JP3173041U - 焼付き防止機能付きボルト - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ山における不完全ねじ山の形成を抑制しつつ、ボルトの斜め締付けによるかじりや焼付きを防止できる焼付き防止機能付きボルトを提供する。
【解決手段】ナット５のねじ部５０に螺合されるねじ部３０と、このねじ部３０の先端側に連なる円柱状のガイド部４とを有する焼付き防止機能付きボルト１において、ガイド部４は、その外径がねじ部５０の内径Ｄｎの下限値よりも小さく且つねじ部３０の谷径の上限値よりも大きく形成され、ねじ部３０の先端側から１条目の谷部３４ａの少なくとも一部を形成している。これにより、ガイド部４がねじ山５１の頂部にガイドされた状態で不完全ねじ山３３とねじ山５１とを予め当接でき、不完全ねじ山３３を挟んで不完全ねじ山３３の先端側と頭部２側とをねじ山５１の頂部によりガイドすることができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ねじ部の先端側に連なる円柱状のガイド部とを有する焼付き防止機能付きボルトに関する。

従来より、自動車等の組立てラインでは、ボルトを被締結部材（ナット）に締結することにより装着対象部品の組付けを行っている。部品の組付け時には、締結作業の前段階においてボルトの先端をナットのねじ穴（雌ねじ）に挿入し、次にボルト軸心をナットの雌ねじ中心線に揃えるようにボルトの仮姿勢調節を行った後、作業者が工具によりボルトの締結を行う。

ナットの雌ねじに対してボルトの先端部分が精度良く挿入されていないときや、ボルト軸心がナットの雌ねじ中心線に揃っていないときにボルトの締結作業を行う場合、ボルトがナットの雌ねじ中心線に対して傾斜した状態で無理に螺合され、ボルトのかじりや焼付きを生じる虞がある。そこで、このようなボルトの斜め締付けを防止するために、ボルトのねじ山（完全ねじ山）の先端側に連なる先端ねじ山（不完全ねじ山）の形成条件を設定した焼付き防止機能付きボルトが提案されている。

特許文献１の焼付き防止機能付きボルトは、ねじ部のねじ山が一定高さの完全ねじ山とこの完全ねじ山の先端側に形成され且つ完全ねじ山の先端からねじ山高さが徐々に低くなる先端ねじ山とを有し、この先端ねじ山は、断面が完全ねじ山の断面と相似形状に形成されると共に、その先端から完全ねじ山の先端までボルト軸心回りに１０度以上５０未満の角度で形成されている。即ち、ねじ部の先端ねじ山が、ナットの雌ねじ中心線に対するボルトの傾斜姿勢（傾斜角度）を所定の回転角度を境にして切換えるための姿勢調節機構を構成することにより、ボルトの焼付きを防止している。

また、ねじ部の先端部分にボルトをナットのねじ穴に挿入するための案内ボス部を設けたボルト構造も公知である。このボルト構造は、頭部と、ねじ部が形成された軸部と、この軸部先端に形成された円柱状の案内ボス部とを備え、この案内ボス部の外径がナットの雌ねじの内径（下穴径）よりも小さく設定されている。これにより、案内ボス部をナットのねじ穴に挿入することができ、締結作業の前段階においてボルトをナットのねじ穴に対して位置決めすることができる。

実用新案登録第３１４２８２８号

特許文献１の焼付き防止機能付きボルトでは、締結作業の前段階においてナットのねじ穴に挿入されたボルトの軸心とナットの雌ねじ中心線との傾斜角度が比較的小さな場合、狭い範囲で不完全ねじ山を形成しても、ボルトねじ部の不完全ねじ山がナットの雌ねじのねじ山と噛み合い、この噛み合いに伴ってボルトの軸心をナットのねじ穴中心線と一致するようにボルトの姿勢を調節することができる。しかし、ナットのねじ穴に挿入されたボルトの軸心とナットの雌ねじ中心線との傾斜角度が大きな場合、ねじ部の不完全ねじ山が雌ねじのねじ山と噛み合わずに空転して雌ねじのねじ山を潰したり、ピッチ飛びを起こした状態で締付けられることに起因した焼付きが発生する虞がある。

