WO2006100766A1 - ねじ - Google Patents

ねじ Download PDF

Info

Publication number
WO2006100766A1
WO2006100766A1 PCT/JP2005/005256 JP2005005256W WO2006100766A1 WO 2006100766 A1 WO2006100766 A1 WO 2006100766A1 JP 2005005256 W JP2005005256 W JP 2005005256W WO 2006100766 A1 WO2006100766 A1 WO 2006100766A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screw
pitch
female screw
screwed
male
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/005256
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shinichi Nishida
Original Assignee
Saga University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saga University filed Critical Saga University
Priority to JP2007509119A priority Critical patent/JP4797172B2/ja
Priority to PCT/JP2005/005256 priority patent/WO2006100766A1/ja
Publication of WO2006100766A1 publication Critical patent/WO2006100766A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/30—Locking exclusively by special shape of the screw-thread
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms

Definitions

  • the present invention relates to a screw that also has a combined force of male screw and screw used for fastening between members in various machines, structures, instruments, etc., and is particularly movable or subject to vibration from the outside.
  • the present invention relates to a screw that does not easily loosen or cause fatigue failure even when used in a joint portion of a member.
  • a screw is configured by a combination of a male screw and a female screw that have a helical thread and are screwed together.
  • the frictional force between the screw surfaces is large. It has the excellent feature that it can be easily tightened, but once tightened, it can be easily loosened and disassembled with a simple tool.
  • the screw or female screw will loosen, for example, by rotating in the loosening direction. When this looseness occurs once, unless the part is retightened, excessive stress is applied to the screw by repeated external force thereafter, resulting in the failure of the screw.
  • the pitch of the female screw and the female screw is varied within a range that can be screwed in.
  • the pitch of the female screw is less than the pitch of the male screw. It is the structure formed so that it may become large or may become a reverse relationship.
  • the male screw and female screw are screwed together, there is resistance to tightening due to the difference in pitch, but since this is within the screwable range, it can be forcibly screwed in with a tool, and in the fully screwed state A strong loosening prevention effect can be obtained by press-fitting the male screw and the female screw.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 57-47016
  • Patent document 2 JP-A-8-135643
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and appropriately provides a screwing relationship between the male screw and the female screw, can exhibit a loosening prevention performance at a simple and low cost, and is also excellent in fatigue resistance.
  • the object is to provide an excellent screw.
  • the screw according to the present invention is a screw in which a pitch difference is set within a screwable range between a male screw to be screwed and a female screw to prevent loosening in a screwed state.
  • the pitch p of the female screw is equal to the pitch p of the male screw in part or all of the range where the female screw is screwed.
  • n is the number of threads to be screwed and n is greater than 0. 03 ⁇ (p—p) n / p ⁇ 0.3.
  • the pitch difference between the male screw and the female screw is set so that the ratio of the total pitch difference at the screwing site to the screw pitch is 3 to 30%.
  • the screw is made larger than the pitch of the external thread, and a frictional force between the external thread and the internal thread based on the force to increase the space between the external threads in the screwed state and the resistance to this force is generated appropriately.
  • a frictional force between the external thread and the internal thread based on the force to increase the space between the external threads in the screwed state and the resistance to this force is generated appropriately.
  • the screw according to the present invention is a screw in which a pitch difference is set within a screwable range between a male screw and a female screw to be screwed in order to prevent loosening in a screwed state.
  • the pitch of the female screw is increased by 10% to 10% of the pitch of the male screw.
  • the force to increase the pitch of the female thread by 1 to 10% larger than the pitch of the male thread and increase the interval between the threads of the male thread in the screwed state and the resistance to the force is moderately generated, and the screw can be screwed and tightened while giving a large resistance in the loosening direction.
  • the screw according to the present invention is configured so that the male screw has a hardness or pulling force of the female screw as required. It is formed of a predetermined material having hardness or tensile strength exceeding the tensile strength.
  • the male screw has a larger hardness or a higher tensile strength than the female screw, and the female screw and the female screw having different pitches are screwed together by making the female screw softer than the male screw. In this case, it is possible to suppress the occurrence of fatigue failure starting from scratches on the male screw during fastening use, and the material on the female screw side is soft. It is easy to loosen and disassemble the screw when it is loosened after use.
  • the soft deformation of the female screw side which is softer than just obtaining resistance to loosening due to elastic deformation of both screw threads due to the pitch difference.
