JP2000230531A - プレートとボルトの集成体および該集成体の製造方法 - Google Patents

プレートとボルトの集成体および該集成体の製造方法

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JP2000230531A
JP2000230531A JP11374700A JP37470099A JP2000230531A JP 2000230531 A JP2000230531 A JP 2000230531A JP 11374700 A JP11374700 A JP 11374700A JP 37470099 A JP37470099 A JP 37470099A JP 2000230531 A JP2000230531 A JP 2000230531A
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bolt
collar
polygonal head
assembly
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William F Hartery
エフ．ハーテリー ウィリアム
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
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    • F16B37/068—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the support, e.g. the sheet or plate

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Forging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりもボルトの配置が一定し、かつ、高
い引き抜き力によってもボルトが分離しないプレートと
ボルトの集成体を提供すること。 【解決手段】 プレートとボルトから成る集成体におい
て、２つのボルトを、その各々の多角形ヘッドをプレー
トに形成した２つの開口部のカラー内に配置し、かつ、
その軸部を下方に突き出すように配置する。多角形ヘッ
ドによりカラーは、該多角形ヘッドの形状に合わせてそ
の断面が角部を有する多角形に変形される。多角形ヘッ
ドの少なくとも１つの角部、または、開口部のカラーの
少なくとも１つの角部をコイニング加工することによ
り、ボルトの多角形ヘッドを開口部のカラーに保持させ
た。プレートとボルトの集成体。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のバ
ンパーを自動車ボディつまりフレームに取り付ける等の
自動車製造で用いるボルト集成体に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０に、自動車工業において用いられ
ている周知のボルト集成体３００を示す。この集成体
は、星形のヘッド３０４（図１１参照）２つのボルト３
０２を具備している。ヘッド３０４は、２つのボルト３
０２を所定距離を以て概ね平行に保持するプラスチック
部材３０６にモールド成形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、実際上、
ボルトの位置決めは一定しておらず、つまり、製造誤差
があるためにボルト間の距離が一定せず、かつ、プラス
チック部材が初期に弾性を有しているため、或いは、製
造プロセスのためにボルトの方向が不正確で、つまり、
ボルトがプラスチック部材に対して正確に垂直となって
いない。この周知のボルト集成体は、また、コスト的に
不利である。プラスチック材料は比較的安価であるが、
ボルトを植え込むプラスチック部材とボルトとの間に比
較的強固な連結を維持するために必要な特注の星形のヘ
ッドを有するボルトは、従来の六角ボルトよりも一層高
価である。典型的に自動車のバンパーを自動車ボディつ
まりフレームに取り付けるなどの自動車の分野で用いら
れる二連ボルト集成体に対しては、最低規定として２２
０Ｎ（約５０ポンド）の引き抜き力（つまり、少なくと
も２２０Ｎまでの力においてボルトがプラスチック材料
に保持されること）と、７５Ｎ- ｍ（約５５フィート-
ポンド）の捻り引き抜き力（つまり、少なくとも７５Ｎ
- ｍまでのトルクにおいてボルトが回転しないこと）が
求められる。
【０００４】自動車工業では、従来のボルト集成体より
もボルトの配置が一定しているプレートとボルトから成
る集成体が望まれている。高い引き抜き力によってもボ
ルトが前記集成体から分離しないプレートとボルトの集
成体が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるプレートと
