JP2019105344A - 締結構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】締結部材による軸力のばらつきを小さくしつつ加工し易くできる締結構造体を提供すること。【解決手段】締結構造体は、相手部材が組み付けられるねじ山と、座面から垂直に突出する筒部とを有する締結部材と、筒部が軸方向へ挿入される貫通孔が貫通形成されると共に、少なくとも貫通孔の内面が締結部材に比べて低硬度の固定部材とを備え、貫通孔の内面は、筒部が圧入される圧入部と、座面が接触する固定部材の接触面と圧入部とを連結すると共に、筒部のうち圧入部に圧入される部分の外径と比べて内径が大きい大径部とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は締結構造体に関し、特に締結部材による軸力のばらつきを小さくしつつ加工し易くできる締結構造体に関するものである。

固定部材に設けられる貫通孔に、ボルトやナットなどの締結部材の座面から突出する筒部を圧入して、締結部材を固定部材に固定する技術がある。この技術において、筒部を貫通孔に圧入するときに固定部材が削られて生じた削り屑や、固定部材の塑性変形によるバリが、締結部材の座面と固定部材との間に挟まれないように、締結部材の座面に凹部を設ける技術が知られている（特許文献１）。この凹部に削り屑やバリを収容することで、締結部材の座面と固定部材とを密着させることができ、締結部材による軸力のばらつきを小さくできる。

国際公開第２００６／００４０８４号

しかしながら、上記従来の技術では、筒部の周囲にたまり易い削り屑やバリを凹部に収容するため、座面と筒部との隅を凹ませて凹部を形成する必要がある。このように、締結部材には削り屑やバリを収容するための凹部を加工し難いという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、締結部材による軸力のばらつきを小さくしつつ加工し易くできる締結構造体を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の締結構造体は、相手部材が組み付けられるねじ山と、座面から垂直に突出する筒部とを有する締結部材と、前記筒部が軸方向へ挿入される貫通孔が貫通形成されると共に、少なくとも前記貫通孔の内面が前記締結部材に比べて低硬度の固定部材とを備え、前記貫通孔の前記内面は、前記筒部が圧入される圧入部と、前記座面が接触する前記固定部材の接触面と前記圧入部とを連結すると共に、前記筒部のうち前記圧入部に圧入される部分の外径と比べて内径が大きい大径部とを備える。

請求項１記載の締結構造体によれば、筒部のうち貫通孔の圧入部に圧入される部分の外径と比べて、貫通孔の大径部の内径が大きいので、筒部を圧入部に圧入することで、大径部の内面と締結部材との間に空間が形成される。この空間に、筒部を圧入部に圧入するときに生じる削り屑やバリを収容できるので、締結部材の座面と固定部材の接触面との間に削り屑やバリを挟み難くできる。その結果、座面と接触面とを密着させ易くして、締結部材による軸力のばらつきを小さくできる。

さらに、貫通孔の接触面側という内径を変化させ易い位置に大径部が形成される。即ち、削り屑を収容する空間を形成するための大径部の形成を容易にできる。これらの結果、締結部材による軸力のばらつきを小さくしつつ、締結構造体を加工し易くできる。

請求項２記載の締結構造体によれば、大径部は、圧入部に対して軸直角方向に凹んだ部位である。これにより、例えば、大径部がテーパ状に凹んだ部位である場合に比べて、大径部の内径の最大値や、接触面からの大径部の軸方向長さの最大値を抑えつつ、大径部の内面と締結部材との間の空間を大きくできる。これにより、座面と接触面との間に削り屑をより挟み難くできるので、締結部材による軸力のばらつきをより小さくできる。

さらに、大径部の内径の最大値を抑えることで、座面と接触面との接触面積を確保できるので、固定部材を座屈し難くできる。よって、請求項１の効果に加え、固定部材の座屈を抑制しつつ、締結部材による軸力のばらつきをより小さくできる。

請求項３記載の締結構造体によれば、筒部の外周面に設けられる歯部は、圧入部の内径よりも外径が小さい谷部と、圧入部の内径よりも外径が大きい頂部と、が周方向に交互に配置されている。これにより、頂部を圧入部に食い込ませるように歯部を圧入部に圧入して、固定部材に対して締結部材を回転不能に固定できる。さらに、圧入部への歯部の圧入時には谷部へ向かって圧入部の内面が変形し、圧入荷重が小さくなるので、請求項１又は２の効果に加え、締結構造体の製造を容易にできる。

請求項４記載の締結構造体によれば、筒部の外周面に設けられる軸直角断面が円形状の連結部により、歯部と座面とが接続される。筒部の外周面のうち座面に連なる部分にまで頂部および谷部を形成するのは比較的難しいため、連結部を設けることで、締結部材を加工し易くできる。

