(57)【要約】【課題】緩み止め機能を有するねじ山を備え、ねじ山強度を維持し、製造コストを低減し得るボルトを提供する。【解決手段】ステップロックボルト１０におけるねじ山２０は、一定のリード角を有するように形成される遊び側フランク２２と、リード角が０（ゼロ）である平坦部２１ａとリード角が急な区間である傾斜部２１ｂとが交代して交互に連続するようにステップ状に形成される圧力側フランク２１と、を有するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定のリード角を有するように形成される遊び側フランクと、
リード角の緩い区間と急な区間とが交代して交互に連続するように形成される圧力側フランクと、
を有するねじ山を備えたねじ締結体。
【請求項２】
前記リード角の緩い区間のリード角は、ゼロ（平坦）であることを特徴とする請求項１記載のねじ締結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み止め機能を有するねじ山を備えたボルト等のねじ締結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、緩み止め機能を有するねじ山を備えたねじ締結体として、下記非特許文献１〜３に示すステップロックボルトが知られている。このステップロックボルトは、ボルトのねじ山のフランクに微細なステップ部分と傾斜部分を設け、ボルトのねじ込みに伴う、これらねじ山あるいは相手の部材の塑性変形により、ボルトの緩み止めを達成しようとするものである。
【０００３】
【非特許文献１】Journal of Materials Processing Technology Vol,56, p321-332, "Evaluation of Anti-loosening Nuts for Screw Fasteners" H,Fujii et al. 1996.
【非特許文献２】日本機械学会論文集、Ｃ編、６２巻（５９７号）、ｐ１９６３−１９６８、「極端にゆるみにくいねじ締結体の開発」、藤井 洋、他、１９９６年。
【非特許文献３】日本機械学会論文集、Ｃ編、６２巻（５９６号）、ｐ１５２７−１５３２、「ねじ締結体のゆるみ機構の解析とゆるみ試験法の開発」、藤井 洋、他、１９９６年。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４(A) は、従来のステップロックボルト１００を示す斜視図であり、図４(B) は、図４(A) のねじ山１２０の拡大斜視図である。
図４(A)、(B)に示すように、上述した従来のステップロックボルト１００は、ねじ部１１０のねじ山１２０における圧力側フランク１２１および遊び側フランク１２２にて、微細な平坦部１２１ａ、１２２ａ（リード角の緩い区間）と傾斜部１２１ｂ、１２２ｂ（リード角の急な区間）とが交代して交互に連続するようステップ状に形成されている。
【０００５】
このため、ステップロックボルト１００は、通常のねじ山（両フランクのリード角が一定であるねじ山）を有するボルトと実効的リードを同一にして比較した場合、つるまき線に直交する平面で切ったときのねじ山の断面積が小さくなり、ねじ山全体の強度が低下する。特に、平坦部１２１ａ、１２２ａの長さを長くするほど、ねじ山の断面積が小さくなる。
【０００６】
また、上述のように両フランク１２１、１２２をステップ状に形成するためには、両フランク１２１、１２２等を形成するための移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置調整を高精度にする必要があり、作業性が低く製造コストの増加を招く。
【０００７】
移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置がずれた状態で加工されたステップロックボルト１００は、ナット等の相手側部材に摺接する平坦部１２１ａの長さが短くなりねじの緩み止め効果が減少する。特に、つるまき線に沿い軸周りに１周したときの平坦部１２１ａの個数（以下、ステップ数ともいう）が多い場合には、当該平坦部１２１ａの長さがさらに短くなり、ねじの緩み止め効果がさらに減少してしまう。
【０００８】
