JP2022127073A - Bolt and bolt tightening structure - Google Patents

Bolt and bolt tightening structure Download PDF

Info

Publication number
JP2022127073A
JP2022127073A JP2021024997A JP2021024997A JP2022127073A JP 2022127073 A JP2022127073 A JP 2022127073A JP 2021024997 A JP2021024997 A JP 2021024997A JP 2021024997 A JP2021024997 A JP 2021024997A JP 2022127073 A JP2022127073 A JP 2022127073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bolt
head
shaft
outer diameter
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021024997A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7468400B2 (en
Inventor
謙一郎 長岡
Kenichiro Nagaoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2021024997A priority Critical patent/JP7468400B2/en
Publication of JP2022127073A publication Critical patent/JP2022127073A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7468400B2 publication Critical patent/JP7468400B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

To provide a bolt which can avoid influence caused by heat strain of a tightened body and prevent breakage without being protruded significantly by using a collar etc., and to provide a bolt tightening structure.SOLUTION: A bolt 10 has: a columnar shaft part 30; and a head part 20 provided at one end of the shaft part 30. The shaft part 30 has a second yoke part 40 connected to the head part 20. The head part 20 has a first yoke part 60 connected to the shaft part 30. The second yoke part 40 and the first yoke part 60 are connected through a cross pin 50 as an oscillating mechanism so as to allow the head part 20 to swing relative to the shaft part 30 and function as a universal joint. The oscillating mechanism allows a seating surface 22a of the head part 20 of the bolt 10 to follow a flange surface of an exhaust manifold. Thus, even if stress which causes the head part 20 to swing is repeatedly applied, the head part 20 is not broken.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、首振り機構を備えたボルト、および、当該ボルトを用いたボルト締付構造に関する。 The present invention relates to a bolt provided with an oscillating mechanism and a bolt tightening structure using the bolt.

例えば、自動車用エンジンの排気システムにおいては、各気筒の排気を合流させる排気マニホールドがボルト締結によりエンジンに取り付けられている。エンジンが停止されて長時間放置されると、排気マニホールドの温度は雰囲気温度(大気の温度)まで低下する。またエンジンが運転状態とされると排気マニホールドの温度は例えば800[℃]以上にもなる。このため、エンジンの運転と停止が繰り返されると、排気マニホールドは、上記の温度差により、膨張と収縮を繰り返し、温度差による熱ひずみの発生に伴う変形と復元を繰り返す場合がある。排気マニホールドが、熱ひずみの発生に伴う変形と復元を繰り返した場合、当該排気マニホールドを締結しているボルトの座面が接触している排気マニホールドの面の傾斜角度が、大きくなったり小さくなったりする場合がある。この場合、ボルトの軸部に対して頭部を揺動させる応力の印加が繰り返され、ボルトの頭部が折損する可能性がある。 For example, in an exhaust system of an automobile engine, an exhaust manifold that joins the exhaust gas from each cylinder is attached to the engine by bolting. When the engine is stopped and left for a long time, the temperature of the exhaust manifold drops to the ambient temperature (the temperature of the air). Further, when the engine is in operation, the temperature of the exhaust manifold rises to, for example, 800[° C.] or higher. Therefore, when the engine is repeatedly operated and stopped, the exhaust manifold may repeat expansion and contraction due to the temperature difference, and may repeat deformation and restoration due to thermal strain caused by the temperature difference. When the exhaust manifold repeatedly deforms and restores due to the occurrence of thermal strain, the inclination angle of the surface of the exhaust manifold with which the bearing surface of the bolt that fastens the exhaust manifold is in contact increases or decreases. sometimes. In this case, the stress that rocks the head of the bolt is repeatedly applied to the shank of the bolt, and there is a possibility that the head of the bolt will break.

そのため、従来、ボルトにカラーを装着することが知られている。具体的には、排気マニホールドのフランジとボルトの間にカラーを挟むことでボルトの座面を排気マニホールドのフランジから離し、排気マニホールドのフランジの熱ひずみによる影響を避けている。例えば、特許文献1では、カラーの内周面とボルトの軸の間に隙間を設けることで、ボルトに対する排気マニホールドのフランジの熱ひずみによる影響をより少なくする技術が開示されている。 For this reason, it is conventionally known to attach a collar to the bolt. Specifically, by sandwiching the collar between the exhaust manifold flange and the bolt, the bearing surface of the bolt is separated from the exhaust manifold flange, thereby avoiding the influence of thermal strain on the exhaust manifold flange. For example, Patent Literature 1 discloses a technique for reducing the influence of thermal strain of the flange of the exhaust manifold on the bolt by providing a gap between the inner peripheral surface of the collar and the shaft of the bolt.

特開平8-246868号公報JP-A-8-246868

しかしながら、ボルトの締結にカラーを用いた場合、排気マニホールドのフランジの熱ひずみによる影響を避けられるというメリットが得られる反面、カラーを装着して大きく突出したボルトが他の部材に干渉するというデメリットが発生する。近年のエンジンは極めてタイトな設計がされているため、ボルトが大きく突出することは、あまり好ましくない。 However, using collars to fasten the bolts has the advantage of avoiding the effects of thermal strain on the flange of the exhaust manifold, but the disadvantage is that the bolts that protrude greatly from the collars interfere with other parts. Occur. Recent engines are designed to be extremely tight, so it is not very desirable for the bolt to protrude greatly.

