JP3446113B2 - 2部材締結方法及びその方法に用いるボルト - Google Patents

2部材締結方法及びその方法に用いるボルト

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2つの部材をボル
トで締結する方法及びそのボルトに関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】自動車のカムシャフト
は、ブラケットをエンジン本体に組付けてカムシャフト
穴を加工した後、ブラケットを取り外してカムシャフト
を取り付け、ブラケットを再組付けしてエンジン本体と
で挟持される。ブラケットとエンジン本体とはボルトで
締結される。
【0003】また、クランクシャフトの場合は、コネク
ティングロッドの下端部が2分割されており、それらの
分割体にクランクシャフトを挟んで、分割体同士をボル
トで締結して取り付けられている。
【0004】上記のように、エンジン本体とブラケット
や、コネクティングロッドの分割体同士等のような2つ
の部材をボルトで締結する場合、従来は、図による方
法がとられていた。図は、被締結部材a、bをボルト
cで締結する場合であるが、締結時に問題となるのは、
ボルトcの軸部dの外周面と、被締結部材aの挿入孔e
の内周面との間に、挿入に必要な間隙を確保する必要が
あるため、締結時に部材aの挿入孔eと部材bのネジ孔
fとの軸芯がずれてしまい、所定の結合精度を確保でき
ないことである。従って、上記のカムシャフト等の場合
にはフリクションや異音の原因となっていた。
【0005】そこで、従来は、圧入リングgを被締結部
材bのネジ孔fの周囲に刻設した環状の溝hに嵌め込ん
でおき、被締結部材aの挿入孔eの周囲に刻設した環状
の溝iを圧入リングgに圧入することによって、両部材
a、bの結合精度の確保を図っていた。
【0006】しかし、このように別部品の圧入リングg
を取り付けたり、溝h及びiを開設することは製造工程
及び構造の複雑化を招き、コスト高と生産能率の低下を
招くことになる。さらに、圧入リングgの取り付けスペ
−ス確保の必要性から、部品の小型化も困難となる。
【0007】
【発明の目的】本発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、2部材のボルトによる結合精
度の確保ができ、しかもコスト高と生産能率の低下を招
くことなく、さらには部品の小型化も可能な2部材締結
方法及びその方法に用いるボルトを提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は請求項1として、2つの被締結部材A、B
をボルトで締結する方法において、被締結部材Aには、
一端のボルト頭部の着座面から他端の被締結部材Bとの
結合面にかけて大径孔、中径孔を順に貫通させ、被締結
部材Bの被締結部材Aとの結合面から小径孔、ネジ孔を
順に設け、各孔の孔径は、大径孔、中径孔、小径孔、ネ
ジ孔の順で小さく形成し、一方、ボルトには軸方向に順
に頭部、軸部、大径ネジ、中径ネジ、前記ネジ孔に螺合
する小径ネジを形成し、軸部の径は前記大径孔より小さ
く、大径ネジの径は前記大径孔より小さくかつ前記中径
孔より大きく、中径ネジの径は前記中径孔より小さくか
つ前記小径孔より大きく、かつ小径ネジの先端から中径
ネジの先端までの軸方向の長さは、前記小径孔の前記被
締結部材A側端面から前記ネジ孔の基端までの長さより
長く形成し、かつ小径ネジの先端から大径ネジの先端ま
での軸方向の長さは、前記中径孔の大径孔側端面から前
記ネジ孔の基端までの長さより長く形成し、前記被締結
部材A、Bの結合面同士を合わせた状態で前記ボルトを
前記大径孔側から挿入し、前記小径ネジが前記ネジ孔に
螺着し始めた後に、その後の螺合過程において、前記大
径ネジにより前記中径孔を塑性変形又は切削し、前記中
径ネジにより前記小径孔を塑性変形又は切削して行う、
2部材締結方法を提供する。
【0009】請求項として、請求項に記載の2部材
締結方法において、小径孔の塑性変形はハーフタップに
より行う、2部材締結方法を提供する。
【0010】請求項として、請求項に記載の2部材
締結方法に用いるボルトにおいて、軸方向に順に頭部、
軸部、大径ネジ、中径ネジ、前記ネジ孔に螺合する小径
ネジを形成し、軸部の径は前記大径孔より小さく、大径
ネジの径は前記大径孔より小さくかつ前記中径孔より大
きく、中径ネジの径は前記中径孔より小さくかつ前記小
径孔より大きく、かつ小径ネジの先端から中径ネジの先
