(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と軸部を備え、
前記頭部の上面は、
中央に形成され、下に凹んだ湾曲形状の凹み部と、
前記凹み部に連続的に接続され、前記凹み部から径方向の外側に向かって上昇しその後下降するように形成された、上に凸に湾曲する湾曲部と、を有し、
前記頭部の上面は、前記凹み部に対する高さが互いに異なる複数種類の前記湾曲部を有している、ボルト。
【請求項２】
前記頭部は、前記軸部に対し軸応力を付加したときに、頭部の下面と軸部の外周面とが交わる交点と前記凹み部の中心とを結ぶ方向にせん断応力線ができるように形成されている、請求項１に記載のボルト。
【請求項３】
頭部の下面と軸部の外周面とが交わる第１の交点と前記凹み部の中心とを結ぶ第１の線分が、前記第１の交点と頭部の下面を含む水平面と軸部の中心軸とが交わる第２の交点とを結ぶ第２の線分に対し略４５度の角度を有する、請求項２に記載のボルト。
【請求項４】
前記頭部の上面は、前記凹み部に対する高さが相対的に高い複数の第１の湾曲部と、前記凹み部に対する高さが相対的に低い複数の第２の湾曲部を有し、
前記第１の湾曲部と前記第２の湾曲部は、頭部の周方向に向けて交互に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボルト。
【請求項５】
前記第１の湾曲部は、隆起部を構成し、
前記第２の湾曲部は、溝部を構成する、請求項４に記載のボルト。
【請求項６】
前記第１の湾曲部は、頭部の上面の中心側から外側に向かって、周方向の幅が次第に広くなり、その後次第に狭くなる形状を有する、請求項４又は５に記載のボルト。
【請求項７】
互いに隣り合う前記第１の湾曲部と前記第２の湾曲部は、立ち上がり壁により接続されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載のボルト。
【請求項８】
前記第１の湾曲部の外側端部は、前記頭部の外周縁よりも頭部の中心側に位置している、請求項４〜７のいずれか一項に記載のボルト。
【請求項９】
前記頭部の前記第１の湾曲部の外側には、前記第１の湾曲部よりも相対的に低い外側低部が形成され、
前記第１の湾曲部の外側端部と前記外側底部は、立ち上がり壁により接続されている、請求項８に記載のボルト。
【請求項１０】
前記第１の湾曲部の外側端部における頭部の厚みは、軸部の外径に対し３５％以上６０％以下である、請求項４〜９のいずれか一項に記載のボルト。
【請求項１１】
前記第２の湾曲部は、頭部の上面の中心側から外側に向かって、周方向の幅が次第に広くなる形状を有する、請求項４〜１０のいずれか一項に記載のボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なボルトは、頭部と軸部からなるＴ字形状を有している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０２０−１３２９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なボルトは、締結時に軸部から伝わる“せん断力”によりＹ字状に変形しやすい。つまり、締結時に軸部に軸方向の軸応力が生じると、被締結部の構造座面の反作用により、頭部の上面に対し中心側に向かう圧縮応力と、頭部の座面に対し外側に向かう引張応力が働き、ボルトの頭部が軸方向に引き込まれ、ボルトがＹ字状に変形する。
【０００５】
ボルトがＹ字状に大きく変形すると、頭部が構造座面に対するアライメント（適正な位置）を保つことができないため、ボルトがゆるむ原因となる。例えばボルトの首元（頭部と軸部の接続部分）付近に締め付け荷重が集中することになり、この結果、構造座面の口元部が挫滅し、ボルトが動きやすくなってボルトがゆるみやすくなる。また、ボルトに振動が加わったときには、ボルトの首元付近がぐらつき、さらに挫滅が進行し軸張力を失って、ボルトの回転ゆるみの原因となる。
【０００６】
ボルトのＹ字状の変形を抑制するためには、ボルトの頭部の厚み（高さ）を増やすことが考えられるが、その場合ボルトの使用場所が限定されてしまう。また、頭部の重量が増加し、回転ゆるみが発生しやすくなる。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、締結時のＹ字状の変形を抑制することができるボルトを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るボルトは、頭部と軸部を備え、頭部の上面は、中央に形成された凹み部と、凹み部から径方向の外側に向かって形成され、上に凸に湾曲する湾曲部と、を有する。
