JP2016050597A

JP2016050597A - スタッドボルト及び部材結合構造

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Publication number: JP2016050597A
Application number: JP2014174908A
Authority: JP
Inventors: 知寛 ▲高▼橋; Tomohiro Takahashi; 誠二中山; Seiji Nakayama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: JP6287693B2; US9638226B2; US20160061240A1

Abstract

【課題】互いに結合された複数の部材の解体を防ぐことの可能なスタッドボルトを提供する。
【解決手段】スタッドボルト３０は、軸方向の一方に設けられた第１ねじ部３１と、軸方向の他方に設けられた第２ねじ部３２と、第２ねじ部３２側の端部に設けられた係合部３４と、第１ねじ部３１と第２ねじ部３２との間に設けられた大径部３３とを備える。その大径部３３の外径Ｄ３は、第１ねじ部の外径Ｄ１及び第２ねじ部の外径Ｄ２よりも大きく、且つ、軸Ｏに垂直な断面が円形に形成されている。このスタッドボルト３０を用いて第１ねじ部３１に第１部材を固定し、第２ねじ部３２に第２部材を固定した場合、大径部３３にスパナなどの工具を係合することができない。そのため、工具によってスタッドボルト３０が軸周りに回転されることが防がれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、スタッドボルト及びそれを用いた部材結合構造に関する。

従来より、複数の部材をスタッドボルトにより結合した部材結合構造が知られている。
特許文献１には、排気マニホールドに設けられたフランジとシリンダヘッドとが、スタッドボルトにより接続された構造が記載されている。スタッドボルトは、フランジに形成された貫通孔を貫通し、シリンダヘッドに形成されためねじに螺合している。スタッドボルトには、フランジに対しシリンダヘッドとは反対側に位置する箇所に、ダブルナットが螺合している。このダブルナットにより、フランジとシリンダヘッドとが固定されている。また、スタッドボルトは、シリンダヘッドとは反対側の端部にヘクサロビュラを有している。このヘクサロビュラには、固定プレートの貫通孔の内壁に形成された突起が嵌合している。その固定プレートは、六角頭ボルトによってシリンダヘッドに固定され、スタッドボルトに螺合したダブルナットが緩むことを防いでいる。

特許第４７０２８０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造では、スタッドボルトに螺合したダブルナットが、フランジ及びシリンダヘッドから外部に露出している。また、固定プレートは、六角頭ボルトを取り外すことにより、スタッドボルトのヘクサロビュラから容易に取り外すことが可能である。そのため、ダブルナットにスパナなどの工具が係合され、その工具によってダブルナットと共にスタッドボルトが軸周りに回転されると、排気マニホールドとシリンダヘッドとの解体が行われるおそれがある。このようにして、スタッドボルトにより結合した複数の部材が悪意により解体されると、その部材が盗難されることが懸念される。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、互いに結合された複数の部材の解体を防ぐことの可能なスタッドボルト及びそれを用いた部材結合構造を提供することを目的とする。

第１発明は、軸方向の一方に第１ねじ部、軸方向の他方に第２ねじ部を備えたスタッドボルトにおいて、第１ねじ部と第２ねじ部との間に、第１ねじ部及び第２ねじ部よりも外径が大きく、且つ、軸に垂直な断面が円形に形成された大径部を備えることを特徴とする。
このスタッドボルトにより第１部材と第２部材とを結合する場合、第１ねじ部に螺合するナットと大径部との間に第１部材を固定し、第２ねじ部に螺合するナットと大径部との間に第２部材を固定することが可能である。その場合、第１部材及び第２部材から大径部が露出していたとしても、大径部は軸に垂直な断面が円形であるため、大径部にスパナなどの工具を係合することができず、工具によってスタッドボルトが軸周りに回転されることが防がれる。これにより、スタッドボルトは、互いに結合された第１部材と第２部材の解体が行われることを防ぐことが可能である。したがって、このスタッドボルトは、互いに結合された複数の部材の盗難等の防止に好適である。
なお、スタッドボルトは、係合部を備えることで、第１ねじ部又は第２ねじ部に対し、ナット等を容易に螺合することができる。

