JP3737001B2 - めねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、代表的には、ナットとボルト等のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニットに関し、特にめねじ部材とおねじ部材との螺合開始（螺入）をスムーズに行い得る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ナットとボルトの螺合に際し、ナット又はボルトに対しボルト又はナットが傾いた状態で両者を締め込むと、ねじ同士の噛み合いができず、無理に回転操作を続けると、焼き付きが生じたり、ねじがつぶれたりする場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、ナットとボルト等の相互の螺合対象に相対的に軸同士の傾きや位置ずれ等があっても、これを矯正して適正な螺合を容易にする螺合ユニットを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明は、互いに螺合するめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニットである。
前記めねじ部材は、
めねじを形成するめねじ孔を備え、このめねじ孔のおねじ螺入側の開口端付近に凹部を形成し、この凹部の環状の底面で段付面状のめねじ側螺入矯正面を構成すると共に、この環状のめねじ側螺入矯正面は、前記めねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのめねじ部材のめねじ孔の内周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、めねじ部材の螺入側の開口端近傍の内周面の周縁を起点として、前記中心線から遠ざかる方向へ所定の幅を持って、めねじ部材の外方に向くように楕円状の傾斜した面として形成されており、めねじ側螺入矯正面の内周縁の楕円状のループ付近における、前記めねじ部材の中心線に直角な方向における内径である軸直角内径は、当該めねじ部材のめねじの谷径より小さくされ、前記めねじ部材のめねじ孔に形成するめねじは前記傾斜しためねじ側螺入矯正面部分から形成される。
一方、前記おねじ部材は、
めねじ部材との螺入側の端に、そのめねじ部材に形成しためねじ側螺入矯正面と対向するおねじ側螺入矯正面を構成すると共に、このおねじ側螺入矯正面は、前記おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面に向くように楕円状の傾斜した一平面として形成されており、おねじ側螺入矯正面の外周縁の楕円状のループ付近における、前記おねじ部材の中心線に直角な方向における外径である軸直角外径は、当該おねじ部材のおねじの谷径より大きくされ、前記おねじ部材のおねじはこの傾斜したおねじ側螺入矯正面部分から形成される。
そして、前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面と前記おねじ部材のおねじ側螺入矯正面との面同士が当接し、両ねじ部材の相対回転による面同士の摺接を経て、おねじ側螺入矯正面から形成したおねじと、めねじ側螺入矯正面から形成しためねじの螺合が始まり、両ねじ部材の軸線が矯正されることを特徴とする。
【０００５】
このように、めねじ部材（ナット等）の軸線に対し傾いた楕円状のループに沿って環状かつ段付面状のめねじ側螺入矯正面が形成され、かつおねじ部材（ボルト等）の軸線に対し傾いた楕円状のループに沿っておねじ側螺入矯正面が形成され、螺入時にこれらめねじ側及びおねじ側螺入矯正面が両者の相対回転に基づき互いに摺接することにより、例えばナット又はボルトがボルト又はナットとの螺合を開始する際に、ナットとボルトの軸同士が傾いていたとしても、ナット及びボルトが相対的に１回転すると、上記のめねじ側及びおねじ側螺入矯正面（それらの内周縁も含む）があたかも斜板カムないし傾斜カムのように作用して、ナットとボルト間の傾きを解消するようにいわば力のモーメントを生じさせる。そのため、ナットとボルトの軸同士がある程度傾いていても、この傾きが矯正され、スムーズな噛み合い状態が得られ易くなる。
【０００６】
また、めねじ部材の上記構造に加え、めねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端部付近に形成した凹部には、円筒状のガイド面が前記めねじ部材の中心線と同心的に形成され、この円筒状のガイド面は前記凹部の底部に形成した環状のめねじ側螺入矯正面につながっており、この円筒状のガイド面はめねじ部材のめねじの谷径よりもわずかに大きな内径を有し、この円筒状のガイド面にはめねじが形成されていないように構成することができる。
【０００７】
このように、上記斜板カムないし傾斜カムのような段付面状のめねじ側螺入矯正面に加え、この螺入矯正面の手前に円筒状のガイド面を形成することにより、円筒状のガイド面でナットとボルト等の軸同士の傾きや位置ズレが事前にある程度矯正され、さらに上記段付面状のめねじ側螺入矯正面のいわばカム作用により主に軸同士の傾きが矯正され、螺合可能な状態を生じ易くなる。ガイドという観点からは、円筒状のガイド面のみをめねじ部材に単独で形成することも考えられるが、円筒状のガイド面と上記段付面状のめねじ側螺入矯正面との２段構造とすることにより、単独形成の場合に比べて円筒状のガイド面の幅（長さ）は短くて済み、締結力に影響するねじ長を大きくとることができる。また、上記円筒状のガイド面はボルト等が斜めに入るとき、前述のめねじ側螺入矯正面による一種のカム作用（力のモーメント）の支点を付与することにも寄与する。
【０００８】
さらに、ナット等のめねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端には、めねじ部材の軸方向外方に向かって拡がるテーパ状のガイド面が、めねじ部材のめねじと同心的に形成され、そのテーパ状のガイド面の小径側端から前記凹部が形成されるようにして、テーパ状のガイド面と前記段付面状のめねじ側螺入矯正面との組み合わせにより、ナットとボルト等との位置ズレや傾きを矯正することもできる。また、凹部はその側部に円筒状のガイド面が形成され、その底部に段付面状のめねじ側螺入矯正面が形成されており、めねじ部材の螺入側端からテーパの状ガイド面、円筒状のガイド面及び上記段付面状のめねじ側螺入矯正面がいわば３段に連なるように構成し、これらの相乗作用によりナットとボルト等の螺合開始時の噛み合いを矯正することもできる。
【０００９】
また、おねじ部材の前記おねじ側螺入矯正面は、おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、環状かつ楕円状の傾斜した一平面として形成され、この環状のおねじ側螺入矯正面の内周縁からおねじ部材の螺入側に向けて、おねじ部材の中心線と同心的に突出する円柱状のガイド凸部が形成され、そのガイド凸部の外径はおねじ部材のおねじの谷径よりわずかに小さくされるように構成することができる。
【００１０】
このように、上記斜板カムないし傾斜カムのようなおねじ側螺入矯正面に加え、この螺入矯正面の手前（先行する側）にガイド凸部を形成したことにより、そのガイド凸部でおねじ部材とナット等の軸同士の傾きや位置ズレがある程度矯正され、さらに環状の螺入矯正面のいわばカム作用により主に軸同士の傾きが矯正され、螺合可能な状態を生じ易くなる。ガイドという観点からは、円柱状のガイド凸部のみを単独で形成することも考えられるが、上記ガイド凸部と上記環状の螺入矯正面との２段構造とすることにより、単独形成の場合に比べてガイド凸部の長さ（突出量）は短くて済み、締結力に影響するねじ長を大きくとることができる。また、上記ガイド凸部はナット等が斜めに入るとき、前述の環状のおねじ側螺入矯正面による一種のカム作用（力のモーメント）の支点を付与することにも寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す一実施例（ナットとボルトとの螺合ユニット）に基づいて説明する。
なお、この螺合ユニットのうち、まずナットについて説明し、次にボルトについて説明する。
図１〜図３は、この発明の一実施例の一方の部材であるナット１を示すものである。このナット１は六角部４等の工具係合部と、その螺入側端部に形成されたフランジ２とを備えている。この螺入側の端部には、めねじ部材の中心線Ｏを斜めに横切るような段付面５がめねじ側螺入矯正面として形成されている。この段付面５の概念を図４〜図７に基づいて説明する。
【００１２】
