JP2014206234A

JP2014206234A - 締結部材

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Publication number: JP2014206234A
Application number: JP2013084420A
Authority: JP
Inventors: 宏 ▲辻▼坂; Hiroshi Tsujisaka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-13
Filing date: 2013-04-13
Publication date: 2014-10-30

Abstract

【課題】高い緩み止め効果を奏する締結部材を提供する。
【解決手段】ねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、前記ねじ山頂及び前記上部に形成された遊び側フランク面が、基準山形の遊び側フランク面よりも軸先側に傾いて設けられ、前記下部の少なくとも一方に前記上部において対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられた側面を有し、該側面が前記対応するフランク面の下端から連続して形成されている締結部材とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ねじ構造を有する締結部材および締結構造に関する。

従来、ボルトやナットなどのねじ構造を有する締結部材が広く使用されている。実際にボルトをナットに締めこむことを可能にするためには、ボルトの外径および有効径、ナットの内径および有効径について、寸法上の公差を設ける必要がある。その一方で、公差により緩みが生じる可能性がある。従来、この緩みの発生を防止するために種々の工夫がなされている。
特許文献１に開示されている締結部材は、ねじ山の上部に形成された圧力側フランク面が、基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に設けられ、前記下部の少なくとも一方の側面が、対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられた雄ねじ構造が開示されている。
また、ねじ山の一部に樹脂被膜層を形成することにより緩み止めを行う方法もある。

特開２０１１−１７９６８７号公報

ねじを緩ませるには例えば右ねじにおいては反時計回りに回しさえすれば工具を軸先方向に押さえつけながらしても、座面方向へと緩むという事実を鑑みると、特許文献１の締結部材では、ねじの軸に対して横からの外力が軸先側から座面の方向へと斜めに生じた場合は緩みにくいが、横からの外力が座面側から軸先の方向へと生じた場合は締結部材が相手側締結部材の圧力側フランク面がわずかでも遊離し、雄ねじのねじ山と雌ねじのねじ山との間に大きな摩擦力が得られず、高い緩み止め効果を奏さない可能性がある点は通常のねじと何ら変わりはない。

特許文献１の構成では、締結固定時に、相手側締結部材の圧力側フランク面が前記締結部材の前記圧力側フランク面を押圧する、弾性変形を許容しているが、ねじ山の反力が弱い素材を用いる場合は、緩み止め効果が低減するため、改良の余地がある。

また、ねじ山の一部に樹脂被膜層を形成することにより緩み止めを行う方法では、ねじの再使用時に樹脂被膜層を再度形成しなければならず、手間がかかる。さらに、雄ねじと雌ねじを接触させることにより、摩擦力で緩みを止める方法では、摩擦トルク（プリベリングトルク）が発生するためにトルク管理が難しい。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって高い緩み止め効果を奏する締結部材の提供を目的とする。

本発明は以上の目的を達成するために、以下に示す締結部材を提供する。
すなわち、本発明は、ねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、前記山頂及び前記上部に形成された遊び側フランク面が、基準山形の遊び側フランク面よりも軸先側に傾いて設けられ、前記下部の少なくとも一方に前記上部において対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられた側面を有し、該側面が前記対応するフランク面の下端から連続して形成されている締結部材とする。

本発明の締結部材は、ねじ山頂側の上部に形成された遊び側フランク面が基準山形の遊び側フランク面が軸先側に傾いて設けられているため、相手側締結部材に締結すると、遊び側フランク面が相手側締結部材により押圧される。締結部材のねじ山の下部はその側面が対応するフランク面より内側に存在し、下部の側面は内側に抉られた形状となるので、当該押圧によってねじ山の下部が弾性変形して、相手側締結部材の遊び側フランク面に対する反力（スプリングバック）が上記特徴を有する部分のねじ山においてはねじ山全体に生じる。これにより、締結部材と相手側締結部材の両遊び側フランク面に摩擦が生じる。

上記の構造を設けると、特にねじの軸に対して横方向の外力が頭部側から軸先の方向へと傾いて生じた場合に高い緩み止め効果が得られる。この方向の外力に対するゆるみ止めの必要性は、右ねじであれば反時計回りに回転させれば、ねじの頭を軸先方向へ押さえつけながら回転させるのに、却ってねじは座面方向へと徐々に緩む事実から確認できる。

また上記特徴を有するねじ山は、圧力側フランク面でなく、遊び側フランク面でねじ山を摩擦させることから、締結固定時においてねじ山に掛かるねじの軸力による慢性的な圧力を回避でき、上記の方向の外力が生じた場合のみ摩擦力が増加するため、ねじ山に塑性変形が生じにくい。

また上記特徴を有するねじ山部分と、通常のねじ山を有する部分は締結固定時に押圧する方向が反対なので、一つ一つのねじ山が圧力側フランク面と遊び側フランク面のいずれか一方への圧着を分担させることができ、全体的に見ると締結部材のねじ山が相手側締結部材のねじ山を挟むことになるので、ねじへの外力による振動を抑えやすく高い緩み止め機能が期待できる。

