(57)【要約】【課題】  中空ねじ自体に緩み止め機能を付加して作業性を向上させるとともに、ねじ部等の強度を低下させないで軽量化が図れる中空ねじ、その中空ねじの製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】  中空穴１３を有するねじの軸部１１と、この軸部１１に設けられた所定のピッチＰの第１のねじ部１６と、前記軸部１１に前記第１のねじ部１６と所定量離れた位置に設けられ、前記第１のねじ部と同一のピッチＰであるとともに、前記第１のねじ部に対し位相がずれている第２のねじ部１７と、前記軸部１１の前記第１のねじ部１６と前記第２のねじ部１７との間に設けられ、前記第１のねじ部１６および前記第２のねじ部１７の外径より小径となっている環状凹部１８とを有する中空ねじとした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空穴を有するねじの軸部と、
この軸部に設けられた所定ピッチを有する第１のねじ部と、
前記軸部に前記第１のねじ部と軸線方向に所定量離れた位置に設けられ、前記第１のねじ部と同径で同一ピッチを有する第２のねじ部と、
前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間に設けられ、前記第１のねじ部および前記第２のねじ部の谷径より小径の環状凹部とからなり、
前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間は、ピッチに位相ずれがあることを特徴とする中空ねじ。
【請求項２】
請求項１に記載された中空ねじであって、
前記中空穴の前記環状凹部の部位は、前記第１のねじ部と前記第２のねじ部と略同一肉厚で内側にくびれ小径穴形状になっていることを特徴とする中空ねじ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された中空ねじの製造装置であって、
中空穴を有するねじ素材の軸部に、所定ピッチの第１のねじ部を転造するため対向して一対設置される第１のダイスと、
前記第１のねじ部から軸線方向に所定量離れた位置に、前記第１のねじ部と同一ピッチを有し、前記第１のねじ部に対し軸線方向にピッチの位相をずらして、第２のねじ部を転造するため対向して一対設置される第２のダイスとからなり、
前記第１のダイスおよび前記第２のダイスは、支持する主軸により回転方向位置決め部を基準に同時に回転移動し転造する装置であることを特徴とする中空ねじの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載した中空ねじの製造装置であって、
前記第１のダイスと前記第２のダイスとの間には、前記環状凹部を転造するため対向して一対の第３のダイスが設けられ、この第３のダイスの軸線方向の幅はピッチに位相ずれを有する寸法に設定されていることを特徴としている中空ねじの製造装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載された中空ねじの製造装置であって、
前記第１のダイス、前記第２のダイスおよび前記第３のダイスは丸ダイスであって、回転しながら軸線方向の直角方向に同時に移動して前記中空ねじを転造し製造することを特徴としている中空ねじの製造装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載された中空ねじの製造方法であって、
中空穴を有するねじ素材の軸部に、所定ピッチの第１のねじ部を転造する工程と、
前記軸部に、前記第１のねじ部から所定量離れた位置に、前記第１のねじ部と同一ピッチであるとともに、前記第１のねじ部に対しピッチの位相がずれている第２のねじ部を転造する工程と、
前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間に設けられた環状凹部を転造する工程とからなり、
前記３つの工程を同時に行うようにしたことを特徴とする中空ねじの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸部の軸芯部（中央部）を中空状に形成して軽量化を図るとともに、緩み止め機能を備えた中空ねじ、中空ねじの製造装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界等では、燃費向上等の性能向上のため、自動車の軽量化が図られている。その一環として、各部品を固定するためのボルト等ねじの軽量化が図られている。このような中空ボルトおよびその中空ボルトの製造方法としていろいろなものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。また、中空ボルト等の素材となる中空軸パーツの製造方法も提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００３】
