JP4936144B2 - bolt - Google Patents
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Description
本発明は、ボルト、主としてトルシア形高力ボルト(摩擦接合ボルト)に関するものである。 The present invention relates to a bolt, mainly a torcia-type high-strength bolt (friction joint bolt).
従来、この種のトルシア形高力ボルトは、例えば図8〜10に示すように頭部71と、軸部72と、軸部72の先端に破断溝73を介して連設されたピンテール部74とを有し、軸部72外周におねじ72aが、またピンテール部74外周にセレーション74aが形成された構成となっている。 Conventionally, this type of torcia-type high-strength bolt includes a
そして、使用に際しては、図10に示すように被締付け体2Aと被締付け体3Aの両貫通孔2a,3aにボルト7を貫通状に差し込む一方、ボルト7のおねじ72a側に座金4Aを介してナット5Aを螺装し仮止めする。その後、専用電動レンチ6Aを用い、そのインナースリーブ61をピンテール74に嵌め込み、レンチ6Aを押しながらアウタースリーブ62をナット5Aに嵌め込む。然る後、電動レンチ6Aのスイッチを入れると、アウタースリーブ62が回り、ナット5Aを回転させて締め付けが行われる。その後、所定トルクに達するとピンテール部74で締付トルクの反力を受け破断溝73が破断し、ボルト7の締め付けが完了するようになっている。 In use, as shown in FIG. 10, the
ところで、上記したトルシア形高力ボルト7は建築、土木分野等において多量に使用されている。この建築、土木分野等では特に安全性が重視されるため、締付軸力範囲の上限・下限を、締付軸力のばらつきを考慮して設計軸力を上回り、捻じ切れを生じない値に設定されている。その際、締付軸力と比例関係にあるトルク係数を制御することにより締付軸力の確保を行うようにしている。ここでトルク係数はボルト7とナット5Aのねじ接触部で50%、ナット5Aと座金4Aの間で50%が決定される。 By the way, the above-described Torcia-type high-
しかし、通常、図9に示すようにボルト7とナット5Aの各ねじ山斜面は共に平面であることから、図9仮想線で示すように締結時におけるボルト7のおねじ72aとナット5Aのめねじ5aとの接触位置が常に一定化されにくくトルク係数にばらつきが発生し易い問題があった。つまり、ボルト7の中心から接触位置までの距離の一定化が得られにくいと共に接触面積も一定化が困難であり、そのためトルク係数にばらつきが発生する。トルク係数がばらつきを有すると締付軸力もばらつくといった問題を有していた。 However, since the screw thread slopes of the
そのため、締付軸力範囲の下限はトルク係数のばらつきを考慮して設計軸力を満足するように規定している。なお、試験ロットは5本の平均値と変動係数(σ/x×100(%) σ:標準偏差 x:平均値)で規定されている。 Therefore, the lower limit of the tightening axial force range is defined so as to satisfy the designed axial force in consideration of variations in the torque coefficient. The test lot is defined by an average value of five and a coefficient of variation (σ / x × 100 (%) σ: standard deviation x: average value).
また、上記した問題に対して従来では、ナット5Aに潤滑処理を施すことにより、トルク係数を一定の範囲内に制御しようとすることも行われているが、ナット5Aの潤滑処理だけではトルク係数のばらつきを多少は制御できるものの、締付軸力の変動係数が建築物では7%と広い範囲の規定になっている。 Further, conventionally, in order to control the torque coefficient within a certain range by applying lubrication to the
そこで、本発明は、ボルトのナットへのねじ接触部を改良してトルク係数のばらつきを積極的に抑え、締付軸力を効果的に安定させることができるボルトの提供を課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a bolt that can improve the screw contact portion of the bolt to the nut to actively suppress variation in torque coefficient and effectively stabilize the tightening axial force.
上記問題を解決するため願の請求項1の発明は、頭部と軸部とを有し、軸部外周におねじが形成されたボルトにおいて、軸部のおねじにおけるねじ山斜面の少なくともナットへの荷重の伝わる側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部が設けられている一方、トルク係数安定部における有効径部分に膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行状となる係合突面が形成されていることを特徴とする。
なお、ここでねじとは並目ねじだけではなく、細目ねじをも含む概念である。In order to solve the above problem, the invention of
Here, the screw is a concept including not only coarse screws but also fine screws.
