WO2018143264A1

WO2018143264A1 - 締結構造および締結方法

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Publication number: WO2018143264A1
Application number: PCT/JP2018/003185
Authority: WO
Inventors: 明良彦坂; 冨村　宏紀
Original assignee: 日新製鋼株式会社
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-08-09
Also published as: EP3578833A4; CN110268171B; US20200018338A1; TW201833447A; EP3578833A1; TWI743306B; MY193134A; JP6364511B1; JP2018123924A; US11268559B2; SG11201907112RA; CN110268171A

Abstract

複数の部材を締結させるにあたり、締結場所や締結対象物の自由度が高く、下孔の数を減らし、かつ１点留めにおける部材と締結部材との回転（回動）を防止しつつ、締結後においても高い強度、耐振動性を保持した締結部材を提供する。本発明による締結構造は、第１の部材と、周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向における一方の端部が第１の部材に固着されて該第１の部材と結合されるピン部材と、前記ピン部材を挿通可能な挿通孔を有し、該挿通孔に前記ピン部材が挿通される第２の部材と、第１の部材との間に第２の部材が位置するように外挿されてピン部材に固着されるカラー部材と、を備える第１の部材と第２の部材との締結構造であって、ピン部材に対して第２の部材が回転しないよう構成されてなることを特徴とする。

Description

締結構造および締結方法

　本発明は、第１の部材と第２の部材との締結構造および第１の部材と第２の部材とを締結させる締結方法に関する。

　近年、一般家庭におけるドラム式洗濯機や太陽光発電機、自然冷媒ヒートポンプ給湯機（いわゆるエコキュート^{（登録商標）}）等の普及に伴い、これら機器の稼動による振動の発生といった問題が浮上している。これらの振動は、機器の内外のボルトとナットとの接合部に緩みを発生させ、その結果、ボルトやナットの脱落や、機器の落下事故を引き起こす原因となり得る。

　接合部の緩み対策としては、接合部のクリアランスに接着剤を塗布する方法（特許文献１）やボルトまたはナットと被締結物との接触面に接着剤を塗布する方法（特許文献２）等が提案されている。

　しかし、接合部のクリアランスに接着剤を塗布したとしても、人為的作業による接着剤の塗布量のバラツキ、接着剤の経年劣化という問題があった。

　接着剤の塗布量のバラツキ、接着剤の経年劣化という問題が発生しない接合方法として、特許文献３や非特許文献１で、ピンとカラーを含み、カラーがピンのロック用溝にスエージングされるスエージ型のツーピースファスナーを用いることが提案されている。

　特許文献３および非特許文献１に記載のピンは、工具を使用してピンとカラーとの間に軸方向の相対的な力を作用させることにより、カラーがピンの溝部分にスエージングされ、部材の接合を可能としている。これにより高い強度、高い耐振動性がもたらされている。

特開平６－２９４４１９号公報特開２００５－３１５３６３号公報特許第４６８６１３０号アルコア・ファスニングシステムズ事業部、"ハック締結システムの揺るぎない世界"、［online］、アルコア・ファスニングシステムズ事業部、［平成２９年１月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.asia.afshuck.net/jp/Fasteners.html＞

　しかし、特許文献３および非特許文献１に記載のピンでは、接合対象物に予めピンを挿通するための下孔を開ける必要がある（図１７Ａの下孔６１４ａおよび６１４ｂ参照）ため、接合対象物が限定されるといった問題がある。図１８～図２０を参照して、以下において具体的に説明する。

　図１８は、特許文献３または非特許文献１に記載のピンとカラーを用いて部材４１６ａと部材４１６ｂとを締結するための方法を説明する説明図である。当該方法では、部材４１６ａに下孔６１６ａを開け、部材４１６ｂにも下孔６１６ｂを開け、２つの下孔６１６ａ，６１６ｂが重なるように配置した状態で、従来のピン部材２を下孔６１６ａの上方から下孔６１６ｂへ挿通し、従来のピン部材２を下孔６１６ａ，６１６ｂに挿通した方向と反対側からカラー部材３０４を従来のピン部材２の軸部に外挿する、という手順を要する。その後、図示しない工具を用いて、カラー部材３０４を、従来のピン部材２の軸部にスエージングにより固着する。このとき、図１８では、従来のピン部材２を下孔６１６ｂの下方から挿通しようとすると、カラー部材３０４を固着するまでの間に部材４１６が脱落することがある。

　図１９はＨ形鋼からなる部材４００ａとコの字型（断面Ｃ型）の形鋼または部品４００ｂとを、それぞれの中心線を揃えて締結しようとする場合の説明図である。部品４００ｂの中心線上に下孔６００を開けることは可能であるが、Ｈ形鋼の場合は、中心線の位置はＨ形鋼のウェブと一致するので下孔を開けることができず、この締結構造は実現不可能である。

