(57)【要約】  工作物４の雌ねじＭとボルト６の雄ねじＢとの間に挿入されるワイヤ状ねじ筋インサート８であって、雄ねじに隣接する内ねじ１０と雌ねじに隣接する外ねじ１２とを備えた螺旋状に巻かれたワイヤ状ねじ筋部材から成るワイヤ状ねじ筋インサートを含むボルト接続において、ワイヤ状ねじ筋インサート８の内及び外ねじ１０、１２のプロフィル角度βB、βMが、雄ねじＢ及び雌ねじＭのプロフィル角度αB、αMよりもそれぞれ小さく、ボルト接続に所定のバイアス力ＫVが加えられた場合、ワイヤ状ねじ筋インサート８の内及び外ねじ１０、１２のロードフランクが、完全接触の関係で雄ねじ及び雌ねじＢ、Ｍの関連するロードフランクと係合することを特徴とするボルト接続。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（４）の雌ねじ（Ｍ）とボルト（６）の雄ねじ（Ｂ）との間に挿入されるワイヤ状ねじ筋インサート（８）であって、雄ねじに隣接する内ねじ（１０）と雌ねじに隣接する外ねじ（１２）とを備えた螺旋状に巻かれたワイヤ状ねじ筋部材から成るワイヤ状ねじ筋インサートを含むボルト接続において、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のプロフィル角度（βB、βM）が、雄ねじ（Ｂ）及び雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）よりもそれぞれ小さく、ボルト接続に所定のバイアス力（ＫV）が加えられた場合、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のロードフランクが、完全接触の関係で雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）の関連するロードフランクと係合することを特徴とするボルト接続。
【請求項２】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ（１０）のプロフィル角度（βB）が前記雄ねじ（Ｂ）のプロフィル角度（αB）の０．８０〜０．９３倍であることを特徴とする請求項１に記載のボルト接続。
【請求項３】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１２）のプロフィル角度（βM）が前記雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αM）の０．８３〜０．９６倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載のボルト接続。
【請求項４】
前記雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）が６０°である場合、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ（１０）のプロフィル角度（βB）が約５２°±４°であり、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１２）のプロフィル角度（βM）が約５４°±４°であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のボルト接続。
【請求項５】
前記雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）が標準プロフィル角度（αB、αM）を有し、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内及び外ねじのプロフィル角度（βB、βM）が標準プロフィル角度と異なることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のボルト接続。
【請求項６】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内及び外ねじのプロフィル角度（βB、βM）が標準プロフィル角度であり、前記雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）が標準プロフィル角度と異なることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のボルト接続。
【請求項７】
前記雄ねじ（Ｂ）のピッチが前記雌ねじ（Ｍ）のピッチよりも小さく、ボルト接続がバイアスを加えられた状態にあるとき、両方のピッチが実質的に同じになるように前記雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）のピッチが決められていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のボルト接続。
【請求項８】
前記雌ねじ（Ｍ）のピッチが対応する標準ねじの標準ピッチよりも大きいか、或いは前記雄ねじ（Ｂ）のピッチが対応する標準ねじの標準ピッチよりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のボルト接続。
