JP2006125551A - ねじ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用時に要求される固着強度とメンテナンス性とを両立すること。
【解決手段】 ボルト１０のねじ部１４は、雌ねじ部１５に対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ部１５は、常温にて自然膨張しているときのねじ部１４のピッチ増分を吸収可能な隙間Ｃを形成しているとともに、ねじ部１４の自然膨張による軸径Ｄは、雌ねじ部１５の谷径ｄよりも幾分大径になるように設定されている。熱収縮を利用してボルト１０のねじ部１４とこのねじ部１４が螺合する雌ねじ部１５との結合を維持するようにしているので、堅固な固定構造を得ることができるとともに、ボルト１０に形成された穴を利用して再度ボルト１０を冷却することにより、ねじ部１４と雌ねじ部１５とを螺脱させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明はねじ構造に関する。

一般にねじは、複数の部材を着脱自在に固定するための固定手段として広く利用されている。他方、部材が固定される用途によっては、一度締め付けたねじが外れないようにするニーズもあり、かかるニーズに応えて、半田や溶接を施す技術（例えば特許文献１）、或いはプラスチック樹脂等の接着剤を用いる技術（例えば特許文献２）が提案されている。
特表平６−５０７６９９号公報 実開昭５４−１６７２６４号公報

しかしながら、修理等の要請で、ねじを外す必要もまた、一方で存在する。その場合、半田や溶接では、ねじを外すことが極めて困難であり、メンテナンス性が悪くなるという問題があった。他方、プラスチック樹脂等の接着剤を用いた場合には、比較的離脱は用意であるものの、使用時の固着強度という点では、充分にニーズに応える締結力を得ることができなかった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、使用時に要求される固着強度とメンテナンス性とを両立することのできるねじ構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、複数の被締結部材を固定するためのねじ構造であって、ボルトの円筒部に形成されたねじ部と、このねじ部を螺合させる雌ねじ部とを有し、前記ボルトの円筒部には、ねじ部側が底になる有底の穴が形成されており、前記ねじ部は、雌ねじ部に対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ部は、常温にて自然膨張しているときのねじ部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径は、雌ねじ部の谷径よりも幾分大径になるように設定されていることを特徴とするねじ構造である。この態様では、ボルトを所定温度に冷却して収縮させることにより、雌ねじ部にねじ部を螺合させて、被締結部材をねじ止めすることが可能になる。締結後に冷却されたボルトが常温に戻るに連れて、ねじ部も膨張する。この膨張により、雌ねじ部とボルトのねじ部とのピッチが異なるため、ボルトは、螺動不能となる。ここで、雌ねじ部には、常温にて自然膨張しているときのねじ部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径は、雌ねじ部の谷径よりも幾分大径になるように設定されているので、ボルトの膨張による寸法差を吸収しつつ、ボルトのねじ部と圧着状態となり、ボルトの螺動を規制する。ねじ部と雌ねじ部の寸法関係は、次の通り設定される。まず、ボルトが収縮している時のねじ部と雌ねじ部とのフランク方向の隙間をＣとした場合、収縮時のボルトのねじ部に螺合可能な雌ねじとのフランク方向の間隔をＬとし、ねじ部のピッチ数をｍ、膨張により延びる軸方向の寸法をｎとすると、
Ｃ＝Ｌ＋ｎｍ・・・（１）
に設定することが好ましい。ｍの値としては、ボルトの軸径に応じて可及的に小さく設定することが好ましく、軸径が例えば２０ｍｍの場合、４−６の範囲が好ましい。膨張により延びる軸方向の寸法ｎは、ボルトの材質に基づく線膨張率に基づいて決定される。

また、収縮時のボルトのねじ部と雌ねじ部との径方向の隙間をＨとした場合、径方向に関し、収縮時のねじ部と雌ねじとの間の締め度パラメータをａ、膨張により延びる径方向の寸法をθとした場合、
Ｈ＋ａ＝θ・・・（２）
に設定することが好ましい。この設定により、ねじ部が自然膨張した際、ねじ部の山が熱応力によって雌ねじ部の谷に堅固に接合する。

さらに、本発明の前記ボルトの円筒部には、ねじ部側が底になる有底の穴が形成されているので、この穴に冷却手段を導入することにより、ボルトを再度収縮させ、雌ねじ部から螺脱することが可能になる。冷却手段としては、液体窒素や液体酸素等の冷却液が好ましい。本発明において、雌ねじ部は、被締結部材に形成されていてもよく、被締結部材をボルトと協働して締結するナットに形成されていてもよい。