  • the contact area can be secured, the contact area where the actual contact area of the screw becomes smaller can be reduced, and the fatigue characteristics can be improved.
  • the screw according to the present invention if necessary, the pitch p of the male screw, the pitch p b of the female screw,
  • the Vickers hardness Hv of the external thread and the Vickers hardness ⁇ ⁇ of the internal thread are ( ⁇ ⁇ ) ⁇ b D
  • the relationship between the pitch of the male screw and the female screw and each hardness is defined within a predetermined range.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a screwed state of a bolt and a nut forming a screw according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of stresses generated in the bolts and nuts in FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a screwed state of a bolt and a nut forming a screw according to the present embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory view of a stress generated in each of the bolt and the nut in FIG.
  • the screw according to the present embodiment includes a bolt 10 as the male screw in which a screw thread is formed on the screw portion 11 at a predetermined pitch pb, and a screw thread at a predetermined pitch p. Larger than the bolt 10. And a nut 20 as the female screw formed.
  • the pitch p of the nut 20 is expressed by the following formula, where n is the number of screw threads to be screwed into the pitch p of the bolt 10.
  • the picker hardness Hv or the tensile strength ⁇ ⁇ of the bolt 10 that is a male screw is used, and the Vickers hardness ⁇ of the nut 20 that is a female screw is used.
  • the difference in hardness or tensile strength between the internal thread side and the external thread side is preferably about 20-40% smaller than the external thread side on the internal thread side, but between the pitch difference and the difference in hardness.
  • the pitch difference can be tolerated as the hardness difference increases, and the relationship between them is expressed by the following equation.
  • ⁇ is a constant determined by the type and material of the screw, and ⁇ is in the range of 0.1-1.
  • the nut 20 is made of a softer material. As a result, the female thread of the nut 20 is in a state of absorbing deformation, and can be prevented from being forced.
  • the pitch difference between the bolt 10 and the nut 20 is appropriately set so that the pitch of the nut 20 is larger than the pitch of the bolt 10.
  • a frictional force between the bolt 10 and the nut 20 can be appropriately generated based on the pitch difference, and a large resistance in the loosening direction can be imparted, and the loosening prevention performance can be reliably obtained.
  • the external stress acting on the bolt 10 is offset by the fact that the pitch of the bolt 10 is smaller than the pitch of the nut 20.
  • the nut 20 is made softer than the bolt 10, and the deformation on the nut 20 side secures the contact area in the threaded state and relaxes the one-side contact, greatly improving fatigue resistance, It is possible to combine both relaxation resistance and fatigue resistance, which are strongly required for screws subjected to repeated stress.
  • the screw according to the above embodiment is a force in which the structure of the male screw and the female screw is applied to the combination of the bolt 10 and the nut 20, but is not limited to this. It can also be applied to an embedded bolt in which a bolt is screwed to one of them, an implanted bolt (stud bolt) of both screws, etc., and both relaxation resistance and fatigue resistance can be improved as in the above embodiment.
  • the test object is a combination of an M 16 bolt and the same nut to which the screw structure of the present invention is applied.
  • Bonoleto has material strength ⁇ SCM435, tensile strength ⁇ ⁇ is 950 MPa, Bonoleto's pitch p
  • the nut has a material strength of ⁇ SCM435, a tensile strength ⁇ ⁇ of 760 MPa (the bolt and steel grade are the same, and the tensile strength is changed by changing the tempering temperature), and the nut pitch P. Is 2.013mm.
  • the ratio of the total pitch difference at the threaded part to the thread pitch is as follows:
  • the strength value obtained as the fatigue limit of the screw is l lOMPa, which is slightly higher than the strength value (lOOMPa) indicating the fatigue limit in the case of a general double screw bolt.
  • the fatigue limit of the threaded part mechanical bolt used in many screws with a locking function is a strength value of 50 MPa, and the fatigue limit of the screw according to the present invention obtained by rolling is excellent. It can be seen that In addition, since the screws that had undergone the above test with repeated applied stresses showed no looseness, it was clear that they were excellent in relaxation resistance.
  • the screw according to the present invention has a configuration in which a difference in pitch and hardness between the male screw and the female screw is given within an appropriate range, so that even in a situation in which repeatedly fluctuating stress is applied in the fastening state, It was confirmed that the tightened state could be maintained without causing any loosening or fatigue failure, and that it had extremely excellent relaxation resistance and fatigue resistance.
  • the screw of the present invention can exhibit a loosening prevention performance at a simple and low cost by providing an appropriate screwing relationship between the male screw and the female screw, and also has excellent fatigue resistance and relaxation resistance. As a screw that combines both fatigue resistance and fatigue resistance, it can be applied to places where repeated stress is applied, making it extremely useful in industry.

