JP4806103B2 - 締結部材および締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ構造を有する締結部材および締結構造に関する。

従来、ボルトやナットなどのねじ構造を有する締結部材が広く使用されている。実際にボルトをナットに締めこむことを可能にするためには、ボルトの外径および有効径、ナットの内径および有効径について、寸法上の公差を設ける必要がある。その一方で、公差により緩みが生じる可能性がある。従来、この緩みの発生を防止するために種々の工夫がなされている。
特許文献１，２には、ねじ山の圧力側フランク面のフランク角を基準山形のフランク角よりも小さくし、ねじ山の遊び側フランク面のフランク角を基準山形のフランク角よりも大きくしたねじ山を一部に備える雄ねじ構造が開示されている。
特許文献３に開示されている締結部材は、ねじ山の山頂にねじの軸線に垂直方向のスリットを備えると共に、広く形成された谷底を備える。
また、ねじ山の一部に樹脂被膜層を形成することにより緩み止めを行う方法もある。
また、本発明に関連する従来技術として、特許文献４に開示されている緊締ねじがある。

実開昭５３−８８６６４号公報 特開平８−１７７８３９号公報 特開平１１−５１０３３号公報 特開２００６−５７８０１号公報

特許文献１の締結部材を雌ねじに螺合すると、雄ねじの圧力側フランク面が雌ねじのフランク面を積極的に押圧するが、雄ねじのねじ山の弾性変形を促す構成を有していないため、雄ねじのねじ山と雌ねじのねじ山との間に大きな摩擦力が得られず、高い緩み止め効果を奏さない。

特許文献２の構成では、雄ねじのねじ山角度を例えば５０°とし、雄ねじのフランク面と雌ねじのフランク面との間に隙間部分を発生させて、弾性変形を許容しているが、このような隙間部分ではねじ山が十分に弾性変形することができず、改良の余地がある。

特許文献３の構成では、締結時にねじ山頂部のスリットが設けられるねじ山頂部でフランクが弾性変形してスプリングバックするが、スリットの大きさ（深さ）の程度しかスプリングバックしないため、大きな摩擦力は得られず、十分な緩み止め効果を発揮しない。

また、ねじ山の一部に樹脂被膜層を形成することにより緩み止めを行う方法では、ねじの再使用時に樹脂被膜層を再度形成しなければならず、手間がかかる。さらに、雄ねじと雌ねじを接触させることにより、摩擦力で緩みを止める方法では、摩擦トルク（プリベリングトルク）が発生するためにトルク管理が難しいことに加え、相応の力で締め付けなければならないため作業性が悪い。

また、従来の構成では、座面のへたりにより微少滑り（いわゆる「初期緩み」）が生じる。この初期緩みを放置すると、被締結物が滑りを起こして、ボルトに過度の応力集中が生じ、ボルトが破断するおそれがある。このような初期緩みの発生を防止することは困難であり、増し締めにより対処するしかなかった。

また、雄ねじや雌ねじに溶融亜鉛メッキを施す場合、メッキの厚みで雄ねじと雌ねじが嵌合しなくなるのを防ぐために、雌ねじを通常よりも大きく切る（すなわち、「オーバータップ」させる）必要がある。
通常、オーバータップは、Ｍ１０ねじの場合、約０．４０ｍｍ〜約０．８０ｍｍ設ける。このようなオーバータップを、特許文献１，２の雄ねじ構造に適用すると、雄ねじのフランク面と雌ねじのフランク面との隙間が大きくなり、雄ねじのフランク面と雌ねじのフランク面との摩擦力が大幅に低下したり、摩擦力が得られなくなる。そのため、特許文献１，２の雄ねじ構造に対して、緩み止め効果を維持しつつ溶融亜鉛メッキのような厚みの大きいメッキを施すことは非常に困難である。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的の少なくとも一つを有するものである。
（１）高い緩み止め効果を奏する締結部材または締結構造を提供する。
（２）通常のボルトと同じように締付けができることによりトルク管理を容易にし、再使用が容易な締結部材または締結構造を提供する。
（３）締結部材の第１ねじ山にかかる荷重負担を均一にし、応力集中を防ぐことにより、疲労強度を向上させる締結部材または締結構造を提供する。
（４）初期緩みの発生が防止される締結部材または締結構造を提供する。
（５）緩み止め効果を維持しつつ厚みの大きいメッキを施すことが可能な締結部材または締結構造を提供する。

本発明は以上の目的の少なくとも一つを達成するために、以下に示す締結部材を提供する。
すなわち、本発明は、ねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、上部に形成された圧力側フランク面が、基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に設けられ、前記下部の少なくとも一方の側面が、対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられた締結部材とする。

本発明の締結部材は、ねじ山頂側の上部に形成された圧力側フランク面が基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に設けられているため、相手側締結部材に締結すると、圧力側フランク面が相手側締結部材により押圧される。
締結部材のねじ山の下部はその側面が対応するフランク面より内側に存在し、下部の側面は内側に抉られた形状となるので、当該押圧によってねじ山の下部が弾性変形して、相手側締結部材の圧力側フランク面に対する反力（スプリングバック）がねじ山全体に生じる。
これにより、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力が増加して、高い緩み止め効果を発揮する。

また、締結部材の圧力側フランク面が相手側締結部材により押圧されて、ねじ山の下部が弾性変形するため、ねじ山全体が相手側締結部材に沿って起き上がってくることとなる。
これにより、オーバータップが設けられていても、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面とが必ず接触するため、締結部材と相手側締結部材との隙間の大きさに関係なく、ねじ山に相手側締結部材に対する反力（スプリングバック）が生じて、緩み止めの効力を発揮する。
従って、本発明の締結部材の相手側締結部材にオーバータップを設けても緩み止め効果が低下せず、本発明の締結部材に対して緩み止め効果を維持しつつ厚みの大きいメッキを施すことができる。

さらに、本発明の締結部材は、ねじ山の反力（スプリングバック）により、締結部材の座面においても摩擦力が増加する。
これにより、座面のへたりによる初期緩みが防止され、初期緩みに起因する締結部材の破断が防止されて信頼性が向上する。また、初期緩みに対する増し締めを行う必要がないため作業性が向上する。

また、本発明の締結部材を締結状態から非締結状態に戻せば、ねじ山全体が締結前の状態（圧力側フランク面が基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に位置する状態）に戻る。
これにより、特別な処理を要することなく、本発明の締結部材を繰り返し使用することができる。
また、本発明の締結部材は締結時にねじ山の下部が弾性変形するため、相手側締結部材に傷を付けにくく、繰り返し使用しても緩み止めの効果が低下しない。

本発明の実施例１のねじ山１０を備えたボルト１の非締結状態における正面図。 図１において破線で示す部分Ａにおける軸線５を含む断面拡大図。 実施例１のボルト１と、その相手側締結部材であるナット８とを締結した状態におけるねじ山１０を示す断面図。 本発明の実施例２のねじ山１ａを備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。 本発明の実施例３のねじ山１０１を備えたボルト１００の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。 実施例３のボルト１００とナット８とを締結した状態におけるねじ山１０１を示す断面図。 実施例３のボルト１００の製造方法を説明するための要部断面図。 図８（Ａ）は、本発明の実施例４のねじ山２００を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。図８（Ｂ）は、実施例４のねじ山２００における圧力側の側面２１５の断面拡大図。 本発明の実施例５のねじ山２００’を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図。 図１０（Ａ）は、本発明の実施例６のねじ山３１０を備えたボルト３００の非締結状態における要部断面図。図１０（Ｂ）は、実施例６のボルト３００とナット８とを締結した状態におけるねじ山３１０を示す断面図。 図１１（Ａ）は、本発明の実施例７のねじ山４１０を備えたボルト４００の非締結状態における要部断面図。図１１（Ｂ）は、実施例７のボルト４００とナット８とを締結した状態におけるねじ山４１０を示す断面図。 図１２（Ａ）は、本発明の実施例８のねじ山５１０を備えたボルト５００の非締結状態における要部断面図。図１２（Ｂ）は、実施例８のボルト５００とナット８とを締結した状態におけるねじ山５１０を示す断面図。 図１３（Ａ）は、実施例９のねじ山６１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図。図１３（Ｂ）は、実施例９のボルト１とナット８とを締結した状態におけるねじ山６１０を示す断面図。 図１４（Ａ）は、実施例１０のねじ山７１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図。図１４（Ｂ）は、実施例１０のボルト１とナット８とを締結した状態におけるねじ山７１０を示す断面図。 図１５は、試験品（ＪＩＳ規格品、実施例５、実施例９）のボルトについて締め付けた後に緩むまでの時間を測定した振動試験の試験結果を示す図表。

