ねじ部材
【課題】汎用の六角棒スパナで使用することができ、かつ、ねじの材質を選ばずに食い付き機能を実現できる六角穴を備えたねじ部材を提供する。
【解決手段】頭部３に六角棒スパナ１００が係合される六角穴を備えたねじ部材であって、六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、開口部と対向する底面と、開口部と底面とを接続する側面部とから構成されている。側面部は、ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されている。
【解決手段】頭部３に六角棒スパナ１００が係合される六角穴を備えたねじ部材であって、六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、開口部と対向する底面と、開口部と底面とを接続する側面部とから構成されている。側面部は、ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ部材に関し、特に食い付き機能を有する六角穴を備えたねじ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
二部材を締結するねじの一種として、ねじの頭部に六角穴を有する六角穴付きボルトが知られている。この六角穴付きボルトは、ねじの頭部に十字型孔や一文字の孔を有する十字穴付きねじやすりわり付きねじと比べて、六角棒スパナから回転トルクを受け取るトルク受け面が多く形成されている。このため、トルク受け面が六角棒スパナから受け取るトルクを分散して受け取ることができる。そのため、六角棒スパナが六角穴から抜け出しにくく、かつ、トルクの伝達効率が高い。また、六角棒スパナが六角穴から抜け出すことを防止するために、ねじ頭部の六角穴を形成する内壁面は、ねじの軸芯と略平行に形成されていた。
【０００３】
一方で、六角穴付きボルトの六角穴の二面幅は、六角棒スパナを六角穴に挿入しやすいように、六角棒スパナの二面幅よりも大きく形成されている。二面幅とは、六角形の対向する二辺の間の離間距離である。これにより、六角棒スパナと六角穴との間に隙間が生じ、六角棒スパナの挿入容易性が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２５６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、六角穴付きボルトの六角穴の二面幅は六角棒スパナの二面幅よりも大きく形成されているため、六角棒スパナが六角穴に挿入された場合に、六角穴の内壁面が六角棒スパナに接触しない。このため、六角穴付きボルトと六角棒スパナとの接触によって得られる食い付き機能が六角穴付きボルトには付与されていなかった。このため、食い付き機能を有する十字穴付きねじに比べて、六角穴付きボルトは作業性に劣るという欠点があった。
【０００６】
そこで六角穴付きボルトに食い付き機能を付与するために、六角穴付きボルト自体を磁化して磁力により食い付き機能を付与することも考えられる。しかし、これでは非磁性体である一部のステンレス鋼やチタンを用いて六角穴付きボルトを作製した場合に、食い付き機能を付与することができない。
【０００７】
また、特許文献１は、六角棒スパナの先端にばねを設け、このばねが六角穴付きボルトのトルク受け面を押圧することで、食い付き機能を付加させることを提案している。しかし、この構成を採用すると特殊な六角棒スパナが必要となり、汎用性に欠けてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、汎用の六角棒スパナで使用することができ、かつ、ねじの材質を選ばずに食い付き機能を実現できる六角穴を備えたねじ部材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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明によれば、
頭部に六角棒スパナが係合される六角穴を備えたねじ部材であって、
前記六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、前記開口部と対向する底面と、前記開口部と前記底面とを接続する側面部とから構成され、
前記側面部は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、
前記傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを前記六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されていることを特徴とするねじ部材が提供される。
【００１０】
また、上記ねじ部材において、前記食い付き部は、前記六角棒スパナを摩擦力により保持するように構成してもよい。
【００１１】
また、上記ねじ部材において、前記軸芯からの前記傾斜側面の離間距離が、
前記開口部付近において、ＪＩＳ Ｂ １１７４、ＪＩＳ Ｂ １１７５、ＪＩＳ Ｂ １１７６、ＪＩＳ Ｂ １１７７、またはＪＩＳ Ｂ １１９４に規定される六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされ、
