JPS61294209A - ねじ部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は外周面にねじ山を有する雄ねじ部材もしくは内
周面にねじ山を有する雌ねじ部材のようなねじ部材に係
り、特にそのねじ部材が締結された後の緩み止めに関す
るものである。

従来技術 各種の部品その他のものの固定もしくは位置決め等の手
段として、外周面にねじ山を有する雄ねじ部材と内周面
にねじ山を有する雌ねじ部材とを懐合して締結する方法
が従来から多用されている。

これは、雄ねじ部材と雌ねじ部材とを締め付けることに
よって被締結物に弾性変形を生じさせ、その復元力に基
づいて発生する軸方向の応力（軸力）により、両ねじ部
材間に摩擦力を発生させてそれらの緩み方向への相対回
転を阻止し、両者の締結状態を維持するものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような締結状態においては、上記軸
力により雄ねじ部材と雌ねじ部材との間にはそれらを緩
み方向へ相対回転させる分力が作用させられているため
、振動その他の外力が加えられると、それらが緩み方向
へ相対回転して締結状態を維持できな（なる場合があっ
たのであり、また、被締結物の疲労等によって軸力が低
下し、雄ねじ部材と雌ねじ部材との間の摩擦力が小さく
なると、僅かな外力によってそれらが容易に緩んでしま
う不都合があった。このため、ばね座金を用いて軸力の
低下を防止したり、割りピンや舌付座金等を用いて雄ね
じ部材と雌ねじ部材との相対回転を阻止したりすること
が従来から行なわれているが、これらは信頼性１作業性
、或いは再使用等の面で必ずしも充分に満足し得るもの
ではなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために為されたものであ
り、その要旨とするところは、外周面もしくは内周面に
ねじ山を有するねじ部材において、そのねじ山の少なく
とも圧力側フランクにねじ山の進みを増減させる起伏を
形成し、且つその起伏のうち前記ねじ山の進みが最も減
少する部分ではそのねじ山の進みがマイナス方向の進み
となるようにしたことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、互いに締結される一対のねじ部材す
なわち雄ねじ部材と雌ねじ部材とが締結された状態にお
いて、それらの間に緩み方向の力を加えて相対回転させ
る場合、その力はねじ山の圧力側フランクに形成された
起伏のうち粕じ山の進みがマイナス方向の進みとなる部
分で受けられるため、かかる力に基づいて雄ねじ部材と
雌ねじ部材とを緩み方向へ相対回転させるためには、両
者を軸方向において前記軸力が作用している方向と逆方
向へ起伏に沿って移動させ得るだけの大きなモーメント
を必要とする。また、完全に起伏を乗り越える前にかか
るモーメントが取り除かれた場合には、雄ねじ部材と雌
ねじ部材との間に作用する上記軸力は相対回転前に比較
して大きくなり、且つ雄ねじ部材と雌ねじ部材との間に
はその軸力に基づいてそれらを締り方向へ相対回転させ
る分力が作用させられるため、その後両者が緩み方向へ
相対回転する虞れはない。

したがって、かかる締結状態において振動その他の外力
が加えられたり、被締結物の疲労等によって雄ねじ部材
と雌ねじ部材との間の摩擦力が低下したりしても、それ
ら両部材が簡単に緩み方向へ相対回転する虞れはなく、
常に良好な締結状態を維持することができるのである。

しかも、それらの締結作業に際しては、従来のように割
りピンや舌付座金等の付属物を用いる必要がないため、
その作業性が向上するのであり、また、上述したように
大きなモーメントを加えて締結状態を解除することによ
りそれらのねじ部材を再使用することもできる。

なお、上記起伏は、互いに締結される一対の雄ねじ部材
および雌ねじ部材の各々のねじ山に形成することが望ま
しいが、少なくとも両者の締結状態において双方のねじ
山に相対応する起伏が形成されておれば良いのであり、
例えば一方のねじ部材の材質が締付は力によって他方の
ねじ部材のねじ山の形伏に倣って塑性変形するような場
合には、他方のねじ部材のねじ山のみに起伏を形成する
だけでも差支えない。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

先ず、第１図は、本発明が適用された一対のねじ部材と
してのボルト１０とナツト１２との締結により、被締結
物１４と１６とを固定した状態を示す断面図である。こ
の図において、ボルト１０は被締結物１４．１６に予め
形成された挿通孔１８．２０内に軸部２２が挿通させら
れ、その軸部２２の先端からナツト１２が甥合されて締
め付けられることにより、ボルト１０の頭部２４とナツ
ト１２の座面２６との間で被締結物１４および１６を挟
圧している。これら被締結物１４．１６は、かかる締付
は力によって圧縮方向に弾性変形させられており、ボル
ト１０とナツト１２との間には、被締結物１４．１６の
復元力によって軸方向において離間する方向の応力（軸
力）が作用させられている。そして、この軸力に基づい
てボルト１０とナラ１−１２との締結状態が維持され、
被締結物１４と１６との固定状態が確保される。