以下、本発明の各局面について詳細に説明する。

［第１，第６，第７の局面］
第１の局面の締結部材はねじ構造を有し、ねじ山頂側の上部とねじ谷底側の下部とを備える。
本明細書でいう「ねじ構造」とは、円柱状の本体部において、その側面に先端部へ向かって螺旋状に形成されたねじ山とねじ谷を有する構造を指す。
また、「上部」とは、基準山形の有効径を規定する仮想円筒よりもねじ山頂側を指す。「下部」とは、仮想円筒よりもねじ谷底側を指す。「有効径」とは、基準山形における軸線の方向に計ったねじ溝の幅とねじ山の幅とが等しくなるような仮想的な円筒の直径であり、「有効径を規定する仮想円筒」とは前記仮想的な円筒を指す。
ねじ山の上部は、基準山形の有効径を規定する仮想円筒よりもねじ山頂部側の領域であるため、圧力側フランク面が十分確保されている。
これにより、上部に形成された圧力側フランク面において、相手側締結部材との接触面積を確保できる。

第６の局面は、上部のねじ山の角度が基準山形のねじ山の角度と略同一である。第６の局面によれば、締結状態において、ねじ山が弾性変形しても遊び側フランク面が相手側締結部材のフランク面に接さないので、締め込み時に必要以上の力を要せずに高い緩み止め効果を発揮する。

尚、本明細書でいう「基準山形」とは、例えば、ＪＩＳ規格で規定される理論上のねじ山形状であって、ねじ山の角度が６０°かつ両フランク角が３０°でフランク面が軸線に垂直対称に設けられるねじ山形状、または、ウィットねじのねじ山形状に準じたねじ山形状であって、ねじ山の角度が５５°かつ両フランク角が２７．５°であり、フランク面が軸線に垂直対称に設けられるねじ山形状を指す。従って、雄ねじのねじ山の角度は例えば約６０°または約５５°となる。

第１の局面において、圧力側フランク面は、基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に設けられる。
圧力側フランク面の形状は通常平面形状であるが、これに限定されず、座面側に向かって湾曲するＲ面形状であってもよい。
圧力側フランク面のフランク角は、基準山形のフランク角よりも小さくすることが好ましい。
これにより、締結する際に、締結部材の座面に被締結部材が届くまでは容易に締結部材をねじ込むことができると共に、締め付け始めるとねじ山が徐々に弾性変形し、スプリングバック効果により緩み止め効果を発揮する。
さらに、締結部材を締め込むにつれて、圧力側フランク面と相手側締結部材のフランク面との接触面積が徐々に増すため、ねじ山が弾性変形し易く、スプリングバック効果が確実に得られるため緩みにくくなる。
尚、「フランク角」とは、軸に垂直な線とフランク面とのなす角を指す。

第７の局面は、上部のねじ山の角度が６０°であって、圧力側フランク面のフランク角が０°より大きく３０°より小さい。
第７の局面によれば、スプリングバック効果が得られやすく、緩み止め効果をさらに高めることができる。
尚、圧力側フランク面のフランク角は、約１８°〜約２６°とすることが好ましい。

遊び側フランク面のフランク角は、圧力側フランク面のフランク角を考慮して決定できる。例えば、遊び側フランク面のフランク角は基準山形のフランク角よりも大きくすることができ、基準山形のねじ山角度から座面側のフランク角を差し引いたものを遊び側フランク面のフランク角とすることができる。遊び側フランク面のフランク角は、３０°より大きく６０°未満、好ましくは約３４°〜約４２°にすればよい。

第１の局面において、下部の少なくとも一方の側面は、対応するフランク面の延長線よりも内側に位置する。
そのため、フランク面の延長線に沿って下部の側面を設けた場合に比べて、下部が肉薄に形成されることになる。これにより、下部における弾性変形が許容され、ねじ山全体を撓ませることができる。

［第２の局面］
第２の局面は、第１の局面において、締結部材の軸線を含む断面にて、下部の少なくとも一方の側面の形状が、対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状、または、対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状である。

下部の側面の形状を、対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面とした場合、その曲面の形状は、一定の曲率半径を有するＲ面形状、または、異なる曲率半径を有する複数の曲面を組み合わせた複合Ｒ面形状にすればよい。
また、下部の側面の形状を、対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状とした場合、当該平面形状は締結部材の軸方向に垂直な面とし、当該曲面形状を前記のＲ面形状または複合Ｒ面形状にすればよい。
そして、曲面形状である下部の側面の下縁と、谷底（隣接するねじ山の側面との連結部）とが円滑に連続し、谷部分の全体が曲面形状となることが好ましい。

第２の局面によれば、下部が十分に肉薄となるので、締結状態において下部が弾性変形してねじ山全体が撓むため、締結部材に締結された相手側締結部材への反力（スプリングバック）が増すことから、摩擦力も増大して高い緩み止め効果を奏する。
このとき、ねじ山の下部に曲面形状が形成されているため、ねじ山の下部は塑性変形（もしくはクラックの形成）し難くなる。一般的に、締結部材に強い締結力がかかった場合、その谷底若しくはその近傍に応力が集中しやすく、当該部分において塑性変形（又はクラック形成）が生じやすい。
そこで、第２の局面のように、ねじ山の下部に曲面形状を設けると、応力が分散されるので、下部の降伏を避けつつねじ山がより大きく弾性変形可能となり、その結果、ねじ山の反力（スプリングバック）も大きくなる。換言すれば、下部が塑性変形し難くなるので、ねじ山をより確実に弾性変形させられることとなる。

［第３の局面］
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、遊び側フランク面の下端が、基準山形の有効径を示す仮想円筒よりもねじ山頂部側に位置し、下部における遊び側の側面が遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、下部における遊び側の側面が遊び側フランク面の下端から連続して形成されている。

尚、「遊び側フランク面の下端から連続して形成されている」とは、ねじ山の上部における遊び側先端（すなわち、遊び側フランク面の下端）から直接、下部における遊び側の側面が形成されていることを指し、遊び側フランク面と遊び側の側面とが、遊び側フランク面の下端で接するように形成されていることをいう。
第３の局面によれば、下部における遊び側の側面の広範囲が抉られて下部が一層肉薄となるため、ねじ山が遊び側に弾性変形し易くなるため、ねじ山が遊び側に撓んで反力（スプリングバック）がより大きくなり、高い緩み止め効果を奏する。

［第４の局面］
第４の局面は、第１の局面または第２の局面において、圧力側フランク面の下端が、遊び側フランク面の下端よりもねじ山頂部側に位置し、圧力側の側面が、圧力側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、圧力側フランク面の下端から連続して形成され、下部における遊び側の側面が、遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、遊び側フランク面の下端から連続して形成されている。

第４の局面によれば、下部における圧力側の側面が遊び側の側面よりも広範囲に抉られるため、下部における圧力側の側面が一層薄肉となり、下部における遊び側の側面は圧力側よりも厚肉となる。
このような形状によれば、締結状態においてねじ山は座面側から圧力を受けるが、ねじ山の撓みは小さく抑制される。その結果、ねじ山の圧力側フランク面へ応力が集中し、圧力側フランク面の形成材料が圧力側フランク面に沿って弾性変形して、ここに高い摩擦力が生じるため、高い緩み止め効果を奏する。

［第５の局面］
第５の局面は、第４の局面において、圧力側フランク面の下端が、基準山形の有効径を示す仮想円筒よりもねじ山頂部側に位置し、遊び側フランク面の下端が、仮想円筒よりもねじ谷底側に位置する。
第５の局面によれば、第４の局面の作用・効果をより確実に得られる。

