JP6125678B2 - ボルト及びナット - Google Patents

Description

本明細書に開示された技術は、金属板に固着して使用されるボルト及びナットに関する。

金属板に固着して使用されるボルトとしては、特開平７−２７９９３７号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。この文献に記載されたボルトの頭部には、その頭部に結合された軸部から離れた位置において、三角形状の断面形状を有する複数の突起が形成されている。このボルトは、その軸部が板状部材に形成された開口に係合した状態で、板状部材に向かう圧力を加えられることによって、複数の突起が板状部材に圧入される。これにより、このボルトは板状部材に固着される。

特開平７−２７９９３７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたボルトには、板状部材との結合力が充分ではないという問題がある。
そこで、様々な実施形態により、板状部材との結合力を向上させたボルト及びナットを提供する。

一態様に係るボルトは、螺旋状に延びる溝が外周面において形成された軸部と、一方の面及び該面に対向する他方の面を有し、該一方の面において前記軸部の一端に結合された頭部であって、各々が前記一方の面に沿って延びる平らな上面を有し前記軸部の前記外周面に結合され前記一方の面の上において互いに間隔をおいて設けられた複数の突起、を含む頭部と、を具備するものである。
一態様に係るナットは、螺旋状に延びる溝が貫通孔の内周面において形成された軸部と、一方の面及び該面に対向する他方の面を有し、該一方の面において前記軸部の一端に結合された頭部であって、各々が前記一方の面に沿って延びる平らな上面を有し前記軸部の外周面に結合され前記一方の面の上において互いに間隔をおいて設けられた複数の突起、を含む頭部と、を具備するものである。

様々な実施形態により、板状部材との結合力を向上させたボルト及びナットを提供することができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態に係るボルトの構成例を示す上面図及び側面図である。 図２は、図１に示したボルトの一部を拡大して示す斜視図である。 図３は、図１に示したボルトを板状部材に固着する方法を示す模式図である。 図４は、複数の突起２０６の上面２０６ａに沿った面を切断面としてみた図１に示したボルトの断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るナットの構成例を示す斜視図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、特許文献１に開示されたボルトの構成を示す側面図及び上面図である。

以下、添付図面を参照して、様々な実施形態について説明する。なお、図面において共通する構成要素には同一の参照符号が付されていることに留意されたい。

１．実施形態に係るボルト
１−１．基本的な構成
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態に係るボルトの構成例を示す上面図及び側面図である。図２は、図１に示したボルトの一部を拡大して示す斜視図である。

図１及び図２に例示されるように、一実施形態に係るボルト１は、大きく分けて、軸部１００と、軸部１００に結合した頭部２００と、を含む。
軸部１００は、一端１０２から他端１０４まで延び、全体として円柱状の形状を有する。軸部１００の外周面１０８には、軸部１００の延設方向に沿って螺旋状に延びる溝（ネジ溝）１０６が形成されている。また、軸部１００の外周面には、ネジ溝１０６と一端１０２との間において周方向に延びる係合溝１１０が形成されている。

頭部２００は、上面（一方の面）２０２と、上面２０２に対向する下面（他方の面）２０４とを有する。頭部２００は、例えば、図１及び図２に例示されているように、全体として略円板状に形成されたものであってもよい。頭部２００の上面２０２は、軸部１００の一端１０２に結合されている。

頭部２００の上面２０２には、複数の突起２０６が互いに間隔をおいて形成されている。複数の突起２０６の各々は、平らに延びる上面２０６ａを有し、軸部１００の外周面１０８に結合されている。各突起２０６の上面２０６ａは、図１に示されているように、頭部２００の上面２０２に沿って延びるように（より好ましくは、上面２０２に略並行に延びるように）形成されたものであってもよい。また、各突起２０６の上面２０６ａは、図１に示されているように、略楔状又は略台形状に形成された上面２０６ａを有するものであってもよい。また、各突起２０６の３つの側面２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄは、頭部２００の上面２０２に略垂直に延びて上面２０２に結合されるものであってもよい（もう１つの側面２０６ｅは、軸部１００の外周面１０８に結合されている）。さらに、各突起２０６の上面２０６ａと各側面との境界部分には、面取りが施されてもよい。