また、連結部の外径が、圧入部の内径よりも大きいので、圧入部への歯部の圧入時に、固定部材から歯部に付与される軸方向の荷重を連結部を介して締結部材の座面側で受け易くできる。これにより、歯部の耐荷重を大きくできる。

ここで、歯部が貫通孔（圧入部）に圧入される場合に比べて、連結部が貫通孔に圧入される方が、圧入荷重が増大する。しかし、筒部の座面側に位置する連結部の外径が、貫通孔の接触面側に位置する大径部の内径よりも小さく設定されるので、連結部を貫通孔に圧入し難くできる。そのため、圧入部の内径より連結部の外径を大きくしても、貫通孔への連結部の圧入に起因した圧入荷重の増大を大径部によって抑制できる。よって、請求項３の効果に加え、歯部の耐荷重を大きくしつつ、圧入荷重の増大を抑制して締結構造体の製造をより容易にできる。

請求項５記載の締結構造体によれば、連結部の軸方向長さが大径部の軸方向長さよりも小さく設定される。これにより、圧入部に連結部が圧入されることを防止できるので、貫通孔への連結部の圧入に起因した圧入荷重の増大を防止できる。その結果、請求項４の効果に加え、締結構造体の製造をさらに容易にできる。

本発明の第１実施の形態における締結構造体を有するトルクロッドの側面図である。 （ａ）はナットの片側断面図であり、（ｂ）はロッドの断面図である。 締結構造体の断面図である。 第２実施の形態における締結構造体の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の第１実施の形態における締結構造体２０を有するトルクロッド１について説明する。図１は、トルクロッド１の側面図である。

図１に示すように、トルクロッド１は、エンジンからのトルクを受けることで、加速時におけるエンジンのロール方向の変位を規制するための防振装置である。トルクロッド１は、車体側（図示せず）に取り付けられる第１ブッシュ２と、エンジン側（図示せず）に取り付けられる第２ブッシュ６と、第１ブッシュ２及び第２ブッシュ６を互いに連結するロッド１０，１１とを備える。なお、第１ブッシュ２をエンジン側に取り付け、第２ブッシュ６を車体側に取り付けても良い。

第１ブッシュ２は、筒状の外側部材３と、外側部材３の内周側に配置される筒状の内側部材４と、外側部材３の内周面と内側部材４の外周面とに加硫接着されるゴム状弾性体から構成される防振基体５とを備える。内側部材４は、車体側に取り付けられる。

第２ブッシュ６は、円筒状の外側部材７と、外側部材７の内周側に配置される円筒状の内側部材８と、外側部材７の内周面と内側部材８の外周面とに加硫接着されるゴム状弾性体から構成される防振基体（図示せず）とを備える。外側部材７は、ブラケット（図示せず）を介してエンジン側に取り付けられる。

ロッド１０，１１は、第１ブッシュ２の外側部材３との一体成形品であり、アルミニウム合金から構成される。ロッド１０，１１及び外側部材３は、ダイカスト等の鋳造によって形成される。ロッド１０，１１は、外側部材３の外周面から径方向に延びて設けられる一対の部材である。ロッド１０，１１は、第１ブッシュ２の軸心に対して、第２ブッシュ６の軸心が垂直となるように第１ブッシュ２と第２ブッシュ６とを連結する。

一対のロッド１０，１１の先端側（外側部材３から離れた端部側）には、それぞれ貫通孔１２，１３が設けられる。その貫通孔１２，１３が設けられる部分における一対のロッド１０，１１の対向間隔は、内側部材８の軸方向寸法と略同一に設定される。一対のロッド１０，１１の間に内側部材８を配置して、貫通孔１２，１３と内側部材８の内周とにボルト１４を挿入し、そのボルト１４にナット１５を組み付けることで、ボルト１４及びナット１５によって内側部材８とロッド１０，１１とが締結固定される。

本実施の形態では、このナット１５（締結部材）とロッド１０（固定部材）とが締結構造体２０である。ナット１５について図２（ａ）を参照して詳しく説明する。図２（ａ）は、ナット１５の片側断面図である。図２（ａ）では、ナット１５の軸心Ａより紙面右側を断面図として示し、軸心Ａより紙面左側を側面図として示している。図２（ａ）の側面図では、頂部２８の外形線を図示し、谷部２７の外形線の図示を省略し、谷部２７と頂部２８とによる歯部２５を模式的に図示している。また、本明細書では、軸心Ａの軸方向を単に軸方向とし、軸心Ａの軸直角方向を単に軸直角方向として説明する。

図２（ａ）に示すように、ナット１５は、ロッド１０を構成するアルミニウムよりも高硬度の部材（例えば鋼材）から構成される。ナット１５は、軸方向の一端面が座面２２である円筒状の本体部２１と、本体部２１の座面２２から垂直に突出する筒部２４とを備える。本体部２１には、座面２２側から軸直角方向に張り出してフランジ部２３が設けられる。フランジ部２３によって、座面２２の面積が広げられる。本体部２１及び筒部２４は、内周面が互いに連なる同一面である。その本体部２１及び筒部２４の内周面には、ボルト１４（相手部材）が組み付けられるねじ山１５ａ（めねじ）が設けられる。