また、ねじの軸力に依拠して、ねじ山が撓んでいるわけではないので、ねじの軸力が軸回転を伴わない理由で下がった場合でも、ねじの脱落が起こりにくい。

本発明の実施例１のねじ山１０を備えたボルト１の非締結状態における正面図。図１において破線で示す部分Ａにおける軸線５を含む断面拡大図。実施例１のボルト１と、その相手側締結部材８を締結した状態におけるねじ山１０を示す断面図。本発明の実施例２のねじ山１ａを備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。本発明の実施例３のねじ山１０１を備えたボルト１００の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。実施例３のボルト１００と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山１０１を示す断面図。実施例３のボルト１００の製造方法を説明するための要部断面図。図８（Ａ）は、本発明の実施例４のねじ山２００を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。図８（Ｂ）は、実施例４のねじ山２００における遊び側の側面２１５の断面拡大図。本発明の実施例５のねじ山２００’を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。図１0（Ａ）は、実施例６のねじ山６１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図。図１0（Ｂ）は、実施例６のボルト１と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山６１０を示す断面図。図１1（Ａ）は、実施例7のねじ山７１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図。図１1（Ｂ）は、実施例7のボルト１と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山７１０を示す断面図。図１２（Ａ）は、本発明の実施例８のねじ山３１０を備えたボルト３００の非締結状態における要部断面図。図１２（Ｂ）は、実施例６のボルト３００と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山３１０を示す断面図。

以下、本発明の各局面について詳細に説明する。

［第１，第６，第７の局面］
第１の局面の締結部材はねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部とねじ谷底側の下部とを備える。
本明細書でいう「ねじ構造」とは、円柱状の本体部において、その側面に先端部へ向かって螺旋状に形成されたねじ山とねじ谷を有する構造を指す。
また、「上部」とは、基準山形の有効径を規定する仮想円筒よりもねじ山頂側を指す。「下部」とは、仮想円筒よりもねじ谷底側を指す。「有効径」とは、基準山形における軸線の方向に計ったねじ溝の幅とねじ山の幅とが等しくなるような仮想的な円筒の直径であり、「有効径を規定する仮想円筒」とは前記仮想的な円筒を指す。
ねじ山の上部は、基準山形の有効径を規定する仮想円筒よりもねじ山頂側の領域であるため、遊び側フランク面が十分確保されている。
これにより、上部に形成された遊び側フランク面において、相手側締結部材との接触面積を確保できる。

第６の局面は、上部のねじ山の角度が基準山形のねじ山の角度と略同一である。

尚、本明細書でいう「基準山形」とは、例えば、ＪＩＳ規格で規定される理論上のねじ山形状であって、ねじ山の角度が６０°かつ両フランク角が３０°でフランク面が軸線に垂直対称に設けられるねじ山形状、または、ウィットねじのねじ山形状に準じたねじ山形状であって、ねじ山の角度が５５°かつ両フランク角が２７．５°であり、フランク面が軸線に垂直対称に設けられるねじ山形状を指す。従って、雄ねじのねじ山の角度は例えば約６０°または約５５°となる。

第１の局面において、遊び側フランク面は、基準山形の遊び側フランク面よりも軸先側に設けられる。
遊び側フランク面の形状は通常平面形状であるが、これに限定されず、座面側に向かって湾曲するＲ面形状であってもよい。
遊び側フランク面のフランク角は、基準山形のフランク角よりも小さくすることが好ましい。
これにより、締結する際に、締め付け始めるとねじ山が徐々に弾性変形し、スプリングバック効果により緩み止め効果を発揮する。
尚、「フランク角」とは、軸に垂直な線とフランク面とのなす角を指す。

第７の局面は、上部のねじ山の角度が６０°であって、遊び側フランク面のフランク角が０°より大きく３０°より小さい。
第７の局面によれば、スプリングバック効果が得られやすく、緩み止め効果をさらに高めることができる。
尚、遊び側フランク面のフランク角は、約１８°〜約２６°とすることが好ましい。

圧力側フランク面のフランク角は、遊び側フランク面のフランク角を考慮して決定できる。例えば、圧力側フランク面のフランク角は基準山形のフランク角よりも大きくすることができ、基準山形のねじ山角度から軸先側のフランク角を差し引いたものを圧力側フランク面のフランク角とすることができる。圧力側フランク面のフランク角は、３０°より大きく６０°未満、好ましくは約３４°〜約４２°にすればよい。

第１の局面において、下部の少なくとも一方の側面は、対応するフランク面の延長線よりも内側に位置する。
そのため、フランク面の延長線に沿って下部の側面を設けた場合に比べて、下部が肉薄に形成されることになる。これにより、下部における弾性変形が許容され、ねじ山全体を撓ませることができる。

［第２の局面］
第２の局面は、第１の局面において、締結部材の軸線を含む断面にて、下部の少なくとも一方の側面の形状が、対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状、または、対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状である。

下部の側面の形状を、対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面とした場合、その曲面の形状は、一定の曲率半径を有するＲ面形状、または、異なる曲率半径を有する複数の曲面を組み合わせた複合Ｒ面形状にすればよい。
また、下部の側面の形状を、対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状とした場合、当該平面形状は締結部材の軸方向に垂直な面とし、当該曲面形状を前記のＲ面形状または複合Ｒ面形状にすればよい。
そして、曲面形状である下部の側面の下縁と、谷底（隣接するねじ山の側面との連結部）とが円滑に連続し、谷部分の全体が曲面形状となることが好ましい。

