JP5984329B2

JP5984329B2 - ボルトの転造方法

Info

Publication number: JP5984329B2
Application number: JP2010223351A
Authority: JP
Inventors: 啓悟田中
Original assignee: 濱中ナット株式会社
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2012077837A

Description

本発明はボルトに関し、詳細には、実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にすることができるボルトの技術に関する。

ナットの雌ねじを形成するタップを送り込む力が過大あるいは過小であってタップの送りがピッチに合っていない場合には、ナットに形成されるねじ山の形状が崩れて、タップのねじ山を正確に映すことができず、山痩せしたねじが形成されることがある。また、ナットに螺合するボルトの向きが、ナットを切削するタップの向きと一致しているとは限らない。ねじが山痩せしていたり、ナットに螺合するボルトの向きが異なっている場合には、同じトルクで締め付けた場合でも実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力にばらつきが生じるので、締め付けトルクの管理ができないという問題があった。

このような問題を解決課題とするボルトが特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のボルトでは、隣り合う係合突面がＶ字状に対向し、その開放角度は６０°±２０′の範囲に設定されている。隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定されるとともに、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が６２°〜７５°の範囲に設定されている。

係合突面がボルトのねじ山斜面の外側に膨らんだように設けられており、ナットをボルトに締め込んだときに係合突面が雌ねじのねじ山斜面に当接する。ナットの雌ねじとボルトの雄ねじとの当接位置を係合突面に特定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするものである。

特開２００９−２９９８８４号公報

特許文献１に記載されるボルトでは、雌ねじのねじ山斜面と接触する係合突面がねじ山斜面の外側に膨らんだように設けられ、さらに係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面と、係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面とが形成されるので、ボルトの雄ねじを形成する転造工具の形状が複雑になり製作コストが高くなるという問題がある。

本発明の目的はこのような課題を解決するもので、ボルトの雄ねじとナットの雌ねじとの当接位置を特定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雄ねじの形状を簡素化して転造ダイスの製作コスト削減を図ることである。

この課題を解決するために請求項１の発明は、雄ねじの向かい合うねじ山斜面によって形成される谷部の角度が、有効径の内側に形成される谷底部分よりも有効径の外側部分の方が大きくされ、かつ、上記雄ねじのねじ山斜面が、有効径の外側および内側において平坦に形成されるとともに、上記平坦にされた外側の斜面と上記平坦にされた内側の斜面とが、有効径上において、対向するねじ山方向に鈍角に重なって形成されていることによって、有効径上において雌ねじと線接触する雄ねじを有するボルトを転造するために、上記ボルトの雄ねじを形成する雄ねじ部を備え、上記雄ねじ部は、有効径を境に山部と谷部とが形成されるねじ山が複数形成されるとともに、上記谷部の角度は上記山部の角度よりも大きくされ、かつ、上記雄ねじのねじ山斜面が、有効径の外側および内側において平坦に形成されるとともに、上記平坦にされた外側の斜面と上記平坦にされた内側の斜面とが、有効径上において、対向するねじ山方向に鈍角に重なって形成された、ねじ転造ダイスを用いて、ブランクの中心方向へ押圧して回転させることによりブランクにねじを転造するボルトの転造方法である。

請求項１の発明によれば、ボルトに形成される雄ねじにおいて、雄ねじの向かい合う斜面によって形成される谷部の角度は、有効径の内側に形成される谷底部分よりも有効径の外側部分の方が大きく形成されるので、たとえば、有効径の内側の向かい合う斜面によって形成される谷部の角度が５７°に設定され、有効径の外側の斜面によって形成される谷部の角度が６３°と広い角度に設定されていると、雌ねじの山部の角度が６０°に設定されたナットを螺合させたときに、雌ねじの斜面が有効径の内側谷部の斜面に当接することはなく、また、雌ねじの斜面が有効径の外側谷部の斜面に当接することもなく、雌ねじは、有効径上において雄ねじと線接触するので、ボルトの雄ねじとナットの雌ねじとの当接位置を特定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雄ねじの形状を簡素化して転造ダイスの製作コスト削減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るボルトのねじ部の断面図である。ボルトとナットとが噛み合った状態の断面図である。２軸用ねじ転造丸ダイス２１の概略図である。丸ダイス２１のねじ部の断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係るボルトについて図１〜図２に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るボルト１のねじ部の断面図である。図２は、ボルト１とナット３とが噛み合った状態の断面図である。なお、有効径Ｄ１とは、ねじ溝の幅がねじ山の幅に等しくなるような仮想的な円筒の直径である。