ボルトの集成体は、所定距離を以て互いに離間配置され
た２つの開口部を有し該開口部にカラーを設けたプレー
トと、前記開口部のカラー内に取り付けられた多角形ヘ
ッドを有する２つのボルトとを具備する。前記ボルトの
ヘッドを前記カラー内により強固に固定するために、前
記ボルトの多角形ヘッドの角部がコイニング加工され
る。好ましくは、前記多角形ヘッドは六角ヘッドであ
り、前記ボルトは、その多角形ヘッドと一体的に設けら
れたフランジを有する。更に、前記プレートは、予めメ
ッキを施した高強度低合金鋼であり、前記プレートが
１．５２から２．０３ｍｍ（０．０６０から０．０８０
inch）の厚さ、より好ましくは、１．８８ｍｍ（０．０
７４inch）の厚さを有している。前記プレートは、前記
２つの開口部の間に応力を緩和する中心リブが設けられ
ている。前記ボルトは、前記ボルトの多角形ヘッドを前
記プレートのカラーから分離するために２２５０Ｎ以上
の引き抜き力を要し、また、前記ボルトの多角形ヘッド
を前記プレートのカラーに対して回転させるために８８
Ｎ- ｍ以上のトルクを要する。
【０００６】また、本発明の他の特徴によれば、前記ボ
ルトのヘッドをナットにて置換したプレートとナットの
集成体が提供される。
【０００７】更に、本発明の他の特徴によれば、プレー
トとボルトから成る集成体の製造方法が提供される。こ
の方法は、順送り型を用いて順次に、帯板に所定距離を
置いて離間配置された２つの開口部を穿設し、次いで、
打ち抜き型により前記穿設された帯板に所定距離をおい
て離間配置された２つのカラーを形成して、前記帯板に
上方に突き出した円形のカラーを設けた一対の開口部を
形成する工程を含んでいる。次いで、軸部を有する多角
形ヘッドを備えた一対のボルトが、その軸部を下方に向
けてジグに所定距離をおいて離間配置される。前記多角
形ヘッドの形状に合わせてその断面が角部を有する多角
形に変形されるまで、前記カラーが多角形ヘッドのボル
トに押圧される。前記カラーは、前記ボルトのヘッドの
高さと同じ高さ、または、ヘッドの高さより低い高さを
有している。丸ダイスを押圧することにより、前記多角
形ヘッドの少なくとも１つの角部、または、前記開口部
のカラーの少なくとも１つの角部がコイニング加工さ
れ、金属を機械的に結合させる。次いで、前記帯金の応
力を緩和するために前記２つのカラーの間にリブが形成
される。最後に、打ち抜きダイを用いて前記帯金が剪断
され、前記カラーに前記ボルトを保持させた所望の寸
法、形状のプレートが形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明実施形
態に係るプレートとボルトの集成体２０が図示されてい
る。集成体２０は、鋼板より成るプレート２２を具備し
ている。プレート２２は、該プレート２２から上方に突
き出した２つの押し出しカラー２４を有している。プレ
ート２２は１．５２から２．０３ｍｍ（０．０６０から
０．０８０inch）、最も好ましくは１．８８ｍｍ（０．
０７４inch）の厚さを有している。カラー２４はプレー
ト２２を貫通し、互いに所定距離を以て離間配置されて
いる、開口部２６を囲繞している。カラー２４の各々に
１つのボルト３０が取り付けられる。前記ボルトの各々
は多角形のヘッド３２、一体に設けられたフランジ３
４、および、ネジ軸部３６を有している。好ましくは、
多角形のヘッド３２は従来の六角ボルトのヘッド３８
（以下、六角ヘッドと称する）である。ボルト３０は、
その六角ヘッド３８によりカラー２４内に取り付けられ
る。六角ヘッド３８は、該六角ヘッド３８が上方に突き
出したカラー２４に下側から受承され、かつ、フランジ
３４がプレート２２の下面に着座するようにプレート２
２の下側から上方に開口部２６を貫通、挿入される。ネ
ジ軸部３６は下方に伸びる。六角ヘッド３８は、該六角
ヘッド３８の形状に一致するようにカラー２４を概ね六
角形の断面形状に変形させる。前記ボルトは、ボルトの
六角ヘッドの１または複数の角部４０およびカラー２４
の変形した角部４２をコイニングすることよりプレート
２２に対して正しい位置に固定される。図７にコイニン
グされたカラー２４の角部４２が図示されている。図１
に示すように、カラー２４の高さが六角ヘッド３８の高
さよりも低くなっている部分では、カラー２４から上方
に突き出した六角ヘッド３８の部分のみにコイニングが
行われる。
【０００９】試験では、プレートとボルトの集成体２０
は、ボルト３０の六角ヘッド３８をプレート２２のカラ
ー２４から分離するために２２５０Ｎ（５０５ポンド）
の引き抜き力が必要であった。プレート２２のカラー２
４内でボルト３０の六角ヘッド３８を回転させるために
８８Ｎ- ｍ（６５フィート- ポンド）のトルクが必要で
あった。
【００１０】図９を参照すると、本発明の変形実施形態
として、ボルトがナット５２により置換されプレートと
ナットの集成体５０が図示されている。
