(57)【要約】【課題】組付け工数を増やすことなく、かつ汎用のボルトのみを使用しながらも、締結されたボルトの振動や温度変化等の外乱による緩みの発生を低減できるインサートナット及び締結装置を提供する。【解決手段】ボルトを挿抜可能な筒状部２を備え、筒状部２は、内周においてボルトの挿入方向の上流側から下流側に順に設けられた第１領域３１と、第２領域３２と、第３領域３３とを有し、第１領域３１及び第３領域３３は、ボルトが螺合可能な雌ねじ部３１ａ，３３ａを有し、第２領域３２は、第１領域３１の雌ねじ部３１ａのねじ山位置での内径をＤ１、第１領域３１の雌ねじ部３１ａのねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトを挿抜可能な筒状部を備え、
前記筒状部は、内周において前記ボルトの挿入方向の上流側から下流側に順に設けられた第１領域と、第２領域と、第３領域とを有し、
前記第１領域及び前記第３領域は、前記ボルトが螺合可能な雌ねじ部を有し、
前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部のねじ山位置での内径をＤ１、前記第１領域の雌ねじ部のねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径を有する、
ことを特徴とするインサートナット。
【請求項２】
前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部の有効径より大きい最小内径を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインサートナット。
【請求項３】
前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部の２ピッチ分以上の前記挿入方向の長さを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインサートナット。
【請求項４】
前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部の１０ピッチ分以下の前記挿入方向の長さを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項５】
前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部の谷の径をＤ２とした場合に、０．１×Ｄ２以上、０．９×Ｄ２以下の径方向の厚さを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項６】
前記第２領域は、円周面形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項７】
前記第２領域は、ねじ山形状の凸部を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項８】
前記第３領域の雌ねじ部は、少なくとも一部を前記第１領域の雌ねじ部よりも小径とする、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項９】
前記第３領域の雌ねじ部は、前記第１領域の雌ねじ部の側を大径とすると共に、前記第１領域の雌ねじ部との反対側を小径とする勾配を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載のインサートナット。
【請求項１０】
前記第３領域の雌ねじ部は、前記第１領域の雌ねじ部と同径であると共に、同一かつ同位相のピッチを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項１１】
前記第３領域の雌ねじ部は、前記第１領域の雌ねじ部と同一のピッチを有すると共に、互いのピッチの位相を所定長さずらして配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項１２】
前記筒状部は、前記ボルトの挿入方向の先端部から軸方向に沿って形成されたスリットを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項１３】
前記筒状部は、アルミニウム合金製である、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項１４】
前記筒状部は、絞り加工により形成されると共に、前記第２領域は、前記絞り加工中にパンチの押圧により形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインサートナット。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインサートナットと、
前記インサートナットに組み付けられるボルトと、を備える、
ことを特徴とする締結装置。
【請求項１６】
前記インサートナットの縦弾性係数をＥ１、前記ボルトの縦弾性係数をＥ２とした場合に、
Ｅ１＜Ｅ２
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項１５に記載の締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂や金属等からなる基材に埋め込んで雌ねじ部を形成するインサートナット及び締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成樹脂にボルトを螺合してねじ止めするために、ねじ山ピッチの粗いタッピングねじ等の合成樹脂用ねじが利用されることがある。しかしながら、合成樹脂製の基材の孔に直接セルフタッピングされた雌ねじ部の強度はそれ程強くはない。このため、基材の同じ孔に対して合成樹脂用ねじを繰り返し着脱すると、雌ねじ部が塑性変形しせん断破損に至る、もしくは、クリープによる雌ねじ部の崩壊破損が生じる可能性がある。このような雌ねじ部の破損を防止するために、合成樹脂製の基材に予め金属製のインサートナットを装着しておき、雌ねじ部の強度を確保する手法が普及している。
【０００３】
このようなインサートナットとしては、合成樹脂からなる基材に対し熱を加えながら圧入されるインサートナットであって、周側部に凹凸形状部と、内径部に雌ねじ部と、端部にフランジとを有するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、この種のインサートナットを合成樹脂製の基材に圧入して、被締結物を挟んでボルトを締め付けると、以下のように締結される。合成樹脂製の基材にインサートナットが圧入された状態の部品に、被締結物を挟んで、ボルトを締め付けると、ボルトにはインサートナットのねじ山と被締結物とからの反力(軸方向張力、すなわち軸力)が作用する。このように、ボルトには、締結力が作用して、締結が定まる。
【０００５】
