(57)【要約】【課題】確実な緩み防止機能を有し、疲労強度を大幅に改善でき、従来の螺子締結具では得られなかった優れた安全性、信頼性を実現し、ボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図り、製品設計の自在性、組立て作業性、量産性を著しく向上させることができる実用性に優れる締結具の提供。【解決手段】（ａ）ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成された雄螺子部と、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部と、を有するボルト又は（ｂ）端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有するナットの少なくともいずれか一方を備えている。【選択図】図１
2011012784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトと、前記ボルトに螺合されるナットと、を有する締結具であって、
（ａ）ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成された雄螺子部と、前記雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部と、を有するボルト又は（ｂ）端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を前記螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有するナットの少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする締結具。
【請求項２】
前記ボルトの前記塑性変形雄螺子部の前記螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐと、前記ボルトの前記雄螺子部のピッチｐｂが、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５の関係であることを特徴とする請求項１に記載の締結具。
【請求項３】
前記ナットの前記塑性変形雌螺子部の前記螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと、前記ナットの雌螺子部のピッチｐｎが、それぞれ０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５の関係であることを特徴とする請求項１又は２に記載の締結具。
【請求項４】
前記ボルトが、前記雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去され前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、前記テーパ部の最小径部から前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の締結具。
【請求項５】
前記ナットの雌螺子部の少なくとも一部が前記ボルトの前記テーパ部と螺合して締結されることを特徴とする請求項４に記載の締結具。
【請求項６】
前記ナットが、前記雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲で前記ボルトの前記テーパ部と螺合されることを特徴とする請求項５に記載の締結具。
【請求項７】
前記ナットの前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合する前記ボルトの前記テーパ部の螺子山の高さが、前記ナットの前記螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることを特徴とする請求項５又は６に記載の締結具。
【請求項８】
ボルト軸部の少なくとも先端部側に雄螺子部を転造又は切削により形成する雄螺子部形成工程と、前記雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部を形成する雄螺子部塑性変形工程と、を備えたことを特徴とするボルトの製造方法。
【請求項９】
前記ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、を備えたことを特徴とする請求項８に記載のボルトの製造方法。
【請求項１０】
前記雄螺子部塑性変形工程が、前記雄螺子部の少なくとも一部の螺子山に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載のボルトの製造方法。
【請求項１１】
端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を前記螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を形成する雌螺子部塑性変形工程を備えたことを特徴とするナットの製造方法。
【請求項１２】
雌螺子部塑性変形工程が、前記端面の螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のナットの製造方法。
【請求項１３】
ボルトにナットを螺合する螺合工程と、前記ナットの端面周辺で前記ボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又は前記ナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させる塑性変形工程と、を備えたことを特徴とする締結具の締結方法。
【請求項１４】
前記塑性変形工程が、前記ボルトの前記雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又は前記ナットの前記螺子孔の前記周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の締結具の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み防止機能を有する締結具とそれに用いられるボルト及びナットの製造方法並びに締結具の締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトは、通常、同一箇所に複数本使用され、これらが緩まなければ使用中に破損することはほとんど考えられなかった。また、ボルトは螺子のテーパー効果（楔効果）で、厚い部材でも強力な締付けを行うことができ、かつ締付けたものでも簡単な工具で容易に緩ませることもできる、という優れた特徴を有している。その反面、締付けたものでも、長期の使用期間中にナットまたはボルトが逆回転し、「緩む」という現象が発生し、一度緩みが発生すると、その部分を再度締め直さない限り、その後の繰返し応力によって、ボルトに過大な応力が負荷され、ボルトが簡単に破壊するという問題点が発生していた。
特に、可動部または外部から振動を受ける部材の接合部に使用される螺子締結具（主として、ボルトおよびナット）においては、当初はきちんと締結されていても、長期にわたって繰返し使用されることにより、外部応力によってボルトに緩みが発生することは避けられず、使用期間中に締め直す必要があった。
そこで、これらの問題点を解決するために、近年、緩み防止機能を有する種々のボルト及びその製造方法等が研究・開発されている。
例えば、ダブルナット・ボルトの一種として、（特許文献１）のように、同一箇所に並目および細目の螺子を加工し、それぞれに対応して内側に並目、外側に細目のナットを嵌合させることで、極めて緩み難いボルトとナットの締結システムが提案されている。
このようなダブルナット・ボルトの締結システムは、繰返し荷重が加わった場合、螺子締結部が緩まないという利点はあるものの、少なくとも二種類のナットを使用しなければならないので、作業性、値段、重さ等の点において、必ずしもユーザーを充分に満足させるものではなかった。また、ボルトそのものには疲労強度向上策が適用されていないので、現状の螺子締結具よりもボルト本数を減らす、あるいはより安全性を確保する、というような利点までは期待できない場合があり、また、ボルトの疲労強度の向上も望まれていた。
しかし、ボルトの疲労強度向上策として有効なものが極めて少ないばかりか、緩み防止機能と疲労強度向上策を兼ね備えた螺子締結具については検討されていなかった。
つまり、緩みは発生しないが、強度が不足するボルトや、十分な強度があっても、緩みが発生するボルトを使用する限り、ボルトの本数や寸法等を低減することはでき難く、製品の重量や寸法が増加し易く、設計の自由度に欠けると共に、孔あけ加工やボルトの締付け作業等に工数を要するという問題点を有していた。
【０００３】
そこで、本願出願人は、これらの問題点を解決するために鋭意研究した結果、「ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されたピッチｐｂの雄螺子部と、雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を有し、雄螺子部のピッチｐｂと雄螺子部と螺合して締結される雌螺子のピッチｐｎが、０．００３≦（ｐｎ−ｐｂ）／ｐｂ≦０．０５の関係であることを特徴とするボルト。」を（特許文献２）として出願した。
（特許文献２）は、シングルナットで、繰り返し荷重（振動）を受けても緩み難い優れた緩み防止機能と締結力を有するだけでなく、大幅に改善された疲労強度を兼ね備えることにより、従来の螺子締結具では得られなかった優れた安全性、信頼性を備えたボルトを提供すると共に、そのボルトを用いることにより簡素な構成で、部品点数が少なく、ボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を図り、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を大幅に低減して製品のコストダウンを実現して、製品設計の自在性、組立て作業性を著しく向上させることができる実用性に優れた締結具を提供するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７０３２０号公報
【特許文献２】特願２００８−１０９７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記（特許文献２）に記載の発明も、更に研究を進めた結果、以下のような課題を有していることが分かった。
（１）（特許文献２）では、雄螺子部のピッチｐｂと、雄螺子部と螺合して締結される雌螺子のピッチｐｎが、０．００３≦（ｐｎ−ｐｂ）／ｐｂ≦０．０５の関係を満たすように、ボルトの雄螺子部又は雌螺子（ナット）を形成しなければならないが、通常のボルト又はナットのピッチそのものは全長に渡って同一であるので、これらを加工するにあたって、ピッチのわずかに異なる専用の転造用ダイス又は切削用タップを用いて、ボルト又はナットを一から製造する必要があり、既製のボルトやナットを使用することができず、生産性に欠ける。
