(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記カラーの内径が、前記首部の外径より大径で、かつ、前記ねじ部の外径よりも小径となっており、前記ねじ部により前記カラーの抜け止めがなされている請求項3に記載のおねじ部材。
前記回り止め手段は、前記カラーに設けられた撓み変形可能なバネ性を有するフランジ部によって構成され、前記フランジ部が取付部材の取付孔周辺に撓み変形した状態で圧接される構成となっている請求項5に記載のおねじ部材。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の場合には、締結作業において、取付部材の取付孔にカラーを挿入し、その上でボルトを挿入して締め付ける必要があり、カラーの挿入工程と、ボルトの締結工程の2工程が必要となり、締結作業に時間がかかるという問題がある。
また、特許文献2の場合には、カラー付きの炭素繊維強化樹脂材を準備しておけば、カラーの分だけ部品点数を削減できると共に、締結作業においては作業効率が上がるものの、カラーが炭素繊維強化樹脂材に接着剤で接着されているため、硬化時間が必要となり、効率的な生産が難しいという問題がある。そこで、カラーを炭素繊維強化樹脂材にインサート成形することも考えられるが、新たに金型が必要となり、コスト高となるという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、部品点数を増やすことなく、効率的に締結作業を行うことができるカラー付きのおねじ部材、めねじ部材及びおねじ部材の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】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明は、ねじ部を有する軸部と頭部を備え、前記軸部が取付部材の取付孔にカラーを介して挿入され、前記取付部材を被締結部材に締結するおねじ部材であって、
前記カラーが前記軸部に対して一体的に組み込まれ
、
前記カラーは、筒状部と、筒状部の一端に設けられるフランジ部とを備え、該フランジ部は取付部材の取付孔の開口周縁に直接接触する構成で、
前記取付部材が取り付けられる被締結部材には、前記取付孔に対応するめねじ穴が設けられ、該めねじ穴の前記取付孔側の開口部には座ぐり穴が設けられている場合に、前記カラーの前記取付孔に挿入される筒状部の軸方向長さは、
想定される使用環境の最大温度における取付部材と被締結部材の熱膨張による伸び量とカラーの伸び量の差分の分だけ、前記取付孔の長さと座ぐり穴の深さを足し合わせた長さよりも長くなっていることを特徴とする。
本発明によれば、軸部に組み込まれたカラーが、締結作業の途中で自動的に取付孔に嵌合されるので、取付部材側にカラーを設ける必要がなく、部品点数の削減及び締結作業の工程数の削減を図ることができる。 また、他の発明は、ねじ部を有する軸部と頭部を備え、前記軸部が取付部材の取付孔にカラーを介して挿入され、前記取付部材を被締結部材に締結するおねじ部材であって、
前記カラーが前記軸部に対して一体的に組み込まれ、
前記カラーは、筒状部と、筒状部の一端に設けられるフランジ部とを備え、該フランジ部は取付部材の取付孔の開口周縁に接触し、
前記被締結部材にも前記取付孔に対応する挿通孔が貫通しており、該挿通孔の開口側におねじ部材のねじ部が螺合するめねじ部材が配置されている場合に、前記カラーの筒状部の長さは、想定される使用環境の最大温度における取付部材と被締結部材の熱膨張による伸び量とカラーの伸び量の差分の分だけ、前記取付孔と前記挿通孔の軸方向長さを足し合わせた長さよりも長
くなっていることを特徴とする。
【0006】
前記軸部は、ねじ部と、ねじ部と頭部との間に設けられるねじの無い首部とを備え、前記カラーが首部に相対回転自在に装着される構成とすることができる。
また、前記係合部は前記ねじ部であり、前記カラーの内径が、前記首部の外径より大径で、かつ、ねじ部の外径よりも小径とすれば、ねじ部によってカラーの抜け止めを図ることができる。
前記カラーには、前記取付部材との間の相対回転を規制する回り止め手段を設けることができる。
前記回り止め手段は、前記取付穴内周に食い込む前記カラーの外周面のテーパー面とすることができるし、前記カラーの外周面に設けられている凹凸形状部とすることもできる。