【請求項９】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１０）と前記雌ねじ（Ｍ）とのプロフィル角度（βM、αM）間の角度差が、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の挿入深さが深いほど小さくなるように、前記雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αM）がその長さ全体に亘って異なることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のボルト接続。
【請求項１０】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のプロフィル角度（βB、βM）が対応する標準ねじの標準プロフィル角度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のボルト接続。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の雌ねじとボルトの雄ねじとの間に挿入されるねじ筋ワイヤインサート（thread wire insert）を備えたボルト接続、及びその様なボルト接続のためのねじ筋ワイヤインサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
この様なねじ筋ワイヤインサートは良く知られている（ＥＰ０９８３４４５Ｂ１やその他の文献参照）。これらは、雄ねじに隣接する内ねじと雌ねじに隣接する外ねじとを備えた螺旋状に巻かれたワイヤ状ねじ筋部材から成る。通常、このワイヤ状ねじ筋インサートの内ねじ及び外ねじのプロフィル角度は、雄ねじ及び雌ねじのプロフィル角度と同一である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのワイヤ状ねじ筋インサートはそれ自体、実用において非常に優れていることが判明しているが、それらの機能に関して、特にその様なワイヤ状ねじ筋インサートのねじ筋支持能力については改善することが望ましい。
【０００４】
本発明は、ねじ筋プロフィルを最適化することによって、機能に関して、特にねじ筋支持能力に関して改善された上述のタイプのボルト接続及びこれに関連するワイヤ状ねじ筋インサートを更に開発するという目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は請求項１に定義された発明によって達成される。
【０００６】
本発明によれば、ワイヤ状ねじ筋インサートの内ねじ及び外ねじのプロフィル角度が、雄ねじ及び雌ねじのそれぞれのプロフィル角度よりも小さい。
【０００７】
本発明は、ワイヤ状ねじ筋インサートのプロフィル角度が雄ねじ及び雌ねじのプロフィル角度と同一であった従来技術においては、雄ねじから受け側ねじ筋への力の伝達が完全に接触した関係で行なわれず、点接触に近い状態で行なわれることの認識から始まった。この原因は、後でより詳細に説明するように、所定のバイアス力によってボルト接続に荷重が加えられた際にワイヤ状ねじ筋インサートに捩じり変形が生じることである。
【０００８】
これとは異なり、本発明によって設計されたボルト接続の場合は、プロフィル角度間の前記の角度差に基づくワイヤ状ねじ筋インサートの対応する捩じり変形により、ワイヤ状ねじ筋インサートのロードフランクが雄ねじ及び雌ねじの関連するロードフランクに対して完全に面接触する。その結果、ねじ込み力がねじ筋のロードフランクにより均一に分散される。ねじ筋の支持表面の局部的過負荷が防止され、従来技術では点荷重伝達に基づいて生じていた雌ねじ材料のへたり効果を低減させる。この結果、より高い残留バイアス力がボルト接続の全寿命期間に亘って維持される。
【０００９】
従って、本発明は従来技術に比べて次の利点がある。
ａ）ボルト接続におけるねじ筋フランクの比荷重（specific load）が低下するため、より高いバイアス力が実現できる。
ｂ）ボルト接続のねじ筋フランクのへたり効果が低下するため、残留バイアス力が増加する。
ｃ）ボルト接続の全てのねじ筋フランクへのバイアス力の分配がより均一になる。
【００１０】
本発明の更なる設計においては、ワイヤ状ねじ筋インサートの内ねじのプロフィル角度が雄ねじのプロフィル角度の０．８０〜０．９３倍であり、ワイヤ状ねじ筋インサートの外ねじのプロフィル角度が雌ねじのプロフィル角度の０．８３〜０．９６倍である。雄ねじ及び雌ねじについてのプロフィル角度が６０°である場合は、ワイヤ状ねじ筋インサートの内ねじのプロフィル角度が約５２°±４°であり、ワイヤ状ねじ筋インサートの外ねじのプロフィル角度が約５４°±４°であるのが好ましい。
【００１１】
本発明の他の有利な設計は従属請求項から得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面の助けをかりて、本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すボルト接続は、２個の工作物２、４を接続するという目的を果たすもので、ねじ軸に雄ねじＢを備えたボルト６を有する。ボルト６のねじ軸は、工作物２のスロットを通して挿入され、ワイヤ状ねじ筋インサート８を介して工作物４の雌ねじＭにねじ込まれている。
【００１４】
図１から分かるように、さらに図２からより良く分かるように、ワイヤ状ねじ筋インサート８は内ねじと１０と外ねじ１２とを有する。これらねじ筋は、ボルト接続がバイアスされた状態において、ボルト６の雄ねじＢと工作物４の雌ねじＭと相互作用する。
【００１５】