　図２０は、金属管４００ａとコの字型（断面Ｃ型）の形鋼または部品４００ｂとを、それぞれの中心線を揃えて締結しようとする場合の説明図である。金属管４００ａに下孔６００ａを開けることは可能であるが、２つの下孔６００ａ，６００ｂを重ねたあとに、従来のピン部材２を下孔６００ａの下方から下孔６００ｂへ挿通しようとすると、金属管４００ａが長い場合は管端からの距離が長くなるため、従来のピン部材２を下孔６００ａ，６００ｂに挿通させることが困難な場合がある。

　上記のように接合対象物が限定されるという問題以外にも、接合対象物に予めピンを通すための下孔を開けることで、下孔からの漏水や音漏れの発生、下孔を開けた箇所による強度低下という不都合も起こり得る。さらに、長尺部材においては下孔を２ケ所ずつ、かつ多数開ける（図２１～図２４参照）ことによる工数アップ、コストアップといった問題もある。なお、下孔を１箇所にした場合には、１点留めによる部材とピン部材との回転（回動）が発生してしまう問題もある。

　また、例えば自然冷媒ヒートポンプ給湯機やエアコン室外機等を設置する場合において、特許文献３および非特許文献１に記載のピンでは、ピンの頭部同士の干渉により、複数の締結品をピン頭部が相対するように配置するには不向きである（図２５参照）。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の部材を締結させるにあたり、締結場所や締結対象物の自由度が高く、下孔の数を減らし、かつ１点留めにおける部材と締結部材との回転（回動）を防止しつつ、締結後においても高い強度、耐振動性を保持した締結部材を提供することを目的とする。

（１）本発明は、第１の部材と、周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向における一方の端部が前記第１の部材に固着されて該第１の部材と結合されるピン部材と、前記ピン部材を挿通可能な挿通孔を有し、該挿通孔に前記ピン部材が挿通される第２の部材と、前記第１の部材との間に前記第２の部材が位置するように外挿されて前記ピン部材に固着されるカラー部材と、を備える前記第１の部材と前記第２の部材との締結構造であって、前記ピン部材に対して前記第２の部材が回転しないよう構成されてなることを特徴とする前記第１の部材と前記第２の部材との締結構造である。

　本発明に係る締結構造は、第１の部材と第２の部材とを締結させるに際し、ピン部材と当該ピン部材を覆うカラー部材とを備えている。本発明のピン部材の軸部には周方向に溝が設けられているが、従来のネジやボルトのように、軸部の長手方向に連続して連なる溝（すなわち螺旋状の溝）が設けられているのではなく、ピン軸部において隣接する溝どうしが連ならない態様で（すなわち非螺旋状に）設けられている。螺旋状であれば、ピン部材の先端からピン頭部の方向へ溝を辿っていくと、一本の途の如く連なっているが、本発明に係るピン部材の溝は、一つひとつの溝が各レーンで独立しており、隣り合った溝どうしはつながっていない（連ならない）態様である。この溝の形状により、ピン部材と後述するカラー部材とを係合後、振動の大きい場所であっても、一般的なネジのようにねじ込んだ方向と逆方向に緩むリスクを防止することができる。

　本発明のピン部材の長手方向における一方の端部には一般的なボルト等に設けられている頭部（ピン頭部）が設けられていない。しかしながらピン頭部の代わりに固着部（チップ）が設けられている。固着とは、例えば溶接等で接合させることが挙げられる。第１の部材と第２の部材とを締結させる際には、まず上記ピン部材の固着部を第１の部材の一部（第２の部材と締結させる箇所）に溶接等により固着させ、上記ピン部材の他方（第１の部材と溶接した側とは反対の端部）を第２の部材に予め開けておいた挿通孔に挿通させる。そして、第２の部材を挿通させた状態で突出したピン部材の溝部を覆う態様でカラー部材を外挿させる。その上でカラー部材を縮径させるとピン部材に設けられた溝とカラー部材の内壁とが係合する。これにより、上記ピン部材を用いて上記第１の部材と第２の部材とを締結させることができる。なお、この明細書において、固着の意味で溶接と記載することがある。

　上記のように、上記第１の部材に溶接させた上記ピン部材を上記第２の部材に挿通させた状態では、上記ピン部材が上記第２の部材との中で回転（回動）することがないので、被締結部材（第１の部材および第２の部材）と締結部材（ピン部材およびカラー部材）とを締結させた後であっても、振動等の影響でそれらが回転したり、ピン部材が緩んだりすることを防止することができる。

　ここで、「周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有する」とは、ピン部材の中心軸と略同心の非螺旋状の溝が、ピン部材の周方向に複数形成されていることを意味する。また、「回転（回動）しない」とは、上記第１の部材に溶接させた上記ピン部材を上記第２の部材に挿通させた状態でピン部材を回転させる等によりねじ込む（または緩む）などの動作ができないことをいう。これは、第１の部材とピン部材とは溶接で接合されていることで、そもそもピン部材を第１の部材にねじ込むことができないこと、そして第２の部材とピン部材においては、ピン部材の形状が一般的なネジのように軸断面において円形ではなく、多角形、例えば四角形に構成されており、かつ一方の被締結部材（第２の部材）に対応する孔が開けられていることで実現可能となる。なお、本明細書において軸断面とは、ピン部材の軸方向に対して垂直な断面、の意味である。

