JP2006016648A

JP2006016648A - タップ形成ボルト

Info

Publication number: JP2006016648A
Application number: JP2004193862A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kuroki; 俊昭黒木; Kenji Saito; 憲治斉藤; Tokuo Morishita; 徳夫森下; Nobuyuki Saito; 信之斉藤
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】遅れ破壊に起因するねじの頭飛びを生じさせない。
【解決手段】タップ形成ボルトは、頭部１１とその頭部１１に垂設され先端にねじ成形部１２ａを有するねじ部１２とを備え、ブラケット１３に形成された挿通孔１３ａにねじ部を挿通し、フレーム１４に形成された下孔の内周面にねじ成形部１２ａがねじ山１４ａを成形し、形成されたねじ山１４ａにねじ部１２が螺合した状態で頭部１１がブラケット１３をフレーム１４に押し付けるように構成される。ねじ成形部１２ａにのみ高周波焼き入れが施される。ねじ山１４ａに螺合するねじ部１２表面のＨｖ硬度が３５０未満であり、ねじ山１４ａを形成するねじ成形部１２ａ表面のＨｖ硬度が３５０以上である。ブラケット１３の厚さをＴ１、フレーム１４の厚さをＴ２とするとき、ねじ成形部１２ａの長さＬ１とねじ部１２の全長Ｌ２との関係が次の式を満たす。Ｌ１≦Ｌ２−（Ｔ１＋Ｔ２）
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は下孔を開けた部材にねじ山を形成しながら締結するタッピング性を兼備したタップ形成ボルトに関するものである。

従来から頭付きねじ又はボルトを始めとして、タップ形成ボルト等のねじ類は様々な分野で締結手段として利用されている。このタップ形成ボルトは、相手部材に下孔をあけるだけで自らタップを立てながら螺入するので、普通の小ねじ（ボルト・ナット）による締結のように予め相手部材にねじ山を成形しておく手間が省けるので、大幅に作業を軽減できる利点がある。タップ形成ボルトは相手部材に下孔を開けるだけでねじ山を成形しながら締結するので、普通のボルト・ナットによる締結よりもねじ山の成形の点で大幅に作業を軽減できる利点がある。この性能からタップ形成ボルトは相手部材にねじ山を成形する必要が有るため相手部材よりも十分硬くなければならず、また、締結手段としての機械的性質も満足することが重要である。

このことから従来例えばＪＩＳＢ１１２２十字孔付きタップ形成ボルトはＪＩＳＧ３５３９冷間圧造用炭素鋼線のＳＷＲＣＨ１２Ａ〜２２Ａ（アルミキルド鋼）又はＳＷＲＣＨ１２Ｋ〜２２Ｋ（キルド鋼）が用いられ転造加工等によってネジ成形し、浸炭（浸炭窒化）焼入れ、焼戻しの調質処理によって製造されてきた。タップ形成ボルト用鋼種を決定する重要な要因の１つは焼入れ後の靭性の確保であってその意味で粒度の細かいアルミキルド鋼が良いとされている一方で、靭性と相反する傾向にある硬さ・強さなどの特性も同時に満足しなければならない。そのため、表面硬化処理を施し、表面硬さＨｖで５５０〜７００、芯部硬さＨｖで２００〜３２０、硬化層深さ０．０５〜０．７ｍｍ、引張り強さ８００〜１２００Ｎ／ｍｍ²を有することを特徴とする高強度のタップ形成ボルト（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。この高強度のタップ形成ボルトでは、所望の強度を有し、かつタッピング性を兼備するとともにタップ形成ボルトを一度相手部材から外した後にタップ形成ボルトで成形されたねじ山に小ねじを螺合することができるように小ねじと互換性を持たせることができるものとしている。
特開２００１−２４７９３７号公報（特許請求の範囲）

しかし、ねじ部の全体に浸炭処理が施された上記従来のタップ形成ボルトを用いて鋼板を締めつけると、締めつけた後の遅れ破壊によりねじの頭部が破壊する頭飛び現象が生じる場合があった。
本発明の目的は、遅れ破壊に起因するねじの頭飛びを生じさせないタップ形成ボルトを提供することにある。

