JP5957716B2 - 焼付き防止ボルト - Google Patents

Description

本発明は、自動車の組み立てライン等に用いるに適した焼付き防止ボルトに関するものである。

ボルトをナットその他のめねじに螺合させる際には、ボルトの軸芯をめねじの軸芯に正確に一致させて挿入することが望まれる。しかし自動車の組み立てライン等においては、ボルトの軸芯が多少傾いた状態のまま動力ドライバ等の工具によってボルトがめねじに強制的に捩じ込まれることがある。そのような場合には、ボルトのねじ山がめねじの本来噛み合うべき谷部から１ピッチずれた谷部に嵌まり込み、そのまま無理に捩じ込むと焼付きが発生してしまい、その後は容易にボルトを抜き取れないトラブルに至ることがある。

また、自動車の組み立てライン等においては溶接ロボットが多数用いられているため、溶接時に不可避的に発生するスパッタがめねじの内部に入り込み、ボルトのねじ山との間に噛み込んでねじ山を潰してしまうことがある。このようなスパッタが侵入しためねじに対してボルトを無理に捩じ込むと、ねじ山の潰れに起因する焼付きが発生してしまうことがある。このように、ボルトの焼付きの発生原因としては、従来から知られていた斜め入りのほか、スパッタ等の異物の侵入を挙げることができる。

斜め入りによる焼付きを防止するための工夫は従来から行われている。その代表的なものは本出願人の特許文献１に示されるように、ボルトの正規ねじ部の先端にガイド部を形成し、ボルトがめねじに斜め方向に挿入された場合には、ガイド部の先端をめねじと接触させることによりボルトの姿勢を矯正するようにしたものである。また特許文献２、３に示されるように、このガイド部にもねじ山を形成し、姿勢矯正効果を高めた焼付き防止ボルトも提案されている。ところが、ガイド部は正規ねじ部よりも小径であるから、正規ねじ部とガイド部との接続部に正規ねじ部よりも小径のねじ部が形成されることが避けられず、この小径のねじ部において斜め入りに起因する焼付きが発生することがある。

また、特許文献１、２、３に記載された従来の焼付き防止ボルトは何れも、スパッタ等の異物進入による焼付きを防止する効果はない。このため、自動車の組み立てライン等のように溶接スパッタが飛散する作業環境中で締め付けを行うには満足できないものであった。

特開平１０−１４１３４３号公報 特許第３３３６２５７号公報 ＷＯ２００６／１３４６２６号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、斜め入りが原因となる焼付きのみならず、スパッタ等の異物の進入による焼付きをも防止することができ、自動車の組み立てライン等のように溶接スパッタが飛散する作業環境中で使用するに適した焼付き防止ボルトを提供することである。

上記した従来の課題を解決するためになされた本発明の焼付き防止ボルトは、呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のめねじ２０に螺合されるボルトであって、ボルト軸部に形成された正規ねじ部の先端に、外径寸法ｄがめねじの内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さい不完全ねじ部を１ピッチ以上にわたり形成するとともに、この不完全ねじ部に異物を切り欠くための縦溝を形成したことを特徴とするものである。

なお前記縦溝の深さＦが、異物の直径をＳ_１としたとき、Ｆ≧（２Ｓ_１＋Ｄ−Ｄ_１）／２であることが好ましい。また、不完全ねじ部の先端に、さらにガイド部を形成することが好ましく、この場合には前記縦溝を、ガイド部の先端まで形成することが好ましい。

本発明の焼付き防止ボルトは、正規ねじ部の先端に、外径寸法ｄがめねじの内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さい不完全ねじ部を１ピッチ以上にわたり形成したので、めねじに対して多少斜め方向に挿入された場合にも、この不完全ねじ部のねじ山がめねじのねじ山に無理に噛みあうことがなく、焼付きを防止することができる。なおその理由については後述する。

しかも本発明の焼付き防止ボルトは、この不完全ねじ部にスパッタ等の異物を切り欠くための縦溝を形成したので、めねじ内に進入したスパッタは縦溝を通じて排出されるか、あるいはこの縦溝によって切り欠かれて破砕される。このため、斜め入りが原因となる焼付きのみならず、スパッタ進入による焼付きをも防止することができる。