いま、図４及び図５のナットＮの中心線Ｏに直角な平面に対して傾斜した平面をＰとする。そして、その平面ＰとナットＮの内周面とが交差する楕円状のループ（環状線）を、図６にＲで示すように規定できる。このループＲにほぼ沿って図７に概念的に示すように、ナット１（Ｎ）の螺入側の開口端近傍の内周面の周縁を起点として、前記中心線から遠ざかる方向へ所定の幅を持って、ナット１の外方に向くように、螺入矯正のための環状の段付面５が形成されている。この段付面５（めねじ側螺入矯正面）の内周縁の、めねじ部材の中心線Ｏに直角な方向における内径（軸直角内径ｄ）は、ナット１のめねじ３の谷径Ｄより小さくかつ、めねじ３の山径（めねじ内径）と同一又はほぼ等しくされている。
【００１３】
また、段付面５の形成の基準となる前記楕円状のループＲのナット中心線Ｏに対する傾斜の程度（角度で表せばθ）は、そのループＲのナットの開口端に最も近い点と最も遠い点との、ナット軸方向における格差（距離）Ｌに換算して、当該ナット１のめねじの例えば２ピッチ以下となるように設定されている。なお、下限値としては、例えば０．３ピッチ程度を例示でき、その場合は上記傾斜の程度を示す格差Ｌは０．３〜２ピッチの範囲内となる。なかでも、例えば０．８〜１．２ピッチ程度、概して言えば１ピッチ程度が望ましいと言える。
【００１４】
なお、上記楕円状ループＲの傾斜程度を示している距離Ｌが、０．３ピッチ以下であると、後述のように螺入矯正の効果が充分に得られず、またこの距離Ｌが２ピッチ以上になると、段付面５を冷間鍛造のパンチ等（冷鍛金型）で成形する際に、軸直角方向の応力（曲げ力）が大きくなるとともに、めねじにおいて３６０度に満たないねじ条が増えて締結力にも好ましくない影響を与えるため、上述の範囲が好ましいと言える。また、上記角度θを直接規定すれば、この角度θは例えば２〜１５°位の範囲内で、なかでも５〜１０°位（例えば８°程度）とすることができる。数値範囲の理由は上述のとおりである。
【００１５】
また図７に示すように、段付面５は、前述の傾斜した楕円状のループＲを基準に形成されていて、さらにその段付面５自身がナット１の軸直角平面Ｐ'に対し、ナット１の開口側にテーパ状に広がるように所定の角度α傾斜して形成されている。この傾斜角度αは、例えば当該ナット１のめねじのフランク角をＦとしたとき、０．５Ｆ〜１．５Ｆ程度に設定することができ、なかでもそのフランク角Ｆと段付面５の傾斜角度αとをほぼ等しくすること（傾斜角αをフランク角Ｆ程度に設定すること）が望ましい。傾斜角度αが大きすぎると、螺入矯正機能が不十分となり易く、逆に小さすぎると、段付面５の内周縁がいわゆるピン角又はこれに近くなってボルト等の端部を内方へ導く効果が小さくなるため、上述の範囲が好ましい。なお、８は段付面５の深さを規定するこの段付面５に続く立上り壁である。
【００１６】
図７のナットＮは段付面５の概念を示すもので、図１〜３は、実際製品に近いものとなっている。図３から明らかなように、ナット１では、環状の段付面５よりナットの開口端に、めねじが形成されていない円筒状のガイド面（以下、円筒状ガイド面という）６がナット１の中心線Ｏと同心的に形成され、この円筒状ガイド面６は、環状の段付面５の内周縁の軸直角内径（図７のｄ）より大きく、かつめねじ部材のめねじの谷径Ｄよりわずかに大きな内径Ｄ’を有して、環状の段付面５につながっている。さらに、この円筒状ガイド面６の開口端部（めねじ部材螺入側の開口端）には、ナット１の軸方向外方に向かって広がるテーパ状のガイド面（以下、テーパ状ガイド面という）７が形成され、そのテーパ状ガイド面７の小径側端が円筒状ガイド面６とつながっている。
【００１７】
ここで、円筒状ガイド面６の、めねじ部材軸方向の幅寸法Ｌ1は、ナット１のめねじの０．５〜２ピッチ分に相当するものとされ、この例では、例えば１ピッチ分程度に設定されている。また、円筒状ガイド面６の開口端と段付面５の最深部との距離Ｌ2は、例えば１〜３．５ピッチ分に定められ、例えばこの例では２ピッチ分ほどで形成されている。また、テーパ状ガイド面７のテーパ角βは、例えば２０〜８０°程度、なかでも３０〜７０°程度とされ、この例では例えば４０〜６０°の範囲に設定されている。またテーパ状ガイド面７の深さ（めねじ部材軸方向幅）Ｌ3は、ナット１のめねじの例えば０．２〜２ピッチ分程度に設定され、なかでも例えば０．２〜１ピッチ、この例では約０．５ピッチ程度とされている。
【００１８】
このように、めねじ部材開口端に向かって段付面５、円筒状ガイド面６、さらにテーパ状ガイド面７を直列かつ連続的に３段構造で設けたことにより、テーパ状ガイド面７がボルト等おねじ部材の導入機能を果たし、また円筒状ガイド面６はめねじ部材とボルトの位置ずれや傾きをある程度矯正し、さらに段付面５が回転するカムのように両者の傾きを是正する方向に作用する。そのため、円筒状ガイド面６は上述のように例えば１ピッチ程度と短くて済み、矯正効果をあげながらねじ長が長くとれる。
【００１９】
次に、以上のようなナットに対するおねじ部材としてボルトを説明する。
図８は、本発明の一実施例の他方の部材であるボルト４１を概念的に示すものである。ボルト４１は六角部（工具係合部）等の頭部４２と、おねじ４４が形成された脚部４３とを備え、脚部４３の先端部に環状かつ段付面状のおねじ側螺入矯正面（段付面）４５が形成され、かつその段付面４５からさらに突出するようにガイド凸部４６が形成されている。
【００２０】
図９に概念的に示すように、ボルト４１の中心線に直角な平面に対し傾斜した平面Ｐ’とボルト４１の外周面とが交差する楕円状のループ（環状線）Ｒ’を基準として、ほぼこのループＲ’に沿って環状のおねじ側螺入矯正面４５が形成される。このおねじ側螺入矯正面４５はガイド凸部４６との関係では、環状の段付面ないし肩面とみることができる。螺入矯正面４５の外周縁の、ボルト４１の中心線に直角な方向における外径（軸直角外径）Ｄ’’（図１０も参照）は、ボルト４１のおねじの谷径ｄ’より大きくされ、かつ、おねじの山径（外径）と同一又はほぼ等しくされて、この螺入矯正面４５からおねじ４４が形成されている。
【００２１】
螺入矯成面４５の形成の基準となる上記楕円状のループＲ’の、おねじ部材中心線Ｏに直角な平面（軸直角面）に対する傾斜θ’の程度は、そのループＲ’のおねじ部材螺入端に最も近い点と最も遠い点とのおねじ部材軸方向における格差（距離）ａが、ボルト４１のおねじ４４の２ピッチ以下となるように設定することができる。また、下限値に関して言えば、上記格差ａは、おねじ４４の例えば０．３ピッチ以上とすることができる。また、螺入矯正面４５の傾き角θ’は、例えば３〜１５°、なかでも５〜１０°で、例えば８°程度に設定することができる。この傾斜の角度θ’あるいは格差ａが小さすぎると、後述の螺合対象同士の傾きを矯正する効果が充分に得られず、また大きすぎると、ねじ山がその螺入矯正面４５で分断される割合が多くなってねじ長が短くなること、また冷間鍛造金型でボルト４１の螺入矯正面４５を成形する際に、横荷重（曲げ力）が過大になる等の観点から、傾きθ’（格差ａ）は上述の範囲に定めることが望ましい。
【００２２】
また、上述のように傾斜した楕円状のループに沿って形成された環状の螺入矯正面４５は、さらにその環状の螺入矯正面４５自体がボルト４１の軸直角平面Ｑ’に対し、おねじ部材の螺入端側にテーパ状にすぼまるように所定の角度α’だけ傾斜して形成されている。この傾斜角度α’は、例えばおねじ４４のフランク角をＦとしたとき、例えば０．３Ｆ〜２Ｆ、なかでも０．５Ｆ〜１．５Ｆ程度とすることが望ましく、とりわけおねじ４４のフランク角Ｆ程度とすることが推奨される。この螺入矯正面４５の傾斜角α’が大きすぎると、段付面４５による矯正機能が減殺されやすく、また小さすぎると（例えばα’が０）外周縁の強度等の問題を生じるので、上述の範囲に定めることが望ましい。
【００２３】
おねじ側螺入矯正面４５より先端側のガイド凸部４６は、前述の螺入矯正面４５で斜めに切り取られるような円柱状をなし、ボルト４１の軸方向に同心的に突出し、ガイド凸部４６の先端面はボルト４１の中心線Ｏと直角となっている。ガイド凸部６の外径φは、ボルト４１のおねじ４４の谷径ｄ’よりわずかに小さくされ、またガイド凸部４６のおねじ部材軸方向の突出寸法ｂは、ボルト４１のおねじの０．５〜２ピッチ分程度に相当するもの、さらには０．７〜１．２ピッチ（例えば１ピッチ程度）とすることができる。
【００２４】
ガイド凸部４６は、螺入矯正面４５に先行して、例えばナット等のめねじ部材との螺合開始時の位置ずれや傾きをある程度矯正する働きをなすが、このガイド凸部４６の突出寸法ｂが大きすぎると、ボルト４１の全長に対しねじ長が短くなり、小さすぎると螺入矯正面４５に先行して矯正（ガイド）する機能が得られにくいので、上述のような範囲に設定することが望ましい。