一方、このねじの緩み止め効果の減少を抑制するために、ステップ数を減少させて平坦部１２１ａの長さを長くすると、上述したようにねじ山の断面積が小さくなってしまい強度不足になるという別の問題が発生してしまう。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、緩み止め機能を有するねじ山を備え、ねじ山強度を維持し、製造コストを低減し得るねじ締結体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のねじ締結体では、一定のリード角を有するように形成される遊び側フランク（２２）と、リード角の緩い区間（２１ａ）と急な区間（２１ｂ）とが交代して交互に連続するように形成される圧力側フランク（２１）と、を有するねじ山（２０）を備えたことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、ねじ締結体のねじ山は、一定のリード角を有するように形成される遊び側フランクと、リード角の緩い区間と急な区間とが交代して交互に連続するようにステップ状に形成される圧力側フランクと、を有するように形成されている。
【００１２】
このように形成すると、圧力側フランクの実効的リードは、リード角の緩い区間とリード角の急な区間との平均値になる。そして、ねじの緩みに対する対抗力は、軸方向の力による圧力側フランクにおけるリード角の緩い区間での相手側部材との摩擦力が支配的になるから、大きな実効的リードをもちながら、リード角の緩い区間の摩擦力により強い緩み止め作用を奏する。このため、圧力側フランクのみを、上述のようにステップ状に形成しても十分に緩み止め作用を発揮することができる。
【００１３】
また、ねじの緩み止め効果を向上させるには、つるまき線に沿い軸周りに１周したときのリード角の緩い区間の個数であるステップ数を削減して各リード角の緩い区間の長さを長くすることにより、各リード角の緩い区間にて受ける荷重を大きくして各リード角の緩い区間と相手側部材との摩擦力を増加させることが考えられる。
【００１４】
本発明においては、ステップ状に形成される圧力側フランクに対し遊び側フランクは一定のリード角を有するように形成されているため、リード角の緩い区間の一側端部であって圧力側フランクと遊び側フランクとが離間する端部では、つるまき線に直交する平面で切ったときのねじ山の断面積が、両フランクをステップ状に形成する場合の断面積よりも大きくなる。
【００１５】
このようにねじ山の断面積が大きくなったリード角の緩い区間の一側端部にて相手側部材に食い込むように、当該リード角の緩い区間が相手側部材に摺接するので、ねじの緩み止め効果を向上させるためにステップ数を削減しても、ねじ山全体の強度の低下が抑制される。
【００１６】
また、ねじ山全体の強度の低下を抑制しつつ各リード角の緩い区間の長さを長くすることができるので、両フランク等を形成するための移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置のずれによる各リード角の緩い区間の長さ寸法に対する影響を相対的に小さくすることができる。このため、転造加工時において移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置調整に余裕をもたせることができ、作業性が向上して製造コストを低減することができる。
したがって、緩み止め機能を有するねじ山を備え、ねじ山強度を維持し、製造コストを低減することができる。
【００１７】
さらに、遊び側フランクは一定のリード角を有するように形成され、圧力側フランクはリード角の緩い区間と急な区間とが交代して交互に連続するように形成されているので、両フランクに上述のようなリード角の緩い区間と急な区間とを設ける場合と比較して、視覚的に通常のねじ締結体（両フランクのリード角が一定であるねじ締結体）との区別が容易になる。
【００１８】
請求項２の発明では、圧力側フランクは、リード角の緩い区間のリード角がゼロ（平坦）になるように形成されている。これにより、圧力側フランクのリード角がゼロの区間では、軸方向の力に比例する摩擦力が軸に直角な平面内に作用するので、ねじを回そうとする分力が全く働かないから、リード角がゼロの区間の摩擦力がより強くなり、より強い緩み止め作用を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。図１(A) は、本実施形態に係るねじ締結体（以下、ステップロックボルト１０ともいう）を示す斜視図であり、図１(B) は、図１(A) のねじ山２０の拡大斜視図である。
図１(A) に示すように、ステップロックボルト１０には、つるまき線に沿うように形成されるねじ山２０を有するねじ部１１が設けられている。ねじ山２０には、ナット等の相手側部材に締結する際に、相手側部材のフランクに摺接する圧力側フランク２１（図１(A) にてねじ山２０の上側）と、相手側部材と離間する遊び側フランク２２（図１(A) にてねじ山２０の下側）とが形成されている。
【００２０】