【００１１】図２から図８に、プレートとボルトの集成
体２０の製造方法が順次一連の工程として図示されてい
る。これらの工程は、図２に示すように一連のステーシ
ョンにおいて実施される。第１の工程おいて、順送り型
により金属板６０に一対のカラー付き開口部２４が形成
される。図２に示すように、金属板６０は大型のコイル
状に巻設されており、該コイルから帯板が漸次引き出さ
れ、順送り型を通過するように給送される。先ず、ステ
ーション６４において、型６４が帯板を貫通して図３に
示すように、所定距離を以て離間配置された開口部２６
が形成される。前記型は、次いで、ステーション６８に
おいてカラー２４を打ち出し成形する。この型は、円筒
形のパンチと、該パンチの側面から離間した側面を有す
る中空円筒状の嵌め合い型（ダイ）を使用する。パンチ
と嵌め合い型は、開口部が形成された金属板に所定距離
を以て離間配置された一対の完成されたカラー２４を形
成する。この完成されたカラー２４を図４に示す。次い
で、ステーション７０において、六角ヘッド３８、ネジ
軸部３６を有する一対のボルト３０が配置される。この
ボルト３０は、図５に示すように、ネジ軸部３６を下方
に向けた状態で、所定の支持具により所定距離を以て互
いに離間させて固定されている。打ち出されたカラー２
４が、次いで、図６に示すように、ボルト３０の六角ヘ
ッド３８に対して相補型の概ね六角形となるまで、ボル
ト３０の六角ヘッド３８に対して押圧される。製造工程
のこの段階において、前記ボルトは金属帯板６０に固定
される。ボルトの六角ヘッドの角部４０、および／また
は、カラー２４の角部４４が、ステーション７２におい
て、丸ダイス(round die) を用いてコイニング加工さ
れ、ボルト３０が金属帯板７２に固定される。本質にお
いて、丸ダイスは、ボルト３０の六角ヘッド３８の角部
４０を変形し、六角ヘッド３８がカラー２４の金属と結
合するまで、六角ヘッド３８の金属を押出す。次いでス
テーション７４において、金属板６０の応力を緩和する
ために、リブ２８が金属板６０の２つのカラー２４の間
にスタンプ加工される。最後に、ステーション７６にお
いて、完成したピース２０が、打抜ダイを用いて金属板
６０から切断、分離され、取付けるべきボルト３０に対
して所望形状、寸法のプレート２２が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態によるプレートとボルトの集成
体の斜視図である。
【図２】図１のプレートとボルトの集成体の製造ライン
の略図である。
【図３】２つの開口部を穿設した帯金の斜視図である。
【図４】図３の帯金の開口部の周囲にカラーを形成した
状態を示す斜視図である。
【図５】ボルトの六角ヘッドを図４のカラー内に配置し
た状態を示す斜視図である。
【図６】ボルトの六角ヘッドをカラーに押圧することに
より、カラーが断面六角形状に変形した状態を示す斜視
図である。
【図７】カラーに押し込んだ六角ヘッド、および／また
は変形したカラーをコイニング加工した状態を示す斜視
図である。
【図８】帯金に配置されたリブの斜視図である。
【図９】本発明実施形態によるプレートとナットの集成
体の斜視図である。
【図１０】従来技術によるプレートとボルトの集成体の
斜視図である。
【図１１】図１０のプレートとボルトの集成体で用いら
れているボルトの斜視図である。
【符号の説明】
２０…プレートとボルトの集成体 ２２…プレート ２４…カラー ２６…開口部 ２８…リブ ３０…ボルト ３２…ヘッド ３４…フランジ ３６…軸部

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレートとボルトから成る集成体におい
    て、 所定距離を以て互いに離間配置された２つの開口部を有
    し該開口部にカラーを設けたプレートと、 角部を有する多角形ヘッドと軸部とを有する２つのボル
    トとを具備し、 前記２つのボルトは、その各々の多角形ヘッドを前記２
    つの開口部のカラー内に配置し、かつ、その軸部を下方
    に突き出すように配置されており、 前記多角形ヘッドにより前記カラーは、該多角形ヘッド
    の形状に合わせてその断面が角部を有する多角形に変形
    され、 前記多角形ヘッドの少なくとも１つの角部、または、前
    記開口部のカラーの少なくとも１つの角部をコイニング
    加工することにより、前記ボルトの多角形ヘッドを前記
    開口部のカラーに保持させたプレートとボルトの集成
    体。
  2. 【請求項２】 前記多角形ヘッドは六角ヘッドである請
    求項１に記載のプレートとボルトの集成体。
  3. 【請求項３】 前記ボルトが、その多角形ヘッドと一体
    的に設けられたフランジを有する請求項１に記載のプレ
    ートとボルトの集成体。
  4. 【請求項４】 前記プレートにおいて前記２つの開口部
