JP6338212B2 - 埋設型ナット、埋設型ナットの製造方法、および埋設型ナット装着部品 - Google Patents

Description

本発明は、部品の表層に埋設されて部品同士の連結に用いられる埋設型ナット、埋設型ナットの製造方法、および埋設型ナット装着部品に関する。

従来から、２つの部品をネジを用いて連結する場合、一方の部品の表層に埋設型ナットが装着されることがある。例えば、エンジンの吸気系を構成するインテークマニホールドなどの車両用樹脂製部品においては、この車両用樹脂製部品に他の部品をネジ留めするために車両用樹脂製部品の表層に金属製の埋設型ナットが埋め込まれて用いられている。埋設型ナットは、２つの部品をネジ留めする場合において、雌ネジが形成される部品（以下、「雌ネジ側部品」という）の取付強度を確保するためのナットであり、雌ネジ側部品よりも高強度に構成されるとともに雌ネジ側部品に対して強固に取り付けられている。

例えば、下記特許文献１には、円筒体で構成されたナット本体の外周面に周方向に沿って断続的に突出して延びて形成された雄ネジからなる係合突起が形成されたインサートナット（埋設型ナット）が開示されている。

特開２００９−７９６６６号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された埋設型ナットにおいては、雄ネジがねじ込まれる際に雄ネジと供廻りすることがないように雌ネジ側部品に対して強固に固定されることが常に求められている。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、ネジにおける供廻り現象を抑制して高い締付力に耐えることができ連結力を向上させることができる埋設型ナット、埋設型ナットの製造方法、および埋設型ナット装着部品を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、有底円筒体または貫通円筒体の内周面に雌ネジが形成されたナット本体を備えた埋設型ナットにおいて、ナット本体の外周面に周方向に沿って断続的に突出して延びる山形形状に形成されるとともにこの山形形状がナット本体の軸線方向にも断続的に形成された係合突起と、係合突起の先端部から前記周方向上で互いに隣接する２つの係合突起間の谷部に向かう斜面の外縁部にナット本体の周方向側に張り出す張出部とを有することにある。この場合、埋設型ナットには、埋設型ナットが埋設される部品である雌ネジ側部品に対して雌ネジ側部品の成形時に雌ネジ側部品内に一体的に埋設されて装着されるインサートナットと、一旦成形された雌ネジ側部品に対して圧入やねじ込みによって装着されるアウトサートナットとがある。

このように構成した本発明の特徴によれば、埋設型ナットは、ナット本体の外周面に周方向に沿って断続的に突出して延びる係合突起の外縁部にナット本体の周方向に沿って張り出す張出部が形成されることによって雄ネジがねじ込まれる際における雄ネジとの供廻りが抑制される。これは、雌ネジ側部品と埋設型ナットとの間の摩擦抵抗が増加するためと考えられる。この結果、埋設型ナットは、ネジにおける供廻り現象を抑制して高い締付力に耐えることができ連結力を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記埋設型ナットにおいて、張出部は、係合突起の先端部から前記谷部に向かって張出量が増加していることにある。

また、本発明の他の特徴は、前記埋設型ナットにおいて、張出部は、軸線方向に互いに隣接する２つの係合突起間の谷部を塑性変形により形成した際の余肉によって形成されていることにある。

また、これらの場合、前記埋設型ナットにおいて、係合突起および張出部は、ナット本体に対する転造加工によって成形することができる。これによれば、埋設型ナットは、係合突起および張出部がナット本体に対する転造加工によって成形されるため、係合突起と張出部とを同時成形することができ、埋設型ナットを効率的に製造することができる。

また、本発明は埋設型ナットの発明として実施できるばかりでなく、埋設型ナットの製造方法の発明および埋設型ナットが取り付けられた埋設型ナット装着部品の発明としても実施できるものである。