　これにより、被締結部材を締結部材で締結した後に、振動等の影響で緩んだり被締結部材と締結部材とが回転したりするのを防止することができる。

　本発明は、第１の部材とピン部材とを固着させているため、少なくとも第１の部材に下孔を開けておく必要がない。そのため、下孔を開けることが困難な箇所においても、本発明のピン部材を使用して被締結部材どうし（第１の部材および第２の部材）を締結させることが可能となる。

　また、本発明のピン部材には従来のボルトに設けられているようなピン頭部を有していないが、第１の部材と固着させることで被締結部材（第１の部材）とピン部材とが一体化したピン部材として使用することができる。したがって、ピン部材と固着させることができる被締結部材であれば、第１の部材に挿通孔を設ける必要がなく、第２の部材にピン部材に対応する挿通孔が設けられていることで本発明を用いてこれら被締結部材（第１の部材および第２の部材）を締結させることが可能である。

（２）上記（１）の締結構造において、前記ピン部材は、少なくとも第２の部材の挿通孔に挿通されている部分の一部または全部について、長手方向を横切る断面が非円形であることを特徴とする締結構造である。

　本発明のピン部材の軸断面の形状は、ピン部材が被締結部材の挿通孔に挿通されたときに、挿通孔内での回転が阻害される形状となっている。「挿通孔内での回転が阻害される形状」とは、挿通孔における最小径よりもピン部材の軸断面における最大径の方が大きいことを意味し、この場合に、挿通孔内でのピン部材の回転が阻害されることとなる。例えば、被締結部材の挿通孔の形状とピン部材の軸断面の形状とが、被締結部材の挿通孔にピン部材を挿通できる程度に、非円形の略合同の場合が相当する。「非円形」とは、例えば「角状」を指し、挿通孔の形状及びピン部材の軸断面の形状をみたときに、少なくとも１つの直線部分を含み、曲線部分を含んでもよい。具体的には、挿通孔の形状及びピン部材の軸断面の形状が、円形ではなく例えば略合同の四角形等が相当する。なお、「長手方向を横切る断面」とは、軸断面（すなわち、ピン部材の軸方向に対して垂直な断面）を意味する。

（３）本発明は、第１の部材と第２の部材と締結する締結方法であって、周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向を横切る断面が非円形の非円形長手部分を有するピン部材と、前記ピン部材に外挿されるカラー部材と、を備え、前記ピン部材を、長手方向における一方の端部において前記第１の部材に固着させて、前記ピン部材と前記第１の部材とを一体化し、前記第２の部材には前記ピン部材が挿通される挿通孔が形成されているとともに、前記第１の部材と一体化されたピン部材の長手方向における他方の端部から、前記非円形長手部分を外挿する態様で前記第２の部材を挿通し、前記第２の部材が挿通されたピン部材の長手方向における他方の端部からカラー部材を外挿し、前記ピン部材と前記カラー部材とを固着させることを特徴とする前記第１の部材と前記第２の部材とを締結する方法である。

　本発明の方法を用いることで、第１の部材と第２の部材とを締結させたい場合に、第１の部材または第２の部材のいずれか一方の部材に、本発明のピン部材を固着させることでピン部材と一体化させ、他の一方の部材に当該ピン部材が挿通される挿通孔が形成されていることで、ピン部材に他の一方の部材とを挿通させた状態で互いに回転することができない。さらに、他の一方の部材が挿通されたピン部材の長手方向における他方の端部（ピン部材を固着させた端部とは反対側）にカラー部材を外挿し、ピン部材とカラー部材とをスエージングすることで、ピン部材と被締結部材（第１の部材と第２の部材）との回転を防止しつつ、かつ高い強度、耐振動性を保持させることが可能である。

　ここで、上記第１の部材および第２の部材のうち、ピン部材を固着させるためのいずれか一方の部材を選択するに際しては、例えば、第１の部材および第２の部材のうち一方の部材が環状である等の理由により、挿通孔を開けてピン部材を挿通させ、かつ当該挿通させた側の反対側にカラー部材でスエージングすることが困難であるほうを、ピン部材を固着させるための部材に選択することが好ましい。

　なお、上記（１）同様、「周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有する」とは、ピン部材の中心軸と略同心の非螺旋状の溝が、ピン部材の周方向に複数形成されていることを意味する。また、上記（２）同様、「長手方向を横切る断面」とは、軸断面（すなわち、ピン部材の軸方向に対して垂直な断面）を意味する。