圧力側フランク２１は、リード角が０（ゼロ）である区間（以下、平坦部２１ａ）とリード角が急な区間（傾斜部２１ｂ）とが交代して交互に連続するように形成されている。一方、遊び側フランク２２は、通常のねじ山におけるフランクと同様に、一定のリード角を有するように形成されている。ここで、圧力側フランク２１の実効的リードは、平坦部２１ａのリード角と傾斜部２１ｂのリード角との平均値であり、遊び側フランク２２のリード角に等しくなっている。
【００２１】
図２は、本実施形態に係るステップロックボルト１０のねじ山２０と、従来のステップロックボルトのねじ山１２０と、通常のボルトのねじ山２２０との形状を比較するための説明図であり、図２の上から、通常のボルトのねじ山２２０、従来のステップロックボルトのねじ山１２０、ステップロックボルト１０のねじ山２０を平面状に展開して示している。図３は、図２に示すつるまき線に交差する軸に平行なＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線相当の各切断面における各ねじ山２０、１２０、２２０の断面図であり、図３の上から、通常のボルトのねじ山２２０の各切断面２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、従来のステップロックボルトのねじ山１２０の各切断面１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、ステップロックボルト１０のねじ山２０の各切断面２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、を示している。
【００２２】
図２および図３からわかるように、通常のボルトのねじ山２２０は、Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線相当の各切断面２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにおいて、同一断面形状である。また、従来のステップロックボルトのねじ山１２０も、Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線相当の各切断面１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいて、同一断面形状である。そして、従来のステップロックボルト１００の各切断面１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、通常のボルト２００の各切断面２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃよりもそれぞれ小さくなっている。
【００２３】
また、図２および図３からわかるように、ステップロックボルト１０のねじ山２０において、平坦部２１ａの一側端部であって圧力側フランク２１と遊び側フランク２２とが離間する端部の切断面であるＢ−Ｂ線相当の切断面２０ｂは、通常のボルト２００の各切断面２２０ｂと同一形状であり、従来のステップロックボルトのねじ山１２０の切断面１２０ｂよりも大きくなっている。
【００２４】
一方、平坦部２１ａの他側端部であって圧力側フランク２１と遊び側フランク２２とが近接する端部の切断面であるＡ−Ａ線、Ｃ−Ｃ線相当の各切断面２０ａ、２０ｃは、従来のステップロックボルトのねじ山１２０の各切断面１２０ａ、１２０ｃと同一形状である。
【００２５】
以上のように構成されるステップロックボルト１０のねじ山２０は、ねじ部成形前のボルト素材を移動側ダイスと固定側ダイスとの間に挟持して所定の押圧力を加えながら転造加工することにより形成される。
【００２６】
上述したように、Ｂ−Ｂ線相当の切断面におけるステップロックボルト１０のねじ山２０の断面は、従来のステップロックボルトのねじ山１２０の断面よりも大きくなっているので、ねじ山全体の強度の低下を抑制しつつ、従来のステップロックボルトに対しつるまき線に沿い軸周りに１周したときの平坦部２１ａの個数であるステップ数を削減して当該平坦部２１ａの長さを長くすることができる。
【００２７】
このように平坦部２１ａの長さを長くするようにした場合には、例えば、転造加工時における移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置のずれにより、平坦部２１ａの長さが規定の寸法より短くなるような加工誤差が生じたとしても、この加工誤差による平坦部２１ａの長さ寸法への影響は相対的に小さくなる。このため、転造加工時において移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置調整に余裕をもたせることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係るステップロックボルト１０のねじ山２０は、一定のリード角を有するように形成される遊び側フランク２２と、リード角が０（ゼロ）である平坦部２１ａとリード角が急な区間である傾斜部２１ｂとが交代して交互に連続するようにステップ状に形成される圧力側フランク２１と、を有するように形成されている。