ところが、締結された部品に振動、衝撃、温度変化等、種々の外乱が加わると、ボルトの緩みが発生することが一般に知られている。また、ボルトとインサートナットとの間に合成樹脂製の被締結物を挟んで使用する場合には、各部品の線膨張係数の差が発生する。即ち、金属であるボルトと合成樹脂製の被締結物部材とに線膨張係数の差があり、また、インサートナットの材質とボルトの材質とにも線膨張係数の差が有り得る。使用環境の温度変動によって、締結された部品間で熱膨張及び熱収縮の繰返しによって、軸力の変動が生じて、ボルトの軸線方向に、引っ張られたり緩められたりして、軸力が増減することがある。この場合、ボルトが微量ながら戻り回転する可能性があり、この温度変動によりボルトの緩みが増長されてしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−４８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１のインサートナットでは、内径部の全域に雌ねじ部が形成されており、上述したような締結したボルトの緩みを防止することについては特に考慮されていなかった。ボルトの緩みを防止する手段としては、例えばボルトを締めた後にボルトに接着剤を塗布する方法や、ばね座金を利用する方法が考えられる。しかし、いずれも組立て作業の工数が増えてしまったり、インサートナット以外のボルト側において対策が必要になってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、組付け工数を増やすことなく、かつ汎用のボルトのみを使用しながらも、締結されたボルトの振動や温度変化等の外乱による緩みの発生を低減できるインサートナット及び締結装置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】
【０００９】
本発明のインサートナットは、ボルトを挿抜可能な筒状部を備え、前記筒状部は、内周において前記ボルトの挿入方向の上流側から下流側に順に設けられた第１領域と、第２領域と、第３領域とを有し、前記第１領域及び前記第３領域は、前記ボルトが螺合可能な雌ねじ部を有し、前記第２領域は、前記第１領域の雌ねじ部のねじ山位置での内径をＤ１、前記第１領域の雌ねじ部のねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インサートナットにおいて、第１領域及び第３領域の間に設けられる第２領域が、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径を有している。これにより、組付け工数を増やすことなく、かつ汎用のボルトのみを使用しながらも、締結されたボルトの振動や温度変化等の外乱による緩みの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るインサートナットの概略の断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るインサートナットの概略の斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るインサートナットにボルトを螺合した締結装置の断面図であり、（ａ）はボルトの頭部が被締結部材に当接する前、（ｂ）はボルトの頭部が被締結部材に当接して締め付ける前である。また、（ｃ）はボルトを締め付けた後、（ｄ）は（ｂ）の拡大図、（ｅ）は（ｃ）の拡大図である。
【図４】第１の実施形態に係るインサートナットの変形例の概略の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るインサートナットを絞り加工により形成する手順を示す説明図であり、（ａ）は凹部の上端部を形成する工程、（ｂ）は凹部の下端部を形成する工程、（ｃ）は絞り直径を縮小する工程、（ｄ）は円筒形状になった状態である。
【図６】第２の実施形態に係るインサートナットの概略の断面図である。
【図７】第２の実施形態に係るインサートナットにボルトを螺合した締結装置の断面図であり、（ａ）はボルトが第３領域に達する前、（ｂ）はボルトが第３領域に達した後、ボルトの頭部が被締結部材に当接する前である。また、（ｃ）はボルトの頭部が被締結部材に当接して締め付ける前、（ｄ）はボルトを締め付けた後である。
【図８】第２の実施形態に係るインサートナットの概略の斜視図である。
【図９】第３の実施形態に係るインサートナットの概略の断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係るインサートナットにボルトを螺合した締結装置の断面図であり、（ａ）はボルトが第３領域に達する前、（ｂ）はボルトが第３領域に達した後、ボルトの頭部が被締結部材に当接する前である。また、（ｃ）はボルトの頭部が被締結部材に当接して締め付ける前、（ｄ）はボルトを締め付けた後である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。本実施形態のインサートナット１は、合成樹脂材料よりなる基材４０に埋め込まれ、ボルト５０との間に被締結部材６０を締結する。尚、本実施形態では、インサートナット１に締結されるボルト５０として、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０５等で規定されたメートル並目ねじであるＭ３規格ボルトを適用しているが、これに限定されないのは勿論である。また、雌ねじの内径とは、ねじ山先端間の直径、雌ねじの谷の径とは、ねじの谷の底の間の直径、雌ねじの有効径とは、ねじ山の幅とねじ溝の幅とが等しくなる仮想的な円筒の直径を意味する。また、このインサートナット１は、例えば、複合機、プリンタ、プロッタ、ＦＡＸ、印刷機、製本装置、カメラなど、樹脂製の筐体を有し、インサートナットを用いてねじ締結されている装置に利用可能である。
【００１３】
本実施形態では、インサートナット１と、このインサートナット１に組み付けられるボルト５０とにより、被締結部材６０を締結する締結装置７０が構成されている。また、締結装置７０において、ボルト５０のインサートナット１への挿入方向を下方とし、ボルト５０のインサートナット１からの抜出方向を上方としている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、インサートナット１は、略円筒形状で基材４０（図３参照）に埋め込まれる筒状部２と、筒状部２の一端部に形成されたフランジ３とを備えている。筒状部２は、ボルト５０を挿抜可能な孔部（内周）２０を有している。筒状部２の外側面には、第１のローレット部２１と、第２のローレット部２２と、ガイド斜面部２３とが形成されている。第１のローレット部２１は、インサートナット１の基材４０への圧入方向上流側に配置される。第２のローレット部２２は、インサートナット１の基材４０への圧入方向下流側に配置される。各ローレット部２１，２２は、インサートナット１の周方向に交互に山部と谷部とを複数有する尾根状の螺旋形状に形成されている。また、各ローレット部２１，２２の間には、溝部２４が設けられている。各ローレット部２１，２２は、基材４０に熱圧入した際に、その表面の凹凸形状の間に基材４０を形成する合成樹脂が入り込むことで、基材４０に装着される。ガイド斜面部２３は、先端側を小径にしたテーパ形状で、インサートナット１を基材４０に加熱圧入する際のガイド部となる。尚、本実施形態では、筒状部を略円筒形状としているが、これには限られず、例えば板状、ブロック状、球状など、ボルト５０を挿抜可能な孔部２０を有する形状であればよい。
