(57)【要約】  【課題】  コンパクトに成形でき、かつ、雌ねじ部材に対して正常にねじ込まれるかもしくは空転するかの何れかとなるようにして、焼き付きが発生する可能性を大幅に低減することができるボルトを提供する。  【解決手段】  ボルト１では、軸部１０の定径部１１から延びた略円錐台状のテーパ部１２の長さを軸部１０外周のねじ部２０の１乃至２ピッチ分の範囲とし、テーパ部のテーパ角度を略６０°としたので、ボルト１のナット７０に対する噛み込みが発生する傾き角度の範囲をできるだけ小さくでき、ボルト１がナット７０に対して正常にねじ込まれる確率、及びナット７０に対してねじ込まれずに空転する確率を高くして、噛み込み及び焼き付きが発生する可能性を大幅に低減することができる。  【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナット等の雌ねじ部材と螺合されるボルトであって、
一定径を有する略円柱状の定径部と、当該定径部の先端から縮径しながら延びた略円錐台状のテーパ部とを有する軸部を備え、
当該軸部の外周面には所定ピッチのねじ部が連続して形成されており、前記テーパ部は、前記ねじ部の１乃至２ピッチ分の範囲に渡って延び、略６０°のテーパ角度をもって縮径していることを特徴とするボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボルトに関し、詳細にはナット等の雌ねじ部材との噛み込みが発生するのを防止したボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトと雌ねじ部材であるナットとを螺合させる際、ボルトの軸心とナットの軸心とが傾いた状態のまま螺合させようとすると、ナットに対してボルトが不適正な姿勢でねじ込まれていき、ボルトの雄ねじ部が本来嵌り込むはずではないナットの雌ねじ部に嵌ってしまういわゆる噛み込みと呼ばれる現象が発生することがある。この場合、一旦噛み込みが発生してしまうと、ナットからボルトを抜き取るのが困難なだけでなく、そのまま無理にねじ込んだ場合には焼き付きが発生して両者を分離させるのが非常に困難な状態になることがある。そのような場合、仮に両者を分離できたとしても、分離後に再びそのナットを利用するためには雌ねじ部が剪断されたナットの内周面に改めて雌ねじ部を形成しなければならず、これは特にナットとボルトとの螺合箇所が多い構造物の組立ラインの現場では重大な問題となっていた。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１では、軸部に短いテーパ部及び定径柱状部を形成して、雌ねじ部材に対する空転や焼き付きを防止したボルトが開示されている。詳しくは、このボルトでは軸部の先端に短いテーパ部を介して定径柱状部が形成されており、該定径柱状部に軸部通常ねじ山とピッチ及びねじ溝の深さがほぼ等しい完全ねじ山が形成されている。それにより、ボルトは、相手方の雌ねじ部材の雌ねじ部に対して斜めに挿入された場合にも雌ねじ部のねじ山を確実に捕らえることができ、空転や焼き付きが防止された状態でガイドされながら正しく嵌め合わされることになる。
【特許文献１】特許第３３３６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示されるような従来技術では、ボルトは、雌ねじ部材に対して比較的小さな角度だけ傾いた状態ではガイドされながら雌ねじ部材に正しく嵌め合わされることになるが、ガイド可能な角度を超えて大きく傾いた状態では、雌ねじ部材に対して空転することがなく該部材の雌ねじ部に噛み込んで結果的に焼き付いてしまう可能性があるという問題があった。即ち、上記従来技術のボルトは、自身の傾き角度によって雌ねじ部材に対して正常にねじ込まれるかもしくは噛み込むかの何れかとなるので、螺入が正常に行われない限りボルトは高い確率で雌ねじ部材に焼き付いてしまうという問題があった。加えて、上記ボルトではテーパ部及び定径柱状部を形成したために軸部が全体的に長くなっており、軸部はナットのねじ孔を貫通した状態ではナットから突出するために、その突出した領域には他の構造物を配置することができなくなり、ボルトの取付場所が大きく限定されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コンパクトに成形でき、かつ、雌ねじ部材に対して正常にねじ込まれるかもしくは空転するかの何れかとすることで、焼き付きが発生する可能性を大幅に低減することができるボルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
