(57)【要約】      （修正有）【課題】高張力鋼板や普通鋼の厚板材（板厚が３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ）にも使用可能なピアスナットを提供する。【解決手段】ねじ孔３を含むナット本体２の中央部に、端面５が金属板を打ち抜くパンチとして機能するパイロット部４が突設され、パイロット部４の根元からナット本体２の外周縁まで延びる締結座面６を備えているピアスナット１であって、パイロット部４の端面５の周縁が円形に形成されていると共に、パイロット部４の外周面７が６面ないし１２面の平面８からなり、かつ、端面５から根元に向けて漸次縮径する多角錐状の多面体に形成されており、締結座面６は、溝部、凹凸を有しない平坦面に形成され、パイロット部４の根元近傍に締結座面６から盛り上がった隆起部９が設けられており、６面ないし１２面の平面８が隆起部９に連設している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ孔を含むナット本体の中央部に、端面が金属板を打ち抜くパンチとして機能するパイロット部が突設され、該パイロット部の外周面が、前記端面から根元に向けて漸次縮径するテーパ状に形成されると共に、横断面形状が非円形に形成されており、かつ、前記パイロット部の根元から前記ナット本体の外周縁まで延びる締結座面を備えているピアスナットであって、
前記パイロット部の前記端面の周縁が円形に形成されていると共に、前記パイロット部の外周面が６面ないし１２面の平面からなり、かつ、前記端面から前記根元に向けて漸次縮径する多角錐状の多面体に形成されており、
前記締結座面は、溝部、凹凸を有しない平坦面に形成され、
前記パイロット部の根元近傍に前記締結座面から盛り上がった隆起部が設けられており、
前記６面ないし１２面の平面が前記隆起部に連設していることを特徴とするピアスナット。
【請求項２】
前記隆起部が、前記締結座面に対して、前記パイロット部の外周面に向けて３０度〜６０度を成す傾斜面を有していることを特徴とする請求項１記載のピアスナット。
【請求項３】
前記隆起部が、前記パイロット部の根元外周に環状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のピアスナット。
【請求項４】
前記締結座面が、前記ナット本体の外周縁から前記パイロット部の根元に向けて漸次高くなる傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のピアスナット。
【請求項５】
前記パイロット部の高さ（Ｈ）が、前記金属板の板厚（Ｔ）より低く設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のピアスナット。
【請求項６】
前記ナット本体の外周面が、六角形又は角部をカットした四角形である請求項１ないし５のいずれかに記載のピアスナット。
【請求項７】
前記ナット本体及び前記パイロット部を含む全体が焼入れ硬化されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のピアスナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナット本体が金属板を打ち抜くパンチとして機能するパイロット部を備え、金属板に打ち込みかしめ結合により固着されるピアスナットに関し、特に高張力鋼板又は普通鋼の厚板に適用可能なピアスナットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピアスナットは、自動車産業や家電製品の組み立てに古くから大量に用いられているが、金属板に固着したとき、所定の回転抗力及び引き抜き抗力が要求される。この要求を満たすため種々のタイプのピアスナットが続出してきた。従来のピアスナットは一般的に普通鋼の板材に適用され、回転抗力を確保するため金属板を打ち抜く前記パイロット部の外周面を四角形、六角形等の多面形に形成したり、外周面に多数の凹凸部（ローレット部）を設ける一方、前記パイロット部と協働して金属板を打ち抜く穴抜きダイスの穴周縁に突起部を設けて、該突起部を打ち抜いた金属板の開口周縁部に圧入し、該開口周縁部を変形させて前記パイロット部の外周面に密着させることで、回転抗力及び引き抜き抗力を得る構造である。また、パイロット部の根元からナット本体の外周縁まで延びる締結座面に多角形状の凹溝を設け、さらに該凹溝の底面に凸部を設けて、該凹溝に前記ダイスの突起部により前記パイロット部で打ち抜いた金属板の開口周縁部を圧入変形させることで、回転抗力及び引き抜き抗力を得ているピアスナット等も提案されている。
【０００３】
上記したピアスナットは通常、普通鋼により圧造成形した後、全体を焼入れ硬化して製造されているので、ピアスナット自体の硬度から普通鋼の板材では板厚が約１．４ｍｍまでの金属板に適用されることが多かった。
【０００４】
本願発明者は、特許文献１（特公平２−５２１２５号公報）により、板厚が１．４ｍｍ以上の厚板（普通鋼）にも適用可能とした厚板用ピアスナットを提案し、実施されている。
【０００５】
図１６は、特許文献１に記載されたピアスナット３１を示し、図１７は、該ピアスナット３１を金属板３２に固着する工程の説明図である。
【０００６】