【００１５】
筒状部２は、孔部２０の内周においてボルト５０の挿入方向の上流側から下流側に順に設けられた第１領域３１と、第２領域３２と、第３領域３３とを有している。第１領域３１よりもボルト５０の挿入方向の上流側には、誘導部２５が設けられている。誘導部２５は、フランジ３において外部に向けて開口し、テーパ形状でボルト５０を挿入する際に誘導する。
【００１６】
第１領域３１及び第３領域３３は、それぞれボルト５０が螺合可能な雌ねじ部３１ａ，３３ａを有している。第１領域３１の雌ねじ部３１ａ（以下、第１の雌ねじ部３１ａという）及び第３領域３３の雌ねじ部３３ａ（以下、第３の雌ねじ部３３ａという）は、転造タップあるいは切削タップによって形成されている。第１の雌ねじ部３１ａは、誘導部２５から連続して形成されている。第３の雌ねじ部３３ａは、孔部２０において第１の雌ねじ部３１ａと同軸上で第１の雌ねじ部３１ａよりもボルト５０の挿入方向に、第２領域３２を挟んで離間した位置に形成され、第１の雌ねじ部３１ａと共にボルト５０が同時に螺合可能に形成されている。また、第３の雌ねじ部３３ａは、第１の雌ねじ部３１ａと同径であると共に、同一かつ同位相のピッチを有する。
【００１７】
第２領域３２は、第１の雌ねじ部３１ａのねじ山位置での内径をＤ１、第１の雌ねじ部３１ａのねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有している。本実施形態では、第２領域３２は、円周面形状であり、ボルト５０が挿抜可能であると共に、第１領域３１及び第３領域３３の各雌ねじ部３１ａ，３３ａの内径Ｄ１より大きな内径ｄ１を有している。つまり、第２領域３２は、少なくとも一部（例えば、ボルト５０が挿抜可能な螺旋状のねじ山形状の溝）にはボルト５０の外径以上の径の部分を有している。そして、その部分をボルト５０のねじ山が通過することで、ボルト５０のねじ山と第２領域３２との干渉が防止され、ボルト５０が第２領域３２に挿抜可能になっている。
【００１８】
このインサートナット１は、被装着部材である基材４０に設けられた下穴に、モールドインサート成形、あるいは常温圧入、若しくはヒータ加熱、超音波加熱等の加熱手段により加熱圧入される。ここで、図３は、インサートナット１を基材４０に埋め込み、被締結部材６０を介して、ボルト５０を締め付ける様子を表した断面図であり、図３（ａ）は、ボルト５０を完全に締める前の状態である。図３（ｂ）は、ボルト５０の頭部が被締結部材６０に接触する程度にボルト５０を締めた状態であり、図３（ｄ）はその状態での第３領域３３の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ボルト５０の頭部が被締結部材６０を圧縮するまでボルト５０を締め付けた状態であり、図３（ｅ）はその状態での第３領域３３の拡大図である。
【００１９】
インサートナット１のフランジ３の両面、即ち上面（表側面）３ａ（図１参照）と下面（裏側面）は、取り付けられるボルト５０の軸線方向（即ち、第１の雌ねじ部３１ａと第３の雌ねじ部３３ａの軸線方向）に対して略直角の平面としている。インサートナット１のフランジ３の上面３ａは、基材４０の上面４１から凸状に突出している。
【００２０】
尚、インサートナット１のフランジ３の上面３ａを基材４０の上面４１よりも潜り込ませる場合（不図示）には、ボルト５０の締結時に、以下の問題が存在している。
１．被締結部材６０が薄板の場合、被締結部材６０が撓んで変形してしまう。
２．被締結部材６０の位置が基材４０の上面４１で決まってしまうため、インサートナット１のフランジ３の上面３ａと被締結部材６０の間に隙間が生じる。この時、ボルト５０の締結力は、基材４０の上面４１からインサートナット１を引抜くように作用し、インサートナット１が抜けてしまうジャッキアップの要因になる。
【００２１】
このため、本実施形態では、インサートナット１のフランジ３の上面３ａは、基材４０の上面４１と、同一面、もしくは基材４０の上面４１から若干突出するように設けている。しかしながら、インサートナット１のフランジ３の上面３ａを上面４１よりも潜り込ませて使用しても、本発明の効果は得られる。また、フランジ３の両面、即ち上面（表側面）３ａと下面（裏側面）の両平面度は、一例として、０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍとすることが好ましい。また、フランジ３の板厚は、一例として、０．５ｍｍ乃至１．０ｍｍに設定することが好ましい。
【００２２】
次に、インサートナット１のフランジ３の外径について説明する。インサートナット１のフランジ３の外径がボルト５０の頭部の座面よりも小さい場合、ボルト５０の締結が進むと、被締結部材６０はボルト５０の座面の外周部に押されて変形する虞がある。特に被締結部材６０が薄板である場合、ボルト５０を緩めても薄板の変形は戻らない可能性がある。そこで、本実施形態では、被締結部材６０とボルト５０の接触部位とが、インサートナット１のフランジ３の外周部の近傍になるように、ボルト５０の接触部位の直径以上にインサートナット１のフランジ３の外径を設定している。
【００２３】
尚、インサートナット１のフランジ３の外径は、ボルト５０の頭部外径の接触部位（もしくはボルト５０のツバ・座金等の直径）以上であることが好ましいが、僅かな量であれば小さくてもよい。
【００２４】
インサートナット１の外側面のローレット部２１，２２は、インサートナット１の装着後、ボルト５０を挿入して回転締結させる際に、ボルト５０と一緒にインサートナット１が連れ回ることを防止するためのものである。ここで、インサートナット１の外側面のローレット形状は、第１のローレット部２１と第２のローレット部２２とに分かれ、ローレットのねじれ方向（山谷の続く方向）が互いに異なる場合の例を示したが、これには限られない。同じねじれ方向のローレット形状でも良く、あるいは、ねじれ方向が交叉した所謂アヤメ形状のローレット形状でも良い。そして、回転阻止手段である凹凸部であるところの第１のローレット部２１と、第２のローレット部２２と、溝部２４によって半溶融状態あるいは軟化した合成樹脂材と絡まるように構成されている。
【００２５】
次に、図１に示すインサートナット１の断面図にて、本発明の特徴的部分であるインサートナット１の孔部２０の雌ねじ等の形状について説明する。誘導部２５は、第１の雌ねじ部３１ａのねじ山にボルト５０のねじ山が噛合い易くするために、斜面部形状に形成されている。
【００２６】
ここで、第１領域３１と第２領域３２と第３領域３３との各領域幅に必要な条件について、説明する。通常、一般の締結部分での必要噛合い長さとしては、ボルト外径×１．０以上であることが知られている。従って、フランジ３の側の第１領域３１の領域幅Ｈ１と、先端側の第３領域３３の領域幅Ｈ３の合計の雌ねじ部３１ａ，３３ａの長さは、ボルト外径×１．０以上の関係を満たす必要がある。
【００２７】
Ｈ１＋Ｈ３≧（ボルト外径×１．０）・・・（数式１）
【００２８】
