JP2005083403A - ボルトの頭部構造およびボルトの頭部成型方法およびボルトの頭部成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 寸法精度が良好なボルトを製造でき、耐久性の高い成形型を実現できるボルトの頭部構造およびボルトの頭部成型方法およびボルトの頭部成型装置を提供する。
【解決手段】 所定長さに切断した棒状の金属材料５２をダイス４と、ダイス４と対向する前側面５ａにボルト２の頭部形状に凹設された型孔７を備えるとともにダイス４に対して進退移動するパンチ５とを備え、ダイス４とパンチ５とによりボルト２の頭部３を圧造加工で成型するボルトの頭部成型装置１であって、パンチ５の型孔７は、ボルト２の頭部３の側方外周部３ａの一部にボルト２が取り付けられる対象物の一部と当接する当接部３ａ１を形成するとともに、当接部３ａ１の一端縁側からボルト２の軸心を挟んで頭部の他端縁側に向かい型孔７の深さが漸減するように底部７ｂを傾斜させて形成するものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボルトの構造およびボルトの製造方法に関し、特に、ボルトの頭部が非対称形状に構成されて回り止めの機能を有するボルトの構造とその製造方法に関するものである。

従来のチェーン駆動式の自動二輪車において、図５に示すように、リアのドリブンギア４１をマウントドラム４３に取り付ける際には、アルミ軽合金製のマウントドラム４３に対して接触面積を大きくとるとともに、取り付けボルト用の回り止めが必要であった。

そこで、例えば、図６に示すように、ボルト４４の頭部４５が略円形状で且つ一部を切り欠いて当接面４６を形成して回り止めとしたものが使用されている。

ボルト４４の回り止めは、図７に示すように、マウントドラム４３のボルト取付部４３ａにボルト４４を挿着してナット４８で締付ける際に、当接面４６とボルト取付部４３ａの一部に形成された回り止め部４３ｂとが当接してボルト４４がナット４８と共回りをしないように構成されている。

従来、ボルトに回り止めを形成する場合、例えば、図８に示すように、先ず、ボルト頭部を圧造により円形状に形成し、その後、回り止め部となる部分をトリミング加工あるいは切削により造形するという方法が採られている。

ここで、圧造行程によるボルトの頭部を成型する過程の一例について、図面を参照して説明する。図８に示すように、先ず、ボルト素材として線状の金属材料５２が線送りロール５３により切断ダイス５４を貫通してストッパ５５まで所定量繰出され、ナイフ５６により所定長さで切断される（Ｓ１）。

切断された金属材料５２は、成型ダイス５７の前方に移動され（Ｓ２）、一端部５２ａが１番パンチ６１により押圧あるいは打圧されるとともに成型ダイス５７後方に配置されたノックアウトロッド５８の先端部に設けられたノックアウトピン５９によりガイドされて成型ダイス５７の成型孔５７ａ内に押し込まれ、他端部５２ｂが１番パンチ６１に形成された型孔６１ａに沿ってボルト頭部の形状の基になる形状に予備成型される（Ｓ３）。

そして、予備成型された金属材料５２の他端部５２ｂは、さらに２番パンチ６２に形成された仕上げ用の型孔６２ａにより所定の頭部形状に仕上げ成型される（Ｓ４）。

こうして、ボルトの頭部形状に成型が終了すると、２番パンチ６２が退避してノックアウトロッド５８が成型ダイス５７に向かって進出し、ボルト素材に成型された金属材料５２がノックアウトピン５９により成型ダイス５７から押出される（Ｓ５）。このようにして、ボルトの頭部の成型が行われる。

しかしながら、上述したような従来の方式では、圧造行程に加えて当接面を形成するためのトリミング行程が必要となるため、製造工程が煩雑になるとともに異種行程が増えることにより製造コストが増大するという問題点があった。

また、トリミング加工により被加工物の端縁にカエリが発生するため、被締結物の表面を傷つけるという問題も生じている。

なお、ボルト等の成型方法としては、ダイスと複数のパンチを用いて金属材料を打圧してボルト素材に成型する方法も知られている。しかしながら、単にパンチで打圧してダイスの形状に成型するだけでは、例えば、六角ボルトの角部が角張らずにダレた状態となってしまい、品質としてはトリミング加工と比較して劣るという欠点がある。