筒部２４は、軸方向へロッド１０の貫通孔１２に挿入される部位である。筒部２４の外周面は、筒部２４の先端２４ａ側（座面２２から離れた側）の歯部２５と、歯部２５及び座面２２を連結する連結部２６とを備える。

歯部２５は、貫通孔１２に圧入される部位である。歯部２５には、先端２４ａ側を面取り形成した面取部２４ｂが設けられる。この面取部２４ｂによって、歯部２５を貫通孔１２に圧入するときの圧入荷重を低減できる共に、歯部２５を貫通孔１２の所望の位置に案内できる。

歯部２５は、互いに比較して外径Ｌ１が小さい谷部２７と、外径Ｌ２が大きい頂部２８と、が周方向に交互に等間隔に配置される。歯部２５は、円筒状の筒部２４に転造加工や切削加工、研削加工などを施して形成される。なお、ナット１５の鋳造時や鍛造時に歯部２５を形成しても良い。

谷部２７及び頂部２８は、軸心Ａと平行に形成されている。谷部２７及び頂部２８は、軸心Ａ方向視において、略三角形状に形成されている。即ち、谷部２７と頂部２８とによる歯部２５は、インボリュートセレーション状や三角山セレーション状に形成されている。なお、谷部２７及び頂部２８の軸心Ａ方向視の形状を略台形状に形成し、複数の歯部を角形スプライン状やインボリュートスプライン状に形成しても良い。また、谷部２７と頂部２８とを等間隔に設ける必要もなく、谷部２７と頂部２８との間隔を適宜設定しても良い。

歯部２５には、谷部２７と連結部２６とを軸方向に連結する傾斜面２９が設けられている。この傾斜面２９は、外径が連結部２６へ向かうにつれてテーパ状に拡径される。これにより、谷部２７と連結部２６とが段差状に連なる場合に比べて、谷部２７及び頂部２８による歯部２５の形成を容易にできる。

連結部２６は、軸直角断面が円形状の部位である。連結部２６の外径は、頂部２８の外径Ｌ２と略同一に設定される。連結部２６の外径が頂部２８の外径Ｌ２と略同一とは、軸方向の全長に亘って外径が同一の円筒状の筒部２４に転造加工などを施すことによって頂部２８が僅かに盛り上がり、連結部２６の外径よりも頂部２８の外径Ｌ２が僅かに大きくなった場合を含む。

筒部２４の外周面のうち座面２２に連なる部分にまで谷部２７及び頂部２８（歯部２５）を形成するのは比較的難しい。そこで、歯部２５と座面２２との間に連結部２６を設けることで、歯部２５を形成し易くできる。その結果、ナット１５を加工し易くできる。

連結部２６の軸方向長さＬ３は１．０ｍｍ以下であることが好ましい。連結部２６の軸方向長さＬ３が１．０ｍｍ以下であれば、ナット１５を十分に軽くできる。さらに軸方向長さＬ３が小さい程、ナット１５をより軽くできる。なお、連結部２６の軸方向長さＬ３が小さくても連結部２６が少なからず存在すれば、歯部２５を十分に形成し易くできる。

次に図２（ｂ）を参照してロッド１０について詳しく説明する。図２（ｂ）はロッド１０の断面図である。なお、図２（ｂ）ではロッド１０のうち、貫通孔１２及びその周囲を図示し、その他の部分を省略している。ロッド１０は、ナット１５よりも低硬度の部材である。図２（ｂ）に示すように、ロッド１０には貫通孔１２が貫通形成されている。この貫通孔１２の軸心Ａは、貫通孔１２に筒部２４を挿入したときのナット１５の軸心Ａと略同一となる。

ロッド１０は、貫通孔１２の一端が開口している一端面（図２（ｂ）紙面上側の面）が接触面３０である。この接触面３０は、ナット１５の筒部２４を貫通孔１２に挿入したときに、ナット１５の座面２２が接触する部位である。

ロッド１０の貫通孔１２の内面は、接触面３０へ向かって順に小径部３１、圧入部３２、大径部３３を有している。小径部３１は、ロッド１１の貫通孔１３に挿入されたボルト１４がナット１５に組み付けられる前において、貫通孔１２内でボルト１４を位置決めするための部位である。そのため、ボルト１４の軸部の外径に合わせて小径部３１の内径が設定されている。

圧入部３２は、ナット１５の筒部２４（歯部２５）が圧入される部位である。小径部３１に筒部２４が圧入されないように、圧入部３２の軸方向長さが設定されている。圧入部３２の内径Ｌ５は、歯部２５の谷部２７の外径Ｌ１よりも大きく、頂部２８や連結部２６の外径Ｌ２よりも小さく設定されている。