第３領域３３の領域幅Ｈ３は、ボルト５０のねじ山と噛合って、締付け力を受ける部分なので、２周以上のねじ山部を設ける。
【００２９】
Ｈ３≧（ボルトのねじピッチ）×２・・・（数式２）
【００３０】
次に、第１領域３１の領域幅Ｈ１は、数式１より、下記の数式３の関係を満たすように設定する。
【００３１】
Ｈ１≧（ボルト外径×１．０）−Ｈ３・・・（数式３）
【００３２】
第２領域３２の領域幅Ｈ２は、インサートナット１の雌ねじを第１の雌ねじ部３１ａと第３の雌ねじ部３３ａに分けるための領域であって、ボルト５０のねじ山との噛合わない長さとして、２周以上のねじ山部の幅を設けている。このため、下記の数式４の関係を満たすように設定する。
【００３３】
Ｈ２≧（ボルトのねじピッチ）×２・・・（数式４）
【００３４】
以上のように、第１領域３１と第２領域３２と第３領域３３の各領域幅には、数式１〜数式４の各条件が当てはまることが必要である。
【００３５】
次に、本実施形態で採用しているＪＩＳ  Ｂ  ０２０５（ＩＳＯ  ７２４：１９９３）等で規定されたメートル並目ねじであるＭ３規格ねじのインサートナットについて、各部の寸法値を説明する。
【００３６】
締結部分での必要噛合い長さは、数式１において、ボルト外径＝３ｍｍなので、第１領域３１の領域幅Ｈ１と、第３領域３３の領域幅Ｈ３の合計の雌ねじ部３１ａ，３３ａの長さは、Ｈ１＋Ｈ３≧３となる。第３領域３３の領域幅Ｈ３は、数式２において、ボルト５０のねじピッチ＝０．５ｍｍなので、Ｈ３≧０．５ｍｍ×２となり、ここでは最小の値を選び、Ｈ３＝１ｍｍとする。第１領域の領域幅Ｈ１は、上記の値と数式３により、Ｈ１≧３−Ｈ３≧２ｍｍとなり、ここでは２．５ｍｍを選ぶ。第２領域３２の領域幅Ｈ２は、数式４において、ボルト５０のねじピッチ＝０．５ｍｍなので、Ｈ２≧０．５ｍｍ×２となり、ここでは最小の値を選び、Ｈ２＝１ｍｍとする。
【００３７】
また、インサートナット１の他の主な形状の値を、それぞれ以下のように設定する。インサートナット１のフランジ３の外径は、使用するＭ３のボルト５０（なべ小ねじ）の頭部の径と同じ５．５ｍｍ、インサートナット１のフランジ３の厚さは、０．５ｍｍとする。第１のローレット部２１は、外径４．７ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで、軸方向の領域幅を１．５ｍｍとする。第２のローレット部２２は、外径４．４ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで、軸方向の領域幅を２ｍｍとする。溝部２４は、幅０．５ｍｍで、外径４．７ｍｍとし、ガイド斜面部２３を０．７ｍｍに設定すると、インサートナット１の全長は５ｍｍとなる。
【００３８】
ここで、インサートナット１の孔部２０では、前述の説明にて、第１領域３１の領域幅Ｈ１は２．５ｍｍ、第２領域３２の領域幅Ｈ２は１ｍｍ、第３領域３３の領域幅Ｈ３は１ｍｍとしている。このため、（全長５ｍｍ）−（２．５ｍｍ＋１ｍｍ＋１ｍｍ）＝０．５ｍｍとなり、この値を誘導部２５と第３領域３３の先の段形状とに振り分ける。
【００３９】
また、ここでは、第２領域３２の領域幅Ｈ２は、ボルト５０が回転挿入される際に干渉しないように、例えば雌ねじの山谷が全く存在しない、かつボルト５０のねじ部の外径より大きい内径を有する円筒形状としている。即ち、本実施形態では、ボルト５０がＭ３規格ねじ（外径：２．８７４〜２．９８０ｍｍ）であるので、雌ねじ部３１ａ，３３ａの雌ねじ谷径と同じφ３．０ｍｍを第２領域３２の凹み部の内径ｄ１としている。
【００４０】
インサートナット１の材質としては、耐蝕性、伸延性、圧延性に優れ加工性に優れた材質で、かつ、ねじ山の強度は確保しつつ適度に変形し易い材質であることが望ましい。具体的には、一般的なナット材質の鉄鋼（ＳＳ４００等）の縦弾性係数値（ヤング率Ｅ）より低い縦弾性係数値を有し、一般的なインサートナットの材質である真鍮Ｃ２６８０（縦弾性係数が１０３ＫＮ／ｍｍ２）よりも低い値を有する物質が好ましい。即ち、例えば、縦弾性係数が７０ＫＮ／ｍｍ２である５０００系のアルミニウム合金等が好ましい。このため、本実施形態では、インサートナット１をアルミニウム合金製としている。
【００４１】
インサートナット１の材質としてのアルミニウム合金は、以下の点で、他の材質より優れている。
１．展延性に優れているので、微細なプレス成形に好適である。
２．加工硬化若しくはアルマイト等の表面硬化処理を施し、ねじ部やローレット部の強度アップを図ることができる。
３．比熱が小さく熱伝導性が良好であるので、加熱圧入の際、加熱ヒータの熱が容易にインサートナット１に伝導されるため、加熱時間を短くできる。
４．黄銅よりも、比重の差を含めて、単位体積当たりコスト面で格安に入手できる。
【００４２】
次に、本発明のインサートナット１をボルト５０と共に締結装置７０として被締結部材６０を締結及び固定する際の作用について、図３を用いて説明する。
【００４３】
インサートナット１を基材４０に圧入し、被締結部材６０を挟んで、ボルト５０を締め込んでいくと、図３（ｂ）に示すようにボルト５０の頭部が被締結部材６０と接し始める。即ち、ボルト５０の頭部と被締結部材６０の間の隙間が０に達し、インサートナット１とボルト５０による被締結部材６０の締込みが始まることになる。
【００４４】
この状態から、ボルト５０を所定の締付トルクまで締付けると、被締結部材６０を微小量だがＳ１の深さだけ圧縮変形させ、図３（ｃ）の状態になって締結が完了する。この時、被締結部材６０は、その反力としてインサートナット１の上面に下方向荷重Ｊ１を作用させる。下方向荷重Ｊ１とつり合いをとるように、ボルト５０は、インサートナット１の第１の雌ねじ部３１ａに上方向荷重Ｆ１１と、第３の雌ねじ部３３ａに上方向荷重Ｆ１２とを作用させる。第３の雌ねじ部３３ａに上方向荷重Ｆ１２が作用すると、インサートナット１の第３領域３３のねじ山は、図３（ｄ）に示された矢印Ｋ１方向に、ボルト５０のねじ山を押し付ける。この時、図３（ｅ）に示すように、インサートナット１の第３領域３３のねじ山は、矢印Ｋ１方向（図３（ｄ）参照）に、わずかに傾き、その結果、両者のねじ山頂点のコーナー部は、それぞれ対向するねじ山の面に食い込む。
【００４５】
この食い込みによって、ボルト５０が回転して緩む現象が抑制される。インサートナット１に作用する外力は、以上の説明から次の２点にまとめられる。
１．被締結部材６０の締結力  Ｊ１＝Ｆ１１＋Ｆ１２
２．第３の雌ねじ部３３ａとの間でのねじ山間に作用する食い込み  Ｋ１
【００４６】
次に、前述したねじ山間に作用する食い込みＫ１と、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ１＝Ｆ１１＋Ｆ１２）とについて、構造解析を用いたシミュレーションにより求めた結果を説明する。
【００４７】
ここで、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ１＝Ｆ１１＋Ｆ１２）はボルト５０の締付けトルク（回転トルク）の設定により変化するため、締付けトルクは下記のように設定している。一般的な締付トルク値としては、Ｍ３のボルトの場合、０．６Ｎｍ〜０．８Ｎｍが用いられ、被締結部材６０が合成樹脂の場合は０．６Ｎｍ、金属の場合は０．８Ｎｍである。このように、インサートナット１にボルト５０を締付けると、インサートナット１には、フランジ３の上面３ａにＪ１、第１の雌ねじ部３１ａのねじ山にＦ１１、第３の雌ねじ部３３ａのねじ山にＦ１２の力がそれぞれ作用する。
