(57)【要約】【課題】母材に貫通穴を形成することなく、専用の設備や特殊な技能なしで、締結部の形状に影響を受けにくい締結を可能とする。【解決手段】締結具は内筒と外筒とを備え、内筒は、その第１の開口部を含む端部付近に設けられた、第１の開口部に近づくに従ってその外径が大きくなる形状のテーパー部と、外側面に設けられた第１のねじ溝と、第１の開口部の内側面に設けられた、第１の開口部の中心方向を向いている突起部とを備え、外筒は、第１のねじ溝と螺合するように内側面に設けられた第２のねじ溝と、螺合の際の螺進の向きにその外径が小さくなる形状の段差部とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とを備え、
前記内筒は、その第１の開口部を含む端部付近に設けられた、前記第１の開口部に近づくに従ってその外径が大きくなる形状のテーパー部と、外側面に設けられた第１のねじ溝と、前記第１の開口部の内側面に設けられた、前記第１の開口部の中心方向を向いている突起部とを備え、
前記外筒は、前記第１のねじ溝と螺合するように内側面に設けられた第２のねじ溝と、前記螺合の際の螺進の向きにその外径が小さくなる形状の段差部とを備えることを特徴とする締結具。
【請求項２】
前記テーパー部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の締結具。
【請求項３】
前記外筒は、異なる外径の円柱と多角柱が前記段差部を介して接続された形状であり、前記多角柱は前記螺合の際の螺進の向きと反対側に位置することを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【請求項４】
前記外筒は、異なる外径の円柱が前記段差部を介して接続された形状であることを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【請求項５】
前記締結具は凸部を備えた母材に締結され、
前記凸部は、前記第１の開口部に挿入可能な寸法および形状であると同時に、前記凸部は、前記テーパー部が前記外筒に挿入されて縮径した状態で前記突起部に把持される寸法および形状であることを特徴とする請求項１乃至４記載の締結具。
【請求項６】
被締結部材に形成された貫通穴に前記凸部が挿入され、
前記母材と前記段差部が前記被締結部材を挟持することによって前記母材と前記被締結部材とを締結することを特徴とする請求項５記載の締結具。
【請求項７】
前記凸部はその根元部分に溝が形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の締結具。
【請求項８】
前記凸部は前記母材に一体形成されることを特徴とする請求項５乃至７記載の締結具。
【請求項９】
前記凸部は母材と別形成され、前記母材に固定されることを特徴とする請求項５乃至７記載の締結具。
【請求項１０】
前記開口部は円形状であり、前記凸部は円柱形状であることを特徴とする請求項５乃至９記載の締結具。
【請求項１１】
前記開口部は多角形形状であり、前記凸部は多角柱形状であることを特徴とする請求項５乃至９記載の締結具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材に他の部材を締結する締結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
板金製品において、母材となる板金部品に別の部品（以降「被締結部材」と称する）を固定する一般的な方法として、ねじやリベット等の締結具を用いるものや、溶接によるものが挙げられる。このうちねじやリベットによる締結は、各々の部品に貫通穴を形成する以外には特殊な設備や技能が不要であるため広く利用されている。
【０００３】
ねじやリベットによる締結は母材と被締結部材の締結部に貫通穴を形成するため、締結部の気密性が要求される場合は樹脂等のシール材で貫通穴の隙間を塞ぐシール処理が別途必要となる。このシール処理の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１は、ねじが通る位置に空間部を設け、その空間部にシール材を充填したことにより、ねじを締め付けると自動的にシール材が貫通穴を密封するシール構造を開示している。
【０００４】
また、締結部の気密性が要求される場合の別の方法として、非貫通タイプのリベットも知られている。これは母材に貫通穴を形成しないため、シール処理が不要である。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５７−２０２０５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ねじやリベットによる締結に加えてシール処理を行うと、製造工程が複雑化し、工数の増大を招くことがある。また、板金部品に比べて樹脂等のシール材は材質の経年変化を起こしやすく、時間がたつにつれて気密性能が低下してしまうことも多い。
