ねじ締結体
【課題】ねじ締結体に対する締め付け作業が１つの作業のみで締め付けることができ、振動などの緩み要因によっても緩まないねじ締結体を提供することである。
【解決手段】主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりもピッチの小さい副ねじが頭部側に螺刻されたボルトと、座金とあるいは座金及びワッシャーと、を含むねじ締結体であって、前記座金は、前記ボルトの副ねじに螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金の被締結部材に接する座面に突設された突起歯により、又は前記座金と被締結部材との間に介設されるワッシャーの両面に突設された突起歯により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることにより実現できた。
【解決手段】主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりもピッチの小さい副ねじが頭部側に螺刻されたボルトと、座金とあるいは座金及びワッシャーと、を含むねじ締結体であって、前記座金は、前記ボルトの副ねじに螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金の被締結部材に接する座面に突設された突起歯により、又は前記座金と被締結部材との間に介設されるワッシャーの両面に突設された突起歯により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることにより実現できた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み止め機能を有するボルト及びナット等からなるねじ締結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ締結体において、ボルトナットを締めた後、被締結部材に対してボルト軸直角荷重が作用すると、ボルトナットのねじが緩むことは知られている。このねじの緩みは、工場設備の現場では極めて頻繁に生じる現象であり、いかなるねじ締結体であっても至る所でこの危険にさらされている。よって、ボルトナットのねじの緩みに対する対応としては、メンテナンス活動の一つとして定期的なボルトの増し締めが行われている。
【０００３】
従来より、ボルトナットのねじ締結体は、その必要性により種々の技術が開示されており、緩み止め機能を有するねじ締結体として、ダブルナット等の、ねじピッチ差を利用して締結させる技術が開示されている。例えば、ボルト本体とボルト頭部とにそれぞれねじを刻設し、かつボルト本体とボルト頭部とのねじピッチを異ならしめた締付け用の係合部を有するスクリューボルトと、このスクリューボルトのボルト頭部のねじに螺合されるロックナットからなる緩み止めボルトの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ボルトと、このボルトの基部に螺合されるネジ座金とよりなり、前記ボルトの基部は大径で、その外周には前記ネジ座金が螺合するおねじが形成され、ボルト基部のおねじはボルト先端側に形成されたおねじよりも大きいピッチに形成された、ボルトの緩み止め装置の技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１９６４２０号公報
【特許文献２】特開平０５−３３２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２のねじ締結体の技術は、主ボルト又は主ナットを締付ける作業をした後に、ピッチの異なる副ナットを締付ける作業があり、普通ナットからなるダブルナット法による締付作業よりは煩雑ではないが、実質的にはダブルナットからなるねじ締結体と同じ作業数の２作業を必要とし、シングルボルトナットからなるねじ締結体を締付ける１作業に比較して作業数が多いので、生産現場では実用化の妨げとなっているという問題があった。
【０００７】
さらに、特許文献１及び特許文献２のねじ締結体の技術は、ナットと被締結部材とは高い面圧力で緩み防止を図っているので、大きい振動などの緩み要因によって、締結状態にあるボルト又はナットが副ナットと一体化された状態で、副ナットの下面と被締結部材の表面との間ですべり現象が生じて、回転してしまうことがあり、一般的なシングルナットからなるねじ締結体と同じ緩み止め効果しかないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ねじ締結体に対する締め付け作業の作業数が普通ボルトナット締付作業数と同じでありながら、振動などの緩み要因によっても締結状態にあるボルトナットが一体化された状態で緩まないねじ締結体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、ピッチ差を利用した緩み止めでありながら、現在の問題点である作業の煩雑さの解消、及び被締結部材とねじ締結体間で生ずるすべり現象による回転を発生させないことを実現させようと本発明を開発するに至った。
【００１０】
本発明において、「主ねじ」のピッチや外径などの大きさはＪＩＳに規定されている規格で設計されるが、「副ねじ」のピッチや外径の大きさはＪＩＳに制定されている規格に限らないで設計される。
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のねじ締結体１の発明は、主ねじ３がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ３よりもピッチの小さい副ねじ４が頭部側に螺刻されたボルト２と、座金７とあるいは座金７及びワッシャー２０と、を含むねじ締結体１であって、前記座金７は、前記ボルト２の副ねじ４に螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金７の被締結部材に接する座面に突設された突起歯８により、又は前記座金７と被締結部材との間に介設されるワッシャー２０の両面に突設された突起歯８により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１において、ボルト２の主ねじ３及び副ねじ４の外径が、ボルト２の副ねじ４の外径が主ねじ３の外径と同一の場合、ボルト２の副ねじ４の外径が主ねじ３の外径よりも大きい場合、又は、前記副ねじ４の外径が主ねじ３の外径より大きい場合であって副ねじ４が主ねじ３側の小さい外径部に数山ねじ溝を連通させて螺刻されている場合のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１又は２において、ボルト２の主ねじ部と副ねじ部のねじ溝を隣接させて連続又は不連続とした形体、あるいはボルトの主ねじ部と副ねじ部を離間させて前記主ねじ部と前記副ねじ部との間にねじ溝の螺刻されていない部分を設けた形体であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、座金７の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されてない円筒形状又は円錐形状、あるいは座金７の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されている多角形柱形状としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、突起歯８の略三角形の形状が、外周面に締結工具の掛かり部を設けた座金７の座面に突設された突起歯８については、ボルト２の締付回転による座金７の被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成され、あるいは、両面に突起歯８が突設されたワッシャー２０の突起歯については、いずれか一方の面又は両面においてボルト２の締付回転による座金７又は被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、ボルト２の頭部を設定したトルクで破断させるために、前記頭部首下部の外周面に溝１７を周設し、前記溝底部の軸径を前記設定したトルクで破断可能としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、ボルト２に被締結部材を挟んで螺合されるナットを有し、前記ナットの座面に被締結部材の押入又は嵌入される回転止め用の突起歯を突設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載のねじ締結体１の発明は、座金７の座面が被締結部材との間で回転しないので、座面との摩擦の影響を受けず、ピッチ差は小さく、入力した回転トルクをボルト２の軸力に変換する効率が高く、トルク法による締結においても従来のボルトより軸力のばらつきが少なくなり、かつ締結の回転角度が大きいので回転角法による締結においても若干の角度のずれは軸力に影響しないという効果を奏する。
