JP2009036377A - ねじ付きボルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ山を損傷するリスクなしにねじ込むことができ、ラッカー塗装された表面の場合に目詰まりしない傾向があり、特に安価に製造することができる、ねじ付きボルトを利用可能にすること。
【解決手段】基本的な円筒形状で、根元端部（３）及び頭部端部（４）を備えたシャンク（２）を有するねじ付きボルト（１）に、少なくとも１つの主ねじ区間（１２）と、根元端部（３）の近くに、主ねじ区間（１２）に隣接する少なくとも１つの導入ねじ区間（３）とを有する螺旋状の雄ねじ（１１）が切られ、導入ねじ区間（１３）は、主ねじ区間（１２）とは異なる導入面を有し、要素の相補的な雌ねじのねじ区間と交差せずに係合するように形成される。ラッカー残留物を収容するための空きスペースを形成するために、導入ねじ区間（１３）及び主ねじ区間（１２）は、シャンク（２）の長手方向に延びる少なくとも１つの溝（１５）によって中断される。ねじ区間（１２、１３）及び溝（１５）は、転造によって最初に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの主ねじ区間と、少なくとも１つの導入面を備えた導入ねじ区間とを有する、螺旋状の雄ねじが切られた基本的な円筒形状のシャンクを有するねじ付きボルトに関する。

上述の種類のねじ付きボルトは、欧州特許第０，８４０，８５９号から周知である。ねじ付きボルトの既知の設計は、ボルトがその雄ねじにより対応する雌ねじを有するねじ穴の中にねじ込まれるとき、ねじ山の損傷を防止するように意図されている。一緒にねじ込むときにねじ山を互いに係合しようとする際、ねじ山が互いに対して少なくとも半ピッチだけずれる方法でボルト及びナットの中心軸が位置合わせされないとき、導入ねじ区間のないねじ切られた要素内で、ねじ山の損傷が起こり得る。次に、２つの部品が互いに対して回転される場合、このことにより、雄ねじ及び雌ねじのねじ区間が互いに交差するところでねじ山の目詰まり及び損傷がもたらされることがある。好ましくない位置合わせの場合でさえも、１つ又はそれ以上の導入ねじ区間を形成することで、雌ねじ及び雄ねじのねじ区間の正確なねじ込みが確実になり、ボルトをねじ込むときのねじ山の損傷が防止される。

さらに、独国特許出願公開第１０ ２００５ ０１７，３７９ Ａ１号において、ねじ付きボルトに、ねじ山のねじ区間を中断し、ラッカー、ラッカー残留物、又は汚れを収容するための空きスペースを形成する、長手方向に延びる溝を設け得ることが開示される。こうした設計は、一緒にねじ込む前に、ナット又はボルトのねじ山にラッカーの被膜が施されるときに有利である。ラッカー塗装の場合には、溝がねじ区間からラッカーを除去し、ボルトがねじ穴にねじ込まれたときに、分離したラッカーの粒子が溝内に堆積されることがあるので、溝がねじ区間の間に捕獲されず、そのため、互いの中への部品のねじ込みが妨げられる。

本発明の目的は、ねじ山を損傷するリスクなしにねじ込むことができ、ラッカー塗装された表面の場合に目詰まりしない傾向があり、特に安価に製造することができる、冒頭に述べられた種類のねじ付きボルトを利用可能にすることである。

この目的を達成するために、本発明によると、根元端部及び頭部端部を有し、少なくとも１つの主ねじ区間と、根元端部の近くの、主ねじ区間に隣接する少なくとも１つの導入ねじ区間とを有する螺旋状の雄ねじが切られた、基本的な円筒形状のシャンクを有するねじ付きボルトが提供され、導入ねじ区間は、主ねじ区間とは異なる導入面を有し、主ねじ区間より小さい外径を有し、かつ、要素の相補的な雌ねじのねじ区間と交差せずに係合するように形成され、ラッカー残留物を収容するための空きスペースを形成するために、主ねじ区間だけが、又は、導入ねじ区間及び主ねじ区間が、シャンクの長手方向に延びる少なくとも１つの溝によって中断される。ここでは、ねじ区間及び溝は、転造によって最初に形成される。

驚いたことに、導入ねじ区間及びこれらを中断する溝の形成を互いに合致させることができるので、ボルトをねじ穴の中にねじ込むときにねじ区間が交差せずに係合することを可能にし、よって、ねじ山の損傷を確実に回避する、ねじ付きボルトを生成できることが分かった。溝においてねじ区間が中断するために、ねじ付きボルトの位置合わせが不正確な場合にねじ区間の係合が不完全である可能性が、溝のないねじ付きボルトの場合と比べて実質的に大きくなるため、このことは、当業者には驚くべきことであった。例えば、小さい直径又は多数の溝を有するような好ましくない場合に、本発明の１つの提案によると、溝は主ねじ区間だけを中断するので、溝により、導入ねじ区間の形成及び作用に悪影響を受けない。

