JP2003254315A - 締結装置，ねじ装置および螺合部のゆるみ防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ装置において、螺合部のゆるみを良好に
防止し得るようにする。特に、振動によって螺合部にゆ
るみが生じることを防止する。 【解決手段】 ボルト１６とナット１８とを有するねじ
装置１０において、ナットを締め付けた後で、ボルトの
雄ねじ部３４の先端に開口するテーパ穴３８に、そのテ
ーパ穴３８より僅かに大きく形成されたテーパ部材２０
を圧入することにより、スリット４０を備えた雄ねじ部
３４を拡径し、雄ねじ部３４の雄ねじ面をナット１８の
雌ねじ穴５０の雌ねじ面に広い面積において強く押し付
ける。それにより、雄ねじ部３４と雌ねじ穴５０とのね
じ面間の摩擦力が増大してゆるみが良好に防止される。
テーパ部材２０と、テーパ穴３８およびスリット４０を
備えた雄ねじ部３４との代わりに、平くさびと、テーパ
溝を備えた雄ねじ部とを使用しても、同様のゆるみ止め
効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は雄ねじ部と雌ねじ穴
との螺合部のゆるみ防止に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボルトとナットとの組合わせに代表され
るねじ装置の、雄ねじ部と雌ねじ穴との螺合部にゆるみ
が生じる問題は重要な問題であり、古くから多くのゆる
み防止技術が開発されて来た。それらの一部は実用に供
されてある程度の効果を奏しているが、未だ十分とは言
えないのが実状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】そこで本発明は、螺合部のゆるみを良好に防止し得
るようにすることを課題としてなされたものであり、本
発明によって、下記各態様の締結装置，ねじ装置および
螺合部のゆるみ防止方法が得られる。各態様は請求項と
同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて
他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あく
までも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書
に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各
項に記載のものに限定されると解釈されるべきではな
い。また、一つの項に複数の事項が記載されている場
合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければなら
ないわけではない。一部の事項のみを選択して採用する
ことも可能なのである。

【０００４】なお、以下の各項において、(1)項が請求
項１に相当し、(5)項が請求項２に、(8)項が請求項３
に、(9)項が請求項４に、(13)項が請求項５に、(14)項
が請求項６にそれぞれ相当する。

【０００５】（１）雄ねじ部を備えたボルトと、その雄
ねじ部と螺合される雌ねじ穴を備えたナットとを含み、
複数の被締結部材を互いに締結する締結装置であって、
前記ボルトが、前記雄ねじ部の先端面の中央部から雄ね
じ部の軸線に沿って延び、先端面から離れるに従って内
のり寸法が直線的に減少するテーパ穴と、前記雄ねじ部
の軸線から半径方向に延びて前記先端面と雄ねじ面とに
開口し、雄ねじ部を周方向において複数に分割する複数
のスリットとが、前記ナットの高さ以上の軸方向寸法で
形成された拡径部を有するものであり、かつ、当該締結
装置が、前記テーパ穴に対応するテーパ部を有し、テー
パ穴の、前記雄ねじ部の前記ナットとの螺合部の６０％
以上の部分に対応する部分に圧入されてその６０％以上
の部分を拡径し、その部分の雄ねじ面をナットの雌ねじ
穴の雌ねじ面に押し付けるに足る寸法を有するテーパ部
材を含むことを特徴とする締結装置。

【０００６】ボルトとナットとを含む締結装置は、複数
の被締結部材を締結するための代表的な装置として広く
利用されている。ボルトには、一端に頭部を有する有頭
ボルトと、頭部を有さず、両端部ともに雄ねじ部とされ
た無頭ボルトとがある。無頭ボルトの代表的なものは、
被締結部材の一つに形成された雌ねじ穴に一方の雄ねじ
部が螺合限度まで螺合されて使用される植込みボルトで
ある。雄ねじ部の螺合限度は、雄ねじ部が雌ねじ部の不
完全ねじ部に限度いっぱい螺合されること、あるいは雄
ねじ部の不完全ねじ部が雌ねじ穴に限度いっぱいまで螺
合されることにより規定される。本項の締結装置は、ボ
ルトの雄ねじ部とナットとの螺合部のゆるみ防止のため
に本発明を適用したものであり、雄ねじ部の拡径部の少
なくとも一部が雌ねじ穴に螺合された状態で、その拡径
部のテーパ穴にテーパ部材のテーパ部が圧入されること
により拡径部が拡径されて、雄ねじ面がナットの雌ねじ
面に強く押し付けられ、雄ねじ部とナットとの相対回
転、すなわち螺合部のゆるみが防止される。テーパ部
は、テーパ穴の、雄ねじ部のナットとの螺合部の６０％
以上の部分に対応する部分に圧入されて、その６０％以
上の部分を拡径させ、その部分の雄ねじ面をナットの雌
ねじ面に押し付ける。

【０００７】ゆるみ防止の観点からは、拡径部とナット
との螺合部の長さが長いほどよく、螺合部の全長が拡径
部とされることが望ましい。そのためには、拡径部の長
さがナットの高さ以上とされることが必要であり、テー
パ穴やスリットもナットの高さ以上の深さとされること
が必要である。また、締結状態において、ボルトの雄ね
じ部がナットから一定量突出させられるのが普通であ
り、この突出部はナットとは螺合しないのであるが、こ
の部分にもスリットおよびテーパ部材の通過を許容する
穴（テーパ穴の一部でもよく、テーパを有しないストレ
ート穴でもよい。以下、説明の単純化のために、ストレ
ート穴を有する場合でもそのストレート穴の部分も含め
てテーパ穴と称することとする。）が形成されることが
必要である。したがって、スリットおよびテーパ穴は、
ナットの高さより深く形成されることが望ましい。拡張
部がナットから雄ねじ部の先端面とは反対側（便宜上基
端側と略称する）へ突出するようにされてもよい。ただ
し、雄ねじ部のナットより基端側へ突出した部分には、
雄ねじと雌ねじとの各ねじ山同士の係合に基づいて生じ
る張力の総和が作用するのに対し、スリットおよびテー
パ穴が形成された拡径部は、それらが形成されていない
他の部分に比較して引張強度が低くなるため、拡径部が
ナットから基端側へ突出することは、ボルトの強度確保
上望ましいことではない。強度確保の観点からすれば、
ボルト，ナットによる被締結部材の締結状態で、テーパ
穴およびスリットがナットから基端側へ突出しないよう
にされることが望ましいのである。以上のことを考慮す
れば、拡径部とナットとの螺合長さは、ゆるみ防止の観
点からは、ナットの高さの６０％以上とされることが望
ましく、７０％以上，８０％以上，９０％以上，１００
％以上とされることがさらに望ましい。一方、ボルトの
強度確保の観点からは、拡径部とナットとの螺合長さ
は、ナットの高さの１００％以下，９２％以下，８５％
以下とされることが望ましい。

【０００８】なお、ボルトとナットとによって被締結部
材を締結する際には、ボルトの軸部および雄ねじ部の適
切な長さが、被締結部材の厚さによって必然的に決ま
る。短過ぎればボルトとナットの螺合が不十分となり、
長過ぎればボルトの材料が無駄になる上、突出した雄ね
じ部が邪魔になるからである。したがって、被締結部材
の厚さに応じて適切な長さのボルトが選択されて使用さ
れる限り、ボルトとナットとを含む締結装置において、
「テーパ部材が、雄ねじ部のナットとの螺合部の６０％
以上の部分に対応する部分に圧入され、その６０％以上
の部分を拡径して、その部分の雄ねじ面をナットの雌ね
じ穴の雌ねじ面に押し付ける」との要件が満たされるこ
とを保証することができる。