第２発明は、スタッドボルトを用いた部材結合構造の発明である。部材結合構造は、スタッドボルト、第１部材、雌ねじ部、第２部材、およびナットを備える。第１部材は、スタッドボルトの第１ねじ部が挿通する孔を有し、スタッドボルトの大径部に当接する。雌ねじ部は、第１部材の孔の内側で第１ねじ部に螺合し、第１部材を大径部に固定する。第２部材は、スタッドボルトの第２ねじ部が挿通する孔を有し、大径部に当接する。ナットは、第２ねじ部に螺合し、第２部材を大径部に固定する。
この部材結合構造では、第１部材及び第２部材からスタッドボルトの大径部が露出していたとしても、その大径部にスパナなどの工具を係合することができず、工具によりスタッドボルトが軸周りに回転されることが防がれる。したがって、この部材結合構造は、第１部材と第２部材の解体が行われることを防ぐことが可能である。

第３発明も部材結合構造の発明である。部材結合構造は、第１部材と第２部材を結合するスタッドボルトの大径部の径方向外側を囲う筒部材を備える。
筒部材は、スタッドボルトの大径部にスパナなどの工具が係合されることを防ぐ。したがって、この部材結合構造は、第１部材と第２部材の解体が行われることを防ぐことが可能である。

本発明の第１実施形態による部材結合構造の模式図である。図１のＩＩ部分の拡大図である。第１実施形態によるスタッドボルトの側面図である。図３のＩＩＩ方向の矢視図である。第１実施形態による部材結合構造の組付け時の状態を示す断面図である。図５のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。参考例による部材結合構造の模式図である。本発明の第２実施形態による部材結合構造の要部断面図である。本発明の第３実施形態による部材結合構造の要部断面図である。本発明の第４実施形態による部材結合構造の要部断面図である。本発明の第５実施形態によるスタッドボルトの側面図である。図１１のＸＩＩ方向の矢視図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態及び参考例において、実質的に同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図６に示す。第１実施形態の部材結合構造１は、第１部材１０と第２部材２０とが、スタッドボルト３０により結合されたものである。第１部材１０として、モータハウジング、電子制御装置又は各種センサなどが例示される。第２部材２０として、有底筒状のブラケットなどが例示される。第２部材２０は、例えばトランスミッション又はエンジンカバー等の大型部品２に固定される。

部材結合構造１は、スタッドボルト３０、第１部材１０、第２部材２０、第１ナット４０及び第２ナット５０を備えている。
まず、スタッドボルト３０について説明する。
図３及び図４に示すように、スタッドボルト３０は、第１ねじ部３１、第２ねじ部３２、大径部３３及び係合部３４を備えている。
第１ねじ部３１はスタッドボルト３０の軸方向の一方に設けられ、第２ねじ部３２はスタッドボルト３０の軸方向の他方に設けられる。第１ねじ部３１と第２ねじ部３２は、右ねじ又は左ねじのどちらを採用してもよい。

大径部３３は、円筒状に形成され、第１ねじ部３１と第２ねじ部３２との間に設けられる。大径部３３の外径Ｄ３は、第１ねじ部３１の外径Ｄ１、及び第２ねじ部３２の外径Ｄ２よりも大きい。なお、大径部３３は、円筒状に限らず、軸Ｏに垂直な断面が円形に形成されていればよい。
大径部３３は、第１ねじ部３１側の端面に、軸Ｏに垂直な第１当接面３５を有する。この第１当接面３５は、第１ねじ部３１側に固定される第１部材１０に当接可能である。
また、大径部３３は、第２ねじ部３２側の端面に、軸Ｏに垂直な第２当接面３６を有する。この第２当接面３６は、第２ねじ部３２側に固定される第２部材２０に当接可能である。