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、カラー等を用いてボルトを大きく突出させることなく、被締付体の熱ひずみによる影響を回避し、折損を防止することが可能なボルト及びボルトの締付構造を提供することを課題とする。 The present invention has been devised in view of this point, and it is possible to avoid the influence of thermal strain on the tightened body and prevent breakage without using a collar or the like to make the bolt protrude greatly. It is an object of the present invention to provide a bolt and a bolt tightening structure capable of achieving this.

上記課題を達成するため、本発明の第1の発明は、円柱状の軸部と前記軸部の一方端に設けられた頭部とを有するボルトであって、前記軸部は、一方端の側には前記頭部と連結される軸部側連結部を有するとともに、他方端の側にはねじ部を有し、前記頭部は、一方端の側には前記軸部の外径よりも大きな外径とされた大径部を有するとともに、他方端の側には前記軸部と連結される頭部側連結部を有し、前記軸部に対して前記頭部が揺動可能となるように、首振り機構として前記軸部側連結部と前記頭部側連結部が連結されている、ボルトである。 In order to achieve the above object, a first invention of the present invention is a bolt having a cylindrical shaft portion and a head portion provided at one end of the shaft portion, wherein the shaft portion has a The side has a shaft side connecting portion that is connected to the head portion, and the other end side has a threaded portion. It has a large-diameter portion with a large outer diameter, and has a head-side connecting portion connected to the shaft portion on the other end side, so that the head portion can swing with respect to the shaft portion. , in which the shaft side connecting portion and the head side connecting portion are connected as a swinging mechanism.

次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係るボルトであって、前記頭部側連結部の外径は、前記軸部の外径よりも小さく設定されている、ボルトである。 Next, a second invention of the present invention is the bolt according to the first invention, wherein the outer diameter of the head-side connecting portion is set smaller than the outer diameter of the shaft portion. is.

次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明または第2の発明に係るボルトであって、前記首振り機構は、自在継手である、ボルトである。 Next, a third invention of the present invention is the bolt according to the first invention or the second invention, wherein the swing mechanism is a universal joint.

次に、本発明の第4の発明は、上記第1の発明~第3の発明に係るボルトを用いて、締め付け相手となる相手材に被締付体を締め付けるボルト締付構造であって、前記相手材には、前記軸部の前記ねじ部をねじ込むねじ穴が設けられており、前記被締付体には、前記軸部が挿通されて前記ねじ穴へと通じる連通孔が設けられており、前記ボルトの前記軸部が前記連通孔に挿通されて、前記ねじ部が前記ねじ穴にねじ込まれて、前記ボルトを用いて前記被締付体を前記相手材に締め付けた状態において、前記頭部側連結部の個所における前記連通孔の内径は、前記頭部側連結部の外径よりも大きく、かつ、前記大径部の外径よりも小さく設定されている、ボルト締付構造である。 Next, a fourth invention of the present invention is a bolt tightening structure for tightening an object to be tightened against a mating member to be tightened using the bolt according to the first to third inventions, The mating member is provided with a threaded hole into which the threaded portion of the shaft portion is screwed, and the member to be fastened is provided with a communication hole through which the shaft portion is inserted and which communicates with the threaded hole. In a state in which the shaft portion of the bolt is inserted through the communication hole, the threaded portion is screwed into the screw hole, and the bolt is used to tighten the object to be tightened to the mating member, the The bolt tightening structure, wherein the inner diameter of the communication hole at the head-side connecting portion is set larger than the outer diameter of the head-side connecting portion and smaller than the outer diameter of the large-diameter portion. be.

第1の発明によれば、被締付体としての、例えば排気マニホールドが、熱ひずみの発生に伴う変形と復元を繰り返したとしても、首振り機構により、ボルトの頭部の座面が排気マニホールドのフランジ表面に追従するので、頭部を揺動させる応力の印加が繰り返されても頭部が折損することはない。よって、カラー等を用いてボルトを大きく突出させることなく、被締付体の熱ひずみによる影響を回避し、折損等を防止することができる。 According to the first invention, even if the object to be tightened, for example, an exhaust manifold, is repeatedly deformed and restored due to the occurrence of thermal strain, the bearing surface of the head of the bolt is caused to move to the exhaust manifold by the swing mechanism. Since the head follows the flange surface of the head, the head is not broken even if the stress for rocking the head is repeatedly applied. Therefore, without using a collar or the like to protrude the bolt greatly, it is possible to avoid the effects of thermal strain on the object to be fastened and prevent breakage and the like.

第2の発明によれば、相手材に対し被締付体をボルトによって締め付ける場合、相手材にはボルトの軸部をねじ込むねじ穴が、被締付体には軸部が挿通されてねじ穴へと通じる連通孔が、それぞれ設けられている。このような場合において、連通孔とねじ穴の内径がそれぞれ同じ大きさであっても、頭部が揺動しても、頭部側連結部の外径が軸部の外径に収まっているため、頭部側連結部と連通孔の内壁との干渉を避けることができる。 According to the second invention, when the object to be fastened is tightened to the mating member by the bolt, the mating member has a threaded hole into which the shank of the bolt is screwed, and the shank is inserted into the threaded hole in the to-be-tightened body. Communicating holes leading to are provided respectively. In such a case, even if the inner diameters of the communication hole and the screw hole are the same, the outer diameter of the head-side connecting portion is within the outer diameter of the shaft even if the head is rocked. Therefore, interference between the head-side connecting portion and the inner wall of the communication hole can be avoided.

