JP2018080819A - 二重ねじ構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的な仕様の第１ねじと、この第１ねじのねじ山に、これとリードが異なり、かつ多条ねじを変形した特殊な第２ねじが形成された二重ねじ構成体であって、ねじ部の強度が不足しない緩み止め締結具として使用できる。【解決手段】本発明の二重ねじ構成体１は、二重ねじ部にリードの異なる第１のねじ（Ｓ１）と第２のねじ（Ｓ２）が形成され、緩み防止機能を有するとともにねじ部の強度を不足しない。このねじ部は、標準的なピッチＰを有する台形ねじからなる第１ねじ（Ｓ１）と、特殊な第２ねじ（Ｓ２）とから構成されている。第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に連続的に形成されている。ねじ溝の断面形状は、第１ねじ（Ｓ１）と同一又はほぼ同一の形状で、かつ、同一のねじれ方向であり、標準的なピッチＰの所定の倍数ｎのリード（Ｌ＝ｎ＊ｐ）を有し、断面形状が台形のねじを有する多条ねじから、１条以上少ないねじである。【選択図】図２

Description

本発明は、緩み防止機能等を有する二重ねじ構成体に関する。更に詳しくは、この二重ねじ構成体（雄ネジ）は、ねじ山の断面形状が台形又は台形の山頂と谷底に大きな丸みが形成された形状である第１ねじ（Ｓ１）と、この第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に、第２ねじ（Ｓ２）の２種類が形成されたものである。この第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）とリードが異なる多条ねじであり、断面形状が第１ねじ（Ｓ１）と同様の台形又は台形の山頂と谷底に大きな丸みが形成された形状のねじ山を有している、二重ねじ構成体である。この二重ねじ構成体は、強度が不足することがなく、緩み防止機能を有する締結具、及びリードカム装置等に使用できる。

緩み防止機能を有するねじの締結構造については、従来から種々の形態のものが提案され知られている。一般的なものは、「ダブルナット」と呼ばれている締結方法である。この締結方法は、二重ねじ構成体（雄ネジ）のねじ部に、雌ねじであるナット１を締め付け、その後にこのナット１に接触させて、雌ねじであるナット２を締め付けて、両ナットの間に引張力（軸力）を働かせる方法である。ナット１とナット２の相互の締結により、これが使用されている構造体の振動等によるねじの緩みを防止するものである。この「ダブルナット」は、通常、ナット１が緩み防止用ナット（厚みが薄いナット）に、後から締め付けるナット２が締結用ナット（厚みが厚いナット）となる。

この技術を改良した技術の一つとして、ねじ部（雄ネジ）に、ピッチの異なるねじ（例えば、並目ねじと細目ねじ）を形成し、並目ねじ用のナットと細目ねじ用のナットで締め付け、両者のピッチの違いで緩み防止機能を有するものが提案されている。これに用いるボルトの製造方法として、並目ねじと細目ねじとが形成された多重ボルトの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、並目ねじ、細目ねじのどちらか一方を、多条ねじとする緩み防止ボルトに関する技術も知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

また、転造時の塑性変形である転造負荷を均等化するために、標準的な第１のピッチを有する並目ねじと、この第１のピッチより小さい第２のピッチを有する細目ねじとで構成された転造ボルトのねじ山の形状に関する技術が提案されている（特許文献４参照）。

特許第３５４６２１１号公報 特開２００３−１８４８４８号公報 特開２００３−２２０４３８号公報 特開２０１０−０１４２２６号公報

以上説明したように、二重ねじ構成体である従来の緩み防止機能を備えたボルトは、並目ねじと細目ねじとで構成されたボルトのねじ部に、並目ねじのナット、細目ねじのナットのねじピッチの相異を利用したものである。即ち、２つのナットをそれぞれ締め付け、この両者によるねじ締結のとき、ねじピッチの違いによって、締め付けトルクの違いが生じる。このトルクの違いによって、緩み防止を行うものが主である。しかしながら、このようなボルトの多くは、そのねじ部は、ねじ山の断面形状が三角形の並目ねじに、同じ三角形のねじ山の細目ねじを設ける構成のボルトである。

このボルトのねじ部は、並目ねじのねじ山に、細目ねじを形成する構造であり、細目ねじのピッチが小さい浅い溝を有するねじ山が、周期的に形成される突起（略断面形状が三角形）となる。このことから、前述した特許文献１から４に記載された並目ねじと細目ねじとから構成されるボルトは、細目ねじ断面形状（面積）が小さいので、ねじ締結の際の強度が不足する（ねじ山のせん断破壊、許容接触面圧不足等）。即ち、この細目ねじの三角形の断面積が小さいので、ねじ部の強度を弱くしている。例えば、細目ねじにナットを介して大きな軸力を与えると、細目ねじのせん断長さ（ねじ山の底辺の長さ）は短いので、変形が生じたり、せん断破壊が生じたりするおそれがある。更に、このねじを製造する転造ダイスにおいても、三角形を構成する断面積が小さいので、細目ねじを成形する転造ダイスの突起部の一部が、欠損する等の不具合が生じるおそれがあった。突起部の一部に欠損が生じた転造ダイスは、不良品となり、新しい転造ダイスに交換する作業が必要となり、ボルト転造作業の生産効率を低下させてしまう。

一方、二重ねじ構成体（雄ネジ）が、標準ピッチの並目ねじと、この並目ねじのねじ山に、標準ピッチのｎ倍のリードを有する並目ねじの多条ねじを形成したものは、この２つのリード差から緩み止め効果を有するものも考えられる。しかし、この二重ねじ構成体では、ねじ山の高さが周期的に変化し、ある角度位置においては、高さの低いねじ山が続く部位が形成され、通常のねじよりねじ山の体積（又は、切断面の断面積）が少なくなる。このため、二重ねじ構成体のねじ部にねじ込まれるナットがそのねじ山に係合（接触）する面積が少なく、ねじ部の強度（ねじ山のせん断破壊、接触面圧等）が不足する場合がある。他方、二重ねじ構成体を備えた緩み防止のボルトにおいて、例えば、橋梁等のインフラ設備において、ねじ部に高い強度を必要とする要請があり、細目ねじ等を使用しないで、ねじの締結強度の向上が図れる二重ねじ構成体の開発が要望されている。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために創案されたもので、次の目的を達成する。
本発明の目的は、一般的な仕様の第１ねじと、この第１ねじのねじ山に、これとリードが異なり、かつ多条ねじを変形した特殊な第２ねじが形成された二重ねじ構成体であって、ねじ部の強度が不足することがない緩み止め締結具として使用できる、二重ねじ構成体を提供することにある。
本発明の他の目的は、一般的な仕様の第１ねじと、この第１ねじのねじ山に、これとリードが異なり、かつ多条ねじを変形した特殊な第２ねじが形成された二重ねじ構成体を、回転を直線運動に変換するためのリードカム装置として使用できる、二重ねじ構成体を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の二重ねじ構成体は、
ねじ軸に２種類のねじが形成されている二重ねじ構成体であって、
前記ねじ軸（３）に形成され、ねじ山の断面形状が台形の台形ねじ、矩形の角ねじ、及び山頂と谷底に円弧が形成された丸ねじから選択される一つであり、ピッチ（Ｐ）を有するねじが形成されている第１ねじ（Ｓ１）と、
前記ねじ山に連続的に形成され、断面形状が前記ねじ山と同一形状で、前記ねじ山と同一のねじれ方向であり、かつ、前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の所定の倍数（ｎ）のリード（Ｌｎ）を有する多条ねじである第２ねじ（Ｓ２）とからなることを特徴とする。

