JP3685950B2

JP3685950B2 - Bolt and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3685950B2
Application number: JP09822799A
Authority: JP
Inventors: 洋次太田; 竜治鈴木
Original assignee: 株式会社杉浦製作所
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP2000291617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボルト及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、ここでボルトとは、主にナットと組んで用いる雄ねじをもった雄ねじ部材を総称する用語として用いる。またナットとは、主に軸心部に雌ねじが形成された雌ねじ部材を総称する用語として用いる。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、ボルト先端部にテーパ状の面取りが形成されるのが普通である。これは一般に、ボルトをナットに入れやすくするものであるが、その面取り部の角度は、個々のボルトで異なり、雄ねじ部との相関を取ったものはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボルトでは、ナットへの組付けの際に、ナットの軸心とボルトの軸心がずれたり、傾斜したりして、必ずしも噛み合わせが容易とは言えず、またその状態で無理に螺合しようとすると、ナットの不完全ねじ山とボルトのそれとが噛み込みを生じる場合もあり、ボルトとナットとを注意深く同心的に噛み合わせる必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明のボルトは、ボルトの螺合開始側における先端部に、そのボルトの雄ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状外周面が面取り部として形成され、その面取り部においては、雄ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつその面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
ここで好ましくは、そのボルトの面取り部の内周側の直径（内径）は、そのボルトが螺合されるナットの雌ねじ部の内径と等しいか、それより小さくされる。
【０００７】
別の言い方をすれば、そのボルトの面取り部の内径は、ボルトの雄ねじ部のねじ内径とほぼ等しいか、それより小さくされる。
【０００８】
このようなボルトを製造する方法として、ボルト素材の先端部に、予めそのボルトの雄ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状外周面を面取り部として形成しておき、その面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつその面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することができる。
【０００９】
この雄ねじ部のフランク角とほぼ等しい角度のテーパ状外周面（面取り部）を端として雄ねじ部がらせん状に形成されるが、そのテーパ状外周面の少なくとも一部はボルトの先端部に残っていて、ここにナット（雌ねじ部材の総称）の開口端部のテーパ状内周面が着座することで、ボルトはナットと同心的に位置決めされやすい。特に、ナットの開口端部にそのボルトのテーパ状外周面とほぼ等しい角度のテーパ状内周面が形成されていれば、いっそうボルト・ナットの同心性を高めやすいが、螺合の相手方が一般的なナットであっても、そのナットの雌ねじ部のフランク面が、それとほぼ対応する角度のボルト側の上記面取り部に係合しやすいので、同心的な位置決め機能は発揮される。
【００１０】
また、雄ねじ部のフランク角とほぼ等しい角度のテーパ状外周面（面取り部）を基点（始端又は終端）として雄ねじ部が形成されることで、不完全ねじ部の長さを従来に比べて、例えば１／２ないし１／３程度に短くすることができる。これによりたとえボルトとナットが傾斜状態でも、噛み込みが生じにくくなり、噛み合い不良を減少させる上で有効である。
【００１１】
上記のようにボルトの面取り部の内径を、ボルトの雄ねじ部のねじ内径とほぼ等しいか、それより小さくすれば、このボルトと相手側のナットとの芯ずれや傾斜があっても、ボルトの上記面取り部が広いために、ナットの開口端部のテーパ状内周面と安定に係合しやすい利点がある。また、上記の製造方法により、上述のようにボルトとナットの初期螺合時の芯ずれや傾斜状態を緩和ないし解消できるボルトを容易に得ることができる。
【００１２】
なお、面取り部内径をボルト雄ねじ部のねじ内径より小さくすれば、ねじ先端に若干ながら非ねじ形成部が突出形成されることとなり、搬送時等においてその突出部が他部材との緩衝機能を果たすため、先端の雄ねじ山が他部材との当接等による変形から防護される効果も得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すナット１は、例えば袋ナットの形態をなす。もちろん、袋ナット以外の単純なナットでもよい。ナット１は軸状の本体２を備え、それを貫通するように同心的に雌ねじ部３が形成され、その出口側の開口を覆う（塞ぐ）ようにカバー４が溶接等により本体２と一体化されている。本体２の中間部にはフランジ５が形成され、このフランジ５と隣り合うようにワッシャ６が本体２の外周に装着されている。ワッシャ６は、フランジ５に対し雌ねじ部３の入口側に隣接し、本体２の外周に形成された図示しないセレーション等により本体２から抜けないようにされている。
【００１４】
このナット１には例えばボルト２０が螺合されるが、ナット１のボルト挿入側の端部、言い換えればナット１の雌ねじ部（ねじ穴）３の螺合開始側の開口部Ａには、図２（ｂ）に示すように、テーパ状内周面からなる第１の面取り部７と、これとは異なる角度のテーパ状内周面からなる第２の面取り部８とが形成されている。ここで、φＤは雌ねじ谷径（螺合されるボルトを基準にすれば、ねじ外径）、φｄは雌ねじ山径（ねじ内径）を示す。そして、ナット１の軸線を含んだ断面における第１の面取り部７（の表面）と、そのナット１の軸線に直角な直線又は平面とのなす角度θ1は、ナット１の雌ねじ山のフランク角（ねじの軸線を含んだ断面において測った個々のフランクが、ねじの軸線と直角な直線となす角度（θf））と実質的に等しくされている。
【００１５】
例えばフランク角が３０°の雌ねじ山を有するナットでは、第１の面取り部７の角度θ1は約３０°程度とされる。一般的に言えば、第１の面取り部７の角度θ1は、ナット１の雌ねじ部３のフランク角をθfとすれば、θ1はθfの約±２０％、より好ましくは±１０％程度、言い換えればθ1は、０.８〜１.２θf、より望ましくは０.９〜１.１θf程度に設定することができる。
【００１６】
この第１の面取り部７は、ねじ軸線に直角な平面を基準とする以外に、その円錐内周面のテーパ角度（ねじの軸断面における円錐の二つの母線の間の角度）α1で表すこともできる。その場合、第１の面取り部７のテーパ角度α1は、フランク角が３０°のナットであれば、例えば約１２０°程度とされる。また、この第１の面取り部７の、ナット１のねじ軸線方向の長さ（深さ）をＬとすれば、Ｌは雌ねじ部３の例えば１／２ピッチ程度とすることができる。上記Ｌは、この他に、雌ねじ部３の例えば１／５〜２ピッチ分、好ましくは１／３〜１ピッチ分の範囲で適宜設定することができる。
