JP6894562B1 - 雄ねじ部材及び雄ねじ部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる厚みの複数種類の被締結部材に対応可能な雄ねじ部材、及び当該雄ねじ部材の製造方法を提供する。【解決手段】雄ねじ部材は、予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材であって、頭部と、頭部から垂直に延び頭部の反対側に先端部を有する脚部と、を備える。脚部は、先端部から所定の位置まで外周にねじ溝に対応する形状に形成されたねじ山を有するねじ部を有する。ねじ部は、第１ねじ部と、第１ねじ部よりも頭部寄りに設けられた第２ねじ部と、を有する。第１ねじ部は、ねじ山の一部を膨出させた雌ねじ部材に干渉する形状である第１干渉部を有する。第２ねじ部は、ねじ山の一部を前記第１ねじ部とは異なる位置を膨出させた雌ねじ部材に干渉する形状である第２干渉部を有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、雄ねじ部材及び雄ねじ部材の製造方法に関する。

雄ねじ山が形成された雄ねじ部材と雌ねじ溝が形成されたナット等の雌ねじ部材との間に固定対象物を挟んで固定する場合、振動等の要因で雄ねじ部材と雌ねじ部材との締結が緩んでしまうことがある。この緩みを防ぐために、雄ねじ山を雌ねじ溝に干渉させる形状とすることで、通常の締結よりも強い摩擦力を発生させて緩み止めを図る雄ねじ部材がある。

このように雄ねじ山と雌ねじ溝との干渉により緩み止め効果を発揮させる場合、ねじ込み量が多くなると、雌ねじ溝が雄ねじ山の形状に沿って変形や摩耗し、これにより干渉による摩擦が減って緩み止め効果が低下する。そのため、従来構成では、固定対象物の厚みに合わせて雄ねじ部材の長さ及び干渉させる位置を調節する必要があるため、固定対象物の厚みが複数種類ある場合はその厚みに対応した複数種類の雄ねじ部材を使い分けることが一般的である。その結果、部品の点数が増えてしまい、部品の管理が煩わしくなる虞がある。また、固定対象物の厚みに適していない長さ寸法の雄ねじ部材を誤って使用した場合には、適切な緩み止め効果が発揮されなくなる虞もある。

一方、被締結部材の厚みが様々であっても一種類の雄ねじ部材で緩み止め機能を発揮させるために、ねじ緩み止め用接着剤いわゆるロック材を用いることもある。この場合、ロック材は高価であるため、原料コストが嵩んでしまうとともに、ロック材を塗布する工程も増えてしまう。

特開２０１２−１１７６０６号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる厚みの複数種類の被締結部材に対応可能な雄ねじ部材、及び当該雄ねじ部材の製造方法を提供することにある。

実施形態の雄ねじ部材は、予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材であって、頭部と、前記頭部から垂直に延び前記頭部の反対側に先端部を有する脚部と、を備える。前記脚部は、前記先端部から所定の位置まで外周に前記ねじ溝に対応する形状に形成されたねじ山を有するねじ部を有する。ねじ部は、第１ねじ部と、第１ねじ部よりも頭部寄りに設けられた第２ねじ部と、を有する。第１ねじ部は、前記ねじ山の一部を膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第１干渉部を有する。第２ねじ部は、前記ねじ山の一部を前記第１ねじ部とは異なる位置を異なる形状に膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第２干渉部を有する。

また、実施形態の製造方法は、予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材の製造方法である。当該製造方法は、脚部の先端部側から所定の位置までねじ山の一部を膨出させて第１干渉部を転造により形成する第１工程と、前記第１干渉部を形成した範囲のうち前記先端部側から所定範囲を残して前記頭部寄りに前記ねじ山の頂部側部分を前記ねじ山の谷部に向かって潰して塑性変形させて第２干渉部を形成する第２工程と、を備える。

実施形態による雄ねじ部材の一例の使用状態を示す断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の概要を示す正面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の脚部を図２のＸ３−Ｘ３に沿って拡大して示す横断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の脚部を図２のＸ４−Ｘ４に沿って拡大して示す横断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の第１ねじ山の概要を示す縦断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の第１ねじ山の概要を示す縦断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の第２ねじ山の概要を示す縦断面図 実施形態による雄ねじ部材の一例の第２ねじ山の概要を示す縦断面図 実施形態による雄ねじ部材の製造工程の一例を示すフローチャート 実施形態による雄ねじ部材の製造に用いる一組の転造ダイスの一例の一方を示す概略図 実施形態による雄ねじ部材の製造に用いる一組の転造ダイスの一例の一方を図１０のＸ１１−Ｘ１１に沿って拡大して示す断面図 第１ねじ部において雌ねじ部材と締結した実施形態による雄ねじ部材の一例の第１ねじ山を示す断面写真 第２ねじ部において雌ねじ部材と締結した実施形態による雄ねじ部材の一例の第２ねじ山を示す断面写真 実施形態による雄ねじ部材の一例のプリべリングトルクを示すチャート

以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態による雄ねじ部材１０は、図１に示すように、固定対象物４０に形成された通し穴に通されるとともに、通し穴の先に配置されたナット等の雌ねじ部材５０にねじ込まれることで、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０との間に固定対象物４０を固定可能に構成されている。なお、雌ねじ部材５０は、雄ねじ部材１０をねじ込むことが可能な雌ねじが形成された部材であり、ナットに限られず、雌ねじが形成された固定対象物であっても良い。また、この場合、雌ねじ部材５０に形成された雌ねじは、ねじ規格に従ったものである。