本発明２の二重ねじ構成体は、本発明１において、
前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記多条ねじから、１条以上少ないねじであることを特徴とする。
本発明３の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、
前記所定の倍数（ｎ）は、前記ピッチ（Ｐ）の整数倍であることを特徴とする。

本発明４の二重ねじ構成体は、本発明２において、
前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の２倍であり、前記多条ねじの条数が２条で、１条の前記ねじが形成されたものであることを特徴とする。
本発明５の二重ねじ構成体は、本発明２又は３において、
前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の３倍であり、前記多条ねじの条数が３条で、１条又は２条の前記ねじが形成されたものであることを特徴とする。

本発明６の二重ねじ構成体は、本発明２又は３において、
前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の４倍であり、前記多条ねじの条数が４条で、２条の前記ねじが形成されたものであることを特徴とする。
本発明７の二重ねじ構成体は、本発明２又は３において、
前記第１ねじ（Ｓ１）及び前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記二重ねじ構成体の中心線を含む断面において、特定の角度位置に表れる小山状のねじ山の谷が母材金属で充填されていることを特徴とする。

本発明８の二重ねじ構成体は、本発明２又は３において、
前記第１ねじ（Ｓ１）及び前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記ねじ山に沿って、素材のマクロ繊維組織が連続して流れる転造ねじであることを特徴とする。
本発明９の二重ねじ構成体は、本発明２又は３において、
前記二重ねじ構成体は、前記ねじ軸（３）がボルト（８１）であり、前記第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれた第１ナット（８２）、前記第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれた第２ナット（８４）からなり、部品と部品を締めつけ固定するための締結具（８０）の部品であることを特徴とする。

本発明１０の二重ねじ構成体は、本発明１又は２において、
前記二重ねじ構成体は、前記ねじ軸（３）がリードカム（９１）であり、前記第１ねじ（Ｓ１）に係合する第１カムフォロワ（９２）、前記第２ねじ（Ｓ２）に係合する第２カムフォロワ（９４）からなるリードカム装置（９０）の部品であることを特徴とする。

本発明の二重ねじ構成体は、第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）からなり、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるため、ねじ部の強度向上を図ることができる。また、この二重ねじ構成体は、従来の並目ねじと細目ねじ等とから構成される緩み止めボルトに比べ、ねじ山の体積を増加させて、ナットにかかる耐接触面圧を向上させ、かつねじ山の耐せん断破壊応力を向上させた。更に、本発明の二重ねじ構成体は、従来の細目ねじを使用していないため、メッキのための浸漬処理で、ねじ山の溝に、例えば溶融亜鉛で埋められることがない。この結果、このねじ山に厚いメッキ処理された大径のボルトを使用する橋梁等のインフラ設備の締結具等にも使用できる。

図１は、本発明の二重ねじ構成体を示す図であって、図１（ａ）が側面図、図１（ｂ）が正面図である。 図２は、本発明の実施の形態１の二重ねじ構成体１０の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は「０°角度位置」、図２（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。 図３は、実施の形態１の二重ねじ構成体１０の変形例である二重ねじ構成体１１の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図３（ａ）は「０°角度位置」、図３（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。 図４は、実施の形態１の二重ねじ構成体の他の形態である二重ねじ構成体１２の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図４（ａ）は「０°角度位置」、図４（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。 図５は、実施の形態１の二重ねじ構成体１０、１１、１２、及び、台形ねじと周知の３条ねじとからなる二重ねじ構成体について、各角度位置毎の二重ねじ部の断面形状を部分的に示すねじ軸を通る平面で切った断面図の一覧である。 図６は、実施の形態１の二重ねじ構成体１１において、ねじ素材に転造ダイスで、転造加工を施した際の各角度位置毎の充填状況を説明するための説明図である。 図７は、本発明の実施の形態２の二重ねじ構成体２０の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、「０°角度位置」、「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。 図８は、実施の形態２の二重ねじ構成体２０と、台形ねじと周知の４条ねじとからなる二重ねじ構成体について、各角度位置毎の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す断面図である。 図９は、本発明の実施の形態３の二重ねじ構成体３０の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、「０°角度位置」、「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。 図１０は、実施の形態３の二重ねじ構成体３０と、台形ねじと周知の２条ねじとからなる二重ねじ構成体について、各角度位置毎の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す断面図である。 図１１は、前述した二重ねじ構成体を、緩み止めナット付の締結具に用いた例であり、図１１（ａ）は一部断面図、図１１（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。 図１２は、二重ねじ構成体をリードカム機構に用いた例を示す概念図である。 図１３（ａ）は、二重ねじ構成体（３倍リード２条ねじ）に締結用ナットがねじ込まれた特定角度位置の断面図であり、２つ小山が表れるねじ山の空間（谷）を母材金属で充填した例である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の二重ねじ構成体に緩み防止用ナットがねじ込まれた状態を示すものであり、その特定角度位置の断面図である。 図１４は、本発明の実施の形態５の二重ねじ構成体４０の二重ねじ部の構成を説明するために、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図１４（ａ）は「０°角度位置」、図１４（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す説明図である。

以下、図に従って、本発明の二重ねじ構成体の各実施の形態について説明を行う。図１は二重ねじ構成体の実施の形態を示し、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。

［二重ねじ構成体１］
以下、最初に本発明の二重ねじ構成体の概要を説明する。二重ねじ構成体１は、ねじ軸３の外周に、断面形状が台形のねじ山を有し、本例では、呼び径に対応して規格化された標準的なピッチＰ（＝リードＬ_１）で、本例では、ねじ山角度が３０度のメートル台形ねじである第１ねじ（Ｓ１）が形成されている。但し、このねじ山角度は２９度でもよい。第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に、この台形ねじのピッチＰの所定の倍数（ｎ）倍のリードＬ_ｎ（＝ｎ＊Ｐ）を有したねじである第２ねじ（Ｓ２）が形成されている。この第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に連続的に、かつ螺旋状に形成され、ねじ山角度が３０度の台形ねじ（ねじ山とねじ溝）である。また、第２ねじ（Ｓ２）の螺旋方向は、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山と同一のねじれ方向であり、かつ、ねじ山のピッチ（Ｐ）の倍数（ｎ）のリード（ｎＰ）を有する１条のねじ、又は多条のねじである。ただし、正確には、第２ねじ（Ｓ２）は、元々の多条ねじの条数より１条以上少ないねじである。即ち、元来の多条ねじから、その多条ねじの条数から１条以上を抜いたねじである（「新多条ねじ」ともいう。）。なお、元来の多条ねじの条数から１条以上を抜いたねじであるが、抜いた条数によっては多条ねじではなく、結果としては１条ねじの場合もある。

また、第１ねじ（Ｓ１）のリードＬ_１は、第２ねじ（Ｓ２）のリードＬ_ｎより小さい。この第１ねじ（Ｓ１）の形状、ピッチＰは、ねじに関する規格（例えば、国際標準機構（ＩＳＯ））に定められている、本例では工作機械の親ねじ、測定器の測定軸等に使用されている台形ねじの標準的なものである。ただし、第１ねじ（Ｓ１）のピッチＰは、標準規格と異なるピッチのねじであっても良い。また、図１では、二重ねじ構成体１について、二重ねじ部及びその近傍のみを図示しているが、この二重ねじ構成体１は、ねじ軸、ボルト（例えば、六角ボルト、六角穴付ボルト、アイボルト、スタッドボルト、アンカーボルト、止めねじ、蝶ボルト、Ｕボルト、天井ボルト）等に形成されているものである。

