JP2018204614A - ブラインドボルト - Google Patents

Abstract

【課題】締結工具を用いず、市販の工具を用いて、高い軸力で締結できるブラインドボルト。
【解決手段】取付孔(73)が形成された取付部材(71)と、取付孔(72)が形成された被取付部材(70)とを締結するためのブラインドボルトは、大径の頭部(11)と、頭部に隣接する円柱部(13)と、円柱部に隣接する雄ねじ部(15)とを有するボルト(10)と；ボルトの円柱部が通る円形孔(22)と、円形孔に隣接する第１多角形孔(23)と、第１多角形孔に隣接する第２多角形孔(24)とが形成された剪断ナット(20)と；ボルトの円柱部の周りで剪断ナットの第２多角形孔に収容できる剪断可能なワッシャ(30)と；ボルトの円柱部が通る剪断スリーブ孔(42)が形成された円筒形の剪断スリーブ(40)と；ボルトの円柱部が通る拡径スリーブ孔(52)が形成された円筒形の拡径スリーブ(50)と；駆動ナット孔が形成され、ボルトの前記雄ねじ部と係合出来る雌ねじ部(62)とを有する駆動ナット(60)と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラインドボルトに関する。特に、安定して高い軸力で締結することが出来るブラインドボルトに関する。

中空の金属製リベットボディと、マンドレルとを備えるブラインドリベットは良く知られている。ブラインドリベットのリベットボディは、一端のリベット頭部と、リベット頭部から延びる筒状のスリーブとを有する。ブラインドリベットのマンドレルは、スリーブの内径より大径の頭部と、リベットボディに挿入できる軸部とを有する。

リベットボディとマンドレルを組付けたブラインドリベットをパネル等の被取付部材の取付孔に挿入し、リベット頭部を締結工具で保持して、マンドレルの軸部を把持してリベット頭部側から強く引き抜くと、リベットボディのスリーブの一端部が拡径し、マンドレルは軸部の細い破断可能部で破断し、リベット頭部と、拡径したスリーブの拡径部の間に被取付部材を締結することができる。
ブラインドリベットは、複数の被取付部材を一方の側からだけの作業で連結できるという利点がある。

従来のブラインドリベットは、マンドレルの軸部を細い破断可能部で破断するため、専用の締結工具が必要であり、破断する時大きい荷重が必要であり、スリーブからマンドレルの軸部が引き抜かれる為、せん断荷重が低くなるという欠点があった。
このようなブラインドリベットの欠点を改良するため、雄ねじを有するボルト部材と、ボルト部材に螺合する雌ねじを有するリベット部材とを備えるブラインドボルトがある。ブラインドボルトは、ボルト部材の雄ねじをリベット部材の雌ねじに螺合させることにより、リベット部材の一部を拡径させ、被取付部材を締結する。リベット部材にボルト部材が挿入された状態で被取付部材の取付孔に締結されるため、せん断荷重を高くすることができる。

特許文献１は、ボルトと、カラーと、座屈ナットと、ワッシャとを備えるブラインドボルトを開示する。特許文献１のブラインドボルトを取付けるには、カラーを保持した状態でボルトを回転させていくと、座屈ナットの管状部が座屈し、拡径部が形成され、被取付部材は、座屈ナットの多角形頭部と拡径部との間に挟まれる。ボルトを更に回転させていくと、ワッシャが剪断され、取付部材は、カラーと被取付部材との間に挟まれて固定される。

特許文献１のブラインドボルトは、専用の締結工具を用いず、市販の工具を用いて容易に取り付けることが出来る。ボルトを締め付けていく動作は、座屈ナットの管状部を座屈させて被取付部材に取り付ける段階と、ワッシャを破断させて、カラーにより取付部材を被取付部材に取り付ける段階とに分けるので、高い軸力で締結することが出来る。
しかし、特許文献１のブラインドボルトのカラーは、外側、内側とも６角形であり、座屈ナットの多角形頭部は外側が６角形である。このブラインドボルトは、部品が相互に回転しないように特殊形状の部品を使うので、コストが高くなるという欠点がある。

特許文献２は、盲側の頭（ヘッド）と複数のねじ山とを有するコアピン（ボルト）と、コアピンの雄ねじへねじ込まれるナットと、主スリーブと、拡張可能なスリーブとを備える盲ボルト（ブラインドボルト）を開示する。また、盲ボルトは、支持座金と剪断座金を有する締付け力調節構造を備える。工具によりコアピンに軸方向力をかけ、拡張可能なスリーブを外方へ膨張させ、次に、剪断座金を剪断する。その後、コアピンを環状破断頸溝（破断可能部）で破断し、ピンテール部分を切り離し、取付けが完了する。

特許文献２の盲ボルトの拡張可能なスリーブは、局所的に焼鈍されたもので加工に手間がかかる。特許文献２の盲ボルトを締結するには、ソケット部材と、ソケット部材とは独立に回転させることが出来る外側レンチ部材とを備える専用の工具が必要である。
また、コアピンを環状破断頸溝で破断するので、破断する荷重が一定しない恐れがあった。