【００２５】
図１１は、ナット１の段付面５（めねじ側螺入矯正面）とボルト４１の段付面４５（おねじ側螺入矯正面）とによる螺入矯正作用を概念的に示すものである。
例えば（ａ）に示すナットの傾斜しためねじ側螺入矯正面の一番深いところに、ボルトの傾斜したおねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部が当接した状態から、（ｂ）に示すナットの傾斜しためねじ側螺入矯正面の一番座面側に近いところに、ボルトの傾斜したおねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部が当接した状態において、ボルト４１とナット１との関係は、ボルト４１がナット１に対し斜めに食い付いた状態、若しくはナット１がボルト４１に対し斜めに食い付いた状態、又はナット１及びボルト４１の双方がいずれも斜めに傾斜して食い付いた状態が生じやすくなっており、この状態ではナット１とボルト４１の軸線が傾斜した状態となっている。
そして、ナット１がボルト４１に対し回転する、又はボルト４１がナット１に対し回転する、又は両者が互いに逆方向に回転するなどして、ナット１とボルト４１が相対的に回転するときにおいて、（ａ）から（ｂ）の間で夫々のナット１とボルト４１の螺入矯正面の先端側のねじ山の側面同士が当接しておれば、おねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部がナット１の段付面５の深い部分より（ｂ）の状態の浅い部分を越えて反対側の浅い部分へと摺接し、やがて、夫々のナット１とボルト４１の螺入矯正面の先端側のねじ山の側面同士が当接しなくなって、この先端側のねじ山同士が噛み合ってナット１とボルト４１の螺合が始まる。
この螺合が開始されたねじ山は、連続したねじ山ではなく断片状のねじ山であるから、螺合が進行すれば螺合したねじ山同士の接触部が力の作用点となってボルト４１又はナット１を起こす方向、即ち、ナット１とボルト４５の各軸線を同軸にしようとする方向への力のモーメント（回転モーメント含む）が作用し、その結果（ｃ）に示すように、ナット１とボルト４５の各軸線が一致する状態が生じやすくなり、両者の間で螺合が進んでも食い付き不良は生じにくくなる。
【００２６】
図１２はその状態をより実体的に示すものであり、ボルト４１又はナット１が相手方（ナット１又はボルト４１）の軸線に対し例えば角度γ傾いていても、この角度γを解消するように（ボルト４１又はナット１を起こすように）矯正作用を働かせることができる。なお、このボルト４１のナット１に対する相対的な傾斜角度γは、例えば２、３°程度であれば通常普通に生じる範囲であるが、５°以上（８°程度）といった状況になると、一般にボルト・ナットの螺合は困難であるが、本発明のナット１及びボルト４１の螺合ユニットによれば、例えばγが８°程度の傾斜でもこれを矯正させやすい。また、このようにナット１とボルト４１との双方の螺入矯正面５、４５の相乗効果により、各螺入矯正面５、４５の傾斜の高さＬ（図７）及びａ（図８）の和に相当する傾斜量が得られるため、所望の傾斜量をナット１とボルト４１とに割り振り、結果として各傾斜量（高さＬ、ａ）を小さくする（仮にナットとボルトの一方にのみ傾斜を付ける場合の例えば各１／２程度とする）ことも可能であり、それによりナット１及びボルト４１のねじ長を長く保ちながら、傾き等の矯正を行うことができる。
【００２７】
なお、図１３に示すナット１１は、その（ａ）に示すように、段付面５（めねじ側螺入矯正面）に続く円筒状ガイド面６を有するが、テーパ状ガイド面７は省略されたタイプのもので、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。
【００２８】
また図１４に示すナット１２は、段付面５のみを有し、円筒状ガイド面６やテーパ状ガイド面７を有さないタイプのもので、（ａ）が拡大図、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。なお図１４に示すナット１２のように螺入側開口端に円筒状ガイド面６を設けず、段付面５のみにすれば、全体のねじ長を長くとることができ、他方、図１３に示すナット１１のように段付面５と円筒状ガイド面６とを組み合わせれば２段階に矯正作用が期待できる。また、この円筒状ガイド面６（図３の円筒状ガイド面６も同様）は、例えば図１１や図１２に示したように、ナット１の段付面５がボルト４１の段付面４５と協働して両者のその傾きを矯正する方向の力のモーメントを作用させる際、図３や図１３に示す円筒状ガイド面６にボルトの先端が接した状態で上述のモーメントを受けることで、円筒状ガイド面６が力の支点の機能を果たすことが期待できる。
【００２９】
図１５〜図１７は、本発明の別の実施例のめねじ部材である袋ナット（ハブナット）２１を示すものである。図１５の正面図及び図１６の断面図に示すように、このハブナット２１は六角部２０等の工具係合部と、これとは反対側の円筒部２３等のねじ形成部又は孔嵌合部と、両者の間に位置するフランジ２２とが一体の筒状をなすものである。めねじ３は円筒部２３とフランジ２２を超えて形成され、六角部２０の内部はボルトが突入する空所とされ、さらに六角部２０の開口部にはキャップ２４が溶接等により一体化され、その開口を塞いで袋ナットとされている。
【００３０】
円筒部２３（ねじ形成部）の螺入側開口端には、段付面（めねじ側螺入矯正面）２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７が軸方向に連なるように形成されている。図１７はその拡大図である。これら段付面２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７は、実質的に図３に示した段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７と同様のものであるため詳しい説明は省略する。
【００３１】
このようなハブナット２１は、図示しないハブボルトに対しタイヤのホイールを介して締め込まれることによりタイヤをハブに固定し、円筒部２３がホイール孔に嵌まり込み、フランジ２２の端面がホイール孔の開口端面に着座する。そして、インパクトレンチその他の工具でハブナット２１をハブボルトに螺合させる際、それらハブナット及びハブボルト間に軸ずれや軸同士の傾きがあっても、図１１や図１２に概念的に示すような矯正作用により、正常な螺合状態を生じさせやすくなる。
【００３２】
なお、図１８は、以上説明したようなナット（めねじ部材）の製造工程の一例を概念的に示すものである。この例は、冷間鍛造でナット素材３０を製造する一工程を示すもので、所定の冷間鍛造金型により適数の鍛造工程を経て段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を有するナット素材３０が得られる。この例では、鍛造金型３１、３２（ダイ）、３４（スリーブ）間にナット素材３０が拘束され、かつパンチ３３により上述の段付面５、また必要に応じ円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７が形成される。このような冷間鍛造によりナット素材３０を得た後、その内周面に転造又は切削によりめねじを形成することにより、段付面４５の所定部分からめねじが形成されることとなる。以上の工程は、製造方法として捉えれば、めねじ部材素材に冷間鍛造金型（パンチ等を含む）を用いて、段付面５、又は段付面５及び円筒状ガイド面６、あるいは段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を形成し、その後段付面５の所定の部分からめねじが始まるようにねじを形成する製造方法である。
【００３３】
一方、おねじ部材としてのボルトのガイド凸部４６の先端面は、ボルトの軸直角平面と平行に限らず、ボルトの軸直角平面に対し、例えば螺入矯正面４５（図８）のように又はこれとは無関係に傾斜して形成してもよい。さらにガイド凸部の先端は傾斜しない又は傾斜する平面に限らず、例えば半球状（ドーム状）等の先端側に凸となる又は膨出する形態でもよい。さらに円筒状のガイド凸部ではなく、例えば先端側ほど小径となる（先細りの）テーパ状のガイド凸部とすることもでき、さらにそのテーパ状のガイド部の先端面を、上述の先端側に凸となる又は膨出する形態（例えば半球状等）とすることもできる。
【００３４】