前記底面と前記傾斜側面との境界から前記六角棒スパナの面取り部の長さより上方の位置において、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される前記六角棒スパナの二面幅の最小値の半分近傍とされていてもよい。
【００１２】
また、上記ねじ部材において、前記傾斜側面は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して０．５°〜５．０°傾斜していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るねじ部材によれば、傾斜側面の一部が食い付き部となるように形成されているため、六角棒スパナを挿入した際に局所的に干渉し、六角棒スパナを六角穴の内部で保持することができる。六角穴を形成する傾斜側面によって食い付き性を実現したので、材料を選ばずに食い付き機能を有するねじ部材を提供することができる。また、この六角穴には汎用のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される六角棒スパナを挿入することができるので、汎用性が高い。よって、汎用の六角棒スパナで回すことができ、かつ材料を選ばずに食い付き機能を実現したねじ部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトの断面図である。
【図２】図１に示した六角穴付きボルトの上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】第１参考例に係る六角穴付きボルトの断面図である。
【図５】第２参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る六角穴付きボルトの上面図である。
【図７】実施例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトを、図１から図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトの側断面図である。図１に示すように、六角穴付きボルトは軸芯Ａｘに沿って延びる部材である。この六角穴付きボルトは、雄ねじ部１１が設けられた軸部１と、軸部１と連続し外周面が平坦な首部２と、軸部１より大径の頭部３とを備えている。
【００１７】
図２は図１に示した六角穴付きボルトの上面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。なお、図３は、六角穴に六角棒スパナ１００を挿入した状態を示している。図２に示すように、六角穴付きボルトの頭部３には上方に開口する六角穴が設けられている。この六角穴には、対応する大きさの六角棒スパナ１００が軸芯Ａｘに沿って挿入可能である。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの六角穴には、二面幅の呼びが２．５の六角棒スパナ１００を挿入可能である。
【００１８】
図２，３に示すように、この六角穴は、上方に開口する六角形の開口部１１と、この開口部１１と対向する底面１２と、開口部１１と底面１２とを接続する側面部１３と、から構成されている。本実施形態において側面部１３は、３つの平行側面１４と３つの傾斜側面１５により構成されている。六角穴付きボルトの六角穴は、六角形状のパンチを用いて、ボルトの頭部３を形成するときに同時に六角穴を加工するため、六角穴の底面１２は底に向かってくぼんだ凹面状となっている。
【００１９】
平行側面１４は、六角穴付きボルトの軸芯Ａｘと平行に形成されている。また、傾斜側面１５は、底面１２側から開口部１１側に向かって拡径するように六角穴付きボルトの軸芯Ａｘに対して傾斜されている。平行側面１４及び傾斜側面１５はそれぞれ一様な平坦面である。本実施形態においては、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度θは、３°に設定されている。また、図２に示すように、これら平行側面１４と傾斜側面１５は、交互に並んで配列されている。
【００２０】
図３に示したように、軸芯Ａｘからの傾斜側面１５の離間距離ｒは、開口部１１で六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく、底面１２近傍で六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定されている。なお、六角棒スパナ１００の対向する２つの側面の離間距離を二面幅と呼ぶ。
【００２１】
より具体的には、開口部１１付近における軸芯Ａｘからの傾斜側面１５の離間距離ｒ１は、ＪＩＳ Ｂ １１７４（六角穴付きボタンボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７５（六角穴付きショルダボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７６（六角穴付きボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７７（六角穴付き止めねじ）、またはＪＩＳ Ｂ １１９４（六角穴付き皿ボルト）に規定されている六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされている。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、開口部１１付近における離間距離ｒ１は１．２９ｍｍ近傍の長さに設定されている。なお、いずれのＪＩＳの規格でも、六角棒スパナ１００が開口部１１に挿入できるように、六角穴の二面幅は六角棒スパナ１００の二面幅よりも大きい値が指定されている。