【０００９】
本態様によれば、頭部の上面に凹み部と湾曲部によりアーチ構造が形成され、締結時の軸応力に対する強度が上がるため、締結時のＹ字状の変形を抑制することができる。
【００１０】
上記態様において、頭部は、軸部に対し軸応力を付加したときに、頭部の下面と軸部の外周面とが交わる交点と前記凹み部の中心とを結ぶ方向にせん断応力線ができるように形成されていてもよい。
【００１１】
上記態様において、頭部の下面と軸部の外周面とが交わる第１の交点と凹み部の中心とを結ぶ第１の線分が、第１の交点と頭部の下面を含む水平面と軸部の中心軸とが交わる第２の交点とを結ぶ第２の線分に対し略４５度の角度を有するようにしてよい。
【００１２】
上記態様において、頭部の上面は、凹み部に対する高さが互いに異なる複数種類の湾曲部を有するようにしてもよい。
【００１３】
上記態様において、頭部の上面は、凹み部に対する高さが相対的に高い複数の第１の湾曲部と、凹み部に対する高さが相対的に低い複数の第２の湾曲部を有し、第１の湾曲部と前記第２の湾曲部は、頭部の周方向に向けて交互に配置されていてもよい。
【００１４】
上記態様において、第１の湾曲部は、隆起部を構成し、第２の湾曲部は、溝部を構成するようにしてもよい。
【００１５】
上記態様において、第１の湾曲部は、頭部の上面の中心側から外側に向かって、周方向の幅が次第に広くなり、その後次第に狭くなる形状を有するようにしてもよい。
【００１６】
上記態様において、互いに隣り合う第１の湾曲部と第２の湾曲部は、立ち上がり壁により接続されていてもよい。
【００１７】
上記態様において、第１の湾曲部の外側端部は、頭部の外周縁よりも頭部の中心側に位置していてもよい。
【００１８】
上記態様において、頭部の第１の湾曲部の外側には、第１の湾曲部よりも相対的に低い外側低部が形成され、第１の湾曲部の外側端部と外側底部は、立ち上がり壁により接続されていてもよい。
【００１９】
上記態様において、第１の湾曲部の外側端部における頭部の厚みは、軸部の外径に対し３５％以上６０％以下であってもよい。
【００２０】
上記態様において、第２の湾曲部は、頭部の上面の中心側から外側に向かって、周方向の幅が次第に広くなる形状を有するようにしてもよい。
【００２１】
上記態様において、凹み部は、下に凹んだ湾曲形状を有し、凹み部と湾曲部は、滑らかに接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、締結時のＹ字状の変形を抑制することができるボルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ボルトの一例を示す斜視図である。
【図２】ボルトの一例を示す斜視図である。
【図３】ボルトの上面図である。
【図４】ボルトのＡ−Ａ断面図である。
【図５】ボルトのＢ−Ｂ断面図である。
【図６】ボルトのＡ−Ａ断面における締結時の応力を示す説明図である。
【図７】ボルトのＢ−Ｂ断面における締結時の応力を示す説明図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明のボルトに軸力を付加する前の図であり、図８（ｂ）は、本発明のボルトに軸力を付加した後の図である。
【図９】図９（ａ）は、従来のボルトに軸力を付加する前の図であり、図９（ｂ）は、従来のボルトに軸力を付加した後の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１及び図２は、本実施の形態に係るボルト１の一例を示す斜視図である。図３は、ボルト１の上面図である。なお、本明細書の「上」、「下」は、ボルト１の軸部に対して頭部のある方向を上とし、頭部に対して軸部のある方向を下とする。
【００２５】
ボルト１は、頭部１０と軸部１１を有している。軸部１１は、例えば略円柱形状を有する。軸部１１の外周面２０の少なくとも一部には、螺旋の溝状のねじ部２１が形成されている。
【００２６】
頭部１０は、例えば軸部１１よりも外径が大きい略円盤形状を有している。
