(57)【要約】【課題】相手部材が高強度鋼板である場合にも、ナット自体が変形してしまうことがなく、従来と同等の剥離強度及び回転トルクを確保することができる高強度鋼板用ピアスナットを提供する。【解決手段】ナット本体１０の中央に形成されためねじ部１１と、その周囲に突設された環状の穴抜き部１２と、ナット本体１０の外周に突設された環状の外周突起１３とを備えた高強度鋼板用ピアスナットである。穴抜き部１２の外周面を先端側が拡径した第１の斜面１５とするとともに、外周突起１３の内周面も先端側が拡径した第２の斜面１６とし、この第２の斜面１６にセレーション１７を形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度鋼板に用いられるピアスナットであって、
ナット本体の中央に形成されためねじ部と、その周囲に突設された環状の穴抜き部と、ナット本体の外周に突設された環状の外周突起とを備え、
前記穴抜き部の外周面を先端側が拡径した第１の斜面とするとともに、前記外周突起の内周面も先端側が拡径した第２の斜面とし、この第２の斜面にセレーションを形成したことを特徴とする高強度鋼板用ピアスナット。
【請求項２】
前記第２の斜面の中心角を、前記第１の斜面の中心角よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の高強度鋼板用ピアスナット。
【請求項３】
前記穴抜き部の内周面を、先端側が拡径した第３の斜面としたことを特徴とする請求項１記載の高強度鋼板用ピアスナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度鋼板に用いられるピアスナットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に代表される車両には、従来から多数のピアスナットが使用されている。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、その周囲に突設された環状の穴抜き部と、ナット本体の外周に突設された環状の外周突起とを備えたものが一般的である。
【０００３】
このため、ピアスナットを相手部材である鋼板に打ち込むと、穴抜き部が相手部材に円形穴を打ち抜くと同時にその周縁部の鋼板を塑性変形させ、穴抜き部と外周突起との間に形成された環状溝の内部に流動させる。この結果、ピアスナットは強固に相手部材に固定され、他の部品をねじ止めするために使用される。
【０００４】
なお相手部材に溶接固定されるウエルドナットに比べ、ピアスナットは相手部材に下穴を形成しておく必要がない利点があるうえ、相手部材を局所加熱することもない利点もあるため、特に自動車用部品として多く使用されている。
【０００５】
ところが近年、自動車の軽量化を図るためにハイテン鋼板と呼ばれる高強度鋼板が普及しつつある。この高強度鋼板は普通鋼板に比べて硬く変形しにくいため、従来のピアスナットでは取付後の剥離強度が不足するという問題があった。
【０００６】
図１はその様子を説明する断面図であり、（Ａ）は普通鋼板の場合、（Ｂ）は高強度鋼板の場合を示している。（Ａ）では鋼板Ｓは穴抜き部１と外周突起２との間に形成された環状溝３の内部に塑性流動し、ピアスナットは鋼板Ｓに強固に固定されている。なお外周突起２の内周面は、先端側が縮径した斜面となっている。本明細書において先端側とは、ナット本体から軸線方向に離れる方向を意味するものである。
【０００７】
しかし（Ｂ）では鋼板Ｓの硬度が高いので、環状溝３の内部に十分に流動できない。また、ピアスナットの外周突起２が内側に倒れ込むように変形してしまう傾向があった。この結果、鋼板Ｓに対するピアスナットの剥離強度が低下するとともに、外周突起２との密着が不十分であるため、回転トルクも不足するという結果を招いていた。
【０００８】