前記ねじ構造において、前記穴に雌ねじを形成するとともに、この雌ねじに螺合するボルト部を有するカバー部材を設け、前記ボルト部は、雌ねじに対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじは、常温にて自然膨張しているときのボルト部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ボルト部の自然膨張による軸径は、雌ねじの谷径よりも幾分大径になるように設定されていることが好ましい。この態様では、カバー部材によって、穴が閉塞されるので、塵埃が溜まる恐れがない。また、外部に露出する部材を熱膨張させて固着する構造を採用しているので、ボルトを離脱する際には、このカバー部材を冷却して螺脱させた後、開放された穴に冷却手段を導入して冷却することが可能になる。

さらに具体的なねじ構造において、前記ボルトは、頭部のない寸胴状のものであり、前記カバー部材は、ボルトと協働して被締結部材を締結する締結部材であることが好ましい。この態様では、ボルトの穴に螺合するカバー部材が協働して被締結部材を締結するので、被締結部材は、より堅固に固着されることになる。そして、この態様においても、カバー部材を冷却して穴を開放し、次いで、この穴内に冷却手段を導入することにより、ボルトを離脱させて、被締結部材を分離することが可能になる。

本発明の別のねじ構造において、前記ボルトの円筒部に頭部を設け、この頭部と円筒部との間には、ボルトとともに冷却可能なワッシャが配設されていることが好ましい。この態様では、ボルトを冷却する際、ワッシャもボルトとともに冷却されるので、ボルトが膨張することに伴い、ワッシャも膨張する。この結果、ボルトの膨張によって、当該ボルトの頭部と被締結部材との間に隙間ができたとしても、この隙間をワッシャの膨張によって補い、締結力を維持することが可能になる。

前記ワッシャを有するねじ構造において、前記ワッシャは、頭部と円筒部の間に設けられ、円筒部よりも大径に形成されたワッシャねじ部を有し、前記ワッシャは、ワッシャねじ部に螺合するワッシャ雌ねじ部を有していることが好ましい。この態様では、ボルトのワッシャねじ部をワッシャ雌ねじ部に螺合することにより、熱加工を施すことなく、ボルトとワッシャとを一体化することが可能になる。

さらに具体的な態様において、前記ワッシャは、前記ボルトよりも線膨張率の大きい材質で形成されていることが好ましい。この態様では、被締結部材とボルトの頭部との間に生じ得る隙間を可及的に吸収し、熱応力によって堅固な締結力を得ることが可能になる。

本発明の別の態様は、複数の被締結部材を固定するためのねじ構造であって、ボルトの円筒部に形成されたねじ部と、このねじ部を螺合させる雌ねじ部とを有し、前記ボルトの円筒部には、ねじ部側が底になる有底の穴が形成されており、前記ねじ部は、雌ねじ部に対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ部は、常温にて自然膨張しているときのねじ部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径は、雌ねじ部の谷径よりも幾分大径になるように設定されていることを特徴とするねじ構造である。

この態様では、専ら、一度螺着させたボルトを螺脱させない用途に好適である。他方、この態様において、ボルトを螺脱させる場合には、ボルトに穿孔し、冷却液を導入してボルトのみ冷却すればよい。これにより、ボルトが再度螺動できるようになるので、離脱することも可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、熱収縮を利用してボルトのねじ部とこのねじ部が螺合する雌ねじ部との結合を維持するようにしているので、堅固な固定構造を得ることができるとともに、ボルトに形成された穴を利用して再度ボルトを冷却することにより、ねじ部と雌ねじ部とを螺脱させることができる。従って本発明によれば、使用時に要求される固着強度とメンテナンス性とを両立することができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る被締結部材１、２およびボルト１０の分解断面略図である。

同図を参照し、図示の実施形態では、ボルト１０と、ボルト１０によって連結される複数の被締結部材１、２が上下に積層されている。

ボルト１０は、頭部１１、頭部１１と同心に連続する円筒部１２、円筒部１２の先端近傍に形成されたねじ部１４とを一体に備えている。

各被締結部材１、２のうち、底側の被締結部材１には、有底の穴１ａが形成されており、この穴１ａの底部近傍には、ボルト１０のねじ部１４が螺合する雌ねじ部１５が螺設されている。また、この被締結部材１の上に積層される被締結部材２には、ボルト１０を雌ねじ部１５に挿通する挿通孔３が穿設されている。