    の間に応力を緩和するリブが設けられている請求項１に
    記載のプレートとボルトの集成体。
  5. 【請求項５】 前記プレートが１．５２から２．０３ｍ
    ｍ（０．０６０から０．０８０inch）の厚さを有してい
    る請求項１に記載のプレートとボルトの集成体。
  6. 【請求項６】 前記プレートが、１．８８ｍｍ（０．０
    ７４inch）の厚さを有している請求項１に記載のプレー
    トとボルトの集成体。
  7. 【請求項７】 前記プレートが、予めメッキを施した高
    強度低合金鋼である請求項１に記載のプレートとボルト
    の集成体。
  8. 【請求項８】 前記ボルトの多角形ヘッドを前記プレー
    トのカラーから分離するために２２５０Ｎ以上の引き抜
    き力を要する請求項１に記載のプレートとボルトの集成
    体。
  9. 【請求項９】 前記ボルトの多角形ヘッドを前記プレー
    トのカラーに対して回転させるために８８Ｎ- ｍ以上の
    トルクを要する請求項１に記載のプレートとボルトの集
    成体。
  10. 【請求項１０】 プレートとボルトから成る集成体にお
    いて、 所定距離を以て互いに離間配置された２つの開口部を有
    し該開口部にカラーと、該２つのカラーの間にリブを設
    け、鋼板から形成されたプレートと、 角部を有する多角形ヘッドと軸部とを有する２つのボル
    トとを具備し、 前記２つのボルトは、その各々の多角形ヘッドを前記２
    つの開口部のカラー内に配置し、かつ、その軸部を下方
    に突き出すように配置されており、 前記多角形ヘッドにより前記カラーは、該多角形ヘッド
    の形状に合わせてその断面が角部を有する多角形に変形
    され、 前記多角形ヘッドの少なくとも１つの角部、または、前
    記開口部のカラーの少なくとも１つの角部をコイニング
    加工することにより、前記ボルトの多角形ヘッドを前記
    開口部のカラーに保持させたプレートとボルトの集成
    体。
  11. 【請求項１１】 前記プレートが１．５２から２．０３
    ｍｍ（０．０６０から０．０８０inch）の厚さを有して
    いる請求項１０に記載のプレートとボルトの集成体。
  12. 【請求項１２】 前記プレートが、１．８８ｍｍ（０．
    ０７４inch）の厚さを有している請求項１１に記載のプ
    レートとボルトの集成体。
  13. 【請求項１３】 前記ボルトの多角形ヘッドを前記プレ
    ートのカラーから分離するために２２５０Ｎ以上の引き
    抜き力を要する請求項１１に記載のプレートとボルトの
    集成体。
  14. 【請求項１４】 前記ボルトの多角形ヘッドを前記プレ
    ートのカラーに対して回転させるために８８Ｎ- ｍ以上
    のトルクを要する請求項１１に記載のプレートとボルト
    の集成体。
  15. 【請求項１５】 プレートとボルトから成る集成体の製
    造方法において、 順送り型を用いて順次に、帯板に所定距離を置いて離間
    配置された２つの開口部を穿設し、次いで、打ち抜き型
    により前記穿設された帯板に所定距離をおいて離間配置
    された２つのカラーを形成して、前記帯板に上方に突き
    出した円形のカラーを設けた一対の開口部を形成する工
    程と、 軸部を有する多角形ヘッドを備えた一対のボルトを、そ
    の軸部を下方に向けてジグに所定距離をおいて離間配置
    し、 前記多角形ヘッドの形状に合わせてその断面が角部を有
    する多角形に変形されるまで、前記カラーを多角形ヘッ
    ドのボルトに押圧する工程と、 前記多角形ヘッドの少なくとも１つの角部、または、前
    記開口部のカラーの少なくとも１つの角部をコイニング
    加工する工程と、 前記帯金の応力を緩和するために前記２つのカラーの間
    にリブを形成する工程と、 打ち抜きダイを用いて前記帯金を剪断し、前記カラーに
    前記ボルトを保持させた所望の寸法、形状のプレートを
    形成する工程とを含んで成るプレートとボルトの集成体
    の製造方法。
  16. 【請求項１６】 プレートとナットから成る集成体にお
    いて、 所定距離を以て互いに離間配置された２つの開口部を有
    し該開口部にカラーを設けたプレートと、 ２つの六角ナットとを具備し、 前記２つの六角ナットは、前記２つの開口部のカラー内
    に配置されており、 前記六角ナットにより前記カラーは、該六角ナットの形
    状に合わせてその断面が略六角形に変形され、 前記ナットと前記カラーの少なくとも１つの外面をコイ
    ニング加工することにより、前記六角ナットを前記開口
    部のカラーに保持させたプレートとナットの集成体。
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