JP2006118691A

JP2006118691A - 締結部品及び締結方法

Info

Publication number: JP2006118691A
Application number: JP2004345606A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Hamanaka; 重信濱中
Original assignee: Hamanaka Nut Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hamanaka Nut Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】簡単に加工でき、しかも雄ねじ部品と雌ねじ部品の嵌め合いの位置に関係なく雄ねじ部品の疲労強度を確実に改善でき、又雄ねじ部品の破断強さ及び雌ねじ部品の引っ張り強度も向上でき、さらには締結を確実に緩みにくくした締結部品を提供する。
【解決手段】雄ねじ部品(20)と雌ねじ部品(10)とを組合せて用いる締結部品であって、雄ねじ部品のねじ(20A)と雌ねじ部品のねじ(10A)が相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっている。これらの雄ねじ部品及び雌ねじ部品を組合せて部材を締結することによって雄ねじ部品の疲労強度及び雌ねじ部品の引っ張り強度を向上させるとともに、締結を緩みにくくする。
【選択図】図１

Description

本発明は締結部品に関し、特に簡単に加工でき、しかも雄ねじ部品と雌ねじ部品の嵌め合いの位置に関係なく雄ねじ部品の疲労強度を確実に改善でき、又雄ねじ部品の破断強さ及び雌ねじ部品の引っ張り強度を向上でき、さらには締結を確実に緩みにくくした締結部品に関する。

例えば、２つ以上の部材を締結する場合、比較的簡単にかつ確実に締結を行うことができることから、雄ねじ部品と雌ねじ部品の組合せがよく用いられる。通常、雄ねじ部品と雌ねじ部品の締結に対して荷重が繰り返し作用すると、雄ねじ部品の雌ねじ部品座面近くの雄ねじ部位に疲労破壊が発生しやすいことが知られている。

その原因は次のように考えられている。即ち、ねじピッチの等しい雄ねじ部品と雌ねじ部品を嵌め合わせて部材を締結すると、雄ねじ部品自身は引っ張られて伸びようとし、雌ねじ部品は圧縮されて逆に縮もうとするので、図３の(a)に点描で及び図３の(b)に軸線方向における応力の大きさで示すように、雄ねじ部品３０にかかる応力は雌ねじ部品４０の上面側になるほど減少し、雌ねじ部品４０の座面近傍の雄ねじ部品３０のねじに集中するからである。

これに対し、図４に示されるように、雌ねじ部品５０の座面近くの雄ねじ部品６０のねじ外径を小さくしてねじのひっかかりを減少させ、雄ねじ部品６０の雌ねじ部品５０の座面近くの部位における応力集中を回避することが提案されている。

また、雄ねじ部品または雌ねじ部品のねじ山の、ねじ有効径近傍より山頂部の角度を、底辺部の角度より小さくし、ねじ面の接触面積を増加させることが提案されている（特許文献１）。
特開平０６−２２１３１９号公報

しかし、ねじ外径を小さくする方法では雄ねじ部品と雌ねじ部品の嵌め合いの位置がずれると、有効性が損なわれることがある。

また、特許文献１記載の方法ではボルトの雄ねじ又はナットの雌ねじのねじ山を加工するのが煩雑である。特に、雌ねじをタップ加工する場合、ねじ山角度を正確に加工するための精度保持が煩雑となる。

本発明はかかる問題点に鑑み、簡単に加工でき、しかも雄ねじ部品と雌ねじ部品の嵌め合いの位置に関係なく雄ねじ部品の疲労強度を確実に改善できるようにした締結部品を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る締結部品は、雄ねじ部品と雌ねじ部品とを組合せて用いる締結部品であって、雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじが相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つは雌ねじ部品のねじピッチを雄ねじ部品のねじピッチよりも大きく形成するか、逆に雄ねじ部品のねじピッチを雌ねじ部品のねじピッチよりも小さく形成するようにした点にある。

これにより、雄ねじ部品のねじ山と雌ねじ部品のねじ山とが嵌合され締結荷重を掛けると、雌ねじ部品座面近くだけでなく、雌ねじ部品上面側においても雄ねじ部品のねじ山と雌ねじ部品のねじ山が均等な圧力で接触するので、雄ねじ部品の応力は軸線方向の全体に分散され、疲労強度を大幅に改善できることとなる。

また、雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっていればよいので、前述の特許文献１記載の方法のような煩雑な加工を必要とせず、加工が非常に簡単である。

ねじピッチの等しい雄ねじ部品と雌ねじ部品の締結に引っ張り荷重を加えると、軸線方向と直角方向の分力が雌ねじ部品のねじに作用するが、上述のように雌ねじ部品の座面近傍のねじに応力が集中すると、雌ねじ部品の座面近傍が引っ張り荷重の分力に起因して軸線方向と直角の方向に膨れ、雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじのひっかかりが減少し、互いのねじが破壊され、雄ねじ部品が雌ねじ部品から脱落することになる。

これに対し、上述のように雄ねじ部品の受ける応力が軸線方向の全体に分散されると、雌ねじ部品は引っ張り荷重の軸線方向と直角方向の分力を軸線方向の全体で受けるので、ねじの変形又は破壊が起こり難く、引っ張り強度を大幅に向上することができる。

さらに、ねじピッチの等しい雄ねじ部品と雌ねじ部品の締結において雌ねじ部品の応力分布を見ると、図３の(a)に点描で示されるように、雌ねじ部品４０の軸中心に近い方で最大となり、軸中心から離れるほど小さくなる。その結果、雌ねじ部品４０の座面の軸中心側の一部で雄ねじ部品３０と雌ねじ部品４０の締結の場合、弛み易い。