そのため、締結装置を使用せずに市販の工具を用いて、安定して高い軸力で締結することができるブラインボルトが求められていた。
特に、ボルトを回転させるとき、ナットが共回りしないブラインボルトが求められていた。

特開２０１３−２４９８５０号公報 特開平８−１２１４４３号公報

従って、本発明の目的は、締結工具を用いず市販の工具を用いて、安定して高い軸力でブラインドボルトの締結を行うことができるブラインドボルトを提供することである。
本発明の別の目的は、ボルトを回転させても、ナットが共回りしないブラインドボルトを提供することである。

この目的を達成するため、本発明のブラインドボルトは、ボルトと、剪断ナットと、ワッシャと、剪断スリーブと、拡径スリーブと、駆動ナットとの６部品を備える。これらの部品はできるだけ単純で市販部品を使える形状とし、部品を相互に溶接し、共回りしないようにしている。

本発明の第１の態様は、取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材を締結するためのブラインドボルトであって、
大径の頭部と、前記頭部に隣接する円柱部と、前記円柱部に隣接する雄ねじ部とを有するボルトと、
前記ボルトの前記頭部側の第１端面に位置し、前記円柱部が通る円形孔と、前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、前記第１多角形孔に隣接し、前記第１端面と反対側の第２端面に位置する第２多角形孔とが形成された剪断ナットと、
前記ボルトの前記円柱部の周りで前記剪断ナットの内側に収容できる剪断可能なワッシャと、
前記ボルトの前記円柱部が通る剪断スリーブ孔が形成された円筒形の剪断スリーブと、
前記ボルトの前記円柱部が通る拡径スリーブ孔が形成された円筒形の拡径スリーブと、
駆動ナット孔が形成され、前記ボルトの前記雄ねじ部と係合することが出来る雌ねじ部を有する駆動ナットと、を備えることを特徴とするブラインドボルトである。

ブラインドボルトが、ボルトと、剪断ナットと、ワッシャと、剪断スリーブと、拡径スリーブと、駆動ナットとの６部品を備えると、これらの部品を組み合わせて、容易にブラインドボルトを形成することが出来る。
剪断ナット以外の部品は、簡単な形状で、安価に製造することが出来る。

前記剪断ナットの前記第１多角形孔の対向する面間の距離は、前記円形孔の内径より大きく、前記第２多角形孔の対向する面間の距離は、前記第１多角形孔の対向する面間の距離より大きいことが好ましい。

第２多角形孔の対向する面間の距離が、第１多角形孔の対向する面間の距離より大きいと、第２多角形孔と第１多角形孔の間に第２段部を形成することが出来る。

前記ワッシャの外形は、前記剪断ナットの前記第２多角形孔の内形に適合することが好ましい。

ワッシャの外形が、剪断ナットの第２多角形孔の内形に適合すると、ワッシャは第２多角形孔に回転しないように収容することができる。

前記ワッシャは、第１部分と、前記第１部分より大きい外形の第２部分とを有し、
前記ワッシャの前記第１部分の外形は、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の内形に適合し、前記第２部分の外形は、前記第２多角形孔の内形に適合することが好ましい。

ワッシャが、小さい外形の第１部分と、第１部分より大きい外形の第２部分とを有し、
ワッシャの第１部分の外形が、剪断ナットの第１多角形孔の内形に適合し、第２部分の外形が、第２多角形孔の内形に適合すると、ワッシャを剪断する段階で、ワッシャの第２部分のみを剪断することができる。そのため、ワッシャが硬い材料で形成されている場合に適する。

前記剪断スリーブの外径は、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の対向する面間の距離より小さいことが好ましい。

前記多角形は六角形であることが好ましい。
前記駆動ナットの外面の断面は円形であることが好ましい。

本発明の第２の態様は、ブラインドボルトであって、
前記剪断ナットの前記円形孔に、前記ボルトの前記円柱部が挿入され、
前記ボルトの前記円柱部の周りで前記剪断ナットの内側に前記ワッシャが配置され、
前記ワッシャに隣接して、前記ボルトの前記円柱部の周りに剪断スリーブが配置され、
前記剪断スリーブに隣接して、前記ボルトの前記円柱部と前記雄ねじ部の周りに拡径スリーブが配置され、
前記拡径スリーブに隣接して、前記ボルトの前記雄ねじ部の周りに前記駆動ナットが配置され、前記ボルトの前記雄ねじ部に前記駆動ナットの前記雌ねじ部が係合するように組み立てられたブラインドボルトである。