第２の局面によれば、下部が十分に肉薄となるので、締結状態において下部が弾性変形してねじ山全体が撓むため、締結部材に締結された相手側締結部材への反力（スプリングバック）が増すことから、摩擦力も増大して高い緩み止め効果を奏する。
このとき、ねじ山の下部に曲面形状が形成されているため、ねじ山の下部は塑性変形（もしくはクラックの形成）し難くなる。一般的に、締結部材に強い締結力がかかった場合、その谷底若しくはその近傍に応力が集中しやすく、当該部分において塑性変形（又はクラック形成）が生じやすい。
そこで、第２の局面のように、ねじ山の下部に曲面形状を設けると、応力が分散されるので、下部の降伏を避けつつねじ山がより大きく弾性変形可能となり、その結果、ねじ山の反力（スプリングバック）も大きくなる。換言すれば、下部が塑性変形し難くなるので、ねじ山をより確実に弾性変形させられることとなる。

［第３の局面］
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、圧力側フランク面の下端が、基準山形の有効径を示す仮想円筒よりもねじ山頂側に位置し、下部における圧力側の側面が圧力側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、下部における圧力側の側面が圧力側フランク面の下端から連続して形成されている。

尚、「圧力側フランク面の下端から連続して形成されている」とは、ねじ山の上部における圧力側先端（すなわち、圧力側フランク面の下端）から直接、下部における圧力側の側面が形成されていることを指し圧力側フランク面と圧力側の側面とが圧力側フランク面の下端で接するように形成されていることをいう。
第３の局面によれば、下部における圧力側の側面の広範囲が抉られて下部が一層肉薄となるため、ねじ山が圧力側に弾性変形し易くなるため、ねじ山が圧力側に撓んで反力（スプリングバック）がより大きくなり、高い緩み止め効果を奏する。

［第４の局面］
第４の局面は、第１の局面または第２の局面において、遊び側フランク面の下端が、圧力側フランク面の下端よりもねじ山頂側に位置し、遊び側の側面が、遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、遊び側フランク面の下端から連続して形成され、下部における圧力側の側面が圧力側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、圧力側フランク面の下端から連続して形成されている。

第４の局面によれば、下部における遊び側の側面が圧力側の側面よりも広範囲に抉られるため、下部における遊び側の側面が一層薄肉となり、下部における圧力側の側面は遊び側よりも厚肉となる。
このような形状によれば、締結状態においてねじ山は軸先側から圧力を受けるが、ねじ山の撓みは小さく抑制される。その結果、ねじ山の遊び側フランク面へ応力が集中し、遊び側フランク面の形成材料が遊び側フランク面に沿って弾性変形して、ここに高い摩擦力が生じるため、高い緩み止め効果を奏する。

［第５の局面］
第５の局面は、第４の局面において、遊び側フランク面の下端が、基準山形の有効径を示す仮想円筒よりもねじ山頂側に位置し、圧力側フランク面の下端が、仮想円筒よりもねじ谷底側に位置する。
第５の局面によれば、第４の局面の作用・効果をより確実に得られる。

［第８の局面］
第８の局面は、第１の局面または第２の局面において、上部のねじ山の角度が基準山形のねじ山の角度より大きく、遊び側フランク面のフランク角が基準山形のねじ山の遊び側フランク面のフランク角と略同一である。

第８の局面では、締結部材を相手側締結部材に締め込むと、相手側締結部材の遊び側フランク面が締結部材の遊び側フランク面を押圧する。ここで、締結部材の遊び側フランク面のフランク角が基準山形のねじ山の遊び側フランク面のフランク角と略同一であることから、締結部材の遊び側フランク面は相手側締結部材の遊び側フランク面と平行になっている。
そのため、第８の局面によれば、締結部材の遊び側フランク面の略全面が相手側締結部材の遊び側フランク面に押し付けられ、ここに安定した強い押圧力が生じることから、両遊び側フランク面に強い摩擦力が得られ、高い緩み止め効果を奏する。

ところで、本発明の締結部材の製造方法は特に限定されず、平ダイス式、丸ダイス式、プラネタリダイス式、ロータリーダイス式等の転造、切削、鋳造、鍛造、射出成形など公知の方法を採用すればよい。

ところで本明細書においては、説明の便宜上仮想円筒を境に上部と下部を区別するが、請求項においては少なくともいずれか一方のフランク面に存在するフランク面の下端を境に上部と下部を区別するのであり、言葉の定義が異なるので注意を要する。

以下、本発明を具体化した各実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、各実施例において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
また、各実施例を適宜組み合わせて実施してもよい。

図１は、実施例１のねじ山１０を備えたボルト１の非締結状態における正面図である。
締結部材であるボルト１は雄ねじ構造を有し、頭部２、円筒部３、ねじ部４を備える。頭部２の裏面には座面２０が形成されている。ねじ部４には、ねじ山１０が形成されている。

図２は、図１において破線で示す部分Ａにおける軸線５を含む断面拡大図である。
符号６の破線は基準山形の有効径を規定する仮想円筒を示し、符号７の破線は基準山形を示す。基準山形７はＪＩＳ規格に準じた形状であって、ねじ山１０の角度θ1は６０°、遊び側フランク面７３のフランク角および圧力側フランク面７４のフランク角はいずれも３０°である。符号７５，７６で示す破線はねじの軸方向に垂直な仮想線を示す。