【００２２】
また、底面１２付近である、底面１２と傾斜側面１５との境界１６から六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される面取り部１０１の長さより上方において、この離間距離ｒ２は、六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される二面幅Ｄの最小値の半分近傍の長さとされている。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、この部位の離間距離ｒ２は１．２３ｍｍ近傍の値に設定されている。
【００２３】
（第１参考例）
上記のように構成される六角穴付きボルトの作用を説明する前に、第１参考例に係る六角穴付きボルトを説明する。図４は、第１参考例に係る六角穴付きボルトの図３と同様の断面図である。第１参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴は、上面から見て六角形の開口部２１１と、底面２１２と、開口部２１１と底面２１２とを接続する側面部２１３とから構成されている。この側面部２１３は、いずれも軸芯Ａｘと平行な６つの平行側面２１４から構成されている。
【００２４】
側面部２１３が軸芯Ａｘと平行に形成されているため、この六角穴において、軸芯Ａｘからの側面部２１３の離間距離ｒ４はどの二面をとっても同じ大きさであり、六角穴の深さのどの位置でも同じ大きさである。本参考例において、この離間距離ｒ４は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく設定されている。これにより、六角穴付きボルトの挿入容易性が確保されている。
【００２５】
しかしこの挿入容易性を確保したために、開口部２１１から底面２１２にかけて、六角棒スパナ１００の外周面と六角穴の側面部２１３との間に隙間ｇが生じている。このため、六角穴の側面部２１３が六角棒スパナ１００を保持できず、六角棒スパナ１００は容易に六角穴から離脱してしまい、食い付き機能が生じていない。つまり、第１参考例に係る六角穴付きボルトでは、挿入容易性を高めた代償として、食い付き性が犠牲となっている。
【００２６】
（作用）
これに対して本発明の実施形態に係る図３に示した六角穴付きボルトによれば、挿入容易性と食い付き性が両立されている。以下に、図３を用いて本実施形態に係る六角穴付きボルトの作用を説明する。
【００２７】
まず、側面部１３のうちの３面に形成された傾斜側面１５により、開口部１１付近の離間距離ｒ１は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく設定されている。これにより、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入しやすくされている。特に、六角棒スパナ１００の先端を六角穴に入れた後も、六角棒スパナ１００の先端は一様に傾斜された傾斜側面１５にガイドされ、六角穴の底面１２側まで滑らかに挿入することができる。
【００２８】
また、傾斜側面１５により、底面１２付近の離間距離ｒ２は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定されている。これにより、六角穴の底面１２側まで挿入された六角棒スパナ１００の先端が、傾斜側面１５の底面１２側近傍の一部で局所的に干渉する。この傾斜側面１５のうち、六角棒スパナ１００と局所的に干渉が生じた部位を食い付き部１７と呼ぶ。食い付き部１７では六角棒スパナ１００の外周面と六角穴の内面との間で摩擦力が生じ、六角棒スパナ１００が摩擦力により六角穴付きボルトに保持される。なお、本実施形態においては、六角棒スパナ１００は、傾斜側面１５の食い付き部１７でのみ接触し、平行側面１４とは接触しない。
【００２９】
このように、本実施形態に係る六角穴付きボルトによれば、傾斜側面１５の一部である食い付き部１７によって食い付き性が実現されている。これにより、磁力を用いて食い付き性を与える場合と比べて、材料を選ばず食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３０】
さらに、この六角穴には汎用のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される六角棒スパナ１００を挿入することができる。つまり、特殊な工具を必要とせず、汎用の六角棒スパナによって、食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを使用することができる。したがって、汎用の六角棒スパナで使用でき、かつ、材料を選ばずに食い付き機能が実現された六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３１】