そこで、上記問題点の対策として、被加工物として六角ボルトを例に挙げて、前面に六角形の型孔が凹設されたダイスと、ダイスの前面に対して交互に進退移動する１番パンチと２番パンチとを備え、まずダイスに１番パンチを打ち込んで金属材料を予備成型し、次に２番パンチで打圧してボルト素材として成型するようにしたものが提案されている（特許文献１を参照）。

このような方式によれば、前記２番パンチをダイスの型孔内に進入させることで、金属材料を型孔の内周に押圧して角部の輪郭を明瞭にすることができる。
特開平１０−２１１５４０号公報（第１−６頁、１図の（ａ）、（ｂ））

しかしながら、特許文献１のような方式では、ボルトの頭部をダイスの型孔と２番パンチとが精度よく嵌合するために、ダイスの型孔と２番パンチの形状を精度良く形成する必要があり、要求精度が高いほど金型が高価になり製造コストが増大するという問題点があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、寸法精度が良好なボルトを製造でき、耐久性の高い成形型を実現できるボルトの頭部構造およびボルトの頭部成型方法およびボルトの頭部成型装置を提供することを目的とするものである。

本発明はボルトの頭部構造に係り、金属材料を用いて、ボルトの頭部が、例えば、ダイスやパンチ等の成型工具により圧造加工で形成され、その頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部、いわゆる回り止め部が形成されたボルトであって、前記ボルトの頭部は、その頂部を前記当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで他端縁側に向かい頭部の肉厚が漸減するように傾斜させて形成したことを特徴とするものである。この当接部は面で構成されたものであってもよい。

また、前記ボルトの頭部は、その側方外周部を略円形状に形成することが好ましい。

また、本発明はボルトの頭部成型方法に係り、所定長さに切断した棒状の金属材料の一端側にボルトの軸部を圧造するとともに、該金属材料の他端側を圧造加工してボルトの頭部を形成するボルトの頭部成型方法であって、前記ボルトの頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部を形成する行程と、前記当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで頭部の他端縁側に向かい肉厚が漸減するようにボルトの頂部を傾斜させて形成する行程とを備えたことを特徴とするものである。

また、前記ボルトの頭部の側方外周部を略円形状に形成する行程を備えることが好ましい。

さらに、前記ボルトの頭部の略中央部を所定の範囲でボルトの軸心方向に沿って押圧または打圧する行程を備えることが好ましい。

また、本発明はボルトの頭部成型装置に係り、所定長さに切断した棒状の金属材料の一端側にボルトの軸部を成型する成型孔を備えたダイスと、前記ダイスと対向する一側面にボルトの頭部を成型する型孔を備えるとともに前記ダイスに対して進退移動可能なパンチとを備え、前記ダイスとパンチとによりボルトの頭部を圧造加工で成型するボルトの頭部成型装置であって、パンチの型孔は、ボルトの頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部を形成するとともに、当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで頭部の他端縁側に向かい型孔の深さが漸減するように底面を傾斜させて形成したことを特徴とするものである。

また、前記型孔は、頭部の側方外周部を成型する側壁部を略円形状に形成することが好ましい。

さらに、前記パンチは、前記型孔の略中央部分にボルトの軸心方向に沿って型孔内に出没調節自在に押圧手段を設けることが好ましい。

本発明によれば、切削行程を必要とすることなく圧造行程のみでボルトを製造できるので生産コストの大幅な削減を図り、高精度のボルトを簡単に実現できるとともに、耐久性の高い成形型を可能したボルトの頭部構造およびボルトの頭部成型方法およびボルトの頭部成型装置を実現できる。

また、本発明によれば上記共通の発明の効果に加え、次の効果を得ることができる。

すなわち、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、金属材料がボルト頭部の頂部を成型する成型工具であるパンチの傾斜面に沿って金属材料が当接部側に変形し易くなるので、当接部における肉の欠落や角部のダレを抑制して精度の良い回り止め部を形成したボルトを製造できる。

また、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、金属材料の流れを良好にするとともに、頭部を成型する成形型の形状を簡単にできるので、成形型のコストを低減できる。

