(57)【要約】【課題】  ボルトの弛緩が確実に防止されるボルトの固定方法及びボルトの固定構造を提供する。【解決手段】  シリンダブロック１に形成される雌ねじ４に凹部９を設けると共に、盲栓２の頭部５に工具挿入孔７を設けておいて、雌ねじ４に装着された盲栓２の工具挿入孔７に回転させた工具６を挿入する。これにより、盲栓２の工具周辺材料が摩擦攪拌されて、塑性流動された工具周辺材料が凹部９に充填される。そして、該凹部９に充填された工具周辺材料が冷却されて硬化されることにより盲栓２に凸部１０が形成されて、凸部１０が凹部９に拘束されることによりシリンダブロック１と盲栓２との相対移動が阻止される。これにより、盲栓２がシリンダブロック１に強固に固定されて、盲栓２の弛緩が確実に防止される。【選択図】  図２
2006316964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌ねじに装着されたボルトをワークに固定させる方法であって、前記ボルトに設けられる工具挿入孔に回転させた工具が挿入されることにより該工具挿入孔の周辺の材料が摩擦攪拌されて、該工具挿入孔の周辺の材料が塑性流動されて前記ワークに設けられる凹部に充填されることにより前記ボルトが前記ワークに固定されることを特徴とするボルトの固定方法。
【請求項２】
前記雌ねじに、該雌ねじに装着された前記ボルトの雄ねじに臨むように前記凹部を設けておいて、該凹部に前記工具挿入孔の周辺の材料が充填されることを特徴とする請求項１に記載のボルトの固定方法。
【請求項３】
前記ワークに、前記雌ねじに装着された前記ボルトの基部に臨むように前記凹部を設けておいて、前記雌ねじに装着された前記ボルトの基部に、前記凹部に向けて前記工具挿入孔が穿設された後、該工具挿入孔の周辺の材料が前記凹部に充填されることを特徴とする請求項１に記載のボルトの固定方法。
【請求項４】
ワークに設けられる雌ねじに装着されるボルトの固定構造であって、前記ワークに設けられる凹部と、前記ボルトに設けられる工具挿入孔と、前記ボルトに設けられて前記凹部に拘束される凸部と、を含んで構成されて、前記凸部は、前記工具挿入孔に回転させた工具が挿入されることにより該工具挿入孔の周辺の材料が摩擦攪拌されて、該工具挿入孔の周辺の材料が塑性流動されて前記ワークに設けられる凹部に充填されることにより形成されることを特徴とするボルトの固定構造。
【請求項５】
前記凹部は、前記雌ねじに、前記ボルトの雄ねじに臨むように設けられることを特徴とする請求項４に記載のボルトの固定構造。
【請求項６】
前記凹部は、前記ワークに、前記雌ねじに装着された前記ボルトの基部に臨むように設けられて、前記工具挿入孔は、前記ボルトの基部に、前記凹部に向けて延びるように設けられることを特徴とする請求項４に記載のボルトの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトの固定方法及びボルトの固定構造に関するもので、特に、雌ねじに螺合されたボルトが強固に固定されるボルトの固定方法及び雌ねじに螺合されたボルトが強固に固定されるボルトの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用エンジンでは、製作上の問題で、シリンダブロックの外壁面にオイル通路や冷却水通路が開口されることがある。この場合、一般には、通路の開口部内周面に雌ねじが設けられて、該雌ねじに盲栓（ボルト）が螺着されて当該通路の開口部が閉塞される。そして、接着剤によって盲栓をシリンダブロック（雌ねじ）に固定して、当該盲栓の弛緩を防止することが従来から実施されている。しかしながら、高温の下で接着剤の接着力が低下すると共に、盲栓及びシリンダブロック（雌ねじ）に振動及び繰返し応力が作用されることにより、当該盲栓が弛緩してシリンダブロック（雌ねじ）から脱落する虞がある。そして、ねじ部に特殊な処理が施された盲栓（例えば、特許文献１参照。）を用いることも考えられるが、上記条件の下では、盲栓の緩みを確実に防ぐことができない。そこで、従来、雌ねじに螺合された盲栓に、工具によって衝撃荷重を付与してかしめたり、通路の開口部にピン（盲栓）を圧入して当該通路の開口部を閉塞させることが行われたが、いずれの措置も、応力集中部位に亀裂や破壊が生じてシリンダブロックが破損する虞がある。
【特許文献１】特開平６−３４６９１１号公報（段落番号０００９及び００１０、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、ボルトの弛緩が確実に防止されるボルトの固定方法を提供することにある。