まず、本実施形態による雄ねじ部材１０について図２を参照して説明する。雄ねじ部材１０は、頭部１１と、脚部１２とを一体に備える。頭部１１は、ドライバビットの先端と係合する駆動穴１１１を有する。脚部１２は、棒状に形成されて頭部１１から垂直に延びている。本実施形態において、脚部１２は、雄ねじ部材１０全体のうち頭部１１以外の部分を意味する。

脚部１２は、先端部１３と、ねじ部１４とを有する。先端部１３は、脚部１２の頭部１１と反対側に設けられている。ねじ部１４は、脚部１２の先端部１３側から頭部１１に向かって所定の位置まで形成されている。ねじ部１４は、詳細を後述するねじ山１５を有する。ねじ山１５は、脚部１２の外周に沿って螺旋状に形成されている。なお、ねじ山１５は、ねじ部１４の全体に亘って等ピッチに形成されている。また、本実施形態の雄ねじ部材１０は、１条のねじ山１５が脚部１２の外周に沿って螺旋状に形成された１条ねじである。なお、雄ねじ部材１０は、１条ねじに限られず、２条以上のねじ山を有するいわゆる多条ねじであっても良い

ねじ部１４は、図２に示すように、第１ねじ部２０と、第２ねじ部３０とを有する。第１ねじ部２０は、ねじ部１４の全長のうち脚部１２の先端部１３側から所定の位置まで形成されている。第２ねじ部３０は、脚部１２の第１ねじ部２０よりも頭部１１寄りから所定の位置まで形成されている。第１ねじ部２０と第２ねじ部３０とは連続して配置されている。

第１ねじ部２０は、図５、図６に示すように第１干渉部２１を有する。第１干渉部２１は、第１ねじ部２０の外周の一部を膨出させて形成されており、第１ねじ部２０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において雌ねじ部材５０と干渉する。第２ねじ部３０は、図７、図８に示すように、脚部１２の断面における全周のうち少なくとも一部に第２干渉部３１を有する。本実施形態の場合、第２干渉部３１は、具体的には脚部１２の断面における全周のうち１／２程度の範囲に設けられている。そして、残り１／２の範囲には、第１干渉部２１が設けられている。すなわち、本実施形態の場合、第２ねじ部３０において、脚部１２の断面における全周のうち第２干渉部３１が設けられている範囲は、第１干渉部２１が設けられている範囲と同程度である。

第２干渉部３１は、第２ねじ部３０外周の一部を膨出させて形成されており、第１干渉部２１とは異なった形状をしている。第２干渉部３１は、第２ねじ部３０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において雌ねじ部材５０と干渉する。この場合、第２干渉部３１は、雌ねじ部材５０のうち第１干渉部２１が干渉する箇所以外の箇所、つまり第１干渉部２１とは異なる箇所と干渉する。第１干渉部２１と、第２干渉部３１とは、雌ねじ部材５０に干渉することで雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０との間に強い摩擦力を発生させ、緩み止め効果を発揮することができる。

図３に示すように、脚部１２は、横断面形状が呼び径を直径とする円に内接する多角形に形成されている。呼び径とは、ねじ部１４の最大径、つまり、ねじ山１５を含めた脚部１２の外径をミリメートル又はインチで表したものである。またこの場合、脚部１２の横断面形状は、多角形の角部を凸弧状としたいわゆる角丸多角形である。本実施形態では、脚部１２の横断面形状は角丸三角形である。なお、他の実施形態では、脚部１２の横断面形状は、角丸四角形、角丸五角形等の三角形以外の多角形であっても良いし、円形であっても良い。

ここで、雌ねじ部材５０は、図５等に点線で示すねじ溝５１を備える。ねじ溝５１は、雌ねじ山５２と、雌ねじ谷５３と、雌ねじ上フランク面５４と、雌ねじ下フランク面５５と、を有する。ねじ溝５１は、ねじ規格に定められた形状に形成されている。雌ねじ山５２は、ねじ溝５１のうち内側すなわち雄ねじ部材１０をねじ込んだ際に雄ねじ部材１０の脚部１２の半径方向に関して中心側に突出した部分を指す。雌ねじ谷５３とは、ねじ溝５１のうち外側すなわち雄ねじ部材１０をねじ込んだ際に雄ねじ部材１０の脚部１２の半径方向に関して外側に窪んだ部分を指す。雌ねじ山５２及び雌ねじ谷５３は、ねじ溝５１の形成範囲全体に亘って等ピッチに形成されている。雌ねじ上フランク面５４は、雌ねじ山５２と雌ねじ谷５３とを繋ぐ面である。雌ねじ下フランク面５５は、雌ねじ谷５３と雌ねじ山５２とを繋ぐ面である。この場合、雌ねじ上フランク面５４の雌ねじフランク角θ１及び雌ねじ下フランク面５５の雌ねじフランク角θ２は、それぞれ３０°に設定されている。つまり、雌ねじ部材５０のねじ溝５１は、いわゆる標準雌ねじである。ここで雌ねじフランク角とは、ねじ溝５１の各雌ねじ上下フランク面５４、５５と脚部１２の軸方向に直角な直線との間の角度を言う。なお、本明細書において上フランク面及び下フランク面との用語における上下とは、説明のための定義であって、重力方向における上下を意味するものではない。

