。

【0070】

また、鋲打ち工程では、第二軸部４を保持する保持部（内周面２１ｂ）を有する補助部材２１を用い、当該補助部材２１で第二軸部４を保持した状態で鋲１ａまたは１ｂを補助部材２１ごと下穴４１の位置に向けて移動させる。そのため、補助部材２１により鋲１ａまたは１ｂの重量を増すことで、鋲１ａまたは１ｂが打ち込まれる際の運動エネルギーを増大させることができる。したがって、補助部材２１を利用して、より効率的に鋲１ａ，１ｂを打ち込むことができるようになる。

【0071】

また、第一被締結材４０を鋳造材とする場合、鋳造段階で予め下穴４１を形成しておくことができるので、第一被締結材４０にドリル加工で下穴４１を形成する工程を省くことができ、生産性の向上を図ることができる。

【0072】

＜その他＞
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。
本実施形態では鋲１ａ，１ｂを空気の圧力を用いて被締結材３０に射出していたが、他の方法を用いて鋲１ａ，１ｂを被締結材３０に打ち込んでもよい。例えば、空気以外の物質を用いて鋲１ａ，１ｂに圧力を付与してもよいし、機構的な動作（例えば、ピストンの往復運動）により鋲１，１ｂを被締結材３０に打ち込んでもよい。

【実施例0073】

次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、本発明に係る鋲１ａの特性を把握するために、実験データ１，２の試験を行った。
実験データ１，２では、いずれも様々な条件で、複数の実施例と、当該実施例に対する複数の比較例について前記の鋲打ち装置１０を用いて被締結材３０に鋲１ａを打ち込み、被締結材３０を鋲１ａで締結した締結物６０（図９）を作成して、締結物６０に対して各種評価を行った（図１１～図１２）。

【0074】

［評価］
＜割れの有無＞
締結物６０の割れの有無を目視によって確認した。締結物６０に割れた生じたケースを「×」、割れが生じないケースを「○」として評価した。

【0075】

＜リーク試験＞
締結物６０の第二被締結材５０の表面５０ｂ側において、頭部２及び第一軸部３の全体を覆うように樹脂製治具を配置した。樹脂製治具の配置後、樹脂製治具を第二被締結材５０に向けて加圧することで、樹脂製治具と第二被締結材５０との間からエアーが漏れない状態となるようにセットすることで試験体を準備した。試験体を水没させた状態で、表面５０ｂ側から樹脂製治具の内部に０．３ＭＰａの圧力によりエアーを吹き込むことで加圧を行った。第一被締結材４０と第二被締結材５０との接合面からの気泡の発生を確認することによってリークの有無を評価した。１分の間に気泡が発生しなかった場合を「良」、１分の間に発生した気泡の数が５個以下であった場合を「可」、１分の間に発生した気泡の数が６個以上であった場合を「不可」として評価した。３点の締結物６０に対してリーク試験を行い、３点の全数が良であったものを「○」、３点のうち少なくとも一つが良であったがその他が可または不可であったものを「△」、３点の全数が可または不可であったものを「×」と評価した。

【0076】

＜引っ張り強さ＞
図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、締結物６０の第一被締結材４０を下側、第二被締結材５０を上側に位置させて、第二被締結材５０の下端側を所定の治具（図示略）で固定した。この状態で、引張試験機（島津製作所製、オートグラフ、AG-50kNX）を用いて、第一被締結材４０の両端に対して上向きに引き上げる力を加えることで引抜試験を行った。引張試験機によるクロスヘッド速度は３ｍｍ／ｍｉｎとした。引抜試験において、鋲１ａ及び第二被締結材５０が第一被締結材４０から引き抜かれるまでの荷重を測定し、最大荷重を示した数値を締結物６０の引っ張り強さとした。その結果、締結物６０の引っ張り強さが２５００Ｎを超えるものを「○」、２０００～２５００Ｎのものを「△」、２０００Ｎ未満のものを「×」として評価した。
なお、リーク試験及び引張強さ試験の評価を行わなかったケースでは、該当欄に「‐」と表記している。