締結作業の前段階のボルトの軸心とナットの雌ねじ中心線との傾斜角度を小さくするための有効な手段として、前述した焼付き防止機能付きボルトのねじ部先端に位置決め用の案内ボス部を設けることも考えられる。しかし、案内ボス部の外径とナットの雌ねじの内径とのクリアランスが大きく、締結作業の前段階においてボルトをナットのねじ穴に対して挿入することは可能であっても、ボルトの軸心とナットの雌ねじ中心線との傾斜角度を焼付き防止に有効な傾斜角度にボルトの姿勢を調節することが困難であり、不完全ねじ山の形成が広範囲に必要になる虞がある。

本考案の目的は、ねじ山における不完全ねじ山の形成を抑制しつつ、ボルトの斜め締付けによるかじりや焼付きを防止できる焼付き防止機能付きボルトを提供することである。

請求項１の焼付き防止機能付きボルトは、被締結部材の雌ねじに螺合されるねじ部と、このねじ部の先端側に連なる円柱状のガイド部とを有する焼付き防止機能付きボルトにおいて、前記ガイド部は、その外径が前記雌ねじの内径の下限値よりも小さく且つ前記ねじ部の谷径の上限値よりも大きく形成されると共に、前記ねじ部の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部を形成していることを特徴としている。

請求項２の考案は、請求項１の考案において、前記ねじ部のねじ山が、一定高さの完全ねじ山と、この完全ねじ山よりも先端側に形成され且つ完全ねじ山の先端からねじ山高さが徐々に低くなる不完全ねじ山とを有し、前記不完全ねじ山が、その先端から前記完全ねじ山の先端までボルト軸心回りに１０度以上５０度未満の角度で形成されたことを特徴としている。

請求項３の考案は、請求項１又は２の考案において、前記ガイド部の軸心方向長さが前記完全ねじ山の４ピッチ相当の長さに形成されたことを特徴としている。

請求項１の考案によれば、ガイド部が、その外径が雌ねじの内径の下限値よりも小さく且つねじ部の谷径の上限値よりも大きく形成されているため、ガイド部の外径と雌ねじの内径とのクリアランスを小さくでき、ボルト先端を被締結部材の雌ねじに配置する配置動作に同期して、ボルトの軸心と雌ねじ中心線との傾斜角度を焼付き防止に有効な傾斜角度にボルトの姿勢を予め調節することができる。ガイド部が、ねじ部の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部を形成しているため、雌ねじの内径によるガイド部の誘導動作が完了してからボルトのねじ山と雌ねじのねじ山とが接触するまでの間に、ボルトのねじ山と雌ねじのねじ山とが離隔した離隔状態を生じることなく、雌ねじの内径によりガイド部が誘導される間、つまり、ボルトの姿勢が焼付き防止に有効な傾斜角度に調節されている間にボルトのねじ山と雌ねじのねじ山との接触を開始することができる。それ故、ボルトの不完全ねじ山の形成を狭い領域に抑制しつつ、不完全ねじ山が雌ねじのねじ山と噛み合わずに空転して雌ねじのねじ山を潰したり、ピッチ飛びを起こした状態で締付けられることに起因した焼付きの発生を防止することができる。

請求項２の考案によれば、被締結部材に対するボルトの傾斜角度を所定角度を境に切換えることにより、不完全ねじ山の形成を最小に抑え、ボルト空転時にボルトによる被締結部材の損傷を防止することができる。また、作業者が、ボルト空転状態を認識できるため、ボルト空転時にボルトの傾斜角度を修正することができ、焼付きの発生を確実に防止することができる。
請求項３の考案によれば、ガイド部の軸心方向長さを最小化しつつ、焼付き防止に有効な傾斜角度にボルトの姿勢を調節することができる。

本考案の実施例に係る焼付き防止機能付きボルトの側面図と、このボルトが螺合可能なナットの縦断面図である。 焼付き防止機能付きボルトの先端部分の側面図である。 図２のIII−III線断面図である。 焼付き防止機能付きボルトを先端側から視た正面図である。

