JP2010096249A - ２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張率が異なる２つの部材が螺合によって組付けられた後、高温で使用されても螺合が緩むのを防止することができ、常に強固な締結状態を維持することができる２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタを提供する。
【解決手段】２部材のうち熱膨張率が大きい部材２０は雄ねじ部２０ｂを備え、熱膨張率が小さい部材３０は前記雄ねじのピッチより短いピッチに形成された雌ねじ部３０ｂを備える。常温で２部材を螺合により締結した後、高温環境で使用されるとき、２部材の熱膨張率の差によって、雄ねじの先端側で雄ねじの進み側フランク面Ａと雌ねじの反進み側フランク面Ｃとが圧接されるとともに、雄ねじの根元側で雄ねじの反進み側フランク面Ｂと雌ねじの進み側フランク面Ｄとが圧接されるため、２部材の締結が緩むことがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱膨張率の異なる２つの部材を各部材に設けられたねじの相対回転による螺合により締結する２部材の締結構造、及びそれを用いた流体フィルタに関する。詳しくは、一方の部材が金属であり他方の部材が合成樹脂であるような熱膨張率の異なる２つの部材に設けられたねじの螺合による締結が高温時に緩むことを防止することができる２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタに関する。

従来、流体フィルタ（例えばオイルフィルタ）等において材質が互いに異なるベースとキャップとを螺合によって組み付けてケーシングを形成する等、熱膨張率の異なる２つの部材が螺合によって締結されて組み付けられている。図７に示すように、従来のケーシング４を備えたオイルフィルタ１は、相対回転により互いに螺合可能な合成樹脂製で有底円筒状のキャップ２とアルミニウム合金製のベース３とからなるケーシング４を備えている。前記キャップ２の外周面には、雄ネジ部２ｂからなる螺合部２ａが形成され、且つＯリング５が装着されている。また、前記ベース３の内周面には雌ネジ部３ｂからなる被螺合部３ａが形成されている。これら螺合部２ａと被螺合部３ａとを螺合させ、Ｏリング５を介してキャップ２及びベース３を螺合させると、ケーシング４の内部が液密に保持されるようになっている。

また、ベース３の底部には、ケーシング４の内部のオイルを排出する油路パイプ部９及びケーシング４の内部にオイルを流入させる流入口１０が設けられている。キャップ２の内部には、多数の透孔６を有する円筒形状のプロテクタ１３が設けられており、このプロテクタ１３の外周にはフィルタエレメント１１が装着されている。プロテクタ１３のバネ受け部１４の上部にはプロテクタ１３をベース３側に付勢しているコイルスプリングからなるサポートスプリング７が設けられている。

前記のように構成されたオイルフィルタ１において、ケーシング４は、一般に、常温下で、ベース３の被螺合部３ａの雌ネジ部３ｂにキャップ２の螺合部２ａの雄ネジ部２ｂを螺合して組み付けられる。組付後は、ベース３の被螺合部３ａは、図６に示すように、ベース３の先端部の端面３ｅが当接するキャップ２のフランジ２ｄと該キャップ２の螺合部２ａとによって挟み込まれ、圧迫されて軸方向の圧迫力である軸力Ｐが発生する。これにより、キャップ２とベース３とは強固に締め付けられることによって締結される。

次に、ねじ部に着目すると、従来、ねじの弛みを防止するために、雌ねじのピッチと雄ねじのピッチとの間に寸法差を形成する例が開示されている（特許文献１を参照）。
上記従来例においては、雄ねじを雌ねじにねじ込んで、少し締め付けると、雌ねじのねじ山の進み側フランク面が雄ねじのねじ山の進み側フランク面に当接するとともに、ピッチの寸法差のために、雌ねじの他のねじ山の反進み側フランク面が雄ねじの他のねじ山の反進み側フランク面に圧接されることになる。これによって、雌ねじと雄ねじとの間の弛みや戻りを防止するようにしている。

また、他の従来例では、雄ねじのねじ山と雌ねじのねじ山との間に寸法差が形成されており、雄ねじのねじ山を薄くして構成するねじが開示されている（特許文献２を参照）。上記ねじは、雌ねじのピッチを均等とし、雄ねじの仮想ピッチ（雄ねじのねじ山を薄くしなかった場合の雄ねじのピッチ）を雌ねじのピッチと同一とし、雄ねじの反進み側フランク面と雌ねじの反進み側フランク面との隙間が、雄ねじの先端から口元に向かって徐々に大きくなるように雄ねじのねじ山を薄くして構成することによって、強固な締め付けを図るようにしている。

特開平８−１３５６４３号公報 特開２０００−２２７１０９号公報

しかし、雄ねじのねじ山のピッチと雌ねじのねじ山のピッチとの間に寸法差を形成する等により緩みを防止した従来のねじによる締結構造によっては、熱膨張率が異なる２つの部材にねじを設け、その２部材を相対回転させて螺合によって締結する場合、組み付け時に強固な締め付けがされても、高温の状態で使用される場合には締め付けが緩む問題がある。すなわち、雄ねじと雌ねじがそれぞれ熱膨張率の異なる素材によって形成された２つの部材が常温において組み付けられ、それが高温で使用されるときには２部材の熱膨張率の差によって締結が緩くなるという不具合が生じる。