Abstract

【課題】　おねじとめねじとの螺合関係を適切に与え、簡略且つ低コストで緩み防止性能を発揮できると共に、耐疲労性にも優れるねじを提供する。 【解決手段】　めねじ２０のピッチをおねじ１０のピッチより所定の範囲内で大きくし、螺合状態でおねじ１０とめねじ２０間の摩擦力を適度に生じさせ、螺合、締付けを可能としつつ緩み方向への大きな抵抗を付与することから、ねじに外部から変動応力が加わっても確実に緩み止め性能が得られ、また、めねじ２０のピッチを大きくすることで、変動応力に伴っておねじ１０に作用する外部応力の影響も大幅に抑えられることとなり、耐疲労性も大きく向上させられる。

Description

ねじ
技術分野
[0001] 本発明は、各種機械や構造物、器具等で部材間の締結に用いられるおねじとめね じとの組合わせ力もなるねじに関し、特に、可動であったり外部から振動を受けたりす る部材の接合部に使用しても緩みや疲労破壊等を生じにくいねじに関する。
背景技術
[0002] ねじは、螺旋状のねじ山を有して螺合するおねじとめねじとの組合わせにより構成 されており、一般的に用いられる三角ねじの場合、ねじ面同士の摩擦力が大きぐ強 力な締付けが行える一方、一度締付けたものでも簡単な工具で容易に緩めて分解で きるといった優れた特長を有している。ただし、強力に締付けたねじにおいても、長期 にわたる締結使用中に、ねじに対し外力がその大きさを変動させつつ加わる場合は 、おねじ又はめねじが緩み方向に回転する等してねじに緩みが生じ、この緩みが一 且発生すると、その部分を再度締直さない限り、その後の繰返しの外力によってねじ に過大な応力が加わり、結果的にねじの破壊に至るという問題があった。
[0003] こうしたねじの緩みを防止するために、従来から様々な緩み止め方法や緩み止め 構造が提案されてきたが、このうち最も構造が簡略なものとして、おねじとめねじにわ ずかなピッチの差を与えたタイプのねじが提案されて 、る。このような従来のねじの例 として、特開昭 57— 47016号公報、特開平 8— 135643号公報に記載されるものがあ る。
[0004] このような従来のねじは、おねじとめねじについてねじ込める程度の範囲でピッチを 異ならせた状態とされており、具体的には、おねじのピッチよりもめねじのピッチがわ ずかに大きくなるように、又は逆の関係になるように形成される構成である。おねじと めねじを螺合させると、ピッチの相違により締付けに抵抗が生じるが、螺合可能な範 囲であるため、工具を用いて強制的にねじ込みが行え、十分螺合させた状態では、 おねじとめねじの圧接で強固な緩み止め効果を得られることとなる。
特許文献 1：特開昭 57— 47016号公報 特許文献 2 :特開平 8— 135643号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従来のねじは前記各特許文献に示される構成となっており、めねじとおねじにピッ チ寸法差を与えて緩み止め機能を発揮させられるものの、一般に、緩みは繰返し応 力が加わるねじに発生するため、ねじには緩み防止機能と同時に、耐疲労性を備え ておく必要があり、上記従来のねじのような単なる緩み防止機能のみ有するものでは 、耐疲労性の点で十分とは言えず、実用性に乏しいという課題を有していた。
[0006] また、ピッチの異なるおねじとめねじを螺合させる場合、仮に同じ硬さ同士であれば 、螺合時にかじり付き等でおねじ側に傷が付きやすぐ締結使用中にこのおねじに付 いた傷を起点とした疲労破壊が発生する危険性がある。さらに、ある期間締結使用し た後に、締結状態にあるねじを工具で緩めて分解しょうとする際、力じり付きにより緩 まない場合があり、緩み方向へ無理に回す状態となって作業途中でおねじをねじ切 る事態も起りやすいという課題を有していた。カロえて、螺合状態にあるおねじとめねじ の実際に接触している面積が小さくなる、いわゆる片当りの状態力 おねじとめねじ が同じ硬さ同士の場合には顕著となり、耐疲労性が低下する危険性も高いという課 題を有していた。