上記構成を有するボルト１は、例えば、任意の金属材料を用いて一体成形により（これに加えて、又は、これに代えて、切削処理を用いて）形成することが可能なものである。材料としては、好ましくは、鋼（４５Ｋ材等）やステンレス鋼（ＳＵＳ４１０等）等を用いることができる。また、ボルト１は、一体成形により形成された後、熱処理を施されるようにして、Ｈｖ５５０〜７００程度の硬度を有するものとしてもよい。さらにまた、ボルト１は、熱処理の後、表面処理（スーパーパシべーション）を施されるようにしてもよい。

１−２．板状部材への固着について
次に、上述したボルト１を板状部材に固着する方法についてさらに図３を参照して説明する。図３は、図１に示したボルトを板状部材に固着する方法を示す模式図である。

まず、図３（ａ）に示すように、一方の面３０２及びこの面に対向する他方の面３０４を有し、開口３０６が形成された板状部材３００が用意される。板状部材３００は、任意の金属材料により形成されたものであってもよく、好ましくは、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４等）により形成されたものであってもよい。開口３０６は、ボルト１の軸部１００の外周面１０８よりも僅かに大きくなるように形成されている。

次に、図３（ｂ）に示すように、ボルト１が板状部材３００に係合させられる。具体的には、ボルト１の軸部１００が板状部材３００の他方の面３０４から開口３０６を通って一方の面３０２から突出するように、ボルト１が板状部材３００に係合させられる。この状態では、ボルト１の頭部２００に形成された各突起２０６の上面２０６ａが、板状部材３０の他方の面３０４に当接している。

次に、図３（ｃ）に示すように、ボルト１が板状部材３００に圧入される。具体的には、第１の装置の支持部１０（好ましくは平らな支持面１０ａを有する）が、板状部材３００の一方の面３０２のうち少なくとも開口３０６の周辺に延びる領域を下方から支持しつつ上方に向かって押圧し、第２の装置の支持部２０（好ましくは平らな支持面２０ａを有する）が、ボルト１の頭部２００の下面２０４を上方から当接しつつ下方に向かって押圧する。これにより、ボルト１の頭部２００の全体が板状部材３００の他方の面３０４の内部に圧入される。当然、頭部２００に形成された複数の突起２０６もまた、板状部材３００の他方の面３０４の内部に圧入される。よって、ボルト１と板状部材３００との結合力が向上する。具体的には、ボルト１が板状部材３００に対して周方向に回動する事態、及び、ボルト１が軸方向に沿って移動して板状部材３００から抜ける事態を抑えることができる。
さらに、複数の突起２０６が板状部材３００の他方の面３０４に圧入されると、これに伴い、他方の面３０４から押し出された材料が、ボルト１の軸部１００に形成された係合溝１１０に退避ないし流入する（図１及び図２参照）。すなわち、係合溝１１０は、複数の突起２０６によって他方の面３０４から押し出された材料によって満たされる。これにより、ボルト１と板状部材３００との結合力が向上する。具体的には、ボルト１が板状部材３００に対して周方向に回動する事態、及び、ボルト１が軸方向に沿って移動して板状部材３００から抜ける事態を抑えることができる。（この意味において、係合溝１１０は、板状部材３００から押し出された材料を容易に受け入れるため、複数の突起２０６にできるだけ近い位置に（例えば隣接して）配置されることが好ましいといえる。図１及び図２には、一例として、係合溝１１０が複数の突起２０６の上方に延びる様子が示されているが、係合溝１１０は、複数の突起２０６と略同一の高さに延びるように構成されるようにしてもよい。）
第２の装置の支持部２０は、その支持面が板状部材３００の他方の面３０４に当接すると、ボルト１の頭部２００をそれ以上板状部材３００の他方の面３０４に圧入することはできない。よって、ボルト１の頭部２００の下面２０４と板状部材３００の他方の面３０４とは、協働して略同一の平らな平面を形成すること、すなわち、所謂「面一」に形成される。これにより、板状部材３００が固着されたボルト１（別言すれば、板状部材３１０を備えたボルト１）が得られる。