具体的には、埋設型ナットの製造方法は、有底円筒体または貫通円筒体の内周面に雌ネジが形成されたナット本体を備えた埋設型ナットの製造方法において、材料を有底円筒体または貫通円筒体を成形する円筒体成形工程と、円筒体成形工程で成形した円筒体の内周面に雌ネジを成形する雌ネジ成形工程と、円筒体成形工程で成形した円筒体の外周面上に周方向に沿って断続的に突出して延びるとともに前記円筒体の軸線方向にも断続的に突出する山形形状の係合突起を成形する係合突起成形工程と、係合突起の先端部から前記周方向上で互いに隣接する２つの係合突起間の谷部に向かう斜面の外縁部にナット本体の周方向側に張り出す張出部を成形する張出部成形工程とを含むようにすればよい。また、この場合、埋設型ナットの製造方法において、係合突起成形工程は、係合突起を転造加工によって成形するものであり、張出部成形工程は、係合突起の転造加工による成形とともに成形されるようにするとよい。

また、埋設型ナット装着部品は、部品の表層に前記請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した前記埋設型ナットを埋設すればよい。この場合、埋設する手法としては、埋設型ナットが埋設される部品である雌ネジ側部品に対して雌ネジ側部品の成形時に雌ネジ側部品内に一体的に埋設する方法や、一旦成形された雌ネジ側部品に対して圧入やねじ込みによって埋設する方法がある。これらによれば、前記埋設型ナットと同様の効果が期待できる。

本発明の一実施形態に係る埋設型ナットの外観構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示した埋設型ナットの外観構成を概略的に示す正面図である。 図１に示した埋設型ナットの製造工程の過程を示す工程流れ図である。 図１示した埋設型ナットの半加工品の外観構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す埋設型ナットを雌ネジ側部品に埋設した状態を示す埋設型ナットおよび雌ネジ側部品の断面図である。 従来の埋設型ナットの外観構成を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明に係る埋設型ナット、埋設型ナットの製造方法、および埋設型ナット装着部品の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る埋設型ナット１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示した埋設型ナット１００の外観構成を概略的に示す正面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表していることがあるため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。

この埋設型ナット１００は、例えば、自走式車両のエンジンにおける吸気系を構成するインテークマニホールドなどの樹脂製部品をシリンダヘッドなどの他の部品にネジを用いて連結するために樹脂製部品の表層に埋設される雌ネジを備えた部品である。なお、この埋設型ナットが設置されるインテークマニホールドなどの部品を雌ネジ側部品ＩＴＰと称するとともに、この雌ネジ側部品ＩＴＰに埋設型ナット１００を介して連結される雄ネジを有する部品を雄ネジ側部品（図示せず）と称する。

（埋設型ナット１００の構成）
埋設型ナット１００は、ナット本体１０１を備えている。ナット本体１０１は、埋設型ナット１００を構成する雌ネジ１０４、係合突起１１０および張出部１２０がそれぞれ形成される部品であり、金属材料（例えば、炭素鋼）を円筒形に形成して構成されている。より具体的には、ナット本体１０１は、係合突起１１０および張出部１２０がそれぞれ形成される円筒状の小径部１０２とこの小径部１０２からフランジ状に張り出した円筒状のフランジ部１０３とで構成されている。また、ナット本体１０１の内周面には、雌ネジ側部品ＩＴＰが連結される雄ネジ側部品（図示せず）に設けられる雄ネジ（図示せず）と噛み合う雌ネジ１０４が形成されている。

係合突起１１０は、雌ネジ側部品ＩＴＰの内部に引っ掛かる部分であり、小径部１０２の外周面に小径部１０２の周方向に沿って断続的に突出する山形形状に形成されている。この係合突起１１０は、断続する係合突起１１０が全体として雄ネジで構成されている。本実施形態においては、係合突起１１０は、小径部１０２の周方向に等間隔に８つ形成されるとともに、小径部１０２の軸線方向に６〜７つ形成されている。この場合、小径部１０２の軸線方向側に並ぶ各係合突起１１０は、同軸線方向に沿って一直線上に形成されるが、同軸線方向側に各係合突起１１０が千鳥状に配置されて形成されていてもよい。

