(57)【要約】【課題】振動や温度変化の大きい部位にボルト締結した後のボルトの緩みを防止できる回転緩み防止ボルトを提供する。【解決手段】振動や温度変化の大きい部位をボルトで締結するための回転緩み防止ボルト２０において、ボルト座面２４に、鍛造にて凹形状の溝２５が形成されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動や温度変化の大きい部位をボルトで締結するための回転緩み防止ボルトにおいて、ボルト座面に、鍛造にて凹形状の溝が形成されていることを特徴とする回転緩み防止ボルト。
【請求項２】
前記凹形状の溝は、ボルト座面の外周円に対して法線方向でかつ中心に向かうＶ溝形状に形成されると共に外周円に沿って複数形成される請求項１に記載の回転緩み防止ボルト。
【請求項３】
前記凹形状の溝は、円錐穴形状に形成されると共にボルト座面の円周方向に沿って複数形成される請求項１に記載の回転緩み防止ボルト。
【請求項４】
ボルト締結後に、ボルト座面に形成した凹形状の溝に位置した部位の部分が、弾性変形にて前記凹形状の溝に食い込まれている請求項１〜３のいずれかに記載の回転緩み防止ボルト。
【請求項５】
ボルト座面と前記部位の摩擦係数μを０．１以下にした請求項４に記載の回転緩み防止ボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト締結後のボルトの緩みを防止できる回転緩み防止ボルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動や温度変化の大きい部位をボルトで締結すると、振動によってボルトの回転緩みが発生して、最悪の場合ボルトが脱落することがある。
【０００３】
ボルトやねじは、ねじ面と座面の摩擦による自立の条件で締付け状態が保たれているが、振動によって自立の条件が崩れると、ボルトやねじは自ら緩み回転を生じる。
【０００４】
ボルトに加わる振動は、軸方向振動、軸直角方向振動、軸廻り方向振動があるが、特に軸廻り振動による回転緩みについては、締付け力が急激に減少して消失するため、ボルトの脱落などの不具合が生じやすくなる。
【０００５】
このため、廻り止め防止の折り返し付きワッシャーや、接着剤をボルトに塗るものなど、種々のボルトの緩み防止対策が施されているが、これらは価格や作業工数が増える問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１６７６９号公報
【特許文献２】特開平０１−２８３４２５号公報
【特許文献３】特開平０８−０６１３５１号公報
【特許文献４】特開２００１−１２４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この軸廻り振動による回転緩みについての緩みメカニズム理論は一般的である。
【０００８】
ねじりにはリード角があるため、傾斜の原理によって緩み方向の回転力が発生するので、座面が平滑であれば座面摩擦力により強い回転力が起きて緩むことになる（山本晃著、「ねじ締結の原理と設計」、養賢堂発行、ｐ１２０−１２３の４項ねじの緩み参照）。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、振動や温度変化の大きい部位にボルト締結した後のボルトの緩みを防止できる回転緩み防止ボルト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、振動や温度変化の大きい部位をボルトで締結するための回転緩み防止ボルトにおいて、ボルト座面に、鍛造にて凹形状の溝が形成されていることを特徴とする回転緩み防止ボルトである。
【００１１】
前記凹形状の溝は、ボルト座面の外周円に対して法線方向でかつ中心に向かうＶ溝形状に形成されると共に外周円に沿って複数形成されるのが好ましい。
【００１２】
前記凹形状の溝は、円錐穴形状に形成されると共にボルト座面の円周方向に沿って複数形成されるのが好ましい。
【００１３】
ボルト締結後に、ボルト座面に形成した凹形状の溝に位置した部位の部分が、弾性変形にて前記凹形状の溝に食い込まれているのが好ましい。
【００１４】