請求項１に係る発明は、図１に示すように、頭部１１とその頭部１１に垂設され先端にねじ成形部１２ａを有するねじ部１２とを備え、ブラケット１３に形成された挿通孔１３ａにねじ部を挿通し、フレーム１４に形成された下孔の内周面にねじ成形部１２ａがねじ山１４ａを成形し、形成されたねじ山１４ａにねじ部１２が螺合した状態で頭部１１がブラケット１３をフレーム１４に押し付けるように構成されたタップ形成ボルトの改良である。
その特徴ある構成は、ねじ成形部１２ａにのみ高周波焼き入れが施されたところにある。
本発明者は、遅れ破壊に起因する頭飛び発生が以下のメカニズムによることを知見し、本発明をするに至った。即ち、浸炭処理したねじの表層部には、０．１ｍｍ程度の厚さの浸炭硬化層が形成されているが、締めつけ後のねじには上記浸炭硬化層内部に微小な亀裂が発生し、この亀裂が粒界に沿って内部に進展し破断に至り、ねじの頭飛びが生じる。この請求項１に記載されたタップ形成ボルトでは、ねじ山１４ａに螺合するねじ部１２に浸炭硬化層は存在しないので、たとえ表面に微小な亀裂が発生していたとしても、この亀裂が粒界に沿って内部に進展することはなく、遅れ破壊に起因するねじの頭飛びを生じさせない。また、ねじ成形部１２ａに高周波焼き入れをおこなうので、実際にねじ山１４ａを形成する成形部１２ａの表面硬度を確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、ねじ山１４ａに螺合するねじ部１２表面のＨｖ硬度が３５０未満であり、ねじ山１４ａを形成するねじ成形部１２ａ表面のＨｖ硬度が３５０以上であることを特徴とする。
本発明者は、ねじの硬度と遅れ破壊との間に関連性があり、その硬度がＨｖ３５０以上で遅れ破壊の頻度が高いことを知見した。この請求項２に記載されたタップ成形ボルトでは、ねじ山１４ａを形成するねじ成形部１２ａ表面のＨｖ硬度が３５０以上であるので、下孔にねじ山１４ａを有効に形成することができる。そして、形成されたねじ山１４ａに螺合するねじ部１２表面のＨｖ硬度が３５０未満であるので、実際に螺合するねじ部１２に遅れ破壊が生じることを防止して、ブラケット１３のフレーム１４に対する取付強度を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、ブラケット１３の厚さをＴ１、フレーム１４の厚さをＴ２とするとき、ねじ成形部１２ａの長さＬ１とねじ部１２の全長Ｌ２との関係が以下の式（１）を満たすことを特徴とする。
Ｌ１≦Ｌ２−（Ｔ１＋Ｔ２） ……………… （１）
この請求項３に記載されたタップ成形ボルトでは、ブラケット１３がフレーム１４に取付けられた状態で、ねじ成形部１２ａはフレーム１４から突出する。このため、ねじ成形部１２ａがねじ山１４ａに螺合することはなく、ねじ山１４ａに螺合することに起因するねじ成形部１２ａの遅れ破壊を有効に回避することができる。