なお、この後、選択的には、図３（ｄ）に示すように、板状部材３００に対して、開口３０ａが形成された板状部材３０を固定したい場合には、開口３０ａにボルト１の軸部１００を通して、板状部材３０を板状部材３００に当接させた状態で、ナット４０をボルト１の軸部１００に形成されたネジ溝１０６に係合させることによって、ナット４０が板状部材３０を板状部材３００に向かって押圧する。これにより、板状部材３００に固着したボルト１を用いて、板状部材３０を板状部材３００に固定することができる。

本実施形態に係るボルト１は、板状部材３００に圧入されるものであるため、ボルト１（の少なくとも板状部材３００に圧入される頭部２００及び頭部２００に形成される複数の突起２０６）は、板状部材３００に圧入された後にも略同一の形状を維持して板状部材３００への結合力を高めるために、板状部材３００を構成する材料よりも大きな硬度を有する材料により形成されることが好ましい。

１−３．突起の個数について
図４は、複数の突起２０６の上面２０６ａに沿った面を切断面としてみた図１に示したボルトの断面図である。なお、図４には、具体例を示すことを目的として、ボルト１の各部の寸法（単位はｍｍ）が記載されている（また、図４には示されていないが、各突起２０６の高さは、約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍが好ましい）。

図４には、好ましい例として、複数の突起２０６が１０個の突起を含む様子を示している。今、図４に示された複数の突起２０６が板状部材３００に圧入された状態にあることを考える。

ボルト１が板状部材３００に対して時計回り（又は反時計回り）の方向に回動することを規制するように機能するのは、ボルト１に形成された突起２０６である。すなわち、突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄがこれに隣接する板状部材３００の材料に当接して、ボルト１が板状部材３００に対して回動しないように機能している。その意味において、形成される突起２０６の数が多い（少ない）程、ボルト１と板状部材３００との結合力を増加（低下）させるものと考えられる。

しかし、ボルト１が板状部材３００に対して時計回り（又は反時計回り）の方向に回動することを規制するように機能するのは、隣接する２つの突起２０６の間に配置された板状部材３００の材料であるともいえる。すなわち、隣接する２つの突起２０６の間に配置された板状部材３００の材料が、複数の突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄに当接して、ボルト１が板状部材３００に対して回動しないように機能している。その意味において、形成される突起２０６の数が多すぎると、隣接する突起２０６の間に配置される板状部材３００の堆積は非常に小さくなるから、ボルト１と板状部材３００との結合力を低下させるものと考えられる。

このような２つの観点を考慮すると、複数の突起２０６は８個〜１０個の突起を含む場合に、ボルト１と板状部材３００との結合力をより効果的に増加させることができる。

別の観点から考えると、複数の突起２０６が配置される領域として、例えば、図４に点線で示すような環状の領域Ｒに着目する。環状の領域Ｒは、軸部１００の外周面１０８と複数の突起２０６の外面（側面）２０６ｃとの間に延びる領域である。この領域Ｒの面積をＳ_Ｒとし、形成されたすべての突起２０６の上面２０６ａの面積の合計をＳ_Ｐとすると、次の式により表現される範囲内において、複数の突起２０６の個数を決定することが好ましいといえる。
Ｓ_Ｒ／２＝Ｓ_Ｐ 〜 Ｓ_Ｒ／３＝Ｓ_Ｐ
すなわち、複数の突起２０６の上面２０６ａの面積の合計が、環状の領域Ｒの面積の約３０％〜約５０％を占めるように、複数の突起２０６の個数を決めることが最も好ましいといえる。なお、複数の突起２０６の上面２０６ａの面積の合計が、環状の領域Ｒの面積の約３０％〜約８０％を占めるように、複数の突起２０６の個数を決めるようにしてもよい。

１−４．突起の形状について
複数の突起２０６の各々の形状は、図４に示すように、上面２０６ａが略台形状又は略楔状を成し、各側面２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄが頭部２００の上面２０２に略垂直に延びる（但し、側面２０６ｅは軸部１００の外周面１０８に結合される）ように形成されることが、最も好ましい。

