JP2007029993A - 転造雌ねじ部品の製造方法及び転造雄ねじ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじ山の山頂部に窪みが発生するのを抑制して螺合不良が発生しにくい転造雌ねじ部品の製造方法を提供する。また、ねじ山の山頂部に窪みを有する雌ねじ部品と螺合する場合においても螺合不良が発生しにくい転造雄ねじ部品を得る。
【解決手段】 転造タップ３５０のねじ山３５２で押圧され陥没する雌ねじ素材４００の点ａｂｃで囲まれた区域Ａの陥没部体積Ｖａが、転造タップ３５０のねじ溝形成部３５６と下孔形成部４０４とで形成される点ｃｄｅで囲まれた空隙部である区域Ｂの空隙部体積Ｖｂ以上になるように転造タップ３５０と下孔形成部４０４による下孔４０２（直径ｄ２）との形状や寸法関係を決めると、転造タップ３５０のねじ山３５２により下孔形成部４０４の母材が押圧排除されたとき下孔形成部４０４の母材が区域Ｂにおいて隆起して空隙部を充分に埋めることができ、雌ねじのねじ山山頂部に窪みが発生するのを抑制できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転造雌ねじ部品の製造方法及び転造雄ねじ部品に関する。

図４は、従来の転造雌ねじ部品としての転造雌ねじを示す要部断面図である。図４において、転造雌ねじ６００は、ねじ山６０２とねじ溝形成部６０６を有する。ねじ山６０２は山頂部６０２ａを有する。ねじ山６０２とねじ山６０２の間に谷底部６０６ａを有するねじ溝形成部６０６が形成されている。このような転造雌ねじ６００は、図５に示すような円筒状の下孔７０２を形成する孔形成部７０４を有する雌ねじ素材７００を、転造タップ３０１を用いて、ねじ溝形成部６０６の谷底部６０６ａ（図４）を陥没させるとともにねじ山６０２の山頂部６０２ａ（図４）を隆起させて製造する（例えば、特許文献１参照）。このような場合、図５に示すように、転造タップ３０１によって雌ねじ素材７００の母材が点ｆｇｈにて囲まれる区域Ｃにおいて陥没し、雌ねじ素材７００の母材が孔形成部７０２ｂと転造タップ３０１とにより形成される空隙部分である点ｈｊｋに囲まれた区域Ｄにおいて雌ねじ素材７００の母材が隆起し、ねじ山６０２を形成する。

このように、転造雌ねじ６００（図４）は塑性変形により雌ねじ形成用ねじ山であるねじ山６０２を隆起させるので、転造作業時、摺曲作用によって山頂部６０２ａに皺が寄せ集められ、転造作業終了時には、山頂部６０２ａにねじ山６０２が延在するつる巻方向に溝状の凹部としてのＶ形の窪み６０２ｂが生じることがある。特に、雌ねじ素材７００の陥没させられる区域Ｃの体積が、雌ねじ素材７００の孔形成部７０４と転造タップ３０１との間で形成される空隙部である区域Ｄの体積より小さいときにＶ字型の窪み６０２ｂが発生しやすい。

また、従来の転造雄ねじとしての転造雄ねじ（ボルト）８００においては、図６の要部断面図に示すように、転造雄ねじ８００のねじ山８０２を転造加工により形成した場合、ねじ山８０２のうち、図６に矢印Ｆで示す図６における下方向である螺合方向先行端（単に、先行端ともいう）側のねじ山８０２は不完全ねじ山部８０４となっている。ここに、不完全ねじ山部８０４とは、ねじ山８０２の高さ、すなわちねじ溝形成部８０６の谷底部８０６ａからの高さが螺合方向先行端に向かって比較的長い寸法にわたって徐々に低くなっていくねじ山８０２の部分のことである。図６において、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３である（例えば、特許文献２参照）。一般に不完全ねじ山部８０４は、図７（ａ）及び（ｂ）の平面図及び側面図に示すように不完全ねじ山部８０４の始端部（完全ねじ山部終端部）８０４ａより徐々に山径が小さくなり、終端部８０４ｂにおいてねじ山８０２の山径と谷径が一致する。なお、不完全ねじ山部８０４は所定幅の山頂部８０４ｃを有している。

