JP3206288U - Ｒ型ねじ - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てられた後に緩みにくい、耐振・緩み止め機能を備えるＲ型ねじを提供する。【解決手段】ねじの山形の両側辺はそれぞれ第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２であり、第１のリードフランクと第２のリードフランクとは、山頂と離間する方向へ凹む過渡線１０３によって接続されている。【選択図】図１

Description

本考案は、締付具の分野に関し、具体的にはＲ型ねじに関する。

第一次産業革命以来、締付具は飛躍的に発展し、産業の急速な発展に非常に重要な役割を果たしている。しかしながら、従来の締付具には、激しい振動で緩んで脱落する致命な弱点がある。現在、ねじは必需品になり、締付具が緩んで脱落すると、部品または設備全体の損傷や解体を招き、最悪の場合、重大な安全事故を引き起こしてしまう。例えば、米国ボーイング社は、ボーイング７３７型の旅客機に対して頻繁に事故が発生する原因を調査したところ、飛行機の翼のボルトの脱落がその一つの要因であると判明した。また、米国のフロリダ州のシブリング（Ｓｅｂｒｉｎｇ）で開催された米国体育航空ショーの期間に、Ｒｅｍｏｓ ＧＸの飛行機は、一つの補助翼の締付具が確実に締め付けられていないため墜落した。その結果、１名のカメラマンが死亡、飛行士が重傷を負った。また、ＪＲ西日本によれば、新大阪発・鹿児島中央行きの「さくら５６１号」の列車は、アルミ製のハウジングのねじの緩みで、ハウジングが脱落してから飛んで、後ろの車両に衝突した後、送電線に衝突して、短絡停電事故を引き起こした。

締付具が誕生してから、世界各国の科学者とエンジニアは、大量の試験と研究を行い、様々な方法を採用し、ある程度に締付具の緩み・脱落までの時間を延長したが、その問題が徹底的に解決されていない。そして、将来の第四次産業革命において、締付具により高く要求されるはずである。

ねじの緩み・脱落の主な原因は、ねじの噛み合い時に存在した横方向の隙間である。振動が発生する場合に、ねじの基本的な要素とする「リード角」が「緩み角」となる。米国では、雌ねじの山頂に軸線と３０度の角度を成す楔形ねじが提案された。このようなねじは、ロック能力が確実に向上されたが、受ける力の分析から分るように、力を受けるときに、特に力を受ける初期段階に、大きな側方力が生じる。このため、単一のねじ山の局部的な応力がかなり大きくなり、ねじ山に加える力が均等ではなくなるので、締付具を繰り返して使用できる寿命が低くなる。

本考案は、上記問題を改善するようにＲ型ねじを提供する。

本考案は下記のように実現される。

本考案のＲ型ねじは、ねじの山形の両側辺がそれぞれ第１のリードフランクと第２のリードフランクであり、第１のリードフランクと第２のリードフランクとは、山頂と離間する方向へ凹む過渡線によって接続されている。

「ねじの山形」は、直径（外径、有効径及び内径）を含むねじの幾何学形状を確定し、「ねじの山形」の主要なパラメータは、ねじ山の角、フランク角、ピッチ、リード角及び条数などを含む。「第１のリードフランク」と「第２のリードフランクとは、山頂の両側の側辺である。「過渡線」は、「Ｒ型弧」と称する。「Ｒ型ねじ」は、ねじの山形が接続された第１のリードフランク、第２のリードフランク及び過渡線からなるものである。「Ｒ型面」は、Ｒ型ねじの谷である。

