JP4657268B2 - 締結構造 - Google Patents

Description

この発明は、締結構造に関するものである。

従来から、ボルトがナットに対して著しく傾斜した状態で螺入される締付けミスを防止するために、ボルトの雄ネジの端部側に雄ネジの山径よりもやや小径に形成された軸状のガイドピン部を設けて、締付け開始時のボルトを正しい角度に導く締結構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上述の締結構造の場合、締付けミスをある程度低減することができるものの、例えば、傾斜状態で設置されているものに対して締付け作業を行う場合など、図６に示すように、締付け開始時のナット１００に対するボルト２００の傾きが比較的大きくなり、ガイドピン３００を設けていても締付けミスが発生する可能性があった。そして、この締付け箇所が電気配線などのターミナルである場合、後に締付けミスによるボルト２００の緩み等が発生して接触不良となる虞があるため、より確実な締結構造が要望されていた。

例えば、上述のような締付けミスを防止するために、ボルト２００のガイドピン３００を長尺化し、ナット１００の厚さ寸法を増加させることで、締付け開始時のボルト２００の傾きをさらに減少させることができるが、このように構成した場合、専用のナットが必要となり、コストが増加してしまう。そこで、汎用ナットを用いる構成として、例えば、ナットの雌ネジ部の軸線に沿うボルト締付け方向に筒状部を設けてボルトのガイドピンを案内することが考えられる。

具体的には、図７の参考例に示すように、ボルト２０１のネジ部２０２の端部から軸方向に沿って延びる円柱状のガイドピン３０１を設け、一方、ケーシング４００にナット１０１が没入される凹部４０１を形成し、さらに、この凹部４０１の内側にガイドピン３０１よりも若干短い筒状部４０２を形成し、この筒状部４０２の出口に前述のガイドピン３０１と略同径の内径を備えたガイド孔４０３を設けることで、ボルト２０１の締付け開始時にガイドピン３０１がガイド孔４０３に導かれ、ナット４０１に対するボルト２０１の傾斜角度を締付けミスとならない範囲まで減少させることができ、この結果、汎用のナット１０１を使用しつつ、上述した従来の締結構造よりも締付けミスを低減することができる。
特開２００１−３０４２２１号公報

ところで、上述の参考例に示した締結構造では、汎用のナット１０１を利用できるものの、汎用のナット１０１はそのネジ孔１０２の位置が中心から若干ずれている場合があるため、ナット１０１のネジ孔１０２の中心とガイド孔４０３の中心とがずれてしまい、図７に示すように、直接的な締付けミスの原因にはならない程度ではあるが、ボルト２０１のネジ部２０２の雄ネジとナット１０１ネジ孔１０２の雌ネジとが有する裕度（ガタ）分だけ傾斜した状態でボルトが螺入されて行くこととなる（図８参照）。
しかしながら、このボルト２０１の締付け完了直前（図９参照）には、ボルト２０１の頭部２０３の下面２０４がナット１０１の上面１０３に対して密着しようとして、ガイドピン３０１の位置がガイド孔４０３の径方向外側（図９中、矢印で示す）に変位するため、ガイドピン３０１の周面がガイド孔４０３を内側から押圧して、ガイド孔４０３やその周囲に負担をかけたり、ボルト２０１の締付け完了を阻害したりする虞がある。

