(57)【要約】【課題】  軸部の外周面に、小さい成形荷重でもって通路断面積が大きい縦溝を容易に形成することができる縦溝付きボルトの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明にかかる縦溝付きボルトの製造プロセスにおいては、ボルト材料２５ａの軸部２６の軸芯部に、冷間鍛造により、軸部２６の先端面に開口する円柱形の縦穴２７を形成する。この後、軸部２６に、開放絞り成形（冷間鍛造）により、軸部２６の外周面に、軸部長手方向に伸びる１つ又は複数の縦溝２８を形成する。この開放絞り成形による縦溝付きボルトの製造方法によれば、小さい成形荷重でもって通路断面積が大きい縦溝２８を容易に形成することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト軸部の外周面に、ボルト軸部長手方向に伸びる縦溝が設けられている縦溝付きボルトの製造方法であって、
上記縦溝付きボルトの材料の、上記ボルト軸部となるべき軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成し、
冷間鍛造により、上記軸状部分に縦溝を形成することを特徴とする縦溝付きボルトの製造方法。
【請求項２】
上記冷間鍛造が、上記軸状部分を、該軸状部分の一部が金型によって拘束されていない状態で該金型に押し込んで成形する開放絞り成形であることを特徴とする請求項１に記載の縦溝付きボルトの製造方法。
【請求項３】
上記軸状部分の軸線と垂直な断面でみて、上記縦溝の断面積と、成形前における上記軸状部分の外周部が囲む面積との比で定義される断面減少率が２５〜５０％となるように、上記開放絞り成形を行うことを特徴とする請求項２に記載の縦溝付きボルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間鍛造による縦溝付きボルトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体を輸送するための流体輸送通路、例えば自動車用エンジンの潤滑油供給通路等において、ブロック状の部材内に形成された孔状の通路と、ブロック状の部材外に配置された管状の通路とを接続する場合、一端側で孔状の通路に挿入ないしは螺入され、他端側で管状の通路に連結される継手が用いられる。かかる継手としては、従来、例えばアイボルトなどが広く用いられている。
【０００３】
図１（ａ）、（ｂ）は、継手としてアイボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一例を示している。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、この従来の接続構造においては、アイボルト１の雄ねじ付きのボルト軸部が、ブロック２（ブロック状の部材）に形成された雌ねじ付きの孔部３に螺入されている。そして、アイボルト１のヘッド部とブロック２との間にコネクタ４が配置されている。なお、コネクタ４とアイボルト１又はブロック２との間には、パッキン５が介設されている。また、コネクタ４にはホース８（管状の通路）が接続されている。
【０００４】
ここで、ブロック２内に形成された孔部３は、アイボルト１内に形成された縦穴６及び２つの横穴７と、コネクタ４内の空間部とを介してホース８と連通している。なお、縦穴６はアイボルト１のボルト軸部の軸芯に形成され、アイボルト１の先端面（下端面）に開口している。また、横穴７は、縦穴６と連通する一方、ボルト軸部の外周面に開口している。かくして、この接続構造においては、流路ａから流路ｂに、あるいはこれと逆方向（流路ｂから流路a）に流体が流れる。
【０００５】
ところで、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すアイボルト１では、そのボルト軸部に、例えば塑性加工等により縦穴６を形成し、さらに例えば打ち抜き加工等により横穴７を形成しなければならないので、その製造工程が複雑化し、製造コストが上昇するといった問題がある。そこで、ボルト軸部の周面に、軸部長手方向に伸びる縦溝を形成し、アイボルトと同様の機能をもたせるようにした縦溝付きボルトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、継手として縦溝付きボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一例を示している。図２（a）〜（c）に示すように、この従来の接続構造においては、縦溝付きボルト１０のボルト軸部の外周面に２つの縦溝１１が形成され、ブロック２の孔部３と、コネクタ４内の空間部とは、この縦溝１１を介して連通している。かかる縦溝付きボルト１０では、例えば塑性加工等により軸部周面に容易に縦溝１１を形成することができる。なお、図２（ｃ）において、Ｌ１はボルト軸部の雄ねじのねじ山と孔部３の雌ねじのねじ山との嵌合部を示し、Ｌ２はボルト軸部のねじ外径を示し、Ｌ３は孔部３のねじ内径を示し、Ｌ４はボルト軸部の谷底径を示している。また、網掛け部分は、縦溝１１と孔部３との間に形成される流体通路を示している。かくして、この接続構造においては、縦溝１１を介して流路ａから流路ｂに、あるいはこれと逆方向に流体が流れる。
【特許文献１】特開平９−４６２２号公報（段落［０００８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる縦溝付きボルトは、一般に、次のような手順で製造される。
