JP5436315B2

JP5436315B2 - ワンサイドボルト

Info

Publication number: JP5436315B2
Application number: JP2010092212A
Authority: JP
Inventors: 重信濱中
Original assignee: 濱中ナット株式会社
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: JP2011220032A

Description

本発明はワンサイドボルトに関し、特に被接合部材の片側からの作業で締め付けが完了でき、被接合部材の裏側スペースが小さい、危険を伴う、ボルト・ナットの装着ができないなどの場合に適用できるようにしたワンサイドボルトに関する。

ワンサイドボルトは盲ボルトや片側締込みリベット等とも呼ばれる軸状の盲止め具であり、各種の用途に使用されている。例えば、閉断面形状の角形鋼管柱等を無溶接で接合する場合にワンサイドボルトを使用すると、通常の高力ボルトと異なり、ジョイントボックスに雌ねじを切ったり、裏ナット溶接を行う必要がなく、接合の作業性に優れている。

従来この種のワンサイドボルトとして、ボルト軸部にスリーブを外嵌し、このボルトをその頭部から被接合部材の穴に被接合部材の表側から裏側に向けて貫通させ、ボルト軸部にナットを螺合し、ナットを回転させるトルクの反力をボルト端部に設けたセレション部で受けて締め付けることによってボルト頭部と被接合部材との間でスリーブを鍔状に変形させ、ボルトを抜け止めしたものが知られている（特許文献１、特許文献２）。

しかし、従来のワンサイドボルトは被接合部材の厚さに比してボルト頭部が被接合部材の裏側に大きく突き出てしまい、被接合部材の裏側にスペースが少ない場合には適用し難い。

これに対し、ボルトの頭部裏面をテーパー状に形成し、スリーブの先端部をボルト頭部裏面によって拡開してボルトを抜け止めするようにしたワンサイドボルトが提案されている（特許文献３）。

特開平１１−１５９５０９号公報特開２００６−３４９０９８号公報特開平１０−１０３３２７号公報

しかし、特許文献３記載のワンサイドボルトではボルト頭部裏面をテーパー状に形成する必要があるので、ボルトが頭部裏面のテーパーの分だけ被接合部材から突き出てしまい、スペース的に適用し難いことがあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、被接合部材裏側のスペースが小さい場合にも確実に適用できるようにしたワンサイドボルトを提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るワンサイドボルトは、頭部と雄ねじが形成された軸部との間にスリーブ内面と接する外径の変形ガイド部が形成され、頭部と変形ガイド部との間にアール状の変形ガイド面が形成され、上記ボルト軸部にはトルクシェアー型のセレション部が形成されたボルトと、該ボルトの変形ガイド部と軸部に外嵌されるスリーブと、ボルトの軸部に螺合されるナットとを備え、上記ボルト及びスリーブがボルト頭部から被接合部材の穴に挿通された状態において上記ナットを回転させるトルクの反力をセレション部で受けて締め付けを行なうことにより、上記ボルト軸部が被接合部材の穴内に引っ張られ、上記スリーブ先端部分の内方への変形が上記ボルトの変形ガイド部によって規制され、かつ上記ボルト頭部直下の変形ガイド面によって外方に塑性変形されることによって上記スリーブが座金状に拡開されるようになしたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つはボルトの変形ガイド部によってスリーブの内方への変形を規制しつつ、ボルト頭部直下の変形ガイド面によってスリーブ先端部を外方に塑性変形させることによって座金状に拡開させるようにした点にある。

これにより、スリーブが座金として機能し、接合強度はスリーブの剪断強度分だけ増えるので、アップできる。

スリーブ先端部は、座金のように平板状に拡開してもよく、又図３の２点鎖線で示すように断面の傾斜が残るように拡開してもよい。

また、トルクシェア型のボルトを採用すると、ボルトの締付けトルクが所定の大きさに達すると、ボルト軸部のセレション部が破断し、締付けトルクを一定にできる。

スリーブの材質は特に限定されないが、焼きならしたＳＣＭ４３５など、ＨＲＢ８７．５〜９８．４の範囲内の硬度を有する材質が好ましいことが確認された。また、スリーブの肉厚とボルト頭部直下の変形ガイド面のアールがスリーブの塑性変形に関係していることが分かった。すなわち、スリーブは、その肉厚を外径寸法の１／６〜１／９の範囲内の寸法とし、ボルトの頭部直下の変形ガイド面をスリーブの肉厚よりも大きなアールとするのが好ましい。

本発明のワンサイドボルトの好ましい実施形態を示す締付け前の状態を示す図である。上記実施形態におけるスリーブを示す断面図である。上記実施形態における締付けの途中及び完了の状態を示す図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るワンサイドボルトの好ましい実施形態を示す。図において、ワンサイドボルトはボルト１０、スリーブ１１、座金１２及びナット１３から構成されている。

ボルト１０は軸部１０Ｃに雄ねじが形成され、軸部１０Ｃの先端部にはセレション部１０Ｄが形成され、セレション部１０Ｄと軸部１０Ｃとの間には環状の溝１０Ｅが形成され、セレション部１０Ｄに規定の締付けトルクが作用したときに溝１０Ｅで破断されるようになっている。

また、ボルト頭部１０Ａとボルト軸部１０Ｃとの間にはスリーブ１１内面と接するような外径の変形ガイド部１０Ｂが形成され、ボルト頭部１０Ａと変形ガイド部１０Ｂの間にはアール状の変形ガイド面が形成されている。

スリーブ１１は円筒状をなし、スリーブ１１の先端面は径方向内側に向けて低くなるように、例えば軸線に対して４５°の角度で傾斜した傾斜面に形成されている。なお、逆の傾斜面、即ち径方向外側に向けて低くなるように傾斜した傾斜面としても同様の作用効果を奏することが確認された。