また、従来のオイルフィルタ１は、図７に示すように、ベース３の被螺合部３ａの雌ネジ部３ｂにキャップ２の螺合部２ａの雄ネジ部２ｂを螺合して組み付けられる。組付後は、ベース３の被螺合部３ａは、図６に示すように、ベース３の先端部の端面３ｅが当接するキャップ２のフランジ２ｄと該キャップ２の螺合部２ａとによって挟み込まれ、圧迫されて軸方向の圧迫力である軸力Ｐが発生する。これにより、キャップ２とベース３とは強固に締め付けられることによって締結されている。

しかし、従来のオイルフィルタ１は、車両走行等のエンジン使用時には高温となるため、キャップ２及びベース３は熱膨張する。前述のように、キャップ２は合成樹脂からなり、ベース３はアルミニウム合金からなるような場合には、キャップ２はベース３より熱膨張率が大きい。このため、高温下において、キャップ２の雄ネジ部２ｂからなる螺合部２ａは、ベース３の雌ネジ部３ｂからなる被螺合部３ａより大きく伸張し、図６に示すベース３の先端部の端面３ｅとキャップ２のフランジ２ｄとの当接位置Ｖ２を起点として、ベース３の被螺合部３ａに対して相対的に軸方向、即ち図６における垂直下方に伸びることとなる。その結果、図６に示す軸力Ｐが締め付け時よりも低下し、キャップ２の螺合部２ａとベース３の被螺合部３ａとの間の締付力は減少する傾向にあった。

本発明は、熱膨張率が異なる２つの部材が相対回転による螺合によって組み付けられた後、組み付け時より高温で使用されても前記螺合が緩むのを防止することができ、常に強固な締結状態を維持することができる２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタを提供することを課題とする。

本発明は、以下のとおりである。
１．２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、前記２つの部材は熱膨張率が異なり、前記２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雄ねじを備え、前記２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雄ねじのピッチより短いピッチに形成された雌ねじを備え、前記２つの部材を前記雄ねじと前記雌ねじの螺合により締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの進み側フランク面（Ａ）と前記雌ねじの反進み側フランク面（Ｃ）が当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｂ）と該雌ねじの進み側フランク面（Ｄ）が当接し、熱膨張率が大きい前記部材がねじの軸方向に熱膨張したときに、前記フランク面（Ａ）と前記フランク面（Ｃ）とが圧接されるとともに前記フランク面（Ｂ）と前記フランク面（Ｄ）とが圧接されることを特徴とする２部材の締結構造。
２．２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、前記２つの部材は熱膨張率が異なり、前記２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雌ねじを備え、前記２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雌ねじのピッチより短いピッチに形成された雄ねじを備え、前記２つの部材を前記雄ねじと前記雌ねじの螺合により締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｇ）と前記雌ねじの進み側フランク面（Ｅ）が当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの進み側フランク面（Ｈ）と該雌ねじの反進み側フランク面（Ｆ）が当接し、熱膨張率が大きい前記部材がねじの軸方向に熱膨張したときに、前記フランク面（Ｇ）と前記フランク面（Ｅ）とが圧接されるとともに前記フランク面（Ｈ）と前記フランク面（Ｆ）とが圧接されることを特徴とする２部材の締結構造。
３．前記２つの部材の１つは、２分割体からなるケーシング内にフィルタエレメントを収容してなる流体フィルタの該ケーシングの一方を構成するキャップであり、前記２つの部材の他の１つは、前記流体フィルタのケーシングの他方を構成するベースである前記１．又は２．に記載の２部材の締結構造。
４．前記熱膨張率が大きい部材は合成樹脂材からなり、前記熱膨張率が小さい部材は金属材からなる前記１．又は２．に記載の２部材の締結構造。
５．前記キャップは合成樹脂材からなり、前記ベースは金属材からなる前記３．記載の２部材の締結構造。
６．フィルタエレメントと、前記フィルタエレメントを支持するプロテクタと、前記フィルタエレメント及び前記プロテクタを収容するとともに螺合により互いに締結可能なキャップ及びベースと、を備える流体フィルタであって、前記キャップ及び前記ベースは、前記１．乃至５．のいずれかに記載の２部材の締結構造を備えることを特徴とする流体フィルタ。

熱膨張率が異なる２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雄ねじを備え、２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雄ねじのピッチより短いピッチに形成された雌ねじを備えることにより、常温において該２つの部材を所定の締付けトルクによって締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの進み側フランク面（Ａ）と前記雌ねじの反進み側フランク面（Ｃ）が強く当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｂ）と該雌ねじの進み側フランク面（Ｄ）が強く当接するため、強固に締結される。そして、締結された該２つの部材が高温において使用されるときは、熱膨張率が大きい前記部材が熱膨張率の小さい前記部材よりもねじの軸方向に大きく熱膨張するため、前記フランク面（Ａ）と前記フランク面（Ｃ）とがさらに圧接されるとともに前記フランク面（Ｂ）と前記フランク面（Ｄ）とがさらに圧接され、ねじ部の軸方向に働く軸力が増すことによって、常温での締結状態を上回る強さによって前記２つの部材が締結され、緩むことを防止することができる。

