(57)【要約】【課題】確実な緩み防止機能を有すると共に、疲労強度を大幅に改善することにより、従来の螺子締結具では得られなかったような優れた安全性、信頼性を実現することができるボルトの提供。【解決手段】ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されたピッチｐcの並目螺子部と，ボルト軸部の並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に並目螺子部に重ねて並目螺子部と同一の巻き方向に形成されたピッチｐfがｐf＝ｐc／ｎ（ｎは２以上の整数）の細目螺子部と，を有する雄螺子部と、雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を備えている。【選択図】図４
2009174564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されたピッチｐcの並目螺子部と，前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向に形成されたピッチｐfがｐf＝ｐc／ｎ（ｎは２以上の整数）の細目螺子部と，を有する雄螺子部と、前記雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去され前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、前記テーパ部の最小径部から前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を備えたことを特徴とするボルト。
【請求項２】
請求項１に記載のボルトと、少なくとも一部が前記ボルトの前記テーパ部と螺合して締結されるピッチｐcの並目ナットと、前記並目ナットの後部で前記ボルトの前記雄螺子部と螺合して締結されるピッチｐfの細目ナットと、を有することを特徴とする締結具。
【請求項３】
前記並目ナットが、前記並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲で前記ボルトの前記テーパ部と螺合されることを特徴とする請求項２に記載の締結具。
【請求項４】
前記並目ナットの前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合する前記ボルトの前記テーパ部の螺子山の高さが、前記並目ナットの前記螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることを特徴とする請求項２又は３に記載の締結具。
【請求項５】
（ａ）ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、（ｂ）前記ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されるピッチｐcの並目螺子部と、前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向に形成されるピッチｐf（ｐf＝ｐc／ｎ，ｎは２以上の整数）の細目螺子部と、を同時に形成する転造工程を備えたことを特徴とするボルトの製造方法。
【請求項６】
ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、前記ボルト軸部の少なくとも先端部側に切削によりピッチｐcの並目螺子部を形成する並目螺子部形成工程と、前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向にピッチｐf（ｐf＝ｐc／ｎ，ｎは２以上の整数）の細目螺子部を切削により形成する細目螺子部形成工程と、を備えたことを特徴とするボルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み防止機能を有すると共に、疲労強度に優れることにより、各種機械装置、鉄橋、建築物、建設機械、各種搬送機器、電気製品、眼鏡等の可動部または外部から振動を受ける部材の接合部に好適に使用されるボルトとそれを用いた締結具及びボルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトは、通常、同一箇所に複数本使用され、これらが緩まなければ使用中に破損することはほとんど考えられなかった。また、ボルトは螺子のテーパー効果（楔効果）で、厚い部材でも強力な締付けを行うことができ、かつ締付けたものでも簡単な工具で容易に緩ませることもできる、という優れた特徴を有している。その反面、締付けたものでも、長期の使用期間中にナットまたはボルトが逆回転し、「緩む」という現象が発生し、一度緩みが発生すると、その部分を再度締め直さない限り、その後の繰返し応力によって、ボルトに過大な応力が負荷され、ボルトが簡単に破壊するという問題点が発生していた。
特に、可動部または外部から振動を受ける部材の接合部に使用される螺子締結具（主として、ボルトおよびナット）においては、当初はきちんと締結されていても、長期にわたって繰返し使用されることにより、外部応力によってボルトに緩みが発生することは避けられず、使用期間中に締め直す必要があった。
そこで、これらの問題点を解決するために、近年、緩み防止機能を有する種々のボルト及びその製造方法等が研究・開発されている。
例えば、ダブルナット・ボルトの一種として、（特許文献１）のように、同一箇所に並目および細目の螺子を加工し、それぞれに対応して内側に並目、外側に細目のナットを嵌合させることで、極めて緩み難いボルトとナットの締結システムが提案されている。
一方、ボルトの疲労強度向上策として、有効なものは極めて少ないが、例えば、（特許文献２）には、雌螺子に嵌合する雄螺子を引張り力方向へ先細状に整形することにより、疲れ特性を改善させた螺子継手が提案されている。
【特許文献１】特許第３７７０３２０号公報
【特許文献２】特公昭５６−５３６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術は、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）のようなダブルナット・ボルトの締結システムは、繰返し荷重が加わった場合、螺子締結部が緩まないという利点はあるものの、ボルトそのものには疲労強度向上策は適用されていないので、現状の螺子締結具よりもボルト本数を減らす、あるいはより安全性を確保する、というような利点までは期待できなかった。
（２）また、鉄骨構造物の固定には、溶接歪みが発生せず、高所での作業が容易で、分解も可能な高力ボルトが好適に用いられているが、遅れ破壊や応力腐食割れが発生するという課題を有していた。しかし、（特許文献１）のようなダブルナット・ボルトの締結システムでは、ボルトそのものの疲労強度は従来と変わらないので、遅れ破壊や応力腐食割れの観点から、ボルトの疲労強度の向上が望まれていた。
（３）（特許文献２）の螺子継手では、疲労強度を向上させることはできるが、緩みを防止するという点に関しては全く考慮されていなかった。
即ち、ボルトそのものの疲労強度は優れるものの、繰返し荷重が加わることにより、螺子締結部に緩みが生じるので、繰返し荷重（振動）が加えられる箇所に使用する際に、現状の螺子締結具よりもボルト本数を減らす、あるいはより安全性を確保する、というような利点までは期待できなかった。
（４）以上、説明したように、ボルトの緩みは繰返し荷重（振動）が加えられる箇所に発生するため、本来であれば、螺子締結具には、緩み防止機能を有すると同時に、疲労強度の向上が望まれるが、十分に締結されている状態の螺子締結具においては、ボルトの外力の負担割合が１／３〜１／５程度しかないという理由から、ボルトの破損防止の研究は、緩み防止の研究に重きが置かれ、緩み防止機能と疲労強度向上策を兼ね備えた螺子締結具については検討されていなかった。
緩みは発生しないが、強度が不足するボルトや十分な強度があっても緩みが発生するボルトを使用する限り、ボルトの本数や寸法等を低減することができず、製品の重量や寸法が増加し易く、設計の自由度に欠けると共に、孔あけ加工やボルトの締付け作業等に工数を要し、実用性、信頼性に欠けるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、確実な緩み防止機能を有すると共に、疲労強度を大幅に改善することにより、従来の螺子締結具では得られなかったような優れた安全性、信頼性を実現することができるボルトの提供、そのボルトを用いることによりボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図ることができ、製品設計の自在性、組み立て作業性、量産性を著しく向上させることができる実用性に優れる締結具の提供、及び疲労強度に優れると共に、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、締結力に優れ、低原価で量産性に優れるボルトの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明のボルトとそれを用いた締結具及びボルトの製造方法