そこで、この発明は、汎用のナットを利用して確実な締結が可能であるとともに、ガイド孔やその周囲に負担をかけたり、ボルトの締付け完了を阻害したりするのを防止することができる締結構造を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ナット（例えば、実施の形態におけるナット６）を備えた締結部（例えば、実施の形態におけるターミナル部２）に前記ナットに螺合されるボルト（例えば、実施の形態におけるボルト３）によって被締結部を締結接続する締結構造において、前記ボルトのネジ部（例えば、実施の形態におけるネジ部５）の端部より延出形成されるとともにネジ部の外径よりもやや縮径されたピン（例えば、実施の形態におけるガイドピン７）と、外壁に前記ナットを収容する凹部が形成されたケーシングと、を備え、該ケーシングには前記凹部の内側に向かってガイド筒が形成され、該ガイド筒の内周が前記ナットのネジ孔よりも拡径して形成され、前記ガイド筒の端部には、前記ピンを案内するガイド孔（例えば、実施の形態におけるガイド孔１５）が形成され、該ガイド孔は、前記ガイド筒の内径よりも小径で且つ前記ピンの外径よりも大径に形成されて、螺合する前の前記ボルトの傾斜角度を所定範囲とするべく螺入する直前の前記ボルトの前記ピンと当接して該ピンを案内可能な所定の距離だけ前記ナットから離間した位置に設けられ、前記所定範囲は、前記ボルトのネジ部がナットのネジ孔に螺入可能な角度範囲であり、前記ピンは、前記ボルトの締付けが完了した際の前記ガイド孔に対応する位置に、該ガイド孔による前記ピンの案内を解除するくびれ部（例えば、実施の形態におけるくびれ部９）を備えることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピンの前記くびれ部より前記ネジ部側の基部と、前記ピンの前記くびれ部より前記ネジ部とは反対側の先端部とがそれぞれ前記ナットの厚さ寸法と略同一寸法に設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記ガイド孔の前記ナット側の周縁には、前記ピンを案内するテーパ面（例えば、実施の形態におけるテーパ面１６）が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、ナットから所定の距離だけ離間したガイド孔を有し、ボルトがこのガイド孔に案内されるピンを備えることで、ボルトの締付け開始時のナットに対するボルトの傾斜角度をガイド孔の離間距離が長くなるほど小さくすることができるため、汎用ナットを用いてコストを低減しつつ、確実な締結を行うことができる効果がある。

また、例えば、ナットのネジ孔の中心軸とガイド孔の中心軸とが若干ずれている場合、ボルトとナットとの裕度の分だけボルトが傾斜した状態で螺入され、ボルトの螺入が完了する際にボルトのネジ部がナットのネジ孔に対して真っ直ぐな状態に変位しようとするが、くびれ部を設けたことでガイド孔によるピンの案内が解除されるため、ピンがガイド孔の内周面を押圧してガイド孔やその周囲へ負担をかけたり、ボルトの締付け完了を阻害したりするのを防止することができる効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加え、ナットの厚さよりもピンの全長が十分長くなるため、ボルト締付け開始時のナットに対するボルトの傾斜角度を極めて小さく設定することができ、したがって、締付けミスを確実に防止することができる効果がある。
また、ピンの長さをネジ部の傾き防止の効果を得るための必要最小限の長さとすることができるため、締結部の小型化を図ることができる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、ガイド孔のナット側の周縁にテーパ面を形成したことで、ボルトを締付け開始位置に導く際にスムーズにピンがガイド孔に挿入されるため、作業性の向上を図ることができ、作業者の負担を軽減することができる効果がある。

次に、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。この実施の形態にあっては、車両のヒューズボックスに電源端子を接続する締結部であるターミナル部を一例に説明する。なお、図示都合上、この実施の形態では電源端子の図示を省略している。
図１，２に示すヒューズボックス１は、例えば、車両のインスツルメントパネル下方に傾斜状態で固定されたものである。作業者はヒューズボックス１が傾斜して固定されているため、電源端子をターミナル部２に固定する際に、ボルト３をヒューズボックス１の傾斜に合わせて斜め方向にセットし、インパクトドライバーなどにより締付け固定する。

ボルト３は、ヘクスローブやヘキサゴンなどのネジ頭４を有したものであり、このネジ頭４の中心に、雄ネジであるネジ部５の基端側が接続されている。ネジ部５は、ナット６の雌ネジよりも若干長く形成されており、その端部側には、所定長さのガイドピン７が延出して形成されている。

ガイドピン７は、ネジ部５の外径よりも若干縮径されネジ部５側に配置された基部８ａと、この基部８ａと略同一の外径を有しネジ部５とは反対側に配置された端部８ｂと、これら基部８ａと端部８ｂとの間に形成されたくびれ部９とで構成されている。くびれ部９は、ガイドピン７の軸方向に沿って所定の幅を有しており、基部８ａおよび端部８ｂよりも縮径して有段成形されている。基部８ａおよび端部８ｂのそれぞれの軸方向に沿った長さは、ナット６のネジ孔１０の長さｄよりもやや長く設定されている。つまり、ガイドピン７は、ネジ孔１０の長さｄの２倍よりも十分に長い寸法で形成されている。ここで、ネジ頭４とネジ部５との形状はＪＩＳ規格等の規格に準じている。