［第８の局面］
第８の局面は、第１の局面または第２の局面において、上部のねじ山の角度が基準山形のねじ山の角度より大きく、圧力側フランク面のフランク角が基準山形のねじ山の圧力側フランク面のフランク角と略同一である。

第８の局面では、締結部材を相手側締結部材に締め込むと、相手側締結部材の圧力側フランク面が締結部材の圧力側フランク面を押圧する。ここで、締結部材の圧力側フランク面のフランク角が基準山形のねじ山の圧力側フランク面のフランク角と略同一であることから、締結部材の圧力側フランク面は相手側締結部材の圧力側フランク面と平行になっている。
そのため、第８の局面によれば、締結部材の圧力側フランク面の略全面が相手側締結部材の圧力側フランク面に押し付けられ、ここに安定した強い押圧力が生じることから、両圧力側フランク面に強い摩擦力が得られ、高い緩み止め効果を奏する。

［第９の局面］
第９の局面は、第１〜第８の局面の締結部材と、その締結部材に締結される相手側締結部材とを備え、締結部材を相手側締結部材に締結したとき、相手側締結部材の圧力側フランク面が締結部材の圧力側フランク面を押圧することにより、締結部材の下部が弾性変形し、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力が増加する。

第９の局面によれば、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力が増加することにより、高い緩み止め効果を奏する。
尚、相手側締結部材の種類は特に限定されず、例えば、ユニファイねじ、ウィットねじなど、公知の規格に準じたねじ構造を有するものを採用すればよい。

［第１０の局面］
第１０の局面は、第９の局面において、締結部材を相手側締結部材に締結したとき、締結部材のねじ山頂部が相手側締結部材のねじ谷底に当接する。
第１０の局面によれば、締結部材を相手側締結部材に締め込むと、締結部材の座面に力が加わるまでは少ない抵抗で締め付けることができるが、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、締結部材の圧力側フランク面が相手側締結部材の圧力側フランクに押圧されることにより、締結部材のねじ山が遊び側に起き上がる。これにより、締結部材のねじ山が圧力側にスプリングバックして、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力が増加する。

さらに、第１０の局面によれば、締結部材のねじ山が遊び側に起き上がることにより、ねじ外径が大きくなり、締結部材のねじ山頂部が相手側締結部材のねじ谷底に当接し、ねじ山頂部がねじ谷底によって拘束される。この拘束力が、締結部材の圧力側フランク面と相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力に加わることにより、締結部材の半径方向の緩みが防止され、全体として一層高い緩み止め効果を奏する。

第１０の局面において、ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格に準じた相手側締結部材を使用する場合、締結部材のねじ山の外径はＪＩＳ規格またはＩＳＯ規格の外径（すなわち、基準山形のねじ山の外径）よりも大きくなる。従って、締結部材のねじ山頂は基準山形のねじ山のねじ山頂よりも高くなる。また、締結部材のねじ山のピッチは相手側締結部材のねじ谷のピッチと同一であるため、締結部材のねじ山の角度は基準山形のねじ山の角度よりも小さくなる。
ところで、相手側締結部材のねじ谷の谷径を小さくすることで、締結時に締結部材のねじ山頂が相手側締結部材のねじ谷底に当接するようにしてもよい。

［第１１の局面］
第１１の局面は、第９の局面において、締結部材を相手側締結部材に締結したとき、締結部材の遊び側フランク面が相手側締結部材の遊び側フランク面に当接する。
第１１の局面によれば、締結部材を相手側締結部材に締め込むと、締結部材の座面に力が加わるまでは少ない抵抗で締め付けることができるが、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、ねじ山が起き上がり、締結部材の遊び側フランク面が相手側締結部材の遊び側フランク面に当接して押し付けられ、ここに強い摩擦力が生じて、この摩擦力が圧力側フランク面の摩擦力に加わることにより、全体として一層高い緩み止め効果を奏する。

第１１の局面は、締結部材の遊び側フランク面に膨出部を設けることによって実現できる。膨出部を設ければ、締結状態において相手側締結部材の遊び側フランク面との間の摩擦力をより増強できる。
膨出部の形状は、相手側締結部材の遊び側フランク面と平行にする。これにより、膨出部と相手側締結部材の遊び側フランク面との干渉を避けると共に、膨出部が相手側締結部材の遊び側フランク面に押し付けられ、強い摩擦力が得られる。
そして、膨出部は、遊び側フランク面の下端からねじ山頂部へ向かって徐々に膨らむように形成にする。これにより、座面締め付けにより、ねじ山はその遊び側フランク面のねじ山頂部側が相手側締結部材の遊び側フランク面に向かうように起き上がるため、膨出部を相手側締結部材の遊び側フランク面に一層強く押し付けることができる。

［第１２の局面］
第１２の局面は、第１１の局面において、締結部材のねじ山頂部の近傍を、圧力側フランク面に向かって下降傾斜するように切り取った切り取り面が形成されている。
第１２の局面によれば、締結部材を相手側締結部材に締め込むと、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、締結部材の圧力側フランク面が相手側締結部材の圧力側フランク面に押圧される。
このとき、締結部材の圧力側フランク面において、相手側締結部材の圧力側フランク面に最初に当接するのは、ねじ山頂部となる切り取り面の上端近傍ではなく、圧力側フランク面の上端となる。

これにより、締結部材を相手側締結部材に締め付けるにつれて、締結部材の圧力側フランク面が上端側から下端側へ向けて徐々に相手側締結部材の圧力側フランク面に当接して押圧され、締結部材のねじ山が遊び側へ起き上がることにより、締結部材のねじ山頂部が相手側締結部材の遊び側フランク面側へ移動し、締結部材の遊び側フランク面が相手側締結部材の遊び側フランク面に当接することになる。
その結果、締結部材のねじ山は、圧力側フランク面と遊び側フランク面の両方で摩擦力が得られ、さらなる緩み止め効果を奏する。

ところで、本発明の締結部材の製造方法は特に限定されず、平ダイス式、丸ダイス式、プラネタリダイス式、ロータリーダイス式等の転造、切削、鋳造、鍛造、射出成形など公知の方法を採用すればよい。
転造を採用する場合は、一工程でねじ山を形成してもよく、二工程でねじ山を形成してもよい。二工程でねじ山を形成する場合、例えば、基準山形よりも内側となるように下部の側面を付形し、上部形成用凸条部を形成する第１のステップと、上部形成用凸条部を変形して、圧力側フランク面の一部が基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に位置するように圧力側フランク面を付形する第２のステップとを設ければよい。

以下、本発明を具体化した各実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、各実施例において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
また、各実施例を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施例の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。

図１は、実施例１のねじ山１０を備えたボルト１の非締結状態における正面図である。
締結部材であるボルト１は雄ねじ構造を有し、頭部２、円筒部３、ねじ部４を備える。頭部２の裏面には座面２０が形成されている。ねじ部４には、ねじ山１０が形成されている。

図２は、図１において破線で示す部分Ａにおける軸線５を含む断面拡大図である。
符号６の破線は基準山形の有効径を規定する仮想円筒を示し、符号７の破線は基準山形を示す。基準山形７はＪＩＳ規格に準じた形状であって、ねじ山１０の角度θ1は６０°、圧力側フランク面７３のフランク角および遊び側フランク面７４のフランク角はいずれも３０°である。符号７５，７６で示す破線はねじの軸方向に垂直な仮想線を示す。

ねじ山１０は、仮想円筒６よりもねじ山頂部１０ａ側の上部１１と、仮想円筒６よりも谷底１０ｂ，１０ｃ側の下部１２とを有する。
上部１１は、圧力側フランク面１３と遊び側フランク面１４とを備える。
圧力側フランク面１３は、基準山形７の谷底７１を通る仮想線１３ａに沿って形成されており、仮想線１３ａと仮想線７５とのなす角度βは約２２°である。
遊び側フランク面１４は、基準山形７の谷底７２を通る仮想線１４ａに沿って形成されており、仮想線１４ａと仮想線７６とのなす角度γは約３８°である。
仮想線１３ａと仮想線１４ａとのなす角度αは約６０°である。