ブラインドボルトの部品を組み立ててブラインドボルトとしておくと、取付部材と被取付部材の取付孔にブラインドボルトを挿入して、容易に締結することが出来る。

前記ワッシャと、前記剪断スリーブと、前記拡径スリーブと、前記駆動ナットとは、相互に回転しないように固定されていることが好ましい。

ワッシャと、剪断スリーブと、拡径スリーブと、駆動ナットとは、相互に回転しないように固定されていると、ボルトを回転させるとき、駆動ナットは共回りしない。

前記ワッシャと、前記剪断スリーブと、前記拡径スリーブと、前記駆動ナットとは、溶接により接合されていることが好ましい。

ワッシャと、剪断スリーブと、拡径スリーブと、駆動ナットとは、溶接により容易に接合することが出来る。

本発明の第３の態様は、取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材をブラインドボルトで締結した締結構造であって、
大径の頭部と、前記頭部に隣接する円柱部と、前記円柱部に隣接する雄ねじ部とを有するボルトと、
前記ボルトの前記円柱部の周りに配置され、円形孔と、前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、前記第１多角形孔に隣接する第２多角形孔とが形成された剪断ナットと、
内側部分と外側部分とに剪断されたワッシャと、
前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記ワッシャの前記内側部分に隣接する円筒形の剪断スリーブと、
前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記被取付部材と取付部材の前記取付孔の内部から前記取付孔の外まで延びる円筒形の拡径スリーブと、
前記ボルトの前記雄ねじ部と係合している雌ねじ部を有する駆動ナットと、を備え、
前記拡径スリーブの前記取付孔の外の部分には拡径部が形成され、
剪断された前記ワッシャの前記内側部分は、前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の内側に収容され、回らないように保持され、
剪断された前記ワッシャの前記外側部分は、前記剪断スリーブの周りで、前記剪断ナットの前記第２多角形孔の内側に収容され、
前記剪断ナットの端面と、前記拡径スリーブの前記拡径部との間に、前記取付部材と前記被取付部材とが締結されていることを特徴とする締結構造である。

剪断されたワッシャの内側部分は、ボルトの円柱部の周りで、剪断ナットの第１多角形孔の内側に収容されていると、ワッシャの内側部分の外面は多角形になり、剪断ナットの第１多角形孔の中で回らないように保持される。

前記拡径スリーブの前記拡径部に隣接して、第２拡径部が形成されていることが好ましい。

拡径スリーブの拡径部に隣接して、第２拡径部が形成されていると、拡径部が大きくなり、大きい軸力で取付部材と被取付部材を締結することが出来る。

本発明の第４の態様は、取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材を締結するためのブラインドボルトの構成部品である剪断ナットであって、
前記ボルトの前記円柱部が通る円形孔と、
前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、
前記第１多角形孔に隣接する第２多角形孔とが形成され、
前記第１多角形孔の対向する面間の距離は、前記円形孔の内径より大きく、前記第２多角形孔の対向する面間の距離は、前記第１多角形孔の対向する面間の距離より大きいことを特徴とする剪断ナットである。

剪断ナットの第１多角形孔と第２多角形孔の間の第２段部でワッシャを受け、円筒形の剪断スリーブでワッシャを打ち抜くと、ワッシャの剪断された内側部分は、剪断ナットの第１多角形孔に入って回転止めされる。

本発明の第５の態様は、ブラインドボルトにより前記取付部材と前記被取付部材を締結する締結方法であって、
前記取付部材の前記取付孔と前記被取付部材の前記取付孔とを位置合わせし、
前記ブラインドボルトを、前記駆動ナットを先頭にして、前記取付部材の前記取付孔と前記被取付部材の前記取付孔とに挿入し、
前記剪断ナットの前記第２端面を前記取付部材の前記取付孔の周りの表面に当接させ、
前記剪断ナットを固定して、前記ボルトを回転させて、前記ボルトの前記雄ねじ部を前記駆動ナットの前記雌ねじ部と更に係合させ、
前記拡径スリーブを拡径させて拡径部を形成し、
前記ボルトを更に回転させて、前記ボルトの前記雄ねじ部を前記駆動ナットの前記雌ねじ部と更に係合させて、前記剪断ナットの前記第１多角形孔と前記第２多角形孔の間の段部と、前記剪断スリーブとにより、前記ワッシャを剪断し、
前記剪断ナットの前記第２端面と前記拡径スリーブの前記拡径部との間に、前記取付部材と前記被取付部材を締結する段階を備えることを特徴とするブラインドボルトの締結方法である。

ブラインドボルトにより取付部材と被取付部材を締結する締結方法が、拡径スリーブを拡径させる段階と、ワッシャを剪断する段階と、取付部材と被取付部材を締結する段階とを備えると、拡径スリーブを安定して拡径させることが出来る。

前記ワッシャを剪断する段階の後、前記拡径スリーブを再度拡径させて、第２拡径部を形成する段階を備えることが好ましい。

拡径スリーブに、拡径部と、第２拡径部が形成されていると、拡径部が大きくなり、大きい軸力で取付部材と被取付部材を締結することが出来る。

本発明によれば、締結工具を用いず市販の工具を用いて、安定して高い軸力で容易に締結することができるブラインドボルトを提供することが出来る。
また、ボルトを回転させても、ナットが共回りしないブラインドボルトを提供することが出来る。