【００１７】
第１の面取り部７の内周縁は、雌ねじ部３のボルト螺合側の開口縁となり、第１の面取り部７の外周縁に続いて、第２の面取り部８がその外周側に位置する。第２の面取り部８の、ねじ軸線に直角な平面又は直線とのなす角度θ2は、第１の面取り部７の角度θ1より大きくされ、例えば第１の面取り部７の角度θ1が３０°くらいであれば、第２の面取り部８の角度θ2は、約４５°程度に設定することができる。
その場合、第２の面取り部８をテーパ角度α2でみれば、約９０°になる。第２の面取り部８の外周縁は、ナット１のボルト挿入側の円環状の端面９に連なり、その端面９の外周側には、ナット端部の外周面取り部１０としてテーパ状外周面が形成されている。この外周面取り部１０は、例えばナット１が自動車の車輪ホイールをハブに固定するハブナットとして使用される場合、図示しないホイールに形成されたナット挿入孔へのナット１の挿入を容易にする。
【００１８】
上記第１、第２の面取り部７、８の角度θ1及びθ2の関係（テーパ角度α1及びα2との関係に置き換えてもよい）は、θ2／θ1（又はα1／α2）が、例えば１.１ないし２.５程度、望ましくは１.２ないし２.０程度がよい。第２の面取り部８の角度θ2は９０°以下とされ、この第２の面取り部８がボルト先端をねじ軸線側にガイドするボルトガイドの役割を果たすことを考慮すれば、その角度θ2は９０°未満とされる。
【００１９】
いま、第１の面取り部７及び第２の面取り部８を、ナットのねじ軸線に直角な平面へ投影したときの各面取り部７及び８の幅寸法をそれぞれｗ1及びｗ2とすれば、第１の面取り部７の幅寸法ｗ1は、雌ねじ部３のねじ山高さにほぼ等しくされている。言い換えれば、第１の面取り部７の外径は、ナット１の雌ねじの谷径（φＤ）にほぼ等しくされ、の第２の面取り部８の幅寸法ｗ2は、第１の面取り部７の幅寸法ｗ1より大きくすることができる。あるいはそれらｗ1及びｗ2を同じ位にすることもできる。第２の面取り部８の角度θ2が相当大きくなった場合は、ｗ1がｗ2より大きくなることもあり得るが、好適な態様では、ｗ1／ｗ2は０.１ないし０.９、なかでも０.２ないし０.５程度に設定することができる。
【００２０】
なお、従来は図２（ａ）に示すように、ナット１’の雌ねじ部３’のボルト挿入側の開口部に、単一の面取り部８’を備えるものがあるが、その面取り部８’の角度θ’は、そのナット１’のフランク角が例えば３０°とすれば、そのフランク角より大きく、例えばθ’＝４５°となっている。また、この面取り部８’をテーパ角度で表せば、９０°となる。これに対し、本発明の好ましい実施の態様では、θ1がフランク角とほぼ等しい約３０°の第１の面取り部７と、θ2がフランク角より大きな約４５°とされた第２の面取り部８（テーパ角度で言えば、約１２０°と９０°）との、２重の（２段の）面取り部を有する。
【００２１】
図３（ａ）は、従来のナット１’の、単一でフランク角より大きな角度の面取り部８’に、そこを基点として雌ねじ部３’が形成された例を示すものであるが、雌ねじ部３’の基点（不完全ねじ部の始端）Ｒ1から不完全ねじ部の終端Ｒ2までは約２７０°位あり、不完全ねじ部長が長いものとなる。これに対し、図２（ｂ）に示す本発明の好適な実施の形態では、雌ねじ部３のフランク角とほぼ等しい第１の面取り部７の１箇所を始端Ｓ1として不完全ねじ部が形成され、その終端Ｓ2から完全ねじ部になり、不完全ねじ部長が従来のナット１’に比べて半分以下となり、ねじ穴全周の約１／３程度に抑えることができる。
【００２２】
また、同図（ｂ）に示すように、ナット１のフランク角とほぼ等しい角度の第１の面取り部７は、多点状で表すように、雌ねじの形成に拘らず、その大半の部分はナット１の螺合開始側の開口端部（ボルト挿入側の開口端部）に残っている。つまり、不完全ねじ部の始端Ｓ1から終端Ｓ2までは、部分的に螺旋状に削り取られたような形態となるが、それ以外の範囲では第１の面取り部７はテーパ状内周面として存在し、部分的に欠けた一部残っているところを加えれば、ほぼナット１の全周又は全周に近い範囲で現れる。
【００２３】
図４は、図２のＡ部分を立体的な断面で示すもので、雌ねじ部３の不完全ねじ部は仮想線で概念的に表している。そして、図２の従来のナット１’のＡ’部分の構造では、図５（ａ）のように、転造ダイス１２で面取り部８’からねじを転造する際に、開口側に押し出された盛り上がり部１３（不完全ねじ部といえる）が顕著に生じ、この盛り上がり部１３がボルト挿入時にねじ軸方向の障害となりやすい。つまり、ナットとボルトを軸方向に同心的に接近させた際に、ボルトの先端外周縁がこの盛り上がり部１３と干渉しやすい。これに対し、本発明では図５（ｂ）に示すように、転造の場合、ねじのフランク角とほぼ等しい第１の面取り部７を基点にねじの転造が開始され、結果的に転造ダイス１２のフランク角と第１の面取り部７の角度とがほぼ等しいため、上述のような大きな盛り上がり部１３が生じにくい。よって、ナットへの相対的なボルトの挿入がスムーズに行い得る。
【００２４】
以上のようなナット１の第１、第２の面取り部７、８を、第１、第２のナット側面取り部とすれば、図１のボルト２０の雄ねじ部２１の先端部に、ボルト側面取り部（以下、単に面取り部ともいう）２２としてテーパ状外周面を形成することができる。このボルト２０は頭部２３を有するが、頭部のないボルト（例えば植え込みボルト等）でもよい。図６に模式的に示すように、ボルト２０の先端部にテーパ状外周面として形成された面取り部２２は、ボルトの軸線に直角な直線又は平面とのなす角度θBが、そのボルト２０のねじ山のフランク角をθfBとしたとき、そのフランク角θfBとほぼ等しくされている。例えば、ボルト側面取り部２２の角度θBは、フランク角θfBが３０°であれば、ほぼ３０°に設定される。
【００２５】
より一般的に言えば、ボルト側面取り部２２の角度θBは、ボルト雄ねじ部２１のフランク角θfB（これはボルトが螺合される相手方のナット１の雌ねじ部３のフランク角θfとみなすこともできる）の約±２０％、より好ましくは±１０％程度、言い換えればθBは、０.８〜１.２θfB（又はθf）、より望ましくは０.９〜１.１θfB（又はθf）程度に設定することができる。また、ボルト側面取り部２２の外周縁はボルト雄ねじ部２１のねじ山円筒につながり、ボルト側面取り部２２の内周縁は、雄ねじ部２１のねじ谷円筒と一致させることもできるし、あえてずらすこともできる。つまり、ボルト雄ねじ部２１のねじ外径をφＤB、ねじ内径をφｄBとすれば、面取り部２２の外径はねじ外径φＤBに等しくなり、面取り部２２の内径はねじ内径φｄBと一致させてもよいし、このねじ内径φｄBより小さく又は大きくすることもできる。
【００２６】
一例として、図６に示すように、面取り部２２の内径φｄ1は、ねじ内径φｄBより一定量小さくされる。言い換えれば、面取り部２２はねじ内径を越えるようにされ、ボルト２０の軸直角平面に面取り部２２を投影したとき、その軸直角方向の幅寸法ＷBは、雄ねじ部２１のねじ山高さ（谷深さ）より大きく（例えば１〜２０％程度、より好ましくは２〜１０％程度）することができる。このようにすれば、螺合のための組付けの際に、ボルト２２とナット１の軸が多少ずれたり傾いたりしても、ボルト２２の面取り部２２がナット側の第１の面取り部７に安定に着座しやすくなり、芯ずれ又は芯傾斜の矯正作用を行わせる上でより好ましい。