は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載のボルトは、ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されたピッチｐcの並目螺子部と，前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向に形成されたピッチｐfがｐf＝ｐc／ｎ（ｎは２以上の整数）の細目螺子部と，を有する雄螺子部と、前記雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去され前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部と、前記テーパ部の最小径部から前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部と、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）雄螺子部のボルト頭側又はボルト円筒部側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径したテーパ部を有することにより、並目ナットと螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さが、分担する面圧力に逆比例して漸減するので、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担が均一化し、並目ナットを螺合した際に、並目ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、疲労強度を大幅に向上することができる。
（２）通常、雄螺子部の切始めに形成される不完全螺子部には応力集中が発生し易いが、テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して不完全螺子除去部を形成することにより、テーパ部を形成しても不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、テーパ部による疲労強度改善効果を維持することができる。
（３）並目螺子部のピッチｐcが細目螺子部のピッチｐfの２以上の整数倍となるので、並目螺子部の１山毎に細目螺子部の同じパターンが形成されて、このパターンの繰返しによる周期性が確保される。これによって、並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の形成によって縮減される部分が周期的に存在するので、並目螺子部の螺子山部が局所的に薄肉化されることによる機械的強度の低下や、並目螺子部の螺子山部に不規則に細目螺子部の螺子谷部が形成されることによる応力集中等を効果的に防止して、耐久性を維持させることができる。
（４）並目螺子部に並目ナットを螺合させた後、細目螺子部に細目ナットを螺合させて、ボルトと両ナット間を締結させることができる。この際、細目ナットと並目ナットのピッチが異なるので両者が一体になって回転すると両ナット間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナットが緩み方向に回転するのを防止でき、ボルトが適用される装置等の固定の信頼性を高めることができる。
（５）雄螺子部に周期性を持った凹凸のパターンが形成されるので、生産が容易で歩留まりが高く、また、このパターンを観察して不良品の目視検査を行ったり、テレビカメラ等により撮影した画像の解析により周期性の有無を簡単に判定したりすることができ、品質管理が容易で高品質のボルトを低原価で大量に製造できる。
（６）並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の螺子谷部（並目螺子部の螺子山部の内、細目螺子部の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部の軸方向に規則的に存在するので、外観性に優れるとともに目視による検査が容易で、商品価値を高めることができる。
（７）並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の螺子谷部が、ボルト軸部の軸方向に規則的に存在するので、並目ナットや細目ナットで締付ける際の圧力を均等に加えることができ、これにより、螺子山がつぶれたり、欠け落ちたりするようなことがなく、しかも締付けや取外しを円滑に行うことができ作業性に優れる。
（８）細目螺子部の螺子谷底部（並目螺子部の螺子山部の切除される部分）が浅く、並目螺子部の螺子山部に細目螺子部の螺子谷底部が重なっても並目螺子部の螺子山部の削り量が少ないので、機械的強度の低下を防止でき、耐圧縮性や耐剪断性に優れ、並目螺子部の締結力を大きい状態で保つことができ、繰返し再使用が可能で省資源性に優れる。
【０００６】
ここで、ボルトとしては、ボルト頭部を有するものとして、六角ボルト、四角ボルト、アイボルト、角根丸頭ボルト、皿ボルト、蝶ボルト、基礎ボルト、六角穴付きボルト等があり、また、両端に雄螺子部が形成されボルト頭部を有さないものとして、植込みボルトやＵボルト等がある。
ボルトの材料に関して、特に制約を設ける必要はなく、金属，非金属を問わず、全ての固体材料にその考え方を適用できる。しかし、特に効果が顕著と考えられるのは、鉄鋼材料や銅，アルミニウム，チタン，マグネシウム等の軟質金属とそれらの合金類である。
また、並目螺子部及び細目螺子部の条数は１乃至複数のものが用いられるが、細目螺子部の条数が並目螺子部の条数以下である場合は、細目螺子部のリード角が並目螺子部のリード角より小さくなり、並目螺子部に並目ナットを螺合させた後、細目螺子部に細目ナットを螺合させた場合、並目ナットは細目ナットに常に緩み方向への回転を抑制された状態となり、緩み難いので、好ましい。
雄螺子部の螺子山の断面形状としては、三角螺子、台形螺子、角螺子、のこ刃螺子、丸螺子等が挙げられる。
【０００７】
細目螺子部のピッチｐfを並目螺子部のピッチｐcの１／２倍にした場合、１／３倍や１／４倍などにした場合に比べて、細目螺子部に細目ナットを螺合させた際、細目螺子部の螺子山に接する細目ナットの螺子山の表面積を大きくすることができ、これにより、細目螺子部と細目ナットの締結力を大きな状態で保つことができるとともに、細目螺子部の谷数が少ないので、締付けや取外しの作業を円滑に行うことができ作業性に優れる。
尚、並目螺子部に螺合される並目ナットの谷の径と細目螺子部に螺合される細目ナットの谷の径が同一となるようにし、ボルトの雄螺子部の並目螺子部の谷の径Ｄを細目螺子部の谷の径ｄより小さく形成した場合、並目螺子部に対する細目螺子部の高さ方向の位置を明確に規定することができ、細目螺子部の螺子谷底部（並目螺子部の螺子山部の切除される部分）が浅く、並目螺子部の螺子山部に細目螺子部の螺子谷底部が重なっても並目螺子部の螺子山部の削り量が少ないので、機械的強度の低下を防止でき、耐圧縮性や耐剪断性に優れ、並目螺子部の締結力を大きい状態で保つことができ、何度も再使用が可能で、省資源性に優れる。また、細目螺子部に細目ナットを螺合させた際、細目螺子部の螺子山に接する細目ナットの螺子山の表面積を大きくすることができ、細目螺子部と細目ナットの締結力も大きな状態で保つことができるとともに、優れた緩み止め効果を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の締結具は、請求項１に記載のボルトと、少なくとも一部が前記ボルトの前記テーパ部と螺合して締結されるピッチｐcの並目ナットと、前記並目ナットの後部で前記ボルトの前記雄螺子部と螺合して締結されるピッチｐfの細目ナットと、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）並目ナットの少なくとも一部がボルトのテーパ部と螺合して締結されることにより、並目ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易い並目ナットの螺子山の先端側のみで接触し、接触面積が小さくなるため、片当たりが緩和され、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止することができ、疲労限を向上できる。
（２）内側の並目ナットは、並目ナットの後部側（外側）の細目ナットにより、ボルト頭側又はボルト円筒部側に押し付けられた状態になっているので、外力が加わっていない状態では、内側の並目ナット端面のボルトの螺子山の谷底には圧縮の応力が発生している。そこに、外力変動が加わっても、当初の圧縮応力と外力による引張応力とが相殺することで、外力による引張応力が大幅に減少する効果を発揮して、さらに疲労強度の向上が期待できる。