また、回り止め手段は、カラーに設けられた撓み変形可能なバネ性を有するフランジ部によって構成され、フランジ部が取付部材の取付孔周辺に撓み変形した状態で圧接される構成とすることもでき
る。
おねじ部材は、前記軸部材のねじ先部には、下孔にめねじを成形するタッピンねじ部を備えているタッピンねじとすることもでき
る。
【発明の効果】
【0007】
おねじ部材あるいはめねじ部材にカラーを一体的に組み込んでおくことにより、部品点数を増やすことなく、効率的に締結作業を行うことができる。
また、本発明のおねじ部材の製造方法によれば、ねじ部を転造するだけで、カラーの抜け止めを図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係るおねじ部材を使用した締結構造を示している。
このおねじ部材1は、
図1に示すように、頭部3と、軸部5と、を有し、取付部材である樹脂パネル101の被締結部材102への固定に使用される。樹脂パネル101は、樹脂材や、CFRP等の繊維強化樹脂材を用いた樹脂製パネルで、おねじ部材1の取付孔105が設けられ、取付孔105の内周に装着されるカラー7を介して、軸部5が挿入される。
本発明のおねじ部材1は、カラー7が、予め軸部5に対して一体的に組み込まれた構成となっている。この実施形態では、軸部5は、ねじ部51と、ねじ部51と頭部3との間に設けられる首部52とを有し、カラー7は首部52に回転自在に取り付けられている。そして、カラー7はねじ部51に係合して先端側への移動が規制されて、カラー7の抜け止めがなされている。
【0010】
以下、各部の構成について詳細に説明する。
おねじ部材1は、図示例では六角ボルトで、頭部3の下側縁にフランジ部31を備えているが、頭部3の形状は、フランジ部の無い六角頭や、なべ頭等、種々の形状が適用され得る。
軸部5は、首部52の径d2が、ねじ部51の谷径d1よりも大きく、外径(呼び径)d0より小さい。
カラー7は、フランジ付き円筒形状で(
図2(A)〜(C)参照)、筒状部としての円筒部71と、円筒部71の一端に設けられるフランジ部72とを備えている。フランジ部72の外径は、頭部3のフランジ部31の外径よりも大径で、樹脂パネル101の取付孔105の開口周縁に接触し、頭部3の座面として機能する。
カラー7の円筒部71の内径d7は、軸部5の首部52の径d2よりも大径で、かつねじ部51の外径d0よりも小径に設定されている。カラー7の円筒部71の外径d8は、樹脂パネル101の取付孔105の内径d5と同等、または若干大径となっており、取付孔105に圧入される構成となる。
また、樹脂パネル101が取り付けられる被締結部材102には、取付孔105に対応するめねじ穴104が設けられ、めねじ穴104の取付孔105側の開口部には座ぐり穴106が設けられている。座ぐり穴106の孔径d6は、カラー7がスムースに挿入されるように、カラー7の円筒部71の外径d8よりも若干大径となっている。
取付孔105に挿入されるカラー7の円筒部71の軸方向長さL2は、取付孔105の長さL5(樹脂パネル101の板厚)と、座ぐり穴106の深さL6を足し合わせた長さ(L5+L6)と同じ、又は若干長く設定される。
【0011】
次に、上記樹脂パネル101の被締結部材102への締結作業について説明する。
締結作業は、おねじ部材1の軸部5をめねじ穴104の開口部に合わせ、めねじ穴104にねじ込んでいく(
図3(A)参照)。このとき、首部52に装着されたカラー7は、ねじ部51の端部に係合し、首部52に保持されている。ねじ部51の端部には不完全ねじ部51aが存在するので、カラー7の下端の内周縁が不完全ねじ部51aの途中で引っ掛かることになる。
おねじ部材1を、さらに回転させてめねじ穴104にねじ込んでいくと、カラー7の円筒部71が、樹脂パネル101の取付孔105から座ぐり穴106の内周に進入し(
図3(B)参照)、円筒部71の先端面が座ぐり穴106の底面106aに当接する。
さらに、ねじ込むことにより、頭部3の座面及び円筒部71の座ぐり穴106の底面106aとの接触面圧が増大すると共に、その反力として首部52に作用する引張荷重が増大し、締結作業が完了する。締結時には、頭部3の座面が樹脂パネル101ではなく、カラー7のフランジ部72上面にて摩擦を発生して締結するので、安定した軸力を発生させることができる。