なお特許文献１には、高強度鋼板用ピアスナットが開示されている。この高強度鋼板用ピアスナットは従来の外周突起２をなくしてその部分に外溝、環状突起、内溝を形成し、高強度鋼板とピアスナットとの密着性を向上させて回転トルクを確保しようとするものである。しかし外周突起２を完全になくしたために、鋼板に対するピアスナットの剥離強度が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００９−５３４６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、相手部材が高強度鋼板である場合にも、ナット自体が変形してしまうことがなく、従来と同等の剥離強度及び回転トルクを確保することができる高強度鋼板用ピアスナットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、高強度鋼板に用いられるピアスナットであって、ナット本体の中央に形成されためねじ部と、その周囲に突設された環状の穴抜き部と、ナット本体の外周に突設された環状の外周突起とを備え、前記穴抜き部の外周面を先端側が拡径した第１の斜面とするとともに、前記外周突起の内周面も先端側が拡径した第２の斜面とし、この第２の斜面にセレーションを形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
なお請求項２のように、前記第２の斜面の中心角を、前記第１の斜面の中心角よりも大きくした構造とすることが好ましい。
【００１３】
また請求項３のように、前記穴抜き部の内周面を、先端側が拡径した第３の斜面とした構造とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の高強度鋼板用ピアスナットは、穴抜き部の外周面を先端側が拡径した第１の斜面とするとともに、外周突起の内周面も先端側が拡径した第２の斜面とし、これらの２つの斜面の間に環状溝を形成したものである。従来のピアスナットのように外周突起の内周面を先端側が縮径した斜面とせず、逆に先端側が拡径した斜面としたので、相手部材が高強度鋼板である場合にも、穴抜き部により打ち抜かれた鋼板の周縁部は環状溝の内部に流動し易くなる。環状溝の内部に流動した鋼板の内周縁部は穴抜き部の外周面と密着し、軸方向の剥離強度を確保することができる。
【００１５】
また、環状溝の内部に流動した鋼板の外周縁部は外周突起の内周面に密着するが、この部分にはセレーションを形成してあるため、十分な回転トルクを確保することができる。しかも外周突起はナット本体側の幅が広い台形断面形状であるから剛性が高まり、従来のような変形が発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のピアスナットを鋼板に打ち込んだ状態を示す要部の断面図であり、（Ａ）は普通鋼板、（Ｂ）は高強度鋼板を示す。
【図２】本発明の高強度鋼板用ピアスナットを示す斜視図である。
【図３】本発明の高強度鋼板用ピアスナットを示す正面図である。
【図４】本発明の高強度鋼板用ピアスナットを示す断面図である。
【図５】本発明の高強度鋼板用ピアスナットを鋼板に打ち込んだ状態を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を説明する。本発明の高強度鋼板用ピアスナットは、従来型のピアスナットでは使用できない高強度鋼板にも用いることができる。また従来の低強度鋼板にも使用することができる。
【００１８】
図２〜図４は本発明の高強度鋼板用ピアスナットを示す図であり、１０は短円柱状のナット本体、１１はその中央に形成されためねじ部、１２はめねじ部１１の外周に形成された環状の穴抜き部、１３はナット本体１０の外周に突設された環状の外周突起、１４はこれらの穴抜き部１２と外周突起１３との間に形成された環状溝である。図３に示されるように、穴抜き部１２の突出高さは外周突起１３の突出高さよりも大きくなっている。ナット本体１０は熱処理等で硬化処理を施したものである。
【００１９】
穴抜き部１２の外周面は、先端側が拡径した第１の斜面１５となっている。その中心角度θ１は、１０°〜３０°程度である。また外周突起１３の内周面も先端側が拡径した第２の斜面１６となっている。その中心角度θ２は本実施形態では６０°であるが、相手材である高強度鋼板の強度レベルに応じて変更することができる。すなわち、強度レベルが高くなれば中心角度θ２を６０°よりも大きくし、強度レベルが低くなれば中心角度θ２を６０°よりも小さくすることができる。第２の斜面１６の中心角度θ２の好ましい範囲は４０°〜８０°である。
【００２０】