【０００９】（２）前記テーパ穴の横断面形状が円形で
ある (1)項に記載の締結装置。テーパ穴およびテーパ部
の横断面形状は、円形に限定されるわけではないが、加
工の容易さ、あるいは拡径機能の良さの観点から円形と
されることが望ましい。 （３）前記スリットが、３つ以上形成された (1)項また
は (2)項に記載の締結装置。スリットは、雄ねじ部の軸
線から半径方向外向きに延びる部分を１つと数えること
とする。したがって、雄ねじ部の一直径に沿って、すな
わち、軸線の両側へ延びる状態で形成されたスリットは
２つと数えられることになる。加工の容易さの観点から
すれば、スリットは雄ねじ部の直径に沿って形成される
ことが望ましく、したがってスリットは偶数個が望まし
い。しかし、軸線の片側へのみ延びるスリットを形成す
ることも不可能ではなく、奇数個のスリットの採用も可
能である。スリットは、拡径部の拡径の容易さの観点か
らすれば多いことが望ましいが、引張強度の確保や加工
の容易さの観点からすれば少ないことが望ましい。ま
た、強度確保の観点からすれば、各スリットの幅は狭い
ほどよい。スリットは１つまたは２つでもよいが、３つ
以上であることが望ましい。スリットを１つあるいは２
つ備えるのみの拡径部は拡径するとは言いにくいが、本
明細書では、これらの場合も拡径とみなすこととする。

【００１０】（４）前記テーパ穴および前記テーパ部の
テーパ角が１５度以下である (1)項ないし (3)項のいず
れかに記載の締結装置。テーパ穴およびテーパ部のテー
パ角、すなわち、テーパ面の互いに反対側の部分の各母
線の延長部の成す角は、くさび効果およびテーパ部材の
離脱回避の観点からは小さいことが望ましいが、拡径部
の拡径量確保の観点からは大きいことが望ましい。した
がって、テーパ角は１５度以下，８度以下，５度以下で
あることが望ましく、１度以上，２度以上，３度以上で
あることが望ましい。

【００１１】（５）雄ねじ部を備えたボルトと、その雄
ねじ部と螺合される雌ねじ穴を備えたナットとを含み、
複数の被締結部材を互いに締結する締結装置であって、
前記ボルトが、雄ねじ部の先端面から軸線を含む一平面
に沿って延び、幅が先端面から離れるに従って直線的に
減少するテーパ溝が、雄ねじ部を直径方向に貫通すると
ともに前記ナットの高さ以上の深さで形成された拡径部
を有するものであり、かつ、当該締結装置が、前記テー
パ溝に対応するテーパ部を有し、テーパ溝の、前記雄ね
じ部の前記ナットとの螺合部の６０％以上の部分に対応
する部分に圧入されてその６０％以上の部分を拡径さ
せ、その部分の雄ねじ面を雌ねじ穴の雌ねじ面に押し付
けるに足る寸法を有するテーパ部材を含むことを特徴と
する締結装置。テーパ溝を備えた拡径部は、テーパ部の
圧入に伴うテーパ溝の幅の増大に伴ってテーパ溝に直角
な方向の寸法が増大するのみで、拡径するとは言いにく
い。しかし、本明細書では、この場合も拡径とみなすこ
ととする。上記のように、拡径の方向性が強いため、本
項の締結装置においては、ゆるみ防止効果にも方向性が
見られそうであるが、実験によって、実用上問題となる
ような方向性は見られないことが確認された。本項の締
結装置は前記 (1)項の締結装置とほぼ同等のゆるみ防止
効果が得られるのであり、しかも、拡径部の構成が単純
であるため、加工が容易である利点を有する。本項の締
結装置においても、前記 (1)項の締結装置におけると同
様に、ゆるみ防止の観点から、拡径部とナットとの螺合
長さは、ナットの高さの６０％以上，７０％以上，８０
％以上，９０％以上とされることが望ましく、一方、ボ
ルトの強度確保の観点からは、拡径部とナットとの螺合
長さは、ナットの高さの１００％以下，９２％以下，８
５％以下とされることが望ましい。

【００１２】（６）前記テーパ溝およびテーパ部のテー
パ角が１５度以下である (5)項に記載の締結装置。(4)
項に関連して説明した理由により、テーパ溝およびテー
パ部のテーパ角も１５度以下，８度以下，５度以下であ
ることが望ましく、１度以上，２度以上，３度以上であ
ることが望ましい。 （７）前記ボルトが前記拡径部とは反対側の端部に頭部
を有する有頭ボルトである (1)項ないし (6)項のいずれ
かに記載の締結装置。

【００１３】（８）雄ねじ部の先端面から軸線を含む一
平面に沿って延び、かつ、雄ねじ部を直径方向に貫通す
る状態で形成され、幅が先端面から離れるに従って漸減
するテーパ溝を備えた雄ねじ部材と、前記テーパ溝に対
応するテーパ部を有し、テーパ溝に圧入されることによ
りそのテーパ溝を広げるテーパ部材とを含むねじ装置。
本項のねじ装置においては、雄ねじ部を有する部材が
(5)項の締結装置におけるようにボルトには限定され
ず、また、雄ねじ部と螺合される雌ねじ穴を有する相手
部材もナットに限定されない。例えば、雄ねじ部材は、
軸部材の一端面から雄ねじ部が突出させられたもので
も、軸部材の一端面から軸部が突出させられ、その先端
部が雄ねじ部とされたものでもよいのである。また、植
込みボルトの、相手部材に植え込まれる側の端部のゆる
み防止に本発明の原理を適用した態様も、本項のねじ装
置の一例である。雌ねじ穴が有底のものである場合に
は、植込みボルトの植え込みに従って、テーパ部材が相
手部材の雌ねじ穴の底面によってテーパ溝に圧入される
ようにすることができる。

【００１４】（９）前記テーパ溝が前記雄ねじ部の呼び
径の８０％以上の深さを有し、前記テーパ部が前記雄ね
じ部の呼び径の８０％以上の長さを有する (8)項に記載
のねじ装置。雌ねじ穴を有するのがナットである場合に
は、テーパ溝がナットよりボルトの基端側へ突出するこ
とが強度確保の観点から望ましくない一方、雄ねじ部の
先端部はナットから一定量突出することが望ましい。ま
た、雌ねじ穴が有底のものである場合には、雄ねじ部の
呼び径より深くされることが多い。テーパ溝の深さはこ
れらのことを考慮して決定されるべきものであるが、一
般的には、雄ねじ部の呼び径の９０％以上であることが
望ましく、１００％以上，１２０％以上であることがさ
らに望ましい。ただし、テーパ溝は、前記テーパ穴と同
様に、テーパのないストレート溝の部分を含んでもよい
ものとする。 （１０）前記テーパ溝およびテーパ部のテーパ角が１５
度以下である (8)項または (9)項に記載のねじ装置。
(6)項の説明が本項にも当てはまる。 （１１）前記雄ねじ部材がボルトである (9)項または(1
0)項に記載のねじ装置。 （１２）前記雌ねじ部材がナットである (9)項ないし(1
1)項のいずれかに記載のねじ装置。

【００１５】（１３）雄ねじ部材の、雄ねじ部の先端面
の中央部から雄ねじ部の軸線に沿って延び、先端面から
離れるに従って内のり寸法が直線的に減少するテーパ穴
と、前記雄ねじ部の軸線から半径方向に延びて前記先端
面と雄ねじ面とに開口し、雄ねじ部を周方向において複
数に分割する複数のスリットとが形成された拡径部を、
相手部材の雌ねじ穴に前記雄ねじ部の呼び径の５０％を
超える長さで螺合させ、かつ、テーパ部材の前記テーパ
穴に対応するテーパ部を、テーパ穴の、少なくとも前記
拡径部の前記雌ねじ穴との螺合部の６０％以上に対応す
る部分に圧入することにより、拡径部を拡径させてその
拡径部の雄ねじ面を前記雌ねじ穴の雌ねじ面に押し付
け、前記雄ねじ部材と前記相手部材との螺合部のゆるみ
を防止することを特徴とする螺合部のゆるみ防止方法。
本項のゆるみ防止方法においては、ゆるみ防止の観点か
ら、拡径部と雌ねじ穴との螺合長さは、雄ねじ部の呼び
径の６０％以上，７０％以上，８０％以上とされること
が望ましい。また、相手部材がナットである場合には、
ボルトの強度確保の観点から、拡径部とナットとの螺合
長さが、ナットの高さの１００％以下，９２％以下，８
５％以下とされることが望ましい。また、前記 (2)項な
いし (4)項， (7)項の各々に記載の特徴は本項のゆるみ
防止方法にも適用可能である。