この二重ねじ構成体１は、例えば、緩み止めのためのダブルナットとして使用する場合、第１ねじ（Ｓ１）（台形ねじ）には、雌ねじである第１ナット８２（締結用ナット）がねじ込まれ、第２ねじ（Ｓ２）には、雌ねじである第２ナット８４（緩み防止用ナット）がねじ込まれる（図１１（ａ）及び（ｂ）参照）。このように構成することで、大きい締め付け力を、第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ナット８２で発生させるとともに、緩み防止ナットである第２ナット８４により締め付ける。この２つのナットのリード角が互いに異なることで、緩み止めの効果が生じる。即ち、この二重ねじ構成体１は、二重ねじ部２の第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれる第１ねじ用の第１ナット８２で、被締結体を締め付けることで、ねじ軸３に大きな予張力を与えることができる。この結果、被締結部材８６に、軸方向から外力が作用したときにも締結状態を維持することができる。

また、本例の第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）と同じ台形の断面形状のねじ（ねじ山とねじ溝）からなるものであり、かつ細目ねじを採用していない。従って、この二重ねじ構造体１は、従来の細目ねじを有するボルト等に比べ、ねじ山とナットとの間の接触面積を大きくでき、ねじ山の体積も多くなる。このために第２ねじ用ナットに係合する面積を大きくすることができるため、ねじ山の許容せん断破壊応力、許容耐接触面圧を大きくできるので、ねじ部の強度が不足するようなことが生じない。なお、本実施の形態の第２ねじ（Ｓ２）は、第１ねじ（Ｓ１）のリードの所定倍数以上のリードを有するものがよいが、ダブルナットとして実際に一般的な金属素材で使用することを考慮すると、４倍リード以下のねじが良い。理由は、第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれるナットは、リードを大きくすると、そのねじ山が少なくとも１周以上必要であり、ナットの軸線方向の長さが長くなってしまう。このため、タップでナットを製作するとき、加工が困難となるため４倍リード以下であるものが好ましい。

既述したように、本発明の第１ねじ（Ｓ１）の実施の形態は、台形ねじである。第２ねじ（Ｓ２）は、元々の多条ねじの条数より１条以上少ないねじである。本発明者等は、台形ねじ（第１ねじ（Ｓ１））を基本として、これに形成される第２ねじ（Ｓ２）（多条ねじ）から、１条以上を抜いて、その条数を少なくした二重ねじ構成体１について、鋭意、研究開発を重ねた。この結果、二重ねじ部２の強度向上と、緩み止め効果の両方を兼ね備えた本発明の二重ねじ構成体を見出したものである。以下、本発明の二重ねじ構成体１について、二重ねじ部２として、好適な第１ねじ（Ｓ１）と第２ねじ（Ｓ２）の組み合わせ毎に詳細な説明を行う。

［実施の形態１］
［台形ねじと「３倍リード２条ねじ」とからなる二重ねじ構成体］
以下、図２で具体的に説明する。この図２に示す実施の形態１の二重ねじ構成体は、ねじ軸３の二重ねじ部２に、台形のねじ山とねじ溝からなる第１ねじ（Ｓ１）が形成されている。このねじ山は、ＩＳＯ（the International Organization for Standardization）に規定されている標準の「メートル台形ねじ」であり、ねじ山の断面形状が台形の第１ねじ（Ｓ１）が形成されている。第１ねじ（Ｓ１）には、通常の台形ねじ用の雌ねじであるナットがねじ込まれる。また、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山（台形）には、このねじ山を削る（除肉する）かのように、第２ねじ（Ｓ２）が形成されている。この第２ねじ（Ｓ２）は、特殊なものであり、３条のねじから１条を抜いて、この抜いた条数のねじ（ねじ山とねじ溝）を形成しないものである。即ち、本例では、元々の条数が３条のねじから、１条抜いたものである（以下、「３倍リード２条ねじ」という。）。

図２は、実施の形態１の二重ねじ構成体１０（「３倍リード２条ねじ」）の構成を説明するために、ねじ軸３の中心線を通る平面で切った断面図であり、図２（ａ）は、二重ねじ構成体１０の「０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示し、図２（ｂ）は、「９０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示している。図２（ａ）及び（ｂ）に示す二重ねじ構成体１０は、台形ねじである第１ねじ（Ｓ１）、及び、同じ台形ねじを基準山形とする第２ねじ（Ｓ２）が形成されている。第２ねじ（Ｓ２）は、本例では元来の３条ねじから１条抜いた２条のねじである（「３倍リード２条ねじ」と称する。）。第１ねじ（Ｓ１）は、本例では規格化されたピッチＰ（リードＬ_１＝Ｐ）の台形ねじである。第２ねじ（Ｓ２）は、この台形ねじのピッチＰの３倍（整数倍）のリードＬ_３（＝３Ｐ）を有する２条のねじである。この２条のねじである第２ねじ（Ｓ２）は、元々の３条ねじ（以下、「周知の３条ねじ」と称する。）から１条少なくした（１条抜いた）２条のねじが、第１ねじ（Ｓ１）のねじ山に形成されたものである。

第１ねじ（Ｓ１）である台形ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_１に沿って、ねじ溝ｇ_０、及び、ねじ山ｒ（ハッチング部分）が、一定ピッチで形成されている。第２ねじ（Ｓ２）である「３倍リード２条ねじ」（図２のグレー部分は、これにねじ込まれるナットを意味する。）は、リードＬ_３（＝３Ｐ）のねじであり、つる巻き線ｈ_３に沿って、２条のねじ溝ｇ_１、ｇ_２が形成されている。なお、この実施の形態１の説明では、説明の都合上、台形ねじのねじ溝ｇ_０の断面形状と、「３倍リード２条ねじ」のねじ溝ｇ_１、ｇ_２の断面形状とが重なる角度位置を、図２（ａ）の「０°角度位置」として説明を行っている。

図２（ａ）及び（ｂ）において、第１ねじ（台形ねじ）Ｓ１は、輪郭線（実線）Ｑ１で示されたピッチＰ（＝リードＬ_１）の第１ねじ山ｒの断面形状が、台形のねじである。「３倍リード２条ねじ」の第２ねじ（Ｓ２）は、周知の３条ねじから１条のねじ山が抜かれたものであり、言い換えると、１条分のねじ（溝）が形成されていない輪郭線（２点鎖線）Ｑ３−１で示されており、本発明でいう「新２条ねじ」である。この新２条ねじは、２条のねじ溝ｇ_１、ｇ_２が、定ピッチで連続して形成されている部位と、ねじ溝ｇ_２（又は、ねじ溝ｇ_１）に、隣設する１条のねじ溝が形成されていない部分ｄｅがある。即ち、この部位（ねじ軸部の外周面であり断面視したとき、平坦状の部位）ｄｅと、セットとなるねじ溝ｇ_１、ｇ_２が、交互に形成されたリードＬ_３（＝３Ｐ）の３条ねじが変則した２条ねじである。既述したように、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すグレー部分は、「３倍リード２条ねじ」である第２ねじ（Ｓ２）に、ねじ込まれる第２ナットのねじ山の断面形状を意味する。

この図２（ａ）の「０°角度位置」では、元来の３０度台形ねじの基準山形（台形形状）に形成された第１ねじ山ｒ（ハッチング部分）がある。この第１ねじ山ｒが、連続して規則的に一定のピッチＰの間隔で表れる。しかしながら、図２（ｂ）の「９０°角度位置」では、元来の台形ねじである基準山形の第１ねじ山ｒの山頂が削られたかのように、この第１ねじ山ｒより、ねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ山ｒ_ｓが表れている。この角度位置で、第２ねじ山ｒ_ｓは、連山状に４山が続く輪郭線のねじ形状に形成されている。即ち、台形ねじである基準山形（台形形状）の第１ねじ山ｒが削られ、第２ねじ山ｒ_ｓは低くなっており、ねじ山のせん断破壊応力は基準山形（元の台形形状）より低下する。しかしながら、後述するように、実施の形態１の二重ねじ構成体１０では、第２ねじ（Ｓ２）である「新多条ねじ」は、どの角度位置でも、ねじ（溝）が形成されていない部位が存在し（０°角度、１８０°角度位置等）、台形ねじのねじ山の元来の台形の山形が残る。