（２）常に嵌合すべきボルト又はナットのピッチに併せて、極くわずかなピッチ差を設ける必要があるので、専用の転造用ダイス又は切削用タップを注文生産しなければならず、寸法管理が煩雑で、加工性、量産性に欠ける。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、確実な緩み防止機能を有すると共に、疲労強度を大幅に改善することができ、従来の螺子締結具では得られなかったような優れた安全性、信頼性を実現して、ボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図ることができ、製品設計の自在性、組み立て作業性、量産性を著しく向上させることができる実用性に優れる締結具の提供、ボルトやナットに簡単な加工を施すだけで、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、締結力に優れ、低原価で量産性に優れる緩み防止機能と疲労強度を兼ね備えたボルト及びナットの製造方法の提供、並びに既製のボルトとナットを螺合した後に簡単な加工を施すことにより、ボルトとナットを強固に固定することができ、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、優れた締結力を実現することができる安全性、信頼性に優れる締結具の締結方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために本発明の締結具とボルト及びナットの製造方法並びに締結具の締結方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の締結具は、ボルトと、前記ボルトに螺合されるナットと、を有する締結具であって、（ａ）ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成された雄螺子部と、前記雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部と、を有するボルト又は（ｂ）端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を前記螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有するナットの少なくともいずれか一方を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成された雄螺子部と、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部と、を有するボルトを用いることにより、標準のピッチで形成される雄螺子部に対応したナットを螺合させた際に、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（２）端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有するナットを用いることにより、ナットの標準のピッチに対応した既製のボルトを螺合した際に、ナットの塑性変形雌螺子部とボルトの雄螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
【０００８】
ここで、ボルトとしては、ボルト頭部を有するものとして、六角ボルト、四角ボルト、アイボルト、角根丸頭ボルト、皿ボルト、蝶ボルト、基礎ボルト、六角穴付きボルト等があり、また、両端に雄螺子部が形成されボルト頭部を有さないものとして、植込みボルトやＵボルト等がある。
ボルト及びナットの材料に関しては、金属又は塑性変形可能な非金属にその考え方を適用できる。しかし、特に効果が顕著と考えられるのは、鉄鋼材料や銅，アルミニウム，チタン，マグネシウム等の軟質金属とそれらの合金類である。
雄螺子部の螺子山の断面形状としては、三角螺子、台形螺子、角螺子、のこ刃螺子、丸螺子等が挙げられる。
【０００９】
塑性変形雄螺子部は、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせて形成すればよい。尚、塑性変形雄螺子部における各々の螺子山の頂部の位置ずれ量や位置ずれ方向は均一或いは同一である必要はない。また、位置ずれ量や位置ずれ方向は、円周方向についても、均一或いは連続的である必要はなく、断続的或いは部分的に変形していてもよい。
塑性変形雌螺子部は、端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせればよい。尚、塑性変形雌螺子部の螺子山の頂部の位置ずれ量や位置ずれ方向は、螺子孔の端面の周縁に沿って均一或いは連続的である必要はなく、断続的或いは部分的に変形していてもよい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の締結具であって、前記ボルトの前記塑性変形雄螺子部の前記螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐと、前記ボルトの前記雄螺子部のピッチｐｂが、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５の関係である構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ボルトの塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量（螺子山先端の位置ずれ量）ｄｂｐと、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂが、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。塑性変形雄螺子部の螺子山の位置ずれによって螺子谷底に比べて螺子山の頂部がずれることにより、ナットの雌螺子部のピッチが塑性変形雄螺子部のピッチよりも大きくなることになり、螺合状態で塑性変形雄螺子部の螺子山の間隔を広げようとする力と、その力に抗する力に基づいて、塑性変形雄螺子部とナットの螺子山間に適度な摩擦力を発生させることができる。
【００１１】
ここで、塑性変形雄螺子部の螺子山の頂部の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐの雄螺子部のピッチｐｂに対する割合は０．３％〜５％が好ましい。この割合が０．３％より小さくなるにつれ、相対的にピッチが狭くなっている部分の螺子山の間隔を広げようとする力やボルトとナットの螺子山間に生じる摩擦力が低下し、緩み止め機能が低下し易くなる傾向があり、５％より大きくなるにつれ、ボルトとナットの間にかじり付きが発生し易くなり、締結に必要な締付トルクが増加して、施工性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
また、塑性変形雄螺子部の螺子山の頂部の位置ずれ量や位置ずれ方向は全域に渡って均一である必要はなく、一部（部分的）でもその位置ずれ量の絶対値が、上記の範囲に入っていればよい（但し、上限を超える部分が存在すると、かじり付きの発生原因となるので好ましくない。）。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の締結具であって、前記ナットの前記塑性変形雌螺子部の前記螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと、前記ナットの雌螺子部のピッチｐｎが、それぞれ０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５の関係である構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ナットの塑性変形雌螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが、０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの雄螺子部とナットの塑性変形雌螺子部の間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
【００１３】
ここで、塑性変形雌螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐの雌螺子部のピッチｐｎに対する割合は０．３％〜５％が好ましい。この割合が０．３％より小さくなるにつれ、ナットの塑性変形雌螺子部とボルトの雄螺子部の螺子山との間に生じる摩擦力が低下し、緩み止め機能が低下し易くなる傾向があり、５％より大きくなるにつれ、ボルトとナットの間にかじり付きが発生し易くなり、締結に必要な締付トルクが増加して、施工性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。尚、塑性変形雌螺子部の螺子山は半径方向にも位置ずれが発生するが、その位置ずれ量ｄｎａは、塑性変形雌螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと同程度であることが好ましい。半径方向の位置ずれ量ｄｎａと軸方向の位置ずれ量ｄｎｐのどちらか一方でも雌螺子部のピッチｐｎに対する割合が５％を超えると、かじり付きが発生し易くなり、好ましくないが、半径方向の位置ずれ量ｄｎａが０．３％より小さくても、軸方向の位置ずれ量ｄｎｐが一部でも上記の範囲に入っていれば、良好な緩み止め効果が得られる。
さらに、塑性変形雌螺子部の螺子山の頂部の位置ずれ量や位置ずれ方向は、螺子山の全周に渡って均一である必要はなく、部分的に上記の範囲に入っていればよい（但し、上限を超える部分が存在すると、かじり付きの発生原因となるので好ましくない。）。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の締結具であって、前記ボルトが、前記雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去され前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、前記テーパ部の最小径部から前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径したテーパ部を有することにより、ナットの雌螺子部と螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さが、分担する面圧力に逆比例して漸減するので、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担が均一化し、ナットを螺合した際に、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、ボルトの疲労強度を大幅に向上することができる。
（２）通常、雄螺子部の切始めに形成される不完全螺子部には応力集中が発生し易いが、テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して不完全螺子除去部を形成することにより、テーパ部を形成しても不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、テーパ部による疲労強度改善効果を維持することができる。
（３）テーパ部の作用により、ナット内側の端面近傍の螺子谷底に引張りや曲げの応力集中が著しく増大することはないが、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂよりもピッチが小さくなる方向にボルトの塑性変形雄螺子部を変形させ、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが塑性変形雄螺子部のピッチよりも大きくなるようにするか、或いはボルトの雄螺子部のピッチｐｂよりもピッチが大きくなる方向にナットの塑性変形雌螺子部を変形させておけば、通常（静止）状態ではボルトの塑性変形雄螺子部或いは雄螺子部の螺子谷底に圧縮応力が生じるので、外部からボルトに引張り応力が加わったとしても、この引張り応力と圧縮応力が相殺し、外部応力の影響を確実に抑えることができ、疲労破壊の一番の原因である繰返しの変動応力に対する耐性を大幅に向上させることができ、優れた緩み防止機能と疲労強度を兼ね備えることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の締結具であって、前記ナットの雌螺子部の少なくとも一部が前記ボルトの前記テーパ部と螺合して締結される構成を有している。
この構成により、請求項４で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ナットの雌螺子部の少なくとも一部がボルトのテーパ部と螺合して締結されることにより、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易いナットの螺子山の先端側のみで接触し、接触面積が小さくなるため、片当たりが緩和され、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止することができ、ボルトの疲労限を向上できる。
【００１６】
ここで、ナットの材料に関しては、上述したように、ボルトと同様のものが好適に用いられるが、一部の硬質金属を使用する場合、ボルトおよびナットの両方とも同じ硬質であると、嵌合時に噛り付きを起こす恐れもあるので、その場合は破壊され難いナットの材料をいくらか軟らかいものにした方が望ましい。具体的には、ボルトのビッカース硬さＨｖbとナットのビッカース硬さＨｖｎの関係が、０．４≦Ｈｖｎ／Ｈｖb≦０．９のものが好適に用いられる。ボルトの塑性変形雄螺子部の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐ或いはナットの塑性変形雌螺子部の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐが、ナットの雌螺子部のピッチｐｎ或いはボルトの雄螺子部のｐｂに対して小さければ、ボルトとナットの硬さの差も小さくすることができるので、位置ずれ量ｄｂｐ，ｄｎｐに応じて、各々の硬さＨｖb，Ｈｖｎを前述の範囲から選択することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の締結具であって、前記ナットが、前記雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲で前記ボルトの前記テーパ部と螺合される構成を有している。
