JP2017214995A - Screw and structure including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本態様は、ネジ及びこれを備えた構造体に関する。 The present embodiment relates to a screw and a structure including the screw.
2つ以上の部材を固定する際にネジが用いられている。固定される2つの部材の材質としては、金属又はセラミックスなどの無機材料、或いは、樹脂などの有機材料が挙げられる。そして、ネジとしては、例えば特許文献1に記載の締結部材が知られている。特許文献1に記載のネジにおいては、複数のネジ山のそれぞれが弾性変形した状態でナットのネジ溝に押し付けられる。そのため、ネジ山とネジ溝との摩擦力が増加して、高い緩み止め効果を発揮することが可能になっている。
A screw is used to fix two or more members. Examples of the material of the two members to be fixed include an inorganic material such as metal or ceramics, or an organic material such as resin. For example, a fastening member described in
特許文献1に記載のネジにおいては、複数のネジ山のそれぞれがナットのネジ溝に押し付けられるため、高い緩み止め効果を発揮することが可能な一方で、ネジを取り付ける際にも大きな力を加える必要がある。そのため、ネジ止めの作業が煩雑となる可能性がある。
In the screw described in
本態様は、容易にネジ止めを行うことが可能でありつつ高い緩み止め効果を発揮することが可能なネジを提供することを目的とする。 An object of the present aspect is to provide a screw that can be easily screwed and can exhibit a high locking effect.
一態様に基づくネジは、ネジ先端部である第1端から中心軸に沿って第2端に延びる軸部を有し、該軸部は、第1ピッチの第1ネジ山を有する第1領域と、該第1領域よりも前記第1端の側に位置して、前記第1ピッチと異なる第2ピッチの第2ネジ山を有する第2領域と、前記第1領域よりも前記第2端の側に位置して、前記第2ピッチの第3ネジ山を有する第3領域とを備えている。そして、前記中心軸に沿った断面において、前記第3ネジ山の肉厚が前記第2ネジ山の肉厚よりも薄い。 A screw according to an aspect includes a shaft portion extending from a first end that is a screw tip portion to a second end along a central axis, and the shaft portion includes a first thread having a first thread having a first pitch. And a second region having a second thread having a second pitch different from the first pitch, located closer to the first end than the first region, and the second end than the first region. And a third region having a third thread of the second pitch. And in the cross section along the said central axis, the thickness of the said 3rd thread is thinner than the thickness of the said 2nd thread.
本態様のネジによれば、容易にネジ止めを行うことが可能でありつつ高い緩み止め効果を発揮することが可能である。 According to the screw of this aspect, it is possible to easily perform screwing and to exert a high locking effect.
<ネジ>
以下、本実施形態のネジについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明のネジは、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の寸法および寸法比率等を忠実に表したものではない。
<Screw>
Hereinafter, the screw of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. However, each drawing referred to below shows only a main member necessary for explaining the present embodiment in a simplified manner for convenience of explanation. Therefore, the screw of the present invention may include any constituent member that is not shown in the referenced drawings. Moreover, the dimension of the member in each figure does not faithfully represent an actual dimension, a dimension ratio, etc.