また、第２の目的は、ボルトの弛緩が確実に防止されるボルトの固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、雌ねじに装着されたボルトをワークに固定させる方法であって、ボルトに設けられる工具挿入孔に回転させた工具が挿入されることにより該工具挿入孔の周辺の材料が摩擦攪拌されて、該工具挿入孔の周辺の材料が塑性流動されてワークに設けられる凹部に充填されることによりボルトがワークに固定されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボルトの固定方法において、雌ねじに、該雌ねじに装着されたボルトの雄ねじに臨むように凹部を設けておいて、該凹部に工具挿入孔の周辺の材料が充填されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のボルトの固定方法において、ワークに、雌ねじに装着されたボルトの基部に臨むように凹部を設けておいて、雌ねじに装着されたボルトの基部に、凹部に向けて工具挿入孔が穿設された後、該工具挿入孔の周辺の材料が凹部に充填されることを特徴とする。
【０００５】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、ワークに設けられる雌ねじに装着されるボルトの固定構造であって、ワークに設けられる凹部と、ボルトに設けられる工具挿入孔と、ボルトに設けられて凹部に拘束される凸部と、を含んで構成されて、凸部は、工具挿入孔に回転させた工具が挿入されることにより該工具挿入孔の周辺の材料が摩擦攪拌されて、該工具挿入孔の周辺の材料が塑性流動されてワークに設けられる凹部に充填されることにより形成されることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のボルトの固定構造において、凹部は、雌ねじに、ボルトの雄ねじに臨むように設けられることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のボルトの固定構造において、凹部は、ワークに、雌ねじに装着されたボルトの基部に臨むように設けられて、工具挿入孔は、ボルトの基部に、凹部に向けて延びるように設けられることを特徴とする。
【０００６】
したがって、請求項１及び４に記載の発明では、雌ねじに装着されたボルトの工具挿入孔に回転させた工具が挿入されることにより該工具挿入孔の周辺の材料が摩擦攪拌されて、該工具挿入孔の周辺の材料が塑性流動されてワークに設けられる凹部に充填される。これにより、該凹部に充填された材料（凸部）によってボルトがワークに固定される。
請求項２及び５に記載の発明では、雌ねじに設けられる凹部に、工具挿入孔の周辺の材料（ボルトの材料）が充填される。
請求項３及び６に記載の発明では、ワークに設けられる凹部に、ボルトの基部に設けられる工具挿入孔の周辺の材料（ボルトの材料）が充填される。
【発明の効果】
【０００７】
ボルトの弛緩が確実に防止されるボルトの固定方法及びボルトの固定構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、エンジンのシリンダブロック１（ワーク）に設けられた雌ねじ４に装着される盲栓２（ボルト）の固定構造（以下、本固定構造と称する。）を説明する。図１及び図２に示されるように、上記シリンダブロック１は、外壁面１ａに開口されたオイル通路３の開口部内周面に雌ねじ４が設けられて、該雌ねじ４に盲栓２が装着される。上記シリンダブロック１は、上記雌ねじ４に、該雌ねじ４の開口部から該雌ねじ４の軸線に沿って図１における右方向へ延びる凹部９が設けられる。また、図１及び図２に示されるように、上記盲栓２は、アルミ合金によって形成されて、その頭部５には、後述する工具６が挿入される工具挿入孔７が設けられる。なお、本実施の形態では、上記凹部９は、幅Ｗ１が３．５ｍｍ、深さ寸法Ｈ１が１ｍｍ、長さＬ１が９ｍｍに形成される。
【０００９】
また、上記盲栓２は、外径寸法Ｄ１が１４ｍｍに形成される。さらに、上記工具挿入孔７は、外径寸法Ｄ２が３ｍｍに形成されると共に、盲栓２の中心を中心とする半径Ｒ１が４ｍｍの円周上に位置される。また、上記盲栓２は、盲栓２の中心からの距離Ｌ２が１．５ｍｍで、且つ上記工具挿入孔７の中心からの距離Ｌ３が５．５ｍｍの位置に、外径寸法Ｄ３が５ｍｍに形成される所定深さの軽量化孔８が設けられる。そして、図２に示されるように、上記工具挿入孔７は、盲栓２がシリンダブロック１に装着された状態で、上記シリンダブロック１の外壁面１ａに対する深さが、上記凹部９の長さＬ１に略等しくなるように形成される。また、図３に示されるように、上記工具挿入孔７は、盲栓２がシリンダブロック１に装着された状態で、上記雌ねじ４に形成された凹部９に最も接近される位置に設けられる。
【００１０】
そして、本固定構造では、上記盲栓２が上記雌ねじ４に装着されて、この状態で、上記盲栓２に設けられる上記工具挿入孔７に回転させた工具６（摩擦攪拌接合用工具、本実施の形態では外径寸法が３ｍｍの工具が用いられる。）が挿入（圧入）されることにより、工具挿入孔７周辺の盲栓２を構成する材料（アルミ合金、以下、工具周辺材料と称する。）が摩擦攪拌されて、該工具周辺材料が塑性流動されて上記凹部９に充填される構造になっている。これにより、本固定構造では、上記凹部９に充填された材料によって上記盲栓２に凸部１０が形成されて、該凸部１０が上記凹部９に拘束されることにより、盲栓２がシリンダブロック１に固定される構造になっている。