【０００７】
特許文献１記載のシール構造においては、ねじを締め付けると自動的にシール処理が行われる。しかしながら、このシール構造は、母材のねじを挿入する反対側の面にシール材を充填する空間部を有するため、この面の形状によっては使用できないことがある。また、シール材の材質の経年変化の問題は依然解決されていない。
【０００８】
非貫通タイプのリベットは、締結時に部品同士を挟み込み大きな圧力をかけるため、締結時に専用の設備を必要とする。また、その締結方法から、締結部近辺の形状によっては使用できないことがある。同様の理由により、小さい部品の締結にも使用できないことがある。
【０００９】
本発明は、母材に貫通穴を形成しない、良好な気密性を有する締結を可能とする技術を提供することを目的とする。また本発明は、専用の設備や特殊な技能を必要としない締結を可能とする技術を提供することを目的とする。また本発明は、締結部の形状に影響を受けにくい締結を可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る締結具は、
内筒と外筒とを備え、
内筒は、その第１の開口部を含む端部付近に設けられた、第１の開口部に近づくに従ってその外径が大きくなる形状のテーパー部と、外側面に設けられた第１のねじ溝と、第１の開口部の内側面に設けられた、第１の開口部の中心方向を向いている突起部とを備え、
外筒は、第１のねじ溝と螺合するように内側面に設けられた第２のねじ溝と、螺合の際の螺進の向きにその外径が小さくなる形状の段差部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る締結具は、母材に貫通穴を形成することなく被締結部材を締結することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る締結具１を示す斜視図である。また、図２は、締結具１を構成する内筒１１および外筒１２の、それぞれの中心軸を通る軸方向の断面を示す断面図である。以下、本発明の第１の実施形態に係る締結具１の形状について図１および２を参照して説明する。
【００１４】
締結具１の内筒１１は、開口部１１１と、テーパー部１１２と、ねじ溝１１３と、突起部１１４とを含んで構成されている。開口部１１１は、内筒１１の下端（図１における紙面視下側の端）に設けられている。テーパー部１１２は、内筒１１の開口部１１１の側に、開口部１１１に近づくに従って外径が大きくなる形状で形成されている。ねじ溝１１３は、内筒１１の外側の面に設けられている。突起部１１４は、開口部１１１の内側面に設けられ、開口部１１１の中心方向を向いている。
【００１５】
締結具１の外筒１２は、ねじ溝１２１と、段差部１２２とを含んで構成されている。ねじ溝１２１は、外筒１２の内側の面に設けられ、外筒１２が内筒１１に外挿された時にねじ溝１１３と螺合するように形成されている。段差部１２２は、外筒１２が内筒１１にねじ込まれて移動する方向（図１における紙面視下側の方向）にその外径が小さくなる形状で形成されている。
【００１６】
外筒１２が内筒１１の上端（図１における紙面視上側の端）から外挿されてねじ込まれると、外筒１２は開口部１１１に向かって移動する。外筒１２が、テーパー部１１２が外筒１２に挿入される位置までねじ込まれると、テーパー部１１２は外筒１２より応力を受け、中心軸の方向に変形し、縮径する。これにより、開口部１１１も中心方向に変形し、縮径する。
【００１７】
母材に形成された凸部が開口部１１１に挿入され、外筒１２が内筒１１にねじ込まれて開口部１１１が縮径し、突起部１１４が凸部を把持することによって、締結具１は母材に締結される。また、被締結部材に形成された貫通穴に母材の凸部が挿入された状態において、上記の締結具１を母材に締結する動作を行うことにより、締結具１は母材と被締結部材を締結する。これらの締結動作の詳細については後に説明する。
【００１８】
突起部１１４は、開口部１１１が縮径した状態で部材を把持できる形状をしていればよい。例えば、円形状の内径が急峻に狭まった形状でもよいし、開口部１１１から内側に突出した１つまたは複数の爪状の突起形状でもよい。
【００１９】
テーパー部１１２および開口部１１１の中心方向への変形を容易にするため、内筒１１はスリットを有してもよい。図３はスリットを有する締結具１を示す斜視図である。図３を参照すると、内筒１１の開口部１１１の近辺にスリット１１５が４つ形成されている。なお、スリットの個数は４つでなくとも構わない。
