(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と軸部とを有し、軸部外周におねじが形成されたボルトにおいて、軸部のおねじにおけるねじ山斜面の少なくともナットへの荷重の伝わる側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部が設けられている一方、トルク係数安定部における有効径部分に膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行状となる係合突面が形成されていることを特徴とするボルト。
【請求項２】
軸部のおねじにおけるねじ山斜面の両側に係合突面が形成されており、かつ各係合突面の長さが１ｍｍ以内になっていると共に、隣り合う係合突面がＶ字状に対向し、その開放角度が６０°±２０´の範囲に設定されている一方、隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定されていると共に、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が６２°〜７５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１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、主としてトルシア形高力ボルト（摩擦接合ボルト）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、この種のトルシア形高力ボルトは、例えば図８〜１０に示すように頭部７１と、軸部７２と、軸部７２の先端に破断溝７３を介して連設されたピンテール部７４とを有し、軸部７２外周におねじ７２ａが、またピンテール部７４外周にセレーション７４ａが形成された構成となっている。【０００３】  そして、使用に際しては、図１０に示すように被締付け体２Ａと被締付け体３Ａの両貫通孔２ａ，３ａにボルト７を貫通状に差し込む一方、ボルト７のおねじ７２ａ側に座金４Ａを介してナット５Ａを螺装し仮止めする。その後、専用電動レンチ６Ａを用い、そのインナースリーブ６１をピンテール７４に嵌め込み、レンチ６Ａを押しながらアウタースリーブ６２をナット５Ａに嵌め込む。然る後、電動レンチ６Ａのスイッチを入れると、アウタースリーブ６２が回り、ナット５Ａを回転させて締め付けが行われる。その後、所定トルクに達するとピンテール部７４で締付トルクの反力を受け破断溝７３が破断し、ボルト７の締め付けが完了するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、上記したトルシア形高力ボルト７は建築、土木分野等において多量に使用されている。この建築、土木分野等では特に安全性が重視されるため、締付軸力範囲の上限・下限を、締付軸力のばらつきを考慮して設計軸力を上回り、捻じ切れを生じない値に設定されている。その際、締付軸力と比例関係にあるトルク係数を制御することにより締付軸力の確保を行うようにしている。ここでトルク係数はボルト７とナット５Ａのねじ接触部で５０％、ナット５Ａと座金４Ａの間で５０％が決定される。【０００５】  しかし、通常、図９に示すようにボルト７とナット５Ａの各ねじ山斜面は共に平面であることから、図９仮想線で示すように締結時におけるボルト７のおねじ７２ａとナット５Ａのめねじ５ａとの接触位置が常に一定化されにくくトルク係数にばらつきが発生し易い問題があった。つまり、ボルト７の中心から接触位置までの距離の一定化が得られにくいと共に接触面積も一定化が困難であり、そのためトルク係数にばらつきが発生する。トルク係数がばらつきを有すると締付軸力もばらつくといった問題を有していた。【０００６】  そのため、締付軸力範囲の下限はトルク係数のばらつきを考慮して設計軸力を満足するように規定している。なお、試験ロットは５本の平均値と変動係数（σ／ｘ×１００（％）  σ：標準偏差  ｘ：平均値）で規定されている。【０００７】  また、上記した問題に対して従来では、ナット５Ａに潤滑処理を施すことにより、トルク係数を一定の範囲内に制御しようとすることも行われているが、ナット５Ａの潤滑処理だけではトルク係数のばらつきを多少は制御できるものの、締付軸力の変動係数が建築物では７％と広い範囲の規定になっている。【０００８】  そこで、本発明は、ボルトのナットへのねじ接触部を改良してトルク係数のばらつきを積極的に抑え、締付軸力を効果的に安定させることができるボルトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記問題を解決するため願の請求項１の発明は、頭部と軸部とを有し、軸部外周におねじが形成されたボルトにおいて、軸部のおねじにおけるねじ山斜面の少なくともナットへの荷重の伝わる側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部が設けられている一方、トルク係数安定部における有効径部分に膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行状となる係合突面が形成されていることを特徴とする。