【００１６】（１４）雄ねじ部材の、雄ねじ部の先端面
から軸線を含む一平面に沿って延び、かつ、雄ねじ部を
直径方向に貫通する状態で形成され、幅が先端面から離
れるに従って直線的に減少するテーパ溝を備えた拡径部
を、相手部材の雌ねじ穴に前記雄ねじ部の呼び径の５０
％を超える長さで螺合させ、かつ、テーパ部材の前記テ
ーパ溝に対応するテーパ部を、テーパ溝の、少なくとも
前記拡径部の前記雌ねじ穴との螺合部の６０％以上に対
応する部分に圧入することにより、拡径部を拡径させて
その拡径部の雄ねじ面を前記雌ねじ穴の雌ねじ面に押し
付け、前記雄ねじ部材と前記相手部材との螺合部のゆる
みを防止することを特徴とする螺合部のゆるみ防止方
法。本項のゆるみ防止方法においては、ゆるみ防止の観
点から、拡径部と雌ねじ穴との螺合長さが、雄ねじ部の
呼び径の６０％以上，７０％以上，８０％以上とされる
ことが望ましい。また、相手部材がナットである場合に
は、ボルトの強度確保の観点から、拡径部とナットとの
螺合長さが、ナットの高さの１００％以下，９２％以
下，８５％以下とされることが望ましい。また、前記
(6)項あるいは (7)項に記載の特徴は本項のゆるみ防止
方法にも適用可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態であるねじ装
置ないし締結装置を図に基づいて説明する。図１に、ね
じ装置１０が２つの被締結部材１２，１４を締め付ける
締結装置として使用される様子を示す。ねじ装置１０
は、図１および図２に示すように、ボルト１６とそのボ
ルト１６に螺合されるナット１８と、ナット１８のボル
ト１６に対するゆるみを防止するゆるみ防止部材たるテ
ーパ部材２０とを備える。以下順に説明する。

【００１８】ボルト１６は、図３および図４に示すよう
に、頭部３０と、頭部３０から延びる軸部３２とを備
え、軸部３２の頭部３０とは反対側の先端部が雄ねじ部
３４とされている。ボルト１６は有頭ボルトなのであ
る。雄ねじ部３４の頭部３０とは反対側の端部である先
端部において、先端面３６の中央部から雄ねじ部３４の
軸線に沿って延びる穴３８が形成されている。穴３８は
横断面形状が円形であり、先端面３６から遠ざかるに従
って内のり寸法たる内径が直線的に減少するテーパ穴と
されている。テーパ穴３８の、直径方向に隔たった２つ
の母線の延長部同士が成す角であるテーパ角は、３度と
されている。テーパ穴３８は、予め定められたナット１
８との螺合部に到る深さで形成され、本実施形態におい
ては、螺合部の約８０％に対応する深さで形成されてい
る。なお、テーパ穴３８は、横断面形状が多角形状に形
成されてもよい。テーパ角は、約２度に形成されてもよ
いし、４度以上、１０度以下に形成されてもよい。

【００１９】雄ねじ部３４にはさらに、軸方向および半
径方向に沿って延びるスリット４０が複数形成されてい
る。本実施形態においては、図４に示すように、互いに
直交する２つの直径方向に沿って、合計４つのスリット
４０が形成されている。スリット４０は、テーパ穴３８
と同じ深さに形成され、テーパ穴３８の内周面とボルト
１６の先端面３６および雄ねじ面４２とに開口してい
る。これらテーパ穴３８およびスリット４０の形成され
た部分が、後述するテーパ部材２０が圧入されることに
より、直径が拡大させられる拡径部４４を構成してい
る。なお、スリット４０は、１つ以上形成されればよ
く、偶数個形成されても奇数個形成されてもよいが、等
角度間隔に形成されることが望ましい。

【００２０】図５に示すナット１８は、雌ねじ穴（図１
参照）５０を備え、雌ねじ穴５０の長さたる螺合長さが
ボルト１６の呼び径の約９０％とされている。なお、ナ
ットの螺合長さは、ボルトの呼び径の７５％以上あるい
は８０％以上とされればよく、１０５％以下あるいは９
５％以下とされればよい。

【００２１】テーパ部材２０は、図６に示すように、上
記テーパ穴３８と同じ角度に傾斜させられたテーパ外周
面５２を有するテーパ部５４を備える。テーパ部材２０
は、外径がテーパ穴３８の内径より僅かに大きく形成さ
れており、本実施形態においては、テーパ部５４の先端
の直径がテーパ穴３８の底部の直径より約０．５mm大き
い形状であって、テーパ穴３８より長く形成されてい
る。テーパ部材２０は、テーパ部５４の最大径部から軸
方向に延びる係合部５６を備え、テーパ部材２０をテー
パ穴３８からの抜き出しが可能とされている。係合部５
６の外周には雄ねじ５８が形成され、図示を省略する抜
き出し工具を螺合させることにより、テーパ部材２０を
軸方向に抜き出すことができるようにされているのであ
る。なお、テーパ部材２０をボルト１６に挿入した後で
抜き出す必要がない場合には、係合部５６を形成するこ
とは不可欠ではない。さらに、テーパ部材２０は、嵌合
される部分全てがテーパ面５２を有するように形成され
ているが、先端から離れた部分においてテーパを有しな
い円筒面を有する形状とされてもよい。

【００２２】以上説明したねじ装置１０の各構成要素１
６，１８，２０により、被締結部材１２，１４が締結さ
れる。図１に示すように、２つの板状の被締結部材１
２，１４に、厚さ方向に貫通するボルト穴６０がそれぞ
れ形成されている。ボルト１６が、それらボルト穴６０
に挿通され、頭部３０とは反対側に突出した先端の雄ね
じ部３４にナット１８が螺合されて、２つの被締結部材
１２，１４が締め付けられる。それにより２つの被締結
部材１２，１４が強固に締結される。その後、テーパ部
材２０がテーパ穴３８に挿入され、ハンマ等により打ち
込まれてテーパ穴３８の底まで圧入されれば、雄ねじ部
３４のうちテーパ穴３８に対応する部分である拡径部４
４の径が拡大される。テーパ部材２０はテーパ穴３８に
対して、全体において直径が０．５mm大きくされている
ので、テーパ穴３８の底近傍まで圧入されれば、拡径部
４４全体の径がほぼ均一に拡大される。それによって、
雄ねじ部３４の雄ねじ面が雌ねじ穴５０の雌ねじ面に押
しつけられて摩擦力が増大させられ、ボルト１６とナッ
ト１８とのゆるみが良好に防止される。本実施形態にお
いては、雄ねじ部３４とナット１８との螺合部の約８０
％の部分において、雄ねじ面と雌ねじ面とが互いに強く
押し付けられるため、ゆるみが特に良好に防止される。

【００２３】なお、本実施形態においては、拡径部４４
のナット１８との螺合長さが、ナット１８の高さの約８
０％とされていたが、それより短くされてもよく、６０
％以上あるいは７０％以上とされてもよい。ゆるみ防止
の観点からは、８０％以上，９０％以上，１００％以上
とされることが望ましいのであるが、締結状態におい
て、テーパ穴３８およびスリット４０がナット１８から
ボルト１６の頭部３０側へ突出すれば（拡径部４４が突
出すれば）、その突出した部分のボルト１６の横断面積
がテーパ穴３８およびスリット４０の分だけ減少し、引
っ張り強度が低下するため、ボルト１６の強度確保の観
点からすれば、１００％を超えることは望ましくない。
拡径部４４とナット１８との螺合長さは、ナット１８の
高さの１００％以下であることが望ましく、９２％以
下、８５％以下とすることがさらに望ましいのである。
ただし、特にゆるみ防止の信頼性を高くする必要がある
場合に、テーパ穴３８およびスリット４０の形成により
ボルト１６の引っ張り強度が低下してもなお要求強度を
満たし得るように、通常より（拡径部４４を有しないボ
ルトが使用される場合より）呼び径の大きいボルト１
６，ナット１８を使用し、テーパ穴３８およびスリット
４０をナット１８より頭部３０側に突出させることは差
し支えない。