　第１の部材と第２の部材とを締結させるにあたり、締結場所や締結対象物の自由度が高く、下孔の数を減らし、かつ１点留めにおける部材と締結部材との回転（回動）を防止しつつ、締結後においても高い強度、耐振動性を保持した締結部材を提供する。

　特に、第１の部材と第２の部材とを締結させるにあたり、現在広く行われているボルトとナットを用いた２点留めによる締結方法は、第１と第２の両方の部材に計４つの下孔を開けなければならないところ、本発明の締結方法であれば、第２の部材に下孔を１つ開けるだけで足りる。本発明の締結部材と締結方法により、下孔の数を１／４に低減できる効果は極めて大きい。

本願実施例における締結部材（ピン部材およびカラー部材）を示す図である。本願実施例における締結部材（ピン部材およびカラー部材）の斜視図である。本願実施例の締結部材を用いた被締結部材の締結手順を示す図である。本願実施例の締結部材を用いた被締結部材の締結手順を示す図である。本願実施例における締結構造を示す図である。本願実施例における締結構造を示す図である。本願実施例におけるピン部材および締結方法を用いた締結例を示す図である。図７の一点鎖線で囲んだＸ部の拡大図である。第１の被締結部材に複数のピン部材を溶接等により固着させた図である。第１の被締結部材に複数のピン部材を溶接等により固着させた図である。本願実施例における締結構造を示す図である。本願実施例におけるピン部材の変形例を示す図である。本願実施例におけるピン部材の変形例を示す図である。本願実施例におけるピン部材の固着部の変形例を示す図である。本願実施例におけるピン部材の変形例を示す図である。本願実施例におけるカラー部材の変形例を示す図である。従来のピン部材を用いた被締結部材の締結手順を示す模式図である。従来のピン部材を用いて部材の締結を行なうことを示す模式図である。従来のピン部材を用いて部材の締結を行なう場合の問題点を示す模式図である。従来のピン部材を用いて部材の締結を行なう場合の問題点を示す模式図である。従来のピン部材を用いるために部材に下孔を開ける作業を行なったことを示す図である。従来のピン部材を用いるために部材に下孔を開ける作業を行なったことを示す図である。従来のピン部材を用いて２点留めを行なった場合を示す模式図である。図２３の一点鎖線で囲んだＹ部の拡大図である。従来のピン部材を用いて部材の締結を行なう場合の問題点を示す模式図である。

　以下、本発明の実施の形態に係る締結部材１について図１および図２を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る締結部材１は、ピン部材１０とカラー部材３０とを備えている。ピン部材１０は、固着部１２とピン軸部１４とを有している。固着部１２は錘状になっており、先端に突起が設けられている。固着部１２は溶接する際のチップにあたるため、形状は特に制限されない（詳細は後述する）。ピン軸部１４は、溝部１８、先端山部２０を少なくとも有している。なお、先端山部２０は、ピン部材１０のうち、先端部分の溝部３山程度を示す。ピン部材１０とカラー部材３０とを用いて被締結部材４を締結する方法については後述する。

　図２は、本願実施例における締結部材１の斜視図である。さらに言うと図２Ａはピン部材１０の斜視図であり、図２Ｂはカラー部材３０の斜視図である。図２Ａに示すように、本発明の実施の形態に係るピン部材１０は、ピン軸部１４の軸断面が四角形に形成されている。

　なお、柱部１６は後述するカラー部材３０と係合する部位ではないため、溝部１８のように溝が形成されている必要はないが、仮に柱部１６の根元から溝が形成されていたとしても差し支えない（図１２参照）。

　本発明の実施形態における溝部１８の溝形状は、一般的なネジのように螺旋状を構成していない。言い換えると、各溝は各レーンとして独立しており、隣り合う溝と連なった形状に構成されずに環状に構成されている。各溝はピン軸部１４の軸長さに応じてピン軸部１４の先端付近まで形成されている。

　溝部１８の各溝が隣り合う溝と連なった形状ではなく各レーンが独立していることで、締結させたい２以上の部材（本実施形態では後述する被締結部材４）を、締結部材１（ピン部材１０およびカラー部材３０）を用いて締結させた後に、振動等の影響によりピン部材１０がねじ込んだ方向とは逆方向に回転して緩むことを防止することが可能となる。

　図２Ｂに示すカラー部材３０は、ピン部材１０の形状に合わせて内壁の形状を四角形に構成している。カラー部材３０の形状についても、後述するスエージングにおいてピン部材１０の溝部１８とカラー部材３０とを係合させることができる形状であれば差し支えない。カラー部材３０のバリエーションについては後述する（図１６参照）。

　本発明の締結部材１を用いた被締結部材４の締結手順、すなわち、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを、ピン部材１０およびカラー部材３０を用いて締結させる手順について、図３および図４を用いて説明する。説明上、被締結部材４の断面から見た図（断面表記は省略）としている。なお、本実施形態では、第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂの総称を、被締結部材４と称する。

