(57)【要約】【課題】被締結部材を締結部材に締結するためのボルトのゆるみを簡単な機構により防止する。【解決手段】被締結部材１０を締結部材１１にボルト１２を用いて締結する構造であって、締結部材１１に、雌ねじ部１８と、雌ねじ部１８の先端に形成される円錐状の穴部２０とを設け、ボルト１２に、締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合される雄ねじ部１９と、雄ねじ部１９の先端に形成され、雄ねじ部１９を締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合したときに締結部材１１の穴部２０に嵌入されてボルト１２に反力を与えるための円錐状の突起部２１とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結部材を締結部材にボルトを用いて締結する構造であって、上記締結部材に、雌ねじ部と、該雌ねじ部の先端に形成される円錐状の穴部とを設け、上記ボルトに、上記締結部材の雌ねじ部に螺合される雄ねじ部と、該雄ねじ部の先端に形成され、上記雄ねじ部を上記締結部材の雌ねじ部に螺合したときに上記締結部材の穴部に嵌入されて上記ボルトに反力を与えるための円錐状の突起部とを設けたことを特徴とするボルト締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被締結部材を締結部材にボルトを用いて締結する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）、車両及び電動機等においては、被締結部材（例えば、エンジンのシリンダヘッド）を締結部材（例えば、エンジンのシリンダブロック）にボルトを用いて締結しており、このようなボルト締結構造において、様々な工夫がなされている（特許文献１、２等参照）。
【０００３】
例えば特許文献１には、アルミ合金鋳物製エンジンに形成されためねじに螺合して締付けられるボルトであって、完全なねじ山が形成されたボルト先端部が、ボルト先端からテーパー角度５度から３０度でテーパー状に形成されることにより、めねじ噛合い部に生じる応力を緩和して、めねじの疲労破壊等を抑制し得るボルトが開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、第一被締結部材と第二被締結部材とを締結するボルトであって、第一被締結部材に形成されたねじ孔にねじ込まれてねじ孔の雌ねじ部と螺合した雄ねじ部を有するボルトにおいて、ボルトには第一被締結部材に作用する外力に基づく軸方向荷重が作用し、雄ねじ部には、雌ねじ部における雄ねじ部との螺合部分のうちの螺合最終端部と軸方向で重なる位置に、雄ねじ部の中心軸線と同心の断面が円形の中空部が形成された低剛性部が形成されることにより、被締結部材に形成されたねじ孔の雌ねじ部に発生する集中応力を低減して、雌ねじ部の疲労破壊等を抑制し得るボルトが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３３５３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば図２（ａ）に示すように、被締結部材３０を締結部材３１にボルト（押えボルト）３２を用いて締結する（取り付ける）場合、ボルト３２の雄ねじ部３３を被締結部材３０に設けられた挿通孔３４に挿通して、締結部材３１に設けられた雌ねじ部３５に螺合する。
【０００７】
このようなボルト締結構造では、ボルト３２の雄ねじ部３３における頭部３６側（図２（ａ）中の上側）に生じる引張力Ｐ１の作用により、図２（ｂ）に示すように、ボルト３２の雄ねじ部３３における頭部３６側のねじ山に比較的大きなせん断応力が発生するが、ボルト３２の雄ねじ部３３における先端部側（図２（ａ）中の下側）のねじ山では発生するせん断応力は著しく低下してしまう。その結果、ボルト３２の雄ねじ部３３と締結部材３１の雌ねじ部３５とが接触する面に作用する摩擦力はボルト３２全体としては比較的低く、ボルト３２のゆるみの原因となる。
【０００８】
特に、エンジン（内燃機関）、車両及び電動機等、動的荷重を受けて振動する構造体において、それら構造体がボルト締結部を含むと、静的荷重を受ける構造体と比較してボルトのゆるみによる不具合が発生しやすい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、被締結部材を締結部材に締結するためのボルトのゆるみを簡単な機構により防止することができるボルト締結構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、被締結部材を締結部材にボルトを用いて締結する構造であって、上記締結部材に、雌ねじ部と、該雌ねじ部の先端に形成される円錐状の穴部とを設け、上記ボルトに、上記締結部材の雌ねじ部に螺合される雄ねじ部と、該雄ねじ部の先端に形成され、上記雄ねじ部を上記締結部材の雌ねじ部に螺合したときに上記締結部材の穴部に嵌入されて上記ボルトに反力を与えるための円錐状の突起部とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被締結部材を締結部材に締結するためのボルトのゆるみを簡単な機構により防止することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本実施形態は、例えば、エンジン（内燃機関）、車両及び電動機等のボルト締結部に適用することが可能であり、より詳しくは、エンジンのシリンダヘッドをシリンダブロックに取付けるボルト締結部、エンジンとトランスミッションとを締結するボルト締結部、及びエンジン補機をエンジンのシリンダブロックに取り付けるボルト締結部等に適用することが可能である。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るボルト締結構造の断面図であり、図１（ｂ）はねじ山せん断応力分布を示す図である。
