(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定のピッチを有するねじ山が備えられ、各ねじ山において、一側の側面に第１のフランク面が形成され、前記一側に対向する他側の側面に第２のフランク面が形成され、
前記ねじ山の前記第１のフランク面は、対応する相対締結物のねじ山頂部に形成された円弧部に接する第１接線部、及び前記第１接線部から既に設定された角度をなし、前記円弧部に接する第２接線部を含み、
前記ねじ山が前記対応する相対締結物と締結された状態において、前記ねじ山の前記第２のフランク面と、前記第１接線部と、前記第２接線部とは、同時に前記対応する相対締結物に接して密着するように構成された、
緩み防止用ねじ山構造。
【請求項２】
前記第１接線部及び前記第２接線部は、対応する相対締結物と締結された状態で前記円弧部に同時に接して密着する、請求項１に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項３】
前記第２接線部は、水平線に対して前記第１接線部より大きい角度を有するように形成される、請求項１に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項４】
前記第１接線部及び前記第２接線部は、水平線に対して前記第２のフランク面より小さい角度を有するように形成される、請求項１に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項５】
前記ねじ山は国際標準を満たす寸法で形成され、前記第１接線部は水平線に対して４°〜６°の間の角度を有する、請求項１に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項６】
前記第１接線部は水平線に対して５°の角度を有する、請求項５に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項７】
前記第２接線部は水平線に対して３５°の角度を有する、請求項５に記載の緩み防止用ねじ山構造。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに加工するための緩み防止用ねじ山加工工具。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための緩み防止用ねじ山加工工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み防止用ねじ山構造及びその加工工具に関し、より詳しくは、ねじ山の無負荷側フランク面に第１接線部及び第２接線部を形成して外部衝撃や振動による緩み現象を最小化することができる緩み防止用ねじ山構造及びその加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ねじは適切な寸法で作られた雄ねじと雌ねじがペアを組んで基本的な機能をし、物体と物体の結合を締め付けるのに主に用いられる。
【０００３】
このようなねじを用いた締結手段としては雄ねじが備えられたボルトと雌ねじが備えられたナットが代表的であるが、従来のボルトとナットとを用いて物体を結合する場合には次のような問題があった。
【０００４】
従来のボルトとナットとを用いて物体を結合する場合には、図１に示すように、結合しようとする二つの物体３０、３１を貫通するようにボルト１０９を挿入した後、突出したボルト１０９の雄ねじ部１０９ａにナット１０５の雌ねじ部１０５ａを締結する。
【０００５】
ここで、ねじ山頂部とねじ谷との間を連結する傾斜面をフランク面といい、該フランク面は、ねじ山頂部を中心にねじ山の進入方向に斜面をなす無負荷側フランク面とねじ山の後退方向に斜面をなす負荷側フランク面とに区分される。
【０００６】
上記のようにボルト１０９の雄ねじ部１０９ａにナット１０５の雌ねじ部１０５ａを締結するためにボルト１０９またはナット１０５を回転させれば、締結時に加えられる軸力によってナット１０５の雌ねじ部１０５ａを構成するねじ山１０６の無負荷側フランク面１０７とボルト１０９の雄ねじ部１０９ａを構成するねじ山１１０の無負荷側フランク面１１１とが面接触するようになる。
【０００７】
それと共に、図２に示すように、ボルト１０９の雄ねじ部１０９ａにナット１０５の雌ねじ部１０５ａを完全に締結すれば、ボルト１０９とナット１０５との結合により圧縮力が作用し、ナット１０５の負荷側フランク面１０８とボルト１０９の負荷側フランク面１１２とが面接触状態で強く密着し、それにより、ナット１０５の負荷側フランク面１０８とボルト１０９の負荷側フランク面１１２との間に強い摩擦力が作用することによってボルト１０９とナット１０５との締結状態が維持される。
【０００８】
