JP2012077836A - ナット、ナット形成用タップおよびナットの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】雌ねじと雄ねじとの当接位置を特定して実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雌ねじの形状を簡素化してタップの製作コスト削減を図る。
【解決手段】ナット１において、雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂによって形成される谷部の角度Ａ１，Ｂ１は、有効径Ｄ１の外側の谷部４よりも有効径Ｄ１の内側部分の方が大きく形成されるので、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分と接触しないようにすることができ、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置を特定して実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂは有効径Ｄ１の位置で折り曲げられた簡素化された形状となり、タップ２１の製作コスト削減を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明はナットに関し、詳細には、実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にすることができるナットの技術に関する。

ナットの雌ねじを形成するタップを送り込む力が過大あるいは過小であってタップの送りがピッチに合っていない場合には、ナットに形成されるねじ山の形状が崩れて、タップのねじ山を正確に映すことができず、山痩せしたねじが形成されることがある。また、ナットに螺合する雄ねじの向きが、ナットを切削するタップの向きと一致しているとは限らない。ねじが山痩せしていたり、ナットに螺合する雄ねじの向きが異なっている場合には、同じトルクで締め付けた場合でも実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力にばらつきが生じるので、締め付けトルクの管理ができないという問題があった。

このような問題を解決課題とするナットが特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のナットは、隣り合うねじ山斜面の両側に係合突面が形成されている。係合突面はＶ字状に対向し、その開放角度は６０°±２０′の範囲に設定されており、隣り合う係合突面から谷径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４５°〜５８°の範囲に設定されるとともに、隣り合う係合突面から内径側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６２°〜７５°の範囲に設定されている。

係合突面がナットのねじ山斜面の外側に膨らんだように設けられており、ナットをボルトに締め込んだときに、係合突面が雄ねじのねじ山斜面に当接する。ナットの雌ねじとボルトの雄ねじとの当接位置を係合突面に特定して、実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするものである。

特開２０１０−１５６４３６号公報

特許文献１に記載されるナットでは、雄ねじのねじ山斜面と接触する係合突面がねじ山斜面の外側に膨らんだように設けられ、さらに係合突面から谷径に至る上側ねじ山斜面と、係合突面から内径側に至る下側ねじ山斜面とが形成されるので、ナットの雌ねじを形成するタップの形状が複雑になり製作コストが高くなる。

本発明の目的はこのような課題を解決するもので、ナットの雌ねじとボルトの雄ねじとの当接位置を特定して実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雌ねじの形状を簡素化してタップの製作コスト削減を図ることである。

この課題を解決するために請求項１の発明は、ナットに形成される雌ねじにおいて、雌ねじの向かい合う斜面によって形成される谷部の角度は、有効径の外側に形成される谷底部分よりも有効径の内側部分の方が大きく形成される。

請求項１の発明によれば、雌ねじの向かい合う斜面によって形成される谷部の角度は、有効径の外側に形成される谷底部分よりも有効径の内側部分の方が大きく形成されるので、雄ねじ側のねじ山斜面が、雌ねじの有効径の外側に形成される谷部と接触し、有効径の内側部分と接触しないようにすることができ、ナットの雌ねじとボルトの雄ねじとの接触位置を特定して実際にナットが雄ねじを締め付ける締め付け軸力を一定にすることができ、雌ねじの向かい合う斜面は有効径の位置で折り曲げられた簡素化された形状となるのでタップの製作コスト削減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るナットの断面図である。 雌ねじ部を拡大した断面図である。 ナット１とボルト５とが噛み合った状態の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るナット１１の断面図である。 雌ねじ１２を拡大した断面図である。 ナット１１とボルト５とが噛み合った状態の断面図である。 タップ２１の斜視図である。 タップ２１の側面図である。 ねじ部の断面図である。 ねじ部を拡大した断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係るナットについて図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るナットの断面図である。図２は、雌ねじ２を拡大した断面図である。図３は、ナット１とボルト５とが噛み合った状態の断面図である。なお有効径Ｄ１とは、ねじ溝の幅がねじ山の幅に等しくなるような仮想的な円筒の直径である。

雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂによって谷部が形成されるが、斜面３ａによって雌ねじ有効径Ｄ１（以下、有効径Ｄ１という。）の外側に形成される谷部４の角度Ａ１よりも、斜面３ｂによって有効径Ｄ１の内側に形成される谷部８の角度Ｂ１の方が大きく形成される。本実施例では、有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面３ａによって形成される谷部４の角度Ａ１が６０°に設定され、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面３ｂによって形成される谷部８の角度Ｂ１が６３°に設定される。有効径Ｄ１の内側部分の斜面３ｂは、有効径Ｄ１の外側部分の斜面３ａによって形成される谷部４から外側に開いた状態で傾斜している。

有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面３ａによって形成される谷部４の角度Ａ１が６０°に設定され、有効径Ｄ１の内側の斜面３ｂによって形成される谷部８の角度Ｂ１が６３°と広い角度に設定されているので、雄ねじ６の山部の角度が６０°に設定されたボルト５を螺合させたときに、図３に示すように、雄ねじ６の斜面７は、有効径Ｄ１の外側谷部４の斜面３ａ上のＥ〜Ｆ間に当接し、有効径Ｄ１の内側部分の斜面３ｂには当接しない。なおＤ２は、雄ねじ６の有効径を示している。

