(57)【要約】      （修正有）【課題】締付けトルクと発生軸力の関係が安定した直線性を示すと同時に、被締結部材の陥没やゆるみが発生し難い球面座ボルトを提供する。【解決手段】ボルト１における座面１１２が凸球面であり、凸球面における球面Ｒの値がボルトの頭部側１１からボルトのねじ部側１３に向かうにつれて２段階となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトにおける座面が凸球面であり、前記凸球面における球面Ｒの値が前記ボルトの頭部側から前記ボルトのねじ部側に向かうにつれて２段階となっていることを特徴とする球面座ボルト。
【請求項２】
前記凸球面が、球面Ｒの値が小さい小径部と、球面Ｒの値が大きい大径部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の球面座ボルト。
【請求項３】
前記小径部が前記凸球面の頭部側、前記大径部が前記凸球面のねじ部側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の球面座ボルト。
【請求項４】
前記小径部における球面Ｒの値は、前記大径部における球面Ｒの値を基準として１〜３％小さい値であることを特徴とする請求項１〜３に記載の球面座ボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車等の締結に使用されるボルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、自動車の各部締結箇所には、図５に示すフランジ付六角ボルトが多用されてきた。近年では、省スペース化や軽量化のニーズから、図６に示す球面座ボルトが使用されつつある。球面座ボルトはフランジ付六角ボルトに比べ座面の接触面積が大きくなり、被締結部材の陥没やゆるみが発生し難いという効果も得られる。【０００３】  球面座ボルトを締結する際、締付け時のトルクと軸力の関係によって締付けを管理するトルク法を用いると、座面形状のばらつきにより、安定した管理が困難であった。そのため多くの場合、締付け時の回転角と軸力の関係によって締付けを管理する回転角法が用いられていた。回転角法による管理は、摩擦条件の変化による影響を受け難くなるものの、トルク法による管理と比べると作業効率が悪く、可能であればトルク法による管理が望ましい。【０００４】  球面座ボルトの球面Ｒの値と、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値の寸法関係において、トルク法による管理が可能となる条件を把握するため、本件発明者らが鋭意調査した結果を以下に示す。球面座ボルトの球面Ｒの値が、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値よりも大きい（以下、この状態を外当たりと称する）締結条件では、締付けトルクと軸力の関係において非直線性が見られることがわかった（図７）。なお、図７に示すＲ２は統計学で用いられる決定係数であり、値が１に近いほど近似式と対象のデータとの差が小さいことを示している。上述の非直線性が現れる理由は、締付け当初は座面の外周付近のみが接触しているが、軸力が増加するにつれて、接触面積が軸心方向に拡大するためであると推察される。【０００５】  これに対し球面座ボルトの球面Ｒの値が、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値よりも小さい（以下、この状態を内当たりと称する）場合、図８に示すように締付けトルクと軸力の関係は安定した直線性を示す。上述のようになる理由は、締付け当初から座面の軸心付近が接触していることにより、軸力が増加しても接触面積の変化がわずかであるためであると推察される。【０００６】  内当たり条件において、締付け時のトルクと軸力の関係において安定した直線性を示すものの、座面の接触面積の減少により、被締結部材の陥没やゆるみが発生し易くなるおそれがあった。なお、図７、図８の場合における球面座ボルトの球面Ｒの値はそれぞれ１３．２±０．１ｍｍ、１２．６±０．１ｍｍであり、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値は１３．０±０．１ｍｍである。図８の場合における座面の接触面積は、図７の場合と比べて約４０％小さい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、締付けトルクと発生軸力の関係が安定した直線性を示すと同時に、被締結部材の陥没やゆるみが発生し難い球面座ボルトを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係る球面座ボルトにおいては、ボルトにおける座面が凸球面であり、前記凸球面における球面Ｒの値が前記ボルトの頭部側から前記ボルトのねじ部側に向かうにつれて２段階となっている。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、座面の接触面積を十分に確保し、かつ外当たりによる弊害を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の球面座ボルトを示す図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】各条件における座面の接触面積の比率を示した図である。
【図４】本実施例の球面座ボルトにおける締付けトルクと軸力の関係を示す図である。
【図５】従来のフランジ付六角ボルトを示す図である。
【図６】従来の球面座ボルトを示す図である。
【図７】従来の球面座ボルトにおける締付けトルクと軸力の関係を示す図である。
【図８】内当たり条件の球面座ボルトにおける締付けトルクと軸力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】  以下に本発明の実施例を示す。図１は本実施例の球面座ボルトを示すものであり、図２は図１におけるＡ部を拡大したものである。【００１２】  本実施例の球面座ボルト１は、締付け工具（図示しない）からの動力を受ける頭部１１と、頭部１１と連結した軸部１２及びねじ部１３からなる。頭部１１には、締付け工具と係合する係合部１１１と、座面となる球面部１１２が設けられている。本実施例において係合部１１１の形状は六角穴としているが、ヘクサロビュラ穴や、十二角穴などであっても構わない。【００１３】  図２に示す通り、球面部１１２は大径部１１２ａと小径部１１２ｂにより構成される。大径部１１２ａにおける球面Ｒの値は、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値を上回らないよう、かつ下回り過ぎないよう設定される。例えば、被締結部材の受け側座面における球面Ｒの値が１３．０±０．１ｍｍの場合、大径部１１２ａにおける球面Ｒの値は１２．８±０．１ｍｍとなる。【００１４】  小径部１１２ｂにおける球面Ｒの値は、大径部１１２ａにおける球面Ｒの値を基準として１〜３％小さい値とすることが望ましい。また、頭部１１における小径部１１２ｂの範囲ｈは、ボルト１の呼び径に対し５〜２０％とすることが望ましい。上述のような小径部１１２ｂの設定とすることで、万一締結体に不慮の外力が作用した場合に、座面のずれやがたつきを低減することが可能となる他、冷間鍛造によって頭部１１を加工する際の金型への負担を低減することが可能となる。【００１５】  図３に本実施例及び内当たり、外当たり条件における座面接触面積の比を示す。ボルト側の球面Ｒが１２．６ｍｍの場合は内当たり条件、１２．８ｍｍ＋１２．６ｍｍの場合は本実施例、１３．２ｍｍの場合は外当たり条件にそれぞれ対応しており、それぞれの値は外当たり条件における座面の接触面積に対する比率である。本実施例のボルトにおける座面の接触面積は、内当たり条件以上、外当たり条件以下となっている。また図４に示すように、本実施例の球面座ボルトにおける締付けトルクと軸力の関係は、安定した直線性を示しているため、トルク法によって適切に管理することが可能である。即ち、本実施例のボルトによれば、外当たりによって締付けが不安定にならない範囲において、可能な限り座面の接触面積を確保することで、陥没やゆるみが発生するリスクを低減することが可能である。
【符号の説明】
【００１６】１        球面座ボルト
１１      ボルト頭部
１１１    ボルト頭部における工具係合部
１１２    球面部
１１２ａ  球面部における大径部
１１２ｂ  球面部における小径部
１２      ボルト軸部
１３      ボルトねじ部
【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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