本実施形態の一例を示す図1におけるネジ1は、ネジ先端部である第1端から中心軸Xに沿って第2端に延びる棒状体であり、いわゆる雄ネジと呼ばれる締付部材である。図1においては右下側が第1端であり、左上側が第2端となっている。以下、本実施形態においては、便宜的に第1端を先端、第2端を後端と言い換えて説明する。
A
ネジ1の材質としては、特定のものに限定されるものではないが、たとえば、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの材質の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
The material of the
本実施形態におけるネジ1は、軸部3及び頭部5を備えている。軸部3は、頭部5に対して先端側に位置している。軸部3の外周面には、後端側から先端側に向かって螺旋状のネジ山7が形成されている。本実施形態における軸部3は、一条のネジ山7を有しているが、軸部3が複数のネジ山7を有していてもよい。例えば、軸部3が二重螺旋となっている二条のネジ山7を有していてもよい。
The
頭部5は、外径が軸部3よりも大きく、軸部3に対して後端側に位置している。頭部5における先端側の端面は平坦な形状となっている。本実施形態のような雄ネジ1は、ネジ山7に対応する形状のネジ溝を有する雌ネジに取り付けられる。このとき、雄ネジ1と雌ネジとが係り合うことによって、例えば2つの部材を固定することができる。
The
一般的には、ネジ山は、中心軸に沿った方向での厚み及びネジ山のピッチが一定の状態で螺旋状に形成される。しかしながら、本実施形態におけるネジ山7では、中心軸Xに沿った方向での厚み及びネジ山7のピッチが一定ではない。ここでネジ山7のピッチとは、一般的にネジ山7同士の間の距離のことであるが、本実施形態においては、図4に示すように、ネジ山7の間に位置する溝の底(谷底)の間隔のことを意味している。
Generally, the thread is formed in a spiral shape with a constant thickness and a pitch of the thread in the direction along the central axis. However, in the
本実施形態における軸部3は、第1ネジ山9を有する第1領域11と、第2ネジ山13を有する第2領域15と、第3ネジ山17を有する第3領域19とを備えている。第2領域15は、第1領域11よりも先端側に位置しており、第3領域19は、第1領域11よりも後端側に位置している。すなわち、後端側から先端側に向かって、上記の領域は、第3領域19、第1領域11、第2領域15の順に並んでいる。
The
第1ネジ山9のピッチを第1ピッチP1、第2ネジ山13のピッチを第2ピッチP2、第3ネジ山17のピッチを第3ピッチとした場合に、本実施形態のネジ1では、第2ピッチP2と第3ピッチが同じである一方で、第1ピッチP1が第2ピッチP2及び第3ピッチと異なる値になっている。具体的には、第1ピッチP1が第2ピッチP2よりも短い。第1ピッチP1が第2ピッチP2よりも短い場合においては、第1ピッチP1は、例えば第2ピッチP2の75〜95%程度に設定できる。
When the pitch of the
第1ピッチP1が相対的に短い場合には、第2ネジ山13における後端側の部分と、第3ネジ山17における先端側の部分がそれぞれ雌ネジのネジ溝に押し付けられることになる。このとき、ネジ1が外れる方向、すなわち先端側から後端側に向かう力がネジ1に対して仮に加わったとしても、第3ネジ山17と比較して弾性変形しにくい第2ネジ山13がネジ溝により強く押し付けられた状態になるので、ネジ1が外れにくくなる。
When the first pitch P1 is relatively short, the rear end portion of the
そして、本実施形態におけるネジ1は、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17が第2ネジ山13よりも弾性変形し易い形状になっている。具体的には、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17の肉厚が第2ネジ山13の肉厚よりも薄い。そのため、本実施形態のネジ1は、雌ネジに容易に取り付けてネジ止めを行うことが可能でありつつ高い緩み止め効果を発揮することが可能となっている。
In the cross section along the central axis X, the
具体的には、本実施形態のネジ1を雌ネジに取り付ける際においては、第1領域11、第2領域15及び第3領域19のうち、まず第2領域15が雌ネジに挿入される。このとき、第2ネジ山13が一定の第2ピッチP2で構成されているため、大きな力を加えることなくネジ1を回転させることができる。
Specifically, when attaching the
第2領域15に続いて第1領域11が雌ネジに挿入されると、第1ネジ山9のピッチが第2ネジ山13のピッチと異なっているため、第2ネジ山13が雌ネジのネジ溝に徐々に押し付けられ易くなる。本実施形態においては、第1ネジ山9のピッチである第1ピッチP1が第2ネジ山13のピッチである第2ピッチP2よりも短いため、第2ネジ山13における後端側の部分が雌ネジのネジ溝に押し付けられ易くなる。
When the
第1領域11に続いて第3領域19が雌ネジに挿入されると、第1ネジ山9のピッチが第2ネジ山13及び第3ネジ山17のピッチと異なっているため、第2ネジ山13に加えて第3ネジ山17が雌ネジのネジ溝に押し付けられ易くなる。本実施形態においては、第1ネジ山9のピッチである第1ピッチP1が第2ネジ山13及び第3ネジ山17のピッチである第2ピッチP2よりも短いため、第3ネジ山17における先端側の部分及び第2ネジ山13における後端側の部分が雌ネジのネジ溝に押し付けられ易くなる。そのため、第2ネジ山13及び第3ネジ山17におけるネジ溝に対する摩擦力を増加させることができる。
When the
そして、本実施形態のネジ1では、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17の肉厚が第2ネジ山13の肉厚よりも薄い。そのため、第3ネジ山17が第2ネジ山13よりも弾性変形し易いことから、第2ネジ山13及び第3ネジ山17において摩擦力が過度に高くなることが避けられる。