また、本願の請求項2記載の発明は、請求項1記載の構成において、軸部のおねじにおけるねじ山斜面の両側に係合突面が形成されており、かつ各係合突面の長さが1mm以内になっていると共に、隣り合う係合突面がV字状に対向し、その開放角度が60°±20´の範囲に設定されている一方、隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面がV字状に対向し、その開放角度が45°〜58°の範囲に設定されていると 共に、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面がV字状に対向し、その開放角度が62°〜75°の範囲に設定されていることを特徴とする。The invention according to
本発明によれば、ボルト軸部のおねじにおけるねじ山斜面のたとえば両側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部が設けられているから、ボルトのナットへの締め込み時に、トルク係数安定部がナットにおけるめねじのねじ山斜面と接触することになる。これにより、ボルトにおけるおねじのナットにおけるめねじとの接触位置を積極的に特定することができ、トルク係数を安定させることができる。つまり、積極的にボルト中心から接触位置までの距離を一定化させると共に接触面積も一定化させることによってトルク係数をばらつきを狭い範囲に抑えることができる。その結果、トルク係数を安定させることによって安定した締付軸力を確保することができ、安全性も向上する。その上、締付軸力の変動係数が下ることにより、より高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる。 According to the present invention, since the torque coefficient stabilizing portion that bulges to the outer bulge is provided on, for example, both sides of the thread slope of the male screw of the bolt shaft portion, the torque coefficient is stabilized when the bolt is tightened to the nut. The part comes into contact with the thread slope of the female thread in the nut. Thereby, the contact position with the internal thread in the nut of the external thread in the bolt can be positively specified, and the torque coefficient can be stabilized. In other words, the torque coefficient can be kept within a narrow range by positively fixing the distance from the center of the bolt to the contact position and making the contact area constant. As a result, a stable tightening axial force can be secured by stabilizing the torque coefficient, and safety is also improved. In addition, since the coefficient of variation of the tightening axial force is lowered, tightening management can be performed in a narrow range with a higher axial force, leading to reduction of bolts used and resource saving.
しかも、トルク係数安定部における有効径部分にその膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行となる係合突面を形成しているので、積極的に有効径部分、つまり最適な位置において接触させることができると共に、その接触もめねじ側のねじ山斜面に沿った一定の面積で安定よく接触させることができる。これによりトルク係数のばらつきを一層狭い範囲に抑えることができる。 Moreover, the effective diameter portion of the torque coefficient stabilizing portion is the bulging top portion, and the engagement protrusion surface that is parallel to the thread slope on the female screw side is formed. In addition to being able to make contact at a position, the contact can also be stably made in a certain area along the thread slope on the female screw side. Thereby, the variation of the torque coefficient can be suppressed to a narrower range.
さらに、係合突面の長さをそれぞれ1mm以内にすると共に、隣り合う係合突面をV字状に対向させ、その開放角度を60°±20′の範囲に設定する一方、隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面をV字状に対向させ、その開放角度が45°〜58°の範囲に設定すると共に、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面をV字状に対向させ、その開放角度を62°〜75°の範囲に設定するようにすれば、トルク係数安定部の有効径部分に位置する係合突面のみを確実かつ正確にめねじ側のねじ山斜面に一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数をばらつきをより効果的に狭い範囲に抑えることができるのでこのましい。 Further, the length of the engaging protrusions is set within 1 mm, the adjacent engaging protrusions are opposed in a V shape, and the opening angle is set in the range of 60 ° ± 20 ′, while the adjacent engaging protrusions are The lower thread slope from the mating face to the valley diameter is opposed in a V shape, the opening angle is set in the range of 45 ° to 58 °, and the upper side from the adjacent engaging face to the outer diameter side If the thread slopes are opposed in a V shape and the opening angle is set in the range of 62 ° to 75 °, only the engagement protrusion located at the effective diameter portion of the torque coefficient stabilizing portion can be reliably and accurately set. This is preferable because it allows stable contact with the thread slope on the female thread side with a constant area, and the variation in torque coefficient can be more effectively suppressed within a narrow range.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜3は、本発明に係るトルシア形高力ボルト(以下単にボルトという)を示すもので、このボルト1は、図3に示すように大径の頭部11と、軸部12と、軸部12の先端に破断溝13を介して連設される小径のピンテール部14とを有し、軸部12外周におねじ15が、またピンテール部14外周にセレーション16が形成されている。 1 to 3 show a torcia-type high-strength bolt (hereinafter simply referred to as a bolt) according to the present invention. The
そして、図1及び図2に示すようにボルト1における軸部12のおねじ15におけるねじ山斜面の両側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部15a,15aが設けられている。トルク係数安定部15a,15aにおける有効径d2部分には、その膨出頂部となりかつ後記するナットのめねじにおけるねじ山斜面と平行となる係合突面15b,15bが形成されている。このとき各係合突面15b,15bの長さが1mm以内になっていると共に、隣り合う係合突面15b,15bがV字状に対向し、その開放角度が60°±20′の範囲に設定されている一方、隣り合う係合突面15b,15bから谷径d1に至る下側ねじ山斜面がV字状に対向し、その開放角度が45°〜58°の範囲に設定されていると共に、隣り合う係合突面から外径d側に至る上側ねじ山斜面がV字状に対向し、その開放角度が62°〜75°の範囲に設定されている。As shown in FIGS. 1 and 2, torque
トルク係数安定部15aは平ダイス等(丸型転造ダイスでも可能)でおねじ15を転造により形成する際、同時に形成される。 The torque
図4〜6は、ボルト1の施工状態を示す説明図で、各図中において符号2,3は被締付け体、4は座金、5は段付きナット、6はインナースリーブ61とアウタースリーブ62を有する専用電動レンチ6である。なお、専用電動レンチ6は既存のものであるのでその詳細については省略する。 4-6 is explanatory drawing which shows the construction state of the volt |
次に、上記したボルトの作用について説明する。 Next, the operation of the bolt described above will be described.