【００２７】
頭部１０は、上面３０と、外周側面３１と、下面３２を有している。
【００２８】
上面３０は、中央に形成された凹み部４０と、凹み部４０から径方向Ｘの外側に向かって形成され、上に凸に湾曲する湾曲部４１とを有している。
【００２９】
凹み部４０は、中心が最も低くなるように下に凹んだ湾曲形状を有している。
【００３０】
湾曲部４１は、凹み部４０に対する高さが互いに異なる複数種類、例えば２種類の湾曲部５０、５１により構成されている。図４は、ボルト１の中心軸Ｃと第１の湾曲部５０を通る垂直面で切断したボルト１の縦断面図であり、図５は、ボルト１の中心軸Ｃと第２の湾曲部５１を通る垂直面で切断した縦断面図である。
【００３１】
第１の湾曲部５０は、凹み部４０に対する高さが相対的に高く、第２の湾曲部５１は、凹み部４０に対する高さが相対的に低い。第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１は、凹み部４０に滑らかに接続されている。第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１は、それぞれ上面３０に凹み部４０から径方向Ｘに向かう放射状のアーチ構造を形成している。
【００３２】
図１及び図３に示すように第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１は、それぞれ複数（例えば６個）形成され、上面３０の周方向Ｙに向けて交互に配置されている。複数の第１の湾曲部５０及び第２の湾曲部５１は、それぞれ等間隔で配置されている。
【００３３】
第１の湾曲部５０は、上面３０に形成された複数の隆起部６０の上面６０ａを構成している。
【００３４】
第１の湾曲部５０は、上面３０の中心Ｃ１側から径方向Ｘの外側に向かって、周方向Ｙの幅Ｄ１が次第に広くなり、その後次第に狭くなる形状を有する。すなわち、第１の湾曲部５０は、上面３０において中心Ｃ１から放射状に向かう雫型形状、花びら形状を有している。
【００３５】
第２の湾曲部５１は、上面３０に形成された複数の溝部７０を構成している。
【００３６】
第２の湾曲部５１は、上面３０の中心Ｃ１側から径方向Ｘの外側に向かって、周方向Ｙの幅Ｄ２が次第に広くなる形状を有している。
【００３７】
図１に示すように互いに隣り合う第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１は、立ち上がり壁８０により接続されている。すなわち、立ち上がり壁８０は、第２の湾曲部５１の周方向Ｙの端から上方に立ち上がり、第１の湾曲部５０に接続されている。よって、第１の湾曲部５０の周方向Ｙの両側には、立ち上がり壁８０が形成されている。立ち上がり壁８０は、最も高いところで例えば軸径Ｒ（軸部１１の外径）に対し１５％以上４０％以下、好ましくは２０％以上３０％以下、より好ましくは２５％の高さＨ１（図４に示す）を有している。この立ち上がり壁８０は、締結時にボルト１を回す際の駆動部としても機能する。
【００３８】
図１に示すように第１の湾曲部５０の外側端部５０ａは、頭部１０の外周側面３１よりも中心Ｃ１側に位置している。すなわち、第１の湾曲部５０は、上面３０の外周端まで到達していない。第１の湾曲部５０の径方向Ｘの外側には、第１の湾曲部５０よりも相対的に低い外側低部９０が形成されている。第１の湾曲部５０の外側端部５０ａと外側底部９０は、立ち上がり壁１００により接続されている。すなわち、立ち上がり壁１００は、第１の湾曲部５０の外側端部５０ａから下方に下がり、外側底部９０に接続されている。立ち上がり壁１００は、例えば軸径Ｒ（軸部１１の外径）に対し１５％以上４０％以下、好ましくは２０％以上３０％以下、より好ましくは２５％の高さＨ２（図４に示す）を有している。よって、隆起部６０は、上面６０ａが第１の湾曲部５０により形成され、周方向Ｙの両面が立ち上がり壁８０により形成され、外周面が立ち上がり壁１００により形成されている。
【００３９】
図４に示すように第１の湾曲部５０の外側端部５０ａにおける頭部１０の厚み（上下方向の高さ）Ｈ３は、軸径Ｒに対し３５％以上６０％以下、好ましくは４０％以上５５％以下、より好ましくは５０％に設定されている。凹み部４０の中心Ｃ１における頭部１０の厚みＨ４は、軸径Ｒに対し３０％以上７０％以下、好ましくは４０％以上６０％以下、より好ましくは５０％に設定されている。第１の湾曲部５０の外側端部５０ａにおける頭部１０の厚み（上下方向の高さ）Ｈ３は、凹み部４０の中心Ｃ１における頭部１０の厚みＨ４の７０％以上１２０％以下であり、より好ましくは８０％以上１１０％以下である。