In the
なお、第2ネジ山13及び第3ネジ山17の肉厚は、図5に示すように、ネジ山7の間に位置する溝の底を結ぶ線からネジ山7の頂部までの中心軸Xに直交する方向での高さをHとした場合に、高さ方向の中心すなわちH/2での中心軸Xに沿った方向での幅Wによって示すことができる。第2ネジ山13及び第3ネジ山17それぞれの幅Wを測定することによって、第2ネジ山13と第3ネジ山17との肉厚を比較できる。
As shown in FIG. 5, the thickness of the
本実施形態のネジ1においては、中心軸Xに沿った方向での第2領域15の長さが第1領域11及び第3領域19の長さよりも長く、第2領域15が軸部3における主要な領域として構成されている。そのため、第2領域15における第2ネジ山13が、本実施形態のネジ1の軸部3において基準となる構成になっている。具体的には、本実施形態における第2ネジ山13は、JIS B 0205に示される基準山形に沿った構成となっている。
In the
第2ネジ山13が基準となる構成であることから、本実施形態のネジ1を雌ネジに取り付ける際に、ネジ止めの過程の大部分で大きな力を加えることなくネジ1を回転させることができる。別の言い方をすれば、ネジ止めにおいて容易にネジ1を回転させるため、本実施形態のネジ1においては、第2領域15が複数の第2ネジ山13を有している。
Since the
第1領域11よりも後端側に位置する第3領域19は第3ネジ山17を有しており、第3ネジ山17のピッチは、上記の通り第2領域15における第2ネジ山13のピッチと同じである。なお、第2ネジ山13のピッチと第3ネジ山17のピッチが同じであるとは、これらのピッチが厳密に同じであることを要求するものではない。これらのピッチが±1%程度ずれていてもよい。
The
第3ネジ山17は第2ネジ山13とピッチが同じである一方で、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17の形状は第2ネジ山13の形状とは異なっている。具体的には、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17の肉厚が第2ネジ山13の肉厚よりも薄い。言い換えれば、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17は第2ネジ山13よりも中心軸Xに直交する方向に細長く伸びた形状となっている。上記した方法によって第2ネジ山13及び第3ネジ山17の肉厚を評価した場合において、第3ネジ山17の肉厚は第2ネジ山13の肉厚に対して60〜80%程度に設定できる。第3ネジ山17が上記の構成であることによって第2ネジ山13よりも弾性変形し易くなる。
While the
中心軸Xに沿った断面において、第3領域19が複数の第3ネジ山17を有している場合には、第3ネジ山17を変形させ易くしつつも第2ネジ山13をネジ溝に押し付ける力を確保し易くなる。本実施形態においては、図4に示すように、中心軸Xに沿った断面において第3領域19が2つの第3ネジ山17を有している。
When the
第1ネジ山9、第2ネジ山13及び第3ネジ山17は、それぞれ先端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した前傾斜面と、それぞれ後端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した後傾斜面とを有している。
The
具体的には、第1ネジ山9は、先端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第1前傾斜面21と、後端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第1後傾斜面23とを有している。第2ネジ山13は、先端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第2前傾斜面25と、後端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第2後傾斜面27とを有している。第3ネジ山17は、先端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第3前傾斜面29と、後端側に位置して中心軸Xに対して傾斜した第3後傾斜面31とを有している。
Specifically, the
本実施形態のネジ1は、雌ネジに取り付けられている状態においては、第2ネジ山13における第2後傾斜面27と、第3ネジ山17における第3前傾斜面29とがそれぞれネジ溝に押し付けられる。
When the
既に示したように、本実施形態のネジ1において第2ネジ山13が基準となる構成になっており、第2前傾斜面25及び第2後傾斜面27は、それぞれ中心軸Xに対して60°で傾斜した構成となっている。
As already shown, the
本実施形態のネジ1においては、第3ネジ山17における第3前傾斜面29と中心軸Xとの為す傾斜角θ3が、第2ネジ山13における第2後傾斜面27と中心軸Xとの為す傾斜角θ2よりも大きい。このような構成である場合には、第3ネジ山17をネジ溝に面接触させ易くなる。なお、図5において、中心軸Xと平行な仮想直線X’を用いて傾斜角θ2及び傾斜角θ3を図示している。
In the
本実施形態のネジ1では第1ピッチP1が第2ピッチP2よりも短いことから、雌ネジに取り付ける際に、第3ネジ山17が後端側に向かって弾性変形する。このとき、第3ネジ山17における第3前傾斜面29が予め相対的に大きい値に設定されていることによって、雌ネジに取り付けた状態において第3ネジ山17における第3前傾斜面29をネジ溝に面接触させ易くなる。そのため、第3ネジ山17を安定してネジ溝に当接させることができる。
Since the first pitch P1 is shorter than the second pitch P2 in the