本発明の第１の実施形態のブラインドボルトの部品の分解斜視図である。 図１のブラインドボルトの剪断ナットの斜視図である。 図２の剪断ナットの一部を断面にした正面図である。 図３のＢ部分の拡大図である。 図２の剪断ナットの右側面図である。 図２の剪断ナットの図３のＡ-Ａ線に沿った断面図である。 図１の部品を組み立てたブラインドボルトの斜視図である。 図７のブラインドボルトの一部を断面にした正面図である。 図７のブラインドボルトの左側面図である。 図７のブラインドボルトを取付部材と被取付部材にセットした状態の一部を断面とした正面図である。 図７のブラインドボルトにより取付部材と被取付部材を締結する中間段階の一部を断面とした正面図である。 図７のブラインドボルトにより取付部材と被取付部材を締結が完了した段階の一部を断面とした正面図である。 本発明の第２の実施形態のブラインドボルトのワッシャの斜視図である。 図１３のワッシャを使用したブラインドボルトの一部を断面にした正面図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態によるブラインドボルトについて説明する。図１は、第１の実施形態のブラインドボルトの分解斜視図である。第１の実施形態のブラインドボルトは、ボルト10と、剪断ナット20と、ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50と、駆動ナット60とを備える。

図１を参照して、第１の実施形態のブラインドボルトを構成するボルト10と、剪断ナット20と、ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50と、駆動ナット60とについて順に説明する。剪断ナット20以外は、単純な形状なので、図１のみを用いて説明する。
ボルト10は、一端部に断面が六角形の頭部11を有する。ボルト10は、頭部11に隣接して、円柱形の円柱部13を有する。円柱部13の先は先端部まで、円柱形の雄ねじ部15となっている。雄ねじ部15は外周面に雄ねじを有し、雄ねじ部15のねじ山の外径は、円柱部13の外径と同じである。
ボルト10は、鋼、ステンレス等の金属でできている。ボルト10は、市販のものを使用することが出来る。

図２は、第１の実施形態のブラインドボルトに使用する剪断ナット20の斜視図である。図３は剪断ナット20の一部を断面にした正面図、図４は図３のＢ部分の拡大図である。図５は剪断ナット20の右側面図である。図６は剪断ナット20の図３のＡ-Ａ線に沿った断面図である。
剪断ナット20の外面21の断面は、六角形であり、面と面の間の稜線部は面取りされている。剪断ナット20の外面21は、４角形等他の角数とすることもできる。剪断ナット20の外面21は、スパナ等で固定することができる形状であれば良い。

剪断ナット20の一方の端部は、第１端面25であり、第１端面25から軸方向に貫通孔が形成されている。貫通孔の第１端面25側は、断面が円形の円形孔22である。円形孔22の内径は、ボルト10の円柱形の円柱部13の外径よりやや大きく、円形孔22にボルト10の円柱部13と雄ねじ部15を通すことが出来る。

円形孔22に隣接して、断面が六角形の第１多角形孔23が形成されている。第１多角形孔23の対向する面間の距離は、円形孔22の内径より大きい。円形孔22と第１多角形孔23の間は、軸方向に直角の第１段部26となっている。第１段部26は、内側が円形、外側が六角形である。
第１多角形孔23に隣接して、貫通孔の他方の端部まで、断面が六角形の第２多角形孔24が形成されている。第２多角形孔24は第１多角形孔23より大きい。即ち、第２多角形孔24の対向する頂点間の距離は、第１多角形孔23の対向する頂点間の距離より長い。第２多角形孔24の対向する面間の距離は、第１多角形孔23の対向する面間の距離より長い。第１多角形孔23と、第２多角形孔24との間は、軸方向に直角の第２段部27となっている。第２段部27は、内側外側とも六角形である。

図３のＢ部分の拡大図である図４に示すように、第２段部27の外周部には、外側が第１多角形孔23の側に深くなる円周状の溝27dが全周にわたって形成されている。溝27dは、金型により成形した後の形状であり、なくてもよい。

剪断ナット20の第２多角形孔24の側は、第２端面28である。第２端面28は、外形が円形となっている。この第２端面28の形状は、圧造により出来る形状であり、円形となっていなくてもよい。
剪断ナット20は、ワッシャ30を剪断する部品であり、硬度の高い鋼、ステンレス等の金属でできている。一実施例では、鋼を焼入れ焼き戻しして、ロックウェル硬度は、35〜45HRCである。

図１に戻って、第１の実施形態のブラインドボルトに使用するワッシャ30について説明する。ワッシャ30は、外面31の断面が六角形で、軸方向に垂直な２つの端面は平面で、軸方向に断面が円形の中心孔32が形成されている。
ボルト10の円柱部13の外径は、ワッシャ30の中心孔32の内径と等しいか、少し小さく、ボルト10の円柱部13は、ワッシャ30の中心孔32に挿入することが出来る。

ワッシャ30の六角形の外面31は、剪断ナット20の第２多角形孔24の内面と適合する。ワッシャ30は、剪断ナット20の第１多角形孔23の内面に入れることはできない。
ワッシャ30の厚さは、剪断ナット20の第２多角形孔24の深さとほぼ等しい。ワッシャ30は、剪断ナット20の第２多角形孔24に入れると、第１多角形孔23と、第２多角形孔24との間の段部27で停止し、ワッシャ30は、第２多角形孔24に収容することが出来る。

ワッシャ30は、剪断ナット20の第２段部27と、後述する剪断スリーブ40の端面により剪断可能である。ワッシャ30は、剪断後多角形孔23の形状が転写されるように硬度の低い金属材料でできている。１実施例では、ワッシャ30は、焼きならしした鋼で出来ていて、ビッカース硬度Hv120〜140である。また、硬い材料で造る場合は、図１３のような段付ワッシャとすることが望ましい。

