JPH09158936A - ねじ部品締結構造 - Google Patents

ねじ部品締結構造

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JPH09158936A
JPH09158936A JP31768295A JP31768295A JPH09158936A JP H09158936 A JPH09158936 A JP H09158936A JP 31768295 A JP31768295 A JP 31768295A JP 31768295 A JP31768295 A JP 31768295A JP H09158936 A JPH09158936 A JP H09158936A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ部品よりも熱膨張率の大きい部材を当該
ねじ部品で締結した際に温度上昇に伴って上記部材に生
じる塑性変形を防止する。 【解決手段】 アルミニウム製の部材11に形成した穴
11aの内部へ円筒型をなすスチール製のスリーブ13
を嵌合すると共に、アルミニウム製の部材12に形成し
た穴12aの内部へ内周面にねじ山14aを形成した円
筒型をなすスチール製のスリーブ14を嵌合し、これら
スリーブ13,14の部材11,12の外側面側の端部
に形成したフランジ13b,14bを部材11,12の
外側面側の収納溝11b,12bにそれぞれ嵌め込む一
方、部材11,12同士の当接面に穴11a,12aの
周面の周方向に沿って緩衝溝11c,12cをそれぞれ
形成し、上記スリーブ13の貫通穴13aにスチール製
のボルト15を差し込んで当該ボルト15を上記スリー
ブ14のねじ山14aに螺合することにより、部材1
1,12を締結するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ部品よりも大
きい熱膨張率を有する複数の部材にそれぞれ形成された
穴同士を上記ねじ部品で連結して当該部材同士を締結す
るねじ部品締結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のエンジンなどのような発熱する
機器をフレームなどの支持部材にボルトなどで締結する
と、上記機器の作動に伴って、当該機器のケーシングが
熱膨張し、当該締結部分が歪んでしまう場合がある。こ
のため、例えば、実開平3−104129号では、上記
機器のケーシング側のボルト穴を大径にして、当該穴に
ゴム製のリングを嵌合することにより、当該締結部分の
ボルトの径方向の歪みを緩衝することが提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車重の
軽量化のために前記機器や前記支持部材などにアルミニ
ウム系金属材料を用いる一方、十分な締結力を得るため
に鉄系金属材料のボルトで上記機器と上記支持部材とを
締結する、即ち、例えば、図3(a)に示すように、ア
ルミニウム製の部材1,2に形成されたねじ穴1a,2
aにスチール製のボルト5を螺合して部材1,2を締結
したり、図3(b)に示すように、アルミニウム製の部
材3,4に形成された貫通穴3a,4aにスチール製の
ボルト6を挿通し、当該ボルト6にスチール製のワッシ
ャ7を介してスチール製のナット8を螺合することで部
材3,4を締結したりした場合には、アルミニウムの方
がスチールよりも大きな熱膨張率を有している(約2
倍)ことから、当該締結部分に熱が加わると、ボルト
5,6の軸心方向に負荷を生じるようになるため、前述
した実開平3−104129号で提案されたものでは当
該負荷を緩衝することができない。
【0004】このため、上述したような締結部分が熱を
繰り返し受けてしまうと、ボルト5,6やワッシャ7の
座面が部材1,3,4に喰い込んで当該部材1,3,4
の上記座面との当接部分に窪を形成してしまい、ボルト
5,6やナット8による締結力を低下させてしまう恐れ
がある。このような問題は、上述した機器や支持部材の
締結部分に限らず、ねじ部品よりも大きい熱膨張率を有
する複数の部材にそれぞれ形成された穴同士を上記ねじ
部品で連結して当該部材同士を締結するねじ部品締結構
造であれば、上述と同様にして起こる恐れがある。この
ようなことから、本発明は、上述したような締結力の低
下を防ぐことができるねじ部品締結構造を提供すること
を目的とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明によるねじ部品締結構造は、ねじ部品よ
りも大きい熱膨張率を有する複数の部材にそれぞれ形成
