JP2001317518A - 転造めねじ及び転造おねじ - Google Patents
転造めねじ及び転造おねじInfo
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Abstract
の頂きの強度を向上させると共に、欠けが生じるのを防
ぎ、ねじ全体としての強度を向上させることである。 【解決手段】 転造めねじ1において、ねじ山2の頂4
を、ねじ軸線方向に一定の幅を有するように形成すると
共に、頂き4のねじ軸線方向の両端とフランク3a、3
bとを凸状のアール5を介して滑らかにつなぐ。それに
より、相手側おねじとの締結時に、頂き4が欠ける心配
はなくなり、従来のように欠けた破片がねじ噛合い部に
噛み込まれることによる軸力の低下あるいは焼付きによ
る取外し作業の困難性が解消される。
Description
工してなる転造めねじ及び転造おねじに関し、特に、シ
リンダブロック、クランクケースあるいは連接棒の軸受
メタルキャップ等エンジン構成部材の締結に利用される
メートルねじに適した転造めねじ及び転造おねじに関す
る。
うに転造工程において、めねじ下孔の内周面あるいはお
ねじ用軸部材の外周面を、転造工具により塑性変形させ
ることにより、ねじ山の頂き部分を隆起させると共に谷
底部分を陥没させて製造する。
る転造めねじ及び転造おねじとしては、通常ISOメー
トルねじ(三角ねじ)を採用しており、基準山形のねじ
山の角度は60°に設定され、フランク角はねじ山の角
度の半分(30°)に設定されている。
り、ねじ山2のフランク角α01は上記のように30°に
設定されている。ねじ山2の頂き4は、概ね1つの円弧
面により両フランク3a,3bをつないでおり、谷底6
は、ねじ軸線方向(図10の左右方向)と平行に形成さ
れ、そのねじ軸線方向の両端6a,6bはフランク3
a,3bと直接交差することにより、それぞれ1つの折
曲点を介してつながっている。
おり、ねじ山12のフランク角α02及びα03は上記のよ
うに30°に設定されている。ねじ山12の頂き14
は、1つの円弧面により両フランク13a,13bをつ
ないでいる。
じ及び転造おねじを製造し、螺合した場合には、次のよ
うな課題が生じる。特に、連接棒の軸受けメタルキャッ
プ等、大形エンジンの構成部材の締結に用いる場合に
は、昨今のエンジンの高出力化に対して、ねじの引張強
度及び疲労強度の点で次のような課題が生じる。
る課題 図10及び図11に示すように、転造めねじ1及び転造
おねじ11は塑性変形によりねじ山2、12を隆起させ
るので、転造作業時、褶曲作用によって頂き4,14に
皺が寄せ集められ、転造作業終了時には、頂き4,14
にそれぞれV形の窪みBやクラックEが生じており、ま
た、頂きの機械的性質も脆くなっている。このような状
態でねじ1,11同士を螺合すると、頂き4,14に欠
けが生じる。
圧力側フランク(ねじ込み時に直接荷重を受ける側のフ
ランク)3aの角度α01と、図11のおねじ11の圧力
側フランク13aの角度α03は、前述のように同一値に
設計され、計算上ではねじ込み時に両フランク3a,1
3a同士は略全面が接触するようになっている。しか
し、製造誤差により、実際には角度α01と角度α03との
間には差が生じており、ねじ同士の締付時には、圧力側
フランク3aと圧力側フランク13aは偏当たり状態と
なっている。たとえば、α01>α03の場合は、図12に
示すように、めねじ1の谷底6の近傍点M2とおねじ1
1の頂き14の近傍点N1で偏当たりし、両点M2,N
1付近に接触面圧が集中する。そうすると、おねじ11
の頂き14に欠けが発生し易くなる。
き4の近傍点M1とおねじ11の谷底16の近傍点N2
で偏当たりし、両点M1,N2付近に接触面圧が集中す
る。そうすると、今度はめねじ1の頂き4に欠けが発生
し易くなる。
欠けた破片がねじの噛合い部に噛み込まれ、締付トルク
