特許 7277044 閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定構造及び固定方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-10

(45)【発行日】2023-05-18

(54)【発明の名称】閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定構造及び固定方法

(51)【国際特許分類】

   F16B 37/04 20060101AFI20230511BHJP

   B21D 39/00 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

F16B37/04 E

B21D39/00 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022502161

(86)(22)【出願日】2021-05-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-06

(86)【国際出願番号】 JP2021019915

(87)【国際公開番号】W WO2022004201

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2022-01-13

(31)【優先権主張番号】P 2020113082

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松並 重樹

(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】荒木 建一郎

(72)【発明者】

【氏名】小島 剛

(72)【発明者】

【氏名】勝又 雄一

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３２３４９８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平１１－１９３８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２３８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

Ｂ２１Ｄ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造であって、
前記ピアスナットは、ナット本体の中央に形成されためねじ部と、このめねじ部の外周に突設された環状打ち抜き部と、この環状打ち抜き部の外周に形成された環状溝部と、この環状溝部の外周に突設されたフラットな座面とからなり、前記環状打ち抜き部の内周壁及び外周壁をテーパ状とし、前記環状打ち抜き部の高さを、前記座面の高さ以下としたピアスナットであり、
前記ピアスナットはそのフラットな座面を前記相手部材Ｗの内面に密着させた状態で、打ち抜き部分の周囲の相手部材が前記環状溝部の内部に塑性流動されており、
前記相手部材Ｗの取付面の周囲が完全にフラットな状態を維持したまま、前記ピアスナットが相手部材Ｗの内面にかしめ固定されていることを特徴とする閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造。

【請求項2】

前記環状溝部の深さを、相手部材の板厚の１．２～２．０倍としたことを特徴とする請求項１に記載の閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造。

【請求項3】

前記環状打ち抜き部の高さは、環状溝部の底面と座面との範囲内において、環状溝部の底面から５０～９９％の位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造。

【請求項4】

閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定方法であって、
前記ピアスナットは、ナット本体の中央に形成されためねじ部と、このめねじ部の外周に突設された環状打ち抜き部と、この環状打ち抜き部の外周に形成された環状溝部と、この環状溝部の外周に突設されたフラットな座面とからなり、前記環状打ち抜き部の内周壁及び外周壁をテーパ状とし、前記環状打ち抜き部の高さを、前記座面の高さ以下としたピアスナットであり、
このピアスナットを、閉じた断面形状を持つ相手部材の内面で保持してピアスナットのフラットな前記座面を前記相手部材の内面に密着させ、前記相手部材の外側に配置されたダイスを降下させてダイスの環状突起により前記相手部材を打ち抜き、前記相手部材を前記ピアスナットのフラットな前記座面に支持したまま、打ち抜き部分の周囲の相手部材を前記環状溝部の内部に塑性流動させることにより、前記相手部材Ｗの取付面の周囲が完全にフラットな状態を維持したまま、前記ピアスナットを相手部材の内面にかしめ固定することを特徴とする閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば角材やアルミ押出し材のような閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定構造及び固定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ピアスナットは相手部材に打ち込むことによってかしめ固定されるナットであり、特許文献１に示されるように従来から広く知られている。図１に示すように、従来のピアスナットはめねじ部１の外周に環状打ち抜き部２を突設し、この環状打ち抜き部２の外周に環状溝部３と座面４とを形成した構造が一般的である。そしてこの環状打ち抜き部２は、相手部材を確実に打ち抜くために座面４よりも上方に突出している。

【0003】

このようなピアスナットは、図２に示すように相手部材Ｗの表面にセットされ、相手部材Ｗの裏面に配置されたダイス５と、パンチ６とを用いて打ち込まれる。打ち込みと同時に環状打ち抜き部２が相手部材Ｗに貫通孔を形成し、貫通孔の周囲の金属を環状打ち抜き部２の外周に形成された環状溝部３に塑性流動させ、相手部材Ｗにかしめ固定される。この場合にはダイス５により固定された相手部材Ｗに対して、ピアスナットが移動して打ち込まれることとなる。

【0004】

ところが図３のように、角材やアルミ押出し材のような閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内面にピアスナットを取付けたい場合には、パンチ６を相手部材Ｗの内側で移動させることはできない。このため、相手部材Ｗの内側でパンチ６を固定し、相手部材Ｗの外側からダイス５を下降させてかしめることとなる。