【００２７】
また、ボルト側面取り部２２のねじ軸方向の長さ寸法Ｑは、雄ねじ部２１のねじ山の望ましくは１／２ピッチ以上がよいが、面取り部２２の内径φｄ1をねじ内径φｄBより大きくする（ねじ外径φＤBとねじ内径φｄBの中間にもってくる）ような場合は、１／２ピッチ未満の場合も生じ得る。一般的には、ボルト側面取り部２２のねじ軸方向の長さ寸法Ｑは、雄ねじ部２１のねじ山ピッチの１／５〜１.５、より望ましくは１／３〜１.０程度に設定できる。また、そのボルト側面取り部２２を前記テーパ角度で規定すれば、雄ねじ部２１のフランク角が３０°の場合、ボルト側面取り部２２のテーパ角度は約１２０°となる。
【００２８】
ボルト２０の雄ねじ部２１は、上記面取り部２２の１箇所を基点として転造又は切削で形成されるが、この面取り部２２の角度が雄ねじ部２１のフランク角にほぼ等しくされているため、不完全ねじ部長を従来のものより短くできる。すなわち、ナットでの説明に使用した図３をボルトにも援用して説明すれば、従来のボルトの不完全ねじ部（同図（ａ））がねじの全周の約３／４の範囲で生じるのに対し、フランク角にほぼ等しいボルト側面取り部２２を有するボルト２０では、それがねじの全周の１／４程度（多くても１／２以下）となる。
【００２９】
また従来では、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、ボルト２０’をナット１’に螺合（挿入）する際、ボルト２０’の先端には面取り部２９があるものの、その角度はナット１’の面取り部８’とは対応せず、また雄ねじ部２１’のフランク角とも無関係に設定されるため、組付け時にボルト・ナットの軸がずれたり、互いの軸線が傾斜状態になった場合、それを矯正する作用は充分でなく、ボルト・ナットの各軸線を容易に同心的状態にできるとは言い難い。また、ボルト２０’、ナット１’の双方の不完全ねじ部が長いので、上記傾斜状態等でかみ込みが生じやすい。
【００３０】
これに対して本発明では、図７及び図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、ナット１とボルト２０を螺合させる（相対的にボルト２０をナット１に挿入する）過程で、ナット１の第２の面取り部８にボルト２０の先端部が接して、ボルト２０がナット１の中心側にガイドされ、さらに、互いにフランク角に等しいボルト側面取り部２２とナット側面取り部７とが係合し、ボルト２０とナット１の各軸線が一致しやすい状況となる。言い換えれば、ボルト２０の面取り部２２がナット１の中心側の面取り部７に着座すれば、双方の面取り部７及び２２は角度がほぼ等しいため、いわば互いに対応する角度のテーパ外周面及びテーパ内周面同士が嵌合したような格好になり、その状態ではボルト２０とナット１の軸線は一義的にほぼ同心（同軸）的な姿勢になりやすい。
【００３１】
これによりナット１の軸芯とボルト２０の軸芯とがより一致した状態に姿勢調整されて、両者の位置合わせ（姿勢調整）があたかも自動的に行われ、ボルト２０がナット１に容易に挿入される。しかも、ボルト２０及びナット１共に、不完全ねじ部が短いため、両者がたとえ傾斜状態となっても、従来に比べて噛み込みが生じにくい。これらのことから、ボルト２０とナット１の初期螺合時において、噛み合い不良の発生が有効に回避されるとともに、両者のねじ山の軸芯がより一致した状態が得られ、初期螺合時の噛み合いが従来より良好に行われることとなる。
【００３２】
図１０及び図１１は、以上のボルト２０・ナット１による（これらをセット（ユニット）として組み合わせたボルト・ナット締結装置２４を示すものである。だだし、このようなボルト・ナット締結装置２４において、ボルト側面取り部２２の角度θB（図６）と、ナット側（第１の）面取り部７の角度θ1（図２）とは、互いにねじのフランク角にそれぞれほぼ等しい形態でθ1とθBとをほぼ等しくすることが、不完全ねじ部を短くすること等を考慮すると望ましい態様ではあるが、必ずしもそれに限らず、上記フランク角とは無関係に、ボルト側面取り部２２とナット側面取り部７の角度θ1とθBとをほぼ等しくすること（例えば±２０％、望ましくは±１０％以内の範囲で）もできる。その場合は上記角度θ1及びθBは、ねじのフランク角より大きい場合も、小さい場合もあり得、フランク角とは必ずしも一致しない。この態様でも、ボルトとナットの各軸芯を一致させるように姿勢制御することができる。
【００３３】
また、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ナット側の第１の面取り部７を正確な円錐面（テーパ面）ではなく、例えば外側に凸状の（膨らむ）断面の曲面７’で形成すること、あるいは内側に凸状の（膨らむ）断面の曲面７''で形成することもできる（ナット１６、１７）。この場合、元の面取り部７がそれらの曲面７’又は７''に対し、接線（接面）とすることもできる。さらに同図（ｃ）に示すように、第１の面取り部７から第２の面取り部８にまたがるような、内側にわずかにくぼんだ滑らかな曲面７'''で形成して、実質的に面取り部７、８に相当する位置に、互いに傾きの異なる（面取り部７ではフランク角とほぼ等しく、面取り部８ではそのフランク角より傾斜の大きな）テーパ状の各内周面を形成することも可能である（ナット１８）。実際に、鍛造等でナット素材を形成する場合は、第１、第２の面取り部７、８の境界がシャープに現れるとは限らず、その境界がアール状に丸みが付く場合もある。
【００３４】
なお、ボルト側面取り部２２についても、図示はしないが事情は同様であり、その面取り部２２を厳密な円錐面としなくても、外側にやや膨らんだ、又は内側にややくぼんだ曲面で構成し、これを実質的にテーパ状外周面としてもよい。
【００３５】
さらに、図１３に示すナット１９のように、ボルトの挿入方向が一義的に決まっておらず、ナットの両側開口のいずれからでもボルトが挿入可能なナットの場合は、ナット１９の雌ねじ部３の両側開口部にそれぞれ第１、第２の面取り部７、８を設けることができる。
【００３６】
また、ナットに第１の面取り部７及び第２の面取り部８の双方を設けて中間に段を形成する形態以外にも、図１４に示すように、第２の面取り部８を省略して、単一で段差のない一つのナット側面取り部７とし、この面取り部７の外周縁を、ナット１５の端面１０まで延長することもできる。この場合、ナット側面取り部７は、前述のように雌ねじ部３のフランク角とほぼ等しくされるか、あるいはそのフランク角と関係なく、ボルト側面取り部２２（図７等）とほぼ一致させられることとなる。
【００３７】
次に、以上のようなナット及びボルトの製造方法について説明する。
図１５（ａ）は、第１の金型３１（下型）のキャビティ３２内に、予め冷間鍛造等で成形されたナット素材Ｎ1が収容され、これが第２の金型３０（上型）により打撃され、（ｂ）のようなナット素材Ｎ2となる。ここで、ナット素材Ｎ2の下孔の一方の開口となるべき部分は、パンチ３３でくぼみ３３’がつけられ、他方の開口部となるべき部分が、前述のＡ部分（図１、図２等）に示した部分である。このＡ部分には、第２の金型３０と一体的又は別体に形成されたパンチ３４が入り込んで、前述の第１のナット側面取り部７、第２のナット側面取り部８の形態を、予め冷間鍛造等で形成しておく。なお、Ａ部分の拡大図から示すように、第１の面取り部７の内周縁から軸方向にほぼ平行に浅いくぼみ３４’が形成され、このくぼみ３４’が後工程の下孔打抜きの基準となる。上述の反対側のくぼみ３３’と、くぼみ３４’とは、同じ大きさで、かつ同心的に形成される。