特開２００１−３１７５１８号公報（段落番号０００２、０００７、図１０及び図１１） 特開２０００−１２０６４０号公報（段落番号０００２及び図１１）

従来の転造雌ねじ６００は以上のように構成され、転造工程においてねじ山６０２の山頂部６０２ａに窪み６０２ｂが発生しやすい。このため、図４に示すような転造雌ねじ６００に図７に示すような不完全ねじ山部８０４を有する転造雄ねじ８００を螺合する場合、転造雄ねじ８００の不完全ねじ山部８０４の山頂部８０４ｃの幅が狭いため、転造雌ねじ６００のねじ溝形成部６０６と螺合せずに転造時に生じた上記ねじ山６０２の山頂部６０２ａの窪み６０２ｂと螺合してしまう螺合不良が発生することがある。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ねじ山の山頂部に窪みが発生するのを抑制して螺合不良が発生しにくい転造雌ねじ部品の製造方法を提供すること及びねじ山の山頂部に窪みを有する雌ねじ部品と螺合する場合においても螺合不良が発生しにくい転造雄ねじ部品を得ることを目的とする。

この発明に係る転造雌ねじ部品の製造方法は、所定の径の円筒状の空間部を形成する空間形成部を有する雌ねじ素材の空間形成部に転造工具により雌ねじを加工して転造雌ねじ部品を製造するときに、陥没部体積を理論的隆起可能体積以上になるように転造工具と円筒状の空間部との間の形状や寸法関係を設定するものであって、陥没部体積とは雌ねじ素材の空間形成部が転造工具により押圧されて陥没する陥没部分の体積のことであり、理論的隆起可能体積とは空間形成部が転造工具により押圧されて陥没するときに空間形成部と転造工具とにより陥没部分に隣接して空間部の径方向に形成されている空隙部の体積であって空間形成部が空隙部において隆起可能な最大体積である。

また、この発明に係る転造雄ねじ部品は、不完全ねじ山部のねじ山の山頂部に完全ねじ山部のねじ山の山頂部の幅よりも広い幅広部を設けたものである。

この発明に係る転造雌ねじ部品の製造方法は、所定の径の円筒状の空間部を形成する空間形成部を有する雌ねじ素材の空間形成部に転造工具により雌ねじを加工して転造雌ねじ部品を製造するときに、陥没部体積を理論的隆起可能体積以上になるように転造工具と円筒状の空間部との間の形状や寸法関係を設定するものであって、陥没部体積とは雌ねじ素材の空間形成部が転造工具により押圧されて陥没する陥没部分の体積のことであり、理論的隆起可能体積とは空間形成部が転造工具により押圧されて陥没するときに空間形成部と転造工具とにより陥没部分に隣接して空間部の径方向に形成されている空隙部の体積であって空間形成部が空隙部において隆起可能な最大体積であるので、空間形成部が陥没するとき陥没部に隣接して形成されている空隙部において空間形成部が隆起して当該空隙部を充分に埋めることができ、空隙部において形成されるねじ山の山頂部の窪みの発生を抑制でき、当該窪みと雄ねじのねじ山とが螺合してしまう螺合不良を防止できる。

また、この発明に係る転造雄ねじ部品は、不完全ねじ山部のねじ山の山頂部に完全ねじ山部のねじ山の山頂部の幅よりも広い幅広部を設けたものであるので、ねじ山の山頂部に窪みを有する従来の転造雌ねじと螺合する場合においてもその窪みと不完全ねじ山部のねじ山とが螺合してしまう螺合不良を抑制できる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における転造雄ねじの構成を示す構成図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１において、転造雄ねじ部品である転造雄ねじ１００のねじ山１０２を転造加工により形成した場合、ねじ山１０２のうち、螺合方向（矢印Ｆ方向）の先行端側のねじ山１０２は、ねじ溝形成部１０６の谷底部１０６ａからの高さが螺合方向先端部に向かって比較的長い寸法に亘って徐々に小さくなっていく不完全ねじ山部１０４となるのは、図６及び図７に示した従来のものと同様である。