雄ねじ２の向かい合う斜面４ａ，４ｂによって谷部が形成されるが、斜面４ａによって雄ねじ有効径Ｄ１（以下、有効径Ｄ１という。）の内側に形成される谷部５の角度Ａ１よりも、斜面４ｂによって有効径Ｄ１の外側に形成される谷部６の角度Ｂ１方が大きく形成される。本実施例では、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面４ｂによって形成される谷部６の角度Ｂ１が６３°に設定される。有効径Ｄ１の外側部分の斜面４ｂは、有効径Ｄ１の内側部分の斜面４ａによって形成される谷部５から、外側に開いた状態で傾斜している。

有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の斜面４ｂによって形成される谷部６の角度Ｂ１が６３°と広い角度に設定されているので、雌ねじ７の山部の角度が６０°に設定されたナット３を螺合させたときに、図２に示すように雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の内側谷部６の斜面４ａに当接することはなく、また、雌ねじ７が有効径Ｄ１の外側谷部６の斜面４ｂに当接することもない。雌ねじ７は、有効径Ｄ１上において雄ねじ２と線接触する。なお、図２中のＤ２は、ナット３の有効径を示す。また、外側部分の斜面４ｂが、有効径Ｄ１の位置を越えて、有効径Ｄ１の内側部分にまで形成されたボルト１は、ねじ限界ゲージの止まりゲージが通り、不合格とされる。

このように、ナット３の雌ねじ７とボルト１の雄ねじ２との接触位置を有効径Ｄ１上に特定することができるので、当接位置をさらに限定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力の安定化を図ることができる。さらに雄ねじ２の向かい合う斜面４ａ，４ｂは、有効径Ｄ１の位置で折り曲げられただけの簡素化された形状となり、ねじ転造ダイスの製作コストを軽減することができる。

なお、本実施例においては、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面４ｂによって形成される谷部６の角度Ｂ１が６３°に設定されるがこれに限定されるものではない。

次にねじ転造ダイスの一実施形態として、２軸用ねじ転造丸ダイス２１について説明する。図３は、２軸用ねじ転造丸ダイス２１の概略図であり、図４は、丸ダイス２１のねじ部の断面図である。２軸用ねじ転造丸ダイス２１（以下、丸ダイス２１という。）には、たとえば高速度鋼が用いられ、ロックウェル硬さ６４〜６５．５とされる。丸ダイス２１をブランク２２の中心方向へ押圧して回転させることにより、ブランク２２を塑性変形させて雄ねじ２を形成する。

ねじ部は、山部２３の角度よりも谷部２４の角度の方が大きく形成される。たとえば有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面２５ａによって形成される谷部２４の角度Ｆ１が６３°とされ、有効径Ｄ１の外側部分の向かい合う斜面２５ｂによって形成される谷部の角度Ｅ１が５７°とされる。これによって図２に示す雌ねじ７側のねじ山斜面８が雄ねじ２の有効径Ｄ１上で線接触し、有効径Ｄ１の内側部分および外側部分では接触しないので、ボルト１の雄ねじ２とナット３の雌ねじ７との当接位置を特定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雄ねじ２の形状を簡素化して丸ダイス２１の製作コスト削減を図ることができる。なお、本実施例では、ねじ転造丸ダイスについて説明してきたが、これに限定されるものではなく、ねじ転造平ダイス、ねじ転造セグメントダイスなどにも適用可能である。