【００３８】
その後（ｃ）に示すように、ナット素材Ｎ2に対して打抜きパンチ３７で、中心部のねじ下孔４０’が打抜かれる。Ｎ3’は、打抜かれたかすであり、打抜きパンチ３７は、第１の金型（下型）３５の筒状部３６内に移動可能に配置され、第２の金型３８がナット素材Ｎ2を押さえ付け、打抜反力を受ける。これにより、ナット素材Ｎ3の下孔４０’の一方の開口部に、第１のナット側面取り部７（後に形成される雌ねじのフランク角にほぼ等しい）と、このフランク角より傾斜の大きな第２の面取り部８とを有するナット素材Ｎ3を得る。
【００３９】
さらに、図１６（ａ）〜（ｂ）に示すように、このナット素材Ｎ3を型３９に固定して、例えば転造ダイス４０を回転させつつ、ナット素材Ｎ3のねじ下孔４０’にねじ込んでいくことにより（図１７（ｃ）〜（ｄ）参照）、ねじ下孔４０’の内周面に雌ねじ部３を転造する。その際、図１６（ｂ）のように、転造ダイス４０の先端がナット素材Ｎ3の上記第１、第２の面取り部７及び８が形成された開口に達すると、その転造ダイス４０のフランク角と、第１の面取り部７の角度とがほぼ等しいため、前述のような外側に盛り上がった部分が生じにくく、かつ不完全ねじ部も短い形態で初期の転造が行われる。図１７（ｃ）、（ｄ）を経て転造が完成することにより、そのねじ下孔４０’には雌ねじ部３が形成され、その状態において、Ａ部分には第２の面取り部８はもちろん、第１の面取り部７も相当部分がその開口部に残る。
【００４０】
転造に代えて切削で雌ねじ部３を形成する場合も、基本的には転造ダイス４０がねじ切りダイスに代わるほかは、工程的に大きな違いはない。ただし、転造ダイス４０の場合は、ねじ下孔４０’の肉の移動により雌ねじ部が形成されるため、転造ダイス４０の外径は予定される雌ねじ部の、ねじ山径とねじ谷径のほぼ中間に位置するのに対し、ねじ切りダイスの場合は、その外径がねじ谷径と実質的に一致することとなる。
【００４１】
図１８は、ボルトの製造方法の工程の一例を示すものである。この例で、第１の金型４２（例えば下型）の鍛造キャビティ形成部４３には、ボルト素材Ｂ1の、ボルト先端部となるべき部分（Ｂ部分）に、図６及び７等に示したボルト側面取り部２２が形成されるように、その面取り部２２に対応する型面を有するキャビティ４４が形成されている。このキャビティ４４で、ボルト素材Ｂ1は、第２の金型（例えば上型）４５側のパンチ５０により、軸方向に打撃され、その結果ボルト素材Ｂ1の先端部にボルト側面取り部２２となるべき部分が形成される。この面取り部２２は、前述のように後に形成される雄ねじ部のフランク角とほぼ等しくされる。上型４５には、ボルト素材Ｂ1に対し、さらに頭部を形成するためのキャビティ４７を備えたキャビティ形成部４６を有している。そして、図１８（ｂ）のように、第２の型４５が第１の型４２に対して相対的に移動し、キャビティ４７内でパンチ５０により鍛造された頭部を有するボルト素材Ｂ2となる。
【００４２】
さらに図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、このボルト素材Ｂ2の脚部（胴部）に対し雄ねじ部を転造ダイス５２、５３により形成する。転造ダイス５２、５３は、ボルト素材Ｂ2の胴部を挟み付けて相対的に矢印のように移動し、ボルト素材Ｂ2は、転動しながらその外周に雄ねじ部が転造されて、ボルト素材Ｂ3となる。そして、そのボルト素材Ｂ3の先端部には、図６、７等で述べたボルト側面取り部２２が、そのねじ山のフランク角とほぼ等しい角度で残ることとなる。なお、このようなボルトの転造に加えて、雄ねじ部を切削形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のナットの一例を示す図。
【図２】そのナットの要部を従来例と比較して示す図。
【図３】そのナットに形成される不完全ねじ部の長さを従来例と比較して示す図。
【図４】そのナットの要部を示す斜視断面図。
【図５】従来例の不都合を本件のナットの実施例と比較して示す図。
【図６】ボルトの実施例の一例の要部を模式的に示す図。
【図７】ボルト・ナットの組合せによる実施例を示す図。
【図８】この実施例の作用を従来例と比較して示す図。
【図９】同様な本件実施例の作用を従来例と比較して示す図。
【図１０】ボルト・ナットの締結装置の実施例を示す正面図。
【図１１】その要部断面図。
【図１２】ナットの変形例を示す模式図。
【図１３】ナットの別の実施例を示す半断面図。
【図１４】さらに別のナットの実施例の要部を示す部分断面図。
【図１５】ナットの製造方法の一例を示す工程図。
【図１６】図１５に続く工程図。
【図１７】図１６に続く工程図。
【図１８】ボルトの製造方法の一例を示す工程図。
【図１９】図１８に続く工程図。
【符号の説明】
１、１５、１６、１７、１８、１９ナット
７第１の面取り部
８第２の面取り部
２０ボルト
２２ボルト側面取り部
２４ボルト・ナット締結装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bolt and a manufacturing method thereof.
[0002]
Here, the term “bolt” is used as a general term for male screw members having male screws mainly used in combination with nuts. The term “nut” is used as a general term for a female screw member in which a female screw is mainly formed in an axial center portion.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, a tapered chamfer is usually formed at the bolt tip. In general, this facilitates the insertion of the bolt into the nut, but the angle of the chamfered portion differs depending on the individual bolt, and there is nothing that correlates with the male screw portion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
With conventional bolts, when the nut is assembled to the nut, the axis of the nut and the axis of the bolt are misaligned or inclined, so that it is not always easy to engage with each other, and in that state the screw is forcibly screwed. Attempts to engage may cause incomplete threading of the nut and that of the bolt to bite, necessitating careful concentric engagement of the bolt and nut.