【００１９】
座金７の座面側に回転止め用の突起歯８を設けたことにより、前記突起歯８が被締結部材に食い込み固定化されるので、振動などの緩み要因が発生しても、座金７の座面と被締結部材の表面との間ですべりが生じない。これによって、振動などの緩み要因が発生しても、締結状態にあるボルト又はナットが被締結部材と一体化された状態で回転しないので、緩まないという効果が生じる。このことは、ピッチ差及び突起歯８とを合わせた締結技術により、緩み止め効果が格段に向上することを示唆している。
【００２０】
また、本発明により、定期的なボルトナットの増締めというメンテナンス作業を廃止、又は著しく減少させることが可能で、これに関わる作業費などのコスト低減を図ることができるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、従来のねじ締結体の場合には締付けに必要なトルク以上に締め付けすぎ、ボルトが降伏点近くまで伸びることがあったが、主ねじ３部に対して副ねじ４部のピッチを小さくしたことにより、そのピッチ差のピッチの普通ボルトを使用した状態となる。これによって、目標トルクに達するまでのボルトの回転角度が大幅に増し緩みにくくなるので、作業者は安心して締付けすぎないから作業者のストレス軽減もできる。
【００２２】
緩まないという効果を有することから、ボルト締付力を高くしなくてもよいし、被締結部材に当接するのは突起歯８を設けた座金７であることから、ボルト２の座面を被締結部材に当接させて締め付けないので、ボルトナットの頭部を小さくでき、ボルトナットの省材料化ができる。
【００２３】
ボルト２の主ねじ３と副ねじ４のピッチが異なるため、主ねじ３を螺刻されたねじ先側から座金７を螺入できないが、ボルト頭部にねじ溝１６が螺刻されている場合やねじ溝が螺刻されていない場合にそれぞれに対応して、座金７の内径をボルト頭部側から螺入できる大きさにするので、座金７を容易にボルト２に螺入できるという効果を奏する。
【００２４】
なお、ボルト２の頭部を小さくした場合は前記ボルト２の適正な締め付けトルクがわかりにくくなるので、前記頭部の上面の平面部などにボルト２の径（サイズ）を刻印するなどをすれば適正な締め付けトルクで締め付けることができる。
【００２５】
また、座金７に突起歯８を設けずワッシャー２０に突起歯８を設けるので、座金７の材質が従来通りの普通ナットと同じ材質でよく、被締結部材に食い込ます高硬度でなくともよいという効果を奏する。
【００２６】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明と同じ効果を奏する。さらに、副ねじ４部の内径をボルト２頭部より大きくすることにより、ボルト２頭部のねじ溝１６をなくすことができるという効果を奏する。
【００２７】
また、頭部側の外径がねじ先側の外径より大きいボルト２であって、副ねじ４が頭部側の外径部とねじ先側の外径部の２〜３山にねじ溝を連通させて螺刻され、主ねじ３がねじ先側の外径部に螺刻されているボルトの場合であって、座金７の座面が被締結部材に接触した状態からボルト締め付け完了までのボルト２の螺入長さを前記２〜３山に設定した場合は、被締結部材のボルト通し穴の内径を、前記副ねじ部の外径部の大きさより小である前記主ねじ部の外径部が挿入できる大きさでよいという効果を奏する。
【００２８】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明と同じ効果を奏する。さらに、主ねじ３と副ねじ４とを隣接させて連続させた形体の場合は、座金７をボルト２に螺入する時に、座金７に螺刻されためねじのピッチと主ねじ３の大きいピッチとのピッチ差が座金７の回転への抑止力となる。この抑止力により、ボルト２螺入前に、ボルト２に座金７を螺入させていた場合に、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できるという効果を奏する。また、前記主ねじ３部と前記副ねじ４部の間に、円筒部などの螺刻されていない部分を設けても、前記螺刻されていない部分が座金７の回転への抑止力となり、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できるという効果を奏する。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、座金の外周面に締付工具の掛かり部を形成した場合には、座金をソケットレンチなどの締付工具で締付られるという効果を奏する。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、ボルト２による本締めの前にボルト２に螺入させた状態で座金７ごとボルトを回転させて仮締めするが、緩やかな斜面９を形成したことによって回転時の抵抗を減じることができる。そのため、座金７に突起歯８、９を設けた場合には被締結部材の表面にがじりを生じさせないようにすることができ、又はワッシャー２０に突起歯８，９を設けた場合には座金７の座面にがじりを生じさせないようにすることができるという効果を奏する。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、ボルト頭部の首下部に環状の溝を設け、ボルト頭部を一定の締付力で破断させて分離させることにより、緩めることが極めて困難なねじ締結体１となるので、橋梁、送電線塔又は鉄骨構造物などの組立の使用に適するという効果を奏する。また、座金の外周面形状を円錐形状にすることにより締付工具が掛かりにくくなるため誤って緩めてしまうことが生じないという効果を奏する。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、ボルトとナットで被締結部材を挟んだ形態の場合にも請求項１乃至６のいずれかの発明と同じ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の主ねじと副ねじとを連続させたねじ締結体の概要図である。
【図２】本発明の主ねじと副ねじとの間に円筒部を設けたねじ締結体の概要図である。
【図３】突起歯を突設した座金の正面概要図である。
【図４】外周面に縦溝を設けた座金の正面概要図である。
【図５】外周面に縦溝を設けた座金の平面概要図である。
【図６】上下面に突起歯を設けたワッシャーの正面概要図である。
【図７】（イ）は普通ボルトナットからなるねじ締結体の場合の概念図で、（ロ）及び（ハ）は緩み止め効果の説明図である。
【図８】（イ）はボルトに副ねじが螺刻された場合の本発明であるねじ締結体の概念図で、（ロ）はボルトに主ねじと副ねじを螺刻された本発明であるねじ締結体の締結状況概念図である。
【図９】副ねじをボルトの頭部側の大きい外径部と、主ねじと同じ小さい外径部に２〜３山螺刻したねじ締結体の説明図である。
【図１０】副ねじをボルトの頭部側の大きい外径部のみに螺刻したねじ締結体の説明図である。
【図１１】一定の締付力で破断させるためボルト頭部の首下部に直径を小さくするように溝を周設したねじ締結体の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明であるねじ締結体１について図１又は図２で説明する。本発明であるねじ締結体１は、主ねじ３がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ３よりもピッチの小さい副ねじ４が頭部側に螺刻されたボルト２と、座金７とあるいは座金７及びワッシャー２０と、を含むねじ締結体１であって、前記座金７は、前記ボルト２の副ねじ４に螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金７の被締結部材に接する座面に突設された突起歯８により、又は前記座金７と被締結部材との間に介設されるワッシャー２０の両面に突設された突起歯８により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されるねじ締結体１である。
【００３５】
前記座金に突起歯８を突設する場合にはワッシャーが不要であるが、前記座金に突起歯８を突設しない場合には、突起歯を突設しない座金と、前記座金と被締結部材との間に介設される回転止め用の突起歯を両面に設けたワッシャー２０とを併用する。
【００３６】
また、ねじ締結体１の構成は、被締結部材５のボルト挿入穴にねじが螺刻がされている場合はナット無の形態となり、被締結部材５のボルト挿入穴にねじが螺刻がされていない場合には図１１に示すように被締結部材をボルト２と、回転止め用の突起歯を設けたナット３０で挟む形態となる。
【００３７】
ボルト２の主ねじ３のねじ寸法はＪＩＳに規定されている規格に基づいて設計され、副ねじ４のピッチや外径などのねじ寸法はＪＩＳ規格に限らずに設計される。
【００３８】
