(57)【要約】  ねじ軸に１条以上の第１ねじ（Ｓ１）と、この第１ねじ（Ｓ１）のリードより大きいリードを有する第２ねじ（Ｓ２）の２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、ダブルナットで締結するとき、高い緩み止め効果を得ることができる構造の二重ねじ構成体を提供する。  本発明の実施の形態の二重ねじ構成体１Ａでは、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄよりとがり山の高さＨの１０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径も第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄよりとがり山の高さＨの１０％大きく形成した。
2019230167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、
前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されている
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項２】
請求項１に記載の二重ねじ構成体において、
前記第１ねじは１条ねじであり、前記第２ねじは１条以上のねじである
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじと前記第１ねじは、同一種類のねじである
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの３０％未満の大径である
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの１０％〜２０％の大径である
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項６】
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、及び前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体と、
前記第１ねじにねじ込まれる第１ナットと、
前記第２ねじにねじ込まれる第２ナットと
を有する二重ねじ構成体の締結体において、
前記二重ねじ構成体及び前記第２ナットが外部から回転トルクを受けて、前記二重ねじ構成体と前記第２ナット間に許容最大軸力が発生するとき、前記二重ねじ構成体の第２ねじのねじ山にかかる前記第２ナットから受ける応力が、前記第２ねじのねじ山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものである
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項７】
請求項６に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されいる
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの前記締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記第２ナットが前記被締結物に接する面は、凹凸、フランジ、及び粗面から選択される１種以上が形成されている
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルナット締結において、緩み防止機能等を有する二重ねじ構成体とその締結体に関する。更に詳しくは、この二重ねじ構成体（雄ねじ）は、第１ねじと、この第１ねじのねじ山に第２ねじの２種類のねじが形成されたものであり、この第２ねじは、第１ねじのリードより大きいリードを有する、二重ねじ構成体とその締結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸に２種類のねじを形成した二重ねじ構成体は、例えば、メートル並目ねじである第１ねじ（Ｓ１）と、この第１ねじ（Ｓ１）と同じねじれ方向で、かつこの第１ねじ（Ｓ１）のピッチの倍数のリードを有する多条ねじから、１条以上少ないねじを、第１ねじ（Ｓ１）に重ねて形成された第２ねじ（Ｓ２）とを有したものであり公知である（特許文献１）。この二重ねじ構成体は、第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれるメートル並目ナットと、第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれるハイリードナット（多条ナット）の２個のナットで締め付けて締結体
として使用される。【０００３】
この二重ねじ構成体は、２種類のねじで形成されているために、ねじ軸の軸線を含む断面において、角度位置によっては、メートル並目ねじの三角形の基準山形より、低いねじ山が周期的に連続して現れる。このために二重ねじ構成体に軸力が負荷されると、角度位置によってはねじ山がナットにより、剪断力又は接触面圧で破壊、又は塑性変形され弱くなる。そこで、上記特許文献１では、第２ねじの谷径を大径にしたねじ山形状を提案した。この谷径は、ねじの有効径以下が好ましい旨が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／１９４８４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この先行技術では、二重ねじ構成体がメートル並目ねじの場合、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径以下にした二重ねじ構成体の第２ねじ（Ｓ２）に、ハイリードナットをねじ込み、次に、この二重ねじ構成体の第１ねじ（Ｓ１）にメートル並目ナットをねじ込み被締結体を締結する、いわゆるダブルナットで締結される。このとき、メートル並目ナットのみの締め付けで設定軸力以上になるようなトルクで締め付けた後、ハイリードナットを締め戻す。このとき、ハイリードナットを締め戻さない場合、後記するように、本発明の発明者等が提案した「ねじ緩み振動試験機」で過酷な緩み試験を行うと、残留軸力にバラツキが見られ、緩みが生じることが判明した。【０００６】
この原因は、ハイリードナットを締め戻さずに、メートル並目ナットを二重ねじ構成体に大きな締め付けトルクで締め付けると、低い山の部分の剛性が本来の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山の剛性よりも小さいために、軸力によりせん断荷重等を受けると塑性変形して軸力が低下し、ダブルナット間のロッキング力を大きくすることができないためと考えられる。そこで、これを避けるための一般的な締結作業は、最初にメートル並目ナットで、必要トルクで締め付けた後、ハイリードナットを締め戻す作業となる。このハイリードナットを締め戻す作業は、締結作業工程からいえば、余分な作業工程となり、かつ両ナットのトルク管理も必要となり管理が複雑となる。【０００７】
前述したように、締結作業を効率的に行うには、ハイリードナットを締め戻さずに、メートル並目ナットを必要なトルクで締め付けるのみで、ダブルナット間のロッキング力を大きくすることができれば良い。即ち、二重ねじ構成体のダブルナット締結体において、想定される最も過酷な緩み負荷を想定して、再現した緩み試験機で試験したとき、その締結体の軸力が低下しなければ、ハイリードナットを締め戻す作業が不要となり、締結作業の効率が向上する。本発明は、以上のような背景を考慮して発明されたものであり、以下の目的を達成する。【０００８】
本発明の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、ダブルナットで締結するとき、高い緩み止め機能を得ることができる構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
本発明の他の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、二重ねじ構成体の転造が容易な構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、ダブルナットで締結するとき、ねじ山がせん断破壊しない、又は塑性変形しない構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の二重ねじ構成体は、
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、
前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されていることを特徴とする。【００１０】
本発明２の二重ねじ構成体は、本発明１において、前記第１ねじは１条ねじであり、前記第２ねじは１条以上のねじであることを特徴とする。
本発明３の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじと前記第１ねじは、同一種類のねじであることを特徴とする。
本発明４の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの３０％未満の大径であることを特徴とする。
本発明５の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの１０％〜２０％の大径であることを特徴とする。【００１１】
本発明６の二重ねじ構成体の締結体は、
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、及び前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体と、
前記第１ねじにねじ込まれる第１ナットと、
前記第２ねじにねじ込まれる第２ナットと
を有する二重ねじ構成体の締結体において、
前記二重ねじ構成体及び前記第２ナットが外部から回転トルクを受けて、前記二重ねじ構成体と前記第２ナット間に許容最大軸力が発生するとき、前記二重ねじ構成体の第２ねじのねじ山にかかる前記第２ナットから受ける応力が、前記第２ねじのねじ山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものであることを特徴とする。【００１２】
本発明７の二重ねじ構成体の締結体は、本発明６において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されいることを特徴とする。【００１３】
本発明８の二重ねじ構成体の締結体は、本発明の６又は７において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの前記締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。【００１４】
本発明９の二重ねじ構成体の二重ねじ構成体の締結体は、本発明８において、前記第２ナットが前記被締結物に接する面は、凹凸、フランジ、及び粗面から選択される１種以上が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の二重ねじ構成体とその締結体は、ダブルナットにより締結するとき、設定トルクによりリードが小さいナットを回して締結するのみで、ボルトに所望の軸力を与えるとともに、他方のナットであるリードが大きいナットとの間、即ち、ダブルナット間のロッキング力が確保できるため、緩み難くなり、リードが大きいナットを締め戻す作業が不要となる。また、本発明の二重ねじ構成体は、第２ねじの谷底が浅い（谷径が大径である）ので、二重ねじ構成体を転造加工で加工するとき、無理な塑性変形がなく、転造金型の損傷、摩耗が少なくなり、しかも転造後の表面の品質も良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の二重ねじ構成体を示す図であって、図１（ａ）が側面図、図１（ｂ）が正面図である。
【図２】図２は、本発明の二重ねじ構成体１Ａの基本原理を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は「０°角度位置」、図２（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。
【図３】図３は、図２の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径と同一にしたものである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より１０％大きく形成した例である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より２０％大きく形成した例である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より３０％大きく形成した例である。
【図８】図８は、従来の二重ねじ構成体（有効径までの嵩上げ）を緩み止めナット付の締結体に用いた例であり、図８（ａ）は一部断面図、図８（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。
【図９（ａ）】図９（ａ）は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体（有効径以上の嵩上げ）をダブルナットで締結した締結体に用いた例である。
【図９（ｂ）】図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した締結体を示す断面図である。
【図９（ｃ）】図９（ｃ）は、ダブルロックナットの緩みの原理を説明する説明用の断面図である。
【図１０】図１０は、従来の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結具の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径と第１ねじの有効径が同一の３個の試験片のデータである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より１０％大きい３個の試験片のデータである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より２０％大きい３個の試験片のデータである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より３０％大きい１個の試験片のデータである。
【図１４】図１４は、緩み試験を行ったねじ緩み振動試験機を示す立体外観図である。
【図１５】図１５は、図１４のＡ部拡大図である。
【図１６】図１６（ａ）は図１５のＢ矢視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）からボルト１ａの頭部とワッシャ２０を除いた図である。
【図１７】図１７は、試験片、加振アーム及びウェイト取付アームについての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［二重ねじ構成体１Ａの基本構造］
最初に、従来の二重ねじ構成体１Ａの問題点をメートル並目ねじの例で、説明する。図１は二重ねじ構成体であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。二重ねじ構成体１Ａは、このねじ軸３Ａの中心軸線を含む断面において、ねじ軸３Ａの外周に断面形状が三角形のねじ山を有している。本例では、このねじ山は、呼び径に対応して規格化された標準的なピッチＰ（＝リードＬ１）で、メートル並目ねじ（以下、「並目ねじ」とも言う。）である第１ねじ（Ｓ１）が形成されている。更に、この第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に、このメートル並目ねじのピッチＰの所定の倍数（ｎ）倍のリードＬｎ（＝ｎ＊Ｐ）を有したねじである第２ねじ（Ｓ２）が形成されている。この第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に連続的に、かつ螺旋状に形成され、断面形状が三角形のねじ（ねじ山とねじ溝）である。また、第２ねじ（Ｓ２）の螺旋方向は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山と同一のねじれ方向であり、かつ、ねじ山のピッチ（Ｐ）の倍数（ｎ）のリード（ｎＰ）を有する１条のねじ、又は多条のねじである。正確には、第２ねじ（Ｓ２）は、本例では元々の多条ねじの条数より１条以上少ないねじである。
【００１８】
即ち、元来の多条ねじから、その多条ねじの条数から１条以上を抜いて、第１ねじのねじ山の強度を確保したものである。なお、元来の多条ねじの条数から１条以上を抜いたねじであるが、抜いた条数によっては多条ねじではなく、結果としては１条ねじの場合もある。また、第１ねじ（Ｓ１）のリードＬ１は、第２ねじ（Ｓ２）のリードＬｎより小さい。この第１ねじ（Ｓ１）の形状、ピッチＰは、ねじに関する規格（例えば、国際標準機構（ＩＳＯ））に定められている、本例ではメートル並目ねじ等の標準的なものである。ただし、第１ねじ（Ｓ１）のピッチＰは、標準規格と異なるピッチのねじであっても良い。また、図１では、二重ねじ構成体１Ａについて、二重ねじ部２Ａ及びその近傍のみを図示しているが、この二重ねじ構成体１Ａは、ねじ軸、ボルト（例えば、六角ボルト、六角穴付ボルト、アイボルト、スタッドボルト、アンカーボルト、止めねじ、蝶ボルト、Ｕボルト、天井ボルト）等に形成されているものである。
【００１９】
なお、本実施の形態の第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のリードの所定倍数以上のリードを有するものがよいが、ダブルナットとして一般的な金属素材で使用することを考慮すると、４倍リード以下のねじが良い。理由は、第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれるナットは、リードを大きくすると、そのねじ山が少なくとも１周以上が必要であり、ナットの軸線方向の長さ（高さ）が長くなってしまう。このため、タップ等でナットを製作するとき、加工が困難となるため４倍リード以下であるものが好ましい。既述したように、本発明の第１ねじ（Ｓ１）の実施の形態は、メートル並目ねじであるが、締結体として使用する場合は、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であればよい。
【００２０】
［従来の二重ねじ構成体のねじ山の構造と問題点］
[メートル並目ねじと「３倍リード２条ねじ」とからなる二重ねじ構成体]