[0005]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
Bolt of the present invention, the tip of the screwing start side of the bolt, the tapered outer peripheral surface of the flank angles equal angles of the male screw portion of the bolt is formed as the chamfered portion at the chamfered portions, full of the external thread portion The threaded portion is formed more than half a circle, and an incomplete threaded portion is formed in which one end of the chamfered portion is a starting end and a terminal end is connected to the completely threaded portion of the male threaded portion.
[0006]
Preferably, the diameter (inner diameter) on the inner peripheral side of the chamfered portion of the bolt is equal to or smaller than the inner diameter of the female screw portion of the nut to which the bolt is screwed.
[0007]
In other words, the inner diameter of the chamfered portion of the bolt is approximately equal to or smaller than the inner diameter of the male threaded portion of the bolt.
[0008]
As a method of manufacturing such a bolt, a tapered outer peripheral surface having an angle equal to the flank angle of the male screw portion of the bolt is formed as a chamfered portion in advance at the tip portion of the bolt material. the complete thread portion formed half or more, and Ru can be terminated to the one position of the chamfered portion and the starting end to form an incomplete thread portion continuous to the complete thread portion of the male screw portion.
[0009]
The male threaded portion is formed in a spiral shape with a tapered outer peripheral surface (chamfered portion) having an angle substantially equal to the flank angle of the male threaded portion, but at least a part of the tapered outer peripheral surface remains at the tip of the bolt. Thus, the bolt is easily positioned concentrically with the nut by seating the tapered inner peripheral surface of the opening end of the nut (general name of the female screw member). In particular, if a tapered inner peripheral surface with an angle substantially equal to the tapered outer peripheral surface of the bolt is formed at the opening end of the nut, it is easier to improve the concentricity of the bolt and nut. Even in the case of a typical nut, the flank surface of the female screw portion of the nut is easily engaged with the chamfered portion on the bolt side at an angle substantially corresponding to the nut, so that a concentric positioning function is exhibited.
[0010]
In addition, the length of the incomplete thread part is compared with the conventional one by forming the male thread part with the taper-shaped outer peripheral surface (chamfered part) having an angle substantially equal to the flank angle of the male thread part as the base point (starting end or terminal end). For example, it can be shortened to about 1/2 to 1/3. As a result, even if the bolt and the nut are inclined, the biting is less likely to occur, which is effective in reducing poor meshing.
[0011]
If the inner diameter of the chamfered portion of the bolt is approximately equal to or smaller than the inner diameter of the bolt's male thread as described above, the bolt's Since the chamfered portion is wide, there is an advantage that it is easy to stably engage with the tapered inner peripheral surface of the opening end portion of the nut. In addition, with the above manufacturing method, it is possible to easily obtain a bolt that can relieve or eliminate the misalignment and the inclined state at the time of initial screwing of the bolt and the nut as described above.
[0012]
If the inner diameter of the chamfered portion is made smaller than the screw inner diameter of the bolt male screw portion, a non-screw forming portion is slightly formed at the tip of the screw, and the protruding portion fulfills a buffering function with other members during transportation. Therefore, the effect of protecting the male screw thread at the tip from deformation due to contact with other members or the like can be obtained.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
The nut 1 shown in FIG. 1 takes the form of a cap nut, for example. Of course, a simple nut other than a cap nut may be used. The nut 1 includes a shaft-shaped main body 2, a female thread portion 3 is formed concentrically so as to pass through the shaft 1, and a cover 4 is integrated with the main body 2 by welding or the like so as to cover (close) the opening on the outlet side. Has been. A flange 5 is formed at an intermediate portion of the main body 2, and a washer 6 is attached to the outer periphery of the main body 2 so as to be adjacent to the flange 5. The washer 6 is adjacent to the flange 5 on the inlet side of the female screw portion 3 and is prevented from coming out of the main body 2 by serrations or the like (not shown) formed on the outer periphery of the main body 2.
[0014]
For example, a bolt 20 is screwed into the nut 1, but the end of the nut 1 on the bolt insertion side, in other words, the opening A on the screwing start side of the female screw portion (screw hole) 3 of the nut 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2B, a first chamfered portion 7 formed of a tapered inner peripheral surface and a second chamfered portion 8 formed of a tapered inner peripheral surface having an angle different from the first chamfered portion are formed. Here, φD indicates a female screw root diameter (screw outer diameter based on a bolt to be screwed), and φd indicates a female screw thread diameter (screw inner diameter). The angle θ1 formed between the first chamfered portion 7 (surface thereof) in the cross section including the axis of the nut 1 and a straight line or a plane perpendicular to the axis of the nut 1 is the flank angle of the female thread of the nut 1 ( The individual flank measured in the cross section including the screw axis is substantially equal to the angle (θf) formed by a straight line perpendicular to the screw axis.
[0015]
For example, in a nut having a female thread with a flank angle of 30 °, the angle θ1 of the first chamfered portion 7 is about 30 °. Generally speaking, the angle θ1 of the first chamfered portion 7 is about ± 20%, more preferably about ± 10% of θf, in other words, if the flank angle of the female thread portion 3 of the nut 1 is θf, in other words, about ± 10%. For example, θ1 can be set to about 0.8 to 1.2θf, more preferably about 0.9 to 1.1θf.
[0016]
The first chamfered portion 7 is expressed by a taper angle of the inner circumferential surface of the cone (an angle between the two generatrix of the cone in the axial section of the screw) α1 in addition to a plane perpendicular to the screw axis. You can also. In this case, the taper angle α1 of the first chamfered portion 7 is about 120 °, for example, if the nut has a flank angle of 30 °. Further, if the length (depth) of the nut 1 in the screw axis direction of the first chamfered portion 7 is L, L can be set to, for example, about ½ pitch of the female screw portion 3. In addition to this, L can be appropriately set within a range of, for example, 1/5 to 2 pitches, preferably 1/3 to 1 pitches of the female screw portion 3.
[0017]
The inner peripheral edge of the first chamfered portion 7 becomes an opening edge on the bolt screwing side of the female threaded portion 3, and the second chamfered portion 8 is located on the outer peripheral side following the outer peripheral edge of the first chamfered portion 7. . The angle θ2 between the second chamfered portion 8 and a plane or straight line perpendicular to the screw axis is made larger than the angle θ1 of the first chamfered portion 7, for example, the angle θ1 of the first chamfered portion 7 is about 30 °. If so, the angle θ2 of the second chamfered portion 8 can be set to about 45 °.
In this case, when the second chamfered portion 8 is viewed at the taper angle α2, it is about 90 °. The outer peripheral edge of the second chamfered portion 8 is connected to an annular end surface 9 on the bolt insertion side of the nut 1, and a tapered outer peripheral surface is formed on the outer peripheral side of the end surface 9 as an outer peripheral chamfered portion 10 of the nut end portion. Has been. For example, when the nut 1 is used as a hub nut for fixing a wheel wheel of an automobile to a hub, the outer peripheral chamfered portion 10 facilitates insertion of the nut 1 into a nut insertion hole formed in a wheel (not shown).