引き続き図１を参照して、第１の実施形態のブラインドボルトに使用する剪断スリーブ40について説明する。剪断スリーブ40は、円筒形の部材である。剪断スリーブ40の剪断スリーブ外面41の断面は円形である。剪断スリーブ40の外径は、剪断ナット20の第１多角形孔23の対向する辺間の距離より小さく、剪断スリーブ40は、第１多角形孔23に挿入することが出来る。

剪断スリーブ40には、断面が円形の剪断スリーブ孔42が形成されている。剪断スリーブ孔42の内径は、ワッシャ30の中心孔32の内径とほぼ等しい。剪断スリーブ孔42の内径は、ボルト10の円柱部13の外径と等しいか、少し大きく、ボルト10の円柱部13は、剪断スリーブ40の剪断スリーブ孔42に挿入することが出来る。剪断スリーブ孔42の内径は、剪断ナット20の円形孔22の内径とほぼ等しい。
剪断スリーブ40は、ワッシャ30を剪断するので、硬い金属で出来ている。１実施例では、ロックウェル硬度42〜45HRCの鋼で出来ている。

引き続き図１を参照して、第１の実施形態のブラインドボルトに使用する拡径スリーブ50について説明する。拡径スリーブ50は、円筒形の部材である。拡径スリーブ50の拡径スリーブ外面51の断面は円形である。拡径スリーブ50の外径は、剪断スリーブ40の外形とほぼ等しい。
拡径スリーブ50には、断面が円形の拡径スリーブ孔52が形成されている。拡径スリーブ孔52の内径は、剪断スリーブ40の中心孔42の内径とほぼ等しい。
拡径スリーブ50は、剪断スリーブ40と駆動ナット60により、軸方向に圧力をかけられ、座屈して拡径するので、硬度が低く変形しやすい鋼で出来ている。１実施例では、圧造後熱処理していない鋼で出来ていて、ビッカース硬度36〜39Hvである。

引き続き図１を参照して、第１の実施形態のブラインドボルトに使用する駆動ナット60について説明する。駆動ナット60は、円筒形の部材である。駆動ナット60の駆動ナット外面61の断面は円形である。駆動ナット60の外径は、拡径スリーブ50の拡径スリーブ外面51の外径より少し大きく、拡径スリーブ50に十分に軸方向に力をかけられるようになっている。
駆動ナット60には、断面が円形の駆動ナット孔が形成されている。駆動ナット孔は、雌ねじ部62となっていて、ボルト10の雄ねじ部15の雄ねじと係合することが出来る雌ねじが形成されている。

駆動ナット60は、拡径スリーブ50に軸方向に圧力をかけ、座屈させて拡径させるので、硬度が高く変形しにくい鋼で出来ている。１実施例では、焼入れ焼き戻しし、ロックウェル硬さ36〜39HRCの鋼で出来ている。
駆動ナット60の外面の断面は円形としたが、断面六角形の市販のナットを使用することもできる。但し、ボルト10の雄ねじ部15の雄ねじと係合する雌ねじを有するものである必要がある。

図７と、図８を参照して、ブラインドボルトの構成部品であるボルト10と、剪断ナット20と、ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50と、駆動ナット60との組立てについて説明する。
剪断ナット20の第２多角形孔24にワッシャ30をセットする。剪断ナット20の円形孔22の側から、ボルト10の雄ねじ部15を先頭にしてボルト10を挿入する。ボルト10の雄ねじ部15と円柱部13は、剪断ナット20の貫通孔を通り、ワッシャ30の中心孔32を通る。ボルト10の頭部11の端面が剪断ナット20の円形孔23側の第１端面25に当接すると、ボルト10は停止する。

次に、ボルト10の雄ねじ部15の側から、剪断スリーブ40を挿入し、剪断スリーブ40の剪断スリーブ孔42にボルト10の雄ねじ部15が入るようにする。剪断スリーブ40の端面が、ワッシャ30の端面に当接すると停止する。
次に、ボルト10の雄ねじ部15の側から、拡径スリーブ50を挿入し、拡径スリーブ50の拡径スリーブ孔52にボルト10の雄ねじ部15が入るようにする。拡径スリーブ50の端面が、剪断スリーブ40の端面に当接すると停止する。

最後に、駆動ナット60をボルトの雄ねじ部15にセットし、駆動ナット孔の雌ねじ部62の雌ねじが、ボルトの雄ねじ部15の雄ねじに係合するように、駆動ナット60を回転させる。駆動ナット60の端面が、拡径スリーブ50の端面に当接したところで、駆動ナット60の回転を停止する。

ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50と、駆動ナット60とを相互に回転しないように、結合する。第１の実施形態では、これらの部品は溶接で結合する。ボルト10を回転させ、駆動ナット60を引き込むとき、これらの部品が共回りしないようにするため、この結合は行われる。
これらの部品が相互に回転しないようにする方法は、溶接以外でもよい。これらの部品に相互に噛み合う形状の係合部を形成し、隣接する部品の係合部同士を係合させることにより、相互に回転しないようにすることもできる。