張出部１２０は、前記係合突起１１０とともに雌ネジ側部品ＩＴＰの内部に引っ掛かる部分であり、各係合突起１１０の外縁部に小径部１０２の周方向側に張り出して形成されている。より具体的には、張出部１２０は、係合突起１１０の先端部と小径部１０２の表面との間に延びる稜線上に張り出して形成されている。この場合、張出部１２０は、係合突起１１０の先端部から小径部１０２の表面に向かって張出量が次第に増加するように形成されている。

（埋設型ナット１００の製造方法）
次に、このように構成された埋設型ナット１００の製造方法について図３を参照しながら説明する。まず、この埋設型ナット１００を製造する作業者は、第１工程として、段付き円筒状のナット本体１０１を成形する。この場合、作業者は、図４に示すように、ナット本体１０１における円筒状の小径部１０２の外周面上に凸部１０２ａも成形する。凸部１０２ａは、係合突起１１０および張出部１２０がそれぞれを成形するための予備成形部分であり、小径部１０２の軸線方向に沿って突出して延びるとともに小径部１０２の周方向に沿って間隔を空けて成形される。

この第１工程において作業者は、具体的には、棒状または線状の金属材料に対して機械加工（例えば、鍛造加工や切削加工）を行うことにより小径部１０２、凸部１０２ａ、フランジ部１０３、および雌ネジ１０４を成形するための下孔貫通孔をそれぞれ成形する。この場合、本実施形態においては、凸部１０２ａは、転造加工によって小径部１０２の周方向に沿って等間隔に８つ成形される。これにより、ナット本体１０１の小径部１０２の外表面上には、８つの凸部１０２ａが形成されるとともにこれら８つの各凸部１０２ａの間に８つの谷部１０２ｂがそれぞれ形成される。

次に、作業者は、第２工程として、ナット本体１０１の内周面に雌ネジ１０４を成形する。具体的には、作業者は、切削加工によってナット本体１０１の内周面に雌ネジ１０４を成形する。

次に、作業者は、第３工程として、円筒状の小径部１０２の外周面上に係合突起１１０および張出部１２０を成形する。具体的には、作業者は、係合突起１１０および張出部１２０を転造加工によって成形する。すなわち、作業者は、係合突起１１０が全体として構成する雄ネジ形状を形成するための雄ネジ状の歯型が形成された金型を小径部１０２に押し付けることによって小径部１０２における主として凸部１０２ａを塑性変形させて係合突起１１０を成形する。

この係合突起１１０の成形時においては、係合突起１１０を成形する金型が小径部１０２の凸部１０２ａに押し付けられることによって凸部１０２ａおよび谷部１０２ｂがそれぞれ成形される。この場合、谷部１０２ｂが成形される部分における材料の一部が係合突起１１０の稜線側に逃げることによって張出部１２０が成形される。すなわち、張出部１２０は、係合突起１１０の転造加工時に同時に成形される。これらの各加工工程によって埋設型ナット１００が製造される。

（埋設型ナット１００の作動）
次に、このように構成された埋設型ナット１００の作動について説明する。まず、雌ネジ側部品ＩＴＰを雄ネジ側部品（図示せず）にネジにより連結する作業者は、埋設型ナット１００および雌ネジ側部品ＩＴＰをそれぞれ用意する。この場合、雌ネジ側部品ＩＴＰは、樹脂材の射出成型によって予め別工程で成形される。