（３）細目螺子部のリード角が並目螺子部のリード角より小さいので、同一回転角度に対する細目ナットの移動距離は並目ナットのそれより小さくなる。よって、並目ナットが緩み方向に回転し、被締結体から離れようとしても、細目ナットは並目ナットより速く移動することができないので、並目ナットは細目ナットに常に緩み方向への回転を抑制された状態となり、緩み難い。
（４）並目螺子部及び細目螺子部にそれぞれ螺合される並目ナットと細目ナットのピッチが異なるので、両者が一体になって回転すると両ナット間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナットが緩み方向に回転するのを防止でき、ボルトが適用される装置等の固定の信頼性を高めることができる。
ここで、並目ナットや細目ナットの材料に関しては、ボルトと同様のものが好適に用いられる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の締結具であって、前記並目ナットが、前記並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲で前記ボルトの前記テーパ部と螺合される構成を有している。
この構成により、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）並目ナットが、並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されることにより、危険断面である並目ナットの内側端面側のボルトのテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができ、疲労強度の信頼性に優れる。
（２）並目ナットが、並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合されるので、細目ナットをテーパ部を除く雄螺子部と確実に螺合させることができ、緩み防止機能の信頼性、確実性に優れる。
【００１０】
ここで、並目ナットは、並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲で、ボルトのテーパ部と螺合されることが好ましい。並目ナットと雄螺子部の嵌合部分に含まれるテーパ部が並目ナットの全長の５０％より少なくなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が低下する傾向があり、８０％より多くなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が低下すると共に、並目ナットと雄螺子部の引掛かりが減少して締結安定性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。特に、並目ナットの全長がテーパ部と嵌合し、細目ナットの一部がテーパ部に嵌合した場合は、細目ナットによる緩み防止機能が低下するので、好ましくない。
尚、並目ナットの位置を最適な位置とするために、被締結体の厚みに応じて、ボルトのボルト軸部の長さを選択するが、必要に応じてワッシャを用いることにより、並目ナットの位置を調節して良好な締結状態を得ることができ、優れた疲労強度及び緩み防止機能を実現できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の締結具であって、前記並目ナットの前記ボルト頭側又は前記ボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合する前記ボルトの前記テーパ部の螺子山の高さが、前記並目ナットの前記螺子山の高さの１０％〜７５％の高さである構成を有している。
この構成により、請求項２又は３で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）並目ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、並目ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な疲労強度を確保することができ、安全性の低下を防ぐことができる。
【００１２】
ここで、並目ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さは、並目ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さとすることが好ましい。危険断面である並目ナットの内側端面側で並目ナットの螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さが、並目ナットの螺子山の高さの１０％より低くなるにつれ、疲労強度が低下し、テーパ部における各々の螺子山の引掛かりが少なくなり、嵌合している残りの螺子山の負担が増加して、応力集中が発生し易くなると共に、締結安定性が低下する傾向があり、７５％より高くなるにつれ、テーパ部による疲労強度向上作用が得られ難くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１３】
本発明の請求項５に記載のボルトの製造方法は、（ａ）ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、（ｂ）前記ボルト軸部の少なくとも先端部側に形成されるピッチｐcの並目螺子部と、前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向に形成されるピッチｐf（ｐf＝ｐc／ｎ，ｎは２以上の整数）の細目螺子部と、を同時に形成する転造工程を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）絞り加工工程で、ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側からボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と不完全螺子除去部の最小径部からボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径（呼び径）が拡径するテーパ部とを形成することにより、不完全螺子除去部に応力集中がほとんど発生せず、さらに、並目ナットと螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さを、分担する面圧力に逆比例して漸減させることができ、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、並目ナットのボルト頭側又はボルト円筒部側（内側）の端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和して、疲労強度を大幅に向上させることが可能なボルトを製造することができる。
（２）転造工程で、並目螺子部に重ねて細目螺子部を形成することにより、使用時にボルトの並目螺子部に並目ナットを螺合させた後、細目螺子部に細目ナットを螺合させることができ、細目ナットと並目ナットが一体になって回転しようとしても、両者のピッチが異なるため、両ナット間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナットが緩み方向に回転するのを防止でき、適用される装置等の固定の信頼性を高めることができるボルトを製造することができる。
（３）絞り加工工程で不完全螺子除去部とテーパ部を形成した後は、転造工程の一工程のみで並目螺子部及び細目螺子部が同時に形成されるので、低原価で量産可能であり、生産性に優れる。
（４）ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、転造用ダイスの設計や製作を容易に行うことができる。
（５）ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、並目螺子部に重なる細目螺子部の位置が同一線上に同一間隔毎に現われるので、ダイス等の傷の発見を容易に行うことができ、品質管理が簡単で生産性に優れるとともに歩留まりを向上させることができる。
（６）ボルトのサイズを変えても、ボルトのサイズに関係なく並目螺子部のピッチと細目螺子部のピッチの関係が、整数倍であるので、細目ピッチが規則的に表れ、機械的強度に優れる。
（７）並目螺子部のピッチｐcが細目螺子部のピッチｐfの２以上の整数倍となるので、並目螺子部の１山毎に細目螺子部の同じパターンが形成されて、このパターンの繰返しによる周期性が確保される。これによって、並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の形成によって縮減される部分が周期的に存在するので、並目螺子部の螺子山部が局所的に薄肉化されることによる機械的強度の低下や、並目螺子部の螺子山部に不規則に細目螺子部の螺子谷部が形成されることによる応力集中等を効果的に防止して、ボルトの耐久性を維持させることができるボルトを製造できる。