【００２４】別の実施形態であるねじ装置８０を図７な
いし図１２に基づいて説明する。本ねじ装置８０は、ボ
ルト８２の拡径部８４およびそれを拡径させる部材の形
状が上記実施形態と異なるが、他の構成要素については
同じであるので、異なる要素についてのみ詳細に説明
し、共通の要素については共通の符号を用いることによ
り対応関係を示して説明を省略する。

【００２５】図９および図１０に拡大して示すように、
ボルト８２の雄ねじ部３４に、ボルト８２の軸方向およ
び直径方向に沿って延び、先端面３６と雄ねじ面４２と
に開口するテーパ溝８６が形成され、そのテーパ溝８６
に板状の平くさび８８が挿入されることにより、雄ねじ
部３４が拡径される。テーパ溝８６は、互いに対向する
一対の側面が先端面３６に近い部分において互いに平行
に形成され、先端面３６から遠い側の部分が、先端面３
６から遠ざかるに従って互いに接近させられ、幅が直線
的い小さくなるように形成されている。以下、先端面３
６に近く、幅が一定の部分を平行部９０、幅が漸減させ
られている部分をテーパ部９２と称する。

【００２６】テーパ部９２における上記側壁同士の成す
角度であるテーパ角は３度とされている。テーパ溝８６
は、前述の実施形態と同様に、ボルト８２の先端面から
ナット１８と雄ねじ部３４との螺合部に到達する長さで
あって、螺合部の約６０％の深さまで形成され、そのう
ちのおよそ半分がテーパ部９２とされている。テーパ部
９２と平行部９０との境界は、加工の都合上、僅かに段
差を有する。なお、テーパ溝８６は、平行部９０を設け
ずに、先端面３６への開口まで側面が一定のテーパ角で
傾斜させられ、テーパ溝８６全体がテーパ部９２とされ
てもよい。

【００２７】平くさび８８は、図１１および図１２に示
すように、概して板状をなし、ナット１８の雌ねじ山と
の干渉を回避するために、幅が雄ねじ部３４の谷径より
やや小さくされている。平くさび８８の先端部９４の厚
さはテーパ溝８６の底部の幅より０．５mm厚く形成され
ている。先端部９４は、テーパ溝８６の部分円筒面を成
す底面に接するように断面形状がほぼ半円形とされてい
る。平くさび８８は、ボルト８２の雄ねじ部３４とほぼ
同じ長さに形成され、テーパ溝８６の底まで打ち込まれ
た状態でボルト８２の先端面３６から突出する部分を備
えており、この突出部を工具で挟むことにより引きぬき
可能とされている。平くさび８８は、テーパ溝８６に挿
入される部分であって、テーパ溝８６と同じテーパ角に
傾斜させられたテーパ部９６と、テーパ溝８６内に挿入
されない部分であって互いに対向する側面が平行となる
ように形成された平行部９８とを有する。なお、平くさ
び８８は、テーパ溝８６の平行部９０に嵌入する部分も
テーパ部９２に嵌入する部分と同じテーパ部９６とされ
ている。なお、平くさび８８は、一旦テーパ溝８６に圧
入された後で引き抜く必要がない場合には、平行部９８
を形成することは不可欠ではない。ただし、テーパ溝８
６への打ち込みを容易にするために、テーパ溝８６より
僅かに長くされることが望ましい。

【００２８】本態様におけるねじ装置８０により、２つ
の板状の被締結部材１２，１４を締結する場合について
説明する。図７および図８に示すように、ボルト８２が
２つの被締結部材１２，１４のボルト穴６０に挿通さ
れ、雄ねじ部３４にナット１８が螺合されて、被締結部
材１２，１４が締結される。次に、平くさび８８がテー
パ溝８６に圧入されれば、拡径部８４の径が拡大させら
れて、螺合部のゆるみが防止される。本態様において
は、平くさび８８により、拡径部８４が主に平くさび８
８の厚さ方向に拡径されるのみであるが、前述の実施形
態とほぼ同等のゆるみ防止効果が得られる。

【００２９】さらに、別の実施形態であるねじ装置１２
０について説明する。本ねじ装置１２０は、図１３に示
すように、ボルト１２２とナット１２４とを備え、ボル
ト１２２が、軸部の両端部に雄ねじ部１２６，１２８の
形成された無頭ボルトであって、一方の端部が被締結部
材１２９に植え込まれて、別の被締結部材１３１を締め
付ける植込みボルトとされている。ボルト１２２は、植
込み側の雄ねじ部１２６の先端が平先とされ、反対側の
雄ねじ部であってナット１２４に螺合されるナット側の
雄ねじ部１２８の先端が丸先とされている。植込み側の
雄ねじ部１２６に、先端面１３０の中央部から雄ねじ部
１２６の軸線に沿って延びるテーパ穴１３２が形成され
ている。テーパ穴１３２は、横断面形状が円形であって
先端面１３０から遠ざかるに従って内径が直線的に減少
させられている。テーパ穴１３２は、雄ねじ部１２６の
約６０％に相当する長さに形成されている。

【００３０】植込み側の雄ねじ部１２６にはさらに、軸
方向および半径方向に延びるスリット１３４が複数形成
されている。複数のスリット１３４は、前述の実施形態
と同様に、互いに直交する２つの直径方向に沿って４つ
形成されている。スリット１３４はテーパ穴１３２より
長く形成されているが、雄ねじ部１２６が被締結部材１
２９の雌ねじ穴１３６に植え込まれた状態で、その被締
結部材１２９より突出することはない深さで形成されて
いる。このことにより、植込み側の雄ねじ部１２６の拡
径部と非拡径部との境界部において弾性変形量が滑らか
に変化するとともに、テーパ穴１３２およびスリット１
３４の形成によるボルト１２２の引っ張り強度低下が回
避される。

【００３１】なお、スリット１３４は、前述の実施形態
におけるスリット４０と同様にテーパ穴１３２と同じ長
さに形成されてもよい。一方、前述の実施形態における
ねじ装置１０においても、スリット４０の長さをテーパ
穴３８より長くしてもよく、スリット４０のみをナット
１８との螺合部の反対側に突出する長さに形成してもよ
い。

【００３２】被締結部材１２９に螺合された雄ねじ部１
２６には、ゆるみ防止部材としてテーパ部材１３８が取
り付けられている。テーパ部材１３８は、テーパ穴１３
２より長く形成され、雄ねじ部１２６の不完全ねじ部が
雌ねじ穴１３６に螺合されるよりも早く、テーパ部材１
３８が雌ねじ穴１３６の底面に当接するようにされてい
る。この当接後、雄ねじ部１２６がさらに雌ねじ穴１３
６に螺合されれば、テーパ部材１３８がテーパ穴１３２
内に徐々に圧入される。それにより、雄ねじ部１２６の
テーパ穴１３２およびスリット１３４が形成された部分
である拡径部１４０が拡径させられ、雄ねじ部１２６と
雌ねじ穴１３６とのねじ面同士が強く押し付けられる。
やがて、テーパ部材１３８がテーパ穴１３２の底面に当
接すれば、雄ねじ部１２６の雌ねじ穴１３６に対する前
進が阻止される。なお、このテーパ部材１３８のテーパ
穴１３２の底面への当接は不可欠ではなく、拡径部１４
０の拡径によりねじ面同士の摩擦力が増大し、ボルト１
２２の回転トルクが設定トルクに達した場合に、植込み
が終了させられるようにしてもよい。

【００３３】本実施形態は、ボルト１２２の植込み側の
雄ねじ部１２６のゆるみ防止に本発明が適用されたもの
であって、ナット１２４と螺合される側の雄ねじ部１２
８には適用されていないが、雄ねじ部１２８側にも、図
１ないし図６に記載の、あるいは図７ないし図１１に記
載のゆるみ防止装置を設けることも可能である。

