(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結物にバーリング下穴を形成し、被締結物に設けた抜き穴にねじを通してバーリング下穴に螺合させるねじ締結構造であって、
被締結物の抜き穴の周縁部を立ち起こして突口を形成し、この突口を基端部から先端部まで連続して先端部に向かって小径となるテーパ状に形成し、ねじをバーリング下穴に螺合させるとテーパ状の突口の先端部がバーリング下穴の基端部の周縁にある周縁部であり且つ平坦面に当接する構成としたねじ締結構造。
【請求項２】
請求項１に記載のねじ締結構造において、
締結物と被締結物との間に突口の高さよりも厚い厚みを有するシール用のパッキンをねじ締結後に圧縮状態に介在させる構成としたねじ締結構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のねじ締結構造において、
締結物のバーリング下穴の基端部をテーパ状に形成し、被締結物の抜き穴の突口の先端部がバーリング下穴のテーパ状基端部の周縁にある周縁部であり且つ平坦面に当接する構成としたねじ締結構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のねじ締結構造において、
ねじの頭部の下面は、平坦面に形成されており、被締結物の突口を形成しない表側の抜き穴の周縁部における平坦な座面を押圧する構成としたねじ締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結物と被締結物とをねじで締結させるねじ締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガス器具等に使用される箱体等を構成する板金同士のねじ締結構造として、締結物となる板金にバーリング下穴を形成し、被締結物となる板金に設けた抜き穴にタッピンねじを通してバーリング下穴に螺合させる構造がある。この場合、タッピンねじを締め付ける際に、タッピンねじの引き上げ力によって締結物のバーリング下穴の周縁部が盛り上がるように変形してねじ締付能力が低下することがあった。このような不具合を解消するため、各種のねじ締結構造が提案されている。
【０００３】
例えば、バーリング下穴を改良したものとして、バーリング下穴の基端部をテーパ状の皿座とし、バーリング下穴の周縁部の剛性を大きくしたもの（特許文献１）、また、バーリング下穴の根元部分にその外周面から突出する複数のリブを形成し、バーリング下穴の周縁部の変形を阻止するようにしたもの（特許文献２）等がある。
【０００４】
また、ねじの形状を変更したものとして、段付ねじを用い、段付ねじの段部にバーリング下穴の周縁部を当接させるようにし、バーリング下穴の周縁部の変形を阻止するようにしたものがある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５４−２７５０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３６６３号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バーリング下穴を改良したものでも、特許文献１のものではバーリング下穴のテーパ状の皿座の周縁部や、特許文献２のものではバーリング下穴の外周面に突設するリブの周縁部においては、ねじの引き上げ力による変形を防止することが困難であった。特に、バーリング下穴を形成する締結物として、この締結物を構成する板金の板厚が薄くなると、バーリング下穴の周縁部の変形が大きくなり、しかもバーリング下穴の雌ねじの破壊トルクが減少するため、ねじ締結に要求される締付能力を十分に発揮できなかった。
【０００７】
一方、特許文献３の段付ねじを採用するものでは、段付ねじを被締結物の抜き穴に通す際、段付ねじの段部が抜き穴の周縁に引っ掛かって抜き穴への挿入が阻害されることがあり、また、段付ねじは、先端のねじ部が見え難く、バーリング下穴への挿入に手間どることがあり、そのため、ねじ締結の作業性を低下させることがあった。また、段付ねじを採用することで被締結物の抜き穴の穴径が大きくなるため、この被締結物を薄板の板金で構成すると、抜き穴の周縁部の強度が低下するおそれがあった。しかも、段付ねじのような特殊なねじを使用するのはコスト的にも不経済であった。
【０００８】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、ねじの締結作業性を低下させることがなく、且つねじ締付能力の向上を図ることが可能なねじ締結構造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】
【０００９】
本発明に係るねじ締結構造は、
