JP2019183998A - おねじ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】短いねじ先形状によって斜め入りを防止し得るおねじ部材を提供する。【解決手段】完全ねじ山２１の軸部２０の先端側の端部２１ａにはねじの立ち上がり部２２が連続して設けられ、ねじの立ち上がり部２２は完全ねじ山２１の谷径ｄ１から完全ねじ山２１に向けて徐々に立ち上がる構成となっており、ねじ先形状部３０は、外側に凸の円弧状に膨らんだ環状凸部４０を備え、環状凸部４０の最大径ｄ２がめねじの内径Ｄ１の寸法公差の下限値以下に設定されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、めねじへの斜め入りを防止するねじ先形状を備えたおねじ部材に関する。ここで、斜め入りとは、おねじがめねじに対して相対的に斜めに入って噛み込み、焼き付きやかじりを生じる状態をいうものとする。

従来から、自動車の組立等の量産加工において、ねじの締結を行う際に、締付け機器として、作業性向上のために締め付けを高速回転で行える締付け機器が用いられている。締め付け部位によっては、作業体勢が不安定で、おねじを相手めねじに対して同一線上で行えない場合がある。締め付けが高速でかつ斜めに締め付ける場合がある悪条件下での作業のために、おねじとめねじ間でかじりや焼き付けが生じる場合がある。

これらの対策として、たとえば、特許文献１に記載のようなパイロット付きボルトが提案されている。このパイロット付きボルトは、軸部の先端のねじ先形状を、完全ねじ山が形成された軸部の先端側に完全ねじ山よりも小径の案内ねじ山を設けるとともに、案内ねじ山よりもさらに先端側に円筒状ガイドを備えた構成となっていた。案内ねじ山は、めねじの内径と等しいか、それよりも小さい外径を有し、円筒状ガイド（外周面が円筒状のガイド）は、案内ねじ山の谷径よりも大きく、かつ、案内ねじ山の外径と等しいか、それよりも小さい径を有する構成となっていた。
めねじに螺合して締め付ける際には、先端の円筒状ガイドによって傾きが矯正されながら挿入されていき、続いて案内ねじ山が挿入され、案内ねじ山がめねじ部材のめねじ山と係合し、ピッチを整えながら完全ねじ山と螺合されるように案内されていく。

特許第３７３９０１２号公報

しかしながら、上記特許文献１のパイロット付きボルトは、完全ねじ山が形成された軸部の先端に案内ねじ山及び円筒状ガイドが延びており、ねじ自体の長さが長くなると共に、重量も増大する。また、めねじの長さが短いと円筒状ガイドでは傾き矯正が十分できず、焼き付きやかじりを防止することができない。

本発明の目的は、短いねじ先形状によって斜め入りを防止し得るおねじ部材を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、軸部に、相手部材のめねじに螺合される完全ねじ山を形成し、前記軸部の先端側に斜め入りを防止するねじ先形状を備えたおねじ部材において、
前記完全ねじ山の前記軸部の先端側の端部にはねじの立ち上がり部が連続して設けられ、該ねじの立ち上がり部は前記完全ねじ山の谷径以上の円筒面から前記完全ねじ山に向けて徐々に立ち上がる構成となっており、
前記ねじ先形状は、外側に凸の円弧状に膨らんだ環状凸部を備え、
前記環状凸部の最大径が前記めねじの内径の寸法公差の下限値以下に設定されていることを特徴とする。
ねじ穴への締付作業は、まず、環状凸部が開口端のめねじ部材のねじ穴内に所定量進入する。おねじ部材の軸部がねじ穴の中心軸線に対して傾いて進入した場合、ねじ穴の開口端に対向するおねじ部材のねじの立ち上がりから完全ねじ山を含むねじ山のどこかの位置で、ねじ穴の開口端に係合する。おねじ部材をねじ穴に挿入する力と、この係合位置においてねじ穴の開口端から作用する反力が偶力となって、軸部の傾きを修正する方向のモーメントが作用する。環状凸部の外周面の最大径は、めねじの内径以下に設定されているので、ねじ穴内において環状凸部の回転は許容され、初期の係合位置と１８０°反対側の部分がねじ穴の開口端に係合する。この状態で、軸部をねじ込み方向に回転することにより、ねじの立ち上がりの先端から一巻き目の完全ねじ山が、連続的にめねじの２巻き目のねじ山に安定して螺合し、ねじのかじりや焼き付きを防止することができる。
このように、ねじ先にねじ山の無い環状凸部を設けることによって、軸部が斜めに進入したとしたしても、めねじに噛み込むことなく空転するので、ねじのかじりや焼き付きを防止でき、さらに、軸の傾きを修正するモーメントが作用するので、従来のような円筒状ガイドが不要となり、ねじ先の長さを可及的に短くすることができる。
ＪＩＳ Ｂ １００３「締結用部品−メートルねじをもつおねじ部品のねじ先」には、ねじ先の不完全ねじ部長さｕは、２ピッチ以下（ｕ≦２Ｐ）と規定されている。本発明者らは、この不完全ねじ部長さの範囲で斜め入りを防止することを検討し、本発明にいたった。本発明のねじ先形状によれば、上記ＪＩＳ規格の不完全ねじ部長さの範囲で、かじり防止機能を実現することができる。斜め入りを防止することができる。もっとも、本発明は、２ピッチ以下に限定されるものではない。
前記環状凸部の最大径は、前記完全ねじ山の谷径以上に構成とすることができる。
すなわち、環状凸部は、おねじの谷底すきまの範囲に収まり、ねじ穴に進入した環状凸部とめねじとのガタツキが小さく抑えられ、斜め入りをスムースに矯正できる。