（８）ボルトの雄螺子部に周期性を持った凹凸のパターンが形成されるので、このパターンを観察して不良品の目視検査を行ったり、テレビカメラ等により撮影したボルト画像の解析により周期性の有無を判定したりすることができ、大量に製造されるボルトの検査を効率的に処理できるボルトを製造できる。
（９）並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の螺子谷部（並目螺子部の螺子山部の内、細目螺子部の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部の軸方向に規則的に存在するので、外観性に優れ見栄えがよく、商品価値の高いボルトを製造できる。
（１０）並目螺子部の螺子山部における細目螺子部の螺子谷部（並目螺子部の螺子山部の内、細目螺子部の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部の軸方向に規則的に存在するので、ナットで締付ける際の圧力が均等に付加される。これにより、螺子山がつぶれたり、欠け落ちたりするようなことがなく、しかも締付けや取外しを円滑に行うことができ作業性に優れるボルトを製造できる。
（１１）細目螺子部の螺子谷底部（並目螺子部の螺子山部の切除される部分）が浅く、並目螺子部の螺子山部に細目螺子部の螺子谷底部が重なっても並目螺子部の螺子山部が削られて削減する部分が少ないので、耐久性に優れ、並目螺子部の締結力を大きい状態で保つことができ、繰返し再使用が可能で省資源性に優れるボルトを製造できる。
【００１４】
ここで、ボルト材料は、請求項１で説明した通りである。ボルト軸部を形成するために金属製，合成樹脂製等で円柱状又は円錐状に形成されたものを用いることができる。
雄螺子部は、特別に加工された転造ダイス(丸ダイスまたは平ダイス)を使用し、並目と細目の螺子を同一箇所に同時に転造加工することによって得られる。転造ダイスとしては、並目螺子形成用歯形を有する第１転造歯形面を備えた第１平形ダイスと、並目螺子形成用歯形と並目螺子形成用歯形に交差して形成された細目螺子形成用歯形とを有する第２転造歯形面を備えた第２平形ダイスと、を有するものが好適に用いられる。転造ダイスの第１平形ダイスと第２平形ダイスは所定間隔で配置し、一方を固定して他方を平行移動させるか、互いに逆方向に平行移動させ、ボルト材料を転造ダイス間に押圧させることにより、並目螺子部と細目螺子部が重なった雄螺子部を形成することができる。
なお、第１平形ダイスの第１転造歯形面に、並目螺子形成用歯形に交差して細目螺子形成用歯形を形成することもできる。
【００１５】
並目螺子部に螺合される並目ナットの谷の径と細目螺子部に螺合される細目ナットの谷の径が同一となるようにし、ボルトの雄螺子部の並目螺子部の谷の径Ｄを細目螺子部の谷の径ｄより小さく形成した場合、細目螺子部の螺子谷底部（並目螺子部の螺子山部の切除される部分）を浅くできるので、切削量を少なくでき、量産性や作業性に優れる。また、並目螺子部の螺子山の頂部やフランクの一部が削られるだけで、並目螺子部に螺合する並目ナットがボルトの有効径で引っ掛かるので、機械的強度の低下を防止でき、耐圧縮性や耐剪断性に優れ、並目螺子部の締結力を大きい状態で保つことができ、何度も再使用が可能で信頼性に優れています。
【００１６】
本発明の請求項６に記載のボルトの製造方法は、ボルト軸部のボルト頭側又はボルト円筒部側から前記ボルト軸部の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と前記不完全螺子除去部の最小径部から前記ボルト軸部の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部とを形成する絞り加工工程と、前記ボルト軸部の少なくとも先端部側に切削によりピッチｐcの並目螺子部を形成する並目螺子部形成工程と、前記ボルト軸部の前記並目螺子部の先端部側の少なくとも一部に前記並目螺子部に重ねて前記並目螺子部と同一の巻き方向にピッチｐf（ｐf＝ｐc／ｎ，ｎは２以上の整数）の細目螺子部を切削により形成する細目螺子部形成工程と、を備えている構成を有している。
この構成により、請求項５の（１），（６）乃至（１１）の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）並目螺子部形成工程と細目螺子部形成工程の二工程で並目螺子部及び細目螺子部が形成されるので、ボルト軸部の長さや用途などに応じて、並目螺子部を形成する範囲と細目螺子部を形成する範囲を任意に選択することができ、汎用性に優れる。
（２）フライス盤や旋盤等を使用して切削により細目螺子部及び並目螺子部を形成する場合は、ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、ダイスやボルト基材の送り速度の計算や設定を容易に行うことができ生産性に優れる。
（３）切削によって形成された並目螺子部に重ねて手回し式のダイスで細目螺子部を形成する場合は、ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、使用する手回し式ダイスのピッチを容易に決定することができ、生産性に優れる。
【００１７】
ここで、大量生産の場合には、請求項５で説明したような転造加工が適しているが、ボルトの寸法が大きなもの等のように、極く少量生産の場合は、ダイスの準備等のためにかえって工数がかかり、生産性が低下するので、切削加工を行う方が好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のボルトとそれを用いた締結具及びボルトの製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）並目ナットと螺合されるテーパ部の各々の螺子山の高さを、分担する面圧力に逆比例するように漸減させることにより、テーパ部の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、並目ナットの内側端面近傍のテーパ部の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、疲労強度を大幅に改善できる安全性、信頼性に優れたボルトを提供することができる。
（２）テーパ部の最小径部からボルト頭側又はボルト円筒部側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成された不完全螺子除去部により、応力集中の発生を防ぐことができ、テーパ部による疲労強度改善効果を維持して遅れ破壊や応力腐食割れなどの発生率を低減することができ、長寿命性、締結安定性に優れたボルトを提供することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）並目ナットの少なくとも一部をボルトのテーパ部と螺合させて締結することにより、並目ナットの内側端面のテーパ部の螺子山に対し、撓み易い並目ナットの螺子山の先端側のみで接触させ、接触面積を低減することができ、片当たりを緩和して、危険断面に近いテーパ部の螺子谷底における応力を大幅に低減してボルトの破壊を防止することができ、ボルトの疲労強度を大幅に改善できる安全性、信頼性に優れた締結具を提供することができる。
（２）並目螺子部と細目螺子部が重ねて形成された雄螺子部の内側に並目ナットを螺合し、外側に細目ナットを螺合することにより、並目ナットが細目ナットによって内側に押し付けられた状態となり、外力が加わっていない状態では、内側の並目ナット端面のボルトの螺子山の谷底に圧縮応力を発生させることができ、外力変動が加わっても、当初の圧縮応力と外力による引張応力とが相殺することで、外力による引張応力を大幅に減少させることができ、さらに疲労強度を向上できるだけでなく、並目ナットが緩み方向に回転することを確実に防止できる緩み防止機能の確実性、信頼性に優れた締結具を提供することができる。
（３）確実な緩み防止機能と、大幅に改善された疲労強度を兼ね備えることにより、ボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減することができ、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図ることができ、製品設計の自在性、組み立て作業性、量産性を著しく向上させることができ、繰返し使用が可能で、実用性、省資源性に優れた締結具を提供することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）並目ナットが、並目ナットの全長の５０％〜８０％の範囲でボルトの雄螺子部のテーパ部と螺合されることにより、危険断面である並目ナットの内側端面側のテーパ部の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができるだけでなく、細目ナットをテーパ部を除く雄螺子部と確実に螺合させて強固な締付け力を得ることができ、疲労強度の信頼性と共に、緩み防止機能の信頼性、確実性に優れた締結具を提供することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の効果に加えて以下のような有利な効果が得られる。