本願のＲ型ねじは、従来の標準規格ねじとの区別は下記のいくつかの点にある。
１、Ｒ型雌（雄）ねじは、雌（雄）ねじの谷底にＲ型面が設計され、雄（雌）ねじとＲ型雌（雄）ねじとは互いに予締め付けられるときに、雄（雌）ねじの山頂が少し収縮変形してＲ型面に当接するので、雄（雌）ねじの山頂を有効的に保護でき、従来の３０度の楔形ねじのように、かなり大きい側方力が生じてねじを破壊することはない。
２、雄（雌）ねじとＲ型雌（雄）ねじは互いに締め付けられたときに、雄ねじの山頂は緊密にＲ型面に当接するので、かなり大きい締結力が生じる。Ｒ形状の構成によって、メートル式または米式のねじのような３０度角による支持、および英式のねじのような２７．５度による支持が形成されなく、Ｒ型面で、ねじの間に加えられる接触によって生じる法線方向の力とボルトの軸線方向の力を支持する。
３、Ｒ型面における受ける力の伝達がよりよく、有効に雌・雄ねじの本体に伝達でき、そして、Ｒ型雌（雄）ねじの法線方向の圧力がはるかに締め付け圧力より大きいので、生じた緩み止め摩擦力も大幅に増加する。
４、また、メートル式、米式または英式の雄（雌）ねじの山頂がＲ型雌（雄）ねじと噛み合うときに、山頂における歯先が収縮し易くなるので、接触している螺旋線の全長に亘って均等に荷重を分布できる。しかし、普通の標準規格ねじが噛み合うときに、８０％以上の総荷重が第１のねじ山及び第２のねじ山のねじ面に集中的に加えられる。

以上により、Ｒ型ねじ対偶は、普通の標準規格対偶に存在する振動で緩みやすい欠点を克服できるとともに、寿命を延長できる。

更に、過渡線は、弧線である。

弧線は、雌・雄ねじの非有効応力を低減でき、ねじの緩み・脱落に必要な外力を増加できるので、緩み止めを実現できる。

更に、過渡線は、複数本の線分を接続してなり、隣接する線分の間の交差角度の範囲は、９０°よりも大きくかつ１８０°よりも小さくなる。

ここの「交差角度」は、山頂に向かう角である。過渡線は弧形状に形成してもよく、複数本の線分を接続してなってもよい。これらも、緩み止めを実現できる。

更に、過渡線は、複数本の曲線を接続してなる。

過渡線は弧線であることが好ましく、複数本の曲線を接続してなる過渡線は、弧線形の過渡線と同等な効果を奏する。

更に、過渡線と第１のリードフランクとの交差点は第１の交差点であり、過渡線と第２のリードフランクとの交差点は第２の交差点であり、第１の交差点と第２の交差点との間の連結線は接続線であり、接続線と第２のリードフランクとは互いに垂直になる。

異なる仕様のねじに基づいて、過渡線の始点と終点との間の位置関係を確定することによって、製造が容易になり、緩み止めの効果がさらに顕著になる。

更に、第１の交差点はねじの有効径に位置する。

過渡線の始点と終点、及び第１のリードフランクと第２のリードフランクの長さを確定することによって、ねじの加工が容易になり、緩み止めの効果がさらに良好になる。

更に、ねじの山形のねじ山の角は３０°以上である。

「ねじ山の角」は、ねじの軸断面において、ねじの山形の両側辺の夾角である。第１のリードフランクと第２のリードフランクとの間の角度が相手の雄ねじによって変化するものであり、メートル式、米式の雄ねじを相手ねじとする場合には６０度になり、英式の雄ねじを相手ねじとする場合には５５度になる。メートル式、米式、英式などの三角形の雄ねじが本願のＲ型雌ねじにねじ込む場合、第２のリードフランク側に沿って容易にねじ込むことができ、締め付ける場合、雄ねじの山頂は緊密にＲ型面に当接し、かなり大きな締結力が生じる。ねじの山形の両側辺の夾角は３０度以上であると、異なる仕様のねじに容易に対応できる。

更に、弧線の円弧半径は、ねじのピッチである。

弧線の形状を確定することによって、ねじを容易に加工でき、緩み止めの効果がさらに良好になる。

更に、弧線と第１のリードフランクとの交差点は第１の交差点であり、弧線と第２のリードフランクとの交差点は第２の交差点であり、第１の交差点と第２の交差点との間の連結線は接続線であり、接続線と第２のリードフランクとは互いに垂直になり、弧線が属する円の円心は、接続線の垂直二等分線上に位置する。

