JP2016151289A

JP2016151289A - ボルト

Info

Publication number: JP2016151289A
Application number: JP2015027623A
Authority: JP
Inventors: 中島　浩二; Koji Nakajima; 浩二中島
Original assignee: Saga Tekkohsho Co Ltd
Current assignee: Saga Tekkohsho Co Ltd
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-08-22

Abstract

【課題】ボルトがめねじに斜めに挿入された場合にも、空転や焼付き等の締め付け不良を生じることなく、正しい方向にガイドされるような構造を持ったボルトを提供する。
【解決手段】完全ねじ部の先端側に、不完全ねじ部を設ける。この不完全ねじ部のねじ山のピッチは、完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成されており、不完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法は、完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法よりも大きな値に設定されている。また、不完全ねじ部のねじ山の、ねじ先端側のフランク面は、完全ねじ部のねじ山のねじ先端側のフランク面に一致するように形成されている。よって、ボルトがめねじに対して傾斜して挿入された場合、ボルトの基端に近い側の不完全ねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かることはない。そして、ボルトがめねじに斜めに挿入された場合でも、空転や焼付き等の締め付け不良を生じることはない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトを相手部材であるめねじに差し込むときのガイド性に優れたボルトの構造に関するものである。

ボルトが相手方のめねじに対して多少斜めに挿入された場合にも、ボルトをガイドしながら正しく挿入することができるように、ボルト軸部の先端にガイド部を設けたボルトは従来から知られている。図７及び図８はこのような改良が施された従来のボルトを示す図である。このボルト１は、ねじ山２が形成されボルトとしての締付機能を発揮する完全ねじ部３と、この完全ねじ部３よりも先端の部分に設けられガイド部としての機能を発揮する不完全ねじ部４とを有して成る。不完全ねじ部４はねじ山６を有する。また、完全ねじ部３のねじ山２の径をｄ１とし、不完全ねじ部４のねじ山６の径をｄ２とすると、不完全ねじ部４のねじ山６の径ｄ２は完全ねじ部３のねじ山２の径ｄ１よりも小さい値に設定されている。また、不完全ねじ部４のボルト軸方向長さは比較的長い寸法だけとってあり、通常は不完全ねじ部４が４〜５ピッチ分形成されている。さらに、不完全ねじ部４のねじ山６はボルト１の基端側から先端側にかけて次第にねじ山６が小さくなる（低くなる）ように形成されている。なお、完全ねじ部３のピッチと不完全ねじ部４のピッチは同じ値に設定されている。そして、上記ボルト１をナット等のめねじ７にねじ係合される。

この不完全ねじ部４は、その外周にねじ山２の径ｄ１よりも小さな径ｄ２を持つねじ山６を形成したことにより、図７に示されるようにボルト１がめねじ７に対して多少傾斜して挿入された場合にも、不完全ねじ部４のねじ山６がめねじ７のねじ山とかみ合い、ボルト１を正しくガイドすることができる。
また、従来技術に係るボルトの別の例としては、特許文献１に示されるものがある。

特開２０００−０１８２２６号公報

しかしながら、図７及び図８に示された従来のボルト１では、不完全ねじ部４のねじ山６は必然的に不完全ねじ山６となる。そして、めねじ５の中心軸に対するボルトの中心軸の傾斜角が所定の値θ１で挿入開始され、めねじ５の中心軸に対するボルトの中心軸の傾斜角が次第に小さな値θ２になっていっても、完全ねじ部３のピッチと不完全ねじ部４のピッチは同じ値に設定されているため、ボルト１の基端（ボルト頭）に近い側の不完全ねじ山６がめねじ７のねじ山８に引っ掛かると、不完全ねじ部４全体においてボルト１とめねじ７との間でねじ山６とねじ山８の引っ掛かりが生じる。

図９は図８中の引出し符号VIIIで示された部分に相当し、上記ねじ山６とねじ山８の
引っ掛かり部分を拡大して表す図である。この図に示されているように、図９中のＡ点においてボルト１の基端に近い側の不完全ねじ山６がめねじ７のねじ山８に引っ掛かり、ボルト１のねじ込みを妨害している。この状態でボルト１を無理やりねじ込むと、ボルト１が空転してめねじ７のねじ山８を潰したり、焼付くおそれがあった。