締結物にバーリング下穴を形成し、被締結物に設けた抜き穴にねじを通してバーリング下穴に螺合させるねじ締結構造であって、
被締結物の抜き穴の周縁部を立ち起こして突口を形成し、この突口を基端部から先端部まで連続して先端部に向かって小径となるテーパ状に形成し、ねじをバーリング下穴に螺合させるとテーパ状の突口の先端部がバーリング下穴の基端部の周縁にある周縁部であり且つ平坦面に当接する構成としたものである。
【００１０】
これにより、抜き穴の突口の先端部がバーリング下穴の周縁部に当接することによって、ねじの引き上げ力で締結物のバーリング下穴の周縁部が盛り上がって変形することを確実に阻止することができる。また、突口の先端部によってバーリング下穴がねじの螺入で拡径しようとする力を抑え込むことができる。従って、バーリング下穴の雌ねじが破壊する限界のトルクである破壊トルクを増大することができ、ねじ締付能力を向上することができる。
【００１１】
また、ねじは、一般的なねじを使用することで十分にバーリング下穴の雌ねじの破壊トルクを向上することができ、段付ねじのような特殊ねじを使用する必要がない。従って、ねじを抜き穴やバーリング下穴に円滑に挿入することができ、ねじの締結作業性を低下させることがない。また、段付ねじを用いた場合のように被締結物の抜き穴の穴径を大きくしなくてもよく、被締結物を薄板にした場合でも抜き穴の周縁部の強度を確保することができ、しかも、一般的なねじを使用することでねじのコストを抑えることができる。
【００１２】
上記ねじ締結構造において、突口は、先端部に向かって小径となるテーパ状に形成するので、テーパ状の突口が弾性機能を発揮して突口の先端部によってバーリング下穴を縮径方向に抑え込むことができる。従って、バーリング下穴の雌ねじの破壊トルクをより増大することができ、ねじ締付能力をより向上することができる。また、テーパ状の突口の弾性力の反力によってねじが強固に固定されるので、ねじの緩み止め効果が向上される。
上記ねじ締結構造において、締結物と被締結物との間に突口の高さよりも厚い厚みを有するシール用のパッキンをねじ締結後に圧縮状態に介在させる構成とするのが望ましい。
【００１３】
上記ねじ締結構造において、締結物のバーリング下穴の基端部をテーパ状に形成し、被締結物の抜き穴の突口の先端部がバーリング下穴のテーパ状基端部の周縁にある周縁部であり且つ平坦面に当接する構成とするのが望ましい。
この場合、締結物のバーリング下穴の基端部をテーパ状に形成することによりバーリング下穴の周縁部の剛性を強くすることができ、しかも、抜き穴の突口の先端部によってねじの引き上げ力によるバーリング下穴のテーパ部分の周縁部の変形を確実に阻止することができる。
【００１４】
上記ねじ締結構造において、ねじの頭部の下面は、平坦面に形成されており、被締結物の突口を形成しない表側の抜き穴の周縁部における平坦な座面を押圧する構成とするのが望ましい。
これにより、ねじをバーリング下穴に螺合することで抜き穴の周縁部の突口をバーリング下穴の周縁部に強く押し付けることができる。従って、ねじの引き上げ力による締結物のバーリング下穴の周縁部の盛り上がりをより確実に阻止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係るねじ締結構造によれば、締結物のバーリング下穴の周縁部の変形を確実に阻止してバーリング下穴の破壊トルクを増大することができるので、締結物の板厚を薄くしても、ねじ締結に要求される締付能力を十分に発揮することができる。従って、締結物及び被締結物を薄板化して、重量の軽量化を図ることができ、また、製品コストを安くすることができる。また、段付ねじのような特殊ねじを使用する必要がないので、ねじの締結作業性を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】参考例によるねじ締結構造を示す断面図である。
【図２】参考例によるねじ締結構造においてタッピンねじを固く締め付ける前の状態を示す断面図である。
【図３】実施形態として、突口の形状をテーパ状に変更した場合のねじ締結構造を示す断面図である。
【図４】他の参考例として、バーリング下穴の形状をテーパ状に変更した場合のねじ締結構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態のねじ締結構造は、例えば、給湯器において熱交換器を収容する箱体とバーナを収容する箱体との連結部分等に利用される。ただし、本発明のねじ締結構造は、給湯器等のガス器具に限らず、各種製品における締結物と被締結物とをねじで締結させるねじ締結構造に適用することができる。
【００１８】