さらに、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、当接部の一端縁側から他端縁側に向かい肉厚が漸減するようにボルトの頂部を傾斜させて形成することができ、これにより、金属材料が当接部側に変形し易くなるので、当接部における肉の欠落や角部のダレを抑制して精度の良い回り止め部を形成したボルトを製造できる。

さらに、また、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、金属材料の流れを良好にするとともに、頭部を成型する成形型の形状を簡単にできるので、成形型のコストを低減できる。

また、本発明によれば、さらにボルトの頭部に圧力をかけることができるので、成形型に合わせて頭部の輪郭の寸法精度を高くできる。

さらに、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、当接部の一端縁側から他端縁側に向かい肉厚が漸減するようにボルトの頂部を傾斜させて形成することができ、これにより、金属材料が当接部側に変形し易くなるので、当接部における肉の欠落や角部のダレを抑制して精度の良い回り止め部を形成したボルトを製造できる。また、パンチ側にボルト頭部の型孔を形成すると、従来のダイス側に型孔を形成してその型孔にパンチ側の凸部を嵌合させて圧造する場合と比較して、成形型の耐久性を高くできる。

さらに、また、本発明によれば、金属材料を圧造加工する際に、金属材料の流れを良好にするとともに、頭部を成型する成形型の形状を簡単にできるので、成形型のコストを低減できる。

また、本発明によれば、さらにボルトの頭部に圧力をかけることができるので、成形型に合わせて頭部の輪郭の寸法精度を高くできる。また、押圧手段を型孔内に出没調整自在に構成することで、圧力の調整が可能になるとともに、ボルトの頭部を構成する金属材料の量に応じて型孔内の容積を調整することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図３は発明を実施する形態の一例であって、図１は本発明に係る実施形態のボルトの頭部成型装置の構成を示す側面断面図、図２は前記ボルトの頭部成型装置のパンチ部材の構成を示す部分詳細図、図３は本実施形態のボルトの形状を示す斜視図である。

本実施形態は、図１に示すように、ボルト材として棒状の金属材料５２の圧造加工を行うダイス４と、このダイス４の前側面４ａと対向して配置されダイス４とともに金属材料の圧造加工を行うパンチ５とを備え、ボルト２の頭部３を成型するボルトの頭部成型装置１である。

前記ダイス４は、パンチ５と対向する前側面４ａの略中央部に、金属材料５２をボルト２の軸部２ａに成型する成型孔６が前側面４ａに対して垂直に貫通形成されている。

一方、ダイス４の反パンチ側には、ノックアウトロッド８が配置されている。前記ノックアウトロッド８は、成型孔６の形成される方向に沿って移動可能に配設され、後側面４ｂ側の一端部には成型孔６に挿入されるノックアウトピン９が突設されている。前記ノックアウトピン９は、ノックアウトロッド８の動作に伴い成型孔６内を移動するように構成されている。

前記パンチ５は、ダイス４の前側面４ａに対して垂直方向、すなわち成型孔６の貫通方向に沿って進退移動可能に配設されている。パンチ５のダイス４と対向する前側面５ａには、図２に示すように、ボルト２の頭部３と同形状に凹んだ型孔７が形成されている。

前記型孔７は、ボルト２の頭部３の側方外周部３ａを形成するための側壁部７ａと、ボルト２の頭部３の頂部３ｂを形成するための底部７ｂとにより構成され、前記底部７ｂの略中央部にはパンチ５の移動方向に沿った方向で調整孔７ｃが貫通形成されている。

側壁部７ａは、略円形状に形成された内周部７ａ１と、該内周部７ａ１の一部を平面状に構成した平面部７ａ２とから成る。この平面部７ａ２は、後記するボルト２の頭部３の当接部３ａ１を成型するものである。