【００３４】さらに付言すれば、本実施形態におけるよ
うに、ねじ装置１２０のボルト１２２が植込みボルトで
あっても、ゆるみ防止装置として平くさびとテーパ溝と
を組み合わせて利用することが可能である。その場合に
は、平くさびの厚さの大きい側の端面を、雌ねじ穴１３
２の底面のテーパ内周面に沿ったテーパ外周面とするこ
とが望ましい。平くさびは、ボルト１２２の回転に伴っ
て、雌ねじ穴１３２内において回転しながらテーパ溝内
に侵入させられるので、雌ねじ穴１３２の底面に沿った
形状とすることにより、滑らかに相対回転するようにす
ることが望ましいのである。

【００３５】以上に説明したねじ装置のいくつかについ
て、ゆるみ防止効果を検証する試験を行った。以下、ね
じ装置１０およびねじ装置８０のゆるみ試験について説
明する。図１４に、本試験のための装置として作製した
ゆるみ試験機２００を概念的に示す。本ゆるみ試験機２
００は、ねじ装置により複数の被締結部材を締め付けさ
せ、そのうちの１つをボルトの軸方向と直交する方向、
すなわち直径方向に振動させて、締め付け力の変化を検
出するものである。図には、ねじ装置８０がゆるみ試験
機２００にセットされた様子が示されている。

【００３６】図１４において、符号２０２は、本ゆるみ
試験機２００の本体たるベースである。ベース２０２上
に、板状の支持台２０４が水平な姿勢で固定され、その
支持台２０４に試験の対象物であるねじ装置８０が取り
付けられている。支持台２０４には、ねじ装置８０のボ
ルト８２が貫通可能な貫通孔２０６が形成されており、
ボルト８２がその貫通孔２０６に挿通されてナット１８
が螺合されている。支持台２０４上に、ボルト８０の軸
方向に直角な方向に振動する振動部材２０８が配設され
ている。振動部材２０８は、ころがり軸受２１０を介し
て支持台２０４上に配設されており、支持台２０４に対
して水平な一直線に沿って滑らかに相対移動可能とされ
ている。ころがり軸受２１０は、図示は省略するが、水
平に延びる保持器たるケージに複数のローラが回転可能
に保持されてなる。ベース２０２上に振動部材２０８を
振動させる振動装置２１２が設けられている。振動装置
２１２は、駆動源たる電動モータ２１４と、その電動モ
ータ２１４の回転を水平な一方向の振動に変換する変換
装置（図示省略）とを含み、振動部材２０８を強制振動
させる。なお、この強制振動の振幅は±０．３５mmであ
る。

【００３７】振動部材２０８とナット１８との間にナッ
ト受け２１６が配設されている。ナット受け２１６は、
軸方向に貫通するボルト穴２１８を有する円筒状の本体
２２０を備え、本体２２０の一方の端面においてナット
１８を受けている。本体２２０の軸方向中央の外周に半
径方向外向きのフランジ部２２２が設けられており、ナ
ット受け２１６はフランジ部２２２により振動部材２０
８に当接させられて、ねじ装置８０の締付け力を振動部
材２０８に伝達する。ナット受け２１６の本体２２０
は、振動部材２０８にフランジ部２２２が当接した状態
で、ナット１８と反対側の端面２２４が他の部材に接触
しない長さに形成されている。このことにより、ねじ装
置８０の締付け力は全て、振動部材２０８に伝達され
る。振動部材２０８は、十分に広い面積に形成されてい
るので、ねじ装置８０による締め付け力を受けつつ、滑
らかに水平方向に振動することが可能である。

【００３８】支持台２０４の下方にはボルト受け２２６
が配設されている。ボルト受け２２６は、段付円筒状に
形成され、軸方向に順に比較的大径の大径部２２８と、
大径部２２８より径の小さい中径部２３０と、さらに径
の小さい小径部２３２とを備え、小径部２３２が支持台
２０４の貫通孔２０６内に挿入されている。ボルト受け
２２６を軸方向に貫通するボルト穴２３４が形成され、
大径部２２８に形成された座ぐり穴２３６に連通されて
おり、ボルト８２の頭部３０を収容する。ボルト受け２
２６の中径部２３０の外周に円筒状のロードセル２４０
が、半径方向の隙間を残して嵌合されており、ねじ装置
８０による締め付け力が測定可能とされている。ロード
セル２４０は、内周側の部分が円環状に軸方向下方へ突
出させられた内周側突部２４２を備え、その内周側突部
２４２においてのみボルト受け２２６の大径部２２８に
当接させられている。一方、外周側の部分が円環状に軸
方向上方に突出させられて外周側突部２４４を形成し、
その外周側突部２２４においてのみ支持台２０４に当接
させられている。このことにより、ロードセル２４０
は、ねじ装置８０による締め付け力に応じて弾性変形さ
せられ、その変形量あるいは歪みが検出されることによ
り締め付け力を取得することができる。ボルト受け２２
６も、大径部２２８においてロードセル２４０に当接す
る以外は、各径部の端面において他の部材に当接しない
ようにされており、ねじ装置８０の締付け力がロードセ
ル２４０に伝達される。ボルト８２は、ボルト受け２２
６およびナット受け２１６を貫通して延び、雄ねじ部３
４のナット受け２１６から突出した部分にナット１８が
螺合されている。締結状態では、ボルト８２の頭部３０
がボルト受け２２６に受けられ、ナット１８がナット受
け２１６に受けられる。

【００３９】ゆるみ試験機２００には、さらに、振動を
検出する振動検出装置２５０が設けられている。振動検
出装置２５０は、振動部材２０８に接触させられた振動
子２５２を備え、振動部材２０８が振動させられれば振
動子２５２が一体的に振動させられて、振動の繰返し数
を計数することができる。

【００４０】平くさび８８を含むねじ装置８０のゆるみ
試験について説明する。試験には、M１６×２．０の市
販のユニクロボルトとナットとを使用した。ボルト８２
の強度区分は４．８であり、保証荷重は４８．７kNであ
る。ボルト８２の全長は１１０mmであって、図１６に部
分的に示すように、雄ねじ部３４が軸部の先端から４０
mmの長さで形成されている。テーパ溝８６のテーパ角の
影響と溝深さの影響とを調べるために、テーパ角が２度
および３度、深さが２０mmおよび２５mmである４種類の
テーパ溝８６を備えたボルト８２を用意した。テーパ溝
８６は、いずれのボルト８２についても、溝底の幅が３
mm、下部の１５mmが幅の漸減するテーパ部９２であり、
それ以外の部分が平行部９０であるものとした。平くさ
び８８は、全体の長さを４０mm，幅を約１０mmとし、先
端部９４の厚さを３．５mm、テーパ部９６の長さを２５
mmとし、平行部９８の厚さを４．５mmとした。平くさび
８８はテーパ部９６のテーパ角が２度のものと３度のも
のを用意し、各試験が終わる毎に傷や変形がないことを
確認して、繰返し使用した。

【００４１】さらに、平くさび８８の振動方向に対する
向きの影響についても調査した。それら試験条件の組み
合わせは図１６および図１７に示すとおりである。図１
６および図１７の各欄には、左側から順に、試験番号，
溝深さ，テーパ角，初期締付け力Ｆi，圧入後締付け力
Ｆl，試験回数および振動方向に対する平くさび８８の
向きが記載されている。試験番号１および２については
テーパ角が２度とされ、試験番号３ないし６については
テーパ角が３度とされている。溝深さはボルト８２の先
端面３６からテーパ溝８６の底までの距離である。ここ
で、ナット１８との螺合部のうち、テーパ溝８６が形成
された部分たる拡径部８４の割合は、テーパ溝８６が２
５mmの場合には８４％であり、テーパ溝８６が２０mmの
場合には４４％である。テーパ溝８６が２５mmの場合に
は、ナット１８全体の長さは１２．５mmであるのに対し
て、拡径部８４のうち１０．５mmが螺合しているので、
拡径部８４の割合は８４％であり、テーパ溝８６が２０
mmの場合には、拡径部８４の５．５mmが螺合しているの
で、拡径部８４の割合は４４％なのである。