大径部３３は、圧入部３２と接触面３０とを連結する部位である。大径部３３は、圧入部３２に対して軸直角方向へ段差状に凹んで設けられる。大径部３３の内径Ｌ４は、圧入部３２の内径Ｌ５、及び、頂部２８や連結部２６の外径Ｌ２よりも大きく設定されている。大径部３３の軸方向長さＬ６は、連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大きく設定されている。

次に図３を参照して、圧入によりロッド１０にナット１５を固定した締結構造体２０について説明する。なお、ロッド１０の貫通孔１２やナット１５の各部寸法の符号は図３では省略しているため、その各部寸法についての説明は図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照する。

図３は締結構造体２０の断面図である。図３に示すように、締結構造体２０は、ナット１５の座面２２がロッド１０の接触面３０に接触するまで、ナット１５の筒部２４がロッド１０の圧入部３２に圧入される。このように、圧入によってロッド１０にナット１５を固定することで、ロッド１０とナット１５とを別々に管理しなくて良いので、部品管理を簡便にできる。

なお、ロッド１０がアルミニウム合金製なので、貫通孔１２に直接ねじ山（めねじ）を形成する場合には、締結強度などを確保するために、貫通孔１２の軸方向長さを大きくしてねじ山を多く形成する必要があり好ましくない。また、ロッド１０がアルミニウム合金製なので、ナット１５をロッド１０に溶接することが難しい。そのため、圧入によってロッド１０にナット１５を固定することが好ましい。

圧入部３２の内径Ｌ５が、歯部２５の谷部２７の外径Ｌ１よりも大きく、歯部２５の頂部２８の外径Ｌ２よりも小さいので、頂部２８が圧入部３２に食い込むように歯部２５が圧入部３２に圧入される。頂部２８が圧入部３２に食い込むことで、ロッド１０に対してナット１５を回転不能に固定できる。なお、圧入部３２の内径Ｌ５と頂部２８の外径Ｌ２との差（圧入代）を最低でも０．１ｍｍ程度設けることで、圧入部３２に筒部２４を十分な強さで固定できる。

なお、歯部２５には谷部２７と頂部２８とが周方向に交互に設けられ、ナット１５よりもロッド１０が低硬度なので、頂部２８の食い込みによって、圧入部３２の内周面の一部を谷部２７側へ変形させることができる。これにより、圧入部３２への歯部２５の圧入荷重を小さくでき、圧入作業性を向上できる。また、谷部２７及び頂部２８が軸心Ａに対して平行に設けられるので、軸方向へ歯部２５が圧入部３２に圧入されるときの圧入荷重を小さくできる。その結果、圧入作業性をより向上でき、締結構造体２０の製造を容易にできる。

連結部２６の外径Ｌ２は、圧入部３２の内径Ｌ５よりも大きいので、圧入部３２への歯部２５の圧入時に、ロッド１０から歯部２５に付与される軸方向の荷重（圧入時の反力）を連結部２６を介してナット１５の座面２２側で受け易くできる。これにより、歯部２５の頂部２８側の耐荷重を大きくできる。その結果、歯部２５の形状や、ナット１５の素材などの自由度を向上できる。

ここで、歯部２５が貫通孔１２（圧入部３２）に圧入される場合に比べて、連結部２６が貫通孔１２に圧入される方が圧入荷重が大きくなる。しかし、筒部２４の座面側に位置する連結部２６の外径Ｌ２が、貫通孔１２の接触面３０側に位置する大径部３３の内径Ｌ４よりも小さく設定されているので、連結部２６を貫通孔１２に圧入し難くできる。そのため、圧入部３２の内径Ｌ５より連結部２６の外径Ｌ２を大きくしても、貫通孔１２への連結部２６の圧入に起因した圧入荷重の増大を大径部３３によって抑制できる。これらの結果、歯部２５の耐荷重を大きくしつつ、圧入荷重の増大を抑制して締結構造体２０の製造を容易にできる。

特に、連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大径部３３の軸方向長さＬ６が大きいので、連結部２６が圧入部３２に圧入されることを防止できる。その結果、貫通孔１２への連結部２６の圧入に起因した圧入荷重の増大を防止できるので、締結構造体２０の製造をさらに容易にできる。

ナット１５よりもロッド１０が低硬度なので、歯部２５を圧入部３２に圧入するとき、圧入部３２の内周面などが歯部２５で削られて削り屑（図示せず）が生じたり、ロッド１０の塑性変形によって圧入部３２の軸方向端部から上方に突出するようにバリ（図示せず）が生じたりする。このような削り屑やバリが座面２２と接触面３０との間に挟まれると、座面２２と接触面３０とが密着し難くなる。そうすると、座面２２から接触面３０に締結荷重が局所的に付与されて、ロッド１０（接触面３０）が座屈し易くなったり、ナット１５とボルト１４とによる締結が緩み易くなったりする。以上のように、削り屑やバリが座面２２と接触面３０との間に挟まれると、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきが大きくなる。

