JP3048317B2 - ボルト及びこのボルトとナットを用いた締結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はねじ込み時に、ねじのかみ込み焼
付きを発生させないボルト及びこのボルトとナットを用
いた締結装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】雄ねじ５０を雌ねじ５１に螺挿して行う
締結装置においては、図６に示されるように、雄ねじ５
０と雌ねじ５１の中心軸が一致している場合には、雄ね
じ５０が雌ねじ５１に円滑に螺挿されるが、図７に示さ
れるように、雄ねじ５０と雌ねじ５１の中心軸がある角
度α傾いている場合は、Ｆ位置でクロスカットを起こし
てピッチ飛びあるいはピッチ外れとなり、雄ねじ５０の
ねじ山５２と雌ねじ５１のねじ山５３とが干渉して噛み
込み、この状態で螺じ込みが継続されるとクロスカット
部からねじが破損し、遂には焼き付いて雄ねじ５０ある
いは雌ねじ５１のねじ山５２、５３を損傷するという問
題があった。そこで、雄ねじ５０と雌ねじ５１の軸心ず
れを抑えるため、雄ねじ５０の先端を先細案内部とした
り、図８に示されるように、雄ねじ５０の先端にねじ径
より小径の短軸案内部５４を形成して螺じ込み初期にお
いてねじ相互の係合が円滑に行われるようにしたものが
製品化されている。

【０００３】しかし、雄ねじ５０の先端に先細案内部や
短軸案内部を設けても、中心軸が傾いて螺挿されるとピ
ッチ外れが生じる傾向があった。即ち、図８に示される
ように、短軸案内部５４を有する雄ねじ５０に対して雌
ねじ５１が雄ねじ５０の螺挿軸と角度α＝３度だけ傾
き、且つ、雌ねじ５１のねじ切上部を図示のＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのように９０度づつ位相をずらした場合のクロス
カット発生率は、図９に示されるように、雌ねじ５１の
ねじ切上部位置Ｂが最大で、雌ねじ５１の切上部位置Ｄ
が最少であった。図１０には雌ねじ５１の切上部位置Ｂ
で、ピッチ外れが生じて雄ねじ５０の切上部のねじ山５
２と雌ねじ５１のねじ山５３とが図示のＦ１において干
渉し、クロスカットが発生する状況を示す。また、図１
１には雌ねじ５１の切上部位置がＤで、雄ねじ５０の切
上部のねじ山５２と雌ねじ５１のねじ溝が係合するピッ
チの一致した状況を示す。さらに、雄ねじ５０の短軸案
内部５４の外径と雌ねじ５１の内径とのクリアランスを
変化させた場合のクロスカット発生率を示す。このデー
タからクリアランス管理によってクロスカットを抑える
ことは実際上難しいことが判明した。これらの点から、
雄ねじ５０の先端に短軸案内部を形成したり、雄ねじ５
０の短軸案内部５４と雌ねじ５１の内径とのクリアラン
ス管理を行ってもクロスカットの発生を抑制することは
難しいということが判る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
するところは前記のような問題を解決し、ボルトの雄ね
じ部とこのボルトが螺合される雌ねじの中心軸がある角
度傾いている場合でも、相互のねじ山が干渉して噛み込
んで生じるクロスカットの発生を抑制できるボルト及び
このボルトとナットを用いた締結装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記のような課題を解決
した本発明のボルトは、雄ねじ部が形成された螺軸部の
先端に、このボルトが螺合される雌ねじの雌ねじ径より
僅かに小径の案内軸部を連設するとともに、前記雄ねじ
部の切上端を鋭い切上げで雄ねじ外径まで立ち上げた急
峻切上部に形成したことを特徴とするものである。 また
本発明のボルトとナットを用いた締結装置は、雌ねじが
形成されたナット本体の座面側に開口端が雌ねじ径より
大径の偏芯穴ぐり部を設けてその内面の前記雌ねじの延
長線上にガイドねじ溝を設けたナットと、雄ねじ部が形
成された螺軸部の先端に前記ナットの雌ねじ径より僅か
に小径の案内軸部を連設するとともに前記雄ねじ部の切
上端を鋭い切上げで雄ねじ外径まで立ち上げた急峻切上
部に形成したボルトとよりなることを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】このようなボルトとナットを用いた締結装置
は、ボルトとナットの中心軸のずれが大きい状態でナッ
トにボルトがねじ込まれた場合、ボルトは先ずその案内
軸部の先端がナット本体の偏心穴ぐり部に当り、案内軸
部が雌ねじ内に進入し、続いて、雌ねじの内径との間に
僅かなクリアランスをもつ案内軸部によりボルトとナッ
トの中心軸のずれはさらに補正される。そして、ボルト
の回転がさらに進むと雄ねじ部の急峻切上部が偏心穴ぐ
り部の内面により案内されて１回転するまでの間にナッ
ト本体の雌ねじの延長線上において偏心穴ぐり部の内面
に設けられているガイドねじ溝に係合したうえナット本
体の雌ねじに向けガイドされて螺合してゆき、ボルトは
ナットの対する円滑な螺合が行われることとなる。また
本発明のボルトは、上記のようなナットと組み合わせて
使用すれば、上記の通りの円滑な螺合が行われることと
なる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。１はナット、１１はこのナットに螺合され
て締結装置を構成するボルトである。ナット１はフラン
ジ付き六角ナットなどの一般ナットの外、溶接ナット等
の特殊ナットでもよいが、いずれの場合でもナット本体
２の座面側には雌ねじ３の雌ねじ径より大径とした開口
端がナット本体２の中心軸とは偏芯している偏心穴ぐり
部４をその少なくとも脚端の一部が雌ねじ３に続くよう
に設けてあり、この偏心穴ぐり部４の内面は開口端に向
かうにつれて拡径されるテーパ面に形成されてその開口
端には面取部５を続かせてある。また、前記偏心穴ぐり
部４の内面のテーパ面のうち前記雌ねじ３の延長線上に
はこの雌ねじ３に螺挿されるボルト１１の螺軸部１２に
形成してある雄ねじ部１３の切上端を係合させたうえ雌
ねじ３に送り込むガイドねじ溝６が前記雌ねじ３とは分
離しているがピッチを一致させて設けてある。一方、こ
のナット１にねじ込まれる前記ボルト１１はナット１の
雌ねじ３に対応する雄ねじ部１３が形成されている螺軸
部１２の先端に雄ねじ部１３の谷径より僅かに小径でナ
ット１の雌ねじ３に螺合されたときその雌ねじとの間に
僅かなクリアランス（０．４３ｍｍ以下）をもたせるよ
うにした短い直棒状の案内軸部１４を連設したもので、
螺軸部１２の雄ねじ部１３の切上端は鋭い切上げで且つ
急峻に雄ねじ外径まで立ち上げた急峻切上部１３ａに形
成してある。