底部７ｂは、平面部７ａ２側から調整孔７ｃを挟んで他端側に向かい型孔７の深さが漸減するように傾斜して形成されている。

調整孔７ｃには、図１に示すように、パンチ５内部後方に配設されるスライドアジャスタ１１のスライドピン１２が摺動可能に配置されている。

次に、本実施形態のボルトの頭部成型装置１により成型されるボルト２について説明する。

前記ボルト２は、自動二輪車のドリブンギア４１（図７を参照）の取り付け用に用いられるボルトであって、図３に示すように、ボルト２の頭部３が、その側方外周部３ａを略円形状に形成されるとともに、その側方外周部３ａの一部にボルト２が取り付けられる対象物の一部と当接する当接部３ａ１が平面状に形成されている。そして、頭部３の頂部３ｂを、当接部３ａ１の一端縁側からボルト２の軸心を挟んで頂部３ｂの他端縁側に向かい頭部の肉厚が漸減するように傾斜させて形成されている。

頭部３の略中央部には、調整孔７ｃ内でスライドアジャスタ１１により形成された凸部３ｃが突設されている。この凸部３ｃは、ボルト２の強度に影響するものではない。

次に、本実施形態のボルトの頭部成型装置１によるボルトの成型作業について図面を参照して説明する。

まず、ボルトの頭部成型装置１への金属材料の供給は、従来のボルトの圧造行程と同様に行われる。図８に示すように、金属材料５１が線送りロール５３により切断ダイス５４を貫通してストッパ５５まで所定量繰出され、ナイフ５６により所定長さで切断される。

切断された金属材料５２は、ダイス４の前方に移動され、図１に示すように、パンチ５により押圧あるいは打圧されるとともにノックアウトピン９によりガイドされて、その一端部５２ａがダイス４の成型孔６内に所定量押し込まれてボルト２の軸部２ａが形成される。

一方、金属材料５２の他端部５２ｂは、パンチ５に形成された型孔７に沿ってボルト頭部の形状に成型される。

ボルト２の頭部３の成型は、底部７ｂが傾斜して形成されているため、材料は底部７ｂの深さの浅い円形状の側壁部７ａ側から深さの深い平面部７ａ２側に流れる方向に圧力が作用するため、平面部７ａ２の成型が確実に行われる。

金属材料の固有の性質によって成型時に要求される形状に材料が流れない場合には、スライドアジャスタ１１を動作させてスライドピン１２を型孔７側に押し込むことで、更に頭部３の成型を確実に行うことができる。

このようにして、スライドアジャスタ１１は、パンチ５の略中央部を更に押し込むことでボルト２の頭部３の金属材料の流れを調整することができるので、本実施形態のようにボルト２の頭部３の形状が非対称である場合に特に有効である。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、ボルト２の頭部３の厚さが回り止めとなる当接部３ａ１側からその反対側に向かって漸次減少するように形成されているため、従来のボルトと比較して頭部加工成型時に材料が無理なく流れることができるので、ボルト２の頭部３の形状を要求される面圧分散形状にすることができる。

なお、本実施形態では、図３に示すように、スライドアジャスタ１１により凸部３ｃがボルト２の頭部３に突出するような構造となっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、変形例として、図４に示すように、ボルト２２の構成として、所望の頭部形状を形成するために、スライドアジャスタ１１をさらに型孔７内に前進させて、頭部２３の頂部２３ｂの一部が凹んだ状態に凹部２３ｅを構成するものであってもよい。図中の符号２２ａは軸部、２３ａは側方外周部、２３ａ１は当接部である。

また、スライドアジャスタ１１による頂部２３ｂに形成される凹凸は、ボルト２２の頭部２３の強度や周辺部品に影響を及ぼさない範囲で設定する。

さらに、本実施形態では、自動二輪車のドリブンギア４１の取り付けボルトを例にとって説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、頭部形状が非対称のボルトであれば同様の方法および構成が適用できる。

また、本実施形態のボルト２のように、機能上回り止め部と面圧分散部分が同時に要求される部品については、頭部形状の材料の流れを考慮してパンチを成型することで、一回のヘッダ加工にて所望の形状を実現することができる。

なお、材料の流れがスムーズな場合には、必ずしもスライドアジャスタ１１を用いる必要は無く、パンチ型本体のみの操作により非対称なボルトの頭部を形成するものであっても良い。

本発明に係るボルトの頭部構造は、ボルトをナットで締付ける際に、ナットの回転とともにボルトが共回りしないように回り止めを形成したボルトに適している。特に、自動二輪車等の限られたスペースにボルトを取り付けなけれならない場合に有効である。