本考案の焼付き防止機能付きボルトは、被締結部材の雌ねじに螺合されるねじ部と、このねじ部の先端側に連なる円柱状のガイド部とを有し、ガイド部は、その外径が雌ねじの内径の下限値よりも小さく且つねじ部の谷径の上限値よりも大きく形成されると共に、ねじ部の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部を形成している。

以下、本考案の実施例１について図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、焼付き防止機能付きボルト１は、頭部２と、この頭部２に連なる軸部３と、この軸部３の先端側に連なる円柱状のガイド部４とから形成されている。
軸部３には、ナット５（被締結部材）に形成されたねじ部５０（雌ねじ）に螺合可能なねじ部３０が形成されている。ナット５のねじ部５０は、ねじ山５１を備え、その内径（下穴径）は、Ｄｎに設定されている。この内径Ｄｎは、ねじ部５０の製造公差α１，β１に基づき、次式（１）のように設定されている。
Ｄｎ−α１≦Ｄｎ≦Ｄｎ＋β１ …（１）

ねじ部３０のねじ山３１は、その大部分を形成する一定高さの螺旋状完全ねじ山３２と、この完全ねじ山３２のボルト先端側に形成された螺旋状不完全ねじ山３３とを有している。
図１〜３に示すように、完全ねじ山３２は、断面略２等辺三角形で且つ一定ピッチ間隔になるように形成され、その外径がねじ部５０の内径Ｄｎよりも大きくなるように形成されている。

図１〜３に示すように、不完全ねじ山３３は、その断面が完全ねじ山３２の断面（略２等辺三角形）と相似形状で且つ一定ピッチ間隔になるように形成されている。
図４に示すように、不完全ねじ山３３は、始端から終端までボルト軸心Ａ回りに１０度以上５０度未満の角度になるように形成され、完全ねじ山３２に連なる終端からねじ山高さが徐々に低くなるように形成されている。尚、本考案では、不完全ねじ山３３の角度が、ボルト１（ねじ部３０）軸心Ａ回りに約３０度に亙り形成された例を示している。

ねじ部３０の谷部３４は、１条目の谷部３４ａが完全ねじ山３２とこの完全ねじ山３２と隣り合う不完全ねじ山３３との間に螺旋状に設けられ、２条目以降の谷部３４ｂが完全ねじ山３２とこの完全ねじ山３２と隣り合う完全ねじ山３２との間に螺旋状に設けられている。図３に示すように、谷部３４（３４ｂ）の谷径Ｄｂは、ねじ部５０の内径Ｄｎよりも小さく形成されている。この谷径Ｄｂは、谷部３４の製造公差α２，β２に基づき、次式（２）のように設定されている。
Ｄｂ−α２≦Ｄｂ≦Ｄｂ＋β２ …（２）

次に、ガイド部４について説明する。
図３に示すように、ガイド部４の外径Ｄｇが、次式（３）の関係式を満たすように、ねじ部５０の内径Ｄｎの下限値Ｄｎ−α１よりも小さく形成されると共にねじ部３０の谷径Ｄｂの上限値Ｄｂ＋β２よりも大きく形成されている。本考案では、ガイド部４とねじ部５０とが、極力接近するようにガイド部４の外径Ｄｇを設定している。
Ｄｂ＋β２＜Ｄｇ＜Ｄｎ−α１ …（３）

図１〜３に示すように、ガイド部４は、ねじ部３０の先端側と一部重合するように設けられ、軸心Ａ方向長さが完全ねじ山３２の４ピッチ相当の長さに形成されている。
このガイド部４は、ねじ部３０の先端側との重合部分において、ねじ部３０（不完全ねじ山３３）の先端側から１条目の谷部３４ａの少なくとも一部を形成している。
図４に示すように、ガイド部４は、ねじ部３０の先端側から１条目の谷部３４ａにおいて軸心Ａ回りに約９０度の角度になるように形成されている。