係合部３４は、第２ねじ部３２側の端部に設けられる。係合部３４の外径Ｄ４は、第２ねじ部３２の外径Ｄ２よりも小さい。係合部３４は、例えばヘクサロビュラ又は六角柱等であり、その形状に対応するボックスレンチ等の工具を係合することが可能である。

次に、第１部材１０及び第１ナット４０について説明する。
図１及び図２に示すように、第１部材１０は、上部材１１、下部材１２及びカラー１３等から構成されている。上部材１１に設けられた孔１４に第１ナット４０が固定されている。第１ナット４０は、例えばインサートナットであり、筒状のナット本体４１の径外側に凹凸部４２が形成され、上部材１１の孔１４の内壁に圧入固定される。ナット本体４１の径内側に形成された雌ねじ４３は、第１ねじ部３１に螺合可能である。
本実施形態の第１ナット４０は、特許請求の範囲に記載の「雌ねじ部」の一例に相当する。

下部材１２には、環状のカラー１３がインサート成形または接着等により固定されている。カラー１３の孔１５の内径は、第１ねじ部３１の外径Ｄ１よりも大きい。そのため、第１ねじ部３１は、カラー１３の孔１５の内側を相通している。第１ねじ部３１と第１ナット４０とが螺合することにより、カラー１３の大径部３３側の端面は、大径部３３の第１当接面３５に当接する。これにより、第１部材１０は、大径部３３に固定される。

続いて、第２部材２０及び第２ナット５０について説明する。
第２部材２０は、有底筒状に形成され、スタッドボルト３０の軸Ｏに垂直な設置部２１、及び、その設置部２１の外縁から筒状に延びる遮蔽部２２を有する。
設置部２１は、スタッドボルト３０の第２ねじ部３２が挿通可能な孔２３を有する。この孔２３を挿通した第２ねじ部３２に第２ナット５０が螺合している。第２ねじ部３２と第２ナット５０とが螺合することにより、設置部２１の大径部３３側の端面は、大径部３３の第２当接面３６に当接する。これにより、第２部材２０は、大径部３３に固定される。
本実施形態の第２ナット５０は、特許請求の範囲に記載の「ナット」の一例に相当する。
遮蔽部２２は、第２ナット５０の径方向外側に位置しており、第１部材１０及び第２部材２０の外部から第２ナット５０及び係合部３４を遮蔽する。これにより、遮蔽部２２は、第１部材１０及び第２部材２０の外部からスパナなどの工具が第２ナット５０及び係合部３４に係合されることを防いでいる。

第１実施形態の部材結合構造１では、スタッドボルト３０により第１部材１０と第２部材２０とが結合された状態で、第１部材１０及び第２部材２０から大径部３３が露出している。しかし、大径部３３は筒状であるため、そこにスパナなどの工具を係合することができない。そのため、工具によってスタッドボルト３０が軸周りに回転されることが防がれる。これにより、第１部材１０と第２部材２０の悪意による解体が行われることが防がれる。したがって、第１実施形態の部材結合構造１は、第１部材１０及び第２部材２０の盗難等の防止に好適である。

次に、第１実施形態の部材結合構造１の組み付け方法の一例を、図５及び図６を参照して説明する。
この組み付け方法では、まず、上部材１１に設けられた孔１４に第１ナット４０を圧入等により固定する。
次に、下部材１２に固定されたカラー１３の内側の孔１５から、スタッドボルト３０の第１ねじ部３１を挿し込む。続いて、係合部３４に係合する第１のボックスレンチ６１によりスタッドボルト３０を軸周りに回転させ、第１ねじ部３１を第１ナット４０の雌ねじ４３に螺合する。これにより、第１部材１０のカラー１３が大径部３３の第１当接面３５に当接し、第１ナット４０と第１部材１０とスタッドボルト３０が固定される。

