JP5096111B2 - ボルト及びナット - Google Patents

Description

この発明はボルト及びナットに関し、特に安定した締結が得られるようにしたボルト及びナットに関する。

ボルト・ナットによる締結において、所望の安定した締結力を確保する上で摩擦係数を安定させることが非常に重要である。締結力（ボルト軸力）はボルトの呼び径ｄと摩擦係数と締め付けトルクで表現され、理論的には摩擦係数が同一である限り、所定の安定した締結力が確保される。

ところで、ボルト・ナットは鍛造、転造、タッピング等で製造されるが、ナットは、鍛造や切削で素形材を加工した後、タッピングによってねじを形成する方法が広く採用されている（特許文献１、特許文献２）。

例えば、ナットを製造する場合、鍛造などによって外形を加工し、図４に示されるように、タップ１２０によってナット素形材１１０に雌ねじを刻設することが行われるが、タッピングに際しては、ナット素形材１１０、又はタップ１２０を回転させ、ナット素形材１１０を押し棒１００によってタップ１２０へ押し込んで雌ねじを刻設することが行われている。

しかし、押し込み速度はタップ１２０のねじリ−ドによって異なり、しかも押し棒１００の押し込み圧力が適切でないと、図５の(b)(c)に示されるタップ１２０の切り刃２、３が前側の切れ刃１、２、３で切削したナット素形材１１０の凹部に対して位置がずれ、三角ねじの山形がくずれることがある。例えば、押し棒１００の圧力が弱いと、図５の(d)に示されるようにタップ１２０の入った方向から見て表側のフランク面の山頂部の形状が崩れ、押し棒１００の圧力が強いと、図５の(e)に示されるようにタップ１２０の入った方向から見て裏側のフランク面の山頂部の形状が崩れる。ナット素形材１１０をタップ１２０へ押し込む速度と圧力を調整することは不可能であるので、ねじ山の形状の崩れを少なくするためにはナット素形材１１０をタップ１２０のリ−ドに合わせて送る装置が必要になる。

特公昭５５−４８８９２号公報 特開２００１−９６３７号公報

しかし、量産型のねじ加工機ではナット素形材をタップへ押し込む装置はばね圧又は空気圧を利用しており、タップのリ−ドに合わせて正確に送ることが難しいので、三角ねじの山形がくずれたナットが混入し、締結力のバラツキが発生する。

本発明はかかる問題点に鑑み、ねじ溝の頂部の崩れの有無に関係なく、安定した締結が得られるようにしたボルト及びナットを提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るボルトは、外周面に三角ねじを有し、規格の三角ねじを有するナットに嵌め合わされるボルトにおいて、ボルト雄ねじのねじ山角度がナット雌ねじの規格のねじ山角度よりも０°３０’〜４°の角度範囲から選ばれた所定角度だけ小さく形成され、ボルト雄ねじとナット雌ねじとの嵌め合い時にボルト雄ねじのねじ山頂側がナット雌ねじのねじ谷底側に接触されるようになっていることを特徴とする。

また、本発明に係るナットは、内周面に三角ねじを有し、外周面に規格のねじ山角度の三角ねじを有するボルトと嵌め合わされるナットにおいて、ナット雌ねじのねじ山角度がボルト雄ねじの規格のねじ山角度よりも０°３０’〜４°の角度範囲から選ばれた所定角度だけ大きく形成され、ボルト雄ねじとナット雌ねじとの嵌め合い時にナット雌ねじのねじ谷底側がボルト雄ねじのねじ山頂側に接触されるようになっていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つはボルト雄ねじのねじ山角度をナット雌ねじ規格のねじ角度により小さくするか、ナット雌ねじのねじ角度をボルト雄ねじの規格の三角ねじ山角度よりも大きくするようにした点にある。

これにより、ナット素形材をタップへ押し込む速度と圧力の大小に起因してナット雌ねじの表側又は裏側のねじ山頂部に形状の崩れが発生しても、ボルト雄ねじとナット雌ねじとを嵌め合わせ、締め付けが完了すると、ボルト雄ねじのねじ山の頂部側のフランク面がナット雌ねじのねじ谷底側のフランク面に確実に面接触するので、ナットの雌ねじの形状不良に関係なく、安定した締結が得られることとなる。