また図１９は、本発明の別の実施例のボルト５１を示すものである。このボルト５１は図８に示すボルト４１からガイド凸部４６を省略し、脚部４３の端面がそのまま平面状の螺入矯正面５５とされたものである。その他の点においては図８と同様である。このようなボルト５１においても、ガイド凸部４６はないものの、その螺入矯正面５５により、図１１、１２に示したようなナット１との傾きを解消する向きのモーメントを生じさせることができ、正常な螺合を開始する上で有効となる。
【００３５】
図２０はさらに別のボルト５２の要部を示すもので、このボルト５２では、螺入矯正面６５の傾き（図８のａに相当）が１ピッチを超え、例えば２ピッチないしそれ以上とされた例である。
【００３６】
なお、以上の説明ではナットの一端部にめねじ側螺入矯正面として段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）が設けられたものであったが、これはナットの螺入端が一端に決まっていたからであり、もし、その両端部のいずれからでも螺入が予定されている螺入端が決まっていないタイプのナットでは、両端部にそれぞれ前記段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することができる。この場合、対称的に形成してもよいし、非対称的に形成してもよい。
【００３７】
また、以上の説明では、めねじ部材又はめねじ部の典型例としてナットで全て説明したが、めねじ孔を有する部材又は部分、例えば板等の所定の表面にめねじ孔が開口する形態のめねじ部（めねじ部材）で、その螺入側端部に前述したような段付面（必要に応じ、円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成して、めねじ部材の場合と同様の螺入矯正機能を果たさせることもできる。
【００３８】
さらに以上の説明では、おねじ部材又はおねじ部の典型例としてボルトで全て説明したが、基部等から一体に突出するおねじ部等、ボルトの概念に必ずしも入らないおねじ部又はおねじ部材にも本発明は同様に適用することができる。つまり、おねじ部又はおねじ部材の螺入側端部に前述の螺入矯正面（必要に応じてガイド凸部）を形成し、ボルトの場合と同様の螺入時の矯正機能を果たさせることもできる。
【００３９】
また、めねじ部、めねじ部材又はめねじ部構造において、ナットのように自身が回転することを予定しているものではなく、自身は回転を予定しておらず（構造的に回転不能等）、螺合相手方（例えばボルト等）が回転することが予定されている場合に、その自身が回転しないタイプのめねじ部又はめねじ部材若しくはめねじ部構造に、前述の段付面（必要に応じ円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することもでき、その場合でも回転する相手方に対する螺入矯正において一定の効果がある。
【００４０】
逆に、おねじ部、おねじ部材又はおねじ部構造において、ボルトのように自身が回転することを予定しているものではなく、自身は回転を予定しておらず（構造的に回転不能等）、螺合相手方（例えばナット等）が回転することが予定されている場合に、その自身が回転しないタイプのおねじ部又はおねじ部材若しくはおねじ部構造に、前述の螺入矯正面（必要に応じガイド凸部）を形成することもでき、その場合でも回転する相手方に対する螺入矯正において一定の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である螺合ユニットのナットの正面図。
【図２】その縦断面図。
【図３】図２の拡大断面図。
【図４】めねじ側螺入矯正面（段付面）の前提となる概念を説明する斜視図。
【図５】図４の側面図。
【図６】段付面の前提となる楕円状のループを示す概念図。
【図７】図６のループにしたがって形成された段付面の一例を示す概念図。
【図８】本発明の一実施例である螺合ユニットのボルトの概念的な正面図。
【図９】そのボルトのおねじ側螺入矯正面の前提となる傾斜した楕円状のループを概念的に説明する斜視図。
【図１０】図８の拡大断面図。
【図１１】本実施例の概念的な作用説明図。
【図１２】螺合直前のナット・ボルトの相対的な傾きの一例と、正常に螺合が開始された状態を示す説明図。
【図１３】本発明の別の実施例のナットを示す図。
【図１４】さらに別のナットを示す図。
【図１５】本発明のさらに別の実施例のめねじ部材としてハブナットを示す正面図。
【図１６】図１５の縦断面図。
【図１７】図１６の拡大断面図。
【図１８】本発明のナットの製造工程の一例を示す断面図。
【図１９】本発明の別の実施例のボルトを概念的に示す正面図。
【図２０】本発明のさらに別のボルトの要部を示す図。
【符号の説明】
１、１１、１２、２１ ナット
３ めねじ
５、２５ 段付面（めねじ側螺入矯正面）
６、２６ 円筒状ガイド面
７、２７ テーパ状ガイド面
４１、５１、５２ ボルト
４４ おねじ
４５、５５、６５ おねじ側螺入矯正面（段付面）
４６ ガイド凸部
【発明の属する技術分野】
この発明は、代表的には、ナットとボルト等のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニットに関し、特にめねじ部材とおねじ部材との螺合開始（螺入）をスムーズに行い得る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ナットとボルトの螺合に際し、ナット又はボルトに対しボルト又はナットが傾いた状態で両者を締め込むと、ねじ同士の噛み合いができず、無理に回転操作を続けると、焼き付きが生じたり、ねじがつぶれたりする場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、ナットとボルト等の相互の螺合対象に相対的に軸同士の傾きや位置ずれ等があっても、これを矯正して適正な螺合を容易にする螺合ユニットを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明は、互いに螺合するめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニットである。
前記めねじ部材は、
めねじを形成するめねじ孔を備え、このめねじ孔のおねじ螺入側の開口端付近に凹部を形成し、この凹部の環状の底面で段付面状のめねじ側螺入矯正面を構成すると共に、この環状のめねじ側螺入矯正面は、前記めねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのめねじ部材のめねじ孔の内周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、めねじ部材の螺入側の開口端近傍の内周面の周縁を起点として、前記中心線から遠ざかる方向へ所定の幅を持って、めねじ部材の外方に向くように楕円状の傾斜した面として形成されており、めねじ側螺入矯正面の内周縁の楕円状のループ付近における、前記めねじ部材の中心線に直角な方向における内径である軸直角内径は、当該めねじ部材のめねじの谷径より小さくされ、前記めねじ部材のめねじ孔に形成するめねじは前記傾斜しためねじ側螺入矯正面部分から形成される。
一方、前記おねじ部材は、
めねじ部材との螺入側の端に、そのめねじ部材に形成しためねじ側螺入矯正面と対向するおねじ側螺入矯正面を構成すると共に、このおねじ側螺入矯正面は、前記おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面に向くように楕円状の傾斜した一平面として形成されており、おねじ側螺入矯正面の外周縁の楕円状のループ付近における、前記おねじ部材の中心線に直角な方向における外径である軸直角外径は、当該おねじ部材のおねじの谷径より大きくされ、前記おねじ部材のおねじはこの傾斜したおねじ側螺入矯正面部分から形成される。
そして、前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面と前記おねじ部材のおねじ側螺入矯正面との面同士が当接し、両ねじ部材の相対回転による面同士の摺接を経て、おねじ側螺入矯正面から形成したおねじと、めねじ側螺入矯正面から形成しためねじの螺合が始まり、両ねじ部材の軸線が矯正されることを特徴とする。
【０００５】
このように、めねじ部材（ナット等）の軸線に対し傾いた楕円状のループに沿って環状かつ段付面状のめねじ側螺入矯正面が形成され、かつおねじ部材（ボルト等）の軸線に対し傾いた楕円状のループに沿っておねじ側螺入矯正面が形成され、螺入時にこれらめねじ側及びおねじ側螺入矯正面が両者の相対回転に基づき互いに摺接することにより、例えばナット又はボルトがボルト又はナットとの螺合を開始する際に、ナットとボルトの軸同士が傾いていたとしても、ナット及びボルトが相対的に１回転すると、上記のめねじ側及びおねじ側螺入矯正面（それらの内周縁も含む）があたかも斜板カムないし傾斜カムのように作用して、ナットとボルト間の傾きを解消するようにいわば力のモーメントを生じさせる。そのため、ナットとボルトの軸同士がある程度傾いていても、この傾きが矯正され、スムーズな噛み合い状態が得られ易くなる。