この構成により、請求項５で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ナットが、雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されることにより、危険断面であるナットの内側端面側のボルトのテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができ、疲労強度の信頼性に優れる。
【００１８】
ここで、ナットは、雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲で、ボルトのテーパ部と螺合されることが好ましい。ナットの雌螺子部と、ボルトの雄螺子部又は塑性変形雄螺子部と、の嵌合部分に含まれるテーパ部が雌螺子部の全長の５０％より少なくなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が低下する傾向があり、８０％より多くなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が低下すると共に、雌螺子部と雄螺子部又は塑性変形雄螺子部との引掛かりが減少して締付け力が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
尚、ナットの位置を最適な位置とするために、被締結体の厚みに応じて、ボルトのボルト軸部の長さを選択するが、必要に応じてワッシャを用いることにより、ナットの位置を調節して良好な締結状態を得ることができ、優れた疲労強度及び緩み防止機能を実現できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の締結具であって、前記ナットの前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合する前記ボルトの前記テーパ部の螺子山の高さが、前記ナットの前記螺子山の高さの１０％〜７５％の高さである構成を有している。
この構成により、請求項５又は６で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な締付け力を確保することができ、安全性の低下を防ぐことができる。
【００２０】
ここで、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さは、ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さとすることが好ましい。危険断面であるナットの内側端面側でナットの螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、ナットの螺子山の高さの１０％より低くなるにつれ、引張り負荷を負担することができなくなり、十分な疲労強度向上効果が得られ難くなる傾向があり、７５％より高くなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が得られ難くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００２１】
本発明の請求項８に記載のボルトの製造方法は、ボルト軸部の少なくとも先端部側に雄螺子部を転造又は切削により形成する雄螺子部形成工程と、前記雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部を形成する雄螺子部塑性変形工程と、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ボルト軸部の少なくとも先端部側に雄螺子部を転造又は切削により形成する雄螺子部形成工程と、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部を形成する雄螺子部塑性変形工程を有するので、雄螺子部形成工程で通常通り規格に沿った標準のピッチｐｂで雄螺子部を形成した後、雄螺子部塑性変形工程において、ボルト軸部の長さや被締結体の厚みに応じて、雄螺子部の螺子山の所望の位置を選択的（部分的）に軸方向に塑性変形させて塑性変形雄螺子部を形成することができ、生産性に優れる。
（２）通常の雄螺子部形成工程に雄螺子部塑性変形工程を一工程加えるだけで簡便かつ確実に緩み防止機能を付加することができ、既存のボルトを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
【００２２】
ここで、ボルト材料は、請求項１で説明した通りである。ボルト軸部を形成するために金属製，合成樹脂製等で円柱状又は円錐状に形成されたものを用いることができる。
雄螺子部形成工程を転造で行う場合でも、特別に加工された転造ダイス(丸ダイスまたは平ダイス)を使用する必要がなく、量産性に優れる。
雄螺子部塑性変形工程は、雄螺子部の螺子山の少なくとも一部を軸方向に位置ずれさせて塑性変形できるものであればよい。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のボルトの製造方法であって、前記ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項８で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）絞り加工工程で、ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側からボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と不完全螺子除去部の最小径部からボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径（呼び径）が拡径するテーパ部とを形成することにより、不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、さらに、ナットと螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さを、分担する面圧力に逆比例して漸減させることができ、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和して、疲労強度を大幅に向上させることが可能なボルトを製造することができる。
（２）絞り加工工程で不完全螺子除去部とテーパ部を形成した後、雄螺子部形成工程と雄螺子部塑性変形工程で雄螺子部及び塑性変形雄螺子部を形成することができ、低原価で量産可能であり、生産性に優れる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載のボルトの製造方法であって、前記雄螺子部塑性変形工程が、前記雄螺子部の螺子山の少なくとも一部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えた構成を有している。
この構成により、請求項８又は９で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）雄螺子部塑性変形工程が、雄螺子部の螺子山の少なくとも一部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、雄螺子部の所望の位置を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、量産性に優れる。
【００２５】
ここで、ブラスト工程としては、鋳鉄，アルミニウム，亜鉛等の金属、アルミナ，炭化ケイ素等のセラミック、ポリカーボネート等の合成樹脂、ガラス等の材質で形成された粒状の投射材を螺子山の表面に吹き付けて衝突させるショットブラストが好適に用いられる。投射材の材質はボルトの材質等に応じて、適宜、選択することができる。また、投射材の硬度は、ボルトの材質等によっても変わるが、Ｈｖ＝８００〜１２００が好ましい。投射材の硬度Ｈｖが８００より小さくなるにつれ、螺子山の軸方向の位置ずれ量が不足し、初期の目的を達成し難くなる傾向があり、１２００より大きくなるにつれ、投射材の靭性が低下し、耐久性が低下し易くなって、投射材を繰返し使用することができず、省資源性に欠ける傾向があり、いずれも好ましくない。投射材の粒径は、ボルトの材質や呼び径等によっても変わるが、直径φ＝０．５ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。投射材の直径φが０．５ｍｍより小さくなるにつれ、より速い投射速度で投射材を衝突させる必要が生じ、設備によっては十分な投射速度が得られず、初期の目的を達成し難くなる傾向があり、３ｍｍより大きくなるにつれ、投射材が衝突した表面の粗さが粗くなり、商品価値が低下したり、疲労強度の向上効果を阻害したりする傾向があり、いずれも好ましくない。投射材の投射速度は、ボルトの材質や呼び径等によっても変わるが、投射速度ｖ＝５０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓが好ましい。投射材の投射速度ｖが５０ｍ／ｓより遅くなるにつれ、加工に時間がかかり、量産性が低下し易くなる傾向があり、２００ｍ／ｓより速くなるにつれ、螺子山の軸方向の位置ずれ量が大きくなり過ぎて、ナットとの嵌合時にかじり付きが発生し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
高圧水噴射工程における高圧水の噴射速度、噴射径は、ボルトの材質や呼び径等によって適宜、選択することができる。また、押圧工程で用いる押圧具としては、金属製のローラ等が好適に用いられる。
【００２６】
本発明の請求項１１に記載のナットの製造方法は、螺子孔の端面の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて前記螺子山の頂部の位置を前記螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を形成する雌螺子部塑性変形工程を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）螺子孔の端面の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を形成する雌螺子部塑性変形工程を有するので、雌螺子部塑性変形工程において、既存のナットに簡便に緩み防止機能を付加することができ、既存のナットを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
【００２７】
ここで、ナット材料は、請求項１で説明した通りである。雌螺子部塑性変形工程は、ナットの螺子孔の端面の周縁部の螺子山の少なくとも一部が、螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれするように、塑性変形させるものであればよい。塑性変形雌螺子部は、螺子孔の周縁部の全周に渡って複数の突起が螺子山から半径方向に向かって形成されたものや螺子孔の周縁部の螺子山が全周に渡って軸方向に位置ずれしたもの等が好適に用いられる。締付力を略均一に保ち、安定した緩み止め機能を維持できるためである。尚、塑性変形雌螺子部として複数の突起が形成される場合、雌螺子の元の螺子山の頂部から突起の先端までの距離（突起の突出量）が、塑性変形雌螺子部における螺子山の半径方向の位置ずれ量ｄｎａに相当する。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のナットの製造方法であって、雌螺子部塑性変形工程が、前記端面の螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）雌螺子部塑性変形工程が、端面の螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、端面の螺子孔の周縁部を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、量産性に優れる。
ここで、ブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程については、請求項１０と同様なので説明を省略する。
【００２９】