[0018]
The relationship between the angles θ1 and θ2 of the first and second chamfered portions 7 and 8 (may be replaced by the relationship with the taper angles α1 and α2) is θ2 / θ1 (or α1 / α2), for example, 1. It is about 1 to 2.5, preferably about 1.2 to 2.0. The angle θ2 of the second chamfered portion 8 is 90 ° or less, and considering that the second chamfered portion 8 serves as a bolt guide for guiding the bolt tip toward the screw axis, the angle θ2 is 90. Less than °.
[0019]
Assuming that the width dimensions of the chamfered portions 7 and 8 when the first chamfered portion 7 and the second chamfered portion 8 are projected onto a plane perpendicular to the screw axis of the nut are w1 and w2, respectively, The width dimension w1 of the chamfered portion 7 is substantially equal to the thread height of the female screw portion 3. In other words, the outer diameter of the first chamfered portion 7 is substantially equal to the root diameter (φD) of the female thread of the nut 1, and the width dimension w 2 of the second chamfered portion 8 is the width of the first chamfered portion 7. It can be larger than the dimension w1. Alternatively, w1 and w2 can be the same. If the angle θ2 of the second chamfered portion 8 becomes considerably large, w1 may be larger than w2, but in a preferred embodiment, w1 / w2 is 0.1 to 0.9, especially 0.9. It can be set to about 2 to 0.5.
[0020]
Conventionally, as shown in FIG. 2 (a), there is one provided with a single chamfered portion 8 'in the opening on the bolt insertion side of the female threaded portion 3' of the nut 1 '. The angle θ ′ is larger than the flank angle if the flank angle of the nut 1 ′ is 30 °, for example, θ ′ = 45 °. Further, if this chamfered portion 8 ′ is expressed by a taper angle, it becomes 90 °. On the other hand, in the preferred embodiment of the present invention, the first chamfered portion 7 of about 30 °, where θ1 is substantially equal to the flank angle, and the second chamfered portion 8, where θ2 is about 45 ° larger than the flank angle. It has double (two steps) chamfered portions (about 120 ° and 90 ° in terms of taper angle).
[0021]
FIG. 3 (a) shows an example in which a female thread portion 3 ′ is formed on a chamfered portion 8 ′ of a conventional nut 1 ′ having a single angle larger than the flank angle. The distance from the base point (starting end of the incomplete threaded portion) R1 of the portion 3 'to the terminal end R2 of the incomplete threaded portion is about 270 °, and the length of the incomplete threaded portion is long. On the other hand, in the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 2 (b), an incomplete thread portion is formed starting from one location of the first chamfered portion 7 substantially equal to the flank angle of the female thread portion 3. The end S2 becomes a complete thread portion, and the incomplete thread portion length becomes half or less than that of the conventional nut 1 ′, and can be suppressed to about 1/3 of the entire circumference of the screw hole.
[0022]
Further, as shown in FIG. 6B, the first chamfered portion 7 having an angle substantially equal to the flank angle of the nut 1 is represented by a multipoint shape. The nut 1 remains at the opening end on the screwing start side (opening end on the bolt insertion side). In other words, from the start end S1 to the end S2 of the incomplete thread portion, the shape is partially cut off in a spiral shape, but in other ranges, the first chamfered portion 7 exists as a tapered inner peripheral surface. However, if a partially missing part is added, it appears in the entire circumference of the nut 1 or in a range close to the entire circumference.
[0023]
FIG. 4 shows a portion A of FIG. 2 in a three-dimensional cross section, and the incomplete screw portion of the female screw portion 3 is conceptually represented by a virtual line. Then, in the structure of the A ′ portion of the conventional nut 1 ′ of FIG. 2, when the screw is rolled from the chamfered portion 8 ′ by the rolling die 12, as shown in FIG. The raised portion 13 (which can be said to be an incomplete screw portion) is remarkably generated, and this raised portion 13 tends to be an obstacle in the screw axis direction when the bolt is inserted. That is, when the nut and the bolt are made to approach each other concentrically in the axial direction, the outer peripheral edge of the front end of the bolt tends to interfere with the raised portion 13. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 5 (b), in the case of rolling, the rolling of the screw is started with the first chamfered portion 7 being substantially equal to the flank angle of the screw as a starting point. Since the flank angle of the die 12 and the angle of the first chamfered portion 7 are substantially equal, the large raised portion 13 as described above is unlikely to occur. Therefore, the relative bolt can be smoothly inserted into the nut.
[0024]
If the first and second chamfered portions 7 and 8 of the nut 1 as described above are the first and second nut side chamfered portions, the side surface of the bolt is connected to the tip of the male screw portion 21 of the bolt 20 in FIG. A tapered outer peripheral surface can be formed as the chamfered portion (hereinafter also simply referred to as a chamfered portion) 22. The bolt 20 has a head 23, but may be a bolt without a head (for example, an implanted bolt). As schematically shown in FIG. 6, the chamfered portion 22 formed as a tapered outer peripheral surface at the tip end portion of the bolt 20 has an angle θB formed with a straight line or a plane perpendicular to the axis of the bolt so that the screw of the bolt 20 is threaded. When the flank angle of the mountain is θfB, it is almost equal to the flank angle θfB. For example, the angle θB of the bolt side chamfer 22 is set to approximately 30 ° if the flank angle θfB is 30 °.
[0025]
More generally speaking, the angle θB of the bolt side chamfer 22 can be regarded as the flank angle θfB of the bolt male screw portion 21 (this can be regarded as the flank angle θf of the female screw portion 3 of the counterpart nut 1 to which the bolt is screwed. Can be set to about ± 20%, more preferably about ± 10%, in other words, θB is set to about 0.8 to 1.2 θfB (or θf), more preferably about 0.9 to 1.1 θfB (or θf). can do. Further, the outer peripheral edge of the bolt side chamfer 22 is connected to the threaded cylinder of the bolt male threaded part 21, and the inner peripheral edge of the bolt side chamfered part 22 can be made to coincide with the thread valley cylinder of the male threaded part 21, or be deliberately shifted. You can also. That is, if the screw outer diameter of the bolt male screw portion 21 is φDB and the screw inner diameter is φdB, the outer diameter of the chamfered portion 22 is equal to the screw outer diameter φDB, and the inner diameter of the chamfered portion 22 is equal to the screw inner diameter φdB. Alternatively, it may be smaller or larger than this thread inner diameter φdB.