雄ねじ部材１０の第１ねじ部２０は、図２、図３等に示すように、ねじ山１５として、第１ねじ山１５１を有する。第２ねじ部３０は、ねじ山１５として、図２、図４等に示すように第１ねじ山１５１と、第２ねじ山１５２とを有する。詳細は後述するが、第１ねじ山１５１と第２ねじ山１５２とは、異なった形状を有している。第２ねじ部３０において、第２ねじ山１５２は、脚部１２の外周の少なくとも一部に設けられている。本実施形態では、第２ねじ山１５２は、例えば図４の脚部１２の断面図に示す範囲Ｓの部分である。範囲Ｓが形成された脚部１２の円周方向に関する角度を形成角θと称する。

第１ねじ山１５１は、ねじ規格に定められた形状の雄ねじ山と比べて、雄ねじ部材１０の先端側のフランク面の山頂部寄りの部分を雄ねじ部材１０の先端側へ膨出させた形状に形成されている。すなわち、第１ねじ山１５１は、図５、図６に示すように、谷部１６と、頂部１７と、第１上フランク面１８と、第１下フランク面１９と、を有する。谷部１６は、第１ねじ山１５１の脚部１２の半径方向に関して中心側に窪んだ部分である。谷部１６は、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において、図５、図６に点線で示す雌ねじ部材５０に形成されたねじ溝５１の雌ねじ山５２と対向する。頂部１７は、第１ねじ山１５１の脚部１２の半径方向に関して外側に突出した部分である。頂部１７は、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において、ねじ溝５１の雌ねじ谷５３と対向する。頂部１７は、滑らかな弧を形成している。頂部１７は、谷部１６から頂部突出高さＨ１だけ突出している。第１上フランク面１８は、谷部１６と頂部１７とを頭部１１側で接続する面である。第１下フランク面１９は、谷部１６と頂部１７とを先端部１３側で接続する面である。

第１下フランク面１９は、緩傾斜部２２と、急傾斜部２３とを有する。緩傾斜部２２は、第１下フランク面１９の頂部１７寄りすなわち頭部１１寄りに設けられており、フランク角が雌ねじ下フランク面５５の傾斜よりも緩やかに設定されている。急傾斜部２３は、緩傾斜部２２よりも第１下フランク面１９の谷部１６寄りすなわち先端部１３に設けられており、フランク角が雌ねじ下フランク面５５の傾斜よりも急傾斜に設定されている。ここでフランク角とは、ねじ山１５の各第１上下フランク面１８、１９又は後述する各第２上下フランク面３３、３４と脚部１２の軸方向に直角な直線との間の角度を言う。緩傾斜部２２と急傾斜部２３とは、接点Ｐで接している。緩傾斜部２２と急傾斜部２３とは、共に第１下フランク面１９の一部が膨出した形状の第１干渉部２１を形成する。第１干渉部２１は、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において、雌ねじ部材５０に干渉する形状に形成されている。第１干渉部２１は、第１ねじ山１５１の一部を膨出させて形成されており、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０のねじ溝５１にねじ込まれた状態において雌ねじ部材５０と干渉して摩擦力を発生させる。

緩傾斜部２２のフランク角θ３は、雌ねじ下フランク面５５の雌ねじフランク角θ２よりも大きく設定されている。フランク角θ３は、例えば３５°〜７５°に設定される。フランク角θ３は、例えば６０°に設定される。急傾斜部２３のフランク角θ４は、雌ねじ下フランク面５５の雌ねじフランク角θ２よりも小さく設定されている。フランク角θ４は、例えば１０°〜２５°に設定される。フランク角θ４は、例えば１５°に設定される。なお、上述の緩傾斜部２２のフランク角θ３と急傾斜部２３のフランク角θ４との値は、代表的な値であって、フランク角θ３及びθ４はそれぞれ第１ねじ山１５１の丸みに沿って、変化しても良い。つまり、緩傾斜部２２と急傾斜部２３とは、それぞれ断面が直線を形成していなくても良い。

第１干渉部２１のうち谷部１６から最も離れた位置における谷部１６からの距離を高さＨ２と呼ぶ。また、第１干渉部２１のうち谷部１６に最も近い位置における谷部１６からの距離を高さＨ３と呼ぶ。換言すると、第１ねじ部２０において、第１ねじ山１５１は、谷部１６からの距離が高さＨ３〜高さＨ２の範囲で雌ねじ部材５０と干渉する。

また、緩傾斜部２２と急傾斜部２３との接点Ｐの谷部１６からの距離を高さＨ４と呼ぶ。高さＨ４は、高さＨ２よりも低く、高さＨ３よりも高く設定されている。この場合、第１干渉部２１は、接点Ｐにおいて最も雌ねじ部材５０のねじ溝５１側に膨出している。つまり、第１ねじ部２０において、第１ねじ山１５１は、高さＨ４において最も雌ねじ部材５０と干渉する。

第１ねじ山１５１において、第１上フランク面１８は、傾斜が雌ねじ上フランク面５４の傾斜と同一に設定されている。つまり、第１ねじ山１５１における第１上フランク面１８のフランク角θ５は、雌ねじ上フランク面５４の雌ねじフランク角θ１と同様に３０°に設定されている。つまり、第１ねじ山１５１の第１上フランク面１８は、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において、雌ねじ上フランク面５４と面接触する。