施工時において、ボルト１０は、冷却手段としての冷却液（液体酸素または液体窒素）によって、例えば−１８３℃にまで冷却される。次いで、前記挿通孔３を介し、雌ねじ部１５内に螺合される。その後、ボルト１０が常温に戻ることにより、当該ボルト１０の線膨張率αに基づいて、ボルト１０は、所定量膨張する。この膨張により、ねじ部１４が雌ねじ部１５と堅固に噛み合い、ボルト１０の螺動が規制されるようになっている。ボルト１０、被締結部材１、２の材質としては、炭素鋼が採用されており、線膨張率αは、常温（約２０℃）で１．２２×１０^-5であり、ねじ部１４の軸径Ｄは、２０ｍｍである。

尤も、ボルト１０の素材としては、炭素鋼に限らず、ステンレス鋼、ジュラルミン、チタン等、種々の材料を選択することが可能である。

図２は、図１の実施形態に係るねじ部と雌ねじ部の寸法関係を示す断面部分拡大略図であり、（Ａ）はボルト１０を収縮させた時の状態、（Ｂ）はボルト１０が常温にて膨張している時の状態をそれぞれ示している。

同図（Ａ）を参照して、ボルト１０のねじ部１４と、雌ねじ部１５との寸法関係は、前記雌ねじ部１５が、常温にて自然膨張しているときのねじ部１４のピッチ増分を吸収可能な隙間Ｃを形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径Ｄは、雌ねじ部１５の谷径ｄよりも幾分大径になるように設定されている。

まず、ボルト１０が収縮している時のねじ部１４と雌ねじ部１５とのフランク方向の隙間をＣとした場合、収縮時のボルト１０のねじ部１４に螺合可能な雌ねじ（図２（Ａ）に仮想線で図示）１５ａとのフランク方向の間隔をＬとし、ねじ部１４のピッチ数をｍ、膨張により延びる軸方向の寸法をｎとすると、
Ｃ＝Ｌ＋ｎｍ・・・（１）
に設定される。ｍの値としては、ボルトの軸径Ｄに応じて可及的に小さく設定することが好ましく、図示の実施形態では、軸径Ｄ＝２０ｍｍ、ｍ＝４に設定されている。尤も、軸径Ｄ＝２０ｍｍの場合、ｍの値は４−６の範囲で好適に採用することが可能である。膨張により延びる軸方向の寸法ｎは、前記線膨張率αに基づいて決定される。

また、収縮時のボルト１０のねじ部１４と雌ねじ部１５との径方向の隙間をＨとした場合、収縮時のねじ部に螺合可能な雌ねじ１５ａとの間で決定される締め度パラメータをａ、膨張により延びる径方向の寸法をθとした場合、
Ｈ＋ａ＝θ・・・（２）
に設定される。この設定により、ねじ部１４が自然膨張した際、ねじ部１４の山が熱応力によって雌ねじ部１５の谷に堅固に接合する。寸法θも前記寸法ｎと同様に、ボルト１０の線膨張率αに基づいて決定される。

図３は、図１の実施形態に係るボルト１０の縦断面略図である。

同図を参照して、ボルト１０は、さらにワッシャ２０を備えている。ワッシャ２０は、円筒部１２よりも若干小径の開口２１を有しているとともに、円筒部１２の基端部（頭部１１側端部）には、このワッシャ２０を挿通させるために円筒部１２よりも小径の挿通軸部１８が形成されている。ワッシャ２０は、熱膨張により、拡開されて、予め挿通軸部１８内に導入されて、冷却後の収縮により、挿通軸部１８からの離脱が規制されるように、開口２１の寸法が設定されている。本実施形態において、ワッシャ２０は、ボルト１０よりも線膨張率の大きい材質で形成されていることが好ましい。これにより、被締結部材１、２とボルト１０の頭部１１との間に生じ得る隙間を可及的に吸収し、熱応力によって堅固な締結力を得ることが可能になるからである。尤も、ワッシャ２０の材質として、ボルト１０と同じものを採用したとしても問題はない。