次に、第２部材２０の設置部２１に設けられた孔２３に、第２ねじ部３２を挿し込む。続いて、第２ナット５０に係合する第２のボックスレンチ６２により第２ナット５０を軸周りに回転させ、第２ナット５０を第２ねじ部３２に螺合する。このとき、係合部３４に第１のボックスレンチ６１を係合し、スタッドボルト３０が軸周りに回転することを防ぐことが好ましい。但し、第１部材１０のカラー１３と大径部３３の第１当接面３５との摩擦力が第２のボックスレンチ６２のトルクよりも大きい場合、第１のボックスレンチ６１によりスタッドボルト３０の回転を防ぐ工程は省略することが可能である。
第２ナット５０が第２ねじ部３２に螺合すると、第２部材２０の設置部２１が大径部３３の第２当接面３６に当接し、スタッドボルト３０と第２部材２０と第２ナット５０とが固定される。
その後、第２部材２０は、例えばトランスミッション又はエンジンカバー等の大型部品２に固定される。

（参考例）
ここで、参考例による部材結合構造を図７に示す。参考例の部材結合構造が備えるスタッドボルト３０は、大径部３７が六角柱に形成されている。そのため、参考例の部材結合構造では、第１部材１０及び第２部材２０から露出した大径部３７に対し、スパナなどの工具を係合することが可能である。その工具によってスタッドボルト３０が軸周りに回転されると、上部材１１の孔１４と第１ナット４０の凹凸部４２との圧入箇所、第１ナット４０の雌ねじ、第２ナット５０の雌ねじ又はスタッドボルト３０自身が破壊されるおそれがある。このようにして、スタッドボルト３０により結合された第１部材１０と第２部材２０との解体が行われると、その第１部材１０又は第２部材２０が盗難されることが懸念される。

これに対し、第１実施形態によるスタッドボルト３０、及びそれを用いた部材結合構造１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態のスタッドボルト３０は、第１ねじ部３１と第２ねじ部３２との間に、第１ねじ部３１及び第２ねじ部３２よりも外径が大きく、且つ、軸Ｏに垂直な断面が円形に形成された大径部３３を備える。
このスタッドボルト３０を用いて第１部材１０と第２部材２０とを結合した場合、第１部材１０及び第２部材２０から大径部３３が露出していたとしても、大径部３３は軸Ｏに垂直な断面が円形であるため、大径部３３にスパナなどの工具を係合することができない。そのため、このスタッドボルト３０は、互いに結合された第１部材１０と第２部材２０の解体が行われることを防ぐことが可能である。したがって、このスタッドボルト３０は、第１部材１０と第２部材２０の盗難等の防止に好適である。

（２）第１実施形態のスタッドボルト３０が備える大径部３３は、第１ねじ部３１側の端面に、軸Ｏに垂直な第１当接面３５を有する。また、大径部３３は、第２ねじ部３２側の端面に、軸Ｏに垂直な第２当接面３６を有する。
これにより、スタッドボルト３０は、第１ねじ部３１に第１ナット４０を螺合することで、大径部３３の第１当接面３５に第１部材１０を固定することが可能である。また、スタッドボルト３０は、第２ねじ部３２にナットを螺合することで、大径部３３の第２当接面３６に第２部材２０を固定することが可能である。

（３）第１実施形態のスタッドボルト３０が備える大径部３３は、円筒状である。
これにより、スパナなどの工具によっても、大径部３３を掴むことができなくなる。したがって、スタッドボルト３０は、大径部３３にスパナなどの工具が係合されることを防ぐことが可能である。

（４）第１実施形態の部材結合構造１は、第１部材１０と第２部材２０とを固定するスタッドボルト３０の断面が円形に形成されている。
この部材結合構造１では、第１部材１０及び第２部材２０からスタッドボルト３０の大径部３３が露出していたとしても、その大径部３３にスパナなどの工具を係合することができない。そのため、この部材結合構造１は、第１部材１０と第２部材２０の解体が行われることを防ぐことが可能である。