図３（ａ）及び（ｂ）に示す二重ねじ構成体１１は、図２に示した二重ねじ構成体１０の変形例であり、二重ねじ構成体（「３倍リード２条ねじ」の変形例）１１の断面図である。即ち、二重ねじ構成体１１は、二重ねじ構成体１０の２条ねじの角度位相を変えたものである。図３（ａ）及び（ｂ）は、ねじ軸を通る平面で切った断面図であり、図３（ａ）は「０°角度位置」、図３（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部２のそれぞれの断面形状を部分的に示す説明図である。即ち、二重ねじ構成体１１の第１ねじ（Ｓ１）のねじ山は、標準の「メートル台形ねじ」である。このねじ山に、変則的な第２ねじ（Ｓ２）のねじ山が形成されている。図２（ａ）及び（ｂ）に示す「３倍リード２条ねじ」は、元々の３条ねじから単純に１条を抜いたものであるから、ねじ山の角度位相が変則的である。そこで、２条ねじの角度位置を変えて、２条のねじの配置を均等にしたものである。

この変形例における「３倍リード２条ねじ」（図３のグレー部分は、これにねじ込まれるナットの断面を意味する。）は、リードＬ_３（＝３Ｐ）のねじである。このねじは、リードＬ_３間に２本のねじ溝ｇ_１１、ｇ_１２が、等間隔で形成されている点が、図２（ａ）及び（ｂ）に示した「３倍リード２条ねじ」とは異なる２条ねじである。即ち、この「３倍リード２条ねじ」の変形例は、輪郭線Ｑ３−１’で示したように、ねじ溝ｇ_１１とねじ溝ｇ_１２との間にねじ溝が形成されていない部位（ねじ軸の外周面である断面視したとき平坦状の部位）ｄｅが形成されている。

台形ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の一条ネジであり、つる巻き線ｈ_１に沿ってねじ溝ｇ_０（ナットから見れば、ねじ山ｇ_０）が形成されている。図３に示す「３倍リード２条ねじ溝（変形例）」は、リードＬ_３の２条ねじであり、所定の間隔毎に、つる巻き線ｈ_３に沿って２条のねじ溝ｇ_１１、ｇ_１２が形成されている（グレー部分）。この二重ねじ構成体１１は、「０°角度位置」の断面形状、「９０°角度位置」の断面形状において、基準山形の第１ねじ山ｒ（ハッチング部分）と第１ねじ山ｒの間に、小山状の第２ねじ山ｒ_ｓ’が連山状に２山形成されており、この第２ねじ山ｒ_ｓ’は、第１ねじ山ｒより高さが低い。図２（ｂ）に示した小山状の連山が４山が続くものより、２山であるのでせん断破壊強度が強い。

［台形ねじと「３倍リード１条ねじ溝」とからなる二重ねじ構成体］
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すものは、実施の形態１の二重ねじ構成体１２である。図４（ａ）は「０°角度位置」、図４（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を部分的に示す説明図である。図２及び図３に示したものは、第２ねじ（Ｓ２）は、元来の３条ねじから１条抜いた２条のねじであったが、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した二重ねじ構成体１２は、これを２条抜いて１条ねじとしたものである。このために、どの断面角度においても、台形ねじのねじ山がかなり残っている。

即ち、この二重ねじ構成体１２は、ピッチＰ（リードＬ_１＝Ｐ）の台形ねじと、この台形ねじのピッチＰの３倍（整数倍）のリードＬ_３（＝３Ｐ）の１条ねじが形成されている（以下、「３倍リード１条ねじ」と記載する）。図４（ａ）及び（ｂ）の断面図において、台形ねじは、輪郭線Ｑ１で示されたピッチＰの台形ねじである。この「３倍リード１条ねじ」は、「周知の３条ねじ」のうちの２条のねじが形成されていないもの（抜いたもの）で、輪郭線Ｑ３−２で示された１条ねじである。この特殊な１条ねじは、１条のねじ溝ｇ_２１が形成された部位と、ねじ溝ｇ_２１（グレー部分）に隣設し２条のねじ溝が形成されていない部位（ねじ軸部の外周面であり、断面視したときの平坦状の部位）ｄｅとが、交互に形成されたリードＬ_３（＝３Ｐ）の１条ねじである。台形ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_１に沿ってねじ溝ｇ_０、及び、ねじ山ｒが形成されている。

「３倍リード１条ねじ」は、リードＬ_３（３Ｐ）の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_３に沿って、１条のねじ溝ｇ_２１（グレー部分）が形成されている。図４（ａ）の「０°角度位置」では、基準山形に形成された第１ねじ山ｒ（ハッチング部分）が連続する二重ねじの断面形状が形成されている。図４（ｂ）の「９０°角度位置」の断面形状では、基準山形である第１ねじ山ｒと、連山状の小山である２山の第２ねじ山ｒ_ｓ（ハッチング部分）が続き、この第２ねじ山ｒ_ｓは、第１ねじ山ｒよりねじ山の高さが低い。

図５は、ねじ軸３の二重ねじ部２のネジ山の各角度位置毎の断面形状を示す断面図の一覧である。台形ねじに１又は２条のねじを形成した場合の、前述した二重ねじ構成体１０、１１、１２のそれぞれについての、ねじ軸線（中心線）を通る平面で切った部分断面図である。図６は、実施の形態１の二重ねじ構成体１１を転造加工するとき、各角度位置毎に、丸転造ダイスの凹部内に、被転造素材が充填される状況を説明するための説明図である。すなわち、実施の形態１の二重ねじ構成体１１は、転造加工で円滑に製造が可能である。

前述したように、図２から４に示すこの二重ねじ構成体１０、１１、１２は、第１ねじ（台形ねじ）（Ｓ１）と、第２ねじ（Ｓ２）である「３倍リード２条ねじ」（図２、３参照）、又は、「３倍リード１条ねじ」（図４参照）とで形成される。図２から４は、この二重ねじ構成体１０、１１、１２の構成をそれぞれ説明するために、「０°角度位置」、「９０°角度位置」における、それぞれのねじ山の断面形状を示している。図５に基づいて、この二重ねじ構成体１０、１１、１２の他の角度位置について説明を行う。図５は、台形ねじと「周知の３条ねじ」とからなる二重ねじ構成体と、前述した本実施の形態１の台形ねじと、新多条ねじ（「３倍リード１条ねじ」、「３倍リード２条ねじ」、及び「３倍リード２条ねじ」の変形例）とからなる二重ねじ構成体１０、１１、１２とを比較した図でもある。

即ち、図５は、図１（ａ）に示す二重ねじ部２が形成されているねじ軸３の軸線の周り方向における３０°毎の角度位置と、二重ねじ部２の断面形状との関係を示した図である。この二重ねじ構成体は、図５に示すように、所定の周期毎に同じ組み合わせの断面形状が繰り返し表れる。例えば、図２に示す「３倍リード２条ねじ」では、台形ねじのピッチの３倍の周期毎に、２つのリードが組み合わされて同じ形状を繰り返すように表れる。

図５に示すように、台形ねじと「周知の３条ねじ」から構成される二重ねじ構成体は、台形ねじと「周知の３条ねじ」の山形の大きさ、ピッチが同一のため、所定の角度位置で山形が干渉し、山形がほとんど残らない角度位置が存在する（図５の左端部参照）。この二重ねじ構成体は、この山形が残らない角度位置、及びこの近傍からねじ山が変形し、ねじ軸部、ねじ部の強度が不足してしまうおそれがある。例えば、この二重ねじ構成体は、「０°角度位置」、「１８０°角度位置」以外の角度位置、特に「９０°角度位置」において、基準山形のねじ山に比べてねじ山の高さが低い、小山状のねじ山が軸線方向に連続して表れる二重ねじの断面形状となっている。また、「６０°角度位置」から「１２０°角度位置」の間は、ねじ山の体積が小さくなっている。即ち、一般的な台形ねじのねじ山に、「周知の３条ねじ」が刻まれた二重ねじ構成体は、二重ねじ部の強度が不足する角度位置が存在している。