環状凸部の外周面は、最大径となる頂部からねじの立ち上がり側に向けて徐々に小径となる反先端側円弧面を備えている構成とすることができる。
また、前記環状凸部の外周面は、最大径となる軸部の先端に向けて徐々に小径となる先端側傾斜面を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、先端側円弧面が穴探りとして機能し、軸部とめねじの中心軸線との心ずれを解消することができる。
また、穴探り性の他に、斜め入り挿入時におねじ先端面をめねじ内部に当てることで、おねじの深沈みを防止し、めねじとの理想的な接触状態を再現できる。
前記環状凸部の前記軸部の中心軸線方向の長さは、完全ねじ山のピッチをＰとすると、（１Ｐ±０．２Ｐ）の範囲とすることができる。
このようにすれば、めねじのねじ山間に、環状凸部が入り込むことを防止することができる。
また、前記ねじの立ち上がりの先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／２周以内とすることが望ましい。
移行範囲が極端に短いと、斜め入りの修正が十分に行われないうちに完全ねじ山が嵌まり合ってかじりが発生しやすく、移行長さが長すぎると、軸方向長さが長くなり、軽量化の観点から見て重量増につながるため不利となる。１／２周程度あれば、斜め入りを防止しつつ、軽量化を図ることができる。
特に、前記ねじの立ち上がり部の先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／４周以上とすることができる。
前記ねじの立ち上がりの先端位置から環状凸部の先端位置までの寸法は、前記完全ねじ山の２ピッチ以内に設定される。
上記の通り、ＪＩＳ Ｂ １００３「締結用部品−メートルねじをもつおねじ部品のねじ先」に規定の、ねじ先の不完全ねじ部長さｕの範囲に設定したものである。
また、前記環状凸部と前記円筒面の先端側との間に環状凹部を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、斜め入りの際のめねじとの干渉を回避することができ、斜め入りの許容角度を大きくできる。
また、前記ねじの立ち上がり部が形成される円筒面の端縁が前記環状凸部の反先端側の端部に位置する構成とすることができる。
このようにすれば、環状凹部を設ける場合に比べて、軸方向の長さをより一層短くすることができる。
また、前記環状凸部の先端に向かって徐々に小径となるガイドを備えた構成とすることができる。
このようにガイドを設ければ、さらに穴探り性を高めることができる。

本発明によれば、ねじ先形状部が短くても、軸部の斜め入りを効果的に防止することができ、ねじ山のかじりや焼き付きを防止することができる。

図１は本発明の実施形態に係るおねじ部材の全体図である。 図２は図１のおねじ部材の要部拡大図である。 図３（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１のおねじ部材の斜め入りが修正される過程を模式的に示す図である。 図４（Ａ）は図３（Ａ）と逆側に傾いた状態を示す図、図４（Ｂ）及び（Ｃ）は、テーパー面が開口端に初期係合する場合の説明図である。 図５（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の他の実施形態に係るおねじ部材の要部拡大図、図５（Ｄ）は穴探り性の説明図である。 図６（Ａ）乃至（Ｃ）は図１の環状凸部の外周面の変形例を示す図である。 図７（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係るおねじ部材の要部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の１８０°反対側を示す裏面図である。 図８は図７の変形例を示すもので、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の１８０°反対側を示す裏面図である。 図９（Ａ）は、図７のねじ先の円筒面とめねじのねじ山との隙間を示す図、図９（Ｂ）は、図８のねじ先の円筒面とめねじのねじ山との隙間を示す図である。

以下に、本発明を、図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るおねじ部材を示している。
図において、１はおねじ部材全体を示すもので、このおねじ部材１は、頭部１０と軸部２０とを備え、軸部２０に相手部材のめねじに螺合される完全ねじ山２１を形成し、軸部２０の先端側に斜め入りを防止するねじ先形状部３０を備えている。頭部１０の形状については、図では鍔付きの六角形状を例示しているが、特に限定されるものはではなく、種々の形状の頭部形状が適用可能である。なお、図示例では有効径ボルトを例示している、呼び径ボルトにも適用可能である。
完全ねじ山２１の軸部２０の先端側の端部２２ａには、ねじの立ち上がり２２が連続して設けられ、ねじの立ち上がり部２２は完全ねじ山２１の谷径から完全ねじ山２１に向けて徐々に立ち上がる構成となっており、ねじ先形状部は、環状凸部４０を有し、環状凸部４０とねじの立ち上がり部２２の先端２２ａとの間に環状凹部５０が形成されている。