図１に示すように、参考例としてのねじ締結構造は、締結物となる第１の板材１に被締結物となる第２の板材２をシール用のパッキン４を介在させて重ね合わせ、これら第１の板材１と第２の板材２とをタッピンねじ３で締結させた構造である。第１の板材１及び第２の板材２は、板金で形成され、パッキン４は、発泡樹脂材等で形成されている。タッピンねじ３は、頭部３１とねじ軸３３とからなる一般的なタッピンねじが使用され、頭部３１の下面３２は、平坦面に形成されている。
【００１９】
第１の板材１には、ねじ締付位置にバーリング加工により略９０度に立ち上がった円筒部１２を有するバーリング下穴１１が形成されている。バーリング下穴１１の円筒部１２の内径は、タッピンねじ３のねじ軸３３の山径よりも径小に形成されており、このバーリング下穴１１にタッピンねじ３が螺合される。
【００２０】
第２の板材２には、第１の板材１のバーリング下穴１１と対応する位置にバーリング下穴１１よりも径大な抜き穴２１が形成されている。抜き穴２１の内径は、タッピンねじ３のねじ軸３３の山径よりも径大で、且つタッピンねじ３の頭部３１の外径よりも径小に形成されている。この抜き穴２１にタッピンねじ３が挿通される。
【００２１】
また、第２の板材２の抜き穴２１の周縁部は、第２の板材２の裏側においてバーリング加工により略９０度に立ち起こした円筒状の突口２２となっている。この突口２２は、タッピンねじ３を抜き穴２１を通してバーリング下穴１１に螺合させると、この突口２２の先端部２３がバーリング下穴１１の周縁部１３に当接される。第２の板材２の表側における抜き穴２１の周縁部は、平坦な座面２４となっており、この平坦な座面２４にタッピンねじ３の頭部３１の平坦な下面３２が当接される。なお、抜き穴２１においてタッピンねじ３の頭部３１と第２の板材２の座面２４との間に座金を介在させてもよい。また、パッキン４には、第２の板材２における抜き穴２１の突口２２が嵌り込む大きさの孔部４１が形成されている。
【００２２】
次に、第１の板材１と第２の板材２とをタッピンねじ３でねじ締結する動作を説明する。
第１の板材１のバーリング下穴１１とパッキン４の孔部４１と第２の板材２の抜き穴２１とが一致するように、第１の板材１と第２の板材２とをパッキン４を介在させて重ね合わせる。このとき、第２の板材２の抜き穴２１の突口２２がパッキン４の孔部４１内に嵌り込んだ状態となる。そして、タッピンねじ３を第２の板材２の表側から抜き穴２１及びパッキン４の孔部４１に挿通させて、このタッピンねじ３のねじ軸３３の先端部を第１の板材１のバーリング下穴１１に突き当てた状態で、タッピンねじ３の頭部３１をドライバー等の工具により締め付ける。すると、図２に示すように、タッピンねじ３のねじ軸３３がバーリング下穴１１の円筒部１２の内周面に雌ねじを刻設しながら捻じ込まれる。タッピンねじ３の頭部３１の下面３２が第２の板材２の座面２４に当接した後に、さらにタッピンねじ３を捻じ込むとタッピンねじ３の頭部３１で第２の板材２が第１の板材１側へ押圧され、最終的にパッキン４が第１の板材１と第２の板材２との間に圧縮されて第２の板材２の抜き穴２１の突口２２の先端部２３が第１の板材１のバーリング下穴１１の周縁部１３に当接した状態で締付が完了する（図１参照）。
【００２３】
以上の参考例のねじ締結構造によれば、抜き穴２１の突口２２の先端部２３がバーリング下穴１１の周縁部１３に当接するようにしたので、タッピンねじ３をバーリング下穴１１に螺合させた際に第１の板材１のバーリング下穴１１の周縁部１３がタッピンねじ３の引き込み力によって第２の板材２側へ盛り上がって変形することを確実に阻止することができる。また、タッピンねじ３の頭部３１の下面３２は、平坦面に形成されて第２の板材２の表側における抜き穴２１の周縁部の平坦な座面２４を押圧するので、抜き穴２１の突口２２が第１の板材１のバーリング下穴１１の周縁部１３を強く押し付けることができる。これにより、タッピンねじ３の引き込み力によって第１の板材１のバーリング下穴１１の周縁部１３が第２の板材２側へ盛り上がって変形することをより確実に阻止することができる。さらに、突口２２の先端部２３によってバーリング下穴１１がタッピンねじ３の螺入で拡径しようとする力を抑え込むことができる。
【００２４】
以上の結果、バーリング下穴１１の雌ねじが破壊する限界のトルクである破壊トルクを増大することができ、ねじ締結に要求されるねじ締付能力を向上することができる。よって、第１の板材１の板厚を薄くしても、ねじ締結に要求される締付能力を十分に発揮することができるので、第１の板材１及び第２の板材２を薄板化して、重量の軽量化を図ることができ、また、製品コストを安くすることができる。また、抜き穴２１の突口２２がバーリング下穴１１の周縁部１３を強く押し付ける力の反力によってタッピンねじ３が強固に固定され、緩み止め効果が発揮される。
【００２５】