また、本発明に係るボルトの頭部成型方法は、ボルトをナットで締付ける際に、ナットの回転とともにボルトが共回りしないように回り止めを形成したボルトの成型に適している。特に、ボルトの加工を、切削行程を必要とせずに圧造加工のみで成型できるので、製造工程を簡略化した量産化に適している。

また、本発明に係るボルトの頭部成型装置は、ボルトをナットで締付ける際に、ナットの回転とともにボルトが共回りしないように回り止めを形成したボルトの成型に適している。特に、ダイスとパンチを用いた圧造加工のみで成型できるので、製造装置を簡略化した省スペースでの量産化に適している。

本発明に係る実施形態のボルトの頭部成型装置の構成を示す側面断面図である。 前記ボルトの頭部成型装置のパンチの構成を示す部分詳細図である。 本実施形態に係るボルトの形状を示す斜視図である。 本実施形態に係るボルトの変形例を示す斜視図である。 従来の回り止め付ボルトを自動二輪車のドリブンギアの取り付けに採用した一例を示す斜視図である。 従来の回り止め付ボルトの一例を示す斜視図である。 前記ドリブンギアの取り付けを示す説明図である。 従来のボルトの頭部を成型する行程の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ ボルトの頭部成型装置
２、２２ ボルト
３、２３ 頭部
３ａ、２３ａ 側方外周部
３ａ１、２３ａ１ 当接部
３ｂ、２３ｂ 頂部
３ｃ 凸部
４ ダイス
５ パンチ
６ 成型孔
７ 型孔
７ａ 側壁部
７ａ１ 内周部
７ａ２ 平面部
７ｂ 底部
７ｃ 調整孔
８ ノックアウトロッド
９ ノックアウトピン
１１ スライドアジャスタ
１２ スライドピン
２３ｅ 凹部
５１、５２ 金属材料
５２ａ 一端部
５２ｂ 他端部

Claims (8)

1. 頭部が圧造加工で形成され、その頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部が形成されたボルトであって、
   前記ボルトの頭部は、その頂部を当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで頂部の他端縁側に向かい頭部の肉厚が漸減するように傾斜させて形成したことを特徴とするボルトの頭部構造。
2. 前記ボルトの頭部は、その側方外周部を略円形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のボルトの頭部構造。
3. 所定長さに切断した棒状の金属材料の一端側にボルトの軸部を圧造するとともに、該金属材料の他端側にボルトの頭部を圧造するボルトの頭部成型方法であって、
   前記ボルトの頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部を形成する行程と、
   前記当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで頭部の他端縁側に向かい肉厚が漸減するようにボルトの頂部を傾斜させて形成する行程とを備えたことを特徴とするボルトの頭部成型方法。
4. 前記ボルトの頭部の側方外周部を略円形状に形成することを特徴とする請求項３に記載のボルトの頭部成型方法。
5. 前記ボルトの頭部の略中央部を所定の範囲でボルトの軸心方向に沿って押圧または打圧する行程を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のボルトの頭部成型方法。
6. 所定長さに切断した棒状の金属材料の一端側にボルトの軸部を成型する成型孔を備えたダイスと、前記ダイスと対向する一側面にボルトの頭部を成型する型孔を備えるとともに前記ダイスに対して進退移動可能なパンチとを備え、ボルトの頭部を圧造するボルトの頭部成型装置であって、
   前記パンチの型孔は、ボルトの頭部の側方外周部の一部にボルトが取り付けられる対象物の一部と当接する当接部を形成するとともに、前記当接部の一端縁側からボルトの軸心を挟んで頭部の他端縁側に向かい型孔の深さが漸減するように底面を傾斜させて形成したことを特徴とするボルトの頭部成型装置。
7. 前記型孔は、頭部の側方外周部を成型する側壁部を略円形状に形成したことを特徴とする請求項６に記載のボルトの頭部成型装置。
8. 前記パンチは、前記型孔の略中央部分にボルトの軸心方向に沿って型孔内に出没調節自在に押圧手段を設けたことを特徴とする請求項６または７に記載のボルトの頭部成型装置。

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