　第１の被締結部材４ａは、ピン部材１０の固着部１２を溶接可能な平板状の部材である。第２の被締結部材４ｂは、平板状の部材であって、ピン部材１０を挿通可能な挿通孔６が形成されている。この挿通孔６は、ピン部材１０（より詳しくは柱部１６）の断面形状と対応する形状である。「対応する形状」とは、ピン部材１０が挿通孔６に挿通されたときに、ピン部材１０（より詳しくは柱部１６）の外周面と挿通孔６の内周面とがほぼ当接する程度に合致する形状を意味する。

　なお、本実施形態では、第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂを平板状の部材としているが、これらに限られず、ピン部材１０を溶接したり挿通したりすることが可能な平板部を有していればよい。また、平板部を有していなくとも、ピン部材１０を溶接したり挿通したりすることが可能な形状であれば事足りる。

　先ず、図３Ａに示すように、ピン部材１０を第１の被締結部材４ａの固定位置５に溶接する。本願実施例において、ピン部材１０の固着部１２を当該第１の被締結部材４ａの固定位置５に向けた状態で、ピン軸部１４が第１の被締結部材４ａの面に略垂直に立設されるよう溶接する。なお、固定位置５は、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを締結させる部位に応じて定められる位置である。溶接には、例えば溶接スタッド方式などの瞬間溶接機を用い（図示しない）、瞬間的に通電して溶接する。

　図３Ｂに示すように、ピン部材１０のピン軸部１４が第１の被締結部材４ａの面から略垂直に立設するようにピン部材１０と第１の被締結部材とが溶接により一体化された状態で、第２の被締結部材４ｂに形成された挿通孔６に、ピン部材１０のピン軸部１４を挿通させる。

　ここで、ピン部材１０と第２の被締結部材４ｂとが互いに回転（回動）しないように構成するためには、第２の被締結部材４ｂに形成された挿通孔６の形状が重要である。例えば、挿通孔６の中心から挿通孔６の内周面までの最小距離が、ピン部材１０の軸部１４の中心から外周までの最大距離よりも大きい場合、ピン部材１０及びカラー部材３０を用いて第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを締結させたとしても、これらを締結後に、第２の被締結部材４ｂがピン部材１０（すなわち第１の被締結部材４ａ）に対して回転してしまうおそれがある。

　したがって、挿通孔６の形状は、上述したように柱部１６に対応する形状であることが好ましいが、ピン部材１０が挿通孔６に挿通されたときにピン部材１０が回転しない範囲であれば、ピン部材１０と挿通孔６との間にクリアランス（例えば０～２．０ｍｍのクリアランス）が設けられていてもよい。すなわち、ピン部材１０を第２の被締結部材４ｂに挿通させたときに、第２の被締結部材４ｂがピン部材１０に対して空回りすることを防止できれば良い。

　次に、図３Ｃおよび図４Ｄに示すように、第２の被締結部材４ｂの挿通孔６にピン部材１０を挿通させたときに、第２の被締結部材４ｂを貫通して突き出た溝部１８を覆うように、カラー部材３０を外挿する。このときのカラー部材３０の内壁には溝部１８と係合する凸凹等は形成されていない。つまりカラー部材３０を溝部１８に外挿させただけでは、カラー部材３０がピン部材１０から抜ける状態である。

　図４（Ｅ）～（Ｇ）は、カラー部材３０のスエージングについて説明する図である。説明上、図４（Ｅ）～（Ｇ）に記載した挿通孔６およびカラー部材３０は、一部断面図（断面表記は省略）としている。スエージングに用いる工具の詳細は省略する。

　スエージングに用いる取付け工具４０として、例えばＢｏｂＴａｉｌ^{（登録商標）}（米国Ａｌｃｏａ　Ｆａｓｔｅｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）を用いる。図４（Ｅ）に示すように、取付け工具４０のつかみ工具（図示しない）がピン部材１０の先端山部２０をつかみ、取付け工具４０側に引き込む。取付け工具４０のつかみ工具が、ピン部材１０の先端山部２０をつかみ、取付け工具４０側に引き込むことにより、ピン部材１０が引き伸ばされる。

　図４（Ｆ）に示すように、スエージング用アンビル（図示しない）がカラー部材３０を包み込み、ピン部材１０の溝部１８の方向（内側）にかしめ込む。これにより、カラー部材３０とピン部材１０との間の隙間が埋まり、かつカラー部材３０の内壁にピン部材１０溝部１８の溝形状が食い込むようにかしめられる（スエージング）。スエージングが行なわれることで、カラー部材３０の径が縮径される。カラー部材３０は縮径されて全長は伸び、上記の通りピン部材１０が引き伸ばされることにより締結部材に軸力を発生させる。

　取付け工具４０を用いたカラー部材３０のピン部材１０へのスエージング（図４（Ｇ）の拡大図参照）が完了すると、図４（Ｇ）に示すように、取付け工具４０をピン部材１０から離す。上記の工程を経て、ピン部材１０およびカラー部材３０を用いた第１被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとの締結が完了する。