すなわち、各突起２０６の上面２０６ａは、外周面１０８に結合される側面２０６ｅの周方向の長さが、この側面２０６ｅに対向する側面２０６ｃの周方向の長さより小さくなるように、形成される。これにより、各突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄは、軸部１００の中心軸Ｏに対向するように形成される。よって、例えば、各突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄに対して周方向に向かう力が作用した場合（すなわち、ボルト１が板状部材３００に対して回動するような外力が作用した場合）、そのような力は、中心軸Ｏに向かうことになる。これにより、ボルト１が板状部材３００に対して回動する（ことにより板状部材３００から外れる）事態を抑えることができる。すなわち、ボルト１と板状部材３００との結合力を増加させることができる。

なお、比較例として、側面２０６ｅの周方向の長さが側面２０６ｃの周方向の長さより大きくなるように、各突起２０６が形成された場合を考える。この場合、各突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄは、軸部１００の中心軸Ｏには対向しない。よって、例えば、各突起２０６の側面２０６ｂ、２０６ｄに対して周方向に向かう力が作用した場合（すなわち、ボルト１が板状部材３００に対して回動するような外力が作用した場合）、そのような力は、中心軸Ｏに向かうのではなく、中心軸Ｏから離れる方向に向かう。これにより、ボルト１は板状部材３００に対して回動し易くなる。

なお、各側面２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄが頭部２００の上面２０２に略垂直に延びることは、必須の要件ではなく、上面２０２に対して傾斜するように形成されるものとすることもできる。

また、図４には、最も好ましい例として、複数の突起２０６の各々が互いに同一の形状を有する様子が示されているが、各突起２０６の形状は、必ずしも同一である必要はない。

２．実施形態に係るナット
図５は、本発明の一実施形態に係るナットの構成例を示す斜視図である。
図５に例示されるように、一実施形態に係るナット２は、上述したボルト１と同様に、大きく分けて、軸部４００と、軸部４００に結合した頭部５００と、を含む。
軸部４００は、一端４０２から他端４０４まで延び、全体として円筒状の形状を有する。軸部４００には、軸方向に沿って延びる貫通孔４０６が形成されている。貫通孔４０６の内周面には、軸方向に沿って螺旋状に延びる溝（ネジ溝）４０８が形成されている。また、軸部４００の外周面４１０には、一端４０２の付近において周方向に延びる係合溝４１２が形成されている。

頭部５００は、上面（一方の面）５０２と、上面５０２に対向する下面（他方の面）５０４とを有する。頭部５００は、例えば、図５に例示されているように、全体として略円板状に形成されたものであってもよい。頭部５００の上面５０２は、軸部４００の一端４０２に結合されている。

頭部５００の上面５０２には、複数の突起５０６が互いに間隔をおいて形成されている。複数の突起５０６の各々は、平らに延びる上面５０６ａを有し、軸部４００の外周面４１０に結合されている。各突起５０６の上面５０６ａは、図５に示されているように、頭部５００の上面５０２に沿って延びるように（より好ましくは、上面５０２に略並行に延びるように）形成されたものであってもよい。また、各突起５０６の上面５０６ａは、図５に示されているように、略楔状又は略台形状に形成された上面５０６ａを有するものであってもよい。また、各突起５０６の３つの側面５０６ｂ、５０６ｃ、５０６ｄは、頭部５００の上面５０２に略垂直に延びて上面５０２に結合されるものであってもよい（もう１つの側面５０６ｅは、軸部４００の外周面４１０に結合されている）。さらに、各突起５０６の上面５０６ａと各側面との境界部分には、面取りが施されてもよい。このような突起５０６の構成は、上述したボルト１に形成された突起２０６と同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明を省略する。

上記構成を有するナット２は、ボルト１に関連して図３を参照して説明したものと同様の方法により、板状部材３００に固着されるものとすることができる。ボルト１におけると同様に、ナット２においても、頭部５００に形成された複数の突起５０６が、板状部材３００の他方の面３０４の内部に圧入される。よって、ナット２と板状部材３００との結合力が向上する。具体的には、ナット２が板状部材３００に対して周方向に回動する事態、及び、ナット２が軸方向に沿って移動して板状部材３００から抜ける事態を抑えることができる。

