JP6720679B2

JP6720679B2 - 締結構造

Info

Publication number: JP6720679B2
Application number: JP2016090521A
Authority: JP
Inventors: 奨岩下; 信吾石原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: JP2017198299A

Description

本発明は、ネジ部品を用いた締結構造に関する。

一般に、ネジ部品を用いた締結構造では、締結する対象となる部品（以下、締結対象部品と称する）の挿通穴にネジ部品が挿通され、締結対象部品が締結される部品（以下、被締結部品と称する）の雌ネジ部にネジ部品の雄ネジ部が締め付けられる。

ここで、雌ネジ部のネジ山が摩耗した場合には、ヘリコイルを用いることでネジ山を修復することが一般的に行われている。

特開２００１−１８２１７０号公報

しかしながら、ヘリコイルを用いた場合でも、例えば、ネジ部品の取り付けと取り外しを繰り返す場合や、大きなトルクでネジ部品を取り付ける場合には、ヘリコイル自体が変形してしまい、元の雌ネジ部のネジ山が損傷してしまう。この場合には、もはやヘリコイルの使用も不可能になってしまう。また、ヘリコイルは、そもそも繰り返しネジ部品を着脱するのに不向きである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ネジ部品の取り付けと取り外しを繰り返す場合に、被締結部品における雌ネジ部のネジ山の損傷を抑制することができる締結構造を提供することを目的とする。

本発明に係る締結構造は、締結対象部品を被締結部品の前面部に締結するための締結構造であって、雄ネジ部を有するネジ部品と、前記締結対象部品に設けられ、前記ネジ部品が前方から後方に向かって挿通される挿通穴と、前記被締結部品の前面部から後面部までを貫通して前記被締結部品に設けられた貫通穴と、前記貫通穴の前端部の内周面に形成された前端雌ネジ部と、前記前端雌ネジ部に後方から螺合して着脱可能に取り付けられる円筒状埋込ナットであって、前記前端雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を外周部に有し、前記ネジ部品の雄ネジ部が螺合される雌ネジ部を内周部に有する埋込ナットと、を備え、前記埋込ナットの雄ネジ部は、前記ネジ部品の雄ネジ部とは螺旋方向が逆であり、前記埋込ナットの後端部と、前記貫通穴の前端部とのいずれか一方には、前記ネジ部品の前記埋込ナットへの締め付け時に前記被締結部品に対する前記埋込ナットの前進移動を規制するストッパ部が設けられることを特徴とする。

また、前記貫通穴の内周面であって、前記前端雌ネジ部より後方の部分には、前記ネジ部品の雄ネジ部と螺旋方向が同一の後部雌ネジ部が形成され、前記締結構造は、前記後部雌ネジ部に後方から螺合して着脱可能に取り付けられ前記埋込ナットの後端面に押し付けられる規制ネジ部品をさらに備え、前記規制ネジ部品は、前記ネジ部品の前記埋込ナットからの緩め時に前記被締結部品に対する前記埋込ナットの後退移動を規制すると共に、前記後部雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を外周部に有し、前記後部雌ネジ部は、前記前端雌ネジ部の谷径より大きな谷径を有する。

また、前記規制ネジ部品は、止めネジにより形成される。

また、前記埋込ナットの後端部に前記ストッパ部が設けられ、前記ストッパ部は、前記埋込ナットの雄ネジ部の外径より大きな外径を有し、前記貫通穴には、前記前端雌ネジ部の後端に連なって拡径方向に延びる拡径面が形成され、前記ストッパ部が前記拡径面に係合される。

また、前記貫通穴の前端部に前記ストッパ部が設けられ、前記ストッパ部は、前記前端雌ネジ部と前記被締結部品の前面部との間の軸方向領域において前記貫通穴の内周部に設けられた縮径部により形成され、前記縮径部は、前記ネジ部品の雄ネジ部の外径より大きな内径を有する。