本発明の請求項１３に記載の締結具の締結方法は、ボルトにナットを螺合する螺合工程と、前記ナットの端面周辺で前記ボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又は前記ナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させる塑性変形工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ボルトにナットを螺合する螺合工程と、ナットの端面周辺でボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させる塑性変形工程を有するので、螺合工程で通常通り規格に沿って形成されたボルトとナットを螺合させた後、塑性変形工程において、ナットの端面周辺にあるボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させるだけで、優れた緩み止め機能を実現することができ、使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、施工性、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（２）通常の螺合工程に塑性変形工程を一工程加えるだけで簡便かつ確実な緩み防止になり、既存のボルト及びナットを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の締結具の締結方法であって、前記塑性変形工程が、前記ボルトの前記雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又は前記ナットの前記螺子孔の前記周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１３で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）塑性変形工程が、ボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、螺合したボルトとナットの少なくともいずれか一方を、ナットの端面の螺子孔の周縁部で、所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、施工性、省力性に優れる。
ここで、ブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程については、請求項１０と同様なので説明を省略する。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明の締結具とボルト及びナットの製造方法並びに締結具の締結方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）ボルトが雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部を有することにより、標準のピッチで形成される雄螺子部に対応したナットを螺合させた際に、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することが可能で、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止できる信頼性、メンテナンス性に優れた締結具を提供することができる。
（２）ナットが端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有することにより、ナットの標準のピッチに対応した既製のボルトを螺合した際に、ナットの塑性変形雌螺子部とボルトの雄螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することが可能で、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止できる信頼性、メンテナンス性に優れた締結具を提供することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ボルトの塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量（螺子山先端の位置ずれ量）ｄｂｐと、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂが、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に十分な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にし、緩み方向への大きな抵抗を付与して、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができると共に、ボルトとナットの間にかじり付きが発生し難く、締結に必要な締付トルクが過大になり過ぎず、施工性に優れた締結具を提供することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ナットの塑性変形雌螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが、０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの雄螺子部とナットの塑性変形雌螺子部の間に十分な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にし、緩み方向への大きな抵抗を付与して、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができると共に、ボルトとナットの間にかじり付きが発生し難く、締結に必要な締付トルクが過大になり過ぎず、施工性に優れた締結具を提供することができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ボルトの雄螺子部のピッチｐｂよりもピッチが小さくなる方向にボルトの塑性変形雄螺子部を変形させ、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが塑性変形雄螺子部のピッチよりも大きくなるようにするか、或いはボルトの雄螺子部のピッチｐｂよりもピッチが大きくなる方向にナットの塑性変形雌螺子部を変形させることにより、通常（静止）状態ではボルトの塑性変形雄螺子部或いは雄螺子部の螺子谷底に圧縮応力が生じ、外部からボルトに引張り応力が加わったとしても、この引張り応力と圧縮応力が相殺し、外部応力の影響を確実に抑えることができ、疲労破壊の一番の原因である繰返しの変動応力に対する耐性を大幅に向上させて、優れた緩み防止機能と疲労強度を兼ね備えた締結具を提供することができる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ナットの雌螺子部の少なくとも一部がボルトのテーパ部と螺合して締結されることにより、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易いナットの螺子山の先端側のみで接触し、接触面積を小さくして、片当たりを緩和し、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止し、ボルトの疲労限を向上できる耐久性、長寿命性に優れた締結具を提供することができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ナットが、雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されることにより、危険断面であるナットの内側端面側のボルトのテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができる疲労強度の信頼性に優れた締結具を提供することができる。
【００３７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５又は６に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な締付け力を確保し、安全性の低下を防ぐことができる耐久性、信頼性に優れた締結具を提供することができる。
【００３８】
請求項８に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）雄螺子部形成工程で通常通り規格に沿った標準のピッチｐｂで雄螺子部を形成した後、雄螺子部塑性変形工程において、ボルト軸部の長さや被締結体の厚みに応じて、雄螺子部の螺子山の所望の位置を選択的（部分的）に軸方向に塑性変形させて塑性変形雄螺子部を形成することができる生産性に優れたボルトの製造方法を提供することができる。
【００３９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）絞り加工工程で不完全螺子除去部とテーパ部とを形成することにより、応力集中の発生を抑え、各々の螺子山の荷重分担を均一化し、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和して、疲労強度を大幅に向上させることが可能なボルトの製造方法を提供することができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項８又は９に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）雄螺子部塑性変形工程として、ブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程のいずれか１以上を行うことにより、雄螺子部の所望の位置を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができる量産性に優れたボルトの製造方法を提供することができる。
【００４１】
請求項１１に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）雌螺子部塑性変形工程で塑性変形雌螺子部を形成することにより、既存のナットに簡便に緩み防止機能を付加して有効に利用することができる量産性、省資源性に優れたナットの製造方法を提供することができる。
【００４２】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１１に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）雌螺子部塑性変形工程として、ブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程のいずれか１以上を行うことにより、端面の螺子孔の周縁部を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができる量産性に優れたナットの製造方法を提供することができる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）螺合工程で通常通り規格に沿って形成されたボルトとナットを螺合させた後、塑性変形工程において、ナットの端面周辺にあるボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させるだけで、優れた緩み止め機能を実現することができ、使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑え、緩みに伴うトラブルを防止できる施工性、信頼性、メンテナンス性に優れた締結具の締結方法を提供することができる。
【００４４】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１３に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）塑性変形工程として、ブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程のいずれか１以上を行うことにより、螺合したボルトとナットの少なくともいずれか一方を、ナットの端面の螺子孔の周縁部で、所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができる施工性、省力性に優れた締結具の締結方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１の締結具に用いるボルトの要部側面図