さらに、複数の突起５０６が板状部材３００の他方の面３０４に圧入されると、これに伴い、他方の面３０４から押し出された材料が、ナット２の軸部４００に形成された係合溝４１２に退避ないし流入する。すなわち、複数の突起５０６の上方に延びる係合溝４１２は、複数の突起５０６によって他方の面３０４から押し出された材料によって満たされる。これにより、ナット２と板状部材３００との結合力が向上する。具体的には、ナット２が板状部材３００に対して周方向に回動する事態、及び、ナット２が軸方向に沿って移動して板状部材３００から抜ける事態を抑えることができる。（この意味において、係合溝４１２は、板状部材３００から押し出された材料を容易に受け入れるため、複数の突起５０６にできるだけ近い位置に（例えば隣接して）配置されることが好ましいといえる。図５には、一例として、係合溝４１２が複数の突起５０６の上方に延びる様子が示されているが、係合溝４１２は、複数の突起５０６と略同一の高さに延びるように構成されるようにしてもよい。）

３．実施形態に係るボルト及びナットの効果
以上説明した様々な実施形態に係るボルト（ナット）においては、まず第１に、ボルト（ナット）を板状部材に固着する際に、従来から採用されていたスポット溶接を用いる必要がない。よって、電気代を大幅に抑えることができる。また、スポット溶接に起因して球が飛散してボルト（ナット）ないし他の鋼板に付着することがない。さらに、スポット溶接に起因して発生していたような板状部材における熱による変色を抑えることもできる。さらにまた、スポット溶接に起因して生じていたようなスパークによる危険性を抑えることもできる。

第２に、ボルト（ナット）を板状部材に圧入して板状部材に固着した際には、ボルトの他方の面２０４（ナットの他方の面５０４）が板状部材の他方の面３０４と協働して略同一の平らな面を形成する（所謂面一となる）（図３参照）。これにより、ボルトの他方の面２０４と板状部材の他方の面３０４とが協働して形成する平らな面は、他の部材の面と密着することができる。これにより、当該ボルト（ナット）が用いられる装置全体のサイズを抑えることができる。

第３に、ボルト（ナット）を板状部材に圧入して板状部材に固着した際には、ボルト（ナット）に形成された複数の突起が板状部材に圧入される。これにより、ボルト（ナット）と板状部材との結合力を向上させることができる（特に、ボルト（ナット）が板状部材に対して回動する事態を抑えることができる）。

第４に、ボルト（ナット）を板状部材に圧入して板状部材に固着した際には、複数の突起によって板状部材から押し出された材料が、ボルト（ナット）の軸部の外周面においてこれらの突起に近接ないし隣接して形成された周方向に沿って延びる係合溝の内部に流入する。これにより、ボルト（ナット）と板状部材との結合力を向上させることができる（特に、ボルト（ナット）が板状部材に対して軸方向に沿って移動して板状部材から抜ける事態を抑えることができる）。

このように、様々な実施形態によれば、板状部材との結合力を向上させたボルト及びナットを提供することができる。

４．実験結果について
以下、本実施形態に係るボルト（ナット）と板状部材との結合力が、特許文献１に開示されたボルトと板状部材との結合力に比べて著しく向上している事実について、説明する。

４−１．特許文献１に係る実験結果
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、特許文献１に開示されたボルトの構成を示す側面図及び上面図である。特許文献１に開示されたボルト（以下便宜上「比較例ボルト」という。）１Ａは、軸部１ａと軸部１ａに結合された頭部１ｂとを含む。頭部１ａには、複数（図６には一例として３つ）の突起１ｃが形成されている。各突起１ｃは、略三角形状の断面形状を有する。

比較例ボルト１Ａは、板状部材（図示しない）に形成された開口に軸部１ａを係合させた後、頭部１ｂに形成された複数の突起１ｃを板状部材の表面に圧入することによって、板状部材に固着される。