【００４０】
第１の湾曲部５０における頭部１０の最大厚みＨ５は、凹み部４０の中心Ｃ１における頭部１０の厚みＨ４の１００％以上１４０％以下であり、より好ましくは１１０％以上１３０％以下である。
【００４１】
第１の湾曲部５０における頭部１０の最大厚みＨ５と、図５に示す第２の湾曲部５１における頭部１０の最大厚みＨ６との差は、例えば軸径Ｒに対し５％以上であり、より好ましくは１０％以上２０％以下である。
【００４２】
図１に示すように外周側面３１は、径方向Ｘの外側に凸の湾曲形状を有している。外周側面３１は、円の環状形状を有し、頭部１０の円形状の外形を規定している。
【００４３】
図２に示すように下面３２は、径方向Ｘの外周に位置する、環状で平坦形状の座面１１０と、内周に位置する環状の溝１１１を有している。溝１１１は、中心軸Ｃを含む面で切断した縦断面において、上に凸に湾曲した上面を有している。
【００４４】
図４及び図５に示すように頭部１０の座面１１０を含む下面３２と軸部１１の外周面２０とが交わる交点を第１の交点Ｓ１とし、頭部１０の座面１１０を含む水平面Ｎと軸部１１の中心軸Ｃとが交わる交点を第２の交点Ｓ２とし、第１の交点Ｓ１と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ線分をＬ１とし、第１の交点Ｓ１と第２の交点Ｓ２とを結ぶ線分をＬ２とし、第２の交点Ｓ２と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ線分をＬ３とする。
【００４５】
頭部１０は、例えば線分Ｌ１が線分Ｌ２に対し略４５度の角度α１を有するように形成されている。線分Ｌ２と線分Ｌ３は９０度の角度を有するため、線分Ｌ１、線分Ｌ２及び線分Ｌ３によって直角二等辺三角形が形成されている。線分Ｌ２と線分Ｌ３の長さは等しくなる。
【００４６】
頭部１０は、軸部１１に対し軸方向Ｚの下方向に向かう軸応力Ｆ１を付加したときに、第１の交点Ｓ１と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ線分Ｌ１方向に沿ってせん断応力線Ｔ１ができるように形成されている。この場合、第１の交点Ｓ１と中心軸Ｃを通り線分Ｌ１に直交する方向にもせん断応力線Ｔ２ができる。
【００４７】
なお、線分Ｌ１が線分Ｌ２に対する角度α１は、略４５度、すなわち４５度±７度以内の範囲であってもよい。
【００４８】
本実施の形態によれば、頭部１０の上面３０が、中央に形成された凹み部４０と、凹み部４０から径方向Ｘの外側に向かって形成され、上に凸に湾曲する湾曲部４１とを有しているので、頭部１０の上面３０に径方向Ｘに向かうアーチ構造が形成される。これにより、例えば図６及び図７に示すように締結時に軸応力Ｆ１が作用し、頭部１０の上面３０に中心Ｃ１方向に向けて圧縮応力Ｆ２が作用したときに、アーチ構造には圧縮応力Ｆ２により径方向Ｘの中心Ｃ１に向かう圧縮荷重がかかり、アーチ構造は、頭部１０がＹ字状に軸部１１側へ引き込まれないように頭部１０全体を支持する。これにより、締結時のＹ字状の変形を抑制することができる。この結果、構造座面の挫滅などが抑制され、頭部１０が構造座面に対するアライメント（適正な位置）を保つことができる。よって、ボルト１のゆるみが抑制される。
【００４９】
軸応力Ｆ１により生じるボルト１の応力（変位）は、ボルト１の軸部１１を下から上に軸方向Ｚに伝わり、その後頭部１０の上面３０の形状（アーチ形状）に沿って頭部１０の径方向Ｘの外側に伝わり、座面１１０へと伝わる。これにより締結時のボルト１全体の弾性や柔軟性が向上するので、より大きな軸応力Ｆ１にも耐えられる。また、上下方向、左右方向の振動にも対応することができる。さらに、ボルト１の弾性及び柔軟性が高いことで、ガラス・樹脂・木材などの柔構造体に締結する場合において、柔構造体の締結穴周囲（口元）の破壊を軽減させることができる。
【００５０】
また頭部１０の上面３０の放射状に延びるアーチ形状は、鍛造などの成形に適しており、ボルト１の製造が容易になる。
【００５１】