第3の発明によれば、自在継手であれば、ボルトの頭部を軸部に対して揺動可能に保持しつつ、頭部で受けたトルクを軸部に伝えることができるため、首振り機構としては好適である。 According to the third aspect of the invention, with the universal joint, the torque received by the head of the bolt can be transmitted to the shaft while the head of the bolt is held swingably with respect to the shaft. It is suitable as a mechanism.

第4の発明によれば、被締付体が熱ひずみの発生に伴う変形と復元を繰り返したとしても、首振り機構により、ボルトの頭部の座面が被締付体の表面に追従するので、頭部を揺動させる応力の印加が繰り返されても頭部が折損することはない。また、被締付体に設けられた連通孔と頭部側連結部それぞれの径の大小関係により、頭部が揺動した際に、頭部側連結部と連通孔の内壁との干渉を避けることができる。 According to the fourth invention, even if the object to be fastened is repeatedly deformed and restored due to thermal strain, the bearing surface of the bolt head follows the surface of the object to be fastened by the swing mechanism. Therefore, the head is not broken even if stress for rocking the head is repeatedly applied. In addition, due to the size relationship between the diameters of the communication hole and the head-side connecting portion provided in the object to be fastened, interference between the head-side connecting portion and the inner wall of the communication hole is avoided when the head swings. be able to.

第1の実施形態に係るボルトの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a bolt according to a first embodiment; FIG. ボルトの被締付体である排気マニホールドと締め付け相手となるシリンダヘッドを示した図である。FIG. 3 is a view showing an exhaust manifold, which is a tightening target of a bolt, and a cylinder head, which is a tightening partner. 締め付けに第1の実施形態に係るボルトを用いた場合の図2における線III-IIIに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view along the line III-III in FIG. 2 when the bolt according to the first embodiment is used for tightening; フランジに熱ひずみが発生した場合における第1の実施形態に係るボルトの頭部の揺動を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the rocking of the head of the bolt according to the first embodiment when thermal strain occurs in the flange; 第2の実施形態に係るボルトの分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view of a bolt according to a second embodiment; 締め付けに第2の実施形態に係るボルトを用いた場合の図2における線III-IIIに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view along the line III-III in FIG. 2 when the bolt according to the second embodiment is used for tightening; フランジに熱ひずみが発生した場合における第2の実施形態に係るボルトの頭部の揺動を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the rocking of the head of the bolt according to the second embodiment when thermal strain occurs in the flange; 揺動可能な首振り機構を有するボルトの変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the bolt having a swingable swing mechanism; 変形例のボルトを回すためのソケットを示す図である。FIG. 11 shows a socket for turning a modified bolt;

〈第1の実施形態〉
以下、本発明の一実施形態に係る について説明する。
<First embodiment>
A method according to an embodiment of the present invention will be described below.

図1は、本実施形態に係るボルト10の分解斜視図である。図1に示すように、ボルト10は、円柱状の軸部30と、軸部30の一方端に設けられる頭部20とを有する。軸部30は、雄ねじが形成されたねじ部31と、形成されていない円柱部32を備え、円柱部32の上面32aに、軸部側連結部に相当する第1ヨーク部60を有する。頭部20は、工具からのトルクを受ける六角部21と座部22からなる大径部25を有するとともに、座部22の座面22aには、頭部側連結部に相当する第2ヨーク部40を有する。なお、大径部25の外径Aは、軸部の外径Bよりも大きく設定されている。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a bolt 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 1 , the bolt 10 has a cylindrical shaft portion 30 and a head portion 20 provided at one end of the shaft portion 30 . The shaft portion 30 includes a threaded portion 31 having a male thread and a cylindrical portion 32 having no external thread. The head portion 20 has a large diameter portion 25 consisting of a hexagonal portion 21 and a seat portion 22 that receives torque from the tool. has 40. The outer diameter A of the large diameter portion 25 is set larger than the outer diameter B of the shaft portion.

ボルト10では、軸部30に対して頭部20が揺動可能となるように、首振り機構として、第1ヨーク部60と、第2ヨーク部40を連結し、自在継手70を構成している。具体的には、自在継手70は、十字形に突出する4本のピン51~54を備えたクロスピン50と、クロスピン50において同軸の2本のピン52、54を第1の軸として回転可能に支持する第1ヨーク部60と、残りの同軸の2本のピン51、53を第2の軸として回転可能に支持する第2ヨーク部40と、から構成される。 In the bolt 10, the first yoke portion 60 and the second yoke portion 40 are connected to form a universal joint 70 as a swing mechanism so that the head portion 20 can swing with respect to the shaft portion 30. there is Specifically, the universal joint 70 includes a cross pin 50 having four pins 51 to 54 that protrude in a cross shape, and two coaxial pins 52 and 54 in the cross pin 50 that are rotatable as a first axis. It is composed of a first yoke portion 60 for support and a second yoke portion 40 for rotatably supporting the remaining two coaxial pins 51 and 53 as a second axis.

第1ヨーク部60は、具体的には、軸部30における円柱部32の上面32aから突出した2つの突起61、62からなり、突起61の外面61aおよび突起62の外面62aと、円柱部32の外周面32bとは連なっている。 Specifically, the first yoke portion 60 is composed of two projections 61 and 62 projecting from the upper surface 32a of the cylindrical portion 32 of the shaft portion 30. The outer surface 61a of the projection 61 and the outer surface 62a of the projection 62 is continuous with the outer peripheral surface 32b of the .