以下、各部の構成について、図２を参照して詳細に説明する。
［ねじの立ち上がり部２２］
ねじの立ち上り部２２は、完全ねじ山２１の端部２１ａから先端２２ａに向けて徐々に高さが低くなり、先端２２ａ位置において、完全ねじ山２１の谷径ｄ１以上の外径を有する円筒面２５からの高さがゼロとなる。逆に、先端２２ａ側から見ると、円筒面２５から
完全ねじ山２１の端部２１ａに向けて、徐々に立ち上がり、完全ねじ山２１の高さに移行する。ねじの立ち上がり部２２の先端２２ａは、円筒面２５の軸部先端側の端縁２５ａに位置する。
本発明では、ねじの立ち上がり部２２の先端２２ａ位置から完全ねじ山２１の端部２１ａまでの移行範囲が、１／２周（半周）の範囲内で、軸部２０の中心軸線Ｎ１方向に換算すると、１ピッチの半分程度となっている。たとえば、ＪＩＳ規格のＭ１０×１．２５のねじの場合には、０．６２５［ｍｍ］となる。
移行範囲が極端に短いと、斜め矯正が十分に行われないうちに完全ねじ山２１が嵌まり合ってかじりが発生しやすく、移行長さが長すぎると、軸方向長さが長くなり、軽量化の観点から見て重量増につながるため不利となる。１／２周程度あれば、斜め入りを防止しつつ、軽量化を図ることができる。

［環状凸部４０］
環状凸部４０については、その外周面４１の軸部２０の中心軸線Ｎ１を通る縦断面形状は、外側に凸の円弧状に膨らんだ断面円弧状となっており、全周に亘って円弧状に膨らんだ形状となっている。
外周面４１の最大径となる頂部４１ａは、外周面４１の軸方向中途位置にあり、外周面４１は、頂部４１ａから、軸方向軸先端側に向けて徐々に小径となる先端側円弧面４１ｂと、頂部４１ａからねじの立ち上がり部２２側に向けて徐々に小径となる反先端側円弧面４１ｃとを備えている。先端側円弧面４１ｂと反先端側円弧面４１ｃは、頂部４１ａにおいて滑らかに連続する一つの円弧面となっている。
外周面４１の頂部４１ａの最大径である外径ｄ２は、対応するめねじ部材１００の内径Ｄ１以下（ｄ２≦Ｄ１）に設定されている。この環状凸部４０の頂部４１ａの外径ｄ２の寸法公差範囲の最大値は、内径Ｄ１の公差範囲の最小値以下に設定される。この実施例では、環状凸部４０の外径ｄ２は、内径Ｄ１よりも所定寸法だけ小さく設定されている。なお、図中ｄは、完全ねじ山２１の外径である。
また、反先端側円弧面４１ｃのねじの立ち上がり部２２側の端縁に位置する谷部５１の直径ｄ３は、頂部４１ａの外径ｄ２以下（ｄ３≦ｄ２）となっている。この谷部５１の直径ｄ３は、ねじの立ち上がり部２２が形成される円筒面２５の端縁２５ａの直径ｄ５より小径となっているので、谷部５１と円筒面２５の端縁２５ａとの間に、谷部５１から円筒面２５の端縁２５ａに向けて徐々に大径となるテーパー面５２が設けられている。また、環状凸部４０とねじの立ち上がり部２２の先端２２ａとの間に形成される環状凹部５０は、環状凸部４０の反先端側円弧面４１ｃとテーパー面５２とによって構成される。
ねじ山がＭ１０×１．２５の場合には、めねじ部材１００の内径Ｄ１が８．６４７ｍｍに対して、環状凸部４０の頂部４１ａの外径ｄ２は、８．６５±０／−０．４［ｍｍ］程度に設定することが好ましい。すなわち、公差範囲を、めねじ部材１００の内径下限値からマイナス５〜８％以内に設定している。また、環状凹部５０の谷部５１の直径ｄ３は、ねじの呼び径×８０％〜８５％（環状凸部以下）程度に設定することが好ましい。

さらに、環状凸部４０の軸方向長さＬ２は、環状凸部４０がねじ穴１２０内において、めねじのねじ山１２１の間に嵌り込むことがないように、１ピッチ（１Ｐ）程度、好ましくは、（１±０．２）Ｐ程度とすることが好ましい。
また、完全ねじ山２１の端部２１ａの山頂から軸部２０の先端、すなわち軸端面２６まで軸方向長さＬ１としては、２ピッチ程度以上に設定することが好ましい。初期嵌合時に、軸部２０とねじ穴１２０の開口部との嵌合代が、この程度あれば、締付作業を安定して行うことができる。
この実施形態では、Ｌ１は２ピッチ（２Ｐ）に設定されており、テーパー面５２の軸方向長さＬ３は、０．５ピッチ（０．５Ｐ）程度に設定されている。また、このテーパー面５２のテーパー角度θは、谷部５１の直径ｄ３とテーパー面５２の軸方向長さＬ３の関係によって定まるが、図示例では４０°程度に設定される。
ＪＩＳ Ｂ １００３「締結用部品−メートルねじをもつおねじ部品のねじ先」に、ねじ先の不完全ねじ部長さｕは、２ピッチ以下（ｕ≦２Ｐ）と規定されており、本実施形態は、このＪＩＳ規格の範囲内でかじり防止機能を実現するものである。