ボルト座面と前記部位の摩擦係数μを０．１以下にするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ボルト座面に凹形状の溝を形成し、ボルトの締付けによるボルト座面の部位の弾性変形で、凹形状の溝に位置した部位の部分を凹形状の溝に食い込ますことで、この食い込んだ部分が抵抗となってボルトの緩みを防止するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明において、ワッシャーを用いて締付けたときの説明図で、（ａ）はボルトとワッシャーを示す図、（ｂ）は締付けトルクと締付軸力との関係を示す図である。
【図４】本発明において、ボルト（Ｍ８×１．２５）を強度区分６．８で締付けたときのボルト座面と部位との各摩擦係数をパラメータとしたときの締付トルクと締付軸力の関係を示す図である。
【図５】本発明が適当されるエンジンにブラケットを介して取り付けられるコンプレッサを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
先ず、本発明の回転緩み防止ボルトが適用される振動や温度変化の大きい部位としてのエンジンに取り付ける冷凍車用コンプレッサを図５により説明する。
【００１９】
図５に示すようにエンジン１０の動力を利用して稼働される冷凍機としてのコンプレッサ１１は、エンジン１０に設けたブラケット１２にボルト締結されて取り付けられる。
【００２０】
エンジン１０にはクランクプーリ１３が設けられ、コンプレッサ１１にはコンプレッサプーリ１４が設けられる。クランクプーリ１３とコンプレッサプーリ１４と、張力調整用のアイドルプーリ１５には、ベルト１６が巻き掛けられ、クランクプーリ１３の回転でコンプレッサプーリ１４が回転されると共にコンプレッサ１１が駆動される。
【００２１】
このコンプレッサ１１は、ブラケット１２を介してエンジン１０に固定されるため、コンプレッサ１１をブラケット１２に固定する固定用ボルト（図示せず）は、振動や温度変化に対して緩みやすくなる。
【００２２】
本発明の回転緩み防止ボルトは、図５に示したようにコンプレッサとブラケットを締結するコンプレッサ締付ボルトの他にも、シリンダヘッド締付ボルト、ベアリングキャップボルト、フライホイールボルトなど、種々の部位を締結するのに適用できる。
【００２３】
さて、図１（ａ）〜図１（ｃ）により回転緩み防止ボルト２０を説明する。
【００２４】
先ず、回転緩み防止ボルト２０は、炭素鋼の素材を用い、ボルト頭２１と軸２２とが鍛造により加工され、軸２２のねじ部２３は転造にて加工され、その後、必要な強度を付与するために熱処理が施される。
【００２５】
このボルトを鍛造で加工する際には、図１（ｂ）示すようにボルト座面２４に、ボルト座面２４の外周に沿って法線方向で、かつ、中心に向けて凹形状の溝２５が、ボルト頭２１の鍛造加工と共に形成される。
【００２６】
凹形状の溝２５は、図１（ｂ）に示すように、円周方向に９０度間隔で４つ形成され、図１（ｃ）に示すように断面がＶ字状の溝で、その溝の角度θは、１２０以下、１００度以上、溝の深さｄは０．５ｍｍ以下に形成される。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施の形態を示したもので、凹形状の溝２６を、円錐穴形状に形成したものである。
【００２８】
この円錐穴形状の溝２６は、ボルト座面２４の円周方向に沿って、例えば１２０度間隔で３つ形成される。円錐穴形状の溝２６の頂角は、１２０度以下（１００度以上）、円錐溝の深さｄは０．５ｍｍ以下に形成される。
【００２９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３０】
本発明の回転緩み防止ボルト２０は、ボルト座面２４に凹形状の溝２５を形成することで、ボルト締付した直後に、そのボルトによる締付軸力で、部位が弾性変形やへたりにより、凹形状の溝２５に位置した部位の被締結物が入り込み、この入り込みにより、締付後に、ボルトが回転するときの抵抗となって回転緩みを防止する。
【００３１】
また締付中に凹形状の溝２５に弾性変形で入り込む影響は少なく、締付後にゆっくり座面に陥没することの特性を利用し、実際に運転中の振動を受けるときには、凹形状の溝２５への被締付物の入り込みが大きくなり、ボルトが回転しなくなる特性がさらに向上する。
【００３２】
凹形状の溝２５の大きさは、組立後に外す可能性のない部位の場合や、整備により定期点検などで外す機会が多いボルトなど、用途によって深さを変える設計も可能である。
【００３３】