第2ヨーク部40は、具体的には、頭部20における座部22の座面22aから突出した2つの突起41、42からなり、外面41aから外面42aまでの最大幅である外径Cと、軸部30の外径Bとは同じである。これらの突起41、42と突起61、62に設けられたそれぞれのピン孔に対し、クロスピン50のピン51~54を挿入することで、自在継手70として機能する。なお、突起41、42の外面41a、42aおよび突起61、62の外面61a、62aは、曲面になっており、それぞれのピン孔に挿入されたピン51~54の先端についても、その曲面に合わせた形状となっている。 Specifically, the second yoke portion 40 is composed of two protrusions 41 and 42 that protrude from the seat surface 22a of the seat portion 22 of the head portion 20, and has an outer diameter C that is the maximum width from the outer surface 41a to the outer surface 42a. , is the same as the outer diameter B of the shaft portion 30 . By inserting the pins 51 to 54 of the cross pin 50 into the respective pin holes provided in the protrusions 41, 42 and the protrusions 61, 62, the universal joint 70 functions. The outer surfaces 41a and 42a of the projections 41 and 42 and the outer surfaces 61a and 62a of the projections 61 and 62 are curved surfaces, and the tips of the pins 51 to 54 inserted into the respective pin holes are aligned with the curved surfaces. shape.

図2は、ボルト10の被締付体に相当する排気マニホールド100と締め付け相手となる相手材に相当するシリンダヘッド130を示した図である。図3は、図2における線III-IIIに沿った断面図である。なお、図2では、シリンダヘッド130に対してフランジ110を締め付けているボルト10を省略している。図2、3に示すように、排気マニホールド100は、フランジ110を有しており、フランジ110とシリンダヘッド130の間にガスケット120を挟んだうえでシリンダヘッド130に取り付けられる。 FIG. 2 is a diagram showing an exhaust manifold 100 corresponding to a tightened body of the bolt 10 and a cylinder head 130 corresponding to a mating member to be tightened. FIG. 3 is a cross-sectional view along line III--III in FIG. 2, the bolts 10 that fasten the flange 110 to the cylinder head 130 are omitted. As shown in FIGS. 2 and 3, the exhaust manifold 100 has a flange 110 and is attached to the cylinder head 130 with a gasket 120 sandwiched between the flange 110 and the cylinder head 130 .

シリンダヘッド130には、軸部30のねじ部31をねじ込むねじ穴132が複数設けられており、フランジ110とガスケット120には、軸部30が挿通されてねじ穴132へと通じる連通孔111、121がそれぞれ設けられている。このような連通孔111、121とねじ穴132に対しボルト10の軸部30を入れてねじ込んでいくと、頭部20の座面22aがフランジ110の表面113に当接し、さらにねじ込むことによってシリンダヘッド130に対しフランジ110をガスケット120と併せて締め付ける。 The cylinder head 130 is provided with a plurality of threaded holes 132 into which the threaded portion 31 of the shaft portion 30 is screwed. 121 are provided respectively. When the shaft portion 30 of the bolt 10 is inserted into the communication holes 111 and 121 and the threaded hole 132 and screwed, the bearing surface 22a of the head portion 20 comes into contact with the surface 113 of the flange 110, and further screwing causes the cylinder to rotate. The flange 110 is tightened together with the gasket 120 against the head 130 .

図3に示すように、シリンダヘッド130には、上述したように、ボルト10の軸部30におけるねじ部31をねじ込むねじ穴132が設けられている。また、フランジ110とガスケット120には、ねじ穴132に対応する連通孔111、121が設けられている。ここで、連通孔111、121の内径Rは、第2ヨーク部40の外径Cより大きく設定されている。したがって、ボルト10の軸部30におけるねじ部31が連通孔111、121を通ってねじ穴132にねじ込まれ、頭部20の座面22aによってフランジ110とガスケット120がシリンダヘッド130に対して押し付けられた場合に、第2ヨーク部40と連通孔111の内壁112には隙間Lが存在することになる。 As shown in FIG. 3, the cylinder head 130 is provided with the threaded hole 132 into which the threaded portion 31 of the shaft portion 30 of the bolt 10 is screwed, as described above. Communication holes 111 and 121 corresponding to the screw holes 132 are provided in the flange 110 and the gasket 120 . Here, the inner diameter R of the communication holes 111 and 121 is set larger than the outer diameter C of the second yoke portion 40 . Therefore, the threaded portion 31 of the shaft portion 30 of the bolt 10 is screwed into the threaded hole 132 through the communication holes 111 and 121, and the flange 110 and the gasket 120 are pressed against the cylinder head 130 by the bearing surface 22a of the head portion 20. In this case, a gap L exists between the second yoke portion 40 and the inner wall 112 of the communication hole 111 .

図4は、フランジ110に熱ひずみが発生した場合におけるボルト10の頭部20の揺動を説明する図である。図4に示すように、エンジン運転中は、シリンダヘッド130、ガスケット120、フランジ110ともに高熱となるため、熱膨張により熱ひずみが発生し、例えばフランジ110がしなり、冷却時における状態と比べると、フランジ110の表面113が変形する。そして、エンジンが停止すれば、熱膨張は収まり、フランジ110は元の形に復元する。従来のボルトの場合、このようなフランジ110の表面113の変形と復元により、ボルトの首下に応力が集中し、ボルトの折損等重大な不具合に至る場合があった。 4A and 4B are diagrams for explaining the rocking of the head portion 20 of the bolt 10 when the flange 110 is thermally strained. As shown in FIG. 4, when the engine is running, the cylinder head 130, the gasket 120, and the flange 110 are all heated to a high temperature, and thermal expansion causes thermal strain. , the surface 113 of the flange 110 is deformed. Then, when the engine stops, the thermal expansion subsides and the flange 110 restores its original shape. In the case of conventional bolts, such deformation and restoration of the surface 113 of the flange 110 causes stress to concentrate under the neck of the bolt, which may lead to serious problems such as breakage of the bolt.