【0077】

［実験データ１］
実験データ１では、図６を参照して説明したように、下穴４１を有する四角柱状の第一被締結材４０の表面４０ａに、板状の第二被締結材５０の裏面５０ａを重ね合わせた。この状態で、図７，図８を参照して説明したように、鋲打ち装置１０を用いて、補助部材２１を取り付けた鋲１ａを、第二被締結材５０、第一被締結材４０の順に打ち込んで、鋲１ａを下穴４１内に到達させた。このようにして、第一被締結材４０と第二被締結材５０とを鋲１ａによって締結した、締結物６０を得た。

【0078】

実験データ１中の各実施例、比較例においては、図１～図４を参照して説明した鋲１ａを用いた。鋲１ａにおいて、本体部３ａの先端部３ａ１の長さは９ｍｍ、先端部３ａ１の根元部分の径φ２は４ｍｍである。また、側断面視で第一軸部３の先端部３ａ１及び膨出部５を構成する円弧の曲率半径Ｒ１は２２．５（ｍｍ）である。また、本体部３ａの基端部３ａ２の長さは３ｍｍ、基端部３ａ２の径φ２は４ｍｍ、基端部３ａ２の半径Ｒ２は２ｍｍである。また、螺旋溝３ｂによる螺旋角度βは１８０°である。また、首部３ｃの長さは２ｍｍ、首部３ｃの径は３ｍｍである。また、第二軸部４の長さは１０ｍｍ、第二軸部４の径は３ｍｍである。また、頭部２の長軸方向の長さ（高さ）は３ｍｍ、頭部２の傾斜角度θ１は２０°、周縁部２ｂの厚さは１ｍｍである。

【0079】

第一被締結材４０は、断面が縦１２ｍｍ、横１２ｍｍの正方形であり、高さ３５ｍｍの四角柱状のブロック材である。開口部４２のテーパー角度θ２（図６）は１０５°、開口部４２の高さ（深さ）（図６）は１ｍｍである。穴部４３の深さは１５ｍｍである。下穴４１の深さは１６ｍｍである。第一被締結材４０の材料としてはＡＤＣ１２を用いた。

【0080】

第二被締結材５０は、縦８０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ２.０ｍｍの板材である。第二被締結材５０の材料としてはＡ５０５２－Ｈ３４を用いた。

【0081】

鋲打ち装置１０において、エアコンプレッサ１１によるエアー圧を０．７５ＭＰａとした。また、鋲打ち装置１０による打ち込み速度を７０ｍ／ｓｅｃとした。
補助部材２１の重量は、約１４．４ｇである。

【0082】

実験データ１では、各実施例、比較例において、下穴４１の穴部４３の開口径φ１（図６）、テーパー角度θ３（図６）、片側テーパー角度（テーパー角度θ３の半分の値）、を様々な値に設定して実験を行った。
実験データ１では、「締め代」に関し、第一被締結材４０及び第二被締結材５０に鋲１ａを打ち込んだ状態での位置関係において、「締め代が最大になる位置の鋲１ａの径（ｍｍ）」、「締め代が最大になる位置の下穴の径（ｍｍ）」をそれぞれ算出した。さらに、締め代の最大値となる「最大締め代（ｍｍ）」および「最大締め代（％）」、「鋲１ａ接触長さ（ｍｍ）」を算出した。
実験データ１の結果は、図１１に示している。

【0083】

＜実施例Ｂ＞
実施例Ｂ１２では、開口径φ１を３．９７ｍｍ、テーパー角度θ３を２．０°、片側テーパー角度を１．０°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９８９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６８１ｍｍ、最大締め代が０．０９１ｍｍおよび４．８％、鋲１ａ接触長さが５．５ｍｍであった。

【0084】

実施例Ｂ２１では、開口径φ１を４．０５ｍｍ、テーパー角度θ３を３．０°、片側テーパー角度を１．５°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９８９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６８１ｍｍ、最大締め代が０．０８９ｍｍおよび４．７％、鋲１ａ接触長さが５．５ｍｍであった。

【0085】

実施例Ｂ２２では、開口径φ１を３．９５ｍｍとした以外は実施例Ｂ２１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９８９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６８１ｍｍ、最大締め代が０．１３９ｍｍおよび７．５％、鋲１ａ接触長さが６．０ｍｍであった。