図２は、図１の二重ねじ構成体１Ａのねじ山の拡大図であり、二重ねじ構成体１Ａ（「３倍リード２条ねじ」）の基本構造を説明するために、ねじ軸３Ａの中心線を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は、二重ねじ構成体１Ａの「０°角度位置」の二重ねじ部２Ａの断面形状を示し、図２（ｂ）は、「９０°角度位置」の二重ねじ部２Ａの断面形状を示している。二重ねじ構成体１Ａには、メートル並目ねじである第１ねじ（Ｓ１）、及び、同じメートル並目ねじを基準山形とする第２ねじ（Ｓ２）の２種類のねじが形成されている。
【００２１】
二重ねじ構成体１Ａは、ねじ軸３Ａの二重ねじ部２Ａ（実線）に、ねじ山とねじ溝からなる第１ねじ（Ｓ１）が形成されている（元々の形状は１点鎖線と実線）。このねじ山は、ＩＳＯ（the International Organization for Standardization）に規定されている標準の「メートル並目ねじ」であり、ねじ山の断面形状が三角形の第１ねじ（Ｓ１）が形成されているものである。第１ねじ（Ｓ１）には、メートル並目ねじ用の通常の雌ねじであるナットがねじ込まれる。また、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山には、このねじ山を削る（除肉する。）かのように、第２ねじ（Ｓ２）が形成されている（元々の形状は２点鎖線と実線）。この第２ねじ（Ｓ２）は、本例では特殊なねじであり、３条のねじから１条を抜いて、残った２条のねじの配置を均等角度位置になるように配置したものである（以下、「３倍リード２条ねじ」という。）。
【００２２】
第１ねじ（Ｓ１）であるメートル並目ねじは、ピッチＰとリードＬ１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ１に沿って、ねじ溝ｇ０、及び、ねじ山ｒ（ハッチング部分）が、一定ピッチで形成されている。第２ねじ（Ｓ２）である「３倍リード２条ねじ」（図２のグレー部分は、これにねじ込まれるナットを意味する。）は、リードＬ３（＝３Ｐ）のねじであり、つる巻き線ｈ３に沿って、２条のねじ溝ｇ１、ｇ２が形成されている。第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山を削る（徐肉する。）ものであるから、リードＬ３間に２本のねじ溝ｇ１、ｇ２が、等間隔で形成されている。この第２ねじである「３倍リード２条ねじ」は、等角度間隔に配置されている。
【００２３】
図２（ａ）及び（ｂ）において、第１ねじ（Ｓ１）は、輪郭線（実線と一点鎖線）Ｓ１で示されたピッチＰ（＝リードＬ１）の第１ねじ山ｒの断面形状が、三角形のねじである。「３倍リード２条ねじ」の第２ねじ（Ｓ２）は、輪郭線（実線と２点鎖線）Ｓ２で示されている。既述したように、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すグレー部分は、第２ねじ（Ｓ２）に、ねじ込まれる第２ナットのねじ山の断面形状を意味する。この「３倍リード２条ねじ」は、輪郭線Ｓ２で示したように、ねじ溝ｇ１とねじ溝ｇ２との間、ねじ溝ｇ２とねじ溝ｇ１との間に、並目ねじのねじ山に、ねじ山が形成されていない部位（ねじ軸の軸線を含む面で切断したときに現れる線であり、軸線と並行の直線）ｄｅが形成される。即ち、部位ｄｅは、第１ねじ（Ｓ１）で除肉されたかのような空洞部分が形成される。
【００２４】
この図２（ａ）の「０°角度位置」、図２（ｂ）の「９０°角度位置」では、元来の並目ねじである基準山形の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒの山頂が削られたかのように、この第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ（Ｓ２）のねじ山ｒｓ（第１ねじ山ｒが削られた小山でもある。以下、「第２ねじ山ｒｓ」という。）が表れる。この角度位置では、第２ねじ山ｒｓは、連山状に２山が続く輪郭線のねじ形状に形成されている。即ち、第１ねじ（Ｓ１）から見れば、並目ねじである基準山形（三角形状）の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒが第２ねじ（Ｓ２）の形成により削られ、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒの高さは低くなっている。この部分のねじ山ｒｓの許容せん断応力、又は許容接触面圧は、第１ねじ（Ｓ１）の基準ねじ山（元の三角形状）より低下する。しかしながら、図２の二重ねじ構成体１Ａでは、第１ねじ（Ｓ１）は、どの角度位置でも、ねじ山が完全に形成されていない部位が存在し（例えば０°角度位置、１８０°角度位置等）、並目ねじのねじ山の元来の三角形の基準山形が形成されない部分が現れる。
【００２５】
図３は、図２に示したねじ軸３Ａの二重ねじ部２Ａであり、このねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図である。即ち、図３（ａ）〜（ｅ）は、図１に示す二重ねじ部２Ａの軸線の周り方向における２２．５°毎の角度位置の断面形状を示した断面図である。この二重ねじ構成体１Ａは、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、所定の周期毎に同じ組み合わせの断面形状が繰り返し表れる。例えば、図２に示す「３倍リード２条ねじ」では、並目ねじのピッチの３倍の周期毎に、２つのリードが組み合わされて同じ形状を繰り返すように表れる。図３（ａ）、及び（ｅ）に示すように、０°角度位置、９０°角度位置では、第１ねじ（Ｓ１）の基準のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ山ｒｓが２山連続して形成され、第２ねじ山ｒｓの外径が第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同じ高さに形成される。また、図３（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）に示すように、それぞれ２２．５°角度位置、４５°角度位置、６７．５°角度位置には、第１ねじ（Ｓ１）の基準のねじ山ｒよりねじ山の高さが低い複数の高さの小山状の第２ねじ山ｒｓ１〜ｒｓ６が、それぞれ形成される。図４に示す従来の二重ねじ構成体は、図３に示す二重ねじ構成体の第２ねじ山ｒｓ１〜ｒｓ６の間の谷を、第１ねじの有効径（ｄ）と同一になるように埋めたものである。
【００２６】
この従来の二重ねじ構成体１Ａは、図８に示すような締結体８０において、逆転法で緩み止めのためのダブルナットを使用する場合、最初に雌ねじである第２ナット８３（緩み防止用ナット）が第２ねじ（Ｓ２）に軽くねじ込まれる（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。次に、第１ねじ（Ｓ１）（メートル並目ねじ）には、雌ねじである第１ナット８２（締結用ナット）がトルク法等で締付け管理しながらねじ込まれる。このとき、第２ナット８３が第１ナット８２の回転によってさらに回転させられ、被締結部材８４に設定トルクで締め付けられる。そして、この締め付け後、確実に両ナットをロックするには、通常、第２ナット８３を逆転させて締め戻ロッキング力を付与する必要がある。
【００２７】
即ち、図８に示すような二重ねじ構成体８１を用いたダブルナット締結の軸力は、第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ナット８２で発生させるとともに、緩み防止ナットである第２ナット８３をねじ戻して、第１ナット８２との間にロッキング力を発生させて緩みを防止する。この２つのナットのリード角が互いに異なることで、緩み止めの効果が生じる。この緩み止めナット付の締結具８０は、二重ねじ部２Ａの第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ねじ（８１）用の第１ナット８２で、被締結部材８４を締め付けることで、六角ボルト８１に大きな軸力を与えることができる。この結果、被締結部材８４に、軸方向から外力が作用したときにも締結状態を維持することができる。
【００２８】
しかし、図２、図３に示すような従来の二重ねじ構成体１Ａには、第１ねじ（Ｓ）の基準のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い複数の高さの小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６が形成される。従って、第１ナット８２を回転させて、ボルト８１０が許容引張り応力を越える程度以上の締め付けトルクで締め付けると、被締結部材８４からの反力により、六角ボルト８１のねじ山に軸方向荷重にせん断応力、接触面圧がかかる。このとき、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の許容せん断破壊応力、許容接触面圧を越えると、弱い部分から最初にせん断破壊、又は塑性変形を起こす恐れがある。そこで、前述した特許文献１では、図４に示すように、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一、又はこれ以下の直径にして（小山間の谷を埋めた構造）、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の剪断破壊又は塑性変形を避けるようにした。また、前述した特許文献１では、図８（ｂ）に示すように、緩み防止ナットである第２ナット８３の雌ねじの内径（Ｄ）を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一にしている。図８（ｂ）は図４（ｃ）の４５°角度位置の断面を示している。
【００２９】
［ねじ緩み振動試験機によるナット緩み試験］
この小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一、又はこれ以下の直径にして、これをダブルナット締結法で締結した後、これをねじ緩み振動試験機で試験したとき、二重ねじ構成体は最も効果的な形状とは言えないことが判明した。図１４から図１７は、ねじ緩み振動試験機の外観とその細部を示す図である。この試験機で、図４に示す第２ねじの谷径を第１ねじの有効径とした、従来の二重ねじ構成体をダブルナット締結法で締結して締結体のねじ緩み試験をした。図１０は、その二重ねじ構成体の締結体の試験結果を示すデータである。即ち、第２ねじの谷径の大きさを第１ねじの有効径としたものである。
【００３０】
この振動試験は、図１０の表に示すように、試験片１から３（図示せず）の３個について、各々繰り返しの緩み試験を１０回行った。試験片１から３は、二重ねじ構成体の呼び径１２ｍｍ、材質はＳＣＭであり、第１ナットの材質はＳＣＭ、長さ１０ｍｍ、第２ナットの材質はＳＣＭ、長さ１０ｍｍを用いた。試験方法は、最初に第１ナットで締め付けトルク４２Ｎｍで締め付けた後、振動周波数３５Ｈz、試験時間２９秒を１回とし、締め付け後の初期軸力、１回のゆるみ試験後の残留軸力を計測した。同様の方法で、１０回繰り返して緩み試験を行った。図１０の表でいう「初期軸力（ｋＮ）」は、４２Ｎｍで第１ナットである並目ナットを締め付けた時、ボルトに発生する軸力である。「残留軸力（ｋＮ）」は、緩み試験後のボルトに乗っている軸力である。「残留軸力（％）」は、試験後の残存軸力の割合である。図１０に示すように、初期軸力が最大でも１８．４ｋＮ（試験片３）と小さく、かつ初期軸力が６．４ｋＮから１８．４ｋＮまで大きく変動し、残留軸力も最小が１％と低下して、緩みが生じるていることが判明した。
【００３１】
［ねじ緩み振動試験機の説明］
本発明の緩み止め試験を行ったねじ緩み上記振動試験機は、本発明の発明者等が提案した試験機（日本特許第６３８１２１号）であり、本発明の特許出願時において公知技術ではないので、この概要を以下に説明する。図１４は、上述の緩み試験を行ったねじ緩み振動試験機５０の外観を示す立体外観図である。図１５は図１４のＡ部拡大図、図１６（ａ）は図１５のＢ矢視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）からボルト１ａの頭部とワッシャ２０を除いた図である。図１７は、試験片、加振アーム及びウェイト取付アームについての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。
【００３２】
このねじ緩み振動試験機５０は、試験用ボルト・ナット（以下「ねじ締結体」という）１に対し軸直角振動に加え、軸回転振動（角加速度振動）、及び軸方向振動を負荷することが出来るように構成されている。これに対して、従来一般に使用されているＮＡＳ式衝撃振動試験機、ユンカー式振動試験機の場合には、試験用ボルト・ナットに対して、軸直角振動しか付与することができない。また、ねじ締結体１によって締結された二枚のアーム（加振アーム２、ウェイト取付けアーム３）に対し、縦振動(振動周波数を加振アーム２に与えたときの、ねじ締結体１のボルト軸力変動（軸力低下）の経過をリアルタイムで計測することが出来るように構成されている。
【００３３】
そのための構成として、このねじ緩み振動試験機５０は、試験片としてのねじ締結体１で、被締結部材である重ねられた２枚の板状の加振アーム２とウェイト取付アーム３を固定する。そして、被締結部材である加振アーム２とウェイト取付アーム３を機械的に駆動して、ねじ締結体１の緩み試験を行うものである。ねじ緩み振動試験機５０は、ねじ締結体１に所定の振動を負荷する加振アーム２及びウェイト取付アーム３とからなる。そして、この加振アーム２及びウェイト取付アーム３を振動駆動する駆動機構を有する。
【００３４】
概略すると、このねじ緩みの駆動機構の要部は、ウェイト取付アーム３に取り付けられるウェイト４、加振アーム２に連結し、所定のストロークで縦方向に往復運動（単振動）する稼働軸５、稼働軸５を縦方向に支持しながら縦方向に対し摺動させるシリンダ６等からなる。稼働軸５は、クランク機構により上下に往復駆動される。クランク機構は、回転運動を往復運動に変換するクランク７と、クランク７の回転軸であるクランク軸８と、稼働軸５を往復運動させるための回転動力を発生するモータ９と、モータ９の回転動力をクランク軸８に伝達するプーリー１０等からなる。加振アーム２の一端は、稼働軸５の上端と連結軸１１で連結されている。ウェイト取付アーム３は、揺動軸１２を中心に揺動（シーソー運動）される。揺動軸１２は、回転可能に支持する軸受支持部１３で本体に支持されている。ねじ緩み振動試験機５０は、これらの駆動機構以外に、ねじ締結体１のボルト軸力に係るデータを処理・表示するコンピュータＰＣ（図示せず）、ねじ締結体１に対する締め付けトルクを計測するトルクセンサ（図示せず）等を具備して構成されている。
【００３５】
図１５に示されるように、ねじ締結体１は、ボルト１ａと、ボルト１ａと螺合する２つのナット１ｂ、１ｂ（いわゆるダブルナット）とから成り、ボルト１ａとナット１ｂとの間には被締結物である加振アーム２及びウェイト取付アーム３と、ねじ締結体１によるボルト軸力（締結力）を広範囲に作用させる（接触の均一化）ためのワッシャ２０と、ねじ締結体１のボルト軸力（締結力）を計測するロードセル１ｃとが配設されている。加振アーム２とウェイト取付アーム３は互いに平行に接合した状態で、ワッシャ２０、２０を介してねじ締結体１によって設定締め付けトルクで締結される。加振アーム２のボルト１ａが取り付けられる部位には凹部２ａが形成されている。同様に、ウェイト取付アーム３のナット１ｂが取り付けられる箇所には凹部３ａが形成されている。
【００３６】
また、ねじ締結体１の両側には、加振アーム２とウェイト取付アーム３を貫通する回動自由な揺動規制ピン３０、３０がそれぞれ設けられている。詳細については図１６を参照しながら後述するが、揺動規制ピン３０、３０によって加振アーム２とウェイト取付アーム３の折れ曲げ角度が、所定の角度以下に制限されることになる。図１６（ａ）に示されるように、ワッシャ２０の両端は直線状に切断され、円弧部２０ａと直線部２０ｂが交互に結合した形状を成している。また、ワッシャ２０の直線部２０ｂと凹部２ａとの間には隙間ｄ０（以下「ワッシャ隙間ｄ０」という）が形成されている。ワッシャ２０の材質としては、例えばＨＲＣ（硬度）が４５〜５０のＳ４５Ｃ（炭素鋼材）であり、表面に四三酸化鉄被膜を形成する表面処理が施されている。
【００３７】
また、図１６（ｂ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ、３ａには、ボルト用貫通穴２ｂ、３ｂがそれぞれ形成されている。ボルト用貫通穴２ｂ、３ｂとボルト１ａとの間には、隙間（遊び）ｄ１（以下「ボルト遊びｄ１」という）がある。同様に、各凹部２ａ、３ａの両側には、揺動規制ピン３０、３０が通過するピン用貫通穴２ｃ、３ｃがそれぞれ形成されている。ピン用貫通穴２ｃ、３ｃと揺動規制ピン３０との間には、隙間（遊び）ｄ２（以下「ピン遊びｄ２」という）がある。その他にも稼働軸５と連結軸１１との間の遊び、或いは揺動軸１２と軸受支持部１３との間の遊び、或いはワッシャ２０とボルト１ａとの間の遊び等がある。なお、以降において説明の都合上、ボルト遊びｄ１≧ピン遊びｄ２≧ワッシャ隙間ｄ０とし、ワッシャ隙間ｄ０、ボルト遊びｄ１、ピン遊びｄ２以外の機械的な遊びについては考慮しないことにする。
【００３８】
従って、稼働軸５が上下に往復移動（単振動）する場合、加振アーム２はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共に、連結軸１１を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。一方、ウェイト取付アーム３はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って相対変位することは出来ないが、ねじ締結体１に対し揺動軸１２を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。ねじ締結体１は、ウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って、ワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共に、ボルト遊びｄ１だけ上下に相対変位することが出来る。そのため、加振アーム２はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って最大で２ｄ０だけ相対変位することができる。
【００３９】