【００４８】
インサートナット１にボルト５０を締付ける際の締付トルクは、Ｍ３のボルトを使用する場合には、締付トルクを０．６Ｎｍに設定しているため、ボルトとトルクの関係は下記の既知のねじの公式に規定されており、ボルトに作用する軸力を求めることができる。
【００４９】
【数１】
2018003864.tif 000003
ここで、
ボルトの有効径＝２．６７５ｍｍ（Ｍ３のボルトのねじ部）
ボルトのねじ山の摩擦係数＝０．１
ボルト頭部摩擦係数＝０．１
ボルト頭部有効径＝４．３７７ｍｍ（Ｍ３のボルトの頭部）
α＝３０°（ねじ山の半角）
β＝（ねじのリード角）
ｔａｎβ＝ピッチ／（π×有効径）＝０．５／（π×２．６７５）
上記ねじの公式に代入すると、ボルト５０に作用する軸力（締付トルク）は１３２５Ｎとなる。
【００５０】
次に、シミュレーションの前提としての各部材の材質について説明する。インサートナット１の材質としては、前述のような利点があるため、アルミニウム合金を設定する。被締結部材６０の材質としては、電気亜鉛メッキ鋼板を設定する。電気亜鉛メッキ鋼板は、通常鋼板と比較して耐食性に優れ加工性が極めて良好であり、傷がつきにくく、塗装性に優れ、廉価であり大量生産が可能である、等の特徴を有して広く普及している。基材４０の材質としては、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＥＴ等の様々なエンジニアリングプラスティックを適用可能である。しかしながら、ここでの解析はインサートナット１と被締結部材６０との間の力の解析であり、基材４０の材料はシミュレーションを行う上では設定する必要は特にない。
【００５１】
前述したように、ボルト５０には１３２５Ｎの軸力が作用し、その時のインサートナット１の変形をシミュレートすると、第３領域３３の雌ねじ部３３ａのねじ山は、図３（ｄ）の状態から矢印Ｋ１の方向に変位する。そして、図３（ｅ）に示すように、Ｋ１方向にわずかに傾き、その結果、両者のねじ山頂点のコーナー部は、それぞれ対向するねじ山の面に食い込む。その力は、ボルト５０を締付ける方向に働いている。
【００５２】
即ち、締結力（Ｊ１＝Ｆ１１＋Ｆ１２＝１３２５Ｎ）であり、Ｋ１の方向の変位量は０．０１９４ｍｍとなる。この値は、内周部に第２領域３２が無い従来のインサートナットの場合は、Ｋ１の方向の変位量は０．０１１２ｍｍであるため、内周部に第２領域３２がある場合の値は従来の１．７３倍になっており、効果が確認された。
【００５３】
また、本実施形態では、第２領域３２の内径ｄ１＝φ３．０ｍｍとしたが、各雌ねじ部３１ａ，３３ａの内径Ｄ１＝φ２．４５９ｍｍ（Ｍ３ねじの場合）との差、つまり、凹み量ｈ２は、（３ｍｍ−２．４５９ｍｍ）÷２≒０．２７ｍｍとなる。ここで、この部分の加工公差を±０．１ｍｍとし、各雌ねじ部３１ａ，３３ａの内径Ｄ１の公差をＪＩＳ  Ｂ  ０２０９−１の表３の雌ねじ内径の公差の７級（公差幅０．１８ｍｍ→半径で０．０９→±０．０４５）を採用する。そして、前述の凹み量ｈ２における公差を二乗平均で求めると、凹み量ｈ２の公差は、１．２×１．３×（０．１２＋０．０４５２）１／２≒０．１７となる。このため、第２領域３２の凹み量ｈ２は、０．２７ｍｍ±０．１７ｍｍで、０．１０ｍｍ〜０．４４ｍｍの範囲内の値となる。ここで、第２領域３２の凹み量ｈ２の値が最小値０．１０の場合、図４に示すように、雌ねじのねじ山の先端が径方向にｍ１だけ切り欠かれた形状の凸部３２ａになる。この場合でも、第２領域３２にボルト５０が挿抜可能であることで本実施形態の効果を有している。
【００５４】
即ち、ボルト５０を締付けると、孔部２０に形成された第２領域３２の影響で、第３の雌ねじ部３３ａの先端側のねじ山の形状が、内側（軸中心）に変位し易くなり、この食い込みによって、ボルト５０が回転して緩む現象が抑制される。この現象は、インサートナット１の材質が変形しやすい場合、つまり、インサートナット１の縦弾性係数Ｅ１が、使用されるボルト５０の縦弾性係数Ｅ２より小さい場合（Ｅ１＜Ｅ２）に顕著に表れる。
【００５５】
次に、第２領域３２の各寸法の好ましい範囲について、図１を参照して説明する。尚、ここでは、第２領域３２の肉厚ＴＨ、内径（直径）ｄ１、軸方向長さのそれぞれの好ましい範囲を設定しているが、上限及び下限の値は、これらに限られないのは勿論である。
【００５６】
まず、第２領域３２の肉厚ＴＨの好ましい範囲について説明する。肉厚ＴＨは、外周面に形成したローレット部２１，２２の谷径Ｄ３と第２領域３２の内径ｄ１との差の１／２であり、０．３ｍｍ〜２．７ｍｍの範囲内であることが好ましい。肉厚ＴＨが０．３ｍｍ未満であると強度が不足する可能性があるため、下限は０．３ｍｍとすることが好ましい。また、肉厚ＴＨが２．７ｍｍを超えると第３の雌ねじ部３３ａは矢印Ｋ１方向に傾き難くなり、対向するボルト５０のねじ山の面に食い込む効果が小さくなってしまうので、上限は２．７ｍｍとすることが好ましい。尚、第２領域３２の凹み部分の肉厚ＴＨの上限値は、インサートナット１の筒状部２の径が、そのフランジ径と同じとなり、かつ、フランジ径がＭ３のＴＰねじ頭径と同等になった場合の事例も含まれている。
【００５７】
尚、本実施形態では雌ねじ部３１ａ，３３ａがＭ３ねじであるため、肉厚ＴＨを０．３ｍｍ〜２．７ｍｍの範囲としたが、他のサイズのねじであれば肉厚ＴＨの好ましい範囲は他の範囲になる。そこで、例えば、肉厚ＴＨは、第１の雌ねじ部３１ａの谷の径をＤ２とした場合に、０．１×Ｄ２以上、かつ、０．９×Ｄ２以下の範囲内であることが好ましい。
【００５８】
次に、第２領域３２の内径（直径）ｄ１の好ましい範囲について説明する。第２領域３２の内径ｄ１は、凹みの効果を最大とし、かつ強度との兼ね合いで、φ２．７ｍｍ〜φ３．４ｍｍの範囲内であることが好ましい。第２領域３２の内径ｄ１は、小さくなる（凸部３２ａの高さが高くなる）程、第３の雌ねじ部３３ａは矢印Ｋ１方向に傾き難くなり、対向するボルト５０のねじ山の面に食い込む効果が小さくなってしまうので、下限はφ２．７ｍｍとすることが好ましい。また、第２領域３２の内径ｄ１がφ３．４ｍｍを超えると、肉厚ＴＨが薄くなり強度が低下してしまうので、上限をφ３．４ｍｍとすることが好ましい。ここで、第２領域３２の内径ｄ１が、φ３．０ｍｍより小さい場合、即ちφ２．７ｍｍ≦ｄ１＜φ３．０ｍｍである場合には、図４の凸部３２ａのように、ねじ山形状が断面台形の形となる。凸部３２ａは、第２領域３２の内径ｄ１がφ２．７ｍｍの時に最大高さとなり、正規のねじ山の高さの７０％の高さを有する。この場合、第２領域３２は、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有している。
【００５９】