熱膨張率が異なる２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雌ねじを備え、２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雌ねじのピッチより短いピッチに形成された雄ねじを備えることにより、常温において該２つの部材を所定の締付けトルクによって締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｇ）と前記雌ねじの進み側フランク面（Ｅ）が強く当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの進み側フランク面（Ｈ）と該雌ねじの反進み側フランク面（Ｆ）が強く当接するため、強固に締結される。そして、締結された該２つの部材が高温において使用されるときは、熱膨張率が大きい前記部材が熱膨張率の小さい前記部材よりもねじの軸方向に大きく熱膨張するため、前記フランク面（Ｇ）と前記フランク面（Ｅ）とがさらに圧接されるとともに前記フランク面（Ｈ）と前記フランク面（Ｆ）とがさらに圧接され、ねじ部の軸方向に働く軸力が増すことによって、常温での締結状態を上回る強さによって前記２つの部材が締結され、緩むことを防止することができる。

前記２つの部材の１つは、ケーシング内にフィルタエレメントを収容してなる流体フィルタの該ケーシングの一方を構成するキャップであり、前記２つの部材の他の１つは、該流体フィルタのケーシングの他方を構成するベースであれば、熱膨張率の異なる前記キャップと前記ベースとの締結が高温時に緩むことを防止することができる。

熱膨張率が大きい部材は合成樹脂材からなり、熱膨張率が小さい部材は金属材からなれば、一方の部材について、合成樹脂材により軽量で製造コストが安価である等の効果を享受でき、他方の部材について、金属材により強度、剛性が大きい等の効果を享受できる。

前記キャップは合成樹脂材からなり、前記ベースは金属材からなれば、使用時に高温となる車両のエンジンルーム内に配設される流体フィルタ等において、該キャップは軽量で製造コストを安価にできるとともに、該ベースは強度、剛性に優れ、且つキャップとベースとを常に強固な締結状態に維持することができる。

上記締結構造を備えた本流体フィルタにより、組み付けられた後、組み付け時より高温下で使用されても、それぞれ熱膨張率の異なる素材を用いたキャップ及びベースの螺合による締結が緩むことがなく、常に強固な締結状態を維持することができる。

本発明に係る２部材の締結構造は、熱膨張率が異なる２つの部材の一方は雄ねじ又は雌ねじが形成された螺合部を備えるとともに、他方は雌ねじ又は雄ねじが形成された被螺合部を備え、その２つの部材の相対回転による螺合によって締結される２部材の締結構造であって、２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は、熱膨張率が大きい部材に設けられたねじのピッチより短いピッチに形成されたねじを備えることを特徴とする。

前記「２つの部材」は、互いに熱膨張率が異なり、相対回転による螺合により締結されるものである限り、その材質、形状、使用箇所等は特に限定されるものではない。材質としては、金属材、合成樹脂材、セラミックス等各種素材が適用される。
例えば、本締結構造は、２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は合成樹脂材からなり、熱膨張率が小さい部材は金属材からなる２部材の締結に用いることができる。

前記「金属材」は任意に選択することができるが、例えば、アルミニウム合金及び鋼鉄を挙げることができる。このうち、アルミニウム合金が軽量であるため好適に用いることができる。「合成樹脂材」も任意に選択することができるが、例えば、ガラス繊維等の補強繊維を添加したポリアミド樹脂等を挙げることができる。尚、合成樹脂材の場合は、部材の剛性を高めるため、必要に応じてガラス繊維、グラスウール、炭素繊維等の補強材を加えたものが使用されることがある。
互いに熱膨張率が異なる態様としては、例えば、一方の部材が合成樹脂製、他方の部材が金属製であるものを挙げることができ、また、２つの部材とも合成樹脂材の場合、金属材の場合であっても、その素材性状が互いに相違するものを挙げることができる。

前記２つの部材の一方の部材の「螺合部」は、雄ねじ又は雌ねじで形成される。また、他方の部材の「被螺合部」は、上記螺合部に設けられたねじとの間に寸法差を有する雌ねじ又は雄ねじで形成されてなる。ねじ山の形状は特に限定されない。例えば、ねじ山角度が６０度で軸直角に対して対称に形成されたねじであってもよいし、台形ねじ、四角ねじ等であってもよい。
尚、前記螺合部及び被螺合部は、雄ネジ及び雌ネジのネジ構造に限られるものではなく、例えば、螺旋状の溝部と凸部とで形成され、互いに螺旋状に嵌合し、螺合可能な形態のものであってもよい。
これらの「螺合部」及び「被螺合部」は、単に雄ネジ又は雌ネジが形成されている部分のみを意味するのではなく、およそ２つの部材が相対回転による螺合に係わる部分を意味する。

本発明の締結構造は、熱膨張率が異なる２つの部材を相対回転させ、互いの螺合により締結する２部材の締結構造であれば任意に適用することができ、特に、温度差が生じる環境で使う締結構造に好適に用いることができる。
例えば、内燃機関のタンク及び容器類のキャップ部分、具体的には、流体フィルタにおけるキャップ及びベース、並びにケーシング及びドレンキャップ等の螺合部分を挙げることができる。また、配線をベース外に延出する孔に設けられる該配線を保護するブッシュ、並びにオイルタンク及び燃料タンク等のベース及びキャップ等の螺合部分を挙げることができる。更に、暖房器具の燃料タンク等のベース及びキャップ等の螺合部分、断熱材でできたクーラボックスとその排水孔に設けられるキャップとの螺合部分等を例示することができる。特に、使用時に高温となる流体フィルタのキャップ及びベースの螺合部分に好適に適用することができる。本締結構造は、組み付け時より高温下におかれても、２つの部材間の締付力が減少したり、軸力が低下したりすることがなく、２部材間において常に強固な締結状態を維持することができるからである。
（第１の締結構造）