[0007] 本発明は前記課題を解消するためになされたもので、おねじとめねじとの螺合関係 を適切に与え、簡略且つ低コストで緩み防止性能を発揮できると共に、耐疲労性にも 優れるねじを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明に係るねじは、螺合状態での緩み止めのために、螺合させるおねじとめねじ との間に螺合可能な範囲でピッチ差を設定されるねじにおいて、前記おねじ及びめ ねじの螺合する範囲の一部又は全部で、めねじのピッチ pが、おねじのピッチ pに対
i b し、螺合するねじ山数を nとして、 0. 03≤ (p— p ) n/p≤0. 3を満たす状態でより大
i b b
きく形成されるものである。
[0009] このように本発明によれば、おねじとめねじのピッチ差を、螺合部位におけるピッチ 差合計のおねじピッチに対する割合が 3— 30%となるように設定しつつ、めねじのピ ツチをおねじのピッチより大きくし、螺合状態でおねじのねじ山の間隔を広げようとす る力とこれに対する抵抗力に基づくおねじとめねじ間の摩擦力を適度に生じさせ、螺 合、締付けを可能としつつ緩み方向への大きな抵抗を付与することにより、ねじに外 部から変動応力が加わっても確実に緩み止め性能が得られ、長期の締結使用期間 中における外力による緩みの発生を抑えられ、緩みに伴うトラブルを防止できる。また 、ねじの疲労破壊の一番の原因である繰返しの変動応力が加わる場合でも、おねじ のピッチがめねじのピッチよりも小さいことから、おねじのねじ谷底に生じる応力が圧 縮力となり、通常引張り力としておねじに作用する外部応力が加わると、圧縮と引張り の各応力が大部分相殺されることとなり、外部応力の影響を大幅に抑えられ、耐疲労 性も大きく向上して、繰返し応力が加わるねじに強く求められる耐弛緩性と耐疲労性 の両方を兼ね備えることができる。
[0010] また、本発明に係るねじは、螺合状態での緩み止めのために、螺合させるおねじと めねじとの間に螺合可能な範囲でピッチ差を設定されるねじにおいて、前記おねじ 及びめねじの螺合する範囲の一部又は全部で、めねじのピッチをおねじのピッチに 対し 1一 10%大きくして形成されるものである。
[0011] このように本発明によれば、めねじのピッチをおねじのピッチより 1ないし 10%大きく し、螺合状態でおねじのねじ山の間隔を広げようとする力とこれに対する抵抗力に基 づくおねじとめねじ間の摩擦力を適度に生じさせ、螺合、締付けを可能としつつ緩み 方向への大きな抵抗を付与することにより、ねじに外部から変動応力が加わっても確 実に緩み止め性能が得られ、長期の締結使用期間中における外力による緩みの発 生を抑えられ、緩みに伴うトラブルを防止できる。また、ねじの疲労破壊の一番の原 因である繰返しの変動応力が加わる場合でも、おねじのピッチがめねじのピッチより も小さいことから、おねじのねじ谷底に生じる応力が圧縮力となり、通常引張り力とし ておねじに作用する外部応力が加わると、圧縮と引張りの各応力が大部分相殺され ることとなり、外部応力の影響を大幅に抑えられ、耐疲労性も大きく向上して、繰返し 応力が加わるねじに強く求められる耐弛緩性と耐疲労性の両方を兼ね備えることが できる。
[0012] また、本発明に係るねじは必要に応じて、前記おねじが、前記めねじの硬さ又は引 張り強さを上回る硬さ又は引張り強さを備える所定の材質で形成されるものである。 このように本発明によれば、おねじがめねじより硬さ大、又は引張り強さ大とされ、め ねじをおねじに対しより軟質とすることにより、ピッチの異なるおねじとめねじを螺合さ せた場合に、より破壊が発生しやすいおねじ側に傷が付くことはなぐ締結使用中に おねじの傷を起点とする疲労破壊の発生を抑えられると共に、めねじ側の材質が軟 らかいことで螺合時の力じり付きが起りにくぐ使用後にねじを緩めて分解する際も確 実に緩めて分解できる。さらに、ピッチ差による両ねじ山の弾性変形で緩みに対する 抵抗を得るだけでなぐより軟質であるめねじ側の一部塑性変形も利用できることとな り、緩み防止性能を高められると共に、螺合状態での接触面積を確保でき、ねじの実 際に接触している面積が小さくなる片当りを緩和させられ、疲労特性を向上させること ができる。
[0013] また、本発明に係るねじは必要に応じて、前記おねじのピッチ p、めねじのピッチ p b