[0026]
As an example, as shown in FIG. 6, the inner diameter φd1 of the chamfered portion 22 is made smaller than the screw inner diameter φdB by a certain amount. In other words, the chamfered portion 22 exceeds the inner diameter of the screw, and when the chamfered portion 22 is projected on the plane perpendicular to the axis of the bolt 20, the width dimension WB in the direction perpendicular to the axis is the thread height (valley depth) of the male threaded portion 21. )) (For example, about 1 to 20%, more preferably about 2 to 10%). In this way, even when the shafts of the bolts 22 and the nuts 1 are slightly shifted or inclined during the assembly for screwing, the chamfered portions 22 of the bolts 22 are the first chamfered portions 7 on the nut side. It is more preferable to make it easier to sit stably and to correct the misalignment or tilt.
[0027]
Further, the length dimension Q in the screw shaft direction of the bolt side chamfer 22 is desirably 1/2 pitch or more of the thread of the male screw 21, but the inner diameter φd1 of the chamfer 22 is larger than the screw inner diameter φdB ( In the case of the screw outer diameter φDB and the screw inner diameter φdB), the pitch may be less than ½ pitch. In general, the length dimension Q in the screw shaft direction of the bolt side surface chamfer 22 is set to 1/5 to 1.5, more preferably about 1/3 to 1.0 of the thread pitch of the male thread 21. it can. Further, if the bolt side face 22 is defined by the taper angle, when the flank angle of the male thread 21 is 30 °, the taper angle of the bolt side face 22 is about 120 °.
[0028]
The male threaded portion 21 of the bolt 20 is formed by rolling or cutting with one point of the chamfered portion 22 as a base point. However, since the angle of the chamfered portion 22 is substantially equal to the flank angle of the male threaded portion 21, The complete thread length can be shorter than the conventional one. That is, if FIG. 3 used in the description with the nut is also applied to the bolt, the incomplete thread portion (FIG. 3A) of the conventional bolt is within a range of about 3/4 of the entire circumference of the screw. In contrast, in the bolt 20 having the bolt side face chamfer 22 that is substantially equal to the flank angle, it is about 1/4 (not more than 1/2 at most) of the entire circumference of the screw.
[0029]
Conventionally, as shown in FIGS. 8 (a) and 9 (a), when the bolt 20 ′ is screwed (inserted) into the nut 1 ′, there is a chamfered portion 29 at the tip of the bolt 20 ′. The angle does not correspond to the chamfered portion 8 'of the nut 1', and is set regardless of the flank angle of the male threaded portion 21 '. When it becomes a state, the action for correcting it is not sufficient, and it is difficult to say that each axis of the bolt and nut can be easily made concentric. Further, since the incomplete threaded portions of both the bolt 20 ′ and the nut 1 ′ are long, biting is likely to occur in the inclined state or the like.
[0030]
On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 7, 8B, and 9B, the nut 1 and the bolt 20 are screwed together (relatively inserting the bolt 20 into the nut 1). Then, the tip end portion of the bolt 20 is in contact with the second chamfered portion 8 of the nut 1, the bolt 20 is guided to the center side of the nut 1, and the bolt side chamfered portion 22 and the nut side chamfered portion having the same flank angle with each other. 7 is engaged, and the axes of the bolt 20 and the nut 1 are likely to coincide with each other. In other words, if the chamfered portion 22 of the bolt 20 is seated on the chamfered portion 7 on the center side of the nut 1, both the chamfered portions 7 and 22 have substantially the same angle. It looks like the peripheral surfaces are fitted with each other, and in this state, the axis of the bolt 20 and the nut 1 tends to be uniquely concentric (coaxial).
[0031]
As a result, the position of the nut 1 and the position of the bolt 20 are adjusted so that the axes of the bolts 20 and 20 are aligned with each other, and the positioning (posture adjustment) of both is automatically performed. The bolt 20 can be easily inserted into the nut 1. Is done. Moreover, since both the bolt 20 and the nut 1 have short incomplete thread portions, even if both are inclined, biting is less likely to occur than in the prior art. As a result, when the bolt 20 and the nut 1 are initially screwed together, the occurrence of poor meshing is effectively avoided, and a state in which the axial centers of the two threads are more consistent is obtained. The meshing is performed better than before.
[0032]
10 and 11 show a bolt / nut fastening device 24 using the above bolts 20 and nuts 1 (which are combined as a set (unit). However, in such a bolt / nut fastening device 24, FIG. The angle .theta.B (FIG. 6) of the bolt side chamfer 22 and the angle .theta.1 (FIG. 2) of the nut side (first) chamfer 7 are substantially equal to the flank angle of the screw, respectively. However, the present invention is not limited to this, and is not necessarily limited to this. Regardless of the flank angle, the bolt side chamfer 22 and the nut side chamfer 7 It is also possible to make the angles θ1 and θB approximately equal (for example, within ± 20%, preferably within ± 10%), in which case the angles θ1 and θB are larger than the flank angle of the screw. The flank angle may not always coincide with the flank angle, and the posture control can be performed so that the axial centers of the bolt and the nut coincide with each other.
[0033]
Further, as shown in FIGS. 12A and 12B, the nut-side first chamfered portion 7 is not an accurate conical surface (tapered surface), but is, for example, a curved surface 7 having an outwardly convex (inflated) cross section. It can also be formed with a curved surface 7 ″ with a convex (inflated) cross section that protrudes inward (nuts 16, 17). In this case, the original chamfered portion 7 can be a tangent line (tangent surface) to the curved surface 7 ′ or 7 ″. Further, as shown in FIG. 6 (c), it is formed by a smooth curved surface 7 ′ ″ slightly inwardly extending from the first chamfered portion 7 to the second chamfered portion 8, Tapered inner peripheral surfaces having different inclinations from each other at positions corresponding to the chamfered portions 7 and 8 (approximately the same as the flank angle at the chamfered portion 7 and larger than the flank angle at the chamfered portion 8) may be formed. Possible (nut 18). Actually, when the nut material is formed by forging or the like, the boundary between the first and second chamfered portions 7 and 8 does not always appear sharp, and the boundary may be rounded in a round shape.
[0034]
Although not shown in the drawing, the situation is the same for the bolt side chamfered portion 22, and the chamfered portion 22 is formed of a curved surface that is slightly swollen on the outside or slightly concave on the inside, even if the chamfered portion 22 is not a strict conical surface. This may be a substantially tapered outer peripheral surface.
[0035]
Further, unlike the nut 19 shown in FIG. 13, the insertion direction of the bolt is not uniquely determined, and in the case where the bolt can be inserted from either side opening of the nut, the female thread portion 3 of the nut 19 First and second chamfered portions 7 and 8 can be provided at both side openings, respectively.
[0036]
Moreover, as shown in FIG. 14, the 2nd chamfering part 8 is abbreviate | omitted other than the form which provides both the 1st chamfering part 7 and the 2nd chamfering part 8 in a nut, and forms a step in the middle. One nut side chamfer 7 having no level difference can be formed, and the outer peripheral edge of the chamfer 7 can be extended to the end surface 10 of the nut 15. In this case, the nut side chamfered portion 7 is substantially equal to the flank angle of the female screw portion 3 as described above, or is substantially matched with the bolt side chamfered portion 22 (FIG. 7 and the like) regardless of the flank angle. It will be.
[0037]
Next, the manufacturing method of the above nuts and bolts will be described.