【００２０】
次に、図４〜７を参照して、本発明の第１の実施形態に係る締結具１による締結動作を、順を追って説明する。
【００２１】
図４は、締結具１、母材２および被締結部材３を示しており、図４（ａ）はその斜視図、図４（ｂ）はその断面図である。これは図５〜７に関しても同様である。
【００２２】
締結具１の外筒１２は、内筒１１の上端（図４における紙面視上側の端）から外挿されている。ただし、テーパー部１１２は外筒１２に挿入されていない。
【００２３】
母材２は鉄板等の板金素材であり、円柱形状の凸部２１を有している。凸部２１は、母材２の下側の面（図４における紙面視下側の面）の側から一般的な板金加工方法であるハーフパンチ加工（半抜き加工とも言う）により一体形成されている。また、凸部２１は、開口部１１１に挿入可能であり、かつ、開口部１１１が縮径した際に突起部１１４が凸部２１を把持する形状および寸法で形成されている。
【００２４】
被締結部材３は円形状の貫通穴３１を有している。貫通穴３１は、内筒１１の開口部１１１側の端部が挿入可能であり、かつ、外筒１２の外径が最大である部分の外径よりも小さな内径で形成されている。
【００２５】
まず、図５に示すように、貫通穴３１に凸部２１が挿入されるように母材２と被締結部材３を重ね、開口部１１１に凸部２１が挿入されるように締結具１を貫通穴３１に挿入する。
【００２６】
次に、図６に示すように、外筒１２を回転し、開口部１１１の方向にねじ込む。外筒１２がねじ込まれると、やがてテーパー部１１２の一部が外筒１２に挿入された状態になる。テーパー部１１２の外径は外筒１２の内径よりも大きいため、テーパー部１１２が外筒１２に挿入されるに従ってテーパー部１１２は中心軸の方向に変形し、開口部１１１は縮径し、突起部１１４が凸部２１を把持する。なお、テーパー部１１２が開口部１１１に近づくに従って外径が大きくなる割合を小さくすることで、外筒１２のねじ込みに必要な力を大きくすることなしに、突起部１１４の把持する力を大きくすることができる。
【００２７】
さらに外筒１２を回転し続け、図７に示すように、外筒１２の段差部１２２が被締結部材３に接触する位置までねじ込む。テーパー部１１２はさらに中心軸の方向に変形し、開口部１１１はさらに縮径し、突起部１１４が凸部２１にくいこんで把持することにより内筒１１が母材２に固定される。そして外筒１２の段差部１２２と母材２が被締結部材３を挟持することにより、被締結部材３が母材２に固定され、締結が完了する。
【００２８】
内筒１１および外筒１２は、締結の際に加わる回転力や軸力によって破損しないような剛性を有した素材で製造されることが望ましい。また、突起部１１４は、凸部２１よりも固いことが望ましく、テーパー部１１２はある程度の弾性を持つことが望ましい。このため、例えば、鋼鉄等の素材で内筒１１を加工形成し、後に突起部１１４のみに焼き入れ等の熱処理を行ってもよい。または、突起部１１４のみを硬度の高い素材で製作し、内筒１１の開口部１１１に接着してもよい。
【００２９】
以上説明したように第１の実施形態に係る締結具は、母材に貫通穴を形成することなく被締結部材を締結することができる。その理由は、母材に形成した凸部を内筒の突起部が把持して固定し、内筒にねじ込まれた外筒の段差部と母材が被締結部材を挟持して締結を行うからである。母材に貫通穴がないことにより、この締結具は、シール処理を行うことなしに締結部における良好な気密性を実現する。
【００３０】
また、第１の実施形態に係る締結具は、専用の設備や特殊な技能を必要としない締結を可能とする。その理由は、外筒を内筒にねじ込む操作のみで締結が完了するからである。
【００３１】
また、第１の実施形態に係る締結具は、締結部の形状に影響を受けにくい締結を可能とする。その理由は、母材の凸部が設けられた片面からの操作のみで締結が完了するからある。
【００３２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００３３】
本発明の第１の実施形態において、開口部１１１は円形状であった。しかし、締結具１による母材２と被締結部材３の締結において、開口部１１１は上述の形状でなくとも構わない。
【００３４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る締結具１を示す斜視図である。また、図９は、締結具１、母材２および被締結部材３を示しており、図９（ａ）はその斜視図、図９（ｂ）はその断面図である。以下、本発明の第２の実施形態に係る締結具１、母材２および被締結部材３の形状について図８および９を参照して説明する。