と軸力のバランスが崩れてしまう。すなわち、所定の締
付トルクで締め付けても、フランク間に破片(異物)が
存在していることにより、所定の軸力を得ることができ
なくなる。
てしまい、ねじを緩める際に過大な力が必要となり、ね
じを緩める作業に困難性を伴うようになる。
線方向両端とフランク3a、3bの間が、それぞれ一箇
所の折曲点6a,6bのみでつながっている形状に成形
する場合には、転造作業時、転造工具の谷底成形部分に
より、図13に示すようにファイバーフロー組織Fが切
断されてしまい、引張強度が低下する。また、ねじ螺合
時には、図14に示すようにめねじ1の谷底6に応力が
集中するが、特に、谷底6と遊び側フランク3bとが交
差する折曲点6bに極端に大きな応力が集中し、疲労強
度の低下につながる。
を高くすると共に、欠けの生じ難い形状とし、また、谷
底の角隅の強度を向上させることにより、転造めねじ及
び転造おねじの引張強度及び疲労強度を向上させること
である。
に本願請求項1記載の発明は、ねじ山を転造加工してな
る転造めねじにおいて、ねじ山の頂を、ねじ軸線方向に
一定の幅を有するように形成すると共に、頂きのねじ軸
線方向の両端とフランクとを凸状のアールを介して滑ら
かにつないでいることを特徴としている。
してなる転造めねじにおいて、ねじ山の頂きを、ねじ軸
線方向に一定の幅を有するように形成すると共に、頂き
のねじ軸線方向の両端とフランクを、1つの中間面ある
いは複数の面を折曲状に組み合わせた中間面を介してつ
ないでいることを特徴としている。
してなる転造めねじにおいて、フランクの断面形状を、
谷底と頂きとの中間部分が外方へと膨らむように円弧状
に形成し、おねじのフランクとの接触時に、上記中間部
分が当接して谷底側と頂き側の両側に盗み代が生じるよ
うにしていることを特徴としている。
してなる転造めねじにおいて、谷底を、ねじ軸線方向に
一定の幅を有するように形成すると共に、谷底のねじ軸
線方向の両端とフランクを凹状のアールを介して滑らか
につないでいることを特徴としている。
してなる転造めねじにおいて、谷底を、ねじ軸線方向に
一定の幅を有するように形成すると共に、谷底のねじ軸
線方向の両端とフランクを、1つの中間面あるいは複数
の面を折曲状に組み合わせた中間面を介してつないでい
ることを特徴としている。
してなる転造おねじにおいて、請求項1,2,3,4又
は5記載のねじ山の頂き、谷底、アール又はフランクの
形状を備えたことを特徴としている。
を適用した転造めねじ1の断面拡大図であり、前記図1
0と同じ名称の部分には同じ符号を付しており、矢印C
側がねじ軸芯側を示している。該図1に示す転造めねじ
1は、ISOメートルねじであって、ねじ山角度は60
°、圧力側フランク3aのフランク角α1は30°に設
定されており、これらは図10と同様であるが、図1の
ねじ山2の高さH1は、図10の従来のねじ山の高さH0
1よりも低く形成しており、これに伴い、図1の頂き4
のねじ軸線方向の幅L1も、図10の従来の頂き幅L01
より広く形成してある。具体的には、図1のようにねじ
山2の基準山形を構成する正三角形(とがり三角形)の
高さをHとし、切取り高さをhとすると、h>1/4×
H×1.25となるように切取り高さhを設定する。こ
れにより、頂き4のねじ軸方向幅L1は、必然的に従来
の頂き幅L01(図10)の1.25倍よりも大きく形成
される。なお、上記ようにめねじのねじ山2を形成する
ことに伴い、相手側おねじの谷底径は、上記寸法のめね
じに嵌まる精度をもったものとする。たとえば、ねじの
公差に関し、めねじの等級6Hとおねじの等級6hの組
合せとする。なお、等級6H及び6hの各数字及び記号
は、JIS規格にしたがった公差グレード及び公差位置
を示すものであり、前記正三角形Tの高さを示す「H」
と重複記載になっているが、両者は別の内容を示す記号
であることを、念のために付け加えておく。
状のアール5がそれぞれ形成され、各アール5を介して