しかし、不完全ねじ山部１０４は、図１に示すように山頂部１０４ｃに幅広部１０４ｆを設けてその断面形状が台形になるようしてある。幅広部１０４ｆは、不完全ねじ山部１０４の終端部１０４ｂより始まり徐々に幅が狭くなり、不完全ねじ山部の始端部１０４ａよりも終端部１０４ｂ寄りの終点部１０４ｇにおいて山頂部１０４ｃの幅と一致する。従って、上記台形の形状は幅広部１０４ｆにおける位置によって異なる。このように不完全ねじ山部１０４に幅広部１０４ｆを設けることにより、不完全ねじ山部１０４が図４に示したようなねじ山６０２の山頂部６０２ａに窪み６０２ｂを有する従来の転造雌ねじ６００と螺合する場合においてもその窪み６０２ｂと螺合してしまう螺合不良を抑制できる。なお、幅広部１０４ｆは、不完全ねじ山部１０４の終端部１０４ｂより始まるものでなくてもよく、要は上記窪み６０２ｂの幅よりも広い部分を有するものであればよい。

実施の形態２．
図２及び図３は、この発明の実施の形態２を示すものであり、図２は転造雌ねじを製造する工程を説明するための説明図、図３は転造するときの雌ねじ素材の塑性変形を説明するための説明図である。図２において、雌ねじ素材４００は、直径ｄ２の円筒状の下孔４０２を形成する下孔形成部４０４を有する。また、転造雌ねじ５００（図３）の転造に用いる転造タップ３５１は、ねじ山３５４の山頂部３０４ａの直径がｄ１、ねじ溝形成部３０６の谷底部３０４ａの直径がｄ３である。この所定の山径ｄ１及び谷径ｄ３を有する転造タップ３５１（図２）を用いて、雌ねじ素材４００の下孔形成部４０４に、ねじ山５０２及びねじ溝形成部５０６（図３）を転造加工して図３に示すような転造雌ねじ部品である雌ねじ５００を製造する。下孔形成部４０４に転造タップ３５１をねじ込むことにより、下孔形成部４０４の点ａｂｃにて囲まれた区域Ａの母材が陥没し押しのけられ、下孔形成部４０４とねじ溝形成部３５６にて形成された空隙部である点ｃｄｅにて囲まれた区域Ｂにおいて下孔形成部４０４が隆起して図３に示す雌ねじ５００のねじ山５０２及びねじ溝形成部５０６が形成される。ねじ山５０２とねじ山５０２との間に、谷底部５０６ａを有するねじ溝形成部５０６が形成される。

図３に示すように、転造雌ねじ５００のねじ山５０２の山頂部５０２ａにおける窪み（図示していないが、図４の窪み６０２ｂ参照）の生じやすさは、転造タップ３５１のねじ山３５２（直径ｄ１）で陥没排除される雌ねじ素材４００の点ａｂｃで囲まれた区域Ａ（長さは便宜上１周分で考える）の陥没部体積Ｖａと、転造タップ３５１のねじ溝形成部３５６（主として谷底部３５６ａ（径ｄ３））と下孔形成部４０４（径ｄ２）とで形成される空隙部である点ｃｄｅで囲まれる区域Ｂ（長さは便宜上１周分で考える）における空隙部体積Ｖａとの大小関係で決まる。なお、この空隙部体積Ｖａが、転造時に空間形成部が転造工具により押圧されて陥没するときに空間形成部と転造工具とにより陥没部分に隣接して空間部の径方向に形成されている空隙部の体積であって空間形成部が空隙部において隆起可能な最大体積であり、この発明における理論的隆起可能体積である。