ねじ山１０は、仮想円筒６よりもねじ山頂１０ａ側の上部１１と、仮想円筒６よりも谷底１０ｂ，１０ｃ側の下部１２とを有する。
上部１１は、遊び側フランク面１３と圧力側フランク面１４とを備える。
遊び側フランク面１３は、基準山形７の谷底７１を通る仮想線１３ａに沿って形成されており、仮想線１３ａと仮想線７５とのなす角度βは約２２°である。
圧力側フランク面１４は、基準山形７の谷底７２を通る仮想線１４ａに沿って形成されており、仮想線１４ａと仮想線７６とのなす角度γは約３８°である。
仮想線１３ａと仮想線１４ａとのなす角度αは約６０°である。
尚、各角度α，β，γ，はそれぞれ実験的に最適値を求めて設定すればよい。

ねじ山１０において、角度αは上部１１のねじ山の角度に、角度βは遊び側フランク面１３のフランク角に、角度γは圧力側フランク面１４のフランク角にそれぞれ相当する。
ねじ山１０のピッチは、基準山形７のねじ山と同一である。
実施例１のねじ山１０は、基準山形７の谷底７１，７２を基点として、基準山形７のねじ山の角度θ1（＝α）を維持したまま、基準山形７を軸先側（遊び側）に傾斜させた形状となっている。
別な見方をすれば、実施例１のねじ山では基準山形７の谷底７１，７２を基点として、そのねじ山頂１０ａが軸先に近い基準山形７の谷底７１側へシフトしている。

下部１２は、軸先側（遊び側）の側面１５と座面側（圧力側）の側面１６を備える。
側面１５は、遊び側フランク面１３の延長線に相当する仮想線１３ａから内側に湾曲して形成されている。軸先側の側面１５は、隣接するねじ山（図示せず）の圧力側の側面１６と連続したＲ面形状であって、その底部が谷底１０ｂとなる。
側面１６は、圧力側フランク面１４の延長線に相当する仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている。側面１６は、隣接するねじ山（図示せず）のねじ先端側の側面と連続したＲ面形状であって、その底部が谷底１０ｃとなる。

図３は、実施例１のボルト１と、その相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山１０を示す断面図である。
相手側締結部材８はＪＩＳ規格に準じた雌ねじ構造を有し、相手側締結部材８の谷底８０の角度θ2は６０°である。
ボルト１を相手側締結部材８に締め込むと、相手側締結部材８の遊び側フランク面８１がねじ山１０の遊び側フランク面１３を押圧する。
下部１２の両側面１５，１６は内側に向かう大きなＲ面形状であって、下部１２は、基準山形７に比して、内側に抉られて肉薄となっている。
これにより、相手側締結部材８の遊び側フランク面８１による押圧に応じて、ねじ山１０全体が弾性変形する。

その結果、図３に示すように、ねじ山１０は破線で示した未締結状態から、ねじ山１０全体が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に沿って起き上がって、実線で示した締結状態となる。
これにより、ねじ山１０が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に対する反力（スプリングバック）が生じて、ねじ山１０の遊び側フランク面１３と相手側締結部材８の遊び側フランク面８１との間の摩擦力が増加し、高い緩み止め効果を奏する。
また、オーバータップが設けられていても、ねじ山１０の遊び側フランク面１３と相手側締結部材８の遊び側フランク面８１とが必ず接触するため、遊び側フランク面１３，８１の隙間の大きさに関係なく、ねじ山１０に相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に対する反力（スプリングバック）が生じて、緩み止めの効力を発揮する。

ねじ山１０の上部１１は、基準山形７の有効径を規定する仮想円筒６よりもねじ山頂１０ａ側の領域であるため、遊び側フランク面１３が十分確保されている。
これにより、図３に示すように、締結状態において、ねじ山１０の遊び側フランク面１３と相手側締結部材８の遊び側フランク面８１との接触面積が確保され、高い摩擦力が得られる。
さらに、ねじ山１０の角度αは相手側締結部材８の谷底８０の角度と略同一の６０°であるため、相手側締結部材８のねじ谷にねじ山１０全体が弾性変形するための空間が確保されると共に、締結状態において、ねじ山１０の遊び側フランク面１３の略全面が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に当接するため、一層高い摩擦力が得られ、高い緩み止め効果を奏する。

図２に示すように、非締結状態では、ねじ山１０の遊び側フランク面１３のフランク角βは約２２°であり、ねじ山１０の圧力側フランク面１４のフランク角γは約３８°である。
尚、各角度α，β，γ，はそれぞれ実験的に最適値を求めて設定すればよい。

このように、実施例１のボルト１のねじ山１０にかかる荷重は、ねじ山１０自体が弾性変形するため、相手側締結部材８の複数のねじ谷の側面に接する他のねじ山１０に分散される。これにより、相手側締結部材８と接するボルト１のねじ山１０のうち、最も座面側に位置するねじ山１０（第１ねじ山）への荷重の集中が緩和され、ボルト１の疲労強度が向上する。
さらに、ねじ山１０の反力（スプリングバック）が軸先方向であるため、座面２０（図１参照）において、座面２０のへたりによる初期緩みが防止され、初期緩みに起因するボルト１の破断が防止されて信頼性が向上する。また、初期緩みに対する増し締めを行う必要がないため作業性も向上する。

そして、図３に示す締結状態では、ボルト１のねじ山１０の形成材料が弾性変形するが、図２に示す非締結状態に戻せば、ねじ山１０の下部１２の弾性力により元の状態、すなわち、遊び側フランク面１３が基準山形７の遊び側フランク面７３よりも軸先側に位置した状態に戻る。
これにより、ねじ山１０に特別な処理を要することなく、繰り返し使用することができる。また、締結回転時において、ねじ山１０の下部１２が弾性変形するため、相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に傷を付けにくく、繰り返し使用しても緩み止めの効果が低下しない。