【００１５】
図１中、１０は被締結部材（被締結体）、１１は締結部材（締結体）、１２はボルト（図示例では、六角ボルト）である。
【００１６】
ボルト１２は、被締結部材１０を締結部材１１に締結するためのものである。ボルト１２は、頭部１３と、軸部１４とから主に構成される。軸部１４は、被締結部材１０に設けられた挿通孔１５に挿通されて、締結部材１１に設けられたねじ孔１６に締め付けられる。
【００１７】
ボルト１２の軸部１４は、円筒部１７と、円筒部１７の先端に形成され、後述する締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合される雄ねじ部１９と、雄ねじ部１９の先端部より先端に形成され、雄ねじ部１９を締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合したときに後述する締結部材１１の穴部２０に嵌入されてボルト１２に反力を与えるための円錐状（先細テーパー状）の突起部２１とを有している。突起部２１は、円筒部１７及び雄ねじ部１９と同軸上に形成される。
【００１８】
締結部材１１のねじ孔１６は、ボルト１２の雄ねじ部１９が螺合される雌ねじ部１８と、雌ねじ部１８の底部より先端に形成された円錐状（先細テーパー状）の穴部２０と、雌ねじ部１８と穴部２０との間に形成された非ねじ部２２とを有している。穴部２０は、雌ねじ部１８及び非ねじ部２２と同軸上に形成される。
【００１９】
ここで、本実施形態では、ボルト１２の突起部２１のテーパー角度θは、締結部材１１の穴部２０のテーパー角度と等しく設定されている。また、ボルト１２の突起部２１の長さＬは、突起部２１がボルト１２の締付け完了のわずか前に締結部材１１の穴部２０に突き当たるように設定されている。
【００２０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２１】
被締結部材１０と締結部材１１とを重ね合わせ、ボルト１２の雄ねじ部１９（軸部１４）を被締結部材１０の挿通孔１５に挿通し、締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合して、ボルト１２を締め付けていく。ボルト１２の締付け完了のわずか前に、ボルト１２の突起部２１が締結部材１１の穴部２０に突き当たり、その状態からさらにボルト１２を締め付けることにより、ボルト１２が締結部材１１からボルト締付方向とは逆方向に押し戻す力（反力）を受けるようになる。
【００２２】
この結果、ボルト１２に発生する軸力（ボルト軸力）としては、頭部１３側に生じる引張力Ｐ１に加え、先端部側に生じる圧縮力Ｐ２も作用することとなり、図１（ｂ）に示すように、ボルト１２の雄ねじ部１９における先端部側（図１（ａ）中の下側）のねじ山に発生するせん断応力が図２に示したものに比べて大きくなり、ボルト１２における雄ねじ部１９のねじ山に発生するせん断応力が軸方向に均一化される。これにより、ボルト１２の雄ねじ部１９と締結部材１１の雌ねじ部１８とが接触する面に作用する摩擦力が図２に示したものに比べてボルト１２全体としては増大し、ボルト１２がゆるみにくくなる。
【００２３】
即ち、本実施形態によれば、ボルト１２の雄ねじ部１９を締結部材１１の雌ねじ部１８に螺合したときにボルト１２の突起部２１が締結部材１１の穴部２０に嵌入されて、ボルト１２が締結部材１１からボルト締付方向とは逆方向に押し戻す力（反力）を受けるようにすることで、ボルト１２の雄ねじ部１９と締結部材１１の雌ねじ部１８とが接触する面に作用する摩擦力をボルト１２全体としては増大させることができる。従って、簡単な構成で且つ安価に、被締結部材１０を締結部材１１に締結するためのボルト１２のゆるみを抑制することができ、ボルト１２のゆるみによる不具合を防止することができる。
【００２４】
また、締結部材１１の穴部２０及びボルト１２の突起部２１を円錐状に形成し、且つボルト１２の突起部２１のテーパー角度θを締結部材１１の穴部２０のテーパー角度と等しくしたため、ボルト１２が締結部材１１からボルト１２の締結を阻害するような過大な力を受けることはなく、ボルト１２を違和感なく締付けることができる。
【００２５】
また、ボルト１２における雄ねじ部１９のねじ山に発生するせん断応力が軸方向に均一化され、ボルト軸力をより多くのねじ山で受けるようになることから、応力集中を緩和して、ボルト１２のねじ山でのせん断破壊による不具合を防止することができる。
【００２６】
また、ボルト１２の呼び径の違いなどにより締付けトルクが変化する場合には、その締付けトルクに応じたボルト１２の突起部２１を作成すれば、好適にボルト１２のゆるみを防止することができる。即ち、締付け力が小さい場合には突起部２１を細く作成することで、剛性を低下させて締付け力に対応させれば良く、締付け力が大きい場合には突起部２１を太く形成することで、剛性を上昇させて締付け力に対応させれば良い。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るボルト締結構造の断面図であり、（ｂ）はねじ山せん断応力分布を示す図である。
【図２】（ａ）は従来のボルト締結構造の断面図であり、（ｂ）はねじ山せん断応力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  被締結部材
１１  締結部材
１２  ボルト
１８  雌ねじ部
１９  雄ねじ部
２０  穴部
２１  突起部
【図１】
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【図２】
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