本発明に係る締結構造によれば、ネジ部品の取り付けと取り外しを繰り返す場合に、被締結部品における雌ネジ部のネジ山の損傷を抑制することができる。

本発明に係る締結構造を適用した一例の全体構成図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、本発明に係る締結構造を示す右側面断面図である。（ａ）は、埋込ナットの後面図であり、（ｂ）は、埋込ナットの右側面断面図である。本発明に係る締結構造の第１の変形実施例を示す右側面断面図である。本発明に係る締結構造の第２の変形実施例を示す右側面断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係る締結構造を説明する。なお、図中に示す前後左右方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないものとする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る締結構造１００を適用した一例の全体構成を示している。ここでは、電動機Ｍを用いて車両の変速機（不図示）の性能試験を行う目的で、締結対象部品としての変速機ケース１０が、試験装置の被締結部品としての面盤２０の前面部２０ａに締結されている。符号３０は、ネジ部品としてのボルトである。

変速機ケース１０は、前後方向に延びる筒状に形成され、内部に変速機等を収容する。また、変速機ケース１０は、後端部にフランジ部１１を有する。

面盤２０は、鉛直方向に起立する板状に形成され、中央部に開口部（不図示）を有する。面盤２０の前面部２０ａはフランジ部１１に接続され、本実施形態の締結構造１００により互いに締結される。

面盤２０は、電動機Ｍの前面部Ｍａにボルト止めされて固定される。また、電動機Ｍの出力軸は、面盤２０の開口部を通じて、変速機等の入力軸に同軸に接続される。本実施形態では、これら出力軸及び入力軸の軸方向において、変速機側を前、電動機Ｍ側を後としている。

次に、図２及び図３に基づいて、締結構造１００の構成を詳しく説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、本実施形態に係る締結構造１００の右側面断面を示している。また、図３（ａ）は、埋込ナット４０の後面図であり、図３（ｂ）は、埋込ナット４０の右側面断面図である。

締結構造１００は、ボルト３０と、変速機ケース１０に設けられた挿通穴１２と、面盤２０に設けられた貫通穴２１と、貫通穴２１に形成された前端雌ネジ部２２と、前端雌ネジ部２２に取り付けられる埋込ナット４０と、を備える。また、締結構造１００は、貫通穴２１に形成された後部雌ネジ部２３と、後部雌ネジ部２３に取り付けられる規制ネジ部品としての止めネジ５０と、を備える。

具体的には、本実施形態のボルト３０は、雄ネジ部３１を有する六角頭付ボルトである。雄ネジ部３１は、正ネジ（右ネジ）により形成される。

挿通穴１２は、変速機ケース１０のフランジ部１１に貫通して設けられ、ボルト３０を前方から後方に向かって挿通させるように構成される。

貫通穴２１は、面盤２０の前面部２０ａから後面部２０ｂまでを軸方向ないし前後方向に向かって貫通している。貫通穴２１の前端部の内周面には、前端雌ネジ部２２が形成される。また、貫通穴２１の内周面であって、前端雌ネジ部２２より後方の部分には、後部雌ネジ部２３が形成される。後部雌ネジ部２３は、ボルト３０の雄ネジ部３１と螺旋方向が同一の正ネジ（右ネジ）により形成される。

後部雌ネジ部２３は、前端雌ネジ部２２の谷径より大きな谷径を有する。また、本実施形態の後部雌ネジ部２３は、前端雌ネジ部２２の谷径より大きな内径を有する。

また、貫通穴２１には、前端雌ネジ部２２の後端から後部雌ネジ部２３の前端に連なって拡径方向に延びる拡径面２４が形成される。拡径面２４は、例えば、後部雌ネジ部２３の下穴加工の際に生じるキリ穴の先端面により形成される。

図２、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、埋込ナット４０は、交換可能な円筒状埋込ナットであり、前端雌ネジ部２２の後方から螺合して着脱可能に取り付けられる。より詳しくは、埋込ナット４０は、前端雌ネジ部２２に螺合される雄ネジ部４１を外周部に有し、ボルト３０の雄ネジ部３１が螺合される雌ネジ部４２を内周部に有する。埋込ナット４０の雄ネジ部４１は、ボルト３０の雄ネジ部３１とは螺旋方向が逆の逆ネジ（左ネジ）により形成される。