ここで、図１に示すように、雄ねじ部材１０を固定対象物４０に対して矢印Ａの方向にねじ込んで雌ねじ部材５０と締結した後、頭部１１は固定対象物４０から矢印Ｂつまり矢印Ａのねじ込み方向と反対の方向に反力を受ける。これにより、雄ねじ部材１０は頭部１１の方向つまり雄ねじ部材１０が抜ける方向に引っ張られる力を受ける。その場合、従来の雄ねじ部材は雌ねじ部材のねじ溝が雄ねじ部材のねじ山よりも少し大きく設定されているため、隙間が生じる。そのため、振動が加えられると雄ねじ部材が雄ねじ部材の軸方向に動き、摩擦が生じない期間が発生して雄ねじ部材と雌ねじ部材との締結が緩むことがある。それに対し、第１上フランク面１８を雌ねじ上フランク面５４とぴったり係合する形状にすることで、第１上フランク面１８が雌ねじ上フランク面５４に押し付けられて、強い摩擦力が生じる。これにより、引っ張り力を受けても雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０からずれにくくなり、雄ねじ部材１０が緩みにくくなる。

なお、第１ねじ山１５１は、第１干渉部２１を除いて、雌ねじ部材５０のねじ溝５１の形状と対応する形状に形成されている。

ここで、雄ねじ部材１０を雌ねじ部材５０にねじ込む際、先端部１３側からねじ込まれるので、まず第１ねじ部２０が雌ねじ部材５０にねじ込まれる。雌ねじ部材５０は、第１干渉部２１との干渉によって塑性変形する。第１干渉部２１との干渉後つまり第１ねじ部２０がある程度の範囲ねじ込まれた後、雌ねじ部材５０は、雌ねじ下フランク面５５に替えて雌ねじ下フランク面５６を備える。雌ねじ下フランク面５６は、図５に点線で示すように、二点鎖線で示す干渉前の雌ねじ下フランク面５５と比較して第１干渉部２１と対応する箇所が窪んでいる。

雄ねじ部材１０のねじ込み量が更に多くなると、第２ねじ部３０が雌ねじ部材５０にねじ込まれる。上述のように、第２ねじ部３０は、第１ねじ山１５１に加えて、第２ねじ山１５２を有する。図７、図８に示すように、第２ねじ山１５２は、第１ねじ山１５１の頂部１７を谷部１６に向かって潰した形状を有している。第２ねじ山１５２は、第１ねじ山１５１の頂部１７に替えて上部３２を有する。上部３２は、縦断面形状が脚部１２の軸方向と平行に延びるように形成されている。また、第２ねじ山１５２は第１上フランク面１８と第１下フランク面１９に替えて、第２上フランク面３３と第２下フランク面３４とを有する。第２上フランク面３３は、谷部１６と上部３２とを第２ねじ山１５２の頭部１１寄りにおいて接続する面である。第２下フランク面３４は、谷部１６と上部３２とを第２ねじ山１５２の先端部１３寄りにおいて接続する面である。

図７に示すように、第２上フランク面３３は、フランク角θ６を有する。フランク角θ６は、雌ねじ上フランク面５４の雌ねじフランク角θ１よりも大きく設定されている。この場合、フランク角θ６は、例えば３２°〜４０°に設定されている。フランク角θ６は、例えば３４°〜３６°に設定されている。第２下フランク面３４は、フランク角θ７を有する。フランク角θ７は、雌ねじ下フランク面５５の雌ねじフランク角θ２よりも大きく設定されている。この場合、フランク角θ７は、例えば３２°〜４５°に設定されている。フランク角θ７は、例えば３５°〜４０°に設定されている。

上部３２は、雌ねじ谷５３と対向し、縦断面形状が雌ねじ谷５３と平行に形成されている。上部３２は、頂部１７よりも谷部１６寄りすなわち脚部１２の半径方向に関して中心側に設けられている。図８に示すように、上部３２は、谷部１６からの距離が上部突出高さＨ５の位置に設けられている。第２ねじ山１５２の上部突出高さＨ５は、第１ねじ山１５１の頂部１７の谷部１６からの距離である頂部突出高さＨ１よりも小さく設定されている。頂部突出高さＨ１と上部突出高さＨ５との差ΔＨは、例えば頂部突出高さＨ１の１０％〜２０％に設定することができる。例えば、差ΔＨは、頂部突出高さＨ１の１５％に設定することができる。また、差ΔＨは、例えば０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲で設定することができる。この場合、差ΔＨは、例えば０．１ｍｍに設定されている。なお、ねじ山１５の断面積は、第１ねじ山１５１と第２ねじ山１５２とで一定である。

第２ねじ山１５２は、第２干渉部３１を有する。第２干渉部３１は、第２ねじ山１５２の一部を膨出させて形成されており、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０のねじ溝５１にねじ込まれた状態において雌ねじ部材５０と干渉して摩擦力を発生させる。また、第２干渉部３１は、第１干渉部２１とねじ山１５の異なる部分を異なる形状に膨出させて形成されている。

第２干渉部３１は、少なくとも第２上フランク面３３又は第２下フランク面３４のいずれか一方又は両方の一部を膨出させて形成されている。この場合、第２干渉部３１は、図７、図８に示すように第２上フランク面３３及び第２下フランク面３４のそれぞれの一部を膨出して形成されている。第２上フランク面３３に設けられた第２干渉部３１を、第２干渉部３１１と称する。第２下フランク面３４に設けられた第２干渉部３１を、第２干渉部３１２と称する。この場合第２干渉部３１１は、第１ねじ山１５１の対応箇所においては干渉形状が形成されていない第２上フランク面３３に形成されている。