頂き4と各フランク3a,3bとを滑らかにつないでい
る。また、頂き4のねじ軸線方向の中間部には、両アー
ル5,5と滑らかにつながると共に矢印C側とは反対側
に緩やかに凹む凹部7が転圧により形成されており、一
方のフランク3aから頂き4を経て他方のフランク3b
に至るまで、角部が存在しないようになっている。アー
ル5,5の曲率半径は、ねじの呼び径16mmφに対し
て、たとえば0.15mm程度に設定されている。
の発明を適用した転造おねじ11であり、頂き14のね
じ軸線方向両端に凸状のアール15,15を形成した例
である。前記図11と同じ名称の部分には同じ符号を付
しており、矢印C側がねじ軸芯側を示している。該図2
に示す転造おねじ11はISOメートルねじであって、
ねじ山角度は60°、圧力側フランク13aのフランク
角α2及びα3は30°に設定されており、これらは図1
1と同様であるが、図2のねじ山12の高さH2は、図
9の従来のねじ山高さH02よりも低く形成しており、こ
れに伴い、図2の頂き14のねじ軸線方向の幅L2も、
図11の従来の頂き幅L02より広く形成してある。具体
的には、図2のようにねじ山12の基準山形を構成する
正三角形(とがり三角形)の高さをHとし、切取り高さ
をhとすると、h>1/8×H×1.25となるように
切取り高さhを設定する。これにより、頂き14のねじ
軸方向幅L2は、必然的に従来の頂き幅L02(図11)
の1.25倍よりも大きく形成される。なお、上記よう
におねじのねじ山12を形成することに伴い、相手側め
ねじの谷底径は、上記寸法のおねじに嵌まる精度をもっ
たものとする。たとえば、ねじの公差に関し、めねじの
等級6Hとおねじの等級6hの組合せとする。なお、前
記図1の説明の場合と同様に、等級6H及び6hの各数
字及び記号は、JIS規格にしたがった公差グレード及
び公差位置を示すものであり、前記正三角形Tの高さを
示す「H」と重複記載になっているが、両者は別の内容
を示す記号である。
記凸状のアール15,15がそれぞれ形成され、各アー
ル15,15を介して頂き14と各フランク13a、1
3bとをそれぞれ滑らかにつないでいる。すなわち、一
方のフランク13aから頂き14を経て他方のフランク
13bに至るまで、角部が存在しないようになってい
る。アール15,15の曲率半径は、ねじの呼び径16
mmφに対して、たとえば0.15mm程度に設定されてい
る。
の高さH1、H2を従来の図10及び図11の高さH01、
H02よりも低くすることにより、図1及び図2の頂き
4,14をねじ軸線方向に広く形成し、かつ、各頂き
4,14のねじ軸線方向両端にアール5,5,15,1
5を形成しているので、頂き4,14に転造時の褶曲作
用による窪みやクラックが生じることはなく、かつ、強
度も向上し、たとえフランク角に製造誤差が存在して、
フランク同士が偏当たり状態となつても、頂き4又は1
4に欠けが生じることはなくなる。
用した転造めねじ1及びこれに螺合する転造おねじ11
を示しており、転造めねじ1の両フランク3a,3bの
うち、少なくとも螺合時(締結時)におねじ11のフラ
ンク13aに圧接する圧力側のフランク3aの形状を、
谷底6と頂き4との中間部分が外方へと膨らむように円
弧状に形成することにより、おねじ11のフランク13
aとの接触時に、上記中間部分が主としておねじ11の
フランク13aに当接し、谷底6側と頂き4側の両側に
それぞれ盗み代S1,S2が生じるようにしてある。
ランク3aを円弧形にして、両側に盗み代S1,S2がで
きるように構成していると、おねじ11の圧力側フラン
ク13aとめねじ1の圧力側フランク3aのとの間にフ
ランク角製造誤差が生じていても、圧力線Pの分布図で
示すように、各ねじ山2,12の頂き4,14の近傍に
接触面圧が集中することはなく、欠けが発生することが
ない。
の呼び径16mmφに対して、たとえば、8mm〜160mm