ねじ山１０において、角度αは上部１１のねじ山の角度に、角度βは圧力側フランク面１３のフランク角に、角度γは遊び側フランク面１４のフランク角にそれぞれ相当する。
ねじ山１０のピッチは、基準山形７のねじ山と同一である。
実施例１のねじ山１０は、基準山形７の谷底７１，７２を基点として、基準山形７のねじ山の角度θ1（＝α）を維持したまま、基準山形７を座面２０側（圧力側）に傾斜させた形状となっている。
別な見方をすれば、基準山形７ではその山頂部は谷底７１，７２の中央の半径方向外方に位置するが、実施例１のねじ山では基準山形７の谷底７１，７２を基点として、その山頂部１０ａが座面２０に近い谷部７１側へシフトしている。

下部１２は、座面側（圧力側）の側面１５とねじ先端側（遊び側）の側面１６を備える。
側面１５は、圧力側フランク面１３の延長線に相当する仮想線１３ａから内側に湾曲して形成されている。側面１５は、隣接するねじ山（図示せず）の遊び側の側面と連続したＲ面形状であって、その底部が谷底１０ｂとなる。
側面１６は、遊び側フランク面１４の延長線に相当する仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている。側面１６は、隣接するねじ山（図示せず）のねじ先端側の側面と連続したＲ面形状であって、その底部が谷底１０ｃとなる。

図３は、実施例１のボルト１と、その相手側締結部材であるナット８とを締結した状態におけるねじ山１０を示す断面図である。
ナット８はＪＩＳ規格に準じた雌ねじ構造を有する相手側締結部材であって、ナット８の谷底８０の角度θ2は６０°である。
ボルト１をナット８に締め込むと、ナット８の圧力側フランク面８１がねじ山１０の圧力側フランク面１３を押圧する。
下部１２の両側面１５，１６は内側に向かう大きなＲ面形状であって、下部１２は、基準山形７に比して、内側に抉られて肉薄となっている。
これにより、ナット８の圧力側フランク面８１による押圧に応じて、ねじ山１０全体が弾性変形する。

その結果、図３に示すように、ねじ山１０は破線で示した未締結状態から、ねじ山１０全体がナット８の圧力側フランク面８１に沿って起き上がって、実線で示した締結状態となる。
これにより、ねじ山１０がナット８の圧力側フランク面８１に対する反力（スプリングバック）が生じて、ねじ山１０の圧力側フランク面１３とナット８の圧力側フランク面８１との間の摩擦力が増加し、高い緩み止め効果を奏する。
また、オーバータップが設けられていても、ねじ山１０の圧力側フランク面１３とナット８の圧力側フランク面８１とが必ず接触するため、圧力側フランク面１３，８１の隙間の大きさに関係なく、ねじ山１０にナット８の圧力側フランク面８１に対する反力（スプリングバック）が生じて、緩み止めの効力を発揮する。
従って、ナット８にオーバータップを設けても緩み止め効果が低下しないため、ボルト１やナット８に溶融亜鉛メッキを有効に施すことができる。

ねじ山１０の上部１１は、基準山形７の有効径を規定する仮想円筒６よりもねじ山頂部１０ａ側の領域であるため、圧力側フランク面１３が十分確保されている。
これにより、図３に示すように、締結状態において、ねじ山１０の圧力側フランク面１３とナット８の圧力側フランク面８１との接触面積が確保され、高い摩擦力が得られる。
さらに、ねじ山１０の角度αはナット８の谷底８０の角度と略同一の６０°であるため、ナット８のねじ谷にねじ山１０全体が弾性変形するための空間が確保されると共に、締結状態において、ねじ山１０の圧力側フランク面１３の略全面がナット８の圧力側フランク面８１に当接するため、一層高い摩擦力が得られ、高い緩み止め効果を奏する。

図２に示すように、非締結状態では、ねじ山１０の圧力側フランク面１３のフランク角βは約２２°であり、ねじ山１０の遊び側フランク面１４のフランク角γは約３８°である。
これらのフランク角はＪＩＳ規格の基準とは異なるが、いずれもボルト１とナット８との隙間の範囲内である。そのため、座面締め付け力が生じるまでは、ボルト１とナット８との間の摩擦トルクが小さく、ストレス無くねじ込みができる。
その後、さらにねじ込みすると、座面締め付け力が生じて、前記のようにねじ山１０の弾性変形による高い緩み止め効果を奏する。

このように、実施例１のねじ山１０を備えたボルト１は、ナット８へのねじ込みの容易さ及び緩み止めという、相反する作用効果を奏するものである。
また、ボルト１のねじ山１０にかかる荷重は、ねじ山１０自体が弾性変形するため、ナット８の複数のねじ谷の側面に接する他のねじ山１０に分散される。これにより、ナット８と接するボルト１のねじ山１０の内、最も座面側に位置するねじ山１０（第１ねじ山）への荷重の集中が緩和され、ボルト１の疲労強度が向上する。
さらに、ねじ山１０の反力（スプリングバック）により、座面２０（図１参照）においても摩擦力が増加する。これにより、座面２０のへたりによる初期緩みが防止され、初期緩みに起因するボルト１の破断が防止されて信頼性が向上する。また、初期緩みに対する増し締めを行う必要がないため作業性も向上する。

そして、図３に示す締結状態では、ボルト１のねじ山１０の形成材料が弾性変形するが、図２に示す非締結状態に戻せば、ねじ山１０の下部１２の弾性力により元の状態、すなわち、圧力側フランク面１３が基準山形７の圧力側フランク面７３よりも座面側に位置した状態に戻る。
これにより、ねじ山１０に特別な処理を要することなく、繰り返し使用することができる。また、締結状態において、ねじ山１０の下部１２が弾性変形するため、ナット８の圧力側フランク面８１に傷を付けにくく、繰り返し使用しても緩み止めの効果が低下しない。

尚、実施例１は右ねじのボルト１に適用したものであるが、左ねじのボルトに適用することも可能であり、左ねじに適用した場合でも右ねじに適用した場合と同様の作用・効果が得られる。

図４は、実施例２のねじ山１ａを備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
ねじ山１ａの圧力側フランク面１３ｂの下端１３ｃは、仮想円筒６よりも下側（軸線５側）に位置する。すなわち、圧力側フランク面１３ｂは、上部１１から下部１２にわたって形成されている。
ねじ山１ａにおける下部１２の圧力側には、圧力側フランク面１３ｂの下端１３ｃから谷底１０ｂに連続して、仮想線１３ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面１５ａが形成されている。
すなわち、側面１５ａは、ねじ山１ａにおける下部１２にのみ形成されている。

ねじ山１ａの遊び側フランク面１４ｂの下端１４ｃは、仮想円筒６よりも上側（ねじ山頂部１０ａ側）に位置する。すなわち、遊び側フランク面１４ｂは、上部１１にのみ形成されている。
ねじ山１ａにおける上部１１から下部１２にわたる遊び側には、遊び側フランク面１４ｂの下端１４ｃから谷底１０ｃに連続して、仮想線１４ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面１６ａが形成されている。
すなわち、側面１６ａは、ねじ山１ａにおける上部１１から下部１２にわたって形成されている。
このように、実施例２のねじ山１ａでは、実施例１のねじ山１０に比べて（図２参照）、隣接するねじ山の間の谷底が座面側に位置した形状となっている。

実施例２のねじ山１ａによれば、実施例１のねじ山１０と同様の作用・効果が得られる。
そして、実施例２のねじ山１ａでは、下部１２の圧力側の側面１５ａが、実施例１のねじ山１０の側面１５よりも小さく抉られている。
これにより、実施例２のねじ山１ａの圧力側フランク面１３ｂは、実施例１のねじ山１０の圧力側フランク面１３に比べて広く形成されていることになる。
その結果、実施例２のねじ山１ａを備えるボルトをナットに締結した状態では、ナットのフランク面との接触面積が大きくなって摩擦力が一層増加し、緩み止め効果がさらに向上する。

また、実施例２のねじ山１ａでは、下部１２の遊び側の側面１６ａが、実施例１のねじ山１０の側面１６よりも大きく抉られているため、下部１２においてねじ山１ａが遊び側に弾性変形することが許容される。
これにより、実施例２のねじ山１ａが遊び側に撓んで反力（スプリングバック）がより大きくなり、緩み止め効果がさらに向上する。