【００３５】
第２の実施形態においては、開口部１１１は正方形形状であり、母材２の凸部２１は正四角柱形状に形成されている。なお、本実施形態の締結具１、母材２、および被締結材３の構成は、開口部１１１と凸部２１の形状の違いを除いて第１の実施形態と同様であるため、以降の説明を省略する。
【００３６】
さらに、第２の実施形態における締結動作も第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
以上説明したように第２の実施形態に係る締結具は正方形形状の開口部を有し、正四角柱形状の凸部を有した母材と締結される。この形状の違いにより、開口部が円形状である第１の実施形態に比べ、この締結具は自身に対して母材が回転することをより強固に防止する。
【００３８】
なお、上記の効果を得るためには、開口部の形状は正方形以外でも構わない。すなわち、開口部が三角形や六角形等の他の多角形であり、凸部がこれに対応する断面の形状である多角柱形状であってもよい。
【００３９】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００４０】
本発明の第１の実施形態において、外筒１２は段差部を有する円柱形状であった。しかし、締結具１による母材２と被締結部材３の締結において、外筒１２は上述の形状でなくとも構わない。
【００４１】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る締結具１を示す斜視図である。以下、本発明の第３の実施形態に係る締結具１、母材２および被締結部材３の形状について図１０を参照して説明する。
【００４２】
第３の実施形態においては、外筒１２は段差部１２２より上の部分（図１０における紙面視上側の部分）が正六角柱形状で形成されている。なお、本実施形態の締結具１、母材２、および被締結材３の構成は、外筒１２の形状の違いを除いて第１の実施形態と同様であるため、以降の説明を省略する。
【００４３】
さらに、第３の実施形態における締結動作も第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
以上説明したように第３の実施形態に係る締結具は、外筒の一部分に正六角柱形状を有している。この形状の違いにより、外筒が円柱形状である第１の実施形態に比べ、この締結具はレンチ等の広く用いられている工具を使用して外筒を回転することを可能とする。
【００４５】
なお、外筒の形状は正六角柱以外でも構わない。すなわち、四角柱や八角柱等の他の多角柱形状であってもよい。
【００４６】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
【００４７】
本発明の第１の実施形態において、凸部２１は円柱形状であった。しかし、締結具１による母材２と被締結部材３の締結において、凸部２１は上述の形状でなくとも構わない。
【００４８】
また、本発明の第１の実施形態において、凸部２１は母材２より一体形成されていた。しかし、凸部２１はこれら以外の手段で形成されても構わない。
【００４９】
図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明の第４の実施形態における凸部２１の他の形状の例を示す上面図（紙面視上側）および側面図（紙面視下側）である。以下、本発明の第４の実施形態に係る凸部２１の形状について図１１を参照して説明する。なお、凸部２１の形状の違いを除いては、本実施形態の締結具１、母材２、および被締結材３の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５０】
図１１（ａ）では、凸部２１ａは、その側面の根元に溝２１１が形成された円柱形状で形成されている。溝２１１は、突起部１１４の先端が係合する形状に形成されることが望ましい。
【００５１】
図１１（ｂ）では、ねじ穴２２が母材２に設けられている。そして、母材２とは別に作成された凸部２１ｂがねじ穴２２にねじ込まれて固定されている。凸部２１ｂは、ねじ溝が形成された軸部２１２と、それより外径が大きい頭部２１３を有して構成されている。また、頭部２１３は母材２に接しておらず、そのため、凸部２１ｂは、その側面の根元に溝状空間２１４を有している。
【００５２】
なお、ねじ穴２２は非貫通に形成されている。このため、貫通穴を形成する場合に比べ、締結部の気密性が良好に保たれる。また、凸部２１ｂが母材２に十分な強度で固定されるのであれば、ねじ込み以外の固定方法を用いても構わない。
【００５３】