しかし、通常は従来のボルト１０９の外径とナット１０５の内径との間には組み立ての容易性のために組立公差（Ｃ）が存在し、上記のようにボルト１０９とナット１０５との締結状態がナット１０５の負荷側フランク面１０８とボルト１０９の負荷側フランク面１１２との間に作用する摩擦力のみによって維持される場合、外部衝撃や振動が加えられる時、組立公差（Ｃ）による隙間によって互いに密着していたナット１０５の負荷側フランク面１０８とボルト１０９の負荷側フランク面１１２との間が離れて、密着状態でのみ作用していた摩擦力が容易に弱化または消滅するため、ボルト１０９またはナット１０５の緩み現象が頻繁に発生するという問題があった。
【０００９】
このような問題を解消するために、従来は、緩み防止機能のあるスプリングまたは逆回転防止突起が備えられたリングを介在した状態でボルトとナットとを結合するか、またはボルトの外径とナットの内径との間に接着剤やシリコンまたはナイロンを充填する方式等を使っていた。
【００１０】
しかし、上記のような従来の緩み防止手段を用いたねじ締結方式は、組立公差（Ｃ）がほぼない状態で締結するようになるため、締結が容易でないだけでなく、構成が複雑で生産工程が増えて全体的に生産原価と販売価格が高くなることによって一部の精密を要する機械装置や高価の製品のみに限定して適用されるだけであって、広く普遍化することができないという問題があった。
【００１１】
よって、このような問題を解決するための方法が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来技術の問題を解決するために導き出された発明であり、ねじ締結後負荷側フランク面の間に作用する摩擦力を堅固に維持させて外部衝撃や振動による緩み現象を効果的に防止できるようにするための目的を有する。
【００１３】
本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は下記の記載によって当業者に明らかに理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明の緩み防止用ねじ山構造は、一定のピッチを有するねじ山が備えられ、各ねじ山の両側面にはねじ山の進入方向に斜面をなす無負荷側フランク面とねじ山の後退方向に斜面をなす負荷側フランク面とが形成されるねじ山構造において、前記ねじ山の無負荷側フランク面は、対応する相対締結物のねじ山頂部に形成された円弧部に接する第１接線部、及び前記第１接線部から既に設定された角度をなし、前記円弧部に接する第２接線部を含む。
【００１５】
また、前記第１接線部及び前記第２接線部は、対応する相対締結物と締結された状態で前記円弧部に同時に接して密着してもよい。
【００１６】
なお、前記第２接線部は、水平線に対して前記第１接線部より大きい角度を有するように形成されてもよい。
【００１７】
また、前記第１接線部及び前記第２接線部は、水平線に対して前記負荷側フランク面より小さい角度を有するように形成されてもよい。
【００１８】
なお、前記ねじ山は国際標準を満たす寸法で形成され、前記第１接線部は、水平線に対して４°〜６°の間の角度を有してもよい。
【００１９】
また、前記第１接線部は、水平線に対して５°の角度を有してもよい。
【００２０】
なお、前記第２接線部は、水平線に対して３５°の角度を有してもよい。
【００２１】
また、本発明に係る緩み防止用ねじ山加工工具は、緩み防止用ねじ山構造を雌ねじまたは雄ねじに加工するための様々な形態の加工工具を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２２】
前記課題を解決するための本発明の緩み防止用ねじ山構造及びその加工工具は次のような効果を有する。
【００２３】
第１に、ねじ山の進入方向に斜面をなす無負荷側フランク面にねじ締結時に相対物のねじ山頂部に形成された円弧部に同時に接する第１接線部及び第２接線部が形成され、ねじ締結後に負荷側フランク面の間に作用する摩擦力が堅固に維持されて外部衝撃や振動による緩み現象を効果的に防止できるという長所がある。
【００２４】
第２に、本発明の緩み防止用ねじ山加工工具によれば、ねじ山の無負荷側フランク面に第１接線部及び第２接線部が形成されるねじ山構造を雌ねじまたは雄ねじに容易に加工できるという長所がある。
【００２５】
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及していないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明らかに理解できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一般的なボルトとナットの締結過程を示す図である。
【図２】一般的なボルトとナットの締結状態を示す図である。
【図３】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を示す図である。