陥没部体積Ｖａ＞＝空隙部体積Ｖｂの場合、転造タップ３５１で陥没排除される雌ねじ素材４００の母材の陥没部体積Ｖａが空隙部体積Ｖｂよりも大きいので、理論上雌ねじ素材４００の母材が変形して区域Ｂを充分に埋めることが可能となり、雌ねじ素材４００の下孔形成部４０４と転造タップ３５１との間に形成される空隙部に隙間が発生し難くなるため、雌ねじ５００のねじ山５０２の山頂部５０２ａに窪みが発生するのを抑制できる。つまり、転造タップ３５１のねじ山３５４の山頂部３５４ａの直径ｄ１と、ねじ溝形成部３０６の谷底部３０６ａの直径ｄ３が与えられたとき、雌ねじ素材４００の下孔４０２の直径ｄ２が上記のような条件、陥没部体積Ｖａ＞＝空隙部体積Ｖｂを満たすように下孔形成部４０４を構成して、転造タップ３５１を用いて図３に示す転造雌ねじ５００を製作すれば良い。

さらに、表現を変えれば、転造タップ３５１のねじ山３５２であって円筒状の空間部である下孔４０２の径よりも大きい部分の体積が、転造タップ３５１のねじ溝形成部３５６であって円筒状の空間部である下孔４０２の径よりも小さい部分と空間部形成部である下孔形成部４０４とにより下孔４０２の径方向に形成される空隙部の体積以上になるように、転造タップ３５１と下孔形成部の形状や寸法関係を決めればよいことになる。

以上のようにこの実施の形態によれば、転造雌ねじを製造する場合に発生しやすい転造雌ねじのねじ山部の山頂部の窪みの発生を抑制することにより、螺合不良を減少させることができる。

この発明の実施の形態１である転造雄ねじの構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態２である転造雌ねじを製造する工程を説明するための説明図である。 転造するときの雌ねじ素材の塑性変形を説明するための説明図である。 従来の転造雌ねじの構成を示す要部断面図である。 従来の転造雌ねじの製造方法を説明するための説明図である。 従来の転造雄ねじの要部断面図である。 従来の転造雄ねじの平面及び側面図である。

符号の説明

１００ 転造雄ねじ、１０４ 不完全ねじ山部、１０４ａ 始端部、
１０４ｂ 終端部、１０４ｃ 山頂部、１０４ｆ 幅広部、１０４ｇ 終点部、
３５１ 転造タップ、３５２ 山頂部、３５６ 谷底部、４００ 雌ねじ素材、
４０４ 下孔形成部、５００ 転造雌ねじ、５０２ ねじ山。

Claims (4)

1. 所定の径の円筒状の空間部を形成する空間形成部を有する雌ねじ素材の上記空間形成部に転造工具により雌ねじを加工して転造雌ねじ部品を製造するときに、陥没部体積を理論的隆起可能体積以上になるように上記転造工具と上記円筒状の空間部との間の形状や寸法関係を設定するものであって、上記陥没部体積とは上記雌ねじ素材の上記空間形成部が上記転造工具により押圧されて陥没する陥没部分の体積のことであり、上記理論的隆起可能体積とは上記空間形成部が上記転造工具により押圧されて陥没するときに上記空間形成部と上記転造工具とにより上記陥没部分に隣接して上記空間部の径方向に形成されている空隙部の体積であって上記空間形成部が上記空隙部において隆起可能な最大体積である転造雌ねじ部品の製造方法。
2. 不完全ねじ山部のねじ山の山頂部に完全ねじ山部のねじ山の山頂部の幅よりも広い幅広部を設けた転造雄ねじ部品。
3. 上記幅広部は、上記不完全ねじ山部の始端部から終端部に向かって所定範囲に設けられたものであることを特徴とする請求項２に記載の転造雄ねじ部品。
4. 雌ねじを形成する雌ねじ形成用ねじ山の山頂部に上記雌ねじ形成用ねじ山のつる巻方向に延在する溝状の凹部を有する転造雌ねじ部品と螺合されるものであって、上記幅広部は上記凹部の幅よりも広い幅を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の転造雄ねじ部品。

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