ここで、三角ねじとはメートルねじ、ユニファイねじ、ウィットねじ等、ねじ山が断面ほぼ三角形状を有するねじを言う。

ボルトのねじ山角度をナットの規格のねじ山角度より０°３０’〜４°小さく、あるいはナットのねじ山角度をボルトの規格のねじ山角度より０°３０′〜４°大きくしたのは次の理由による。三角ねじのボルトねじ山角度が６０°又は５５°であり、０°３０′未満ではボルトのねじ山フランク面とナットのねじ山フランク面との面接触の部分が広がってしまい、ボルト雄ねじとナット雌ねじとの嵌め合い時にボルト雄ねじのねじ山頂側とナット雌ねじのねじ谷底側とを接触させることができず、締結に対するねじ頂部の形状の崩れの影響が生じる。他方、４°を越えると、ボルト・ナットの締め付け後のフランク面の接触面積が少なく、焼き付き及び荷重変化による陥没の原因となるからである。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明が適用されるボルト・ナットの例を示し、これはメ−トルねじに適用した例である。図において、ボルト１０は頭部と軸部を有し、軸部の外周面には雄ねじが形成され、又ナット２０は内周面に雌ねじが形成されている。

図２は本発明に係るボルトの好ましい実施形態を示し、雄ねじ１０’は断面ほぼ三角形状をなすメートルねじであって、ねじ山の角度は規格ねじ山角度６０°に対して０°３０′〜４°の角度範囲から選ばれる所定角度α、例えば２°だけ小さく形成されている。

他方、ナット２０’は内周面に雌ねじを形成してなり、雌ねじは規格ねじ角度の６０°に形成されている。

ボルト１０’の雄ねじとナット２０’の雌ねじを嵌め合わせると、ボルト１０’の雄ねじのねじ山の角度がナット２０’の雌ねじのねじ角度６０°より例えば２°だけ小さく形成されているので、ボルト１０’の各ねじ山のフランク面はその頂部側でナット２０’の雌ねじの谷底側フランク面と接触し、その状態で雄ねじと雌ねじが嵌め合わされる。嵌め合わせが完了して締付けが開始されると、ボルト１０’のねじ山の頂部側のフランク面がナット２０’の雌ねじの谷底側のフランク面と面接触し、たとえ雌ねじのねじ山頂部に形状の崩れがあっても安定した締結が確保できる。

図３は本発明に係るナットの好ましい実施形態を示す。本例はボルト１０''を例えばねじ山角度６０°の規格のねじ山とし、ナット２０''の雌ねじをその谷のねじ角度がボルト１０''の雄ねじの規格のねじ山角度よりも所定角度α、例えば２°だけ大きく形成され、ナット２０''の雌ねじのねじ谷底側がボルト１０''の雄ねじのねじ山頂側に接触されるようになっている。

図３においてもボルト１０''の雄ねじとナット２０''の雌ねじを嵌め合わせると、ナット２０''の雌ねじの谷底側フランク面がボルト１０''のねじ山の頂部側のフランク面と接触し、嵌め合わせが完了して締付けが開始されると、ナット２０''の雌ねじの谷底側のフランク面がボルト１０''のねじ山の頂部側のフランク面と面接触し、たとえ雌ねじのねじ山頂部に形状の崩れがあっても安定した締結が確保できる。

規格のボルト・ナットの１例を示す図である。 本発明に係るボルトの好ましい実施形態を示す図である。 本発明に係るナットの好ましい実施形態を示す図である。 背景技術を説明するための図である。 図４におけるＡ部を拡大した状態及び押し棒の圧力と形状の崩れとの関係を示す図である。

符号の説明

１０、１０’、１０'' ボルト
２０、２０’、２０'' ナット

Claims (2)

1. 外周面に三角ねじを有し、タッピングによって形成された６０°又は５５°の規格ねじ山角度の三角ねじを有するナットに嵌め合わされるボルトにおいて、
   三角ねじの規格ねじ山の二等辺形状が維持されたまま、ボルト雄ねじのねじ山角度がナット雌ねじの規格のねじ山角度よりも０°３０'〜４°の角度範囲から選ばれた所定角度だけ小さく形成されており、ボルト雄ねじとナット雌ねじとの嵌め合い時にボルト雄ねじのねじ山頂側がナット雌ねじのねじ谷底側に接触されるようになっていることを特徴とするボルト。
2. 内周面にタッピングによって形成された三角ねじを有し、外周面に６０°又は５５°の規格のねじ山角度の三角ねじを有するボルトと嵌め合わされるナットにおいて、
   三角ねじの規格ねじ山の二等辺形状が維持されたまま、ナット雌ねじのねじ山角度がボルト雄ねじの規格のねじ山角度よりも０°３０'〜４°の角度範囲から選ばれた所定角度だけ大きく形成され、ボルト雄ねじとナット雌ねじとの嵌め合い時にナット雌ねじのねじ谷底側がボルト雄ねじのねじ山頂側に接触されるようになっていることを特徴とするナット。

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