JP5655208B2 - 焼付き防止ボルト - Google Patents

Description

本発明は、めねじに対して斜め方向にねじ込まれた場合にも焼付きが発生しにくい焼付き防止ボルトに関するものである。

ボルトをナットその他のめねじに螺合させる際には、ボルトの軸心をめねじの軸心に正確に一致させながらボルトを挿入することが望まれる。しかし実際の組立てライン等においては、軸心が多少傾いた状態のまま動力ドライバ等の工具によってボルトが挿入されることがある。その場合には、ボルトおねじ部のねじ山がめねじの本来係合すべき谷部から１ピッチずれた谷部に嵌り込み、そのまま無理にねじ込むと焼付きが発生し、その後はボルトを容易に分離できない重大なトラブルに至ることがある。

そこで従来から、めねじに対して多少斜めに挿入された場合にも焼付きが発生しないように工夫されたボルトが種々提案されている。その代表的なものは本出願人の特許文献１に示されるように、正規ねじ部の先端にパイロット部（棒先部、ガイド部とも呼ばれる）を形成し、ボルトが斜め方向に挿入された場合にはこのパイロット部の先端部外周をめねじと接触させることによって、ボルトの姿勢を矯正するようにしたものである。また特許文献２及び特許文献３に示されるように、パイロット部にも各種のねじ山を形成し、姿勢矯正効果を高めた焼付き防止ボルトも提案されている。

ところが、パイロット部は当然ながらボルトの正規ねじ部よりも細径であるから、正規ねじ部とパイロット部との間に小径ねじ部が形成されることが避けられず、この小径ねじ部において焼付きが発生することがある。またパイロット部は長くしてもボルトの傾きを軽減するだけで、焼付き防止には特別の効果がない。このため、パイロット部をあまり長くすることはコスト面でも資源面でも得策ではない。
特開平１０−１４１３４３号公報 特許第３３３６２５７号公報 国際公開公報ＷＯ２００６/１３４６２６

本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、パイロット部による姿勢矯正効果を必要とすることなく、焼付きの発生を防止することができる新規な焼付き防止ボルトを提供することである。

本発明者は上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、意識的に小径ねじ部を形成し、その外径寸法を適切に設定すれば、従来の常識に反して焼付き防止効果が得られることを究明した。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のめねじに螺合されるボルトであって、ボルト軸部に形成された正規ねじ部の先端に、外径寸法ｄがめねじの内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）/２よりも小さく、しかも谷径が正規ねじ部の谷径よりも小さく、ねじ山形状が三角ねじまたは台形ねじである小径ねじ部を、１ピッチ以上にわたり形成したことを特徴とするものである。

なお請求項２に記載のように、小径ねじ部の外径寸法ｄをボルト有効径よりも大きくすることが好ましい。また請求項３に記載のように、小径ねじ部を、１〜３ピッチにわたり形成することが好ましい。さらに請求項４に記載のように、小径ねじ部の先端に、めねじの内径Ｄ_１よりも細径のパイロット部をさらに形成しても差し支えない。

本発明のボルトは、正規ねじ部の先端にねじ山形状が三角ねじまたは台形ねじである小径ねじ部を１ピッチ以上にわたり形成したものであるが、この小径ねじ部の外径寸法ｄをめねじの内径Ｄ_１よりも大きく（Ｄ＋Ｄ_１）/２よりも小さく、しかも小径ねじ部の谷径を正規ねじ部の谷径よりも小さく設定した。このため本発明のボルトはめねじに対して多少斜め方向に挿入された場合にも、この小径ねじ部のねじ山がめねじのねじ山と無理にかみ合うことがなく、焼付くことがない。この点については後に詳しく説明する。また小径ねじ部は１ピッチ以上にわたって形成されているので、めねじの切り上がりに対してボルトがどの方向に傾いても焼付くことがない。なお本発明のボルトは本来パイロット部を必要としないものであるが、請求項４のように小径ねじ部の先端にパイロット部をさらに形成しても差し支えない。

以下に本発明を実施形態とともに更に詳細に説明する。
図１は本発明の要部の説明図であり、１０はボルト、２０はめねじが形成されたナットである。本発明のボルト１０はめねじ２０に螺合するためのものであるが、めねじ２０は必ずしもナットに限定されるものではなく、部材に形成されたタップ孔などであってもよい。図１には示されていないが、本発明のボルト１０は従来品と同様に頭部と軸部とを備え、軸部には正規ねじ部１１と小径ねじ部１２とが連続して形成されている。なおこの実施形態では小径ねじ部１２の先端にさらにパイロット部１３を設けてあるが、本発明においてはパイロット部１３は必須のものではなく、省略することも可能である。

めねじ２０は、呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のものである。呼び径Ｄはボルト１０とめねじ２０とに共通である。ＪＩＳ−B０２０５に規定されるように、呼び径Ｄはおねじ外径と同じであり、ここでは正規ねじ部１１の外径に等しい。またＪＩＳ−B０２０５に規定されるように、めねじ２０の内径Ｄ_１はおねじ谷径と等しく、ここでは正規ねじ部１１の谷径に等しい。整理すると、ボルト１０の呼び径Ｄ＝めねじ２０の呼び径Ｄ＝正規ねじ部１１の外径、めねじ２０の内径Ｄ_１＝正規ねじ部１１の谷径である。

上記の関係は一般的に成立するものであって本発明に特有のものではない。本発明の特徴は小径ねじ部１２にあり、特に小径ねじ部１２の外径寸法ｄを、めねじの内径Ｄ_１よりも大きく（Ｄ＋Ｄ_１）/２よりも小さく設定した点にある。この小径ねじ部１２は少なくとも１ピッチ以上は必要であり、１〜３ピッチとすることが好ましい。なお、図１〜図３に示すように、小径ねじ部の谷径は正規ねじ部の谷径よりも小さい。次に小径ねじ部１２の外径寸法ｄをこのように設定した理由及びそれによる作用効果を説明する。