上記環状凸部４０と環状凹部５０は、次のように設定されている。
すなわち、中心軸線Ｎ１を通る断面上で、軸部２０の軸端面２６の中心Ｏをとり、螺合するめねじの内径Ｄ１を直径とする仮想円Ｃを描いた場合に、環状凸部４０の外周面４１が、仮想円Ｃの内側に位置するように設定されている。外周面４１の断面円弧の曲率半径Ｒは、仮想円Ｃの半径（Ｄ１／２）以下に設定される。
これは、軸部２０のねじ先形状部３０がめねじ部材１００のねじ穴１２０に挿入された状態で、軸部２０が軸端面２６の中心Ｏを中心として傾いた場合に、環状凸部４０の外周面４１がねじ穴１２０のめねじのねじ山１２１に引っ掛からない形状としたものである。
環状凸部４０の外周面４１の頂部４１ａは、軸端面２６を通る仮想円Ｃの直径線Ｃ１から、軸方向にｆだけ軸方向反先端側にオフセットされており、反先端側円弧面４１ｃは仮想円Ｃに近接しているが、先端側円弧面４１ｂは、頂部４１ａから軸部の先端に向けて徐々に小径となる方向に湾曲するのに対して、仮想円Ｃは、環状凸部４０の頂部４１ａの位置から直径線Ｃ１に向けて大径に拡がるので、先端側円弧面４１ｂは頂部４１ａ側から軸方向先端側に向けて徐々に仮想円Ｃとの隙間が広がるように構成される。
本実施形態のように、小径となる先端側円弧面４１ｂを設けておけば、軸部２０とねじ穴１２０の中心ずれがあった場合でも、ねじ穴１２０の開口端に係合することができ、穴探り性を有する利点がある。軸端面２６の先端径は、図示例では谷部５１の径と同程度に記載しているが、特に限定されるものではなく、仮想円Ｃの範囲内で設定される。
次に、図６を参照し、環状凸部４０の外周面４１の変形例について説明する。
図６（Ａ）は、変形例１を示している。
この変形例１では、環状凸部４０の外周面１４１は、軸方向先端側の先端側円筒面１４１ｂと、この先端側円筒面１４１ｂから軸方向反先端側に向けて徐々に小径となる円弧状の反先端側円弧面１４１ｃとによって構成されている。先端側円筒面１４１ｂと反先端側円弧面１４１ｃとは、接続部１４１ａにおいて滑らかに接続されている。接続部１４１ａは、図中、一転鎖線で示すように、軸方向中央位置（上記実施形態では頂部４１ａの位置）に位置しているが、中央位置には限定されない。この変形例１では、最大径部は、先端側円筒面１４１ｂである。また、先端側円筒面１４１ｂの軸端面２６との角部は圧造によりアールが付けられたアール部１４１ｄとなっている。
図６（Ｂ）は、変形例２を示している。
この変形例２では、環状凸部４０の外周面２４１は、頂部２４１ａを隔てて、軸方向先端側に向かって円錐状に徐々に小径となる先端側テーパー面２４１ｂと、軸方向反先端側に向けて円弧状に小径となる反先端側円弧面２４１ｃとによって構成されている。先端側テーパー面２４１ｂと反先端側テーパー面２４１ｃとは、頂部２４１ａにおいて滑らかに接続されており、頂部２４１ａが最大径部となる。また、先端側テーパー面２４１ｂの軸端面２６との角部は、圧造によりアールが付けられたアール部２４１ｄとなっている。
この変形例２の先端側テーパー面２４１ｂについては、上記実施形態の先端側円弧面と同様に、穴探りとして機能する。
図６（Ｃ）は、変形例３を示している。
この変形例３では、環状凸部４０の外周面３４１の軸方向断面形状は、頂部３４１ａが軸方向先端近傍に位置し、谷部５１から仮想円Ｃに沿って、円弧状に徐々に大径となるように湾曲する円弧面３４１ｃによって構成され、最大径が、変形例１、変形例２よりも大きくなっている。また、この変形例も、円弧面３４１ｃと軸端面２６との角部は、圧造によりアールが付けられたアール部３４１ｄとなっている。