また、特許文献１に示された従来のボルトでは、ボルト軸部より小径の定径柱状部には完全ねじ山が形成されていることにより、やはり上記の従来のボルト１の場合と同様、ボルト１の基端に近い側の不完全ねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かると、定径柱状部全体においてボルトのねじ山とめねじのねじ山の引っ掛かりが生じるという問題があった。

本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ボルトがめねじに斜めに挿入された場合にも、空転や焼付き等の締め付け不良を生じることなく、正しい方向にガイドされるような構造を持ったボルトを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のボルトは、完全ねじ部の先端部分に、不完全ねじ部を設ける。この不完全ねじ部は、ねじピッチで見て、せいぜい２〜３ピッチ程度の比較的短い寸法に形成される。また、不完全ねじ部のねじ山のピッチは、完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成され、したがって、不完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法は、完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法よりも大きな値に形成されている。このように、不完全ねじ部のねじ山のピッチと完全ねじ部のねじ山のピッチとが異なった寸法に形成されているため、ボルトがめねじに対して傾斜して挿入された場合、ボルトの基端に近い側の不完全ねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かることはない。そして、ボルトがめねじに斜めに挿入された場合でも、空転や焼付き等の締め付け不良を生じることはない。

さらにまた、不完全ねじ部のねじ山のフランク面（２面ある）のうち、ねじ先端側のフランク面は、完全ねじ部のねじ山の先端側のフランク面に一致するように形成されている。すなわち、不完全ねじ部のねじ山のねじ先端側のフランク面は、完全ねじ部がその位置まで延びてきていたとしたらその完全ねじ部のねじ山の先端側のフランク面に一致するように設定されている。したがって、このボルトでは、ねじ山のねじ先端側のフランク面についてみれば、不完全ねじ部のねじ山と完全ねじ部のねじ山との間でピッチの相違は生じていない。このような構成と上記のような不完全ねじ部のねじ山のピッチと完全ねじ部のねじ山のピッチが異なった寸法に形成されている構成とが相俟って、ボルトがめねじに対して傾斜して挿入された場合、ボルトの不完全ねじ部が円滑にめねじに螺合してネジ込まれるとともに、ボルトの基端に近い側の不完全ねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かることはなく、完全ねじ部とめねじとが螺合する。以上により、傾斜してめねじに挿入されたボルトの正しいねじ込み操作が実現される。

本発明によれば、ボルトの不完全ねじ部のねじ山のピッチと完全ねじ部のねじ山のピッチが異なった寸法に形成され、また、ボルトの不完全ねじ部のねじ山のねじ先端側のフランク面が、完全ねじ部のねじ山の先端側のフランク面に一致するように形成されているため、ボルトがめねじに傾斜して挿入された場合でも、ボルトの不完全ねじ部が円滑にめねじに螺合してネジ込まれるとともに、ボルトの基端に近い側の不完全ねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かることがなく、ボルトとめねじの空転や焼付き等の締め付け不良を生じることなく、ボルトの正しいねじ込み操作が実現できる。

本発明の第１の実施の形態にかかるボルトの構成を表す部分正面図である。上記第１の実施の形態にかかるボルトをめねじに対して傾斜して挿入した初期状態を説明する部分断面図である。上記第１の実施の形態にかかるボルトをめねじに対して傾斜して挿入した後、不完全ねじ部と完全ねじ部との境界部分まで進行した状態を説明する部分断面図である。上記第１の実施の形態にかかるボルトをめねじに対して傾斜して挿入した後、完全ねじ部までめねじに螺合した状態を説明する部分断面図である。上記第１の記実施の形態にかかるボルトの不完全ねじ部と完全ねじ部とのフランク面の一致を説明するモデル図である。本発明の第２の実施の形態として、第１の実施の形態とは別のタイプのボルトに本発明を適用した構成を表す部分正面図である。従来のボルトの構成、及びこのボルトをめねじに対して傾斜して挿入した初期状態を説明する部分断面図である。上記従来のボルトの構成、及びこのボルトをめねじに対して傾斜して挿入した後、不完全ねじ部が進行している状態を説明する部分断面図である。図８に示された不完全ねじ部の進行中において、不完全ねじ部のねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かっている状態を詳細に表す、図８中VIII線における拡大部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるボルトの構成を表す部分正面図である。図１において、符号１１は本実施の形態に係るボルトである。このボルト１１は、ねじ山１２が形成された完全ねじ部１３と、この完全ねじ部１３よりも先端の部分に設けられボルト１１をめねじに挿入したときのガイド機能を持つ不完全ねじ部１４とを有して成る。不完全ねじ部１４は、上記従来のボルトにおけると同様、完全ねじ部１３のねじ山１２よりも低いねじ山１５が形成されており、完全ねじ部１３のねじ山１２の径をｄ３とし、不完全ねじ部１４のねじ山１５の径をｄ４とすると、不完全ねじ部１４のねじ山１５の径ｄ４は完全ねじ部１３のねじ山１２の径ｄ３よりも小さい値（すなわち、Ｄ３＞Ｄ４）に設定されている。また、不完全ねじ部１４は比較的短い寸法だけとってあり、ねじピッチで見て、せいぜい２〜３ピッチ程度の比較的短い寸法に形成されている。さらに、不完全ねじ部１４のねじ山１５はボルト１１の基端側から先端側にかけて次第にねじ山１５が小さくなる（低くなる）ように形成されている。また、不完全ねじ部１４のねじ山１５のピッチは、完全ねじ部１３のねじ山１２のピッチよりもボルト１１の先端側にずらして形成されている。したがって、不完全ねじ部１４のねじ山１５のピッチ寸法（Ｐ１とする）は、完全ねじ部１３のねじ山１２のピッチ寸法（Ｐ２とする）よりも大きい値に形成されている。すなわち、
Ｐ１＞Ｐ２
である。