【０００６】
また、めねじ部材の上記構造に加え、めねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端部付近に形成した凹部には、円筒状のガイド面が前記めねじ部材の中心線と同心的に形成され、この円筒状のガイド面は前記凹部の底部に形成した環状のめねじ側螺入矯正面につながっており、この円筒状のガイド面はめねじ部材のめねじの谷径よりもわずかに大きな内径を有し、この円筒状のガイド面にはめねじが形成されていないように構成することができる。
【０００７】
このように、上記斜板カムないし傾斜カムのような段付面状のめねじ側螺入矯正面に加え、この螺入矯正面の手前に円筒状のガイド面を形成することにより、円筒状のガイド面でナットとボルト等の軸同士の傾きや位置ズレが事前にある程度矯正され、さらに上記段付面状のめねじ側螺入矯正面のいわばカム作用により主に軸同士の傾きが矯正され、螺合可能な状態を生じ易くなる。ガイドという観点からは、円筒状のガイド面のみをめねじ部材に単独で形成することも考えられるが、円筒状のガイド面と上記段付面状のめねじ側螺入矯正面との２段構造とすることにより、単独形成の場合に比べて円筒状のガイド面の幅（長さ）は短くて済み、締結力に影響するねじ長を大きくとることができる。また、上記円筒状のガイド面はボルト等が斜めに入るとき、前述のめねじ側螺入矯正面による一種のカム作用（力のモーメント）の支点を付与することにも寄与する。
【０００８】
さらに、ナット等のめねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端には、めねじ部材の軸方向外方に向かって拡がるテーパ状のガイド面が、めねじ部材のめねじと同心的に形成され、そのテーパ状のガイド面の小径側端から前記凹部が形成されるようにして、テーパ状のガイド面と前記段付面状のめねじ側螺入矯正面との組み合わせにより、ナットとボルト等との位置ズレや傾きを矯正することもできる。また、凹部はその側部に円筒状のガイド面が形成され、その底部に段付面状のめねじ側螺入矯正面が形成されており、めねじ部材の螺入側端からテーパの状ガイド面、円筒状のガイド面及び上記段付面状のめねじ側螺入矯正面がいわば３段に連なるように構成し、これらの相乗作用によりナットとボルト等の螺合開始時の噛み合いを矯正することもできる。
【０００９】
また、おねじ部材の前記おねじ側螺入矯正面は、おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、環状かつ楕円状の傾斜した一平面として形成され、この環状のおねじ側螺入矯正面の内周縁からおねじ部材の螺入側に向けて、おねじ部材の中心線と同心的に突出する円柱状のガイド凸部が形成され、そのガイド凸部の外径はおねじ部材のおねじの谷径よりわずかに小さくされるように構成することができる。
【００１０】
このように、上記斜板カムないし傾斜カムのようなおねじ側螺入矯正面に加え、この螺入矯正面の手前（先行する側）にガイド凸部を形成したことにより、そのガイド凸部でおねじ部材とナット等の軸同士の傾きや位置ズレがある程度矯正され、さらに環状の螺入矯正面のいわばカム作用により主に軸同士の傾きが矯正され、螺合可能な状態を生じ易くなる。ガイドという観点からは、円柱状のガイド凸部のみを単独で形成することも考えられるが、上記ガイド凸部と上記環状の螺入矯正面との２段構造とすることにより、単独形成の場合に比べてガイド凸部の長さ（突出量）は短くて済み、締結力に影響するねじ長を大きくとることができる。また、上記ガイド凸部はナット等が斜めに入るとき、前述の環状のおねじ側螺入矯正面による一種のカム作用（力のモーメント）の支点を付与することにも寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す一実施例（ナットとボルトとの螺合ユニット）に基づいて説明する。
なお、この螺合ユニットのうち、まずナットについて説明し、次にボルトについて説明する。
図１〜図３は、この発明の一実施例の一方の部材であるナット１を示すものである。このナット１は六角部４等の工具係合部と、その螺入側端部に形成されたフランジ２とを備えている。この螺入側の端部には、めねじ部材の中心線Ｏを斜めに横切るような段付面５がめねじ側螺入矯正面として形成されている。この段付面５の概念を図４〜図７に基づいて説明する。
【００１２】
いま、図４及び図５のナットＮの中心線Ｏに直角な平面に対して傾斜した平面をＰとする。そして、その平面ＰとナットＮの内周面とが交差する楕円状のループ（環状線）を、図６にＲで示すように規定できる。このループＲにほぼ沿って図７に概念的に示すように、ナット１（Ｎ）の螺入側の開口端近傍の内周面の周縁を起点として、前記中心線から遠ざかる方向へ所定の幅を持って、ナット１の外方に向くように、螺入矯正のための環状の段付面５が形成されている。この段付面５（めねじ側螺入矯正面）の内周縁の、めねじ部材の中心線Ｏに直角な方向における内径（軸直角内径ｄ）は、ナット１のめねじ３の谷径Ｄより小さくかつ、めねじ３の山径（めねじ内径）と同一又はほぼ等しくされている。
【００１３】
また、段付面５の形成の基準となる前記楕円状のループＲのナット中心線Ｏに対する傾斜の程度（角度で表せばθ）は、そのループＲのナットの開口端に最も近い点と最も遠い点との、ナット軸方向における格差（距離）Ｌに換算して、当該ナット１のめねじの例えば２ピッチ以下となるように設定されている。なお、下限値としては、例えば０．３ピッチ程度を例示でき、その場合は上記傾斜の程度を示す格差Ｌは０．３〜２ピッチの範囲内となる。なかでも、例えば０．８〜１．２ピッチ程度、概して言えば１ピッチ程度が望ましいと言える。
【００１４】
なお、上記楕円状ループＲの傾斜程度を示している距離Ｌが、０．３ピッチ以下であると、後述のように螺入矯正の効果が充分に得られず、またこの距離Ｌが２ピッチ以上になると、段付面５を冷間鍛造のパンチ等（冷鍛金型）で成形する際に、軸直角方向の応力（曲げ力）が大きくなるとともに、めねじにおいて３６０度に満たないねじ条が増えて締結力にも好ましくない影響を与えるため、上述の範囲が好ましいと言える。また、上記角度θを直接規定すれば、この角度θは例えば２〜１５°位の範囲内で、なかでも５〜１０°位（例えば８°程度）とすることができる。数値範囲の理由は上述のとおりである。
【００１５】
また図７に示すように、段付面５は、前述の傾斜した楕円状のループＲを基準に形成されていて、さらにその段付面５自身がナット１の軸直角平面Ｐ'に対し、ナット１の開口側にテーパ状に広がるように所定の角度α傾斜して形成されている。この傾斜角度αは、例えば当該ナット１のめねじのフランク角をＦとしたとき、０．５Ｆ〜１．５Ｆ程度に設定することができ、なかでもそのフランク角Ｆと段付面５の傾斜角度αとをほぼ等しくすること（傾斜角αをフランク角Ｆ程度に設定すること）が望ましい。傾斜角度αが大きすぎると、螺入矯正機能が不十分となり易く、逆に小さすぎると、段付面５の内周縁がいわゆるピン角又はこれに近くなってボルト等の端部を内方へ導く効果が小さくなるため、上述の範囲が好ましい。なお、８は段付面５の深さを規定するこの段付面５に続く立上り壁である。
【００１６】
図７のナットＮは段付面５の概念を示すもので、図１〜３は、実際製品に近いものとなっている。図３から明らかなように、ナット１では、環状の段付面５よりナットの開口端に、めねじが形成されていない円筒状のガイド面（以下、円筒状ガイド面という）６がナット１の中心線Ｏと同心的に形成され、この円筒状ガイド面６は、環状の段付面５の内周縁の軸直角内径（図７のｄ）より大きく、かつめねじ部材のめねじの谷径Ｄよりわずかに大きな内径Ｄ’を有して、環状の段付面５につながっている。さらに、この円筒状ガイド面６の開口端部（めねじ部材螺入側の開口端）には、ナット１の軸方向外方に向かって広がるテーパ状のガイド面（以下、テーパ状ガイド面という）７が形成され、そのテーパ状ガイド面７の小径側端が円筒状ガイド面６とつながっている。
【００１７】