したがって、ナット１にボルト５を螺合する場合に、ボルト５をナット１のどちら側から螺合しても、雄ねじ６は特定の斜面３ａ上のＥ〜Ｆ間に当接する。したがって雄ねじ６の斜面７が当接する部分にばらつきが生じるということはない。なお、内側部分の斜面３ｂが、有効径Ｄ１の位置を越えて、有効径Ｄ１の外側部分にまで形成されたナットは、ねじ限界ゲージの止まりゲージが通り不合格とされる。

有効径Ｄ１の内側部分の谷部８の角度を、有効径Ｄ１の外側谷部４の角度と同じ６０°に設定してタップを立てた場合には、有効径Ｄ１の内側部分に山痩せが発生しやすい。この山痩せが発生しやすい部分を予め取り除いて、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置を積極的に特定する。これによって実際にナット１が雄ねじ６を締め付ける締め付け軸力の安定化を図るものである。

さらに、雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂは、有効径Ｄ１の位置で折り曲げられただけの簡素化された形状となり、雌ねじ２を切削するタップ２１の製作コストを軽減することができる。

有効径Ｄ１の内側部分の向かい合う斜面３ｂによって形成される谷部８の角度Ｂを６３°に設定したが、これに限定されるものではなく、山痩せが発生しやすい部分を予め取り除くことができる角度であればよい。

次に第２の実施形態に係るナット１１について図４〜図６に基づいて説明する。第１の実施形態の説明と重複する部分については説明を省略し同一の参照符を用いる。図４は、本発明の第２の実施形態に係るナット１１の断面図である。図５は、雌ねじ１２を拡大した断面図である。図６は、ナット１１とボルト５とが噛み合った状態の断面図である。雌ねじ１２の向かい合う斜面１３ａ，１３ｂによって形成される谷部の角度は、有効径Ｄ１の外側に形成される谷部１４の角度Ａ２よりも有効径Ｄ１の内側に形成される谷部１８の角度Ｂ２のほうが大きく形成されるが、本実施例では、有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面１３ａによって形成される谷部１４の角度Ａ２が５７°に設定され、有効径Ｄ１の内側の向かい合う斜面１３ｂによって形成される谷部１８の角度Ｂ２が６３°に設定される。

有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面１３ａによって形成される谷部１４の角度Ａ２が５７°に設定されているので、たとえばボルト５を螺合させたときに、図６に示すようにボルト５の雄ねじ６の斜面７が有効径Ｄ１の外側谷部１４の斜面１３ａに当接することはなく、また有効径Ｄ１の内側谷部１８の向かい合う斜面１３ｂによって形成される角度Ｂ２は６３°と広く形成されているので、雄ねじ６が有効径Ｄ１の内側で雌ねじ１２に当接することはない。雄ねじ６は、有効径Ｄ１上において雌ねじ１２と線接触する。なお、内側部分の斜面１３ｂが、有効径Ｄ１の位置を越えて、有効径Ｄ１の外側部分にまで形成されたナットは、ねじ限界ゲージの止まりゲージが通り、不合格とされる。

このようにナット１１の雌ねじ１２とボルト５の雄ねじ６との接触位置を有効径Ｄ１上に特定することができるので、当接位置をさらに限定して実際にナット１が雄ねじ６を締め付ける締め付け軸力の安定化を図ることができる。この場合にも、雌ねじ１２の向かい合う斜面１３ａ，１３ｂは、有効径Ｄ１の位置で折り曲げられただけの簡素化された形状となり、タップの製作コストを軽減することができる。

次にタップ２１について説明する。図７は、タップ２１の斜視図であり、図８は、タップ２１の側面図である。図９は、ねじ部の断面図であり、図１０は、ねじ部を拡大した断面図である。ナット形成用タップであるタップ２１は、たとえば高速度鋼が用いられ、ロックウェル硬さ６４〜６５．５とされる。

タップ２１は、先端側に形成されたＡねじ部Ｌ１と、シャンク側に設けられたＢねじ部Ｌ２とに分かれた２段増径段付きタップが用いられる。Ａねじ部Ｌ１とＢねじ部Ｌ２とには、夫々食付き部ｍ１，ｍ２と完全山部ｎ１，ｎ２とが設けられる。Ａねじ部Ｌ１は、Ｂねじ部Ｌ２よりも小径とされており、Ａねじ部Ｌ１のねじ谷底は深く、ねじの山頂巾は狭く形成されている。なお図９に示すｄは、ナットの内径である。

これによってＡねじ部Ｌ１の山形がナット１，１１に食い込み易くなり、タップ２１の山形をナット１，１１に食い込ませて早い段階でナット１，１１をタップ２１のねじ山に倣わすことができる。ナット１，１１は、Ａねじ部Ｌ１の完全山部ｎ１を通過しているときにＢねじ部Ｌ２の食付き部ｍ２と接触するので、タップ２１の遅れまたは進みによってナット１，１１の山痩せが発生することを抑制することができる。