第１に、前記２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雄ねじを備え、熱膨張率が小さい部材はその雄ねじのピッチより短いピッチに形成された雌ねじを備えることができる。
図１は、熱膨張率が大きい部材２０と、熱膨張率が小さい部材３０とが螺合された状態を説明するための模式的な断面図である。部材２０の螺合部２０ａには雄ねじ２０ｂが設けられ、部材３０の被螺合部３０ａには雌ねじ３０ｂが設けられている。ここで、雄ねじ２０ｂのねじ山のピッチはｐであり、雌ねじ３０ｂのねじ山のピッチは雄ねじのピッチより微小量（β）小さいｐ−βに形成されている。

常温において、上記の部材２０と部材３０を相対回転させて螺合部２０ａと被螺合部３０ａとを所定の締め付けトルクによって締め付けると、両部材に設けられたねじのピッチが異なるため、螺合部２０ａの先端側においては雄ねじ２０ｂの進み側フランク面Ａと被螺合部３０ａの雌ねじ３０ｂの反進み側フランク面Ｃとが強く当接される。相対する各ねじ山において、雄ねじ２０ｂの進み側フランク面及び雌ねじ３０ｂの反進み側フランク面に加わる負荷は、螺合部２０ａの根元側に向かって順次弱くなる。同時に、相対する各ねじ山において、雄ねじ２０ｂの反進み側フランク面及び雌ねじ３０ｂの進み側フランク面に加わる負荷は螺合部２０ａの根元側に向かって順次強くなり、螺合部２０ａの根元側においては、雄ねじ２０ｂの反進み側フランク面Ｂと雌ねじ３０ｂの進み側フランク面Ｄとが強く当接される。これによって、部材２０にはねじの軸方向に大きな軸力Ｐ_２０が発生し、部材３０にはねじの軸方向に大きな軸力Ｐ_３０が発生するため、２つの部材２０と３０とは強固に締結され、緩みが防止される。

ここで、「先端側」とは雄ねじが進む先端側（図１では螺合部２０ａの下方側）をいい、「根元側」とは雄ねじが進む向きとは反対側のねじの根元部（図１では螺合部２０ａの上方側）をいう。
雄ねじ及び雌ねじの「進み側フランク面」とは、螺合させる際に雄ねじが進む向き（図１の例では下向き）のフランク面をいう。また、雄ねじ及び雌ねじの「反進み側フランク面」とは、螺合させる際に雄ねじが進む向きとは反対側のフランク面をいう。
また、「軸力」とは、相対回転による螺合によって締結される２つの部材の軸方向に発生し、２つの部材を締結する圧迫力及び引張力である。

前記のように、常温で所定の締め付けトルクにより締結された部材２０及び部材３０が高温の環境で使用されたとき、ねじの軸方向の膨張は、熱膨張率の大きい部材２０の方が熱膨張率の小さい部材３０よりも大きい。このため、螺合部２０ａの先端側においては、前記フランク面Ａと、前記フランク面Ｃとが常温時よりも強く圧接される。同時に、螺合部２０ａの根元側においては、前記フランク面Ｂと前記フランク面Ｄとが常温時よりも強く圧接される。それによって、部材２０及び部材３０には、ねじの軸方向に常温時よりも大きな軸力が発生することとなる。

詳しくは、部材２０の線熱膨張率をα_２０とし、常温時の雄ねじ２０ｂ部の前記フランク面Ｂから前記フランク面Ａ中央部までの長さを図１に示すようにＬ_２０とする。雄ねじ２０ｂ部が自由膨張する場合、常温から温度がΔＴ上昇したとき前記長さＬ_２０の伸びΔＬ_２０は、α_２０・ΔＴ・Ｌ_２０となる。一方、部材３０の線熱膨張率をα_３０とし、常温時の雌ねじ３０ｂ部の前記フランク面Ｃ中央部から前記フランク面Ｄまでの長さを図１に示すようにＬ_３０とすると、雌ねじ３０ｂ部が自由膨張する場合、常温から温度がΔＴ上昇したとき前記長さＬ_３０の伸びΔＬ_３０は、α_３０・ΔＴ・Ｌ_３０となる。
常温下においては、雄ねじ２０ｂ部の前記長さＬ_２０は雌ねじ３０ｂ部の前記長さＬ_３０と同一とする。高温になると、部材２０は部材３０と比較して線熱膨張率が大きく、α_２０>α_３０であるので、自由膨張において雄ねじ２０ｂ部の長さの伸びΔＬ_２０は雌ねじ３０ｂ部の長さの伸びΔＬ_３０よりも大きくなる。
そうすると、雌ねじ３０ｂ部と雄ねじ２０ｂ部の当接する前記各フランク面は、熱膨張による長さの伸びの違いによってさらに圧迫されることとなり、雄ねじ２０ｂ部の先端側においては、前記フランク面Ｃが前記フランク面Ａによって強く押され、同時に、雄ねじ２０ｂ部の根元側においては、前記フランク面Ｄが前記フランク面Ｂによって強く押されることとなる。すなわち、雌ねじ３０ｂ部と雄ねじ２０ｂ部の当接する各フランク面を圧接するように働く力が常温時よりも増大する結果、部材２０及び部材３０の各ねじ部はひずみを受け、そのひずみに応じて軸力が常温時よりも増大することとなる。
これにより、高温時には螺合部の締め付け力が増し、２つの部材２０と３０との締結に緩みが発生することがなく、強固な締結状態が得られる。