ここで、かかるボルト１０とナフト１２との締結状態は
、それらに振動その他の外力が加えられたり、被締結物
１４．１６の疲労劣化に伴って軸力が低下したりしても
、簡単に緩み方向へ相対回転させられることはなく、そ
の締結状態が良好に維持されるようになっている。以下
、その構成について詳細に説明する。

第２図は、上記ポル１−１０の軸部２２の一部を拡大し
て示す正面図であるが、この図において上方に位置する
側がボルト１０の先端側で、軸部２２には右ねじのねじ
山２８が形成されている。このねじ山２８は断面形状が
略正三角形の三角ねじて、軸線Ａまわりに１周する間に
１１７−ド：１だけその軸線方向に進む。ねじ山２８の
進み側フランク３０は平滑なテーパ面を成しているが、
追い側フランク３２には平面状のフランク３４と３６と
から成る多数の起伏３８が階段状に形成されている。起
伏３８は、第３図において実線で示されているように、
軸線Ａまわりにおいて３０度の角度範囲で周期的に且つ
連続的に形成されており、追い側フランク３２における
ねじ山の進みは１リード二１の間で周期的に１２回増減
している。また、フランク３４におけるリード角：β１
は、ねじ山の進み方向すなわち軸線Ａと平行にポル）１
０の先端側へ向かう方向に対してプラスであるが、フラ
ンク３６におけるリード角：β２はねじ山の進み方向に
対してマイナスとなるように形成されており（第４図参
照）、これにより、このフランク３６におけるねじ山の
進みはマイナス方向の進みとなる。このようなねじ山２
８は、例えばねじ転造加工、放電加工等により容易に形
成され得る。

なお、第３図の一点鎖線は、進み側フランク３０におけ
るねじ山の進みを示したものである。

他方、前記ナツト１２の追い側フランク４ｏにも、第４
図に示すボルト１０とナツト１２との締結状態における
展開断面図から明らかなように、リード角が前記リード
角：β、と等しいフランク４２とリード角が前記リード
角：β２と等しいフランク４４とから成る起伏４６が、
上記起伏３８に対応して階段状に形成されている。

そして、このようなボルト１０とナフト１２とは、前述
したようにボルト１０の先端側からナツト１２が螺合さ
れて、締め付けられているのであるが、かかる締結状態
においては、双方の追い側フランク３２と４０とが前記
軸力に基づいて互いに圧着される。すなわち、本実施例
では、それら追い側フランク３２．４０が圧力側フラン
クを成しているのであり、上記第４図は両追い側フラン
ク３２と４０とが互いに圧着された状態を示したもので
ある。

このような状態において、更にナツト１２を締め付ける
ためには、ナツト１２をボルト１０に対して第４図にお
いて相対的に左方向へ移動させれば良いが、この時雨追
い側フランク３２と４０とは、フランク３４．４２のリ
ード角：β１に基づいて前記軸力に抗して互いに離間す
る方向へ移動させられ、フランク３６とフランク４４と
の圧着状態は解消する。したがって、かかるナツト１２
の締付けに要するモーメント：Ｍｒは、軸力をＰ。

ねじの有効径をｄ、ねじ面における摩擦角をρ。

ナツト１２の座面２６の平均半径をｒ、座面２６の摩擦
係数をμｎとし、ボルト１０と被締結物１４との間に滑
りがないものとすると、次式＋１）Ｍｆ　＝Ｐ　（（ｄ
／２）　　ｊａｎ’（ρ＋β、）＋ｒ・μｎ）　　　　
・・・（１） で表される。但し、ねじ面の摩擦係数をμＳ、ねじ山の
半角をαとすると、上記ｔａｎρはμｓ／ｃ。

Ｓαで与えられる。

これに対し、ナツト１２を緩める際には、ナツト１２を
ボルト１０に対して第４図において相対的に右方向へ移
動させることとなるが、フランク３６．４４のリード角
：β２がマイナスであるところから、この場合にも、両
追い側フランク３２と４０とは前記軸力に抗して互いに
離間する方向へ移動きせられ、フランク３４と４２との
圧着状態は解消する。すなわち、ナツト１２を緩めるた
めに必要なモーメントＭｒは、次式（２）Ｍｒ　　＝Ｐ
　　（（ｄ／２）　　ｊａｎ　（１）−β２　）＋ｒ・
μｎ　）　　　　　・　・　・（２）で表されるのであ
るが、かかる（２）式においてリード角：β２はマイナ
スであるため、上述した締付けに要するモーメントＭｆ
　との間にそれ程大きな違いはなく、リード角：β□と
リード角：β２との絶対値の差に基づく僅かな違いがあ
るだけである。なお、これらのリード角：β□、β２は
、追い側フランク３２におけるねじ山の進みが軸線Ａま
わりに１周する毎に１リード二ｌずつ進むことを条件と
して、リード角：β１．はプラス、リード角：β２はマ
イナスの任意の値に設定される。