本発明の別の提案によると、シャンクの長手方向に延びる複数の溝が、互いから同様の距離だけ離間して設けられることが好ましく、各々の溝は螺旋状ラインに沿って走り、雄ねじの外周における傾斜角は、約７０°から８５°まで、特に８０°になることが好ましい。溝の螺旋形状のコースは、転造プロセスにおけるねじ付きボルトの連続的な回転を確実にする。
溝の深さは、ねじ山の深さと実質的に等しくすることができ、ボルトの直径が十分に大きいときには、代替的に溝の深さをねじ山の深さより大きくすることもできる。

ねじ付きボルトは、通常、複数の主ねじ区間と、代替的に複数の導入ねじ区間とを有し、導入ねじ区間は、主ねじ区間より小さい外径を有する。ねじ付きボルトをねじ穴の中に確実に導入し、ねじ山の損傷を回避するために、導入ねじ区間の外径が、主ねじ区間の方向に大きく比例して増大するとき、即ち、直径の変化が導入ねじ区間ごとに増大するとき、さらに有利であることが分かった。

導入ねじ区間は、プロファイルが凸状の弧状であり、又は、ねじ山の側面区域によって横方向に制限され、かつ、プロファイルが平坦な導入面を有することができる。プロファイルが凸状の弧状である導入面が、プロファイル平坦な導入面より小さい外径を有する場合、両方の実施形態の導入ねじ区間を互いに組み合わせることが好ましい。
本発明によるねじ付きボルトをねじ込むときの心ずれの程度を制限するために、本発明の更なる提案によると、根元端部とこれに隣接する導入ねじ区間との間に、その外径がねじ山の谷径と実質的に対応する、ねじなしボルト区域が設けられる。

ねじ付きボルトの製造のために、本発明は、根元端部及び頭部端部を有するように金属の円筒形ボルト・ブランクを形成し、根元端部に隣接するボルト・ブランクの区域の直径を導入ねじ区間を形成するために設計された領域まで低減させ、次いで、ねじ転造機において、平坦なジョーによる１回の通過において、主ねじ区間及び導入ねじ区間は、第１の段階で部分的に形成され、第２の転造段階で完全に最初に形成され、更に第２の転造段階で溝がボルト・ブランクの表面内に転造される、方法を提供する。

本発明による方法は、２つの異なる転造段階から成る単一の連続的な転造プロセスにおいて、予め形成されたブランクからねじ付きボルトの最終形態を製造することができるという利点を有する。従って、本方法は、実行するのが特に迅速で安価である。本方法を用いて導入ねじ区間を十分に精密に形成することができるので、ボルトをねじ込むときに、ねじ区間が交差せずに係合することが確実に保証されることが更に分かった。

本発明の付加的な提案によると、２つの異なる平坦なジョー、即ち、主ねじ区間及び導入ねじ区間を形成するための転造プロファイルを有する第１の平坦なジョーと、主ねじ区間及び導入ねじ区間を部分的に形成するための転造プロファイルを有する最初の区域と、溝を形成するためのリブを有し、かつ、リブ間にプロファイルのないジョー区域が設けられた末端区域とを有する第２の平坦なジョーを、ねじ付きボルトの転造のために用いることができる。本方法のこの実施形態は、加工物が、問題なく平坦なジョーから離れ、形成されたねじ付きボルトの寸法精度が優れているという利点を有する。

本発明が、図面に示される例示的な実施形態によって下記に詳細に説明される。
図１に示されるねじ付きボルト１は、根元端部３及び頭部端部４を備えた基本的な円筒形状のシャンク２を有する。頭部端部４上には、シャンク２の反対側に点火先端部８を形成するための、テーパ状面７を有する溶接区域６を支持するフランジ５が形成される。根元端部３において、シャンクには、テーパ状ベベル９及び隣接する円筒形区域１０が設けられる。

シャンク２は、区域１０とフランジ５との間に、主ねじ区間１２及び導入ねじ区間１３を備えたメートル雄ねじ１１を有する。導入ねじ区間１３は、区域１０に隣接している。導入ねじ区間１３は、おおよそ１４において、隣接する主ねじ区間１２に変換される。主ねじ区間１２の設計は、６０°のピッチを有するメートルねじの規格に対応する。