された穴同士を上記ねじ部品で連結して当該部材同士を
締結するねじ部品締結構造であって、締結方向外側に位
置する前記部材の前記穴と前記ねじ部品との間に当該ね
じ部品と同等の熱膨張率を有するスリーブを介装すると
共に、当該スリーブの締結方向外側の端部に当該スリー
ブの締結方向内側の端部よりも大径をなす大径部を設け
る一方、前記部材の前記穴の周面の周方向に沿って隙間
を設けたことを特徴とする。
【0006】上記ねじ部品締結構造においては、前記ス
リーブの前記大径部が前記ねじ部品の座面の大きさ以上
の大きさを有することを特徴とする。
【0007】上記ねじ部品締結構造においては、前記ス
リーブの前記大径部がフランジであることを特徴とす
る。
【0008】上記ねじ部品締結構造においては、前記隙
間の前記穴の径方向の大きさが前記スリーブの前記大径
部の径方向の大きさ以上の大きさを有すると共に、当該
隙間の上記穴の軸心方向の大きさが前記部材の熱膨張率
と上記スリーブの熱膨張率との差に基づいて設定された
大きさであることを特徴とする。
【0009】上記ねじ部品締結構造においては、前記隙
間が前記部材同士の当接面に形成されていることを特徴
とする。
【0010】上記ねじ部品締結構造においては、前記隙
間が前記部材間にシムを介在させることにより形成され
ていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明によるねじ部品締結構造の
実施の形態を図1を用いて説明する。なお、図1は、そ
の概略構造を表す断面図である。
【0012】図1(a)に示すように、互いに締結させ
られるアルミニウム製の部材11,12には、穴11
a,12aが連通するようにして形成されている。部材
11の上記穴11aには、貫通穴13aを有する円筒型
をなすスチール製のスリーブ13が嵌合している。一
方、部材12の上記穴12aには、内周面にねじ山14
aを形成した円筒型をなすスチール製のスリーブ14が
嵌合している。これらスリーブ13,14の部材11,
12の外側面側の端部には、当該スリーブ13,14の
部材11,12の内側面側の端部よりも大径をなす大径
部であるフランジ13b,14bがそれぞれ形成されて
おり、これらスリーブ13,14の当該フランジ13
b,14bは、互いに等しい大きさを有すると共に、部
材11,12の前記穴11a,12aの外側面側に形成
された収納溝11b,12bにそれぞれ嵌め込まれてい
る。
【0013】前記スリーブ13の前記貫通穴13aに
は、ボルト15が差し込まれ、当該ボルト15は、前記
スリーブ14のねじ山14aに螺合している。つまり、
ボルト15は、上記スリーブ13,14を連結して前記
部材11,12を締結しているのである。ボルト15の
フランジ15aの座面は、上記スリーブ13の前記フラ
ンジ13bにのみ荷重を加えるようになっている、言い
換えれば、スリーブ13のフランジ13bは、ボルト1
5のフランジ15aの座面の大きさ以上の大きさを有し
ているのである。
【0014】一方、前記部材11,12同士の当接面に
は、前記穴11a,12aの周面の周方向に沿って隙間
となる緩衝溝11c,12cがそれぞれ形成されてい
る。これら部材11,12の上記緩衝溝11c,12c
は、その穴11a,12aの径方向の大きさが前記スリ
ーブ13,14のフランジ13b,14bの径方向の大
きさ以上の大きさをなすと共に、その穴11a,12a
の軸心方向の大きさが部材11,12の熱膨張率とスリ
ーブ13,14の熱膨張率との差に基づいて設定された
大きさ、即ち、温度上昇に伴う部材11,12の上記軸
心方向への負荷を緩衝できる大きさとなっている。具体
的には、次のようにして設定する。
【0015】温度上昇に伴って膨張する長さΔLは、下
記の式(1)から求めることができる。
【数1】ΔL=β・ΔT・L …式(1) 但し、 β :線熱膨張係数 ΔT:上昇温度 L :当初の長さ また、鉄は、β=11.8×10-6/degであり、ア
ルミニウムは、β=23.0×10-6/degである。
【0016】よって、部材11,12の厚さ及びスリー
ブ13,14の軸心方向の長さをそれぞれ10mmと
し、ボルト15の軸部の長さを20mmとし、20℃か
ら90℃まで温度上昇するとすれば、部材11,12の
厚さ方向の合計膨張長さは、3.22×10-2mmとな
り、スリーブ13,14の軸心方向の合計膨張長さ及び
ボルト15の軸部の膨張長さは、1.652×10-2
mとなり、その膨張長さの差は、0.01568mmと
なる。従って、部材11,12の前記緩衝溝11c,1
2cの前記穴11a,12aの軸心方向のサイズは、そ
の加工性及び検査性などの点を考慮して、それぞれ0.