これに比べ、実施の形態１の二重ねじ構成体１０、１１、１２は、第２ねじ（Ｓ２）である新多条ねじに、ねじ溝が形成されていない部位が存在し（０°角度、１８０°角度位置等）、ねじ山の体積を増加させ、何れの角度でも標準山形が残らないようなことが生じない。例えば、前述した二重ねじ構成体（台形ねじと「３倍リード２条ねじ」）１０は、「９０°角度位置」においても、所定の間隔毎に標準山形のねじ山が表れる二重ねじ部２の断面形状となり、面積も大きくなる。また、二重ねじ構成体（台形ねじと「３倍リード１条ねじ」）１２は、「９０°角度位置」においても、標準山形のねじ山が２山連続して表れる二重ねじ部２の断面形状となり、面積も大きくなる。更に、二重ねじ構成体（台形ねじと「３倍リード２条ねじ」の変形例）１１は、連続に、又は所定の間隔毎に、標準山形の形状のねじ山が必ず表れる二重ねじ部２の断面形状となり、面積も全角度位置にわたって安定した大きな数値となる。即ち、二重ねじ構成体１０、１１、１２は、ねじ部の強度が不足しないように形成されている。

この二重ねじ構成体の転造加工方法について、二重ねじ構成体（台形ねじと「３倍リード２条ねじ」の変形例）１１を例にして説明を行う。図６は、ねじ転造ダイスＤをねじ素材Ｍに押し込んで、二重ねじ構成体１１を転造加工したときの「０°角度位置」、「９０°角度位置」、「１８０°角度位置」における充填結果を示す図である。この角度位置は、二重ねじ構成体１１において、二重ねじ部の形状が大きく異なる部位であり、代表例として示すものである。図６に示すように、各角度位置において、ほぼ同じような充填率で、ねじ転造ダイスＤの転造面とねじ素材Ｍの被転造面との間に形成される空間にねじ素材Ｍが塑性変形して確実に充填され、二重ねじ部２が転造加工されていく過程が確認された。

［実施の形態２］
図７に示す実施の形態２の二重ねじ構成体２０は、ねじ軸３に、第１ねじ（Ｓ１）（台形ねじ）と、この台形ねじのねじ山に形成されたピッチＰの４倍のリードＬ_４（＝４Ｐ）の第２ねじ（Ｓ２）（２条ねじ）である。この２条ねじは、一般的な４条ねじ（ねじ山とねじ溝）（以下、「周知の４条ねじ」という。）から、２条少なくして（４条の中間位置の２条分）２条のねじが形成された新多条ねじ（以下、「４倍リード２条ねじ」と称する。）であり、二重ねじ部２が形成された二重ねじ構成体２０である。

図７（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２の二重ねじ構成体２０の構成を説明するための断面図であり、図７（ａ）は「０°角度位置」、図７（ｂ）は「９０°角度位置」の二重ねじ部３の断面形状を部分的に示す説明図である。図８は、実施の形態２の二重ねじ構成体２０と、台形ねじと「周知の４条ねじ」（一般的な４条ねじ）のねじ山を有する二重ねじ構成体について、各角度位置毎の二重ねじ部の断面形状を部分的に示す断面図である。

図７は、台形ねじと「４倍リード２条ねじ」とから形成される二重ねじ構成体２０における「０°角度位置」、「９０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示している。この二重ねじ構成体２０は、ピッチＰ（リードＬ_１＝Ｐ）の台形ねじと、この台形ねじのピッチＰの４倍（整数倍）のリードＬ_４（＝４Ｐ）の２条ねじのねじ山を有する。ただし、この２条ねじは、「周知の４条ねじ」から２条を抜いた「４倍リード２条ねじ」である。台形ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_１に沿ってねじ溝ｇ_０（又は、ねじ山）が形成されている。「４倍リード２条ねじ」は、リードＬ_４（＝４Ｐ）のねじであり、つる巻き線ｈ_４に沿って、２条のねじ溝ｇ_３１、ｇ_３２が形成されている。なお、この実施の形態２の説明では、説明の都合上、台形ねじのねじ溝ｇ_０の断面形状と、「４倍リード２条ねじ」のねじ溝ｇ_３１、ｇ_３２との断面形状とが重なる角度位置を「０°」として説明を行っている。

図７（ａ）、（ｂ）において、台形ねじの断面形状は、輪郭線Ｑ１で示されたピッチＰの台形ねじである。「４倍リード２条ねじ」は、「周知の４条ねじ」のうち２条を抜いたもので、輪郭線Ｑ４−２で示された２条ねじ（グレー部分はこれにねじ込まれるナットを意味する。）である。すなわち、「４倍リード２条ねじ」は、ねじ溝ｇ_３１とねじ溝ｇ_３２との間に、１条のねじが形成されていない部位（ねじ軸部の外周面であり断面視したときに平坦状の部位）ｄｅが設けられたリードＬ_４（＝４Ｐ）の変則した２条ねじである。図７（ａ）に示す「０°角度位置」では、基準山形に形成された第１ねじ山ｒ、及び、ねじ溝が連続して形成された標準の二重ねじ形状に形成されている。図７（ｂ）に示す「９０°角度位置」では、基準山形である第１ねじ山ｒと、この第１ねじ山ｒよりねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ山ｒ_ｓが、１山続く輪郭線の二重ねじ形状に形成されている。

図７（ａ）及び（ｂ）の説明では、二重ねじ構成体２０における「０°角度位置」、「９０°角度位置」について説明を行ったが、図８に基づいて、この二重ねじ構成体２０について更に説明を行う。図８は、台形ねじと「周知の４条ねじ」（一般的な４条ねじ）とからなる二重ねじ構成体と、この実施の形態２の台形ねじと「４倍リード２条ねじ」とからなる二重ねじ構成体２０とを比較した図である。図８は、図１（ａ）に示す二重ねじ部の軸線の周り方向における３０°毎の角度位置と二重ねじ部２の断面形状との関係を示した図である。

台形ねじと「周知の４条ねじ」から構成される二重ねじ構成体（図８の左側）は、台形ねじと「周知の４条ねじ」の山形の大きさ、ピッチが同一のため、所定の角度位置で山形が干渉し、山形がほとんど残らない位置が存在する。この二重ねじ構成体は、この山形が残らない角度位置及びこの近傍からねじ山が変形し、ねじ部の強度が不足してしまうおそれがある。例えば、この二重ねじ構成体は、「６０°角度位置」で、高さが低いねじ山が連続するような二重ねじの断面形状となる。従って、この角度位置において、ねじ部の強度が大幅に不足する傾向となっている。

これに比べ、この実施の形態２の二重ねじ構成体（台形ねじと「４倍リード２条ねじ」）２０は、図８に示すように、ねじ溝が形成されていない部位が存在し、ねじ山の体積を増加させ、山形が残らないようなことが生じない。例えば、この二重ねじ構成体２０は、どの角度位置においても、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形の形状のねじ山が必ず表れる二重ねじ部２の断面形状となっている。従って、この二重ねじ構成体２０は、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形の形状のねじ山が必ず表れる二重ねじ部２の断面形状とし、ねじ部の強度が不足しないように形成されている。