本実施形態において、第2領域15は、複数の第2ネジ山13の間に位置する凹曲面形状の第1溝33を有しており、また、第3領域19は、複数の第3ネジ山17の間に位置する凹曲面形状の第2溝35を有している。そして、中心軸Xを含む断面において、第2溝35の曲率半径が第1溝33の曲率半径よりも大きい。
In the present embodiment, the
本実施形態のネジ1は、第2ネジ山13及び第3ネジ山17が雌ネジのネジ溝に押し付けられた状態で雌ネジに取り付けられる。そのため、第2ネジ山13を複数有している場合には、隣り合う第2ネジ山13の間に負荷が集中する可能性がある。同様の理由で、第3ネジ山17を複数有している場合には、隣り合う第3ネジ山17の間に負荷が集中する可能性がある。このとき、上記の第1溝33及び第2溝35を有している場合には、第2領域15及び第3領域19の一部に負荷が集中することが避けられる。従って、ネジ1の耐久性を良好なものにできる。
The
また、雌ネジに取り付ける際に第3ネジ山17が弾性変形するが、このとき、隣り合う第3ネジ山17の間に第2溝35が位置している場合には、第3ネジ山17が弾性変形し易くなる。そのため、雌ネジへの取り付けがさらに容易となる。
The
本実施形態においては、中心軸Xから第2溝35までの厚みが、中心軸Xから第1溝33までの厚みよりも薄い。すなわち、第2溝35が第1溝33よりも大きく形成されている。そのため、第3ネジ山17がさらに変形し易くなっている。
In the present embodiment, the thickness from the central axis X to the
なお、第1ピッチP1と第2ピッチP2との関係については、第1ピッチP1が相対的に短いことに限定されるものではなく、図6に示すように第1ピッチP1が第2ピッチP2より長くてもよい。第1ピッチP1が第2ピッチP2よりも長い場合においては、第1ピッチP1は、例えば第2ピッチP2の105〜125%程度に設定できる。 The relationship between the first pitch P1 and the second pitch P2 is not limited to the relatively short first pitch P1, and the first pitch P1 is the second pitch P2 as shown in FIG. It may be longer. When the first pitch P1 is longer than the second pitch P2, the first pitch P1 can be set to about 105 to 125% of the second pitch P2, for example.
次に、本実施形態の他の例であるネジ1’について、図面7〜10を用いて詳細に説明する。なお、以下においては、上述した本実施形態のネジ1と相違する点について主に説明する。そのため、同様の点については、同一の符号を用いて説明を省略する。
Next, a
ネジ1’は、図7に示すように頭部5を備えておらず、いわゆるイモネジと呼ばれる構成となっている。
As shown in FIG. 7, the
ネジ1’は、頭部5を備えていないこと以外は上述したネジ1と同様の構成を有している。すなわち、本実施形態のネジ1’もまた、ネジ先端部である第1端から中心軸Xに沿って第2端に延びる軸部3を有する。軸部3は、図10に示すように、第1ピッチP1の第1ネジ山9を有する第1領域11と、第1領域11よりも先端側に位置して、第1ピッチP1と異なる第2ピッチP2の第2ネジ山13を有する第2領域15と、第1領域11よりも後端側に位置して、第2ピッチP2の第3ネジ山17を有する第3領域19とを備える。そして、中心軸Xに沿った断面において、第3ネジ山17の肉厚が第2ネジ山13の肉厚よりも薄くなっている。
The
そのため、本実施形態のネジ1’は、上述したネジ1と同様に容易にネジ止めを行うことが可能でありつつ高い緩み止め効果を発揮することが可能となっている。
Therefore, the
<構造体>
次に、一実施形態の構造体について図11及び図12を用いて説明する。
<Structure>
Next, a structure according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の構造体101は、上述した本実施形態のネジ1と、本体103とを備えている。本体103は、第1部材103a及び第2部材103bによって構成されている。第1部材103a及び第2部材103bは、それぞれ平板形状であり、重ね合わされている。本実施形態における本体103は、第1部材103aから第2部材103bにかけて形成された孔部を有している。孔部の内周面には、ネジ溝が形成されており、雌ネジ105を構成している。そして、雌ネジ部105にネジ1が挿入されている。本実施形態における雌ネジ部105のネジ溝は、第2ネジ山の形状に対応する構成となっている。なお、第1部材103aにおいては、必ずしもネジ溝が形成されている必要はなく、単なる貫通孔であってもよいが固定の観点からは、ネジ溝が形成されていた方がよい。
The
雌ネジ105に挿入されたネジ1によって本体103を構成する第1部材103a及び第2部材103bが固定されている。本実施形態の構造体101が上記のネジ1を有していることから、第1部材103a及び第2部材103bを容易に固定することができ、また、ネジ1が緩む可能性が小さくなっている。
The
本実施形態の構造体101では、ネジ1の第2領域の少なくとも一部が雌ネジ105における第2部材103bに構成された領域に位置している。また、ネジ1の第3領域の少なくとも一部が雌ネジ105における第1部材103aに構成された領域に位置している。そして、ネジ1における第1ピッチP1が第2ピッチP2よりも短くなっている。
In the
そのため、第3ネジ山が弾性変形することによって、本体103を構成する第1部材103aには、第2部材103bに向かう方向に力が加わり、また、本体103を構成する第2部材103bには、第1部材103aに向かう方向に力が加わる。そのため、第2部材103bを安定して第1部材103aに固定することができる。
Therefore, when the third thread is elastically deformed, a force is applied to the