図１に示すように、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径と同一、又は、図２に示すように、主ねじ３の外径よりも大きく設定する。これによりボルトの副ねじに螺合した座金の座面を被締結部材に当接させることができる。
【００３９】
また、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径と同一などの場合に、頭部より座金７を螺入させるようにしたことにより、ボルト２の頭部の外径部にねじ溝１６が存することがあるが実用上問題はない。そして、頭部より座金７を螺入させるようにしたことにより、ボルト２のねじ部の外径よりもボルト頭部の外径が小となるため、前記頭部形状を六角形状とすればスパナなどが締め付け時に滑る懸念があるが、前記頭部形状を十二角形状にしてソケットレンチなどでしか締め付けられないようにすれば締め付け時に滑る懸念を解消できる。
【００４０】
また、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径よりも大きくし、ボルト２の副ねじ４の内径が、前記ボルト２頭部の外径の大きさを超えるように設計すれば、ボルト頭部にねじ溝１６を形成させないことができる。
【００４１】
ボルト２における、螺刻される主ねじ３の部分と副ねじ４の部分の位置関係は、図１に示すように、ボルト２の主ねじ３の部分と副ねじ４の部分とを、隣接させて主ねじ３と副ねじ４のそれぞれのねじ溝を連通させて連続させてもよいし、ねじ溝を連通させず不連続させてもよい。又は図２に示すように、離間させて主ねじ３の部分と副ねじ４の部分との間に円筒部１１などの螺刻されていない部分を設けてもよい。
【００４２】
主ねじと副ねじのピッチ差、又は螺刻されていない部分が座金７の回転への抑止力となり、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できる。
【００４３】
ここで、座金とボルトをセットして被締結部材に螺入させて、座金の突起歯が被締結部材に接してからボルトを締付ていくと、座金が突起歯により固定されるので、座金に対してボルトが螺入方向にすすむ。この場合には、図１０に示すように、ボルトの主ねじ部と被締結部材との隙ｍが存するように、被締結部材のボルト挿入穴の径はボルトの副ねじ部の外径より大きくしておく。
【００４４】
一方、図９に示すように、ボルトの頭部側の外径がねじ先側の外径より大きい場合であって、副ねじ４を頭部側の外径部と、ねじ先側の外径部の２〜３山にねじ溝を連通させて螺刻した場合には、被締結部材のボルト挿入穴の径をボルトの主ねじの外径より大きくしておけばよいので、ボルトの主ねじ部と被締結部材との隙ｎは図１０に示す隙ｍより小になり、被締結部材のボルト通し穴の内径を小さくできる。
【００４５】
ボルト２の主ねじ３と副ねじ４は、ねじ部を直線的に展開すればわかるように、頭部、主ねじ部及び副ねじ部を成型した軸を、頭部形状、主ねじ及び副ねじを別々に又は一体的に刻設した転造ダイスで転造すれば製造でき、特別な製造方法は要しない。このとき、前記副ねじ４部のおねじは、任意の外径及びピッチを設定できる。
【００４６】
座金７は、ボルト２の副ねじ４と同一のピッチを螺刻されためねじの副ねじ１２と、被締結部材に接する座面に被締結部材に対して食い込み、座金７と被締結部材とを固定化させる回転止め用の突起歯８を含む形体からなる。
【００４７】
座金７の外周面形状を、図３に示すように、座金を締結工具で回転させない場合には平面視で円形状や角形状などいずれの形状でもよいが、座金を仮締めなどのために締結工具で回転させる場合には、平面視で十二角形などの角形に、又は図４又は図５に示すように、座金の回転方向に対して直角方向の溝１０を複数個所設けた、平面視で略円形状に形成した外周面形状とする。いずれの外周面形状であっても、タップ立て時に支障がない形状がよい。また、主ねじ側にナット３０を使用する場合は、ナット３０の形体は、図１１に示すように、座金７とは螺刻されているめねじが主ねじか副ねじかの違いはあるが座金７と同じ形体とし同じ機能をもたせる。
【００４８】
座金７の突起歯８の形状は、正面視で略正三角形や略二等辺三角形などの略三角形状で形成されており、前記略三角形状の中には、座金の被締結部材に接する側の座面に突設された回転止め用の突起歯８の形状を、図４に示すように、正面視で前記座面に対して、突起歯の先端部から締付け回転方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状も含まれる。なお、突起歯８は高周波焼入れにて歯部分のみ硬度を上げることができる。
【００４９】
正面視で略三角形状で形成された形状の突起歯８を具備した座金７を使用した場合には、突起歯８が被締結部材に食い込み、突起歯８を突設した座金７が振動などで回転せず、これによって緩まないねじ締結体１を提供できる。
【００５０】
また、正面視で突起歯８の先端部から締付け回転による被締結部材との相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成された略三角形状の突起歯８を具備した座金７を使用した場合には、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、ボルト２頭部による本締めの前に座金ごと回転させて仮締めするが、そのときに被締結部材の表面にがじりを生じさせないようにすることができる。
【００５１】
座金に回転止め用の突起歯８を具備させない場合には、図６に示すように、回転止め用の突起歯８を上下面に突設した平板状で環状のワッシャー２０を設け、前記ワッシャー２０を座金と被締結部材の間に介設する。
【００５２】
ワッシャー２０の突起歯８の形体には、正面視で上面及び下面側が略三角形状の形体、突起歯８の形状が正面視で下面側が略三角形状で上面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体、突起歯８の形状が正面視で上面側が略三角形状で下面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体、又は、突起歯８の形状が正面視で上面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成し、かつ下面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体がある。
【００５３】
正面視で上面及び下面側に略三角形状の形体の突起歯８を具備したワッシャー２０を使用する場合には、座金７の材質が高硬度ではなく従来通りの普通ナットと同じ材質でよい。
【００５４】
また、突起歯８の斜面を緩やかな傾斜形状の斜面９に形成したワッシャー２０を使用する場合には、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、座金７又は被締結部材の座面側にがじりを生じさせないという効果を奏する。
【００５５】
一般的にトルク法によってボルトを締め付けた場合、トルクはボルト頭部の座面の摩擦に５０％、ねじ面の摩擦に４０％が消費され、残りの１０％しか軸力に変換されず、軸力のバラツキを生じやすいが、本願発明の突起歯を座金又はワッシャーに突設した場合は、座金の座面が被締結部材との間で回転しないので座面との摩擦の影響を受けず、ピッチ差は小さく、入力した回転トルクをボルトの軸力に変換する効率が高く、トルク法による締結においても従来のボルトより軸力のバラツキが少なくなり、かつ締結の回転角度が大きいので回転角法による締結においても若干の角度のずれは軸力に影響しない。なお、ボルトへの入力トルクは普通ボルトを７０Ｎｍで締め付けると仮定すれば、本発明の場合は同じ軸力を得るのに約１８〜２０％少ない５８Ｎｍ前後でよい。
【００５６】
また、図１１に示すように、ボルト頭部首下部の外周面に直径を小さくする溝１７を周設し、軸部を一定の軸径とし一定の締付力で捩じ切って溝部を破断してボルト頭部を分離させることにより、緩めることが極めて困難なねじ締結体をつくることもできる。この場合、橋梁や送電線塔などの組立の使用に適する。
【００５７】
このとき、座金７の外周面形状を円錐形状にしておけば、締付後にソケットレンチなどの工具を容易に引っ掛ける部位がなくなるため誤って緩めてしまうことが生じにくい。
【００５８】
本発明の実施の形態であるねじ締結体１の使用について説明する。
【００５９】
本発明の実施の形態であるボルト２に副ねじ４が螺刻されたねじ締結体１には、主ねじ３と副ねじ４の外径を同一にする第一の形体、又は副ねじ４の外径を主ねじ３の外径より大きくする第二の形体、さらには第一又は第二の形体において、図２に示すように主ねじ３と副ねじ４との間に円筒部１１などの非ねじ部を設ける形体、図１に示すように主ねじ３と副ねじ４とを隣接させてねじ溝を連続又はねじ溝を不連続にさせる形体、あるいは副ねじの外径を主ねじよりも大きくした形体で副ねじを主ねじ側に２〜３山螺刻した形体などがある。いずれも被締結部材への螺入前のボルト２に座金７をセットすることができる。