、おねじのビッカース硬さ Hv、及びめねじのビッカース硬さ Ηνの関係が、（ρ— ρ ) η b D
/p = a (Hv -Hv) /Hv (ただし、 0. 1≤ひ≤ 1)を満たすものである。
b b i b
このように本発明によれば、おねじとめねじの各ピッチの関係を所定範囲に規定す ることに加え、おねじとめねじのピッチと各硬さとの関係を所定の範囲に規定し、おね じとめねじのピッチ差に適合させておねじとめねじ間に材質の差異を与えることにより 、ピッチ差に伴うねじ山の変形をおねじより所定割合で軟質としためねじ側に吸収さ せ、変形を無理のない程度にとどめられることとなり、適切な締結強度を確保しつつ、 緩みや疲労破壊の生じない実用性に優れるねじとすることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の一実施の形態に係るねじをなすボルトとナットの螺合状態説明図であ る。
[図 2]図 1におけるボルトとナットの各内部で発生する応力の説明図である。
符号の説明
[0015] 10 ボルト
11 ねじ部
20 ナット p、 p ピッチ
b i
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の一実施の形態を図 1及び図 2に基づいて説明する。図 1は本実施 の形態に係るねじをなすボルトとナットの螺合状態説明図、図 2は図 1におけるボルト とナットの各内部で発生する応力の説明図である。
前記各図において本実施の形態に係るねじは、ねじ部 11に所定のピッチ p bでねじ 山を形成される前記おねじとしてのボルト 10と、このボルト 10より大きな所定ピッチ p. でねじ山を形成されてなる前記めねじとしてのナット 20とを備える構成である。前記 ナット 20のピッチ pは、ボルト 10のピッチ pに対し、螺合するねじ山数を nとして、下式
1 b
0. 03≤ (p— p ) n/p≤0. 3
i b b
を満たすものとなって ヽる。
[0017] また、前記ボルト 10とナット 20の各材質については、おねじであるボルト 10のピツカ ース硬さ Hv又は引張り強さ σ Βを、めねじであるナット 20のビッカース硬さ Ην又は
b b i 引張り強さ σ Bよりも大きくするような材質の組合わせを用いる。
ここで、めねじ側とおねじ側との硬度差または引張り強さの差は、めねじ側がおねじ 側に対し 20— 40%程度小さいことが望ましいが、ピッチ差と硬さの差との間には、硬 さの差が大きくなるとピッチ差も大きく許容できるなど、一定の関係があり、両者の関 係は以下のような式で表される。
(p— p ) n,p = a (Hv -Hv) /Hv
i b b b i b
ここで、 αは、ねじの種類および材質によって決まる定数であり、 αは 0. 1— 1の範 囲となる。
[0018] 次に、本実施の形態に係るねじの螺合状態について説明する。ボルト 10に対しナ ット 20を螺合させる際、両者のピッチが異なるので、抵抗が発生するものの、ピッチ差 は小さぐ両者のねじ山の弾性変形により対応できる範囲であるので、簡単な工具を 使用すれば、容易に締付けを進めることができる。
一般にボルトとナットとのピッチが異なるものを螺合させようとした場合、両者のピッ チ差によってはねじ山間で力じり付きが発生する危険性がある力 ねじをなすボルト 1 0とナット 20に適切なピッチ差を与えると共に、ナット 20の材質をより軟質材にしてい ることで、ナット 20のめねじ山の方が変形を吸収する状態となり、無理な力じり付きを 防止できる。
[0019] 最終的に所定位置での締付けを完了したナット 20の内部では、めねじ山側力も見 れば、おねじ山のピッチをめねじ山のピッチに近づけようとする力、すなわち、ナット 2 0の内部でその厚さ方向の中心部を境にして、おねじ山を押し広げようとする力（図 2 中、白抜き矢印で示す)が働く状態となっている。一方、ボルト 10のおねじ山側から 見ると、おねじ山を広げる変形に対する抵抗が発生し、結果的にこの抵抗がおねじ 山とめねじ山との間に大きな摩擦力となって、ねじ全体に緩みにくい状態を与える。 このため、ねじに変動応力が加わっても、緩みは発生しない。