また、ウェイト取付アーム３は、ウェイト４によって図１６の時計方向に回転するように常時付勢されている。従って、稼働軸５が移動方向を反転する際、加振アーム２の揺動あるいはウェイト取付アーム３の揺動が強制的に反転又は静止させられる。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角方向の衝撃力（以下、「軸直角方向衝撃力」という。）、又は、ウェイト取付アーム３を介して、軸回転方向の衝撃モーメントが負荷されることになる。また、揺動軸１２からウェイト４に到る距離が大きい場合、稼働軸５が移動方向を反転する際、ウェイト取付アーム３を介してねじ締結体１に対し軸方向衝撃力が負荷される。
【００４０】
稼働軸５（連結軸１１）は、縦方向（鉛直方向）に沿って所定のストローク（例えば１１ｍｍ）で往復運動をする。それに連動して加振アーム２は連結軸１１を支点として上下に揺動しながら、ねじ締結体１に対し自身長手方向に沿って図１６の左右に相対変位をする。一方、ウェイト取付アーム３は、稼働軸５の往復運動に連動して揺動軸１２（定点）を支点として揺動（シーソー運動）をする。稼働軸５のストロークは、稼働軸５が最下点に達するとき、加振アーム２がウェイト取付アーム３に対して自身の長手方向に沿って最大限相対変位するように設定されている。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されると共に、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において連結軸１１と揺動軸１２が同一高さにある状態のことを「中立状態」ということにする。
【００４１】
同様に、ボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和（＝Ｌ１＋Ｌ２）が最大となるとき、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角方向の衝撃力が負荷される。同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において、加振アーム２を介して軸直角衝撃力が繰り返し負荷されることを「軸直角振動」という。また、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが繰り返し負荷されることを「軸回転振動」又は「軸角加速度振動」ということにする。また、中立状態におけるボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和をＬ０とする。
【００４２】
再び図１４に戻って、モータ９としては例えば三相ＡＣモータを使用することが出来る。この場合モータ９の回転数はインバータによって制御される。図１７は、ねじ締結体１、加振アーム２及びウェイト取付アーム３についての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。図１７（ａ）は中立状態におけるこれらの相対位置を示している。図１７（ｂ）は加振アーム２がねじ締結体１に対し長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。図１７（ｃ）は加振アーム２がウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って２ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。
【００４３】
図１７（ａ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ、３ａとワッシャ２０、２０との間にはワッシャ隙間ｄ０がそれぞれ形成されている。一方、ボルト１ａと加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはボルト遊びｄ１がそれぞれ形成されている。また、揺動規制ピン３０と加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはピン隙間ｄ２がそれぞれ形成されている。
【００４４】
図１７（ｂ）に示されるように、稼働軸５（図１６）が下方に移動を開始すると、加振アーム２はねじ締結体１に対し長手方向に沿って図１７（ｂ）で左側に相対変位する。この場合、ワッシャ隙間ｄ０≦ボルト遊びｄ１、ピン隙間ｄ２のため、ボルト頭部側のワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に当接する。その結果、ワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に押され、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し１７（ｂ）で左側に相対変位し始める。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０になる。
【００４５】
図１７（ｃ）に示されるように、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し図１７（ｃ）で左側に相対変位し、ナット１ｂ側のワッシャ２０が凹部３ａの内壁に当接する。そして稼働軸５（図１６）が最下点に達するとき、加振アーム２及びウェイト取付アーム３は長手方向の相対変位が強制的に静止させられる。つまり、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は運動量を強制的にゼロにさせられると共に、ウェイト取付アーム３は角運動量を強制的にゼロにさせられる。その結果、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されるのと同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０に維持された状態でボルト・揺動軸間距離はＬ２＋ｄ０になる。
【００４６】
［ねじ緩み振動試験結果］
前に戻って、図１０の振動試験結果に示すように、特許文献１に開示されている緩み止めナット付の締結体の緩みが生じる原因は、下記のように考えられる。すなわち、図４に示すように、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一の直径にしても、山間の谷径を大きくした小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の剛性は、第１ねじ（Ｓ１）の基準山形である第１ねじ山ｒの剛性よりも小さい。従って、図８に示すような締結体８０において、第１ナット８２を六角ボルト８１で大きな締め付けトルクで締め付けて、前述したようなねじ緩み振動試験すると、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６が弾性性変形して軸力が低下するためと考えられる。
【００４７】
［本発明の実施の形態の二重ねじ構成体の説明］
以上のように、従来構造のダブルナット締結体は、過酷な緩み負荷をかけた場合、軸力が低下する可能性は否定できない。そこで、図５〜図７に示すように、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体１Ａでは、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成した。図９は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を緩み止めナット付の締結体８００に用いた例であり、図９（ａ）は一部断面図、図９（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。図９（ｂ）に示すように、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成した。
【００４８】
図５は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、１０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径も、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、第２ねじの谷径を１０％大きく形成した。なお、第２ねじの谷径を１０％大きくしたものとは、第１ねじのとがり山の高さＨ（２等辺三角形と仮想した高さ（図５（ａ）参照））とすれば、ｈ＝Ｈ×１０％であるとき、有効径ｄから半径（直径で２ｈ）でｈだけ第２ねじの谷径を嵩上げしたときのものである。第２ねじの谷径を有効径より２０％、及び３０％大きくしたものも、同様の計算で算出される第２ねじの谷径をいう。
【００４９】
また、図６は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨ（２等辺三角形と仮定した高さ）の２０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨの２０％大きく形成した。更に、図７は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの３０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの３０％大きく形成した。図９は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄよりとがり山の高さＨの１０％又は２０％大きく形成した六角ボルト８１０を、ダブルナットとして使用した緩み止めナット付の締結具８００を示す。最初に雌ねじである第２ナット８３０（緩み防止用ナット）が第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれる。
【００５０】
次に、第１ねじ（Ｓ１）（メートル並目ねじ）には、雌ねじである第１ナット８２０（締結用ナット）が所定の締め付けトルクでねじ込まれる。この時、第２ナット８３０が第１ナット８２０の回転によってさらに回転させられ、被締結部材８４０に締め付けられる。本実施の形態では、原則として、第２ナット８３０は締め戻さない。第２ナット８３０の雌ねじの内径は、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの１０％又は２０％大きく形成している。第２ナット８３０には、被締結部材８４０との当接面に大径のフランジ８３１が形成され、本例ではフランジ付きナットにしている。フランジ８３１を形成することにより、第１ナット８２０と第２ナット８３０間のロッキング力を大きくすることができるため、緩みにくくなる。図９（ｂ）は図６（ｃ）の４５°角度位置の断面を示している。
【００５１】
図９（ｂ）に示すように、第２ナット８３０は、第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）を有効径ｄより大きく形成したことにより、第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）には、断面形状において直線部８３２、即ち螺旋の円孔が形成されている。また、第２ねじ（Ｓ２）の山頂には、角度位置によって高さの異なる小さなとがり山ｒｐ（図５、図６、図９（ｂ）参照）が複数形成される。その結果、第２ナット８３０の雌ねじは、第２ねじ（Ｓ２）の山頂の小さなとがり山ｒｐに係合するため、第２ナット８３０の雌ねじと第２ねじ（Ｓ２）の接触面積が減少するので、ねじ面の単位面積当たりの接触面圧が上昇する。しかしながら、本発明の二重ねじ構成体の締結力は、第１ナット８２０で分担するので、問題は生じない。第２ナット８３０の機能は、締結力ではなく、第１ナット８２０の緩み止め機能を果たすナットであり、第２ナット８３０及び小さなとがり山（小山）ｒｐがせん断破壊されることはない。
【００５２】
［二重ねじ構成体の緩み試験］
本発明の実施の形態の二重ねじ構成体の緩み試験を、前述したねじ緩み振動試験機５０で試験して、図１１から図１３の表に示すデータが得られた。このデータは、図１０の振動試験結果と同様に、試験片１から３について、各々１０回行った。また、試験条件も図１０の振動試験と同様に、振動周波数３５Ｈz、試験時間２９秒、第１ナット８２０の締め付けトルクが４２Ｎｍである。また、試験をしたこれらの締結体は、規格化されたボルト、ナットの材質は標準的に使用されているクロムモリブデン鋼鋼材（SCM材）を用いた。図１１に示す表のデータは、小山状の第２ねじ山の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山（第２ねじの基準ねじ山を二等辺三角形と見なしたとき）の高さＨの１０％大きく形成したものを使用したデータである。但し、第１ねじの呼び径１２ｍｍのメートル並目ねじ、第２ねじは並目ねじの３倍リードの２条ねじであり、ねじ山の形状はメートル並目ねじと同一形状（螺旋と接線に直交する断面）である。
【００５３】
試験前に、４２Ｎｍで第１ナットを締め付けた後（このときの軸力を１００％とする。）、緩み試験を開始した。図１１では、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨの１０％大きく形成したもののデータである。このデータでは、１０回の緩み負荷試験でも、軸力が最大で１９．８ＫＮと大きく、かつ軸力が１０．７ＫＮから１９．８ＫＮの範囲であった。このデータは、図１０に示す従来よりも変動が小さく、残留軸力が６９〜８９％と大きいため、前述した従来技術のものに比して、緩みが生じていないことが判明した。図１２のデータは、同様に、第２ねじの谷径の高さを第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより２０％大きく形成もののデータである。図１２では軸力が最大で１８．８ＫＮと大きく、かつ軸力が１０．４ＫＮから１８．８ＫＮの範囲で、図１０に示す従来よりも変動が小さく、残留軸力が６８〜９２％と大きいため、緩みが生じていないことが分かった。
【００５４】
図１３は、同様に、第２ねじの谷径の高さＨを３０％大きく形成したときのデータを示す。図１３のデータでは、試験片１の６回目の試験で、軸力が０となり第２ねじの小山が塑性変形し、６回の繰り返し荷重で、軸力０となった。この原因は以下のように考えられる。すなわち、小山状の第２ねじ山の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成する程、小山間の谷径を大きくした第２ねじ（Ｓ２）の剛性は、本来の第１ねじ（Ｓ１）の第１ねじ山ｒの剛性に近づくため、第１ナット８２０と第１ねじ（Ｓ１）との間の強度、即ち、小山のせん断応力は許容の範囲内、又はねじ山の弾性変形は許容の範囲内であり問題はない。しかし、図７に示す２２．５°角度位置、６７．５°角度位置に示すように、山間の谷径を３０％大きくした第２ねじ（Ｓ２）の山頂には、図５、図６に示した、小さなとがり山ｒｐよりも、更に小さなとがり山ｒｑだけが多数形成される。
【００５５】
その結果、第２ナットには第２ねじ（Ｓ２）の山頂の小さなとがり山ｒｑだけに係合しているため、第２ナットと雌ねじと第２ねじ（Ｓ２）の接触面積が減少する。この状態で、緩み止め試験で大きな負荷（軸力、又は締め付けトルク）がかかると、小さなとがり山ｒqがせん断破壊、又は塑性変形されているためである。この破壊、塑性変形の現象は、試験片の観察からも確認された。上記の試験結果から、第２ねじ山の谷径を大きくすることは、ねじ軸、又はナットに負荷トルクが発生したとき、軸力の維持には有効であるが、一定以上を越える場合は有効ではないということである。
【００５６】
［二重ねじ構成体を用いたダブルナット締結の原理］
本発明の二重ねじ構成体を用いたダブルナット締結の原理を、図９（ｃ）に示したダブルロックナットで締結した緩み止めナット付の締結体８００を例に説明する。軸力Ｗのもとに、第２ナット８３０を回転させるために必要なトルクＴは、一般に次式（１）で与えられる。
Ｔ＝Ｗ（ｄ２／２）tan（α＋ρ’）            …（１）
但し、Ｗ：二重ねじ構成体８１０の軸力、ρ’：摩擦係数μのとき第２ねじと第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、である。
なお、第２ねじのとがり山（第２ナット８３０が接するとがり山）の有効径ｄ２は、とがり山の高さが角度位置で変化するので、この高さの１／２を平均した高さを第２ねじのねじ山の有効径とする。また、第２ねじの谷径と第２ナットの内径Ｄ１が同一としたとき、有効径ｄ２は、とがり山の外径ｄ３と第２ナットの内径Ｄ１を加えて２で除した値でもある（図９（ｃ）参照）。
第２ナット８３０の座面８３１ａが被締結部材８４０に接触した後のトルクＴ１は、一般に次式（２）で表される。
Ｔ１＝Ｗ［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  …（２）
但し、ｒ２：第２ナット８３０が被締結部材８４０に接する座面８３１ａの平均半径、α：第２ねじのリード角、ρ：摩擦係数μのときの座面８３１ａの摩擦角、である。
【００５７】
一方、締結体８００を締結するとき、第２ナット８３０は、第１ナット８２０を回して、間接的に回転駆動されて締結される。このとき、第２ナット８３０は、第１ナット８２０と第２ナット８３０が互いに接する座面８３０ａの摩擦力により回転される。この第１ナット８２０の回転により、第２ナット８３０を回転駆動されるときのトルクＴ１’は、摩擦係数μを第２ナット８３０の座面８３１ａと同じとした場合、次式（３）となる。
Ｔ１’＝tanρ・Ｗ・ｒ１                      …（３）
但し、ｒ１：第１ナット８２０と第２ナット８３０が互いに接する座面８３０ａの平均半径、ρ：摩擦係数μのときの摩擦角（μ＝tanρ）である。
【００５８】
ここで、設定された締め付けトルクによる第１ナット８２０の回転のみで、第２ナット８３０との間でロッキング力を得るには、次のような作動でなければならない。最初に、第１ナット８２０を回転させて第２ナット８３０を回転させ、次に、第２ナット８３０のフランジ８３１の座面８３１ａが被締結部材８４０に接触し、第２ナット８３０がその座面８３１ａの摩擦力で回転が止められた後、第１ナット８２０を設定トルクまで締め付けることにより、この締結体８００が緩まないように、相互のロッキング力が発生させる必要がある。
この第２ナット８３０が被締結部材８４０に接触して回転が止まる条件は、
Ｔ１  ＞  Ｔ１’
Ｔ１＝Ｗ［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  Ｔ１’＝tanρ・Ｗ・ｒ１                                              …（４）
∴［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
…（５）
の条件の成立が必要である。この条件が成立し、かつ後述するように、第２ねじのとがり山がせん断応力、又は接触面圧で塑性変形しない程度の設定されたトルクの大きさで、第１ナット８２０を締め付けるだけで、原則として、前述した緩み振動試験結果から判断して、本発明では第２ナット８３０をねじ戻してロッキング力を付与する必要はなく、しかも必要なロッキング力が得られるい。