なお、この二重ねじ構成体は、台形ねじと、リードが台形ねじのピッチＰの４倍であるとともに条数が１条、又は３条少ないねじ溝からなる４倍リード１条ねじ、又は４倍リード３条ねじとからなる二重ねじ構成体であってもよい。

［実施の形態３］
図９に示す実施の形態３の二重ねじ構成体３０は、ねじ軸３に、台形ねじ（第１ねじ）と、リードＬ_２が台形ねじのピッチＰの２倍であるとともに条数が１条のねじが形成された新多条ねじ（以下、「２倍リード１条ねじ」という。）とからなる二重ねじ部２が形成された二重ねじ構成体３０である。即ち、この「２倍リード１条ねじ」は、第１ねじ（Ｓ１）は台形ねじであり、第２ねじ（Ｓ２）は、台形ねじの２倍のリードを有し、元来の２条のねじから１条抜いた１条ねじである。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、台形ねじと「２倍リード１条ねじ」（第２ねじ（Ｓ２））とから形成される二重ねじ構成体３０の「０°角度位置」、「９０°角度位置」における二重ねじ部２の断面形状を示している。例えば、二重ねじ構成体３０は、ピッチＰ（リードＬ_１＝Ｐ）の台形ねじと、リードＬ_２（＝２Ｐ）が台形ねじのピッチＰの２倍であるとともに条数が、「周知の２条ねじ」（一般的な２条ねじ）から１条のねじを少なくした１条のねじからなる「２倍リード１条ねじ」とから形成されている。台形ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_１に沿ってねじ溝ｇ_０（又は、ねじ山）が形成されている。「２倍リード１条ねじ」は、リードＬ_２の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_２に沿って１条のねじ溝ｇ_４１が形成されている。なお、この実施の形態３の説明では、説明の都合上、台形ねじのねじ溝ｇ_０の断面形状と、「２倍リード１条ねじ」のねじ溝ｇ_４１の断面形状とが重なる角度位置を「０°」として説明を行っている。

図９（ａ）及び（ｂ）において、台形ねじは、輪郭線Ｑ１で示されたピッチＰのねじである。「２倍リード１条ねじ」は、「周知の２条ねじ」のうち１条のねじが形成されていない輪郭線Ｑ２−１で示された１条ねじ（グレー部分はこれにねじ込まれるナットを意味する。）である。すなわち、「２倍リード１条ねじ」は、ねじ溝ｇ_４１とねじ溝ｇ_４１との間との間に、一条のねじが形成されていない部位（ねじ軸部の外周面であり断面視したとき平坦状の部位）ｄｅが設けられたリードＬ_２（＝２Ｐ）の１条ねじである。図９（ａ）は、この二重ねじ構成体３０の「０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示し、図９（ｂ）は二重ねじ構成体３０の「９０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示している。「０°角度位置」では、基準山形に形成された第１ねじ山ｒ（又は、ねじ溝）が連続して形成されている。「９０°角度位置」では、基準山形である第１ねじ山ｒと、この第１ねじ山ｒより山頂と谷底の幅が狭いねじ山に形成されている第２ねじ山ｒ_ｓが形成されている輪郭線Ｑ２−１の二重ねじ形状に形成されている。

この実施の形態３の二重ねじ構成体３０について、「０°角度位置」、「９０°角度位置」について説明を行ったが、図１０に基づいて、この二重ねじ構成体３０について更に説明を行う。図１０は、台形ねじと「周知の２条ねじ」からなる二重ねじ構成体と、本実施の形態３の台形ねじと「２倍リード１条ねじ」とからなる二重ねじ構成体３０とを比較した図である。図１０は、ねじ軸３の周り方向における３０°毎の角度位置と、二重ねじ部２の断面形状との関係を示した図である。

台形ねじと「周知の２条ねじ」から構成される二重ねじ構成体は、台形ねじと「周知の２条ねじ」の山形の大きさ、ピッチが同一のため、所定の角度位置で山形が干渉し、山形がほとんど残らない位置が存在する。この二重ねじ構成体は、この山形が残らない角度位置及びこの近傍からねじ山が変形し、ねじ部の強度が不足してしまうおそれがある。例えば、この二重ねじ構成体は、ねじ山が「１８０°角度位置」及びその近傍で、低いねじ山が連続するような二重ねじの断面形状となる（図１０の１８０°参照）。従って、この角度位置において、ねじ部の強度が大幅に低下する傾向となっている。

これに比べ、この実施の形態３の二重ねじ構成体３０は、「２倍リード１条ねじ溝」に、ねじ溝が形成されていない部位が存在し、ねじ山の体積を増加させ、山形が残らないようなことが生じない。この二重ねじ構成体３０は、どの角度位置においても、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形の形状のねじ山が必ず表れる二重ねじ部２の断面形状となる。このためにねじ部の強度が不足しない。

又、従来のように並目ねじと細目ねじとからなる二重ねじボルトであると、めっき処理を施す上において、特に膜厚の厚いめっき処理は、細目ねじのねじ溝を埋めることになるので、細目ねじを有する二重ねじには適用できなかった。例えば、細目ねじに防食性の高い溶融亜鉛めっきのような厚膜のめっきを施すと、細目ねじ山にめっきが集まりねじ溝を埋めてしまう。しかしながら、この二重ねじ構成体１は、細目ねじを採用していないので、ねじ溝を埋めてしまうことが生じないので、このようなめっきの使用が可能となった。この結果、二重ねじ構成体１を有するボルト、ねじ軸は、めっき処理を施すことにより、価値、機能を高めることができ、従来の機械、電気分野等に加え、耐食性が要求される建築、土木の分野でも使用できることになった。

［実施の形態４］
前述した図５、図８及び図１０で説明した実施の形態の二重ねじ構成体には、ある特定の角度位置では、面積割合が小さい。このために、面積割合が小さい部分からせん断破壊を起こす。この面積割合が小さい部分があっても、機械設計上の強度は問題ない。しかし、この設計上の許容せん断破壊応力を越えると、面積割合が小さい部分から最初にせん断破壊を起こす。図１３（ａ）は、二重ねじ構成体に締結ナットがねじ込まれたものの特定角度位置の部分断面図である。

本例の第１ナット（締結用ナット）１１０は台形ねじのナットである。図１３（ａ）に示した例は、二重ねじ構成体１００のある角度の断面（図２に示した『３倍リード２条ねじ』の９０°の断面）と、第１ナット１１０の断面を示す。第１ナット１１０を締め付けると、被締結体（図示せず。）からの反力により、二重ねじ構成体１００に軸方向荷重Ｗの負荷がかかる。この角度位置において、せん断破壊を起こすまで締め付けると、小山状のねじ山１０１の線分（断面形状）１０３の位置で、最初にせん断破壊される。線分１０３は、二重ねじ構成体１００の中心線１０９と平行である。線分１０３は、通常の大きさ（断面積）の台形ねじのねじ山１０２の線分１０４より短い。このため、第１ナット１１０（締結用ナット）からの軸方向荷重Ｗが各ねじ山に均等に負荷がかかるとき、小山状のねじ山１０１の線分１０３の部分から最初にせん断破壊する。

仮に、第１ナット１１０の軸方向の長さを長くしても、小山状のねじ山１０１の線分１０３の部分から、部分的にせん断破壊することになる。そこで、本実施の形態４の二重ネジ構成体１００は、小山状のねじ山１０１のせん断破壊を避けるために、軸線方向に並ぶ小山状の二つのねじ山１０１の空間（谷）を母材金属で充填部（図示ではグレーの部分）１０５としたものである。この結果、小山状のねじ山１０１の線分１０３は、次の小山１０１と一体になり長くなり、通常の台形ねじのねじ山１０２の線分１０４とほぼ同一長さになる。従って、小山状のねじ山１０１に、二重ねじ構成体１００に軸方向荷重Ｗの負荷がかかっても、この線分１０３の部分から先にせん断破壊されることはない。