[0020] 通常のボルトとナットの組合わせでは、締結使用中におけるボルトのねじ谷底では 引張応力が発生する一方、ナット側では圧縮応力が発生する。ねじ谷底径は、ボルト 側よりもナット側の方が大きいことから、一般にボルト側から破壊が発生しやすい。さら に、ボルトが疲労破壊する場合には、一般に、引張応力によって、螺合するナット端 面側から破壊が起こる。
[0021] 本実施の形態に係るねじでは、ボルト 10のピッチ pがナット 20のピッチ pよりも小さ b 1 いため、ナット 20の押付け力に伴って、ボルト 10のナット端面側におけるねじ谷底（ 図 2中、 A部）の応力が圧縮となり、締結状態のボルト 10に加わる引張力 Fにより引 b 張りの変動応力が生じても、ボルト 10における疲労破壊の起点となりやすいナット端 面側でこの圧縮応力と引張応力とが打消し合う状態を得られ、これにより変動応力に 対する抵抗を高められる。これにカ卩えて、めねじ山側をより軟質材にしていることで、 めねじ山とおねじ山との接触面積を確保して片当りを緩和できることとなり、総合的に ねじの耐疲労特性を向上させた状態が得られる。
[0022] このように、本実施の形態に係るねじにおいては、ボルト 10とナット 20のピッチ差を 適切に設定してナット 20のピッチをボルト 10のピッチより大きくしていることから、螺合 状態でピッチ差に基づいてボルト 10とナット 20間の摩擦力を適度に生じさせ、緩み 方向への大きな抵抗を付与できることとなり、確実に緩み止め性能が得られる。また、 ねじの疲労破壊の一番の原因である繰返しの変動応力が加わる場合でも、ボルト 10 のピッチがナット 20のピッチよりも小さい分、ボルト 10に作用する外部応力が相殺さ れる上、ナット 20をボルト 10に対しより軟質としており、ナット 20側での変形で螺合状 態での接触面積を確保して片当りを緩和させられ、耐疲労性も大きく向上して、繰返 し応力が加わるねじに強く求められる耐弛緩性と耐疲労性の両方を兼ね備えることが できる。
[0023] なお、前記実施の形態に係るねじは、おねじとめねじの構造をボルト 10とナット 20 の組合せに適用する構成としている力 これに限らず、ナット 20を使用せず直接締結 対象物の一方にボルトを螺合させる埋込みボルトや、両ねじの植込みボルト（スタッド ボルト)等にも適用でき、前記実施形態同様に耐弛緩性と耐疲労性の両方を向上さ せられる。
実施例
[0024] 本発明に係るねじの構造を適用したボルト及びナットの組合わせにつ 、て、締結状 態で疲労試験を実施し、ねじの疲労強度及び耐弛緩性に関して得られた評価結果 を説明する。
試験対象は、本発明のねじの構造を適用した M 16ボルトと同ナットの組合わせで ある。前記ボノレトは、材料力 ^SCM435、引張強さ σ Βは 950MPa、ボノレトのピツチ p
b は 2. 003mmとなっている。また、ナットは、材質力 ^SCM435、引張強さ σ Βは 760 MPa (上記ボルトと鋼種は同じではある力 焼き戻し温度を変えることで、引張強さを 変えている）、ナットのピッチ P.は 2. 013mmとなっている。
[0025] ここで、ボルトのピッチ pに対するナットのピッチ pの関係をあらわす一つの値である
b i
、螺合部位におけるピッチ差合計のおねじピッチに対する割合は、螺合するねじ山 数 n= 8の場合、
(p-p ) n/p = (2. 013-2. 003) - 8/2. 003
i b b
=0. 03994
より、下式
0. 03≤ (p -p ) n/p≤0. 3
i b b
を満たすこととなり、ボルトとナットのピッチ差が適切に与えられていることがわかる。
[0026] また、ピッチ差と硬さの差を規定する式は、下式
(p-p ) n/p = a (Ην -Ην) /Ην ( α =0. 1—1) であり、螺合するねじ山数 n=8の場合、左辺 = (2. 013-2. 003) X 8/2. 013 = 0 . 0399 となり、右辺 = α · (317— 253) /317 = 0. 200 αとなる。 αは 0. 1995で あり、上記範囲に含まれていることがわ力る。