すなわち、まず図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、冷間鍛造等により、ボルト材料１０ｂを、縦溝１１を有するボルト形状に成形する。次に、図３（ｄ）〜（ｆ）に示すように、転造等により、ボルト軸部に雄ねじ１２を形成する。これにより、縦溝付きボルト１０が完成する。
【０００８】
従来の縦溝付きボルト１０の製造手法によれば、通常、縦溝１１は、冷間鍛造により、およそ次のような手順で形成される。
すなわち、まず図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド部と軸部とを有し軸部断面が円形のボルト材料１０ａを、略円柱形の溝冷間鍛造成形金型１５の上方の所定の位置に配置する。溝冷間鍛造成形金型１５には、これをその軸線方向に貫通する中空部１６が設けられ、中空部１６の下部には内側に膨出する２つの溝成形部１７が設けられている。
【０００９】
次に、図５に示すように、ボルト材料１０ａの軸部の下端近傍部を溝冷間鍛造成形金型１５の空間部１６に挿入する。この時点（溝冷間鍛造成形開始時点）では、軸部のＲで示す部分は、空間部１６内には挿入されず、溝冷間鍛造成形金型１５によって拘束されていない開放状態にある。なお、かかる成形手法は、一般に、開放絞り成形と呼ばれている。そして、矢印Ｘ１で示すように、ボルト材料１０ａの頭部に成形荷重をかける。
その結果、図６に示すように、ボルト材料１０ａは空間部１６内に押し込まれ、軸部の周面には、溝成形部１７により縦溝１１が形成される。この後、矢印Ｘ２で示す方向にボルト材料を突き出して、図７（ａ）、（ｂ）に示すような、軸部の外周面に縦溝１１が形成されたボルト材料１０ｂを得る。
【００１０】
かかる開放絞り成形で縦溝１１を形成する場合、縦溝１１の成形に要する荷重が、軸部の開放部分の座屈荷重より大きいと、縦溝１１の成形が完了する前に開放部分が座屈してしまうので、縦溝１１を形成することができない。このため、開放絞り成形で縦溝１１を形成する場合、成形可能な断面減少率の限界は約２５％程度といわれている。なお、一般に、断面減少率は、軸部の軸線と垂直な断面でみて、縦溝１１の総断面積と、成形前における軸部の外周部が囲む面積との比で定義される値である。この場合は、図８（ａ）、（ｂ）に示す縦溝形成前のボルト材料１０ａにおける軸部の断面積（図８（ｂ）中で網掛けされた部分の面積）に対する、図８（ｃ）、（ｄ）に示す縦溝成形後のボルト材料１０ｂにおける縦溝１１の断面積（図８（ｄ）中で網掛けされた部分の面積）の比率である。
【００１１】
そして、開放絞り成形で縦溝１１を形成する場合、該縦溝１１の断面形状が異形であるので、ボルト材料の塑性流動が不均一となる。その結果、成形荷重が大きくなり、その分限界断面減少率がさらに低下する。このため、必要な流量を確保するのに十分な通路断面積が得られないといった問題がある。
【００１２】
また、ヘッド部を成形する前に、金型内において密閉状態で縦溝を形成し、この後の鍛造工程でヘッド部を形成するといった縦溝付きボルトの製造方法も提案されている。かかる成形は、例えば、次のような手順で行われる。
【００１３】
すなわち、図９（ａ）に示すように、ヘッド部が形成されていない略円柱形のボルト材料２０ａを金型２１の上方の所定の位置に配置する。金型２１には、これをその軸線方向に貫通する中空部２２が設けられ、中空部２２の下部には内側に膨出する複数の溝成形部２３が設けられている。
【００１４】
次に、図９（ｂ）に示すように、ボルト材料２０ａを金型１５の空間部２２に、上部にボルト材料が存在しない領域Ｈが存在するように挿入する。すなわち、ボルト材料２０ａは、金型２１によって全面的に拘束されている密閉状態にある。なお、かかる成形手法は、一般に、密閉絞り成形と呼ばれている。そして、矢印Ｘ３で示すように、ボルト材料２０ａに成形荷重をかける。
【００１５】
その結果、図９（ｃ）に示すように、ボルト材料２０ａが空間部２２内の溝成形部２３が形成された部位まで押し込まれ、軸部の外周面に縦溝が形成されたボルト材料２０ｂが得られる。この後、ボルト材料２０ｂにヘッド部を形成する。かかる密閉絞り成形では、開放絞り成形よりも断面減少率（溝断面積）を大きくすることが可能である。しかしながら、断面減少率を大きくするためには、成形荷重（金型に負荷される荷重・応力）を増大させなければならず、金型２１（とくに溝成形部２３）の寿命が低下するといった問題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、軸部の外周面に、小さい成形荷重でもって通路断面積が大きい縦溝を容易に形成することができる縦溝付きボルトの製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる、ボルト軸部の外周面にボルト軸部長手方向に伸びる縦溝が設けられている縦溝付きボルトの製造方法は、縦溝付きボルトの材料の、ボルト軸部となるべき軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成し、冷間鍛造により、軸状部分に縦溝を形成することを特徴とするものである。
【００１８】