図２は、従来設計によるボルト接続における関連するねじのプロフィル角度を特に示す。既に最初に述べたように、従来技術においては、ワイヤ状ねじ筋インサート８のプロフィル角度βB及びβMは、雄ねじＢと雌ねじＭのプロフィル角度αB及びαMと同一である。
【００１６】
この場合、ボルト接続にバイアス力ＫVが加えられると、雄ねじＢの力は作用線（line of application）Ｋに沿って雌ねじＭに伝達され、これに関連し、ねじのロードフランクに理論的に存在する力伝達面Ｆ１及びＦ２は実質的に力を受けない。
【００１７】
雄ねじＢと雌ねじＭでの支持面拡大変形を考慮しない場合、力の伝達は点Ｐ１及びＰ２を通って選択的に行なわれる。従って、点Ｐ１とＰ２を通るねじライン（screw line）は特に高負荷となり、経時的な材料の塑性変形をもたらす。この塑性変形により、力伝達表面が拡大する。この結果生じる不利な点は、特に、マグネシウム合金等の応力弛緩（relaxation）の恐れがある材料の場合、雌ねじにおいてへたりが生じることである。このへたりの影響でバイアス力ＫV（図４参照）が消失する。
【００１８】
これとは対照的に、図３に示すボルト接続の場合、本発明に従って、ワイヤ状ねじ筋インサート８のプロフィル角度αB及びβMが、雄ねじＢと雌ねじＭの関連するプロフィル角度αB及びαMよりもそれぞれ小さくなっている。図３は、このプロフィル角度の差を概略的に示す。
【００１９】
ボルト６を締めつけることによってバイアス力ＫV（図４参照）がボルト接続に加えられた場合、雄ねじＢから雌ねじＭへの力の伝達は、最初は点Ｐ１とＰ２を通して行なわれる。バイアス力ＫVが完全に加えられると、図４の円形線Ｔで示すように、ワイヤ状ねじ筋インサート８のプロフィルが弾性的によじられる（即ち、捩じり変形される）。その後、力伝達表面Ｆ１及びＦ２の領域において、ワイヤ状ねじ筋インサート８のねじ筋１０、１２のロードフランクと、雄ねじＢ及び雌ねじＭのロードフランクとの間に全面接触が生じる。その結果、雄ねじＢ及び雌ねじＭのロードフランク上の接触面が大きくなる。その結果、ねじ筋フランクの比荷重が低くなり、特に、受け側ねじ（雌ねじＭ）のねじ筋フランクにおけるへたりが低減する。
【００２０】
上の説明から分かるように、ワイヤ状ねじ筋インサート８の外ねじ１０のプロフィル角度βBと雄ねじのプロフィル角度αBとの角度差、及びワイヤ状ねじ筋インサート８の内ねじ１２のプロフィル角度βMと雌ねじＭのプロフィル角度αMとの角度差を、ボルト接続の負荷状態で、望ましい全面接触が力伝達表面Ｆ１及びＦ２においてロードフランクの間で生じるように選択される。好ましくは、ワイヤ状ねじ筋インサート８の内ねじ１０のプロフィル角度βBは雄ねじＢのプロフィル角度αBの０．８０〜０．９３倍であり、更に、ワイヤ状ねじ筋インサート８の外ねじ１２のプロフィル角度βMは雌ねじＭのプロフィル角度αMの０．８３〜０．９６倍である。
【００２１】
ＤＩＮ１３に従ったメトリックＩＳＯねじの場合、標準角度は６０°である。従って、雄ねじＢ及び雌ねじＭについて標準角度の６０°を選んだ場合、プロフィル角度の望ましい角度差は、ワイヤ状ねじ筋インサート８のプロフィル角度をこれに対応して減少させることで達成される。好ましくは、ワイヤ状ねじ筋インサート８の内ねじ１０のプロフィル角度βBは約５２°±４°であり、ワイヤ状ねじ筋インサート８の外ねじ１２のプロフィル角度βMは約５４°±４°である。
【００２２】
しかしながら、ワイヤ状ねじ筋インサートのプロフィル角度について標準角度を選択すると共に、雄ねじ及び雌ねじのプロフィル角度をこれに応じて標準角度よりも大きくして所望の角度差を達成することもできる。
【００２３】
最初に述べたように、本発明は、バイアス力が全てのねじ筋フランクにより均一に分散されるという利点があり、これにより、より大きいバイアス力を実現できるだけでなく、ねじ筋フランクでのへたりが減少するために残留バイアス力が増加する。これらにより、ねじ接続の寿命が長くなる。
【００２４】
ねじ接続の疲労耐性を更に高めるためには、雄ねじｂのねじピッチが雌ねじＭのねじピッチよりも小さくなるように雄ねじＢと雌ねじＭとの間にピッチ差を設けることができる。このピッチ差は、バイアスが加えられた状態でのボルト６のねじ軸の伸びに基づいて雄ねじと雌ねじのピッチが互いに近似するように選択される。この結果、従来技術において起こる様な、最初のねじ通路への力の集中を阻止でき、ボルト接続の全てのねじ通路に力が均一に伝達される。
【００２５】
雄ねじと雌ねじとの間のピッチ差を達成するために、雌ねじのピッチを関連するねじの標準ピッチよりも大きくすることができる。しかし、これに代え、雄ねじのピッチを関連するねじの標準ピッチよりも小さくすることもできる。
【００２６】
ボルト接続の寿命を延ばすためのその他の可能性のある方法は、ワイヤ状ねじ筋インサート８の外ねじ１２のプロフィル角度βMと前記雌ねじＭのプロフィル角度との間の角度差が、ボルトねじインサートの挿入深さが深いほど小さくなるように、雌ねじＭのプロフィル角度βMをその長さ全体に亘って異なる設計とすることである。この全長に亘って異なる雌ねじＭのプロフィル角度によって、いわば、下側からのボルト接続の荷重の蓄積を達成できる（図１）。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ワイヤ状ねじ筋インサートを備えたねじ接続の長手断面図を示す。
【図２】従来技術によるねじ接続の、図１において一点鎖線円Ｚで指定した領域の拡大図を示す。