【図２】（ａ）図１のＡ部における雄螺子部塑性変形工程前の拡大模式断面側面図（ｂ）図１のＡ部における雄螺子部塑性変形工程後の拡大模式断面側面図
【図３】実施の形態１のボルトを用いた締結具の使用状態を示す要部模式断面側面図
【図４】実施の形態１の締結具に用いるボルトの製造方法における雄螺子部塑性変形工程の変形例を示す要部模式断面側面図
【図５】（ａ）実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程前の拡大模式断面側面図（ｂ）実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程後の拡大模式断面側面図
【図６】実施の形態２のナットを用いた締結具の使用状態を示す要部模式断面側面図
【図７】実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程の変形例を示す要部模式断面側面図
【図８】実施の形態３の締結具の締結方法を示す拡大模式断面側面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態における締結具とボルト及びナットの製造方法並びに締結具の締結方法について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の締結具に用いるボルトの要部側面図である。
図１中、１は実施の形態１の締結具におけるボルト、２はボルト１のボルト軸部、３は冷間鍛造等により形成されたボルト１のボルト頭、４は切削又は転造によりボルト軸部２の先端部から所定部まで形成されたボルト１の雄螺子部である。
次に、実施の形態１の締結具に用いるボルトの詳細形状をその製造方法に基づいて説明する。
図２（ａ）は図１のＡ部における雄螺子部塑性変形工程前の拡大模式断面側面図であり、図２（ｂ）は図１のＡ部における雄螺子部塑性変形工程後の拡大模式断面側面図である。
図２（ａ）中、１ａは雄螺子部塑性変形工程を施してない絞り加工ボルト、４ａは雄螺子部４の螺子山の頂部、４ｂは雄螺子部４の谷底部、４ｃは雄螺子部４のフランク、５は雄螺子部４のボルト頭３側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭３側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径した絞り加工ボルト１ａのテーパ部、６はテーパ部５の最小径部からボルト頭３側に向かって緩やかに円弧状に螺子山外径（呼び径）が拡径して形成された絞り加工ボルト１ａの不完全螺子除去部である。
【００４７】
実施の形態１の締結具に用いるボルト１を製造するには、まず、絞り加工工程において、ボルト材料に不完全螺子除去部６とテーパ部５を形成する。
次に、雄螺子部形成工程により、ボルト軸部の少なくとも先端部側に雄螺子部４を転造又は切削により形成し、雄螺子部塑性変形工程を施してない絞り加工ボルト１ａが得られる。このとき、絞り加工ボルト１ａの雄螺子部４のピッチはｐｂである。
次に、雄螺子部塑性変形工程を行う。
図２（ａ）は雄螺子部塑性変形工程として、ブラスト工程を行う場合を示している。
ブラスト工程としては、絞り加工ボルト１ａの雄螺子部４の一部の螺子山に、鋳鉄，アルミニウム，亜鉛等の金属、アルミナ，炭化ケイ素等のセラミック、ポリカーボネート等の合成樹脂、ガラス等の材質で形成された粒状の投射材３０を螺子山の表面に吹き付けて衝突させるショットブラストを用いた。こうして、実施の形態１の締結具に用いるボルト１が得られる。
【００４８】
図２（ｂ）中、４Ａは雄螺子部４の一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせて形成した塑性変形雄螺子部、ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６は塑性変形雄螺子部４Ａの各々の螺子山の軸方向の位置ずれ量である。
雄螺子部塑性変形工程を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、雄螺子部４の一部の螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部４Ａを形成することができる。
本実施の形態では、図２（ａ）に示したように、ボルト頭３側と反対側の斜め上方から螺子山のフランク４ｃに向けて投射材３０を吹き付けて塑性変形雄螺子部４Ａを形成したが、ボルト頭３を上にして絞り加工ボルト１ａを吊り下げるようにし、絞り加工ボルト１ａを回転させながら移動させ、投射材３０を吹き付けるようにすれば、短時間で多量の絞り加工ボルト１ａに対して雄螺子部塑性変形工程を行うことができ、量産性に優れる。
各々の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６をまとめてｄｂｐとすると、塑性変形雄螺子部４Ａの螺子山の頂部の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐの雄螺子部４のピッチｐｂに対する割合は０．３％〜５％が好ましい。この割合が０．３％より小さくなるにつれ、相対的にピッチが狭くなっている部分の螺子山の間隔を広げようとする力やボルトとナットの螺子山間に生じる摩擦力が低下し、緩み止め機能が低下し易くなる傾向があり、５％より大きくなるにつれ、ボルトとナットの間にかじり付きが発生し易くなり、締結に必要な締付トルクが増加して、施工性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
尚、塑性変形雄螺子部４Ａの螺子山の頂部の位置ずれ量ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６や位置ずれ方向は全域に渡って均一である必要はない。また、全ての位置ずれ量ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６が全て上記の範囲に入っている必要もなく、一部（部分的）でもその位置ずれ量の絶対値が、上記の範囲に入っていればよい（但し、上記の範囲を超える部分が存在すると、かじり付きの発生原因となるので好ましくない。）。
【００４９】
尚、投射材３０の材質や粒径は絞り加工ボルト１ａの材質や呼び径等に応じて、適宜、選択することができる。投射材３０の硬度は、絞り加工ボルト１ａの材質等によっても変わるが、Ｈｖ＝８００〜１２００のものを用いた。また、投射材３０の粒径は、絞り加工ボルト１ａの材質や呼び径等によっても変わるが、直径φ＝０．５ｍｍ〜３ｍｍのものを用いた。
投射材３０の硬度Ｈｖが８００より小さくなるか、直径φが０．５ｍｍより小さくなるにつれ、各々の投射材３０による塑性変形量が小さくなり、緩み止め効果が低下し易くなる傾向がみられ、硬度Ｈｖが１２００より大きくなるか、直径φが３ｍｍより大きくなるにつれ、各々の投射材３０による塑性変形量が大きくなり、螺子山の形状が崩れて雌螺子との引掛かりが少なくなって締結力が低下したり、螺子山の軸方向の位置ずれが大きくなって締結時に大きな締付けトルクが必要となり、かじり付きが発生し易くなったりする傾向がみられることがわかったためである。
投射材３０の投射速度は、絞り加工ボルト１ａの材質や呼び径等によっても変わるが、投射速度ｖ＝５０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓとした。投射材３０の投射速度ｖが５０ｍ／ｓより遅くなるにつれ、加工に時間がかかり、量産性が低下し易くなる傾向がみられ、２００ｍ／ｓより速くなるにつれ、短時間で大きな塑性変形が発生し、変形量のばらつきや嵌合時のかじり付きが発生し易くなる傾向がみられることがわかったためである。
尚、雄螺子部塑性変形工程では、ショットブラストを用いたブラスト工程以外に、高圧水を噴射する高圧水噴射工程によっても同様の加工を行うことができる。
【００５０】
図３は実施の形態１のボルトを用いた締結具の使用状態を示す要部模式断面側面図である。
図３中、１０は実施の形態１のボルト１を用いた締結具においてボルト頭３側の一部がボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａと螺合して締結されたピッチｐｎのナット、１０ａはナット１０の端面、２０は実施の形態１のボルトを用いた締結具によって締結された被締結体、ｈｎはナット１０の螺子山の高さ、ｈｔはナット１０のボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するボルト１のテーパ部５の螺子山の中央高さ（ナット１０に嵌合するテーパ部５の最小螺子山高さという。）、ｌｎはナット１０の全長、ｌｔはボルト１のテーパ部５の内のナット１０と螺合される部分の長さである。
【００５１】
図２（ｂ）で説明したように、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５とすることにより、ボルト１とナット１０を螺合する際に、抵抗が発生するが、位置ずれ量ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６が小さく、螺子山の弾性変形によって吸収できる範囲となっているので、一般的に用いられる工具のみで容易に締結することができると共に、締結後は緩み止め効果を発揮することができる。
尚、ボルト１やナット１０の材料に関して、金属又は塑性変形可能な非金属を用いることができるが、効果の面からは、鉄鋼材料や銅，アルミニウム，チタン，マグネシウム等の軟質金属とそれらの合金類が好ましい。一部の硬質金属を使用する場合、ボルト１及びナット１０の両方とも同じように硬質であると、嵌合時に噛り付きを起こす恐れもあるので、その場合は破壊し難い側であるナット１０の材料をいくらか軟らかいものにした方が望ましい。具体的には、ボルト１のビッカース硬さＨｖｂとナット１０のビッカース硬さＨｖｎの関係が、０．５≦Ｈｖｎ／Ｈｖｂ＜０．９のものが好適に用いられる。ボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａの軸方向の位置ずれ量ｄｂｐが、ナット１０の雌螺子部のピッチｐｎに対して小さければ、ボルト１とナット１０の硬さの差も小さくすることができるので、位置ずれ量ｄｂｐに応じて、各々の硬さＨｖb，Ｈｖｎを前述の範囲から選択することができる。
【００５２】
また、ナット１０の全長ｌｎと、ボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａを含むテーパ部５の内のナット１０と螺合される部分の長さｌｔの関係が、０．５≦ｌｔ／ｌｎ≦０．８となるようにした。ナット１０とボルト１の雄螺子部４（少なくとも一部に塑性変形雄螺子部４Ａを含む）の嵌合部分に含まれるテーパ部５がナット１０の全長ｌｎの５０％より少なくなるにつれ、テーパ部５による疲労強度向上作用が低下する傾向があり、８０％より多くなるにつれ、テーパ部５による疲労強度向上作用が低下すると共に、ナット１０と塑性変形雄螺子部４Ａの引掛かりが減少してナット１０による締付け力が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
ナット１０のボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部５の螺子山の高さｈｔと、ナット１０の螺子山の高さｈｎの関係が、０．１≦ｈｔ／ｈｎ≦０．７５となるようにした。危険断面であるナット１０の内側端面側でナット１０の螺子山と嵌合するテーパ部５の螺子山の高さｈｔが、ナット１０の螺子山の高さｈｎの１０％より低くなるにつれ、疲労強度が低下し、テーパ部５における各々の螺子山の引掛かりが少なくなり、嵌合している残りの螺子山の負担が増加して、応力集中が発生し易くなると共に、寸法精度がばらつき易く、その影響によって疲労強度のばらつきも発生し易くなり、締結安定性が低下する傾向があり、７５％より高くなるにつれ、テーパ部５による疲労強度向上作用が得られ難くなる傾向があることがわかったためである。
【００５３】
図３において、所定位置で締付けが完了した状態では、ナット１０側から見れば、ボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａの螺子山の頂部４ａの位置をナット１０のピッチｐｎに合うように近づけようとする力、つまり、塑性変形雄螺子部４Ａの螺子山を元の位置に戻そうとする力が働いている。
一方、ボルト１側から見れば、塑性変形雄螺子部４Ａの螺子山を元の位置に戻そうとする力に抗する力が発生し、ボルト１とナット１０の螺子山間に適度な摩擦力が生じ、緩み難い状態となっている。