上記ピアスナット３１は、金属板３２を打ち抜くパンチとして機能するパイロット部３４の端面３５周縁を実質的に円形とすることにより、穴が円形断面の穴抜きダイス４０を用いることを可能にし、かつ、パイロット部３４と穴抜きダイス４０との協働作用で打ち抜いた金属板３２の開口周縁部３３を穴抜きダイス４０の穴周縁に設けた突起部４１によりパイロット部３４の根元外周に設けた環状溝３７に圧入すると共に、パイロット部３４の外周面に設けた凹溝３６に喰い込ませて、ピアスナット３１を金属板３２に固着し、回転抗力及び引き抜き抗力を得る構造である。
【０００７】
しかし近年、特に自動車産業において、省エネルギ化の点から、高張力鋼板を使用することで板厚を薄くして重量軽減を図る傾向にあり、また、普通鋼を使用する場合でも安全性向上の点から、板厚が３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍの厚板材を用いる傾向にある。
【０００８】
このような高張力鋼板や普通鋼の厚板材（板厚が３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ）に上記したピアスナット３１を適用しようとすると、パイロット部３４で打ち抜いた金属板３２の開口周縁部３３を環状溝３７及び凹溝３６に圧入して変形させることが困難であるばかりではなく、穴抜きダイス４０の突起部４１に対する負荷が過大になり、穴抜きダイス４０の寿命が著しく低下する。その結果、不良品の発生や、ダイス交換のため生産が中断し、コスト高の要因になる等多くの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解消して、高張力鋼板や普通鋼の厚板材（板厚が３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ）にも使用可能なピアスナットを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、次のような技術的手段を採用したものである。
【００１１】
請求項１に係る発明は、ねじ孔を含むナット本体の中央部に、端面が金属板を打ち抜くパンチとして機能するパイロット部が突設され、該パイロット部の外周面が、前記端面から根元に向けて漸次縮径するテーパ状に形成されると共に、横断面形状が非円形に形成されており、かつ、前記パイロット部の根元から前記ナット本体の外周縁まで延びる締結座面を備えているピアスナットであって、前記パイロット部の前記端面の周縁が円形に形成されていると共に、前記パイロット部の外周面が６面ないし１２面の平面からなり、かつ、前記根元に向けて漸次縮径する多角錐状の多面体に形成されており、前記締結座面は、溝部、凹凸を有しない平坦面に形成され、前記パイロット部の根元近傍に前記締結座面から盛り上がった隆起部が設けられており、前記６面ないし１２面の平面が前記隆起部に連設していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記隆起部が、前記締結座面に対して、前記パイロット部に向けて３０度〜６０度を成す傾斜面を有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記隆起部が、前記パイロット部の根元外周に環状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記締結座面が、前記ナット本体の外周縁から前記パイロット部の根元に向けて漸次高くなる傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明は、前記パイロット部の高さ（Ｈ）が、前記金属板の板厚（Ｔ）より低く設定されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、前記ナット本体の外周面が、六角形又は角部をカットした四角形である。
【００１７】
請求項７に係る発明は前記ナット本体及び前記パイロット部を含む全体が焼入れ硬化されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るピアスナットは、上述のように、金属板を打ち抜くパイロット部の端面の周縁が円形に形成されていると共に、前記パイロット部の外周面が６面ないし１２面の平面からなり、かつ、前記端面から前記根元に向けて漸次縮径する多角錘状の多面体に形成され、前記締結座面は、溝部、凹凸部を有しない平坦面に形成され、前記パイロット部の根元近傍に前記締結座面から盛り上がった隆起部が設けられており、前記６面ないし１２面の平面が前記隆起部に連設している構成を有しているので、穴抜きダイスと協働して前記パイロット部により打ち抜いた前記金属板の開口周縁部が、前記穴抜きダイスの端面により前記隆起部に押圧され、その結果、前記開口周縁部が前記隆起部により圧入変形せしめられ、前記隆起部に密着すると共に、前記６面ないし１２面の各平面に密着するかしめ結合により前記金属板に固着され、充分な回転抗力及び引き抜き抗力が得られる。しかも、前記穴抜きダイスは、一般的な穴抜きダイスと同様の上面が平坦で、前記パイロット部の円形端面が嵌挿する円形穴を設けた単純な構造であって、従来のように穴周縁の上面に突起部を設ける必要がないので、ダイス寿命を大幅に向上させることができる。そして、前記穴抜きダイスはその平坦な上面により大きな加圧力で前記金属板の開口周縁部を前記隆起部及び締結座面に押圧することが可能になり、前記パイロット部と協働して、高張力鋼板や普通鋼の厚板材（板厚３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ）からなる金属板に強固、かつ確実に固着することができる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明に特定したように、前記隆起部が前記締結座面に対して３０度〜６０度を成す傾斜面を有していると、前記隆起部による前記金属板の開口周縁部の圧入変形が、より確実、かつ効果的に行なわれ、前記金属板に対する回転抗力及び引き抜き抗力が増大する。