　以上に説明したとおり、本実施形態に係るピン部材１０を第１の被締結部材４ａに溶接してピン部材１０と第１の被締結部材４ａとを一体化することにより、下孔（挿通孔６）を形成するのは、被締結部材４（第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂ）のうち１つの被締結部材（本実施形態では第２の被締結部材４ｂ）のみでよい。しかも、挿通孔６にピン部材１０が挿通された状態で、第２の被締結部材４ｂに対するピン部材１０（すなわち第１の被締結部材４ａ）の回転を防止することが可能となる。さらには、ピン部材１０の溝部１８の溝が非螺旋状であることからカラー部材３０と係合した後に一般的なネジのように緩むことを防止することも可能であり、カラー部材３０でピン部材１０をかしめ込むことで振動の強い場所においても強固に固定を維持することが可能である。

　すなわち、本実施形態に係る締結構造は、第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と、周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向における一方の端部が前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）に固着されて該第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と結合されるピン部材１０と、前記ピン部材１０を挿通可能な挿通孔６を有し、該挿通孔６に前記ピン部材１０が挿通される第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）と、前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）との間に前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）が位置するように外挿されて前記ピン部材１０に固着されるカラー部材３０と、を備える前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）との締結構造であって、前記ピン部材１０に対して前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）が回転しないよう構成されてなることを特徴とする前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）との締結構造である。

　また、本実施形態に係る前記ピン部材１０は、少なくとも第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）の挿通孔６に挿通されている部分の一部または全部について、長手方向を横切る断面が非円形であることを特徴とする締結構造である。

　このような締結構造によれば、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを締結後に、第１の被締結部材４ａ（ピン部材１０）と第２の被締結部材４ｂとが互いに回転（回動）してしまうことを防止することができる。すなわち、２点留めをする必要がなくなるのである。

　そうすると、ピン部材１０及びカラー部材３０を用いて第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを１点留めで締結させた場合であっても、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとが互いに回転することを防止可能となる。しかも、被締結部材４に対してピン部材１０が緩むことがないので、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを締結した後においても、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとの間で高い締結強度を保持することが可能となる。

　なお、上記の締結構造は、２つの被締結部材（本実施形態で言えば第１の被締結部材４ａ及び第２の被締結部材４ｂ）を締結するための構造に限られず、３つ以上の被締結部材を締結するための構造としても採用可能であることは言うまでもない。

　本実施形態に係る締結方法は、第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）とを締結する締結方法であって、周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向を横切る断面が非円形の非円形長手部分を有するピン部材１０と、前記ピン部材１０に外挿されるカラー部材３０と、を備え、前記ピン部材１０を、長手方向における一方の端部において前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）に固着させて、前記ピン部材１０と前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）とを一体化し、前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）には前記ピン部材１０が挿通される挿通孔６が形成されているとともに、前記第１の被締結部材４ａ（第１の部材）と一体化されたピン部材の長手方向における他方の端部から、前記非円形長手部分（柱部１６）を外挿する態様で前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）を挿通し、前記第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）が挿通されたピン部材１０の長手方向における他方の端部からカラー部材３０を外挿し、前記ピン部材１０と前記カラー部材３０とを固着させる
　ことを特徴とするものである。

　このような締結方法によれば、第１の被締結部材４ａとピン部材１０とを一体化させているため、挿通孔６（下孔）を、第２の被締結部材４ｂにのみ形成すればよい。つまり、下孔を開ける工数を減らし、下孔を開けることによるコストアップや強度低下等を防止することが可能となる。そして、ピン部材１０及びカラー部材３０を用いて第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを１点留めで締結させた場合であっても、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとが互いに回転することを防止可能となる。

　本実施形態に係るピン部材１０およびカラー部材３０を用いて第１の被締結部材と第２の被締結部材とを締結する締結方法の例を図５～図８に示す。図５は、第１の被締結部材４００ａとしてＨ形鋼を用いるとともに、第２の被締結部材４００ｂとしてコの字型（断面Ｃ型）の形鋼または部品を用いた場合における締結例である。図５に示すとおり、本発明に係るピン部材１０およびカラー部材３０を用いて第１の被締結部材４００ａと第２の被締結部材と４００ｂとを締結することで、Ｈ形鋼（第１の被締結部材４００ａ）の中央に下孔（挿通孔）を設けることなく両者を締結させることが可能となる。

　図６は、第１の被締結部材４０２ａとして金属管を用いるとともに、第２の被締結部材４０２ｂとしてコの字型（断面Ｃ型）の形鋼を用いた場合における締結例である。図６に示すとおり、本発明に係るピン部材１０およびカラー部材３０を用いて第１の被締結部材４０２ａと第２の被締結部材と４０２ｂとを締結することで、断面が閉鎖されている金属管（第１の被締結部材４０２ａ）とコの字型の形鋼（第２の被締結部材４０２ｂ）とを締結させることが可能となる。