上部３２は、少なくとも雌ねじ上フランク面５４又は干渉後の雌ねじ下フランク面５６のいずれか一方又は両方に向かって張り出している。この場合、上部３２は、雌ねじ上フランク面５４及び干渉後の雌ねじ下フランク面５６の両方に向かって張り出している。上部３２は、脚部１２の軸方向の長さ寸法である幅Ｗ２を有する。この場合、上部３２の幅Ｗ２は、谷部１６からの距離が高さＨ５と同一となる位置における第１ねじ山１５１の幅Ｗ１よりも大きく設定されている。また、雌ねじ部材５０は、雄ねじ部材１０が雌ねじ部材５０にねじ込まれた状態において、上部３２に対応する位置における、雌ねじ上フランク面５４と干渉後の雌ねじ下フランク面５６との軸方向の距離Ｄを有する。この場合、上部３２の幅Ｗ２は、雌ねじ上フランク面５４と干渉後の雌ねじ下フランク面５６との軸方向の距離Ｄよりも大きくなるように設定されている。

図８に示すように、第２干渉部３１１、３１２それぞれの谷部１６から最も離れた位置における谷部１６からの距離は、上部３２の上部突出高さＨ５に一致する。上部突出高さＨ５は、第１干渉部最長高さＨ２よりも短く、第１干渉部最短高さＨ３よりも長い。第２干渉部３１２の谷部１６に最も近い位置における谷部１６からの距離を、第２干渉部最短高さＨ６と呼ぶ。第２干渉部最短高さＨ６は、第１干渉部最短高さＨ３よりも短い。つまり、第２干渉部３１２は、第１干渉部２１よりも全体的に谷部１６寄りつまり脚部１２の半径方向に関して中心寄りに設けられている。

更にこの場合、上部３２は、図６に示す第１ねじ部２０の緩傾斜部２２と急傾斜部２３との接点Ｐよりも谷部１６寄りつまり脚部１２の半径方向に関して中心側に設けられている。換言すると、上部突出高さＨ５は、緩傾斜部２２と急傾斜部２３との接点Ｐの高さＨ４よりも低く設定されている。つまり、第２干渉部３１１、３１２は、いずれもねじ山１５の第１干渉部２１の最も雌ねじ部材５０側に膨出した点Ｐよりも谷部１６寄りを膨出させて形成されている。

図４に示す第２ねじ山１５２が形成された範囲Ｓの形成角θは、所望の緩み止め効果すなわち例えば所望の締付けトルク及びプリべリングトルクを得られるように適宜設定することができる。締付けトルクとは、所定の締付け力を得るために、雄ねじ部材をねじ込むのに必要なトルクのことをいう。プリべリングトルクとは、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０の、ねじ部のみの干渉により発生する摩擦トルクのことをいう。範囲Ｓの形成角θが大きいほど、締付けトルク及びプリべリングトルクは大きくなる傾向にある。範囲Ｓの形成角θが小さいほど、締付けトルク及びプリべリングトルクは小さくなる傾向にある。範囲Ｓの形成角θは、例えば９０°〜３１５°、好ましくは１３５°〜２６０°に設定することができる。範囲Ｓの形成角θは、例えば１８０°に設定することができる。

なお、第２ねじ部３０の第１ねじ部２０との反対側の端部は、頭部１１に達していても良いし、頭部１１まで達していなくても良い。本実施形態では、第２ねじ部３０の第１ねじ部２０との反対側の端部は頭部１１に達していない。また、本実施形態では、第２ねじ部３０の脚部１２の軸方向の長さ寸法は、第１ねじ部２０の脚部１２の軸方向の長さ寸法以上となるように設定されている。なお、第１ねじ部２０の脚部１２の軸方向の長さ寸法と第２ねじ部３０の脚部１２の軸方向の長さ寸法との大小関係は、必ずしもこの通りでなくともよい。すなわち、使用目的等に応じて、第１ねじ部２０の脚部１２の軸方向の長さ寸法と第２ねじ部３０の脚部１２の軸方向の長さ寸法との大小関係は適宜変更できる。他の実施形態では、第２ねじ部３０の脚部１２の軸方向の長さ寸法は、第１ねじ部２０の脚部１２の軸方向の長さ寸法以下となるように設定されていても良い。

次に、雄ねじ部材１０の製造方法について図９も用いて説明する。まず、円筒状に形成された金属部材に、頭部１１が形成される（ステップＳ１０）。頭部１１の形成方法は、任意の方法によるが、例えば圧造法によって頭部１１を冷間段造しても良い。圧造法とは、金属部際の先端部をダイスとよばれる凹型の金型にあてて、パンチとよばれる凸型の金型で押し潰して成形する方法である。また、冷間鍛造とは、常温下で工具等を用いて金属を塑性加工することである。

次に、転造法によって先端部１３の側から所定の位置まで第１ねじ山１５１を形成する。転造法とは、一組の転造ダイスを回転している加工対象物に押し当てて、加工対象物の一部を転造ダイスの形状に沿って塑性変形させる加工法である。転造ダイスとは、断面がねじ山の形状となっている工具である。この場合、転造ダイスは、断面が第１ねじ山１５１に対応する形状となっている。転造ダイスの種類としては、例えば平ダイス、丸ダイス、セグメントダイスが挙げられるがこれらに限られない。この際、少なくとも先端部１３側から第２ねじ部３０の頭部１１寄りの端部に対応する位置まで、第１ねじ山１５１が形成される。つまり、第１ねじ山１５１は、少なくとも第１ねじ部２０及び第２ねじ部３０に対応する部分に形成される。そしてこの際、同時に第１ねじ山１５１の一部に第１干渉部２１が形成される（ステップＳ１１）。つまり、転造ダイスの断面形状は、第１干渉部２１に対応する窪み形状を有している。この場合、第１干渉部２１は、少なくとも第１ねじ部２０及び第２ねじ部３０に対応する位置に形成される。また、第１干渉部２１は、脚部１２の円周方向に関して全体に亘ってすなわち３６０°に亘って形成される。第１干渉部２１の形成工程を第１工程と称する。