【図４】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をナットに適用した実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をナットに適用した実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をナットに適用した実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を加工する過程を示す図である。
【図８】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を加工する過程を示す図である。
【図９】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造に最適化された第１接線部及び第２接線部の角度を示す図である。
【図１０】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第１接線部の角度変化に応じた接触点の様子を示す図である。
【図１１】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第２接線部の角度変化に応じた接触点の様子を示す図である。
【図１２】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第１接線部の角度変化に応じた締結トルクの変化量を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をボルトに適用した実施形態を示す図である。
【図１４】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をボルトに適用した実施形態を示す図である。
【図１５】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造をボルトに適用した実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の緩み防止用ねじ山構造の締結力をテストするためのテスト装置の様子を示す図である。
【図１７】本発明の緩み防止用ねじ山構造の締結力をテストするためのテスト装置の様子を示す図である。
【図１８】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【図１９】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【図２０】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【図２１】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【図２２】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【図２３】本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の目的を具体的に実現することができる本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。本実施形態を説明する際、同一の構成に対しては同一の名称及び同一の符号が用いられており、それに応じた付加的な説明は省略する。
【００２８】
図３は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、本発明の緩み防止用ねじ山構造は、一定のピッチを有するねじ山１が備えられ、各ねじ山１の両側面にはねじ山１の進入方向に斜面をなす無負荷側フランク面２とねじ山の後退方向に斜面をなす負荷側フランク面３とが形成される。
【００３０】
一方、ねじ山頂部とねじ谷との間を連結する傾斜面をフランク面といい、該フランク面はねじ山頂部を中心にねじ山１の進入方向に斜面をなす無負荷側フランク面２とねじ山１の後退方向に斜面をなす負荷側フランク面３に区分される。
【００３１】
前記ねじ山１の両側に形成されるフランク面を無負荷側フランク面２と負荷側フランク面３とに区分した理由は以下のとおりである。
【００３２】
一般に、ねじ締結時には無負荷側フランク面２が先に接触するようになり、この時には互いに接触するフランク面の間に何の負荷もかからなくなる。そして、ねじ締結を完了した後には負荷側フランク面３が互いに接触するようになり、この時には互いに接触するフランク面の間に強い負荷がかかるようになるためである。
【００３３】
このようなねじ山構造において、本発明の無負荷側フランク面は、第１接線部２ａ及び第２接線部２ｂを含む。前記第１接線部２ａ及び前記第２接線部２ａは、それぞれ対応する相対締結物のねじ山４頂部に形成された円弧部４ａに同時に接するように形成され、特に前記第２接線部２ｂは前記第１接線部２ａから既に設定された角度をなすように形成される。