更に、第２領域３２の軸方向長さの好ましい範囲について説明する。第２領域３２の軸方向の下限長さは、数式４で示したように、ボルト５０のねじ山との噛合わない長さとして、２ピッチとすることが好ましい。また、第２領域３２の軸方向の上限長さは、筒状部２の長さの増加と共に増えるが、数式１〜数式４に示した割合で配分すれば良く、実用領域で１０ピッチとすることが好ましい。即ち、第２領域３２は、第１の雌ねじ部３１ａの２ピッチ分以上の挿入方向の長さを有すると共に、第１の雌ねじ部３１ａの１０ピッチ分以下の挿入方向の長さを有することが好ましい。
【００６０】
次に、このインサートナット１の加工方法について説明する。一般的に、インサートナットは、丸棒から旋盤切削によって製造されている。本実施形態の特有の形状であるインサートナット１の孔部２０の第２領域３２の形状は、雌ねじ部３１ａ，３３ａの加工前の内周の径を加工する（雌ねじの下穴加工）際に、加工すれば良い。また、インサートナット１をプレス加工で製造する場合もある。この場合にも、インサートナット１の内周の加工の際、つまり、板材から、筒状形状を深絞りにて膨らませる工程で、予め、雌ねじ加工前の下穴径より凹ませて加工するか、筒状形状が完成した後、切削加工で孔部２０の第２領域３２を加工しても良い。
【００６１】
ここでは、インサートナット１を深絞り工程により加工する手順について、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本実施形態のインサートナット１をプレス加工で行った場合における円筒絞り工程の手順を模式的に表した図で、本件の特徴である第２領域３２の形成過程を抜き出したものである。一般に、円筒絞り工程の場合は、素材の板厚や材質等によって、無理のない絞り率や再絞り率で工程数を決めるので、図５（ａ）〜図５（ｄ）の間に、更なる絞り工程を入れても良い。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）においては、説明を容易にするためにパンチのみを図示しているが、実際には各パンチに対応するダイが存在している。本件の特徴の一部である第２領域３２の形成は、図５（ａ）〜図５（ｄ）で示した工程以外でも実施可能である。例えば、パンチで絞る過程での先端部、つまり、筒状部２の底近傍で、材料不足によって円筒形状の肉厚が薄くなるように、プレス素材の板厚を予め薄く管理することでも、筒状部２の内周面の凹形状を得られる。
【００６２】
まず、図５（ａ）に示すように、外側から材料１０を寄せて半球状に絞った後、小径のパンチ５１を押し当てて凹部１２を形成する。このときのパンチ５１の外径により、第２領域３２の領域のフランジ３側端部（上端部）の位置が決定され、パンチ５１の押込み量により、凹みの原形が決定される。例えば、パンチ５１の外径が大きいほど、第２領域３２の上端部の位置がフランジ３側に位置し、パンチ５１の押込み量が大きいほど、第２領域３２の凹みが深くなる。
【００６３】
そして、図５（ｂ）に示すように、凹部１２の内側に、図５（ａ）に示す前工程より小径のパンチ５２を押し当てて、形状を絞る。この過程で、第２領域３２の端部（フランジ３側から遠い側の端部＝下端部）の位置を決定する。例えば、この工程のパンチ５２の外径が小さいほど、第２領域３２の下端部の位置は、フランジ３側から離間して位置する。更に、図５（ｃ）に示すように、パンチ５２を押し当てて、第２領域３２の凹部１２が筒状部２の側壁に移動するように、円筒形状に絞っていく。そして、図５（ｄ）に示すように、パンチＲ及びダイＲを適宜設定し、数回に分けて、徐々に、絞り直径を縮小させて絞り深さを増し、最終的に所定径及び所定深さまで絞り出していく。
【００６４】
このとき、円筒形状の内周面には、図５（ａ）と図５（ｂ）の工程で形成された凹部１２が、絞り出しの過程で引き伸ばされて、図５（ｄ）に示すように側面の凹みの跡として残る。その後、筒状部２には、外周部にローレット加工と内周部にタップ加工が施され、凹部１２は最終的に第２領域３２の凹形状部分となる。図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す円筒絞り工程の手順によれば、第２領域３２の凹部１２は、一連の絞り工程の間において、内面に凹ませて加工するようにパンチＲとダイＲとで成形すれば良い。従って、筒状部２は、絞り加工により形成されると共に、第２領域３２は、絞り加工中にダイの押圧により形成される。このため、他の加工方法に比べ、工程段取りや工程が不要で、加工作業の簡易化と作業時間の短縮を図ることができる。
【００６５】
上述したように本実施形態のインサートナット１によれば、第２領域３２が、第１の雌ねじ部３１ａの内径をＤ１、そのねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有している。このため、ボルト５０の締結時に、ボルト５０のねじ山が、第３の雌ねじ部３３ａのねじ山を引っ張る現象が生じ、ねじ山形状の角度がより内側に変化し易くなる。その結果、ボルト５０のねじ山にインサートナット１のねじ部３１ａ，３３ａが強固に食い込むので、ボルト５０の緩みトルクの値が増し、ボルト５０は緩みづらくなる。これにより、組付け工数を増やすことなく、かつ汎用のボルト５０のみで、締結されたボルト５０の振動や温度変化等の外乱による緩みの発生を低減することができる。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図６〜図８を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、第３領域１３３の雌ねじ部１３３ａが先端側を小径とする点、及びスリット１０５と脚部１０６に分割される点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、インサートナット１０１は、第１の実施形態と同様にボルト５０と共に締結装置１７０として被締結部材６０を締結及び固定する際に用いられるものである。
【００６７】
インサートナット１０１の孔部１２０には、転造タップ或いは切削タップによって形成されたＭ３規格の第１領域１３１の雌ねじ部１３１ａ及び第３領域１３３の雌ねじ部１３３ａと、これらの間に配置された第２領域１３２とが設けられている。図８に示すように、筒状部１０２は、ボルト５０の挿入方向の先端部から軸方向に沿って形成されたスリット１０５及び脚部１０６を有する。具体的には、インサートナット１０１の先端部は、高さＬ２、幅Ｎ２で角度が９０°毎に配置されたスリット１０５によって４つの脚部１０６に分割されている。
【００６８】
また、図６に示すように、第３の雌ねじ部１３３ａは、少なくとも一部を第１の雌ねじ部１３１ａよりも小径としている。第３の雌ねじ部１３３ａは、第１の雌ねじ部１３１ａの側を大径とすると共に、第１の雌ねじ部１３１ａとの反対側を小径とする勾配を有している。本実施形態では、第３の雌ねじ部１３３ａを脚部１０６の根本近傍の屈曲部１０６ａから径中心方向にθ＝２°傾けている。
【００６９】
このような先端部が２°窄まったインサートナット１０１、及びインサートナット１０１を保持する基材４０に対して、ボルト５０と共に締結装置１７０として被締結部材６０を締結及び固定する際の作用について、図７に沿って説明する。
【００７０】