【0086】

実施例Ｂ３１では、開口径φ１を４．１３ｍｍ、テーパー角度θ３を４．０°、片側テーパー角度を２．０°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．７８１ｍｍ、最大締め代が０．０８５ｍｍおよび４．６％、鋲１ａ接触長さが４．８ｍｍであった。

【0087】

実施例Ｂ３２では、開口径φ１を４．０３ｍｍとした以外は実施例Ｂ３１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．７８１ｍｍ、最大締め代が０．１３７ｍｍおよび７．４％、鋲１ａ接触長さが６．３ｍｍであった。
実施例Ｂ３３では、開口径φ１を３．９３ｍｍとした以外は実施例Ｂ３１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．７８１ｍｍ、最大締め代が０．１８７ｍｍおよび１０．５％、鋲１ａ接触長さが６．６ｍｍであった。

【0088】

実施例Ｂ４１では、開口径φ１を４．１１ｍｍ、テーパー角度θ３を５．０°、片側テーパー角度を２．５°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６７６ｍｍ、最大締め代が０．１８７ｍｍおよび７．６％、鋲１ａ接触長さが６．５ｍｍであった。
実施例Ｂ４２では、開口径φ１を４．０１ｍｍとした以外は実施例Ｂ４１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．５７７ｍｍ、最大締め代が０．１９０ｍｍおよび１０．７％、鋲１ａ接触長さが７．０ｍｍであった。

【0089】

実施例Ｂ５１では、開口径φ１を４．２０ｍｍ、テーパー角度θ３を６．０°、片側テーパー角度を３．０°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６７１ｍｍ、最大締め代が０．１４２ｍｍおよび７．７％、鋲１ａ接触長さが６．０ｍｍであった。
実施例Ｂ５２では、開口径φ１を４．１０ｍｍとした以外は実施例Ｂ５１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．５７１ｍｍ、最大締め代が０．１９２ｍｍおよび１０．８％、鋲１ａ接触長さが７．０ｍｍであった。

【0090】

実施例Ｂ６１では、開口径φ１を４．３６ｍｍ、テーパー角度θ３を８．０°、片側テーパー角度を４．０°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．８９９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．５９１ｍｍ、最大締め代が０．１５４ｍｍおよび８．５％、鋲１ａ接触長さが５．５ｍｍであった。
実施例Ｂ６２では、開口径φ１を４．２６ｍｍとした以外は実施例Ｂ６１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．８９９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．５７１ｍｍ、最大締め代が０．２０４ｍｍおよび１１．７％、鋲１ａ接触長さが６．５ｍｍであった。

【0091】

実施例Ｂ７１では、開口径φ１を４．６３ｍｍ、テーパー角度θ３を１０．０°、片側テーパー角度を５．０°とした。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．７１８ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．４８８ｍｍ、最大締め代が０．１１５ｍｍおよび６．６％、鋲１ａ接触長さが４．５ｍｍであった。
実施例Ｂ７２では、開口径φ１を４．４３ｍｍとした以外は実施例Ｂ７１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．７１８ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．３８８ｍｍ、最大締め代が０．１７３ｍｍおよび９．７％、鋲１ａ接触長さが５．５ｍｍであった。

【0092】

＜比較例Ｂ＞
比較例Ｂ１１では、開口径φ１を４．０７ｍｍとした以外は実施例Ｂ１２と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９８９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．６８１ｍｍ、最大締め代が０．０４１ｍｍおよび２．１％、鋲１ａ接触長さが４．０ｍｍであった。

【0093】

比較例Ｂ４３では、開口径φ１を３．９１ｍｍとした以外は実施例Ｂ４１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．４７６ｍｍ、最大締め代が０．２４０ｍｍおよび１３．８％、鋲１ａ接触長さが７．３ｍｍであった。
比較例Ｂ４４では、開口径φ１を３．７１ｍｍとした以外は実施例Ｂ４１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．２７６ｍｍ、最大締め代が０．３４０ｍｍおよび２０．７％、鋲１ａ接触長さが７．５ｍｍであった。