次に、ボルト１０には、有底の穴１９が形成されており、頭部１１から開口している。穴１９は、概ねボルト１０の全長にわたって延びている。この穴１９は、冷却液を導入するためのものであり、これによって、ボルト１０を挿抜する際に、ボルト１０を冷却液によって冷却することが可能になっている。

次に、ボルト１０を用いて被締結部材１、２を固定／分離するためのドライバ装置１００について説明する。

図４は、本発明に係るドライバ装置１００の全体構成を示す正面図である。

同図を参照して、ドライバ装置１００は、ハンドル１０１を有する本体１０２と、本体の端部に固定されたブラケット１０３と、このブラケット１０３に担持される回動体１０４と、回動体１０４に取り付けられたロックハンド１０５とを有している。

ハンドル１０１は、作業者がドライバ装置１００を把持するためのものであり、本体１０２の電気系統をＯＮ／ＯＦＦするトリガ１０１ａを有している。

本体１０２は、図略の昇降チェーンによって上下に昇降可能な状態で鉛直線沿いに浮揚されている筒状の部材である。本体１０２には、前記トリガ１０１ａによってＯＮ／ＯＦＦされる図略のモータ等を含む周知の回転駆動機構１０２ａと、この回転駆動機構１０２ａに連結されたトルクリミッタ１０２ｂとが内蔵されている。さらに、本体１０２の下端部には、前記トルクリミッタ１０２ｂを介して回転駆動機構１０２ａに回転駆動される出力ギヤ１０６が設けられている。前記回転駆動機構１０２ａの回転出力は、比較的低速（例えば１０ｒｐｍ）に設定されており、これによって、低温に冷却されたボルト１０の損傷防止やイナーシャによるボルト１０の離脱防止を図っている。

前記ブラケット１０３は、フレーム状の構造体であり、本体１０２の下端部に固定される本体固定部１０３ａと、本体固定部１０３ａから下方に延びる連結部１０３ｂと、この連結部１０３ｂの下端部に設けられ、本体固定部１０３ａと対向する側において、本体固定部１０３ａと平行に延びる回動体取付部１０３ｃとを一体に有している。回動体取付部１０３ｃには、軸受１０３ｄが設けられており（図５参照）、この軸受１０３ｄによって、回動体１０４が前記出力ギヤ１０６と平行な軸線上で回転自在に支持されている。

図５は、図４のドライバ装置１００の要部を拡大して示す断面略図である。また、図６は図４のドライバ装置１００に採用されたロックハンドの形状を示す底面略図である。

図４および図５を参照して、前記回動体１０４は、前記軸受１０３ｄに取り付けられた円筒形のスリーブ１０４ａと、スリーブ１０４ａの前記軸受１０３ｄよりも上端側の外周に固定され、前記出力ギヤ１０６と噛合する入力ギヤ１０７とを有している。スリーブ１０４ａの前記軸受１０３ｄよりも下端側の外周には、一直径方向沿いに対向する一対の取付金具１０４ｂが溶接されており、各取付金具１０４ｂにピン１０８を介してロックハンド１０５が前記一直径沿いに揺動可能に連結されている。

図５に示すように、ロックハンド１０５は、基端部が前記ピン１０８に揺動自在に支持された一対のアーム１０５ａと、アーム１０５ａの下端に一体形成されたチャック１０５ｂとを有している。チャック１０５ｂには、図６に示すように、ボルト１０の頭部に対応して１２０°に開く把持面１０５ｃが形成されている。各アーム１０５ａは、回動体１０４との間に設けられた引張りコイルばね１０９によって、互いに回動体１０４の径方向内方に付勢されている。そして、各アーム１０５ａに設けられた引張りコイルばね１０９の付勢力により、各アーム１０５ａのチャック１０５ｂは、ボルト１０の頭部１１をクランプし、回動体１０４と同心にボルト１０を把持することができるようになっている。この把持状態において、回動体１０４の下端部がボルト１０の頭部１１の上面に接合し、ボルト１０の穴１９を囲繞できるように、各ロックハンド１０５や回動体１０４の諸元が設定されている（図５参照）。