ボルト１０の変形ガイド部１０Ｂと軸部１０Ｃにはスリーブ１１が外嵌され、ボルト１０の軸部１０Ｃには座金１２を介してナット１３が螺合され、スリーブ１１の先端はボルト頭部１０Ａの裏面に当接されている。

こうしてワンサイドボルトが組み立てられると、被接合部材１４Ａ、１４Ｂの穴に表側から裏側に向けてボルト頭部１０Ａを差し込んで挿通させ、座金１２を被接合部材１４Ｂに当接させる。

次に、ナット１３を公知の工具で保持し、ボルト１０のセレション部１０Ｄに公知の締付け工具を嵌め、ナット１３を回転させるトルクの反力をセレション部１０Ｄで受け、締付けを行なう。

すると、ボルト頭部１０Ａが被接合部材１４Ａ、１４Ｂの穴内に向けて引っ張られるが、スリーブ１１は内面がボルト１０の変形ガイド部１０Ｂと当たっているので、特許文献１、２に記載のワンサイドボルトのようなスリーブ１１の内方への変形が規制され、しかもスリーブ１１の先端がボルト１０の頭部１０Ａ直下の変形ガイド面によって外方の塑性変形がガイドされるので、スリーブ１１は図３の１点鎖線及び２点鎖線で示すようにボルト頭部１０Ａによって平坦な姿勢に向けて次第に拡開される。

ボルト１０の締付けトルクが規定の大きさになると、セレション部１０Ｄが溝１０Ｅから破断し、それ以上の締め付けができなくなる。このとき、スリーブ１１は締付けトルクの大きさによって、実線で示すように平板状に拡開されることもあり、あるいは２点鎖線で示すように平板となる直前の傾斜した姿勢となることもある。

こうしてスリーブ１１の先端部が拡開されると、ボルト頭部１０Ａは被接合部材１４Ａ、１４Ｂの穴を抜けることができず、被接合部材１４Ａ、１４Ｂは確実に接合される。

硬度ＨＲＣ３３、頭部外径２２．２ｍｍ、頭部直下の変形ガイド面を３ｒとしたハイテンボルトＭ１６を用い、硬度ＨＲＢ８７．５〜８８、外径２０ｍｍ、肉厚３ｍｍのＳＵＳ３０４製のスリーブを用い、図３に示される締め付けを行った。

硬度ＨＲＣ３３、頭部外径２２．２ｍｍ、頭部直下の変形ガイド面を５ｒとしたハイテンボルトＭ１６を用いた以外、実施例１と同様に締め付けを行った。

外径２０ｍｍ、肉厚３ｍｍのＳＣＭ４３５製のスリーブを焼きならして硬度ＨＲＢ９７．５〜９８．４として用いた以外、実施例２と同様に締め付けを行った。
比較例１

硬度ＨＲＣ３３、頭部外径２２．２ｍｍ、頭部直下の変形ガイド面を３ｒとしたハイテンボルトＭ１６を用いた以外、実施例３と同様に締め付けを行った。
比較例２

外径２０ｍｍ、肉厚３ｍｍのＳＣＭ４３５製のスリーブを焼き入れ焼き戻しして硬度ＨＲＢ１０８〜１０９として用いた以外、比較例１と同様に締め付けを行った。

比較例１、２はいずれも締め付け途中でスリーブが十分に拡開せず、締結不可能であったのに対し、実施例１〜３はいずれも締結が可能で、特に実施例２では約２トンの押込み荷重、実施例３の場合には約９トンの押込み荷重が得られた。

以上のことから、スリーズは焼きならしたＳＣＭ４３５など、ＨＲＢ８７．５〜９８．４の範囲内の硬度を有し、スリーブの肉厚は外径寸法の１／６〜１／９の範囲内の寸法とし、ボルトの頭部直下の変形ガイド面はスリーブの肉厚よりも大きなアールとするのが好ましいことが確認された。

１０ボルト
１０Ａ頭部
１０Ｂ変形ガイド部
１０Ｃ軸部
１０Ｄセレション部
１１スリーブ
１３ナット

Claims

頭部（１０Ａ）と雄ねじが形成された軸部（１０Ｃ）との間にスリーブ内面と接する外径の変形ガイド部（１０Ｂ）が形成され、頭部（１０Ａ）とガイド部（１０Ｂ）との間にスリーブ（１１）の肉厚よりも大きなアールの変形ガイド面が形成され、上記ボルト軸部（１０Ｃ）にはトルクシェアー型のセレション部（１０Ｄ）が形成されたボルト（１０）と、
該ボルト（１０）の変形ガイド部（１０Ｂ）と軸部（１０Ｃ）に外嵌され、その肉厚が外径寸法の１／６〜１／９の範囲内の寸法で、硬度がＨＲＢ８７．５〜９８．４の範囲内の硬度の円筒状のスリーブ（１１）と、
ボルト（１０）の軸部（１０Ｃ）に螺合されるナット（１３）を備え、
上記ボルト（１０）及びスリーブ（１１）がボルト頭部（１０Ａ）から被接合部材（１４Ａ、１４Ｂ）の穴に挿通された状態において上記ナット（１３）を回転させるトルクの反力をセレション部（１０Ｄ）で受けて締め付けを行なうことにより、上記ボルト軸部（１０Ｃ）が被接合部材（１４Ａ、１４Ｂ）の穴内に引っ張られ、上記スリーブ（１１）先端部分の内方への変形が上記ボルト（１０）の変形ガイド部（１０Ｂ）によって規制され、かつ上記ボルト頭部（１０Ａ）直下の変形ガイド面によって外方に塑性変形されることによって上記スリーブ（１１）が平板座金状に拡開され得るようになしたことを特徴とするワンサイドボルト。