次に、作業者は、図５に示すように、埋設型ナット１００を雌ネジ側部品ＩＴＰの表層に埋設する。具体的には、作業者は、雌ネジ側部品ＩＴＰの表層に埋設型ナット１００を直接圧入する圧入方式や、超音波や誘導電流を用いて雌ネジ側部品ＩＴＰを加熱して軟化させた状態で埋設型ナット１００を圧入する熱圧入方式を用いて埋設型ナット１００を雌ネジ側部品ＩＴＰの表層に埋設することができる。この場合、作業者は、埋設型ナット１００のフランジ部１０４の端面が雌ネジ側部品ＩＴＰの表面に面一となるように埋設する。

次に、作業者は、雌ネジ側部品ＩＴＰに連結される雄ネジ側部品を用意した後、この雄ネジ側部品を雌ネジ側部品ＩＴＰに連結する。具体的には、作業者は、雄ネジ側部品が備える雄ネジを雌ネジ側部品ＩＴＰに埋設した埋設型ナット１００の雌ネジ１０４にねじ込む。この場合、埋設型ナット１００は、係合突起１１０に加えて張出部１２０が形成されているため、雌ネジ側部品ＩＴＰに対する摩擦抵抗が増大して供廻りを抑制することができる。

ここで、本発明者による実験結果について述べる。本発明者は、本発明に係る埋設型ナット１００と張出部１２０のみを省略した図６に示す埋設型ナット９０とにおいて耐トルク特性について実験を行った。この実験結果によれば、本発明に係る埋設型ナット１００は、図４に示す従来の埋設型ナット９０よりも少なくとも１.２倍以上の対トルク特性があることを確認した。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、埋設型ナット１００は、ナット本体１０１の外周面に周方向に沿って断続的に突出して延びる係合突起１１０の外縁部にナット本体１０１の周方向に沿って張り出す張出部１２０が形成されることによって雄ネジがねじ込まれる際における雄ネジとの供廻りが抑制される。これは、雌ネジ側部品ＩＴＰと埋設型ナット１００との間の摩擦抵抗が増加するためと考えられる。この結果、埋設型ナット１００は、ネジにおける供廻り現象を抑制して高い締付力に耐えることができ連結力を向上させることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、埋設型ナット１００は、雌ネジ１０４が形成される孔を貫通孔としてナット本体１０１を貫通円筒体で構成した。しかし、埋設型ナット１００は、雌ネジ１０４が形成される穴を止り穴としてナット本体１０１を有底円筒体で構成することもできる。

また、上記実施形態においては、埋設型ナット１００は、係合突起１１０を小径部１０２の周方向に等間隔に８つ形成するとともに、小径部１０２の軸線方向に６〜７つ形成して構成した。しかし、係合突起１１０の形成数は、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、埋設型ナット１００は、係合突起１１０を小径部１０２の周方向に等間隔または異間隔に７つ以下または９つ以上形成することができるとともに、小径部１０２の軸線方向に５つ以下または８つ以上形成して構成することもできる。

また、上記実施形態においては、埋設型ナット１００は、係合突起１１０を全体として雄ネジ状に形成して構成した。しかし、埋設型ナット１００は、係合突起１１０を周方向に沿って断続的に形成したリング状に形成することもできる。

また、上記実施形態においては、埋設型ナット１００は、ナット本体１０１が小径部１０２とフランジ部１０３とで構成されている。しかし、ナット本体１０１は、少なくとも係合突起１１０および張出部１２０が形成される小径部１０２を備えていればよい。したがって、埋設型ナット１００は、ナット本体１０１が小径部１０２のみで構成することもできる。