正確に弧形の形状を確定することによって、ねじを容易に生産でき、緩み止めの効果がさらに良好になる。

更に、第１のリードフランク及び第２のリードフランクは、何れも線分である。

雌ねじと雄ねじとの密着を保証することによって、摩擦力を増大でき、有効応力を増大できる。

本考案の有益な効果は、本技術方案によって従来のねじが組み立てられた後に緩みやすい欠点を克服でき、耐振・緩み止め機能を備えるＲ型ねじを提供することにある。

以下、本考案の実施例の技術方案をより明瞭に説明するために、実施例に使用される図面を簡単に説明する。下記の図面は、本考案の一部の実施例を示したものに過ぎず、保護範囲を限定するものではなく、当業者は、創造的な労働をしなくても、これらの図面からその他の関連する図面を得られると理解すべきである。
本考案に係るねじの山形の模式図である。 図１に示すねじの山形の幾何学的な構成の模式図である。 本考案に係る第１のねじの山形の構成模式図である。 本考案に係る第２のねじの山形の構成模式図である。 本考案に係る第３のねじの山形の構成模式図である。 本考案に係るねじの山形と三角ねじとの組み立て構成の模式図である。 図６の一部の拡大図である。 本考案に係るねじの山形の雌ねじと雄ねじとの組み立て構成の模式図である。 図８の一部の拡大図である。 雌ねじと雄ねじとが組み立てられた後の力の分析模式図である。

以下、本考案の実施例の目的、技術方案及び利点をより明瞭にするために、本考案の実施例における図面を参照して、本考案の実施例の技術方案を明瞭且つ完全に説明する。説明する実施例は、本考案の一部の実施例であり、全ての実施例ではないと理解すべきである。通常、ここで、図面に記載され、示された本考案の実施例の構成は、様々な異なる態様で配置、設計されてもよい。

したがって、以下、図面における本考案の実施例への詳細な説明は、本考案の保護範囲を限定するものではなく、本考案の選定された実施例を示すものに過ぎない。当業者が本考案における実施例に基づいて創造的な労働をしなくて得られる全てのその他の実施例は、本考案の保護範囲に該当する。

類似な符号及び英文字は、下記の図面において類似なものを表すので、一度図面に定義されると、その次の図面において更に定義、解釈をしない。

本考案の説明において、「第１」や「第２」等の用語は、区別するためのものだけであり、相対的な重要性を表明或いは暗示するものではないと理解すべきである。

本考案の説明において、特に明確に規定及び限定しない限り、「設ける」、「接続する」のような用語は、広義的に理解すべきである。例えば、固定接続でもよく、取外し可能な接続でもよく、或いは一体接続でもよい。そして、機械的な接続でもよく、電気接続でもよい。また、直接的に接続されてもよく、中間物を介して間接的に接続されてもよく、あるいは、２つの部材の内部の連通でもよい。当業者は、状況によって本考案における上記用語の具体的な意味を理解してもよい。

図１乃至図３及び図６乃至図１０を参照して実施例１を説明する。

図１と図３に示すように、本実施例のＲ型ねじは、ねじの山形の両側辺がそれぞれ第１のリードフランク（ｌｅａｄ ｆｌａｎｋ）１０１と第２のリードフランク１０２であり、第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２とは、山頂と離間する方向へ凹む過渡線（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌｉｎｅ）１０３によって接続されている。

「ねじの山形」は、直径（外径、有効径及び内径）を含むねじの幾何学形状を確定し、「ねじの山形」の主要なパラメータは、ねじ山の角、フランク角、ピッチ、リード角及び条数などを含む。「第１のリードフランク１０１」と「第２のリードフランク１０２」は、山頂の両側の側辺である。「過渡線１０３」は、「Ｒ型弧」と称する。「Ｒ型ねじ」は、ねじの山形が接続された第１のリードフランク１０１、第２のリードフランク１０２及び過渡線１０３からなるものである。「Ｒ型面」は、Ｒ型ねじの谷である。

