JPH0525014U - ボルト、リベツト等の締結部品 - Google Patents
ボルト、リベツト等の締結部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動、衝撃等を受けた場合応力を分散して破
損し難いボルト、リベット等の締結部品を提供する。 【構成】 ボルト、リベット等の固着部品の軸部の外周
面の一部もしくは全面が、その軸部を構成している材料
より変形能が大きいか、もしくは弾性ひずみエネルギが
大きい材料、また摩擦係数が小さい材料で覆われてい
る。
損し難いボルト、リベット等の締結部品を提供する。 【構成】 ボルト、リベット等の固着部品の軸部の外周
面の一部もしくは全面が、その軸部を構成している材料
より変形能が大きいか、もしくは弾性ひずみエネルギが
大きい材料、また摩擦係数が小さい材料で覆われてい
る。
Description
【０００１】
本考案は機械や構造物を構成する骨材、板材等の接合および機械部品の締結等 に用いるボルトおよびリベット等の締結部品に係り、特に被締結材に軸力や曲げ などが作用したとき、それらに伴うせん断作用による応力集中の生じにくいボル ト、リベット等の締結部品に関するものである。
【０００２】
骨材あるいは板材の接合等に使用される従来のボルトおよびリベット等は、機 械の振動や車の通過、あるいは地震の場合等に衝撃的な力を受けると、ボルトピ ッチのズレ、ボルト穴の垂直度のあまさ、ボルトやリベットの直径より穴の径が 大きい等の原因から、力を均等に受けることができず、それによって生じたせん 断作用に基づく応力集中により、破損に至るという問題があった。
【０００３】 この問題を図５および図６によってさらに詳しく説明する。図５は従来のボル ト５１を用いて２枚の板５３および５４が接合され、この板５３および５４がそ れぞれ矢印の方向に引張力を受けてボルト５１にせん断力が働いた場合の面圧分 布を示した縦断側面図である。図中５６および５７はこのときのボルト５１の軸 方向面圧分布であり、板５３および５４の接合部に大きな応力集中が生じている ことが示される。
【０００４】 また、図６は図５のＢ−Ｂ線横断平面図で、前記２枚の板５３および５４の接 合面すなわちボルト５１の周方向面圧分布６７を表し、この平面において応力集 中を生じてボルト５１の破損に至る。図６において５８は接合のためのボルト穴 で、これが通常ボルト５１の直径より稍々大きいため、せん断力が働いた場合前 記の応力集中が生ずる一因となるのである。上記の問題点は、リベットを用いて 板材相互を接合した場合についても起こる。板材等に引張力が作用しない場合で も、曲げモーメントが分布して作用する場合にもボルトやリベット軸部はせん断 力を受ける。また、この応力集中はボルト軸面と被締結材穴面との接触面間に働 く摩擦によっても生ずる。
【０００５】 そこで本考案はこの問題を解消し、外力を受けても局部的な応力集中の程度を 軽減するボルト、リベット等の締結部品を提供しようとするものである。
【０００６】
すなわち本考案は、ボルト、リベット等の締結部品における軸部の外周面の一 部もしくは全面を、軸部材料より変形能が大きいか、もしくは弾性ひずみエネル ギが大きい材料、すなわち、鉛などのように降伏応力が低くねばりのある材料か 、あるいは超弾性材料のように弾性係数が低く、しかも弾性領域が大きい材料で 覆ったことを特徴とする。
【０００７】
本考案のボルト、リベット等の軸部にせん断力が働いた場合、まず軸部の外周 面を覆っている軸部材料より変形能が大きいかもしくは弾性ひずみエネルギが大 きい材料がそのせん断力を受ける。この材料が変形して応力を分散させた後に軸 部がせん断力を受けることにより、ボルト、リベット等の軸部に作用する応力集 中を軽減するものである。また、ボルト軸面と被締結材穴面間の摩擦も、このよ うな材料を用いれば軽減することができる。
【０００８】
次に本考案の一実施例を図面にしたがって具体的に説明する。 図１は本考案に係るボルトの一実施例を示す縦断側面図である。ボルトの軸部 １の外周部は、その軸部１の材料よりエネルギ吸収値のよい材料２によって覆わ れている。覆い材２の材料としては超弾性材料、銅および銅合金、鉛および鉛合 金等がさびにくいし、またこわれにくく、しかも水素ぜい性や遅れ破壊などを生 じにくいので好適であり、特に超弾性材料を用いると、外力（軸部のせん断力） が除かれると覆い材２が元の形状に復帰するので実動繰返し外力に対して非常に 効果的である。超弾性材料としては、例えばＮｉＴｉ合金等が挙げられる。
【０００９】 また、覆い材２の材質の選択にあたっては、覆い材とボルト、被締結材間の電 気化学的やりとりも考慮する必要がある。例えばボルト、被締結材ともに鉄の場 合、それよりイオン化傾向が高いアルミニウムや亜鉛のような材料を覆い材に用 いれば、ボルトや被締結材はさびにくく、マイクロクラックによる遅れ破壊も生 じにくくなるなどの効果もある。
【００１０】 さらに、覆い材２に四弗化エチレン系などの摩擦係数が小さい合成樹脂を用い ると、ボルト軸面と被締結材の穴面との間に生ずる摩擦力を軽減できるので、こ れによる応力集中を軽減することができる。
【００１１】 覆い材２はパイプ状かまたは平板材もしくは凹凸面板材をパイプ状に丸めたも のである。また覆い材２の厚さは特に限定はなく、使用条件等により任意である が、一般的にはボルト軸部の直径（ｄ1 ）の０．０５〜０．１倍すなわち０．０ ５〜０．１×ｄ1 程度が好ましい。
【００１２】 覆い材２とボルト軸部１との接合は密着した状態でもよく、また多少ゆとりの ある状態であってもよい。密着状態とする場合は、覆い材２の内径ｄ2 をボルト 軸部１の直径ｄ1 と等しいかまたはやや小さめすなわちｄ2 ≦ｄ1 とし、圧入圧 着させるかまたは接着剤等で密着接合させる。両者の接合を多少ゆとりを持たせ た状態にするｄ2 ＞ｄ1 の場合には、締結時の作業性を考え、あらかじめ覆い材 ２をスポット溶接とか接着剤を用いて仮固着させるとよい。しかし、場合によっ ては締結前に、覆い材２をボルト軸１にかぶせた上で締結することもある。いず れの場合もまず覆い材２をボルト軸部１にかぶせた後、被締結材３・４に設けら れた締結用の穴８に通してナット５により締結する。その状態は図３（図１のＡ −Ａ線横断平面図）に示される。