（第２の締結構造）
第２に、本発明の２部材の締結構造は、２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雌ねじを備え、熱膨張率が小さい部材は前記雌ねじのピッチより短いピッチに形成された雄ねじを備えてもよい。
図２は、図１に示した例とは逆に、部材２２の熱膨張率が小さく、部材３２の熱膨張率が大きい場合を例示するものである。部材２２の螺合部２２ａには雄ねじ２２ｂが設けられ、部材３２の被螺合部３２ａには雌ねじ３２ｂが設けられている。ここで、雌ねじ３２ｂのねじ山のピッチはｐであり、雄ねじ３２ｂのねじ山のピッチは雌ねじのピッチより微小量（β）小さいｐ−βに形成されている。

常温において、上記の部材２２と部材３２を相対回転させて螺合部２２ａと被螺合部３２ａとを所定の締め付けトルクによって締め付けると、両部材に設けられたねじのピッチが異なるため、螺合部２２ａの先端側においては、雄ねじ２２ｂの反進み側フランク面Ｇと、被螺合部３２ａの雌ねじ３２ｂの進み側フランク面Ｅとが強く当接される。相対する各ねじ山において、雄ねじ２２ｂの反進み側フランク面及び雌ねじ３２ｂの進み側フランク面に加わる負荷は、螺合部２２ａの根元側に向かって順次弱くなる。同時に、相対する各ねじ山において、雄ねじ２２ｂの進み側フランク面及び雌ねじ３２ｂの反進み側フランク面に加わる負荷は螺合部２２ａの根元側に向かって順次強くなり、螺合部２２ａの根元側においては、雄ねじ２２ｂの進み側フランク面Ｈと雌ねじ３２ｂの反進み側フランク面Ｆとが強く当接される。これによって、部材２２及び部材３２には、ねじの軸方向に大きな軸力が発生するため、２つの部材２２と３２とは強固に締結され、緩みが防止される。

図２に示すように、常温時の雄ねじ２２ｂ部の長さをＬ_２２、雌ねじ３２ｂ部の長さをＬ_３２とする。常温で所定の締め付けトルクにより締結された部材２２及び部材３２が高温の環境で使用されたとき、部材３２の方が熱膨張率が大きいため、それぞれ自由膨張すれば上記雌ねじ３２ｂ部の長さの伸びΔＬ_３２は雄ねじ２２ｂ部の長さの伸びΔＬ_２２よりも大きいこととなる。
そうすると、雌ねじ３２ｂ部と雄ねじ２２ｂ部の当接する前記各フランク面は、熱膨張の差によってさらに圧迫されることとなり、雄ねじ２２ｂ部の先端側においては、前記フランク面Ｇが前記フランク面Ｅによって強く押され、同時に、雄ねじ２２ｂ部の根元側においては、前記フランク面Ｈが前記フランク面Ｆによって強く押されることとなる。すなわち、雌ねじ３２ｂ部と雄ねじ２２ｂ部の当接する各フランク面を圧接するように働く力が常温時よりも増大する結果、部材２２及び部材３２の各ねじ部はひずみを受け、そのひずみに応じて軸力が常温時よりも増大することとなる。
これにより、高温時には螺合部の締め付け力が増し、２つの部材２２と３２との締結に緩みが発生することがなく、強固な締結状態が得られる。

ここで、「先端側」とは雄ねじが進む先端側（図２では螺合部２２ａの下方側）をいい、「根元側」とは雄ねじが進む向きとは反対側のねじの根元部（図２では螺合部２２ａの上方側）をいう。
雄ねじ及び雌ねじの「進み側フランク面」とは、螺合させる際に雄ねじが進む向き（図２の例では下向き）のフランク面をいう。また、雄ねじ及び雌ねじの「反進み側フランク面」とは、螺合させる際に雄ねじが進む向きとは反対側のフランク面をいう。
また、「軸力」とは、相対回転による螺合によって締結される２つの部材の軸方向に発生し、２つの部材を締結する圧迫力及び引張力である。

（流体フィルタにおける２部材の締結構造）
流体フィルタは、オイル及び水等の任意の流体のフィルタである。図４はオイルフィルタの例を示すもので、２つの分割体からなるケーシング４内にフィルタエレメント１１が収容される。該ケーシング４は、相対回転により互いに螺合可能なキャップ２及びベース３を備える。キャップ２及びベース３は、相互に係合されてフィルタエレメント１１を収容するケーシング４を構成する限り、その形状等は特に問わない。
また、キャップ２及びベース３の材質は、熱膨張率の異なる材質であっても任意に選択することができる。好適には、キャップ２を合成樹脂材により形成し、且つベース３を金属材により形成することができる。この場合、キャップ２は雄ネジを備え、ベース３は雌ネジを備える。