【0005】

この図３に示す状態では、環状打ち抜き部２の先端が相手部材Ｗの内面に当接しており、座面４との間に隙間７がある。そして図４のようにダイス５を下降させて打ち込みを行うと、環状打ち抜き部２が相手部材Ｗを貫通すると同時に、相手部材Ｗは座面４に当接するまで押し下げられる。この場合には図２に示した従来技術とは異なり、固定されたピアスナットに対して相手部材Ｗが移動する。このため相手部材Ｗのピアスナットの取付面８の位置が隙間７の分だけ周囲よりも下がることとなり、図５のように別部材９をボルト固定する場合に、好ましくないくぼみが発生するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】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】

【0007】

本発明の目的は上記した従来の問題点を解決して、閉じた断面形状を持つ相手部材に取り付けた場合にも、ピアスナット取付面の位置が下がることのないピアスナットおよび閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定構造及び固定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するためになされた本発明は、閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造であって、前記ピアスナットは、ナット本体の中央に形成されためねじ部と、このめねじ部の外周に突設された環状打ち抜き部と、この環状打ち抜き部の外周に形成された環状溝部と、この環状溝部の外周に突設されたフラットな座面とからなり、前記環状打ち抜き部の内周壁及び外周壁をテーパ状とし、前記環状打ち抜き部の高さを、前記座面の高さ以下としたピアスナットであり、前記ピアスナットはそのフラットな座面を前記相手部材Ｗの内面に密着させた状態で、打ち抜き部分の周囲の相手部材が前記環状溝部の内部に塑性流動されており、前記相手部材Ｗの取付面の周囲が完全にフラットな状態を維持したまま、前記ピアスナットが相手部材Ｗの内面にかしめ固定されていることを特徴とするものである。なお、前記環状溝部の深さを、相手部材の板厚の１．２～２．０倍とすることが好ましい。また、前記環状打ち抜き部の高さは、環状溝部の底面と座面との範囲内において、環状溝部の底面から５０～９９％の位置にあることが好ましい。また、前記環状溝部の外周壁に、セレーションを形成することが好ましい。

【0009】

また上記の課題を解決するためになされた本発明の閉じた断面形状を持つ相手部材の内面へのピアスナットの固定方法は、前記ピアスナットは、ナット本体の中央に形成されためねじ部と、このめねじ部の外周に突設された環状打ち抜き部と、この環状打ち抜き部の外周に形成された環状溝部と、この環状溝部の外周に突設されたフラットな座面とからなり、前記環状打ち抜き部の内周壁及び外周壁をテーパ状とし、前記環状打ち抜き部の高さを、前記座面の高さ以下としたピアスナットであり、このピアスナットを、閉じた断面形状を持つ相手部材の内面で保持してピアスナットのフラットな前記座面を前記相手部材の内面に密着させ、前記相手部材の外側に配置されたダイスを降下させてダイスの環状突起により前記相手部材を打ち抜き、前記相手部材を前記ピアスナットのフラットな前記座面に支持したまま、打ち抜き部分の周囲の相手部材を前記環状溝部の内部に塑性流動させることにより、前記相手部材Ｗの取付面の周囲が完全にフラットな状態を維持したまま、前記ピアスナットを相手部材の内面にかしめ固定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明に用いるピアスナットは、環状打ち抜き部の高さを座面の高さ以下としたという従来にない構造であるため、閉じた断面形状を持つ相手部材に取り付ける場合、相手部材はピアスナットの座面に当接したままでダイスによる打ち込みが完了する。このため、閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部へのピアスナットのかしめ固定構造及び固定方法によれば、従来のように相手部材の取付面の高さが下がることはなく、取付面の周囲がくぼむように変形することを防止することができる。

【0011】

なお、環状溝部の深さは相手部材の板厚と同等又はそれよりも浅くするのが普通であるが、環状溝部の深さを相手部材の板厚の１．２～２．０倍として従来よりも深くしておけば、環状打ち抜き部の高さを座面の高さよりも低くしても、孔抜き及びかしめ効果が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来のピアスナットを示す断面図である。

【図2】従来のピアスナットを平板状の相手部材に打ち込む状態を示す断面図である。

【図3】従来のピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込む直前の状態を示す断面図である。

【図4】従来のピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込む状態を示す断面図である。

【図5】従来のピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込んだ場合の問題点を示す断面図である。

【図6】本発明の実施形態に用いるピアスナットを示す断面図である。

【図7】 ピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込む直前の状態を示す断面図である。

【図8】 ピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込む状態を示す断面図である。

【図9】 ピアスナットを閉じた断面形状を持つ相手部材に打ち込んだ後の状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図６は本発明に用いるピアスナットの断面図であり、１０は鋼製のナット本体、１１はその中央部に形成されためねじ部、１２はこのめねじ部１１の外周に突設された環状打ち抜き部である。図６に示されるように、この環状打ち抜き部１２の内周壁１３及び外周壁１４はテーパ状であって、その上面である打ち抜き面１５はフラットとなっている。この実施形態では、内周壁１３は打ち抜き面１５に対して約４５度の角度、外周壁１４は打ち抜き面１５に対して約７５度の角度となっている。しかしこれらの角度に限定されるものではない。