【００５９】
［二重ねじ構成体を用いたダブルナットの緩みの観察］
前述したねじ緩み振動試験機５０による繰り返し回転トルクにより、ねじの緩みの発生のメカニズムは、次のように考察される。図９（ｃ）の断面図により、図９（ａ）に示す締結体８００において、図７等に示したとがり山ｒｑが塑性変形する条件を説明する。図１７等に示すように、ねじ緩み振動試験機５０の試験により、ねじ締結体１に緩みを発生させる外力は、加振アーム２の反復する揺動運動が、ボルト１ａの接触座面を介して回転ボルト１ａを回転させ、又はウェイト取付アーム３の反復する揺動運動が、ナット１ｂの座面を回すことにより、ねじ締結体１の緩みを生じさせている。また、上記試験片の観察結果から、緩みが発生しているとき、とがり山ｒｑが塑性変形していることが観察された。
【００６０】
［せん断力による第２ねじのねじ山の破壊、又は変形］
（１）第２ナット８３０からのトルク
ねじ緩み振動試験機５０による外力による緩み駆動、及び試験結果の観察から、以下、図９（ｃ）等により、緩み止めナット付の締結体８００の緩みの理由を説明する。外力により締結体８００が緩む原因は、その締結体８００の締結構造から判断して、第２ナット８３０、又は二重ねじ構成体８１０が被締結部材８４０を回転駆動されることにより発生する。ここで、締結体８００を締結されている軸力Ｗのとき、被締結部材８４０からハイリードである第２ナット８３０を回転させられとき、座面８３１ａを介して次のトルクＴ２が発生する。
Ｔ２＝Ｗ・tanρ・ｒ２                          …（６）
但し、ｒ２：第２ナット８３０と被締結部材８４０と接するのフランジ８３１の座面８３１ａの平均半径、ρ：座面８３１ａの摩擦角（μ＝tanρ）、である。
この外力によるトルクＴ２で、発生すると次の軸力Ｗ１が発生する。前述した式（１）から、
Ｗ１＝Ｔ２／（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）        …（７）
但し、ρ’：摩擦係数μのときの第２ナットがとがり山と接する接触面の摩擦角、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、である。
【００６１】
（２）二重ねじ構成体８１０の頭部８１１側からの緩みトルク
前述したゆるみ振動試験では、締結体８００のとがり山ｒｐの外力は第２ナット８３０からのトルクだけではない。二重ねじ構成体８１０の頭部８１１の座面８１１ａからも、締め付ける方向、又は緩める方向（第２ナット８３０側）に回転させるトルクＴ３で回される。このトルクＴ３よる軸力Ｗ２が発生する。上記式（６）と同様に、
Ｔ３＝Ｗ・tanρ・ｒ３                          …（８）
但し、ｒ３：二重ねじ構成体８１０の頭部８１１が、被締結体８４０と接する座面８１１ａの平均半径、ρ：座面８１１ａの摩擦角（μ＝tanρ）、である。
このトルクＴ３で発生すると次の軸力Ｗ３が発生すると、
Ｗ２＝Ｔ３／（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）        …（９）
但し、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、ρ’：摩擦係数μのときの第２ナットが接するとがり山の接触面の摩擦角、である。
【００６２】
（３）第２ねじのとがり山に発生するせん断応力
一方、回転ボルト１ａのとがり山（第２ナットが接するねじ山）がせん断破壊する条件は以下のように考えられる。とがり山の１山あたりの平均せん断長さＡＢは、メートル並目ねじの場合、フランク角が６０度であるから、二等辺三角形の底辺を求める式（図９（ｃ）のＡ部の拡大図参照）から、
ＡＢ＝（ｄ３−Ｄ１）・tan（β／２）              …（１０）
但し、ｄ３：とがり山の外径、Ｄ１：第２ナット８２０の内径、β：ねじ山のフランク角、である。
なお、せん断長さＡＢは、角度位置によって変化するので、計算上は平均値でも良い。
ここで、二重ねじ構成体８１０のとがり山が、せん断破壊又は塑性変形するときの許容軸方荷重ＷＢとすれば、「πD１ＡＢｚ」は、とがり山せん断荷重を受ける面積になるから、次の関係式になる。
ＷＢ＝πD１ＡＢｚτ                          …（１１）
但し、τ：二重ねじ構成体８１０の材料の許容せん断破壊応力、Ｄ１第２ナット８３０の内径、ｚ：負荷能力があるとみなされるとがり山の数、である。
ここで、第２ナットの長さをＬが与えられれば、ｚは計算で計算できるので、許容される軸方荷重ＷＢは、計算できる。
【００６３】
［タブルナット締結における二重ねじ構成体の締結体の緩みの理由］
前述した緩み試験において、図９（ｃ）に示す二重ねじ構成体８１０の頭部８１１は、座面８８ａを介して、ハイリードである第２ナット８３０が被締結部材８４０を締め付け、又は緩む方向に回転駆動される。即ち、締結具８００は、被締結体から第２ナット８３０の座面８３１ａ、及び二重ねじ構成体８１０の頭部８１１の座面８８ａから同時にねじりトルクを受けることになる。緩み試験機５０の構造機能から、二重ねじ構成体８１０及び第２ナット８３０の双方から、同時に被締結部材８４０を締め付ける方向、又は緩む方向に回転トルクが発生したとき、とがり山が許容弾性変形を越えて、試験結果から言えることは塑性変形することになる。
【００６４】
前述した緩み試験において、被締結部材８４０が、二重ねじ構成体８１０及び第２ナット８３０の双方から同時に受ける軸力の最大軸力Ｗｍは、締結体８００の外力が負荷される前の軸力Ｗとすれば、式（２）の軸力Ｗ、式（７）の軸力Ｗ１、式（９）の軸力Ｗ２を合計したものとなる。
Ｗｍ＝Ｗ＋Ｗ１＋Ｗ２                            …（１２）
ここで、二重ねじ構成体８１０の第２ねじの許容される軸方向の荷重ＷＢとすれば、次の関係が必須となる。ＷＢは、式（１１）で計算される第２ねじの有効断面積Ａとτで決まる許容せん断破壊荷重
Ｗｍ＝Ｗ＋Ｗ１＋Ｗ２  ＜  ＷＢ＝πＤ１ＡＢｚτ    …（１３）
この関係を維持すれば、少なくとも、被締結部材８４０からの回転トルクによるとがり山のせん断破壊による緩みは発生しない。このために、軸力Ｗｍにより図７に示すとがり山ｒｑが塑性変形するか、又は許容弾性変形を上回ると、ロッキング力は無くなり、緩むことになる。
【００６５】
（３）第２ねじ山の接触面圧による塑性変形
上記のねじ緩み振動試験機５０による緩みは、とがり山のせん断破壊、又はせん断応力による変形で説明した。しかしながら、実際のねじ山は、ナットとねじ山のねじ込みにより、ねじ面に作用する接触面圧が許容値を越えても、とがり山は塑性変形が起こる。軸力Ｗｍの最大負荷があるとき、第２ねじ山のとがり山には次の接触面圧が発生している。
Ｗ３  ≦  （π／４）（ｄ３２−Ｄ１２）ｚｑ        …（１４）
ｄ３は第２ねじ（とがり山）の外径、Ｄ１は第２ナット８３０の内径、ｚは第２ねじ山と第２ナットが互いに接触しているの山数、ｑは単位面積当たりの許容面圧
この式（１４）の関係が成立しないと、第２ねじ山が面圧により塑性変形することになる。この軸力（１３）で示した最大荷重Ｗｍによるとがり山の接触面圧は、許容面圧ｑ以下でなくてはならない。従って、とがり山が接触面圧により塑性変形しないようにするには、
Ｗｍ  ＜  Ｗ３                              …（１５）
が成立する必要がある。
一般に、前述した許容せん断応力とは、「許容せん断応力＝せん断破断応力／安全率」で表され、設計上の安全に使用できる応力を意味する。許容接触面圧も同様である。一方、物体に荷重を加えると変形するが、荷重をしだいに除去していくと、変形量もそれに応じて減少し、荷重がなくなればもとの形状、寸法にもどる性質があるのを弾性変形と言われている。本発明では、この弾性変形内にあるせん断応力も許容せん断応力、又は許容接触面圧を意味する。
【００６６】
以上説明したように、試験結果、上記のこの結果の考察からから判断すると、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より３０％未満の大径にすると良いが、これを越えると締結力が弱くなるという結果であった。他方、第１ねじの有効径より３０％を越える試験片を観察すると、前述したように、図７に示したとがり山ｒｑが塑性変形されていることが判明した。この理由は、被締結体に接している第２ナット８３０が、被締結体を締め付ける方向、又は緩める方向に大きなトルクで回転されると、図７に示したとがり山ｒｑが弱いと塑性変形、許容弾性変形を上回ることになる。従って、とがり山ｒｑが塑性変形するので、第１ナット８２０との間でのロッキング力が戻ることにはならない。
【００６７】
［二重ねじ構成体の締結体]
図９（ａ）〜（ｃ）で説明した前述した二重ねじ構成体の締結体は、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が、第１ねじ（Ｓ１）の有効径より大径の二重ねじ構成体を用いた例で説明した。しかしながら、この締結体で用いる二重ねじ構成体は、これに限定されない。即ち、前述した実験、説明で理解されるように、第２ねじ（Ｓ１）のとがり山と、第２ナットが接する面を介して、せん断応力と接触面圧による第２ねじのとがり山が変形することにより、ダブルナット締結体の緩みが発生することが判明した。従って、第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体のダブルナット締結において、第２ねじ（Ｓ１）のとがり山が第２ナットからの応力で変形しない範囲、即ち許容応力の範囲内が最も締結力が高いといえる。
【００６８】
即ち、本発明の二重ねじ構成体の締結体に用いる二重ねじ構成体は、第２ねじの谷径が第２ねじ（Ｓ２）の有効径より大径の二重ねじ構成体に限定されない。即ち、第２ナットが外部から回転トルクを受けて、二重ねじ構成体に軸力が発生するとき、第２ねじのねじ山にかかる第２ナットから受ける応力が、第２ねじ（Ｓ２）のとがり山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものであれば良く、これを越えれば塑性変形を起こす。第１ねじにねじ込まれている第１ナットを回して締め付けると、二重ねじ構成体に軸力が発生する。この第１ナットによる締め付け、又は外力による軸力は、設計上、二重ねじ構成体の許容最大軸力（応力）以上にはならない。二重ねじ構成体に発生する軸力が許容最大軸力のとき、上記第２ねじのねじ山であるとがり山のせん断応力、及び接触面圧も、許容せん断応力、許容接触面圧でなければならない。
【００６９】
設計上の許容最大軸力内で、第２ねじのねじ山に負荷されるせん断応力、接触面圧が、許容せん断応力、許容接触面圧であれば、本発明の二重ねじ構成体の締結体は緩むことはない。即ち、二重ねじの最大締結力で締結でき、かつその範囲内であれば緩むことはない。以上の説明から理解されるように、本発明の二重ねじ構成体の締結体に用いる二重ねじ構成体は、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が、第１ねじ（Ｓ１）の有効径より大径のものに限定されない。第２ねじ（Ｓ２）の谷径は、上記条件を満たせば、第１ねじ（Ｓ１）の有効径以下であっても良く、又は有効径より大径のものでも良いことになる。即ち、第２ねじ（Ｓ２）の谷径は、上記条件を満たせば、第１ねじ（Ｓ１）の有効径以下であっても良く、有効径より大径のものでも良いことになる。
【００７０】
［二重ねじ構成体の製造方法］
本発明の実施の形態の二重ねじ構成体１Ａは、切削加工、転造加工、射出成形加工、３Ｄプリンタ（三次元造形；3D printing）加工、金属粉末射出成形（Metal Injection Molding：MIM）加工、ロストワックス等によって製造することができる。本発明の二重ねじ構成体は、一般的な転造加工でねじ山を加工する場合、第２ねじ（Ｓ２）のねじ山の凹凸が小さいため、転造が容易となり、ねじ転造ダイスの寿命が長くなり好ましい。取り分け、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が大きくできるので、丸形ダイスで転造するとき、第２ねじ（Ｓ２）の谷底部分が局部的に高圧になるのが抑えられので、無理な塑性変形がなくなり、ねじ転造で問題になる表面の鱗状のような剥離も発生し難い。
【００７１】
［他の実施の形態］
以上、本発明の二重ねじ構成体及びその締結体は、ねじ山の断面形状が第１ねじが１条のメートル並目ねじと、第２ねじ（Ｓ２）がこれと同じねじ山を有するメートル並目ねじで、このメートル並目ねじのリード又はピッチの大きいねじの実施の形態について説明した。即ち、第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）とは、ねじ山の断面形状が同一種類のメートル並目ねじである。本発明はこれら実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ及び角ねじであっても良い。また、例えば、２条ねじ（第１ねじ（Ｓ１））と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体、３倍リード２条ねじ（第１ねじ（Ｓ１））と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体等であってもよい。言い換えると、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。
【００７２】
また、前述した実施の形態では、第１ねじ（Ｓ１）、第２ねじ（Ｓ２）のリードを、メートル並目ねじの整数倍のリードとして説明を行っているが、整数倍でなくてもよい。例えば、第２ねじ（Ｓ２）のリードが、メートル並目ねじの３．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。また、第１ねじ（Ｓ１）のリードが、メートル並目ねじの１．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。即ち、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。また、前述したねじ山は、第１ねじ及び第２ねじが、軸断面形状が三角形のメートル並目ねじであったが、断面形状が台形、矩形、円弧形状のものであっても良い。即ち、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじで用いられている形状であっても良い。
【００７３】
これらの第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）は、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじあるが、これと実質的に同一断面形状であるが、例えば角部を面取り、又は円弧で補間した相似形、又は類似形のもであっても良く、本発明では変形したこれらのねじも本発明ではこれと同一ものとして取り扱う。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
この二重ねじ構成体とその締結体は、強度が不足することがなく、しかも緩みが極めて少ないものである。このために道路、橋梁、鉄道等のインフラストラクチャー、自動車等の移動機械、家電機器等の締結体及びリードカム装置等に使用できる。また、前述した説明は、タブルナットを用いた、締結体について、主に説明したが、前述した説明から理解されるように、本件発明の二重ねじ構成体は、速度が異なる二つのカム送り装置としても使用できる。従って、本件発明の技術的範囲は、締結体に限られるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ…二重ねじ構成体
２Ａ…二重ねじ部
３Ａ…ねじ軸
８０、８００…緩み止めナット付の締結具
８１、８１０…六角ボルト
８２、８２０…第１ナット
８３、８３０…第２ナット
８３１…フランジ
８３２…直線部
８４、８４０…被締結部材
ｒ…第１ねじ山
ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６…小山状の第２ねじ山
ｒｐ、ｒq…とがり山
１…ねじ締結体
１ａ…ボルト
１ｂ…ナット
１ｃ…ロードセル
２…加振アーム
２ａ…凹部
２ｂ…ボルト用貫通穴
２ｃ…ピン用貫通穴
３…ウェイト取付けアーム
３ａ…凹部
３ｂ…ボルト用貫通穴
３ｃ…ピン用貫通穴
４…ウェイト４
５…稼働軸
６…シリンダ
７…クランク
８…クランク軸
９…モータ
１０…プーリー
１１…連結軸
１２…揺動軸
１３…軸受支持部
２０…ワッシャ
２０ａ…円弧部
２０ｂ…直線部
３０…揺動規制ピン
５０…ねじ緩み振動試験機
【図１】
2019230167.tif 000003
【図２】
2019230167.tif 000004
【図３】
2019230167.tif 000005
【図４】
2019230167.tif 000006
【図５】
2019230167.tif 000007
【図６】
2019230167.tif 000008
【図７】
2019230167.tif 000009
【図８】
2019230167.tif 000010
【図９（ａ）】
2019230167.tif 000011
【図９（ｂ）】
2019230167.tif 000012
【図９（ｃ）】
2019230167.tif 000013
【図１０】
2019230167.tif 000014
【図１１】
2019230167.tif 000015
【図１２】
2019230167.tif 000016
【図１３】
2019230167.tif 000017
【図１４】
2019230167.tif 000018
【図１５】
2019230167.tif 000019
【図１６】
2019230167.tif 000020
【図１７】
2019230167.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月23日(2019.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルナット締結において、緩み防止機能等を有する二重ねじ構成体とその締結体に関する。更に詳しくは、この二重ねじ構成体（雄ねじ）は、第１ねじと、この第１ねじのねじ山に第２ねじの２種類のねじが形成されたものであり、この第２ねじは、第１ねじのリードより大きいリードを有する、二重ねじ構成体とその締結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸に２種類のねじを形成した二重ねじ構成体は、例えば、メートル並目ねじである第１ねじ（Ｓ１）と、この第１ねじ（Ｓ１）と同じねじれ方向で、かつこの第１ねじ（Ｓ１）のピッチの倍数のリードを有する多条ねじから、１条以上少ないねじを、第１ねじ（Ｓ１）に重ねて形成された第２ねじ（Ｓ２）とを有したものであり公知である（特許文献１）。この二重ねじ構成体は、第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれるメートル並目ナットと、第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれるハイリードナット（多条ナット）の２個のナットで締め付けて締結体