【００６０】
まず、ボルト２の副ねじ４に座金７を完全に螺合する状態にする。このとき、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合には、正面視で座金の座面に対して、突起歯８の先端部から締付け回転による座金の相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状を有する突起歯を具備し、締付工具の掛かり部を具備した座金７を使用する。
【００６１】
また、主ねじ３と副ねじ４とを離間させた場合には、その中間部位に例えば円筒部１１を設ける場合があり、この場合は円筒部１１が座金を容易には螺入させにくくさせる。
【００６２】
そして、座金７を螺合させたボルト２を被締結部材のねじ穴に対して螺入する。
【００６３】
ボルト２が被締結部材に螺入されるにしたがって、座金７の突起歯８が被締結部材の表面に接して回転停止し、前記座面に突設された突起歯８が被締結部材の表面に食い込んで座金７の座面が被締結部材５に接した後、本締めが始まる。
【００６４】
ここで、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合には、正面視で座金７の座面に対して、突起歯８の先端部から締付け回転による座金の相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状を有する突起歯８を具備する座金７ごとボルトを仮締めした後、ボルト頭部によりボルトを回転させて、本締めを実施する。
【００６５】
仮締めの時点では、座金を締め付けることにより被締結部材はピッチの大きい主ねじにより締め付けられて、遊びやスナッグトルク等が除去される。
【００６６】
ここからさらに、ボルト２頭部に工具を掛け替えて締め付けていけば、主ねじ３と副ねじ４が同時進行で締まっていき、主ねじ３と副ねじ４のピッチ差で螺入しようとするので、副ねじ４と座金７のねじ接触面と、主ねじ３と被締結部材のねじ接触面とにおいて大きな摩擦抵抗が生じ、大きな圧縮力が生じてボルト２と座金７と被締結部材とは固定化される。
【００６７】
したがって、ボルト２が被締結部材に螺入されていくと、座金７の突起歯８が被締結部材への回転止めの楔体となり、最初に座金７と被締結部材とが固定化され、次に副ねじ４と座金７とが、主ねじ３でボルト２と被締結部材とが固定化されて、被締結部材、ボルト２及び座金７とは極めて強固な締結状態となる。
【００６８】
次に、本発明のボルトナットの組合せ概念図で緩み止め効果を説明する。まず比較のための普通ボルトナットの場合について図７で説明する。図７（イ）は普通ボルトナット２２、２３で締付ける概念図であり、図７（ロ）及び（ハ）は緩み止め効果の説明図である。
【００６９】
図７（ロ）及び（ハ）において、横方向の下線ｂは被締結部材５の被締結面を示し、上線ａはボルト２２やナット２３のピッチの大きさをリード角で示し、上下線に挟まれた楔体４０はナット２３の主ねじ２９のねじ山を示している。そして、図７（ロ）はボルト２２やナット２３のリード角が小さい場合を表し、図７（ハ）はボルト２２やナット２３のリード角が大きい場合を表している。
【００７０】
図７（ロ）及び（ハ）に、普通ナット２３が被締結部材５面に当接しながらボルト２２の主ねじ部に押し込まれていく形体を示しており、図７（ロ）及び（ハ）から、ボルト２２やナット２３のピッチが大きくなれば楔体４０に戻す力が働けば抜けやすいことがわかる。
【００７１】
本発明の場合を図８（イ）及び（ロ）に示している。図８（イ）はボルト２に副ねじ４が螺刻された場合の概念図を表しており、図８（ロ）は図８（イ）の締結状況概念図である。
【００７２】
図８（ロ）において、上側の溝状体２６は座金７の副ねじ１２のねじ溝を表し、下側の溝状体２７は被締結部材５の主ねじ１５のねじ溝を表し、主ねじのピッチを溝状体２７の傾きで表し、副ねじのピッチを溝状体２６の傾きで表している。そして、略エ字状の楔体４１はボルト２を表し、楔体４１の上部は副ねじ４のねじ山を、下部は主ねじ３のねじ山を表している。
【００７３】
図８（ロ）に示した、被締結部材５の主ねじ１５と座金７の副ねじ１２の異勾配の溝の中にボルト２である楔体４１を押し込んだ形体は、末広がりの溝状体２６と溝状体２７とにボルト２を押し込むことになるので抜けにくくなり、主ねじと副ねじの傾き（ピッチ）の差の小さいほど押し込むと抜けにくくなることがわかる。
【００７４】
次に、使用例を挙げて本発明を説明する。
【００７５】
［使用例１］
図１に示すねじ締結体１の場合であり、ボルト２のおねじがＭ１２のピッチが１．７５ｍｍ、副ねじ４の外径１２ｍｍでピッチ１．５ｍｍとし、ピッチ差を０．２５ｍｍとした。
【００７６】
図１において、ねじ締結体１の使用例を説明する。ボルト２で被締結部材を締付ければ、副ねじ４のねじのピッチの方が主ねじ３のピッチよりも小さいので、副ねじを有する座金７は主ねじ３より軸方向の進みが小さい。したがって、ボルト２の回転に伴い座金７の突起歯８が被締結部材に当接して座金７の回転が停止されると、ボルト２の主ねじ３と副ねじ４に形成したねじのピッチ差でしか締まっていかないので、副ねじを有する座金７の突起歯８が食い込んで前記座金７が被締結部材に接した後締めて（普通ナット７は約４５°前後で締結が完了）２００°〜２５０°で締め付けが完了し、副ねじを有する座金７はボルト２を完全に緩めるまで回動できなくなる。なお、スナッグトルク等の関係により実測した締付角度にはバラツキがある。
【００７７】
ここで、副ねじを有する座金７と主ねじ３のピッチ差を調整すれば、締まり始めて締め付け完了までの回転数を調整できる。
【符号の説明】
【００７８】
１ ねじ締結体
２ ボルト
３ 主ねじ（ボルト）
４ 副ねじ（ボルト）
５ 被締結部材
７ 座金
８ 突起歯
９ 傾斜形状の斜面
１０ 溝
１１ 円筒部
１２ 副ねじ（座金）
１５ 主ねじ（被締結部材）
１６ ねじ溝
１７ 溝
２０ ワッシャー
２２ ボルト（普通ボルト）
２３ ナット（普通ナット）
２６ 溝状体
２７ 溝状体
２９ 主ねじ（ナット）
３０ ナット
４０ 楔体
４１ 楔体
ａ 上線
ｂ 下線
ｍ 隙
ｎ 隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み止め機能を有するボルト及びナット等からなるねじ締結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ締結体において、ボルトナットを締めた後、被締結部材に対してボルト軸直角荷重が作用すると、ボルトナットのねじが緩むことは知られている。このねじの緩みは、工場設備の現場では極めて頻繁に生じる現象であり、いかなるねじ締結体であっても至る所でこの危険にさらされている。よって、ボルトナットのねじの緩みに対する対応としては、メンテナンス活動の一つとして定期的なボルトの増し締めが行われている。
【０００３】
従来より、ボルトナットのねじ締結体は、その必要性により種々の技術が開示されており、緩み止め機能を有するねじ締結体として、ダブルナット等の、ねじピッチ差を利用して締結させる技術が開示されている。例えば、ボルト本体とボルト頭部とにそれぞれねじを刻設し、かつボルト本体とボルト頭部とのねじピッチを異ならしめた締付け用の係合部を有するスクリューボルトと、このスクリューボルトのボルト頭部のねじに螺合されるロックナットからなる緩み止めボルトの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ボルトと、このボルトの基部に螺合されるネジ座金とよりなり、前記ボルトの基部は大径で、その外周には前記ネジ座金が螺合するおねじが形成され、ボルト基部のおねじはボルト先端側に形成されたおねじよりも大きいピッチに形成された、ボルトの緩み止め装置の技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１９６４２０号公報
【特許文献２】特開平０５−３３２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２のねじ締結体の技術は、主ボルト又は主ナットを締付ける作業をした後に、ピッチの異なる副ナットを締付ける作業があり、普通ナットからなるダブルナット法による締付作業よりは煩雑ではないが、実質的にはダブルナットからなるねじ締結体と同じ作業数の２作業を必要とし、シングルボルトナットからなるねじ締結体を締付ける１作業に比較して作業数が多いので、生産現場では実用化の妨げとなっているという問題があった。
【０００７】