【0014】

１６はこの環状打ち抜き部１２の外周に形成された環状溝部であり、その外周にはフラットな座面１７が形成されている。この実施形態では環状溝部１６の外周壁１８は座面１７に対して垂直であり、セレーション１９が形成されている。なお、座面１７にも回り止め用の凹凸を形成してもよい。

【0015】

本発明に用いるピアスナットは従来のピアスナットとは異なり、環状打ち抜き部１２の高さｈが座面１７の高さ以下となっている。ここで環状打ち抜き部１２の高さｈは、環状溝部１６の底面２０から打ち抜き面１５までの距離を意味し、座面１７の高さＨは環状溝部１６の底面２０から座面１７までの距離を意味する。図６に示した実施形態では、環状打ち抜き部１２の高さｈが座面１７の高さＨよりも０.１ｍｍ程度低くなっている。しかし環状打ち抜き部１２の高さｈを座面１７の高さＨより大幅に低くすると相手部材Ｗを打ち抜き難くなる。このため、環状打ち抜き部１２の高さｈは、環状溝部の底面２０と座面１７との範囲内において、環状溝部の底面２０から５０～９９％の位置にあることが好ましい。すなわち、ｈ/Ｈ=０.５～０．９９とすることが好ましい。

【0016】

環状溝部１６の深さ（前記した座面１７の高さＨに等しい）は、相手部材Ｗの板厚と同等又はそれよりも浅くするのが普通である。しかしこの実施形態では、環状溝部１６の深さを相手部材Ｗの板厚よりも深くしてある。これは、環状打ち抜き部１２の高さを低くしたことによる打ち抜き特性の低下を緩和する意味があり、この深さを相手部材Ｗの板厚の１．２～２．０倍とすることが好ましい。このように環状溝部１６の深さを従来よりも深くしておけば、打ち抜き特性の向上とともに、相手部材を環状溝部１６の内部に深く塑性流動させてかしめ特性の向上を図ることもできる。環状溝部１６の深さがこの数値範囲を下回ると打ち抜き特性及びかしめ特性が不足し、この数値範囲を超えると環状溝部１６の内部を塑性流動した金属で十分に満たすことができなくなり、やはりかしめ特性が不足するおそれがある。

【0017】

この実施形態のように、環状溝部１６の外周壁１８にセレーション１９を形成しておけば、環状溝部１６の内部に塑性流動した金属がセレーション１９に食い込むため、回り止め効果を高めることができる。

【0018】

このように構成されたピアスナットを取付けるには、先ず図７に示すように、閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部において、ナット本体１０の下面をパンチ２１で支持して相手部材Ｗの内面に押し付ける。このピアスナットは座面１７が打ち抜き面１５よりも高い位置にあるため、座面１７が相手部材Ｗの内面に密着した状態となる。

【0019】

相手部材Ｗの外側の同軸上の位置にはダイス２２を配置し、図８に示すようにピアスナットに向けて降下させる。図８はダイス２２の下面が相手部材Ｗの表面に接触した瞬間を示しており、ダイス２２はさらに降下し、その環状突起２３が相手部材Ｗを円形に打ち抜くとともに、打ち抜き部分の周囲を環状溝部１６の内部に塑性流動させ、図９のようにピアスナットを相手部材Ｗの内面にかしめ固定する。

【0020】

このとき、相手部材Ｗはピアスナットの座面１７に支持されたままであって、ピアスナットの中心部のみが打ち抜かれるとともに塑性変形するだけである。このため図９に示すように、相手部材Ｗの取付面の周囲は完全にフラットな状態のままとなり、従来のように取付面が下がることによるくぼみが生ずることはない。

【0021】

以上に説明したように、本発明によれば、パンチを入れることができない閉じた断面形状を持つ相手部材Ｗの内部に、ピアスナットをその取付面の周囲の変形を防止しつつかしめ固定することができる。

【符号の説明】

【0022】

Ｗ 相手部材
１ めねじ部（従来のピアスナット）
２ 環状打ち抜き部
３ 環状溝部
４ 座面
５ ダイス
６ パンチ
７ 隙間
８ 取付面
９ 別部材
１０ ナット本体（本発明のピアスナット）
１１ めねじ部
１２ 環状打ち抜き部
１３ 内周壁
１４ 外周壁
１５ 打ち抜き面
１６ 環状溝部
１７ 座面
１８ 外周壁
１９ セレーション
２０ 底面
２１ パンチ
２２ ダイス
２３ 環状突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】