尚、実施例１は右ねじのボルト１に適用したものであるが、左ねじのボルトに適用することも可能であり、左ねじに適用した場合でも右ねじに適用した場合と同様の作用・効果が得られる。

上記の特徴を持つねじ山を座面２０に最も近い第１ねじ山から数山に設ける。よって締結回転時において上記の特徴を持つねじ山に至るまでは、通常のねじと同様の作業性の良さでボルト１を締結することができ、当該特徴を持つねじ山の部分を締め付けるときは、幾分の抵抗が感じられることになる。この点に関して、以下いずれの実施例においても同様である。

図４は、実施例２のねじ山１ａを備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
ねじ山１ａの遊び側フランク面１３ｂの下端１３ｃは、仮想円筒６よりも下側（軸線５側）に位置する。すなわち、遊び側フランク面１３ｂは、上部１１から下部１２にわたって形成されている。
ねじ山１ａにおける下部１２の遊び側には、遊び側フランク面１３ｂの下端１３ｃから谷底１０ｂに連続して、仮想線１３ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面１５ａが形成されている。
すなわち、側面１５ａは、ねじ山１ａにおける下部１２にのみ形成されている。

ねじ山１ａの圧力側フランク面１４ｂの下端１４ｃは、仮想円筒６よりも上側（ねじ山頂１０ａ側）に位置する。すなわち、圧力側フランク面１４ｂは、上部１１にのみ形成されている。
ねじ山１ａにおける上部１１から下部１２にわたる圧力側には、圧力側フランク面１４ｂの下端１４ｃから谷底１０ｃに連続して、仮想線１４ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面１６ａが形成されている。
すなわち、側面１６ａは、ねじ山１ａにおける上部１１から下部１２にわたって形成されている。
このように、実施例２のねじ山１ａでは、実施例１のねじ山１０に比べて（図２参照）、隣接するねじ山の間の谷底が軸先側に位置した形状となっている。

実施例２のねじ山１ａによれば、実施例１のねじ山１０と同様の作用・効果が得られる。
そして、実施例２のねじ山１ａでは、下部１２の遊び側の側面１５ａが、実施例１のねじ山１０の側面１５よりも小さく抉られている。
これにより、実施例２のねじ山１ａの遊び側フランク面１３ｂは、実施例１のねじ山１０の遊び側フランク面１３に比べて広く形成されていることになる。
その結果、実施例２のねじ山１ａを備えるボルトを相手側締結部材８に締結した状態では、相手側締結部材８のフランク面との接触面積が大きくなって摩擦力が一層増加し、緩み止め効果がさらに向上する。

また、実施例２のねじ山１ａでは、下部１２の圧力側の側面１６ａが、実施例１のねじ山１０の側面１６よりも大きく抉られているため、下部１２においてねじ山１ａが圧力側に弾性変形することが許容される。
これにより、実施例２のねじ山１ａが圧力側に撓んで反力（スプリングバック）がより大きくなり、緩み止め効果がさらに向上する。

尚、実施例２の側面１５ａ，１６ａの形状は、実施例１の側面１５，１６と同様に、Ｒ面形状の他、複合Ｒ面形状や、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状とすることができる。

図５は、実施例３のねじ山１０１を備えたボルト１００の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
実施例３のねじ山１０１は、仮想円筒６よりもねじ山頂１０２側の上部１１０と、仮想円筒６よりも谷底側の下部１２０からなる。
上部１１０は遊び側フランク面１３０と、圧力側フランク面１４０を備える。
ねじ山１０１の角度ａは約６０°であり、遊び側フランク面１３０のフランク角ｂは約２２°であり、圧力側フランク面１４０のフランク角ｃは約３８°である。
尚、各角度a，b，c，はそれぞれ実験的に最適値を求めて設定すればよい。

ねじ山頂１０２は基準山形７の遊び側フランク面７３よりも軸先側に位置している。遊び側フランク面１３０の下端１３１は、基準山形７の遊び側フランク面７３の内側に位置している。圧力側フランク面１４０の下端１４１は、基準山形７の圧力側フランク面７４の外側、すなわち、座面２０側に位置している。
ねじ山１０１の下部１２０は遊び側において、遊び側フランク面１３０の下端１３１からねじ山１０１の内側に抉られており、下部１２０の側面１５０は遊び側フランク面１３０の延長線に相当する仮想線１３０ａよりも内側に位置している。
ねじ山１０１の下部１２０は圧力側において、圧力側フランク面１４０の下端１４１からねじ山１０１の内側に抉られており、下部１２０の側面１６０は圧力側フランク面１４０の延長線に相当する仮想線１４０ａよりも内側に位置している。
側面１５０，１６０の断面形状は、隣接するねじ山（図示せず）に連続する複合Ｒ面形状となっている。

図６は、実施例３のボルト１００と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山１０１を示す断面図である。
ボルト１００を相手側締結部材８に締め込むと、相手側締結部材８の遊び側フランク面８１がねじ山１０１の遊び側フランク面１３０を押圧する。
ねじ山１０１の下部１２０は、基準山形７に比して内側に抉られて肉薄となっており相手側締結部材８の、遊び側フランク面８１による押圧に応じてねじ山１０１全体が弾性変形する。
その結果、図６に示すように、ねじ山１０１は破線で示した未締結状態から、ねじ山１０１全体が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に沿って起き上がって、実線で示した状態となる。