【００３４】
この時、前記ねじ山４の頂部に形成される円弧部４ａとは、ねじ加工時にねじ山頂部を尖らす場合に締結過程で端部が容易に破損して締結を阻害する異質物が発生するのを未然に防止するために、ねじ山頂部に丸みをつけた部分をいう。
【００３５】
このように前記ねじ山１の無負荷側フランク面２に第１接線部２ａ及び第２接線部２ｂを形成する場合、ねじ締結時、相対締結物に備えられたねじ山４の負荷側フランク面がねじ山１の負荷側フランク面３に密着すると同時に、相対締結物に備えられたねじ山４の頂部に形成された円弧部４ａが第１接線部２ａ及び第２接線部２ｂに強く接触するようになる。
【００３６】
この時、相対締結物に備えられたねじ山４の頂部に形成された円弧部４ａが前記ねじ山１の無負荷側フランク面２に形成された第１接線部２ａ及び第２接線部２ｂを強く接触すれば、相対締結物に備えられたねじ山４の頂部に形成された円弧部４ａが第１接線部２ａ及び第２接線部２ｂを局部的に変形させて堅固な固着状態が形成される。
【００３７】
このような状態では、外部衝撃や振動が加えられても互いに密着していた負荷側フランク面の間が容易に離れなくなるため、ねじ締結後に負荷側フランク面の間に作用する摩擦力が堅固に維持される。よって、外部衝撃や振動による緩み現象を効果的に防止できるようになる。
【００３８】
一方、前記第１接線部２ａ及び前記第２接線部２ｂは対応する相対締結物と締結された状態で前記円弧部４ａに同時に接して密着する場合に締結力がさらに向上する。
【００３９】
そして、本実施形態において、前記第２接線部２ｂは、水平線に対して前記第１接線部２ａより大きい角度を有するように形成される。これは、前記第１接線部２ａ及び前記第２接線部２ｂが相対締結物の円弧部４ａを囲む形態で接触するようにするためである。
【００４０】
また、前記第１接線部２ａ及び前記第２接線部２ｂは、水平線に対して前記負荷側フランク面３より小さい角度を有するように形成される。これは、前記第１接線部２ａ及び前記第２接線部２ｂが相対締結物の円弧部４ａに接触した状態で、前記負荷側フランク面３が相対締結物に全体面積にかけて接触するようにするためである。
【００４１】
上記のように構成される本発明に係る緩み防止用ねじ山構造は雌ねじまたは雄ねじに全て適用することができ、先ず、図４〜図６を参照して雌ねじに適用される場合に対する実施形態を説明する。
【００４２】
本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに適用する場合には、図４に示すように、ナット５の雌ねじ部５ａに備えられるねじ山６の無負荷側フランク面７に第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂを形成する。
【００４３】
このようにナット５の雌ねじ部５ａに備えられるねじ山６の無負荷側フランク面７に第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂを形成する場合、図５に示すように、ボルト９の雄ねじ部９ａにナット５の雌ねじ部５ａを締結するためにナット５を回転させれば、締結時に加えられる軸力によってナット５の雌ねじ部５ａを構成するねじ山６の無負荷側フランク面７とボルト９の雄ねじ部９ａを構成するねじ山１０の無負荷側フランク面１１とが接触する。
【００４４】
この時、前記ボルト９とナット５は、ボルト９の雄ねじ部９ａを構成するねじ山１０の無負荷側フランク面１１とナット５の雌ねじ部５ａを構成するねじ山６の無負荷側フランク面７とが広い面積にかけて面接触された状態で締結されるのではなく、ボルト９のねじ山１０の頂部に形成された円弧部１０ａとナット５のねじ山６に備えられた無負荷側フランク面７の第２接線部７ｂとが点接触された状態で締結される。
【００４５】
そして、図６に示すように、ボルト９の雄ねじ部９ａにナット５の雌ねじ部５ａを完全に締結すれば、ボルト９とナット５の結合により圧縮力が作用してナット５の負荷側フランク面８とボルト９の負荷側フランク面１２が面接触状態で強く密着すると同時に、ボルト９に備えられたねじ山１０の頂部に形成された円弧部１０ａがナット５に備えられたねじ山６の無負荷側フランク面７に形成された第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂに強く接触する。
【００４６】
この時、ボルト９に備えられたねじ山１０の頂部に形成された円弧部１０ａがナット５に備えられたねじ山６の無負荷側フランク面７に形成された第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂに強く接触すれば、ボルト９に備えられたねじ山１０の頂部に形成された円弧部１０ａが第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂを局部的に変形させて固着状態が形成される。
【００４７】