次に、図３を参照して、本実施形態のおねじ部材の締め付け作業について説明する。
ねじ穴１２０への締付作業は、まず、環状凸部４０がめねじ部材１００のねじ穴１２０
内に所定量進入する。
図３（Ａ）に示すように、おねじ部材１の軸部２０の中心軸線Ｎ１が、ねじ穴１２０の中心軸線Ｎ２に対して傾いている場合、ねじ穴１２０の開口端に対向するおねじ部材１のねじの立ち上がり部２２と完全ねじ山２１を含むねじ山のどこかの位置で、ねじ穴１２０の開口端に係合する。図示例では、初期の係合位置ａ１は、完全ねじ山２１の端部２１ａがめねじ部材１００のねじ山が谷部で切断された位置（図中、右端）で、めねじのねじ山１２１のフランク面に係合している。
この状態で、おねじ部材１をねじ穴１２０に押し込むと、押し込み力と、係合位置ａ１においてねじ穴１２０の開口端から作用する反力が偶力となって、軸部２０の傾きを修正する方向、図中反時計回り方向のモーメントＭｃｃが作用する。環状凸部４０の外周面４１は断面円弧状であり、その頂部４１ａの外径ｄ２は、めねじ部材１００のねじ穴１２０の内径Ｄ１以下に設定されているので、ねじ穴１２０内で環状凸部４０の回転は許容され、図３（Ｂ）に示すように、軸部２０は初期の係合位置ａ１を支点として、反時計回り方向に回転する。
そして、図３（Ｃ）に示すように、初期の係合位置ａ１と１８０°反対側の部分がねじ穴１２０の開口端に係合する（係合位置ａ２）。この状態で、軸部を回転することで、ねじの立ち上がり部２２の先端２２ａからねじの立ち上がり部２２及び一巻き目の完全ねじ山２１が、連続してめねじ部材１００の２巻き目のねじ山１２１に安定して螺合していき、ねじのかじりや焼き付きを防止することができる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）では、初期の係合位置ａ１が、完全ねじ山２１の端部２１ａのフランク面が、めねじ部材１００の開口端の谷部で切断したねじ山のフランク面に当接する位置としたが、反対に傾いた場合には、図４（Ａ）に示すように、ねじの立ち上がり部２２の先端２２ａから３６０°回転した位置の完全ねじ山２１が、ねじの無いおねじ部材１の開口端に係合する（係合位置ａ３）。この状態でおねじ部材１を押し込むと、図中、時計回り方向のモーメントＭｃが作用し、初期の係合位置ａ３を支点として、時計回り方向に回転して傾きが修正される。
また、図４（Ｂ）に示すように、軸部２０が、図中反時計回りに大きく傾いた場合には、テーパー面５２が開口端に初期係合する場合もあり（破線で囲んだ係合位置ａ４）、この場合にも、係合位置ａ４を支点として、時計回り方向のモーメントＭｃが作用して傾きが修正される。また、図４（Ｃ）に示すように、軸部２０が、図中時計回りに大きく傾いた場合には、完全ねじ山２１の端部２１ａがめねじのねじ山１２１に係合せずに、テーパー面５２が係合する場合がある（破線で囲んだ係合位置ａ５）。この場合には、係合位置ａ５を支点として、反時計回り方向のモーメントＭｃｃが作用して傾きが修正される。図４（Ｂ），（Ｃ）の場合には、最終的に、図３（Ｃ）に示すように、係合位置ａ１と、１８０°反対側の係合位置ａ２で係合することになる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明では、主として上記実施形態と異なる点について説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図７は、本発明の実施形態に係るおねじ部材の要部を示すもので、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の１８０°反対側を示す要部裏面図である。
本実施形態は、上記実施形態に対して、テーパ面５２を無くした例であり、ねじの立ち上がり部２２が形成される円筒面２５の先端側の端縁２５ａが、環状凸部４０と反先端側の端縁に位置する。
円筒面２５の軸方向先端側の端縁２５ａは、ねじの中心軸線Ｎ１と直交する面上の円であるが、反先端側の端縁２５ｂは、完全ねじ山２１の端部から一巻き分の完全ねじ山２１の付け根との螺旋状の境界線である。したがって、立ち上がり部が２２が完全に立ち上がった完全ねじ山２１の端部２１ａ位置を起点とすると、図７（Ａ）の完全ねじ山２１の端部２１ａ位置では（図７（Ａ）の右端、図７（Ｂ）の左端）、先端側の端縁２５ａと反先
端側の端縁２５ｂの隙間はほぼゼロであり、図７（Ｂ）に示すように、裏側に回ると、図中左端から右端に向かって、反先端側の端縁２５ｂが完全ねじ山２１のリード角方向に傾斜して延び、先端側の端縁２５ａに対して軸方向の間隔が徐々に拡がっていき、さらに、図７（Ａ）に示すように、完全ねじ山２１の端部２１ａに向かって、さらに軸方向の間隔が拡大していき、元の基点位置に対して１ピッチ離れた位置に達する。
したがって、円筒面２５は、起点においては、軸方向の長さはほぼゼロで、一周して完全ねじ山２１の１ピッチ分の軸方向長さとなる螺旋状の円筒面である。立ち上がり部２２は、この円筒面２５から徐々に立ち上がって完全ねじ山の端部２１ａに至る。
本実施形態では、上記実施形態のテーパー面５２の０．５ピッチ分が無いために、最小で、１．５ピッチまで短縮可能である（Ｌ１＝Ｌ２（１ピッチ）＋Ｌ４（完全ねじ山２１の半分（１／２ピッチ（０．５ピッチ））。
その際、谷部５１が無く、おねじの立ち上がり部２２は、環状凸部４０の反先端側円弧面４１ｃの反先端側端部付近に位置する先端２２ａから立ち上がりが始まる。円筒面２５の径ｄ５については、完全ねじ山２１の谷径ｄ１以上、環状凸部４０の外径ｄ２以下に設定される（ｄ２≧ｄ５≧ｄ１）。図示例は、円筒面１５の径ｄ５が完全ねじ山２１の谷径ｄ１と同一の例である。
谷径ｄ１と環状凸部４０の外径ｄ２は、めねじ部材１００のねじ穴の内径Ｄ１の下限値以下であり、円筒面２５の径ｄ５は完全ねじ山２１の谷径ｄ１以上となるように公差範囲が設定され、締付に影響がない程度の僅かな隙間とすることでガタツキが小さく抑えられ、斜め入りをスムースに矯正することができる。
なお、形状の相違はあるものの、上記実施形態と同様に、ねじ山がＭ１０×１．２５の場合には、めねじ部材１００の内径Ｄ１は８．６４７ｍｍに対して、環状凸部４０の頂部４１ａの外径ｄ２は、８．６５±０／−０．４［ｍｍ］程度に設定することが好ましい。すなわち、公差範囲を、めねじ部材１００の内径下限値からマイナス５〜８％以内に設定している。