ねじ対偶は、モーメント及び軸方向の荷重の作用で相対的に運動する。この運動は、有効径に対して加える水平力によるスライドブロックのつる巻線に沿う運動と見なすことができる。図１０に示すように、Ｆは外力、Ｆ１は法線方向の反力、ｆＦｎは摩擦力、Ｆａは軸方向の荷重、Φはリード角、ｐ'は等価摩擦角、Ｆ２は総反力、βは雌ねじ２０４の力点とねじ軸線に直角な垂線との間の夾角である。三角ねじの場合、スライドブロックが傾斜面に沿って等速で下方へ摺動する際に、力の分析を行うことによって、

が得られる。Ｆａが同じ場合、βの値が大きければ、Ｆの値が大きくなる。Ｒ型ねじの利点は、単一角度の規制を突破したことである。力を受ける面に点を取って分析することによって、Ｒ型ねじの何れかの力点とねじ軸線に直角な垂線との間の夾角βが普通の雌ねじ２０４の力を受ける面のβの値よりも大きいと判明したので、緩み止め雌ねじ２０４の緩み・脱落に必要な外力Ｆが普通のねじよりも遥かに大きくなる。従って、Ｒ型ねじは、良好な緩み止め効果を有する。

Ｒ型ねじが締められたときに、雌・雄ねじの山頂はＲ型面に緊密に接触したので、普通のねじの受ける力が均等ではない問題を解決できる。普通の雌・雄ねじを螺合する時に、力を受ける主な箇所は、ナットの第１ねじ山、第２ねじ山が雄ねじ２０５と接触する箇所だけであり、残りの各ねじ山に受ける力がかなり小さい。これに対して、Ｒ型ねじを螺合する時に、相手ねじの各ねじ山の山頂が全て緊密にＲ型弧に当接し、螺旋線の線接触が形成され、螺旋線における各ねじ山の受ける負荷が有効的に雌・雄ねじに伝達されるので、横方向の振動に耐えられ、雌・雄ねじを有効的に保護できる。

上記の説明によって、本願のＲ型ねじは、図６、図７、図８及び図９に示すように、従来の標準規格ねじとの区別が下記のいくつかの点にある。
１、Ｒ型雌（雄）ねじは、雌（雄）ねじの谷底にＲ型面が設計され、雄（雌）ねじとＲ型雌（雄）ねじとは互いに予締付けられるときに、雄（雌）ねじの山頂が少し収縮変形してＲ型面に当接するので、雄（雌）ねじの山頂を有効に保護できる。従来の３０度の楔形ねじのように、かなり大きい側方力が生じてねじを破壊することはない。
２、雄（雌）ねじとＲ型雌（雄）ねじは互いに締め付けられたときに、雄ねじ２０５の山頂は緊密にＲ型面に当接するので、かなり大きい締結力が生じる。Ｒ形状の構成によって、メートル式または米式のねじのような３０度の角による支持、および英式のねじのような２７．５度の角による支持が形成されず、Ｒ型面で、ねじの間に加えられる接触によって生じる法線方向の力とボルトの軸線方向の力を支持する。
３、Ｒ型面における受ける力の伝達がよりよく、有効に雌・雄ねじの本体に伝達でき、そして、Ｒ型雌（雄）ねじの法線方向の圧力が遥かに締め付け圧力より大きいので、生じた緩み止め摩擦力も大幅に増加する。
４、また、メートル式、米式または英式の雄（雌）ねじの山頂がＲ型雌（雄）ねじと噛み合うときに、山頂における歯先が収縮し易くなるので、接触している螺旋線の全長に亘って均等に荷重を分布できる。しかし、普通の標準規格ねじが噛み合うときに、８０％以上の総荷重が第１のねじ山及び第２のねじ山のねじ面に集中的に加えられる。