まず、比較例ボルトについて第１の実験結果を下記表１に示す。

表１は、材質としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝６である比較例ボルトを３つ（サンプル１〜３）用意し、これらをそれぞれ板状部材に固着する。板状部材に固着された状態で時計回り方向にどれだけの大きさのトルクを比較例ボルトに係合したナットに適用した場合に比較例ボルトが板状部材から外れたかを示すものである。表１から分かるように、約７〜１０［Ｎ・ｍ］というトルクが付加された場合に、板状部材に固定されていた比較例ボルトが板状部材に対して空転する状態となった。

次に、比較例ボルトについて第２の実験結果を下記表２に示す。

この表２の読み方は上記表１と同様である。この表２によれば、材質としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝８である比較例ボルトを３つ（サンプル１〜３）用いた場合には、約３〜１７［Ｎ・ｍ］というトルクが付加されたときに、板状部材に固定されていた比較例ボルトが板状部材に対して空転する状態となった。

４−２．実施形態に係る実験結果
実施形態について第１の実験結果を下記表３に示す。

この表３の読み方は上記表１と同様である。この表３によれば、材料として４５Ｋを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝８である実施形態に係るボルト（焼きが入っている）を３つ（サンプリ１〜３）用いた場合には、これらのボルトにナット（焼きが入っていない）を係合させ、このナットに対して約３９〜４４［Ｎ・ｍ］というトルクが付加されたときに、このナットが（ネジ山が破損したことにより）板状部材に対して空転し、板状部材が変形した。

実施形態について第２の実験結果を下記表４に示す。

この表４によれば、材料としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝６である実施形態に係るボルト（焼きが入っていない）を３つ（サンプル１〜３）用いた場合には、このボルトにナット（焼きが入っている）を係合させ、このナットに対して約１９[Ｎ・ｍ]というトルクが付加されたときに、ボルトが（ネジ山が破損したことにより）板状部材に対して空転し、板状部材が変形した。

実施形態について第３の実験結果を下記表５に示す。

この実験では、強度をさらに増加させるために、焼きが実施形態に係るボルトに施されている。この表５によれば、材料としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝６である実施形態に係るボルト（焼きが入っている）を２つ（サンプル１及び２）用いた場合には、このボルトにナット（焼きが入っている）に対して約３７〜３９[Ｎ・ｍ]というトルクが付加されたときに、ボルトが（ネジ山が破損したことにより）板状部材に対して空転し、板状部材が変形した。

実施形態について第４の実験結果を下記表６に示す。

この表６によれば、材料としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝８である実施形態に係るボルト（焼きが入っていない）を３つ（サンプル１〜３）用いた場合には、このボルトにナット（焼きが入っている）を係合させ、このナットに対して約３９〜４４[Ｎ・ｍ]というトルクが付加されたときに、ボルトが（ネジ山が破損したことにより）板状部材に対して空転し、板状部材が変形した。

実施形態について第５の実験結果を下記表７に示す。

この実験では、強度をさらに増加させるために、焼きが実施形態に係るボルトに施されている。この表７によれば、材料としてＳＷＣＨ １０Ｒを用いて形成され、ネジ部の直径がＭ＝８である実施形態に係るナット（焼きが入っている）を２つ（サンプル１及び２）用いた場合には、このナットにボルト（焼きが入っている）を係合させ、このナットに対して約６０〜６４［Ｎ・ｍ］というトルクが付加されたときに、ボルトが（ネジ山が破損したことにより）空転し、板状部材が変形した。

これらの実験結果を比較することから明らかであるように、比較例ボルトはその殆どが１０［Ｎ・ｍ］に満たないトルクを付加されることによって板状部材から外れる程度の結合力しか提供しないものである。これに対して、実施形態に係るボルトないしナットは、比較例ボルトに比べて１桁大きいトルク（約１９〜６４［Ｎ・ｍ］）を付加されることによって板状部材が変形する結合力をもたらすものである。このような結合力における著しい差は、例えば、次の３つの要因によるものであると考えられる。