（１）並目ナットの内側端部の螺子山と嵌合するテーパ部の螺子山の高さを、並目ナットの螺子山の高さの１０％〜７５％の高さとすることにより、十分な疲労強度を確保して、安全性の低下を防ぐことができ、繰返し使用が可能な耐久性、省資源性に優れた締結具を提供することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）絞り加工工程と転造工程の二工程だけで、疲労強度に優れると共に、繰返し荷重（振動）を受けても、螺合されたナットが緩むことがなく、締結力に優れ、低原価で量産性に優れたボルトの製造方法を提供することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
（１）並目螺子部形成工程と細目螺子部形成工程を別々に行なって並目螺子部及び細目螺子部を形成することにより、ボルト軸部の長さや用途などに応じて、並目螺子部を形成する範囲と細目螺子部を形成する範囲を任意に選択することができる汎用性に優れたボルトの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態におけるボルトとそれを用いた締結具及びボルトの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１のボルトの要部側面図であり、図２は図１のＡ部の拡大模式側面図であり、図３（ａ）は図２のＡ部側面から位相が９０°ずれた位置の拡大模式図であり、図３（ｂ）は図２のＡ部側面から位相が１８０°ずれた位置の拡大模式図であり、図３（ｃ）は図２のＡ部側面から位相が２７０°ずれた位置の拡大模式図である。
図１及び図２において、１は実施の形態１のボルト、２はボルト１のボルト軸部、３は冷間鍛造等により形成されたボルト１のボルト頭、４はボルト軸部２に形成されたボルト１の雄螺子部、５は切削又は転造によりボルト軸部２の先端部から所定部までピッチｐc，リード角α，谷の径Ｄ（ボルト軸部２と同軸で谷底部に接する仮想的な円筒の直径），条数１で形成された雄螺子部４の並目螺子部、５ａは並目螺子部５の螺子山の頂部、５ｂは並目螺子部５の谷底部、５ｃは並目螺子部５のフランク、６はボルト軸部２（並目螺子部５）の先端部から所定部まで切削又は転造によりピッチｐf，リード角β，谷の径ｄ，条数１で形成された雄螺子部４の細目螺子部、６ｂは細目螺子部６の谷底部である。
ここで、ピッチｐfはピッチｐcの１／２倍であり、リード角βはリード角αより小さく、谷の径Ｄは谷の径ｄより小さい。
【００２５】
図４（ａ）は図１のＢ部の拡大模式側面図であり、図４（ｂ）は図１のＢ部側面から位相が１８０°ずれた位置の拡大模式側面図である。
図４中、７は雄螺子部４のボルト頭３側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭３側に向かって螺子山外径（呼び径）が縮径したボルト１のテーパ部、８はテーパ部７の最小径部からボルト頭３側に向かって緩やかに円弧状に拡径して形成されたボルト１の不完全螺子除去部である。
【００２６】
図５（ａ）は実施の形態１のボルトを用いた締結具の使用状態を示す要部模式側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の側面から位相が１８０°ずれた位置の要部模式側面図である。
図５中、１０はボルト頭３側の一部がボルト１のテーパ部７と螺合して締結された実施の形態１の締結具におけるピッチｐcの並目ナット、１５は並目ナット１０の後部でテーパ部７を除く雄螺子部４に締結された実施の形態１の締結具におけるピッチｐfの細目ナット、２０は実施の形態１の締結具によって締結された被締結体、２０ａはボルト１が貫挿された被締結体２０のボルト孔、ｈnは並目ナット１０の螺子山の高さ、ｈtは並目ナット１０のボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するボルト１のテーパ部７の螺子山の中央高さ（並目ナット１０に嵌合するテーパ部７の最小螺子山高さという。）、ｌnは並目ナット１０の全長、ｌtはボルト１のテーパ部７の内の並目ナット１０と螺合される部分の長さである。
細目螺子部６のピッチｐfを並目螺子部５のピッチｐcの１／２倍にすることにより、１／３倍や１／４倍などにした場合に比べて、細目螺子部６に細目ナット１５を螺合させた際、細目螺子部６に接する細目ナット１５の表面積を大きくすることができ、これにより、細目螺子部６と細目ナット１５の締結力を大きな状態で保つことができるとともに、細目螺子部６の谷数が少ないので、締付けや取外しの作業を円滑に行うことができ作業性に優れる。
【００２７】
並目ナット１０は、並目ナット１０の全長ｌnの５０％〜８０％の範囲で、ボルト１のテーパ部７と螺合するようにした。並目ナット１０と雄螺子部４の嵌合部分に含まれるテーパ部７の長さｌtが並目ナット１０の全長ｌnの５０％より少なくなるにつれ、テーパ部７による疲労強度向上作用が低下する傾向があり、８０％より多くなるにつれ、テーパ部７による疲労強度向上作用が低下すると共に、並目ナット１０と雄螺子部４の引掛かりが減少して締結安定性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
また、並目ナット１０のボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部７の螺子山の高さｈtは、鋭意検討の結果、並目ナット１０の螺子山の高さｈnの１０％〜７５％の高さとなるようにした。危険断面である並目ナット１０の内側端面側で並目ナット１０の螺子山と嵌合するテーパ部７の螺子山の高さｈtが、並目ナット１０の螺子山の高さｈnの１０％より低くなるにつれ、疲労強度が低下し、テーパ部７における各々の螺子山の引掛かりが少なくなり、嵌合している残りの螺子山の負担が増加して、応力集中が発生し易くなると共に、寸法精度がばらつき易く、その影響によって疲労強度のばらつきも発生し易くなり、締結安定性が低下する傾向があり、７５％より高くなるにつれ、テーパ部７による疲労強度向上作用が得られ難くなる傾向があることがわかったためである。
【００２８】
次に、実施の形態１のボルトの製造方法について説明する。
図６は実施の形態１のボルトの製造方法の転造工程を示す側面図であり、図７（ａ）は転造ダイスの第１平形ダイスの平面図であり、図７（ｂ）は第１平形ダイスの側面図であり、図８（ａ）は転造ダイスの第２平形ダイスの平面図であり、図８（ｂ）は第２平形ダイスの側面図であり、図９（ａ）は第２平形ダイスの第２転造歯形面の拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ線における要部断面模式図であり、図９（ｃ）は同Ｃ−Ｃ線から位相が９０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図であり、図９（ｄ）は同Ｃ−Ｃ線から位相が１８０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図であり、図９（ｅ）は同Ｃ−Ｃ線から位相が２７０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図であり、図９（ｆ）は同Ｃ−Ｃ線から位相が３６０°ずれたＧ−Ｇ線における要部断面模式図である。なお、図９（ｂ）乃至図９（ｆ）では、並目螺子形成用歯形の山頂線を実線で示し、細目螺子形成用歯形の山頂線を破線でそれぞれ示すとともに、谷底線を省略して図示している。
【００２９】
図６において、３１は金属製，合成樹脂製等で円柱状に形成された外径Ｄ0のボルト材料１００から実施の形態１のボルト１のボルト軸部２の雄螺子部４を形成する転造ダイス、３２は合金工具鋼や高速度工具鋼等で一面側の両端が傾斜状に形成された第１平形ダイス、３３はボルト材料１００の外周面を転造加工するために複数の螺子山が刻設され第１平形ダイス３２の一面側に形成された第１転造歯形面、３４は第１転造歯形面３３に形成され、転造時には後述する第２平形ダイス３７の第２転造歯形面３８と平行に配置される仕上げ部、３５は第１転造歯形面３３の一端側に形成された食付き勾配、３６は第１転造歯形面３３の他端側に形成された逃げ勾配、３７は合金工具鋼や高速度工具鋼等で略直方体状に形成された第２平形ダイス、３８はボルト材料１００の外周面を転造加工するために複数の螺子山が刻設され第２平形ダイス３７の一面側に平面状に形成された第２転造歯形面である。