なお、フランジ110の表面113が変形する態様としては様々な場合があり、そもそもフランジ110やガスケット120の加工精度が悪く、冷却時においてフランジ110がしなっていて、熱膨張によってそのしなりが元に戻る、ということもある。いずれにせよ、エンジン周りに配置されるフランジ110やガスケット120は、冷却時における状態と加熱時における状態でその形状が変化し、フランジ110の表面113が変形(復元)するため、ボルト10の座面22aを直接フランジ110に接触させずにカラーを用いていた。 There are various ways in which the surface 113 of the flange 110 is deformed. In the first place, the processing accuracy of the flange 110 and the gasket 120 is poor. It is also said to return to In any case, the shape of the flange 110 and the gasket 120 arranged around the engine changes depending on the state during cooling and the state during heating, and the surface 113 of the flange 110 deforms (restores). A collar was used without the face 22a directly contacting the flange 110. FIG.

しかしながら、本実施形態に係るボルト10は、頭部20が軸部30に対して自在継手70により接合されることで、揺動可能な首振り機構を有する結果、ボルト10の座面22aによる押付け力を保ったまま、フランジ110の表面113に追従して頭部20を動かすことができる。また、その際、隙間Lにより、突起41や突起42と連通孔111の内壁112とが干渉することはない。つまり、図4に示すように頭部20が揺動する際、突起41の根本部分や、突起42の先端部分については、軸部30における円柱部32の延長線上からはみ出ることになる。そのため、仮に隙間Lが無く、突起41や突起42と内壁112が近接していると、干渉が起こってしまう。隙間Lは、このような干渉を避けるために設けられたものである。 However, in the bolt 10 according to the present embodiment, the head portion 20 is joined to the shaft portion 30 by the universal joint 70, so that the bolt 10 has a swinging mechanism. The head 20 can be moved to follow the surface 113 of the flange 110 while maintaining the force. Moreover, at that time, due to the clearance L, the protrusions 41 and 42 and the inner wall 112 of the communication hole 111 do not interfere with each other. That is, when the head 20 swings as shown in FIG. 4 , the root portion of the protrusion 41 and the tip portion of the protrusion 42 protrude from the extension line of the cylindrical portion 32 of the shaft portion 30 . Therefore, if there is no gap L and the projections 41 and 42 are close to the inner wall 112, interference will occur. The gap L is provided to avoid such interference.

以上のように、ボルト10の座面22aを直接フランジ110に接触させた場合に、エンジンの熱により上述したようなフランジ110の表面113の変形が起こったとしても、当該変形を自在継手70が吸収するため、ボルト10の首下に応力が集中するということはない。よって、本実施形態に係るボルト10によれば、カラー等を用いてボルト10を大きく突出させることなく、被締付体である排気マニホールド100の熱ひずみによる影響を回避し、ボルト10における頭部20の折損等を防止することができる。 As described above, when the seat surface 22a of the bolt 10 is brought into direct contact with the flange 110, even if the surface 113 of the flange 110 is deformed due to the heat of the engine, the universal joint 70 can absorb the deformation. Since the stress is absorbed, the stress is not concentrated under the neck of the bolt 10. - 特許庁Therefore, according to the bolt 10 according to the present embodiment, the influence of the thermal strain of the exhaust manifold 100, which is the object to be tightened, can be avoided without making the bolt 10 protrude greatly using a collar or the like, and the head portion of the bolt 10 can be reduced. 20 can be prevented from being broken.

〈第2の実施形態〉
続いて、本発明の第2の実施形態に係るボルト200について説明する。本実施形態に係るボルト200は、実施形態1と異なり、第2ヨーク部240の外径Wが軸部30の外径Bより小さい点が特徴である。なお、実施形態1にてすでに説明した事項については適宜説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a bolt 200 according to a second embodiment of the invention will be described. The bolt 200 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the outer diameter W of the second yoke portion 240 is smaller than the outer diameter B of the shaft portion 30 . It should be noted that descriptions of matters already described in the first embodiment will be omitted as appropriate.

図5は、本実施形態に係るボルト200の分解斜視図である。図5に示すように、第2ヨーク部240は、第1の実施形態と同様、頭部20の座面22aから突出した2つの突起241、242からなる。突起241の外面241aから突起242の外面242aまでの外径Wは、第1の実施形態と異なり、軸部30の外径Bより小さく設定されている。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the bolt 200 according to this embodiment. As shown in FIG. 5, the second yoke portion 240 consists of two protrusions 241 and 242 protruding from the seat surface 22a of the head portion 20, as in the first embodiment. The outer diameter W from the outer surface 241a of the projection 241 to the outer surface 242a of the projection 242 is set smaller than the outer diameter B of the shaft portion 30 unlike the first embodiment.