【図３】本発明に従って設計されたねじ接続の図２に対応する図で荷重が加えられていない状態を示す。
【図４】図３の本発明に従って設計されたねじ接続の図２に対応する図で荷重が加えられた状態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月31日(2005.8.31)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（４）の雌ねじ（Ｍ）とボルト（６）の雄ねじ（Ｂ）との間に挿入されるワイヤ状ねじ筋インサート（８）であって、雄ねじに隣接する内ねじ（１０）と雌ねじに隣接する外ねじ（１２）とを備えた螺旋状に巻かれたワイヤ状ねじ筋部材から成るワイヤ状ねじ筋インサートを含むボルト接続において、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のプロフィル角度（βB、βM）が、雄ねじ（Ｂ）及び雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）よりもそれぞれ小さく、ボルト接続に所定のバイアス力（ＫV）が加えられた場合、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のロードフランクが、完全接触の関係で雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）の関連するロードフランクと係合し、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ（１０）のプロフィル角度（βB）が前記雄ねじ（Ｂ）のプロフィル角度（αB）の０．８０〜０．９３倍であり、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１２）のプロフィル角度（βM）が前記雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αM）の０．８３〜０．９６倍であることを特徴とするボルト接続。
【請求項２】
前記雄ねじ及び雌ねじ（Ｂ、Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）が６０°である場合、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ（１０）のプロフィル角度（βB）が約５２°±４°であり、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１２）のプロフィル角度（βM）が約５４°±４°であることを特徴とする請求項１に記載のボルト接続。
【請求項３】
前記雄ねじ（Ｂ）及び雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）が標準プロフィル角度（αB、αM）であり、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）のプロフィル角度（βB、βM）が標準プロフィル角度と異なることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のボルト接続。
【請求項４】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）のプロフィル角度（βB、βM）が標準プロフィル角度であり、前記雄ねじ（Ｂ）及び雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αB、αM）が標準プロフィル角度と異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のボルト接続。
【請求項５】
前記雄ねじ（Ｂ）のピッチが前記雌ねじ（Ｍ）のピッチよりも小さく、ボルト接続がバイアスを加えられた状態にあるとき、両方のピッチが実質的に同じになることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のボルト接続。
【請求項６】
前記雌ねじ（Ｍ）のピッチが対応する標準ねじの標準ピッチよりも大きいか、或いは前記雄ねじ（Ｂ）のピッチが対応する標準ねじの標準ピッチよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のボルト接続。
【請求項７】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の外ねじ（１０）と前記雌ねじ（Ｍ）とのプロフィル角度（βM、αM）間の角度差が、ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の挿入深さが深いほど小さくなるように、前記雌ねじ（Ｍ）のプロフィル角度（αM）がその長さ全体に亘って異なることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のボルト接続。
【請求項８】
ワイヤ状ねじ筋インサート（８）の内ねじ及び外ねじ（１０、１２）のプロフィル角度（βB、βM）が対応する標準ねじの標準プロフィル角度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のボルト接続。
【国際調査報告】
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