図１３（ｂ）は、二重ねじ構成体（３倍リード２条ねじ）に緩み防止用ナット１２０をねじ込んだときの断面形状を示すものである。即ち、緩み防止用ナット１２０は、二重ねじ構成体１００である３倍リード２条ねじにねじ込まれるナットであり、台形ねじのナットである。図１３（ａ）で図示したように、連山状の二つの小山状のねじ山１０１は充填部１０５で埋められている。第２ナット（緩み防止用ナット）１２０は、この充填部１０５を配置したことにより、連山状の二つの小山状のねじ山１０１には係合できなくなるので、直線部（断面）１２１、即ち螺旋の円孔を設けたものである。本例の二重ねじ構成体１００のこの角度位置（図２に示す９０°）では、二重ねじ構成体１０と第２ナット（緩み防止用ナット）１２０は、連山状の二つの小山状のねじ山１０１と実質的には係合していない。

しかしながら、締結力は図１３（ａ）に示した第１ナット１１０で分担するので、問題は生じない。第２ナット１２０の機能は、締結力ではなく、第１ナット１１０の緩み止め機能を果たすナットであり、第２ナット１２０がせん断破断されることはない。なお、第１ナット１１０及び第２ナット１２０のせん断破断応力の強度が設計上不足すると判断されるときは、そのナットの厚みを大きくすれば良い。

［実施の形態５］
図１４に示す実施の形態５の二重ねじ構成体４０は、ねじ軸３に、丸ねじ（第１ねじ）と、リードＬ_３が丸ねじのピッチＰの３倍であるとともに条数が２条のねじが形成された新多条ねじ（以下、「３倍リード２条ねじ」という。）とからなる二重ねじ部２が形成された二重ねじ構成体４０である。即ち、この「３倍リード２条ねじ」は、第１ねじ（Ｓ１）は丸ねじであり、第２ねじ（Ｓ２）は、丸ねじの３倍のリードを有し、元来の３条のねじから１条抜いた２条ねじである。実施の形態５の丸ねじは、台形の山頂と谷底に円弧が形成され、ねじ山角度が４５度の丸ねじである。即ち、この台形の脚は、円弧の接線となる。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、丸ねじと「３倍リード２条ねじ」（第２ねじ（Ｓ２））とから形成される二重ねじ構成体４０の「０°角度位置」、「９０°角度位置」における二重ねじ部２の断面形状を示している。例えば、二重ねじ構成体４０は、ピッチＰ（リードＬ_１＝Ｐ）の丸ねじと、リードＬ_３（＝３Ｐ）が丸ねじのピッチＰの３倍であるとともに、条数が「周知の３条ねじ」（一般的な３条ねじ）から１条のねじを少なくした２条のねじからなる「３倍リード２条ねじ」とから形成されている。丸ねじは、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじであり、つる巻き線ｈ_１に沿ってねじ溝ｇ_０（又は、ねじ山）が形成されている。「３倍リード２条ねじ」は、リードＬ_３の２条ねじであり、つる巻き線ｈ_３に沿って２条のねじ溝ｇ_５１が形成されている。なお、この実施の形態５の説明では、説明の都合上、丸ねじのねじ溝ｇ_０の断面形状と、「３倍リード２条ねじ」のねじ溝ｇ_５１の断面形状とが重なる角度位置を「０°」として説明を行っている。

図１４（ａ）及び（ｂ）において、丸ねじは、輪郭線Ｑ１で示されたピッチＰのねじである。「３倍リード２条ねじ」は、「周知の３条ねじ」のうち１条のねじが形成されていない輪郭線Ｑ３−１で示された２条のねじが形成されたねじである。また、この「３倍リード２条ねじ」は、ねじ溝ｇ_５１とねじ溝ｇ_５２との間との間に、一条のねじが形成されていない部位（ねじ軸部の外周面であり断面視したとき平坦状の部位）ｄｅが設けられたリードＬ_３（＝３Ｐ）の２条ねじである。図１４（ａ）は、この二重ねじ構成体４０の「０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示し、図１４（ｂ）は二重ねじ構成体４００の「９０°角度位置」の二重ねじ部２の断面形状を示している。「０°角度位置」では、基準山形に形成された第１ねじ山ｒ（又は、ねじ溝）が連続して形成されている。「９０°角度位置」では、基準山形である第１ねじ山ｒと、この第１ねじ山ｒよりねじ山の高さが低い小山状の第２ねじ山ｒ_ｓが表れている。この角度位置で、第２ねじ山ｒ_ｓは、連山状に４山が続く輪郭線のねじ形状に形成されている。

丸ねじと「周知の３条ねじ」から構成される二重ねじ構成体は、丸ねじと「周知の３条ねじ」の山形の大きさ、ピッチが同一のため、所定の角度位置で山形が干渉し、山形がほとんど残らない位置が存在する。この二重ねじ構成体は、この山形が残らない角度位置及びこの近傍からねじ山が変形し、ねじ部の強度が不足してしまうおそれがある。これに比べ、この実施の形態５の二重ねじ構成体４０は、「３倍リード２条ねじ溝」に、ねじ溝が形成されていない部位が存在し、ねじ山の体積を増加させ、山形が残らないようなことが生じない。この二重ねじ構成体４０は、どの角度位置においても、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形の形状のねじ山が必ず表れる二重ねじ部２の断面形状となる。このためにねじ部の強度が不足しない。実施の形態５の二重ねじ構成体４０は、丸ねじの「３倍リード２条ねじ」に適用した例について説明したが、上記した台形ねじで説明したように、「３倍リード２条ねじ変形例」、「３倍リード１条ねじ」、「４倍リード２条ねじ」、「２倍リード１条ねじ」に適用してもよい。また、実施の形態５の二重ねじ構成体４０は、山頂の丸みと谷底の丸みを接続する直線のフランク部が形成された丸ねじに適用した例について説明したが、山頂の丸みと谷底の丸みが連続して接続され、直線のフランク部が無い丸ねじに適用してもよい。

［他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。公知技術であるので、その説明は省略するが、プレス、ジャクキに用いられており、ねじ山の断面形状が長方形、又は正方形である矩形の角ねじであっても良い。また、例えば、２条ねじ（第１ねじとＳ１）と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体、３倍リード２条ねじ（第１ねじ（Ｓ１））と４倍リード２条ねじ（第２ねじ（Ｓ２））の組み合わせからなる二重ねじ構成体等であってもよい。言い換えると、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。

また、前述した実施の形態では、第１ねじ（Ｓ１）、第２ねじ（Ｓ２）のリードを、台形ねじの整数倍のリードとして説明を行っているが、整数倍でなくてもよい。例えば、第２ねじのリードが、台形ねじの３．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。また、第１ねじのリードが、台形ねじの１．１倍のような倍数のリードのねじであってもよい。即ち、この二重ねじ構成体は、ねじ軸部の軸線の周り方向の各角度位置において、連続に又は所定の間隔毎に、基準山形又は基準山形に近い形状のねじ山を形成できるようになっているものであればよい。

更に、この実施の形態では、二重ねじ構成体を丸転造ダイス、プレートダイスによって転造加工で形成されたものとして説明を行っているが、切削加工、射出成形加工、３Ｄプリンタ（三次元造形；3D printing）加工、金属粉末射出成形（Metal Injection Molding：MIM）加工、ロストワックス等から選択される１種の加工により形成されているものであってもよい。ただし、転造加工によるねじ山の形成は、転造加工により金属組織の内部の鍛流線が切断されることがないので、マクロ繊維組織がねじ面に沿って連続して流れるので、構造的にねじとしての引張強さ、疲労強度が高いという特徴がある。