（５）第１実施形態の部材結合構造１では、第２部材２０は、第２ナット５０の径方向外側に、第２ナット５０及び係合部３４を遮蔽する遮蔽部２２を有する。
これにより、遮蔽部２２は、スタッドボルト３０の第２ナット５０及び係合部３４にスパナなどの工具が係合されることを防ぐことが可能である。

（６）第１実施形態の部材結合構造１では、第１ナット４０は、インサートナットである。
これにより、部材結合構造１は、第１部材１０から第１ナット４０が取り外されることを防ぐことが可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８に示す。第２実施形態では、スタッドボルト３０の備える大径部３８は、第１ねじ部３１側から第２ねじ部３２側に向かい外径が次第に大きくなるテーパ状に形成されている。
第２実施形態においても、大径部３８の第１ねじ部３１側に設けられた第１当接面３５は、第１部材１０のカラー１３の端面に当接している。また、大径部３８の第２ねじ部３２側に設けられた第２当接面３６は、第２部材２０の設置部２１に当接している。これにより、スタッドボルト３０は、大径部３８の第１ねじ部３１側に第１部材１０を固定し、大径部３８の第２ねじ部３２側に第２部材２０を固定することが可能である。

第２実施形態では、スタッドボルト３０は、大径部３８にスパナなどの工具が嵌められた場合でも、その工具と大径部３８との接触面積を小さくし、スタッドボルト３０が軸周りに回転することを防ぐことが可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９に示す。第３実施形態の部材結合構造１は、スタッドボルト３０の大径部３３の径方向外側に筒部材７０を備える。筒部材７０は、周方向に連続した形状であり、大径部３３の径方向外側を囲う。なお、筒部材７０は、周方向の一部が僅かに切り欠かれたＣ字状であってもよい。

第３実施形態では、スタッドボルト３０の大径部３３が筒部材７０によって囲われているので、大径部３３にスパナなどの工具を係合することができない。そのため、この部材結合構造１は、工具によってスタッドボルト３０が軸周りに回転されることを防ぐことが可能である。
なお、第３実施形態において、スタッドボルト３０は、図７の比較例に示したような、大径部３７が六角柱のものを使用することが可能である。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０に示す。第４実施形態の部材結合構造１では、第２部材２０と筒部材７０とが溶接により固定される。なお、第２部材２０と筒部材７０との溶接箇所７１を、図１０の破線に示す。なお、第２部材２０と筒部材７０との溶接は、第１部材１０と第２部材２０とのスタッドボルト３０による組付け作業の前に行うことが可能である。
第４実施形態では、筒部材７０と第２部材２０を一体にすることにより部品点数の増加が防がれるので、第１部材１０と第２部材２０とスタッドボルト３０を組み付ける際、その組み付け工数を低減することが可能である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１１及び図１２に示す。第５実施形態のスタッドボルト３０は、第２ねじ部３２側の端部に設けられた係合部３９が六角穴である。この六角穴には、その形状に対応する六角レンチ等の工具を係合することが可能である。
なお、係合部３９は、六角穴に代えて、ヘクサロビュラ穴とすることも可能である。
第５実施形態のスタッドボルト３０においても、上述した第１から第４実施形態と同一の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、第１部材１０は、上部材１１、下部材１２及びカラー１３から構成した。これに対し、他の実施形態では、第１部材１０は、上部材１１、下部材１２及びカラー１３を一体に形成した部材としてもよい。また、他の実施形態では、第１部材１０は、カラー１３を備えることなく、第１部材１０に対し、第１ねじ部３１が挿通する孔を直接形成してもよい。

（２）上述した実施形態では、第１部材１０に第１ナット４０としてインサートナットを埋め込んだ。これに対し、他の実施形態では、第１部材１０に形成した孔の内壁に、第１ねじ部３１が螺合可能な雌ねじを形成してもよい。この場合、その雌ねじが、特許請求の範囲に記載の「雌ねじ部」の一例に相当する。