また、タッピンねじ３は、段付タッピンねじのような特殊ねじを使用しなくても一般的なものを使用することで十分にバーリング下穴１１の雌ねじの破壊トルクを向上することができる。従って、段付タッピンねじを使用する場合に比べて、タッピンねじ３を第２の板材２の抜き穴２１や第１の板材１のバーリング下穴１１に円滑に挿入することができ、タッピンねじ３の締結作業性を低下させることがない。また、段付タッピンねじを使用すると第２の板材２の抜き穴２１の穴径が大きくなり、抜き穴２１の周縁部１３の強度を低下させ得るが、一般的なタッピンねじ３を使用することで段付タッピンねじを用いた場合のように第２の板材２の抜き穴２１の穴径を大きくしなくてもよく、第２の板材２を薄板にした場合でも抜き穴２１の周縁部１３の強度を確保することができる。しかも、一般的なタッピンねじ３を使用することで、段付タッピンねじに比べてねじのコストを抑えることができる。
【００２６】
因みに、第１の板材１と第２の板材２とをタッピンねじ３で締結したねじ締結構造において、バーリング下穴１１の雌ねじの破壊トルクを測定したところ、第２の板材２の抜き穴２１に突口２２を形成しない場合は、破壊トルクが１．７Ｎ・ｍであった。これに対して、図１に示す参考例のように第２の板材２の抜き穴２１の周縁部に突口２２を形成したものでは、破壊トルクが２．６Ｎ・ｍに増大された。従って、第２の板材２の抜き穴２１の周縁部において、第１の板材１のバーリング下穴１１の周縁部１３を当接する突口２２を形成することで、ねじ締付能力が格段に向上することが確認された。
なお、この破壊トルク試験で用いた板材１，２、パッキン４、タッピンねじ３の各条件は、以下のとおりである。
・第１の板材１：ステンレス材、板厚０．４ｍｍ、バーリング下穴１１の内径３．２ｍｍ、円筒部１２の長さ１．１ｍｍ
・第２の板材２：ステンレス材、板厚０．６ｍｍ、抜き穴２１の内径４．５ｍｍ、突口２２の長さ０．５ｍｍ（突口２２を形成するのは参考例の場合）
・パッキン４：発泡樹脂材、厚み２ｍｍ（ねじ締付後は０．５ｍｍに圧縮）、孔部４１の内径６ｍｍ
・タッピンねじ３：ステンレス材、頭部３１の外径８ｍｍ、頭部３１の高さ３．５ｍｍ、ねじ軸３３の山径３．８ｍｍ、ねじ軸３３の谷径３．２ｍｍ、ねじ軸３３のねじピッチ１．６ｍｍ、ねじ軸３３の長さ１０ｍｍ
【００２７】
本発明の実施形態としては、図３に示すように、突口２２Ａは、先端部２３に向かって小径となるテーパ状に形成される。この場合、テーパ状の突口２２Ａが弾性機能を発揮して突口２２Ａの先端部２３によってバーリング下穴１１を縮径方向に抑え込むことができる。従って、バーリング下穴１１の雌ねじの破壊トルクをより増大することができ、ねじ締付能力をより向上することができる。また、テーパ状の突口２２Ａの弾性力の反力によってねじが強固に固定されるので、タッピンねじ３の緩み止め効果が向上される。なお、その他は、上述の参考例と同様の構成及び作用効果を有する。
【００２８】
なお、他の参考例として、図４に示すように、第１の板材１のバーリング下穴１１Ａの基端部をテーパ状に形成し、第２の板材２の抜き穴２１の突口２２の先端部２３がバーリング下穴１１Ａのテーパ部分５の周縁部１３ａに当接する構成としてもよい。この場合、第１の板材１のバーリング下穴１１Ａの基端部をテーパ状に形成することによりバーリング下穴１１Ａの周縁部１３ａの剛性を強くすることができ、しかも、抜き穴２１の突口２２の先端部２３がバーリング下穴１１のテーパ部分５の周縁部１３ａに当接するので、タッピンねじ３の引き上げ力によってバーリング下穴１１Ａのテーパ部分５の周縁部１３ａの変形をより確実に阻止することができる。従って、バーリング下穴１１Ａの雌ねじの破壊トルクをさらに増大することができ、ねじ締付能力をより向上することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々変更を施すことが可能である。
例えば、パッキン４を介在させずに、第１の板材１と第２の板材２とをねじで締結させるようにしてもよい。
また、締結物及び／又は被締結部は、板金等の板材に限らず、樹脂等の構造物であってもよい。
さらに、バーリング下穴１１の円筒部１２に予め雌ねじを刻設するようにして、ねじは、タッピンねじ３に代えて、バーリング下穴１１の雌ねじに螺合可能なものを使用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  第１の板材（締結物）
２  第２の板材（被締結物）
３  タッピンねじ
４  パッキン
５  テーパ部分
１１  バーリング下穴
１２  円筒部
１３  周縁部
２１  抜き穴
２２  突口
２３  先端部
２４  座面
３１  頭部
３２  下面
３３  ねじ軸
４１  孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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