　図７は、部材の接合において１点留めを行なった締結例であり、図８は、図７の締結部位としてのＸ部（一点鎖線で囲んだ箇所）の拡大図である。図７および図８では、断面形状が非円形（図７および図８では正方形）のピン部材１０を第１の被締結部材４０４ａの面に対して略垂直となるように溶接して第１の被締結部材４０４ａとピン部材１０とを一体化し、第２の被締結部材４０４ｂに形成されたピン部材１０の断面形状に対応する挿通孔６０（図示しない）にピン部材１０を挿通させた上で、カラー部材３０でスエージングする。これにより、第１の被締結部材４０４ａと第２の被締結部材４０４ｂとが１点留めであっても、ピン部材１０（すなわち第１の被締結部材４０４ａ）と第２の被締結部材４０４ｂとが互いに回転（回動）することがないため、ファスナー点数、施工時間・施工コストを低減させることが可能となる。

　図９および図１０は、第１の被締結部材４０６ａ，４０８ａに複数のピン部材１０を溶接等により固着させた図である。本実施形態に係るピン部材１０およびカラー部材３０を用いた締結方法を採用することにより、締結現場でピン部材１０の位置決めを行なうのではなく、事前に工場内において高精度で位置決めを行なうことが可能となる。なお、図９および図１０に示されるピン部材１０は、上述のピン部材１０と同様のものであるから、ピン部材１０の長手方向を横切る断面は四角形である。

　図１１は、本実施形態に係るピン部材１０を第１の被締結部材４１０ａの面に対して略垂直となるように溶接して第１の被締結部材４１０ａとピン部材１０とを一体化し、第２の被締結部材４１０ｂに形成されたピン部材１０の断面形状に対応する挿通孔６０２にピン部材１０を挿通させた上で、カラー部材３０によってスエージングした２体の締結品５００が背中合わせとなるように配置されたものである。これによれば、一の締結品５００において第１の被締結部材４１０ａにおけるピン部材１０が溶接される側とは反対側の面が平面に維持されるため、図１１に示すように２つの締結品を隣接して配置可能となる。

＜他の実施形態＞
　本実施形態に係るピン部材１０には、図１～図４に示すように、ピン軸部１４に柱部１６を設けているが、これに限られない。例えば、図１２に示すように、ピン軸部１４２の全体に溝部１８２が設けられている構造であって差し支えない。ピン軸部１４２の全体に溝部１８２が設けられていることにより、薄板（例えば、板厚０．１～２．３ｍｍ未満）の被締結部材どうしであっても本実施形態の方法で締結させることが可能である。

　ピン部材１０のピン軸部１４の形状はさらに、ピン軸部１４のうち、ピン部材１０を挿通孔６（図３参照）に挿通させたときに被締結部材４ａから突き出た部分（図１３の溝部１８４、先端山部２０４）の軸断面は、必ずしも角状に形成されている必要はない。ピン部材１０４を被締結部材４ｂ（第２の部材）の挿通孔６に挿通させた状態で、四角形に形成されている箇所（柱部１６４またはピン軸部１４４）が第２の部材に接している部位の形状が四角形であれば、被締結部材４ｂがピン部材１０４に対して回転することを防止可能であるからである。

　なお、被締結部材４ａから突き出たピン部材１０４のうち特に溝部１８４は、後述するカラー部材３０と係合しやすい形状、例えば軸断面が円形であっても差し支えない。これは、溝部１８４はカラー部材３０と係合できる形状であればよく、被締結部材４ｂがピン部材１０４に対して回転を懸念する部位ではないからである。

　図１４に示すように、ピン部材１０の固着部１２の形状は、図１～図３に示す形状に限られない。固着部１２の形状は、溶接スタッド方式などの瞬間溶接機等を用いてピン部材１０を１の被締結部材に溶接させるに際して適切な形状（通電が容易な形状）が選択されればよく、例えば、図１４に示すように、１４Ａ～１４Ｆの形状であっても差し支えない。

　ピン部材１０と第１の被締結部材４ａとの固着において、本実施形態においては溶接スタッド方式などの瞬間溶接機を用いたが、これに限られない。ピン部材１０と第１の被締結部材４ａとが固着される態様であればどのような方法を用いてもよい。

　ピン部材１０の軸断面の形状について図１～図４において角状、例えば四角形のものを記載しているが、これに限られない。スエージングによってカラー部材３０と係合できる形状であればよく、例えば、図１５に示すように、１５Ａ三角形、１５Ｃ五角形、１５Ｄ六角形、１５Ｅ八角形等であってもよい。また、ピン部材１０の軸の角状の一部に円形を含むものであってもよい。言い換えれば、ピン部材１０を挿通孔６に挿通させたときに（締結時も含む）、第２の被締結部材４ｂ（第２の部材）がピン部材１０に対して回転することができない形状であればよい。