導入ねじ区間１３の形態は、主ねじ区間１２のものとは異なる。第１の導入ねじ区間１３．１は、最小の外径と、凸状の弧状プロファイルを備えた導入面とを有する。次の導入ねじ区間１３．２は、幾分大きい外径を有する。導入ねじ区間１３．２の導入面のプロファイルは、同じように外方に凸状の弧状になっており、曲率は幾分大きくすることができる。導入ねじ区間１３．２は、更に大きい外径を有するが、その外径は、主ねじ区間１２の外径より依然として明らかに小さい導入ねじ区間１３．３に変換される。導入ねじ区間１３．３は、プロファイルが平坦な導入面が間に見られるピッチ区域を既に有する。

雄ねじ１１の領域において、シャンク１２は、長手方向に延び、かつ、シャンク２の長手方向軸の周りに螺旋状ラインに沿って走る複数の溝１５を更に有する。溝１５の螺旋状ラインの傾斜角、つまり、巻き戻すときに外周ラインの螺旋状ラインを形成する角度は、約８０°になるが、代替的に、より小さくしても又はより大きくしてもよい。溝１５の深さは、雄ねじ１１の深さに実質的に対応する。従って、主ねじ区間１２及び導入ねじ区間１３は、溝１５によって中断され、個々のねじ区間区域に細分される。溝１５は、ねじ付きボルト１がねじ穴の中にねじ込まれたとき、ねじ付きボルト及び／又はねじ穴の、以前にラッカー塗装された表面から分離するようになるラッカー残留物を収容する役割を果たす。

図２は、ボルト１の前端部を通る断面を示す。ここでは、異なる形態の導入ねじ区間１３．１、１３．２及び１３．３がはっきりと見え、第１の導入ねじ区間１３．１の導入面は、転造の際に完全に形成されてはおらず、よって、与えられた凸状の弧状部分を有していない。しかしながら、このことは、そのために依然としてより平坦な導入ねじ区間１３．１が、ボルト１の自動的な位置合わせを妨げるのではなく促進することができるので、ねじ込むのに不利ではない。次の主ねじ区間１２と対照的に、第１の主ねじ区間１２．１も同様に、その先端領域が完全に形成されていない。しかしながら、ねじ付きボルトの後の変形におけるわずかな寸法のずれ及びブランクの不均一性に起因して、求められる形態からのこうしたわずかなずれが生じることがある。

本発明に従って用いられる平坦なジョーを用いる転造方法の原理が、図３に示される。下部の平坦なジョー２０が固定された状態で配置され、その上側にねじ山プロファイル（ｔｈｒｅａｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）が生成される。ジョー２０の上に、下側にねじ山プロファイルの歪みを有する上部の平坦なジョー２１が、長手方向に移動可能なように着座される。上部ジョー２１の移動可能な座面は、ジョー２１の開始位置において、ジョー間に円筒形のブランクを挿入できるように設計される。ジョー２１を引き続き矢印２２の方向に移動させるに従って、ジョー２０、２１間の距離が低減されるので、ジョーのねじ山プロフィルがブランクの表面内に貫入し、ブランクがジョー上で回転する間、ねじ山は、その最終的な定義付けまでさらに強く形成される。図面は、ブランクがねじ付きボルト２３内に形成された状態で、ねじ転造プロセスの終わりを示す。

図４は、本発明によるねじ付きボルトを製造するために設計された、平坦なジョー２５の構成を示す。平坦なジョー２５は、ねじ転造プロファイルをもつ最初の区域２６を有し、そこで、ねじ転造プロファイルは、主ねじ区間を形成するための領域２６．１と、導入ねじ区間を形成するための領域２６．２とを有する。最初の区域２６は、溝を形成するためにリブ２８が設けられた末端区域２７に隣接している。リブ２８の間には、溝の間に見られるねじ区間形成区域が貫入できる、より深いプロファイルのない区域２９が見られる。ジョー２５は、その全長において、主ねじ区間及び導入ねじ区間の形成に適したねじ転造プロファイルを有する第２の平坦なジョーと協働して用いられる。

図５は、溝の形成までねじ付きボルト１と同様である、ねじ付けボルト３１を示す。ねじ付きボルト３１は、根元端部３３と、フランジ３５及び溶接区域３６が設けられた頭部端部３４とを備えたシャンク３２を有する。シャンクは、主ねじ区間３８と、主ねじ区間３８と根元端部３３との間に導入ねじ区間３９とを有するメートル雄ねじ３７を有する。
ねじ付きボルト３１の場合には、主ねじ区間３８だけが、複数の溝４０によって中断される。溝４０は、同様の傾斜角で螺旋状ラインに沿って延び、かつ、互いから同様の距離だけ離れている。溝４０は、導入ねじ区間３９で終端するので、導入ねじ区間３９は完全に形成される。このことは、ねじ山とシャンク直径の条件が好ましくない場合、及び、シャンク直径に関する溝の数が好ましくない場合、導入ねじ区間３９のより精密な構成及びより良い作用を得ることができるという利点を有する。導入ねじ区間３９は完全に形成されたねじ区間でないため、この領域内に溝４０がないことは不利な点ではない。