上記流体フィルタのケーシングを構成するキャップ２及びベース３に相互にねじ山のピッチの異なるねじを備え、その螺合によってキャップ２及びベース３を締結することができる。図３は、このようにケーシングを構成するベース３及びキャップ２の締結構造を説明するための模式的な断面図である。
常温下の２５℃の雰囲気温度においてキャップ２及びベース３を相対回転させて螺合部２ａと被螺合部３ａとを所定の締め付けトルクによって締め付けると、ベース３に備えられる雌ねじ３ｂのねじ山のピッチは、キャップ２に備えられる雄ねじ２ｂのねじ山のピッチｐよりもβ小さく形成されているため、螺合部２ａの先端側においては雄ねじ２ｂの進み側フランク面Ｊと被螺合部３ａの雌ねじ３ｂの反進み側フランク面Ｍとが強く当接される。同時に、螺合部２ａの根元側においては、雄ねじ２ｂの反進み側フランク面Ｋと雌ねじ３ｂの進み側フランク面Ｎとが強く当接される。これによって、キャップ２及びベース３にはねじの軸方向に大きな軸力が発生するため、キャップ２とベース３とは強固に締結され、緩みが防止される。

次に、常温で前記のようにして締結されたキャップ２及びベース３が高温となると、いずれも軸方向に熱膨張する。キャップ２はベース３と比較して線熱膨張率が大きいため、自由膨張する場合は雄ねじ２ｂ部の長さの伸びは雌ねじ３ｂ部の長さの伸びよりも大きい。そうすると、当接する前記各フランク面は熱膨張による伸長の違いによってさらに圧迫されることとなり、前記フランク面Ｍが前記フランク面Ｊによって強く押され、同時に、前記フランク面Ｎが前記フランク面Ｋによって強く押されることとなる。これにより螺合部２ａ及び被螺合部３ａが受けるひずみは常温時よりも増大し、そのひずみに応じてキャップ２及びベース３の軸力が増大することとなるため、螺合部の締め付け力が増し、キャップ２とベース３との締結に緩みが発生することがなく、強固な締結状態が得られる。

上記とは逆に、キャップ２がベース３より熱膨張率が小さい場合には、キャップ２の螺合部２ａに備えられる雄ねじのねじ山のピッチは、ベース３の被螺合部３ａに備えられる雌ねじのねじ山のピッチよりもβ小さく形成されればよい。すなわち、図２に示された部材２２が上記キャップ２に相当し、部材３２が上記ベース３に相当する締結構造とすることにより、上記同様の効果を奏することができる。

（流体フィルタ）
従来、流体フィルタのケーシングにおいては、図６、７に例示するように、アルミニウム合金からなるベース３と合成樹脂からなるキャップ２が相対回転による螺合により組み付けられている。ベース３の被螺合部３ａの雌ネジ部３ｂとキャップ２の螺合部２ａの雄ネジ部２ｂのねじ山のピッチは同一（ｐ）に形成されている。
組み付け後は、ベース３の被螺合部３ａは、図６に示すように、ベース３の先端部の端面３ｅが当接するキャップ２のフランジ２ｄと該キャップ２の螺合部２ａとによって挟み込まれ、圧迫されて軸方向の圧迫力である軸力Ｐが発生する。これにより、キャップ２とベース３とは強固に締め付けられることによって締結される。

しかし、高温の状態で使用されると、キャップ２及びベース３は熱膨張する。前述のように、キャップ２及びベース３は異なる材質の素材が使用されており、キャップ２はベース３より熱膨張率が大きいため、高温下において、キャップ２の雄ネジ部２ｂからなる螺合部２ａは、ベース３の雌ネジ部３ｂからなる被螺合部３ａより大きく伸張し、ベース３の先端部の端面３ｅとキャップ２のフランジ２ｄとの当接位置Ｖ２を起点として、ベース３の被螺合部３ａに対して相対的に軸方向、すなわち図６における垂直下方に伸びることとなる。その結果、上記軸力Ｐが減少し、キャップ２とベース３との間の締め付け力が常温時よりも低下する傾向にあった。すなわち、常温においてキャップ２とベース３を相対回転させて所定の締め付けトルクによって締め付けて締結しても、高温下でキャップ２とベース３を締め付け時とは逆向きに相対回転させて締結を緩めるのに必要な緩めトルクは、常温時の締め付けトルクに比べて大幅に減少する傾向があった。

本流体フィルタ１は、オイル及び水等の任意の流体のフィルタであり、図４に例示するように、フィルタエレメント１１と、フィルタエレメント１１を支持するプロテクタ１３と、フィルタエレメント１１及びプロテクタ１３を収容すると共に相対回転により互いに螺合可能なキャップ２及びベース３と、を備え、キャップ２及びベース３は、図３に示すような本発明の前記締結構造を備えることを特徴とする。
前記「キャップ２」は、ベース３と係合されてフィルタエレメント１１及びプロテクタ１３を収容するケーシング４を構成する限り、その形状等は特に問わない。
前記「ベース３」は、通常、外部からケーシング４内に流体を流入させるための流入路１０、及び外部に流体を流出するための流出路９が形成されている。
キャップ２及びベース３の材質は、熱膨張率の異なる材質であっても任意に選択することができる。このうち、キャップ２が合成樹脂材であり、且つベース３が金属材からなることを好適として挙げることができる。この場合、キャップ２は雄ネジを備え、ベース３は雌ネジを備える。