[0027] これらボルトおよびナットを治具に締結し、トルクレンチを用いて実環境と同じ程度と 考えられる締付トルク 15N-mを加えた後、疲労試験を行い、ねじ締結体の疲労強度 評価および同時に耐弛緩性評価を行った。疲労試験機は、島津サーボパルサー (E HF10)であり、試験は平均応力 230MPa、繰返し速度は 10Hzとして行い、 2 X 106 回繰返し時間強度を、ねじの疲労限と定義した。
[0028] 試験の結果、ねじの疲労限として得られた強度値は l lOMPaとなり、一般的な二重 ねじボルトの場合における疲労限を示す強度値（lOOMPa)よりも若干高い結果とな つている。なお、多くの緩み止め機能付ねじに用いられているねじ部機械カ卩ェボルト の疲労限は、強度値 50MPaであり、転造加工により得られる本発明に係るねじの方 力 り優れた疲労限を示すことがわかる。また、変動応力が繰返し加わった上記試験 を経たねじにおいて、緩みは認められな力つたことから、耐弛緩性にも優れていること は明らかである。
[0029] 以上により、本発明に係るねじは、おねじとめねじのピッチ及び硬さの差を適切な 範囲で与える構成とすることで、締結状態において繰返し変動応力が加わるような状 況でも、緩みや疲労破壊等を発生させず確実に締付けた状態を維持することができ 、極めて優れた耐弛緩性並びに耐疲労性を備えて!/ヽることが確認できた。
産業上の利用可能性
[0030] 本発明のねじは、おねじとめねじとの螺合関係を適切に与えることで、簡略且つ低 コストで緩み防止性能を発揮できると共に、耐疲労性にも優れており、耐弛緩性と耐 疲労性の両方を兼ね備えるねじとして繰返し応力が加わる箇所にも適用でき、産業 上極めて有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 螺合状態での緩み止めのために、螺合させるおねじとめねじとの間に螺合可能な範 囲でピッチ差を設定されるねじにおいて、
前記おねじ及びめねじの螺合する範囲の一部又は全部で、めねじのピッチ pが、 おねじのピッチ pに対し、螺合するねじ山数を nとして、下式
0. 03≤ (p— p ) n/p≤0. 3
i b b
を満たす状態でより大きく形成されることを
特徴とするねじ。
[2] 螺合状態での緩み止めのために、螺合させるおねじとめねじとの間に螺合可能な範 囲でピッチ差を設定されるねじにおいて、
前記おねじ及びめねじの螺合する範囲の一部又は全部で、めねじのピッチをおね じのピッチに対し 1一 10%大きくして形成されることを
特徴とするねじ。
[3] 前記請求項 1又は 2に記載のねじにおいて、
前記おねじが、前記めねじの硬さ又は引張り強さを上回る硬さ又は引張り強さを備 える所定の材質で形成されることを
特徴とするねじ。
[4] 前記請求項 3に記載のねじにおいて、
前記おねじのピッチ p、めねじのピッチ p、おねじのビッカース硬さ Hv、及びめねじ
b i b
のビッカース硬さ Hvの関係力 下式
(p— p ) n/p = a (Hv -Hv) /Hv (ただし、 0. 1≤ α≤1)
i b b b i b
を満たすことを
特徴とするねじ。
PCT/JP2005/005256 2005-03-23 2005-03-23 ねじ WO2006100766A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007509119A JP4797172B2 (ja) 2005-03-23 2005-03-23 ねじ
PCT/JP2005/005256 WO2006100766A1 (ja) 2005-03-23 2005-03-23 ねじ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2005/005256 WO2006100766A1 (ja) 2005-03-23 2005-03-23 ねじ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006100766A1 true WO2006100766A1 (ja) 2006-09-28