このように第２の斜面１６の中心角θ２は第１の斜面１５の中心角θ１よりも大きくなっている。このため、これらの間に形成される環状溝１４はナット本体１０側の底部よりも先端側が開いた断面形状となり、鋼板がその内部に流動することができる。
【００２１】
図２に示されるように、この第２の斜面１６にはセレーション１７が形成されている。この実施形態では、セレーション１７は山形突起を全周にわたり形成したものであり、環状溝１４に流入した鋼板に食い込み、十分な回転トルクを確保できるようになっている。しかしセレーション１７の形状については、様々な変形が可能であり、その数についても実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
またこの実施形態では、外周突起１３の端面に４つの凹溝１８が形成してあるが、本発明の要部ではなく省略することもできる。
【００２３】
なお穴抜き部１２の内周面は、先端側が拡径した第３の斜面１９としてある。この第３の斜面１９はめねじ部１１へのガイドとして機能するものである。
【００２４】
このように構成された本発明の高強度鋼板用ピアスナットは、高強度鋼板に対して使用されるものであり、従来と同様にポンチによって打ち込まれる。このとき穴抜き部１２が相手材である鋼板に円形穴を打ち抜くと同時に、円形穴の周囲の鋼板を塑性流動させ、図５に示すように環状溝１４の内部に密着させる。従来型のピアスナットは異なり、外周突起１３の内周面は先端側が拡径した第２の斜面１６となっているので、硬度の高い高強度鋼板も環状溝１４の内部に容易に流入させ、密着させることができる。また、外周突起１３はナット本体１０側の幅が広い台形断面形状であるから、高強度鋼板に打ち込んでも、外周突起１３に従来のような変形が発生することもない。
【００２５】
図５に示すように、環状溝１４の内部に流動した鋼板は、先端側が拡径した第１の斜面１５と密着しているため、ピアスナットの軸方向の剥離強度を確保することができる。なおピアスナット本体１０を鋼板から剥離させようとする荷重を加えると、環状溝１４の内部に流動した鋼板を外側に押し広げようとする応力が発生するが、環状溝１４の内部に流動した鋼板の外周は外周突起１３の内周面により拘束されているうえ、高強度鋼板は変形しにくいため、剥離荷重に耐えることができる。
【００２６】
また環状溝１４の内部に流動した鋼板は外周突起１３の内周面に形成されたセレーション１７に食い込んでいるため、十分な回転トルクを確保することができる。
【００２７】
直径が１７.５ｍｍの本発明の高強度鋼板用ピアスナットを、厚さが１.４ｍｍ，引張強度が９８０MPaの高強度鋼板に打ち込み、剥離強度と回転トルクを測定（Ｎ＝１０）した。本発明の高強度鋼板用ピアスナットは、３.２〜３．８ｋＮの剥離強度を持つことが確認された。また、本発明の高強度鋼板用ピアスナットは２０〜３５Ｎ・ｍの回転トルクを持つことが確認された。なお剥離強度は打ち込まれたピアスナットを板面から垂直方向に引き剥がすために必要な力を意味し、回転トルクは打ち込まれたピアスナットを板面に対して空転させるに必要なトルクを意味するものである。
【００２８】
なお剥離強度は、鋼板に打ち込まれた試験対象となるピアスナットを中心孔を持つ治具上にセットし、ピアスナットにボルトをねじ込み、圧縮試験機でボルトを垂直下方に加圧し、ピアスナットが鋼板から剥離する荷重を測定する方法で得られた値である。回転トルクは、鋼板に打ち込まれた試験対象となるピアスナットにボルトをねじ込み、その頭部をソケットを取付けたトルクレンチで締め付け方向に回転させ、ピアスナットが鋼板から剥離するトルクを測定する方法で得られた値である。
【００２９】
このように、本発明の高強度鋼板用ピアスナットは相手部材が高強度鋼板である場合にも、ナット自体が変形してしまうことがなく、従来と同等の剥離強度及び回転トルクを確保することができる利点がある。
【符号の説明】
【００３０】
１  穴抜き部
２  外周突起
３  環状溝
１０  ナット本体
１１  めねじ部
１２  穴抜き部
１３  外周突起
１４  環状溝
１５  第１の斜面
１６  第２の斜面
１７  セレーション
１８  凹溝
１９  第３の斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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