また、埋込ナット４０の雄ネジ部４１は、後部雌ネジ部２３の内径よりも小さい外径を有する。埋込ナット４０の前端面には、面取部４３が形成される。また、埋込ナット４０の後面部には、工具、具体的には六角レンチが係合可能な工具係合穴としての六角穴４４が設けられる。

本実施形態において、埋込ナット４０の後端部にはストッパ部Ｓ１が設けられる。ストッパ部Ｓ１は、ボルト３０の埋込ナット４０への締め付け時に面盤２０に対する埋込ナット４０の前進移動を規制するように構成される。より詳しくは、ストッパ部Ｓ１は、雄ネジ部４１の外径及び前端雌ネジ部２２の谷径より大きな外径を有し、貫通穴２１の拡径面２４に係合される。

止めネジ５０は、貫通穴２１の後部雌ネジ部２３に後方から螺合して取り付けられ、埋込ナット４０の後端面に押し付けられる。より詳しくは、止めネジ５０は、ボルト３０の埋込ナット４０からの緩め時に面盤２０に対する埋込ナット４０の後退移動を規制すると共に、後部雌ネジ部２３に螺合される雄ネジ部５１を外周部に有する。止めネジ５０の前端面には、面取部５２が形成される。また、本実施形態において、止めネジ５０には、頭部（拡径部）のない止めネジ（所謂イモネジ）が用いられ、止めネジ５０の後面部には、工具、具体的には六角レンチが係合可能な工具係合穴としての六角穴５３が設けられる。

次に、図２に基づいて、本実施形態に係る締結構造１００の作用効果を説明する。

先ず、上記の構成において、締結対象部品としての変速機ケース１０を被締結部品としての面盤２０の前面部２０ａに締結する際の締結方法を説明する。

作業者は、変速機ケース１０を面盤２０に締結する際、変速機ケース１０の挿通穴１２と、面盤２０の埋込ナット４０の位置を同軸に合わせ、ネジ部品としてのボルト３０を挿通穴１２に挿通させる。そして、ボルト３０を右回りに回転させることで、ボルト３０の雄ネジ部３１を埋込ナット４０の雌ネジ部４２に螺合させ、ボルト３０を埋込ナット４０に締め付ける。これにより、変速機ケース１０が面盤２０の前面部２０ａに締結される。

一方、変速機ケース１０を面盤２０から取り外すべく、変速機ケース１０と面盤２０との締結状態を解除するには、作業者は、ボルト３０を左回りに回転させることで、埋込ナット４０からボルト３０を緩めて取り外す。

複数の変速機に対して性能試験が行われることから、変速機の交換の度にボルト３０の取り付け及び取り外し作業が発生する。すると、埋込ナット４０の雌ネジ部４２が次第に摩耗もしくは損傷する。しかし、埋込ナット４０は着脱可能であるので、以下の方法により容易に交換することができる。埋込ナット４０を交換することで、再度新品の雌ネジ部４２に復帰することができ、その後のボルト３０の取り付け及び取り外し作業を円滑に行うことができる。

埋込ナット４０の交換作業に関して、作業者は、面盤２０の後方から作業を行う。先ず、作業者は、貫通穴２１の軸方向の後方から前方に向かって六角レンチを挿入して止めネジ５０の六角穴５３に係合させる。この状態で六角レンチを左回りに回転させることで、貫通穴２１の後部雌ネジ部２３から止めネジ５０を緩めて取り外す。次に、貫通穴２１の軸方向の後方から前方に向かって六角レンチを埋込ナット４０の六角穴４４に係合させる。この状態で六角レンチを右回りに回転させることで、貫通穴２１の前端雌ネジ部２２から埋込ナット４０を緩めて取り外す。止めネジ５０の六角穴５３と埋込ナット４０の六角穴４４とが同一サイズなので、六角レンチを持ち替える必要がなく、作業が容易である。埋込ナット４０の雄ネジ部４１は、後部雌ネジ部２３の内径よりも小さい外径を有する。そのため、取り外した埋込ナット４０を、後部雌ネジ部２３内を通して容易に取り出すことができる。