【０００８】このように構成されたものは、ボルト１１
とナット１とによって被締付部材を螺着する際におい
て、ボルト１１とナット１との中心軸が大きくずれた状
態でボルト１１のナット１に対するねじ込みが電動レン
チ等により行われると、回転されるボルト１１はその先
端にある直棒状の案内軸部１４とナット本体２の座面側
に形成された偏心穴ぐり部４の内面のテーパ面との当接
により先ず中心軸のずれが補正され、ボルト１１の案内
軸部１４がナット１の雌ねじ３に挿入されるが、この案
内軸部１４とナット本体２の雌ねじ３の内径との間には
わずかなクリアランスしかないため、案内軸部１４が雌
ねじ３に進入するにつれボルト１１とナット１との中心
軸のずれはさらに補正され、ついには雄ねじ部１３の切
上端が偏心穴ぐり部４の面取部５に当接することとな
る。

【０００９】そして、ボルト１１が１回転するまでの間
にボルト１１の螺軸部１２に形成してある雄ねじ部１３
の切上端である鋭い切上げで且つ急峻に雄ねじ外径まで
立ち上げた急峻切上部１３ａが偏芯穴ぐり部４の内面の
テーパ面にガイドされつつ前記雌ねじ３の延長線上にお
いてこの偏芯穴ぐり部４の内面に設けてあるガイドねじ
溝６に係合したうえ、さらに続くボルト１の回転で急峻
切上部１３ａはガイドねじ溝６にガイドされつつこのガ
イドねじ溝６とピッチが同じ雌ねじ３に導かれて正常の
ねじ込みが行われることとなるので、ボルト１にクロス
カットを生じることなく被締付部材の締付が完了するこ
ととなる。なお、実施例では雌ねじ３の谷底をナット本
体２の座面から約１ピッチの位置としてあるが、図３に
示されるように、雌ねじ３の山頂が座面から１ピッチの
位置にある場合には、雄ねじ部１３の急峻切上部１３ａ
が偏心穴ぐり部４の内面のテーパ面によってわずかに上
昇するか、雄ねじ部１３の急峻切上部１３ａが雌ねじ３
に落ち込むようにして係合したうえ正常のねじ込みが行
われることとなる。

【００１０】なお、前記実施例では偏芯穴ぐり部４の内
面の全面が開口端に向かうにつれて拡径されるテーパ面
に形成されて偏芯穴ぐり部４によるボルト傾き補正機能
を特に優れたものとしているが、偏芯穴ぐり部４の内面
に前記雌ねじ３の延長線上においてボルトの雄ねじ部１
３の切上端が係合したうえ雌ねじ３に送り込むガイドね
じ溝６を設けたものであれば必ずしも偏芯穴ぐり部４の
内面の全てをテーパ面としてガイドねじ溝６を雌ねじ３
と分離させなくてもよい。