このように、ボルト１に形成される雄ねじ２において、雄ねじ２の向かい合う斜面４ａ，４ｂによって形成される谷部の角度Ａ１，Ｂ１は、有効径Ｄ１の内側に形成される谷底部分である谷部５よりも有効径Ｄ１の外側部分の谷部６の方が大きく形成されるので、たとえば、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の斜面４ｂによって形成される谷部６の角度が６３°と広い角度に設定されていると、雌ねじ７の山部の角度が６０°に設定されたナット３を螺合させたときに、雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の内側谷部５の斜面４ａに当接することはなく、また、雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の外側谷部６の斜面４ｂに当接することもなく、雌ねじ７は、有効径Ｄ１上において雄ねじ２と線接触するので、ボルト１の雄ねじ２とナット３の雌ねじ７との当接位置を特定して実際にボルトが雌ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雄ねじ２の形状を簡素化して転造ダイスである丸ダイス２１の製作コスト削減を図ることができる。

さらに、ボルト１に雄ねじ２を形成するねじ部を備えた丸ダイス２１において、ねじ部は山部２３の角度よりも谷部２４の角度を大きくされるので、たとえば、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の斜面４ｂによって形成される谷部６の角度が６３°と広い角度に設定された雄ねじ２を形成することができ、雄ねじ２に雌ねじ７の山部の角度が６０°に設定されたナット３を螺合させたときに、雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の内側谷部５の斜面４ａに当接することはなく、また雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の外側谷部６の斜面４ｂに当接することはなく、雌ねじ７と有効径Ｄ１上において線接触する雄ねじ２を形成することができ、ねじ部の形状を簡素化した丸ダイス２１とすることができる。

さらに、雄ねじ２の山部２３の角度よりも谷部２４の角度を大きくした丸ダイス２１を用いてブランク２２の中心方向へ押圧して回転させることによりブランク２２にねじを転造するので、たとえば、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面４ａによって形成される谷部５の角度Ａ１が５７°に設定され、有効径Ｄ１の外側の斜面４ｂによって形成される谷部６の角度が６３°と広い角度に設定された雄ねじ２を形成することができ、雄ねじ２に雌ねじ７の山部の角度が６０°に設定されたナット３を螺合させたときに、雌ねじ７の斜面８が雄ねじ２の有効径Ｄ１の内側谷部５の斜面４ａに当接することはなく、また雌ねじ７の斜面８が有効径Ｄ１の外側谷部６の斜面４ｂに当接することはなく、雌ねじ７と雄ねじ２とを有効径Ｄ１上において線接触させることができる。

１ボルト
２雄ねじ
３ナット
４ａ，４ｂ，８，２４ａ，２４ｂ斜面
５，６谷部
７雌ねじ
２１丸ダイス
２２ブランク
２３山部
２４谷部

Claims

雄ねじの向かい合うねじ山斜面によって形成される谷部の角度が、有効径の内側に形成される谷底部分よりも有効径の外側部分の方が大きくされ、かつ、上記雄ねじのねじ山斜面が、有効径の外側および内側において平坦に形成されるとともに、上記平坦にされた外側の斜面と上記平坦にされた内側の斜面とが、有効径上において、対向するねじ山方向に鈍角に重なって形成されていることによって、有効径上において雌ねじと線接触する雄ねじを有するボルトを転造するために、
上記ボルトの雄ねじを形成する雄ねじ部を備え、上記雄ねじ部は、有効径を境に山部と谷部とが形成されるねじ山が複数形成されるとともに、上記谷部の角度は上記山部の角度よりも大きくされ、かつ、上記雄ねじのねじ山斜面が、有効径の外側および内側において平坦に形成されるとともに、上記平坦にされた外側の斜面と上記平坦にされた内側の斜面とが、有効径上において、対向するねじ山方向に鈍角に重なって形成された、ねじ転造ダイスを用いて、
ブランクの中心方向へ押圧して回転させることによりブランクにねじを転造する
ことを特徴とするボルトの転造方法。