FIG. 15A shows that a nut material N1 previously formed by cold forging or the like is accommodated in a cavity 32 of a first mold 31 (lower mold), and this is a second mold 30 (upper mold). The nut material N2 as shown in FIG. Here, the portion to be one opening of the prepared hole of the nut material N2 is provided with a recess 33 ′ by the punch 33, and the portion to be the other opening is the above-described A portion (FIGS. 1, 2 and the like). ). A punch 34 formed integrally with or separately from the second mold 30 is inserted into the portion A, and the forms of the first nut side chamfer 7 and the second nut side chamfer 8 described above are formed. In advance, it is formed by cold forging or the like. As shown in the enlarged view of the portion A, a shallow recess 34 ′ is formed from the inner peripheral edge of the first chamfered portion 7 substantially parallel to the axial direction, and this recess 34 ′ is used as a reference for punching a pilot hole in a subsequent process. Become. The indentation 33 'and the indentation 34' on the opposite side have the same size and are formed concentrically.
[0038]
Thereafter, as shown in (c), the screw lower hole 40 ′ at the center is punched with a punching punch 37 for the nut material N 2. N3 'is a punched waste, and the punching punch 37 is movably disposed in the cylindrical portion 36 of the first die (lower die) 35, and the second die 38 is used to remove the nut material N2. Pressing and receiving punching reaction force. As a result, the first nut side chamfer 7 (substantially equal to the flank angle of the female screw formed later) and the second inclined at a larger inclination than the flank angle are formed in one opening of the prepared hole 40 'of the nut material N3. The nut material N3 having the chamfered portion 8 is obtained.
[0039]
Further, as shown in FIGS. 16 (a) to 16 (b), the nut material N3 is fixed to the die 39 and, for example, the rolling die 40 is rotated and screwed into the screw lower hole 40 ′ of the nut material N3. By going (refer FIG.17 (c)-(d)), the internal thread part 3 is rolled on the internal peripheral surface of screw lower hole 40 '. At that time, when the tip of the rolling die 40 reaches the opening in which the first and second chamfered portions 7 and 8 of the nut material N3 are formed as shown in FIG. Since the flank angle and the angle of the first chamfered portion 7 are substantially equal, the above-described raised portion is unlikely to occur, and the initial rolling is performed with a short incomplete thread portion. When the rolling is completed through FIGS. 17C and 17D, the female threaded portion 3 is formed in the screw lower hole 40 ′. In this state, the second chamfered portion 8 is of course in the A portion. A substantial portion of the first chamfered portion 7 remains in the opening.
[0040]
Even when the female thread portion 3 is formed by cutting instead of rolling, there is basically no significant difference in process except that the rolling die 40 is replaced by a threading die. However, in the case of the rolling die 40, the internal thread portion is formed by the movement of the flesh of the screw under hole 40 ', so the outer diameter of the rolling die 40 is the thread diameter and the thread root diameter of the planned internal thread portion. In contrast, in the case of a threaded die, the outer diameter thereof substantially matches the thread valley diameter.
[0041]
FIG. 18 shows an example of the steps of the bolt manufacturing method. In this example, the forging cavity forming portion 43 of the first die 42 (for example, the lower die) is shown in FIG. 6 and 7 etc. in the portion (B portion) of the bolt material B1 to be the bolt tip portion. A cavity 44 having a mold surface corresponding to the chamfered portion 22 is formed so that the bolt side chamfered portion 22 is formed. In this cavity 44, the bolt material B1 is struck in the axial direction by the punch 50 on the second mold (for example, the upper die) 45 side, and as a result, the bolt side chamfer 22 should be formed at the tip of the bolt material B1. A part is formed. The chamfered portion 22 is made substantially equal to the flank angle of the male screw portion formed later as described above. The upper mold 45 has a cavity forming portion 46 having a cavity 47 for forming a head with respect to the bolt material B1. Then, as shown in FIG. 18B, the second die 45 moves relative to the first die 42, and becomes a bolt material B2 having a head forged by the punch 50 in the cavity 47. .
[0042]
Further, as shown in FIGS. 19A to 19C, a male thread portion is formed by rolling dies 52 and 53 with respect to the leg portion (body portion) of the bolt material B2. The rolling dies 52 and 53 are moved relative to each other as indicated by an arrow with the body of the bolt material B2 sandwiched therebetween, and the bolt material B2 is rolled with a male screw portion on its outer periphery while rolling. B3. Then, the bolt side face 22 described with reference to FIGS. 6 and 7 remains at the tip of the bolt material B3 at an angle substantially equal to the flank angle of the thread. In addition to the rolling of such a bolt, the male thread portion may be formed by cutting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a nut according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a main part of the nut in comparison with a conventional example.
FIG. 3 is a view showing the length of an incomplete thread formed on the nut in comparison with a conventional example.
FIG. 4 is a perspective sectional view showing a main part of the nut.
FIG. 5 is a diagram showing a disadvantage of the conventional example in comparison with the nut example of the present case.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a main part of an example of a bolt example.
FIG. 7 is a view showing an embodiment using a combination of bolts and nuts.
FIG. 8 is a diagram showing the operation of this embodiment in comparison with a conventional example.
FIG. 9 is a diagram showing a similar operation of the present embodiment in comparison with a conventional example.
FIG. 10 is a front view showing an embodiment of a bolt and nut fastening device.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the main part.
FIG. 12 is a schematic view showing a modified example of the nut.
FIG. 13 is a half sectional view showing another embodiment of the nut.
FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing a main part of another nut example.
FIG. 15 is a process diagram showing an example of a nut manufacturing method.
FIG. 16 is a process drawing following FIG. 15;
FIG. 17 is a process drawing following FIG. 16;
FIG. 18 is a process diagram showing an example of a bolt manufacturing method.
FIG. 19 is a process drawing following FIG. 18;
[Explanation of symbols]
1, 15, 16, 17, 18, 19 Nut 7 First chamfered portion 8 Second chamfered portion 20 Bolt 22 Bolt side chamfered portion 24 Bolt / nut fastening device

Claims

A tapered outer peripheral surface having an angle equal to the flank angle of the male screw portion of the bolt is formed as a chamfered portion at the front end portion on the screw start side of the bolt, and the full screw portion of the male screw portion is formed more than half a circumference at the chamfered portion . The bolt is characterized in that an incomplete threaded portion is formed in which one end of the chamfered portion is a starting end and a terminal end is connected to the complete threaded portion of the male threaded portion.

The diameter of the inner peripheral side of the chamfered portion according to claim 1 is equal to or smaller than the inner diameter of the female screw portion of a female screw member such as a nut to which the bolt is screwed.

A taper-shaped outer peripheral surface having an angle equal to the flank angle of the male screw portion of the bolt is formed as a chamfered portion in advance at the tip portion of the bolt material, and in the chamfered portion , a complete screw portion of the male screw portion is formed more than half a circle, A bolt manufacturing method is characterized in that an incomplete threaded portion is formed , with one end of the chamfered portion as a starting end and a terminal end connected to the complete threaded portion of the male threaded portion.