図７において、３３ａは第１転造歯形面３３の長手方向に対してボルト１の並目螺子部５のピッチｐc及びリード角αと同じピッチｐc及びリード角αで刻設された螺子山からなり第１転造歯形面３３に形成された並目形成用歯形である。尚、並目形成用歯形３３ａは食付き勾配３５、仕上げ部３４、逃げ勾配３６に亘って連続して形成されている。
【００３０】
図８において、３８ａは第２転造歯形面３８の長手方向に対してボルト１の並目螺子部５のピッチｐc及びリード角αと同じピッチｐc及びリード角αで刻設された螺子山からなり第２転造歯形面３８に形成された並目形成用歯形、３８ｂはボルト１の細目螺子部６のピッチｐf（ｐf＝ｐc／ｎ、ｎは２以上の整数）及びリード角βと同じピッチｐf及びリード角βで刻設された螺子山からなり並目形成用歯形３８ａと交差して第２転造歯形面３８に形成された細目形成用歯形である。
本実施の形態においては、細目形成用歯形３８ｂのピッチｐfは並目形成用歯形３８ａのピッチｐcの１／２に形成されている。
【００３１】
転造ダイス３１による転造工程を行う前に、まず、絞り加工工程において、外径Ｄ0のボルト材料１００に不完全螺子除去部８とテーパ部７を形成する（図４参照）。
次に、転造ダイス３１による転造工程を行うが、図９を参照して、転造ダイス３１における第２平形ダイス３７の第２転造歯形面３８について詳述する。なお、図９（ｂ）乃至（ｆ）においては、理解を容易にするために、細目螺子形成用歯形３８ｂの螺子山形状を、二点鎖線を用いて仮想的に図示している。並目螺子形成用歯形３８ａ及び細目螺子形成用歯形３８ｂの断面形状を鋭角的に図示しているが、実際には山頂及び谷底は平ら又は丸みが付けられている。
図９（ａ）に示すように、並目螺子形成用歯形３８ａ、細目螺子形成用歯形３８ｂは互いに交差して形設されている。本実施の形態においては、細目形成用歯形３８ｂのピッチｐfは並目形成用歯形３８ａのピッチｐcの１／２に形成されているので、図９（ｂ）乃至（ｆ）に示すように、細目螺子形成用歯形３８ｂは、隣り合った並目螺子形成用歯形３８ａの一方の傾斜面から他方の傾斜面に向かって、断面積を少しずつ変化させながらずれていき、転造方向（第２転造歯形面３８の長手方向）の位相が３６０°ずれるごとに細目螺子形成用歯形３８ｂが並目螺子形成用歯形３８ａを横切ることになる。
なお、本実施の形態においては、細目螺子形成用歯形３８ｂの谷底は、並目螺子形成用歯形３８ａの谷底と一致する深さに形成されている。これにより、転造ダイス３１で転造されたボルト１の細目螺子部６の谷底部（並目螺子部の山部から切除される部分）を浅くできるので、並目螺子部５の山部に細目螺子部６の谷底部が重なっても並目螺子部５の山部が削減される部分が少なく、並目螺子部５のフランク５ｃが必要以上に小さくなることがないため、並目螺子部５の締結力を大きい状態で保つことができ、ナットの着脱や締結を繰返し行うことができる何度も使用可能なボルト１を製造できる。
【００３２】
以上のような本発明の実施の形態１のボルトによれば、以下のような作用が得られる。
（１）雄螺子部４のボルト頭３側の螺子山の頂部の一部が除去されボルト頭３側に向かって螺子山外径が縮径したテーパ部７を有することにより、並目ナット１０と螺合されるテーパ部７の各々の螺子山の高さが、分担する面圧力に逆比例して漸減するので、テーパ部７の各々の螺子山の荷重分担が均一化し、並目ナット１０を螺合した際に、並目ナット１０のボルト頭３側（内側）の端面近傍のテーパ部７の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和でき、疲労強度を大幅に向上することができる。
（２）通常、雄螺子部４の切始めに形成される不完全螺子部には応力集中が発生し易いが、テーパ部７の最小径部からボルト頭３側に向かって緩やかに円弧状に拡径して不完全螺子除去部８を形成することにより、テーパ部７を形成しても不完全螺子除去部８に応力集中がほとんど発生せず、テーパ部７による疲労強度改善効果を維持することができる。
（３）並目螺子部５のピッチｐcが細目螺子部６のピッチｐfの２以上の整数倍となるので、並目螺子部５の１山毎に細目螺子部６の同じパターンが形成されて、このパターンの繰返しによる周期性が確保される。これによって、並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の形成によって縮減される部分が周期的に存在するので、並目螺子部５の螺子山部が局所的に薄肉化されることによる機械的強度の低下や、並目螺子部５の螺子山部に不規則に細目螺子部６の螺子谷部が形成されることによる応力集中等を効果的に防止して、耐久性を維持させることができる。
（４）並目螺子部５に並目ナット１０を螺合させた後、細目螺子部６に細目ナット１５を螺合させて、ボルト１と両ナット１０，１５間を締結させることができる。この際、細目ナット１５と並目ナット１０のピッチが異なるので両者が一体になって回転すると両ナット１０，１５間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナット１０が緩み方向に回転するのを防止し、緩み止め効果を発揮し、ボルト１が適用される装置等の固定の信頼性を高めることができる。
（５）雄螺子部４に周期性を持った凹凸のパターンが形成されるので、生産が容易で歩留まりが高く、また、このパターンを観察して不良品の目視検査を行ったり、テレビカメラ等により撮影した画像の解析により周期性の有無を簡単に判定したりすることができ、品質管理が容易で高品質のボルトを低原価で大量に製造できる。
（６）並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の螺子谷部（並目螺子部５の螺子山部の内、細目螺子部６の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部２の軸方向に規則的に存在するので、外観性に優れるとともに目視による検査が容易で、商品価値を高めることができる。
（７）並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の螺子谷部が、ボルト軸部２の軸方向に規則的に存在するので、並目ナット１０や細目ナット１５で締付ける際の圧力を均等に加えることができ、これにより、螺子山がつぶれたり、欠け落ちたりするようなことがなく、しかも締付けや取外しを円滑に行うことができ作業性に優れる。
（８）細目螺子部６の螺子谷底部（並目螺子部５の螺子山部の切除される部分）が浅く、並目螺子部５の螺子山部に細目螺子部６の螺子谷底部が重なっても並目螺子部５の螺子山部の削り量が少ないので、機械的強度の低下を防止でき、耐圧縮性や耐剪断性に優れ、並目螺子部の締結力を大きい状態で保つことができ、繰返し再使用が可能で省資源性に優れる。
【００３３】
以上のような本発明の実施の形態１のボルトを用いた締結具によれば、以下のような作用が得られる。
（１）並目ナット１０の少なくとも一部がボルト１のテーパ部７と螺合して締結されることにより、並目ナット１０のボルト頭３側（内側）の端面のテーパ部７の螺子山に対し、撓み易い並目ナット１０の螺子山の先端側のみで接触し、接触面積が小さくなるため、片当たりが緩和され、危険断面に近いテーパ部７の螺子谷底における応力を大幅に低減して破壊を防止することができ、疲労限を向上できる。
（２）内側の並目ナット１０は、並目ナット１０の後部側（外側）の細目ナット１５により、ボルト頭３側に押し付けられた状態になっているので、外力が加わっていない状態では、内側の並目ナット１０端面のボルト１の螺子山の谷底には圧縮の応力が発生している。そこに、外力変動が加わっても、当初の圧縮応力と外力による引張応力とが相殺することで、外力による引張応力が大幅に減少する効果を発揮して、さらに疲労強度の向上が期待できる。
（３）細目螺子部６のリード角が並目螺子部５のリード角より小さいので、同一回転角度に対する細目ナット１５の移動距離は並目ナット１０のそれより小さくなる。よって、並目ナット１０が緩み方向に回転し、被締結体２０から離れようとしても、細目ナット１５は並目ナット１０より速く移動することができないので、並目ナット１０は細目ナット１５に常に緩み方向への回転を抑制された状態となり、緩み難い。
（４）並目螺子部５及び細目螺子部６にそれぞれ螺合される並目ナット１０と細目ナット１５のピッチが異なるので、両者が一体になって回転すると両ナット１０，１５間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナット１０が緩み方向に回転するのを防止でき、ボルト１が適用される装置等の固定の信頼性を高めることができる。
（５）並目ナット１０が、並目ナット１０の全長ｌnの５０％〜８０％の範囲でボルト１のテーパ部７と螺合されることにより、危険断面である並目ナット１０の内側端面側のボルト１のテーパ部７の螺子谷底において、確実かつ効率的に、荷重分担の均一化，引張り及び曲げの応力集中の緩和，片当たりの緩和を図ることができ、疲労強度の信頼性に優れる。被締結体２０の厚みに応じて、ボルト１のボルト軸部２の長さを選択すると共に、必要に応じてワッシャを用いることにより、並目ナット１０の位置を最適な位置に調節して良好な締結状態を得ることができ、優れた疲労強度及び緩み防止機能を実現できる。