ここで、円筒状ガイド面６の、めねじ部材軸方向の幅寸法Ｌ1は、ナット１のめねじの０．５〜２ピッチ分に相当するものとされ、この例では、例えば１ピッチ分程度に設定されている。また、円筒状ガイド面６の開口端と段付面５の最深部との距離Ｌ2は、例えば１〜３．５ピッチ分に定められ、例えばこの例では２ピッチ分ほどで形成されている。また、テーパ状ガイド面７のテーパ角βは、例えば２０〜８０°程度、なかでも３０〜７０°程度とされ、この例では例えば４０〜６０°の範囲に設定されている。またテーパ状ガイド面７の深さ（めねじ部材軸方向幅）Ｌ3は、ナット１のめねじの例えば０．２〜２ピッチ分程度に設定され、なかでも例えば０．２〜１ピッチ、この例では約０．５ピッチ程度とされている。
【００１８】
このように、めねじ部材開口端に向かって段付面５、円筒状ガイド面６、さらにテーパ状ガイド面７を直列かつ連続的に３段構造で設けたことにより、テーパ状ガイド面７がボルト等おねじ部材の導入機能を果たし、また円筒状ガイド面６はめねじ部材とボルトの位置ずれや傾きをある程度矯正し、さらに段付面５が回転するカムのように両者の傾きを是正する方向に作用する。そのため、円筒状ガイド面６は上述のように例えば１ピッチ程度と短くて済み、矯正効果をあげながらねじ長が長くとれる。
【００１９】
次に、以上のようなナットに対するおねじ部材としてボルトを説明する。
図８は、本発明の一実施例の他方の部材であるボルト４１を概念的に示すものである。ボルト４１は六角部（工具係合部）等の頭部４２と、おねじ４４が形成された脚部４３とを備え、脚部４３の先端部に環状かつ段付面状のおねじ側螺入矯正面（段付面）４５が形成され、かつその段付面４５からさらに突出するようにガイド凸部４６が形成されている。
【００２０】
図９に概念的に示すように、ボルト４１の中心線に直角な平面に対し傾斜した平面Ｐ’とボルト４１の外周面とが交差する楕円状のループ（環状線）Ｒ’を基準として、ほぼこのループＲ’に沿って環状のおねじ側螺入矯正面４５が形成される。このおねじ側螺入矯正面４５はガイド凸部４６との関係では、環状の段付面ないし肩面とみることができる。螺入矯正面４５の外周縁の、ボルト４１の中心線に直角な方向における外径（軸直角外径）Ｄ’’（図１０も参照）は、ボルト４１のおねじの谷径ｄ’より大きくされ、かつ、おねじの山径（外径）と同一又はほぼ等しくされて、この螺入矯正面４５からおねじ４４が形成されている。
【００２１】
螺入矯成面４５の形成の基準となる上記楕円状のループＲ’の、おねじ部材中心線Ｏに直角な平面（軸直角面）に対する傾斜θ’の程度は、そのループＲ’のおねじ部材螺入端に最も近い点と最も遠い点とのおねじ部材軸方向における格差（距離）ａが、ボルト４１のおねじ４４の２ピッチ以下となるように設定することができる。また、下限値に関して言えば、上記格差ａは、おねじ４４の例えば０．３ピッチ以上とすることができる。また、螺入矯正面４５の傾き角θ’は、例えば３〜１５°、なかでも５〜１０°で、例えば８°程度に設定することができる。この傾斜の角度θ’あるいは格差ａが小さすぎると、後述の螺合対象同士の傾きを矯正する効果が充分に得られず、また大きすぎると、ねじ山がその螺入矯正面４５で分断される割合が多くなってねじ長が短くなること、また冷間鍛造金型でボルト４１の螺入矯正面４５を成形する際に、横荷重（曲げ力）が過大になる等の観点から、傾きθ’（格差ａ）は上述の範囲に定めることが望ましい。
【００２２】
また、上述のように傾斜した楕円状のループに沿って形成された環状の螺入矯正面４５は、さらにその環状の螺入矯正面４５自体がボルト４１の軸直角平面Ｑ’に対し、おねじ部材の螺入端側にテーパ状にすぼまるように所定の角度α’だけ傾斜して形成されている。この傾斜角度α’は、例えばおねじ４４のフランク角をＦとしたとき、例えば０．３Ｆ〜２Ｆ、なかでも０．５Ｆ〜１．５Ｆ程度とすることが望ましく、とりわけおねじ４４のフランク角Ｆ程度とすることが推奨される。この螺入矯正面４５の傾斜角α’が大きすぎると、段付面４５による矯正機能が減殺されやすく、また小さすぎると（例えばα’が０）外周縁の強度等の問題を生じるので、上述の範囲に定めることが望ましい。
【００２３】
おねじ側螺入矯正面４５より先端側のガイド凸部４６は、前述の螺入矯正面４５で斜めに切り取られるような円柱状をなし、ボルト４１の軸方向に同心的に突出し、ガイド凸部４６の先端面はボルト４１の中心線Ｏと直角となっている。ガイド凸部６の外径φは、ボルト４１のおねじ４４の谷径ｄ’よりわずかに小さくされ、またガイド凸部４６のおねじ部材軸方向の突出寸法ｂは、ボルト４１のおねじの０．５〜２ピッチ分程度に相当するもの、さらには０．７〜１．２ピッチ（例えば１ピッチ程度）とすることができる。
【００２４】
ガイド凸部４６は、螺入矯正面４５に先行して、例えばナット等のめねじ部材との螺合開始時の位置ずれや傾きをある程度矯正する働きをなすが、このガイド凸部４６の突出寸法ｂが大きすぎると、ボルト４１の全長に対しねじ長が短くなり、小さすぎると螺入矯正面４５に先行して矯正（ガイド）する機能が得られにくいので、上述のような範囲に設定することが望ましい。
【００２５】
図１１は、ナット１の段付面５（めねじ側螺入矯正面）とボルト４１の段付面４５（おねじ側螺入矯正面）とによる螺入矯正作用を概念的に示すものである。
例えば（ａ）に示すナットの傾斜しためねじ側螺入矯正面の一番深いところに、ボルトの傾斜したおねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部が当接した状態から、（ｂ）に示すナットの傾斜しためねじ側螺入矯正面の一番座面側に近いところに、ボルトの傾斜したおねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部が当接した状態において、ボルト４１とナット１との関係は、ボルト４１がナット１に対し斜めに食い付いた状態、若しくはナット１がボルト４１に対し斜めに食い付いた状態、又はナット１及びボルト４１の双方がいずれも斜めに傾斜して食い付いた状態が生じやすくなっており、この状態ではナット１とボルト４１の軸線が傾斜した状態となっている。
そして、ナット１がボルト４１に対し回転する、又はボルト４１がナット１に対し回転する、又は両者が互いに逆方向に回転するなどして、ナット１とボルト４１が相対的に回転するときにおいて、（ａ）から（ｂ）の間で夫々のナット１とボルト４１の螺入矯正面の先端側のねじ山の側面同士が当接しておれば、おねじ側螺入矯正面の螺入側の先端部がナット１の段付面５の深い部分より（ｂ）の状態の浅い部分を越えて反対側の浅い部分へと摺接し、やがて、夫々のナット１とボルト４１の螺入矯正面の先端側のねじ山の側面同士が当接しなくなって、この先端側のねじ山同士が噛み合ってナット１とボルト４１の螺合が始まる。
この螺合が開始されたねじ山は、連続したねじ山ではなく断片状のねじ山であるから、螺合が進行すれば螺合したねじ山同士の接触部が力の作用点となってボルト４１又はナット１を起こす方向、即ち、ナット１とボルト４５の各軸線を同軸にしようとする方向への力のモーメント（回転モーメント含む）が作用し、その結果（ｃ）に示すように、ナット１とボルト４５の各軸線が一致する状態が生じやすくなり、両者の間で螺合が進んでも食い付き不良は生じにくくなる。
【００２６】
図１２はその状態をより実体的に示すものであり、ボルト４１又はナット１が相手方（ナット１又はボルト４１）の軸線に対し例えば角度γ傾いていても、この角度γを解消するように（ボルト４１又はナット１を起こすように）矯正作用を働かせることができる。なお、このボルト４１のナット１に対する相対的な傾斜角度γは、例えば２、３°程度であれば通常普通に生じる範囲であるが、５°以上（８°程度）といった状況になると、一般にボルト・ナットの螺合は困難であるが、本発明のナット１及びボルト４１の螺合ユニットによれば、例えばγが８°程度の傾斜でもこれを矯正させやすい。また、このようにナット１とボルト４１との双方の螺入矯正面５、４５の相乗効果により、各螺入矯正面５、４５の傾斜の高さＬ（図７）及びａ（図８）の和に相当する傾斜量が得られるため、所望の傾斜量をナット１とボルト４１とに割り振り、結果として各傾斜量（高さＬ、ａ）を小さくする（仮にナットとボルトの一方にのみ傾斜を付ける場合の例えば各１／２程度とする）ことも可能であり、それによりナット１及びボルト４１のねじ長を長く保ちながら、傾き等の矯正を行うことができる。
【００２７】
なお、図１３に示すナット１１は、その（ａ）に示すように、段付面５（めねじ側螺入矯正面）に続く円筒状ガイド面６を有するが、テーパ状ガイド面７は省略されたタイプのもので、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。
【００２８】