【００１１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。まず、盲栓２（ボルト）が、シリンダブロック１（ワーク）に設けられた雌ねじ４に装着される。この状態では、雌ねじ４に設けられた凹部９が盲栓２の雄ねじに臨むと共に、盲栓２に形成される工具挿入孔７の軸心が、雌ねじ４に形成される凹部９に最も接近される。次に、この状態で、回転させた工具６が工具挿入孔７に挿入（圧入）されると、盲栓２の工具周辺材料（アルミ合金）が摩擦攪拌されて塑性流動される。そして、この塑性流動された工具周辺材料が凹部９に充填されて、該工具周辺材料が冷却されて硬化されることにより、盲栓２に凸部１０が形成される。そして、該凸部１０が上記凹部９に拘束されることにより、盲栓２がシリンダブロック１に固定される。ここで、接着剤を用いて盲栓２をシリンダブロック１に固定させる従来の固定構造では、破断トルクが約２０Ｎｍであるのに対して、本固定構造では、破断トルクが６０〜７０Ｎｍであり、耐トルク性能が従来の固定構造に対して３倍以上に向上したことが、本出願人によって実施された耐トルク性能試験によって確認された。
【００１２】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本固定構造では、シリンダブロック１（ワーク）に設けられる雌ねじ４に凹部９が設けられると共に、盲栓２（ボルト）の頭部５に工具挿入孔７が設けられて、雌ねじ４に装着された盲栓２の工具挿入孔７に回転させた工具６が挿入されて該盲栓２の工具周辺材料が摩擦攪拌されることにより、該工具周辺材料が塑性流動されて凹部９に充填される。そして、該凹部９に充填された材料が冷却されて硬化されることにより、盲栓２に凸部１０が形成される。
したがって、本固定構造では、凸部１０が凹部９に拘束されることにより盲栓２がシリンダブロック１に強固に固定されるため、シリンダブロック１と盲栓２との相対移動が阻止されて盲栓２の弛緩が確実に防止される。また、本固定構造は、接着剤を用いた従来の固定構造とは異なり、盲栓２（凸部１０）がシリンダブロック１（凹部９）に機械的に固定されるため、オイルや薬品等に晒されるといった環境に影響を受けず、さらに、高温、振動及び繰返し応力が作用するような過酷な条件の下であっても、盲栓２の弛緩が確実に防止される。
また、盲栓２がシリンダブロック１にかしめて固定される従来の固定構造においては、衝撃荷重による残留応力、振動及び繰返し応力等の複合的な要因によってシリンダブロック１が破壊されるといった問題が発生したが、本固定構造では、固定時に、シリンダブロック１に衝撃荷重等が付与されることがないため、当該衝撃荷重に起因するシリンダブロック１の破壊を防ぐことができる。
【００１３】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
図４に示されるように、シリンダブロック１（ワーク）の外壁面１ａには段部１１が形成されており、盲栓２（ボルト）は、シリンダブロック１に設けられる雌ねじ４に、基部１２（中ボルトにおけるねじが形成されていない軸部）が上記段部１１に接するように装着される。また、上記段部１１には、凹部９を、上記雌ねじ４に螺合される盲栓２の基部１２を臨むように設けておく。そして、雌ねじ４に盲栓２が装着された状態で、ドリル等によって、上記盲栓２の基部１２に、上記雌ねじ４の軸心に直交して上記凹部９に向けて延びるように工具挿入孔７を加工する。次に、該工具挿入孔７に、回転させた工具６を挿入（圧入）して、盲栓２（アルミ合金）の工具周辺材料を摩擦攪拌させる。これにより、該工具周辺材料が塑性流動されて凹部９に充填される。そして、該凹部９に充填された工具周辺材料が冷却されて硬化されることにより、盲栓２に凸部１０が形成されて、該凸部１０が上記凹部９に拘束されることにより、盲栓２がシリンダブロック１に固定されるように構成してもよい。
【００１４】
この場合においても、盲栓２の破断（緩み）トルクが、接着剤が用いられる従来の固定構造と比較して、耐トルク性能が従来の固定構造の約３倍以上に向上したことが、本出願人によって実施された耐トルク性能試験によって確認された。したがって、盲栓２がシリンダブロック１に強固に固定されて、盲栓２の弛緩が確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の説明図であって、特に、盲栓がシリンダブロックに固定される前の状態（摩擦攪拌前の状態）を示す図である。
【図２】本実施の形態の説明図であって、特に、盲栓がシリンダブロックに固定された状態（摩擦攪拌後の状態）を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】他の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  シリンダブロック（ワーク）、２  盲栓（ボルト）、４  雌ねじ、６  工具、７  工具挿入孔、９  凹部、１０  凸部
【図１】
2006316964.tif 000003
【図２】
2006316964.tif 000004
【図３】
2006316964.tif 000005
【図４】
2006316964.tif 000006