【００１１】

【発明の効果】本発明は前記説明によって明らかなよう
に、座面側に設けた偏芯穴ぐり部の内面に雌ねじの延長
線上においてガイドねじ溝を設けたナットと、螺軸部の
先端にナットの雌ねじ径より僅かに小径の案内軸部を連
設するとともに雄ねじ部の切上端を鋭い切上げの急峻切
上部に形成したボルトとにより被締付部材を締結するよ
うにした締結装置であるから、正常なねじ込みが行われ
ずにボルトの雄ねじ部とナットの雌ねじの中心軸がある
角度傾いてねじ込まれたときには、このナットとボルト
との中心軸の傾きがボルトの先端に形成してある案内軸
部の先端と偏心穴ぐり部との当接によるガイド機能で先
ず補正されたうえ、雌ねじとの間に僅かなクリアランス
しか生じない案内軸部の修正機能とにより的確に補正さ
れ、ピッチのずれは雄ねじ部の切上端である鋭い切上げ
の急峻切上部と偏心穴ぐり部に形成されたガイドねじ溝
との係合により補正されて雌ねじに対するピッチ合わせ
が行われたうえ円滑に螺合することとなり、ボルトとナ
ットのねじ山が干渉して噛み込むことがなくなるのでク
ロスカットを生じることなく確実な締付を行うことがで
きる。また本発明のボルトは、雌ねじに対して中心軸が
ある角度傾いてねじ込まれたときには、ボルトの先端に
形成してある案内軸部のガイド機能で先ず傾きが補正さ
れたうえ、ピッチのずれは雄ねじ部の切上端である鋭い
切上げの急峻切上部と雌ねじとの係合により補正されて
雌ねじに対するピッチ合わせが行われたうえ円滑に螺合
することとなり、クロスカットを生じることなく確実な
締付を行うことができる。従って、本発明は従来の問題
点を解決した締結装置として業界の発展に寄与するとこ
ろ極めて大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を分離して示す一部切欠斜視図
である。

【図２】本発明の実施例の一部切欠断面図である。

【図３】本発明の雌ねじ切上げ位置が異なる実施例を示
す一部切欠断面図である。

【図４】本発明の実施例のナットの平面図である。

【図５】本発明の実施例における案内軸部と内径とのク
リアランスを変えた場合のクロスカット発生率を示すグ
ラフである。

【図６】従来のボルトとナットを用いた締結装置の正常
な螺挿状態を示す断面図である。

【図７】従来のボルトとナットを用いた締結装置のクロ
スカット発生状況を示す断面図である。

【図８】従来のボルトとナットを用いた締結装置におけ
る螺軸部に案内軸部を設けて傾いた雌ねじに螺挿される
状態を示す側面図である。

【図９】図８のボルトとナットを用いた締結装置におけ
る雌ねじの切上部位置のずれによるクロスカット発生率
を示すグラフである。

【図１０】図８の雌ねじの切上部位置Ｂにおいてクロス
カット発生状況を示す断面図である。

【図１１】図８の雌ねじの雌ねじ切上部位置Ｄにおいて
ねじピッチが一致した状態を示す断面図である。

【図１２】図８のボルトとナットを用いた締結装置にお
ける案内軸部と内径とのクリアランスを変えた場合のク
ロスカット発生率を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ナット ２ ナット本体 ３ 雌ねじ ４ 偏心穴ぐり部 ５ 面取部 ６ ガイドねじ溝 11 ボルト 12 螺軸部 13 雄ねじ部 13a 急峻切上部 14 案内軸部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雄ねじ部(13)が形成された螺軸部(12)の
   先端に、このボルトが螺合される雌ねじ(3) の雌ねじ径
   より僅かに小径の案内軸部(14)を連設するとともに、前
   記雄ねじ部(13)の切上端を鋭い切上げで雄ねじ外径まで
   立ち上げた急峻切上部(13a) に形成したことを特徴とす
   るボルト。
2. 【請求項２】 雌ねじ(3) が形成されたナット本体(2)
   の座面側に開口端が雌ねじ径より大径の偏芯穴ぐり部
   (4) を設けてその内面の前記雌ねじ(3) の延長線上にガ
   イドねじ溝(6) を設けたナット(1) と、雄ねじ部(13)が
   形成された螺軸部(12)の先端に前記ナットの雌ねじ径よ
   り僅かに小径の案内軸部(14)を連設するとともに前記雄
   ねじ部(13)の切上端を鋭い切上げで雄ねじ外径まで立ち
   上げた急峻切上部(13a) に形成したボルト(11)とよりな
   ることを特徴とするボルトとナットを用いた締結装置。
3. 【請求項３】 偏芯穴ぐり部(4) の内面が開口端に向か
   うにつれて拡径されるテーパ面に形成されていてガイド
   ねじ溝(6) が雌ねじ(3) と分離されている請求項２に記
   載のボルトとナットを用いた締結装置。
4. 【請求項４】 偏芯穴ぐり部(4) の開口端面に面取部
   (5) を続かせてある請求項２または３に記載のボルトと
   ナットを用いた締結装置。