これに対して、本実施の形態では、圧入部３２と接触面３０との間に、筒部２４の最大の外径Ｌ２（歯部２５の頂部２８の外径Ｌ２や連結部２６の外径Ｌ２）よりも、内径Ｌ４が大きい大径部３３が設けられている。これにより、座面２２よりも先端２４ａ側であって、大径部３３の内面とナット１５との間に空間３５が形成される。この空間３５に、圧入時の削り屑やバリを収容できるので、座面２２と接触面３０との間に削り屑やバリを挟み難くできる。その結果、座面２２と接触面３０とを密着させ易くできるので、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきを小さくできる。

さらに、貫通孔１２の接触面３０側という内径を変化させ易い位置に大径部３３が形成されている。即ち、削り屑やバリを収容する空間３５を形成するための大径部３３の形成を容易にできる。特に、ロッド１０は、ダイカスト等による鋳造品なので、多段階に外径を設定したピンを金型のキャビティに配置し、キャビティ内の溶湯が凝固した後にそのピンを抜くだけで、圧入部３２及び大径部３３を有する貫通孔１２を容易に形成できる。これらの結果、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきを大径部３３によって小さくしつつ、大径部３３の形成を容易にして締結構造体２０を加工し易くできる。

筒部２４の最大の外径Ｌ２に対する大径部３３の内径Ｌ４の比率は、１０１〜１１０％の範囲に設定されることが好ましい。この比率が高い程、軸心Ａ側における座面２２と接触面３０との接触面積が小さくなるので、ロッド１０の接触面３０が座屈し易くなる。また、外径Ｌ２に対する内径Ｌ４の比率が高い程、座面２２と接触面３０との接触面積を確保して接触面３０を座屈し難くするために、フランジ部２３の外径を大きくする必要がある。

外径Ｌ２に対する内径Ｌ４の比率が１００％に近い程、空間３５の体積を十分に確保できずに座面２２と接触面３０との間に削り屑やバリが挟まれ易くなることがある。大径部３３の軸方向長さＬ６を大きくして空間３５の体積を確保しても、筒部２４に接触面３０が近いために接触面３０上に削り屑が飛んだりして、座面２２と接触面３０との間に削り屑が挟まれ易くなるおそれがある。

外径Ｌ２に対する内径Ｌ４の比率を１０１〜１１０％の範囲に設定することで、フランジ部２３（ナット１５）の大径化を抑えつつロッド１０の接触面３０を十分に座屈し難くできると共に、座面２２と接触面３０との間に削り屑やバリを十分に挟み難くできる。その結果、フランジ部２３の大径化を抑えつつ、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきをより小さくできる。

大径部３３は圧入部３２に対して軸直角方向に凹んだ部位である。なお、テーパ状に凹んだ部位を大径部としたり、テーパ状に凹んだ部位と軸直角方向に凹んだ部位とを組み合わせて大径部３３を形成したりしても良い。しかし、これらの場合に比べて、大径部３３が圧入部３２に対して軸直角方向に凹んだ部位である方が、大径部３３のうち接触面３０に連なる部分の内径Ｌ４（大径部３３の内径Ｌ４の最大値）や、大径部３３のうち圧入部３２に連なる部分の軸方向長さＬ６（大径部３３の軸方向長さＬ６の最大値）を抑えつつ、空間３５を大きくできる。これにより、座面２２と接触面３０との間に削り屑やバリをより挟み難くできるので、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきをより小さくできる。

さらに、大径部３３の内径Ｌ４の最大値を抑えることで、座面２２と接触面３０との接触面積を確保できる。その結果、ロッド１０を座屈し難くできる。また、大径部３３の軸方向長さＬ６の最大値を抑えることで、座面２２からの筒部２４の突出量を抑えることができる。その結果、ナット１５の材料コストを低減できる。

歯部２５には、圧入部３２の内径Ｌ５よりも外径Ｌ１が小さい谷部２７が設けられている。これにより、谷部２７と貫通孔１２（圧入部３２や大径部３３）との間にも空間が形成される。この空間にも圧入時の削り屑やバリ等を収容できるので、座面２２と接触面３０との間に削り屑やバリを十分に挟み難くしつつ、大径部３３の内径Ｌ４や軸方向長さＬ６を抑えることができる。その結果、上述した通り、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきをさらに小さくできると共に、座面２２からの筒部２４の突出量を抑えてナット１５の材料コストを低減できる。

特に、連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大径部３３の軸方向長さＬ６が大きいので、谷部２７によって、大径部３３の内面とナット１５との間の空間３５を大きくできる。これにより、圧入部３２と谷部２７との間に圧入時の削り屑やバリ等を収容し難くできる。その結果、圧入部３２と谷部２７との間の削り屑やバリによって、圧入荷重が大きくなって圧入作業性が低下することを抑制できる。