なお、ここでねじとは並目ねじだけではなく、細目ねじをも含む概念である。【００１０】  また、本願の請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、軸部のおねじにおけるねじ山斜面の両側に係合突面が形成されており、かつ各係合突面の長さが１ｍｍ以内になっていると共に、隣り合う係合突面がＶ字状に対向し、その開放角度が６０°±２０´の範囲に設定されている一方、隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定されていると共に、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が６２°〜７５°の範囲に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、ボルト軸部のおねじにおけるねじ山斜面のたとえば両側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部が設けられているから、ボルトのナットへの締め込み時に、トルク係数安定部がナットにおけるめねじのねじ山斜面と接触することになる。これにより、ボルトにおけるおねじのナットにおけるめねじとの接触位置を積極的に特定することができ、トルク係数を安定させることができる。つまり、積極的にボルト中心から接触位置までの距離を一定化させると共に接触面積も一定化させることによってトルク係数をばらつきを狭い範囲に抑えることができる。その結果、トルク係数を安定させることによって安定した締付軸力を確保することができ、安全性も向上する。その上、締付軸力の変動係数が下ることにより、より高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる。【００１３】しかも、トルク係数安定部における有効径部分にその膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行となる係合突面を形成しているので、積極的に有効径部分、つまり最適な位置において接触させることができると共に、その接触もめねじ側のねじ山斜面に沿った一定の面積で安定よく接触させることができる。これによりトルク係数のばらつきを一層狭い範囲に抑えることができる。【００１４】  さらに、係合突面の長さをそれぞれ１ｍｍ以内にすると共に、隣り合う係合突面をＶ字状に対向させ、その開放角度を６０°±２０′の範囲に設定する一方、隣り合う係合突面から谷径に至る下側ねじ山斜面をＶ字状に対向させ、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定すると共に、隣り合う係合突面から外径側に至る上側ねじ山斜面をＶ字状に対向させ、その開放角度を６２°〜７５°の範囲に設定するようにすれば、トルク係数安定部の有効径部分に位置する係合突面のみを確実かつ正確にめねじ側のねじ山斜面に一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数をばらつきをより効果的に狭い範囲に抑えることができるのでこのましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。【００１６】  図１〜３は、本発明に係るトルシア形高力ボルト（以下単にボルトという）を示すもので、このボルト１は、図３に示すように大径の頭部１１と、軸部１２と、軸部１２の先端に破断溝１３を介して連設される小径のピンテール部１４とを有し、軸部１２外周におねじ１５が、またピンテール部１４外周にセレーション１６が形成されている。【００１７】  そして、図１及び図２に示すようにボルト１における軸部１２のおねじ１５におけるねじ山斜面の両側に、外膨らみに膨出するトルク係数安定部１５ａ，１５ａが設けられている。トルク係数安定部１５ａ，１５ａにおける有効径ｄ２部分には、その膨出頂部となりかつ後記するナットのめねじにおけるねじ山斜面と平行となる係合突面１５ｂ，１５ｂが形成されている。このとき各係合突面１５ｂ，１５ｂの長さが１ｍｍ以内になっていると共に、隣り合う係合突面１５ｂ，１５ｂがＶ字状に対向し、その開放角度が６０°±２０′の範囲に設定されている一方、隣り合う係合突面１５ｂ，１５ｂから谷径ｄ１に至る下側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定されていると共に、隣り合う係合突面から外径ｄ側に至る上側ねじ山斜面がＶ字状に対向し、その開放角度が６２°〜７５°の範囲に設定されている。【００１８】  トルク係数安定部１５ａは平ダイス等（丸型転造ダイスでも可能）でおねじ１５を転造により形成する際、同時に形成される。【００１９】  図４〜６は、ボルト１の施工状態を示す説明図で、各図中において符号２，３は被締付け体、４は座金、５は段付きナット、６はインナースリーブ６１とアウタースリーブ６２を有する専用電動レンチ６である。なお、専用電動レンチ６は既存のものであるのでその詳細については省略する。【００２０】  次に、上記したボルトの作用について説明する。【００２１】  まず、図４に示すように、ボルト１の施工前の使用状態を示す説明図で、被締付け体２と被締付け体３の取付孔２ａ，２ｂにボルト１を差し込む一方、ボルト１のおねじ１５側に座金４を介してナット５を螺装し仮止めする。【００２２】  次に、図５に示すように、専用電動レンチ６を用い、そのインナースリーブ６１をピンテール部１４に嵌め込み、電動レンチ６を押しながらアウタースリーブ６２をナット５に嵌め込む。