さらに、特許文献１及び特許文献２のねじ締結体の技術は、ナットと被締結部材とは高い面圧力で緩み防止を図っているので、大きい振動などの緩み要因によって、締結状態にあるボルト又はナットが副ナットと一体化された状態で、副ナットの下面と被締結部材の表面との間ですべり現象が生じて、回転してしまうことがあり、一般的なシングルナットからなるねじ締結体と同じ緩み止め効果しかないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ねじ締結体に対する締め付け作業の作業数が普通ボルトナット締付作業数と同じでありながら、振動などの緩み要因によっても締結状態にあるボルトナットが一体化された状態で緩まないねじ締結体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、ピッチ差を利用した緩み止めでありながら、現在の問題点である作業の煩雑さの解消、及び被締結部材とねじ締結体間で生ずるすべり現象による回転を発生させないことを実現させようと本発明を開発するに至った。
【００１０】
本発明において、「主ねじ」のピッチや外径などの大きさはＪＩＳに規定されている規格で設計されるが、「副ねじ」のピッチや外径の大きさはＪＩＳに制定されている規格に限らないで設計される。
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のねじ締結体１の発明は、主ねじ３がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ３よりもピッチの小さい副ねじ４が頭部側に螺刻されたボルト２と、座金７とあるいは座金７及びワッシャー２０と、を含むねじ締結体１であって、前記座金７は、前記ボルト２の副ねじ４に螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金７の被締結部材に接する座面に突設された突起歯８により、又は前記座金７と被締結部材との間に介設されるワッシャー２０の両面に突設された突起歯８により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１において、ボルト２の主ねじ３及び副ねじ４の外径が、ボルト２の副ねじ４の外径が主ねじ３の外径と同一の場合、ボルト２の副ねじ４の外径が主ねじ３の外径よりも大きい場合、又は、前記副ねじ４の外径が主ねじ３の外径より大きい場合であって副ねじ４が主ねじ３側の小さい外径部に数山ねじ溝を連通させて螺刻されている場合のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１又は２において、ボルト２の主ねじ部と副ねじ部のねじ溝を隣接させて連続又は不連続とした形体、あるいはボルトの主ねじ部と副ねじ部を離間させて前記主ねじ部と前記副ねじ部との間にねじ溝の螺刻されていない部分を設けた形体であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、座金７の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されてない円筒形状又は円錐形状、あるいは座金７の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されている多角形柱形状としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、突起歯８の略三角形の形状が、外周面に締結工具の掛かり部を設けた座金７の座面に突設された突起歯８については、ボルト２の締付回転による座金７の被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成され、あるいは、両面に突起歯８が突設されたワッシャー２０の突起歯については、いずれか一方の面又は両面においてボルト２の締付回転による座金７又は被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、ボルト２の頭部を設定したトルクで破断させるために、前記頭部首下部の外周面に溝１７を周設し、前記溝底部の軸径を前記設定したトルクで破断可能としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載のねじ締結体１の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、ボルト２に被締結部材を挟んで螺合されるナットを有し、前記ナットの座面に被締結部材の押入又は嵌入される回転止め用の突起歯を突設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載のねじ締結体１の発明は、座金７の座面が被締結部材との間で回転しないので、座面との摩擦の影響を受けず、ピッチ差は小さく、入力した回転トルクをボルト２の軸力に変換する効率が高く、トルク法による締結においても従来のボルトより軸力のばらつきが少なくなり、かつ締結の回転角度が大きいので回転角法による締結においても若干の角度のずれは軸力に影響しないという効果を奏する。
【００１９】
座金７の座面側に回転止め用の突起歯８を設けたことにより、前記突起歯８が被締結部材に食い込み固定化されるので、振動などの緩み要因が発生しても、座金７の座面と被締結部材の表面との間ですべりが生じない。これによって、振動などの緩み要因が発生しても、締結状態にあるボルト又はナットが被締結部材と一体化された状態で回転しないので、緩まないという効果が生じる。このことは、ピッチ差及び突起歯８とを合わせた締結技術により、緩み止め効果が格段に向上することを示唆している。
【００２０】
また、本発明により、定期的なボルトナットの増締めというメンテナンス作業を廃止、又は著しく減少させることが可能で、これに関わる作業費などのコスト低減を図ることができるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、従来のねじ締結体の場合には締付けに必要なトルク以上に締め付けすぎ、ボルトが降伏点近くまで伸びることがあったが、主ねじ３部に対して副ねじ４部のピッチを小さくしたことにより、そのピッチ差のピッチの普通ボルトを使用した状態となる。これによって、目標トルクに達するまでのボルトの回転角度が大幅に増し緩みにくくなるので、作業者は安心して締付けすぎないから作業者のストレス軽減もできる。
【００２２】
緩まないという効果を有することから、ボルト締付力を高くしなくてもよいし、被締結部材に当接するのは突起歯８を設けた座金７であることから、ボルト２の座面を被締結部材に当接させて締め付けないので、ボルトナットの頭部を小さくでき、ボルトナットの省材料化ができる。
【００２３】
ボルト２の主ねじ３と副ねじ４のピッチが異なるため、主ねじ３を螺刻されたねじ先側から座金７を螺入できないが、ボルト頭部にねじ溝１６が螺刻されている場合やねじ溝が螺刻されていない場合にそれぞれに対応して、座金７の内径をボルト頭部側から螺入できる大きさにするので、座金７を容易にボルト２に螺入できるという効果を奏する。
【００２４】
なお、ボルト２の頭部を小さくした場合は前記ボルト２の適正な締め付けトルクがわかりにくくなるので、前記頭部の上面の平面部などにボルト２の径（サイズ）を刻印するなどをすれば適正な締め付けトルクで締め付けることができる。
【００２５】
また、座金７に突起歯８を設けずワッシャー２０に突起歯８を設けるので、座金７の材質が従来通りの普通ナットと同じ材質でよく、被締結部材に食い込ます高硬度でなくともよいという効果を奏する。
【００２６】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明と同じ効果を奏する。さらに、副ねじ４部の内径をボルト２頭部より大きくすることにより、ボルト２頭部のねじ溝１６をなくすことができるという効果を奏する。
【００２７】
また、頭部側の外径がねじ先側の外径より大きいボルト２であって、副ねじ４が頭部側の外径部とねじ先側の外径部の２〜３山にねじ溝を連通させて螺刻され、主ねじ３がねじ先側の外径部に螺刻されているボルトの場合であって、座金７の座面が被締結部材に接触した状態からボルト締め付け完了までのボルト２の螺入長さを前記２〜３山に設定した場合は、被締結部材のボルト通し穴の内径を、前記副ねじ部の外径部の大きさより小である前記主ねじ部の外径部が挿入できる大きさでよいという効果を奏する。