（締結動作）
図１０〜図１２を参照して、組立てたブラインドボルトにより、取付部材71を被取付部材70に取り付ける動作を説明する。図１０は、ブラインドボルトを被取付部材70と取付部材71にセットした段階の一部を断面とした正面図である。図１１は、締結する中間段階の一部を断面とした正面図である。図１２は、締結が完了した段階の一部を断面とした正面図である。
図１０の右側がブラインド側であり、左側が作業側である。ブラインド側に被取付部材70、作業側に取付部材71を配置し、左側の作業側からブラインドボルトを取り付ける作業をする。

図１０を参照する。被取付部材70の取付孔72と取付部材71の取付孔73の位置があうように、被取付部材70の取付孔72と取付部材71を重ね合わせる。
被取付部材70の取付孔72と取付部材71の取付孔73に、組立てたブラインドボルトを取付部材71の側から挿入する。剪断ナット20の第２端面28が、取付部材71の取付孔73の周りの表面に当接する。
ここに、被取付部材70は、自動車のパネル等の下板であり、取付部材71は被取付部材70に取付ける部材である。

図１１を参照する。剪断ナット20の外面21をスパナ等で固定して、ボルト10を回転させて、ボルト10の雄ねじ部15の雄ねじを駆動ナット60の駆動ナット孔の雌ねじ部62の雌ねじに更に係合させていく。ワッシャ30は、剪断ナット20の第２多角形孔24に収容されていて、剪断ナット20内で回転できない。ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50と、駆動ナット60とは溶接されているので、駆動ナット60は回転せず、図１１の左方へ移動していく。
剪断ナット20と、ワッシャ30と、剪断スリーブ40と、拡径スリーブ50には、ボルト10の頭部11と駆動ナット60により、軸方向に圧縮する力がかかる。拡径スリーブ50が一番変形しやすいので、拡径スリーブ50の中ほどが拡径するように変形し、拡径部54aが形成される。この段階では、被取付部材70の表面から拡径部54aまでは、軸方向に少し距離があいている。

取付部材71と、被取付部材70とは、剪断ナット20の端面と拡径部54との間に挟まれる。
ワッシャ30を剪断するのに必要な力は、拡径スリーブ50を拡径させるのに必要な力より大きい。そのため、拡径スリーブ50を拡径させる段階では、ワッシャ30は、剪断ナット20の第２段部27と、剪断スリーブ40の端面との間に留まり、剪断されない。

図１２は、締結動作が完了した段階を示す断面図である。図１１の中間段階から、更にボルト10の雄ねじ部15の雄ねじを駆動ナット60の駆動ナット孔の雌ねじ部62の雌ねじに係合させていくと、ワッシャ30は剪断ナット20の第２段部27で受けられ、剪断スリーブ40の端面により押され、外側部分34と内側部分35とに剪断される。外側部分34は、剪断ナット20の第２段部27に残り、内側部分35は、剪断ナット20の第１多角形孔23内に押し込まれる。

より詳しくは、ワッシャ30の外側部分34は、剪断ナット20の六角形の第２段部27で受けられ、ワッシャ30の内側部分35の内側は、剪断スリーブ40の円筒形の端面で押され、ワッシャ30が剪断される。ワッシャ30が剪断された後、内側部分35の外面は、第１多角形孔23に適合した六角形となり、剪断ナット20の第１多角形孔23内に入る。内側部分35の内面はもともと円形であり、内側部分35の内側が剪断スリーブ40の円筒形の端面で押される。内側部分35の内面は円形のままである。

ワッシャ30が剪断された後も、ワッシャ30の内側部分35の外面は、剪断ナット20の第１多角形孔23により周り止めされている。ワッシャ30の内側部分35は、剪断スリーブ40に溶接され、拡径スリーブ50と、駆動ナット60が順に溶接されている。そのため、剪断ナット20を回転しないように押さえておけば、ボルト10を回転させても、駆動ナット60は共回りしない。

更に、ボルト10を回転させていくと、拡径スリーブ50は左方へ押されていく。ワッシャ30が剪断されると、ワッシャ30の内側部分35は、剪断スリーブ40により剪断ナット20の第１多角形孔23内に押し込まれる。ワッシャ30の内側部分35と剪断ナット20の第１段部26との間にはまだ空間があるので、ワッシャ30と剪断スリーブ40には、軸方向の圧縮力はかからない。駆動ナット60にボルト10を係合させるときの締付けトルクは一旦低くなる。

更に、ボルト10を回転させ、被取付部材70の取付孔72の周りに、拡径スリーブ50の拡径部54aが当接すると、締付けトルクは急に高くなる。拡径スリーブ50の拡径部54aと駆動ナット60側の端部の間の部分は、被取付部材70の表面と駆動ナット60の端面とにより、軸方向に圧縮されて拡径し、拡径部54aに隣接して第２拡径部54bが形成される。
被取付部材70と取付部材71とは、剪断ナット20の第２端面28と、拡径スリーブ50の拡径部54a、第２拡径部54bとの間に強い軸力で固定される。
これで、ブラインドボルトにより、取付部材71の被取付部材70への取付けが完了する。