図８は、図７の実施形態の変形例を示すもので、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の１８０°反対側を示す要部裏面図である。
図７の例は、円筒面２５の径ｄ５が完全ねじ山２１の谷径ｄ１と同一の例であったが（ｄ５＝ｄ１）、図８の変形例は、円筒面２５の径ｄ５が谷径ｄ１より大きくした例である（ｄ５＞ｄ１）。なお、この例では、円筒面２５の径ｄ５は、環状凸部４０の外径ｄ２より小さい（ｄ２＞ｄ５）。
図８でも、完全ねじ山２１の端部２１ａの頂部から、ねじ先の環状凸部４０の軸端面２６までの寸法Ｌ１は、図７と同じく１．５ピッチに設定している。
環状凸部４０の外径ｄ２は同じで、円筒面２５の外径ｄ５を、谷径ｄ１よりも大径としているので、その分だけ、図７に対して、円筒面２５の先端側の端縁２５ａの位置が、環状凸部４０の頂部４１ａ側に移動し、環状凸部４０の軸方向長さＬ２´が短くなっている。一方、完全ねじ山２１の端部２１ａの頂部から、ねじ先の環状凸部４０の軸端面２６までの寸法Ｌ１は変わらないので、完全ねじ山２１の端部２１ａの頂部から円筒面２５の先端側の端縁２５ａまでの長さＬ４´は、図７に対して長くなっている。
また、完全ねじ山２１の外径ｄは同じで、円筒面２５の外径ｄ５が大径となっているので、円筒面２５の反先端側の螺旋状の端縁２５ｂの位置は、一巻き目の完全ねじ山２１の頂部側に移動している。
したがって、円筒面２５の軸方向の長さは、周方向のどの位置においても、図７に比べて長くなっている。
すなわち、立ち上がり部が２２が完全に立ち上がった完全ねじ山２１の端部２１ａ位置を起点とすると、図８（Ａ）の完全ねじ山２１の端部２１ａ位置では（図８（Ａ）の右端、図８（Ｂ）の左端）、先端側の端縁２５ａと反先端側の端縁２５ｂは軸方向長さＬ４１´だけ離れており、図８（Ｂ）に示すように、図７と同様に、裏側に回ると、図中左端から右端に向かって、反先端側の端縁２５ｂが完全ねじ山２１のリード角方向に傾斜して延
び、先端側の端縁２５ａに対して軸方向の間隔が徐々に拡がっていき、さらに、図８（Ａ）に示すように、完全ねじ山２１の端部２１ａに向かって、さらに軸方向の間隔が拡大していき、元の起点の位相に到達するが、図７と相違して１ピッチよりも若干離れた位置となる。
起点位相に達した状態で、一巻き目の完全ねじ山と２巻き目の完全ねじ山の谷部が円筒面の径となっている軸方向の隙間が大きく、一巻き目と２巻き目の間の谷部分２７が、円筒面２５の径ｄ５から、徐々に小さくなって谷径ｄ１に移行している。
したがって、円筒面２５は、起点においては、軸方向の長さはほぼゼロで、一周して完全ねじ山２１の１ピッチ分の軸方向長さとなる螺旋状の円筒面である。立ち上がり部２２は、この円筒面２５から徐々に立ち上がって完全ねじ山の端部２１ａに至る。
また、円筒面２５の外径ｄ５が完全ねじ山の谷径ｄ１よりも大きいので、円筒面２５から完全ねじ山２１の頂部までの高さは、図７に対して低くなり、円筒面２５からの立ち上がり部２２の長さは、その分だけ短くなっている。
このように変形例のように構成すれば、図７に比べて、めねじとの間の隙間がより小さくなり、ガタツキが小さく抑えられ、斜め入りをスムースに矯正することができる。
なお、図８において、完全ねじ山２１の端部２１ａにおける円筒面２５の先端側の端縁２５ａと反先端側の端縁２５ｂとの軸方向長さＬ４１´を短くすることで、完全ねじ山２１の端部２１ａから環状凸部４０の軸端面２６までの軸方向長さＬ１をさらに短くすることが可能である。軸方向長さＬ４１´は、ゼロまで短くすることができる。
図９（Ａ）は、図７の円筒面２５の径ｄ５が谷径ｄ１と同一の場合（ｄ５＝ｄ１）、図９（Ｂ）は、図８の円筒面２５の径ｄ５が谷径ｄ１より大きい場合（ｄ５＞ｄ１）のめねじとの嵌合状態を、模式的に示している。
このように、締付に影響がない程度に、円筒面２５の径ｄ５を谷径ｄ１より大きくすれば、図９（Ｂ）に示すように、円筒面２５とめねじ１２１との隙間ｇをより小さくすることができ、ガタツキが小さく抑えられ、斜め入りをスムースに矯正することができる。