【００４２】初期締付け力Ｆiは、平くさび８８を圧入
する前のボルト８２によるボルト受け２２６とナット受
け２１６との締付け力であり、その後、平くさび８８を
圧入することにより増大した圧入後の締付け力が、締付
け力Ｆlである。例えば、初期締付け力Ｆi＝１５kNの場
合において、テーパ溝８６の深さが２５mmであれば、テ
ーパ角にかかわらず圧入後の締付け力Ｆlが約２５kNと
なり、テーパ溝８６の深さが２０mmであれば、圧入後の
締付け力Ｆlが約１８kNないし約１９kNとなった。詳細
な説明は省略するが、本試験に先だって、実施された予
備試験から、平くさび８８の圧入後の締付け力Ｆlの、
初期締付け力Ｆiに対する変化量は、テーパ溝８６の深
さの影響を顕著に受けるが、テーパ角の影響は比較的小
さく、溝の深さおよびテーパ角が共に同じ条件であれば
締付け力に大きなばらつきが生じないことが分かってい
る。

【００４３】さらに、試験番号５および６においては、
初期締付け力Ｆiを適当に調節して、挿入後の締付け力
Ｆlが１５kNとなるようにした。また、試験番号１ない
し６においては、振動方向と平くさび８８の幅方向とが
ほぼ平行となるようにした。試験回数の欄に示すよう
に、それぞれの条件について２または３回試験を行っ
た。また、試験番号７ないし９に示すように、比較例と
して、平くさび８８を挿入しない通常のねじ装置につい
て、初期締付け力Ｆi＝１５kN，１９kN，２５kNで締め
付けた場合のゆるみ試験を行った。

【００４４】また、図１７に示す試験では、振動方向に
対する平くさび８８の向きの影響を調べるために、図１
６に示した試験番号３，４および６と、振動方向に対す
る平くさび８８の向きのみを変えて試験を行った。すな
わち、振動方向に対して直角になるように平くさび８８
を挿入し、試験番号１０および１１においては、初期締
付け力Ｆi＝１５kNとした状態で、平くさび８８を打ち
込んで締付け力を増大させ、一方試験番号１２において
は、挿入後の締付け力Ｆl＝１５kNとなるように調節を
行った。なお、テーパ角はいずれも３度である。

【００４５】平くさび８８は、ボルト８２とナット１８
とを締結後、ハンマーによりテーパ溝８６の底まで圧入
した。ゆるみ試験は、平くさび８８の圧入後直ちに開始
し、ナット１８が緩んで締付け力がほとんど消失する
か、または繰返し数Ｎ＝３０００回に達するまで行っ
た。

【００４６】図１８にゆるみ試験結果の一例を示す。図
において、横軸はボルト８２の軸直角方向振動の繰返し
数Ｎであり、縦軸はねじ装置８０による締付け力Ｆを示
す。図１８(a)は、テーパ溝８６の深さ２０mmの場合の
試験結果であって、□印は、テーパ角２度の場合（試験
番号１）の結果を、○印はテーパ角３度の場合（試験番
号３)の結果を示す。●印は、初期締付け力Ｆi＝１９kN
で締め付けた場合の通常のねじ装置（試験番号８）のゆ
るみ試験結果を示す。この結果によれば、通常のねじ装
置では、ゆるみが進行するのに対して、平くさび８８を
使用した場合には、ほとんどゆるみが進行しないといえ
る。

【００４７】図１８(b)は、テーパ溝の深さ２５ｍｍの
場合の試験結果であって、□印は、テーパ角２度の場合
の結果を、○印はテーパ角３度の場合の結果を示し、●
印は初期締付け力Ｆi＝２５kNで締め付けた場合の通常
のねじ装置（試験番号９）のゆるみ試験結果を示してい
る。この結果によれば、上記結果と同様に、通常のねじ
装置では、ゆるみが進行し、締付け力が半分程度まで減
少するが、平くさび８８を使用した場合には、ほとんど
ゆるみが進行しないといえる。

【００４８】図１９に、上記各試験条件のゆるみ試験の
結果に基づいて行った耐ゆるみ特性の評価を示す。この
図においては、各試験条件における耐ゆるみ特性を評価
するために、ゆるみ状況を「○（ゆるみ：無）」，「△
（ゆるみ：中）」，「●（ゆるみ：大）」の記号を用い
て表す。また、記号の右側の（ ）内に記載した数値
は、ゆるみ試験開始時の締付け力Ｆlに対するゆるみ試
験後の締付け力の減少具合を、締付け力Ｆlに対する減
少率（％）で表している。図において「○」は、ほとん
どゆるみが生じなかったことを示しており、ゆるみ試験
における締付け力の減少率が、ゆるみ試験開始時の締付
け力Ｆlに対して２０％以下であったことを示してい
る。「△」は、ゆるみ試験における締付け力の減少率が
締付け力Ｆlに対して２０％より大きく４０％以下であ
り、ゆるみが発生しているが、大幅なゆるみまでは至ら
なかったことを示している。また、「●」は、大幅なゆ
るみが生じたことを示しており、ゆるみ試験における締
付け力の減少率が締付け力Ｆlに対して４０％より大き
かった結果を示している。

【００４９】試験番号１ないし４の結果から、テーパ溝
深さ２５mm（試験番号２および４）では、ほとんどゆる
みが生じていない。また、テーパ溝深さ２０mm（試験番
号１および３）では、締付け力の減少率は、２５mmの場
合よりも大きい結果となったが、ほとんどの試験で締付
け力の減少率が３０％以下であった。これに対して、通
常のねじ装置では、全ての場合において大幅なゆるみが
生じていることから、通常のねじ装置に比べるとテーパ
溝深さ２０mmの場合でもゆるみ止め効果は相当あるとい
える。また、テーパ角が２度である場合と３度である場
合とでは、締付け力の減少量に大きな違いはない。以上
のことから、平くさび８８を用いたねじ装置８０は、テ
ーパ溝８６の深さが２０mmである場合と２５mmである場
合との両方でゆるみ止めの効果があり、テーパ溝８６の
深さを深くすれば安定して高いゆるみ止め効果を得るこ
とができると言える。平くさび８８を用いることによ
り、拡径部がほぼ平行に拡大されるので、拡径部全体の
雄ねじ面がナットの雌ねじ面に強く押し付けられる。し
たがって、テーパ溝の深さが深くなれば、拡径部のナッ
トに押し付けられる面積が増大し、耐ゆるみ特性が向上
すると考えられる。

【００５０】次に、平くさび８８の圧入後の締付け力Ｆ
l＝１５kNとした場合（試験番号５および６）について
説明する。試験結果によれば、テーパ溝８６の深さが２
０mmである場合と２５mmである場合との両方についてゆ
るみが生じている。この場合は、平くさび８８が挿入さ
れて締付け力Ｆl＝１５kNとなったとき、平くさび８８
により拡径された雄ねじ部３４のねじ面の限られた部分
が、雌ねじ穴５０のねじ面に強く押し付けられることに
より締付け力が上昇したと考えられる。しかし、締付け
力Ｆlを上昇させているねじ面の接触面積は限られてい
るので、振動させられることによって磨耗が生じ、早い
段階で締付け力が一定量以上低下したと考えられる。こ
のねじ面の磨耗による締付け力の低下（初期ゆるみ）に
より、締付け力が大幅なゆるみに至るしきい値を下回
り、その後、大幅なゆるみが生じたと考えられる。以上
のことから、平くさび８８を圧入した直後の締付け力Ｆ
lは、ある値以上、少なくとも磨耗などの初期ゆるみ
で、大幅なゆるみに至るしきい値を下回らないようにす
る必要があるといえる。

【００５１】なお、図１８に示した試験結果で、締付け
力Ｆがゆるみ試験の初期段階で急激に低下した原因も、
ねじ面の磨耗による初期ゆるみに起因すると考えられ
る。そのため、予めこの初期ゆるみを予測して、しきい
値を下回らないようにすることも、振動による締付け力
の減少を低減するためには有効であると考えられる。

【００５２】次に、振動方向に対する平くさびの向きの
影響について述べる。図１７に示すように、試験番号１
０ないし１２において、試験番号３，４，６のそれぞれ
と同じ条件で、振動方向に対して平くさび８８が直角と
なるように配設して試験を行った。その結果である締付
け力Ｆの振動の繰返し数Ｎに対する変化を図２０ないし
図２２に示すとともに、耐ゆるみ特性の評価を図２３に
示す。