の間で設定されている。盗み代S1,S2の値としては、
たとえば、(0.001〜0.024)×0.5412
66×ピッチ/sin60°となるように設定される。
したがって、転造めねじ1の谷底形状を工夫した例であ
る。ねじ山2の高さH1を、従来の図10の高さH01に
比べて低くし、それにより図4の谷底6のねじ軸線方向
の幅D1を広くし、そして、谷底6のねじ軸線方向両端
と各フランク3a,3bとを、凹状のアール8,8を介
して滑らかにつなげている。上記幅D1はたとえばねじ
の呼び径16mmφに対して0.2mm程度に設定されてお
り、図10の従来例の谷底幅DOが0.01mm程度であ
るのに対して、20倍程度となっている。また、アール
8の曲率半径は、ねじの呼び径16mmφに対して、たと
えば0.15mm程度に設定されている。
合のファイバーフロー組織を示しており、上記のように
アール8を介してフランク3a,3bと谷底6とをつな
ぐ形状としていることにより、転造時にファイバーフロ
ー組織Fは切断されず、つながった状態で残り、高い引
張強度及び疲労強度を維持する。
力分布を示しており、谷底6に集中する応力を緩和し、
一箇所に極端な応力が集中するのを阻止している。
したがって、転造めねじ1の谷底形状を工夫した例であ
る。ねじ山2の高さH1を、従来の図10の高さH01に
比べて低くし、それにより図7の谷底6のねじ軸線方向
の幅D1を広くし、そして、谷底6のねじ軸線方向両端
と各フランク3a,3bとを、中間面9を介してつない
ている。
ー組織Fは従来の形状に比べると切断され難く、また、
図14のように一箇所に大きく応力が集中するのを避け
るとができる。
面9を介してフランク3a,3bと谷底6とをつなぐ構
成において、中間面9を、複数の面により多段折曲げ状
に形成し、アールに近い形状とすることも可能である。
ような頂き4の軸線方向中央部に凹部7を有する転造め
ねじには限定されず、たとえば、図2の転造おねじの頂
きと同様に、頂きの両端アールを直線状につないでいる
形状の転造めねじも含まれる。
した転造めねじであり、ねじ山2の高さH1を、従来の
図10の高さH01に比べて低くし、それにより頂き4の
軸線方向の幅L1を広くし、そして、頂き4のねじ軸線
方向両端と各フランク3a,3bとを、中間面10を介
してつないでいる。中間面10を、複数の面により多段
折曲げ状として、アールに近い形状とすることも可能で
ある。
例であり、図4のように両端アール8を直線状につなぐ
代わりに、図9のようにねじ軸芯側(矢印C側)に緩や
かに突出する円弧状の凸部20を形成してある。その他
の形状は図4と同様である。
の頂きの形状、又は図4、図7及び図9に示す転造めね
じの谷底形状は、転造おねじに適用することができる。
に、転造めねじ1において、頂き4を、ねじ軸線方向に
一定の幅を有するように形成すると共に、頂き4のねじ
軸線方向の両端とフランク3a、3bとを凸状のアール
5を介して滑らかに、又は1つの中間面10あるいは複
数の面を折曲状に組み合わせた中間面を介してつないで
いると、転造時に褶曲作用により頂き4に窪みが生じる
のを防ぐことができると共に、頂き4自体の強度を向上
させることができる。それにより、相手側おねじとの螺
合時(締結時)に、頂き4に欠けが生じる心配はなくな
り、従来のように欠けた破片がねじ噛合い部に噛み込ま
れることによる軸力の低下あるいは焼付きによる取外し
作業の困難性が解消される。
に、転造めねじ1において、頂き4のねじ軸線方向の両
端とフランク3a、3bとを凸状のアール5を介して滑
らかに、又は1つの中間面10あるいは複数の面を折曲
状に組み合わせた中間面を介してつないでいると、めね
じ1とおねじ11のフランク角の製造誤差により、圧力
側フランク3a、13a同士が偏当たりしていても、上
記アール5により、応力が一点に極端に集中するのを緩
和し、このことからも上記頂き4の欠けを防止すること
ができる。