上記縦溝付きボルトの製造方法においては、冷間鍛造が、軸状部分を、該軸状部分の一部が金型によって拘束されていない状態で該金型に押し込んで（圧入して）成形する開放絞り成形であるのが好ましい。この場合、軸状部分の軸線と垂直な断面でみて、縦溝の断面積と、成形前における軸状部分の外周部が囲む面積（縦穴の部分の面積も含む）との比で定義される断面減少率が２５〜５０％となるように開放絞り成形を行うのが、より好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法によれば、冷間鍛造により縦溝の成形を行う際に、予め軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成しているので、非常に低い成形荷重でもって軸状部分の周面に、通路断面積が大きい縦溝を容易に形成することができる。つまり、ボルト軸部の座屈や金型の寿命の低下などといった不具合を生じさせることなく、縦溝の通路断面積を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。本発明にかかる方法により製造される縦溝付きボルトは、基本的には、例えば図３（ｄ）〜（ｆ）に示す従来の縦溝付きボルトと同様の構成のものであり、ボルト軸部の外周面に、ボルト軸部長手方向に伸びる１つ又は複数（例えば、２つ）の縦溝が形成されている。ただし、後で説明するように、縦溝の通路断面積、すなわちボルト軸の軸線と垂直な通路断面の面積は、従来の縦溝付きボルトに比べて大きくなっている。そして、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すような形態で、ブロック内に形成された孔部と、ブロック外に設けられたホース（管状の通路）とを接続する。なお、この縦溝付きボルトは、例えば、自動車用エンジンの潤滑油供給通路や燃料供給通路などの継手として用いられる。
【００２１】
まず、本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法の概要を説明する。この縦溝付きボルトの製造方法においては、縦溝付きボルトの材料（ボルト材料）の、ボルト軸部となるべき円柱形の軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面（下端面）に開口する円柱形の縦穴を形成する。この後、軸状部分に、冷間鍛造による開放絞り成形を施し、軸状部分の外周面に縦溝を形成する。この冷間鍛造は、軸状部分を、該軸状部分の一部が金型によって拘束されていない状態で該金型に押し込む開放絞り成形で行われる。この開放絞り成形による縦溝付きボルトの製造方法によれば、断面減少率が２５〜５０％の縦溝を容易に形成することができる。
【００２２】
以下、図１０（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ、本発明にかかる縦溝付きボルトのより「具体的な製造方法を説明する。
この縦溝付きボルトの製造プロセスにおいては、まず、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、その一端にヘッド部２４（ボルトヘッド）が形成されたボルト材料２５ａの略円柱形の軸部２６に、冷間鍛造により、円柱形の縦穴２７を形成する。この縦穴２７は、軸部２６の軸芯部に形成され、該軸部２６の先端面（ヘッド部２４と反対側）に開口している。この、縦穴２７の軸部長手方向の寸法（長さ）は、この後の工程で形成される縦溝２８（図１０（ｃ）参照）の軸部長手方向の寸法（長さ）とほぼ同一である。
【００２３】
また、縦穴２７の直径（内径）は、形成すべき縦溝２８の通路断面積（軸部の軸線と垂直な断面の面積）に応じて好ましく設定される。すなわち、形成すべき縦溝２８の通路断面積を大きくする場合は縦穴２７の直径を大きくし、通路断面積を小さくする場合は縦穴２７の直径を小さくする。なお、縦穴２７の直径は、所望の通路断面積の縦溝２８を成形したときに、該縦穴２７がほぼ消滅するように好ましく設定される。すなわち、縦穴２７の直径は、縦穴２７の断面積が縦溝２８の総断面積とほぼ等しくなるように設定される。
【００２４】
次に、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、冷間鍛造により、軸部２６の外周面に１つ又は複数（例えば、２つ）の縦溝２８を形成する。その際、軸部２６の肉部の塑性流動により、縦穴２７はほぼ消滅し、少しの空間部２７’が残るだけとなる。この後、このボルト材料２５ｂの外周面に、転造等によりねじを形成する。これにより、縦溝付きボルトが完成する。
【００２５】
この冷間鍛造は、基本的には、例えば図４〜図６に示すような従来の開放絞り成形により行われる。このように軸部２６には縦穴２７が設けられているので、この開放絞り成形においては、軸部２６の肉部は容易に塑性変形する。したがって、縦溝２８を形成する際の成形荷重を大幅に低減することができる。このため、縦溝２８の通路断面積を大きくしても、開放状態にある軸部２６が座屈することはない。よって、非常に低い成形荷重でもって軸部２６の外周面に、断面減少率が大きい、すなわち通路断面積が大きい縦溝２８を容易に形成することができる。つまり、軸部２６の座屈や金型の寿命の低下などといった不具合を生じさせることなく、縦溝２８の通路面積を大きくすることができる。
【００２６】
なお、この実施の形態では、開放絞り成形により縦溝２８を形成しているが、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示すような密閉絞り成形により、ヘッド部を形成する前に軸部に縦溝を形成してもよい。この場合も、開放絞り成形の場合と同様に縦溝２８の通路断面積を大きくすることができ、かつ金型の寿命を向上させることができる。