完全山部を形成する２段目のＢねじ部Ｌ２の後端部側の完全山部ｎ２は山部２２と谷部２３とを備え、山部２２の角度よりも谷部２３の角度の方が大きく形成されるので、たとえば、図２，図３に示すように有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面３ａによって形成される谷部４の角度Ａ１が６０°であり、有効径Ｄ１の内側部分の向かい合う斜面３ｂによって形成される谷部の角度Ｂ１が６３°であって、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分とは接触せず、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置が特定されたナット１を製作することができる。

あるいは、図５，図６に示すように有効径Ｄ１の外側の向かい合う斜面１３ａによって形成される谷部１４の角度Ａ２が５７°であり、有効径Ｄ１の内側部分の向かい合う斜面３ｂによって形成される谷部の角度Ｂ２が６３°であって、雄ねじ６側のねじ山斜面７が雌ねじ２の有効径Ｄ１上で接触し、有効径Ｄ１の内側部分および外側部分では接触せず、ナット１１の雌ねじ１２とボルト５の雄ねじ６との接触位置が特定されたナット１１を製作することができる。

このように、雌ねじ２が形成されるナット１において、雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂによって形成される谷部の角度Ａ１，Ｂ１は、有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４よりも有効径Ｄ１の内側部分の方が大きく形成されるので、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分と接触しないようにすることができ、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置を特定して実際にナット１が雄ねじ６を締め付ける締め付け軸力を一定にするとともに、雌ねじ２の向かい合う斜面３ａ，３ｂは有効径Ｄ１の位置で折り曲げられた簡素化された形状となり、タップ２１の製作コスト削減を図ることができる。

さらに、タップ２１は、先端部側から後端部側であるシャンク側に向かってねじ部Ｌ１，Ｌ２が拡径となるように形成されており、シャンク側の完全山部ｎ２を形成するねじ部は山部２２と谷部２３とを備え、山部２２の角度よりも谷部２３の角度の方が大きいので、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分とは接触せず、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置が特定されたナット１を製作することができる。

さらに、タップ２１は、軸心方向に先端側から１段目のＡねじ部Ｌ１と２段目のＢねじ部Ｌ２とを連続させて形成し、完全山部を形成する２段目のＢねじ部Ｌ２の後端部側の完全山部ｎ２は山部２２と谷部２３とを備え、山部２２の角度よりも谷部２３の角度の方が大きいので、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分とは接触せず、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置が特定されたナット１を製作することができる。

さらに、軸心方向に先端側から１段目のＡねじ部Ｌ１と２段目のＢねじ部Ｌ２とを連続させて形成し、完全山部を形成する２段目のＢねじ部Ｌ２の後端部側の完全山部ｎ２は山部２２と谷部２３とを備え、山部２２の角度よりも谷部２３の角度の方が大きいタップ２１の１段目のＡねじ部の先端部をナット材料の丸孔の入口部に食い付させた後、タップ２１を進入させながらナット材料の丸孔に雌ねじ２を形成するので、雄ねじ６側のねじ山斜面７が、雌ねじ２の有効径Ｄ１の外側に形成される谷部４と接触し、有効径Ｄ１の内側部分とは接触せず、ナット１の雌ねじ２とボルト５の雄ねじ６との接触位置が特定されたナット１を製作することができる。

１，１１ ナット
２，１２ 雌ねじ
３ａ，３ｂ，７，１３ａ，１３ｂ 斜面
４，８，１４，１８，２３ 谷部
５ ボルト
６ 雄ねじ
２１ タップ
２２ 山部
Ｄ１，Ｄ２ 有効径
Ｌ１ Ａねじ部
Ｌ２ Ｂねじ部
ｍ１，ｍ２ 食付き部
ｎ１，ｎ２ 完全山部

Claims (4)

1. ナットに形成される雌ねじにおいて、
   雌ねじの向かい合う斜面によって形成される谷部の角度は、有効径の外側に形成される谷底部分よりも有効径の内側部分の方が大きく形成されることを特徴とするナット。
2. 先端部側から後端部側に向かってねじ部が拡径となるように形成されたナット形成用タップであって、
   後端部側の完全山部を形成するねじ部は山部と谷部とを備え、山部の角度よりも谷部の角度の方が大きいことを特徴とするナット形成用タップ。
3. 軸心方向にねじ部をタップの先端側から１段目のねじ部と２段目のねじ部とを連続させて形成し、完全山部を形成する２段目のねじ部の後端部側のねじ部は山部と谷部とを備え、山部の角度よりも谷部の角度の方が大きいことを特徴とするナット形成用タップ。
4. 請求項３に記載のナット形成用タップを使用するナットの加工方法であって、
   １段目のねじ部の先端部をナット材料の丸孔の入口部に食い付させた後、ナット形成用タップを進入させながらナット材料の丸孔に雌ねじ部を形成することを特徴とするナットの加工方法。

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