一方、自動車等に使用されるボルト等は、走行中の振動などで緩んではいけないため、振動で簡単に緩まないようにすることが要求される。ねじの緩み止めの方法として、ナットを2重にするいわゆるダブルナットとする方法がよく知られている。これは、ボルト等の雄ねじ部分に２つのナットを重ねて螺合し、第１のナットに第２のナットを強く締め付け、両ナット間の雄ねじ部分に引っ張り力を与えて、噛み合ったねじ山間の摩擦力を高めてねじの緩み止めを図るものである。
【０００４】
また、中空ボルトと止めねじを互いに圧接させることにより、ダブルナットと同様な効果を生じさせるものもよく知られている（例えば、特許文献４）。しかしながら、中空ねじ自体に緩み止め機能を持たせたものはなかった。また、特許文献４に記載された技術は、中空ボルトを締め付けた後、止めねじを回して圧接させるため締め付け作業に多くの時間がかかり作業性がよくない。
【０００５】
さらに、緩み止め機能を有する雄ねじとして、軸部に、第１のねじ山と、この第１のねじ山とピッチは同じで、位相がずれている第２のねじ山とを有するものも知られている（例えば、特許文献５）。この雄ねじは、ナットに締め付ける作業だけで緩み止めができるので、締め付け作業における作業性の低下は生じにくい。この雄ねじに貫通穴を明けて中空ねじとすることも考えられるが、軸部に貫通穴をドリル等で明けると、ねじ山不連続部の断面積が小さくなり、強度が低下してしまうおそれがあった。
【０００６】
すなわち、上記した特許文献５の技術のねじ部に貫通穴（中空穴）を明けると、強度が低下してしまうおそれがあり、強度を低下させないようにねじ山不連続部直径、ねじ直径等を大きくしてしまうと軽量化の効果が失われてしまうという問題点が生じた。
【０００７】
そのため、中空ねじ自体に緩み止め機能を付加して振動等で緩まないようにするとともに、ねじ部等の強度を低下させないで軽量化が図れる中空ねじ、その中空ねじの製造装置および製造方法の開発が要望されていた。
【特許文献１】特開平１０−２２０４４２号公報
【特許文献２】特開平９−２９５１００号公報
【特許文献３】特開２００２−２０５１３８号公報
【特許文献４】特開平８−４２５４４号公報
【特許文献５】特開平７−２４３４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような社会的、技術的背景に基づいてなされたものであり、次のような目的を達成する。
本発明の目的は、緩み止め機能を有するとともに、軽量で、かつ、強度の低下を起こすことがない中空ねじおよびその中空ねじの製造装置および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明１の中空ねじは、中空穴を有するねじの軸部と、この軸部に設けられた所定ピッチを有する第１のねじ部と、前記軸部に前記第１のねじ部と軸線方向に所定量離れた位置に設けられ、前記第１のねじ部と同径で同一ピッチを有する第２のねじ部と、前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間に設けられ、前記第１のねじ部および前記第２のねじ部の谷径より小径の環状凹部とからなり、前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間は、ピッチに位相ずれがあることを特徴としている。
【００１０】
本発明２の中空ねじは、本発明１において、前記中空穴の前記環状凹部の部位は、前記第１のねじ部と前記第２のねじ部と略同一肉厚で内側にくびれ小径穴形状になっていることを特徴としている。
【００１１】
本発明３の中空ねじの製造装置は、本発明１または２に記載された中空ねじの製造装置であって、中空穴を有するねじ素材の軸部に、所定ピッチの第１のねじ部を転造するため対向して一対設置される第１のダイスと、前記第１のねじ部から軸線方向に所定量離れた位置に、前記第１のねじ部と同一ピッチを有し、前記第１のねじ部に対し軸線方向にピッチの位相をずらして、第２のねじ部を転造するため対向して一対設置される第２のダイスとからなり、前記第１のダイスおよび前記第２のダイスは、支持する主軸により回転方向位置決め部を基準に同時に回転移動し転造する装置であることを特徴としている。
【００１２】