おねじ部材1の軸部5に作用する軸力は、カラー7によって負荷され、樹脂パネル101には作用しない。したがって、樹脂パネル101のクリープ変形による軸力の低下を防止することができる。
カラー7の形状については、樹脂パネル101との固着力をより強固にするために、樹脂パネル101との間で回り止めを施しておくことが好適である。
【0012】
図2(D)〜(L)には、カラー7に施される回り止め手段の構成例を示している。
図2(D)〜(F)は、カラー7の円筒部71の外周面をテーパー面71aとし、楔効果によって、取付孔105の内周面に食い込ませて、接触面圧を大きくし、摩擦力を高めて回り止めを図るものである。
図2(G)〜(I)は、カラー7の円筒部71の外周に凹凸部としてのセレーション71bを設けたものである。
図2(J)〜(L)は、フランジ部72が撓み変形可能なバネ性を有する構成とし、フランジ部72を樹脂パネル101の取付孔105周辺に撓み変形した状態で圧接される構成としている。
すなわち、カラー7のフランジ部72の下面外縁部に凸部72cを設け、フランジ部72を、凸部72cを支点にして弾性的に撓み変形させ、クリープ変形を生じない程度のばね性を持たせたものである。また、樹脂パネル101にへたりが生じたとしても、へたりに追従するようにしたものである。
図示例では、フランジ部72の下面が、外縁の凸部72cから円筒部71の付け根に向けて徐々にフランジ部72が薄肉になるように傾斜するテーパー面となっており、付け根部が弾性変形しやすい構成としている。
いる。
なお、回り止め手段としては、上記構成に限定されず、種々の構成が適用可能である。
【0013】
次に、
図4を参照して、本実施形態のおねじ部材の製造方法について説明する。
このおねじ部材の製造方法は、ねじブランクの成形工程と(
図4(A))、カラー組み込み工程と(
図4(B),(C))、転造工程(
図4(D))と、を備えている。
ねじブランク201の成形は、ヘッダによって頭部3と軸部205を成形するもので、軸部205の外周面は、まだねじ部が成形されていない円筒面である。この軸部205の外径は、おねじ部材1の首部52の外径d2と同じである。
カラー組み込み工程では、ねじブランク201の軸部205にカラー7を組み込む。カラー7の内径d7は軸部205の径d2よりも大径であり、ブランク軸205の先端からフランジ部72を頭部3側に向けて、頭部3の座面に当接するまで挿入する。
転造工程は、周知の転造ダイスによってねじ部を転造するものである。
転造ダイスは、特に図示しないが、ねじ部の形状を反転した断面形状であり、転造され
たねじ山の谷部は、軸部205の外周よりも小径に食い込み、ねじ山の頂部は、軸部205の外周よりも盛りあがり、外径d0が、カラー7の内径d7よりも大径に成形される。ねじ部51の頭部側に形成される不完全ねじ部51aの端部位置がカラー7の先端面近傍位置となる。
ねじ部51が完成すると、カラー7は転造されたねじ部51に係合し、軸部5からの抜け止めが図られる。
このようにすれば、通常のねじの製造工程にカラー7を挿入する工程を追加するだけで、簡単に、おねじ部材1にカラー7を一体的に組み込むことができる。
なお、上記したおねじ部材1は、被締結部材102に、予め、めねじが切られためねじ孔104に螺合する構成であるが、
図7に示すように、タッピンねじ部54を備えたタッピンねじとし、被締結部材102に設けられた下孔にねじを形成しながら締結する構成としてもよい。
【0014】
[実施形態2]
次に、
図5を参照して、本発明の他の実施形態に係るおねじ部材を使用した締結構造について説明する。以下の説明では、上記実施形態1と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
この実施形態では、被締結部材102にめねじ孔104は無く、樹脂パネルの取付孔105より若干大径の挿通孔109が貫通しており、挿通孔109の開口側に、おねじ部材1のねじ部51が螺合するめねじ部材108が配置されている。そして、樹脂パネル101と被締結部材102を挟んで、おねじ部材1とめねじ部材108によって、締め付けて締結する構成となっている。すなわち、おねじ部材1の軸部5のねじ部51が、めねじ部材108内周のめねじ108aに螺合する。