これに対し、上述のように雄ねじ部品の応力が軸線方向の全体に分散されると、図２の(a)に点描で示されるように、雌ねじ部品の座面全体に荷重が均等に分散されるので、弛み止め効果を向上させることができる。

また、雄ねじ部品と雌ねじ部品を締結した場合において疲労破壊や遅れ破壊等に対する雄ねじ部品の破断強さは軸部の有効長さに密接に関係する。従来の雄ねじ部品と雌ねじ部品の締結では雄ねじ部品にかかる応力は雌ねじ部品の座面近傍の雄ねじ部品のねじに集中し、雌ねじ部品の上面側になるほど減少しており、雄ねじ部品の軸部の有効長さは雄ねじ部品の軸部の一端から雌ねじ部品の座面近傍までの長さである。

これに対し、上述のように雄ねじ部品の応力が軸線方向の全体に分散されると、雄ねじ部品の軸部の有効長さは雄ねじ部品の一端から雌ねじ部品の上面までの長さとなり、従来の締結に比して長くなって荷重に対して伸びやすくなる結果、雄ねじ部品に振動等の荷重が加わった場合にも雄ねじ部品は疲労破壊や遅れ破壊等に対して破断し難くなる。

雌ねじ部品のねじピッチを雄ねじ部品のねじピッチよりもどの程度大きくするかは雌ねじ部品と雄ねじ部品のねじ部品の嵌合ねじ長さ、及び締結強度に依存するが、雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじが相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチを雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくすることが肝要である。

また、雌ねじ部品のねじピッチと雄ねじ部品のねじピッチを相違させると、雄ねじ部品と雌ねじ部品を嵌め合わせ難くなり、全く嵌め合いできないことも起きる。そこで、雌ねじ部品のねじ有効径を雄ねじ部品のねじ有効径よりも大きくする、又は、雄ねじ部品のねじ有効径を雌ねじ部品のねじ有効径より小さくすると、雌雄のねじ部品の嵌め合いにガタツキが生じ、多少ねじピッチが相違しても嵌め合わせることができる。

上述の雄ねじ部品と雌ねじ部品を組合せた締結方法も斬新である。即ち、本発明に係る締結方法は、雄ねじ部品と雌ねじ部品を用いて部材を締結するにあたり、雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじが相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっており、この雄ねじ部品と雌ねじ部品を組合せることによって雄ねじ部品の疲労強度及び雌ねじ部品の引っ張り強度を向上させるとともに、締結を緩みにくくしたことを特徴とする。

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及び図２は本発明に係る雄ねじ部品の疲労強度に優れた締結部品の好ましい実施形態を示す。図において、締結部品は雄ねじ部品２０と雌ねじ部品１０とを組合せて部材の締結に用いられるものである。

これらの雄ねじ部品２０及び雌ねじ部品１０は雌ねじ部品１０のねじ１０Ａと雄ねじ部品２０のねじ２０Ａとが相互の嵌め合い可能な寸法内において雌ねじ部品１０のねじピッチが雄ねじ部品２０のねじピッチよりも大きくなるように製作されている。

相互に嵌め合わせた雌ねじ部品１０及び雄ねじ部品２０に締結荷重が作用すると、雄ねじ部品２０の軸部分は引っ張られて伸びようとし、雌ねじ部品１０は圧縮されて逆に縮もうとする結果、雄ねじ部品２０の軸線方向の全体にわたってねじ山１０Ａ、２０Ａのねじ面が接触する。すると、図２の(a)に点描で、図２の(b)に特性図で示されるように、雄ねじ部品２０の軸線方向において応力が均等に分散され、雄ねじ部品２０の疲労強度は大幅に改善される。

また、本例では雌ねじ部品１０の表裏関係なく雄ねじ部品２０の軸線方向において応力が均等に分散されるので、雌ねじ部品１０の座面と上面とを同一の形状にすれば、雌ねじ部品１０は表裏関係なく使用することができる。

さらに、本例では雄ねじ部品２０の応力が座面部に集中することなく、軸線方向の全体に分散されるので、雌ねじ部品の引っ張り強度を大幅に向上することができる。

また、本例では雄ねじ部品２０の応力が軸線方向の全体に分散され、雄ねじ部品２０の軸部の有効長さは雄ねじ部品２０の一端、ボルトの場合にはボルト頭部の底面から雌ねじ部品の上面までの長さとなり、従来に比して長くなるので、雄ねじ部品２０に振動等の荷重が加わった場合にも雄ねじ部品は破断し難くなる。

さらにまた、本例では雄ねじ部品２０の応力が軸線方向の全体に分散され、雌ねじ部品１０の座面全体に荷重が均等に分散されるので、弛み止め効果を増大させることができることとなる。

本発明に係る雄ねじ部品の疲労強度に優れた締結部品の好ましい実施形態を示す図である。上記実施形態における応力分布を説明するための図である。従来の締結部品における応力分布を説明するための図である。従来の締結部品の他の例を示す図である。

符号の説明

１０雌ねじ部品
１０Ａねじ山
２０雄ねじ部品
２０Ａねじ山

Claims

雄ねじ部品と雌ねじ部品とを組合せて用いる締結部品であって、
雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじが相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっていることを特徴とする締結部品。
雄ねじ部品と雌ねじ部品を用いて部材を締結するにあたり、
雄ねじ部品のねじと雌ねじ部品のねじが相互に嵌め合わせ可能な寸法内において雌ねじ部品のねじピッチが雄ねじ部品のねじピッチよりも大きくなっており、
この雄ねじ部品と雌ねじ部品を組合せることによって雄ねじ部品の疲労強度及び雌ねじ部品の引っ張り強度を向上させるとともに、締結を緩みにくくしたことを特徴とする締結方法。