【００２８】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明と同じ効果を奏する。さらに、主ねじ３と副ねじ４とを隣接させて連続させた形体の場合は、座金７をボルト２に螺入する時に、座金７に螺刻されためねじのピッチと主ねじ３の大きいピッチとのピッチ差が座金７の回転への抑止力となる。この抑止力により、ボルト２螺入前に、ボルト２に座金７を螺入させていた場合に、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できるという効果を奏する。また、前記主ねじ３部と前記副ねじ４部の間に、円筒部などの螺刻されていない部分を設けても、前記螺刻されていない部分が座金７の回転への抑止力となり、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できるという効果を奏する。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、座金の外周面に締付工具の掛かり部を形成した場合には、座金をソケットレンチなどの締付工具で締付られるという効果を奏する。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、ボルト２による本締めの前にボルト２に螺入させた状態で座金７ごとボルトを回転させて仮締めするが、緩やかな斜面９を形成したことによって回転時の抵抗を減じることができる。そのため、座金７に突起歯８、９を設けた場合には被締結部材の表面にがじりを生じさせないようにすることができ、又はワッシャー２０に突起歯８，９を設けた場合には座金７の座面にがじりを生じさせないようにすることができるという効果を奏する。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、ボルト頭部の首下部に環状の溝を設け、ボルト頭部を一定の締付力で破断させて分離させることにより、緩めることが極めて困難なねじ締結体１となるので、橋梁、送電線塔又は鉄骨構造物などの組立の使用に適するという効果を奏する。また、座金の外周面形状を円錐形状にすることにより締付工具が掛かりにくくなるため誤って緩めてしまうことが生じないという効果を奏する。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、ボルトとナットで被締結部材を挟んだ形態の場合にも請求項１乃至６のいずれかの発明と同じ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の主ねじと副ねじとを連続させたねじ締結体の概要図である。
【図２】本発明の主ねじと副ねじとの間に円筒部を設けたねじ締結体の概要図である。
【図３】突起歯を突設した座金の正面概要図である。
【図４】外周面に縦溝を設けた座金の正面概要図である。
【図５】外周面に縦溝を設けた座金の平面概要図である。
【図６】上下面に突起歯を設けたワッシャーの正面概要図である。
【図７】（イ）は普通ボルトナットからなるねじ締結体の場合の概念図で、（ロ）及び（ハ）は緩み止め効果の説明図である。
【図８】（イ）はボルトに副ねじが螺刻された場合の本発明であるねじ締結体の概念図で、（ロ）はボルトに主ねじと副ねじを螺刻された本発明であるねじ締結体の締結状況概念図である。
【図９】副ねじをボルトの頭部側の大きい外径部と、主ねじと同じ小さい外径部に２〜３山螺刻したねじ締結体の説明図である。
【図１０】副ねじをボルトの頭部側の大きい外径部のみに螺刻したねじ締結体の説明図である。
【図１１】一定の締付力で破断させるためボルト頭部の首下部に直径を小さくするように溝を周設したねじ締結体の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明であるねじ締結体１について図１又は図２で説明する。本発明であるねじ締結体１は、主ねじ３がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ３よりもピッチの小さい副ねじ４が頭部側に螺刻されたボルト２と、座金７とあるいは座金７及びワッシャー２０と、を含むねじ締結体１であって、前記座金７は、前記ボルト２の副ねじ４に螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金７の被締結部材に接する座面に突設された突起歯８により、又は前記座金７と被締結部材との間に介設されるワッシャー２０の両面に突設された突起歯８により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されるねじ締結体１である。
【００３５】
前記座金に突起歯８を突設する場合にはワッシャーが不要であるが、前記座金に突起歯８を突設しない場合には、突起歯を突設しない座金と、前記座金と被締結部材との間に介設される回転止め用の突起歯を両面に設けたワッシャー２０とを併用する。
【００３６】
また、ねじ締結体１の構成は、被締結部材５のボルト挿入穴にねじが螺刻がされている場合はナット無の形態となり、被締結部材５のボルト挿入穴にねじが螺刻がされていない場合には図１１に示すように被締結部材をボルト２と、回転止め用の突起歯を設けたナット３０で挟む形態となる。
【００３７】
ボルト２の主ねじ３のねじ寸法はＪＩＳに規定されている規格に基づいて設計され、副ねじ４のピッチや外径などのねじ寸法はＪＩＳ規格に限らずに設計される。
【００３８】
図１に示すように、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径と同一、又は、図２に示すように、主ねじ３の外径よりも大きく設定する。これによりボルトの副ねじに螺合した座金の座面を被締結部材に当接させることができる。
【００３９】
また、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径と同一などの場合に、頭部より座金７を螺入させるようにしたことにより、ボルト２の頭部の外径部にねじ溝１６が存することがあるが実用上問題はない。そして、頭部より座金７を螺入させるようにしたことにより、ボルト２のねじ部の外径よりもボルト頭部の外径が小となるため、前記頭部形状を六角形状とすればスパナなどが締め付け時に滑る懸念があるが、前記頭部形状を十二角形状にしてソケットレンチなどでしか締め付けられないようにすれば締め付け時に滑る懸念を解消できる。
【００４０】
また、ボルト２の副ねじ４の外径を主ねじ３の外径よりも大きくし、ボルト２の副ねじ４の内径が、前記ボルト２頭部の外径の大きさを超えるように設計すれば、ボルト頭部にねじ溝１６を形成させないことができる。
【００４１】
ボルト２における、螺刻される主ねじ３の部分と副ねじ４の部分の位置関係は、図１に示すように、ボルト２の主ねじ３の部分と副ねじ４の部分とを、隣接させて主ねじ３と副ねじ４のそれぞれのねじ溝を連通させて連続させてもよいし、ねじ溝を連通させず不連続させてもよい。又は図２に示すように、離間させて主ねじ３の部分と副ねじ４の部分との間に円筒部１１などの螺刻されていない部分を設けてもよい。
【００４２】
主ねじと副ねじのピッチ差、又は螺刻されていない部分が座金７の回転への抑止力となり、ボルト２を被締結部材に螺入させる時にボルト２と座金７とを一体化させて螺合できる。
【００４３】
ここで、座金とボルトをセットして被締結部材に螺入させて、座金の突起歯が被締結部材に接してからボルトを締付ていくと、座金が突起歯により固定されるので、座金に対してボルトが螺入方向にすすむ。この場合には、図１０に示すように、ボルトの主ねじ部と被締結部材との隙ｍが存するように、被締結部材のボルト挿入穴の径はボルトの副ねじ部の外径より大きくしておく。
【００４４】
一方、図９に示すように、ボルトの頭部側の外径がねじ先側の外径より大きい場合であって、副ねじ４を頭部側の外径部と、ねじ先側の外径部の２〜３山にねじ溝を連通させて螺刻した場合には、被締結部材のボルト挿入穴の径をボルトの主ねじの外径より大きくしておけばよいので、ボルトの主ねじ部と被締結部材との隙ｎは図１０に示す隙ｍより小になり、被締結部材のボルト通し穴の内径を小さくできる。
【００４５】
ボルト２の主ねじ３と副ねじ４は、ねじ部を直線的に展開すればわかるように、頭部、主ねじ部及び副ねじ部を成型した軸を、頭部形状、主ねじ及び副ねじを別々に又は一体的に刻設した転造ダイスで転造すれば製造でき、特別な製造方法は要しない。このとき、前記副ねじ４部のおねじは、任意の外径及びピッチを設定できる。
【００４６】
座金７は、ボルト２の副ねじ４と同一のピッチを螺刻されためねじの副ねじ１２と、被締結部材に接する座面に被締結部材に対して食い込み、座金７と被締結部材とを固定化させる回転止め用の突起歯８を含む形体からなる。
【００４７】
座金７の外周面形状を、図３に示すように、座金を締結工具で回転させない場合には平面視で円形状や角形状などいずれの形状でもよいが、座金を仮締めなどのために締結工具で回転させる場合には、平面視で十二角形などの角形に、又は図４又は図５に示すように、座金の回転方向に対して直角方向の溝１０を複数個所設けた、平面視で略円形状に形成した外周面形状とする。いずれの外周面形状であっても、タップ立て時に支障がない形状がよい。また、主ねじ側にナット３０を使用する場合は、ナット３０の形体は、図１１に示すように、座金７とは螺刻されているめねじが主ねじか副ねじかの違いはあるが座金７と同じ形体とし同じ機能をもたせる。
【００４８】