このように、本実施例のボルト１０とナツト１２との締
結状態においては、それらを更に締め付ける場合は勿論
、緩める場合にも大きなモーメントを必要とするため、
かかる締結状態において振動その他の外力が加えられた
り、それらの間の摩擦力が低下したりしても、それらボ
ルト１０とナツト１２とが簡単に緩み方向へ相対回転す
ることはなく、常に良好な締結状態を維持することがで
きるのである。

また、上記モーメントＭｒより大きなモーメントが緩み
方向へ加えられ、ナツト１２がボルト１０に対して緩み
方向へ相対回転させられたとしても、ナツト１２のフラ
ンク４４がボルト１０の一つのフランク３６を完全に乗
り越える前にそのモーメントが取り除かれた場合には、
それらボルト１０とナツト１２とは実質的に締め付けら
れたのと同じ状態となるため、それらの間に作用する軸
力は相対回転前に比較して大きくなり、しかも、ボルト
１０とナツト１２との間にはその軸力に基づいてそれら
を締り方向へ相対回転させる分力が作用させられるため
、その後両者が緩み方向へ相対回転する虞れはないので
ある。

一方、かかるボルト１０とナツト１２との締結作業に際
しては、従来のように緩み止めとして割りピンや舌付座
金等の付属物を用いる必要がないため、その作業性が向
上するのであり、また、上記モーメントＭｒより大きな
モーメントを加えて締結状態を解除することにより、そ
れらボルト１０およびナツト１２を再使用することがで
きるのである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

第５図は前記ボルト１０等の雄ねじ部材の軸部５０を示
す正面図であるが、この軸部５０に形成されているねじ
山５２は、追い側フランク５４のみならず進み側フラン
ク５６にも前記起伏３８と同様な起伏５８．６０が形成
されている。このようなねじ山５２を有する雄ねじ部材
においては、その使用態様により、雌ねじ部材との締結
状態において追い側フランク５４および進み側フランク
５６の何れが圧力側フランクとなっても前記実施例と同
様な効果が得られる。なお、この場合に、それらの起伏
５８．６０を第６図に示されているように曲線的に形成
しても差支えないのであり、前記実施例の起伏３８につ
いても同様に曲線的に形成することができる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例ではねじ山２８の１リード：ｌにお
いて１２個の起伏３８が連続的に形成され、ねじ山の進
みが１２回増減させられるようになっているが、１リー
ド：ｌ内に形成する起伏３８の数は幾つであっても差支
えないのであり、また、その起伏３８を断続的に形成す
ることも可能である。

また、互いに締結させられる一対の雄ねじ部材と雌ねじ
部材のうち何れか一方のねじ山に多数の起伏が形成され
ている場合には、他方のねじ山には°一つの起伏を形成
するだけであってもよいのであり、さらに、その他方の
ねじ部材の材質が締付は力によって塑性変形するもので
あれば、他方の部材には必ずしも予め起伏を形成する必
要はない。

また、前記実施例ではねじ山２８が三角ねじとされてい
るボルト１０やナツト１２に本発明が適用された場合に
ついて説明したが、角ねじ９台形ねじ等地の形状のねじ
山を有するボルトやナンド、或い−はその他のねじ部材
に本発明を適用することも可能である。

さらに、前記実施例では被締結物１４．１６の復元力の
みによる軸力で締結状態を維持するようになっているが
、これら被締結物１４．１６の弾性が比較的小さい場合
などには、ばね座金等を介挿することにより更に効果的
な緩み止め作用が得られることは言うまでもないところ
である。

その他−々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱す
ることなく当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を
加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるボルトとナンドの締結
により被締結物が固定された状態を示す断面図である。 第２図は第１図のボルトの軸部を拡大して示す正面図で
ある。第３図は第２図に示されているねじ山の進み側フ
ランクおよび追い側フランクにおけるねじ山の進みを示
すグラフである。第４図は第１図のボルトとナツトとの
締結状態におけるそれらの圧力側フランクの展開断面図
である。第５図は本発明の他の実施例における雄ねじ部
材の軸部を示す正面図で、第２図に相当する図である。 第６図は本発明の更に別の実施例における雄ねじ部材の
軸部を示す正面図で、第２図および第５図に相当する図
である。 １４．１６：被締結物　２８，５２：ねじ山３８．４６
．５８．６０：起伏 １：リード β五、β２　：リード角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面もしくは内周面にねじ山を有するねじ部材
   において、 前記ねじ山の少なくとも圧力側フランクにねじ山の進み
   を増減させる起伏を形成し、且つ該起伏のうち前記ねじ
   山の進みが最も減少する部分では該ねじ山の進みがマイ
   ナス方向の進みとなるようにしたことを特徴とするねじ
   部材。
2. （２）前記起伏が、１リードを１または２以上の整数で
   等分した周期で前記ねじ山の進みを増減させるものであ
   る特許請求の範囲第１項に記載のねじ部材。
3. （３）前記ねじ部材がボルトである特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載のねじ部材。
4. （４）前記ねじ部材がナットである特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載のねじ部材。