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公開番号2025027314
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-27
出願番号2023132013
出願日2023-08-14
発明の名称ボルトのせん断荷重の算出方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類G01L 1/00 20060101AFI20250219BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡易な手法で算出できるボルトのせん断荷重の算出方法を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の部材を締結するボルトのせん断荷重の算出方法であって、前記ボルトの軸部の軸方向に交差する断面での引張圧縮応力を示したコンター図に基づいて前記軸部の曲げ方向を特定し、前記断面での第1方向のせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記断面の外周上の複数の点でのそれぞれの前記第1方向でのせん断応力を算出し、前記断面での前記第1方向に交差する第2方向でのせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記複数の点でのそれぞれの前記第2方向でのせん断応力を算出し、前記複数の点での前記第1方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさと、前記複数の点での前記第2方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさとの合計値に基づいて、前記ボルトのせん断荷重を算出する、ボルトのせん断荷重の算出方法。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
複数の部材を締結するボルトのせん断荷重の算出方法であって、
前記ボルトの軸部の軸方向に交差する断面での引張圧縮応力を示したコンター図に基づいて前記軸部の曲げ方向を特定し、
前記断面での第１方向のせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記断面の外周上の複数の点でのそれぞれの前記第１方向でのせん断応力を算出し、
前記断面での前記第１方向に交差する第２方向でのせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記複数の点でのそれぞれの前記第２方向でのせん断応力を算出し、
前記複数の点での前記第１方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさと、前記複数の点での前記第２方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさとの合計値に基づいて、前記ボルトのせん断荷重を算出する、
ボルトのせん断荷重の算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトのせん断荷重の算出方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の部材の締結にはボルトが用いられる場合がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－９０８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなボルトの設計の際には、ボルトに作用するせん断荷重を考慮することが好ましい。しかしながらこのようなせん断荷重の算出は複雑であった。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な手法で算出できるボルトのせん断荷重の算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、複数の部材を締結するボルトのせん断荷重の算出方法であって、前記ボルトの軸部の軸方向に交差する断面での引張圧縮応力を示したコンター図に基づいて前記軸部の曲げ方向を特定し、前記断面での第１方向のせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記断面の外周上の複数の点でのそれぞれの前記第１方向でのせん断応力を算出し、前記断面での前記第１方向に交差する第２方向でのせん断応力を示したコンター図に基づいて、前記複数の点でのそれぞれの前記第２方向でのせん断応力を算出し、前記複数の点での前記第１方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさと、前記複数の点での前記第２方向でのせん断応力のそれぞれの前記曲げ方向での成分の大きさとの合計値に基づいて、前記ボルトのせん断荷重を算出する、ボルトのせん断荷重の算出方法によって達成可能である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な手法で算出できるボルトのせん断荷重の算出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、ボルトの説明図である。
図２は、ボルトのせん断荷重の算出方法を例示したフローチャートである。
図３Ａは、断面での引張圧縮応力を示したコンター図の例示図であり、図３Ｂは、断面でのＸ方向せん断応力を示したコンター図の例示図であり、図３Ｃは、断面でのＹ方向せん断応力を示したコンター図の例示図である。
図４Ａは、断面の外周上の任意の点に作用するＸ方向せん断応力及びＹ方向せん断応力を示したグラフであり、図４Ｂは、Ｘ方向せん断応力σＸの大きさとＹ方向せん断応力σＹの大きさとを示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、ボルト１０の説明図である。本実施例でボルト１０は、エンジン本体１００とエキゾーストマニホールドのフランジ部１１０とを締結している。ボルト１０はスタッズボルトである。ボルト１０の一端はエンジン本体１００に埋設されている。ボルト１０の軸部１２に螺合したナット２０とエンジン本体１００との間でフランジ部１１０は挟持されている。
【００１０】
エキゾーストマニホールドは排気管に接続される。このため、エキゾーストマニホールドのフランジ部１１０は、排気管から外力を受け変位が発生する。この変位は、エキゾーストマニホールドの質量、排気管の質量、排気管の共振等により発生する。共振の起振力はエンジン本体１００の振動である。このようにして発生する変位により、エキゾーストマニホールドのパイプ部やフランジ部１１０を介してボルト１０に荷重が加わる。図１には、フランジ部１１０が接触するボルト１０の軸部１２の断面１２ａを示している。断面１２ａは、軸部１２の軸方向に直交する。このような用途に用いられるボルト１０の３次元ＣＡＤデータを用いたＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により、フランジ部１１０から断面１２ａに作用するせん断荷重を算出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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