以上により、本願のＲ型ねじは、下記の利点を有する。１、確実な耐振・緩み止め性能を有する。２、締付具の寿命を著しく向上できる。３、スプリングワッシャやストッパーガスケットなどのような何れの補助締結部材を必要とせず、緩み止めを実現できる。４、温度の急激な変化による影響を受けず、緩み止めを実現でき、広い環境の範囲に適用できる。５、標準規格のメートル式、米式及び英式の雄ねじ２０５と対応できる。６、軟質材料（例えば、銅、アルミ合金などの材料）によるネジバカの問題に対して顕著な効果を奏する。７、締め付けた後モーメントを加えるので、取り外しに便利である。８、需要に応じて、左ねじまたは右ねじに製造できる。

本実施例における過渡線１０３は、弧線１０４であることが好ましい。弧線１０４は、雌・雄ねじの非有効応力を低減でき、ねじの緩み・脱落に必要な外力を増加できるので、緩み止めを実現できる。本願のＲ型ねじにおける第１のリードフランク１０１及び第２のリードフランク１０２は、何れも線分であり、雌ねじ２０４と雄ねじ２０５との密着を保証でき、摩擦力を増大でき、有効応力を増大できる。

なお、図２に示すように、弧線１０４の円弧半径は、ねじのピッチである。弧線１０４の形状を確定することによって、ねじの加工を容易にする。更に正確に弧形の形状を確定することによって、ねじの生産を容易にする。弧線１０４と第１のリードフランク１０１との交差点は第１の交差点１０７であり、弧線１０４と第２のリードフランク１０２との交差点は第２の交差点１０８であり、第１の交差点１０７と第２の交差点１０８との間の連結線は、接続線１０９であり、接続線１０９と第２のリードフランク１０２とは互いに垂直になり、弧線１０４が属する円の円心は、接続線１０９の垂直二等分線２０３上に位置する。

図２に示すように、第１の交差点１０７はねじの有効径に位置する。過渡線１０３の始点と終点、及び第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２の長さを確定することによって、ねじの加工を容易にする。

ねじの山形におけるねじ山の角は３０°以上である。「ねじ山の角」は、ねじの軸断面において、ねじの山形の両側辺の夾角である。第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２との間の角度が相手の雄ねじ２０５によって変化するものであり、メートル式、米式の雄ねじ２０５を相手ねじとする場合には６０度になり、英式の雄ねじ２０５を相手ねじとする場合には５５度になる。メートル式、米式、英式などの三角形の雄ねじ２０５を本願のＲ型雌ねじ２０４にねじ込む場合、第２のリードフランク１０２側に沿って容易にねじ込むことができ、締め付ける場合、雄ねじ２０５の山頂は緊密にＲ型面に当接し、かなり大きな締結力が生じる。ねじの山形の両側辺の夾角は３０度以上であると、異なる仕様のねじに容易に対応できる。

図４と図５を参照して、実施例２を説明する。

図４と図５に示すように、本願のＲ型ねじの過渡線１０３は、複数本の線分１０５を接続してなってもよい。隣接する線分の間の交差角度の範囲は、９０°〜１８０°である。ここの「交差角度」は、山頂に向かう角である。また、過渡線１０３は、複数本の曲線１０６を接続してなってもよい。過渡線１０３は、弧形状に形成してもよく、複数本の線分１０５を接続してなってもよい。これらも、緩み止めを実現できる。過渡線１０３は弧線１０４であることが好ましい。複数本の曲線１０６を接続してなる過渡線１０３は、弧線１０４の過渡線１０３と同等な効果を奏する。

この場合、異なる仕様のねじに基づいて、過渡線１０３の始点と終点との間の位置関係を確定することによって、加工を容易にする。過渡線１０３と第１のリードフランク１０１との交差点は第１の交差点１０７であり、過渡線１０３と第２のリードフランク１０２との交差点は第２の交差点１０８であり、第１の交差点１０７と第２の交差点１０８との間の連結線は、接続線１０９であり、接続線１０９と第２のリードフランク１０２とは互いに垂直になる。