［適用例１］
図１１は、前述した二重ねじ構成体を、緩み止めナット付の締結具に用いた例であり、図１１（ａ）は一部断面図、図１１（ｂ）はナットと二重ねじ構成体の噛み合いを示す断面図である。緩み止めナット付の締結具８０は、被締結部材８６をクランプする例である。六角ボルト８１の軸部であるねじ部８１には、図２に示した「台形ねじ」と、「３倍リード２条ねじ」（図２参照）が形成されている。「台形ねじ」には、第１ナット８２がねじ込まれている。この第１ナット８２のねじ山（つる巻き線ｈ_１）は、ピッチＰとリードＬ_１が同一の１条ねじの台形ねじである。本例では、第１ナット８２の一端には円錐面８３が第１ナット８２と一体に形成されている。また、「３倍リード２条ねじ溝」（つる巻き線ｈ_３）には、第２ナット８４がねじ込まれている。第２ナット８４のねじ山（つる巻き線ｈ_３）は、ピッチＰの３倍（整数倍）のリードＬ_３（＝３Ｐ）を有する２条の台形ねじである。第２ナット８４は、「３倍リード２条ねじ溝」にねじ込まれているので、第１ナット８２のリード（ピッチＰと一致する。）より長いので、１回転当たりに進む移動量が大きい。

第２ナット８４の一端部には、円錐穴８５が形成されている。第１ナット８２をねじ込むとこの円錐面８３が、第２ナット８４の円錐穴８５に接して、その摩擦力でテーパー接合により強固にクランプする。また、第１ナット８２を回してねじ込むだけで、同時に回転駆動できるので、緩み防止ナットである第２ナット８４をねじ込む必要がない。何故ならば、第２ナット８４のリードは第１ナットのピッチＰより長いので、第１ナット８２をねじ込むだけでよく、第２ナット８４は回転されてクランプされる。

［適用例２］
図１２は、二重ねじ構成体をリードカム機構９０に用いた例を示す正面図である。前述した実施の形態では、六角ボルト８１の軸部に台形ねじが形成された例で説明したが、前述したピッチ、リードが異なる２種類のねじ山、ねじ溝を形成した二重ねじ構成体をリードカム９１として用いた例である。「台形ねじ」（つる巻き線ｈ_１）には、第１カムフォロワ９４が係合している。また、「３倍リード２条ねじ溝」（つる巻き線ｈ_３）には、第２カムフォロワ９２がねじ込まれている。第２カムフォロワ９２は多条ねじ溝に係合している。リードカム９１をサーボモータ９３で回転駆動すると、第１カムフォロワ９４と第２カムフォロワ９２は、１回転当たりに進む移動量が異なるので、これを利用して回転運動を所望の直線運動の移動に変換するものである。所望の移動量は、サーボモータ９３の回転数と、「台形ねじ」のピッチと、「３倍リード２条ねじ溝」のリードの大きさで実現する。従って、本発明でいう二重ねじ構成体は、リードカムを意味する。また、このようなリードカム機構９０に用いるときは、第２カムフォロワ９２が係合する上記の多条ねじ溝から抜いて、１条以上少ないねじ溝にする必要はない。即ち、一般的な形状を有する多条ねじ溝であっても良い。

本発明の二重ねじ構成体は、緩み防止機能を有するねじ締結体、リード、ピッチが異なる二つの送りが同時にできるリードカムを必要とする機械、電気、建築、土木、航空、宇宙、自動車、鉄道、船舶等の各産業で利用することができる。

１、１０、１１、１２、２０、３０、４０、１００…二重ねじ構成体
２…二重ねじ部
３…ねじ軸
８０…緩み止めナット付の締結具
８１…六角ボルト
８２…第１ナット
８３…円錐面
８４…第２ナット
８５…円錐穴
８６…被締結部材
９０…リードカム機構
９１…リードカム
９２…第２カムフォロワ
９３…サーボモータ
９４…第１カムフォロワ
１０１…小山状のねじ山
１０２…台形ねじのねじ山
１０３…線分
１０４…線分
１０５…充填部
１０９…中心線
８２、１１０…第１ナット
８４、１２０…第２ナット（緩み防止用ナット）
１２１…直線部
ｇ_０…第１ねじ（台形ねじ）のねじ溝
ｇ_１、ｇ_２、ｇ_１１、ｇ_１２、ｇ_２１…第２ねじ（３倍リードの第２ねじ）のねじ溝
ｇ_３１、ｇ_３２…第２ねじ（４倍リードの第２ねじ）のねじ溝
ｇ_４１…第２ねじ（２倍リードの第２ねじ）のねじ溝
ｇ_５１、ｇ_５２…第２ねじ（３倍リードの第２ねじ）のねじ溝
Ｑ１…第１ねじの輪郭線
Ｑ３−１、Ｑ３−１’、Ｑ３−２、Ｑ４−２、Ｑ２−１…第２ねじの輪郭線
Ｄ…二重ねじ転造ダイス
Ｍ…ねじ素材

Claims (10)

1. ねじ軸に２種類のねじが形成されている二重ねじ構成体であって、
   前記ねじ軸（３）に形成され、ねじ山の断面形状が台形の台形ねじ、矩形の角ねじ、及び山頂と谷底に円弧が形成された丸ねじから選択される一つであり、ピッチ（Ｐ）を有するねじが形成されている第１ねじ（Ｓ１）と、
   前記ねじ山に連続的に形成され、断面形状が前記ねじ山と同一形状で、前記ねじ山と同一のねじれ方向であり、かつ、前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の所定の倍数（ｎ）のリード（Ｌｎ）を有する多条ねじである第２ねじ（Ｓ２）と
   からなることを特徴とする二重ねじ構成体。
2. 請求項１に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第２ねじ（Ｓ２）は、
   前記多条ねじから、１条以上少ないねじである
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
3. 請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
   前記所定の倍数（ｎ）は、前記ピッチ（Ｐ）の整数倍である
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
4. 請求項２に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の２倍であり、前記多条ねじの条数が２条で、１条の前記ねじが形成されたものである
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
5. 請求項２又は３に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の３倍であり、前記多条ねじの条数が３条で、１条又は２条の前記ねじが形成されたものである
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
6. 請求項２又は３に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記リード（Ｌｎ）が前記ねじ山のピッチ（Ｐ）の４倍であり、前記多条ねじの条数が４条で、２条の前記ねじが形成されたものである
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
7. 請求項２又は３に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第１ねじ（Ｓ１）及び前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記二重ねじ構成体の中心線を含む断面において、特定の角度位置に表れる小山状のねじ山の谷が母材金属で充填されている
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
8. 請求項２又は３に記載の二重ねじ構成体において、
   前記第１ねじ（Ｓ１）及び前記第２ねじ（Ｓ２）は、前記ねじ山に沿って、素材のマクロ繊維組織が連続して流れる転造ねじである
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
9. 請求項２又は３に記載の二重ねじ構成体において、
   前記二重ねじ構成体は、前記ねじ軸（３）がボルト（８１）であり、前記第１ねじ（Ｓ１）にねじ込まれた第１ナット（８２）、前記第２ねじ（Ｓ２）にねじ込まれた第２ナット（８４）からなり、部品と部品を締めつけ固定するための締結具（８０）の部品である
   ことを特徴とする二重ねじ構成体。
10. 請求項１又は２に記載の二重ねじ構成体において、
    前記二重ねじ構成体は、前記ねじ軸（３）がリードカム（９１）であり、前記第１ねじ（Ｓ１）に係合する第１カムフォロワ（９４）、前記第２ねじ（Ｓ２）に係合する第２カムフォロワ（９２）からなるリードカム装置（９０）の部品である
    ことを特徴とする二重ねじ構成体。