次に、交換用の新しい埋込ナット４０を取り付けるには、上記の取り外し動作と逆の動作を行う。すなわち作業者は、六角レンチを埋込ナット４０の六角穴４４に係合させ、この状態のまま埋込ナット４０を貫通穴２１に後方から挿入し、前端雌ネジ部２２に左回りで螺合させ、締め付ける。このとき埋込ナット４０のストッパ部Ｓ１が拡径面２４に係合し、押し付けられるまで、埋込ナット４０を締め付ける。次いで、六角レンチを止めネジ５０の六角穴５３に係合させ、この状態のまま止めネジ５０を後部雌ネジ部２３に右回りで螺合させ、締め付ける。このとき、止めネジ５０の前端面が埋込ナット４０の後端面に押し付けられるまで、止めネジ５０を締め付ける。これにより交換作業が終了する。

後段の埋込ナット４０及び止めネジ５０の取付方法は、最初の取付時においても同様である。これらの取付状態において、埋込ナット４０の前端面は面盤２０の前面部２０ａに対し突出することなく近接される。また、止めネジ５０は貫通穴２１及び後部雌ネジ部２３の中に完全に挿入され、止めネジ５０の後方の後部雌ネジ部２３内には隙間ができる。

このように、本実施形態の埋込ナット４０は着脱可能かつ交換可能なので、ボルト３０の取り付け及び取り外しを繰り返したり、大きなトルクでボルト３０を締め付けたりして、埋込ナット４０の雌ネジ部４２が摩耗、損傷した場合でも、埋込ナット４０を交換することで、その後のボルト３０の取り付け及び取り外しを支障なく行うことができる。そして、被締結部品である面盤２０の前端雌ネジ部２２にはボルト３０が直接的に締結されないため、前端雌ネジ部２２のネジ山の摩耗、損傷を大幅に抑制し、例えばヘリコイルを用いた、前端雌ネジ部２２の修復も不要とすることができる。そして、面盤２０自体の損傷を確実に回避することができる。

ところで、本実施形態は、次のような特徴も有する。

仮に、本実施形態の締結構造１００において、埋込ナット４０の雄ネジ部４１が正ネジであり、止めネジ５０がない場合を考える。この場合、ボルト３０を締め付ける際に埋込ナット４０が共回りし、埋込ナット４０が面盤２０に対して後退移動する可能性がある。その結果、面盤２０と埋込ナット４０の螺合長（螺合部分の長さ）、及び埋込ナット４０とボルト３０の螺合長の一方または両方が、予定されていた所定の螺合長より短くなり、螺合部分のネジ山が早期に摩耗、損傷したり、ボルト３０の締め付け時に十分なトルクをかけられなくなったりする可能性がある。また、ボルト３０に押されて、埋込ナット４０が前端雌ネジ部２２から後方に抜け落ちてしまう虞もある。

これに対して、本実施形態の締結構造１００では、埋込ナット４０の雄ネジ部４１を逆ネジで形成しているため、ボルト３０を締め付ける際に共回りしても後退移動することはなく、むしろ締め付け方向である前進側に移動しようとする。よって、ボルト３０との共回りにより埋込ナット４０が緩んでしまうことを確実に抑制できる。

また、ボルト３０の締付時に埋込ナット４０がボルト３０と共回りしたとき、仮にストッパ部Ｓ１が無いとすると、埋込ナット４０は面盤２０に対して前進移動してしまう。この前進移動を許容すると、埋込ナット４０が前端雌ネジ部２２内の正規の位置に保持されず、例えば、ボルト３０と共に埋込ナット４０が前端雌ネジ部２２から前方に抜け落ちてしまう虞もある。本実施形態では、埋込ナット４０にストッパ部Ｓ１を設けたことで、この前進移動を確実に規制することができる。

よって、本実施形態の締結構造１００であれば、貫通穴２１の前端雌ネジ部２２内の正規の位置に埋込ナット４０を固定した状態で、十分にボルト３０の締め付けることが可能となる。