さらに図示の実施形態においては、回動体１０４の内部に上下一対の軸受１１０が設けられ、これらの軸受１１０を介して回動体１０４と相対的に回転可能（すなわち、回動体１０４の回転時にも一定の姿勢を維持することのできる）排出管１１１が同心に配設されている。この排出管１１１の上端部には、排出チューブ１１２が設けられている。さらに、排出管１１１の内部には、図略の支持部材を介して導入管１１４が同心に固定されている。導入管１１４の上端部には、導入チューブ１１５が固定されており、この導入チューブ１１５から導入管１１４を通して、冷却手段としての冷却液（例えば液体窒素）がボルト１０の穴１９内に導入され、穴１９から流出した冷却液が排出管１１１から排出チューブ１１２を介して排出されるようになっている。排出管１１１および導入管１１４の下端部は、何れも回動体１０４の下端部と面一になっている。前記回動体１０４、ロックハンド１０５の各アーム１０５ａ、排出管１１１、導入管１１４の材質としては、何れも線膨張率の低いステンレススチールが採用されている。

このドライバ装置１００においては、作業者がトリガ１０１ａを操作することにより、本体１０２内の回転駆動機構１０２ａがトルクリミッタ１０２ｂを介して出力ギヤ１０６を回動する。そのトルクは、入力ギヤ１０７を介して回動体１０４に伝達され、回動体１０４を介してロックハンド１０５を構成する各アーム１０５ａに伝達される。この結果、各アーム１０５ａによって、把持されているボルト１０は、回動体１０４と同心に回転することが可能になっている。なお、具体的には図示していないが、周知のドライバ装置の構成と同様に、本体１０２の回転駆動機構１０２ａの回転方向を切換える切換機構を設けておくことにより、ボルト１０を締め付け方向にも螺脱方向にも駆動することが可能になる。そして、上述した導入管１１４、排出管１１１によって、冷却液を穴１９内に還流させることにより、内部からもボルト１０を効果的に冷却することが可能になっている。

次に図７を参照して、ボルト１０を外部から冷却するための冷却装置１２０について説明する。図７は本発明を適用可能な冷却装置１２０の概略構成を示す断面図である。

同図を参照して、冷却装置１２０は、冷却液を収容するタンク１２１と、このタンク１２１を囲繞するカバー１２２とを有している。タンク１２１には、図略の供給管と排出管が設けられており、冷却液が常時タンク１２１内を循環することによって、一定の温度（例えば−１８３℃）が維持されるようになっている。さらに、タンク１２１には、図略のドレン管が接続しており、不使用時には、冷却液を排出できるようになっている。

カバー１２２は、タンク１２１を遮蔽して、気化ガスがタンク１２１から放出されるのを防止するためのものである。カバー１２２は、前記ドライバ装置１００を担持可能な構造体で構成されている。カバー１２２の上部には、タンク１２１の上部を開放する挿抜口１２３が形成されている。挿抜口１２３は、前記ドライバ装置１００の回動体１０４並びにロックハンド１０５を挿抜するのに必要充分な開口寸法に設定されている。なお具体的には図示していないが、挿抜口１２３には、開閉カバーが設けられており、不使用時には、タンク１２１を遮蔽できるようになっている。

次に、ボルト１０の締結作業について図８および図９を参照しながら説明する。

図８は、前記ドライバ装置１００と前記冷却装置１２０とによって、ボルト１０を冷却している状態を示す図、図９は、冷却されたボルト１０を螺合する際の施行状況を示す概略図である。

図８に示すように、ボルト１０を冷却する際には、まず、ボルト１０の頭部１１をドライバ装置１００のクランプハンド１０５で把持する一方、冷却装置１２０の図略の開閉カバーを開いて挿抜口１２３を開き、クランプハンド１０５ごとボルト１０をタンク１２１内に浸漬する。この際、図示の実施形態では、ドライバ装置１００のブラケット１０３を冷却装置１２０のカバー１２２の上面に着座させることにより、所定時間無人でボルト１０を冷却しておくことが可能になっている。この際、好ましくは、ブラケット１０３の周囲をシート等で被覆し、気化ガスが挿抜口１２３から外部に漏れないようにする。また、本実施形態では、浸漬時に、クランプハンド１０５の各引張りコイルばね１０９が冷却液に浸からないようにしている。