更に、第１工程で用いた一組の転造ダイスこの場合平ダイス６０の間には、図１０、１１に示すように潰し用部材６１が投入されている。潰し用部材６１は、転造ダイス６０の窪み形状の一部この場合第１工程の後に第１ねじ山１５１が形成された中間部材が通る部分を埋めている。この際、潰し用部材６１の投入部分の長さ寸法を、第１ねじ山１５１が形成された中間部材が回転角度θだけ回転した場合に進む距離に対応させるように調整する。潰し用部材６１の硬度は中間部材の硬度よりも高いため、中間部材は、潰し用部材６１によって埋められた部分を通過することで、ねじ山１５の一部が変形する。つまり、範囲Ｓにおいてねじ山１５の頂部１７が谷部１６に向かって潰れるように塑性変形する。こうして、第２干渉部３１１、３１２を有する第２ねじ山１５２が形成される（ステップＳ１２）。このようにして、上部突出高さＨ５は頂部突出高さＨ１よりも低くなる。なお、図１０では一組の平ダイス６０のうち、一方のみを図示しているが、必要に応じて、もう一方の平ダイス６０の一部にも潰し用部材６１が投入されても良い。

また、第２干渉部３１１、３１２は、第１干渉部２１よりも谷部１６に近い位置において、第１干渉部２１よりも脚部１２の軸方向に張り出して形成される。第２干渉部３１１、３１２の形成工程を第２工程と称する。これらの工程を経て、雄ねじ部材１０が製造される。なお、別の実施形態では第１工程を、転造法ではなく例えば切削法によって行っても良い。しかし、第２工程を転造法とすることで、金属部材を切りくずを出さないで塑性変形させるため、材料を無駄にしないで済む利点がある。また、第１工程と第２工程とが転造法である場合、一連の作業として行うことができるため、製造時の作業性も向上する。

図１２、図１３は、雌ねじ部材５０と締結した状態における雄ねじ部材１０の部分断面写真である。図１２は、雄ねじ部材１０が第１ねじ部２０において雌ねじ部材５０と締結している状態を示す。上述のように、雌ねじ下フランク面５５は、膨出する第１干渉部２１が干渉することで、先端部１３の方向に窪んでいることが分かる。この干渉によって第１干渉部２１と雌ねじ下フランク面５６との摩擦力が増大する。更に、第１干渉部２１と雌ねじ下フランク面５６とが干渉することによる反力によって第１上フランク面１８が雌ねじ上フランク面５４に強く押し付けられる。これにより、第１上フランク面１８と雌ねじ上フランク面５４との摩擦力も増大する。これらにより、雄ねじ部材１０は、第１ねじ部２０において雌ねじ部材５０に強固に固定される。

図１３は、雄ねじ部材１０が第２ねじ部３０において雌ねじ部材５０と締結している状態を示す。この場合、雌ねじ上フランク面５４及び第１干渉部２１と干渉後の雌ねじ下フランク面５６は、それぞれ膨出する第２干渉部３１１、３１２と干渉することで変形していることが分かる。この干渉によって第２干渉部３１２と雌ねじ下フランク面５６との摩擦力が増大する。更に、第２干渉部３１２と雌ねじ下フランク面５６とが干渉することによる反力によって第２上フランク面３３が雌ねじ上フランク面５４に強く押し付けられる。これにより、第２上フランク面３３と雌ねじ上フランク面５４との摩擦力も増大する。これらにより、雄ねじ部材１０は、第２ねじ部３０において雌ねじ部材５０に強固に固定される。

図１４は、雄ねじ部材１０を雌ねじ部材５０にねじ込んだ際のねじ込み量に対するプリべリングトルクの推移を示している。二点鎖線よりも左側は、雌ねじ部材５０と雄ねじ部材１０とが第１ねじ部２０において締結している状態のプリべリングトルクを示す。第１ねじ部２０の範囲内において、プリべリングトルクは、ねじ込み始めてから徐々に増加し、その後、低下に転じる。このプリべリングトルクの減少は、雌ねじ部材５０のねじ溝５１の形状が、第１干渉部２１の形状に馴染んでしまい、干渉による摩擦力が低下したからと考えられる。

二点鎖線よりも右側は、雌ねじ部材５０と雄ねじ部材１０とが第２ねじ部３０において締結している状態のプリべリングトルクを示す。第１ねじ部２０の終盤で減少したプリべリングトルクは、第２ねじ部３０において再び増加に転じる。つまり、雌ねじ部材５０が第１干渉部２１とは位置も形状も異なる第２干渉部３１１、３１２と干渉することで、再びプリべリングトルクを増大させることができる。そして、第２干渉部３１１、３１２の緩み止め効果によって、第１ねじ部２０の終端部における低下したプリべリングトルクよりも大きなプリべリングトルクを示していることが分かる。すなわち、雄ねじ部材１０は、脚部１２の先端部１３側及び頭部１１寄りの複数の箇所において、緩み止め機能を発揮することができる。