以上、複数の実施形態のネジ1、1’及びネジ1を備えた構造体101について図面を用いて説明したが、本発明のネジ及び構造体は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であって、特に詳述していない変形も含むものである。例えば、構造体101において、ネジ1の代わりにネジ1’を用いても何ら問題無い。
As described above, the
1・・・ネジ(雄ネジ)
1’・・・ネジ(イモネジ)
3・・・軸部
5・・・頭部
7・・・ネジ山
9・・・第1ネジ山
11・・・第1領域
13・・・第2ネジ山
15・・・第2領域
17・・・第3ネジ山
19・・・第3領域
21・・・第1前傾斜面
23・・・第1後傾斜面
25・・・第2前傾斜面
27・・・第2後傾斜面
29・・・第3前傾斜面
31・・・第3後傾斜面
33・・・第1溝
35・・・第2溝
101・・・構造体
103・・・本体
103a・・・第1部材
103b・・・第2部材
105・・・雌ネジ部
1 ... Screw (Male thread)
1 '... screw
3 ...
Claims (8)
第1ピッチの第1ネジ山を有する第1領域と、
該第1領域よりも前記第1端の側に位置して、前記第1ピッチと異なる第2ピッチの第2ネジ山を有する第2領域と、
前記第1領域よりも前記第2端の側に位置して、前記第2ピッチの第3ネジ山を有する第3領域とを備え、
前記中心軸に沿った断面において、前記第3ネジ山の肉厚が前記第2ネジ山の肉厚よりも薄いネジ。 A shaft portion extending from the first end, which is the screw tip portion, to the second end along the central axis,
A first region having a first thread of a first pitch;
A second region that is located closer to the first end than the first region and has a second thread having a second pitch different from the first pitch;
A third region positioned on the second end side of the first region and having a third thread of the second pitch;
A screw in which the thickness of the third thread is thinner than the thickness of the second thread in a cross section along the central axis.
前記第3領域は、複数の前記第3ネジ山の間に位置する凹曲面形状の第2溝を有し、
前記中心軸に沿った断面において、前記第2溝の曲率半径が前記第1溝の曲率半径よりも大きい、請求項2に記載のネジ。 The second region has a concave groove-shaped first groove located between the plurality of second threads,
The third region has a concave groove-shaped second groove located between the plurality of third threads.
The screw according to claim 2, wherein a radius of curvature of the second groove is larger than a radius of curvature of the first groove in a cross section along the central axis.
前記第3前傾斜面と前記中心軸との為す傾斜角が、前記第2前傾斜面と前記中心軸との為す傾斜角よりも大きい、請求項5に記載のネジ。 In the cross section including the central axis, the second thread has a second front inclined surface on the first end side, and the third screw thread has a third front inclined surface on the first end side. And
The screw according to claim 5, wherein an inclination angle formed by the third front inclined surface and the central axis is larger than an inclination angle formed by the second front inclined surface and the central axis.
該雄ネジが挿入される貫通孔を有する第1部材と、
雌ネジを有する第2部材とを備え、
前記第1部材と前記第2部材とが前記雄ネジと前記雌ネジとにより締結された構造体。 A male screw which is the screw according to any one of claims 1 to 7,
A first member having a through hole into which the male screw is inserted;
A second member having a female screw,
A structure in which the first member and the second member are fastened by the male screw and the female screw.
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