前記「フィルタエレメント１１」は、外周側から中心軸部へ流体を通過させることによってろ過するための部材であり、材質及び構造を特に限定しない。また、フィルタエレメントは筒状体であるが、外周側と内周側の形状が相似であってもよいし異なっていてもよい。更に、中心軸部の一端面が開口していればよく、他端面は開口してもよいし、閉じていてもよい。更に、フィルタエレメント１１は、ベース３及びプロテクタ１３と接触する部位にシール部材１２を設け、流体の液漏れを防止することができる。
前記「プロテクタ１３」は、フィルタエレメント１１を流体の圧力によって破損しないように保持することができればよくその材質及び形状を任意に選択することができる。また、プロテクタ１３には外周側から中心軸部へ流体を通過させることができるように透孔６を設けることができる。

以下、本発明の２部材の締結構造を備えた流体フィルタを具体的に説明する。本実施例では、２部材として、内燃機関のシリンダブロックに装着されるオイルフィルタのケーシングを構成するベース及びキャップを例示する。

オイルフィルタ１は、図４に示すように、相対回転により互いに螺合可能な有底円筒状のキャップ２と有底円筒状のベース３とからなるケーシング４を備えている。キャップ２は軽量、製造コスト低減等の点からガラス繊維を配合したポリアミド樹脂等の合成樹脂材で一体に形成されている。また、ベース３はケーシング４の強度を確保し剛性を高める等の点からアルミニウム合金のダイキャストによって形成されている。
キャップ２には螺合部２ａ、ベース３には被螺合部３ａが備えられ、キャップ２とベース３は相対回転による螺合によって締結される。

キャップ２の螺合部２ａの上方及びベース３の被螺合部３ａの上方における空間にはＯリング５が装着されている。オイルフィルタ１は、これら雄ネジ部２ｂと雌ネジ部３ｂとを螺合させて、Ｏリング５を介してキャップ２及びベース３を螺合させると、ケーシング４の内部が液密に保持されるようになっている。ベース３の底部には、ケーシング４の内部のオイルを排出する油路パイプ部９、及びケーシング４の内部にオイルを流入させる流入口１０が設けられている。

キャップ２の内部には、多数の透孔６を有する合成樹脂製の円筒形状のプロテクタ１３が設けられている。このプロテクタ１３の外周には、シール部材１２を介して濾紙をひだ折り菊花状に折り曲げ形成してなる円筒状のフィルタエレメント１１が装着されている。プロテクタ１３は、基端部側に形成されたフランジ部８と、基端部側付近の内部に形成されたバネ受け部１４と、先端部に形成された油路連結部１５とを備えている。
フランジ部８はキャップ２の内部に形成されたプロテクタ保持部１６に着脱可能に支持され、且つ、プロテクタ保持部１６の縁部に形成されたストッパ１７により脱落が防止される。また、キャップ２とプロテクタ１３とが一体回転するための係合爪等の係合機構が設けられている。油路連結部１５は、ベース３の油路パイプ部９に相対回転可能に嵌合する。更に、プロテクタ１３のバネ受け部１４の上部にはコイルスプリングからなるサポートスプリング７が設けられている。このサポートスプリング７は、プロテクタ１３をベース３側に付勢している。このサポートスプリング７の付勢力により、フィルタエレメント１１に設けられたシール部材１２は圧迫され、シール性が高められている。

図３は、このように構成されたオイルフィルタ１のケーシングを構成するベース３及びキャップ２の締結構造を説明するための模式的な断面図である。
キャップ２の外周面には、雄ねじ部２ｂからなる螺合部２ａが形成され、螺合部２ａにはねじ山のピッチ３．０ｍｍの雄ねじ部２ｂが設けられている。一方、ベース３の内周面には、雌ねじ部３ｂからなる被螺合部３ａが形成され、該雌ねじ部３ｂのねじ山のピッチは前記キャップ２の雄ネジ部２ｂのねじ山のピッチよりも小さい２．９ｍｍとされている。

この締結構造による作用は前述した通りである。常温下の２５℃の雰囲気温度においてキャップ２及びベース３を相対回転させて螺合部２ａと被螺合部３ａとを所定の締め付けトルクによって締め付けると、螺合部２ａの先端側においては雄ねじ２ｂの進み側フランク面Ｊと被螺合部３ａの雌ねじ３ｂの反進み側フランク面Ｍとが強く当接されるとともに、螺合部２ａの根元側においては、雄ねじ２ｂの反進み側フランク面Ｋと雌ねじ３ｂの進み側フランク面Ｎとが強く当接される。これによって、キャップ２及びベース３にはねじの軸方向に大きな軸力が発生するため、キャップ２とベース３とは強固に締結される。