さらにまた、不完全ねじ部１４のねじ山１５のフランク面１６，１７のうち、ねじ先端側のフランク面１６は、完全ねじ部１３のねじ山１２のフランク面１８，１９のうちねじ先端側のフランク面１８に一致するように形成されている。図５は本実施の形態に係るボルト１１の不完全ねじ部１４と完全ねじ部１３とのフランク面１６，１８の一致を説明するモデル図である。図５に示されているように、不完全ねじ部１４のねじ山１５のねじ先端側のフランク面１６は、完全ねじ部１３のねじ山１２がその位置（ボルト１１の先端部）まで延びてきていたとしたら（図５中２点鎖線で表されているねじ山１２ａ）その完全ねじ部１３のねじ山１２ａのねじ先端側のフランク面（図５中２点鎖線で表されているフランク面１８ａ）に一致するように設定されている。

以上のような構成を有するボルト１１について、めねじとの間における係合動作を図２乃至図４を用いて説明する。図２は本実施の形態にかかるボルト１１をめねじに対して傾斜して挿入した初期状態を説明する部分断面図である。図２において符号２０はめねじを表し、２１はこのめねじ２０のねじ山を表す。ボルト１１が相手方のめねじ２０に対して傾斜して挿入された（傾斜角度をθ３とする）場合には、図２に示すようにボルト１１の先端部がめねじ２０の内面に当たることとなるが、この先端部に形成された不完全ねじ部１４のねじ山（図２中１５ａで表す）がめねじ２０のねじ山２１を確実に捕らえる。そして、図２の状態からボルトをそのまま締めつけて行けば、ボル１１とめねじ２０の係合関係は図３に示すようになる。

図３はボルト１１をめねじ２０に対して傾斜して挿入した後、不完全ねじ部１４と完全ねじ部１３との境界部分まで進行した状態を説明する部分断面図である。ボルト１１がこの位置まで進行すると、図３で見て、ボルト１１の下側の部分に上向き（すなわち、ボルト１１に対して傾斜を修正する方向）の力が作用してボルト１１の傾斜が補正され、ボルト１１とめねじ２０との間の傾斜角度が、θ３からθ４（θ３＞θ４）に変化、改善する。このボルト１１の進行及び傾斜補正の間において、不完全ねじ部１４のねじ山１５のピッチＰ１と完全ねじ部のねじ山のピッチＰ２とが、
Ｐ１＞Ｐ２
の関係に設定されており、めねじ２０のねじ山２１のピッチもまたＰ２であるから、ボルト１１がめねじ２０に対して傾斜して挿入された場合、ボルト１１の基端に近い側の不完全ねじ山１５がめねじ２０のねじ山２１に引っ掛かることはない。