まず、図4に示すように、ボルト1の施工前の使用状態を示す説明図で、被締付け体2と被締付け体3の取付孔2a,2bにボルト1を差し込む一方、ボルト1のおねじ15側に座金4を介してナット5を螺装し仮止めする。 First, as shown in FIG. 4, the
次に、図5に示すように、専用電動レンチ6を用い、そのインナースリーブ61をピンテール部14に嵌め込み、電動レンチ6を押しながらアウタースリーブ62をナット5に嵌め込む。その後、電動レンチ6のスイッチを入れると、アウタースリーブ62が回り、ナット5を回転させて締め付けが行われる。所定トルクに達するとピンテール部14で締付トルクの反力を受け破断溝13が破断し、ボルト1の締め付けが完了する。破断溝13が破断したら、電動レンチ6のスイッチを離し、レンチ6を手前に引いてアウタースリーブ62をナット5から外して作業を終える。 Next, as shown in FIG. 5, using the dedicated electric wrench 6, the
この際、軸部12のおねじ15におけるねじ山斜面の有効径d2部分が膨出頂部となるように、外膨らみに膨出するトルク係数安定部15aが設けられているから、ボルト1のナット5への締め込み時に、図7に示すようにトルク係数安定部15aがナット5におけるめねじ5aのねじ山斜面と接触することになる。これにより、ボルト1におけるおねじ15のナット5におけるめねじ5aとの接触位置を積極的に特定することができ、トルク係数を安定させることができる。つまり、積極的にボルト1の中心から接触位置までの距離を一定化させると共に接触面積も一定化させることができ、これによってトルク係数のばらつきを狭い範囲に抑えることができる。その結果、トルク係数を安定させることで安定した締付軸力を確保することができ、安全性も向上する。その上、締付軸力の変動係数が下がることにより、より高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる顕著な効果が得られる。At this time, as the effective diameter d 2 portion of the thread slopes at the
また、トルク係数安定部15aにおける有効径d2部分にその膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行となる係合突面15bを形成しているので、積極的に有効径d2部分、つまり最適な位置において接触させることができると共に、その接触もめねじ側のねじ山斜面に沿った一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数のばらつきを一層狭い範囲に抑えることができる。Further, it becomes the bulging top to the effective diameter d 2 portion in the torque coefficient
さらに、係合突面15bの長さをそれぞれ1mm以内にすると共に、隣り合う係合突面15b,15bをV字状に対向させ、その開放角度を60°±20′の範囲に設定する一方、隣り合う係合突面15b,15bから谷径d1に至る下側ねじ山斜面をV字状に対向させ、その開放角度が45°〜58°の範囲に設定すると共に、隣り合う係合突面から外径d側に至る上側ねじ山斜面をV字状に対向させ、その開放角度を62°〜75°の範囲に設定するようにしているので、トルク係数安定部15aの有効径d2部分に位置する係合突面のみを確実かつ正確にめねじ5a側のねじ山斜面に一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数のばらつきをより効果的に狭い範囲に抑えることができる。Further, the length of the engaging
因みに、ボルトサイズがM22の本案ボルトを製造し、ボルトサイズがM22の従来ボルトとの締付軸力の比較実験を行った。その実験結果は次の通りであった。 In this connection, the present bolt with a bolt size of M22 was manufactured, and a comparative experiment of the tightening axial force with a conventional bolt with a bolt size of M22 was conducted. The experimental results were as follows.
上記した表1から明らかなように、従来品では、締付軸力の変動係数が4.83%程度だが、本案ボルト1ではおねじ15の斜面に外膨らみに膨出するトルク係数安定部15aを設けることにより変動係数を2.22%まで下げることができた。このように変動係数が下ることにより、高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる。 As apparent from Table 1 above, the conventional product has a coefficient of variation of the tightening axial force of about 4.83%, but with the proposed
なお、上記した実施の形態では、トルク係数安定部15aを軸部12のおねじ15におけるねじ山斜面の両側に設けたものについて説明したけれども、軸部12のおねじ15におけるねじ山斜面のナットへ荷重の伝わる側だけに設けるようにしてもよい。また、本発明は並目ねじだけではなく、細目ねじにも適用できること勿論である。 In the above-described embodiment, the torque
1 ボルト
11 頭部
12 軸部
15 おねじ
15a トルク係数安定部
15b 係合突面1
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