図７（ａ）において、ボルト５０が矢印Ｙ方向からインサートナット１０１に対して回転及び挿入される初期段階を示す。ボルト５０のねじ山はインサートナット１０１の第１の雌ねじ部１３１ａとのみ螺合していて、かつボルト５０の頭部は被締結部材６０とは接していないため、ボルト５０及びインサートナット１０１の間には圧縮力や引張り力等の相互作用は存在していない。
【００７１】
図７（ｂ）において、ボルト５０の先端部がインサートナット１０１の第３の雌ねじ部１３３ａに達して螺合し始めると、第１の雌ねじ部１３１ａとも同時に螺合することになる。このときのボルト５０の頭部と被締結部材６０の隙間をＧａ１とする。ここで、第３の雌ねじ部１３３ａにボルト５０が螺合すると、脚部１０６がθ＝２°傾いているため、第３の雌ねじ部１３３ａのねじ山が本来の位置よりボルト５０側に侵入することになる。このため、インサートナット１０１の第３の雌ねじ部１３３ａはボルト５０により押し広げられることになり、応力Ｗ２と応力Ｇ２のように引張り応力が発生する。同時に、ボルト５０には、これとは逆に圧縮応力が発生することになる。
【００７２】
図７（ｃ）に示すように、ボルト５０の頭部が被締結部材６０と接し始めて図７（ｂ）の隙間Ｇａ１が０に達すると、インサートナット１０１とボルト５０による被締結部材６０の締込みが始まる。図７（ｃ）から更にボルト５０を図７（ｄ）のように締め込んでいくと、被締結部材６０の上面を微小量だがＳ２の深さだけ圧縮変形させる。被締結部材６０はその反力としてインサートナット１０１の上面に下方向への圧縮荷重Ｊ２を作用させる。この圧縮荷重Ｊ２とつり合いをとるように、ボルト５０はインサートナット１０１の第１の雌ねじ部１３１ａに上方向への荷重Ｆ２を作用させる。
【００７３】
本実施形態では、インサートナット１０１に作用する外力は以上の説明から次の２点にまとめられる。
１．被締結部材６０の締結力  Ｊ２＝Ｆ２
２．第１の雌ねじ部１３１ａと第３の雌ねじ部１３３ａ間での引張力  Ｗ２＝Ｇ２
【００７４】
これらのうち、被締結部材６０の締結力（Ｊ２＝Ｆ２）は、周囲の環境からの様々な外乱要因により徐々に低下していくことになる。そして、図７（ｄ）に示す締込み深さＳ２が図７（ｃ）のように０になった瞬間、締結力（Ｊ２＝Ｆ２）もまた０になってしまう。しかし、本実施形態では、被締結部材６０の締結力（Ｊ２＝Ｆ２）とは別に、インサートナット１０１はボルト５０から引張力（Ｗ２＝Ｇ２）を受けているので、前記のような環境からの様々な外乱要因に対しても変動を受けにくい。また、第３の雌ねじ部１３３ａの範囲を１ｍｍ程度確保すれば、ボルト５０の高さ位置の変動に対してもロバスト性が非常に高くなり信頼性を向上することができる。
【００７５】
また、図７（ｂ）に示すように、第３の雌ねじ部１３３ａに印加される引張り力Ｇ２の作用により、各脚部１０６はそれぞれ各屈曲部１０６ａを中心にして矢印Ｋ２方向に変形させられようとする。これに対し、周囲の基材４０が、この変形を阻止するために矢印で示す反力Ｍ２を付与する。この反力Ｍ２により、インサートナット１０１自体の保持性が向上する。
【００７６】
ここで、前述した引張り力（Ｗ２＝Ｇ２）、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ２＝Ｆ２）、基材４０による反力Ｍ２を、構造解析を用いたシミュレーションにより求めた結果について説明する。尚、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ２＝Ｆ２）は、ボルト５０の締付けトルク（回転トルク）の設定により変化するため、締付けトルクは０．６Ｎ・ｍとして設定している。
【００７７】
まず、シミュレーションの前提としての各部材の材質について説明する。インサートナット１０１の材質として、耐食性等の劣化を抑え強度を上げるためにマグネシウムを比較的多く添加することにより加工性に優れることから、車両、船舶、建築、一般機械部品等幅広い用途がある５０００系のアルミニウム合金を適用している。あるいは、５０００系のアルミニウム合金には限られず、例えば、耐蝕性、伸延性、圧延性に優れ加工性が容易な真鍮でも良い。また、被締結部材６０の材質としては、通常鋼板と比較して耐食性に優れ加工性が極めて良好である、傷がつきにくい、塗装性に優れる、廉価であり大量生産が可能である、等の特徴をもち広く普及している電気亜鉛メッキ鋼板を適用している。尚、基材４０の材質としては、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＥＴ等の様々なエンジニアリングプラスティックが使用可能であるが、シミュレーションを行う上では設定する必要は特にない。
【００７８】
シミュレーションの結果は、以下であった。
締結力（Ｊ２＝Ｆ２＝１３２５Ｎ）
引張り力（Ｗ２＝Ｇ２＝１２０Ｎ）
【００７９】
基材４０による反力Ｍ２は、以下であった。
Ｍ２＝１３Ｎ
【００８０】
上述したように本実施形態のインサートナット１０１によっても、第２領域１３２が、第１の雌ねじ部１３１ａの内径をＤ１、そのねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有している。しかも、第３の雌ねじ部１３３ａは先端が小径でボルト５０の螺合により広がって、第１の雌ねじ部１３１ａと第３の雌ねじ部１３３ａとの間で軸方向反対向きの応力を発生させる。このため、環境からの様々な外乱要因に対してもボルト５０が緩みにくいインサートナット１０１を提供することができる。また、ボルト５０の緩み防止をボルト５０側で行うものではなく、また緩み防止剤の類でもないため汎用性が高いことも利点である。さらに、反力Ｍ２により、インサートナット１０１自体の保持性も向上する。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図９〜図１０を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、第１領域２３１の雌ねじ部２３１ａと第３領域２３３の雌ねじ部２３３ａとのピッチの位相を僅かに異ならせている点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、インサートナット２０１は、第１の実施形態と同様にボルト５０と共に締結装置２７０として被締結部材６０を締結及び固定する際に用いられるものである。
【００８２】
インサートナット２０１の筒状部２０２の孔部２２０には、転造タップ或いは切削タップによって形成されたＭ３規格の第１の雌ねじ部２３１ａ及び第３の雌ねじ部２３３ａと、これらの間に配置された第２領域２３２とが設けられている。本実施形態では、図９に示すように、孔部２２０の全体に雌ねじ部を形成後、第２領域２３２のねじ山２３２ａを切削加工により削り取ることにより、第１領域２３１、第２領域２３２、第３領域２３３を形成する。
【００８３】
ここで、図９に示すＭ３規格の雌ねじのピッチＴ１，Ｕ１は０．５ｍｍである。また、第１の雌ねじ部２３１ａと第３の雌ねじ部２３３ａとの間のピッチＶ１は、Ｖ１＝０．５×ｎ（ｍｍ）となるべきところである。ｎは、ｎ＞０の範囲の整数である。しかしながら、第２領域２３２のねじ山２３２ａを削り取るための切削加工の後、さらにプレス加工により第２領域２３２を軸方向に圧縮することにより、寸法を０．０１ｍｍ程度縮めている。その結果、Ｖ１＝０．５×ｎ−Δｐ（ｍｍ）となる。Δｐは、第２領域２３２の圧縮量約０．０１ｍｍを表す。即ち、第３の雌ねじ部２３３ａは、第１の雌ねじ部２３１ａと同一のピッチを有すると共に、互いのピッチの位相を所定長さずらして配置されている。