この焼付き防止機能付きボルト１は、例えば、鋼製の棒材を冷間圧造又は熱間圧造することにより頭部２を成形した後、軸部３を転造盤等を用いて転造成形することによりねじ部３０を塑性加工し、完全ねじ山３２と不完全ねじ山３３とを形成している。ねじ部３０の加工後、ボルト１の表面硬度を調整するために熱処理や表面処理が施されている。

次に、この焼付き防止機能付きボルト１を用いた締結作業について説明する。
焼付き防止機能付きボルト１をナット５の近傍位置まで移動し、ボルト１のガイド部４をナット５のねじ部５０内へ挿入する。このとき、ガイド部４の外径Ｄｇがねじ部５０の内径Ｄｎの下限値Ｄｎ−α１よりも小さく形成されているため、ガイド部４がねじ山５１の頂部に摺接案内され、ボルト１は軸心方向先端側へ誘導される。

ねじ部５０のボルト側端部のねじ山５１と先端側から１条目の不完全ねじ山３３とが当接したとき、ねじ部５０内へのガイド部４の挿入が終了する。このとき、ガイド部４の外径Ｄｇが、ねじ部３０の谷径Ｄｂの上限値Ｄｂ＋β２よりも大きく形成され、しかも、ねじ部５０の内径Ｄｎに極力接近するように設定されているため、ガイド部４の挿入動作に同期してボルト１の姿勢が調節され、ナット５の軸心Ｂ（図１参照）に対するボルト１の軸心Ａの傾斜角度は所定の範囲、例えば、実験等により予め求められた焼付き防止に有効な傾斜角度内に抑えられている。

ボルト１が締結装置、例えばナットランナ等によりナット５に対して締結される。
ガイド部４がねじ山５１の頂部にガイドされた状態で不完全ねじ山３３とねじ山５１とが既に当接されているため、不完全ねじ山３３はねじ山５１と螺合を開始する。しかも、不完全ねじ山３３の先端側から１条目の谷部３４ａの少なくとも一部までガイド部４を形成しているため、螺合不具合の発生しやすい不完全ねじ山３３を挟んで不完全ねじ山３３の先端側と頭部２側とをねじ山５１の頂部によりガイドすることができ、不完全ねじ山３３の空転やピッチ飛びを防止している。

次に、実施例に係る焼付き防止機能付きボルト１の作用・効果について説明する。
この焼付き防止機能付きボルト１は、ガイド部４が、その外径Ｄｇがねじ部５０の内径Ｄｎの下限値Ｄｎ−α１よりも小さく且つねじ部３０の谷径Ｄｂの上限値Ｄｂ＋β２よりも大きく形成されているため、ガイド部４の外径Ｄｇとねじ部５０の内径Ｄｎとのクリアランスを小さくでき、ボルト１先端をナット５のねじ部５０に配置する配置動作に同期して、ボルト１の軸心Ａとナット５の軸心Ｂとの傾斜角度を焼付き防止に有効な傾斜角度にボルト１の姿勢を予め調節することができる。

ガイド部４が、ねじ部３０の先端側から１条目の谷部３４ａの少なくとも一部を形成しているため、ねじ部５０の内径Ｄｎによるガイド部４の誘導動作が完了してからボルト１のねじ山３１とねじ部５０のねじ山５１とが接触するまでの間に、ボルト１のねじ山３１とねじ部５０のねじ山５１とが離隔した離隔状態を生じることなく、ねじ部５０の内径Ｄｎ（ねじ山５１の頂部）によりガイド部４が誘導される間に、つまり、ボルト１の姿勢が焼付き防止に有効な傾斜角度に調節されている間にボルト１のねじ山３１とねじ部５０のねじ山５１との接触を開始することができる。
それ故、ボルト１の不完全ねじ山３３の形成を狭い領域に抑制しつつ、不完全ねじ山３３がねじ部５０のねじ山５１と噛み合わずに空転してねじ部５０のねじ山５１を潰したり、ピッチ飛びを起こした状態で締付けられることに起因した焼付きの発生を防止することができる。