として使用される。
【０００３】
この二重ねじ構成体は、２種類のねじで形成されているために、ねじ軸の軸線を含む断面において、角度位置によっては、メートル並目ねじの三角形の基準山形より、低いねじ山が周期的に連続して現れる。このために二重ねじ構成体に軸力が負荷されると、角度位置によってはねじ山がナットにより、剪断力又は接触面圧で破壊、又は塑性変形され弱くなる。そこで、上記特許文献１では、第２ねじの谷径を大径にしたねじ山形状を提案した。この谷径は、ねじの有効径以下が好ましい旨が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／１９４８４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この先行技術では、二重ねじ構成体がメートル並目ねじの場合、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径以下にした二重ねじ構成体の第２ねじ（Ｓ２）に、ハイリードナットをねじ込み、次に、この二重ねじ構成体の第１ねじ（Ｓ１）にメートル並目ナットをねじ込み被締結体を締結する、いわゆるダブルナットで締結される。このとき、メートル並目ナットのみの締め付けで設定軸力以上になるようなトルクで締め付けた後、ハイリードナットを締め戻す。このとき、ハイリードナットを締め戻さない場合、後記するように、本発明の発明者等が提案した「ねじ緩み振動試験機」で過酷な緩み試験を行うと、残留軸力にバラツキが見られ、緩みが生じることが判明した。
【０００６】
この原因は、ハイリードナットを締め戻さずに、メートル並目ナットを二重ねじ構成体に大きな締め付けトルクで締め付けると、低い山の部分の剛性が本来の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山の剛性よりも小さいために、軸力によりせん断荷重等を受けると塑性変形して軸力が低下し、ダブルナット間のロッキング力を大きくすることができないためと考えられる。そこで、これを避けるための一般的な締結作業は、最初にメートル並目ナットで、必要トルクで締め付けた後、ハイリードナットを締め戻す作業となる。このハイリードナットを締め戻す作業は、締結作業工程からいえば、余分な作業工程となり、かつ両ナットのトルク管理も必要となり管理が複雑となる。
【０００７】
前述したように、締結作業を効率的に行うには、ハイリードナットを締め戻さずに、メートル並目ナットを必要なトルクで締め付けるのみで、ダブルナット間のロッキング力を大きくすることができれば良い。即ち、二重ねじ構成体のダブルナット締結体において、想定される最も過酷な緩み負荷を想定して、再現した緩み試験機で試験したとき、その締結体の軸力が低下しなければ、ハイリードナットを締め戻す作業が不要となり、締結作業の効率が向上する。本発明は、以上のような背景を考慮して発明されたものであり、以下の目的を達成する。
【０００８】
本発明の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、ダブルナットで締結するとき、高い緩み止め機能を得ることができる構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
本発明の他の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、二重ねじ構成体の転造が容易な構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ねじ軸に２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、ダブルナットで締結するとき、ねじ山がせん断破壊しない、又は塑性変形しない構造を有する、二重ねじ構成体とその締結体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の二重ねじ構成体は、
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、
前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明２の二重ねじ構成体は、本発明１において、前記第１ねじは１条ねじであり、前記第２ねじは１条以上のねじであることを特徴とする。
本発明３の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじと前記第１ねじは、同一種類のねじであることを特徴とする。
本発明４の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの３０％未満の大径であることを特徴とする。
本発明５の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの１０％〜２０％の大径であることを特徴とする。
【００１１】
本発明６の二重ねじ構成体の締結体は、
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、及び前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体と、
前記第１ねじにねじ込まれる第１ナットと、
前記第２ねじにねじ込まれる第２ナットと
を有する二重ねじ構成体の締結体において、
前記二重ねじ構成体及び前記第２ナットが外部から回転トルクを受けて、前記二重ねじ構成体と前記第２ナット間に許容最大軸力が発生するとき、前記二重ねじ構成体の第２ねじのねじ山にかかる前記第２ナットから受ける応力が、前記第２ねじのねじ山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明７の二重ねじ構成体の締結体は、本発明６において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されいることを特徴とする。
【００１３】
本発明８の二重ねじ構成体の締結体は、本発明の６又は７において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの前記締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【００１４】
本発明９の二重ねじ構成体の締結体は、本発明８において、前記第２ナットが前記被締結物に接する面は、凹凸、フランジ、及び粗面から選択される１種以上が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の二重ねじ構成体とその締結体は、ダブルナットにより締結するとき、設定トルクによりリードが小さいナットを回して締結するのみで、ボルトに所望の軸力を与えるとともに、他方のナットであるリードが大きいナットとの間、即ち、ダブルナット間のロッキング力が確保できるため、緩み難くなり、リードが大きいナットを締め戻す作業が不要となる。また、本発明の二重ねじ構成体は、第２ねじの谷底が浅い（谷径が大径である）ので、二重ねじ構成体を転造加工で加工するとき、無理な塑性変形がなく、転造金型の損傷、摩耗が少なくなり、しかも転造後の表面の品質も良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の二重ねじ構成体を示す図であって、図１（ａ）が側面図、図１（ｂ）が正面図である。
【図２】図２は、本発明の二重ねじ構成体１Ａの基本原理を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は「０°角度位置」、図２（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。
【図３】図３は、図２の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径と同一にしたものである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より１０％大きく形成した例である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より２０％大きく形成した例である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の二重ねじ部のねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図であり、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より３０％大きく形成した例である。
【図８】図８は、従来の二重ねじ構成体（有効径までの嵩上げ）を緩み止めナット付の締結体に用いた例であり、図８（ａ）は一部断面図、図８（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。
【図９（ａ）】図９（ａ）は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体（有効径以上の嵩上げ）をダブルナットで締結した締結体に用いた例である。
【図９（ｂ）】図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した締結体を示す断面図である。
【図９（ｃ）】図９（ｃ）は、ダブルロックナットの緩みの原理を説明する説明用の断面図である。
【図１０】図１０は、従来の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結具の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径と第１ねじの有効径が同一の３個の試験片のデータである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より１０％大きい３個の試験片のデータである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より２０％大きい３個の試験片のデータである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を使用した緩み止めナット付の締結体の緩み試験を行ったデータであり、第２ねじの谷径が第１ねじの有効径より３０％大きい１個の試験片のデータである。
【図１４】図１４は、緩み試験を行ったねじ緩み振動試験機を示す立体外観図である。
【図１５】図１５は、図１４のＡ部拡大図である。
【図１６】図１６（ａ）は図１５のＢ矢視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）からボルト１ａの頭部とワッシャ２０を除いた図である。
【図１７】図１７は、試験片、加振アーム及びウェイト取付アームについての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［二重ねじ構成体１Ａの基本構造］
最初に、従来の二重ねじ構成体１Ａの問題点をメートル並目ねじの例で、説明する。図１は二重ねじ構成体であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図である。二重ねじ構成体１Ａは、このねじ軸３Ａの中心軸線を含む断面において、ねじ軸３Ａの外周に断面形状が三角形のねじ山を有している。本例では、このねじ山は、呼び径に対応して規格化された標準的なピッチＰ（＝リードＬ１）で、メートル並目ねじ（以下、「並目ねじ」とも言う。）である第１ねじ（Ｓ１）が形成されている。更に、この第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に、このメートル並目ねじのピッチＰの所定の倍数（ｎ）倍のリードＬｎ（＝ｎ＊Ｐ）を有したねじである第２ねじ（Ｓ２）が形成されている。この第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に連続的に、かつ螺旋状に形成され、断面形状が三角形のねじ（ねじ山とねじ溝）である。また、第２ねじ（Ｓ２）の螺旋方向は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山と同一のねじれ方向であり、かつ、ねじ山のピッチ（Ｐ）の倍数（ｎ）のリード（ｎＰ）を有する１条のねじ、又は多条のねじである。正確には、第２ねじ（Ｓ２）は、本例では元々の多条ねじの条数より１条以上少なく、かつ元々の多条ねじと同じリードを有する。
【００１８】
即ち、元来の多条ねじの条数から１条以上を抜いて、第１ねじのねじ山の強度を確保したものである。なお、元来の多条ねじの条数から１条以上を抜いたねじであるが、抜いた条数によっては多条ねじではなく、結果としては１条ねじの場合もある。また、第１ねじ（Ｓ１）のリードＬ１は、第２ねじ（Ｓ２）のリードＬｎより小さい。この第１ねじ（Ｓ１）の形状、ピッチＰは、ねじに関する規格（例えば、国際標準機構（ＩＳＯ））に定められている、本例ではメートル並目ねじ等の標準的なものである。ただし、第１ねじ（Ｓ１）のピッチＰは、標準規格と異なるピッチのねじであっても良い。また、図１では、二重ねじ構成体１Ａについて、二重ねじ部２Ａ及びその近傍のみを図示しているが、この二重ねじ構成体１Ａは、ねじ軸、ボルト（例えば、六角ボルト、六角穴付ボルト、アイボルト、スタッドボルト、アンカーボルト、止めねじ、蝶ボルト、Ｕボルト、天井ボルト）等に形成されているものである。
【００１９】
なお、本実施の形態の第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のリードの所定倍数以上のリードを有するものがよいが、ダブルナットとして一般的な金属素材で使用することを考慮すると、４倍リード以下のねじが良い。理由は、第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれるナットは、リードを大きくすると、そのねじ山が少なくとも１周以上が必要であり、ナットの軸線方向の長さ（高さ）が長くなってしまう。このため、タップ等でナットを製作するとき、加工が困難となるため４倍リード以下であるものが好ましい。既述したように、本発明の第１ねじ（Ｓ１）の実施の形態は、メートル並目ねじであるが、締結体として使用する場合は、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であればよい。
【００２０】
［従来の二重ねじ構成体のねじ山の構造と問題点］
[メートル並目ねじと「３倍リード２条ねじ」とからなる二重ねじ構成体]
図２は、図１の二重ねじ構成体１Ａのねじ山の拡大図であり、二重ねじ構成体１Ａ（「３倍リード２条ねじ」）の基本構造を説明するために、ねじ軸３Ａの中心線を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は、二重ねじ構成体１Ａの「０°角度位置」の二重ねじ部２Ａの断面形状を示し、図２（ｂ）は、「９０°角度位置」の二重ねじ部２Ａの断面形状を示している。二重ねじ構成体１Ａには、メートル並目ねじである第１ねじ（Ｓ１）、及び、同じメートル並目ねじを基準山形とする第２ねじ（Ｓ２）の２種類のねじが形成されている。
【００２１】
二重ねじ構成体１Ａは、ねじ軸３Ａの二重ねじ部２Ａ（実線）に、ねじ山とねじ溝からなる第１ねじ（Ｓ１）が形成されている（元々の形状は１点鎖線と実線）。このねじ山は、ＩＳＯ（the International Organization for Standardization）に規定されている標準の「メートル並目ねじ」であり、ねじ山の断面形状が三角形の第１ねじ（Ｓ１）が形成されているものである。第１ねじ（Ｓ１）には、メートル並目ねじ用の通常の雌ねじであるナットがねじ込まれる。また、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山には、このねじ山を削る（除肉する。）かのように、第２ねじ（Ｓ２）が形成されている（元々の形状は２点鎖線と実線）。この第２ねじ（Ｓ２）は、本例では特殊なねじであり、３条のねじから１条を抜いて、残った２条のねじの配置を均等角度位相になるように配置したものである（以下、「３倍リード２条ねじ」という。）。
【００２２】
第１ねじ（Ｓ１）であるメートル並目ねじは、ピッチＰとリードＬ１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ１に沿って、ねじ溝ｇ０、及び、ねじ山ｒ（ハッチング部分）が、一定ピッチで形成されている。第２ねじ（Ｓ２）である「３倍リード２条ねじ」（図２のグレー部分は、これにねじ込まれるナットを意味する。）は、リードＬ３（＝３Ｐ）のねじであり、つる巻き線ｈ３に沿って、２条のねじ溝ｇ１、ｇ２が形成されている。第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山を削る（除肉する。）ものであるから、リードＬ３間に２本のねじ溝ｇ１、ｇ２が、等間隔で形成されている。この第２ねじである「３倍リード２条ねじ」は、等角度間隔に配置されている。
【００２３】
図２（ａ）及び（ｂ）において、第１ねじ（Ｓ１）は、輪郭線（実線と一点鎖線）Ｓ１で示されたピッチＰ（＝リードＬ１）の第１ねじ山ｒの断面形状が、三角形のねじである。「３倍リード２条ねじ」の第２ねじ（Ｓ２）は、輪郭線（実線と２点鎖線）Ｓ２で示されている。既述したように、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すグレー部分は、第２ねじ（Ｓ２）に、ねじ込まれる第２ナットのねじ山の断面形状を意味する。この「３倍リード２条ねじ」は、輪郭線Ｓ２で示したように、ねじ溝ｇ１とねじ溝ｇ２との間、ねじ溝ｇ２とねじ溝ｇ１との間に、並目ねじのねじ山に、ねじ山が形成されていない部位（ねじ軸の軸線を含む面で切断したときに現れる線であり、軸線と並行の直線）ｄｅが形成される。即ち、部位ｄｅは、第２ねじ（Ｓ２）で除肉されたかのような空洞部分が形成される。
【００２４】