（６）並目ナット１０が、並目ナット１０の全長ｌnの５０％〜８０％の範囲でボルト１のテーパ部７と螺合されるので、細目ナット１５をテーパ部７を除く雄螺子部４と確実に螺合させることができ、緩み防止機能の信頼性、確実性に優れる。
（７）並目ナット１０のボルト頭３側の端部の螺子山と嵌合するテーパ部７の螺子山の高さｈtが、並目ナット１０の螺子山の高さｈnの１０％〜７５％の高さであることにより、十分な疲労強度を確保することができ、安全性の低下を防ぐことができる。
【００３４】
以上のような本発明の実施の形態１のボルトの製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）絞り加工工程で、ボルト軸部２のボルト頭３側からボルト軸部２の先端部側に向かって緩やかに円弧状に縮径する不完全螺子除去部と不完全螺子除去部の最小径部からボルト軸部２の先端部側に向かって螺子山外径が拡径するテーパ部７とを形成することにより、不完全螺子除去部８に応力集中がほとんど発生せず、さらに、並目ナット１０と螺合されるテーパ部７の各々の螺子山の高さを、分担する面圧力に逆比例して漸減させることができ、テーパ部７の各々の螺子山の荷重分担を均一化し、並目ナット１０のボルト頭３側（内側）の端面近傍のテーパ部７の螺子谷底に引張りや曲げの応力が集中するのを緩和して、疲労強度を大幅に向上させることが可能なボルト１を製造することができる。
（２）転造工程で、並目螺子部５に重ねて細目螺子部６を形成することにより、使用時にボルト１の並目螺子部５に並目ナット１０を螺合させた後、細目螺子部６に細目ナット１５を螺合させることができ、細目ナット１５と並目ナット１０が一体になって回転しようとしても、両者のピッチが異なるため、両ナット１０，１５間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働き、バックラッシを補正し並目ナット１０が緩み方向に回転するのを防止でき、適用される装置等の固定の信頼性を高めることができるボルトを製造することができる。
（３）絞り加工工程で不完全螺子除去部８とテーパ部７を形成した後は、転造工程の一工程のみで並目螺子部１０及び細目螺子部１５が同時に形成されるので、低原価で量産可能であり、生産性に優れる。
（４）ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、転造ダイス３１の設計や製作を容易に行うことができる。
（５）ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、並目螺子部５に重なる細目螺子部６の位置が同一線上に同一間隔毎に現われるので、ダイス等の傷の発見を容易に行うことができ、品質管理が簡単で生産性に優れるとともに歩留まりを向上させることができる。
（６）ボルト１のサイズを変えても、ボルト１のサイズに関係なく並目螺子部５のピッチｐcと細目螺子部６のピッチｐfの関係が、整数倍であるので、細目ピッチ６が規則的に表れ、機械的強度に優れる。
（７）並目螺子部５のピッチｐcが細目螺子部６のピッチｐfの２以上の整数倍となるので、並目螺子部５の１山毎に細目螺子部６の同じパターンが形成されて、このパターンの繰返しによる周期性が確保される。これによって、並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の形成によって縮減される部分が周期的に存在するので、並目螺子部５の螺子山部が局所的に薄肉化されることによる機械的強度の低下や、並目螺子部５の螺子山部に不規則に細目螺子部６の螺子谷部が形成されることによる応力集中等を効果的に防止して、ボルトの耐久性を維持させることができるボルト１を製造できる。
（８）ボルト１の雄螺子部４に周期性を持った凹凸のパターンが形成されるので、このパターンを観察して不良品の目視検査を行ったり、テレビカメラ等により撮影したボルト画像の解析により周期性の有無を判定したりすることができ、大量に製造されるボルト１の検査を効率的に処理できるボルト１を製造できる。
（９）並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の螺子谷部（並目螺子部５の螺子山部の内、細目螺子部６の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部２の軸方向に規則的に存在するので、外観性に優れ見栄えがよく、商品価値の高いボルト１を製造できる。
（１０）並目螺子部５の螺子山部における細目螺子部６の螺子谷部（並目螺子部５の螺子山部の内、細目螺子部６の螺子谷部が形成される際に切除される部分）が、ボルト軸部２の軸方向に規則的に存在するので、並目ナット１０や細目ナット１５で締付ける際の圧力が均等に付加される。これにより、螺子山がつぶれたり、欠け落ちたりするようなことがなく、しかも締付けや取外しを円滑に行うことができ作業性に優れるボルトを製造できる。
（１１）細目螺子部６の螺子谷底部（並目螺子部５の螺子山部の切除される部分）が浅く、並目螺子部５の螺子山部に細目螺子部６の螺子谷底部が重なっても並目螺子部５の螺子山部が削られて削減する部分が少ないので、耐久性に優れ、並目螺子部５の締結力を大きい状態で保つことができ、繰返し再使用が可能で省資源性に優れるボルトを製造できる。
【００３５】
（実施の形態２）
図１０は実施の形態２のボルトの製造方法の並目螺子部形成工程を示す模式断面図であり、図１１は実施の形態２のボルトの製造方法の細目螺子部形成工程を示す模式断面図である。尚、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図１０中、４１は旋盤装置（図示せず）に取付けられた並目螺子部切削用バイトであり、図１１中、４２は旋盤装置に取付けられた細目螺子部切削用バイトである。
実施の形態２のボルトの製造方法が実施の形態１と異なるのは、転造ダイス３１を用いた転造工程により、並目螺子部５と細目螺子部６を同時に形成する代わりに、並目螺子部切削用バイト４１を用いた並目螺子部形成工程及び細目螺子部切削用バイト４２を用いた細目螺子部形成工程により、並目螺子部５及び細目螺子部６を切削によって形成する点である。
実施の形態１と同様に、絞り加工工程を施したボルト材料１００を旋盤装置に取付け、ボルト材料１００を回転させながら軸方向に移動させる。これにより、図１０に示すように、ボルト材料１００のボルト軸部２の側面が並目螺子部切削用バイト４１により切削され並目螺子部５が形成される（並目螺子部形成工程）。
次いで、旋盤装置に細目螺子部切削用バイト４２を取付け、並目螺子部５が形成されたボルト材料１００を回転させながら軸方向に移動させる。これにより、並目螺子部５の螺子山部の一部が切除され、細目螺子部６が形成されて、ボルト１が製造される（細目螺子部形成工程）。
【００３６】
以上のような本発明の実施の形態２のボルトの製造方法によれば、実施の形態１のボルトの製造方法で得られる（１），（６）乃至（１１）の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）並目螺子部形成工程と細目螺子部形成工程の二工程で並目螺子部５及び細目螺子部６が形成されるので、ボルト軸部２の長さや用途などに応じて、並目螺子部５を形成する範囲と細目螺子部６を形成する範囲を任意に選択することができ、汎用性に優れる。
（２）フライス盤や旋盤等を使用して切削により細目螺子部６及び並目螺子部５を形成する場合は、ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、ダイスやボルト基材の送り速度の計算や設定を容易に行うことができ生産性に優れる。
（３）切削によって形成された並目螺子部５に重ねて手回し式のダイスで細目螺子部６を形成する場合は、ピッチｐcがピッチｐfの整数倍なので、使用する手回し式ダイスのピッチを容易に決定することができ、生産性に優れる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、実施の形態１のボルトの製造方法を用いて、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定されるＭ１６のメートル並目螺子の基準寸法を有する並目螺子部と、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０７−１９９７に規定されるＭ１６のメートル細目螺子の基準寸法を有する細目螺子部が形成された実施の形態１のボルトを製造した。
このようにして製造したボルトを振動バーレルに挿通し、ボルトの並目螺子部に適合するＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定される並目ナットと、ボルトの細目螺子部に適合するＪＩＳ  Ｂ  ０２０７−１９９７に規定される細目ナットを螺合し、同一の締付トルク（１４５Ｎ・ｍ）で締結した。