尚、実施例２の側面１５ａ，１６ａの形状は、実施例１の側面１５，１６と同様に、Ｒ面形状の他、複合Ｒ面形状や、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状とすることができる。

図５は、実施例３のねじ山１０１を備えたボルト１００の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
実施例３のねじ山１０１は、仮想円筒６よりもねじ山頂部１０２側の上部１１０と、仮想円筒６よりも谷底側の下部１２０からなる。
上部１１０は圧力側フランク面１３０と、遊び側フランク面１４０を備える。
ねじ山１０１の角度ａは約６０°であり、圧力側フランク面１３０のフランク角ｂは約２２°であり、遊び側フランク面１４０のフランク角ｃは約３８°である。

ねじ山頂部１０２は基準山形７の圧力側フランク面７３よりも座面側に位置している。圧力側フランク面１３０の下端１３１は、圧力側フランク面７３の内側に位置している。遊び側フランク面１４０の下端１４１は、基準山形７の遊び側フランク面７４の外側、すなわち、ねじ先端側に位置している。
ねじ山１０１の下部１２０は圧力側において、圧力側フランク面１３０の下端１３１からねじ山１０１の内側に抉られており、下部１２０の側面１５０は圧力側フランク面１３０の延長線１３０ａよりも内側に位置している。
ねじ山１０１の下部１２０は遊び側において、遊び側フランク面１４０の下端１４１からねじ山１０１の内側に抉られており、下部１２０の側面１６０は遊び側フランク面１４０の延長線１４０ａよりも内側に位置している。
側面１５０，１６０の断面形状は、隣接するねじ山（図示せず）に連続する複合Ｒ面形状となっている。

図６は、実施例３のボルト１００とナット８とを締結した状態におけるねじ山１０１を示す断面図である。
ボルト１００をナット８に締め込むと、ナット８の圧力側フランク面８１がねじ山１０１の圧力側フランク面１３０を押圧する。
ねじ山１０１の下部１２０は、基準山形７に比して内側に抉られて肉薄となっており、圧力側フランク面８１による押圧に応じてねじ山１０１全体が弾性変形する。
その結果、図６に示すように、ねじ山１０１は破線で示した未締結状態から、ねじ山１０１全体がナット８の圧力側フランク面８１に沿って起き上がって、実線で示した状態となる。

これにより、実施例３のねじ山１０１においても、実施例１のねじ山１０と同様の反力（スプリングバック）が生じて、高い緩み止め効果を奏する。
尚、ねじ山頂部１０２および遊び側フランク面１４０の下端１４１は基準山形７の外側に位置するが、いずれもボルト１００とナット８との隙間の範囲内であるため、若干のひっかかりが生じることがあるが、座面締め付け力が生じるまではボルト１００とナット８との間の摩擦トルクが小さく、ストレス無くねじ込みができる。

図７は、実施例３のボルト１００の製造方法を説明するための要部断面図である。
ボルト１００は、第１ステップと第２ステップの二工程で製造される。

まず、ボルト粗材１７０の円筒部（図７（ａ）参照）に対して、転造によりねじ山１０１の下部１２０の側面１５０、１６０を付形し、上部形成用凸条部１８０を第１の転造ダイスを用いて形成する（第１ステップ、図７（ｂ）参照）。
上部形成用凸条部１８０の形状は縦断面において、ボルト１００の軸方向（図７では紙面左右方向）に垂直な軸１０３を対称軸とする左右対称の矩形である。
さらに、縦断面において上部形成用凸条部１８０の幅ｗ１とねじ山１０１の幅ｗ２の長さの比は、ｗ１：ｗ２＝１：４である。
尚、上部形成用凸条部１８０の幅ｗとねじ山７１０の幅ｗ２の長さの比はこれに限定されるものではなく、例えば、ｗ１：ｗ２＝１：２〜６とすることができる。
上部形成用凸条部１８０は、縦断面において軸１０３がねじ山１０１の下部１２０の中心軸に一致するように下部１２０の上に形成されている。

次いで、上部形成用凸条部１８０に対して第２の転造ダイスを用いて上部１１０を形成する。
第２の転造ダイスは、ねじ山頂部１０２を基準山形７のねじ山頂部よりも座面側に形成して、ねじ山頂部１０２に６０°の角度を付形すると共に、圧力側フランク面１３０のフランク角ｂに約２２°の角度を、遊び側フランク面１４０のフランク角ｃに約３８°の角度を付形する（第２ステップ、図７（ｃ））。
これにより、ねじ山１０１の圧力側フランク面１３０の一部（すなわち、ねじ山頂部１０２の圧力側）が基準山形７の圧力側フランク面７３よりも座面側に位置することになる。
このように、二工程を経てボルト１００のねじ山１０１を形成することにより、上部１１０と下部１２０とをより高精度に形成することができる。

図８（Ａ）は、実施例４のねじ山２００を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
ねじ山２００における圧力側フランク面２１３ｂは仮想線１３ａに沿って形成されている。
圧力側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃは、仮想円筒６よりもねじ山頂部１０ａ側に位置する。
ねじ山２００における下部１２の圧力側の側面２１５は、圧力側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃから谷底１０ｂにわたって仮想線１３ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。

図８（Ｂ）は、実施例４のねじ山２００において、下部１２の圧力側の側面２１５の断面拡大図である。
下部１２の圧力側の側面２１５は、平面２１５ａとＲ面２１５ｂとからなる。
平面２１５ａはねじの軸方向に垂直な仮想線７５に平行な面であって、下端２１３ｃから下部１２の高さの２／３の位置（符号２１５ｃ）まで、谷底１０ｂに向かって形成されている。
Ｒ面２１５ｂは、曲率半径０．４ｍｍの円周面であって、符号２１５ｃで示す位置から平面２１５ａに連続して谷底１０ｂまで形成されている。

実施例４のねじ山２００において、遊び側フランク面２１４ｂは仮想線１４ａに沿って形成されている。
遊び側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃは、仮想円筒６よりも軸線５側に位置する。下部１２の遊び側の側面２１６は、圧力側の側面２１５と同様に、遊び側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃから谷底１０ｃにわたって仮想線１４ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。
実施例４のねじ山２００では、圧力側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃは、遊び側フランク面２１４ｂの下端２１４ｃよりもねじ山頂部１０ａ側に位置することになる。

実施例４のねじ山２００を備えたボルト１によれば、下部１２の圧力側の側面２１５が下部１２の遊び側の側面２１６よりも広範囲に抉られ、下部１２の圧力側の側面２１５が一層薄肉となり、遊び側の側面２１６は圧力側よりも厚肉となる。
これにより、締結状態においてねじ山２００全体が遊び側に撓むと共に、圧力側により強くスプリングバックするため、さらに高い緩み止め効果を奏する。

図９は、実施例５のねじ山２００’を備えたボルト１の非締結状態における軸線５を含む要部断面図である。
実施例５のねじ山２００’では、実施例４のねじ山２００に比べて（図８（Ａ）参照）、ねじ山２００’における下部１２の遊び側には内側に湾曲して抉られた部分が設けられておらず、遊び側フランク面２１４’が延長して下部１２の遊び側の側面２１６’を形成しており、遊び側フランク面２１４’と遊び側の側面２１６’とが面一になっている。
実施例５のねじ山２００’において、その他の形状は実施例４のねじ山２００と同一である。

実施例５のねじ山２００’によれば、締結状態において座面締め付けによりトルクが高くなると、圧力側フランク面２１３ｂがナットの圧力側フランク面に押圧されて遊び側へ撓む力が生じるが、ねじ山２００’における下部１２の遊び側の側面２１６’が内側に湾曲して抉られておらず平面形状であるため、ねじ山２００’が遊び側へ撓むことが抑制される。
このことにより、経年変化によるねじ山２００’の弾性変形量の低下を防ぎ、ナットの圧力側フランク面に対する反力（スプリングバック）を保ち続けることが可能となる。