めねじ1において、フランク3a,3bの形状を、谷底
6と頂き4との中間部分が外方へと膨らむように円弧状
に形成し、おねじのフランク13aとの接触時に、上記
中間部分が当接して谷底6側と頂き4側の両側に盗み代
S1,S2が生じるようにしていると、めねじ1とおねじ
11のフランク角の間に製造誤差が生じていても、頂き
4側あるいは谷底6側に偏ってフランク同士が接触する
ことはなくなり、これにより頂き4に過大な応力が集中
するのを防ぐことができる。したがって、前記(1)
(2)の場合と同様に、頂き4の欠けを防止することが
できる。
に、転造めねじ1において、谷底6を、ねじ軸線方向に
一定の幅を有するように形成すると共に、谷底6のねじ
軸線方向の両端とフランク3a,3bを、凹状にアール
8を介して滑らかに、又は1つの中間面9もしくは複数
の面からなる折曲状の中間面を介してつないでいると、
転造時にファイバーフロー組織が切断されるのを防止
し、あるいは切断される割合を減少し、引張強さを高く
維持できると共に、谷底6にかかる応力集中を緩和する
ことができ、疲労強度も向上する。
において、請求項1,2,3,4又は5記載の転造めね
じと同様のねじ山の頂き、谷底又はフランク形状とする
と、前記(1)(2)(3)(4)と同様な効果が得ら
れる。
度が向上すると共に、頂きが欠ける現象を無くし、ある
いは少なくすることができるので、ねじ全体としての疲
労強度が向上し、高出力が要求されるエンジンのシリン
ダブロック、連接棒、メタルキャプ等構成部材の締結用
ねじとして、強度的に充分に耐え得るねじを供給するこ
とができる。
じの縦断面拡大部分図である。
じの縦断面拡大部分図である。
じの締結時の縦断面拡大部分図である。
じの縦断面拡大部分図である。
である。
縦断面拡大部分図である。
じの縦断面拡大部分図である。
じの縦断面拡大部分図である。
じの変形例を示す縦断面拡大部分図である。
る。
る。
の縦断面拡大部分図である。
織図である。
示す縦断面拡大部分図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ねじ山を転造加工してなる転造めねじに
おいて、ねじ山の頂を、ねじ軸線方向に一定の幅を有す
るように形成すると共に、頂きのねじ軸線方向の両端と
フランクとを凸状のアールを介して滑らかにつないでい
ることを特徴とする転造めねじ。 - 【請求項2】 ねじ山を転造加工してなる転造めねじに
おいて、ねじ山の頂きを、ねじ軸線方向に一定の幅を有
するように形成すると共に、頂きのねじ軸線方向の両端
とフランクを、1つの中間面あるいは複数の面を折曲状
に組み合わせた中間面を介してつないでいることを特徴
とする転造めねじ。 - 【請求項3】 ねじ山を転造加工してなる転造めねじに
おいて、フランクの断面形状を、谷底と頂きとの中間部
分が外方へと膨らむように円弧状に形成し、おねじのフ
ランクとの接触時に、上記中間部分が当接して谷底側と
頂き側の両側に盗み代が生じるようにしていることを特
徴とする転造めねじ。 - 【請求項4】 ねじ山を転造加工してなる転造めねじに
おいて、谷底を、ねじ軸線方向に一定の幅を有するよう
に形成すると共に、谷底のねじ軸線方向の両端とフラン
クを凹状のアールを介して滑らかにつないでいることを
特徴とする転造めねじ。 - 【請求項5】 ねじ山を転造加工してなる転造めねじに
おいて、谷底を、ねじ軸線方向に一定の幅を有するよう
に形成すると共に、谷底のねじ軸線方向の両端とフラン
クを、1つの中間面あるいは複数の面を折曲状に組み合
わせた中間面を介してつないでいることを特徴とする転
造めねじ。 - 【請求項6】 ねじ山を転造加工してなる転造おねじに
おいて、請求項1,2,3,4又は5記載のねじ山の頂
き、谷底、アール又はフランクの形状を備えたことを特
徴とする転造おねじ。
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