まず、本発明の解明経緯について簡単に説明する。ボルトをナット等の雌ねじ部材に螺入していく際、ボルトの軸心と雌ねじ部材のねじ孔の軸心とが重なっていれば問題なく両者を螺合させられるが、上記両軸心が互いに傾いた状態のままボルトをねじ込んでいこうとした場合、一般的にはボルトは姿勢が矯正されて正常にねじ込まれるか、雌ねじ部材に対して空転するか、もしくは雌ねじ部材に対して噛み込むかの何れかとなる。これらの現象が発生する場合、それぞれ上記両軸心の傾き角度の大きさが異なっており、傾き角度の大きさによって各現象が発生することになるが、姿勢が矯正される場合は傾き角度が小さく、空転する場合は傾き角度が大きく、また噛み込む場合は、姿勢が矯正される場合よりも傾き角度が大きくかつ空転する場合よりも傾き角度が小さくなっている。
【０００７】
噛み込む場合には、雌ねじ部に対してピッチがずれた状態（ピッチ飛びした状態）で雄ねじ部が無理に噛み合った状態となっている。そこで発明者らは、ボルトと雌ねじ部材とがこのように噛み込んでしまうような状態となるのを防止して、正常にねじ込まれるもしくは空転するという条件下でボルトを螺入するようにすれば、換言すれば、上述した噛み込みが発生する傾き角度の範囲をできるだけ小さくできるような形状のボルトを用いれば、噛み込み及び焼き付きの発生を大幅に低減できると考えた。
【０００８】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、ナット等の雌ねじ部材と螺合されるものであって、一定径を有する略円柱状の定径部と、当該定径部の先端から縮径しながら延びた略円錐台状のテーパ部とを有する軸部を備え、当該軸部の外周面には所定ピッチのねじ部が連続して形成され、前記テーパ部は、前記ねじ部の１乃至２ピッチ分の範囲に渡って延び、略６０°のテーパ角度をもって縮径していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るボルトでは、軸部の定径部から延びた略円錐台状のテーパ部の長さを軸部外周のねじ部の１乃至２ピッチ分の範囲とし、テーパ部のテーパ角度を略６０°としたので、ボルトの雌ねじ部材に対する噛み込みが発生する傾き角度の範囲をできるだけ小さくでき、ボルトが雌ねじ部材に対して正常にねじ込まれる確率、及び雌ねじ部材に対してねじ込まれずに空転する確率を高くして、噛み込み及び焼き付きが発生する可能性を大幅に低減することができる。また、テーパ部をねじ部の１乃至２ピッチ分の範囲というごく短い範囲に形成したことにより、ねじ孔のボルト挿入側とは反対側から軸部先端が大きく突出するのを防止でき、他の構造部材への干渉等の心配をする必要がない。また、テーパ部を短くすることでボルトを全体的にコンパクトにできるので、ボルトの取扱いがより容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化したボルトの一実施形態について説明する。図１に示すように、ボルト１は、頭部５とその下側面５ａから図中下方に延びた軸部１０とから構成されており、頭部５、軸部１０共に共通の軸心Ｌに沿って延びている。軸部１０は、頭部５の下側面５ａから一定の径をもって延出した円柱形状の定径部１１と、当該定径部１１の先端から、頭部５とは反対方向に向かって徐々に縮径しながら延びた円錐台形状のテーパ部１２とから構成されている。詳しくは、定径部１１は基端から先端まで一定径の円柱形状で、テーパ部１２は、定径部１１の先端と同一径の基端を備え、そこから自身先端に向かって６０°のテーパ角度をもって徐々に縮径した円錐台形状となっている。
【００１１】
また、定径部１１の基端近傍からテーパ部１２の先端にかけて、軸部１０の外周面には所定ピッチのねじ部２０が連続して形成されており、図２に示すように、テーパ部１２は、定径部１１の先端から、６０°のテーパ角度をもってこの所定ピッチ約１．５ピッチの範囲に渡って延びている。このテーパ部１２を６０°というテーパ角度で成形していることで、ボルト１を成形するための金型に過度の負担をかけることがなく、金型の命数を向上させることができる。尚、テーパ部１２の長さは本実施形態の約１．５ピッチに限られず、１乃至２ピッチの間で適宜変更可能である。
【００１２】