また図１４に示すナット１２は、段付面５のみを有し、円筒状ガイド面６やテーパ状ガイド面７を有さないタイプのもので、（ａ）が拡大図、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。なお図１４に示すナット１２のように螺入側開口端に円筒状ガイド面６を設けず、段付面５のみにすれば、全体のねじ長を長くとることができ、他方、図１３に示すナット１１のように段付面５と円筒状ガイド面６とを組み合わせれば２段階に矯正作用が期待できる。また、この円筒状ガイド面６（図３の円筒状ガイド面６も同様）は、例えば図１１や図１２に示したように、ナット１の段付面５がボルト４１の段付面４５と協働して両者のその傾きを矯正する方向の力のモーメントを作用させる際、図３や図１３に示す円筒状ガイド面６にボルトの先端が接した状態で上述のモーメントを受けることで、円筒状ガイド面６が力の支点の機能を果たすことが期待できる。
【００２９】
図１５〜図１７は、本発明の別の実施例のめねじ部材である袋ナット（ハブナット）２１を示すものである。図１５の正面図及び図１６の断面図に示すように、このハブナット２１は六角部２０等の工具係合部と、これとは反対側の円筒部２３等のねじ形成部又は孔嵌合部と、両者の間に位置するフランジ２２とが一体の筒状をなすものである。めねじ３は円筒部２３とフランジ２２を超えて形成され、六角部２０の内部はボルトが突入する空所とされ、さらに六角部２０の開口部にはキャップ２４が溶接等により一体化され、その開口を塞いで袋ナットとされている。
【００３０】
円筒部２３（ねじ形成部）の螺入側開口端には、段付面（めねじ側螺入矯正面）２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７が軸方向に連なるように形成されている。図１７はその拡大図である。これら段付面２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７は、実質的に図３に示した段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７と同様のものであるため詳しい説明は省略する。
【００３１】
このようなハブナット２１は、図示しないハブボルトに対しタイヤのホイールを介して締め込まれることによりタイヤをハブに固定し、円筒部２３がホイール孔に嵌まり込み、フランジ２２の端面がホイール孔の開口端面に着座する。そして、インパクトレンチその他の工具でハブナット２１をハブボルトに螺合させる際、それらハブナット及びハブボルト間に軸ずれや軸同士の傾きがあっても、図１１や図１２に概念的に示すような矯正作用により、正常な螺合状態を生じさせやすくなる。
【００３２】
なお、図１８は、以上説明したようなナット（めねじ部材）の製造工程の一例を概念的に示すものである。この例は、冷間鍛造でナット素材３０を製造する一工程を示すもので、所定の冷間鍛造金型により適数の鍛造工程を経て段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を有するナット素材３０が得られる。この例では、鍛造金型３１、３２（ダイ）、３４（スリーブ）間にナット素材３０が拘束され、かつパンチ３３により上述の段付面５、また必要に応じ円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７が形成される。このような冷間鍛造によりナット素材３０を得た後、その内周面に転造又は切削によりめねじを形成することにより、段付面４５の所定部分からめねじが形成されることとなる。以上の工程は、製造方法として捉えれば、めねじ部材素材に冷間鍛造金型（パンチ等を含む）を用いて、段付面５、又は段付面５及び円筒状ガイド面６、あるいは段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を形成し、その後段付面５の所定の部分からめねじが始まるようにねじを形成する製造方法である。
【００３３】
一方、おねじ部材としてのボルトのガイド凸部４６の先端面は、ボルトの軸直角平面と平行に限らず、ボルトの軸直角平面に対し、例えば螺入矯正面４５（図８）のように又はこれとは無関係に傾斜して形成してもよい。さらにガイド凸部の先端は傾斜しない又は傾斜する平面に限らず、例えば半球状（ドーム状）等の先端側に凸となる又は膨出する形態でもよい。さらに円筒状のガイド凸部ではなく、例えば先端側ほど小径となる（先細りの）テーパ状のガイド凸部とすることもでき、さらにそのテーパ状のガイド部の先端面を、上述の先端側に凸となる又は膨出する形態（例えば半球状等）とすることもできる。
【００３４】
また図１９は、本発明の別の実施例のボルト５１を示すものである。このボルト５１は図８に示すボルト４１からガイド凸部４６を省略し、脚部４３の端面がそのまま平面状の螺入矯正面５５とされたものである。その他の点においては図８と同様である。このようなボルト５１においても、ガイド凸部４６はないものの、その螺入矯正面５５により、図１１、１２に示したようなナット１との傾きを解消する向きのモーメントを生じさせることができ、正常な螺合を開始する上で有効となる。
【００３５】
図２０はさらに別のボルト５２の要部を示すもので、このボルト５２では、螺入矯正面６５の傾き（図８のａに相当）が１ピッチを超え、例えば２ピッチないしそれ以上とされた例である。
【００３６】
なお、以上の説明ではナットの一端部にめねじ側螺入矯正面として段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）が設けられたものであったが、これはナットの螺入端が一端に決まっていたからであり、もし、その両端部のいずれからでも螺入が予定されている螺入端が決まっていないタイプのナットでは、両端部にそれぞれ前記段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することができる。この場合、対称的に形成してもよいし、非対称的に形成してもよい。
【００３７】
また、以上の説明では、めねじ部材又はめねじ部の典型例としてナットで全て説明したが、めねじ孔を有する部材又は部分、例えば板等の所定の表面にめねじ孔が開口する形態のめねじ部（めねじ部材）で、その螺入側端部に前述したような段付面（必要に応じ、円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成して、めねじ部材の場合と同様の螺入矯正機能を果たさせることもできる。
【００３８】
さらに以上の説明では、おねじ部材又はおねじ部の典型例としてボルトで全て説明したが、基部等から一体に突出するおねじ部等、ボルトの概念に必ずしも入らないおねじ部又はおねじ部材にも本発明は同様に適用することができる。つまり、おねじ部又はおねじ部材の螺入側端部に前述の螺入矯正面（必要に応じてガイド凸部）を形成し、ボルトの場合と同様の螺入時の矯正機能を果たさせることもできる。
【００３９】
また、めねじ部、めねじ部材又はめねじ部構造において、ナットのように自身が回転することを予定しているものではなく、自身は回転を予定しておらず（構造的に回転不能等）、螺合相手方（例えばボルト等）が回転することが予定されている場合に、その自身が回転しないタイプのめねじ部又はめねじ部材若しくはめねじ部構造に、前述の段付面（必要に応じ円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することもでき、その場合でも回転する相手方に対する螺入矯正において一定の効果がある。
【００４０】
逆に、おねじ部、おねじ部材又はおねじ部構造において、ボルトのように自身が回転することを予定しているものではなく、自身は回転を予定しておらず（構造的に回転不能等）、螺合相手方（例えばナット等）が回転することが予定されている場合に、その自身が回転しないタイプのおねじ部又はおねじ部材若しくはおねじ部構造に、前述の螺入矯正面（必要に応じガイド凸部）を形成することもでき、その場合でも回転する相手方に対する螺入矯正において一定の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である螺合ユニットのナットの正面図。
【図２】その縦断面図。
【図３】図２の拡大断面図。
【図４】めねじ側螺入矯正面（段付面）の前提となる概念を説明する斜視図。
【図５】図４の側面図。
【図６】段付面の前提となる楕円状のループを示す概念図。
【図７】図６のループにしたがって形成された段付面の一例を示す概念図。
【図８】本発明の一実施例である螺合ユニットのボルトの概念的な正面図。
【図９】そのボルトのおねじ側螺入矯正面の前提となる傾斜した楕円状のループを概念的に説明する斜視図。
【図１０】図８の拡大断面図。