本発明のタップ形成ボルトでは、ねじ部先端のねじ成形部にのみ高周波焼き入れを施したので、ねじ山に実際に螺合するねじ部自体に浸炭硬化層は存在しない。このため、たとえ表面に微小な亀裂が発生していたとしても、この亀裂が粒界に沿って内部に進展することはなく、遅れ破壊に起因するねじの頭飛びを生じさせることはない。
また、ねじ成形部に高周波焼き入れをおこなうので、その成形部の表面硬度を比較的容易に高剛性にすることができる。そして、ねじ山を形成するねじ成形部表面のＨｖ硬度が３５０以上であれば、下孔にねじ山を有効に形成することができ、形成されたねじ山に螺合するねじ部表面のＨｖ硬度が３５０未満であれば、実際に螺合するねじ部に遅れ破壊が生じることを防止して、ブラケットのフレームに対する取付強度を確保することができる。
更に、ブラケットがフレームに取付けられた状態で、ねじ成形部がフレームから突出するようにすれば、ねじ成形部がねじ山に螺合することはなく、ねじ山に螺合することに起因するねじ成形部の遅れ破壊を有効に回避することができる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明のタップ形成ボルト１０は、頭部１１とその頭部１１に垂設されたねじ部１２とを備える。このボルト１０は、Ｓ４８Ｃ、ＳＣＭ４３５Ｈ等のボルト用鋼材を用いて作られ、ねじ部１２は転造により形成され、頭部１１は鍛造によりいわゆる六角頭に形成される。ねじ部１２の先端にはねじ山を形成するためのねじ成形部１２ａが、転造時に同時に形成される。そして、ブラケット１３をフレーム１４に取付ける場合における本発明のタップ形成ボルト１０を説明すると、そのブラケット１３の厚さをＴ１、フレーム１４の厚さをＴ２とするとき、ねじ成形部１２ａの長さＬ１とねじ部１２の全長Ｌ２との関係が以下の式（１）を満たすように構成される。
Ｌ１≦Ｌ２−（Ｔ１＋Ｔ２） ……………… （１）
本発明の特徴ある構成は、ねじ成形部１２ａにのみ高周波焼き入れが行われ、そのねじ成形部１２ａ表面のＨｖ硬度が３５０以上にされることを特徴とする。そして、そのねじ成形部１２ａにより下孔１４ａに形成されたねじ山に螺合するねじ部１２表面のＨｖ硬度は３５０未満である。

このように構成されたタップ成形ボルト１０では、ブラケット１３に形成された挿通孔１３ａにねじ部１２を挿通し、フレーム１４に形成された下孔１４ａの内周面にねじ成形部１２ａがねじ山を成形し、そのねじ山１４ａにねじ部１２が螺合する。これにより、頭部１１がブラケット１３をフレーム１４に押し付ける。この結果、ブラケット１３がフレーム１４に取付けられる。
そして、ブラケット１３がフレーム１４に取付けられた状態では、ねじ成形部１２ａはフレーム１４から突出してそのねじ成形部１２ａがねじ山１４ａに螺合することはなく、ブラケット１３がフレーム１４に取付けられた状態でそのねじ山１４ａに螺合するのは、表面のＨｖ硬度が３５０未満であるねじ部１２である。ここで、遅れ破壊は浸炭硬化層内部に微小な亀裂が発生し、この亀裂が粒界に沿って内部に進展することのより生じるけれども、ねじ山に螺合するねじ部１２に浸炭硬化層は存在しない。また、その表面のＨｖ硬度が３５０未満であるので、たとえ表面に微小な亀裂が発生していたとしても、この亀裂が粒界に沿って内部に進展することはなく、遅れ破壊に起因するねじの頭飛びを生じさせることはない。

本発明実施形態のタップ形成ボルトを示す正面図である。

符号の説明

１１頭部
１２ねじ部
１２ａねじ成形部
１３ブラケット
１３ａ挿通孔
１４フレーム
１４ａねじ山
Ｔ１ブラケットの厚さ
Ｔ２フレームの厚さ
Ｌ１ねじ成形部の長さ
Ｌ２ねじ部の全長

Claims

頭部(11)と前記頭部(11)に垂設され先端にねじ成形部(12a)を有するねじ部(12)とを備え、ブラケット(13)に形成された挿通孔(13a)に前記ねじ部を挿通し、フレーム(14)に形成された下孔の内周面に前記ねじ成形部(12a)がねじ山(14a)を成形し、形成された前記ねじ山(14a)に前記ねじ部(12)が螺合した状態で前記頭部(11)が前記ブラケット(13)を前記フレーム(14)に押し付けるように構成されたタップ形成ボルトにおいて、
前記ねじ成形部(12a)にのみ高周波焼き入れが施されたことを特徴とするタップ成形ボルト。
ねじ山(14a)に螺合するねじ部(12)表面のＨｖ硬度が３５０未満であり、前記ねじ山(14a)を形成するねじ成形部(12a)表面のＨｖ硬度が３５０以上である請求項１記載のタップ成形ボルト。
ブラケット(13)の厚さをＴ１、フレーム(14)の厚さをＴ２とするとき、ねじ成形部(12a)の長さＬ１とねじ部(12)の全長Ｌ２との関係が以下の式（１）を満たす請求項１又は２記載のタップ成形ボルト。
Ｌ１≦Ｌ２−（Ｔ１＋Ｔ２） ……………… （１）