本発明４の中空ねじの製造装置は、発明３において、前記第１のダイスと前記第２のダイスとの間には、前記環状凹部を転造するため対向して一対の第３のダイスが設けられ、この第３のダイスの軸線方向の幅はピッチに位相ずれを有する寸法に設定されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明５の中空ねじの製造装置は、本発明３または４において、前記第１のダイス、前記第２のダイスおよび前記第３のダイスは丸ダイスであって、回転しながら軸線方向の直角方向に同時に移動して前記中空ねじを転造し製造することを特徴としている。
【００１４】
本発明６の中空ねじの製造方法は、本発明１または２に記載された中空ねじの製造方法であって、中空穴を有するねじ素材の軸部に、所定ピッチの第１のねじ部を転造する工程と、前記軸部に、前記第１のねじ部から所定量離れた位置に、前記第１のねじ部と同一ピッチであるとともに、前記第１のねじ部に対しピッチの位相がずれている第２のねじ部を転造する工程と、前記第１のねじ部と前記第２のねじ部との間に設けられた環状凹部を転造する工程とからなり、前記３つの工程を同時に行うようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の中空ねじは、軽量化を図った中空ねじであっても、肉厚をほぼ均一化した状態に転造しているので、強度の低下をおこさない。また、環状凹部を設けることで、中空ねじが軸線方向に撓みを生じやすく、いわゆるスプリング効果をもたせることができ、位相差を有する中空ねじを締め付ける作業が容易に行える。
【００１６】
また、中空ねじ自体に緩み止め機能を持たせているので、雌ねじ部にねじ込む作業だけで、振動等で緩まないようにすることができる。すなわち、緩み止め作業のための特別な作業時間が発生せず、作業時間の短縮すなわち生産性の向上が図れる。さらに、一般のボルトに比べ、ちょっと緩めトルクは増加するが緩めることも可能である。
【００１７】
中空の軸部にねじを転造しているので、ねじ形状への転造による塑性変形が容易に行え、製造時間の短縮が図れ、生産性が向上させることができる。
【００１８】
本発明の中空ねじの製造装置は、第１のダイスと第２のダイスとを所定の間隔に調整するだけで、緩み止め機能を発揮するためのねじ部に位相差を与えることができる。また、第３のダイスの幅寸法で、第１のダイスと第２のダイスの間隔を調整することもできる。
【００１９】
本発明の中空ねじの製造方法は、管状の素材から、第１のねじ部、第２のねじ部、環状凹部の肉厚をほぼ同じに製造することができる。また、第１のねじ部、第２のねじ部および環状凹部の製造工程をほぼ同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の状態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の中空ねじの正面図、図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の中空ねじの素材形状を示す図、図３は、本発明の中空ねじの製造方法の概略を示す概略図、図４は、本発明の中空ねじで固定した状態を示す断面図、図５は、図４のＡ部の拡大断面図である。
【００２１】
図１に示すように、中空ねじ１は、頭部１２、軸部１１、中空穴１３からなっている。軸部１１には、所定のピッチＰの第１のねじ部１６が形成されている。また、軸部１１の先端側には、第１のねじ部と同径で同一のピッチＰを有するとともに、第１のねじ部１６に対して位相が所定量ずれた第２のねじ部１７が形成されている。すなわち、第１のねじ部１６のねじ山と、第２のねじ部１７のねじ山とが、（ｎＰ＋α）の間隔を有するようになっている（ｎ：整数、α：ずれ量）。なお、図１には、（ｎＰ＋α）の間隔を有する中空ねじ１を示したが、第１のねじ部１６のねじ山と、第２のねじ部１７のねじ山とが、（ｎＰ−α）の間隔を有するようになっているものであってもよい（ｎ：整数、α：ずれ量）。
【００２２】
第１のねじ部１６には、一方のねじ斜面１６ａ、他方のねじ斜面１６ｂを有する三角形状のねじ山が形成されている（図５参照）。第２のねじ部１７には、一方のねじ斜面１７ａ、他方のねじ斜面１７ｂ（図５参照）を有する三角形状のねじ山が形成されているすなわち、第１のねじ部１６と、第２のねじ軸１７のリードは不連続になっている。第１のねじ部１６と第２のねじ部１７との間には、軸部１１をくびれさせた環状凹部（くびれ部）１８が形成されている。環状凹部１８の外周は、第１のねじ部１６および第２のねじ部１７の谷径より小径に形成されている。