座金７の突起歯８の形状は、正面視で略正三角形や略二等辺三角形などの略三角形状で形成されており、前記略三角形状の中には、座金の被締結部材に接する側の座面に突設された回転止め用の突起歯８の形状を、図４に示すように、正面視で前記座面に対して、突起歯の先端部から締付け回転方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状も含まれる。なお、突起歯８は高周波焼入れにて歯部分のみ硬度を上げることができる。
【００４９】
正面視で略三角形状で形成された形状の突起歯８を具備した座金７を使用した場合には、突起歯８が被締結部材に食い込み、突起歯８を突設した座金７が振動などで回転せず、これによって緩まないねじ締結体１を提供できる。
【００５０】
また、正面視で突起歯８の先端部から締付け回転による被締結部材との相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成された略三角形状の突起歯８を具備した座金７を使用した場合には、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、ボルト２頭部による本締めの前に座金ごと回転させて仮締めするが、そのときに被締結部材の表面にがじりを生じさせないようにすることができる。
【００５１】
座金に回転止め用の突起歯８を具備させない場合には、図６に示すように、回転止め用の突起歯８を上下面に突設した平板状で環状のワッシャー２０を設け、前記ワッシャー２０を座金と被締結部材の間に介設する。
【００５２】
ワッシャー２０の突起歯８の形体には、正面視で上面及び下面側が略三角形状の形体、突起歯８の形状が正面視で下面側が略三角形状で上面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体、突起歯８の形状が正面視で上面側が略三角形状で下面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体、又は、突起歯８の形状が正面視で上面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成し、かつ下面側の突起歯８の、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面を、突起歯の先端部から緩やかな傾斜の斜面９に形成した形体がある。
【００５３】
正面視で上面及び下面側に略三角形状の形体の突起歯８を具備したワッシャー２０を使用する場合には、座金７の材質が高硬度ではなく従来通りの普通ナットと同じ材質でよい。
【００５４】
また、突起歯８の斜面を緩やかな傾斜形状の斜面９に形成したワッシャー２０を使用する場合には、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合に、座金７又は被締結部材の座面側にがじりを生じさせないという効果を奏する。
【００５５】
一般的にトルク法によってボルトを締め付けた場合、トルクはボルト頭部の座面の摩擦に５０％、ねじ面の摩擦に４０％が消費され、残りの１０％しか軸力に変換されず、軸力のバラツキを生じやすいが、本願発明の突起歯を座金又はワッシャーに突設した場合は、座金の座面が被締結部材との間で回転しないので座面との摩擦の影響を受けず、ピッチ差は小さく、入力した回転トルクをボルトの軸力に変換する効率が高く、トルク法による締結においても従来のボルトより軸力のバラツキが少なくなり、かつ締結の回転角度が大きいので回転角法による締結においても若干の角度のずれは軸力に影響しない。なお、ボルトへの入力トルクは普通ボルトを７０Ｎｍで締め付けると仮定すれば、本発明の場合は同じ軸力を得るのに約１８〜２０％少ない５８Ｎｍ前後でよい。
【００５６】
また、図１１に示すように、ボルト頭部首下部の外周面に直径を小さくする溝１７を周設し、軸部を一定の軸径とし一定の締付力で捩じ切って溝部を破断してボルト頭部を分離させることにより、緩めることが極めて困難なねじ締結体をつくることもできる。この場合、橋梁や送電線塔などの組立の使用に適する。
【００５７】
このとき、座金７の外周面形状を円錐形状にしておけば、締付後にソケットレンチなどの工具を容易に引っ掛ける部位がなくなるため誤って緩めてしまうことが生じにくい。
【００５８】
本発明の実施の形態であるねじ締結体１の使用について説明する。
【００５９】
本発明の実施の形態であるボルト２に副ねじ４が螺刻されたねじ締結体１には、主ねじ３と副ねじ４の外径を同一にする第一の形体、又は副ねじ４の外径を主ねじ３の外径より大きくする第二の形体、さらには第一又は第二の形体において、図２に示すように主ねじ３と副ねじ４との間に円筒部１１などの非ねじ部を設ける形体、図１に示すように主ねじ３と副ねじ４とを隣接させてねじ溝を連続又はねじ溝を不連続にさせる形体、あるいは副ねじの外径を主ねじよりも大きくした形体で副ねじを主ねじ側に２〜３山螺刻した形体などがある。いずれも被締結部材への螺入前のボルト２に座金７をセットすることができる。
【００６０】
まず、ボルト２の副ねじ４に座金７を完全に螺合する状態にする。このとき、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合には、正面視で座金の座面に対して、突起歯８の先端部から締付け回転による座金の相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状を有する突起歯を具備し、締付工具の掛かり部を具備した座金７を使用する。
【００６１】
また、主ねじ３と副ねじ４とを離間させた場合には、その中間部位に例えば円筒部１１を設ける場合があり、この場合は円筒部１１が座金を容易には螺入させにくくさせる。
【００６２】
そして、座金７を螺合させたボルト２を被締結部材のねじ穴に対して螺入する。
【００６３】
ボルト２が被締結部材に螺入されるにしたがって、座金７の突起歯８が被締結部材の表面に接して回転停止し、前記座面に突設された突起歯８が被締結部材の表面に食い込んで座金７の座面が被締結部材５に接した後、本締めが始まる。
【００６４】
ここで、被締結部材間にＯリングが介在する場合や被締結部材が歪んでいる場合など被締結部材間に遊びがある場合には、正面視で座金７の座面に対して、突起歯８の先端部から締付け回転による座金の相対的進行方向側の面が緩やかな傾斜形状の斜面９に形成されている形状を有する突起歯８を具備する座金７ごとボルトを仮締めした後、ボルト頭部によりボルトを回転させて、本締めを実施する。
【００６５】
仮締めの時点では、座金を締め付けることにより被締結部材はピッチの大きい主ねじにより締め付けられて、遊びやスナッグトルク等が除去される。
【００６６】
ここからさらに、ボルト２頭部に工具を掛け替えて締め付けていけば、主ねじ３と副ねじ４が同時進行で締まっていき、主ねじ３と副ねじ４のピッチ差で螺入しようとするので、副ねじ４と座金７のねじ接触面と、主ねじ３と被締結部材のねじ接触面とにおいて大きな摩擦抵抗が生じ、大きな圧縮力が生じてボルト２と座金７と被締結部材とは固定化される。
【００６７】
したがって、ボルト２が被締結部材に螺入されていくと、座金７の突起歯８が被締結部材への回転止めの楔体となり、最初に座金７と被締結部材とが固定化され、次に副ねじ４と座金７とが、主ねじ３でボルト２と被締結部材とが固定化されて、被締結部材、ボルト２及び座金７とは極めて強固な締結状態となる。
【００６８】
次に、本発明のボルトナットの組合せ概念図で緩み止め効果を説明する。まず比較のための普通ボルトナットの場合について図７で説明する。図７（イ）は普通ボルトナット２２、２３で締付ける概念図であり、図７（ロ）及び（ハ）は緩み止め効果の説明図である。
【００６９】
図７（ロ）及び（ハ）において、横方向の下線ｂは被締結部材５の被締結面を示し、上線ａはボルト２２やナット２３のピッチの大きさをリード角で示し、上下線に挟まれた楔体４０はナット２３の主ねじ２９のねじ山を示している。そして、図７（ロ）はボルト２２やナット２３のリード角が小さい場合を表し、図７（ハ）はボルト２２やナット２３のリード角が大きい場合を表している。
【００７０】
図７（ロ）及び（ハ）に、普通ナット２３が被締結部材５面に当接しながらボルト２２の主ねじ部に押し込まれていく形体を示しており、図７（ロ）及び（ハ）から、ボルト２２やナット２３のピッチが大きくなれば楔体４０に戻す力が働けば抜けやすいことがわかる。
【００７１】
本発明の場合を図８（イ）及び（ロ）に示している。図８（イ）はボルト２に副ねじ４が螺刻された場合の概念図を表しており、図８（ロ）は図８（イ）の締結状況概念図である。
【００７２】
図８（ロ）において、上側の溝状体２６は座金７の副ねじ１２のねじ溝を表し、下側の溝状体２７は被締結部材５の主ねじ１５のねじ溝を表し、主ねじのピッチを溝状体２７の傾きで表し、副ねじのピッチを溝状体２６の傾きで表している。そして、略エ字状の楔体４１はボルト２を表し、楔体４１の上部は副ねじ４のねじ山を、下部は主ねじ３のねじ山を表している。