実施例５のねじ山２００’における上部１１から下部１２にわたる圧力側には、圧力側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃから谷底１０ｂに連続して、仮想線１３ａよりも内側に湾曲するＲ面形状の側面２１５が形成されている。
ねじ山２００’の圧力側の側面２１５が内側に湾曲して抉られているため、座面締め付けによりトルクが高くなると、ねじ山２００’がナットの圧力側フランク面に押し付けられ、ねじ山２００’の上部１１の圧力側がナットの圧力側フランク面に沿うように弾性変形して、ここに高い摩擦力が生じることになる。
すなわち、圧力側の側面２１５の内側に湾曲して抉られた部分により、ねじ山２００’は上部１１の圧力側の弾性変形が許容されることになる。この弾性変形は、第１ねじ山から第２ねじ山、第３ねじ山へと順に発生し、その結果、ボルトとナットの螺合部分全体で高い緩み止め効果が得られ、第１ねじ山への応力集中が分散されるため疲労強度が向上する。

尚、圧力側フランク面２１３ｂの下端２１３ｃ（圧力側の側面２１５の上端）は、締結状態においてナットの圧力側フランク面上に位置することが好ましい。
その理由は、締結状態において、ねじ山２００’の圧力側フランク面２１３ｂとナットの圧力側フランク面との接合面積が確保されて十分な摩擦力が得られると共に、下部１２の圧力側の側面２１５の弾性変形が十分許容されるからである。

また、圧力側の側面２１５のＲ面形状の曲率半径を大きくし、圧力側の側面２１５がさらに大きく湾曲して抉れた形状にすることにより、ねじ山２００’の上部１１がより弾性変形し易くなるため、ねじ山２００’の上部１１の圧力側フランク面２１３ｂとナットの圧力側フランク面との間に生じる摩擦力を高めることが可能になることから、上記効果を高めることができる。

図１０（Ａ）は、実施例６のねじ山３１０を備えたボルト３００の非締結状態における要部断面図である。
実施例６のねじ山３１０の角度α’は約５８°であり、破線で示す実施例１のねじ山１０（図２参照）の角度α（＝６０°）よりも若干小さい。ねじ山３１０のピッチはＪＩＳ規格に準ずる。
そのため、実施例６のねじ山３１０のねじ山頂部３１１は、実施例１のねじ山１０のねじ山頂部１０ａよりも高くなり、実施例６のボルト３００の外径はＪＩＳ規格よりも大きくなっている。

実施例６のねじ山３１０において、その他の形状は実施例１のねじ山１０と同一であり、ねじ山３１０の下部１２における圧力側の側面３１５および遊び側の側面３１６は、それぞれのフランク面の延長線に相当する仮想線から内側に湾曲して形成されている。

図１０（Ｂ）は、実施例６のボルト３００とナット８とを締結した状態におけるねじ山３１０を示す断面図である。
ナット８は、ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格に準じたナットである。ボルト３００をナット８に締め込むと、ボルト３００の座面に力が加わるまでは少ない抵抗で締め付けることができるが、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、圧力側フランク面３１３がナット８の圧力側フランク面８１に押圧されることにより、ねじ山３１０が遊び側に起き上がる。
これにより、ねじ山３１０が圧力側にスプリングバックして、ボルト３００の圧力側フランク面３１３とナット８の圧力側フランク面８１との摩擦力が増加する。

さらに、ねじ山３１０が遊び側に起き上がることにより、ねじ外径が大きくなり、ボルト３００のねじ山頂部３１１がナット８の谷底８０１に当接し、ねじ山頂部３１１が谷底８０１によって拘束される。この拘束力が圧力側フランク面３１３と圧力側フランク面８１との摩擦力に加わることにより、ボルト３００の半径方向の緩みが防止され、全体として一層高い緩み止め効果を奏することになる。

このとき、座面締め付けのトルクが低い場合や、ボルトが弾性変形の起こりにくい材質からなる場合には、ねじ山３１０の起き上がりが少なくなり、圧力側フランク面３１３とナット８の圧力側フランク面８１との摩擦力が小さくなることがある。
しかし、実施例６のボルト３００によれば、圧力側フランク面３１３とナット８の圧力側フランク面８１との摩擦力に加えて、ボルト３００のねじ山頂部３１１が谷底８０１によって拘束されてボルト３００の半径方向の緩みが防止されるため、十分な緩み止め効果が得られる。

図１１（Ａ）は、実施例７のねじ山４１０を備えたボルト４００の非締結状態における要部断面図である。
実施例７のねじ山４１０は、実施例１のねじ山１０における遊び側フランク面１４（図２参照）に膨出部４１４を設けた形状である。
膨出部４１４の表面４１４ｂは、仮想線４１４’に沿って形成されている。
ねじの軸方向に垂直な仮想線７７と仮想線４１４’との成す角度θ4は約３０°であり、圧力側フランク面４１３の延長線と仮想線４１４’との成す角度θ3は５４°である。

実施例７のねじ山４１０のねじ山頂部４１１は、実施例１のねじ山１０のねじ山頂部１０ａ（図２参照）と同一の高さとなるように形成されている。
そして、膨出部４１４は遊び側フランク面の下端４１４ｃからねじ山頂部４１１側へ向かって徐々に膨らむように形成され、ねじ山頂部４１１と膨出部４１４の表面４１４ｂとは緩やかに連続している。

実施例７のねじ山４１０において、その他の形状は実施例１のねじ山１０と同一であり、ねじ山４１０の下部１２における圧力側の側面４１５および遊び側の側面４１６は、それぞれのフランク面の延長線に相当する仮想線から内側に湾曲して形成されている。

図１１（Ｂ）は、実施例７のボルト４００とナット８とを締結した状態におけるねじ山４１０を示す断面図である。
ボルト４００をナット８に締め込むと、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、ねじ山４１０が遊び側に起き上がって圧力側にスプリングバックし、圧力側フランク面４１３とナット８の圧力側フランク面８１との摩擦力が増加する。
さらに、ねじ山４１０が遊び側へ起き上がることにより、ねじ山４１０の遊び側に設けられた膨出部４１４がナット８の遊び側フランク面８２に近づいて、膨出部４１４の表面４１４ｂがナット８の遊び側フランク面８２に押し付けられることになる。
その結果、ねじ山４１０は、圧力側フランク面４１３と、膨出部４１４の表面４１４ｂとの両方で摩擦力が得られ、さらなる緩み止め効果を奏する。

さらに、膨出部４１４の表面４１４ｂの角度θ4は約３０°であるため、ボルト４００の座面に力が加わって座面締め付けによりねじ山４１０が起き上がるまでは、膨出部４１４の表面４１４ｂはナット８の遊び側フランク面８２と平行になっている。
これにより、座面締め付けまでの状態において、膨出部４１４の表面４１４ｂとナット８の遊び側フランク面８２との干渉が防止されるため、締め込みが容易となる。

また、膨出部４１４は遊び側フランク面の下端４１４ｃからねじ山頂部４１１側へ向かって徐々に膨らむように形成されているため、膨出部４１４をねじ山頂部４１１側から遊び側フランク面の下端４１４ｃへ向かって徐々に膨らむように形成した場合に比べて、座面締め付けによるねじ山４１０の起き上がりにより、膨出部４１４がナット８の遊び側フランク面８２に一層強く押し付けられることになり、高い摩擦力が生じて、さらなる緩み止め効果を奏する。

図１２（Ａ）は、実施例８のねじ山５１０を備えたボルト５００の非締結状態における要部断面図である。
実施例８のねじ山５１０は、実施例７のねじ山４１０の膨出部４１４（図１１参照）と同様に、実施例１のねじ山１０における遊び側フランク面１４（図２参照）に膨出部５１４を設けた形状である。
但し、実施例８のねじ山５１０は、実施例７のねじ山４１０のねじ山頂部４１１の近傍を圧力側フランク面５１３に向かって下降傾斜する仮想線５１１’に沿って切り取った形状になっている。
仮想線５１１’は、破線で示す実施例１のねじ山１０の圧力側フランク面１３（図２参照）の中央部近傍を通り、仮想円筒６に平行な仮想線と仮想線５１１’とのなす角度θ5は４５°である。