第1ヨーク部260は、第1の実施形態と同様、軸部30における円柱部32の上面32aから突出した2つの突起261、262からなる。突起261の外面261aから突起262の外面262aまでの幅は、突起241の外面241aから突起242の外面242aまでの外径Wに合わせてある。これらの突起241、242と突起261、262に設けられたそれぞれのピン孔に対し、クロスピン250のピン251~254を挿入することで、自在継手75として機能する。なお、クロスピン250のピン251~254の長さは、上述した各幅に合わせるべく、第1の実施形態に比較してそれぞれ短く設定されている。 The first yoke portion 260 includes two protrusions 261 and 262 protruding from the upper surface 32a of the cylindrical portion 32 of the shaft portion 30, as in the first embodiment. The width from the outer surface 261a of the protrusion 261 to the outer surface 262a of the protrusion 262 is matched with the outer diameter W from the outer surface 241a of the protrusion 241 to the outer surface 242a of the protrusion 242. As shown in FIG. By inserting the pins 251 to 254 of the cross pin 250 into the respective pin holes provided in the protrusions 241, 242 and the protrusions 261, 262, the universal joint 75 functions. The lengths of the pins 251 to 254 of the cross pin 250 are set shorter than those in the first embodiment so as to match the widths described above.

図6は、ボルト200を用いた場合の図2における線III-IIIに沿った断面図である。図6に示すように、シリンダヘッド130には、ボルト200の軸部30におけるねじ部31をねじ込むねじ穴132が設けられている。また、フランジ110とガスケット120には、ねじ穴132に対応する連通孔115、125が設けられている。ここで、連通孔115、125の内径R1は、ねじ穴132の内径R2と同じに設定されている。しかし、上述したように、突起241の外面241aから突起242の外面242aまでの外径Wが、軸部30の外径Bより小さく設定されているため、当然、第2ヨーク部240と連通孔115の内壁116には隙間Lが設けられることになる。 FIG. 6 is a cross-sectional view along line III--III in FIG. 2 when bolt 200 is used. As shown in FIG. 6, the cylinder head 130 is provided with a threaded hole 132 into which the threaded portion 31 of the shaft portion 30 of the bolt 200 is screwed. Communication holes 115 and 125 corresponding to the screw holes 132 are provided in the flange 110 and the gasket 120 . Here, the inner diameter R1 of the communication holes 115 and 125 is set to be the same as the inner diameter R2 of the screw hole 132 . However, as described above, the outer diameter W from the outer surface 241a of the protrusion 241 to the outer surface 242a of the protrusion 242 is set to be smaller than the outer diameter B of the shaft portion 30, so naturally the second yoke portion 240 and the communicating hole A gap L is provided in the inner wall 116 of 115 .

図7は、フランジ110に熱ひずみが発生した場合におけるボルト200の頭部20の揺動を説明する図である。図7に示すように、本実施形態に係るボルト200は、第1の実施形態と同様、頭部20が軸部30に対して自在継手70により接合されることで、揺動可能な首振り機構を有する結果、ボルト200の座面22aによる押付け力を保ったまま、フランジ110の表面113に追従して頭部20を動かすことができる。 7A and 7B are diagrams for explaining the rocking of the head portion 20 of the bolt 200 when the flange 110 is thermally strained. As shown in FIG. 7, the bolt 200 according to the present embodiment has a head portion 20 that is joined to the shaft portion 30 by a universal joint 70, as in the first embodiment. As a result of having the mechanism, it is possible to move the head 20 following the surface 113 of the flange 110 while maintaining the pressing force of the seat surface 22 a of the bolt 200 .

また、その際、隙間Lにより、突起241や突起242と連通孔115の内壁116とが干渉することはない。つまり、突起241の根本部分や、突起242の先端部分については、もともと軸部30における円柱部32の延長線上より内側にあるため、頭部20が揺動しても延長線上からはみ出ることはない。 Moreover, at that time, the protrusions 241 and 242 do not interfere with the inner wall 116 of the communication hole 115 due to the clearance L. In other words, the base portion of the protrusion 241 and the tip portion of the protrusion 242 are originally located inside the extension line of the columnar portion 32 of the shaft portion 30, so even if the head portion 20 swings, they do not protrude from the extension line. .

以上のように、相手材であるシリンダヘッド130に対し被締付体である排気マニホールド100をボルト200によって締め付ける場合、シリンダヘッド130にはボルト200の軸部30をねじ込むねじ穴132が、排気マニホールド100のフランジ110やガスケット120には軸部30が挿通されてねじ穴132へと通じる連通孔115、125が、それぞれ設けられている。そして、連通孔115、125とねじ穴132の径がそれぞれ同じ大きさであっても、第2ヨーク部240の外径Wが軸部30の外径Bに収まっているため、第2ヨーク部240と連通孔115の内壁116との干渉を避けることができる。 As described above, when the bolts 200 are used to tighten the exhaust manifold 100, which is the object to be tightened, to the cylinder head 130, which is the mating member, the cylinder head 130 has the screw holes 132 into which the shaft portions 30 of the bolts 200 are screwed. The flange 110 and the gasket 120 of 100 are provided with communication holes 115 and 125 through which the shaft portion 30 is inserted and communicated with the screw hole 132, respectively. Even if the communication holes 115 and 125 and the screw hole 132 have the same diameter, the outer diameter W of the second yoke portion 240 is within the outer diameter B of the shaft portion 30, so that the second yoke portion Interference between 240 and the inner wall 116 of the communication hole 115 can be avoided.