【００２９】
このように形成すると、圧力側フランク２１の実効的リードは、平坦部２１ａのリード角と傾斜部２１ｂのリード角との平均値になる。そして、ねじの緩みに対する対抗力は、軸方向の力による圧力側フランク２１における平坦部２１ａでの相手側部材との摩擦力が支配的になるから、大きな実効的リードをもちながら、平坦部２１ａの摩擦力により強い緩み止め作用を奏する。このため、圧力側フランク２１のみを、上述のようにステップ状に形成しても十分に緩み止め作用を発揮することができる。
【００３０】
また、ステップ状に形成される圧力側フランク２１に対し遊び側フランク２２は一定のリード角を有するように形成されているため、平坦部２１ａの一側端部であって圧力側フランク２１と遊び側フランク２２とが離間する端部（切断面２０ｂに対応する端部）では、つるまき線に直交する平面で切ったときのねじ山２０の断面積が、両フランクをステップ状に形成する場合の断面積（従来のステップロックボルトのねじ山１２０の断面積）よりも大きくなる。
【００３１】
このようにねじ山２０の断面積が大きくなった平坦部２１ａの一側端部にて相手側部材に食い込むように、当該平坦部２１ａが相手側部材に摺接するので、ねじの緩み止め効果を向上させるためにステップ数を削減しても、ねじ山２０全体の強度の低下が抑制される。
【００３２】
また、ねじ山２０全体の強度の低下を抑制しつつ各平坦部２１ａの長さを長くすることができるので、両フランク２１、２２等を形成するための移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置のずれによる各平坦部２１ａの長さ寸法に対する影響を相対的に小さくすることができる。このため、転造加工時において移動側ダイスと固定側ダイスとの相対位置調整に余裕をもたせることができ、作業性が向上して製造コストを低減することができる。
したがって、緩み止め機能を有するねじ山２０を備え、ねじ山強度を維持し、製造コストを低減することができる。
【００３３】
さらに、遊び側フランク２２は一定のリード角を有するように形成され、圧力側フランク２１は平坦部２１ａと傾斜部２１ｂとが交代して交互に連続するように形成されているので、両フランク１２１、１２２に上述のような平坦部１２１ａ、１２２ａと傾斜部１２１ｂ、１２２ｂとを設ける従来のステップロックボルト１００と比較して、視覚的に通常のボルト（両フランクのリード角が一定であるボルト）との区別が容易になる（図１および図４参照）。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）圧力側フランク２１の平坦部２１ａは、リード角が０（ゼロ）であることに限らず、傾斜部２１ｂのリード角に対し十分に小さいリード角を有するように形成されてもよい。
【００３５】
（２）ねじ山２０における圧力側フランク２１と遊び側フランク２２は、図２および図３に示すように両フランク２１、２２の外方端部が連絡して三角形断面を形成するように構成されることに限らず、通常のボルトのねじ山２２０のように台形断面を形成するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１(A) は、本実施形態に係るステップロックボルトを示す斜視図であり、図１(B) は、図１(A) のねじ山の拡大斜視図である。
【図２】本実施形態に係るステップロックボルトのねじ山と、従来のステップロックボルトのねじ山と、通常のボルトのねじ山との形状を比較するための説明図である。
【図３】図２に示すつるまき線に交差する軸に平行なＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線相当の各切断面における各ねじ山の断面図である。
【図４】図４(A) は、従来のステップロックボルトを示す斜視図であり、図４(B) は、図４(A) のねじ山の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ステップロックボルト（ねじ締結体）
２０…ねじ山
２１…圧力側フランク
２１ａ…平坦部（リード角の緩い区間）
２１ｂ…傾斜部（リード角の急な区間）
２２…遊び側フランク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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