この場合、カラー7の円筒部71の長さL2が、取付孔105と挿通孔109の軸方向長さを足し合わせた長さ(L5+L9)、あるいは若干長い長さに設定される。
めねじ部材108の内周の被締結部材102側の開口部は、おねじ部材1のねじ部51の不完全ねじ部51aの分だけ拡径されたねじ無しの段部108bが設けられ、締め付け時の不完全ねじ部51aとめねじ108aの干渉が回避されている。
【0015】
[カラー7の円筒部71の長さ(L2)、取付孔105の長さ(L5)及び被締結部材の座ぐり穴106の深さ(L6)、挿通孔109の長さ(L9)の関係について]
ここで、
図9を参照して、実施形態1と実施形態2の、各寸法関係について説明する。
図9(A)は実施形態1、
図9(B)は実施形態2について、各寸法関係を模式的に示している。
実施形態1の、めねじ付きの被締結部材102座ぐり穴106の深さL6と、実施形態2の被締結部材102の挿通孔109の長さL9については、カラー7によって荷重が支えられる部分という意味で、同じであるので、以下の説明では、実施形態1を例にとって説明する。
α=L2−(L5+L6)のとき、L2≧L5+L6より、
α≧0・・・・式1
とする。
線膨張係数(/℃)を、
カラー7 :A、
樹脂パネル101 :B、
被締結部材102 :Cとし、
使用環境最大温度をTmax(℃)としたとき、αの範囲は、
「0≦α≦{(L5×B)+(L6×C)−(L
2×A)}×Tmax」・・(式2)
とする。
ただし、上記式2は、
(L5×B)+(L6×C)−(L
2×A)>0のときのみ適用される。
すなわち、樹脂パネル101及び被締結部材102の熱膨張による伸び量が、カラー7の伸び量より大きくなるものと想定されるので、樹脂パネル101に熱応力が生じないように、カラーとの伸び量の差分を、予め隙間として設定しておく。
たとえば、Tmaxが、300℃の場合、
0≦α≦{(L5×B)+(L6×C)−(L
2×A)}×300
の範囲で、αが設定される。
また、Tmaxが、150℃の場合、
0≦α≦{(L5×B)+(L6×C)−(L
2×A)}×150
の範囲で、αが設定される。
また、被締結部材102が複数にわたる場合、被締結部材それぞれの厚みを、La、Lb、・・・、Lxとし、線膨張係数(/℃)を、Ca,Cb,・・・,Cxとすると、式2の「C」の部分を以下のように置き換えるものとする。
C={(La×Ca)+(Lb×Cb)+・・・(Lx×Cx)}/(La+Lb+・・Lx)
【0016】
[カラーの保持手段の各種態様]
なお、上記各実施形態1,2では、カラー7を装着した後にねじ部51を転造し、ねじ部51によってカラー7の抜け止めを図っているが、転造後であっても、たとえば、
図6(A)に示すように、カラー7の内周に、ねじ部51が螺合するめねじ73を設けておけば、ねじ部51に沿って回転させて首部52まで送ることができ、首部52に回転自在に装着することができる。
また、
図6(B)に示すように、カラー7を、中心軸を通る面で二つ割りとし、分割片7A,7Bを首部52の両側から挟み、分割面を固定するように構成することもできる。
また、上記各実施形態では、ねじ部51でカラー7の抜け止めを図っているが、カラー7を軸部5に保持するための手段としては、種々の構成が適用可能である。
たとえば、
図6(C)に示すように、抜け止め用の止め輪81を首部52に装着することによって、抜け止めを図ることができる。図示例では、止め輪81を首部52に設けた溝53に係合する構成であるが、溝を設けずに、止めワッシャ等、弾性的に軸部5に保持されるような部材を用いてもよい。
また、
図6(D)に示すように、カラー7を頭部3に接着剤82によって保持する構成でもよい。接着剤82の強度は、締め付け時に作用するせん断力で破断される程度であればよい。
さらに、機械的な係合関係ではなく、カラー7を頭部3あるいは軸部5に磁気吸着するような構成となっていてもよい。その場合、カラー7に磁石を埋設した構成でもよいし、カラー自体に着磁した構成とすることができる。
【0017】
[実施形態3]
次に、
図8を参照して、本発明のさらに他の実施形態3について説明する。
基本的な締結構造は、