この図２（ａ）の「０°角度位置」、図２（ｂ）の「９０°角度位置」では、元来の並目ねじである基準山形の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒの山頂が削られたかのように、この第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ（Ｓ２）のねじ山ｒｓ（第１ねじ山ｒが削られた小山でもある。以下、「第２ねじ山ｒｓ」という。）が表れる。この角度位置では、第２ねじ山ｒｓは、連山状に２山が続く輪郭線のねじ形状に形成されている。即ち、第１ねじ（Ｓ１）から見れば、並目ねじである基準山形（三角形状）の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒが第２ねじ（Ｓ２）の形成により削られ、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山ｒの高さは低くなっている。この部分のねじ山ｒｓの許容せん断応力、又は許容接触面圧は、第１ねじ（Ｓ１）の基準ねじ山（元の三角形状）より低下する。しかしながら、図２の二重ねじ構成体１Ａでは、第１ねじ（Ｓ１）は、どの角度位置でも、ねじ山が完全に形成されていない部位が存在し（例えば０°角度位置、１８０°角度位置等）、並目ねじのねじ山の元来の三角形の基準山形が形成されない部分が現れる。
【００２５】
図３は、図２に示したねじ軸３Ａの二重ねじ部２Ａであり、このねじ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図である。即ち、図３（ａ）〜（ｅ）は、図１に示す二重ねじ部２Ａの軸線の周り方向における２２．５°毎の角度位置の断面形状を示した断面図である。この二重ねじ構成体１Ａは、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、所定の周期毎に同じ組み合わせの断面形状が繰り返し表れる。例えば、図２に示す「３倍リード２条ねじ」では、並目ねじのピッチの３倍の周期毎に、２つのリードが組み合わされて同じ形状を繰り返すように表れる。図３（ａ）、及び（ｅ）に示すように、０°角度位置、９０°角度位置では、第１ねじ（Ｓ１）の基準のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ山ｒｓが２山連続して形成され、第２ねじ山ｒｓの外径が第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同じ高さに形成される。また、図３（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）に示すように、それぞれ２２．５°角度位置、４５°角度位置、６７．５°角度位置には、第１ねじ（Ｓ１）の基準のねじ山ｒよりねじ山の高さが低い複数の高さの小山状の第２ねじ山ｒｓ１〜ｒｓ６が、それぞれ形成される。図４に示す従来の二重ねじ構成体は、図３に示す二重ねじ構成体の第２ねじ山ｒｓ１〜ｒｓ６の間の谷を、第１ねじの有効径（ｄ）と同一になるように埋めたものである。
【００２６】
この従来の二重ねじ構成体１Ａは、図８に示すような締結体８０において、逆転法で緩み止めのためのダブルナットを使用する場合、最初に雌ねじである第２ナット８３（緩み防止用ナット）が第２ねじ（Ｓ２）に軽くねじ込まれる（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。次に、第１ねじ（Ｓ１）（メートル並目ねじ）には、雌ねじである第１ナット８２（締結用ナット）がトルク法等で締付け管理しながらねじ込まれる。このとき、第２ナット８３が第１ナット８２の回転によってさらに回転させられ、被締結部材８４を設定トルクで締め付ける。そして、この締め付け後、確実に両ナットをロックするには、通常、第２ナット８３を逆転させて締め戻ロッキング力を付与する必要がある。
【００２７】
即ち、図８に示すような二重ねじ構成体８１を用いたダブルナット締結の軸力は、第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ナット８２で発生させるとともに、緩み防止ナットである第２ナット８３をねじ戻して、第１ナット８２との間にロッキング力を発生させて緩みを防止する。この２つのナットのリード角が互いに異なることで、緩み止めの効果が生じる。この緩み止めナット付の締結具８０は、二重ねじ部２Ａの第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ねじ（Ｓ１）用の第１ナット８２で、被締結部材８４を締め付けることで、六角ボルト８１に大きな軸力を与えることができる。この結果、被締結部材８４に、軸方向から外力が作用したときにも締結状態を維持することができる。
【００２８】
しかし、図２、図３に示すような従来の二重ねじ構成体１Ａには、第１ねじ（Ｓ１）の基準のねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い複数の高さの小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６が形成される。従って、第１ナット８２を回転させて、ボルト８１が許容引張り応力を越える程度以上の締め付けトルクで締め付けると、被締結部材８４からの反力により、六角ボルト８１のねじ山に軸方向にせん断応力、接触面圧がかかる。このとき、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の許容せん断破壊応力、許容接触面圧を越えると、弱い部分から最初にせん断破壊、又は塑性変形を起こす恐れがある。そこで、前述した特許文献１では、図４に示すように、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一、又はこれ以下の直径にして（小山間の谷を埋めた構造）、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の剪断破壊又は塑性変形を避けるようにした。また、前述した特許文献１では、図８（ｂ）に示すように、緩み防止ナットである第２ナット８３の雌ねじの内径（Ｄ）を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一にしている。図８（ｂ）は図４（ｃ）の４５°角度位置の断面を示している。
【００２９】
［ねじ緩み振動試験機によるナット緩み試験］
この小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一、又はこれ以下の直径にして、これをダブルナット締結法で締結した後、これをねじ緩み振動試験機で試験したとき、二重ねじ構成体は最も効果的な形状とは言えないことが判明した。図１４から図１７は、ねじ緩み振動試験機の外観とその細部を示す図である。この試験機で、図４に示す第２ねじの谷径を第１ねじの有効径とした、従来の二重ねじ構成体をダブルナット締結法で締結して締結体のねじ緩み試験をした。図１０は、その二重ねじ構成体の締結体の試験結果を示すデータである。即ち、第２ねじの谷径の大きさを第１ねじの有効径としたものである。
【００３０】
この振動試験は、図１０の表に示すように、試験片１から３（図示せず）の３個について、各々繰り返しの緩み試験を１０回行った。試験片１から３は、二重ねじ構成体の呼び径１２ｍｍ、材質はＳＣＭであり、第１ナットの材質はＳＣＭ、長さ１０ｍｍ、第２ナットの材質はＳＣＭ、長さ１０ｍｍを用いた。試験方法は、最初に第１ナットで締め付けトルク４２Ｎｍで締め付けた後、振動周波数３５Ｈz、試験時間２９秒を１回とし、締め付け後の初期軸力、１回のゆるみ試験後の残留軸力を計測した。同様の方法で、１０回繰り返して緩み試験を行った。図１０の表でいう「初期軸力（ｋＮ）」は、４２Ｎｍで第１ナットである並目ナットを締め付けた時、ボルトに発生する軸力である。「残留軸力（ｋＮ）」は、緩み試験後のボルトに残っている軸力である。「残留軸力（％）」は、試験後の残存軸力の割合である。図１０に示すように、初期軸力が最大でも１８．４ｋＮ（試験片３）と小さく、かつ初期軸力が６．４ｋＮから１８．４ｋＮまで大きく変動し、残留軸力も最小が１％と低下して、緩みが生じるていることが判明した。
【００３１】
［ねじ緩み振動試験機の説明］
本発明の緩み止め試験を行った上記ねじ緩み振動試験機は、本発明の発明者等が提案した試験機（日本特許第６３８１２１号）であり、本発明の特許出願時において公知技術ではないので、この概要を以下に説明する。図１４は、上述の緩み試験を行ったねじ緩み振動試験機５０の外観を示す立体外観図である。図１５は図１４のＡ部拡大図、図１６（ａ）は図１５のＢ矢視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）からボルト１ａの頭部とワッシャ２０を除いた図である。図１７は、試験片、加振アーム及びウェイト取付アームについての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。
【００３２】
このねじ緩み振動試験機５０は、試験用ボルト・ナット（以下「ねじ締結体」という）１に対し軸直角振動に加え、軸回転振動（角加速度振動）、及び軸方向振動を負荷することが出来るように構成されている。これに対して、従来一般に使用されているＮＡＳ式衝撃振動試験機、ユンカー式振動試験機の場合には、試験用ボルト・ナットに対して、軸直角振動しか付与することができない。また、ねじ締結体１によって締結された二枚のアーム（加振アーム２、ウェイト取付けアーム３）に対し、縦振動(振動周波数）を加振アーム２に与えたときの、ねじ締結体１のボルト軸力変動（軸力低下）の経過をリアルタイムで計測することが出来るように構成されている。
【００３３】
そのための構成として、このねじ緩み振動試験機５０は、試験片としてのねじ締結体１で、被締結部材である重ねられた２枚の板状の加振アーム２とウェイト取付アーム３を固定する。そして、被締結部材である加振アーム２とウェイト取付アーム３を機械的に駆動して、ねじ締結体１の緩み試験を行うものである。ねじ緩み振動試験機５０は、ねじ締結体１に所定の振動を負荷する加振アーム２及びウェイト取付アーム３とからなる。そして、この加振アーム２及びウェイト取付アーム３を振動駆動する駆動機構を有する。
【００３４】
概略すると、このねじ緩みの駆動機構の要部は、ウェイト取付アーム３に取り付けられるウェイト４、加振アーム２に連結し、所定のストロークで縦方向に往復運動（単振動）する稼働軸５、稼働軸５を縦方向に支持しながら縦方向に対し摺動させるシリンダ６等からなる。稼働軸５は、クランク機構により上下に往復駆動される。クランク機構は、回転運動を往復運動に変換するクランク７と、クランク７の回転軸であるクランク軸８と、稼働軸５を往復運動させるための回転動力を発生するモータ９と、モータ９の回転動力をクランク軸８に伝達するプーリー１０等からなる。加振アーム２の一端は、稼働軸５の上端と連結軸１１で連結されている。ウェイト取付アーム３は、揺動軸１２を中心に揺動（シーソー運動）される。揺動軸１２は、回転可能に支持する軸受支持部１３で本体に支持されている。ねじ緩み振動試験機５０は、これらの駆動機構以外に、ねじ締結体１のボルト軸力に係るデータを処理・表示するコンピュータＰＣ（図示せず）、ねじ締結体１に対する締め付けトルクを計測するトルクセンサ（図示せず）等を具備して構成されている。
【００３５】
図１５に示されるように、ねじ締結体１は、ボルト１ａと、ボルト１ａと螺合する２つのナット１ｂ、１ｂ（いわゆるダブルナット）とから成り、ボルト１ａとナット１ｂとの間には被締結物である加振アーム２及びウェイト取付アーム３と、ねじ締結体１によるボルト軸力（締結力）を広範囲に作用させる（接触の均一化）ためのワッシャ２０と、ねじ締結体１のボルト軸力（締結力）を計測するロードセル１ｃとが配設されている。加振アーム２とウェイト取付アーム３は互いに平行に接合した状態で、ワッシャ２０、２０を介してねじ締結体１によって設定締め付けトルクで締結される。加振アーム２のボルト１ａが取り付けられる部位には凹部２ａが形成されている。同様に、ウェイト取付アーム３のナット１ｂが取り付けられる箇所には凹部３ａが形成されている。
【００３６】
また、ねじ締結体１の両側には、加振アーム２とウェイト取付アーム３を貫通する回動自由な揺動規制ピン３０、３０がそれぞれ設けられている。詳細については図１６を参照しながら後述するが、揺動規制ピン３０、３０によって加振アーム２とウェイト取付アーム３の折れ曲げ角度が、所定の角度以下に制限されることになる。図１６（ａ）に示されるように、ワッシャ２０の両端は直線状に切断され、円弧部２０ａと直線部２０ｂが交互に結合した形状を成している。また、ワッシャ２０の直線部２０ｂと凹部２ａとの間には隙間ｄ０（以下「ワッシャ隙間ｄ０」という）が形成されている。ワッシャ２０の材質としては、例えばＨＲＣ（硬度）が４５〜５０のＳ４５Ｃ（炭素鋼材）であり、表面に四三酸化鉄被膜を形成する表面処理が施されている。
【００３７】
また、図１６（ｂ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ、３ａには、ボルト用貫通穴２ｂ、３ｂがそれぞれ形成されている。ボルト用貫通穴２ｂ、３ｂとボルト１ａとの間には、隙間（遊び）ｄ１（以下「ボルト遊びｄ１」という）がある。同様に、各凹部２ａ、３ａの両側には、揺動規制ピン３０、３０が通過するピン用貫通穴２ｃ、３ｃがそれぞれ形成されている。ピン用貫通穴２ｃ、３ｃと揺動規制ピン３０との間には、隙間（遊び）ｄ２（以下「ピン遊びｄ２」という）がある。その他にも稼働軸５と連結軸１１との間の遊び、或いは揺動軸１２と軸受支持部１３との間の遊び、或いはワッシャ２０とボルト１ａとの間の遊び等がある。なお、以降において説明の都合上、ボルト遊びｄ１≧ピン遊びｄ２≧ワッシャ隙間ｄ０とし、ワッシャ隙間ｄ０、ボルト遊びｄ１、ピン遊びｄ２以外の機械的な遊びについては考慮しないことにする。
【００３８】
従って、稼働軸５が上下に往復移動（単振動）する場合、加振アーム２はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共に、連結軸１１を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。一方、ウェイト取付アーム３はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って相対変位することは出来ないが、ねじ締結体１に対し揺動軸１２を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。ねじ締結体１は、ウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って、ワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共に、ボルト遊びｄ１だけ上下に相対変位することが出来る。そのため、加振アーム２はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って最大で２ｄ０だけ相対変位することができる。
【００３９】
また、ウェイト取付アーム３は、ウェイト４によって図１６の時計方向に回転するように常時付勢されている。従って、稼働軸５が移動方向を反転する際、加振アーム２の揺動あるいはウェイト取付アーム３の揺動が強制的に反転又は静止させられる。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角方向の衝撃力（以下、「軸直角方向衝撃力」という。）、又は、ウェイト取付アーム３を介して、軸回転方向の衝撃モーメントが負荷されることになる。また、揺動軸１２からウェイト４に到る距離が大きい場合、稼働軸５が移動方向を反転する際、ウェイト取付アーム３を介してねじ締結体１に対し軸方向衝撃力が負荷される。
【００４０】
稼働軸５（連結軸１１）は、縦方向（鉛直方向）に沿って所定のストローク（例えば１１ｍｍ）で往復運動をする。それに連動して加振アーム２は連結軸１１を支点として上下に揺動しながら、ねじ締結体１に対し自身長手方向に沿って図１６の左右に相対変位をする。一方、ウェイト取付アーム３は、稼働軸５の往復運動に連動して揺動軸１２（定点）を支点として揺動（シーソー運動）をする。稼働軸５のストロークは、稼働軸５が最下点に達するとき、加振アーム２がウェイト取付アーム３に対して自身の長手方向に沿って最大限相対変位するように設定されている。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されると共に、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において連結軸１１と揺動軸１２が同一高さにある状態のことを「中立状態」ということにする。
【００４１】
同様に、ボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との総和（＝Ｌ１＋Ｌ２）が最大となるとき、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角方向の衝撃力が負荷される。同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において、加振アーム２を介して軸直角衝撃力が繰り返し負荷されることを「軸直角振動」という。また、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが繰り返し負荷されることを「軸回転振動」又は「軸角加速度振動」ということにする。また、中立状態におけるボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との総和をＬ０とする。
【００４２】
再び図１４に戻って、モータ９としては例えば三相ＡＣモータを使用することが出来る。この場合モータ９の回転数はインバータによって制御される。図１７は、ねじ締結体１、加振アーム２及びウェイト取付アーム３についての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。図１７（ａ）は中立状態におけるこれらの相対位置を示している。図１７（ｂ）は加振アーム２がねじ締結体１に対し長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。図１７（ｃ）は加振アーム２がウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って２ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。
【００４３】
図１７（ａ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ、３ａとワッシャ２０、２０との間にはワッシャ隙間ｄ０がそれぞれ形成されている。一方、ボルト１ａと加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはボルト遊びｄ１がそれぞれ形成されている。また、揺動規制ピン３０と加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはピン隙間ｄ２がそれぞれ形成されている。