さらにまた、不完全ねじ部１４のねじ山１５のフランク面１６，１７のうち、ねじ先端側のフランク面１６は、完全ねじ部１３のねじ山１２のフランク面１８，１９のうち先端側のフランク面１８に一致するように形成されているから、このボルト１１では、ねじ山１２又は１５のねじ先端側のフランク面１６又は１８についてみれば、不完全ねじ部１４のねじ山１５と完全ねじ部１３のねじ山１２との間でピッチの相違は生じておらず、いずれもＰ２である。このようなフランク構成と、上記のような不完全ねじ部１４のねじ山１５のピッチＰ１と完全ねじ部１３のねじ山１２のピッチＰ２が異なった寸法に形成されている構成とが相俟って、ボルト１１がめねじ２０に対して傾斜して挿入された場合、ボルト１１の不完全ねじ部１４が円滑にめねじ２０に螺合してネジ込まれるとともに、ボルト１１の基端に近い側の不完全ねじ山１５がめねじ２０のねじ山２１に引っ掛かることはなく、完全ねじ部１３とめねじ２０とが螺合する。

図４は、本実施の形態にかかるボルト１１とめねじ２０との螺合に際して、ボルト１１の完全ねじ部１３までめねじ２０に螺合した状態を説明する部分断面図である。図４に示されるように、ボルト１１がこの位置まで進行すると、ボルト１１の傾斜が完全に補正され、ボルト１１とめねじ２０との間の傾斜角度が０となる。以上により、傾斜してめねじに挿入されたボルト１１の正しいねじ込み操作が実現される。

よって、本実施の形態では、従来のようにボルト１１の不完全ねじ山１５がめねじ２０のねじ山２１に引っ掛かってめねじ２０の内部で空転することはなく、めねじ２０のねじ山２１を潰すことが防止される。またボルト締め付け時に噛み込みを起こし、そのまま締め付けると焼付いてしまうことも防止される。

次に本発明の第２の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。図６は、上に説明した第１の実施の形態とは別のタイプに属する、いわゆる「巻先ねじ」といわれるボルトへ本発明を適用した、第２の実施の形態を説明する図である。図６（ａ）は上記第２の実施の形態が適用される前の巻先ねじの一般的な構成を説明する部分正面図である。図６（ｂ）は巻先ねじへ本発明を適用した上記第２の実施の形態に係るボルトの構成を示す部分正面図である。図６（ａ）に示されるように、一般の巻先ねじ２２は、主ねじ（完全ねじ部：外径ｄ５）２３と、この完全ねじ部２３よりもねじ先端部分の外径が先端に向けて小さく形成されたねじ部（外径を小さくしたねじ部：外径ｄ６）２４とを有する。外径を小さくしたねじ部２４のピッチＰ３と完全ねじ部２３のピッチＰ４は、ピッチＰ３の方がピッチＰ４よりもわずかに大きいが両者はほぼ同一ピッチである。また、完全ねじ部２３のねじ山３５の高さｈ１と外径を小さくしたねじ部２４のねじ山３６の高さｈ２はほぼ同じであり、且つ先端に向けて完全ねじ部と連続するねじが設けられている。

上記のタイプのボルトに本発明を適用することにより、ボルトの先端側において、外径を小さくしたねじ部のねじ山のピッチが、完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成される。図６（ｂ）において、符号２５は第２の実施の形態に係るボルトである。このボルト２５は、ねじ山２６が形成された完全ねじ部２７と、この完全ねじ部２７よりも先端の部分に設けられボルト２５をめねじに挿入したときのガイド機能を持つ外径を小さくしたねじ部２８とを有して成る。外径を小さくしたねじ部２８は、外径が完全ねじ部２７の外径よりも小さいねじ山２９が形成されている。よって、完全ねじ部２７のねじ山２６の径をｄ７とし、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９の径をｄ８とすると、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９の径ｄ８は完全ねじ部２７のねじ山２６の径ｄ７よりも小さい値（すなわち、Ｄ７＞Ｄ８）に設定されている。また、外径を小さくしたねじ部２８は比較的短い寸法だけとってあり、ねじピッチで見て、せいぜい２〜３ピッチ程度の比較的短い寸法に形成されている。また、この実施の形態では外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９の高さｈ３と完全ねじ部２７のねじ山２６の高さｈ４とは、ｈ３の方がｈ４よりも明らかに低くなるように形成されている。さらに、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のピッチは、完全ねじ部２７のねじ山２６のピッチよりもボルト２５の先端側にずらして形成されている。したがって、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のピッチ寸法（Ｐ５とする）は、完全ねじ部２７のねじ山２６のピッチ寸法（Ｐ６とする）よりも大きい値に形成されている。すなわち、
Ｐ５＞Ｐ６
である。