仮想線５１１’に沿って形成された切り取り面５１１は圧力側（ボルト５００の座面側）に面した平面であり、切り取り面５１１の上端５１１ａがねじ山５１０のねじ山頂部となる。
また、切り取り面５１１の下端５１１ｂは、破線で示す実施例１のねじ山１０の圧力側フランク面１３の中央部近傍に位置する。
そして、膨出部５１４は遊び側フランク面の下端５１４ｃから切り取り面５１１の上端５１１ａ側へ向かって徐々に膨らむように形成され、切り取り面５１１の上端５１１ａと膨出部５１４の表面５１４ｂとは緩やかに連続している。
また、ねじ山５１０の下部１２における圧力側の側面５１５および遊び側の側面５１６は、それぞれのフランク面の延長線に相当する仮想線から内側に湾曲して形成されている。

図１２（Ｂ）は、実施例８のボルト５００とナット８とを締結した状態におけるねじ山５１０を示す断面図である。
ボルト５００をナット８に締め込むと、座面締め付けでトルクが大きくなるにつれて、圧力側フランク面５１３がナット８の圧力側フランク面８１に押圧される。
このとき、圧力側フランク面５１３において、ナット８の圧力側フランク面８１に最初に当接するのは、ねじ山５１０のねじ山頂部（切り取り面５１１の上端５１１ａ）近傍ではなく、圧力側フランク面５１３の上端となる。

これにより、ボルト５００をナット８に締め付けるにつれて、圧力側フランク面５１３が上端側から下端側へ向けて徐々にナット８の圧力側フランク面８１に当接して押圧され、ねじ山５１０が遊び側へ起き上がることにより、ねじ山５１０のねじ山頂部がナット８の遊び側フランク面８２側へ移動し、膨出部５１４の表面５１４ｂがナット８の遊び側フランク面８２に当接することになる。
その結果、ねじ山５１０は、圧力側フランク面５１３と、膨出部５１４の表面５１４ｂとの両方で摩擦力が得られ、さらなる緩み止め効果を奏する。

図１３（Ａ）は、実施例９のねじ山６１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図である。
実施例９のねじ山６１０は、実施例５のねじ山２００’（図９参照）と同様に、ねじ山６１０における下部１２の遊び側には内側に湾曲して抉られた部分が設けられておらず、遊び側フランク面２１４’が延長して下部１２の遊び側の側面２１６’を形成しており、遊び側フランク面２１４’と遊び側の側面２１６’とが面一になっている。
そして、実施例９のねじ山６１０は、実施例５のねじ山２００’における圧力側フランク面２１３ｂのフランク角を大きくした形状になっている。

図９に示すように、実施例５のねじ山２００’の圧力側フランク面２１３ｂは、仮想線１３ａに沿って形成されており、圧力側フランク面２１３ｂのフランク角βは、実施例１のねじ山１０（図２参照）と同じく、約２２°である。
また、ねじ山２００’の遊び側フランク面２１４’は、仮想線１４ａに沿って形成されており、遊び側フランク面２１４’のフランク角γは、ねじ山１０と同じく、約３８°である。
そして、ねじ山２００’の上部１１のねじ山の角度αは、ねじ山１０と同じく、約６０°である。

それに対して、実施例９のねじ山６１０の圧力側フランク面６１３は、仮想線１３ａの角度β（＝約２２°）に角度θ7（＝約８°）を加えて成る仮想線６１３ａに沿って形成されており、圧力側フランク面６１３のフランク角θ8（＝β＋θ7）は約３０°である。
また、ねじ山６１０の遊び側フランク面２１４’は、仮想線１４ａに沿って形成されており、遊び側フランク面２１４’のフランク角γは、ねじ山１０，２００’と同じく、約３８°である。
そして、ねじ山６１０の上部１１のねじ山の角度α＋θ7は約６８°である。

このように、実施例９のねじ山６１０における上部１１のねじ山の角度α＋θ7（＝約６８°）は、基準山形７（図２参照）における上部１１のねじ山の角度α（＝６０°）より角度θ7（＝約８°）だけ大きい。
そして、ねじ山６１０の圧力側フランク面６１３のフランク角θ8（＝３０°）は、基準山形７のねじ山（図２参照）の角度θ1（＝６０°）の１／２であり、基準山形７のねじ山の圧力側フランク面７３のフランク角と同一である。
尚、各角度β，γ，θ7はそれぞれ実験的に最適値を求めて設定すればよい。また、フランク角θ8は、基準山形７のねじ山の圧力側フランク面７３のフランク角と略同一にすればよい。

実施例９のねじ山６１０の下部１２における圧力側の側面６１５は、実施例４のねじ山２００における下部１２の圧力側の側面２１５（図８（Ｂ）参照）と同様に、圧力側フランク面６１３の下端６１３ｃから谷底１０ｂにわたって仮想線６１３ａよりも内側に湾曲する形状であって、Ｒ面形状と平面形状とを組み合わせた形状となっている。

図１３（Ｂ）は、実施例９のボルト１とナット８とを締結した状態におけるねじ山６１０を示す断面図である。
ボルト１をナット８に締め込むと、ナット８の圧力側フランク面８１がねじ山６１０の圧力側フランク面６１３を押圧する。
ここで、ねじ山６１０の圧力側フランク面６１３のフランク角θ8は、基準山形７のねじ山の圧力側フランク面６１３のフランク角と略同一であることから、圧力側フランク面６１３はナット８の圧力側フランク面８１と平行になっている。
そのため、ねじ山６１０の圧力側フランク面６１３の略全面がナット８の圧力側フランク面８１に押し付けられ、ここに安定した強い押圧力が生じることから、両圧力側フランク面６１３，８１に強い摩擦力が得られる。

そして、実施例９においても実施例５と同様に、ねじ山６１０の圧力側の側面６１５が内側に湾曲して抉られているため、座面締め付けによりトルクが高くなり、ねじ山６１０の圧力側フランク面６１３とナット８の圧力側フランク面８１との押圧力が大きくなると、ねじ山６１０の上部１１の圧力側が弾性変形して、両圧力側フランク面６１３，８１に強い摩擦力が得られ、より大きな反力（スプリングバック）が発生するため、さらなる緩み止め効果を奏する。

図１４（Ａ）は、実施例１０のねじ山７１０を備えたボルト１の非締結状態における要部断面図である。
図１４（Ｂ）は、実施例１０のボルト１とナット８とを締結した状態におけるねじ山７１０を示す断面図である。
実施例１０のねじ山７１０において、実施例９のねじ山６１０（図１３参照）と異なるのは、下部１２における遊び側の側面７１６が、遊び側フランク面２１４’の延長線に相当する仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている点だけである。

そのため、実施例１０によれば、下部１２における遊び側の側面が仮想線１４ａから内側に湾曲して形成されている他の実施例における遊び側の側面（実施例１の側面１６（図２参照）、実施例２の側面１６ａ（図４参照）、実施例４の側面２１６（図８参照）、実施例６の側面３１６（図１０参照）、実施例７の側面４１６（図１１参照）、実施例８の側面５１６（図１２参照））に係るものと同様の作用・効果が得られる。

図１５は、試験品（ＪＩＳ規格品、実施例５、実施例９）のボルトについて締め付けた後に緩むまでの時間を測定した振動試験の試験結果を示す図表である。
この振動試験は、２０１０年１月２７日に財団法人 日本品質保証機構 関西試験センターにて実施したものである。

試験品は、Ｍ１２×６０の六角ボルトと六角ナットであり、強度区分４．８Ｔ，８．８Ｔの炭素鋼を材質とし、三価クロメートめっきをかけたものである。
ボルトとナットの締付トルクは７０Ｎ・ｍに設定して試験した。
尚、通常の使用時には、強度区分４．８Ｔの炭素鋼をボルトの材質とする場合の締付トルクは約４０〜５０Ｎ・ｍであり、強度区分８．８Ｔの炭素鋼をボルトの材質とする場合の締付トルクは約７０〜８０Ｎ・ｍである。