【００２０】
さらに、請求項３に係る発明に特定したように、前記隆起部が前記パイロット部の根元外周に環状に形成されていると、前記隆起部による前記金属板の開口周縁部の圧入変形が均一になり、前記金属板に対してより安定した回転抗力及び引き抜き抗力が得られる。
【００２１】
また、請求項４に係る発明に特定したように、前記締結座面が、前記ナット本体の外周縁から前記パイロット部の根元に向けて漸次高くなる傾斜面に形成されていると、前記パイロット部により打抜いた前記金属板の開口周縁部を前記穴抜きダイスの平坦な端面で加圧して前記隆起部及び前記締結座面に押圧したとき、前記金属板の開口周縁部が傾斜した前記締結座面に沿って前記パイロット部の外周面側へ移動せしめられ、前記隆起部による前記開口周縁部の圧入変形がより効果的に行なわれ、前記金属板に対してより大きな回転抗力及び引き抜き抗力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係るピアスナットの斜視図である。
【図２】同上ピアスナットの一部縦断正面図である。
【図３】同上ピアスナットの平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿う矢視図である。
【図５】同上ピアスナットを金属板に固着する工程の説明図である。
【図６】同上ピアスナットを金属板に固着する工程の説明図である。
【図７】同上ピアスナットを金属板に固着する工程の説明図である。
【図８】同上ピアスナットを金属板に固着する工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例２に係るピアスナットの一部縦断正面図である。
【図１０】同上ピアスナットの平面図である。
【図１１】図１０の１１−１１線に沿う矢視図である。
【図１２】同上ピアスナットを金属板に固着する工程を示す説明図である。
【図１３】同上ピアスナットを金属板に固着する工程を示す説明図である。
【図１４】同上ピアスナットを金属板に固着する工程を示す説明図である。
【図１５】同上ピアスナットを金属板に固着する工程を示す説明図である。
【図１６】従来例を示すピアスナットの斜視図である。
【図１７】従来例のピアスナットを金属板に固着する工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１〜図４は、本発明の実施例１に係るピアスナット１を示している。該ピアスナット１は、普通鋼の素材を冷間圧造して製造され、ナット本体２は四角ナットの四隅をカットした角丸四角型で、該ナット本体２のねじ孔３を含む中央部に、端面５が金属板を打ち抜くパンチとして機能する円筒状のパイロット部４が突設され、該パイロット部４の根元からナット本体２の外周縁まで延びる締結座面６を備えている。
【００２５】
パイロット部４は、端面５の周縁が円形に形成されていると共に、外周面７が６面ないし１２面（図示の実施態様では８面）の平面８からなり、かつ、端面５から根元に向けて漸次縮径する多角錐状の多面体に形成されている。
【００２６】
締結座面６は、ナット本体２の軸線に対して直交する平坦面に形成されていて、従来のピアスナットのように溝部や凹凸は設けられていない。一方、パイロット部４の根元近傍に締結座面６から盛り上がった隆起部９が設けられている。該隆起部９は、パイロット部４の根元外周に環状に形成されていて、かつ、締結座面６に対して、パイロット部４の外周面７に向けて所定の傾斜角（Ａ）で傾斜する傾斜面１０を有している。傾斜角（Ａ）は３０度〜６０度の範囲が好ましく、図２に示す実施形態においては、傾斜角（Ａ）が４５度に設定されている。また、隆起部９は、図示の実施形態において、パイロット部４の根元外周に環状に形成されているが、パイロット部４の周方向に一定間隔を隔てて分断した形態としてもよい。上記構成を有するのピアスナット１はねじ孔３の加工が終了した後、ナット本体２及びパイロット部４を含む全体が焼入れ硬化される。
【００２７】
図５ないし図８は、上述した実施例１に係るピアスナット１を金属板１１に固着する工程を示しており、穴抜きダイス２０の上面２２に載置した金属板１１にピアスナット１を穴抜きダイス２０と同軸上に位置決めし、該ピアスナット１のパイロット部４を金属板１１に打ち込んで穴抜き加工して固着される。
【００２８】
金属板１１は普通鋼の場合、板厚（Ｔ）が３．０ｍｍ〜１２．０ｍｍの厚板材に適用可能である。また、パイロット部４の打ち込みによる穴抜き加工は、金属板１１を貫通する前にせん断加工が完了した時点において実質的に終了するので、パイロット部４の高さ（Ｈ）は、せん断加工が完了するのに必要な高さであればよく、金属板１１の板厚（Ｔ）より低く設定されている。一方、穴抜きダイス２０の抜き穴２１は、パイロット部４の円形端面５の直径に対して所定のクリアランスを有する円形穴に形成されている。また、穴抜きダイス２０の上面２２は一般的な穴抜きダイスと同様の平坦面で、従来のように上面２２に突起部は設けられていない。