本発明のボルト10、200は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また、ボルト10、200による被締付体やその相手材として、シリンダヘッド130、排気マニホールド100、ガスケット120を例に説明したが、これらに限定されるものではない。例えば、熱ひずみ以前に、そもそも被締付体の加工精度が悪く、ボルト10、200の座面22aが当接する被締付体の表面において、ねじ穴に対する直角が出ていない場合であっても、頭部20の揺動によりバラつきを吸収できるため、このような被締付体であっても締め付けを可能とする。 The bolts 10 and 200 of the present invention are not limited to the appearance, configuration, structure, etc. described in the present embodiment, and various modifications, additions, and deletions are possible without changing the gist of the present invention. Also, although the cylinder head 130, the exhaust manifold 100, and the gasket 120 have been described as examples of the objects to be tightened by the bolts 10 and 200 and their counterparts, the objects are not limited to these. For example, even if the processing accuracy of the object to be fastened is poor and the surface of the object to be fastened against which the bearing surface 22a of the bolt 10, 200 abuts is not perpendicular to the screw hole before thermal strain. Since variation can be absorbed by the swinging motion of the head 20, even such an object to be tightened can be tightened.

また、上述した各実施形態では、ボルトの頭部と軸部を自在継手により接合したが、揺動可能な首振り機構が実現できればよく、例えばボールジョイントにより接合してもよい。具体的には、図8に示すように、軸部30における円柱部32の上面32aに球部310(軸部側連結部)を設けるとともに、頭部20の座面22aには、球受け320(頭部側連結部)を設けることで、軸部30に対して頭部20が揺動するボルト300とすることもできる。 Further, in each of the above-described embodiments, the bolt head and the shaft are joined by a universal joint. Specifically, as shown in FIG. 8, a ball portion 310 (shaft portion side connecting portion) is provided on the upper surface 32a of the cylindrical portion 32 of the shaft portion 30, and a ball receiver 320 is provided on the bearing surface 22a of the head portion 20. By providing the (head side connecting portion), the bolt 300 can also be configured such that the head portion 20 swings with respect to the shaft portion 30 .

さらに、頭部20から球部310にかけて六角穴330が設けられており、図9に示すようなソケット400を用いて頭部20と軸部30の両方にトルクをかけることができる。つまり、ソケット400は、頭部20の六角部21に対応する六面410を有し、六角穴330に対応する六角棒420を有する。ソケット400を別途用意されたハンドルに取り付けてボルト300を回すツールとして利用することができる。 In addition, a hexagonal hole 330 is provided from the head 20 to the ball 310 so that torque can be applied to both the head 20 and the shank 30 using a socket 400 as shown in FIG. That is, the socket 400 has hexagonal faces 410 corresponding to the hexagonal portion 21 of the head 20 and has a hexagonal rod 420 corresponding to the hexagonal hole 330 . The socket 400 can be attached to a separately prepared handle and used as a tool for turning the bolt 300 .

また、クロスピンの形状として十字状のものを例に挙げたが、十字形に突出する4本のピンを備えたものであればよく、例えば立方体や球からなるコマ部から4本のピンが突出したものをクロスピンとしてもよい。また、より滑らかに頭部20を揺動させるべく、第1ヨーク部60や第2ヨーク部40におけるピン孔にベアリングを組み込むこともできる。 In addition, although a cross-shaped cross pin is exemplified as the shape of the cross pin, any cross pin may be used as long as it has four pins protruding in a cross shape. A cross pin may be used. Also, bearings can be incorporated into pin holes in the first yoke portion 60 and the second yoke portion 40 in order to swing the head 20 more smoothly.

また、頭部20における大径部25は、六角部21と座部22からなるものとして説明したが、六角部21のみとしてもよい。その場合、六角部21の外径を軸部30の外径Bより大きくし、六角部21における軸部30側の面を座面とし、その座面より第2ヨーク部40、240が形成されるものとすればよい。 Also, although the large-diameter portion 25 of the head portion 20 has been described as being composed of the hexagonal portion 21 and the seat portion 22, it may be composed of only the hexagonal portion 21. FIG. In this case, the outer diameter of the hexagonal portion 21 is made larger than the outer diameter B of the shaft portion 30, the surface of the hexagonal portion 21 on the shaft portion 30 side is used as a bearing surface, and the second yoke portions 40 and 240 are formed from the bearing surface. It should be.

10 ボルト
20 頭部
21 六角部
22 座部
22a 座面
25 大径部
30 軸部
31 ねじ部
32 円柱部
32a 上面
32b 外周面
40 第2ヨーク部
41 突起
41a 外面
42 突起
42a 外面
50 クロスピン
60 第1ヨーク部
61 突起
61a 外面
62 突起
62a 外面
70 自在継手
100 排気マニホールド
110 フランジ
111 連通孔
112 内壁
113 表面
120 ガスケット
130 シリンダヘッド
10 Bolt 20 Head 21 Hexagonal portion 22 Seat 22a Seat surface 25 Large diameter portion 30 Shaft 31 Threaded portion 32 Cylindrical portion 32a Upper surface 32b Peripheral surface 40 Second yoke portion 41 Projection 41a External surface 42 Projection 42a External surface 50 Cross pin 60 First Yoke portion 61 Projection 61a Outer surface 62 Projection 62a Outer surface 70 Universal joint 100 Exhaust manifold 110 Flange 111 Communication hole 112 Inner wall 113 Surface 120 Gasket 130 Cylinder head

Claims (4)