これにより、実施例３のねじ山１０１においても、実施例１のねじ山１０と同様の反力（スプリングバック）が生じて、高い緩み止め効果を奏する。

図７は、実施例３のボルト１００の製造方法を説明するための要部断面図である。
ボルト１００は、第１ステップと第２ステップの２工程で製造される。

まず、ボルト粗材１７０の円筒部（図７（ａ）参照）に対して、転造によりねじ山１０１の下部１２０の側面１５０、１６０を付形し、上部形成用凸条部１８０を第１の転造ダイスを用いて形成する（第１ステップ、図７（ｂ）参照）。
上部形成用凸条部１８０の形状は縦断面において、ボルト１００の軸方向（図７では紙面左右方向）に垂直な軸１０３を対称軸とする左右対称の矩形である。
さらに、縦断面において上部形成用凸条部１８０の幅ｗ１とねじ山１０１の幅ｗ２の長さの比は、ｗ１：ｗ２＝１：４である。
尚、上部形成用凸条部１８０の幅ｗとねじ山７１０の幅ｗ２の長さの比はこれに限定されるものではなく、例えば、ｗ１：ｗ２＝１：２〜６とすることができる。
上部形成用凸条部１８０は、縦断面において軸１０３がねじ山１０１の下部１２０の中心軸に一致するように下部１２０の上に形成されている。

次いで、上部形成用凸条部１８０に対して第２の転造ダイスを用いて上部１１０を形成する。
第２の転造ダイスは、ねじ山頂１０２を基準山形７のねじ山頂よりも軸先側に形成して、ねじ山頂１０２に６０°の角度を付形すると共に、遊び側フランク面１３０のフランク角ｂに約２２°の角度を、圧力側フランク面１４０のフランク角ｃに約３８°の角度を付形する（第２ステップ、図７（ｃ））。
これにより、ねじ山１０１の遊び側フランク面１３０の一部（すなわち、ねじ山頂部１０２の遊び側）が基準山形７の遊び側フランク面７３よりも軸先側に位置することになる。
このように、２工程を経てボルト１００のねじ山１０１を形成することにより、上部１１０と下部１２０とをより高精度に形成することができる。

図８（Ａ）は、実施例４のねじ山２００を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
ねじ山２００における遊び側フランク面２１３ｂは仮想線１３ａに沿って形成されている。
遊び側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃは、仮想円筒６よりもねじ山頂１０ａ側に位置する。
ねじ山２００における下部１２の遊び側の側面２１５は、遊び側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃから谷底１０ｂにわたって仮想線１３ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。

図８（Ｂ）は、実施例４のねじ山２００において、下部１２の遊び側の側面２１５の断面拡大図である。
下部１２の遊び側の側面２１５は、平面２１５ａとＲ面２１５ｂとからなる。
平面２１５ａはねじの軸方向に垂直な仮想線７５に平行な面であって、下端２１３ｃから下部１２の高さの２／３の位置（符号２１５ｃ）まで、谷底１０ｂに向かって形成されている。
Ｒ面２１５ｂは、曲率半径０．４ｍｍの円周面であって、符号２１５ｃで示す位置から平面２１５ａに連続して谷底１０ｂまで形成されている。

実施例４のねじ山２００において、圧力側フランク面２１４ｂは仮想線１４ａに沿って形成されている。
圧力側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃは、仮想円筒６よりも軸線５側に位置する。下部１２の圧力側の側面２１６は、遊び側の側面２１５と同様に、圧力側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃから谷底１０ｃにわたって仮想線１４ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。
実施例４のねじ山２００では、遊び側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃは、圧力側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃよりもねじ山頂１０ａ側に位置することになる。

実施例４のねじ山２００を備えたボルト１によれば、下部１２の遊び側の側面２１５が下部１２の圧力側の側面２１６よりも広範囲に抉られ、下部１２の遊び側の側面２１５が一層薄肉となり、圧力側の側面２１６は遊び側よりも厚肉となる。
これにより、締結状態においてねじ山２００全体が圧力側に撓むと共に、遊び側により強くスプリングバックするため、さらに高い緩み止め効果を奏する。

図９は、実施例５のねじ山２００’を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
実施例５のねじ山２００’では、実施例４のねじ山２００に比べて（図８（Ａ）参照）、ねじ山２００’における下部１２の圧力側には内側に湾曲して抉られた部分が設けられておらず、圧力側フランク面２１４’が延長して下部１２の圧力側の側面２１６’を形成しており、圧力側フランク面２１４’と圧力側の側面２１６’とが面一になっている。
実施例５のねじ山２００’において、その他の形状は実施例４のねじ山２００と同一である。

実施例５のねじ山２００’によれば、締結状態において座面締め付けによりトルクが高くなると、遊び側フランク面２１３ｂが相手側締結部材８の遊び側フランク面に押圧されて圧力側へ撓む力が生じるが、ねじ山２００’における下部１２の圧力側の側面２１６’が内側に湾曲して抉られておらず平面形状であるため、ねじ山２００’が遊び側へ撓むことが抑制される。
このことにより、経年変化によるねじ山２００’の弾性変形量の低下を防ぎ、相手側締結部材の遊び側フランク面に対する反力（スプリングバック）を保ち続けることが可能となる。