図５は、本発明のさらに他の実施形態を示している。
この実施形態では、環状凸部４０の先端に、穴探り性向上を目的としたガイド６０を設けたものである。ガイド６０は、環状凸部４０の先端側円弧面４１ｂの端部から、軸方向先端側に向けて徐々に小径となるようにテーパー形状としたもので、先端面は直径ｄ４の円形の端面となっている。
図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、ガイド６０の軸方向長さＬ５を変えたもので、（Ａ）の例は１ピッチ（１Ｐ）、（Ｂ）の例は２ピッチ（２Ｐ）、（Ｃ）の例は３ピッチ（３Ｐ）に設定されている。
また、ガイド６０の先端面のねじ先径ｄ４は、図５（Ｄ）に模式的に示すように、穴探り性を持たせるために、軸中心に対し、振り幅（２／３）ｄ（≒０．６７ｄ）程度まで許容できる範囲に設定される。振り幅（２／３）ｄの場合のｄ４は、（１／３）ｄであり、ねじ（ナット）の呼び径×３３．３％である。より好ましくは、ねじ（ナット）の呼び径×（３０％〜４５％）とする。４５％の場合の振り幅は０．５５ｄ、３０％の場合の振り幅は０．７ｄであり、３０％〜４５％では、振り幅は０．５５ｄ〜０．７ｄの範囲となる。図５（Ａ）〜（Ｃ）の例では、ｄ４は共に同一で、テーパー角度が相違している。図示例では、（Ａ）の例では１１５°、（Ｂ）の例では８０°、（Ｃ）の例では６０°に設定されている。
完全ねじ山２１の端部２１ａから谷部５１までの軸方向長さは１ピッチ（１Ｐ）、環状凸部４０の軸方向長さは１ピッチ（１Ｐ）に設定されており、完全ねじ山２１の端部２１ａから、ガイド６０の先端までの全体の長さＬ１は、（Ａ）の例では３ピッチ程度、（Ｂ）の例では４ピッチ程度、（Ｃ）の例では５ピッチ程度となる。
このようにガイド６０を設ければ、ねじ部材の中心軸線がねじ穴１２０の中心位置から多少ずれていても、ガイド６０の先端部が係合し、ねじ穴１２０に係合させることができ、挿入性を確保することができる。そして、環状凸部と環状凹部の作用によって、斜め入
りが防止され、作業性に優れたねじ部材を実現することができる。
なお、図５の例は、環状凸部と円筒面の間にテーパー面を有する構成を例示しているが、図７及び図８に示すように、テーパー面の無い構成についても適用可能である。

１ おねじ部材、
１０ 頭部
２０ 軸部
２１ 完全ねじ山、２１ａ 端部、２２ ねじの立ち上がり、２２ａ 先端
２５ 円筒面、２５ａ 端縁、２６ 軸端面
３０ ねじ先形状部
４０ 環状凸部、
４１ 外周面、
４１ａ 頂部、４１ｂ 先端側円弧面、４１ｃ 反先端側円弧面
５０ 環状凹部
５１ 谷部、５２ テーパー面
６０ ガイド
１００ めねじ部材
１２０ ねじ穴、１２１ ねじ山
Ｃ 仮想円、Ｃ１ 直径線、Ｏ 中心
Ｄ１ 内径（ねじ穴１２０の内径）
Ｍｃ モーメント（時計回り）、Ｍｃｃ モーメント（反時計回り）
Ｎ１ 中心軸線（軸部）、Ｎ２ 中心軸線（ねじ穴）
Ｒ 曲率半径（環状凸部）
ａ１、ａ２、ａ３、ａ５ 係合位置
ｄ 外径（完全ねじ山２１の外径）
ｄ１ 直径（完全ねじ山２１の谷径）
ｄ２ 外径（環状凸部４０の頂部４１ａの外径（最大径））
ｄ３ 直径（谷部の直径）
ｄ４ 直径（軸端面の直径）
ｄ５ 直径（円筒面２５の直径）
θ テーパー角度（テーパー面の角度）

上記目的を達成するために、本発明は、軸部に、相手部材のめねじに螺合される完全ねじ山を形成し、前記軸部の先端側に斜め入りを防止するねじ先形状を備えたおねじ部材において、
前記完全ねじ山の前記軸部の先端側の端部にはねじの立ち上がり部が連続して設けられ、該ねじの立ち上がり部は前記完全ねじ山の谷径以上の円筒面から前記完全ねじ山に向けて徐々に立ち上がる構成となっており、
前記ねじ先形状は、外側に凸の円弧状に膨らんだ環状凸部を備え、
前記環状凸部の最大径が前記めねじの内径の寸法公差の下限値以下に設定され、
前記完全ねじ山の前記軸部の先端側の端部から前記環状凸部の先端側端部までの前記軸部の中心軸線方向の長さは、前記完全ねじ山の２ピッチ以内に設定されていることを特徴とする。
ねじ穴への締付作業は、まず、環状凸部が開口端のめねじ部材のねじ穴内に所定量進入する。おねじ部材の軸部がねじ穴の中心軸線に対して傾いて進入した場合、ねじ穴の開口端に対向するおねじ部材のねじの立ち上がりから完全ねじ山を含むねじ山のどこかの位置で、ねじ穴の開口端に係合する。おねじ部材をねじ穴に挿入する力と、この係合位置においてねじ穴の開口端から作用する反力が偶力となって、軸部の傾きを修正する方向のモーメントが作用する。環状凸部の外周面の最大径は、めねじの内径以下に設定されているので、ねじ穴内において環状凸部の回転は許容され、初期の係合位置と１８０°反対側の部分がねじ穴の開口端に係合する。この状態で、軸部をねじ込み方向に回転することにより、ねじの立ち上がりの先端から一巻き目の完全ねじ山が、連続的にめねじの２巻き目のねじ山に安定して螺合し、ねじのかじりや焼き付きを防止することができる。
このように、ねじ先にねじ山の無い環状凸部を設けることによって、軸部が斜めに進入したとしたしても、めねじに噛み込むことなく空転するので、ねじのかじりや焼き付きを防止でき、さらに、軸の傾きを修正するモーメントが作用するので、従来のような円筒状ガイドが不要となり、ねじ先の長さを可及的に短くすることができる。
ＪＩＳ Ｂ １００３「締結用部品−メートルねじをもつおねじ部品のねじ先」には、ねじ先の不完全ねじ部長さｕは、２ピッチ以下（ｕ≦２Ｐ）と規定されている。本発明者らは、この不完全ねじ部長さの範囲で斜め入りを防止することを検討し、本発明にいたった。本発明のねじ先形状によれば、上記ＪＩＳ規格の不完全ねじ部長さの範囲で、かじり防止機能を実現することができる。斜め入りを防止することができる。
前記環状凸部の最大径は、前記完全ねじ山の谷径以上に構成とすることができる。
すなわち、環状凸部は、おねじの谷底すきまの範囲に収まり、ねじ穴に進入した環状凸部とめねじとのガタツキが小さく抑えられ、斜め入りをスムースに矯正できる。