図９に示すように、冷却されたボルト１０を冷却装置１２０から取出し、予め積層された被締結部材１、２の挿通孔３からボルト１０を穴１ａ内に導入し、ドライバ装置１００のハンドル１０１に設けられたトリガ１０１ａを操作する。これにより、回転駆動機構１０２ａが駆動され、回動体１０４およびクランプハンド１０５が回転する結果、クランプハンド１０５が把持しているボルト１０のねじ部１４が穴１ａ内で回動し、穴１ａ内に形成された雌ねじ部１５に螺合する（図２（Ａ）参照）。その後、トルクリミッタ１０２ｂによって、トルクが制限されるところまで、ボルト１０が締め付けられると、トリガ１０１ａを離して、螺合作業を終了し、クランプハンド１０５を拡げてボルト１０を解放し、作業を終了する。その後、ボルト１０が常温に戻るに連れて、ボルト１０およびワッシャ２０が拡開する。これにより、ボルト１０は、被締結部材１、２に対する締結力を維持したまま、螺動不能な状態となる（図２（Ｂ）参照）。

次に、メンテナンス等の理由により、ボルト１０を離脱する場合には、図９に示す状態から、回動体１０４内の導入管１１４から冷却液を導入し、排出管１１１から排出することによって、冷却液をボルト１０内の穴１９内に還流させ、これによって、ボルト１０を冷却する。このため、ボルト１０は、再び縮径し、そのねじ部１４が図２（Ａ）の状態に戻る。その後、ボルト１０を螺脱方向に回動させることにより、何ら部品を損傷させることなく、ボルト１０の取り外し作業を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態では、ボルト１０を所定温度に冷却して収縮させることにより、雌ねじ部１５にねじ部１４を螺合させて、被締結部材１、２をねじ止めすることが可能になる。締結後に冷却されたボルト１０が常温に戻るに連れて、ねじ部１４も膨張する。この膨張により、雌ねじ部１５とボルト１０のねじ部１４とのピッチが異なるため、ボルト１０は、螺動不能となる。ここで、雌ねじ部１５には、常温にて膨張しているときのねじ部１４のピッチ増分を吸収可能であって径増分に対してはねじ部の自然膨張状態の径よりも雌ねじ部が小さくなるような隙間Ｃを持たせて形成されているので、ボルト１０の膨張による寸法差を吸収しつつ、ボルト１０のねじ部１４と圧着状態となり、ボルト１０の螺動を規制する。

さらに、本発明の前記ボルト１０の円筒部１２には、ねじ部１４側が底になる有底の穴１９が形成されているので、この穴１９に冷却液を導入することにより、ボルト１０を再度収縮させ、雌ねじ部１５から螺脱することが可能になる。

さらに、本実施形態では、前記ボルト１０の円筒部１２に頭部１１を設け、この頭部１１と円筒部１２との間には、ボルト１０ともに冷却可能なワッシャ２０を配設している。

このため、本実施形態では、ボルト１０を冷却する際、ワッシャ２０もボルト１０とともに冷却されるので、ボルト１０が膨張することに伴い、ワッシャ２０も膨張する。この結果、ボルト１０の膨張によって、当該ボルト１０の頭部１１と被締結部材１、２との間に隙間ができたとしても、この隙間をワッシャ２０の膨張によって補い、締結力を維持することが可能になる。特に本実施形態においては、ワッシャ２０は、ボルト１０よりも線膨張率の大きい材質で形成されているので、被締結部材１、２とボルト１０の頭部１１との間に生じ得る隙間を可及的に吸収し、熱応力によって堅固な締結力を得ることが可能になる。

このように本実施形態によれば、熱収縮を利用してボルト１０のねじ部１４とこのねじ部１４が螺合する雌ねじ部１５との結合を維持するようにしているので、堅固な固定構造を得ることができるとともに、ボルト１０に形成された穴１９を利用して再度ボルト１０を冷却することにより、ねじ部１４と雌ねじ部１５とを螺脱させることができる。従って本発明によれば、使用時に要求される固着強度とメンテナンス性とを両立することができるという顕著な効果を奏する。

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

図１０は、本発明の別の実施形態におけるねじ構造の断面略図である。

同図を参照して、図示の構造では、ボルト１０の頭部１１を被覆するカバー部材３０を設けている。カバー部材３０は、略深皿形の被覆部材であり、その外周面は、ボルト頭部と同様に６角形に形成されているとともに、内周面中央部には、ボルト部３１が突設されている。他方、ボルト１０の穴１９には、雌ねじ３２が螺設されており、この雌ねじ３２にボルト部３１が螺合することにより、カバー部材３０の下端面がワッシャ２０を介し、ボルト１０と協働して被締結部材１、２を締結する構成になっている。