なお、連結部２６の外径を、頂部２８の外径Ｌ２よりも小さくすることで、空間３５を大きくできる。しかし、この場合には、歯部２５や連結部２６を形成し難くなり、ナット１５が加工し難くなるため好ましくない。また、連結部２６の外径を、頂部２８の外径Ｌ２よりも大きくすることで、歯部２５や連結部２６の形成は容易になるが、空間３５が小さくなるため好ましくない。これに対して本実施の形態では、連結部２６の外径が頂部２８の外径Ｌ２と略同一なので、空間３５を小さくすることなく、歯部２５や連結部２６を形成し易くできる。

ここで、フランジ部２３を除く本体部２１の外径が、大径部３３の内径Ｌ４よりも小さい場合には、ナット１５からロッド１０に軸力が付与されたときに、フランジ部２３の付け根に応力が集中し易くなる。そうすると、フランジ部２３が変形したり、ロッド１０が座屈し易くなったりして、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきが大きくなるおそれがある。

これに対して本実施の形態では、フランジ部２３を除く本体部２１の外径は、大径部３３の内径Ｌ４よりも大きく設定される。これにより、フランジ部２３の付け根に応力が集中することを防止でき、本体部２１の全体でロッド１０に軸力を付与することができる。その結果、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきを小さくできる。

小径部３１の内径は、圧入部３２の内径Ｌ５よりも小さく、ナット１５のねじ山１５ａの谷径（ボルト１４の軸部の外径）よりも大きく設定されている。これにより、圧入部３２に圧入されるナット１５のねじ山１５ａへ、小径部３１によってボルト１４を案内し易くできる。その結果、ナット１５にボルト１４を組み付け易くでき、締結作業性を向上できる。

大径部３３の内面のうち接触面３０に連なる内面は、接触面３０に垂直に設けられる。大径部３３の内面のうち接触面３０に連なる内面が、接触面３０へ向かうにつれて拡径する場合には、締結構造体２０の上下関係にもよるが、大径部３３の内面のうち接触面３０に連なる内面に沿って、空間３５内の削り屑やバリが座面２２と接触面３０との間に案内され易くなる。

これに対して本実施の形態では、大径部３３の内面のうち接触面３０に連なる内面が接触面３０に垂直に設けられるので、その内面に沿って、空間３５内の削り屑やバリを座面２２と接触面３０との間に案内し難くできる。その結果、座面２２と接触面３０とを密着させ易くできるので、ナット１５及びボルト１４による軸力のばらつきを小さくできる。

大径部３３の内面のうち圧入部３２に連なる内面は、圧入部３２に垂直に設定される。大径部３３の内面のうち圧入部３２に連なる内面が圧入部３２へ向かうにつれて縮径する場合には、締結構造体２０の上下関係にもよるが、大径部３３の内面のうち圧入部３２に連なる内面に沿って、空間３５内の削り屑やバリが歯部２５と圧入部３２との間に案内され易くなる。

これに対して本実施の形態では、大径部３３の内面のうち圧入部３２に連なる内面が圧入部３２に垂直に設定されるので、その内面に沿って、空間３５内の削り屑やバリを歯部２５と圧入部３２との間に案内し難くできる。その結果、歯部２５と圧入部３２との間の削り屑やバリによって圧入荷重が大きくなり、圧入作業性が低下することを抑制できる。

次に図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、ナット１５（締結部材）がロッド１０（固定部材）に圧入される締結構造体２０について説明した。これに対し第２実施の形態では、ボルト４１（締結部材）が板状の固定部材５０に圧入される締結構造体４０について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第２実施の形態における締結構造体４０の断面図である。

図４に示すように、締結構造体４０は、ボルト４１を板状の固定部材５０の貫通孔５１に圧入することで、固定部材５０にボルト４１が固定された部材である。締結構造体４０は、固定部材５０からボルト４１の軸部４６が突出している。この固定部材５０から突出した軸部４６に被締結部材（図示せず）を挿入し、軸部４６のねじ山４６ａ（おねじ）にナット（図示せず）を組み付けて、締結構造体４０が使用される。固定部材５０からボルト４１の軸部４６が突出しているので、固定部材５０に対して被締結部材の位置決めを容易にできる。

ボルト４１は、鋼製の部材である。ボルト４１は、円柱状の頭部４２と、頭部４２の座面４３から垂直に突出する軸部４６と、頭部４２の座面４３から垂直に突出すると共に軸部４６の周囲に一体成形される筒部４５とを備える。頭部４２には、座面４３側から軸直角方向に張り出してフランジ部４４が設けられる。フランジ部４４によって、座面４３の面積が広げられる。軸部４６は、筒部４５よりも先端側の外周面にねじ山４６ａが設けられる。