なお、第１の交差点１０７はねじの有効径に位置する。過渡線１０３の始点と終点、及び第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２の長さを確定することによって、ねじの加工を容易にする。

外径２００は、雄ねじの山頂または雌ねじの谷と重なる仮想な円筒の直径である。内径２０１は、雄ねじの谷または雌ねじの山頂と重なる仮想的な円筒の直径である。有効径２０２は、母線が山形における突起の幅と溝の幅とが等しい箇所を通過する仮想的な円筒の直径である。

ねじの山形の両側辺の夾角は３０°以上である。第１のリードフランク１０１と第２のリードフランク１０２との間の角度が相手の雄ねじ２０５によって変化するものであり、メートル式、米式の雄ねじ２０５を相手のねじとする場合には６０度であり、英式の雄ねじ２０５を相手のねじとする場合には５５度である。メートル式、米式、英式などの三角形の雄ねじ２０５を本願のＲ型雌ねじ２０４にねじ込む場合、第２のリードフランク１０２側に沿って容易にねじ込むことができ、締め付ける場合、雄ねじ２０５の山頂は緊密にＲ型面に当接し、かなり大きい締結力が生じる。ねじの山形の両側辺の夾角は３０度以上であると、異なる仕様のねじに容易に対応できる。

上記の内容は、本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案を制限するものではない。当業者は、本考案に対して様々な変更と変化を行うことができる。本考案の精神及び原則内で行われたいずれの修正、均等置換、改造などは、いずれも本考案の保護範囲に含まれるべきである。

１０１・・・第１のリードフランク
１０２・・・第２のリードフランク
１０３・・・過渡線
１０４・・・弧線
１０５・・・線分
１０６・・・曲線
１０７・・・第１の交差点
１０８・・・第２の交差点
１０９・・・接続線
２００・・・外径
２０１・・・内径
２０２・・・有効径
２０３・・・垂直二等分線
２０４・・・雌ねじ
２０５・・・雄ねじ

Claims (10)

1. ねじの山形の両側辺がそれぞれ第１のリードフランクと第２のリードフランクであり、前記第１のリードフランクと前記第２のリードフランクとは、山頂と離間する方向へ凹む過渡線によって接続されていることを特徴とするＲ型ねじ。
2. 前記過渡線は、弧線であることを特徴とする請求項１に記載のＲ型ねじ。
3. 前記過渡線は、複数本の線分を接続してなり、隣接する前記線分の間の交差角度の範囲は、９０°より大きくかつ１８０°より小さくなることを特徴とする請求項１に記載のＲ型ねじ。
4. 前記過渡線は、複数本の曲線を接続してなることを特徴とする請求項１に記載のＲ型ねじ。
5. 前記過渡線と前記第１のリードフランクとの交差点は第１の交差点であり、前記過渡線と前記第２のリードフランクとの交差点は第２の交差点であり、前記第１の交差点と前記第２の交差点との間の連結線は接続線であり、前記接続線と前記第２のリードフランクとは互いに垂直になることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のＲ型ねじ。
6. 前記第１の交差点は、ねじの有効径に位置することを特徴とする請求項５に記載のＲ型ねじ。
7. 前記ねじの山形のねじ山の角は３０°以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のＲ型ねじ。
8. 前記弧線の円弧半径は、ねじのピッチであることを特徴とする請求項２に記載のＲ型ねじ。
9. 前記弧線と前記第１のリードフランクとの交差点は第１の交差点であり、前記弧線と前記第２のリードフランクとの交差点は第２の交差点であり、前記第１の交差点と前記第２の交差点との間の連結線は接続線であり、前記接続線と前記第２のリードフランクとは互いに垂直になり、前記弧線が属する円の円心は、前記接続線の垂直二等分線上に位置することを特徴とする請求項８に記載のＲ型ねじ。
10. 前記第１のリードフランク及び前記第２のリードフランクは、何れも線分であることを特徴とする請求項１に記載のＲ型ねじ。
    
    
    

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