実施例５のねじ山２００’における上部１１から下部１２にわたる遊び側には、遊び側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃから谷底１０ｂに連続して、仮想線１３ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面２１５が形成されている。
ねじ山２００’の遊び側の側面２１５が内側に湾曲して抉られているため、座面締め付けによりトルクが高くなると、ねじ山２００’が相手側締結部材の遊び側フランク面に押し付けられ、ねじ山２００’の上部１１の遊び側が相手側締結部材の遊び側フランク面に沿うように弾性変形して、ここに高い摩擦力が生じることになる。

尚、遊び側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃ（圧力側の側面２１５の上端）は、締結状態において相手側締結部材の遊び側フランク面上に位置することが好ましい。
その理由は、締結状態において、ねじ山２００’の遊び側フランク面２１３ｂと相手側締結部材の遊び側フランク面との接合面積が確保されて十分な摩擦力が得られると共に、下部１２の遊び側の側面２１５の弾性変形が十分許容されるからである。

また、遊び側の側面２１５のＲ面形状の曲率半径を大きくし、遊び側の側面２１５がさらに大きく湾曲して抉れた形状にすることにより、ねじ山２００’の上部１１がより弾性変形し易くなるため、ねじ山２００’の上部１１の遊び側フランク面２１３ｂと相手側締結部材の遊び側フランク面との間に生じる摩擦力を高めることが可能になることから、上記効果を高めることができる。

図１0（Ａ）は、実施例６のねじ山６１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図である。
実施例６のねじ山６１０は、実施例５のねじ山２００’（図９参照）と同様に、ねじ山６１０における下部１２の圧力側には内側に湾曲して抉られた部分が設けられておらず、圧力側フランク面２１４’が延長して下部１２の圧力側の側面２１６’を形成しており、圧力側フランク面２１４’と圧力側の側面２１６’とが面一になっている。
そして、実施例６のねじ山６１０は、実施例５のねじ山２００’における圧力側フランク面２１３ｂのフランク角を大きくした形状になっている。

図９に示すように、実施例５のねじ山２００’の遊び側フランク面２１３ｂは、仮想線１３ａに沿って形成されており、遊び側フランク面２１３ｂのフランク角βは、実施例１のねじ山１０（図２参照）と同じく、約２２°である。
また、ねじ山２００’の圧力側フランク面２１４’は、仮想線１４ａに沿って形成されており、圧力側フランク面２１４’のフランク角γは、ねじ山１０と同じく、約３８°である。
そして、ねじ山２００’の上部１１のねじ山の角度αは、ねじ山１０と同じく、約６０°である。

それに対して、実施例６のねじ山６１０の遊び側フランク面６１３は、仮想線１３ａの角度β（＝約２２°）に追加する角度θ7（＝約８°）を加えて成る仮想線６１３ａに沿って形成されており、遊び側フランク面６１３のフランク角θ8（＝β＋θ7）は約３０°である。
また、ねじ山６１０の圧力側フランク面２１４’は、仮想線１４ａに沿って形成されており、圧力側フランク面２１４’のフランク角γは、ねじ山１０，２００’と同じく、約３８°である。
そして、ねじ山６１０の上部１１のねじ山の角度α＋θ7は約６８°である。

このように、実施例６のねじ山６１０における上部１１のねじ山の角度α＋θ7（＝約６８°）は、基準山形７（図２参照）における上部１１のねじ山の角度α（＝６０°）より角度θ7（＝約８°）だけ大きい。
そして、ねじ山６１０の遊び側フランク面６１３のフランク角θ8（＝３０°）は、基準山形７のねじ山（図２参照）の角度θ1（＝６０°）の１／２であり、基準山形７のねじ山の遊び側フランク面７３のフランク角と同一である。
尚、各角度β，γ，θ7はそれぞれ実験的に最適値を求めて設定すればよい。また、フランク角θ8は、基準山形７のねじ山の遊び側フランク面７３のフランク角と略同一にすればよい。

実施例６のねじ山６１０の下部１２における遊び側の側面６１５は、実施例４のねじ山２００における下部１２の圧力側の側面２１５（図８（Ｂ）参照）と同様に、遊び側フランク面６１３の下端６１３ｃから谷底１０ｂにわたって仮想線６１３ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。

図１０（Ｂ）は、実施例６のボルト１と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山６１０を示す断面図である。
ボルト１を相手側締結部材８に締め込むと、相手側締結部材８の遊び側フランク面８１がねじ山６１０の遊び側フランク面６１３を押圧する。
ここで、ねじ山６１０の遊び側フランク面６１３のフランク角θ8は、基準山形７のねじ山の遊び側フランク面６１３のフランク角と略同一であることから、遊び側フランク面６１３は相手側締結部材８の遊び側フランク面８１と平行になっている。
そのため、ねじ山６１０の遊び側フランク面６１３の略全面が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に押し付けられ、ここに安定した強い押圧力が生じることから、両遊び側フランク面６１３，８１に強い摩擦力が得られる。

そして、実施例６においても実施例５と同様に、ねじ山６１０の遊び側の側面６１５が内側に湾曲して抉られているため、座面締め付けによりトルクが高くなり、ねじ山６１０の遊び側フランク面６１３と相手側締結部材８の遊び側フランク面８１との押圧力が大きくなると、ねじ山６１０の上部１１の遊び側が弾性変形して、両遊び側フランク面６１３，８１に強い摩擦力が得られ、より大きな反力（スプリングバック）が発生するため、さらなる緩み止め効果を奏する。