また、この六角穴付きボルトは、底面１２、平行側面１４及び傾斜側面１５を形成する形成面を備えた六角形状の頭部を備えたパンチを用いて、ボルトの頭部３を成形する時に同時に六角穴を加工できる。したがって、ばね等を組み込む工程が不要であり、安価に食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３２】
なお、傾斜側面１５は上方に向かって拡径するように傾斜しているので、六角棒スパナ１００の挿入に伴い、六角棒スパナ１００と接触する食い付き部１７は下方にその領域が拡大する。このとき、食い付き部１７の上端は、離間距離ｒ２が六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定された部位である。この食い付き部１７の上端が位置する部位は、底面１２と傾斜側面１５の境界１６との離間距離ｈ１が、六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される面取り部１０１の長さよりも大きく設定されている。
【００３３】
この食い付き部１７の上端の形成位置を上記のように規定した理由を図３と図５を参照して説明する。図５は、第２参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分拡大図である。
【００３４】
図５に示すように、第２参考例に係る六角穴付きボルトでは、境界１６からの食い付き部１７の上端の離間距離ｈ１が、六角棒スパナ１００の面取り部１０１の長さｈ２よりも小さく設定されている。なお、面取り部１０１の長さｈ２とは、図示したように、六角棒スパナ１００の先端面から面取りされた領域の末端までの長さを言う。
【００３５】
六角棒スパナ１００の先端には、面取り部１０１が設けられていることがある。取り扱い上の安全性を高めるためや、他の部材に傷をつけないようにするためである。図５に示すように、面取り部１０１が設けられた六角棒スパナ１００をこの六角穴に挿入すると、六角棒スパナ１００の面取り部１０１の先端が六角穴の底面１２に接触し、挿入が停止する。このとき、六角棒スパナ１００を六角穴の奥まで挿入したにもかかわらず、食い付き部１７が六角棒スパナ１００の外周面に接触しないことがある。
これは、図示したように、六角棒スパナ１００の面取り部１０１が食い付き部１７に対向する位置で、六角棒スパナ１００が停止してしまうためである。これでは、食い付き部１７が六角棒スパナ１００に接触せず、食い付き機能が発現しない。
【００３６】
そこで図３のように、本実施形態に係る六角穴付きボルトでは、境界１６からの離間距離ｈ１が、少なくとも六角棒スパナ１００の先端の面取り部１０１の長さｈ２よりも大きくなる位置に、食い付き部１７の上端が形成されている。このような位置に食い付き部１７が形成された六角穴に六角棒スパナ１００を挿入すると、食い付き部１７が面取り部１０１の形成されていない六角棒スパナ１００の外周面に確実に接触する。よって、先端に面取り部１０１が設けられた六角棒スパナ１００を用いる場合であっても、六角穴付きボルトに確実に食い付き機能を付与することができる。
【００３７】
なお、食い付き部１７の上端と境界１６との離間距離ｈ１を面取り部１０１の長さｈ２よりも十分に大きく設定し、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入したときに、六角棒スパナ１００の先端面が六角穴の底面１２に接触させないように構成することが好ましい。
このような構成によれば、六角棒スパナ１００の挿入過程において、六角棒スパナ１００の先端面が底面１２に接触する前に、食い付き部１７が六角棒スパナ１００の外周面と接触を開始する。その結果、六角棒スパナ１００の挿入に連れて、傾斜側面１５と六角棒スパナ１００との接触面積が拡大し、六角棒スパナ１００に大きな摩擦力が生じる。これにより、挿入に連れて大きな摩擦力を得ることができ、強固に六角棒スパナ１００を保持することができる。
【００３８】
また、六角棒スパナ１００の先端面が底面１２に当接した場合には、それ以上挿入することができず、この時点で得られる摩擦力よりも大きな摩擦力が得られない。しかし、六角棒スパナ１００の先端面が六角穴の底面１２に接触させないように構成しておけば、六角棒スパナ１００をより深く挿入する、あるいは、挿入力を増すことにより、食い付き部１７で得られる摩擦力も大きくすることができる。これにより、六角穴付きボルトを繰り返し使用して傾斜側面１５が磨耗した場合にも、食い付き機能を維持するこができる。
【００３９】
例えば、六角棒スパナ１００が規定されるＪＩＳ Ｂ ４６４８によれば、先端に形成する面取り部１０１の大きさｆ（面取りを施す領域の長さ）は六角棒スパナ１００の対角距離ｅと二面幅ｓとを用いて、以下の式で定義される。
ｆ＝（ｅの最大値−ｓの最小値）／２ （１）
Ｍ３の六角穴付きボルトに挿入される二面幅の呼びの大きさが２．５の六角棒スパナ１００の場合には、ｆ＝（２．８２−２．４６）／２＝０．１８ｍｍとなる。したがって、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、底面１２と側面部１３との境界１６から０．１８ｍｍより上方に食い付き部１７を設ける。
【００４０】
（変形例）