一方、ナット６は、いわゆる汎用のナットであり、その外形は上面視略四角形状に形成され中央部分には雌ネジであるネジ孔１０を有している。このナット６はヒューズボックス１のケーシング１１に埋設又は嵌合により回転が規制された状態で収容される。なお、汎用のナットとは、ＪＩＳ規格等の規格に準じた形状を備えたナットである。

ヒューズボックス１は、樹脂製のケーシング１１内に図示しないヒューズを収容した函体であって、ケーシング１１の外壁にナット６を収容する凹部１２が形成されている。この凹部１２は、ナット６の外形に対応した例えば上面視略四角形状に配置された縦壁を備えており、凹部１２に収容されたナット６の回転を規制するようになっている。また、凹部１２の底壁１３は、周囲のケーシング１１の外壁よりも肉厚に形成されている。

ケーシング１１には、上述した凹部１２の内側に向かってガイド筒１４が形成されている。このガイド筒１４はその内周がナット６のネジ孔１０よりも若干拡径して形成されている。ガイド筒１４の端部には、ガイド筒１４の内径よりも小径で且つガイドピン７の外径よりもやや大径に形成されたガイド孔１５が設けられている。このガイド孔１５のナット６側の周縁にはガイド筒１４の外壁からガイド孔１５に向かって下り傾斜となるテーパ面１６が形成されている。そして、上述した凹部１２の中心とガイド筒１４の軸線とガイド孔１５の中心とがそれぞれ一直線上（図１中、一点鎖線で示す）に配置されている。

図５に示すように、前述したくびれ部９は、ボルト３がナット６に完全に締付けられた状態のときにガイド孔１５に対応する位置、具体的にはガイド孔１５の内周面に対向するガイドピン７上に、ガイド孔１５の内周面よりも十分幅広に形成されている。ガイド孔１５はガイド筒１４を介してナット６の内側面から所定の距離だけ離間して配置されている。より具体的には、ガイド孔１５は、くびれ部９およびこれに隣接する基部８ａの長さ寸法と、ネジ部５のナット６の下方から突出している分を加算した所定の距離だけナット６の内側面から離間して配置されている。

次に、上述した締結構造の作用を、図２〜図５を参照しながら説明する。
図２に示すように、ナット６のネジ孔１０の中心位置にズレがほとんどない場合、ネジ孔１０の中心軸と、ガイド孔１５の中心軸とが略一直線上に配置される。ボルト３を締結開始位置に配置するために、ボルト３のガイドピン７をナット６のネジ孔１０に挿入してネジ部５の端部をネジ孔１０の入口に配置させると、ガイドピン７の端部８ｂはテーパ面１６に案内されてガイド孔１５に挿入される。そして、ネジ孔１０によって案内されたガイドピン７の端部８ｂの中心軸がネジ孔１０の中心軸の延長線上に配置されることとなり、この結果、ボルト３のネジ部５の軸線とナット６のネジ孔１０の軸線とが略一致して、ナット６に対する螺合前のボルト３の傾斜角度を締付けミスとならない範囲まで減少させることができる。

次に、図３に示すように、ナット６のネジ孔１０の中心に若干のズレが生じている場合、このネジ孔１０の中心とガイド孔１５の中心とを結んだ軸線（図３中、一点鎖線で示す）Ｌ１は、ネジ孔１０の軸線（図３中、一点鎖線で示す）Ｌ２と一致せずに、この軸線Ｌ２に対してズレ分に応じた所定の角度θだけ傾斜する。なお、ネジ孔１０のズレはボルト３を螺入できる程度のズレであり、例えば公差の範囲のズレや、雄ネジと雌ネジとの裕度（ガタ）で吸収できる程度のズレである。

まず、ボルト３を締結開始位置に配置するために、ボルト３のガイドピン７をナット６のネジ孔１０に挿入してネジ部５の端部をネジ孔１０の入口に配置させると、ガイドピン７の端部側はテーパ面１６に案内されてガイド孔１５に挿入される。ネジ孔１０の中心とガイド孔１５の中心とを結んだ軸線Ｌ１がネジ孔１０の軸線Ｌ２に対して傾斜している場合、ボルト３のネジ部５の軸線が前述のネジ孔１０の中心とガイド孔１５の中心とを結んだ軸線Ｌ１上に配置され、ボルト３のネジ部５の軸線とナット６のネジ孔１０の軸線Ｌ２とが一致せずに傾斜した状態となる。