端までの軸方向の長さは、前記小径孔の前記被締結部材
A側端面から前記ネジ孔の基端までの長さより長く形成
し、かつ小径ネジの先端から大径ネジの先端までの軸方
向の長さは、前記中径孔の大径孔側端面から前記ネジ孔
の基端までの長さより長く形成した、2部材締結方法に
用いるボルトを提供する。
【0011】請求項として、請求項に記載の2部材
締結方法に用いるボルトにおいて、前記大径ネジ及び中
径ネジにタッピング用のノッチを形成した、2部材締結
方法に用いるボルトを提供する。
【0012】請求項として、請求項又はに記載の
2部材締結方法に用いるボルトにおいて、前記大径ネジ
と中径ネジと小径ネジのネジの切り始めを一致させて形
成した、2部材締結方法に用いるボルトを提供する。以
下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について
説明する。
【0013】
【発明の実施の形態1】以下、図1〜3を参照して説明
する。 <イ>被締結部材の形状 図2に示すように、被締結部材1には、一端のボルト頭
部の着座面11から他端の被締結部材2との結合面12
にかけて大径孔13、小径孔14をこの順で貫通させて
形成する。
【0014】一方、被締結部材2の被締結部材1との結
合面21から、前記小径孔14と同径の小径孔22、ネ
ジを設けないテ−パ部23、ネジ孔24をこの順に設け
る。各孔の孔径は、大径孔13の径jよりも小径孔14
の径k及び小径孔22の径lが小さく、テ−パ部23は
次第に縮径してネジ孔24に連続している。なお、テ−
パ部23は設けない場合もある。
【0015】<ロ>ボルトの形状 図3に示すように、ボルト3には、軸方向に順に頭部3
1、軸部32、大径ネジ33、ネジを設けないテ−パ部
34、ネジ孔24に螺合する小径ネジ35が形成されて
いる。
【0016】軸部32の径mは、被締結部材1の大径孔
13の径jより小さい。大径ネジ33の径nは、大径孔
13の径jより小さく、かつ小径孔14の径k及び小径
孔22の径lより大きい。テ−パ部34は次第に縮径し
て小径ネジ35に連続している。なお、テ−パ部34は
設けない場合もある。
【0017】小径ネジ35の先端から大径ネジ33の先
端までの軸方向の長さoは、小径孔14の大径孔13側
の端部15からネジ孔24の基端部25までの長さpよ
り長く形成する。また、各ネジのピッチは等しく形成す
ると共に、小径ネジ35と大径ネジ33のネジの切り始
めの位置を一致させておき、再使用時の締結精度を確保
する。
【0018】<ハ>締結方法 図1に示すように、被締結部材1、2の結合面12、2
1同士を合わせた状態で、ボルト3を大径孔13側から
挿入して回転させる。すると、上述のように、ボルト3
の長さoの部分が、被締結部材1、2の長さpの部分よ
りも長いため、先ず始めに小径ネジ35の先端がネジ孔
24に螺着する。これによって、ボルト3の正確な締結
位置を確保できる。
【0019】続いて、大径ネジ33により両小径孔1
4、22の内周面に塑性変形、又はタッピングによる切
削が開始される。そしてボルト3をさらに回転させる
と、2つの被締結部材1、2を、位置ずれを発生させる
ことなく正確に締結することができる。
【0020】なお、被締結部材1、2がアルミや銅など
非鉄材の場合は、大径ネジ33のみでタッピングできる
が、鉄材の場合は大径ネジ33の開始位置付近にノッチ
を設けてタッピングを行うとよい。
【0021】また、被締結部材1、2の締結強度は小径
ネジ35とネジ孔24との螺着力によって得られるた
め、大径ネジ33と小径孔14、22との結合部分では
位置決め機能のみでよく、締結強度を考慮する必要がな
い。そのため、大径ネジ33により小径孔14、22を
ハ−フタップすることができる。ハ−フタップする場合
は、小径孔14、22の雌ネジ刻設前の径を、通常のタ
ッピングを行う場合の雌ネジ刻設前の径よりも大きく形
成しておく。具体的には、小径孔14、22の雌ネジ刻
設前の径を、ボルト3の大径ネジ33の山径と谷径の中
間の径から山径までの範囲になるよう形成する。これに
よって大径ネジ33をねじ込んで塑性変形あるいは切削
を行うと、小径孔14、22に形成される雌ネジのネジ
下径が、ボルト3の大径ネジ33のネジ谷径に完全に合
致せず、山径と谷径の中間の径となるため、少ないタッ
プ力で済むようになる。
【0022】
【発明の実施の形態2】以下、図4〜6を参照して説明
する。 <イ>被締結部材の形状 図4に示すように、2つの被締結部材4、5(4は特許