第１の実施形態によれば、拡径スリーブ50を拡径させるのに必要な力より、ワッシャ30を剪断するのに必要な力の方が大きい。拡径スリーブ50を低い荷重で安定的に拡径させて、拡径部54aを形成した後、剪断ナット20と剪断スリーブ50によりワッシャ30を剪断することが出来る。その後、拡径スリーブ50を更に軸方向に圧縮し、第２拡径部54bを形成して、拡径部54aと第２拡径部54bとの協働により、取付部材71と被取付部材70を強い軸力で締結することが出来る。
ワッシャ30を剪断した後も、ワッシャ30の内側部分35は、剪断ナット20の第１多角形孔23で回り止めされている。ワッシャ30の内側部分35は、剪断スリーブ40、拡径スリーブ50、駆動ナット60と順に溶接されている。そのため、剪断ナット20を回らないように押さえておけば、駆動ナット60は回り止めされる。ボルト10を回転させても、駆動ナット60は共回りせず、ボルト10を確実にねじ込むことが出来る。

（第２の実施形態）
図１３は、本発明の第２の実施形態のブラインドボルトに使用するワッシャ30'の斜視図であり、図１４はワッシャ30'を使用したブラインドボルトの一部を断面にした正面図である。ワッシャ30'については、第１の実施形態のワッシャ30と異なる点のみを説明する。ワッシャ30'は、段付ワッシャであり、断面が小さい六角形の第１部分36aと、第１部分36aより大きい六角形の第２部分36bとを有する。第１部分36aの外面は第１外面31aであり、第２部分36bの外面は第２外面31bである。
第１部分36aは剪断ナット20の第１多角形孔23の内面に適合する。第２部分36bは剪断ナット20の第２多角形孔24の内面に適合する。

図１４を参照すると、剪断ナット20の第２多角形孔24'の深さは、ワッシャ30'全体の厚さより浅く、第２部分36bの厚さとほぼ等しい。ワッシャ30'を剪断ナット20の第２多角形孔24'に入れると、第１部分36aと第２部分36bの間の段部は、第１多角形孔23と第２多角形孔24'との間の段部27に当接する。第１部分36aは第１多角形孔23に収容され、第２部分36bは第２多角形孔24に収容される。

ワッシャ30'が剪断スリーブ40により剪断されるとき、第１部分36aより大きい第２部分36bの部分が、剪断されて外側部分34となる。第１部分36aと、第２部分36bの内側が、内側部分35となる。第２部分36bが剪断されるので、剪断される厚さは、ワッシャ30'全体の厚さより薄い。そのため、ワッシャが硬い材料で出来ている場合は、段付のワッシャ30'を使用することが好ましい。

第２の実施形態のブラインドボルトも、第１の実施形態のブラインドボルトと同様取付部材71と被取付部材70を強い軸力で締結することが出来る。

10 ボルト
11 頭部
13 円柱部
15 雄ねじ部
20 剪断ナット
21 外面
22 円形孔
23 第１多角形孔
24 第２多角形孔
25 第１端面
26 第１段部
27 第２段部
27d 溝
28 第２端面
30 ワッシャ
31 外面
31a 第１外面
31b 第２外面
32 中心孔
34 外側部分
35 内側部分
36a 第１部分
36b 第２部分
40 剪断スリーブ
41 剪断スリーブ外面
42 剪断スリーブ孔
50 拡径スリーブ
51 拡径スリーブ外面
52 拡径スリーブ孔
54a 拡径部
54b 第２拡径部
60 駆動ナット
61 駆動ナット外面
62 雌ねじ部
70 被取付部材
71 取付部材
72 取付孔
73 取付孔

Claims (13)