円柱状の軸部と前記軸部の一方端に設けられた頭部とを有するボルトであって、
前記軸部は、一方端の側には前記頭部と連結される軸部側連結部を有するとともに、他方端の側にはねじ部を有し、
前記頭部は、一方端の側には前記軸部の外径よりも大きな外径とされた大径部を有するとともに、他方端の側には前記軸部と連結される頭部側連結部を有し、
前記軸部に対して前記頭部が揺動可能となるように、首振り機構として前記軸部側連結部と前記頭部側連結部が連結されている、
ボルト。
A bolt having a cylindrical shaft and a head provided at one end of the shaft,
The shaft has a shaft-side connecting portion connected to the head on one end side and a threaded portion on the other end side,
The head has, on one end side, a large-diameter portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the shaft portion, and on the other end side, a head-side connecting portion connected to the shaft portion. has
The shaft-side connecting portion and the head-side connecting portion are connected as a swing mechanism so that the head can swing with respect to the shaft,
bolt.
請求項1に記載のボルトであって、
前記頭部側連結部の外径は、前記軸部の外径よりも小さく設定されている、
ボルト。
A bolt according to claim 1,
The outer diameter of the head-side connecting portion is set smaller than the outer diameter of the shaft portion,
bolt.
請求項1または2に記載のボルトであって、
前記首振り機構は、自在継手である、
ボルト。
3. The bolt according to claim 1 or 2,
The swing mechanism is a universal joint,
bolt.
請求項1~3のいずれか一項に記載のボルトを用いて、締め付け相手となる相手材に被締付体を締め付けるボルト締付構造であって、
前記相手材には、前記軸部の前記ねじ部をねじ込むねじ穴が設けられており、
前記被締付体には、前記軸部が挿通されて前記ねじ穴へと通じる連通孔が設けられており、
前記ボルトの前記軸部が前記連通孔に挿通されて、前記ねじ部が前記ねじ穴にねじ込まれて、前記ボルトを用いて前記被締付体を前記相手材に締め付けた状態において、
前記頭部側連結部の個所における前記連通孔の内径は、前記頭部側連結部の外径よりも大きく、かつ、前記大径部の外径よりも小さく設定されている、
ボルト締付構造。
A bolt tightening structure that uses the bolt according to any one of claims 1 to 3 to tighten an object to be tightened to a mating member to be tightened,
The mating member is provided with a threaded hole into which the threaded portion of the shaft portion is screwed,
The object to be fastened is provided with a communication hole through which the shaft portion is inserted and which communicates with the screw hole,
In a state in which the shaft portion of the bolt is inserted through the communication hole, the threaded portion is screwed into the threaded hole, and the bolt is used to tighten the object to be tightened to the mating member,
The inner diameter of the communication hole at the location of the head-side connecting portion is set larger than the outer diameter of the head-side connecting portion and smaller than the outer diameter of the large-diameter portion.
Bolt tightening structure.
JP2021024997A 2021-02-19 2021-02-19 Bolts and bolt fastening structure Active JP7468400B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021024997A JP7468400B2 (en) 2021-02-19 2021-02-19 Bolts and bolt fastening structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021024997A JP7468400B2 (en) 2021-02-19 2021-02-19 Bolts and bolt fastening structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022127073A true JP2022127073A (en) 2022-08-31
JP7468400B2 JP7468400B2 (en) 2024-04-16

Family

ID=83060026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021024997A Active JP7468400B2 (en) 2021-02-19 2021-02-19 Bolts and bolt fastening structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7468400B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121568A (en) 2003-10-20 2005-05-12 Jfe Engineering Kk Method of sensing layer height level of waste gasified melting furnace
JP4424046B2 (en) 2004-04-15 2010-03-03 日産自動車株式会社 Brake booster mounting structure
JP2012189144A (en) 2011-03-10 2012-10-04 Hitachi Chemical Co Ltd Screw and method for mounting screw
JP2013148162A (en) 2012-01-19 2013-08-01 Nsk Ltd Cross-type universal joint

Also Published As

Publication number Publication date
JP7468400B2 (en) 2024-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5492446A (en) Self-aligning variable stator vane
US7320555B2 (en) Cardan shaft structure with tightness adjustable functions
JP6149099B2 (en) Exhaust gas turbocharger
JP2008215617A (en) Device for joining two assemblies, for example, for turbomachine stator
JP5202887B2 (en) Steering joint
US20230051397A1 (en) Impact rotary tool
JP2022127073A (en) Bolt and bolt tightening structure
WO2018079633A1 (en) Seal structure, sealing method, and coupling equipped with said seal structure
CN201474907U (en) Differential piston for compressor
JP2009008174A (en) Joining structure of steering shaft and yoke
US10808605B2 (en) Adjusting device for actuating an actuator of a turbocharger, and turbocharger for an internal combustion engine
CN108528528A (en) A kind of retaining mechanism in steering mechanism
KR102535879B1 (en) A plug and stem structure with improved duarabilty
JP6573588B2 (en) Fuel piping assembly, fuel injection valve and fuel supply piping
JP2010112506A (en) Method and structure for coupling universal joint with shaft
JPH11218148A (en) Yoke for cardan joint
JPH0642525A (en) Connecting rod of internal-combustion engine
JPH0714124Y2 (en) Connecting arm
US7134410B2 (en) Detachable connection for coupling a gas exchange valve of an internal combustion engine to an actuator
WO2018079632A1 (en) Seal structure, sealing method, and coupling equipped with said seal structure
JP2010025227A (en) Joining structure and joining method
JP2006316741A (en) Installing method for fuel injection valve
JP2005014640A (en) Wheel nut and wheel bolt
CN219802073U (en) Axle sleeve and belt pulley package assembly suitable for automobile alternating current generator
JPH10288289A (en) Push ring aligning tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7468400

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150