Family

ID=37023463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/005256 WO2006100766A1 (ja) 2005-03-23 2005-03-23 ねじ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4797172B2 (ja)
WO (1) WO2006100766A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096249A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Toyota Boshoku Corp ２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタ
JP2011513681A (ja) * 2009-01-06 2011-04-28 アルコア インコーポレイテッド 改良されたナット及びボルト
JP2013504476A (ja) * 2009-09-18 2013-02-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 流体ユニットを振動緩衝して支承するための装置および対応した流体ユニット
WO2015081099A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 Alcoa Inc. Advanced nut and bolt
JP2015524754A (ja) * 2012-08-17 2015-08-27 フランツ ハイマー マシーネンバウ カーゲー 工具固定構造物
US10655669B2 (en) 2013-11-26 2020-05-19 Arconic Inc. Advanced nut and bolt

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195214U (ja) * 1983-06-13 1984-12-25 株式会社　ゴトウネジ ネジ継手
JPH07110022A (ja) * 1993-10-08 1995-04-25 Mitsubishi Pencil Co Ltd 台形ねじの螺合構造

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195214U (ja) * 1983-06-13 1984-12-25 株式会社　ゴトウネジ ネジ継手
JPH07110022A (ja) * 1993-10-08 1995-04-25 Mitsubishi Pencil Co Ltd 台形ねじの螺合構造

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096249A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Toyota Boshoku Corp ２部材の締結構造及びそれを用いた流体フィルタ
JP2011513681A (ja) * 2009-01-06 2011-04-28 アルコア インコーポレイテッド 改良されたナット及びボルト
US8465240B2 (en) 2009-01-06 2013-06-18 Alcoa Inc. Advanced nut and bolt
JP2013504476A (ja) * 2009-09-18 2013-02-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 流体ユニットを振動緩衝して支承するための装置および対応した流体ユニット
JP2015524754A (ja) * 2012-08-17 2015-08-27 フランツ ハイマー マシーネンバウ カーゲー 工具固定構造物
WO2015081099A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 Alcoa Inc. Advanced nut and bolt
CN104728240A (zh) * 2013-11-26 2015-06-24 美铝公司 改进的紧固件
US10655669B2 (en) 2013-11-26 2020-05-19 Arconic Inc. Advanced nut and bolt
US11519452B2 (en) 2013-11-26 2022-12-06 Howmet Aerospace Inc. Advanced nut and bolt

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2006100766A1 (ja) 2008-08-28
JP4797172B2 (ja) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10724566B2 (en) Threaded fastener
US4171012A (en) Locking thread construction
Bhattacharya et al. An investigation on the anti-loosening characteristics of threaded fasteners under vibratory conditions
WO2006100766A1 (ja) ねじ
TWI400394B (zh) Fastening members and fastening structures
RU2472982C2 (ru) Усовершенствованные гайка и болт
CA2410727C (en) Improved masonry anchor device
US5090855A (en) Locking fastener assembly
US4432682A (en) Threaded fastener assembly
US4076064A (en) Locking thread construction
JPWO2005080807A1 (ja) 緩み止め能を有する締結体
WO2010007649A1 (ja) 高強度セルフフォーミングねじによるねじ締結構造体
KR20100134544A (ko) 풀림방지 볼트너트 결합체
US4854794A (en) Connector of the nut-and-bolt type
US4661031A (en) Fatigue resistant fastener assembly
EP3074647A1 (en) Advanced nut and bolt
JP4701253B2 (ja) ボルト及びそれを用いた締結具
JP2011012784A (ja) 締結具とボルト及びナットの製造方法並びに締結具の締結方法
JP2013113436A (ja) 緩み止めダブルナット
JP4792332B2 (ja) ねじ締結構造およびねじ部品
RU2743635C1 (ru) Крепежный элемент стопорного резьбового соединения и стопорное резьбовое соединение с его использованием
CN111911516A (zh) 防松连接结构
CN2921415Y (zh) 自锁螺旋线螺纹紧固件
JP3709183B2 (ja) 緩み止めボルト及びその製造方法
JP2007187178A (ja) ネジ締結用ナット

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007509119

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05721306

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 5721306

Country of ref document: EP