また、上記実施形態においては、埋設型ナット１００は、成形された雌ネジ側部品ＩＴＰに対して圧入した。しかし、埋設型ナット１００は、成形された雌ネジ側部品ＩＴＰに対して圧入以外の方法、例えば、雌ネジ側部品ＩＴＰに形成した穴や同穴に形成した雌ネジにねじ込んで雌ネジ側部品ＩＴＰに設置することができる。すなわち、上記実施形態における埋設型ナット１００は、一旦成形された雌ネジ側部品ＩＴＰに対して圧入やねじ込みによって装着されるアウトサートナットである。しかし、埋設型ナット１００は、埋設型ナット１００が埋設される雌ネジ側部品ＩＴＰに対して雌ネジ側部品ＩＴＰの成形時に雌ネジ側部品ＩＴＰ内に一体的に埋設されて装着されるインサートナットとして構成することができる。例えば、埋設型ナット１００は、埋設型ナット１００が配置された成形金型内に溶融した樹脂材を流し込んで雌ネジ側部品ＩＴＰを一体的に射出成形するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、第２工程における雌ネジ１０４の成形工程を第３工程における係合突起１１０および張出部１２０の成形工程の前に行うように構成した。しかし、第２工程における雌ネジ１０４の成形工程は、必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、第３工程における係合突起１１０および張出部１２０の成形工程の後に行うようにすることもできる。

また、上記実施形態においては、第３工程では、係合突起１１０と張出部１２０とを同時に成形するように構成した。しかし、係合突起１１０と張出部１２０とは、互いに別工程で成形することもできる。例えば、係合突起１１０を転造加工や切削加工で成形した後に、張出部１２０を転造加工や切削加工で成形することもできる。

また、上記実施形態においては、埋設型ナット１００を金属材料で構成した。しかし埋設型ナット１００は、金属以外の材料、例えば、樹脂材や木材で構成することもできる。したがって、埋設型ナット１００は、自走式車両におけるエンジン部品以外の部品、例えば、机や椅子などの家具やコンクリートブロックなどに埋設して用いることができる。

ＩＴＰ…雌ネジ側部品、
９０…従来の埋設型ナット、
１００…埋設型ナット、１０１…ナット本体、１０２…小径部、１０２ａ…凸部、１０２ｂ…谷部、１０３…フランジ部、１０４…雌ネジ、
１１０…係合突起、
１２０…張出部。

Claims (5)

1. 有底円筒体または貫通円筒体の内周面に雌ネジが形成されたナット本体を備えた埋設型ナットにおいて、
   前記ナット本体の外周面に周方向に沿って断続的に突出して延びる山形形状に形成されるとともにこの山形形状が前記ナット本体の軸線方向にも断続的に形成された係合突起と、
   前記係合突起の先端部から前記周方向上で互いに隣接する２つの前記係合突起間の谷部に向かう斜面の外縁部に前記ナット本体の周方向側に張り出す張出部とを有することを特徴とする埋設型ナット。
2. 請求項１に記載した埋設型ナットにおいて、
   前記張出部は、
   前記係合突起の先端部から前記谷部に向かって張出量が増加していることを特徴とする埋設型ナット。
3. 請求項１または請求項２に記載した埋設型ナットにおいて、
   前記張出部は、
   前記軸線方向に互いに隣接する２つの前記係合突起間の谷部を塑性変形により形成した際の余肉によって形成されていることを特徴とする埋設型ナット。
4. 有底円筒体または貫通円筒体の内周面に雌ネジが形成されたナット本体を備えた埋設型ナットの製造方法において、
   材料を前記有底円筒体または前記貫通円筒体を成形する円筒体成形工程と、
   前記円筒体成形工程で成形した円筒体の内周面に雌ネジを成形する雌ネジ成形工程と、
   前記円筒体成形工程で成形した円筒体の外周面上に周方向に沿って断続的に突出して延びるとともに前記円筒体の軸線方向にも断続的に突出する山形形状の係合突起を成形する係合突起成形工程と、
   前記係合突起の先端部から前記周方向上で互いに隣接する２つの前記係合突起間の谷部に向かう斜面の外縁部に前記ナット本体の周方向側に張り出す張出部を成形する張出部成形工程とを含むことを特徴とする埋設型ナットの製造方法。
5. 部品の表層に請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した埋設型ナットが埋設されていることを特徴とする埋設型ナット装着部品。
   

Images