さらにまた、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のフランク面３０，３１のうち、ねじ先端側のフランク面３０は、完全ねじ部２７のねじ山２６のフランク面３２，３３のうちねじ先端側のフランク面３２に一致するように形成されている。このねじ山２９のねじ先端側のフランク面３０と、ねじ山２６のねじ先端側のフランク面３２とが一致する態様は、第１の実施の形態で図５を用いて説明したのと同様である。

第２の実施の形態にかかるボルトは以上のような構成を有するから、その動作においても、ボルト２５をめねじ（図示してないが、図２以下に示されためねじ２０と同様である）に対して傾斜して挿入した場合、ボルト２５に対して傾斜を修正する方向の力が作用してボルト２５の傾斜が補正され、ボルト２５とめねじとの間の傾斜角度が、小さくなる。このボルト２５の進行及び傾斜補正の間において、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のピッチＰ５と完全ねじ部のねじ山２６のピッチＰ６とが、
Ｐ５＞Ｐ６
の関係に設定されており、めねじのねじ山のピッチもまたＰ６であるから、ボルト２５がめねじに対して傾斜して挿入された場合、ボルト２５の基端に近い側の外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９がめねじのねじ山に引っ掛かることはない。

さらにまた、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のフランク面３０，３１のうち、ねじ先端側のフランク面３０は、完全ねじ部２７のねじ山２６のフランク面３２，３３のうちねじ先端側のフランク面３２に一致するように形成されているから、このボルト２５では、ねじ山２６又は２９のねじ先端側のフランク面３０又は３２についてみれば、外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９と完全ねじ部２７のねじ山６との間でピッチの相違は生じておらず、いずれもＰ６である。このようなフランク構成と、上記のような外径を小さくしたねじ部２８のねじ山２９のピッチＰ５と完全ねじ部２７のねじ山２６のピッチＰ６が異なった寸法に形成されている構成とが相俟って、ボルト２５がめねじに対して傾斜して挿入された場合、ボルト２５の外径を小さくしたねじ部２８が円滑にめねじに螺合してネジ込まれるとともに、ボルト２５の基端に近い側の不完全ねじ山２９がめねじのねじ山に引っ掛かることはなく、完全ねじ部２７とめねじとが螺合する。

よって、第２の実施の形態においても、従来のようにボルト２５の外径を小さくしたねじ山２９がめねじのねじ山に引っ掛かってめねじの内部で空転することはなく、めねじのねじ山を潰すことが防止される。またボルト締め付け時に噛み込みを起こし、そのまま締め付けると焼付いてしまうことも防止される。

本発明のボルトは、不完全ねじ部（或いは外径を小さくしたねじ部）のねじ山のピッチが完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成され、不完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法は、完全ねじ部のねじ山のピッチ寸法よりも大きな値に形成いたことにより、ボルトがめねじに斜めに挿入された場合にも、不完全ねじ部のねじ山がめねじのねじ山に引っ掛かることはなくねじ込みが行われ、空転や焼付き等の締め付け不良を生じることなく、正しい方向にガイドされる。

１１、２５ボルト
１２、２６、３５（完全ねじ部の）ねじ山
１３、２３、２７、完全ねじ部
１４、２４、２８不完全ねじ部
１５、２９、３６（不完全ねじ部の）ねじ山
１６，１７，１８，１９，３０，３１，３２，３３フランク面
２８外径を小さくしたねじ部
θ１，θ２，θ３，θ４傾斜角度
ｄ１、ｄ３、ｄ５、ｄ７（完全ねじ部の）外径
ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ８（不完全ねじ部の）外径
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ピッチ寸法

Claims

完全ねじ部が形成されたボルトの先端に不完全ねじ部を有し、この不完全ねじ部において、
当該不完全ねじ部のねじ山のピッチが、完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成されていることを特徴とするボルト。
不完全ねじ部のねじ山の、ねじ先端側のフランク面は、完全ねじ部のねじ山のねじ先端側のフランク面に一致するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルト。
完全ねじ部が形成されたボルトの先端部分の外径が先端に向けて完全ねじ部よりも小さく形成され、当該先端部分に完全ねじ部とほぼ同一のねじ山高さであり、且つ先端に向けて完全ねじ部と連続するねじが設けられたボルトにおいて、
ボルト先端部分の、外径を小さくしたねじ部のねじ山のピッチが、完全ねじ部のねじ山のピッチよりも先端側にずらして形成されていることを特徴とするボルト。
外径を小さくしたねじ部のねじ山の、ねじ先端側のフランク面は、完全ねじ部のねじ山のねじ先端側のフランク面に一致するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のボルト。