尚、塑性変形雄螺子部４Ａの各々の螺子山の位置ずれ量ｄｂｐ１〜ｄｂｐ６は、前述したように均一である必要はなく、周方向にも変動しているので、ナット１０の位置が変われば、ボルト１とナット１０の各々の螺子山の嵌合状態は変化し、それに伴って、働く力の大きさも変化することになる。
【００５４】
通常のピッチの等しいボルトとナットの組合せでは、締結使用中のボルトの螺子谷底では、引張応力が発生し、ナット側では圧縮応力が発生する。螺子谷底の径は、ボルト側よりもナット側が大きいことから、一般にボルト側から破壊が発生し易くなっている。そして、ボルトが疲労破壊する場合には、一般に引張応力によって、螺合するナットの内側端面側から破壊が起こる。
ボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａを軸方向に変形させ、ナット１０の雌螺子部のピッチｐｎが塑性変形雄螺子部４Ａのピッチよりも大きくなるようにしておけば、通常（静止）状態ではボルト１の塑性変形雄螺子部４Ａ或いは雄螺子部４の螺子谷底に圧縮応力が生じるので、外部からボルト１に引張り応力が加わったとしても、この引張り応力と圧縮応力が相殺し、外部応力の影響を確実に抑え、変動応力に対する耐性を大幅に向上させることができる。
また、ナット１０と螺合されるテーパ部５の各々の螺子山の高さを、螺子山が分担する面圧力に逆比例するように漸減させることにより、テーパ部５の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、ナット１０の内側端面近傍のテーパ部５の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和すると共に、ナット１０の一部をボルト１のテーパ部５と螺合させて締結することにより、ナット１０の内側端面のテーパ部５の螺子山に対し、撓み易いナット１０の螺子山の先端側のみで接触させ、接触面積を低減することができ、片当たりを緩和して、危険断面に近いテーパ部５の螺子谷底における応力を大幅に低減している。
これらの相乗効果により、緩み防止機能に加え、ボルト１の疲労強度を飛躍的に向上させることができる。
尚、このボルト１は埋込みボルトとしても使用することができ、通常のナット１０だけでなく、接合部に埋設された雌螺子部材や接合部に形設された雌螺子部などと螺合して用いることもできる。
【００５５】
次に、雄螺子部塑性変形工程の変形例について説明する。
図４は実施の形態１の締結具に用いるボルトの製造方法における雄螺子部塑性変形工程の変形例を示す要部模式断面側面図である。
図４中、４０は雄螺子部４の内の塑性変形させたい螺子山のフランク４ｃに押し当てられる押圧具、４１は押圧具４０の回転軸、４２は押圧具４０の回転軸４１に固設された算盤玉型のローラ、４２ａは螺子山のフランク４ｃに当接するローラ４２の傾斜面、αは谷底部４ｂの角度、βはローラ４２の傾斜面４２ａのなす角度である。
図４において、変形例の雄螺子部塑性変形工程が実施の形態１と異なるのは、ブラスト工程の代わりに、雄螺子部４の一部の螺子山に押圧具４０を押し当てる押圧工程を行う点である。
押圧具４０のローラ４２の傾斜面４２ａのなす角βを谷底部４ｂの角度αよりもやや大きめに形成し、押圧具４０を回転させながら螺子山のフランク４ｃに押し付けることにより、螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせて、図２（ｂ）と同様の塑性変形雄螺子部４Ａを形成することができる。
【００５６】
以上のような本発明の実施の形態１の締結具によれば、以下のような作用が得られる。
（１）ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成された雄螺子部と、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部と、を有するボルトを用いることにより、標準のピッチで形成される雄螺子部に対応したナットを螺合させた際に、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（２）ボルトの塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐと、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂが、０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの塑性変形雄螺子部とナットの雌螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。塑性変形雄螺子部の螺子山の位置ずれによって螺子谷底に比べて螺子山の頂部がずれることにより、ナットの雌螺子部のピッチが塑性変形雄螺子部のピッチよりも大きくなることになり、螺合状態で塑性変形雄螺子部の螺子山の間隔を広げようとする力と、その力に抗する力に基づいて、塑性変形雄螺子部とナットの螺子山間に適度な摩擦力を発生させることができる。
（３）雄螺子部のボルト頭側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径したテーパ部を有することにより、ナットの雌螺子部と螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さが、分担する面圧力に逆比例して漸減するので、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担が均一化し、ナットを螺合した際に、ナットのボルト頭側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、ボルトの疲労強度を大幅に向上することができる。
（４）通常、雄螺子部の切始めに形成される不完全螺子部には応力集中が発生し易いが、テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して不完全螺子除去部を形成することにより、テーパ部を形成しても不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、テーパ部による疲労強度改善効果を維持することができる。
（５）テーパ部の作用により、ナット内側の端面近傍の螺子谷底に引張りや曲げの応力集中が著しく増大することはないが、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂよりもピッチが小さくなる方向にボルトの塑性変形雄螺子部を変形させ、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが塑性変形雄螺子部のピッチよりも大きくなるようにしておけば、通常（静止）状態ではボルトの塑性変形雄螺子部或いは雄螺子部の螺子谷底に圧縮応力が生じるので、外部からボルトに引張り応力が加わったとしても、この引張り応力と圧縮応力が相殺し、外部応力の影響を確実に抑えることができ、疲労破壊の一番の原因である繰り返しの変動応力に対する耐性を大幅に向上させることができ、優れた緩み防止機能と疲労強度を兼ね備えることができる。
（６）ナットの雌螺子部の少なくとも一部がボルトのテーパ部と螺合して締結されることにより、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易いナットの螺子山の先端側のみで接触し、接触面積が小さくなるため、片当たりが緩和され、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止することができ、ボルトの疲労限を向上できる。
（７）ナットが、雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されることにより、危険断面であるナットの内側端面側のボルトのテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができ、疲労強度の信頼性に優れる。
（８）ナットのボルト頭側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な締付け力を確保することができ、安全性の低下を防ぐことができる。
【００５７】
以上のような本発明の実施の形態１の締結具に用いるボルトの製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）ボルト軸部の少なくとも先端部側に雄螺子部を転造又は切削により形成する雄螺子部形成工程と、雄螺子部の少なくとも一部の螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向に位置ずれさせた塑性変形雄螺子部を形成する雄螺子部塑性変形工程を有するので、雄螺子部形成工程で通常通り規格に沿った標準のピッチｐｂで雄螺子部を形成した後、雄螺子部塑性変形工程において、ボルト軸部の長さや被締結体の厚みに応じて、雄螺子部の螺子山の所望の位置を選択的（部分的）に軸方向に塑性変形させて塑性変形雄螺子部を形成することができ、生産性に優れる。
（２）通常の雄螺子部形成工程に雄螺子部塑性変形工程を一工程加えるだけで簡便かつ確実に緩み防止機能を付加することができ、既存のボルトを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
（３）絞り加工工程で、ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側からボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と不完全螺子除去部の最小径部からボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径（呼び径）が拡径するテーパ部とを形成することにより、不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、さらに、ナットと螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さを、分担する面圧力に逆比例して漸減させることができ、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和して、疲労強度を大幅に向上させることが可能なボルトを製造することができる。
（４）絞り加工工程で不完全螺子除去部とテーパ部を形成した後、雄螺子部形成工程と雄螺子部塑性変形工程で雄螺子部及び塑性変形雄螺子部を形成することができ、低原価で量産可能であり、生産性に優れる。
（５）雄螺子部塑性変形工程が、雄螺子部の螺子山の少なくとも一部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、雄螺子部の所望の位置を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、量産性に優れる。
【００５８】
（実施の形態２）
図５（ａ）は実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程前の拡大模式断面側面図であり、図５（ｂ）は実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程後の拡大模式断面側面図である。尚、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図５（ａ）中、１０Ａは雌螺子部塑性変形工程を施してない未加工ナット、１０ｂは未加工ナット１０Ａの螺子孔であり、図５（ｂ）中、１０Ｂは雌螺子部塑性変形工程が施された実施の形態２の締結具に用いるナット、１１は雌螺子部塑性変形工程によって端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部に形成されたナット１０Ｂの梨地状の凹凸部、１２は雌螺子部塑性変形工程によって端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔１０ｂの半径方向及び軸方向に位置ずれさせたナット１０Ｂの塑性変形雌螺子部、ｄｎｐは塑性変形雌螺子部１２の螺子山の軸方向の位置ずれ量、ｄｎａは塑性変形雌螺子部１２の螺子山の半径方向の位置ずれ量である。
【００５９】
実施の形態２の締結具に用いるナット１０Ｂを製造するには、図５（ａ）に示すように、まず、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合するように製造された未加工ナット１０Ａを準備する。
次に、雌螺子部塑性変形工程を行う。
図５（ａ）は雌螺子部塑性変形工程として、ブラスト工程を行う場合を示している。