この傾斜状態でボルト３をインパクトドライバーなどで締付けると、図４に示すように、ボルト３は、ガイドピン７の端部側のガイド部８がガイド孔１５の内周をやや押圧する状態で、締付け方向に変位する。図５は締結完了時点を示しており、この締結完了の直前には、ボルト３のネジ頭４の下面とナット６の外側面とが密着する方向（図中矢印方向）に揺動して、傾斜状態であったネジ部５の軸線とネジ孔１０の軸線Ｌ２とが一致する方向に変位する。

この際、図５の二点鎖線で示す位置から矢印で示す方向すなわちガイドピン７の端部側がガイド部８の径方向外側に向かって変位しようとするが、締結完了の直前に、ガイドピン７のくびれ部９がガイド孔１５の位置に到達しているため、ガイドピン７の変位により、くびれ部９に形成される空間にガイド孔１５の内周部分が入り込み、ガイド孔１５がガイドピン７によって径方向外側に押圧されなくなる。

ここで、くびれ部９はガイドピン７が傾斜状態から真っ直ぐな状態に変位する時に想定される変位分だけ縮径して形成されている。この想定される変位分は、ナット６に対するボルト３の螺合可能な傾斜角度の上限値から求めることができる。また、上述したくびれ部９の所定の幅は、ガイド孔１５の軸方向の厚さ寸法に余裕分を加えた幅である。なお、図５では、くびれ部９の外周面とガイド孔１５の内周面とが離間している場合を示しているが、ガイド孔１５やケーシング１１に負担がかからない程度であればくびれ部９の外周面とガイド孔１５の内周面とが接していてもよい。

したがって、上述の実施の形態によれば、ケーシング１１が、ナット６から所定の距離だけ離間したガイド孔１５を有し、ボルト３がこのガイド孔１５に案内されるガイドピン７を備えることで、ボルト３の締付け開始時のナット６に対するボルト３の角度をガイド孔１５の離間距離が長くなるほど小さくすることができるため、汎用ナットであるナット６を用いてコストを低減しつつ、確実な締結を行うことができる。

また、ナット６のネジ孔１０の中心軸とガイド孔１５の中心軸とが若干ずれている場合、ボルト３とナット６との裕度の分だけボルト３が傾斜した状態で螺入され、ボルト３の締付けが完了する際にボルト３のネジ部５がナット６のネジ孔１０に対して真っ直ぐな状態に変位しようとするが、このときにガイド孔１５の内周面に対向する位置のガイドピン７にくびれ部９を設けたことで、このくびれ部９により縮径されている分だけ、ガイドピン７がガイド孔１５の内周面を押圧してガイド孔１５やその周囲のガイド筒１４およびケーシング１１へ負担をかけたりボルト３の締付け完了を阻害したりするのを防止することができる。

さらに、基部８ａおよび端部８ｂのそれぞれの長さ寸法がナット６のネジ孔１０の長さ寸法以上に設定されていることで、ナット６に対してガイドピン７の長さを十分長く設定することができるため、締付け開始時のナット６に対するボルト３の傾斜角度を極めて小さく設定することができ、この結果、締付けミスを確実に防止することができる。

そして、ガイド孔１５の周縁にテーパ面１６を形成したことで、ボルト３を締付け開始位置に導く際に、ガイドピン７がスムーズにガイド孔１５に挿入されるため、作業性の向上を図ることができ、作業者の負担を軽減することができる。

次に、図１０を参照しながら上述した実施の形態の他の態様を説明する。なお、この実施の形態の他の態様は、上述した実施の形態のガイドピン７の基部８ａ及び端部８ｂを変更したものであるため、上述の実施の形態と同一部分に同一符号を付して相違点のみを説明する。