請求の範囲の請求項に記載の被締結部材Aに対応し、
5は特許請求の範囲の請求項に記載の被締結部材Bに
対応。)は次のように構成される。被締結部材4には、
一端のボルト頭部の着座面41から他端の被締結部材5
との結合面42にかけて大径孔43、中径孔44をこの
順で貫通させて形成する。
【0023】一方、被締結部材5の被締結部材4との結
合面51から、小径孔52、ネジを設けないテ−パ部5
3、ネジ孔54をこの順に設ける。各孔の孔径は、大径
孔43の径q、中径孔44の径r、小径孔52の径sの
順で小さくなり、テ−パ部53は次第に縮径してネジ孔
54に連続している。なお、テ−パ部53を設けない場
合もある。
【0024】<ロ>ボルトの形状 図5に示すように、ボルト6には、軸方向に順に頭部6
1、軸部62、大径ネジ63、ネジなし部64、中径ネ
ジ65、ネジを設けないテ−パ部66、ネジ孔54と螺
合する小径ネジ67が形成されている。
【0025】軸部62の径tは、被締結部材4の大径孔
43の径qより小さい。大径ネジ63の径uは、被締結
部材4の大径孔43の径qより小さく、かつ中径孔44
の径rより大きい。中径ネジ65の径vは、被締結部材
4の中径孔44の径rより小さく、かつ被締結部材5の
小径孔52の径sより大きい。テ−パ部66は次第に縮
径して小径ネジ67に連続している。なお、テ−パ部6
6は設けない場合がある。また、ネジなし部64の径
は、中径ネジ65の谷径と同じかそれよりも小さく形成
するが、このネジなし部64も設けない場合がある。
【0026】小径ネジ67の先端から中径ネジ65の先
端までの軸方向の長さwは、被締結部材5の小径孔52
の被締結部材4側の端部55からネジ孔54の基端部5
6までの長さxより長く形成し、かつ小径ネジ67の先
端から大径ネジ63の先端までの軸方向の長さyは、中
径孔44の大径孔43側端部45からネジ孔54の基端
部56までの長さzよりも長く形成する。
【0027】なお、各ネジのピッチは等しく形成し、か
つ各ネジの切り始めを一致させて再使用を可能とする。
また、ノッチの有無やハ−フタップの応用は上記実施の
形態1と同様に考える。さらに、大径ネジ63と中径ネ
ジ65は同一谷径として、山径を転造により調整して形
成するとよい。
【0028】<ハ>締結方法 図6に示すように、被締結部材4、5の結合面42、5
1同士を合わせた状態で、ボルト6を大径孔43側から
挿入して回転させる。すると、上述したようにボルト6
の長さwの部分が被締結部材5の長さxの部分より長
く、かつボルト6の長さyの部分が被締結部材4、5の
長さzの部分よりも長いため、先ず始めに小径ネジ67
の先端がネジ孔54に螺着する。これによって、ボルト
6の正確な締結位置を確保できる。
【0029】続いて、大径ネジ63により中径孔44の
内周面に塑性変形、又はタッピングによる切削が開始さ
れると共に、中径ネジ65により小径孔52の内周面の
塑性変形又はタッピングによる切削も開始される。そし
て、ボルト6をさらに回転させることによって、2つの
被締結部材4、5を、位置ずれを発生させることなく正
確に締結することができる。本実施の形態2の場合は、
実施の形態1と比較して、被締結部材4とボルト6の大
径ネジ63との螺合長さを大きくとることができ、締結
力をより高めることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上のようになるため、次のよ
うな効果を得ることができる。 <イ>ボルトの先端のネジを先行して被締結部のネジ孔
に螺着し、ボルトの正確な締結位置を確保した後に、2
つの被締結部材に開設した孔の内周面を塑性変形又は切
削してボルトの締結を行う。従って、2つの被締結部材
のボルトの挿入孔の軸芯がずれることがなく、正確な結
合精度を確保するこができる。
【0031】<ロ>従来のように環状の溝を刻設し、別
部品の圧入リングを用いる必要がないため、コストの低
減と生産能率の向上および部品点数の削減を図ることが
でき、さらには部品の小型化も可能となる。
【0032】<ハ>塑性変形や切削により被締結部材を
変形させてボルトと合致させるため、ボルトの小径ネ
ジ、中径ネジ、大径ネジの切り始めを一致させておけ
ば、新規ボルトを再組付けする場合でも精度よく2部材
の締結が可能となる。
【0033】<ニ>ボルトに小径ネジ、中径ネジ、大径
ネジを三段階に設けることによって、小径ネジと大径ネ
ジの二段階の場合と比べて、小径ネジの軸長を長くする
ことなく、ネジ孔を設けない側の被締結部材とボルトと