未加工ナット１０Ａに対し、雌螺子部塑性変形工程を行うことにより、図５（ｂ）に示すように、端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔１０ｂの半径方向及び軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部１２を有するナット１０Ｂが得られる。
本実施の形態では、図５（ａ）に示したように、未加工ナット１０Ａのボルト頭側と反対側の斜め上方から未加工ナット１０Ａの端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部に向けて投射材３０を吹き付けて塑性変形雄螺子部１２を形成した。
ナット１０Ｂの塑性変形雄螺子部１２の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐの雌螺子部のピッチｐｎに対する割合は０．３％〜５％が好ましい。この割合が０．３％より小さくなるにつれ、ナット１０Ｂの塑性変形雌螺子部１２とボルトの雄螺子部の螺子山との間に生じる摩擦力が低下し、緩み止め機能が低下し易くなる傾向があり、５％より大きくなるにつれ、ボルトとナット１０Ｂの間にかじり付きが発生し易くなり、締結に必要な締付トルクが増加して、施工性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
【００６０】
尚、塑性変形雄螺子部１２の螺子山の頂部の位置ずれ量ｄｎｐや位置ずれ方向は螺子山の全周に渡って均一である必要はない。また、位置ずれ量ｄｎｐが全周に渡って上記の範囲に入っている必要もなく、一部（部分的）でもその位置ずれ量の絶対値が、上記の範囲に入っていればよい（但し、上記の範囲を超える部分が存在すると、かじり付きの発生原因となるので好ましくない。）。
また、塑性変形雌螺子部１２の螺子山の半径方向の位置ずれ量ｄｎａは、塑性変形雌螺子部１２の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと同程度であることが好ましい。半径方向の位置ずれ量ｄｎａと軸方向の位置ずれ量ｄｎｐのどちらか一方でも雌螺子部のピッチｐｎに対する割合が５％を超えると、かじり付きが発生し易くなり、好ましくないが、半径方向の位置ずれ量ｄｎａが０．３％より小さくても、軸方向の位置ずれ量ｄｎｐが一部でも上記の範囲に入っていれば、良好な緩み止め効果が得られる。
尚、このブラスト工程は、加工の対象が実施の形態１の加工前ボルト１ａから加工前ナット１０Ａに変わっただけであり、投射材３０の材質、粒径、硬度、投射速度等の加工条件は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。
また、雌螺子部塑性変形工程では、実施の形態１で説明した雄螺子部塑性変形工程と同様に、ショットブラストを用いたブラスト工程以外に、高圧水を噴射する高圧水噴射工程によっても同様の加工を行うことができる。
【００６１】
図６は実施の形態２のナットを用いた締結具の使用状態を示す要部模式断面側面図である。
本実施の形態では、実施の形態１で説明した塑性変形雄螺子部４Ａを有していない絞り加工ボルト１ａに実施の形態２のナット１０Ｂを螺合させた。
図５（ｂ）で説明したように、０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５とすることにより、絞り加工ボルト１ａとナット１０Ｂを螺合する際に、抵抗が発生するが、位置ずれ量ｄｎｐが小さく、螺子山の弾性変形によって吸収できる範囲となっているので、一般的に用いられる工具のみで容易に締結することができると共に、締結後は緩み止め効果を発揮することができる。
図６において、所定位置で締付けが完了した状態では、絞り加工ボルト１ａ側から見れば、塑性変形雌螺子部１２の螺子山の頂部の位置を絞り加工ボルト１ａのピッチｐｂに合うように近づけようとする力、つまり、塑性変形雌螺子部１２の螺子山を元の位置に戻そうとする力が働いている。
一方、ナット１０Ｂ側から見れば、塑性変形雌螺子部１２の螺子山を元の位置に戻そうとする力に抗する力が発生し、ナット１０Ｂの端面１０ａにおいて、絞り加工ボルト１ａとナット１０Ｂの螺子山間に適度な摩擦力が生じ、緩み難い状態となっている。
尚、塑性変形雌螺子部１２の螺子山の位置ずれ量ｄｎｐは、前述したように周方向に変動しており、全周に渡って均一な摩擦力が生じている訳ではない。また、ナット１０Ａの位置が変われば、絞り加工ボルト１ａとナット１０Ｂの嵌合状態は変化し、それに伴って、働く力の大きさも変化することになる。
【００６２】
ナット１０Ｂの全長ｌｎと、絞り加工ボルト１ａのテーパ部５の内のナット１０Ｂと螺合される部分の長さｌｔの関係が、０．５≦ｌｔ／ｌｎ≦０．８となるようにした点、ナット１０Ｂのボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部５の螺子山の高さｈｔと、ナット１０Ｂの螺子山の高さｈｎの関係が、０．１≦ｈｔ／ｈｎ≦０．７５となるようにした点については、実施の形態１と同様であり、それによって得られる作用、効果も同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
次に、雌螺子部塑性変形工程の変形例について説明する。
図７は実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法における雌螺子部塑性変形工程の変形例を示す要部模式断面側面図である。
図７中、５０は未加工ナット１０Ａの端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山の塑性変形させたい箇所に押し当てられる押圧具、５１は押圧具５０の回転軸、５２は押圧具５０の回転軸５１の先端に形設された円錐状の当接部、５２ａは螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山に当接する当接部５２の傾斜面である。
図７において、変形例の雌螺子部塑性変形工程が実施の形態２と異なるのは、ブラスト工程の代わりに、未加工ナット１０Ａの端面１０ａの螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山に押圧具５０を押し当てる押圧工程を行う点である。
押圧具５０を回転させながら螺子孔１０ｂの周縁部に押し付けることにより、端面１０ａの螺子山を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を軸方向や半径方向に位置ずれさせて、図５（ｂ）と同様の塑性変形雌螺子部１２を有するナット１０Ｂを形成することができる。
【００６４】
以上のような本発明の実施の形態２の締結具によれば、以下のような作用が得られる。
（１）端面の螺子孔の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を有するナットを用いることにより、ナットの標準のピッチに対応した既製のボルトを螺合した際に、ナットの塑性変形雌螺子部とボルトの雄螺子部の螺子山間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（２）ナットの塑性変形雌螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｎｐと、ナットの雌螺子部のピッチｐｎが、０．００３≦ｄｎｐ／ｐｎ≦０．０５の関係であることにより、ボルトの雄螺子部とナットの塑性変形雌螺子部の間に適度な摩擦力を発生させ、強固な螺合、締付けを可能にすると共に、緩み方向への大きな抵抗を付与することができ、外部から変動応力が加わっても優れた緩み止め機能を維持することができる。この結果、長期の使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（３）雄螺子部のボルト頭側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径したテーパ部を有することにより、ナットの雌螺子部と螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さが、分担する面圧力に逆比例して漸減するので、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担が均一化し、ナットを螺合した際に、ナットのボルト頭側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、ボルトの疲労強度を大幅に向上することができる。
（４）通常、雄螺子部の切始めに形成される不完全螺子部には応力集中が発生し易いが、テーパ部の最小径部からボルト頭側に向かって緩やかに円弧状に拡径して不完全螺子除去部を形成することにより、テーパ部を形成しても不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、テーパ部による疲労強度改善効果を維持することができる。
（５）ナットの雌螺子部の少なくとも一部がボルトのテーパ部と螺合して締結されることにより、ナットのボルト頭側（内側）の端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易いナットの螺子山の先端側のみで接触し、接触面積が小さくなるため、片当たりが緩和され、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止することができ、ボルトの疲労限を向上できる。
（６）ナットが、雌螺子部の全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されることにより、危険断面であるナットの内側端面側のボルトのテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができ、疲労強度の信頼性に優れる。
（７）ナットのボルト頭側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な締付け力を確保することができ、安全性の低下を防ぐことができる。
【００６５】
以上のような本発明の実施の形態２の締結具に用いるナットの製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）螺子孔の端面の周縁部の螺子山の少なくとも一部を塑性変形させて螺子山の頂部の位置を螺子孔の半径方向及び／又は軸方向に位置ずれさせた塑性変形雌螺子部を形成する雌螺子部塑性変形工程を有するので、雌螺子部塑性変形工程において、既存のナットに簡便に緩み防止機能を付加することができ、既存のナットを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
（２）雌螺子部塑性変形工程が、端面の螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、端面の螺子孔の周縁部を所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、量産性に優れる。
【００６６】
実施の形態１のボルト１と実施の形態２のナット１０Ｂは組合わせて締結具として用いることができる。その場合、実施の形態１で説明したボルト１の緩み止め効果と実施の形態２で説明したナット１０Ｂの緩み止め効果の相乗効果により、さらに優れた緩み止め効果を実現することができる。
【００６７】
（実施の形態３）
図８は実施の形態３の締結具の締結方法を示す拡大模式断面側面図である。尚、実施の形態１又は２と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
まず、螺合工程において、実施の形態１で説明した絞り加工ボルト１ａに実施の形態２で説明した未加工ナットを螺合する。
次に、塑性変形工程において、未加工ナット１０Ａの端面１０ａ周辺で未加工ナット１０Ａの螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山の一部や絞り加工ボルト１ａの雄螺子部４の螺子山の一部を塑性変形させる。
これにより、未加工ナット１０Ａに対し、図６に示した実施の形態２のナット１０Ｂと同様の塑性変形雌螺子部１２を形成することができる。尚、端面１０ａにおける絞り加工ボルト１ａと未加工ナット１０Ａの螺子山の嵌合状態は周方向に変化する。図６の断面では未加工ナット１０Ａの端面１０ａが露出しているために螺子孔１０ｂの周縁部の螺子山が塑性変形し塑性変形雌螺子部１２が形成されるが、未加工ナット１０Ａの端面１０ａの外側に絞り加工ボルト１ａの螺子山が接触している断面では、絞り加工ボルト１ａの螺子山が塑性変形し塑性変形雄螺子部が形成される。