このような状態では、外部衝撃や振動が加えられても互いに密着していた負荷側フランク面の間が容易に離れなくなるため、ねじ締結後、負荷側フランク面の間に作用する摩擦力が堅固に維持されることによって外部衝撃や振動による緩み現象を効果的に防止できるようになる。
【００４８】
以下では、このようなねじ山の加工過程と、それに応じた第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂの最適角度について説明する。
【００４９】
図７及び図８は本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を加工する過程を示す図であり、図９は本発明に係る緩み防止用ねじ山構造に最適化された第１接線部及び第２接線部の角度を示す図である。
【００５０】
図７及び図８に示すように、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を加工する過程は以下のとおりである。
【００５１】
先ず、図７のように未加工ねじ山（Ｎ）を基準曲線（Ｓ）に接するように１次的に加工して第２接線部を形成する。前記基準曲線（Ｓ）はボルトまたはナットの有効径を考慮して相対締結物の円弧部に対応するように設定される。
【００５２】
そして、前記第２接線部は負荷側フランク面から始まって前記基準曲線（Ｓ）に接するように直線形態に加工する。
【００５３】
その後、図８のように第２接線部が加工された未加工ねじ山（Ｎ）を基準曲線（Ｓ）に接するように２次的に加工して第１接線部を形成する。前記第１接線部も第２接線部と同様に負荷側フランク面から始まって前記基準曲線（Ｓ）に接するように前記第２接線部方向に直線形態に加工する。
【００５４】
図９に示すように、このように加工されたねじ山構造は、前記第１接線部７ａが水平線に対して５°の角度を有し、前記第２接線部７ｂが水平線に対して３５°の角度を有する場合に、相対締結物のねじ山１０に同時に接触して密着することができる。
【００５５】
ボルト及びナットのねじ山は国際標準（ＩＳＯ）によって規格化され、それにより、ねじ山のピッチ、内径、有効径及び谷の径等はボルト及びナットの大きさに応じて一定した比率で増加する。以下の表１はＩＳＯ６８、ＩＳＯ２６８に基づいたナットの大きさに応じた寸法を示す。
【００５６】
【表１】
0006469888.tif 000002
【００５７】
このように、ボルト及びナットの大きさに関係なくねじ山のピッチに対する山高さの比率は一定であり、ねじ山の角度は６０°に固定されているため、どの規格のボルト及びナットに対してもねじ山の最適角度を同一に算出することができる。
【００５８】
すなわち、第１接線部７ａを５°、第２接線部７ｂを３５°に加工する場合に、最大締結力を有する最適の条件を得ることができるようになる。
【００５９】
これを証明するために、第１接線部７ａと第２接線部７ｂとの角度を変化させながら実験を行った。
【００６０】
図１０は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第１接線部７ａの角度変化に応じた接触点の様子を示す図であり、図１１は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第２接線部７ｂの角度変化に応じた接触点の様子を示す図である。
【００６１】
図１０及び図１１から共通に確認することができるように、第１接線部７ａと第２接線部７ｂとのいずれか一つの条件を固定させた状態で他の一つの条件を変化させる場合、第１接線部７ａ及び第２接線部７ｂのいずれか一つは相対締結物のねじ山１０と接することなく浮くのを確認することができる。
【００６２】
すなわち、第１接線部７ａは５°、第２接線部７ｂは３５°に加工した場合に第１接線部７ａと第２接線部７ｂとが同時に相対締結物のねじ山１０と接するようになり、それによって最大締結力を形成することができる。
【００６３】
図１２は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造において、第１接線部の角度変化に応じた締結トルクの変化量を示すグラフである。
【００６４】
図１２に示すように、第１接線部が４°〜６°の間でグラフの微分値が急激に増加し、それにより、４°〜６°において締結力が画期的に増加することが分かる。
【００６５】
また、第１接線部の角度が５°である場合、前述したように第１接線部と第２接線部が相対締結物のねじ山と同時に接して最大締結力を示すのを確認することができる。
【００６６】
以上では第１接線部及び第２接線部の最適角度及びそれに応じた根拠資料を列挙して説明したが、以下では本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに適用する場合について説明する。
【００６７】