筒部４５は、固定部材５０の貫通孔５１に挿入される部位である。筒部４５の外周面は、筒部４５の先端４５ａ側の歯部２５と、歯部２５及び座面４３を連結する連結部２６とを備える。歯部２５は、貫通孔５１に圧入される部位である。歯部２５には、先端４５ａ側を面取り形成した面取部４５ｂが設けられる。この面取部４５ｂによって、歯部２５を貫通孔５１に圧入するときの圧入荷重を抑制できる共に、歯部２５を貫通孔５１の所望の位置に案内できる。

固定部材５０は、ボルト４１よりも低硬度のアルミニウム合金製の板材である。固定部材５０には、板厚方向に貫通して貫通孔５１が形成されている。固定部材５０は、貫通孔５１の一端が開口している一端面（図４（ｂ）紙面上側の面）が接触面３０である。この接触面３０は、ボルト４１の筒部４５を貫通孔５１に挿入したときに、ボルト４１の座面４３が接触する部位である。

固定部材５０の貫通孔５１の内面は、接触面３０へ向かって順に小径部３１、圧入部３２、大径部５２を有している。圧入部３２は、ボルト４１の筒部４５（歯部２５）が圧入される部位である。

大径部５２は、圧入部３２と接触面３０とを連結する部位である。大径部５２は、圧入部３２から接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される。接触面３０に連なる部分における大径部５２の内径Ｌ７（大径部５２の内径の最大値）は、圧入部３２の内径Ｌ５、及び、頂部２８や連結部２６の外径Ｌ２よりも大きく設定されている。大径部５２のうち圧入部３２に連なる部分の軸方向長さＬ８（大径部５２の軸方向長さの最大値）は、連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大きく設定されている。

なお、このように、大径部５２の内径や軸方向長さが一様ではない場合、本明細書では、大径部５２のうち接触面３０に連なる部分の内径を大径部５２の内径Ｌ７とし、大径部５２のうち圧入部３２に連なる部分の軸方向長さを大径部５２の軸方向長さＬ８として説明する。

締結構造体４０は、ボルト４１の座面４３が固定部材５０の接触面３０に接触するまで、ボルト４１の筒部４５が固定部材５０の圧入部３２に圧入される。このように、圧入によって固定部材５０にボルト４１を固定することで、固定部材５０とボルト４１とを別々に管理しなくて良いので、部品管理を簡便にできる。

なお、固定部材５０がアルミニウム合金製なので、固定部材５０から軸部４６を突出形成するのは、軸部４６の強度を十分に確保できないことがあり好ましくない。また、固定部材５０がアルミニウム合金製なので、ボルト４１を固定部材５０に溶接することが難しい。そのため、圧入によって固定部材５０にボルト４１を固定することが好ましい。

第２実施の形態における締結構造体４０によれば、第１実施の形態と同様に、圧入部３２と接触面３０との間に、筒部４５の最大の外径Ｌ２（歯部２５の頂部２８の外径Ｌ２や連結部２６の外径Ｌ２）よりも、内径Ｌ７が大きい大径部５２が設けられている。これにより、座面４３よりも先端４５ａ側であって、大径部５２の内面とボルト４１との間に空間５５が形成される。この空間５５に、圧入時の削り屑やバリを収容できるので、座面４３と接触面３０との間に削り屑やバリを挟み難くできる。その結果、座面４３と接触面３０とを密着させ易くできるので、ボルト４１による軸力のばらつきを小さくできる。

大径部５２が接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される部位なので、大径部５２によって筒部４５を圧入部３２に案内できる。その結果、圧入部３２への筒部４５の圧入作業性を向上できる。

さらに、大径部５２が接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される部位なので、接触面３０を上方へ向けながら圧入部３２に筒部４５を圧入することで、圧入時の削り屑を圧入部３２と歯部２５との間へ向かって大径部５２に沿って案内できる。その結果、圧入部３２と谷部２７との間から下方へ削り屑を排出できるので、座面４３と接触面３０との間に削り屑やバリを挟み難くできる。よって、座面４３と接触面３０とを密着させ易くできるので、ボルト４１による軸力のばらつきを小さくできる。

連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大径部５２の軸方向長さＬ８が大きいので、圧入部３２に連結部２６が圧入されることを防止できる。その結果、貫通孔５１への連結部２６の圧入に起因した圧入荷重の増大を防止できるので、締結構造体４０の製造を容易にできる。

なお、大径部５２が接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される場合、連結部２６の軸方向長さＬ３よりも大径部５２の軸方向長さＬ８（大径部５２のうち圧入部３２に連なる部分の軸方向長さＬ８）が大きくても、大径部５２の内面に、谷部２７と連結部２６とを軸方向に連結する傾斜面２９が接触することがある。この接触によって、圧入部３２への歯部２５の圧入荷重が増大する。