一方、本実施形態では、ボルト３０を緩める際に、埋込ナット４０に緩め方向のトルクが加わり、埋込ナット４０が面盤２０に対して後退移動しようとする。そのため、仮に止めネジ５０がないとすると、その後退移動が許容されてしまい、埋込ナット４０が前端雌ネジ部２２から後方に抜け落ちてしまう虞もある。

しかしながら、本実施形態の締結構造１００では、後部雌ネジ部２３に止めネジ５０を取り付けているため、ボルト３０を緩めることによる埋込ナット４０の後退移動を確実に規制することができる。

特に、止めネジ５０の雄ネジ部５１が正ネジにより形成されるため、止めネジ５０が埋込ナット４０から、埋込ナット４０の緩め方向のトルクを受けても、それは止めネジ５０にとっては締め付け方向となる。よって、ボルト３０の緩め時に止めネジ５０が緩むことをも確実に抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る締結構造２００について、図４に基づいて説明する。本実施形態は、第１実施形態とストッパ部の構造が異なるのみで他の部分は同じなので、同一の構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。

図４に示すように、締結構造２００においては、第１実施形態のような埋込ナット４０の後端部ではなく、貫通穴２１の前端部にストッパ部Ｓ２が設けられる。

ストッパ部Ｓ２は、貫通穴２１の前端雌ネジ部２２と面盤２０の前面部２０ａとの間の軸方向領域において貫通穴２１の内周部に設けられた縮径部２５により形成される。

縮径部２５は、ボルト３０の雄ネジ部３１の外径より大きな内径を有する。また、縮径部２５は、前端雌ネジ部２２の前端から連なって縮径方向に延びる縮径面２６を有する。縮径面２６は、例えば、前端雌ネジ部２２の下穴加工の際に生じるキリ穴の先端面により形成される。

第２実施形態のストッパ部Ｓ２によれば、縮径面２６に埋込ナット４０’の前端面が係合されることで、ボルト３０の埋込ナット４０’への締め付け時に、面盤２０に対する埋込ナット４０’の前進移動を規制することができる。即ち、貫通穴２１の前端部にストッパ部Ｓ２を設けた場合でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、締結構造２００によれば、第１実施形態の埋込ナット４０のように、後端部を拡径してストッパ部Ｓ１を形成する必要がなくなる。これにより、雄ネジ部４１と雌ネジ部４２を備えた単なる円筒状の埋込ナット４０’を用いることが可能になるので、部品の簡素化を図ることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。例えば、締結対象部品は変速機ケース１０に限定されず、被締結部品は面盤２０には限定されない。また、ネジ部品も六角頭付ボルト３０に限定されず、その種類は任意であり、例えば、六角穴付きボルトでもよいものとする。

さらに、上述の実施形態では、埋込ナット４０や止めネジ５０の後面部に六角穴４４，５３が設けられているが、これらの穴は、例えば、ドライバ等の工具が係合可能な＋穴や−穴であってもよいものとする。埋込ナット４０や止めネジ５０の種類も任意である。

その他にも、上述の各実施形態は、例えば、以下のように変形することができる。

（変形実施例１）
上記の各実施形態では、規制ネジ部品として、止めネジ５０を用いているが、図５に示す締結構造３００のように、六角頭付ボルト等の規制ボルト５０’を用いてもよい。具体的には、規制ボルト５０’は、貫通穴２１の後部雌ネジ部２３に後方から螺合して取り付けられ、埋込ナット４０の後端面に押し付けられる。また、規制ボルト５０’は、貫通穴２１の後部雌ネジ部２３の後方に突出され工具が係合される頭部５４を有する。なお、図５は第１実施形態への適用例を示すが、第２実施形態への適用例も可能である。

規制ボルト５０’であれば、六角レンチよりも力の入れ易いスパナ等の工具を使用することができ、また、後部雌ネジ部２３の後方に常時突出する頭部５４に工具を係合させて作業を行える。よって、止めネジ５０よりも取り付け及び取り外し作業を容易に行うことができる。