【0094】

比較例Ｂ５３では、開口径φ１を４．００ｍｍとした以外は実施例Ｂ５１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．９５５ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．４７１ｍｍ、最大締め代が０．２４２ｍｍおよび１３．９％、鋲１ａ接触長さが７．５ｍｍであった。

【0095】

比較例Ｂ６３では、開口径φ１を４．１６ｍｍとした以外は実施例Ｂ６１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．８９９ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．７８１ｍｍ、最大締め代が０．２５４ｍｍおよび１４．９％、鋲１ａ接触長さが７．５ｍｍであった。

【0096】

比較例Ｂ７３では、開口径φ１を４．２３ｍｍとした以外は実施例Ｂ７１と同様にして行った。締め代が最大になる位置の鋲１ａの径が３．７１８ｍｍ、締め代が最大になる位置の下穴の径が３．２８１ｍｍ、最大締め代が０．２１５ｍｍおよび１３．１％、鋲１ａ接触長さが６．０ｍｍであった。

【0097】

＜検討＞
図１１の実験データ１の各実施例の評価に示すように、「最大締め代（％）」の値が３～１３％の範囲内にあれば、締結物６０に割れが生じず、また、十分な耐リーク性を締結物６０にもたせることができると判明した。

【0098】

また、「鋲１ａ接触長さ（ｍｍ）」が概ね５ｍｍ以上であれば、締結物６０の引張強さが２５００Ｎを超える良好な値を得られることが判明した。

【0099】

また、下穴４１の穴部４３の開口径φ１と、本体部３ａの基端部３ａ２の径φ２との関係について、“１．０×φ２＜φ１≦１．１×φ２”の関係にあり、また、下穴４１の穴部４３のテーパー角度θ３が、２～１０°の範囲内にあることで、鋲１ａとの接触によって所望の最大締め代を達成することができる形状を有する下穴４１を形成することができ、これにより、評価結果が良好になる傾向にあることが判明した。

【0100】

図１３は実施例Ｂ４２により作成した締結物６０の断面図である。図１３に示すように、本実施例によれば、第一被締結材４０と第二被締結材５０との間が隙間なく締結されていることがわかる。また、第一軸部３と第一被締結材４０との間も隙間なく結合されている。また、第一軸部３の螺旋溝３ｂに第一被締結材４０の一部が入り込んでおり、回転しかつ第一締結部材４０を削りながら挿入されていることがわかる。

【0101】

［実験データ２］
実験データ２では、各実施例において、螺旋角度β（図３）を様々な値に設定した以外は実験データ１の実施例Ｂ４２と同様にして実験を行った。
実験データ２の結果は、図１２に示している。

【0102】

＜実施例Ｃ＞
実施例Ｃ１１では螺旋角度βが５３°、実施例Ｃ１２では１０５°、実施例Ｃ１３では１８０°、実施例Ｃ１４では２１０°、実施例Ｃ１５では３１５°、であった。なお、実施例Ｂ４２と実施例Ｃ１３とは同一のデータである。

【0103】

＜検討＞
実験データ２の各実施例から、螺旋角度βは、６０～３６０°の範囲内にあることで、締結物６０に割れが生じておらず、締結物６０が十分なリーク耐性を有しており、締結物６０の引っ張り強さが十分に高くなることがわかった。

【符号の説明】

【0104】

１ａ 鋲
１ｂ 鋲
２ 頭部
２ａ 中心部
２ｂ 周縁部
３ 第一軸部
３ａ１ 先端部
３ａ２ 基端部
３ａ３ 先端
３ｂ 螺旋溝（溝）
４ 第二軸部
５ 膨出部
２１ 補助部材
２１ｂ 内周面（保持部）
３０ 被締結材
４０ 第一被締結材
４０ａ 表面
４１ 下穴
４３ 穴部
５０ 第二被締結材
５０ａ 裏面
５０ｂ 表面
６０ 締結物
φ１ 開口径
φ２ 径
θ１ 傾斜角度
θ２ 開口部のテーパー角度
θ３ 下穴のテーパー角度
β 螺旋角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】