5mm程度に設定すれば十分である。
【0017】このようなねじ部品締結構造では、温度上
昇に伴って、部材11,12、スリーブ13,14、ボ
ルト15が当該ボルト15の軸心方向へ熱膨張すると、
部材11,12とスリーブ13,14との熱膨張率の差
から、部材11,12の前記収納溝11b,12bに上
記軸心方向内側への応力が加わるものの、部材11,1
2の前記緩衝溝11c,12cにより、部材11,12
が塑性変形せずに弾性変形するようになるので、部材1
1,12に加わる上記軸心方向への負荷を緩衝すること
ができる。
【0018】従って、上述したような温度上昇が繰り返
されても、ボルト15による締結力が低下することはな
い。
【0019】なお、本実施の形態では、スリーブ14の
内周面にねじ山14aを形成して、当該スリーブ14に
ボルト15を螺合することにより、部材11,12を締
結するようにしたが、これに限らず、例えば、図1
(b)に示すように、スリーブ23,24の貫通穴23
a,24aにボルト25を挿通し、当該ボルト25にス
チール製のワッシャ26を介してスチール製のナット2
7を螺合することで部材11,12を締結するようにし
てもよい。
【0020】また、本実施の形態では、部材11,12
同士の当接面に穴11a,12aの周面の周方向に沿っ
て緩衝溝11c,12cをそれぞれ形成したが、これに
限らず、例えば、図2(a)に示すように、部材11,
12の間にシム38(材質は特に限定されないが、部材
11,12以下の熱膨張率を有する材料であると好まし
い)を介在させることで隙間38aを形成するようにし
てもよいし、図2(b)に示すように、部材11,12
の穴11a,12aの内部部分に上記緩衝溝11c,1
2cと同様な隙間となる緩衝溝11d,12dを形成す
るようにしてもよい。
【0021】本実施の形態では、アルミニウム製の部材
をスチール製のボルトなどで締結する場合について説明
したが、これに限らず、ねじ部品よりも大きい熱膨張率
を有する複数の部材にそれぞれ形成された穴同士を上記
ねじ部品で連結して当該部材同士を締結するねじ部品締
結構造であれば、上述した場合と同様にして適用するこ
とができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によるねじ部品締結構造では、温
度上昇に伴って、部材にねじ部品の軸心方向への応力が
加わっても、部材が塑性変形せずに弾性変形するように
なるので、部材の上記軸心方向への負荷を緩衝すること
ができる。このため、温度変化が頻繁に生じる環境下で
用いても、ねじ部品による締結力の低下を抑えることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるねじ部品締結構造の実施の形態の
概略構造を表す断面図である。
【図2】本発明によるねじ部品締結構造の他の実施の形
態の概略構造を表す断面図である。
【図3】従来のねじ部品締結構造の一例の概略構造を表
す断面図である。
【符号の説明】
11,12 部材 11a,12a 穴 11b,12b 収納溝 11c,12c,11d,12d 緩衝溝 13,14,23,24 スリーブ 13a 貫通穴 14a ねじ山 13b,14b,23b,24b フランジ 15,25 ボルト 26 ワッシャ 27 ナット 38 シム 38a 隙間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ねじ部品よりも大きい熱膨張率を有する
    複数の部材にそれぞれ形成された穴同士を上記ねじ部品
    で連結して当該部材同士を締結するねじ部品締結構造で
    あって、締結方向外側に位置する前記部材の前記穴と前
    記ねじ部品との間に当該ねじ部品と同等の熱膨張率を有
    するスリーブを介装すると共に、当該スリーブの締結方
    向外側の端部に当該スリーブの締結方向内側の端部より
    も大径をなす大径部を設ける一方、前記部材の前記穴の
    周面の周方向に沿って隙間を設けたことを特徴とするね
    じ部品締結構造。
  2. 【請求項2】 前記スリーブの前記大径部が前記ねじ部
    品の座面の大きさ以上の大きさを有することを特徴とす
    る請求項1に記載のねじ部品締結構造。
  3. 【請求項3】 前記スリーブの前記大径部がフランジで
    あることを特徴とする請求項1または2に記載のねじ部
    品締結構造。
  4. 【請求項4】 前記隙間の前記穴の径方向の大きさが前
    記スリーブの前記大径部の径方向の大きさ以上の大きさ
    を有すると共に、当該隙間の上記穴の軸心方向の大きさ
    が前記部材の熱膨張率と上記スリーブの熱膨張率との差
    に基づいて設定された大きさであることを特徴とする請
    求項1から3のいずれかに記載のねじ部品締結構造。
  5. 【請求項5】 前記隙間が前記部材同士の当接面に形成
    されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか
    に記載のねじ部品締結構造。
  6. 【請求項6】 前記隙間が前記部材間にシムを介在させ
    ることにより形成されていることを特徴とする請求項1
    から5のいずれかに記載のねじ部品締結構造。
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