ここで、カバー部材３０のボルト部３１とこのボルト部３１が螺合する雌ねじ３２は、図２（Ａ）（Ｂ）で説明した寸法関係と同様に、ボルト部３１が、雌ねじ３２に対し、所定温度（例えば−２９３℃）にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ３２は、常温にて膨張しているときのボルト部３１の前記雌ねじ部は、常温にて自然膨張しているときのボルト部３１のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ボルト部３１の自然膨張による軸径は、雌ねじ３２の谷径よりも幾分大径になるように設定されている。

この結果、ボルト１０を螺合させて、常温に戻した後、さらに、カバー部材３０を冷却してボルト部３１を雌ねじ３２に螺合させることにより、より堅固な締結力を被締結部材１、２に付与することが可能になる。また、カバー部材３０を外部から冷却することにより、ボルト１０の場合と同様に、カバー部材３０をボルト１０から離脱させることが可能になる。

図１０の実施形態では、カバー部材３０によって、穴１９が閉塞されるので、塵埃が溜まる恐れがない。

図１１は本発明のさらに別の実施態様を示すものであり、（Ａ）がねじ構造の断面略図、（Ｂ）がボルトの平面図、（Ｃ）が変形例を示す平面図である。

これらの図を参照して、ボルト１０としては、頭部１１のない寸胴状のものを採用してもよい。その場合には、図１１（Ｂ）または（Ｃ）に示すように、ドライバを導入するためにプラスまたはマイナスの割溝１０ａを形成しておけばよい。この状態で図１０の実施形態と同様に、穴１９に雌ねじ３２を形成し、ワッシャ２０を介して、カバー部材としてのボルト４０のボルト部４１を螺合させることによって、被締結部材１、２を締結することが可能になる。ボルト部４１と、雌ねじ３２の寸法関係もまた、図２（Ａ）（Ｂ）で説明した寸法関係と同様に、ボルト部４１が、雌ねじ３２に対し、所定温度（例えば−２９３℃）にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ３２は、常温にて自然膨張しているときのボルト部４１のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ボルト部４１の自然膨張による軸径は、雌ねじ３２の谷径よりも幾分大径になるように設定されている。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）の実施形態では、ボルト１０の穴１９に形成されたに螺合するカバー部材が協働して被締結部材１、２を締結するので、被締結部材１、２は、より堅固に固着されることになる。そして、この実施形態においても、ボルト４０を冷却して螺脱させることにより、穴１９を開放し、次いで、この穴１９内に冷却液を導入することにより、ボルト１０を離脱させて、被締結部材１、２を分離することが可能になる。

さらに、上述した各実施形態において、図１２のワッシャ構造を採用することも可能である。図１２は、本発明のさらに別の実施形態を示す断面部分拡大略図である。

同図に示すように、ボルト１０とワッシャ２０とを一体化する手段としては、頭部１１と円筒部１２の間に、当該円筒部１２よりも大径に形成されたワッシャねじ部５０を設け、このワッシャねじ部５０に対し、ワッシャ２０の開口２１の内周に設けたワッシャ雌ねじ部５２を螺合させる構成を採用してもよい。ワッシャねじ部５０と、ワッシャ雌ねじ部５２との間には、軸方向の隙間を大きく設定して、熱膨張による寸法の変化を吸収できるようになっている。

この実施形態では、ボルト１０のワッシャねじ部５０をワッシャ雌ねじ部５２に螺合することにより、熱加工を施すことなくボルト１０とワッシャ２０とを一体化することが可能になる。

図１３は、本発明を適用可能なさらに別の実施形態に係るボルト１０の縦断面略図である。

同図を参照して、ボルト１０の具体的な態様としては、穴１９が省略されたものであってもよい。

この場合においては、専ら、一度螺着させたボルト１０を螺脱させない用途に好適であり、加工費を低減することも可能になる。他方、この態様において、ボルト１０を螺脱させる場合には、ボルト１０に対し、穴１９に相当する穿孔を施し、冷却液を導入してボルトのみ冷却すればよい。これにより、ボルト１０が再度螺動できるようになるので、離脱することも可能となる。