環状凸部の外周面は、最大径となる頂部からねじの立ち上がり側に向けて徐々に小径となる反先端側円弧面を備えている構成とすることができる。
また、前記環状凸部の外周面は、最大径となる軸部の先端に向けて徐々に小径となる先端側傾斜面を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、先端側円弧面が穴探りとして機能し、軸部とめねじの中心軸線との心ずれを解消することができる。
また、穴探り性の他に、斜め入り挿入時におねじ先端面をめねじ内部に当てることで、おねじの深沈みを防止し、めねじとの理想的な接触状態を再現できる。
前記環状凸部の前記軸部の中心軸線方向の長さは、完全ねじ山のピッチをＰとすると、（１Ｐ±０．２Ｐ）の範囲とすることができる。
このようにすれば、めねじのねじ山間に、環状凸部が入り込むことを防止することができる。
また、前記ねじの立ち上がりの先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／２周以内とすることが望ましい。
移行範囲が極端に短いと、斜め入りの修正が十分に行われないうちに完全ねじ山が嵌まり合ってかじりが発生しやすく、移行長さが長すぎると、軸方向長さが長くなり、軽量化の観点から見て重量増につながるため不利となる。１／２周程度あれば、斜め入りを防止しつつ、軽量化を図ることができる。
特に、前記ねじの立ち上がり部の先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／４周以上とすることができる。
また、前記環状凸部と前記円筒面の先端側との間に環状凹部を備えた構成とすることができる。
このようにすれば、斜め入りの際のめねじとの干渉を回避することができ、斜め入りの許容角度を大きくできる。
また、前記ねじの立ち上がり部が形成される円筒面の端縁が前記環状凸部の反先端側の端部に位置する構成とすることができる。
このようにすれば、環状凹部を設ける場合に比べて、軸方向の長さをより一層短くすることができる。
また、前記環状凸部の先端に向かって徐々に小径となるガイドを備えた構成とすることができる。
このようにガイドを設ければ、さらに穴探り性を高めることができる。

Claims (11)

1. 軸部に、相手部材のめねじに螺合される完全ねじ山を形成し、前記軸部の先端側に斜め入りを防止するねじ先形状を備えたおねじ部材において、
   前記完全ねじ山の前記軸部の先端側の端部にはねじの立ち上がり部が連続して設けられ、該ねじの立ち上がり部は前記完全ねじ山の谷径以上の円筒面から前記完全ねじ山に向けて徐々に立ち上がる構成となっており、
   前記ねじ先形状は、外側に凸の円弧状に膨らんだ環状凸部を備え、
   前記環状凸部の最大径が前記めねじの内径の寸法公差の下限値以下に設定されていることを特徴とするおねじ部材。
2. 前記環状凸部の最大径が前記完全ねじ山の谷径以上である請求項１に記載のおねじ部材。
3. 前記環状凸部の外周面は、最大径となる頂部からねじの立ち上がり部側に向けて徐々に小径となる反先端側円弧面を備えている請求項１に記載のおねじ部材。
4. 前記環状凸部の外周面は、最大径となる軸部の先端に向けて徐々に小径となる先端側傾斜面を備えている請求項３に記載のおねじ部材。
5. 前記環状凸部の前記軸部の中心軸線方向の長さは、完全ねじ山のピッチをＰとすると、（１Ｐ±０．２Ｐ）の範囲に設定されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のおねじ部材。
6. 前記ねじの立ち上がり部の先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／２周以内とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のおねじ部材。
7. 前記ねじの立ち上がり部の先端から完全ねじ山への移行範囲は、前記軸部の１／４周以上とする請求項６に記載のおねじ部材。
8. 前記完全ねじ山の前記軸部の先端側の端部から前記環状凸部の先端側端部までの前記軸部の中心軸線方向の長さは、前記完全ねじ山の２ピッチ以内に設定される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のおねじ部材。
9. 前記環状凸部と前記円筒面の先端側との間に環状凹部を備えている請求項１乃至８のいずれか１項に記載のおねじ部材。
10. 前記ねじの立ち上がり部が形成される円筒面の端縁が前記環状凸部の反先端側の端部に位置する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のおねじ部材。
11. 前記環状凸部の先端に先端に向かって徐々に小径となるガイドを備えている請求項９又は１０に記載のおねじ部材。