【００４４】
図１７（ｂ）に示されるように、稼働軸５（図１６）が下方に移動を開始すると、加振アーム２はねじ締結体１に対し長手方向に沿って図１７（ｂ）で左側に相対変位する。この場合、ワッシャ隙間ｄ０≦ボルト遊びｄ１、ピン隙間ｄ２のため、ボルト頭部側のワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に当接する。その結果、ワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に押され、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し図１７（ｂ）で左側に相対変位し始める。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０になる。
【００４５】
図１７（ｃ）に示されるように、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し図１７（ｃ）で左側に相対変位し、ナット１ｂ側のワッシャ２０が凹部３ａの内壁に当接する。そして稼働軸５（図１６）が最下点に達するとき、加振アーム２及びウェイト取付アーム３は長手方向の相対変位が強制的に静止させられる。つまり、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は運動量を強制的にゼロにさせられると共に、ウェイト取付アーム３は角運動量を強制的にゼロにさせられる。その結果、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されるのと同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０に維持された状態でボルト・揺動軸間距離はＬ２＋ｄ０になる。
【００４６】
［ねじ緩み振動試験結果］
前に戻って、図１０の振動試験結果に示すように、特許文献１に開示されている緩み止めナット付の締結体の緩みが生じる原因は、下記のように考えられる。すなわち、図４に示すように、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄと同一の直径にしても、山間の谷径を大きくした小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の剛性は、第１ねじ（Ｓ１）の基準山形である第１ねじ山ｒの剛性よりも小さい。従って、図８に示すような締結体８０において、第１ナット８２を六角ボルト８１で大きな締め付けトルクで締め付けて、前述したようなねじ緩み振動試験すると、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６が弾性変形して軸力が低下するためと考えられる。
【００４７】
［本発明の実施の形態の二重ねじ構成体の説明］
以上のように、従来構造のダブルナット締結体は、過酷な緩み負荷をかけた場合、軸力が低下する可能性は否定できない。そこで、図５〜図７に示すように、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体１Ａでは、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成した。図９は、本発明の実施の形態の二重ねじ構成体を緩み止めナット付の締結体８００に用いた例であり、図９（ａ）は一部断面図、図９（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。図９（ｂ）に示すように、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成した。
【００４８】
図５は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、１０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径も、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、第２ねじの谷径を１０％大きく形成した。なお、第２ねじの谷径を１０％大きくしたものとは、第１ねじのとがり山の高さＨ（２等辺三角形と仮想した高さ（図５（ａ）参照））とすれば、ｈ＝Ｈ×１０％であるとき、有効径ｄから半径（直径で２ｈ）でｈだけ第２ねじの谷径を嵩上げしたときのものである。第２ねじの谷径を有効径より２０％、及び３０％大きくしたものも、同様の計算で算出される第２ねじの谷径をいう。
【００４９】
また、図６は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨ（２等辺三角形と仮定した高さ）の２０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨの２０％大きく形成した。更に、図７は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの３０％大きく形成した例である。この場合、緩み防止ナットである第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）も第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの３０％大きく形成した。図９は、小山状の第２ねじ山ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄよりとがり山の高さＨの１０％又は２０％大きく形成した六角ボルト８１０を、ダブルナットとして使用した緩み止めナット付の締結具８００を示す。最初に雌ねじである第２ナット８３０（緩み防止用ナット）が第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれる。
【００５０】
次に、第１ねじ（Ｓ１）（メートル並目ねじ）には、雌ねじである第１ナット８２０（締結用ナット）が所定の締め付けトルクでねじ込まれる。この時、第２ナット８３０が第１ナット８２０の回転によってさらに回転させられ、被締結部材８４０に締め付けられる。本実施の形態では、原則として、第２ナット８３０は締め戻さない。第２ナット８３０の雌ねじの内径は、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、そのとがり山の高さＨの１０％又は２０％大きく形成している。第２ナット８３０には、被締結部材８４０との当接面に大径のフランジ８３１が形成され、本例ではフランジ付きナットにしている。フランジ８３１を形成することにより、第１ナット８２０と第２ナット８３０間のロッキング力を大きくすることができるため、緩みにくくなる。図９（ｂ）は図６（ｃ）の４５°角度位置の断面を示している。
【００５１】
図９（ｂ）に示すように、第２ナット８３０は、第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）を有効径ｄより大きく形成したことにより、第２ナット８３０の雌ねじの内径（Ｄ１）には、断面形状において直線部８３２、即ち螺旋の円孔が形成されている。また、第２ねじ（Ｓ２）の山頂には、角度位置によって高さの異なる小さなとがり山ｒｐ（図５、図６、図９（ｂ）参照）が複数形成される。その結果、第２ナット８３０の雌ねじは、第２ねじ（Ｓ２）の山頂の小さなとがり山ｒｐに係合するため、第２ナット８３０の雌ねじと第２ねじ（Ｓ２）の接触面積が減少するので、ねじ面の単位面積当たりの接触面圧が上昇する。しかしながら、本発明の二重ねじ構成体の締結力は、第１ナット８２０で分担するので、問題は生じない。第２ナット８３０の機能は、締結力ではなく、第１ナット８２０の緩み止め機能を果たすナットであり、第２ナット８３０及び小さなとがり山（小山）ｒｐがせん断破壊されることはない。
【００５２】
［二重ねじ構成体の緩み試験］
本発明の実施の形態の二重ねじ構成体の緩み試験を、前述したねじ緩み振動試験機５０で試験して、図１１から図１３の表に示すデータが得られた。このデータは、図１０の振動試験結果と同様に、試験片１から３について、各々１０回行った。また、試験条件も図１０の振動試験と同様に、振動周波数３５Ｈz、試験時間２９秒、第１ナット８２０の締め付けトルクが４２Ｎｍである。また、試験をしたこれらの締結体は、規格化されたボルト、ナットの材質は標準的に使用されているクロムモリブデン鋼鋼材（SCM材）を用いた。図１１に示す表のデータは、小山状の第２ねじ山の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山（第２ねじの基準ねじ山を二等辺三角形と見なしたとき）の高さＨの１０％大きく形成したものを使用したデータである。但し、第１ねじの呼び径１２ｍｍのメートル並目ねじ、第２ねじは並目ねじの３倍リードの２条ねじであり、ねじ山の形状はメートル並目ねじと同一形状（螺旋と接線に直交する断面）である。
【００５３】
試験前に、４２Ｎｍで第１ナットを締め付けた後（このときの軸力を１００％とする。）、緩み試験を開始した。図１１では、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより、とがり山の高さＨの１０％大きく形成したもののデータである。このデータでは、１０回の緩み負荷試験でも、軸力が最大で１９．８ＫＮと大きく、かつ軸力が１０．７ＫＮから１９．８ＫＮの範囲であった。このデータは、図１０に示す従来よりも変動が小さく、残留軸力が６９〜８９％と大きいため、前述した従来技術のものに比して、緩みが生じていないことが判明した。図１２のデータは、同様に、第２ねじの谷径の高さを第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより２０％大きく形成もののデータである。図１２では軸力が最大で１８．８ＫＮと大きく、かつ軸力が１０．４ＫＮから１８．８ＫＮの範囲で、図１０に示す従来よりも変動が小さく、残留軸力が６８〜９２％と大きいため、緩みが生じていないことが分かった。
【００５４】
図１３は、同様に、第２ねじの谷径の高さＨを３０％大きく形成したときのデータを示す。図１３のデータでは、試験片１の６回目の試験で、軸力が０となり第２くねじの小山が塑性変形し、６回の繰り返し荷重で、軸力０となった。この原因は以下のように考えられる。すなわち、小山状の第２ねじ山の山間の谷径を、第１ねじ（Ｓ１）の有効径ｄより大きく形成する程、小山間の谷径を大きくした第１ねじ（Ｓ１）の剛性は、本来の第１ねじ（Ｓ１）の第１ねじ山ｒの剛性に近づくため、第１ナット８２０と第１ねじ（Ｓ１）との間の強度、即ち、小山のせん断応力は許容の範囲内、又はねじ山の弾性変形は許容の範囲内であり問題はない。しかし、図７に示す２２．５°角度位置、６７．５°角度位置に示すように、山間の谷径を３０％大きくした第２ねじ（Ｓ２）の山頂には、図５、図６に示した、小さなとがり山ｒｐよりも、更に小さなとがり山ｒｑだけが多数形成される。
【００５５】
その結果、第２ナットには第２ねじ（Ｓ２）の山頂の小さなとがり山ｒｑだけに係合しているため、第２ナットの雌ねじと第２ねじ（Ｓ２）の接触面積が減少する。この状態で、緩み止め試験で大きな負荷（軸力、又は締め付けトルク）がかかると、小さなとがり山ｒqがせん断破壊、又は塑性変形されているためである。この破壊、塑性変形の現象は、試験片の観察からも確認された。上記の試験結果から、第２ねじ山の谷径を大きくすることは、ねじ軸、又はナットに負荷トルクが発生したとき、軸力の維持には有効であるが、一定以上を越える場合は有効ではないということである。
【００５６】
［二重ねじ構成体を用いたダブルナット締結の原理］
本発明の二重ねじ構成体を用いたダブルナット締結の原理を、図９（ｃ）に示したダブルロックナットで締結した緩み止めナット付の締結体８００を例に説明する。軸力Ｗのもとに、第２ナット８３０を回転させるために必要なトルクＴは、一般に次式（１）で与えられる。
Ｔ＝Ｗ（ｄ２／２）tan（α＋ρ’）                    …（１）
但し、Ｗ：二重ねじ構成体８１０の軸力、ρ’：摩擦係数μのとき第２ねじと第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、である。
なお、第２ねじのとがり山（第２ナット８３０が接するとがり山）の有効径ｄ２は、とがり山の高さが角度位置で変化するので、この高さの１／２を平均した高さを第２ねじのねじ山の有効径とする。また、第２ねじの谷径と第２ナットの内径Ｄ１が同一としたとき、有効径ｄ２は、とがり山の外径ｄ３と第２ナットの内径Ｄ１を加えて２で除した値でもある（図９（ｃ）参照）。
第２ナット８３０の座面８３１ａが被締結部材８４０に接触した後のトルクＴ１は、一般に次式（２）で表される。
Ｔ１＝Ｗ［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  …（２）
但し、ｒ２：第２ナット８３０が被締結部材８４０に接する座面８３１ａの平均半径、α：第２ねじのリード角、ρ：摩擦係数μのときの座面８３１ａの摩擦角、である。
【００５７】
一方、締結体８００を締結するとき、第２ナット８３０は、第１ナット８２０を回して、間接的に回転駆動されて締結される。このとき、第２ナット８３０は、第１ナット８２０と第２ナット８３０が互いに接する座面８３０ａの摩擦力により回転される。この第１ナット８２０の回転により、第２ナット８３０を回転駆動されるときのトルクＴ１’は、摩擦係数μを第２ナット８３０の座面８３１ａと同じとした場合、次式（３）となる。
Ｔ１’＝tanρ・Ｗ・ｒ１                             …（３）
但し、ｒ１：第１ナット８２０と第２ナット８３０が互いに接する座面８３０ａの平均半径、ρ：摩擦係数μのときの摩擦角（μ＝tanρ）である。
【００５８】
ここで、設定された締め付けトルクによる第１ナット８２０の回転のみで、第２ナット８３０との間でロッキング力を得るには、次のような作動でなければならない。最初に、第１ナット８２０を回転させて第２ナット８３０を回転させ、次に、第２ナット８３０のフランジ８３１の座面８３１ａが被締結部材８４０に接触し、第２ナット８３０がその座面８３１ａの摩擦力で回転が止められた後、第１ナット８２０を設定トルクまで締め付けることにより、この締結体８００が緩まないように、相互のロッキング力を発生させる必要がある。
この第２ナット８３０が被締結部材８４０に接触して回転が止まる条件は、
Ｔ１  ＞  Ｔ１’
Ｔ１＝Ｗ［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  Ｔ１’＝tanρ・Ｗ・ｒ１                                               …（４）
∴［（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
…（５）
の条件の成立が必要である。この条件が成立し、かつ後述するように、第２ねじのとがり山がせん断応力、又は接触面圧で塑性変形しない程度の設定されたトルクの大きさで、第１ナット８２０を締め付けるだけで、原則として、前述した緩み振動試験結果から判断して、本発明では第２ナット８３０をねじ戻してロッキング力を付与する必要はなく、しかも必要なロッキング力が得られる。
【００５９】
［二重ねじ構成体を用いたダブルナットの緩みの観察］
前述したねじ緩み振動試験機５０による繰り返し回転トルクにより、ねじの緩みの発生のメカニズムは、次のように考察される。図９（ｃ）の断面図により、図９（ａ）に示す締結体８００において、図７等に示したとがり山ｒｑが塑性変形する条件を説明する。図１７等に示すように、ねじ緩み振動試験機５０の試験により、ねじ締結体１に緩みを発生させる外力は、加振アーム２の反復する揺動運動が、ボルト１ａの接触座面を介して回転ボルト１ａを回転させ、又はウェイト取付アーム３の反復する揺動運動が、ナット１ｂの座面を回すことにより、ねじ締結体１の緩みを生じさせている。また、上記試験片の観察結果から、緩みが発生しているとき、とがり山ｒｑが塑性変形していることが観察された。
【００６０】
［せん断力による第２ねじのねじ山の破壊、又は変形］
（１）第２ナット８３０からのトルク
ねじ緩み振動試験機５０による外力による緩み駆動、及び試験結果の観察から、以下、図９（ｃ）等により、緩み止めナット付の締結体８００の緩みの理由を説明する。外力により締結体８００が緩む原因は、その締結体８００の締結構造から判断して、第２ナット８３０、又は二重ねじ構成体８１０が被締結部材８４０を回転駆動されることにより発生する。ここで、締結体８００が軸力Ｗで締結され、被締結部材８４０側からハイリードである第２ナット８３０が回転させられとき、座面８３１ａを介して次のトルクＴ２が発生する。
Ｔ２＝Ｗ・tanρ・ｒ２                                …（６）
但し、ｒ２：第２ナット８３０と被締結部材８４０と接するフランジ８３１の座面８３１ａの平均半径、ρ：座面８３１ａの摩擦角（μ＝tanρ）、である。
この外力によるトルクＴ２で、発生すると次の軸力Ｗ１が発生する。前述した式（１）から、
Ｗ１＝Ｔ２／（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）                …（７）
但し、ρ’：摩擦係数μのときの第２ナットがとがり山と接する接触面の摩擦角、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、である。
【００６１】
（２）二重ねじ構成体８１０の頭部８１１側からの緩みトルク
前述したゆるみ振動試験では、締結体８００のとがり山ｒｐの外力は第２ナット８３０からのトルクだけではない。二重ねじ構成体８１０の頭部８１１の座面８１１ａからも、締め付ける方向、又は緩める方向（第２ナット８３０側）に回転させるトルクＴ３で回される。このトルクＴ３による軸力Ｗ２が発生する。上記式（６）と同様に、
Ｔ３＝Ｗ・tanρ・ｒ３                                …（８）
但し、ｒ３：二重ねじ構成体８１０の頭部８１１が、被締結体８４０と接する座面８１１ａの平均半径、ρ：座面８１１ａの摩擦角（μ＝tanρ）、である。
このトルクＴ３で発生すると次の軸力Ｗ２が発生すると、
Ｗ２＝Ｔ３／（ｄ２／２）・tan（α＋ρ’）                …（９）
但し、ｄ２：第２ねじと第２ナットが接するねじ面の有効径、α：第２ねじのリード角、ρ’：摩擦係数μのときの第２ナットが接するとがり山の接触面の摩擦角、である。
【００６２】
（３）第２ねじのとがり山に発生するせん断応力
一方、回転ボルト１ａのとがり山（第２ナットが接するねじ山）がせん断破壊する条件は以下のように考えられる。とがり山の１山あたりの平均せん断長さＡＢは、メートル並目ねじの場合、フランク角が６０度であるから、二等辺三角形の底辺を求める式（図９（ｃ）のＡ部の拡大図参照）から、