本発明によるねじ付きボルトの図を示す。 本発明による、ねじ付きボルトの根元端部を含む区域の拡大縦断面図を示す。 本発明による、ねじ付きボルトを転造する方法の概略図を示す。 本発明による、ねじ付きボルトの転造の際に溝を形成するための平坦なジョーの概略図を示す。 本発明による付加的なねじ付きボルトの図を示す。

符号の説明

１、２３、３１：ねじ付きボルト
２、３２：シャンク
３、３３：根元端部
４、３４：頭部端部
５、３５：フランジ
６、３６：溶接区域
９、３９：ベベル
１０：円筒形区域
１１、３７：雄ねじ
１２、３８：主ねじ区間
１３、１３．１、１３．２、１３．３、３９：導入ねじ区間
１５、４０：溝
２０、２１、２５：ジョー
２８：リブ

Claims (11)

1. 根元端部及び頭部端部を有し、少なくとも１つの主ねじ区間と、前記根元端部の近くにあって前記主ねじ区間に隣接する少なくとも１つの導入ねじ区間とを有する螺旋形状の雄ねじが形成された、基本的に円筒形状のシャンクを有するねじ付きボルトであって、
   前記導入ねじ区間は、前記主ねじ区間とは異なる導入面を有し、該主ねじ区間より小さい外径を有し、かつ、要素の相補的な雌ねじのねじ区間と交差せずに係合するように形成され、
   ラッカー又はラッカー残留物を収容するための空きスペースを形成するために、前記主ねじ区間だけ、又は、前記導入ねじ区間及び該主ねじ区間が、前記シャンクの長手方向に延びる少なくとも１つの溝によって中断され、
   前記雄ねじのねじ山及び前記溝は、転造によって最初に形成される、
   ことを特徴とするねじ付きボルト。
2. 前記シャンクの長手方向に延びる複数の溝は、互いから同様の距離だけ離間して設けられることを特徴とする、請求項１に記載のねじ付きボルト。
3. 前記主ねじ区間だけが、少なくとも１つの第１の溝によって中断され、前記導入ねじ区間及び前記主ねじ区間は、少なくとも１つの第２の溝によって中断されることを特徴とする、請求項２に記載のねじ付きボルト。
4. 前記溝の各々は螺旋状ラインに沿って走り、前記雄ねじの外周における前記螺旋状ラインの傾斜角は、７０°から８５°まで、特定的には８０°になることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
5. 前記溝の深さは、前記ねじ山の深さと実質的に等しいことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
6. 複数の主ねじ区間及び複数の導入ねじ区間が設けられ、前記導入ねじ区間は、前記主ねじ区間より小さい外径を有すること、かつ、該導入ねじ区間の前記外径は、該主ねじ区間の方向に大きく比例して増大することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
7. 少なくとも１つの第１の導入ねじ区間のプロファイルは、凸状の弧状導入面を有し、少なくとも１つの第２の導入ねじ区間は、ピッチ区域によって制限され、かつ、プロファイルが平坦な導入面を有することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
8. ねじなしボルト区域が、前記根元端部と、該根元端部に隣接する前記導入ねじ区間との間に設けられることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
9. 溶接用フランジ又は工具係合用フランジが、前記頭部端部上に形成されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルト。
10. 前記請求項のいずれかに記載のねじ付きボルトを製造する方法であって、
    根元端部及び頭部端部を有するように金属の円筒形ボルト・ブランクを形成し、
    前記根元端部に隣接する前記ボルト・ブランクの区域の直径を、導入ねじ区間を形成するために設計された領域まで低減させ、
    ねじ転造機において、平坦なジョーによる１回通過において、主ねじ区間及び導入ねじ区間が、第１の転造段階で部分的に形成され、第２の転造段階で完全に形成され、さらに前記第２の転造段階で溝が前記ボルト・ブランクの前記表面内に転造されることを特徴とする方法。
11. 転造は、２つの異なる平坦なジョー、すなわち主ねじ区間及び導入ねじ区間を形成するための転造プロファイルを有する第１の平坦なジョーと、前記主ねじ区間及び前記導入ねじ区間を形成するためのねじ転造プロファイル区域を有する最初の区域と、溝を形成するためのリブを有する末端区域とを有する第２の平坦なジョーを用いて行なわれ、前記リブの間にプロファイルのない区域が設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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