また、規制ボルト５０’により、埋込ナット４０の後方に形成された貫通穴２１内の隙間を塞ぐことができるので、後方から貫通穴２１内へ埃等のゴミが入るのを防ぐことができる。その結果、ゴミの堆積により規制ネジ部品の着脱が阻害されることを抑制することができる。

（変形実施例２）
図示しないが、可能であれば、止めネジ５０または規制ボルト５０’といった規制ネジ部品を省略した締結構造であってもよい。

例えば、第１実施形態において、上述の通り、規制ネジ部品を設けない場合には、ボルト３０を埋込ナット４０から緩める時に、面盤２０に対して埋込ナット４０が後退移動してしまう可能性がある。しかし、埋込ナット４０の後端部には六角穴４４が設けられている。そのため、作業者は、貫通穴２１の後方から六角レンチを六角穴４４に係合させて、ボルト３０の緩め時に埋込ナット４０に締め付け方向のトルクを加えることで、埋込ナット４０の後退移動を規制することができる。

この場合には、規制ネジ部品や貫通穴２１の後部雌ネジ部２３を省略することができるので、部品点数及び生産コストを抑制することが可能になる。

１０締結対象部品（変速機ケース）
１２挿通穴
２０被締結部品（面盤）
２０ａ前面部
２１貫通穴
２２前端雌ネジ部
３０ネジ部品（ボルト）
３１雄ネジ部
４０埋込ナット
４１雄ネジ部
４２雌ネジ部
Ｓ１ストッパ部
１００締結構造

Claims

締結対象部品を被締結部品の前面部に締結するための締結構造であって、
雄ネジ部を有するネジ部品と、
前記締結対象部品に設けられ、前記ネジ部品が前方から後方に向かって挿通される挿通穴と、
前記被締結部品の前面部から後面部までを貫通して前記被締結部品に設けられた貫通穴と、
前記貫通穴の前端部の内周面に形成された前端雌ネジ部と、
前記前端雌ネジ部に後方から螺合して着脱可能に取り付けられる円筒状埋込ナットであって、前記前端雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を外周部に有し、前記ネジ部品の雄ネジ部が螺合される雌ネジ部を内周部に有する埋込ナットと、を備え、
前記埋込ナットの雄ネジ部は、前記ネジ部品の雄ネジ部とは螺旋方向が逆であり、
前記埋込ナットの後端部と、前記貫通穴の前端部とのいずれか一方には、前記ネジ部品の前記埋込ナットへの締め付け時に前記被締結部品に対する前記埋込ナットの前進移動を規制するストッパ部が設けられ、
前記貫通穴の内周面であって、前記前端雌ネジ部より後方の部分には、前記ネジ部品の雄ネジ部と螺旋方向が同一の後部雌ネジ部が形成され、
前記締結構造は、前記後部雌ネジ部に後方から螺合して着脱可能に取り付けられ前記埋込ナットの後端面に押し付けられる規制ネジ部品をさらに備え、
前記規制ネジ部品は、前記ネジ部品の前記埋込ナットからの緩め時に前記被締結部品に対する前記埋込ナットの後退移動を規制すると共に、前記後部雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を外周部に有し、
前記後部雌ネジ部は、前記前端雌ネジ部の谷径より大きな谷径を有する
ことを特徴とする締結構造。
前記規制ネジ部品は、止めネジにより形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
前記埋込ナットの後端部に前記ストッパ部が設けられ、
前記ストッパ部は、前記埋込ナットの雄ネジ部の外径より大きな外径を有し、
前記貫通穴には、前記前端雌ネジ部の後端に連なって拡径方向に延びる拡径面が形成され、
前記ストッパ部が前記拡径面に係合される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の締結構造。
前記貫通穴の前端部に前記ストッパ部が設けられ、
前記ストッパ部は、前記前端雌ネジ部と前記被締結部品の前面部との間の軸方向領域において前記貫通穴の内周部に設けられた縮径部により形成され、
前記縮径部は、前記ネジ部品の雄ネジ部の外径より大きな内径を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の締結構造。