【００２３】
中空穴１３の環状凹部１８に対応する部位も、中空穴１３の他の部位より小径で内側にくびれた形状となっている。すなわち、環状凹部１８は、第１のねじ部１６、第２のねじ部１７の肉厚とはほぼ同一の肉厚となるようになっているので、強度の差がほとんど生じないようになっている。また、環状凹部１８を設けることにより、中空ねじ１は軸線方向に弾性変形しやすい形状となっており、いわゆるスプリング効果を有するようになっている。頭部１２には、中空ねじ１をスパナ、レンチ、ねじ回し等で回転させるための六角部、四角部、六角穴部、すり割り部、十字穴部などが形成されている。
【００２４】
なお、中空ねじ１は、頭部１２を有しないねじ例えば止めねじ、軸端のねじのようなものであってもよい。この中空ねじ１をナット等雌ねじにねじ込むと、リードが不規則であり、第１のねじ部１６に対して第２のねじ部の位相が近づく方向にずれている場合には、第１のねじ部１６と第２のねじ部１７の間に引っ張りの力が生じる。また、第１のねじ部１６に対して第２のねじ部の位相が離れる方向にずれている場合には、第１のねじ部１６と第２のねじ部１７の間に圧縮の力が生じる。
【００２５】
中空ねじ１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すような管状の素材１ａから形成される。図２（ａ）は、頭部１２がある場合を、図２（ｂ）は、頭部１２がない場合を示している。素材１ａは、中空穴１３が形成された管状のものである。なお、図２（ａ）、（ｂ）では、中空穴が貫通している管状の素材を示したが、管状の素材は、ねじの軸部のみに中空穴が形成されているものであってもよい。
【００２６】
図３に基づき、素材１ａから中空ねじ１を製造する装置および製造方法について、説明を行う。図３は、丸ダイス式転造装置の概略を示した概略図である。図３に示すように、中空ねじ１を製造する装置は、第１の丸ダイス２０と第２の丸ダイス３０とを有する公知な転造装置である。丸ダイス式転造装置は公知なものであり、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２７】
第１の丸ダイス２０は、第１のねじ部１６を転造するための第１の丸ダイス部２１、第２のねじ部１７を転造するための第２の丸ダイス部２２、環状凹部１８を転造するための第３の丸ダイス部２３からなっている。第２の丸ダイス３０は、第１のねじ部１６を転造するための第１の丸ダイス部３１、第２のねじ部１７を転造するための第２の丸ダイス部３２、環状凹部１８を転造するための第３の丸ダイス部３３からなっている。第１の丸ダイス部２１、３１、第２の丸ダイス部２２、３２および第３の丸ダイス部２３、３３は組み合わされて各々が取り付け取り外し可能に一体となっていることが好ましい。
【００２８】
すなわち、いずれかの丸ダイス部が破損したとき、寿命に達したときなどにそれだけを交換すればよいからである。しかしながら、丸ダイスを組み合わせて一体とする作業時間を不要とするため、各丸ダイスが一体に形成されているものであってもよい。第１の丸ダイス部２１、３１と、第２の丸ダイス部２２、３２は、丸ダイス式転造装置の主軸に設けられているキー（回転方向位置決め部材）に挿入されるキー溝基準でねじ始端が作成されている。
【００２９】
従って、第１の丸ダイス部２１、３１と第２の丸ダイス部２２、３２との間隔を、ピッチＰの整数倍の寸法に対して０〜１／２ピッチ（α相当分）ずれるように調整すると、第１のねじ部１６に対する第２のねじ部１７の位相は遅れる。また、第１の丸ダイス２１、３１部と第２の丸ダイス２２、３２の間隔を、ピッチＰの整数倍の寸法に対して１／２〜１ピッチ（α相当分）ずれるように調整すると、第１のねじ部１６に対する第２のねじ部１７の位相は早くなる。すなわち、第３のダイス２３、３３の幅寸法ｗを調整することでどの位の位相差にするかの調整も可能である。
【００３０】
管状の素材１ａを第１の丸ダイス２０と第２の丸ダイス３０とで両側から挟むように押圧するとともに、素材１ａ、第１の丸ダイス２０、第２の丸ダイス３０を各々所定の方向に回転させることにより、第１のねじ部１６、第２のねじ部１７、環状凹部１８が各々形成される。また、第３のダイス部２３、３３で、環状凹部１８を転造により塑性変形させるため、中空ねじ１は、素材１ａの当初の肉厚をほぼ保って内側に変形する。
【００３１】