さらに、本発明において、ボルト１０のねじ部１４が螺合する雌ねじ部１５は、被締結部材２に形成されているだけでなく、被締結部材１、２をボルト１０と協働して締結するナットに形成されていてもよい。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の一形態に係るボルトおよび被締結部材の分解断面略図である。 図１の実施形態に係るねじ部と雌ねじ部の寸法関係を示す断面部分拡大略図であり、（Ａ）はボルトを収縮させた時の状態、（Ｂ）はボルトが常温にて膨張している時の状態をそれぞれ示している。 図１の実施形態に係るボルトの縦断面略図である。 本発明に係るドライバ装置の全体構成を示す正面図である。 図４のドライバ装置の要部を拡大して示す断面略図である。 図４のドライバ装置に採用されたロックハンドの形状を示す底面略図である。 本発明を適用可能な冷却装置の概略構成を示す断面図である。 前記ドライバ装置と前記冷却装置とによって、ボルトを冷却している状態を示す図である。 冷却されたボルトを螺合する際の施行状況を示す概略図である。 本発明の別の実施形態におけるねじ構造の断面略図である。 本発明のさらに別の実施態様を示すものであり、（Ａ）がねじ構造の断面略図、（Ｂ）がボルトの平面図、（Ｃ）が変形例を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す断面部分拡大略図である。 本発明を適用可能なさらに別の実施形態に係るボルトの縦断面略図である。

符号の説明

１ 被締結部材
２ 被締結部材
１０ ボルト
１１ 頭部
１２ 円筒部
１４ ねじ部
１５ 雌ねじ部
１８ 挿通軸部
１９ 穴
２０ ワッシャ
２１ 雌ねじ
３０ カバー部材
３１ ボルト部
３２ 雌ねじ
４０ ボルト（カバー部材の別の例）
４１ ボルト部
５０ ワッシャねじ部
５２ ワッシャ雌ねじ部

Claims (7)

1. 複数の被締結部材を固定するためのねじ構造であって、
   ボルトの円筒部に形成されたねじ部と、このねじ部を螺合させる雌ねじ部とを有し、
   前記ボルトの円筒部には、ねじ部側が底になる有底の穴が形成されており、
   前記ねじ部は、雌ねじ部に対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ部は、常温にて自然膨張しているときのねじ部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径は、雌ねじ部の谷径よりも幾分大径になるように設定されていることを特徴とするねじ構造。
2. 請求項１記載のねじ構造において、
   前記穴に雌ねじを形成するとともに、この雌ねじに螺合するボルト部を有するカバー部材を設け、前記ボルト部は、雌ねじに対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじは、常温にて自然膨張しているときのボルト部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ボルト部の自然膨張による軸径は、雌ねじの谷径よりも幾分大径になるように設定されていることを特徴とするねじ構造。
3. 請求項２記載のねじ構造において、
   前記ボルトは、頭部のない寸胴状のものであり、前記カバー部材は、ボルトと協働して被締結部材を締結する締結部材であることを特徴とするねじ構造。
4. 請求項１、２または３記載のねじ構造において、
   前記ボルトの円筒部に頭部を設け、この頭部と円筒部との間には、ボルトとともに冷却可能なワッシャが配設されていることを特徴とするねじ構造。
5. 請求項４記載のねじ構造において、
   前記ワッシャは、頭部と円筒部の間に設けられ、円筒部よりも大径に形成されたワッシャねじ部を有し、前記ワッシャは、ワッシャねじ部に螺合するワッシャ雌ねじ部を有していることを特徴とするねじ構造。
6. 請求項４または５記載のねじ構造において、
   前記ワッシャは、前記ボルトよりも線膨張率の大きい材質で形成されていることを特徴とするねじ構造。
7. 複数の被締結部材を固定するためのねじ構造であって、
   ボルトの円筒部に形成されたねじ部と、このねじ部を螺合させる雌ねじ部とを有し、
   前記ねじ部は、雌ねじ部に対し、所定温度にて収縮しているときに螺合するピッチに設定されているとともに、前記雌ねじ部は、常温にて自然膨張しているときのねじ部のピッチ増分を吸収可能な隙間を形成しているとともに、ねじ部の自然膨張による軸径は、雌ねじ部の谷径よりも幾分大径になるように設定されていることを特徴とするねじ構造。
   

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