の螺合長さを大きくとることができ、締結力をより高め
ることができる。
【0034】<ホ>2部材締結方法に用いるボルトにお
いて、前記大径ネジ及び中径ネジにタッピング用のノッ
チを形成した、2部材締結方法に用いるボルトを提供す
る。小径孔の塑性変形をハーフタップで行うことによっ
て、塑性変形に必要な力が小さくても加工が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の説明図
【図2】 本発明の実施の形態1の説明図
【図3】 本発明の実施の形態1の説明図
【図4】 本発明の実施の形態2の説明図
【図5】 本発明の実施の形態2の説明図
【図6】 本発明の実施の形態2の説明図
【図7】 従来技術の説明図
フロントページの続き (72)発明者 別役 重尚 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭50−126865(JP,U) 実開 昭62−163615(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16B 5/02 F16B 35/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの被締結部材A、Bをボルトで締結
    する方法において、被締結部材Aには、一端のボルト頭部の着座面から他端
    の被締結部材Bとの結合面にかけて大径孔、中径孔を順
    に貫通させ、 被締結部材Bの被締結部材Aとの結合面から小径孔、ネ
    ジ孔を順に設け、 各孔の孔径は、大径孔、中径孔、小径孔、ネジ孔の順で
    小さく形成し、 一方、ボルトには軸方向に順に頭部、軸部、大径ネジ、
    中径ネジ、前記ネジ孔に螺合する小径ネジを形成し、 軸部の径は前記大径孔より小さく、 大径ネジの径は前記大径孔より小さくかつ前記中径孔よ
    り大きく、 中径ネジの径は前記中径孔より小さくかつ前記小径孔よ
    り大きく、 かつ小径ネジの先端から中径ネジの先端までの軸方向の
    長さは、前記小径孔の前記被締結部材A側端面から前記
    ネジ孔の基端までの長さより長く形成し、 かつ小径ネジの先端から大径ネジの先端までの軸方向の
    長さは、前記中径孔の大径孔側端面から前記ネジ孔の基
    端までの長さより長く形成し、 前記被締結部材A、Bの結合面同士を合わせた状態で前
    記ボルトを前記大径孔側から挿入し、 前記小径ネジが前記ネジ孔に螺着し始めた後に、その後
    の螺合過程において、前記大径ネジにより前記中径孔を
    塑性変形又は切削し、前記中径ネジにより前記小径孔を
    塑性変形又は切削して 行う、 2部材締結方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の2部材締結方法におい
    て、小径孔の塑性変形はハーフタップにより行う、2部
    材締結方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の2部材締結方法に用い
    るボルトにおいて、 軸方向に順に頭部、軸部、大径ネジ、中径ネジ、前記ネ
    ジ孔に螺合する小径ネジを形成し、 軸部の径は前記大径孔より小さく、 大径ネジの径は前記大径孔より小さくかつ前記中径孔よ
    り大きく、 中径ネジの径は前記中径孔より小さくかつ前記小径孔よ
    り大きく、 かつ小径ネジの先端から中径ネジの先端までの軸方向の
    長さは、前記小径孔の前記被締結部材A側端面から前記
    ネジ孔の基端までの長さより長く形成し、 かつ小径ネジの先端から大径ネジの先端までの軸方向の
    長さは、前記中径孔の大径孔側端面から前記ネジ孔の基
    端までの長さより長く形成した、 2部材締結方法に用いるボルト
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の2部材締結方法に用い
    るボルトにおいて、前記大径ネジ及び中径ネジにタッピ
    ング用のノッチを形成した、2部材締結方法に用いるボ
    ルト
  5. 【請求項5】 請求項3又は4に記載の2部材締結方法
    に用いるボルトにおいて、前記大径ネジと中径ネジと小
    径ネジのネジの切り始めを一致させて形成した、2部材
    締結方法に用いるボルト
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