なお、上述の実施形態では六角穴を構成する側面部１３の３面が傾斜側面１５である例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。図６は、本発明の変形例に係る六角穴付きボルトの上面図を示している。図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、側面部１３の２面あるいは、６面を傾斜側面１５としてもよい。
【００４１】
図６の（ａ）のように、２面に傾斜側面１５を設ける場合は、側面部１３のうち互いに対向する２面を傾斜側面１５とすることができる。本変形例においては、六角棒スパナ１００は、一対の傾斜側面１５の食い付き部１７に局所的に干渉し、六角穴付きボルトに保持される。なお、この例に限らず、隣り合う２面を傾斜側面１５としたり、２つの傾斜側面１５で一つの平行側面１４を挟むように配置してもよい。
【００４２】
また、図６の（ｂ）のように、６面全てを傾斜側面１５としてもよい。この場合は、側面部１３（傾斜側面１５）の６面全てが軸芯Ａｘからの離間距離が等しいので、六角棒スパナの軸芯と六角穴の中心とを一致させやすい。このため、六角棒スパナ１００を挿入しやすく、また、トルク伝達が安定する。なお、六角棒スパナ１００は、傾斜側面１５の食い付き部１７に局所的に干渉し、六角穴付きボルトに保持される。
【００４３】
なお、食い付き部１７で生じる摩擦力が六角穴付きボルトの自重よりも大きいと、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入した後、六角棒スパナ１００の先端が下方を向くようにしても、六角穴付きボルトが六角棒スパナ１００から脱落しない。このため、六角穴付きボルトを六角棒スパナ１００の先端に装着した状態で、六角穴付きボルトを脱落させることなく自在に六角棒スパナ１００の向きを変えることができる。これにより、六角穴付きボルトを用いた作業の作業性を大幅に向上することができる。このように、摩擦力を六角穴付きボルトの自重より大きく設定するには、以下の条件を満たすように各部の寸法等を設定するとよい。
【００４４】
六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する状況での力の釣り合いを考える。六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する力をＦ１、挿入力Ｆ１により生じた傾斜側面１５での傾斜側面１５に垂直な方向の抗力をＮ、傾斜側面１５の数をｎａ、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度をθ、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する際の傾斜側面１５の摩擦係数をμ１とする。なお、平行側面１４には挿入力Ｆ１の力は作用しない。反力Ｎの軸芯Ａｘ方向の力Ｎ・ｓｉｎθと、反力により生じた軸芯Ａｘ方向の摩擦力Ｎ・μ１ｃｏｓθと、この反力Ｎが生じる傾斜側面１５の数を考慮すると、力のつりあいは以下の式で表現される。
Ｆ１＝ｎａ・Ｎ・（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （２）
ここで、以下の関係式が成立する。
ｎａ・Ｎ＝Ｆ１／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （３）
【００４５】
次に、六角棒スパナ１００を六角穴から抜く状況での力の釣り合いを考える。六角棒スパナ１００を六角穴から抜く力をＦ２、力Ｆ２により生じた傾斜側面１５での傾斜側面１５に垂直な方向の抗力をＮ、傾斜側面１５の数をｎａ、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度をθ、六角棒スパナ１００を六角穴から抜く際の傾斜側面１５の摩擦係数をμ２とする。なお、平行側面１４には挿入力Ｆの力は作用しない。このとき、力のつりあいは式（２）と同様に、以下の式で表現される。
−Ｆ２＝ｎａ・Ｎ・（-μ２ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （４）
関係式（４）より、以下の式が得られる。
Ｆ２＝ｎａ・Ｎ・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ） （５）
ここで、上記関係式（３）を式（５）に代入すると、以下の式が得られる。
Ｆ２＝Ｆ１・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ）／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （６）
【００４６】
ここで、六角穴付きボルトの自重をＭｇとしたとき、自重で六角穴付きボルトが六角穴から抜け出さないためには、以下の不等式が成立する必要がある。
Ｆ２＞Ｍｇ （７）
つまり、式（６），（７）を用いて以下の関係式を満たすように、傾斜角θ及び摩擦係数μ１、μ２を選択すればよい。
Ｆ１・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ）／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）＞Ｍｇ （８）
【００４７】
（実施例）