試験方法は、試験品（供試体）を高速ねじ弛み試験機に取り付け、所定の振動条件（振動数：１７８０ｒｐｍ、加振台ストローク：１１ｍｍ、インパクトストローク：１９ｍｍ、振動方向：ボルト軸直角方向）にて試験を実施し、１０分間緩まなかった時は戻しトルクを測定した。
尚、試験品を高速ねじ弛み試験機に取り付ける際には、振動バーレルとワッシャとをボルトとナットの間に挟み込んでおき、振動バーレルを加振台により加振させた。
そして、緩みの判定は、試験品のボルト，ナット，ワッシャの合マークがずれ、ワッシャが手で回せるようになったときに緩んだと判定した。

図１５に示すように、従来のＪＩＳ規格品では、強度区分が大きいほど緩むまでの時間は長くなるものの、強度区分８．８Ｔでも２５秒という短時間で緩んだ。
それに対して、実施例５（図９参照）のボルト１では、強度区分４．８Ｔでも２分９秒まで緩まず、強度区分８．８Ｔでは９分５８秒まで緩まず、ＪＩＳ規格品よりもはるかに高い緩み止め効果を奏することがわかる。
そして、実施例９（図１３参照）のボルト１では、強度区分４．８Ｔでも４分４秒まで緩まず、強度区分８．８Ｔでは１０分間緩まず、実施例９の方が実施例５よりも優れていることがわかる。

本発明は、上記実施形態（局面）および上記各実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
そして、上記各実施例は雄ねじ構造を有した締結部材に適用したものであるが、本発明は、雌ねじ構造を有した締結部材に適用することも可能であり、雌ねじ構造に適用した場合でも雄ねじ構造に適用した場合と同様の作用・効果が得られる。

本発明の締結部材または締結構造は、車輌や様々な装置、建築物等における締結部材または締結構造として広く利用することができる。

１，１００，３００，４００，５００…ボルト（締結部材）
１０，１ａ，１０１，２００，２１０’，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０…ねじ山
１０ａ，１０２，２１１’３１１，４１１，５１１…ねじ山頂部
１０ｂ，１０ｃ…谷底
１１，１１０…上部
１２，１２０…下部
１３，１３ｂ，１３０，２１３，２１３ｂ，３１３，４１３，５１３，６１３…圧力側フランク面
１４，１４ｂ，１４０，２１４，２１４ｂ，２１４’，３１４，４１４ｂ，５１４ｂ…遊び側フランク面
１３ａ，１４ａ，７５，７６，１３０ａ，５１１’，６１３ａ…仮想線
１５，１６，１５ａ，１６ａ，１５０，１６０，２１５，２１６，２１６’，３１５，３１６，４１５，４１６，５１５，５１６，６１５，７１６…側面
４１４，５１４…膨出部
５１１…切り取り面
６…仮想円筒
７…基準山形
７３…基準山形７の圧力側フランク面
７４…基準山形７の遊び側フランク面
８…ナット（相手側締結部材）
８０…ナット８の谷底
８１…ナット８の圧力側フランク面
８２…ナット８の遊び側フランク面

Claims (16)

1. ねじ構造を有し、ねじ山頂部側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、
   前記山頂部及び前記上部に形成された圧力側フランク面が、基準山形の圧力側フランク面よりも座面側に設けられ、
   前記下部の少なくとも一方の側面が、前記上部において対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられ、該側面は前記対応するフランク面の下端から軸方向に垂直な仮想平面上若しくはそれより外側に、かつ円滑に連続して形成されている締結部材。
2. 請求項１に記載の締結部材において、
   前記締結部材の軸線を含む断面にて、前記下部の少なくとも一方の側面の形状は、前記対応するフランク面の延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状、または、前記対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状である締結部材。
3. 請求項１に記載の締結部材において、
   前記締結部材の軸線を含む断面にて、前記下部の少なくとも一方の側面の形状は、前記対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状であり、前記平面形状は前記締結部材の軸方向に垂直な面とする締結部材。
4. 請求項１、２又は３に記載の締結部材において、
   遊び側フランク面の下端が、前記基準山形の有効径を示す仮想円筒よりも前記ねじ山頂部側に位置し、
   前記下部における遊び側の側面が前記遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、前記下部における遊び側の側面が前記遊び側フランク面の下端から連続して形成されている締結部材。
5. 請求項１、２又は３に記載の締結部材において、
   前記圧力側フランク面の下端が、前記遊び側フランク面の下端よりも前記ねじ山頂部側に位置し、
   前記圧力側の側面が、前記圧力側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、前記圧力側フランク面の下端から連続して形成され、
   前記下部における遊び側の側面が、前記遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、前記遊び側フランク面の下端から連続して形成されている締結部材。
6. 請求項５に記載の締結部材において、
   前記圧力側フランク面の下端が、前記基準山形の有効径を示す仮想円筒よりも前記ねじ山頂部側に位置し、
   前記遊び側フランク面の下端が、前記仮想円筒よりも前記ねじ谷底側に位置する締結部材。
7. 請求項１、２、３、４、５、又は６に記載の締結部材において、
   前記上部のねじ山の角度が前記基準山形のねじ山の角度と略同一である締結部材。
8. 請求項１に記載の締結部材において、
   前記上部のねじ山の角度が、前記基準山形のねじ山の角度より大きく、
   前記圧力側フランク面のフランク角が、前記基準山形のフランク角と略同一である締結部材。
9. 請求項８に記載の締結部材において、
   前記圧力側フランク面の下端が、前記遊び側フランク面の下端よりも前記ねじ山頂部側に位置し、
   前記圧力側の側面が、前記圧力側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、前記圧力側フランク面の下端から連続して形成され、
   前記下部における遊び側の側面が、前記遊び側フランク面の延長線よりも内側に設けられると共に、前記遊び側フランク面の下端から連続して形成されている締結部材。
10. 請求項９に記載の締結部材において、
    前記圧力側フランク面の下端が、前記基準山形の有効径を示す仮想円筒よりも前記ねじ山頂部側に位置し、
    前記遊び側フランク面の下端が、前記仮想円筒よりも前記ねじ谷底側に位置する締結部材。
11. ねじ構造を有し、ねじ山頂部側の上部と、ねじ谷底側の下部とを備える締結部材であって、
    前記ねじ構造の山頂部及び圧力側フランク面は、基準山形の一対の谷底を基点として、前記基準山形の山頂部及び圧力側フランク面より座面側へシフトしており、
    前記ねじ構造の圧力側フランク面は前記基準山形の圧力側フランク面と平行であり、
    前記下部の少なくとも圧力側の側面が、前記上部において対応するフランク面の延長線よりも内側に設けられ、該側面は前記対応するフランク面の下端から軸方向に垂直な仮想平面上若しくはそれより外側に、かつ円滑に連続して形成されている締結部材。
12. 請求項１１に記載の締結部材において、
    前記締結部材の軸線を含む断面にて、前記下部の圧力側の側面の形状は、前記対応するフランク面の延長線から内側に配置された平面形状と当該延長線から内側に向かって湾曲する曲面形状とを組み合わせた形状であり、前記平面形状は前記締結部材の軸方向に垂直な面とする締結部材。
13. 請求項１、２及び請求項８〜１２の何れかに記載の締結部材と、
    その締結部材に締結される相手側締結部材とを備え、
    前記締結部材を前記相手側締結部材に締結したとき、前記相手側締結部材の圧力側フランク面が前記締結部材の前記圧力側フランク面を押圧することにより、ねじ山全体が撓むため、前記締結部材の圧力側フランク面と前記相手側締結部材の圧力側フランク面との摩擦力が増加する締結構造。
14. 請求項１３に記載の締結構造において、
    前記締結部材を前記相手側締結部材に締結したとき、前記締結部材のねじ山頂部が前記相手側締結部材のねじ谷底に当接する締結構造。
15. 請求項１３に記載の締結構造において、
    前記締結部材を前記相手側締結部材に締結したとき、前記締結部材の遊び側フランク面が前記相手側締結部材の遊び側フランク面に当接する締結構造。
16. 請求項１３に記載の締結構造において、
    前記締結部材のねじ山頂部の近傍を、圧力側フランク面に向かって下降傾斜するように切り取った切り取り面が形成されている締結構造。

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