次に、前記のようにしてキャップ２とベース３とが組み付けられたオイルフィルタ１が車両走行等のエンジン使用により高温になるに伴ってキャップ２及びベース３も高温となり、いずれも軸方向に熱膨張する。キャップ２の雄ねじ２ｂ部とベース３の雌ねじ３ｂ部の熱膨張による伸長の差によって、当接する前記各フランク面はさらに圧迫されることとなり、前記フランク面Ｍが前記フランク面Ｊによって強く押され、同時に、前記フランク面Ｎが前記フランク面Ｋによって強く押されることとなる。これにより螺合部２ａ及び被螺合部３ａが受けるひずみは常温時よりも増大し、そのひずみに応じてキャップ２及びベース３の軸力が増大することとなるため、螺合部の締め付け力が増し、キャップ２とベース３との締結に緩みが発生することがなく、強固な締結状態が得られる。

オイルフィルタにおいて、本発明品と従来品との締結強度の比較試験を行った結果は次の通りである。試験は常温の２５℃において本発明品、従来品ともベースとキャップとを同一の締め付けトルクで締め付けた後、高温の１３０℃の条件下において、ベースからキャップを緩めるのに要する緩めトルクを測定することによって両品の締結強度を比較した。
その結果、従来品の１３０℃での緩めトルクは、２５℃の常温下での締め付けトルクに対してほぼ半減した。一方、本発明品では、１３０℃での緩めトルクが、２５℃の常温下での締め付けトルクに対して約１．５倍に増大した。これにより、従来のオイルフィルタは高温になると締結力が減少するのに対し、本発明品のオイルフィルタは逆に増大することが確認された。

熱膨張率が大きい部材２０と熱膨張率が小さい部材３０との本締結構造による螺合状態を説明するための模式的な要部断面図である。 熱膨張率が小さい部材２０と熱膨張率が大きい部材３０との本締結構造による螺合状態を説明するための模式的な要部断面図である。 本発明の締結構造による流体フィルタのベースとキャップとの螺合状態を説明するための模式的な要部断面図である。 本発明の流体フィルタの例を示す分解断面図である。 従来の締結構造による２部材の螺合状態を示す模式的な要部断面図である。 従来の流体フィルタのベースとキャップとの締結構造を示す要部断面図である。 従来の流体フィルタを示す分解断面図である。

符号の説明

１；流体（オイル）フィルタ、２；キャップ、２ａ；螺合部、２ｂ；雄ネジ部、３；ベース、３ａ；被螺合部、３ｂ；雌ネジ部、４；ケーシング、１１：フィルタエレメント、２０ａ、２２ａ；螺合部、２０ｂ、２２ｂ；雄ネジ部、３０ａ、３２ａ；被螺合部、３０ｂ、３２ｂ；雌ネジ部。

Claims (6)

1. ２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、
   前記２つの部材は熱膨張率が異なり、
   前記２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雄ねじを備え、
   前記２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雄ねじのピッチより短いピッチに形成された雌ねじを備え、
   前記２つの部材を前記雄ねじと前記雌ねじの螺合により締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの進み側フランク面（Ａ）と前記雌ねじの反進み側フランク面（Ｃ）が当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｂ）と該雌ねじの進み側フランク面（Ｄ）が当接し、
   熱膨張率が大きい前記部材がねじの軸方向に熱膨張したときに、前記フランク面（Ａ）と前記フランク面（Ｃ）とが圧接されるとともに前記フランク面（Ｂ）と前記フランク面（Ｄ）とが圧接されることを特徴とする２部材の締結構造。
2. ２つの部材が相対回転による螺合により締結される２部材の締結構造であって、
   前記２つの部材は熱膨張率が異なり、
   前記２つの部材のうち熱膨張率が大きい部材は雌ねじを備え、
   前記２つの部材のうち熱膨張率が小さい部材は前記雌ねじのピッチより短いピッチに形成された雄ねじを備え、
   前記２つの部材を前記雄ねじと前記雌ねじの螺合により締結したとき、前記雄ねじの先端側において該雄ねじの反進み側フランク面（Ｇ）と前記雌ねじの進み側フランク面（Ｅ）が当接するとともに、該雄ねじの根元側において該雄ねじの進み側フランク面（Ｈ）と該雌ねじの反進み側フランク面（Ｆ）が当接し、
   熱膨張率が大きい前記部材がねじの軸方向に熱膨張したときに、前記フランク面（Ｇ）と前記フランク面（Ｅ）とが圧接されるとともに前記フランク面（Ｈ）と前記フランク面（Ｆ）とが圧接されることを特徴とする２部材の締結構造。
3. 前記２つの部材の１つは、２分割体からなるケーシング内にフィルタエレメントを収容してなる流体フィルタの該ケーシングの一方を構成するキャップであり、
   前記２つの部材の他の１つは、前記流体フィルタのケーシングの他方を構成するベースである請求項１又は２に記載の２部材の締結構造。
4. 前記熱膨張率が大きい部材は合成樹脂材からなり、
   前記熱膨張率が小さい部材は金属材からなる請求項１又は２に記載の２部材の締結構造。
5. 前記キャップは合成樹脂材からなり、
   前記ベースは金属材からなる請求項３記載の２部材の締結構造。
6. フィルタエレメントと、
   前記フィルタエレメントを支持するプロテクタと、
   前記フィルタエレメント及び前記プロテクタを収容するとともに螺合により互いに締結可能なキャップ及びベースと、
   を備える流体フィルタであって、
   前記キャップ及び前記ベースは、請求項１乃至５のいずれかに記載の２部材の締結構造を備えることを特徴とする流体フィルタ。

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