図２は本発明のボルト１０がめねじ２０に挿入された状態を示す図である。このときボルト１０の小径ねじ部１２のねじ山が、めねじ２０のねじ山とＡ点において深く噛み合っている。この状態においてＡ点から１８０°反対側のボルト上のＢ点（ねじ山頂部）までの距離は、本発明の設定によって（Ｄ＋Ｄ_１）/２未満である。一方、Ａ点から１８０°反対側のめねじ２０上のＣ点までの距離ＡＣは、図４に示すようにめねじ２０の呼び径Ｄから寸法Ｘを差し引いた値であり、Ｘ＝（Ｄ−Ｄ_１）/２であるから、ＡＣ＝Ｄ−Ｘ＝（Ｄ＋Ｄ_１）/２である。すなわち、ボルト１０上のＡＢ間の距離はめねじ２０上のＡＣ間の距離である（Ｄ＋Ｄ_１）/２よりも必ず小さくなるので、ボルト上のＢ点はＣ点と干渉することなくＡ点を中心として回転することができる。

このため、ボルト１０は図２の状態と図３の状態との間で自由に角度を変えることが可能となる。また図３の状態においても、小径ねじ部１２のねじ山はめねじ２０のねじ山とＡ点で噛み合っているのみであってその他の位置ではねじ山相互の干渉が発生しないため、焼付きが発生することがない。このように最初に噛み合ったＡ点を中心としてボルトが自由に回転できるようにしておけば、ドライバからボルト１０に加えられる力によって発生する図３上の時計方向の回転モーメントがボルト１０を図２のような正しい姿勢に戻し、さらにボルト１０を回転させて行けばボルト１０の正規ねじ部１１がめねじ２０と正しく螺合し、締結が完了することとなる。

なお、小径ねじ部１２の外径寸法ｄをめねじ２０の内径Ｄ_１よりも大きくしたのは、これよりも細くすると小径ねじ部１２がめねじ２０と全く接触しなくなる可能性があり、従来のパイロット部と同様となるためである。本発明のように小径ねじ部１２の外径寸法ｄをめねじ２０の内径Ｄ_１よりも大きくしておけば、必ず小径ねじ部１２がめねじ２０と何れかの１点において接触し、その点を中心とした回転が可能となる。特にボルト１０の小径ねじ部１２の外径寸法ｄをボルト有効径よりも大きくしておくことが好ましい。これによって小径ねじ部１２とめねじ２０との接触をより確実に行わせることができるからである。

また小径ねじ部１２を少なくとも１ピッチ以上設けることとしたのは、何れの方向にボルト１０が傾斜した場合にも、必ず小径ねじ部１２がめねじ２０と接触するようにするためである。しかし実際には１ピッチでは接触位置によってはその反対側が小径ねじ部１２ではなくなる可能性があるから、２ピッチ以上設けることが好ましい。また小径ねじ部１２は締結完了後は締結に寄与しない部分であるから必要以上に設ける意味はなく、１〜３ピッチ、より好ましくは２〜３ピッチとすることが好ましい。以下に本発明の実施例を示す。

呼び径１２ｍｍ、ピッチ１２５ｍｍのボルトとナットとを用い、本発明の効果を確認した。なおＪＩＳに規定されるように、この場合の呼び径Ｄ＝１２ｍｍ、めねじ内径Ｄ_１＝１０．６４７〜１０．９１２ｍｍ、ボルト有効径＝１１１８８ｍｍである。ボルトには外径が１２ｍｍの正規ねじ部の先端に、小径ねじ部を２ピッチ分形成した。本発明に規定される小径ねじ部の外径ｄの範囲は、１０．９１２ｍｍ＜ｄ＜１１３２ｍｍとなるが、この実施例では有効径よりも大きい１１２０ｍｍとした。

このボルトをナットに対して４°、８°、１２°の角度で傾けてねじ込み、焼付きの発生率を測定した。また比較のために特許文献２に記載された形状のパイロット部を備えた呼び径１２ｍｍの焼付き防止ボルトを用い、上記と同一条件でテストを行い、焼付きの発生率を測定した。

その結果、比較用のボルトはめねじに対する傾斜角度を８°とすると１／４の確率で焼付きが発生したのに対して、本発明のボルトは傾斜角度を１２°としても全く焼付きが発生せず、正常な締結が可能であった。この実施例のデータから、本発明のボルトは従来品に比較して、より大きい角度で斜め方向にねじ込まれた場合にも焼付きが発生しにくいことが確認された。

本発明の要部の説明図である。 本発明のボルトがめねじに挿入された状態を示す図である。 本発明のボルトがめねじに傾いて挿入された状態を示す図である。 寸法関係の説明図である。

１０ ボルト
１１ 正規ねじ部
１２ 小径ねじ部
１３ パイロット部
２０ ナット

Claims (4)

1. 呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のめねじに螺合されるボルトであって、
   ボルト軸部に形成された正規ねじ部の先端に、外径寸法ｄがめねじの内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）/２よりも小さく、しかも谷径が正規ねじ部の谷径よりも小さく、ねじ山形状が三角ねじまたは台形ねじである小径ねじ部を、１ピッチ以上にわたり形成したことを特徴とする焼付き防止ボルト。
2. 小径ねじ部の外径寸法ｄを、ボルト有効径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ボルト。
3. 小径ねじ部を、１〜３ピッチにわたり形成したことを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ボルト。
4. 小径ねじ部の先端に、めねじの内径Ｄ_１よりも細径のパイロット部をさらに形成したことを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ボルト。

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