しかし、本実施の形態では、外径が連結部２６へ向かうにつれてテーパ状に拡径される傾斜面２９が、大径部５２の内面に接触しないように設定されている。これにより、大径部５２が接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される部位であっても、大径部５２の内面と傾斜面２９との接触に起因して圧入荷重が増大することを防止できる。

以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ナット１５やボルト４１、貫通孔１２，５１の各部形状を適宜変更しても良い。フランジ部２３，４４や小径部３１を省略しても良い。また、歯部２５の谷部２７及び頂部２８を省略して、歯部の軸直角断面を円形状に形成しても良い。この場合、ナット１５の本体部２１の軸直角断面を六角形状に形成したり、ボルト４１の頭部４２を六角柱状に形成したりして、ナット１５やボルト４１に対してそれぞれボルト１４やナットを組み付けるときに、ナット１５やボルト４１の回転を規制できるようにすることが好ましい。

上記第１実施の形態ではナット１５をロッド１０（固定部材）に圧入固定した締結構造体２０がトルクロッド１の一部である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ナット１５やボルト４１が使用される種々の物品の一部を締結構造体２０，４０とすることが可能である。

なお、第１実施の形態のように、一体成形される一対のロッド１０，１１間に第２ブッシュ６を挟んだ状態で、ロッド１１の貫通孔１３、第２ブッシュ６の内側部材８の内周、ロッド１０の貫通孔１２にボルト１４を通すトルクロッド１では、ボルト４１ではなく、ナット１５をロッド１０に圧入固定することが好ましい。ボルト４１をロッド１０に圧入固定するには、事前にロッド１０，１１間に第２ブッシュ６を挟む必要があるので、ボルト４１をロッド１０に予め圧入固定しておく利点が少なくなるためである。

上記各実施の形態では、ロッド１０や固定部材５０がアルミニウム合金製である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ナット１５やボルト４１に対して低硬度であれば、ロッド１０や固定部材５０の素材は適宜変更可能である。ロッド１０や固定部材５０の素材としては、例えば、マグネシウム合金などアルミニウム合金以外の金属や、合成樹脂が挙げられる。

なお、ロッド１０や固定部材５０全体をナット１５やボルト４１に対して低硬度にする場合に限らない。少なくともロッド１０や固定部材５０の貫通孔１２，５１の内面が、ナット１５やボルト４１に対して低硬度であれば良い。

上記第１実施の形態では、大径部３３が圧入部３２に対して軸直角方向へ段差状に凹んで設けられる場合について説明した。上記第２実施の形態では、大径部５２が接触面３０へ向かうにつれてテーパ状に拡径される場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、大径部を接触面３０へ向かうにつれて湾曲するように拡径させても良い。また、段差状に凹んだ部分と、接触面３０へ向かうにつれて拡径する部分とを組み合わせても良い。

上記各実施の形態では、ナット１５やボルト４１にフランジ部２３，４４が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ナット１５やボルト４１のフランジ部２３，４４を省略しても良い。この場合には、ナット１５の本体部２１やボルト４１の頭部４２を大きくして、座面２２，４３を大きくする必要がある。

１０ ロッド（固定部材）
１２，５１ 貫通孔
１５ ナット（締結部材）
１５ａ，４６ａ ねじ山
２０，４０ 締結構造体
２２ ，４３座面
２４，４５ 筒部
２５ 歯部
２６ 連結部
２７ 谷部
２８ 頂部
３０ 接触面
３２ 圧入部
３３，５２ 大径部
３５，５５ 空間
４１ ボルト（締結部材）
５０ 固定部材

Claims (5)

1. 相手部材が組み付けられるねじ山と、座面から垂直に突出する筒部とを有する締結部材と、
   前記筒部が軸方向へ挿入される貫通孔が貫通形成されると共に、少なくとも前記貫通孔の内面が前記締結部材に比べて低硬度の固定部材とを備え、
   前記貫通孔の前記内面は、前記筒部が圧入される圧入部と、
   前記座面が接触する前記固定部材の接触面と前記圧入部とを連結すると共に、前記筒部のうち前記圧入部に圧入される部分の外径と比べて内径が大きい大径部とを備えることを特徴とする締結構造体。
2. 前記大径部は、前記圧入部に対して軸直角方向へ段差状に凹んだ部位であることを特徴とする請求項１記載の締結構造体。
3. 前記筒部の外周面は、前記圧入部の内径よりも外径が小さい谷部と、前記圧入部の内径よりも外径が大きい頂部と、が周方向に交互に配置される歯部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の締結構造体。
4. 前記筒部の外周面は、前記歯部と前記座面とを連結すると共に、軸直角断面が円形状の連結部を備え、
   前記連結部の外径は、前記圧入部の内径よりも大きく、前記大径部の内径よりも小さく設定されることを特徴とする請求項３記載の締結構造体。
5. 前記連結部の軸方向長さは、前記大径部の軸方向長さ以下に設定されることを特徴とする請求項４記載の締結構造体。

Images