【００２９】
図５は、パイロット部４と穴抜きダイス２０との協働作用による穴抜き加工の途中を示しており、パイロット部４の端面５を金属板１１に打ち込んで穴抜き加工が進行し、打ち抜いた開口１２の金属板１１裏側の開口周縁部１３の周端縁１３ａがパイロット部４の隆起部９の傾斜面１０に当接した状態にある。パイロット部４の穴抜き加工がさらに進行すると、図６に示すように、隆起部９が開口周縁部１３に圧入して、開口周縁部１３の変形が始まり、変形した開口周縁部１３が隆起部９に密着する。さらに、パイロット部４による穴抜き加工が進行すると、図７に示すように、隆起部９による開口周縁部１３の圧入変形が増大し、パイロット部４の外周面７の隆起部９に連設した多面体からなる平面８にも密着する。さらに、穴抜き加工が進行し、図８に示すように、金属板１１の裏側がピアスナット１の締結座面６に密着すると、パイロット部４による穴抜き加工のせん断が完了し、実質的に穴抜き加工は終了する。そして、パイロット部４により打ち抜かれた抜きスラグ２３は穴抜きダイス２０の抜き穴２１に落下する。また、穴抜きダイス２０の平坦な上面２２による大きな加圧力で金属板１１が締結座面６に押圧され、隆起部９による開口周縁部１３の圧入変形がさらに増大し、圧入変形された開口周縁部１３が隆起部９に密着すると共に、多角錐状の多面体からなる各平面８に密着してピアスナット１が金属板１１に固着され、充分な回転抗力及び引き抜き抗力が得られる。
【実施例２】
【００３０】
図９〜図１１は、本発明の実施例２に係るピアスナット１５を示している。該ピアスナット１５は、実施例１に係るピアスナット１と基本的には同一構成を有しているので、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略し、以下、ピアスナット１と異なる構成について説明する。
【００３１】
実施例１に係るピアスナット１の締結座面６は、図２に示すように、ナット本体２の軸線に対して直交する平坦面に形成されている。これに対して、実施例２に係るピアスナット１５の締結座面１６は、図９及び図１１に良く示されているように、ナット本体２の外周縁からパイロット部４の根元に向け漸次高くなる傾斜面に形成されている。ナット本体２の軸線に対して直交する平面に対する傾斜角（Ｂ）は５度〜７度の範囲が好適である。
【００３２】
図１２ないし図１５は、実施例２に係るピアスナット１５を金属板１１に固着する工程を示しており、穴抜きダイス２０の上面に載置した金属板１１にピアスナット１５を穴抜きダイス２０と同軸上に位置決めし、該ピアスナット１５のパイロット部４を金属板１１に打ち込んで穴抜き加工する工程は、実施例１の場合と同じである。そして、パイロット部４の端面５を金属板１１に打ち込んで、穴抜きダイス２０との協働作用による穴抜き加工が進行し、打ち抜いた開口１２の金属板１１裏側の開口周縁部１３の周端縁１３ａがパイロット部４の隆起部９の傾斜面１０に当接し、さらに、開口周縁部１３が隆起部９により圧入変形せしめられ、隆起部９に密着すると共に、パイロット部４の外周面７の角錐状の多面体からなる平面８に密着する図１２ないし図１４に示す工程は、実施例１の図５ないし図７に示す工程と共通している。しかし、さらに穴抜き加工が進行し、図１５に示すように、金属板１１の裏側がピアスナット１５の傾斜した締結座面１６に密着すると、金属板１１の開口周縁部１３が穴抜きダイス２０の平坦な上面２２により押圧され、傾斜した締結座面１６に沿ってパイロット部４の外周面側へ移動せしめられ、隆起部９による開口周縁部１３の圧入変形がより効果的に行なわれ、金属板１１に対してより大きな回転抗力及び引き抜き抗力が得られる。
【００３３】
上述した実施例１及び実施例２においては、本発明のピアスナット１，１５を普通鋼の厚板材に適用した例について説明したが、本発明のピアスナットは、強度の大きい高張力鋼板にも使用可能である。
【００３４】
また、ナット本体２の外形は、図示の角丸四角形の他、六角形その他適宜の形状とすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１，１５  ピアスナット
２  ナット本体
３  ねじ孔
４  パイロット部
５  端面
６，１６  締結座面
７  パイロット部４の外周面
８  平面
９  隆起部
１０  傾斜面
１１  金属板
１２  開口
１３  開口周縁部
１３ａ  周端縁
２０  穴抜きダイス
２１  抜き穴
２２  上面
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特公平２−５２１２５号公報
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013122283.tif 000013
【図１２】
2013122283.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013122283.tif 000017
【図１６】
2013122283.tif 000018
【図１７】
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