従って、第１のねじ部１６、第２のねじ部１７を形成している部位とほぼ同じ強度を維持することができる。また、素材１ａは管状であり、各ねじ部を転造する際、転造による塑性変形が容易であり、製造時間の短縮も図れる。なお、この実施例では、第１のねじ部１６、第２のねじ部１７、環状凹部１８を同一の工程で転造加工しているが、これに限定されることはない。例えば、環状凹部１８を形成した後、第１のねじ部１６、第２のねじ部１７を転造加工するようにしてもよい。
【００３２】
このように、製造された中空ねじ１は、図４、５に示すように、使用される。この実施例では、第１のねじ部１６に対して第２のねじ部１７の位相が軸線方向で離れる方向にずれている中空ねじ１を例にして説明を行うがこれに限定されない。位相が軸線方向で近づく方向にずれている中空ねじ１であってもよい。すなわち、位相が軸線方向で離れる方向にずれている中空ねじ１では第１のねじ部１６と第２のねじ部１７との間に圧縮力が作用するが、位相が軸線方向で近づく方向にずれている中空ねじ１では第１のねじ部１６と第２のねじ部１７との間に引っ張り力が作用するだけの差である。
【００３３】
固定本体５１には、雌ねじ５３が形成されている。雌ねじ５３には、一方のねじ斜面５３ａと他方のねじ斜面５３ｂが形成されている。被固定部材５２には、穴５４が形成されている。雌ねじ５３に中空ねじ１をねじ込むことにより、固定本体５１に対して被固定部材５２を固定することができる。中空ねじ１の頭部１２に六角スパナを係合させた後、六角スパナを回転させ、中空ねじ１の第２のねじ部１７をねじ込んでいく。雌ねじ５３に第１のねじ部１６が達すると、第１のねじ部１６と第２のねじ部１７とでは、リードが一致していないのでちょっと固くなる。
【００３４】
さらに六角スパナで中空ねじ１に締め付けトルクを与えると第１のねじ部１６もねじ込まれる。中空ねじ１には環状凹部１８を設けてあるため、中空ねじ１は軸線方向に弾性変形しやすい形状となっている。そのため、位相差がある中空ねじ１をねじ込んでも環状凹部１８が軸線方向に撓んで、ねじ込み作業にそれほどの大きい締め付けトルクを必要とせず、ねじ込み作業の作業性を低下させるおそれがほとんどない。そして、図４の状態のように締め付け作業が完了すると、固定本体５１に対して被固定部材５２が固定される。そのとき、雌ねじ５３のねじ山と、中空ねじ１の第１のねじ部１６のねじ山、第２のねじ部１７のねじ山との関係は図５のようになっている。
【００３５】
すなわち、中空ねじ１には、圧縮力が作用しているので、第１のねじ部１６側では、一方のねじ斜面１６ａと雌ねじ５３の他方のねじ斜面５３ｂとが圧接されている。また、第２のねじ部１７側では、他方のねじ斜面１７ｂと雌ねじ５３の一方のねじ斜面５３ａとが圧接している。すなわち、この圧縮力によるねじ斜面間の摩擦力で、振動等が発生しても中空ねじ１に緩みが生じることがない。
【００３６】
また、中空ねじ１を締め付けた状態から緩める時には、所定の緩めトルクを与えれば緩めることも可能である。なお、中空ねじ１の製造装置を、丸ダイスを使用して転造する装置で説明を行っているが、平ダイスを使用して転造する装置であってもよい。すなわち、管状の素材に、第１のねじ部、第２のねじ部、環状凹部が転造で形成できるものであればよい。更に、ねじを断面三角形状のねじで説明を行っているが、台形等他の形状のねじであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の中空ねじの正面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の中空ねじの素材形状を示す図である。
【図３】図３は、本発明の中空ねじの製造装置の概略を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の中空ねじで固定した状態を示す断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…  中空ねじ
1ａ…  中空ねじの素材
１１…  軸部
１２…  頭部
１３…  中空穴
１６…  第１のねじ部
１６ａ…  一方のねじ斜面
１６ｂ…  他方のねじ斜面
１７…  第２のねじ部
１７ａ…  一方のねじ斜面
１７ｂ…  他方のねじ斜面
１８…  環状凹部
２０…  第１の丸ダイス
２１…  第１の丸ダイス部
２２…  第２の丸ダイス部
２３…  第３の丸ダイス部
３０…  第２のダイス
３１…  第１の丸ダイス部
３２…  第２の丸ダイス部
３３…  第３の丸ダイス部
５１…  固定本体
５２…  被固定部材
５３…  雌ねじ
【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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