（３）上述した第４実施形態では、第２部材２０と筒部材７０とを溶接により固定した。これに対し、他の実施形態では、第２部材２０と筒部材７０とを、例えば接着などにより固定してもよい。また、他の実施形態では、第２部材２０と筒部材７０とを、例えばプレス可能などにより一体に形成してもよい。
さらに、他の実施形態では、第１部材１０と筒部材７０とを固定してもよく、または、第１部材１０と筒部材７０とを一体に形成してもよい。

（４）上述した第４実施形態では、第２部材２０と筒部材７０との溶接を、第１部材１０と第２部材２０とのスタッドボルト３０による組付け作業の前に行った。これに対し、他の実施形態では、第２部材２０と筒部材７０との溶接を、第１部材１０と第２部材２０とのスタッドボルト３０による組付け作業の後に行ってもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、複数の実施形態を組み合わせることに加え、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

３０・・・スタッドボルト
３１・・・第１ねじ部
３２・・・第２ねじ部
３３，３８・・・大径部
３４，３９・・・係合部

Claims

軸方向の一方に設けられた第１ねじ部（３１）と、
軸方向の他方に設けられた第２ねじ部（３２）と、
前記第２ねじ部側の端部に設けられ、前記第２ねじ部よりも外径（Ｄ４）が小さく、且つ、所定の工具を係合することの可能な係合部（３４，３９）と、
前記第１ねじ部と前記第２ねじ部との間に設けられ、前記第１ねじ部及び前記第２ねじ部よりも外径（Ｄ３）が大きく、且つ、軸（Ｏ）に垂直な断面が円形に形成された大径部（３３，３８）と、を備えることを特徴とするスタッドボルト（３０）。
前記大径部は、
前記第１ねじ部側の端面に、軸に垂直な第１当接面（３５）を有し、
前記第２ねじ部側の端面に、軸に垂直な第２当接面（３６）を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドボルト。
前記大径部（３３）は、円筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載のスタッドボルト。
前記大径部（３８）は、前記第１ねじ部側から前記第２ねじ部側に向かい外径が次第に大きくなるテーパ状であることを特徴とする請求項１または２に記載のスタッドボルト。
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記スタッドボルトと、
前記スタッドボルトの前記第１ねじ部が挿通する孔（１４，１５）を有し、前記大径部に当接する第１部材（１０）と、
前記第１部材の前記孔（１４）の内側で前記第１ねじ部に螺合し、前記第１部材を前記大径部に固定する雌ねじ部（４０）と、
前記スタッドボルトの前記第２ねじ部が挿通する孔（２３）を有し、前記大径部に当接する第２部材（２０）と、
前記第２ねじ部に螺合し、前記第２部材を前記大径部に固定するナット（５０）と、を備えることを特徴とする部材結合構造（１）。
前記スタッドボルトの前記大径部の径方向外側を囲う筒部材（７０）を備えることを特徴とする請求項５に記載の部材結合構造。
前記第１部材又は前記第２部材と前記筒部材とは、溶接（７１）により固定されることを特徴とする請求項６に記載の部材結合構造。
前記第２部材は、前記ナットの径方向外側に、前記ナット及び前記係合部を遮蔽する遮蔽部（２２）を有することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の部材結合構造。
前記雌ねじ部は、インサートナットであることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の部材結合構造。
軸方向の一方に設けられた第１ねじ部、軸方向の他方に設けられた第２ねじ部、及び、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部との間で前記第１ねじ部及び前記第２ねじ部よりも外径が大きく形成された大径部を有するスタッドボルトと、
前記スタッドボルトの前記第１ねじ部が挿通する孔を有し、前記大径部に当接する第１部材と、
前記第１部材の前記孔の内側で前記第１部材に螺合し、前記第１部材を前記大径部に固定する雌ねじ部と、
前記スタッドボルトの前記第２ねじ部が挿通する孔を有し、前記大径部に当接する第２部材と、
前記第２ねじ部に螺合し、前記第２部材を前記大径部に固定するナットと、
前記スタッドボルトの前記大径部の径方向外側を囲う筒部材と、を備えることを特徴とする部材結合構造。