図１１（Ａ）は、実施例１０のねじ山７１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図である。
図１１（Ｂ）は、実施例１０のボルト１と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山７１０を示す断面図である。
実施例７のねじ山７１０において、実施例６のねじ山６１０（図１０参照）と異なるのは、下部１２における圧力側の側面７１６が、圧力側フランク面２１４’の延長線に相当する仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている点だけである。

そのため、実施例７によれば、下部１２における圧力側の側面が仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている他の実施例における圧力側の側面（実施例１の側面１６（図２参照）、実施例２の側面１６ａ（図４参照）、実施例４の側面２１６（図８参照）に係るものと同様の作用・効果が得られる。

図１２（Ａ）は、実施例８のねじ山３１０を備えたボルト３００の非締結状態における要部断面図である。
実施例８のねじ山３１０の角度α’は約５８°であり、破線で示す実施例１のねじ山１０（図２参照）の角度α（＝６０°）よりも若干小さい。ねじ山３１０のピッチはＪＩＳ規格に準ずる。

実施例８のねじ山３１０において、その他の形状は実施例１のねじ山１０と同一であり、ねじ山３１０の下部１２における遊び側の側面３１５および遊び側の側面３１６は、それぞれのフランク面の延長線に相当する仮想線１３aと仮想線14aから内側に湾曲して形成されている。

図１２（Ｂ）は、実施例８のボルト３００と相手側締結部材８とを締結した状態におけるねじ山３１０を示す断面図である。
相手側締結部材８は、ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格に準じたナットである。ボルト３００を相手側締結部材に締め込むと、ボルト３００の座面に力が加わるまでは少ない抵抗で締め付けることができるが、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、遊び側フランク面３１３が相手側締結部材８の遊び側フランク面８１に押圧されることにより、ねじ山３１０が遊び側に起き上がる。
これにより、ねじ山３１０が圧力側にスプリングバックして、ボルト３００の遊び側フランク面３１３と相手側締結部材８の遊び側フランク面８１との摩擦力が増加する。

本発明の締結部材は、車輌や様々な装置、建築物等における締結部材または締結構造として広く利用することができる。

１，１００，３００…ボルト（締結部材）
１０，１ａ，１０１，２００，２００’，６１０，７１０，３１０…ねじ山
１０ａ，１０２，２１１’３１１，…ねじ山頂
１０ｂ，１０ｃ…谷底
１１，１１０…上部
１２，１２０…下部
１３，１３ｂ，１３０，２１３，２１３ｂ，６１３，３１３…遊び側フランク面
１４，１４ｂ，１４０，２１４，２１４ｂ，２１４’，３１４…圧力側フランク面
１３ａ，１４ａ，７５，７６，７８．１３０ａ，１４０a，６１３ａ…仮想線
１５，１６，１５ａ，１６ａ，１５０，１６０，２１５，２１６，２１６’，６１５，７１６，３１５，３１６…側面
６…仮想円筒
７…基準山形
７１，７２…基準山形７の谷底
７３…基準山形７の遊び側フランク面
７４…基準山形７の圧力側フランク面
８…相手側締結部材
８０…相手側締結部材８の谷底
８１…相手側締結部材８の遊び側フランク面
８２…相手側締結部材８の圧力側フランク面
２…頭部
３…円筒部
４…ねじ部
５…軸線
２０…座面
Ａ…破線で示す部分
θ1…ねじ山１０の角度（基準山形７のねじ山の角度）
β…仮想線１３ａと仮想線７５とのなす角度(遊び側フランク面１３のフランク角）
γ…仮想線１４ａと仮想線７６とのなす角度(圧力側フランク面１４のフランク角)
α…仮想線１３ａと仮想線１４ａとのなす角度(ねじ山１０の角度)
１３ｃ，２１３ｃ，６１３ｃ…遊び側フランク面の下端
１４ｃ，２１４ｃ…圧力側フランク面の下端
θ2…相手側締結部材８の谷底８０の角度
θ７… 追加する角度
θ8…遊び側フランク面６１３のフランク角
２１５ｃ…下端
２１５ｂ…Ｒ面
２１５a…平面
a…ねじ山１０１の角度
b…遊び側フランク面１３０のフランク角
c…圧力側フランク面１４０のフランク角
１７０…ボルト粗材
１８０…上部形成用凸条部
１０３…軸

Claims

ねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、前記ねじ山頂及び前記上部に形成された遊び側フランク面が、基準山形の遊び側フランク面よりも軸先側に傾いて設けられ、前記下部の少なくとも一方に前記上部において対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられた側面を有し、該側面が前記対応するフランク面の下端から連続して形成されている締結部材。
請求項１に記載の締結部材において、前記締結部材の軸線を含む断面にて、前記下部の少なくとも一方の側面の形状は、前記対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状、または、前記対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状である締結部材。
請求項１と２に記載のねじ山を座面により近い数山にのみ有しそれ以外の半数を超えるねじ山は請求項１と２に記載のねじ山ではない通常のねじ山であることを特徴とする締結部材。
請求項１と２に記載の締結部材が、締結回転時に、前記相手側締結部の遊び側フランク面が前記締結部材の遊び側フランク面を押圧することにより、ねじ山全体が撓むため、前記締結部材の遊び側フランク面と前記相手側締結部の遊び側フランク面との摩擦力が増加する締結部材。