(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじ締結時にねじ部に発生する応力集中を分散させ、破壊性、耐疲労性に優れたナットを提供するとともに、六角ナットと同様の締結方法で弛み止め効果を発揮する。【解決手段】ねじ基準線より拡大した９、１０、１２、１３の構成によりボルト挿入時はフリーで、簡単に手でセットでき、締め付け時は各ボルト先端部で荷重を分散して受け、ボルト先端部に対してはナットの谷底傾斜角度が２４．５度から２７度のくさびを打ち込むようにして締め付けるため弛み止め効果を発揮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ締結時荷重が作用する加圧面側谷底に傾斜を設けたねじ山
【請求項２】
加圧面側谷底に傾斜ネジ山を設けたナット
【請求項３】
ネジ山は三角形であり、加圧面側谷底に２４．５度から２７度傾斜させたナット
【請求項４】
ナット谷底に傾斜部を有し、ボルト締結時ボルト先端が作用した荷重はほぼ均等に荷重を受けるように構成されたナット
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は住宅用建築構造用部材の接合や自動車部品の締結などに使用される耐震性  安全性を向上させるに優れ、締め付け作業時間を大幅に短縮したナット
【背景技術】
【０００２】土木建築構造物、自動車、建築機械などの接合には広くボルト、ナットが使用されている。その中でも特に安全確保が要求される箇所にはさまざまの弛み防止品が締結されており、一部弛み止めナットはＪＩＳＢ１１５６で規格化されている【０００３】特開２００５−１２１１５４は三次加工、四次加工が必要で製造原価が高く、量産は困難である【０００４】特願２００５−７６９６９はねじ面の摩擦抵抗で弛みを防止する商品であるが  ねじ面のすべりが発生して弛み止め効果は期待できない【０００５】公開実用昭和５９−８６４０８はナット谷底傾斜角度３０度であり、ねじ拘束力は解析結果では３６５Ｎとなり標準ナットよりは約６０％拘束力は強いがＮＡＳ３３５４規格のｓｅｌｆ  ｌｏｃｋ  ｎｕｔ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔでは規格内容に合致していない【０００６】ＪＩＳ規格ねじはボルト、ナット締結時においてねじ軸力をいかに高く、安定させるか色々の手段を講じているがねじ本来のもっている性質により摩擦係数を同一にすることは難しく結果として締め付け不安定の状況は解決されていない
近年、産業界よりはより安定した締結が求められている【０００７】ねじ締結時、各ねじ山に加わる荷重は有限要素法による解析や、公的機関による研究によりメートルねじでは締結側第一ねじ山に多くの荷重が加わることが解明されている。そのためねじ締結時  応力集中部が破壊の起点になることが判明している
また、ねじ面の締結では面すべりが発生してねじ弛みが発生する
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】本発明の目的はねじ締結時に  ねじ部に発生する応力集中を分散させ、破壊性、耐疲労性に優れたナットを提供するとともに、六角ナットと同様の締結方法で弛み止め効果を発揮する製品である
【０００９】有限要素モデルを図４に示す。ここではＭ８Ｘ１．２５のボルト。ナット締結体で、ねじ山の５山分だけ噛み合うものを解析対象とした。ボルトは中心軸をＸ。Ｙ方向に束縛し、Ｚ軸周りの自由度を与える。ナットは側面を全方向完全束縛した。また被締結板はＸ．Ｙ方向とＺ軸周りの回転を拘束した。ボルト、ナットおよび被締結体の材質はＳＳ４００でヤング率１８６ＧＰａ、ポアソン比０．３、摩擦係数０．２５とした。
解析ではボルト、ナット締結体と被締結板を１８Ｎｍの一定トルクで締め付け、ナットの谷底傾斜部の傾斜角度を２３度から４０度まで変化させたときのボルト塑性ひずみとボルトに作用する半径方向の拘束力を求めた
【００１０】図５にボルトの塑性ひずみ分布を示す。六角ナットとボルトの組み合わせではほとんど塑性ひずみは生じないが、本発明品との組み合わせでは図５のようにボルトのねじ山接触部周辺で塑性ひずみが生じる。またこの塑性ひずみはボルト頭部（第一ねじ山）に近いほど大きく、その後徐々に小さくなることが分かった。このねじ山の塑性変形量を本発明品について求めたのが図６である
【００１１】図６より第一ねじ山の塑性変形量が最も大きいことが判った。
第一ねじ山に注目し第一ねじ山の塑性変形量と半径方向の力を調べた
【００１２】図７に半径方向の拘束力と塑性ひずみを示す。
ナット谷底傾斜部２３度では半径方向の拘束力は六角ナットとほぼ同じ拘束力であるが、２４度から急激に拘束力が増加し２５度で最大の拘束力を発揮した
【００１３】ナット谷底傾斜部２５度以上の角度では、角度が大きくなるにつれて拘束力が小さくなり、次に塑性ひずみは発明品角度が２３度から２４度までは六角ナットとほぼ同じ値であるが、２５度では最大の値を示した。さらに２５度以上のナット谷底傾斜部では拘束力と同じように角度が大きくなるにつれ塑性ひずみが小さいことが判った