このようにして得られる締結具につき、並目ナットの位置を変えながら、緩みの発生及び疲労強度について評価を行った結果を表１に示す。
【表１】
2009174564.tif 000003
尚、実施例１〜９、比較例１〜８のボルトに螺合した並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さの割合（＝（ｈt／ｈn）×１００（％））及び並目ナット全長に対するテーパ部長さの割合（＝（ｌt／ｌn）×１００（％））は、それぞれ表１に示した通りである。
以上のようにして、振動バーレルに締結した締結具に、ＮＡＳ式高速緩み試験機（米国航空機規格ＮＡＳ３３５０に準じる）を用いて、ボルトの軸方向と直交する方向に振動を繰り返し与える振動試験を１７分間（３００００回）行った。振動数は１７８０ｒｐｍｍ、加振ストロークは１１ｍｍ、インパクトストロークは１９ｍｍとした。
評価の結果、試験後又は試験中に並目ナットに緩みが発生するものはなく、実施例１〜９、比較例１〜８の全てが合格となった。
【００３８】
次に、実施例１〜９、比較例１〜８のボルトについて疲労強度試験を行った。
実施例１〜９及び比較例１〜８のボルトを治具に挿通し、ボルトの並目螺子部に適合するＪＩＳ  Ｂ  ０２０５−１９９７に規定される並目ナットと、ボルトの細目螺子部に適合するＪＩＳ  Ｂ  ０２０７−１９９７に規定される細目ナットを螺合し、同一の締付トルク（１４５Ｎ・ｍ）で締結した。ナットの位置は表１に示した通りである。
サーボ型疲労試験機（±３９２ｋＮ）を用い、ボルトの頭部とナットをボルトの軸方向に繰返し引張り、破壊が発生するまでの繰返し回数（時間）をカウントした。尚、引張りの平均応力は１７６．４ＭＰａで一定とし、繰返し速度は５００回／分とした。
評価は、従来のＭ１６の並目ボルトと並目ナットを螺合した締結具の疲労強度を１００％とした時の相対値とした。
表１に示すように、並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さ（並目ナットのボルト頭側の端部の螺子山と嵌合するボルトのテーパ部の螺子山の高さ）ｈtが、並目ナットの螺子山の高さｈnの１０％〜７５％の高さで、並目ナットが、並目ナットの全長ｌnの５０％〜８０％の範囲でボルトのテーパ部と螺合された実施例１〜９は、優れた疲労強度を有することがわかった。
また、並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈtを並目ナットの螺子山の高さｈnの８０％とした比較例２，４，６では、従来の並目ボルトと並目ナットを螺合した締結具と同等の疲労強度しかなく、疲労強度改善効果が得られないことがわかった。
さらに、並目ナットが、並目ナットの全長ｌnの４０％でボルトのテーパ部と螺合された比較例７では、十分な疲労強度改善効果が得られないことがわかった。また、並目ナットが、並目ナットの全長ｌnの９０％でボルトのテーパ部と螺合された比較例８では、従来の１．４倍の疲労強度が得られることはわかったが、並目ナットの全長ｌnのほとんどがテーパ部で螺合しているため、外力などによってすっぽ抜ける可能性があり、締結の信頼性に欠けるので、好ましくない。
尚、並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈtを並目ナットの螺子山の高さｈnの５％とした比較例１，３，５は、並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈtを並目ナットの螺子山の高さｈnの５０％とした実施例２，５，８とほぼ同程度の疲労強度となっているが、並目ナットに嵌合するテーパ部の最小螺子山高さｈtを並目ナットの螺子山の高さｈnの１０％とした実施例１，４，７をピークとして、急激に疲労強度が低下しており、５％〜１０％の範囲は、少しの位置の違いで疲労強度にばらつきが発生し易い不安定な領域であると言える。また、テーパ部における各々の螺子山の引掛かりが少ないため、嵌合している残りの螺子山の負担が増加し、応力集中が発生し易くなり、実用性に欠けるので、好ましくない。さらに、螺子山の高さが低くなると、寸法精度のばらつきの影響を受け易く、製造安定性に欠けると共に、疲労強度のばらつきが発生し易く、締結安定性に欠けるので、好ましくない。
本実施例では、一般的に使用される代表的なＭ１６のサイズに形成されたボルトを用いたが、ボルトのサイズによらず、表１と同様の傾向が見られる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、確実な緩み防止機能を有すると共に、疲労強度を大幅に改善することにより、従来の螺子締結具では得られなかったような優れた安全性、信頼性を実現することができるボルトの提供、そのボルトを用いることによりボルト，ナットの使用数や寸法を大幅に低減し、製品の小型化、軽量化を実現できるだけでなく、ボルトの孔あけ加工や締付け作業等に要する工数を低減して製品のコストダウンを図ることができ、製品設計の自在性、組み立て作業性、量産性を著しく向上させることができる実用性に優れる締結具の提供、及び疲労強度に優れると共に、繰返し荷重（振動）を受けても緩むことがなく、締結力に優れ、低原価で量産性に優れるボルトの製造方法の提供を行うことができ、各種機械装置、鉄橋、建築物、建設機械、各種搬送機器、電気製品、眼鏡等の可動部または外部から振動を受ける部材の接合部の信頼性を高めることができ、遅れ破壊や応力腐食割れの発生率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１のボルトの要部側面図
【図２】図１のＡ部の拡大模式側面図
【図３】（ａ）図２のＡ部側面から位相が９０°ずれた位置の拡大模式図（ｂ）図２のＡ部側面から位相が１８０°ずれた位置の拡大模式図（ｃ）図２のＡ部側面から位相が２７０°ずれた位置の拡大模式図
【図４】（ａ）図１のＢ部の拡大模式側面図（ｂ）図１のＢ部側面から位相が１８０°ずれた位置の拡大模式図
【図５】（ａ）実施の形態１の締結具の使用状態を示す要部模式側面図（ｂ）図５（ａ）の側面から位相が１８０°ずれた位置の要部模式側面図
【図６】実施の形態１の締結具におけるボルトの製造方法の転造工程を示す側面図
【図７】（ａ）転造ダイスの第１平形ダイスの平面図（ｂ）第１平形ダイスの側面図
【図８】（ａ）転造ダイスの第２平形ダイスの平面図（ｂ）第２平形ダイスの側面図
【図９】（ａ）第２平形ダイスの第２転造歯形面の拡大平面図（ｂ）図９（ａ）のＣ−Ｃ線における要部断面模式図（ｃ）同Ｃ−Ｃ線から位相が９０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図（ｄ）同Ｃ−Ｃ線から位相が１８０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図（ｅ）同Ｃ−Ｃ線から位相が２７０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図（ｆ）同Ｃ−Ｃ線から位相が３６０°ずれたＧ−Ｇ線における要部断面模式図
【図１０】実施の形態２のボルトの製造方法の並目螺子部形成工程を示す模式断面図
【図１１】実施の形態２のボルトの製造方法の細目螺子部形成工程を示す模式断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  ボルト
２  ボルト軸部
３  ボルト頭
４  雄螺子部
５  並目螺子部
５ａ  頂部
５ｂ  谷底部
５ｃ  フランク
６  細目螺子部
６ｂ  谷底部
７  テーパ部
８  不完全螺子除去部
１０  並目ナット
１５  細目ナット
２０  被締結体
２０ａ  ボルト孔
３１  転造ダイス
３２  第１平形ダイス
３３  第１転造歯形面
３３ａ  並目形成用歯形
３４  仕上げ部
３５  食付き勾配
３６  逃げ勾配
３７  第２平形ダイス
３８  第２転造歯形面
３８ａ  並目形成用歯形
３８ｂ  細目形成用歯形
４１  並目螺子部切削用
４２  細目螺子部切削用バイト
１００  ボルト材料
【図１】
2009174564.tif 000004
【図２】
2009174564.tif 000005
【図３】
2009174564.tif 000006
【図４】
2009174564.tif 000007
【図５】
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【図６】
2009174564.tif 000009
【図７】
2009174564.tif 000010
【図８】
2009174564.tif 000011
【図９】
2009174564.tif 000012
【図１０】
2009174564.tif 000013
【図１１】
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