本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに適用する場合には、図１３に示すように、ボルト９の雄ねじ部９ａに備えられるねじ山１０の無負荷側フランク面１１に第１接線部１１ａ及び第２接線部１１ｂを形成する。
【００６８】
このようにボルト９の雄ねじ部９ａに備えられるねじ山１０の無負荷側フランク面１１に第１接線部１１ａ及び第２接線部１１ｂを形成する場合、図１４に示すように、ボルト９の雄ねじ部９ａを相対物１３の雌ねじ部１３ａに締結するためにボルト９を回転させれば、締結時に加えられる軸力によってボルト９の雄ねじ部９ａを構成するねじ山１０の無負荷側フランク面１１と相対物１３の雌ねじ部１３ａを構成するねじ山１４の無負荷側フランク面１５とが接触する。
【００６９】
この時、前記ボルト９と対象物１３とはボルト９の雄ねじ部９ａを構成するねじ山１０の無負荷側フランク面１１と対象物１３の雌ねじ部１３ａを構成するねじ山１４の無負荷側フランク面１５とが広い面積にかけて面接触された状態で締結されるのではなく、ボルト９のねじ山１０に備えられた無負荷側フランク面１１の第２接線部１１ｂと対象物１３のねじ山１４の頂部に形成された円弧部１４ａとが点接触された状態で締結される。
【００７０】
そして、図１５に示すように、対象物１３の雌ねじ部１３ａにボルト９の雄ねじ部９ａを完全に締結すれば、ボルト９と対象物１３との結合により圧縮力が作用する。
【００７１】
よって、対象物１３の負荷側フランク面１６とボルト９の負荷側フランク面１２とが面接触状態で強く密着すると同時に、対象物１３に備えられたねじ山１４の頂部に形成された円弧部１４ａがボルト９に備えられたねじ山１０の無負荷側フランク面１１に形成された第１接線部１１ａ及び第２接線部１１ｂに強く接触する。
【００７２】
この時、対象物１３に備えられたねじ山１４の頂部に形成された円弧部１４ａがボルト９に備えられたねじ山１０の無負荷側フランク面１１に形成された第１接線部１１ａ及び第２接線部１１ｂを強く接触すれば、対象物１３に備えられたねじ山１４の頂部に形成された円弧部１４ａが第１及び第２接線部１１ａ、１１ｂを局部的に変形させて堅固な固着状態が形成される。
【００７３】
それにより、外部衝撃や振動が加えられても互いに密着していた負荷側フランク面の間が容易に離れなくなるため、ねじ締結後、負荷側フランク面の間に作用する摩擦力が堅固に維持されることによって外部衝撃や振動による緩み現象を効果的に防止できるようになる。
【００７４】
以下では、本発明の緩み防止用ねじ山構造と従来の一般的なねじ山構造との締結力を比較して説明する。
【００７５】
基本的にねじを締結するために締め付けトルク（Ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）を与えれば、雄ねじでは引張力を、雌ねじでは圧縮力を受けるようになる。このように締結時の初期に適用される力を初期荷重（Ｐｒｅｌｏａｄ）といい、締め付けトルクによる軸荷重は次の数式１のように表される。
【００７６】
【数１】
0006469888.tif 000003
【００７７】
ここで、Ｔは締め付けトルク、ｑは軸力形態の初期荷重、ｄｐとｄｎとはそれぞれ雄ねじと雌ねじとの直径、βはねじ山のリード角を意味する。ρは摩擦角であって、以下の数式２のように表される。
【００７８】
【数２】
0006469888.tif 000004
【００７９】
ここで、μｐ、μｎはそれぞれ雄ねじと雌ねじとにおける摩擦係数を意味する。
【００８０】
ねじは締結トルク値に応じて締結力も変わり、締結に必要な締め付けトルクは標準ねじの規格表を参照した。また、ねじ山のリード角に応じて締め付けトルク値は変化するため、ねじ山のリード角に応じて形成される締結力も変化することになる。そして、このような締結力の変化は、振動時に緩み防止効果を出すものとして立証できる。
【００８１】
本発明では、規格ねじに該当する締め付けトルク（ｋｇｆ・ｃｍ）を適用し、これを数式１、数式２に代入して初期荷重（ｋｇｆ）に算出した。
【００８２】
また、全ての場合に雄ねじと雌ねじとの間の境界面では変形体−変形体接触条件を付与し、ねじ山の摩擦係数は関連文献を参照して適用した。
【００８３】
そして、前述した最適の設計案に基づき、第１接線部及び第２接線部が形成されたねじ山を有したねじを製作し、従来に使われているねじと共に振動テストを行った。
【００８４】
振動テスト条件は国際標準機構のＩＳＯ７４８１を基準に実験を行っており、図１６及び図１７には本実験に用いられた振動テスト用ジグ５０、６０が図示される。そして、これを用いた実験条件及び実験過程は以下のとおりである。
【００８５】
先ず、図１６及び図１７の第１ジグ５０及び第２ジグ６０にボルト及びナットのねじ部を潤滑にし、試験しようとするナットが面取り部を含めて最小２ピッチ突出する時までボルトを第１締結部５２及び第２締結部６２に締結する。
【００８６】