【００８４】
また、インサートナット２０１の先端部は、第２の実施形態と同様に各スリット２０５によって脚部２０６に分割されている（図８参照）。各脚部２０６の長さはＬ３であり、それぞれの脚部２０６は最上部に根本部２０６ａを有している。
【００８５】
このようなインサートナット２０１、及びインサートナット２０１を保持する基材４０に対して、ボルト５０と共に締結装置２７０として被締結部材６０を締結及び固定する際の作用について、図１０に沿って説明する。
【００８６】
図１０（ａ）において、ボルト５０が矢印Ｙ方向からインサートナット２０１に対して回転及び挿入される初期段階を示す。ボルト５０のねじ山はインサートナット２０１の第１の雌ねじ部２３１ａとのみ螺合していて、かつボルト５０の頭部は被締結部材６０とは接していないため、ボルト５０及びインサートナット２０１の間には圧縮力や引張り力等の相互作用は存在していない。
【００８７】
図１０（ｂ）において、ボルト５０の先端部がインサートナット２０１の第３の雌ねじ部２３３ａに達して螺合し始めると、第１の雌ねじ部２３１ａとも同時に螺合することになる。このときのボルト５０の頭部と被締結部材６０の隙間をＧａ２とする。前記のように第１の雌ねじ部２３１ａと第３の雌ねじ部２３３ａとは、０．０１ｍｍ程度の僅かにマイナス側に位相のずれを生じている。このため、インサートナット２０１の第１の雌ねじ部２３１ａと第３の雌ねじ部２３３ａとはボルト５０により引き伸ばされることになり、応力Ｗ３と応力Ｇ３のように引張り応力が発生する。ボルト５０には、これとは逆に圧縮応力が発生することになる。
【００８８】
図１０（ｃ）に示すように、ボルト５０の頭部が被締結部材６０と接し始め、図１０（ｂ）の隙間Ｇａ２が０に達すると、インサートナット２０１とボルト５０とによる被締結部材６０の締込みが始まる。図１０（ｃ）から更にボルト５０を図１０（ｄ）のように締め込んでいくと、被締結部材６０の上面を微小量だがＳ３の深さだけ圧縮変形させる。被締結部材６０はその反力としてインサートナット２０１の上面に下方向への圧縮荷重Ｊ３を作用させる。圧縮荷重Ｊ３とつり合いをとるように、ボルト５０はインサートナット２０１の第１の雌ねじ部２３１ａに上方向への荷重Ｆ３を作用させる。
【００８９】
本実施形態では、インサートナット２０１に作用する外力は、以上の説明から次の２点にまとめられる。
１．被締結部材６０の締結力  Ｊ３＝Ｆ３
２．第１の雌ねじ部２３１ａと第３の雌ねじ部２３３ａ間での引張力  Ｗ３＝Ｇ３
【００９０】
これらのうち、被締結部材６０の締結力（Ｊ３＝Ｆ３）は、周囲の環境からの様々な外乱要因により徐々に低下していくことになる。そして、図１０（ｄ）に示す締込み深さＳ３が図１０（ｃ）のように０になった瞬間、締結力（Ｊ３＝Ｆ３）もまた０になってしまう。しかし、本実施形態では、被締結部材６０の締結力（Ｊ３＝Ｆ３）とは別に、インサートナット２０１はボルト５０から引張力（Ｗ３＝Ｇ３）を受けているので、前記のような環境からの様々な外乱要因に対しても変動を受けにくい。また、第３の雌ねじ部２３３ａの範囲を１ｍｍ程度確保すれば、ボルト５０の高さ位置の変動に対してもロバスト性が非常に高くなり信頼性を向上することができる。
【００９１】
また、図１０（ｄ）に示すように、第３の雌ねじ部２３３ａに印加される引張り力Ｇ３の作用により、各脚部２０６はそれぞれ根本部２０６ａを中心にして矢印Ｋ３方向に変形させられようとする。これに対し、周囲の基材４０が、この変形を阻止するために矢印で示す反力Ｍ３を付与する。この反力Ｍ３により、インサートナット２０１自体の保持性が向上する。
【００９２】
ここで、前述した引張り力（Ｗ３＝Ｇ３）、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ３＝Ｆ３）、基材４０による反力Ｍ３を、構造解析を用いたシミュレーションにより求めた結果について説明する。尚、被締結部材６０に対する締結力（Ｊ３＝Ｆ３）は、ボルト５０の締付けトルク（回転トルク）の設定により変化するため、締付けトルクは０．６Ｎ・ｍとして設定している。
【００９３】
まず、シミュレーションの前提としての各部材の材質について説明する。インサートナット２０１の材質として、耐食性等の劣化を抑え強度を上げるためにマグネシウムを比較的多く添加することにより加工性に優れることから、車両、船舶、建築、一般機械部品等幅広い用途がある５０００系のアルミニウム合金を設定している。あるいは、５０００系のアルミニウム合金には限られず、例えば、耐蝕性、伸延性、圧延性に優れ加工性が容易な真鍮でも良い。また、被締結部材６０の材質としては、通常鋼板と比較して耐食性に優れ加工性が極めて良好である、傷がつきにくい、塗装性に優れる、廉価であり大量生産が可能である、等の特徴をもち広く普及している電気亜鉛メッキ鋼板を適用している。尚、基材４０の材質としては、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＥＴ等の様々なエンジニアリングプラスティックが使用可能であるが、シミュレーションを行う上では設定する必要は特にない。
【００９４】
シミュレーションの結果は、以下であった。
締結力（Ｊ３＝Ｆ３＝１３２５Ｎ）
引張り力（Ｗ３＝Ｇ３＝１００Ｎ）
【００９５】
基材４０による反力Ｍ３は、以下であった。
Ｍ３＝４．９Ｎ
【００９６】
上述したように本実施形態のインサートナット２０１によっても、第２領域２３２が、第１の雌ねじ部２３１ａの内径をＤ１、そのねじ山の高さをｈ１とした場合に、Ｄ１＋２×ｈ１×０．３より大きな最小内径ｄ１を有している。しかも、第１の雌ねじ部２３１ａ及び第３の雌ねじ部２３３ａのピッチの位相がずれていることで、第１の雌ねじ部２３１ａと第３の雌ねじ部２３３ａとの間で軸方向反対向きの応力を発生させる。このため、環境からの様々な外乱要因に対してもボルト５０が緩みにくいインサートナット２０１を提供することができる。また、ボルト５０の緩み防止をボルト側で行うものではなく、また緩み防止剤の類でもないため汎用性が高いことも利点である。さらに、反力Ｍ３により、インサートナット２０１自体の保持性も向上する。
【符号の説明】
【００９７】
１，１０１，２０１…インサートナット、２，１０２，２０２…筒状部、２０，１２０，２２０…孔部（内周）、３１，１３１，２３１…第１領域、３１ａ，１３１ａ，２３１ａ…第１の雌ねじ部（第１領域の雌ねじ部）、３２，１３２，２３２…第２領域、３２ａ…凸部、３３，１３３，２３３…第３領域、３３ａ，１３３ａ，２３３ａ…第３の雌ねじ部（第３領域の雌ねじ部）、５０…ボルト、７０，１７０，２７０…締結装置、１０５，２０５…スリット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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