【００７３】
図８（ロ）に示した、被締結部材５の主ねじ１５と座金７の副ねじ１２の異勾配の溝の中にボルト２である楔体４１を押し込んだ形体は、末広がりの溝状体２６と溝状体２７とにボルト２を押し込むことになるので抜けにくくなり、主ねじと副ねじの傾き（ピッチ）の差の小さいほど押し込むと抜けにくくなることがわかる。
【００７４】
次に、使用例を挙げて本発明を説明する。
【００７５】
［使用例１］
図１に示すねじ締結体１の場合であり、ボルト２のおねじがＭ１２のピッチが１．７５ｍｍ、副ねじ４の外径１２ｍｍでピッチ１．５ｍｍとし、ピッチ差を０．２５ｍｍとした。
【００７６】
図１において、ねじ締結体１の使用例を説明する。ボルト２で被締結部材を締付ければ、副ねじ４のねじのピッチの方が主ねじ３のピッチよりも小さいので、副ねじを有する座金７は主ねじ３より軸方向の進みが小さい。したがって、ボルト２の回転に伴い座金７の突起歯８が被締結部材に当接して座金７の回転が停止されると、ボルト２の主ねじ３と副ねじ４に形成したねじのピッチ差でしか締まっていかないので、副ねじを有する座金７の突起歯８が食い込んで前記座金７が被締結部材に接した後締めて（普通ナット７は約４５°前後で締結が完了）２００°〜２５０°で締め付けが完了し、副ねじを有する座金７はボルト２を完全に緩めるまで回動できなくなる。なお、スナッグトルク等の関係により実測した締付角度にはバラツキがある。
【００７７】
ここで、副ねじを有する座金７と主ねじ３のピッチ差を調整すれば、締まり始めて締め付け完了までの回転数を調整できる。
【符号の説明】
【００７８】
１ ねじ締結体
２ ボルト
３ 主ねじ（ボルト）
４ 副ねじ（ボルト）
５ 被締結部材
７ 座金
８ 突起歯
９ 傾斜形状の斜面
１０ 溝
１１ 円筒部
１２ 副ねじ（座金）
１５ 主ねじ（被締結部材）
１６ ねじ溝
１７ 溝
２０ ワッシャー
２２ ボルト（普通ボルト）
２３ ナット（普通ナット）
２６ 溝状体
２７ 溝状体
２９ 主ねじ（ナット）
３０ ナット
４０ 楔体
４１ 楔体
ａ 上線
ｂ 下線
ｍ 隙
ｎ 隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりもピッチの小さい副ねじが頭部側に螺刻されたボルトと、座金とあるいは座金及びワッシャーと、を含むねじ締結体であって、前記座金は、前記ボルトの副ねじに螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金の被締結部材に接する座面に突設された突起歯により、又は前記座金と被締結部材との間に介設されるワッシャーの両面に突設された突起歯により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることを特徴とするねじ締結体。
【請求項２】
ボルトの副ねじの外径が主ねじの外径と同一の場合、ボルトの副ねじの外径が主ねじの外径よりも大きい場合、又は、前記副ねじの外径が主ねじの外径より大きい場合であって副ねじが主ねじ側の小さい外径部に数山ねじ溝を連通させて螺刻されている場合のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のねじ締結体。
【請求項３】
ボルトの主ねじ部と副ねじ部のねじ溝を隣接させて連続又は不連続とした形体、あるいはボルトの主ねじ部と副ねじ部を離間させて前記主ねじ部と前記副ねじ部との間にねじ溝の螺刻されていない部分を設けた形体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ締結体。
【請求項４】
座金の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されてない円筒形状又は円錐形状、あるいは座金の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されている多角形柱形状としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項５】
突起歯の略三角形の形状が、外周面に締結工具の掛かり部を設けた座金の座面に突設された突起歯については、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成され、あるいは、両面に突起歯が突設されたワッシャーの突起歯については、いずれか一方の面又は両面においてボルトの締付回転による座金又は被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項６】
ボルトの頭部を設定したトルクで破断させるために、前記頭部首下部の外周面に溝を周設し、前記溝底部の軸径を前記設定したトルクで破断可能としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項７】
ボルトに被締結部材を挟んで螺合されるナットを有し、前記ナットの座面に被締結部材の押入又は嵌入される回転止め用の突起歯を突設したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項１】
主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりもピッチの小さい副ねじが頭部側に螺刻されたボルトと、座金とあるいは座金及びワッシャーと、を含むねじ締結体であって、前記座金は、前記ボルトの副ねじに螺合するめねじが螺刻され、かつ、前記座金の被締結部材に接する座面に突設された突起歯により、又は前記座金と被締結部材との間に介設されるワッシャーの両面に突設された突起歯により、被締結部材との相対的な回転止めがなされ、かつ前記ボルト頭部側より螺入されることを特徴とするねじ締結体。
【請求項２】
ボルトの副ねじの外径が主ねじの外径と同一の場合、ボルトの副ねじの外径が主ねじの外径よりも大きい場合、又は、前記副ねじの外径が主ねじの外径より大きい場合であって副ねじが主ねじ側の小さい外径部に数山ねじ溝を連通させて螺刻されている場合のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のねじ締結体。
【請求項３】
ボルトの主ねじ部と副ねじ部のねじ溝を隣接させて連続又は不連続とした形体、あるいはボルトの主ねじ部と副ねじ部を離間させて前記主ねじ部と前記副ねじ部との間にねじ溝の螺刻されていない部分を設けた形体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ締結体。
【請求項４】
座金の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されてない円筒形状又は円錐形状、あるいは座金の外周面形状に締付工具掛かり部が形成されている多角形柱形状としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項５】
突起歯の略三角形の形状が、外周面に締結工具の掛かり部を設けた座金の座面に突設された突起歯については、ボルトの締付回転による座金の被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成され、あるいは、両面に突起歯が突設されたワッシャーの突起歯については、いずれか一方の面又は両面においてボルトの締付回転による座金又は被締結部材との相対的進行方向側の斜面が緩やかな傾斜形状の斜面に形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項６】
ボルトの頭部を設定したトルクで破断させるために、前記頭部首下部の外周面に溝を周設し、前記溝底部の軸径を前記設定したトルクで破断可能としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のねじ締結体。
【請求項７】
ボルトに被締結部材を挟んで螺合されるナットを有し、前記ナットの座面に被締結部材の押入又は嵌入される回転止め用の突起歯を突設したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のねじ締結体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５１６４８（Ｐ２０１２−２５１６４８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６９０７（Ｐ２０１１−１２６９０７）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（５１１１３８１３５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（５１１１３８１３５）
【Ｆターム（参考）】
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