ここで、ボルト１を上記のような形状に決定するに当たり、発明者らは実際に様々なテーパ部長さ及びテーパ角度のボルトを用いて試験を行ったので、以下にその試験結果について図３〜図８を参照して説明する。尚、図３〜図８中において、斜線ハッチング部分は正常な螺入、白抜き部分は焼き付き、横線ハッチング部分は空転の各現象が発生したことをそれぞれ示している。まずボルトのテーパ部長さを決定するに際し、テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約０．８ピッチ、約１．５ピッチ及び約３ピッチの３通りのボルトを様々な傾き角度をもって実際にナットに螺入した場合に、どれくらいの割合で焼き付きが発生するか試験を行った。その結果を図３〜図５に示すが、図３は、テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約０．８ピッチのボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフであり、図４は、テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約１．５ピッチのボルトについての結果を示すグラフであり、図５は、テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約３ピッチのボルトについての結果を示すグラフである。
【００１３】
図３〜図５に示すように、テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約１．５ピッチのボルトでは、傾き角度が７°のときに１割、８°のときに３割、そして９°のときには２割の割合で焼き付きが発生しており、テーパ部長さが約３ピッチのボルトでは、傾き角度が７°のときに２割、８°のときに５割、そして９°のときに１割の割合で焼き付きが発生している。尚、テーパ部長さが約０．８ピッチのボルトでは、傾き角度が８°のときに２割、９°のときに１割の確率でしか焼き付きが発生しておらず、焼き付き防止の観点から見ると最も効果的だと考えられるが、絞られる箇所の長さが極端に短いため、空転の発生率が高過ぎてボルト螺入時の作業性に問題がある。また、テーパ部長さが約３ピッチのボルトでは焼き付きの発生率が高いために実用的ではない。これに対し、テーパ部長さが約１．５ピッチのボルトでは、焼き付き発生率が比較的低く抑えられており、また型等にかかる負担も少ないことから最も実用に適していると考えられる。
【００１４】
次いで、テーパ部長さを約１．５ピッチとしてテーパ部の絞り角度を決定するに際し、テーパ部の絞り角度が４０°、６０°及び７０°の３通りのボルトを様々な傾き角度をもって実際にナットに螺入した場合に、どれくらいの割合で焼き付きが発生するか試験を行った。その結果を図６〜図８に示すが、図６は、テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が４０°のボルトをそれぞれ７°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフであり、図７は、テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が６０°のボルトについての結果を示すグラフであり、図８は、テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が７０°のボルトについての結果を示すグラフである。
【００１５】
図６〜図８に示すように、テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が４０°のボルトでは、傾き角度が８°のときに１割、９°のときに４割の割合で焼き付きが発生しており、絞り角度が６０°のボルトでは、傾き角度が９°のときに３割の割合で焼き付きが発生している。また、絞り角度が７０°のボルトでは、傾き角度が８°のときに２割、９°のときに２割の割合で焼き付きが発生している。従って、焼き付きの発生率はテーパ部の絞り角度が６０°のときに最も低く、ボルトの形状としてはテーパ部の長さを約１．５ピッチ、絞り角度を６０°に設定するのが最適だと考えられる。
【００１６】
以上のような形状に成形されたボルト１のテーパ部１２は、ボルト１を雌ねじ部材に螺合させる際、ボルトを雌ねじ部材に対して適正な姿勢にガイドするガイド機能を持つと共に、ボルトが雌ねじ部材に対して適正な姿勢でない場合、即ちボルトの軸心が雌ねじ部材の軸心に対して大きく傾いているような場合に、ボルトを雌ねじ部材に対して無理にねじ込んでいけないように空転させる機能を持っている。図９に示すように、ボルト１の軸部１０をナット７０のねじ孔７１に挿入したときに、ボルト１の軸心Ｌとナット７０の軸心Ｍとが比較的小さい角度θ１（図９ではθ１＝８°）だけ傾いている場合は、ボルト１の姿勢は、テーパ部１２によって軸心Ｌが鉛直方向（図中上下方向）と平行になるように矯正されることになる。詳細には、ナット７０の軸心Ｍに対してボルト１の軸心Ｌが図中時計回り方向に８°だけ傾いた状態でボルト軸部１０をねじ孔７１へ螺入していくと、軸心Ｌが徐々に図中反時計回り方向へ向かって回転するのに伴って、ボルト１が鉛直方向と平行になるように自立していくことになる。