ＡＢ＝（ｄ３−Ｄ１）・tan（β／２）                    …（１０）
但し、ｄ３：とがり山の外径、Ｄ１：第２ナット８３０の内径、β：ねじ山のフランク角、である。
なお、せん断長さＡＢは、角度位置によって変化するので、計算上は平均値でも良い。
ここで、二重ねじ構成体８１０のとがり山が、せん断破壊又は塑性変形するときの許容軸方向荷重ＷＢとすれば、「πD１ＡＢｚ」は、とがり山がせん断荷重を受ける面積になるから、次の関係式になる。
ＷＢ＝πD１ＡＢｚτ                                  …（１１）
但し、τ：二重ねじ構成体８１０の材料の許容せん断破壊応力、Ｄ１：第２ナット８３０の内径、ｚ：負荷能力があるとみなされるとがり山の数、である。
ここで、第２ナットの長さをＬが与えられれば、ｚは計算で計算できるので、許容される軸方向荷重ＷＢは、計算できる。
【００６３】
［タブルナット締結における二重ねじ構成体の締結体の緩みの理由］
前述した緩み試験において、図９（ｃ）に示す二重ねじ構成体８１０の頭部８１１は、座面８１１ａを介して、ハイリードである第２ナット８３０が被締結部材８４０を締め付け、又は緩む方向に回転駆動される。即ち、締結具８００は、被締結体から第２ナット８３０の座面８３１ａ、及び二重ねじ構成体８１０の頭部８１１の座面８１１ａから同時にねじりトルクを受けることになる。緩み試験機５０の構造機能から、二重ねじ構成体８１０及び第２ナット８３０の双方から、同時に被締結部材８４０を締め付ける方向、又は緩む方向に回転トルクが発生したとき、とがり山が許容弾性変形を越えて、試験結果から言えることは塑性変形することになる。
【００６４】
前述した緩み試験において、被締結部材８４０が、二重ねじ構成体８１０及び第２ナット８３０の双方から同時に受ける軸力の最大軸力Ｗｍは、締結体８００の外力が負荷される前の軸力Ｗとすれば、式（２）の軸力Ｗ、式（７）の軸力Ｗ１、式（９）の軸力Ｗ２を合計したものとなる。
Ｗｍ＝Ｗ＋Ｗ１＋Ｗ２                                  …（１２）
ここで、二重ねじ構成体８１０の第２ねじの許容される軸方向の荷重ＷＢとすれば、次の関係が必須となる。ＷＢは、式（１１）で計算される第２ねじの有効断面積Ａとτで決まる許容せん断破壊荷重
Ｗｍ＝Ｗ＋Ｗ１＋Ｗ２  ＜  ＷＢ＝πＤ１ＡＢｚτ          …（１３）
この関係を維持すれば、少なくとも、被締結部材８４０からの回転トルクによるとがり山のせん断破壊による緩みは発生しない。このために、軸力Ｗｍにより図７に示すとがり山ｒｑが塑性変形するか、又は許容弾性変形を上回ると、ロッキング力は無くなり、緩むことになる。
【００６５】
（３）第２ねじ山の接触面圧による塑性変形
上記のねじ緩み振動試験機５０による緩みは、とがり山のせん断破壊、又はせん断応力による変形で説明した。しかしながら、実際のねじ山は、ナットとねじ山のねじ込みにより、ねじ面に作用する接触面圧が許容値を越えても、とがり山は塑性変形が起こる。軸力Ｗｍの最大負荷があるとき、第２ねじ山のとがり山には次の接触面圧が発生している。
Ｗ３  ≦  （π／４）（ｄ３２−Ｄ１２）ｚｑ                …（１４）
ｄ３は第２ねじ（とがり山）の外径、Ｄ１は第２ナット８３０の内径、ｚは第２ねじ山と第２ナットが互いに接触しているの山数、ｑは単位面積当たりの許容面圧
この式（１４）の関係が成立しないと、第２ねじ山が面圧により塑性変形することになる。上記の式（１３）で示した最大荷重Ｗｍによるとがり山の接触面圧は、許容面圧ｑ以下でなくてはならない。従って、とがり山が接触面圧により塑性変形しないようにするには、
Ｗｍ  ＜  Ｗ３                                        …（１５）
が成立する必要がある。
一般に、前述した許容せん断応力とは、「許容せん断応力＝せん断破断応力／安全率」で表され、設計上の安全に使用できる応力を意味する。許容接触面圧も同様である。一方、物体に荷重を加えると変形するが、荷重をしだいに除去していくと、変形量もそれに応じて減少し、荷重がなくなればもとの形状、寸法にもどる性質があるのを弾性変形と言われている。本発明では、この弾性変形内にあるせん断応力も許容せん断応力、又は許容接触面圧を意味する。
【００６６】
以上説明したように、試験結果、上記のこの結果の考察から判断すると、第２ねじの谷径を第１ねじの有効径より３０％未満の大径にすると良いが、これを越えると締結力が弱くなるという結果であった。他方、第１ねじの有効径より３０％を越える試験片を観察すると、前述したように、図７に示したとがり山ｒｑが塑性変形されていることが判明した。この理由は、被締結体に接している第２ナット８３０が、被締結体を締め付ける方向、又は緩める方向に大きなトルクで回転されると、図７に示したとがり山ｒｑの強度が弱いと塑性変形し、許容弾性変形を上回ることになる。従って、とがり山ｒｑが塑性変形するので、第１ナット８２０との間でのロッキング力が戻ることにはならない。
【００６７】
［二重ねじ構成体の締結体]
図９（ａ）〜（ｃ）で説明した前述した二重ねじ構成体の締結体は、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が、第１ねじ（Ｓ１）の有効径より大径の二重ねじ構成体を用いた例で説明した。しかしながら、この締結体で用いる二重ねじ構成体は、これに限定されない。即ち、前述した実験、説明で理解されるように、第２ねじ（Ｓ２）のとがり山と、第２ナットが接する面を介して、せん断応力と接触面圧による第２ねじのとがり山が変形することにより、ダブルナット締結体の緩みが発生することが判明した。従って、第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体のダブルナット締結において、第２ねじ（Ｓ２）のとがり山が第２ナットからの応力で変形しない範囲、即ち許容応力の範囲内が最も締結力が高いといえる。
【００６８】
即ち、本発明の二重ねじ構成体の締結体に用いる二重ねじ構成体は、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が第１ねじ（Ｓ１）の有効径より大径の二重ねじ構成体に限定されない。即ち、第２ナットが外部から回転トルクを受けて、二重ねじ構成体に軸力が発生するとき、第２ねじのねじ山にかかる第２ナットから受ける応力が、第２ねじ（Ｓ２）のとがり山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものであれば良く、これを越えれば塑性変形を起こす。第１ねじにねじ込まれている第１ナットを回して締め付けると、二重ねじ構成体に軸力が発生する。この第１ナットによる締め付け、又は外力による軸力は、設計上、二重ねじ構成体の許容最大軸力（応力）以上にはならない。二重ねじ構成体に発生する軸力が許容最大軸力のとき、上記第２ねじのねじ山であるとがり山のせん断応力、及び接触面圧も、許容せん断応力、許容接触面圧でなければならない。
【００６９】
設計上の許容最大軸力内で、第２ねじのねじ山に負荷されるせん断応力、接触面圧が、許容せん断応力、許容接触面圧であれば、本発明の二重ねじ構成体の締結体は緩むことはない。即ち、二重ねじの最大締結力で締結でき、かつその範囲内であれば緩むことはない。以上の説明から理解されるように、本発明の二重ねじ構成体の締結体に用いる二重ねじ構成体は、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が、第１ねじ（Ｓ１）の有効径より大径のものに限定されない。第２ねじ（Ｓ２）の谷径は、上記条件を満たせば、第１ねじ（Ｓ１）の有効径以下であっても良く、又は有効径より大径のものでも良いことになる。即ち、第２ねじ（Ｓ２）の谷径は、上記条件を満たせば、第１ねじ（Ｓ１）の有効径以下であっても良く、有効径より大径のものでも良いことになる。
【００７０】
［二重ねじ構成体の製造方法］
本発明の実施の形態の二重ねじ構成体１Ａは、切削加工、転造加工、射出成形加工、３Ｄプリンタ（三次元造形；3D printing）加工、金属粉末射出成形（Metal Injection Molding：MIM）加工、ロストワックス等によって製造することができる。本発明の二重ねじ構成体は、一般的な転造加工でねじ山を加工する場合、第２ねじ（Ｓ２）のねじ山の凹凸が小さいため、転造が容易となり、ねじ転造ダイスの寿命が長くなり好ましい。取り分け、第２ねじ（Ｓ２）の谷径が大きくできるので、丸形ダイスで転造するとき、第２ねじ（Ｓ２）の谷底部分が局部的に高圧になるのが抑えられるので、無理な塑性変形がなくなり、ねじ転造で問題になる表面の鱗状のような剥離も発生し難い。
【００７１】
［他の実施の形態］
以上、本発明の二重ねじ構成体及びその締結体は、ねじ山の断面形状が第１ねじが１条のメートル並目ねじと、第２ねじ（Ｓ２）がこれと同じねじ山を有するメートル並目ねじで、このメートル並目ねじのリード又はピッチの大きいねじの実施の形態について説明した。即ち、第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）とは、ねじ山の断面形状が同一種類のメートル並目ねじである。本発明はこれら実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ及び角ねじであっても良い。また、例えば、２条ねじ（第１ねじ（Ｓ１））と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体、３倍リード２条ねじ（第１ねじ（Ｓ１））と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体等であってもよい。言い換えると、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。
【００７２】
また、前述した実施の形態では、第１ねじ（Ｓ１）、第２ねじ（Ｓ２）のリードを、メートル並目ねじの整数倍のリードとして説明を行っているが、整数倍でなくてもよい。例えば、第２ねじ（Ｓ２）のリードが、メートル並目ねじの３．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。また、第１ねじ（Ｓ１）のリードが、メートル並目ねじの１．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。即ち、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。また、前述したねじ山は、第１ねじ及び第２ねじが、軸断面形状が三角形のメートル並目ねじであったが、断面形状が台形、矩形、円弧形状のものであっても良い。即ち、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじで用いられている形状であっても良い。
【００７３】
これらの第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）は、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじであるが、これと実質的に同一断面形状であるが、例えば角部を面取り、又は円弧で補間した相似形、又は類似形のものであっても良く、本発明では変形したこれらのねじも本発明ではこれと同一ものとして取り扱う。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
この二重ねじ構成体とその締結体は、強度が不足することがなく、しかも緩みが極めて少ないものである。このために道路、橋梁、鉄道等のインフラストラクチャー、自動車等の移動機械、家電機器等の締結体及びリードカム装置等に使用できる。また、前述した説明は、タブルナットを用いた、締結体について、主に説明したが、前述した説明から理解されるように、本件発明の二重ねじ構成体は、速度が異なる二つのカム送り装置としても使用できる。従って、本件発明の技術的範囲は、締結体に限られるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ…二重ねじ構成体
２Ａ…二重ねじ部
３Ａ…ねじ軸
８０、８００…緩み止めナット付の締結具
８１、８１０…六角ボルト
８２、８２０…第１ナット
８３、８３０…第２ナット
８３１…フランジ
８３２…直線部
８４、８４０…被締結部材
ｒ…第１ねじ山
ｒｓ、ｒｓ１〜ｒｓ６…小山状の第２ねじ山
ｒｐ、ｒq…とがり山
１…ねじ締結体
１ａ…ボルト
１ｂ…ナット
１ｃ…ロードセル
２…加振アーム
２ａ…凹部
２ｂ…ボルト用貫通穴
２ｃ…ピン用貫通穴
３…ウェイト取付けアーム
３ａ…凹部
３ｂ…ボルト用貫通穴
３ｃ…ピン用貫通穴
４…ウェイト
５…稼働軸
６…シリンダ
７…クランク
８…クランク軸
９…モータ
１０…プーリー
１１…連結軸
１２…揺動軸
１３…軸受支持部
２０…ワッシャ
２０ａ…円弧部
２０ｂ…直線部
３０…揺動規制ピン
５０…ねじ緩み振動試験機
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、
前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されている
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項２】
請求項１に記載の二重ねじ構成体において、
前記第１ねじは１条ねじであり、前記第２ねじは１条以上のねじである
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじと前記第１ねじは、同一種類のねじである
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの３０％未満の大径である
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より、半径で前記第１ねじのとがり山の高さの１０％〜２０％の大径である
ことを特徴とする二重ねじ構成体。
【請求項６】
ねじ軸に、メートルねじ、ウイットねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、管用ねじ、丸ねじ、ボールねじ、及び角ねじから選択される１種であり、１条以上の第１ねじと、及び前記第１ねじより大きいリードである第２ねじの２種類のねじが形成された二重ねじ構成体と、
前記第１ねじにねじ込まれる第１ナットと、
前記第２ねじにねじ込まれる第２ナットと
を有する二重ねじ構成体の締結体において、
前記二重ねじ構成体及び前記第２ナットが外部から回転トルクを受けて、前記二重ねじ構成体と前記第２ナット間に許容最大軸力が発生するとき、前記二重ねじ構成体の第２ねじのねじ山にかかる前記第２ナットから受ける応力が、前記第２ねじのねじ山の許容せん断応力の範囲内、及び許容接触面圧の範囲内の強度を有するものである
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項７】
請求項６に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記ねじ軸の軸線を含む断面形状において、前記第２ねじの谷径は、前記第１ねじの有効径より大径で、前記第１ねじの外径より小径に形成されいる
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの前記締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記第２ナットが前記被締結物に接する面は、凹凸、フランジ、及び粗面から選択される１種以上が形成されている
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月26日(2019.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
請求項６又は７に記載の二重ねじ構成体の締結体において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの被締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明８の二重ねじ構成体の締結体は、本発明の６又は７において、
前記第１ナットを回転させたとき、
［ｄ２／２・tan（α＋ρ’）＋ｒ２・tanρ］  ＞  tanρ・ｒ１
の関係式が成立する
但し、μ：摩擦係数、μ＝tanρ、ρ’：前記第２ねじと前記第２ナットとが接する接触面の摩擦角、ｒ２：前記第２ナットの被締結体に接する座面の平均半径、ｄ２：前記第２ねじと前記第２ナットが接するねじ面の有効径、α：前記第２ねじのリード角、ｒ１：前記第１ナットと前記第２ナットが互いに接する座面の平均半径
ことを特徴とする二重ねじ構成体の締結体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
（４）第２ねじ山の接触面圧による塑性変形
上記のねじ緩み振動試験機５０による緩みは、とがり山のせん断破壊、又はせん断応力による変形で説明した。しかしながら、実際のねじ山は、ナットとねじ山のねじ込みにより、ねじ面に作用する接触面圧が許容値を越えても、とがり山は塑性変形が起こる。軸力Ｗｍの最大負荷があるとき、第２ねじ山のとがり山には次の接触面圧が発生している。
Ｗ３  ≦  （π／４）（ｄ３２−Ｄ１２）ｚｑ                …（１４）
ｄ３は第２ねじ（とがり山）の外径、Ｄ１は第２ナット８３０の内径、ｚは第２ねじ山と第２ナットが互いに接触しているの山数、ｑは単位面積当たりの許容面圧
この式（１４）の関係が成立しないと、第２ねじ山が面圧により塑性変形することになる。上記の式（１３）で示した最大荷重Ｗｍによるとがり山の接触面圧は、許容面圧ｑ以下でなくてはならない。従って、とがり山が接触面圧により塑性変形しないようにするには、
Ｗｍ  ＜  Ｗ３                                        …（１５）
が成立する必要がある。
一般に、前述した許容せん断応力とは、「許容せん断応力＝せん断破断応力／安全率」で表され、設計上の安全に使用できる応力を意味する。許容接触面圧も同様である。一方、物体に荷重を加えると変形するが、荷重をしだいに除去していくと、変形量もそれに応じて減少し、荷重がなくなればもとの形状、寸法にもどる性質があるのを弾性変形と言われている。本発明では、この弾性変形内にあるせん断応力も許容せん断応力、又は許容接触面圧を意味する。
【国際調査報告】
2019230167.tif 000022
2019230167.tif 000023
2019230167.tif 000024
2019230167.tif 000025