その後、電動レンチ６のスイッチを入れると、アウタースリーブ６２が回り、ナット５を回転させて締め付けが行われる。所定トルクに達するとピンテール部１４で締付トルクの反力を受け破断溝１３が破断し、ボルト１の締め付けが完了する。破断溝１３が破断したら、電動レンチ６のスイッチを離し、レンチ６を手前に引いてアウタースリーブ６２をナット５から外して作業を終える。【００２３】  この際、軸部１２のおねじ１５におけるねじ山斜面の有効径ｄ２部分が膨出頂部となるように、外膨らみに膨出するトルク係数安定部１５ａが設けられているから、ボルト１のナット５への締め込み時に、図７に示すようにトルク係数安定部１５ａがナット５におけるめねじ５ａのねじ山斜面と接触することになる。これにより、ボルト１におけるおねじ１５のナット５におけるめねじ５ａとの接触位置を積極的に特定することができ、トルク係数を安定させることができる。つまり、積極的にボルト１の中心から接触位置までの距離を一定化させると共に接触面積も一定化させることができ、これによってトルク係数のばらつきを狭い範囲に抑えることができる。その結果、トルク係数を安定させることで安定した締付軸力を確保することができ、安全性も向上する。その上、締付軸力の変動係数が下がることにより、より高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる顕著な効果が得られる。【００２４】  また、トルク係数安定部１５ａにおける有効径ｄ２部分にその膨出頂部となり、かつめねじ側のねじ山斜面と平行となる係合突面１５ｂを形成しているので、積極的に有効径ｄ２部分、つまり最適な位置において接触させることができると共に、その接触もめねじ側のねじ山斜面に沿った一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数のばらつきを一層狭い範囲に抑えることができる。【００２５】  さらに、係合突面１５ｂの長さをそれぞれ１ｍｍ以内にすると共に、隣り合う係合突面１５ｂ，１５ｂをＶ字状に対向させ、その開放角度を６０°±２０′の範囲に設定する一方、隣り合う係合突面１５ｂ，１５ｂから谷径ｄ１に至る下側ねじ山斜面をＶ字状に対向させ、その開放角度が４５°〜５８°の範囲に設定すると共に、隣り合う係合突面から外径ｄ側に至る上側ねじ山斜面をＶ字状に対向させ、その開放角度を６２°〜７５°の範囲に設定するようにしているので、トルク係数安定部１５ａの有効径ｄ２部分に位置する係合突面のみを確実かつ正確にめねじ５ａ側のねじ山斜面に一定の面積で安定よく接触させることができ、トルク係数のばらつきをより効果的に狭い範囲に抑えることができる。【００２６】  因みに、ボルトサイズがＭ２２の本案ボルトを製造し、ボルトサイズがＭ２２の従来ボルトとの締付軸力の比較実験を行った。その実験結果は次の通りであった。【００２７】
【表１】
0004936144.tif 000002
0004936144.tif 000003
【００２８】  上記した表１から明らかなように、従来品では、締付軸力の変動係数が４．８３％程度だが、本案ボルト１ではおねじ１５の斜面に外膨らみに膨出するトルク係数安定部１５ａを設けることにより変動係数を２．２２％まで下げることができた。このように変動係数が下ることにより、高い軸力でかつ狭い範囲での締付管理が可能となるため、使用するボルトの削減、省資源につながる。【００２９】  なお、上記した実施の形態では、トルク係数安定部１５ａを軸部１２のおねじ１５におけるねじ山斜面の両側に設けたものについて説明したけれども、軸部１２のおねじ１５におけるねじ山斜面のナットへ荷重の伝わる側だけに設けるようにしてもよい。また、本発明は並目ねじだけではなく、細目ねじにも適用できること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  本発明に係るボルトのおねじ部分の拡大縦断面図である。
【図２】  同おねじにおける要部の拡大縦断面図である。
【図３】  同ボルト全体の一部省略正面図である。
【図４】  同ボルトの施工前の状態を示す説明図である。
【図５】  同ボルトの施工中の状態を示す説明図である。
【図６】  同ボルトの施工後の状態を示す説明図である。
【図７】  同施工後における要部の拡大縦断面図である。
【図８】  従来ボルトの一部省略正面図である。
【図９】  従来ボルトの要部拡大縦断面図である。
【図１０】  従来ボルトの施工状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】  １              ボルト
１１            頭部
１２            軸部
１５            おねじ
１５ａ          トルク係数安定部
１５ｂ          係合突面
【図１】
0004936144.tif 000004
【図２】
0004936144.tif 000005
【図３】
0004936144.tif 000006
【図４】
0004936144.tif 000007
【図５】
0004936144.tif 000008
【図６】
0004936144.tif 000009
【図７】
0004936144.tif 000010
【図８】
0004936144.tif 000011
【図９】
0004936144.tif 000012
【図１０】
0004936144.tif 000013