1. 取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材を締結するためのブラインドボルトであって、
   大径の頭部と、前記頭部に隣接する円柱部と、前記円柱部に隣接する雄ねじ部とを有するボルトと、
   前記ボルトの前記頭部側の第１端面に位置し、前記円柱部が通る円形孔と、前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、前記第１多角形孔に隣接し、前記第１端面と反対側の第２端面に位置する第２多角形孔とが形成された剪断ナットと、
   前記ボルトの前記円柱部の周りで前記剪断ナットの内側に収容できる剪断可能なワッシャと、
   前記ボルトの前記円柱部が通る剪断スリーブ孔が形成された円筒形の剪断スリーブと、
   前記ボルトの前記円柱部が通る拡径スリーブ孔が形成された円筒形の拡径スリーブと、
   駆動ナット孔が形成され、前記ボルトの前記雄ねじ部と係合することが出来る雌ねじ部を有する駆動ナットと、を備えることを特徴とするブラインドボルト。
2. 請求項１に記載のブラインドボルトであって、
   前記剪断ナットの前記第１多角形孔の対向する面間の距離は、前記円形孔の内径より大きく、前記第２多角形孔の対向する面間の距離は、前記第１多角形孔の対向する面間の距離より大きいブラインドボルト。
3. 請求項２に記載のブラインドボルトであって、
   前記ワッシャの外形は、前記剪断ナットの前記第２多角形孔の内形に適合するブラインドボルト。
4. 請求項２に記載のブラインドボルトであって、
   前記ワッシャは、第１部分と、前記第１部分より大きい外形の第２部分とを有し、
   前記ワッシャの前記第１部分の外形は、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の内形に適合し、前記第２部分の外形は、前記第２多角形孔の内形に適合するブラインドボルト。
5. 請求項３又は４に記載のブラインドボルトであって、
   前記剪断スリーブの外径は、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の対向する面間の距離より小さいブラインドボルト。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のブラインドボルトであって、
   前記剪断ナットの前記円形孔に、前記ボルトの前記円柱部が挿入され、
   前記ボルトの前記円柱部の周りで前記剪断ナットの内側に前記ワッシャが配置され、
   前記ワッシャに隣接して、前記ボルトの前記円柱部の周りに剪断スリーブが配置され、
   前記剪断スリーブに隣接して、前記ボルトの前記円柱部と前記雄ねじ部の周りに拡径スリーブが配置され、
   前記拡径スリーブに隣接して、前記ボルトの前記雄ねじ部の周りに前記駆動ナットが配置され、前記ボルトの前記雄ねじ部に前記駆動ナットの前記雌ねじ部が係合するように組み立てられたブラインドボルト。
7. 請求項６に記載のブラインドボルトであって、
   前記ワッシャと、前記剪断スリーブと、前記拡径スリーブと、前記駆動ナットとは、相互に回転しないように固定されているブラインドボルト。
8. 請求項７に記載のブラインドボルトであって、
   前記ワッシャと、前記剪断スリーブと、前記拡径スリーブと、前記駆動ナットとは、溶接により接合されているブラインドボルト。
9. 取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材をブラインドボルトで締結した締結構造であって、
   大径の頭部と、前記頭部に隣接する円柱部と、前記円柱部に隣接する雄ねじ部とを有するボルトと、
   前記ボルトの前記円柱部の周りに配置され、円形孔と、前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、前記第１多角形孔に隣接する第２多角形孔とが形成された剪断ナットと、
   内側部分と外側部分とに剪断可能なワッシャと、
   前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記ワッシャの前記内側部分に隣接する円筒形の剪断スリーブと、
   前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記被取付部材と取付部材の前記取付孔の内部から前記取付孔の外まで延びる円筒形の拡径スリーブと、
   前記ボルトの前記雄ねじ部と係合している雌ねじ部を有する駆動ナットと、を備え、
   前記拡径スリーブの前記取付孔の外の部分には拡径部が形成され、
   剪断された前記ワッシャの前記内側部分は、前記ボルトの前記円柱部の周りで、前記剪断ナットの前記第１多角形孔の内側に収容され、回らないように保持され、
   剪断された前記ワッシャの前記外側部分は、前記剪断スリーブの周りで、前記剪断ナットの前記第２多角形孔の内側に収容され、
   前記剪断ナットの端面と、前記拡径スリーブの前記拡径部との間に、前記取付部材と前記被取付部材とが締結されていることを特徴とする締結構造。
10. 請求項９に記載の締結構造であって、
    前記拡径スリーブの前記拡径部に隣接して、第２拡径部が形成されている締結構造。
11. 取付孔が形成された取付部材と取付孔が形成された被取付部材を締結するためのブラインドボルトの構成部品である剪断ナットであって、
    前記ボルトの前記円柱部が通る円形孔と、
    前記円形孔に隣接する第１多角形孔と、
    前記第１多角形孔に隣接する第２多角形孔とが形成され、
    前記第１多角形孔の対向する面間の距離は、前記円形孔の内径より大きく、前記第２多角形孔の対向する面間の距離は、前記第１多角形孔の対向する面間の距離より大きいことを特徴とする剪断ナット。
12. 請求項６又は７に記載のブラインドボルトにより前記取付部材と被取付部材を締結する締結方法であって、
    前記取付部材の前記取付孔と前記被取付部材の前記取付孔とを位置合わせし、
    前記ブラインドボルトを、前記駆動ナットを先頭にして、前記取付部材の前記取付孔と前記被取付部材の前記取付孔とに挿入し、
    前記剪断ナットの前記第２端面を前記取付部材の前記取付孔の周りの表面に当接させ、
    前記剪断ナットを固定して、前記ボルトを回転させて、前記ボルトの前記雄ねじ部を前記駆動ナットの前記雌ねじ部と更に係合させ、
    前記拡径スリーブを拡径させて拡径部を形成し、
    前記ボルトを更に回転させて、前記ボルトの前記雄ねじ部を前記駆動ナットの前記雌ねじ部と更に係合させて、前記剪断ナットの前記第１多角形孔と前記第２多角形孔の間の段部と、前記剪断スリーブとにより、前記ワッシャを剪断し、
    前記剪断ナットの前記第２端面と前記拡径スリーブの前記拡径部との間に、前記取付部材と被取付部材を締結する段階を備えることを特徴とするブラインドボルトの締結方法。
13. 請求項１２に記載の締結方法であって、
    前記ワッシャを剪断する段階の後、前記拡径スリーブを再度拡径させて、第２拡径部を形成する段階を備える締結方法。

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