【００５３】図２０に、テーパ溝深さ２０mmで、平くさ
び８８を振動方向に対して直角に圧入した場合（試験番
号１０）の２つの試験結果が□印で、比較のために平く
さび８８を振動方向に対して平行に挿入した場合（試験
番号３）の締付け力Ｆが○印で示されている。この図に
よれば、試験番号１０において大幅にゆるみが生じる場
合には、徐々に締付け力Ｆが減少しているが、大幅なゆ
るみが生じない場合には、ゆるみ試験の初期段階で大き
く締付け力が低下しており、初期ゆるみが大きいといえ
るが、その後は安定していることがわかる。

【００５４】図２１に、テーパ深さ２５mmで、平くさび
８８を振動方向に対して直角に挿入した場合（試験番号
１１）の試験結果の一例を□印で示すとともに、比較の
ために平くさび８８を振動方向に対して平行に挿入した
場合（試験番号４）の結果を○印で示す。この図によれ
ば、振動方向に対する平くさび８８の向きの影響は見受
けられず、ゆるみ止め効果が高いといえる。この結果か
ら、テーパ深さ２５mmの場合には、振動方向に対する平
くさび８８の向きはゆるみ止めに影響しないといえる。

【００５５】さらに、図２２に、テーパ深さ２５mmで、
平くさび８８を振動方向に対して直角に挿入した場合で
あって、平くさび８８の圧入後における締付け力Ｆl＝
１５kNとしたとき（試験番号１２）の試験結果を□印で
示すとともに、比較のために平くさび８８を振動方向に
対して平行に挿入した場合（試験番号６）の結果を○印
で示し、初期締付け力Ｆi＝１５kNにおける通常のねじ
装置のゆるみ試験の結果を●印で示す。この図によれ
ば、振動方向に対して、平くさび８８を平行に挿入した
場合には大幅にゆるんでいるのに対して、平くさび８８
を直角に挿入した場合にはゆるんでいないといえる。

【００５６】次に、テーパ穴３８にテーパ部材２０を圧
入するねじ装置１０のゆるみ試験について説明する。本
ゆるみ試験においても、前述の試験と同様に、Ｍ１６×
２．０の市販のユニクロボルトとナットとを利用した。
ボルト１６は軸部の全長が１１０mmであって、先端から
４０mmの部分に雄ねじ部３４が形成されている。図２４
に部分的に示すように、その雄ねじ部３４のうち、先端
から２５mm（図２４(ａ)）または２０mm（図２４(b)）
の深さのテーパ穴３８を形成した。テーパ穴３８の先端
部の直径は６．７mmとし、テーパ角は３度とした。テー
パ穴３８と同じ深さのスリット４０を軸方向および半径
方向に沿って４個、等角度間隔に形成した。ボルト１６
およびナット１８を受ける被締結部材の材質はＳ５５Ｃ
とした。テーパ穴３８に圧入するテーパ部材２０は、先
端の直径を７．２mmとし、テーパ角は３度とした。テー
パ部材２０の係合部５６にＭ４の雄ねじ部５８を形成
し、テーパ穴３８から取り外す際に利用した。

【００５７】図２５に、テーパ部材３８を用いたねじ装
置１０のゆるみ試験の試験条件を示す。本試験では、テ
ーパ穴深さ２０mmの場合（試験番号１３）と、テーパ穴
深さ２５mmの場合（試験番号１４）とについてゆるみ試
験を行った。このゆるみ試験においては、テーパ部材３
８圧入後の締付け力Ｆl＝１５kNとなるように設定して
試験を行った。

【００５８】図２６に、テーパ穴深さ２０mmの場合（試
験番号１３）におけるゆるみ試験の結果の一例を示し、
図２７に、テーパ穴深さ２５mmの場合（試験番号１４）
におけるゆるみ試験の結果の一例を示す。各図において
横軸はボルト１６の軸直角方向における振動の繰返し数
Ｎであり、縦軸は締付け力Ｆを示す。

【００５９】図２６から明らかなように、テーパ穴深さ
２０mmの場合（試験番号１３）では、テーパ部材２０を
用いて締め付けたねじ装置１０であってもゆるみが生じ
るが、図２７から明らかなように、テーパ穴深さ２５mm
の場合（試験番号１４）では、ほとんどゆるみが生じな
い。以上のことから、テーパ部材２０を用いたねじ装置
１０においては、テーパ部材２０の圧入後の締付け力Ｆ
l＝１５kNであって、テーパ穴深さが２５mmの場合に
は、ゆるみ止め効果が十分に得られるといえる。

【００６０】図２８に、試験番号１３，１４のゆるみ試
験の評価を示す。本図においても、前述の図１９におけ
ると同様にゆるみ状況を、「○（ゆるみ：無）」，「△
（ゆるみ：中）」，「●（ゆるみ：大）」の記号を用い
て表すとともに、記号の右側の（ ）内に、ゆるみ試験
後の締付け力Ｆの圧入後締付け力Ｆｌに対する減少率
（％）を示す。

【００６１】以上の結果から、テーパ穴深さ２０mmの場
合（試験番号１３）では、ゆるみが大幅に発生した結果
が２回あり、ゆるみ止め効果が不十分であるといえる。
これに対して、テーパ穴深さ２５mmの場合（試験番号１
４）では、「△（ゆるみ：中）」の結果が２回あるが、
それらの締付け力の低下率は２０％程度で、ほぼ「○
（ゆるみ：無）」の状態であり、ゆるみが生じていない
といえる。

【００６２】以上の各試験から、平くさび８８を用いた
ゆるみ止めの効果は以下のようにまとめることができ
る。 (a)テーパ溝深さをボルト８２の先端から約２５mm（螺
合部の約８４％）とすることにより、振動方向に対する
平くさび８８の向きにかかわらず、安定したゆるみ止め
効果を得ることができる。 (b)テーパ溝深さをボルト８２の先端から約２０mm（螺
合部の約４４％）とする場合には、振動方向に対する平
くさび８８の向きによっては、大幅にゆるむ可能性があ
る。 (c)平くさび８８のテーパの角度（２度と３度）による
大きな違いは見受けられない。 (d)平くさび８８の圧入後の締付け力Ｆl＝１５kNの場合
には、大幅にゆるむ可能性があるので、ゆるみを生じさ
せないために、圧入後の締付け力Ｆlが、初期ゆるみの
段階で回転ゆるみに到るしきい値を下回らないような値
にする必要がある。

【００６３】また、テーパ部材２０を用いたゆるみ止め
の効果は以下のようにまとめることができる。 (a)テーパ穴深さをボルト１６の先端から約２５mm（螺
合部の約８４％）とすることにより、安定したゆるみ止
め効果が得られる。 (b)テーパ穴深さをボルト１６の先端から約２０mm（螺
合部の約４４％）とする場合には、大幅にゆるむ可能性
がある。

【００６４】さらに、テーパ部材２０を用いたねじ装置
１０と平くさび８８を用いたねじ装置８０とを比較すれ
ば、次の通りである。圧入後の締付け力Ｆl＝１５kNと
した場合について比較すると、平くさび８８を用いて深
さが２５mmのテーパ溝８６に圧入した場合（試験番号
６）は、大幅なゆるみが生じたが、テーパ部材２０を深
さが２５mmのテーパ穴３８に圧入した場合（試験番号１
４）は、ゆるみがほとんど生じなかった。このことか
ら、テーパ部材２０を用いたねじ装置１０は、テーパ穴
深さを２５mmとすることで、安定して高いゆるみ止め効
果をもち、平くさび８８を用いたねじ装置８０に比較し
て、より安定したゆるみ止め効果が得られる。