このように、本発明は、ボルト座面に凹形状の溝を鍛造にて成形するだけなので価格は変わらず、従来設計されたものに凹形状の溝２５を形成すれば、従来品と互換性を有しつつ、本発明の回転緩み防止ボルト２０にして、回転緩みを防止することができる。
【００３４】
このボルト締付による部位の弾性変形をより効果的にするためには、ボルト座面２４の摩擦抵抗をより小さく、摩擦係数を０．１未満、好ましくは０．０５近くまで小さくすると、より締付軸力が大きくなり弾性変形量が大きくなって、緩み止め防止効果を向上することが可能となる。
【００３５】
以下に、ボルト座面の摩擦係数（トルク係数）を小さくする理由について説明する。
【００３６】
部位をボルトで締め付ける場合、ボルトの強度区分により、目標の締付トルクＴｆと目標の締付軸力Ｆｆとが決まる。
【００３７】
図３（ａ）は、ワッシャー３１を用いてボルト３０で被締結物３２を締結する状態を示し、図３（ｂ）は、ボルトの締付トルク（Ｎ・ｍ）と、ボルトに発生する締付軸力（ｋＮ）の関係を示したものである。
【００３８】
ワッシャー３１を用いて締め付ける場合に、基本的にはワッシャー３１を回転させないで、ボルト３０とワッシャー３１の間で滑らせて、ボルト２０を目標の締付トルクＴｆまで締め付けて、目標の締付軸力Ｆｆで締結する。
【００３９】
この場合、ボルト３０の座面径よりもワッシャー３１の外径の方が大きいので回転抵抗はワッシャー３１と被締結物３２の間の摩擦抵抗（トルク）が大きくなり、ワッシャー３１は回転しないはずである。
【００４０】
しかし、材質の相性や表面粗さ、平面度の影響もあり、ボルト３０と一緒にワッシャー３１が回転してしまうことがある。このことを供回りと呼んでいる。
【００４１】
図３（ｂ）において、供回りがない状態では、締付トルクと締付軸力は図示の点線で示したように直線性を持ってトルクの上昇と共に軸力が上昇し、目標の締付トルクＴｆで目標の締付軸力Ｆｆが発生する。
【００４２】
しかし、供回りが起きている状況では、ワッシャーが回転したり止まったりすると、直線性が崩れて、図示の直線で示したような締付トルクと締付軸力の関係となり、目標の締付トルクＴｆで締め付けても、目標の締付軸力Ｆｆに対してバラツキが大きくなってしまう。
【００４３】
この図３（ｂ）で供回りが起きた状況では、目標の締付トルクＴｆで締め付けても、締付軸力は、目標の締付軸力Ｆｆに対して大きくなる。換言すれば、座面の摩擦抵抗が小さいときには、同じ締付トルクでも締付軸力は上昇する傾向となる。
【００４４】
一般に締付トルクは、締付軸力とトルク係数の積に比例し、トルク係数が小さければ締付トルクが小さく、締付軸力を一定としたときには、トルク係数が小さいと締付軸力が上昇する関係にある。
【００４５】
従来においては、振動や温度変化や荷重変動などの使用環境条件にもよるが、トルク係数を０．１以下（摩擦係数で約０．０７以下）には下げられない、或いはトルク係数０．１でも緩むために、トルク係数を０．１５程度にしている。
【００４６】
図４は、Ｍ８ｍｍ、ピッチ１．２５ｍｍ、強度区分６．８のボルトを用いて締付したとき、ボルト座面の摩擦係数μを、無潤滑（μ＝０．２５〜０．５）の締付限界から、摩擦係数μ＝０．０５での締付限界まで変えたときの締付トルクと締付軸力の関係を示したものである。
【００４７】
ここで、ボルト締付の際には、ボルトに捩り力と引張応力が加わるため、ボルト破損限界線は、図示の実線で示したようになり、摩擦係数μ＝０．３では、締付トルクが４１Ｎ・ｍで、締付軸力が、１２ｋＮが締付限界（Ｆ）であるが、摩擦係数μ＝０．０５まで下げることで、締付トルクが１５Ｎ・ｍで、締付軸力２０ｋＮまで締付限界を１．７Ｆまで上げることが可能である。
【００４８】
このように本発明は、ボルト座面２４に凹形状の溝２５を形成し、凹形状の溝２５に位置した締付時の部位を弾性変形により被締付物をくい込ませるために、ボルト座面の摩擦力を低減させて締付軸力を上げることで、より回転緩みを防止できる。
【００４９】
このボルト座面の摩擦力を低減させるには、ボルト座面の摩擦係数を低下させる二硫化モリブデンなどの安定剤を塗布乾燥させればよい。
【符号の説明】
【００５０】
２０  回転緩み防止ボルト
２４  ボルト座面
２５、２６  凹形状の溝
【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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