本発明の要部の説明図である。 本発明のボルトが斜め入りした状態の説明図である。 めねじの内径寸法の説明図である。 従来ボルトの問題点の説明図である。 従来ボルトの問題点の説明図である。 本発明のボルトとスパッタとの関係を示す説明図である。 寸法関係の説明図である。 本発明の変形例を示す設明図である。 本発明の他の変形例を示す設明図である。 本発明の他の変形例を示す設明図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の要部の説明図であり、１０は本発明のボルト、２０はこのボルト１０が螺合されるめねじである。この実施形態ではめねじ２０はナットであるがこれに限定されるものではなく、部材に形成されたねじ孔であってもよい。図１では省略したが、本発明のボルトは従来と同様に頭部と軸部とを備えている。その軸部には正規ねじ部１１と、その先端に形成された不完全ねじ部１２とを備えている。またこの実施形態では不完全ねじ部１２の先端に細径のガイド部１３が形成されている。

めねじ２０は、呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のものである。呼び径Ｄはボルト１０とめねじ２０に共通であり、ＪＩＳ−Ｂ−０２０５に規定されているように、呼び径Ｄはボルト１０のおねじ外径（ここでは正規ねじ部１１の外径）及びめねじ２０の谷径に等しい。また、めねじ２０の内径Ｄ_１は、ボルト１０の正規ねじ部１１の谷径に相当するものである。以上の関係は一般的に成立するもので、本発明に特有のものではない。

本発明に特有な点は、上記の正規ねじ部１１の先端に形成した不完全ねじ部１２の外径寸法ｄを、めねじ２０の内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さくしたことと、この不完全ねじ部１２にスパッタ等の異物を切り欠くための縦溝１４を形成したことである。

まず、不完全ねじ部１２の外径寸法ｄを、めねじ２０の内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さくしたことの意味を説明する。
図２は本発明のボルト１０がめねじ２０に傾いて挿入された状態を示す図であり、不完全ねじ部１２のねじ山がＡ点においてめねじ２０のねじ山と噛みあった状態を示している。ここでＡ点から１８０度反対側のボルト１０のねじ山頂部であるＢ点までのＡＢ距離は不完全ねじ部１２の外径寸法ｄであるから、本発明の設定により（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さい。一方、めねじ２０の側については、図３に示すようにＡ点から１８０度反対側のＣ点までの距離ＡＣはＤ−Ｘであり、図３からＸ＝（Ｄ−Ｄ_１）／２であるから、ＡＢ＝Ｄ−（Ｄ−Ｄ_１）／２＝（Ｄ＋Ｄ_１）／２である。すなわち、ボルト１０側の距離ＡＢはかならずめねじ２０側の距離ＡＣよりも小さくなるので、ボルト上のＢ点はめねじ２０側のＣ点と干渉することはなく、Ａ点を中心として回転することができる。

このように、最初に噛み合ったＡ点を中心としてボルト１０の軸芯を自由に回転させることができるので、ドライバからボルト１０に加えられる力によって発生する図２上の時計方向のモーメントがボルト１０を正しい姿勢に戻し、正しく締結を進行させることができる。また、不完全ねじ部１２の外径寸法ｄをめねじ２０の内径Ｄ_１よりも大きくしたので、ボルト１０の不完全ねじ部１２がめねじ２０と係合せずに通り抜けることはない。なお、本発明においては不完全ねじ部１２を１ピッチ以上にわたり形成するが、その理由は何れの方向にボルト１０が傾いても、必ず不完全ねじ部１２がめねじ２０と接触するようにするためである。この効果を確実に得るためには、不完全ねじ部１２は２〜３ピッチにわたり形成することが好ましい。ただし締結完了後は不完全ねじ部１２は機能しない無駄な部分であるから、あまり長くすることは好ましくない。

次に、不完全ねじ部１２に形成したスパッタ等の異物を切り欠くための縦溝１４につき説明するが、それに先立ち、スパッタＳによる焼付きを説明する。図４は正規ねじ部１１の下端部に塗料膜を除去するための切欠き溝３１を形成し、さらに先端にガイド部１３を形成した従来品のボルト３０を示している。図４のように複数のスパッタＳがめねじ２０に進入していた場合、切欠き溝３１によって1個目のスパッタＳを切り欠くことはできる。しかし切り欠かれたスパッタＳは切欠き溝３１に進入したまま回転しつつ締め付けが進行するので、２個目のスパッタとぶつかる。すなわち、切り欠いたスパッタＳの破片が切欠き溝３１内のスペースを減少させるので２個目のスパッタを収容したり逃がしたりする余裕がなく、２個目のスパッタＳを押潰すような無理な力が作用してめねじ２０が潰れ、焼付きの原因となる。

また図５はガイド部１３がスパッタＳを噛み込んだ状態を示している。ガイド部１３とめねじ２０間にはクリアランスがあるため、締め付けの初期には問題はないが、締結が進行すると図５のようにガイド部１３とスパッタＳとが噛み込むことがある。ガイド部１３にはスパッタＳを切り欠く機能はないので、無理に締め付けるとねじ山の破壊につながることとなる。