ここで、部品点数の増加や材料費の高騰を抑制するためには、厚みが異なる複数種の被締結部材に対応可能な緩み止め機能を備えた雄ねじ部材、すなわち脚部の先端部側においても、頭部寄りにおいても緩み止め機能を発揮する雄ねじ部材が望ましい。この際、雄ねじ部材の脚部全体に同一の緩み止め用の干渉形状を持たせた場合について検討する。その場合、雄ねじ部材を雌ねじ部材にねじ込むことで、次第に雌ねじ部材の雌ねじ溝が塑性変形してしまう。そのため、被締結部材が比較的厚く雄ねじ部材の雌ねじ部材との締結位置が先端部側であれば問題ないが、被締結部材が比較的薄く雄ねじ部材の雌ねじ部材との締結位置が頭部寄りとなると、ねじ込み作業によって雌ねじ溝の形状が干渉形状に馴染んでしまった後なので雄ねじ部材の緩み止め機能が発揮されない虞がある。

これに対し、本実施形態によれば、雄ねじ部材１０は、予め雌ねじのねじ溝５１が形成された雌ねじ部材５０に対してねじ込まれる。雄ねじ部材１０は、頭部１１と、脚部１２と、を備える。脚部１２は、頭部１１から垂直に延びる軸上に形成され頭部１１の反対側に先端部１３を有する。脚部１２は、前記先端部から所定の位置まで外周にねじ溝５１に対応する形状に形成されたねじ山１５を有するねじ部１４を有する。ねじ部１４は、第１ねじ部２０と、第２ねじ部３０とを有する。第１ねじ部２０は、第１干渉部２１を有する。第１干渉部２１は、ねじ山１５の一部を膨出させた雌ねじ部材５０に干渉する形状である。第２ねじ部３０は、第１ねじ部２０よりも頭部１１寄りに設けられており、第２干渉部３１１、３１２を有する。第２干渉部３１１、３１２は、ねじ山１５の一部を第１ねじ部２０とは異なる位置を膨出させた雌ねじ部材５０に干渉する形状である。

これによれば、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０とのねじ込み作業によって、雌ねじ部材５０のねじ溝５１の形状が第１ねじ部２０の干渉形状に馴染んできたとしても、再度別形状の干渉形状を有する第２ねじ部３０と雌ねじ部材５０とが干渉することで、緩み止め効果が発揮される。したがって、雄ねじ部材１０は、雌ねじ部材５０との締結位置が脚部１２の先端部１３側でも頭部１１寄りであっても、緩み止め効果が発揮される。そのため、１種類の雄ねじ部材１０で異なる厚みの複数種類の被締結部材に対応可能となり、部品点数の増加や材料費の高騰、更には製造時の作業工程の増加を抑制することができる。

また、第２干渉部３１１、３１２は、第１干渉部２１よりもねじ山１５この場合第２ねじ山１５２の谷部１６寄りに位置している。これによれば、第１干渉部２１及び第２干渉部３１１、３１２のそれぞれと雌ねじ部材５０との干渉位置を、脚部１２の半径方向に関して異なる位置とすることができる。そのため、脚部１２の半径方向に関して同じ位置において膨出形状つまり干渉形状を変形させる場合よりも、設計の自由度が高くなる。更に、第２干渉部３１１、３１２は、例えばねじ山１５の頂部１７を谷部１６に向かって潰す等の塑性変形により形成することができるため、第２干渉部３１１、３１２を第１干渉部２１よりもねじ山１５の頂部１７寄りに設けるよりも、簡便に形成することができる。

更にまた、第１干渉部２１の方が谷部１６寄りに設けられていた場合、第１干渉部２１との干渉によって雌ねじ部材５０のねじ溝５１が変形つまり窪んでしまうと、第２ねじ部３０の第２ねじ山１５２と雌ねじ部材５０のねじ溝５１との接触面積が十分に接触できない虞がある。それに対して、第１干渉部２１との干渉によって雌ねじ部材５０のねじ溝５１が変形した後でも、第２ねじ山１５２の第２上フランク面３３及び第２下フランク面３４は、第２干渉部３１１、３１２は雌ねじ部材５０のねじ溝５１と十分に接触することができる、そのため、第２ねじ部３０と雌ねじ部材５０との接触により、大きな摩擦トルクを発生することができる。

ここで、第２干渉部３１１、３１２を、第２ねじ部３０において脚部１２の円周方向の全体つまり形成角θが３６０°となるように設けても良いが、その場合、雄ねじ部材１０の締付けトルクやプリべリングトルクが大きくなりすぎ、作業性が落ちてしまう虞がある。

これに対し、第２干渉部３１１、３１２は、脚部１２の円周方向の一部に設けられている。これによれば、第２干渉部３１１、３１２を第２ねじ部３０のうち任意の形成角θに設けることで、ユーザは、所望の締付けトルク及びプリべリングトルクを得ることができる。

ここで、脚部１２の断面形状が円形である場合、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０とが、円周に亘って常に接触するようになる。そのため、大きな摩擦力が発生し、締付けトルクやプリべリングトルクが大きくなりすぎる虞がある。

これに対し、脚部１２の断面形状は、呼び径を直径とする円に内接する多角形である。これによれば、脚部１２の断面形状が円形である場合に比較して、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０との接触面積を抑制することができる。そのため、締付けトルクやプリべリングトルクが大きくなり過ぎず、締結時の作業性を過度に損ねることがない。

また、本実施形態によれば、製造方法は、予め雌ねじのねじ溝５１が形成された雌ねじ部材５０に対してねじ込まれる雄ねじ部材１０の製造方法である。製造方法は、第１工程と、第２工程とを備える。第１工程は、脚部１２の先端部１３側から所定の位置までねじ山１５の一部を膨出させて第１干渉部２１を転造により形成する工程である。第２工程は、第１干渉部２１を形成した範囲のうち先端部１３側から所定範囲を残して頭部１１寄りにねじ山１５の頂部１７側部分をねじ山１５の谷部１６に向かって潰して塑性変形させて第２干渉部３１１、３１２を形成する工程である。