まず第１に、実施形態に係るボルト（ナット）においては、複数の突起２０６（５０６）、がボルト（ナット）の軸部１００の外周面１０８に結合されている（すなわち、複数の突起が軸部の外周面に隣接する位置に配置されている）（図１〜図３、図５参照）。これにより、これらの複数の突起によって板状部材から押し出された材料が、ボルト（ナット）の軸部の外周面に形成された係合溝１１０の内部に確実に流入する。この結果、ボルト（ナット）と板状部材との結合力が向上していると考えられる。

第２に、実施形態に係るボルト（ナット）においては、複数の突起２０６（５０６）の上面２０６ａ（５０６ａ）は、平らに形成されている（図１〜図３、図５参照）。上面が平らである突起は、板状部材に圧入する際にはより大きな力を必要とするが、その一方、そのような突起の側面２０６ｂ、２０６ｄの断面積が大きくなる。すなわち、ボルト（ナット）において板状部材に対して回動することを規制するように機能する領域の断面積が大きくなる。これにより、ボルト（ナット）と板状部材との結合力が向上していると考えられる。

これに対して、比較例ボルト１Ａ（図６参照）においては、板状部材に圧入し易くなるように、各突起１Ｃの上面は、平らではなく尖っている。これにより、各突起の側面の断面積は必然的に小さくなる。すなわち、比較例ボルトにおいて板状部材に対して回動することを規制するように機能する領域の断面積は小さくなる。これにより、比較例ボルトと板状部材との結合力が不充分なものとなっていると考えられる。

第３に、実施形態に係るボルト（ナット）においては、上述した理由により、複数の突起は８個〜１０個（第１の実験結果〜第５の実験結果では１０個）設けられる。このような突起の個数が適切であることによって、ボルト（ナット）と板状部材との間の結合力が向上していると考えられる。これに対して、特許文献１は、このような範囲の個数の突起を設けることを開示ないし示唆していない。

１ ボルト
２ ナット
１００ 軸部
２００ 頭部
２０２ 一方の面
２０４ 他方の面
２０６ 突起
２０６ａ 上面
２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ、２０６ｅ 側面
３００ 板状部材
４００ 軸部
５００ 頭部
５０２ 一方の面
５０４ 他方の面
５０６ 突起
５０６ａ 上面
５０６ｂ、５０６ｃ、５０６ｄ、５０６ｅ 側面

Claims (2)

1. 一端から他端まで延び、全体として円筒状の形状を有し、螺旋状に延びる溝が貫通孔の内周面において形成された軸部と、
   一方の面及び該面に対向する他方の面を有し、該一方の面において前記軸部の前記一端に結合された頭部であって、各々が前記一方の面に沿って延びる平らな上面を有し前記軸部の外周面に結合され前記一方の面の上において互いに間隔をおいて設けられた複数の突起、を含む頭部と、
   一方の面及び該面に対向する他方の面を有し、開口が形成された板状部材と、
   を具備し、
   前記複数の突起の各々は、前記平らな上面に隣接して前記一方の面に略垂直に延びる２つの側面であって、前記軸部の前記外周面に交差する方向に延び、かつ、前記軸部の中心軸に対向するように延びる２つの側面と、前記平らな上面と該２つの側面との間にあって面取りが施された境界部分と、を含み、
   前記複数の突起の各々は、該突起の外面が前記頭部の外周縁に対して間隔をおくように設けられており、
   前記複数の突起は、前記頭部の前記一方の面の上において前記軸部の前記外周面と前記複数の突起の外面との間に延びる環状の領域のうち、３０％〜５０％の領域を占めるように、１０個の突起を含み、
   前記軸部は、前記複数の突起と同一の高さにおいて延びる係合溝を前記外周面において有し、
   前記軸部は、前記板状部材の前記他方の面から前記開口を通って前記一方の面から突出し、
   前記複数の突起は、前記板状部材の前記他方の面に圧入されており、
   前記頭部の前記他方の面と前記板状部材の前記他方の面とが協働して略同一の平らな平面を形成する、ことを特徴とするナット。
2. 前記係合溝は、前記板状部材の前記他方の面に前記複数の突起が圧入されることにより該他方の面から押し出された材料によって満たされている、請求項１に記載のナット。

Images