上記したスパッタＳによる焼付きを防止するために、本発明では図６以下に示すように、上記の不完全ねじ部１２にスパッタＳ等の異物を切り欠くための縦溝１４を形成した。不完全ねじ部１２に縦溝１４を形成する意味は、次の２つである。第１に、不完全ねじ部１２は正規ねじ部１１に先行してめねじ２０に捩じ込まれるので、この部分でスパッタＳを切り欠いてしまえば、スパッタＳによって正規ねじ部１１のねじ山が損傷することを防止することができる。図４、図５に示した従来品では正規ねじ部１１に切欠き溝３１を設けているため、このような作用効果を得ることができない。第２に、不完全ねじ部１２は前記のとおり正規ねじ部１１の外径Ｄよりも小径であるから、この部分でスパッタＳを切り欠けばスパッタＳ等の異物の破片はめねじ２０とボルト１０との間の空間を比較的自由に移動することができ、ねじ山の潰れやそれによる焼付きを生じにくい。

この縦溝１４の深さは、めねじ２０の内面に付着したスパッタＳ等の異物を確実に切り欠くことができるように設定する必要がある。図７はその関係を示す説明図であり、スパッタＳ等の異物の直径をＳ_１とし、縦溝１４の深さをＦとすると、スパッタ径、すなわちスパッタＳの内側端までの直径は、Ｄ_１−２Ｓ_１である。一方、切欠き径、すなわち縦溝１４の底面までの直径はＤ−２Ｆである。スパッタ径が切欠き径以上でないとスパッタＳが噛み込んでしまい切り欠くことはできないから、両者の関係はＤ−２Ｆ≦Ｄ_１−２Ｓ_１である。よってＦ≧（２Ｓ_１＋Ｄ−Ｄ_１）／２となる。

ここで自動車用に多用されているＭ１４×１.５のボルトの場合には、付着するスパッタＳの径は最大で１ｍｍ程度である。Ｄ＝１３.８ｍｍ、Ｄ_１＝１２.６ｍｍ、スパッタ径Ｓ_１を最大値である１ｍｍとすると、Ｆ≧１.６ｍｍとなる。よって縦溝１４の深さは１.６ｍｍ以上としておくことが好ましい。

また、縦溝１４は図８のように不完全ねじ部１２の一部のみに形成することもできるが、図８の場合には切り欠いたスパッタＳの破片が縦溝１４の下部に留まり、外部に排出されないことがある。このため図６に示したように、縦溝１４はガイド部１３の先端まで形成し、切り欠いたスパッタＳが詰まらないようにすることが好ましい。

縦溝１４は円周方向の少なくとも一個所に形成すればよいが、実用上は一個所の場合には転造加工が行いにくくなるため、２か所以上とすることが好ましい。ボルト径にもよるが、縦溝１４を増加させると相対的に不完全ねじ部１２のねじ山が減少することとなるため、最大でも６個所程度とすることが好ましい。

前記したように、本発明のボルト１０においては、ガイド部１３は必須のものではない。図９にその形状を示す。また図１０はガイド部１３の側面に丸みを持たせたものである。この図１０のような形状とすれば、ボルト１０が斜め入りした場合の姿勢矯正効果を更に高めることができる利点がある。

以上に説明したように、本発明のボルトは斜め入りが原因となる焼付きのみならず、スパッタ進入による焼付きをも防止することができ、自動車の組み立てラインのように溶接スパッタが飛散する作業環境中で使用するに適したものである。

１０ ボルト
１１ 正規ねじ部
１２ 不完全ねじ部
１３ ガイド部
１４ 縦溝
２０ めねじ
３０ 従来品のボルト
３１ 切欠き溝
Ｓ スパッタ

Claims (4)

1. 呼び径Ｄ、内径Ｄ_１のめねじに螺合されるボルトであって、ボルト軸部に形成された正規ねじ部の先端に、外径寸法ｄがめねじの内径Ｄ_１よりも大きく、かつ（Ｄ＋Ｄ_１）／２よりも小さい不完全ねじ部を１ピッチ以上にわたり形成するとともに、この不完全ねじ部に異物を切り欠くための縦溝を形成したことを特徴とする焼付き防止ボルト。
2. 前記縦溝の深さＦが、異物の直径をＳ_１としたとき、Ｆ≧（２Ｓ_１＋Ｄ−Ｄ_１）／２であることを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ボルト。
3. 不完全ねじ部の先端に、さらにガイド部を形成したことを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ボルト。
4. 前記縦溝を、ガイド部の先端まで形成したことを特徴とする請求項３記載の焼付き防止ボルト。

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