【００１３】 図１においてボルトの軸部１は、被締結材３・４に外力が加わり矢印の方向の 静荷重や衝撃荷重などが働いた場合にはせん断力を受け、図３の状態から図４の 状態となる。図４はボルトの軸部１より変形能が大きいか、もしくは弾性ひずみ エネルギが大きい覆い材２が変形して応力分散が起こっていることを示す図であ る。図４の圧力分布４７は、覆い材２のない従来のボルトの場合を示す前記図６ の圧力分布６７に比べて著しく応力集中が軽減されることを表している。また、 ボルトの軸方向の面圧も図１の６および７に示したように、従来のボルトの面圧 分布（前記図５の５６及び５７）に比較して面圧が分散されている。
【００１４】 また、図２は本考案に係るリベットの一実施例を示す縦断側面図である。図２ において、リベットの軸部２１および覆い材２２の説明については前記ボルトの 場合と全く同様であり、２６及び２７は、本考案のリベットで締結された被締結 材２３及び２４に矢印の方向の力が加えられたとき、リベットの軸部２１に働く 軸方向面圧分布を表している。この場合もリベットの軸部２１を覆った覆い材２ ２によって軸部２１に働く面圧が分散され、局部的な応力集中が軽減される。ま た被締結材２３及び２４の接合面における周方向面圧分布も、前記ボルトの場合 の図４と同様である。
【００１５】
本考案のボルト、リベット等の締結部品は上記の構成であるから、それらの締 結部品で被締結材を締結すると、静的外力を受ける場合だけでなく振動や衝撃的 な外力を受けた場合、軸部に作用する応力を分散して局部的応力集中を軽減し、 締結部品が局部的クラックや破損し難く、骨材や板材または機械部品等の締結用 として優れている。また、前もって、覆い材をボルト軸まわりに仮固定しておけ ば、応力集中の原因となるボルト表面の傷の発生も防ぐことができる効果もある 。この応力分散の効果は、多数個のボルトまたはリベット等を用いて構造材を締 結する場合、ボルト穴列のピッチエラーによる外力の負荷の不均等を改善し、構 造部材の設計強度の保証等にも効果がある。さらに、覆い材を四弗化エチレン系 などの低摩擦樹脂材料で作ると、ボルト軸面と被締結部品の穴面との間に生ずる 摩擦力を軽減できるので、これによる応力集中を軽減できる。
【図１】本考案に係るボルトの一実施例を示す縦断側面
図
図
【図２】本考案に係るリベットの一実施例を示す縦断側
面図
面図
【図３】図１のＡ−Ａ線横断平面図（せん断力が働いて
いない場合）
いない場合）
【図４】図１のＡ−Ａ線横断平面図（せん断力が働いた
場合の面圧分布を示す）
場合の面圧分布を示す）
【図５】従来のボルトの縦断側面図（せん断力が働いた
場合の面圧分布を示す）
場合の面圧分布を示す）
【図６】図５のＢ−Ｂ線横断平面図（せん断力が働いた
場合の面圧分布を示す）
場合の面圧分布を示す）
１、２１、５１ ボルトまたはリベットの軸部 ２、２２ 覆い材 ３、４、２３、２４、５３、５４ 被締結材 ５ ナット ６、７、２６、２７、５７、５８ 軸方向面圧分布 ８、５８ ボルト通し穴 ４７、６７ 周方向面圧分布
Claims (2)
- 【請求項１】 軸部の外周面の一部もしくは全面を、軸
部材料より変形能が大きいか、もしくは弾性ひずみエネ
ルギが大きい材料で覆ったことを特徴とするボルト、リ
ベット等の締結部品。 - 【請求項２】 上記覆い材料として、摩擦係数が小さい
合成樹脂を用いたことを特徴とする請求項１記載のボル
ト、リベット等の締結部品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991080781U JPH087136Y2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ボルト、リベット等の締結部品 |
| US07/944,118 US5447399A (en) | 1991-09-10 | 1992-09-10 | Fastener free from a scissoring force |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991080781U JPH087136Y2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ボルト、リベット等の締結部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525014U true JPH0525014U (ja) | 1993-04-02 |
| JPH087136Y2 JPH087136Y2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13727992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991080781U Expired - Lifetime JPH087136Y2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ボルト、リベット等の締結部品 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH087136Y2 (ja) |
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| US5447399A (en) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960827 |