【００６５】なお、上記各試験においては、平くさび８
８またはテーパ部材２０を圧入するためにハンマーを用
いて打ち込んでいたが、他の方法によって圧入してもよ
い。例えば、エアーコンプレッサなどを用いたエアーハ
ンマーにより打ち込む方法、ボルトのねじ部に袋ナット
を締め付けることで圧入する方法、ペンチのようなてこ
式の専用工具を用いて、ボルト頭部の頂面と平くさび８
８またはテーパ部材２０の端面とを挟んで圧入する方法
や、テーパ部材を用いる場合に、テーパ部材をテーパね
じとして、そのテーパねじを締め付けて圧入する方法な
どがある。

【００６６】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるねじ装置を用いた締
結装置を示す正面断面図である。

【図２】上記ねじ装置を示す平面図である。

【図３】上記ねじ装置のボルトを示す正面図（一部断
面）である。

【図４】上記ボルトを示す平面図である。

【図５】上記ねじ装置のナットを示す正面図である。

【図６】上記ねじ装置のテーパ部材を示す正面図であ
る。

【図７】本発明の別の実施形態であるねじ装置を用いた
締結装置を示す正面断面図である。

【図８】上記ねじ装置を示す平面図である。

【図９】上記ねじ装置のボルトを示す正面図である。

【図１０】上記ボルトを示す平面図である。

【図１１】上記ねじ装置の平くさびを示す正面図であ
る。

【図１２】上記平くさびを示す側面図である。

【図１３】本発明のさらに別の実施形態であるねじ装置
を用いた締結装置を示す正面断面図である。

【図１４】上記各ねじ装置の耐ゆるみ特性を試験するた
めのゆるみ試験機を概念的に示す正面図（一部断面）で
ある。

【図１５】上記ゆるみ試験機によるゆるみ試験の試験条
件を説明するための図である。

【図１６】上記ゆるみ試験機によるゆるみ試験の試験条
件を示す図表である。

【図１７】上記ゆるみ試験機による別のゆるみ試験の試
験条件を示す図表である。

【図１８】上記ゆるみ試験の結果を示すグラフである。

【図１９】上記ゆるみ試験の結果に基づく各ねじ装置の
評価を示す図表である。

【図２０】前記ゆるみ試験機による別のゆるみ試験の結
果を示すグラフである。

【図２１】さらに別のゆるみ試験の結果を示すグラフで
ある。

【図２２】さらに別のゆるみ試験の結果を示すグラフで
ある。

【図２３】上記別のゆるみ試験の結果に基づくねじ装置
の評価を示す図表である。

【図２４】前記ゆるみ試験機による別のゆるみ試験の試
験条件を説明するための図である。

【図２５】上記別のゆるみ試験の試験条件を示す図表で
ある。

【図２６】上記別のゆるみ試験の結果を示すグラフであ
る。

【図２７】上記別のゆるみ試験の結果を示すグラフであ
る。

【図２８】上記別のゆるみ試験の結果に基づくねじ装置
の評価を示す図表である。

【符号の説明】

１０：ねじ装置 １２，１４：被締結部材 １
６：ボルト １８：ナット ２０：テーパ部材
３８：テーパ穴 ４０：スリット ４４：拡径部 ８０：ねじ装置 ８２：ボルト
８４：拡径部 ８６：テーパ溝 ８８：平くさび １２０：ね
じ装置 １２２：ボルト １２４：ナット
１３２：テーパ穴 １３４：スリット １３８：テーパ部材 １４０：拡径部 ２０
０：ゆるみ試験機 ２０８：振動部材 ２１２：振動装置 ２４
０：ロードセル ２５０：振動検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋村 真治 福岡県久留米市南町115番地 福岡教育大 学久留米宿舎２−４号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雄ねじ部を備えたボルトと、その雄ねじ
   部と螺合される雌ねじ穴を備えたナットとを含み、複数
   の被締結部材を互いに締結する締結装置であって、 前記ボルトが、前記雄ねじ部の先端面の中央部から雄ね
   じ部の軸線に沿って延び、先端面から離れるに従って内
   のり寸法が直線的に減少するテーパ穴と、前記雄ねじ部
   の軸線から半径方向に延びて前記先端面と雄ねじ面とに
   開口し、雄ねじ部を周方向において複数に分割する複数
   のスリットとが、前記ナットの高さ以上の軸方向寸法で
   形成された拡径部を有するものであり、かつ、当該締結
   装置が、前記テーパ穴に対応するテーパ部を有し、テー
   パ穴の、前記雄ねじ部の前記ナットとの螺合部の６０％
   以上の部分に対応する部分に圧入されてその６０％以上
   の部分を拡径し、その部分の雄ねじ面をナットの雌ねじ
   穴の雌ねじ面に押し付けるに足る寸法を有するテーパ部
   材を含むことを特徴とする締結装置。
2. 【請求項２】 雄ねじ部を備えたボルトと、その雄ねじ
   部と螺合される雌ねじ穴を備えたナットとを含み、複数
   の被締結部材を互いに締結する締結装置であって、 前記ボルトが、雄ねじ部の先端面から軸線を含む一平面
   に沿って延び、幅が先端面から離れるに従って直線的に
   減少するテーパ溝が、雄ねじ部を直径方向に貫通すると
   ともに前記ナットの高さ以上の深さで形成された拡径部
   を有するものであり、かつ、当該締結装置が、前記テー
   パ溝に対応するテーパ部を有し、テーパ溝の、前記雄ね
   じ部の前記ナットとの螺合部の６０％以上の部分に対応
   する部分に圧入されてその６０％以上の部分を拡径さ
   せ、その部分の雄ねじ面を雌ねじ穴の雌ねじ面に押し付
   けるに足る寸法を有するテーパ部材を含むことを特徴と
   する締結装置。
3. 【請求項３】 雄ねじ部の先端面から軸線を含む一平面
   に沿って延び、かつ、雄ねじ部を直径方向に貫通する状
   態で形成され、幅が先端面から離れるに従って漸減する
   テーパ溝を備えた雄ねじ部材と、 前記テーパ溝に対応するテーパ部を有し、テーパ溝に圧
   入されることによりそのテーパ溝を広げるテーパ部材と
   を含むねじ装置。
4. 【請求項４】 前記テーパ溝が前記雄ねじ部の呼び径の
   ８０％以上の深さを有し、前記テーパ部が前記雄ねじ部
   の呼び径の８０％以上の長さを有する請求項３に記載の
   ねじ装置。
5. 【請求項５】 雄ねじ部材の、雄ねじ部の先端面の中央
   部から雄ねじ部の軸線に沿って延び、先端面から離れる
   に従って内のり寸法が直線的に減少するテーパ穴と、前
   記雄ねじ部の軸線から半径方向に延びて前記先端面と雄
   ねじ面とに開口し、雄ねじ部を周方向において複数に分
   割する複数のスリットとが形成された拡径部を、相手部
   材の雌ねじ穴に前記雄ねじ部の呼び径の５０％を超える
   長さで螺合させ、かつ、テーパ部材の前記テーパ穴に対
   応するテーパ部を、テーパ穴の、少なくとも前記拡径部
   の前記雌ねじ穴との螺合部の６０％以上に対応する部分
   に圧入することにより、拡径部を拡径させてその拡径部
   の雄ねじ面を前記雌ねじ穴の雌ねじ面に押し付け、前記
   雄ねじ部材と前記相手部材との螺合部のゆるみを防止す
   ることを特徴とする螺合部のゆるみ防止方法。
6. 【請求項６】 雄ねじ部材の、雄ねじ部の先端面から軸
   線を含む一平面に沿って延び、かつ、雄ねじ部を直径方
   向に貫通する状態で形成され、幅が先端面から離れるに
   従って直線的に減少するテーパ溝を備えた拡径部を、相
   手部材の雌ねじ穴に前記雄ねじ部の呼び径の５０％を超
   える長さで螺合させ、かつ、テーパ部材の前記テーパ溝
   に対応するテーパ部を、テーパ溝の、少なくとも前記拡
   径部の前記雌ねじ穴との螺合部の６０％以上に対応する
   部分に圧入することにより、拡径部を拡径させてその拡
   径部の雄ねじ面を前記雌ねじ穴の雌ねじ面に押し付け、
   前記雄ねじ部材と前記相手部材との螺合部のゆるみを防
   止することを特徴とする螺合部のゆるみ防止方法。