【００１４】図７の半径方向の拘束力と第一ねじ山の塑性ひずみの関係を示したのが図８であるナット谷底傾斜部２５度で最大の拘束力を発揮するが、一方で最大の塑性変形が生じた。反面ナット谷底傾斜部２４度では塑性変形量が急激に減少し六角ナットとほぼ同じで、六角ナットの１．５倍の拘束力を発揮した
【課題を解決するための手段】
【００１５】本発明に係るナットは、締結したときに荷重が作用する側の加圧フランク面に傾斜部を設け、ねじ基本寸法より  ねじ寸法を拡大したねじ山で構成されている
【００１６】図１より、メートルねじ基本寸法は１、２、３、４、で構成され、本発明品は９、１０、１２、１３で構成されている。１０、１２は軸線より２４．５度から２７度傾斜しており、９、１０、１１、１３のねじ寸法は基準寸法より０．１７ｍｍから０．４５ｍｍ大きく寸法設計されている
【００１７】図１の１０から１２の傾斜角度について、有限要素法解析より２３度ではボルト拘束力が２４０Ｎで六角ナットとほぼ同じであり、弛み止め効果は期待できない。
２４度では拘束力が３３０Ｎとなり六角ナットより１．４倍のボルト拘束力があり弛み止め効果が期待できる  また、塑性変形量も０．００３と塑性変形しない
【００１８】図１の１０から１２の傾斜角度について、有限要素法解析より２５度ではボルト拘束力が４８０Ｎとなり六角ナットより約２倍拘束力が強く弛み止め効果は期待できる
【００１９】図２の実開昭５９−０８６４０８より、１、２、３、４のねじ基準寸法線の加圧側フランク面にたいし５から６の傾斜角度を３０度に設定されている
本発明とは傾斜角度が異なり、ねじ基本寸法より０．１７ｍｍ以上拡大した本発明品とは基本的に異なる。
【００２０】図３の特願２００７−７７８１０より１、２、３、４のねじ基準寸法線の加圧側フランク面にたいし７から８の傾斜角度を２７度から３７度に設定されており、その傾斜角度部はねじ基準線より０．０５ｍｍから０．１２ｍｍ下がった位置であり、本発明のねじ基準線より拡大設計されたのと大きく異なる
【発明を実施するための形態】
【００２１】本発明に係るナットの実施形態を図面に基づいて詳しく説明する
【００２２】図１より、メートルねじ基準寸法より０．１７ｍｍから０．４５ｍｍ拡大された９，１０，１２，１３形状ねじ山はメートルねじ基準ボルト寸法に関係しており図９による実際寸法による解析より  ねじ寸法を拡大することによりボルトが容易に挿入され、ボルト寸法がＪＩＳ２級の最大値から最小値においても傾斜角度が弛み止め効果を発揮されるよう設定されている
【００２３】図１より１０から１２の傾斜角度を２４．５度から２７度に設定されておりこの角度にすることによりねじ締結時に受ける荷重を各ねじ山が分散して受ける図１０
【発明の効果】
【００２３】本発明のナットは、メートルねじ山が第一ねじ山に多くの応力が集中するのに対しボルト勘合時噛み合うねじ山全体で荷重を受け、破壊性、耐震性に優れており、製造工程においては他の弛み止め製品が多くの工程が必要であるが本発明品は六角ナットと同じ製造工程で量産されるため製造原価を低く抑えられる
【００２４】ナットねじ山谷底に傾斜角度を設けたことにより引っ張り試験においてはＪＩＳ規格値の１．８倍の荷重を受けてもねじの伸びが発生せず、荷重を分散して受けているおり破壊性、耐震性に優れたものとなった
【００２５】弛み止めナットの性能評価はＮＡＳ３３５４規格（米国航空宇宙局規格）により実証試験される  公的機関での実証試験において本発明品は３０，０００回転後正常に締結されており弛み止め効果が実証された
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明品のねじ山形状
【図２】実開  昭５９−０８６４０８のねじ山形状
【図３】特願２００７−７７８１０のねじ山形状
【図４】有限要素法モデル
【図５】塑性ひずみ分布
【図６】各ねじ山の塑性ひずみ
【図７】半径方向の拘束力と塑性ひずみ
【図８】塑性ひずみと半径方向の拘束力の関係
【図９】２級精度ボルトと本発明品との勘合図
【図１０】半径方向の拘束力
【符号の説明】１    ＪＩＳ規格メートルねじ  基準線位置
２    ＪＩＳ規格メートルねじ  基準線位置
３    ＪＩＳ規格メートルねじ  基準線位置
４    ＪＩＳ規格メートルねじ  基準線位置
５    実開昭５９−０８６４０８谷底部傾斜角度
６    実開昭５９−０８６４０８谷底部傾斜角度
７    特願２００７−７７８１０谷底傾斜角度
８    特願２００７−７７８１０谷底傾斜角度
９    本発明品ねじ山
１０  本発明品谷ねじ山、底傾斜角度
１１  ねじ基準線より拡大したねじ山位置
１２  本発明品ねじ山、谷底傾斜角度
１３  本発明品ねじ山
【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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