これによれば、雄ねじ部材１０は、一組の転造ダイスを用いて第１工程と第２工程とを一連の作業として第１干渉部２１及び第２干渉部３１１、３１２を形成することができる。そのため、複雑な工程や多数の道具を用いなくても、第１ねじ部２０と第２ねじ部３０とを備える雄ねじ部材１０を容易に製造することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、複数個所で緩み止め機能を発揮する雄ねじ部材１０の製造に関して、従来の一か所のみで緩み止め機能を発揮するねじ部材の製造方法に対して製造時の作業性の低下や道具管理の複雑化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、雄ねじ部材１０は、ねじ部１４に第１ねじ部２０と第２ねじ部３０の２つを備えているが、これに限らない。雄ねじ部材１０は、例えばねじ部１４に３つ以上例えば３つのねじ部を備えていても良い。この場合、雄ねじ部材１０は、例えば、先端部１３側から、第１ねじ部２０と第２ねじ部３０に続いて、外周の３６０°に亘って第１ねじ山１５１と同様の膨出形状を有する第３のねじ部を備えていても良い。この場合、第２ねじ部３０をねじ込むことによって雌ねじ部材５０が更に変形しても、第２ねじ山１５２の膨出形状とは異なる膨出形状を有する第３のねじ部がねじ込まれることによって、雄ねじ部材１０と雌ねじ部材５０は再度干渉し、緩み止め機能が発揮される。

上記説明した一実施形態は、上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。

１０…雄ねじ部材、１１…頭部、１１１…駆動穴、１２…脚部、１３…先端部、１４…ねじ部、１５…ねじ山、１５１…第１ねじ山（ねじ山）、１５２…第２ねじ山（ねじ山）、１６…谷部、１７…頂部、１８…第１上フランク面、１９…第１下フランク面、２０…第１ねじ部、２１…第１干渉部、２２…緩傾斜部、２３…急傾斜部、３０…第２ねじ部、３１、３１１、３１２…第２干渉部、３２…上部、３３…第２上フランク面、３４…第２下フランク面、４０…固定対象物、５０…雌ねじ部材、５１…ねじ溝、５２…雌ねじ山、５３…雌ねじ谷、５４…雌ねじ上フランク面、５５…雌ねじ下フランク面、５６…雌ねじ下フランク面

Claims (6)

1. 予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材であって、
   頭部と、
   前記頭部から垂直に延びる軸上に形成され前記頭部の反対側に先端部を有する脚部と、
   を備え、
   前記脚部は、前記先端部から所定の位置まで外周に前記ねじ溝に対応する形状に形成されたねじ山を有するねじ部を有し、
   前記ねじ部は、第１ねじ部と、前記第１ねじ部よりも頭部寄りに設けられた第２ねじ部と、を有し、
   前記第１ねじ部は、前記ねじ山の一部を膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第１干渉部を有し、
   前記第２ねじ部は、前記ねじ山の一部を前記第１ねじ部とは異なる位置において異なる形状に膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第２干渉部を有する、
   雄ねじ部材。
2. 予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材であって、
   頭部と、
   前記頭部から垂直に延びる軸上に形成され前記頭部の反対側に先端部を有する脚部と、
   を備え、
   前記脚部は、前記先端部から所定の位置まで外周に前記ねじ溝に対応する形状に形成されたねじ山を有するねじ部を有し、
   前記ねじ部は、第１ねじ部と、前記第１ねじ部よりも頭部寄りに設けられた第２ねじ部と、を有し、
   前記第１ねじ部は、前記ねじ山の一部を膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第１干渉部を有し、
   前記第２ねじ部は、前記ねじ山の一部を前記脚部の軸方向に沿った断面形状に関してフランク面の前記第１ねじ部とは異なる位置において膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第２干渉部を有する、
   雄ねじ部材。
3. 予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材であって、
   頭部と、
   前記頭部から垂直に延びる軸上に形成され前記頭部の反対側に先端部を有する脚部と、
   を備え、
   前記脚部は、前記先端部から所定の位置まで外周に前記ねじ溝に対応する形状に形成されたねじ山を有するねじ部を有し、
   前記ねじ部は、第１ねじ部と、前記第１ねじ部よりも頭部寄りに設けられた第２ねじ部と、を有し、
   前記第１ねじ部は、前記ねじ山の一部を膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第１干渉部を有し、
   前記第２ねじ部は、前記ねじ山の一部を前記第１ねじ部とは異なる位置において膨出させた前記雌ねじ部材に干渉する形状である第２干渉部を有し、
   前記第２干渉部は、前記第１干渉部よりも前記ねじ山の谷部寄りに位置している、
   雄ねじ部材。
4. 前記第２干渉部は、前記第２ねじ部において前記脚部の円周方向の一部に設けられている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の雄ねじ部材。
5. 前記脚部の断面形状は、呼び径を直径とする円に内接する多角形である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の雄ねじ部材。
6. 予め雌ねじのねじ溝が形成された雌ねじ部材に対してねじ込まれる雄ねじ部材の製造方法であって、
   脚部の先端部側から所定の位置までねじ山の一部を膨出させて第１干渉部を転造により形成する第１工程と、
   前記第１干渉部を形成した範囲のうち前記先端部側から所定範囲を残して前記頭部寄りに前記ねじ山の頂部側部分を前記ねじ山の谷部に向かって潰して塑性変形させて第２干渉部を形成する第２工程と、
   を備える雄ねじ部材の製造方法。

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