図１０に示すように、ボルト３はその端部から延出するガイドピン７を備えており、このガイドピン７は基部８ｃおよび端部８ｄと、これら基部８ｃと端部８ｄとの間に配置されるくびれ部９とで構成されている。そして、基部８ｃおよび端部８ｄの長さ寸法は、それぞれボルト３が螺合するナット６のネジ孔１０の長さｄ（図１参照）と略同一の長さ寸法に設定されている。なお、ナット６は上述した実施の形態と同様に汎用のナットである。

基部８ｃは、上述した実施の形態の基部８ｂよりも短尺化され、これによりくびれ部９が上述した実施の形態のくびれ部９よりもナット６側に配置されている。そして、ガイド孔１５は、くびれ部９の位置に応じて配置され、ケーシング１１のナット６の内側に配置された筒状部１４ａは、くびれ部９がよりナット６側に配置されている分だけ短尺化されている。

この実施の形態の他の態様によれば、基部８ｃの長さ寸法と端部８ｄの長さ寸法とがナット６のネジ孔５の長さ寸法と略同一の寸法に設定することで、ガイドピン７をネジ部５の傾き防止の効果を得るための必要最小限の長さにすることができ、筒状部１４ｃも短尺化することができるため、確実な締結を行うのに必要なナット６に対するボルト３の傾斜角度を確保しつつ、締結部であるターミナル部２の小型化を図ることができる。

なお、この発明は上述した実施の形態および他の態様に限られるものではなく、車両のヒューズボックスに限られるものではない。そして、被締結部が電源端子の場合について説明したが、これに限られるものではない。

また、上記実施の形態および他の態様では、ナット６の外側面がケーシング１１の外側面と面一に配置されている場合について説明したが、ナット６をケーシング１１内に事前に埋設して一体的に形成してもよい。
さらに、ガイド孔１５を円筒状のガイド筒１４を介して所定距離だけ離間して配置した場合について説明したが、ガイド筒１４に限られるものではない。

本発明の実施の形態における締結構造の断面図である。 本発明の実施の形態におけるナットのネジ孔の中心がずれていない場合の締結構造の断面図である。 本発明の実施の形態におけるナットのネジ孔の中心がずれている場合の締結構造の締付け前の断面図である。 締付け最中の図３に相当する断面図である。 締付け後の図３に相当する断面図である。 従来の締結構造の断面図である。 参考例における締結構造の締付け前の断面図である。 締付け最中の図７に相当する断面図である。 締付け後の図７に相当する断面図である。 本発明の実施の形態の他の態様における締付け前の図３に相当する断面図である。

符号の説明

２ ターミナル部（締結部）
３ ボルト
５ ネジ部
６ ナット
７ ガイドピン（ピン）
９ くびれ部
１１ ケーシング
１５ ガイド孔
１６ テーパ面

Claims (3)

1. ナットを備えた締結部に前記ナットに螺合されるボルトによって被締結部を締結接続する締結構造において、
   前記ボルトのネジ部の端部より延出形成されるとともにネジ部の外径よりもやや縮径されたピンと、
   外壁に前記ナットを収容する凹部が形成されたケーシングと、を備え、
   該ケーシングには前記凹部の内側に向かってガイド筒が形成され、
   該ガイド筒の内周が前記ナットのネジ孔よりも拡径して形成され、
   前記ガイド筒の端部には、前記ピンを案内するガイド孔が形成され、
   該ガイド孔は、
   前記ガイド筒の内径よりも小径で且つ前記ピンの外径よりも大径に形成されて、螺合する前の前記ボルトの傾斜角度を所定範囲とするべく螺入する直前の前記ボルトの前記ピンに当接して該ピンを案内可能な所定の距離だけ前記ナットから離間した位置に設けられ、
   前記所定範囲は、前記ボルトのネジ部がナットのネジ孔に螺入可能な角度範囲であり、
   前記ピンは、
   前記ボルトの締付けが完了した際の前記ガイド孔に対応する位置に、該ガイド孔による前記ピンの案内を解除するくびれ部を備えることを特徴とする締結構造。
2. 前記ピンの前記くびれ部より前記ネジ部側の基部と、前記ピンの前記くびれ部より前記ネジ部とは反対側の先端部とがそれぞれ前記ナットの厚さ寸法と略同一寸法に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
3. 前記ガイド孔の前記ナット側の周縁には、前記ピンを案内するテーパ面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の締結構造。

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