【図１１】本実施例の概念的な作用説明図。
【図１２】螺合直前のナット・ボルトの相対的な傾きの一例と、正常に螺合が開始された状態を示す説明図。
【図１３】本発明の別の実施例のナットを示す図。
【図１４】さらに別のナットを示す図。
【図１５】本発明のさらに別の実施例のめねじ部材としてハブナットを示す正面図。
【図１６】図１５の縦断面図。
【図１７】図１６の拡大断面図。
【図１８】本発明のナットの製造工程の一例を示す断面図。
【図１９】本発明の別の実施例のボルトを概念的に示す正面図。
【図２０】本発明のさらに別のボルトの要部を示す図。
【符号の説明】
１、１１、１２、２１ ナット
３ めねじ
５、２５ 段付面（めねじ側螺入矯正面）
６、２６ 円筒状ガイド面
７、２７ テーパ状ガイド面
４１、５１、５２ ボルト
４４ おねじ
４５、５５、６５ おねじ側螺入矯正面（段付面）
４６ ガイド凸部
Claims (12)
- 互いに螺合するめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニットであって、
前記めねじ部材は、
めねじを形成するめねじ孔を備え、このめねじ孔のおねじ螺入側の開口端付近に凹部を形成し、この凹部の環状の底面で段付面状のめねじ側螺入矯正面を構成すると共に、
この環状のめねじ側螺入矯正面は、前記めねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのめねじ部材のめねじ孔の内周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、めねじ部材の螺入側の開口端近傍の内周面の周縁を起点として、前記中心線から遠ざかる方向へ所定の幅を持って、めねじ部材の外方に向くように楕円状の傾斜した面として形成されており、
前記めねじ側螺入矯正面の内周縁の楕円状のループ付近における、前記めねじ部材の中心線に直角な方向における内径である軸直角内径は、当該めねじ部材のめねじの谷径より小さくされ、前記めねじ部材のめねじ孔に形成するめねじは前記傾斜しためねじ側螺入矯正面部分から形成される一方、
前記おねじ部材は、
前記めねじ部材との螺入側の端に、そのめねじ部材に形成しためねじ側螺入矯正面と対向するおねじ側螺入矯正面を構成すると共に、
このおねじ側螺入矯正面は、前記おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面に向くように楕円状の傾斜した一平面として形成されており、
前記おねじ側螺入矯正面の外周縁の楕円状のループ付近における、前記おねじ部材の中心線に直角な方向における外径である軸直角外径は、当該おねじ部材のおねじの谷径より大きくされ、前記おねじ部材のおねじはこの傾斜したおねじ側螺入矯正面部分から形成され、
前記めねじ部材のめねじ側螺入矯正面と前記おねじ部材のおねじ側螺入矯正面との面同士が当接し、両ねじ部材の相対回転による面同士の摺接を経て、おねじ側螺入矯正面から形成したおねじと、めねじ側螺入矯正面から形成しためねじの螺合が始まり、両ねじ部材の軸線が矯正されることを特徴とするめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。 - 前記めねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端部付近に形成した凹部には、円筒状のガイド面が前記めねじ部材の中心線と同心的に形成され、この円筒状のガイド面は前記凹部の底部に形成した環状のめねじ側螺入矯正面につながっており、
前記円筒状のガイド面は、めねじ部材のめねじの谷径よりも大きな内径を有し、この円筒状のガイド面にはめねじが形成されていないことを特徴とする請求項１記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。 - 前記円筒状のガイド面の、めねじ部材の軸線方向の幅寸法は、当該めねじ部材のめねじの０.５〜２ピッチ分に相当するものとされている請求項２記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記段付面状のめねじ側螺入矯正面を形成するときの、基準となる前記楕円状のループのめねじ部材の中心線に対する傾斜の程度は、そのループの前記めねじ部材の開口端に最も近い点と最も遠い点との、めねじ部材の軸線方向における格差が、当該めねじ部材のめねじの２ピッチ以下となるように設定された請求項１ないし３のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記傾斜した楕円状のループを基準に形成された前記段付面状のめねじ側螺入矯正面は、その段付面状のめねじ側螺入矯正面自身が、前記めねじ部材のめねじ孔の内周面の周縁から、前記めねじ部材の開口端側にテーパ状に拡がるように所定の角度傾斜して形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記傾斜した楕円状のループを基準に形成された前記段付面状のめねじ側螺入矯正面は、更にその段付面状のめねじ側螺入矯正面自身が、前記めねじ部材のめねじ孔の内周面の周縁から、前記めねじ部材の開口端側にテーパ状に拡がるように所定の角度傾斜して形成されており、このテーパ状に拡がる所定の角度の傾斜は、当該めねじ部材のめねじのフランク角の０．５〜１．５に設定されている請求項１ないし４のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記めねじ部材のめねじ孔のおねじ螺入側の開口端には、めねじ部材の軸方向外方に向かって拡がるテーパ状のガイド面が、めねじ部材のめねじと同心的に形成され、そのテーパ状のガイド面の小径側端から前記凹部が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記おねじ側螺入矯正面は、前記おねじ部材の中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのおねじ部材の外周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、おねじ部材の螺入側の外周縁から、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、環状かつ楕円状の傾斜した一平面として形成され、
この環状のおねじ側螺入矯正面の内周縁からおねじ部材の螺入側に向けて、おねじ部材の中心線と同心的に突出する円柱状のガイド凸部が形成され、そのガイド凸部の外径はおねじ部材のおねじの谷径より小さくされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。 - 前記ガイド凸部の、おねじ部材の軸線方向の突出寸法は、当該おねじ部材のおねじの０ . ５〜２ピッチ分に相当するものとされている請求項８に記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記おねじ側螺入矯正面を形成するときの、基準となる前記楕円状のループのおねじ部材の中心線に対する傾斜の程度は、そのループの前記おねじ部材の螺入端に最も近い点と最も遠い点との、おねじ部材の軸線方向における格差が、当該おねじ部材のおねじの２ピッチ以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
- 前記傾斜した楕円状のループを基準に形成された前記おねじ側螺入矯正面は、
前記おねじ部材の軸直角平面に対し、前記おねじ側螺入矯正面の外周縁からおねじ部材の螺入端側に向けてテーパ状にすぼまるように所定の角度傾斜して形成され、
その傾斜面が前記おねじ側螺入矯正面から形成した螺入端側のねじ山の山部に向かう傾斜部になっている請求項１ないし１０のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。 - 前記傾斜した楕円状のループを基準に形成された前記おねじ側螺入矯正面は、
前記おねじ部材の軸直角平面に対し、前記おねじ側螺入矯正面の外周縁からおねじ部材の螺入端側に向けてテーパ状にすぼまるように所定の角度傾斜して形成され、
このテーパ状にすぼまる所定の角度の傾斜は、当該おねじ部材のおねじのフランク角の０．３〜２．０に設定されており、
その傾斜面が前記おねじ側螺入矯正面から形成した螺入端側のねじ山の山部に向かう傾斜部になっている請求項１ないし１０のいずれかに記載のめねじ部材とおねじ部材との螺合ユニット。
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