　ピン部材１０の軸断面の形状に応じて、カラー部材３０の内周形状も図１６に示すように変更することができる。なお、カラー部材３０の外周の形状は、スエージングに差し支えなければ、ピン軸部１４と同様の形状、例えば、１６Ａ三角形、１６Ｃ五角形、１６Ｄ六角形、１６Ｅ八角形等であってもよい。また図１６Ｆに示すように、内周形状だけでなく外周形状もピン部材１０の軸断面の形状に応じて変更することができる。

　スエージングの方法や装置は、本実施形態にて挙げたものに捉われない。すなわち、カラー部材３０を縮径することができればよく、例えば角状のカラー部材を採用した場合には、対応する二面を先に縮径させた後に残りの対応する二面を縮径するというように、カラー部材の形状に応じて適宜変更することができる。なお、本実施形態においては、カラー部材の縮径加工について「スエージング」と表現しているが、この表現に限られず、これはスエージ加工、かしめ加工と称呼される工法と同意義である。

　本実施形態において第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂは平板状の部材としているが、これらに限られない。すなわち、第１の被締結部材４ａにおける平板状の部材には、部材の平板部を含み、第２の被締結部材４ｂにおける平板状の部材には、部材または部品（小部品）の平板部を含む。さらにいえば、第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂのうちいずれか一方にピン部材１０を固着（溶接）させることができ、他の一方には挿通孔６を開けることができる部材であればよい。

　本実施形態に係る締結方法、つまり第１の被締結部材４ａおよび第２の被締結部材４ｂをピン部材１０とカラー部材３０とを用いて締結させる締結方法において、締結手順は本実施形態に記載の順に限られない。例えば、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとを隙間なく締結させる際には、カラー部材３０のスエージングは締結手順の最後に行なわれる必要があるが、第１の被締結部材４ａと第２の被締結部材４ｂとの間に隙間が生じていても良い場合には、ピン部材１０をカラー部材３０でスエージングした後に第２の被締結部材４ｂの挿通孔６に挿通させ、ピン部材の固着部１２を第１の被締結部材４ａに固着（溶接等）する手順でも差し支えない。

　本発明は、各種産業、例えば、電機、自動車、住宅、鉄道、家具（ラック）等において締結部材として利用することが可能である。

　１　　締結部材
　２　　従来のピン部材
　４ａ，４００ａ，４０２ａ，４０４ａ，４０６ａ，４０８ａ，４１０ａ，４１２ａ，４１４ａ，４１６ａ　第１の被締結部材（第１の部材）
　４ｂ，４００ｂ，４０２ｂ，４０４ｂ，４０６ｂ，４０８ｂ，４１０ｂ，４１２ｂ，４１４ｂ，４１６ｂ　第２の被締結部材（第２の部材）
　５　　固定位置
　６，６０，６０２　挿通孔
　１０，　ピン部材
　１２，１１２，１２２，１２４　固着部
　１４，１４２，１４４　ピン軸部
　１６，１６４　柱部
　１８，１８２，１８４　溝部
　２０，２０２，２０４　先端山部
　３０，３０４　カラー部材
　４０　取付け工具
　５００　締結品
　６００，６００ａ，６００ｂ，６１４ａ，６１４ｂ，６１６ａ，６１６ｂ　下孔

Claims

　第１の部材と、
　周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向における一方の端部が前記第１の部材に固着されて該第１の部材と結合されるピン部材と、
　前記ピン部材を挿通可能な挿通孔を有し、該挿通孔に前記ピン部材が挿通される第２の部材と、
　前記第１の部材との間に前記第２の部材が位置するように外挿されて前記ピン部材に固着されるカラー部材と、
　を備える前記第１の部材と前記第２の部材との締結構造であって、
　前記ピン部材に対して前記第２の部材が回転しないよう構成されてなる
　ことを特徴とする前記第１の部材と前記第２の部材との締結構造。
　前記ピン部材は、少なくとも第２の部材の挿通孔に挿通されている部分の一部または全部について、長手方向を横切る断面が非円形である
　ことを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
　第１の部材と第２の部材とを締結する締結方法であって、
　周方向に形成される非螺旋状の溝部を長手方向に沿って複数有するとともに、長手方向を横切る断面が非円形の非円形長手部分を有するピン部材と、
　前記ピン部材に外挿されるカラー部材と、
　を備え、
　前記ピン部材を、長手方向における一方の端部において前記第１の部材に固着させて、前記ピン部材と前記第１の部材とを一体化し、
　前記第２の部材には前記ピン部材が挿通される挿通孔が形成されているとともに、前記第１の部材と一体化されたピン部材の長手方向における他方の端部から、前記非円形長手部分を外挿する態様で前記第２の部材を挿通し、
　前記第２の部材が挿通されたピン部材の長手方向における他方の端部からカラー部材を外挿し、前記ピン部材と前記カラー部材とを固着させる
　ことを特徴とする前記第１の部材と前記第２の部材とを締結する方法。