さらに、軸応力Ｆ１が頭部１０の上面３０を伝わるため、上面３０には、軸応力Ｆ１に応じた圧縮応力が発生する。これは、頭部１０の上面３０に、軸応力Ｆ１に対応した応力が表示されることに等しい。この結果、頭部１０の上面３０の応力を測定するだけで、ボルト１にかかる軸応力を把握することが可能となる。
【００５２】
頭部１０は、軸部１１に対し軸応力Ｆ１を付加したときに、頭部１０の下面３２と軸部１１の外周面２０とが交わる第１の交点Ｓ１と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ方向にせん断応力線Ｔ１ができるように形成されている。この結果、締結時に軸応力Ｆ１によって生じる圧縮応力Ｆ２により、線分Ｌ１に沿った方向のせん断応力が減少或いは消滅する。よって、締結時のボルト１のＹ字状の変形を確実に抑制することができる。
【００５３】
第１の交点Ｓ１と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ第１の線分Ｌ１が、第１の交点Ｓ１と頭部１０の下面３２を含む水平面Ｇと軸部１１の中心軸Ｃとが交わる第２の交点Ｓ２とを結ぶ第２の線分Ｌ２に対し略４５度の角度α１を有する。この結果、線分Ｌ１、Ｌ２及びＬ３により直角二等辺三角形を形成することができ、締結時のせん断応力線Ｔ１を適切に形成することができる。
【００５４】
頭部１０の上面３０は、凹み部４０に対する高さが互いに異なる２種類の第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１を有している。これにより、頭部１０の上面３０に異なる曲率の複数のアーチ構造が形成され、異なる大きさ、方向の荷重にも対応できるので、締結時の軸応力Ｆ１に対する頭部１０の強度を向上させることができる。
【００５５】
第１の湾曲部と前記第２の湾曲部は、頭部１０の周方向Ｙに向けて交互に配置されているので、頭部１０の上面３０の面内における強度を偏りなく向上させることができる。
【００５６】
第１の湾曲部５０は、隆起部６０を構成し、第２の湾曲部５１は、溝部７０を構成している。隆起部６０はリブの役割を果たし、頭部１０の強度を向上させることができる。また、溝部７０により製造時の油やエアー等の流路を確保することができる。
【００５７】
第１の湾曲部５０は、頭部１０の上面３０の中心Ｃ１側から外側に向かって、周方向Ｙの幅Ｄ１が次第に広くなり、その後次第に狭くなる形状を有する。これにより、第１の湾曲部５０のアーチ構造の強度をさらに向上することができる。
【００５８】
互いに隣り合う第１の湾曲部５０と第２の湾曲部５１は、立ち上がり壁８０により接続されているので、例えば立ち上がり壁８０を、締結時に工具を引っかける駆動部として使用することができる。
【００５９】
第１の湾曲部５０の外側端部５０ａは、頭部１０の外周縁よりも頭部１０の中心Ｃ１側に位置している。これにより、第１の湾曲部５０が頭部１０の外周縁の形状に影響することがなく、この結果、頭部１０の外周縁を滑らかな円形とすることができる。よって、ボルト１の締結を適切に行うことができる。
【００６０】
頭部１０の第１の湾曲部５０の外側には、第１の湾曲部５０よりも相対的に低い外側低部９０が形成され、第１の湾曲部５０の外側端部５０ａと外側底部９０は、立ち上がり壁１００により接続されている。これにより、第１の湾曲部５０を、締結時に工具を引っかける駆動部として好適に使用することができる。
【００６１】
第１の湾曲部５０の外側端部５０ａにおける頭部１０の厚みＨ３は、軸部１１の外径に対し３５％以上６０％以下であるので、頭部１０の外周部における厚みが十分に確保される。この結果、頭部１０の座面１１０から構造座面に力が十分に伝わり、締結時の頭部１０のアライメントを十分に確保することができる。
【００６２】
第２の湾曲部５１は、頭部１０の上面３０の中心Ｃ１側から外側に向かって、周方向Ｙの幅Ｄ２が次第に広くなる形状を有している。ボルト１の軽量化が図られる。また、例えば鍛造時の材料の流れ（メタルフロー）を阻害しないので、良好な鍛流線が得られ、頭部１０の均一な強度を得ることができる。さらに、ボルト１の鍛造時に湾曲部４１を成型しやすくなるという効果とボルト１の頭部１０の外周縁の形状（丸み）を周方向に均一に成形することができるといく効果がある。すなわち、鍛造時に第２湾曲部５１の扇状に広がった広範囲に圧力がかかり、材料が第２の湾曲部５１から第１湾曲部５０の外側端部に動き、湾曲部４１全体の成型が促進される。また、ボルト１の外周部の成型において、第１湾曲部５０の成型で消費され足りなくなった材料が第２湾曲部５１側から補填され、その結果、ボルト１の外周縁の丸みが周方向に均一に成形される。このようにボルト製造時のメタルフローが円滑かつ適切に行われ、金型負担の軽減や生産性の向上が図られる。また、材料の使用量も低減でき、生産コストも低減することができる。