ねじ部３０のねじ山３１が、一定高さの完全ねじ山３２と、この完全ねじ山３２よりも先端側に形成され且つ完全ねじ山３２の先端からねじ山高さが徐々に低くなる不完全ねじ山３３とを有し、不完全ねじ山３３が、その先端から完全ねじ山３２の先端までボルト軸心Ａ回りに１０度以上５０度未満の角度で形成されている。これにより、ナット５に対するボルト１の傾斜角度を所定角度を境に切換えることにより、不完全ねじ山３３の形成を最小に抑え、ボルト１空転時にボルト１によるナット５の損傷を防止することができる。また、作業者が、ボルト空転状態を認識できるため、ボルト空転時にボルト１の傾斜角度を修正することができ、焼付きの発生を確実に防止することができる。

ガイド部４の軸心Ａ方向長さが完全ねじ山３２の４ピッチ相当の長さに形成されているため、ガイド部４の軸心Ａ方向長さを最小化しつつ、焼付き防止に有効な傾斜角度にボルト１の姿勢を調節することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、ガイド部を不完全ねじ山の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部まで形成した例を説明したが、ガイド部を不完全ねじ山の先端側から１条目の谷部の全部に形成しても良い。

２〕前記実施例においては、不完全ねじ山を、その先端から完全ねじ山の先端までボルト軸心回りに３０度の角度で形成した例を説明したが、不完全ねじ山をボルト軸心回りに１０度以上５０度未満の角度範囲で任意に設定しても良い。
３〕前記実施例においては、ガイド部の軸心方向長さが完全ねじ山の４ピッチ相当の長さに形成された例を説明したが、少なくとも、ボルトの先端をナットのねじ部上に位置決め出来ればよく、完全ねじ山の３ピッチ以下に形成することも可能である。

４〕前記実施例においては、ボルトとナットとが夫々単体の例を説明したが、ナットを部品に溶接した部品一体型ナットに適用することも可能である。
５〕その他、当業者であれば、本考案の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本考案はそのような変更形態も包含するものである。

本考案は、ねじ部の先端側に連なる円柱状のガイド部とを有する焼付き防止機能付きボルトにおいて、ガイド部を、その外径がナットねじ部の内径の下限値よりも小さく且つボルトねじ部の谷径の上限値よりも大きく形成すると共に、ボルトねじ部の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部を形成することにより、ねじ山における不完全ねじ山の形成を抑制しつつ、ボルトの斜め締付けによるかじりや焼付きを防止することができる。

１ 焼付き防止機能付きボルト
３ 軸部
４ ガイド部
５ ナット
３０ （ボルト）ねじ部
３１ （ボルト）ねじ山
３２ 完全ねじ山
３３ 不完全ねじ山
３４ （ボルト）谷部
３４ａ （１条目の）谷部
５０ （ナット）ねじ部
５１ （ナット）ねじ山
Ｄｂ （ボルト）谷径
Ｄｇ ガイド部外径
Ｄｎ （ナット）ねじ部内径

Claims (3)

1. 被締結部材の雌ねじに螺合されるねじ部と、このねじ部の先端側に連なる円柱状のガイド部とを有する焼付き防止機能付きボルトにおいて、
   前記ガイド部は、その外径が前記雌ねじの内径の下限値よりも小さく且つ前記ねじ部の谷径の上限値よりも大きく形成されると共に、前記ねじ部の先端側から１条目の谷部の少なくとも一部を形成していることを特徴とする焼付き防止機能付きボルト。
2. 前記ねじ部のねじ山が、一定高さの完全ねじ山と、この完全ねじ山よりも先端側に形成され且つ完全ねじ山の先端からねじ山高さが徐々に低くなる不完全ねじ山とを有し、
   前記不完全ねじ山が、その先端から前記完全ねじ山の先端までボルト軸心回りに１０度以上５０度未満の角度で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の焼付き防止機能付きボルト。
3. 前記ガイド部の軸心方向長さが前記完全ねじ山の４ピッチ相当の長さに形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼付き防止機能付きボルト。