第４の実施形態における締結動作は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
以上説明したように第４の実施形態に係る母材は、凸部側面の根元に溝あるいは溝状空間を有している。この形状の違いにより、溝あるいは溝状空間を有しない第１の実施形態に比べ、締結具の突起部が凸部の根元を把持して固定することが容易になる。その理由は、まず溝あるいは溝状空間に突起部の先端が入り、凸部の根元に突起部の位置が自動的に合わせられるためである。
【００５５】
また、凸部が母材と別に作成される場合は、ハーフパンチ加工は不要である。このため、板金加工設備を使用することなしに、母材に凸部を形成することが可能になる。
【００５６】
以上のとおり、板金素材からなる母材に被締結部材を締結する締結具を例に本発明の実施形態が説明された。しかしながら、本発明は、他の材質の素材の締結にも適用できる。例えば、十分な強度を備えた凸部を形成できるのであれば、母材は樹脂などの他の材質であってもよい。また、縮径して変形する弾性を供え、かつ締結の際に加わる回転力や軸力を受けても破損しない剛性を備えているのであれば、内筒および外筒は樹脂などの他の材質であってもよい。
【００５７】
内筒に設けられるねじ溝は、図１のように内筒の外側の上端から下端まで形成されていてもよいし、その一部にのみ形成されていてもよい。例えば、テーパー部の部分のみねじ溝が形成されていてもよい。
【００５８】
また、内筒に設けられるねじ溝は、内筒の外周の３６０度に形成されてもよいし、その一部にのみ形成されてもよい。例えば、外周の２７０度にはねじ溝が形成され、９０度には形成されなくてもよい。あるいは、外周の９０度ごとに、ねじ溝が形成された部分と形成されていない部分が交互にあってもよい。
【００５９】
内筒の外周の、中心軸に垂直な断面形状は、円形状でもよいし、円周の一部が欠けた形状でもよい。例えば、円周の一部の円弧が除去され、代わりに直線の弦となっている形状でもよい。また、この除去された部分はひとつでも複数でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る締結具の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る締結具の内筒および外筒の断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る他の締結具の斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る締結具による締結の方法を説明する図（その１）である。
【図５】第１の実施形態に係る締結具による締結の方法を説明する図（その２）である。
【図６】第１の実施形態に係る締結具による締結の方法を説明する図（その３）である。
【図７】第１の実施形態に係る締結具による締結の方法を説明する図（その４）である。
【図８】第２の実施形態に係る締結具の斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係る締結具、母材および被締結部材の斜視図および断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る締結具の斜視図である。
【図１１】第４の実施形態に係る母材の凸部の上面図および側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    締結具
１１    内筒
１１１    開口部
１１２    テーパー部
１１３    ねじ溝
１１４    突起部
１１５    スリット
１２    外筒
１２１    ねじ溝
１２２    段差部
２    母材
２１，２１ａ，２１ｂ    凸部
２１１    溝
２１２    軸部
２１３    頭部
２１４    溝状空間部
２２    ねじ穴
３    被締結部材
３１    貫通穴
【図１】
2009299753.tif 000003
【図２】
2009299753.tif 000004
【図３】
2009299753.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009299753.tif 000007
【図６】
2009299753.tif 000008
【図７】
2009299753.tif 000009
【図８】
2009299753.tif 000010
【図９】
2009299753.tif 000011
【図１０】
2009299753.tif 000012
【図１１】
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