図5と同様であり、以下の説明では、相違点のみを説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態では、カラー7がおねじ部材1側ではなく、めねじ部材208側に一体的に組み込まれた点で相違している。
すなわち、このめねじ部材208は、取付部材としての樹脂パネル101の取付孔105にカラー7を介して挿通されるおねじ部材1の軸部5に螺合され、樹脂パネル101を被締結部材102に締結するものであり、カラー7がめねじ部材208に一体的に組み込まれている。このカラー7の内径d7は、ねじ部51の外径d0より大径となっている。
めねじ部材208は、
図5とは反対に、取付孔105に装着されるカラー7のフランジ部72に当接し、おねじ部材1の軸部5が被締結部材102の挿通孔109側から挿入され、頭部3が被締結部材102の挿通孔109の周辺に当接する。
カラー7は、
図8(B)に示すように、めねじ部材208に対して接着剤82を介して
脱落しないように保持してもよいし、磁力によって保持してもよい。接着剤82は、締結作業の際にせん断力で破断する程度の接着力に設定される。
また、
図8(C)、(D)に示すように、カラー7のフランジ部72のめねじ部材208との対向面に環状の突起72dを設け、対応するめねじ部材208に不図示の環状の溝を設けておけば、カラー7とめねじ部材208の中心線の位置決めを図ることができる。
また、
図8(E)、(F)に示すように、カラー7を、ジョイント部材である抜け止め片210を介してめねじ部材208に回転自在に保持するようにしてもよい。
抜け止め片210としては、たとえば、めねじ部材208の外周にはめ込まれるリング部211と、リング部211からカラー7側に延びる弾性係止片212を有する構成とし、弾性係止片212がフランジ部72の外周に設けた環状の段部72aに摺動自在に係合する構成とする。
なお、カラー7を保持する手段としては、上記したような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
締結作業にあたっては、カラー7を取付孔105に装着すれば、同時にめねじ部材208が取付孔105の開口部に位置決めされる。この状態で、おねじ部材1の軸部5を、カラー7を介して被締結部材102の挿通孔109側から挿入し、めねじ部材208内周のめねじ208aに螺合し、締め付け固定する。
このようにめねじ部材208にカラー7を組み込んだ場合にも、取付部材側にカラーを設ける必要がなく、部品点数の削減及び締結作業の工程数の削減を図ることができる。
【0018】
なお、上記各実施形態では、フランジ付きのカラー7を例にとって説明したが、フランジの無いパイプ状のカラーとしてもよく、要するに樹脂パネル等の取付部材の取付孔に挿入され、おねじ部材の軸力を負担するスペーサとして機能する構成であればよい。
また、樹脂パネル101を金属等の剛性のある被締結部材に固定する場合について説明したが、取付部材としては樹脂パネルに限定されるものではなく、クリープのおそれがある材料、あるいは軟質材料等、種々の材料について適用可能であるし、クリープのおそれの無い金属等の硬質材料であっても、適用可能である。クリープのおそれが無い材料であっても、保護用のカラーを使用する場合には、部品点数の削減を図ることができるし、工程数の削減を図ることができる。
また、カラーの材料についても、上記各実施形態では、おねじ部材やめねじ部材と同じ金属材料等の硬質材によって構成されているが、クリープ変形が問題の無い適用箇所であれば、樹脂材料を使用することができる。
さらに、おねじ部材やめねじ部材、さらに被締結部材の材料についても、金属材料に限定されるものではなく、樹脂材等、用途に応じて適宜選択することができる。
【課題】おねじ部材側にカラーを組み込んでおくことにより、部品点数を増やすことなく、効率的に締結作業を行うことができるおねじ部材、めねじ部材及びおねじ部材の製造方法を提供する。
【解決手段】軸部5と頭部3を有し、軸部5が取付部材101の取付孔105にカラー7を介して挿入され、取付部材101を被締結部材102に締結するおねじ部材1であって、軸部5は、ねじ部51と、ねじ部51と頭部3との間に設けられるねじの無い首部52とを備えており、カラー7が首部52に相対回転自在に装着されると共に、ねじ部51に係合して抜け止めが図られている。