【００１７】
また、図１０に示すように、ボルト１の軸部１０をナット７０のねじ孔７１に挿入したときに、ボルト１の軸心Ｌとナット７０の軸心Ｍとが上記傾き角度θ１よりも大きい角度θ２（図１０ではθ２＝１０°）だけ傾いている場合は、ボルト１はテーパ部１２によって姿勢が矯正されるのではなく、ナット７０のねじ孔７１に形成された雌ねじ部７５に対して空転することになる。即ち、この傾き角度が形成されたままの状態ではボルト１をナット７０に強引にねじ込んでいくことはできないので、例えばボルト１のナット７０へのねじ込み作業を行っている作業者等は、ボルトが空転しない程度にその姿勢を適正なねじ込み姿勢に修正することになる。従って、図９及び図１０に示すように、ボルト１をナット７０に対して正常にねじ込まれるか空転するかの何れかとすることによって、ボルトのナットに対する噛み込み及び焼き付きが発生する可能性を大幅に低減することができる。
【００１８】
以上に説明したように、本実施の形態のボルト１では、その軸部１０のテーパ部１２を長さ約１．５ピッチ、絞り角度６０°に形成することにより、ボルトの雌ねじ部材への螺入時に正常な螺入もしくは空転の何れかの現象が起きる確率をできるだけ高くして、焼き付きが発生する確率を低くすることができる。また、テーパ部を極端に短くしたりまた極端に絞ったりしていないので、ボルト成形用の型等に過度の負担をかけることもない。さらに、テーパ部１２を軸部１０外周面のねじ部２０の約１．５ピッチ分というごく短い範囲に形成したことによりボルト１自体をコンパクトにでき、ボルト１を長さが短いねじ孔に螺入した場合もそのねじ孔からボルト１の軸部１０が大きく突出してしまうことがないので、ボルトの取り付け位置が限定されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ボルト１の正面図である。
【図２】ボルト１の軸部の先端部分を示す部分拡大図である。
【図３】テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約０．８ピッチのボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図４】テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約１．５ピッチのボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図５】テーパ部の絞り角度が５２°で長さが約３ピッチのボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図６】テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が４０°のボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図７】テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が６０°のボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図８】テーパ部の長さが約１．５ピッチで絞り角度が７０°のボルトをそれぞれ６°〜１０°の傾き角度をもって実際にナットにねじ込んでいったときの結果を示すグラフである。
【図９】ボルト１を角度θ１だけ傾いた状態でナット７０のねじ孔７１に挿入した状態を示す部分拡大図である。
【図１０】ボルト１を角度θ２だけ傾いた状態でナット７０のねじ孔７１に挿入した状態を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    ボルト
５    頭部
１０    軸部
１１    定径部
１２    テーパ部
２０    ねじ部
７０    ナット
７１    ねじ孔
７５    雌ねじ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004360896.tif 000011
【図１０】
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