この締結具の締結方法により、塑性変形雄螺子部４Ａを有していない絞り加工ボルト１ａや塑性変形雌螺子部１２を有していない未加工ナット１０Ａを螺合した後、塑性変形工程を施すだけで、実施の形態１又は実施の形態２の締結具と同様の緩み防止機能と疲労強度を実現することができる。
尚、塑性変形工程では、実施の形態１及び実施の形態２と同様のブラスト工程、高圧水噴射工程、押圧工程のいずれか１以上を用いることができる。
【００６８】
以上のような本発明の実施の形態３の締結具の締結方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）ボルトにナットを螺合する螺合工程と、ナットの端面周辺でボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させる塑性変形工程を有するので、螺合工程で通常通り規格に沿って形成されたボルトとナットを螺合させた後、塑性変形工程において、ナットの端面周辺にあるボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部の少なくとも一部を塑性変形させるだけで、優れた緩み止め機能を実現することができ、使用期間を通して外力による緩みの発生を確実に抑えることができ、緩みに伴うトラブルを防止でき、施工性、信頼性、メンテナンス性に優れる。
（２）通常の螺合工程に塑性変形工程を一工程加えるだけで簡便かつ確実な緩み防止になり、既存のボルト及びナットを有効に利用することができ、量産性、省資源性に優れる。
（３）塑性変形工程が、ボルトの雄螺子部の螺子山の少なくとも一部及び／又はナットの螺子孔の周縁部に、投射材を衝突させるブラスト工程、高圧水を噴射する高圧水噴射工程、押圧具を押し当てる押圧工程のいずれか１以上を有することにより、螺合したボルトとナットの少なくともいずれか一方を、ナットの端面の螺子孔の周縁部で、所望の量だけ塑性変形させて簡便に緩み防止機能を付加することができ、施工性、省力性に優れる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３、比較例１，２による塑性変形雄螺子部の軸方向の位置ずれ量の評価）
まず、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定されるＭ１６の並目ナットを基準として、実施の形態１で説明したボルトの製造方法により、雄螺子部の基準ピッチｐｂで塑性変形雄螺子部を有するボルト１を製造した。
製造したボルトの雄螺子部のピッチｐｂに対する塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の最大の位置ずれ量ｄｂｐの割合（％）を表１に示す。
比較例２のボルトはナットとのかじり付きが発生したので、実施例１〜３及び比較例１のボルトを振動バーレルに挿通し、ボルトの雄螺子部にＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定されるＭ１６のナット１０を螺合し、同一の締付トルク（１４５Ｎ・ｍ）で締結した。
十分な疲労強度が得られるように、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さの割合（＝（ｈｔ／ｈｎ）×１００（％））を１０％とし、ナット全長に対するテーパ部長さの割合（＝（ｌｔ／ｌｎ）×１００（％））を８０％として評価を行った結果を表１に示す。
【表１】
2011012784.tif 000003
以上のようにして、振動バーレルに締結した締結具に、ＮＡＳ式高速緩み試験機（米国航空機規格ＮＡＳ３３５０に準じる）を用いて、ボルトの軸方向と直交する方向に振動を繰り返し与える振動試験を１７分間（３００００回）行った。振動数は１７８０ｒｐｍｍ、加振ストロークは１１ｍｍ、インパクトストロークは１９ｍｍとした。
評価の結果、比較例１では、試験後にナットに緩みが発生したが、実施例１〜３については、試験後にナットに緩みが発生しているものはなかった。
【００７０】
次に、実施例１〜３及び比較例１のボルトについて疲労強度試験を行った。
実施例１〜３及び比較例１のボルトを治具に挿通し、ボルトの雄螺子部にＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定されるＭ１６のナットを螺合し、同一の締付トルク（１４５Ｎ・ｍ）で締結した。ナットの位置は表１に示した通りである。
サーボ型疲労試験機（±３９２ｋＮ）を用い、ボルトの頭部とナットをボルトの軸方向に繰返し引張り、破壊が発生するまでの繰返し回数（時間）をカウントした。尚、引張りの平均応力は１７６．４ＭＰａで一定とし、繰返し速度は５００回／分とした。
評価は、従来のＭ１６の並目ボルトと並目ナットを螺合した締結具の疲労強度を１００％とした時の相対値とした。
表１に示すように、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂに対する塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の最大の位置ずれ量ｄｂｐの割合が０．３％〜５％の範囲を満たす実施例１〜３では、従来の２倍以上の優れた疲労強度を有することがわかった。
ボルトの雄螺子部のピッチｐｂに対する塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の最大の位置ずれ量ｄｂｐの割合が０．３％より小さな比較例１では、従来の並目ボルトと並目ナットを螺合した締結具と同等の疲労強度しかなく、疲労強度改善効果が得られないことがわかった。
【００７１】
（実施例４〜１２、比較例３〜１０によるナット螺合位置の評価）
実施例１〜３、比較例１，２による塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量の評価で、ボルトの塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐと、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂの関係を０．００３≦ｄｂｐ／ｐｂ≦０．０５とすることにより、優れた緩み防止機能が得られることがわかったので、ボルトの塑性変形雄螺子部の螺子山の軸方向の位置ずれ量ｄｂｐと、ボルトの雄螺子部のピッチｐｂの関係をｄｂｐ／ｐｂ＝０．０２で一定（実施例２相当）にし、ナットの位置を変えながら、緩みの発生及び疲労強度について評価を行った結果を表２に示す。
【表２】
2011012784.tif 000004
尚、実施例４〜１２、比較例３〜１０のボルトに螺合したナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さの割合（＝（ｈｔ／ｈｎ）×１００（％））及びナット全長に対するナットが螺着されたテーパ部長さの割合（＝（ｌｔ／ｌｎ）×１００（％））は、それぞれ表２に示した通りである。
振動バーレルに締結した締結具に、ＮＡＳ式高速緩み試験機（米国航空機規格ＮＡＳ３３５０に準じる）を用いて、ボルトの軸方向と直交する方向に振動を繰り返し与える振動試験を１７分間（３００００回）行った。振動数は１７８０ｒｐｍｍ、加振ストロークは１１ｍｍ、インパクトストロークは１９ｍｍとした。
評価の結果、試験後又は試験中にナットに緩みが発生するものはなく、実施例４〜１２、比較例３〜１０の全てが合格となった。
【００７２】
次に、実施例４〜１２、比較例３〜１０のボルトについて疲労強度試験を行った。
ナットの位置が異なる以外は、実施例１〜３及び比較例１と同様にして評価を行った。
表２に示すように、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈｔが、ナットの螺子山の高さｈｎの１０％〜７５％の高さで、ナットが、ナットの全長ｌｎの５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合された実施例４〜１２は、優れた疲労強度を有することがわかった。
また、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈｔをナットの螺子山の高さｈｎの８０％とした比較例４，６，８では、従来の並目ボルトと並目ナットを螺合した締結具と同等の疲労強度しかなく、疲労強度改善効果が得られないことがわかった。
さらに、ナットが、ナットの全長ｌｎの４０％でボルトのテーパ部と螺合された比較例９では、５０％の実施例４と比べて急激に疲労強度改善効果が低下することがわかった。また、ナットが、ナットの全長ｌｎの９０％でボルトのテーパ部と螺合された比較例１０では、従来の１．５倍の疲労強度が得られることはわかったが、ナットの全長ｌｎのほとんどがテーパ部で螺合しているため、外力などによってすっぽ抜ける可能性があり、締結の信頼性に欠けるので、好ましくない。
尚、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈｔをナットの螺子山の高さｈｎの５％とした比較例３，５，７は、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈｔをナットの螺子山の高さｈｎの５０％とした実施例５，８，１１ほぼ同程度の疲労強度となっているが、ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈｔをナットの螺子山の高さｈｎの１０％とした実施例４，７，１０をピークとして、急激に疲労強度が低下しており、５％〜１０％の範囲は、少しの位置の違いで疲労強度にばらつきが発生し易い不安定な領域であると言える。また、テーパ部における各々の螺子山の引掛かりが少ないため、嵌合している残りの螺子山の負担が増加し、応力集中が発生し易くなり、実用性に欠けるので、好ましくない。さらに、螺子山の高さが低くなると、寸法精度のばらつきの影響を受け易く、製造安定性に欠けると共に、疲労強度のばらつきが発生し易く、締結安定性に欠けるので、好ましくない。
本実施例では、一般的に使用される代表的なＭ１６のサイズに形成されたボルトを用いたが、ボルトのサイズによらず、表１，２と同様の傾向が見られる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、確実な緩み防止機能を有すると共に、疲労強度を大幅に改善することができ、従来の螺子締結具では得られなかったような優れた安全性、信頼性を実現して、ボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図ることができ、製品設計の自在性、組み立て作業性、量産性を著しく向上させることができる実用性に優れる締結具の提供、ボルトやナットに簡単な加工を施すだけで、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、締結力に優れ、低原価で量産性に優れる緩み防止機能と疲労強度を兼ね備えたボルト及びナットの製造方法の提供、並びに既製のボルトとナットを螺合した後に簡単な加工を施すことにより、ボルトとナットを強固に固定することができ、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、優れた締結力を実現することができる安全性、信頼性に優れる締結具の締結方法の提供を行うことができ、各種機械装置、鉄橋、建築物、建設機械、各種搬送機器、電気製品、眼鏡等の可動部または外部から振動を受ける部材の接合部の信頼性を高めることができ、遅れ破壊や応力腐食割れの発生率を低減することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  ボルト
１ａ  絞り加工ボルト
２  ボルト軸部
３  ボルト頭
４  雄螺子部
４ａ  頂部
４ｂ  谷底部
４ｃ  フランク
４Ａ  塑性変形雄螺子部
５  テーパ部
６  不完全螺子除去部
１０  ナット
１０ａ  端面
１０Ａ  未加工ナット
１０ｂ  螺子孔
１０Ｂ  ナット
１１  凹凸部
１２  塑性変形雌螺子部
２０  被締結体
３０  投射材
４０，５０  押圧具
４１，５１  回転軸
４２  ローラ
４２ａ，５２ａ  傾斜面
５２  当接部
【図１】
2011012784.tif 000005
【図２】
2011012784.tif 000006
【図３】
2011012784.tif 000007
【図４】
2011012784.tif 000008
【図５】
2011012784.tif 000009
【図６】
2011012784.tif 000010
【図７】
2011012784.tif 000011
【図８】
2011012784.tif 000012