【００６３】
凹み部４０は、下に凹んだ湾曲形状を有し、凹み部４０と湾曲部４１は滑らかに接続されている。これにより、例えば鍛造成型時に、材料が凹み部４０の頭部１０の中心側から湾曲部４１の外側に向かって滑らかに延伸されるので、頭部１０の中心部に応力が集中せず、内部残留応力の均一化が図られる。この結果、凹み部４０から湾曲部４１にわたり形成されるアーチ構造の強度が向上する。また、成型時の材料の延伸が凹み部４０から湾曲部４１に向かって滑らかに行われ、一部に圧力が集中することが抑制されるため、成型時の必要圧力を低減することができ、また金型への負担も軽減することができる。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６５】
例えば第１の湾曲部５０や第２の湾曲部５１等の形状は、上記実施の形態のものに限られない。ボルト１の全体形状も上記実施の形態のものに限られない。ボルト１の素材や製造方法も限定されるものではない。
【実施例】
【００６６】
コンピュータによるＣＡＥ解析を用いて、軸力を付加した時の本発明のボルト１と従来のボルトにかかる内部応力を比較した。また、軸力を付加した時の本発明のボルト１と従来のボルトの変形状態を比較した。従来のボルトは、上面に底面が平らな凹部を有するフランジ型の頭部を有するものとした。各ボルトには、同じ解析条件で同じ軸力を付与した。
【００６７】
図８は、本発明のボルト１の軸力を付与する前の状態（図８（ａ））と、本発明のボルト１の軸力を付与した後の状態（図８（ｂ））を示す。図８（ｂ）において、色が濃いほど応力が小さく、色が薄いほど応力が大きいことを示す。図８（ｂ）では、頭部１０の中央付近にひし形状に応力が小さい部分ができ、頭部１０の上面３０（アーチ構造）にアーチ状に大きな応力がかかっていることが確認できる。また、図８（ａ）と図８（ｂ）を比べても、図８（ｂ）の軸力がかかったボルト１が、ほぼＹ字状に変形していないことが確認できる。すなわち、本発明のボルト１は、頭部１０の上面３０のアーチ構造によって頭部１０を支え、ボルト１がＹ字状にゆがむことを抑制している。
【００６８】
図９は、従来のボルトの軸力を付与する前の状態（図９（ａ））と、従来のボルトの軸力を付与した後の状態（図９（ｂ））を示す。図９（ｂ）では、頭部と軸部の接続部分付近に大きな応力がかかっている。そして、図９（ａ）と図９（ｂ）を比べると、図９（ｂ）の軸力がかかったボルトの座面が軸部に向かって斜めに下がり、全体としてＹ字状に変形し始めている。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、締結時のＹ字状の変形を抑制することができるボルトを提供する際に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ボルト
１０  頭部
１１  軸部
３０  上面
３２  下面
４０  凹み部
４１  湾曲部
５０  第１の湾曲部
５１  第２の湾曲部
６０  隆起部
７０  溝部
Ｃ  中心軸
Ｃ１  中心
Ｔ１  せん断応力線
Ｘ  径方向
Ｙ  周方向
Ｚ  軸方向
【要約】
【課題】締結時のＹ字状の変形を抑制することができるボルトを提供する。
【解決手段】ボルト１は、頭部１０と軸部１１を備える。頭部１０の上面３０は、中央に形成された凹み部４０と、凹み部４０から径方向Ｘの外側に向かって形成され、上に凸に湾曲する湾曲部４１と、を有する。頭部１０は、軸部１１に対し軸応力Ｆ１を付加したときに、頭部１０の下面３２と軸部１１の外周面２０とが交わる交点Ｓ１と凹み部４０の中心Ｃ１とを結ぶ方向にせん断応力線Ｔ１ができるように形成されている。
【選択図】図１【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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