【００２７】
図１１（ａ）に従来の製造方法（開放絞り成形）で製造されたボルト材料１０ｂの縦溝１１の通路断面を示し、図１１（ｂ）に本発明にかかる製造方法（開放絞り成形）で製造されたボルト材料２５ｂの縦溝２８の通路断面を示す。図１１（ａ）、（ｂ）から明らかなとおり、本発明にかかる製造方法で製造されたボルト材料２５ｂでは、従来の製造方法で製造されたボルト材料１０ｂに比べて、縦溝２８の深さが深くなるので、例えば、孔部の雌ねじのねじ山と、ボルト軸部のねじ山との嵌合周長を低下させることなく、縦溝２８の通路断面積を大きくすることができる。なお、この嵌合周長が短い場合は、締め付け時のガジリや、切粉の発生や、ねじ山のせん断応力破壊などといった不具合が生じることになる。
【００２８】
以上、本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法によれば、雄ねじを備えたボルト軸部の縦溝と、雌ねじを備えた孔部の内周面とで画成される流体通路について、そのボルト軸部の軸線と垂直な断面における通路面積を拡大することができ、該縦溝付きボルト内を流れる流体の流量を増やすことができ、あるいはその圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は従来のアイボルトの上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すアイボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一部断面立面図である。
【図２】（ａ）は従来の縦溝付きボルトの上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す縦溝付きボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一部断面立面図であり、（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、従来の縦溝付きボルトのボルト材料の上面図、立面図及び下面図であり、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、それぞれ、従来の縦溝付きボルトの上面図、立面図及び下面図である。
【図４】（ａ）は従来の縦溝付きボルトのボルト材料及び溝冷間鍛造成形金型の一部断面立面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】空間部にボルト材料が挿入された状態における、溝冷間鍛造成形金型の一部断面立面図である。
【図６】空間部にボルト材料が押し込まれた状態における、溝冷間鍛造成形金型の一部断面立面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来の縦溝付きボルトの一部断面立面図及び下面図である。
【図８】（ａ）は縦溝形成前におけるボルト材料の一部断面立面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｃ）は縦溝形成後におけるボルト材料の立面図であり、（ｄ）は図８（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】（ａ）は密閉絞り成形におけるボルト材料及び金型の一部断面立面図であり、（ｂ）は空間部にボルト材料が挿入された状態における金型の一部断面立面図であり、（ｃ）は空間部にボルト材料が押し込まれた状態における金型の一部断面立面図である。
【図１０】（ａ）は縦穴形成後におけるボルト材料の一部断面立面図であり、（ｂ）は図１０（ａ）のＥ−Ｅ線断面図であり、（ｃ）は縦溝形成後におけるボルト材料の一部断面立面図であり、（ｄ）は図１０（ｃ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】（ａ）は従来の製造方法で製造されたボルト材料の縦溝の通路断面を示す図であり、（ｂ）は本発明にかかる製造方法で製造されたボルト材料の縦溝の通路断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  アイボルト、２  ブロック、３  孔部、４  コネクタ、５  パッキン、６  縦穴、７  横穴、８  ホース、１０  縦溝付きボルト、１０ａ  ボルト材料、１０ｂ  ボルト材料、１１  縦溝、１２  ねじ、１５  溝冷間鍛造成形金型、１６  空間部、１７  縦溝成形部、２０ａ  ボルト材料、２０ｂ  ボルト材料、２１  金型、２２  空間部、２３  縦溝成形部、２４  ヘッド部、２５ａ  ボルト材料、２５ｂ  ボルト材料、２６  軸部、２７  縦穴、２８  縦溝。
【図１】
2005144535.tif 000003
【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】
2005144535.tif 000009
【図８】
2005144535.tif 000010
【図９】
2005144535.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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