そして、組立体をナットの寸法標準または図面に明示した最大作動温度±５℃に加熱し、この温度を６時間±５℃分間維持するようにした。その後、組立体をオーブンから取り出して周囲温度まで徐々に冷却させてナットを分離する。
【００８７】
また、同じ潤滑条件でスペーサとワッシャを嵌めた後にナットを同じボルトに組み立て、供給規格に明示したトルクを加えて締め付ける。その後、緩み防止部が完全に抜かれるようにナットを緩めてブロックスロットに組立体を取り付けた後に３回にかけて締め付けと緩めを繰り返し行い、同じボルトに４回目の締め付けを加える。
【００８８】
そして、ボルトの末端からナットまで基準線を表示し、合成オイルで摩擦部を軽く潤滑にした後、スペーサがスロット内で自由に動くことができるか否かを検査する。
【００８９】
その次、適切な振動発生装置に組立体を取り付け、３０，０００サイクルに該当する１６分４０秒間振動領域で組立品を振動させる。そして、試験の全体過程の間、組立体がスロット内で自由に動くことができるか否かを検査する。
【００９０】
時間が経過してナットが完全に緩むと試験を中止し、組立体において欠陥のあるナットと破損部とを取り外し、残った時間の間に他のナットに対する試験を継続する。再び時間が経過した後に試験を中止し、組立体を振動発生装置から取り出して組立体とボルトに対するナットの状態回転数を検査する。
【００９１】
最終的にナットを緩めて肉眼検査を行い、必要であれば、供給規格の要求事項との一致性を点検するために、断面を切った後に１０倍の倍率で拡大検査を行う。
【００９２】
このような過程を全体に、締結トルクは普通ねじ基準である１５０ｋｇｆ・ｃｍに設定し、ねじ山のリード角を変化させた時にどのように変化するかに対する結果を算出した。以下の表２は本願発明のねじ山が適用された製品と従来の他社のねじとに対する振動テストの比較結果を示す。
【００９３】
【表２】
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【００９４】
表２に示すように、第１番、第２番、第３番の製品は従来の製品を実験した結果であり、第４番は本発明により設計した製品である。
【００９５】
その結果、第１番、第２番、第３番の製品は、振動テスト時にそれぞれ２８０５０、２２７４０、１６０５０サイクルにおいて緩み現象が発生したが、本発明により設計した製品である第４番は、３００００サイクルにおいて緩み現象が発生しており、顕著に向上した緩み防止性能を示すという結果を得ることができる。
【００９６】
以上では本発明に係るねじ山構造の緩み防止性能を証明するための実験について説明したが、以下では本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を加工するための加工工具について説明する。
【００９７】
図１８及び図１９は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【００９８】
図１８に示された加工工具は円筒形状の胴体部の外周面に本発明に係る緩み防止用ねじ山構造に対応する切削刃部が螺旋状に形成されるタップ形態に形成された加工工具であり、図１９に示された加工工具は切削用バイト形態に形成される。
【００９９】
このような形態の緩み防止用ねじ山加工工具によれば、ナットの内周面または対象物に形成された穴の内周面に、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雌ねじに容易に加工できるようになる。
【０１００】
そして、図２０〜図２３は、本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに加工するための加工工具を示す図である。
【０１０１】
図２０に示された加工工具は胴体部の内周面に本発明に係る緩み防止用ねじ山構造に対応する切削刃部が放射状に形成されるダイス形態に形成され、図２１に示された加工工具は切削用バイト形態に形成される。そして、図２２及び図２３に示された加工工具は各々転造用ダイス形態に形成される。
【０１０２】
このような形態の緩み防止用ねじ山加工工具によれば、ボルトの外周面または円筒形状の対象物の外周面に本発明に係る緩み防止用ねじ山構造を雄ねじに容易に加工できるようになる。
【０１０３】
以上では本発明による好ましい実施形態を記載したが、前述した実施形態の他にも本発明がその旨や範疇から逸脱せずに他の特定形態に具体化できるということは該技術に通常の知識を有する者にとって明らかなことである。よって、上述した実施形態は、制限的なものではなく例示的なものにみなされなければならず、そのため、本発明は、上述した説明に限定されず、添付された請求項の範疇及びその同等な範囲内で変更されることができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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