以上を考慮して、具体的にＪＩＳ Ｂ １１７６に規定されるＭ３の六角穴付きボルトに本発明を適用した実施例を試作した。この実施例を図７を用いて説明する。図７は、実施例に係る六角穴付きボルトの部分断面図である。実施例に係る六角穴付きボルトは、図６の（ｂ）で示したように、側面部１３の６面全てを傾斜側面１５とした。なお、以下に紹介する実施例は単に実際の寸法の一例を挙げただけであって、本発明は以下の寸法に限定されることはない。
【００４８】
まず、ＪＩＳ Ｂ １１７６によれば、側面部１３の深さ（頭部３の上面から境界１６までの距離）は１．３〜１．８５ｍｍに設定できる。そこで、側面部１３の深さを１．５ｍｍに設定した。
【００４９】
次に、六角穴付きボルトの自重よりも大きな摩擦力を得るための傾斜角度θの範囲を確認する。六角穴付きボルトの自重Ｍｇを０．１６［Ｎ］、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する力を１［Ｎ］、六角穴付きボルトと六角棒スパナ１００の両者間に働く摩擦係数（μ１＝μ２）を０．１４と想定する。この場合、式（８）より、０＜θ＜５．６°の範囲であれば自重よりも大きな摩擦力が得られる。
【００５０】
そこで、開口部１１での離間距離ｒ１をＪＩＳ Ｂ １１７６に規定される六角穴付きボルトの二面幅の最大値である２．５８ｍｍの半分である１．２９ｍｍに設定する。また、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナ１００の面取り部１０１の長さは０．１８ｍｍである。よって、境界１６から面取り部１０１の長さ０．１８ｍｍ離間した食い付き部１７の上端での離間距離ｒ２を、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの最小値である２．４６ｍｍの半分である１．２３ｍｍに設定する。
【００５１】
これにより、傾斜角度θの正接は、開口部１１での離間距離ｒ１と食い付き部１７の上端での離間距離ｒ２との差（１．２９−１．２３＝０．０６）と、頭部３の上面３１からの食い付き部１７の上端までの深さ（１．５−０．１８＝１．３２）を用いて、算出することができる。これによれば、傾斜角度θの正接は以下のように求まる。
ｔａｎθ＝０．０６／１．３２＝０．０４５５
よって傾斜角度θは２°４５′となる。これは、上記した０＜θ＜５．６°の条件を満たす。なお、実際にも寸法公差を考慮し、傾斜角度θは０．５°から５．０°の範囲に設定することが好ましく、１°から３°に設定することがより好ましい。
【００５２】
以上、本発明を実施形態及び変形例を例に挙げて説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されない。
【００５３】
例えば、本実施形態では六角穴付きボルトを挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば六角穴付き止めねじ、六角穴付きボタンボルト、六角穴付きショルダボルト、六角穴付き皿ボルトなど、六角穴を備えたねじ部材に本発明を適用できる。
【００５４】
また、上述の実施形態では、六角棒スパナ１００を六角穴付きボルトの六角穴に挿入するとして説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、六角棒スパナ１００の変わりに、六角ビットや六角ドライバなどを使用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１：軸部、２：首部、３：頭部、１０：六角穴、１１：開口部、１２：底面、１３：側面部、１４：平行側面、１５：傾斜側面、１６：境界、１００：六角棒スパナ、１０１：面取り部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ部材に関し、特に食い付き機能を有する六角穴を備えたねじ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
二部材を締結するねじの一種として、ねじの頭部に六角穴を有する六角穴付きボルトが知られている。この六角穴付きボルトは、ねじの頭部に十字型孔や一文字の孔を有する十字穴付きねじやすりわり付きねじと比べて、六角棒スパナから回転トルクを受け取るトルク受け面が多く形成されている。このため、トルク受け面が六角棒スパナから受け取るトルクを分散して受け取ることができる。そのため、六角棒スパナが六角穴から抜け出しにくく、かつ、トルクの伝達効率が高い。また、六角棒スパナが六角穴から抜け出すことを防止するために、ねじ頭部の六角穴を形成する内壁面は、ねじの軸芯と略平行に形成されていた。
【０００３】
一方で、六角穴付きボルトの六角穴の二面幅は、六角棒スパナを六角穴に挿入しやすいように、六角棒スパナの二面幅よりも大きく形成されている。二面幅とは、六角形の対向する二辺の間の離間距離である。これにより、六角棒スパナと六角穴との間に隙間が生じ、六角棒スパナの挿入容易性が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２５６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、六角穴付きボルトの六角穴の二面幅は六角棒スパナの二面幅よりも大きく形成されているため、六角棒スパナが六角穴に挿入された場合に、六角穴の内壁面が六角棒スパナに接触しない。このため、六角穴付きボルトと六角棒スパナとの接触によって得られる食い付き機能が六角穴付きボルトには付与されていなかった。このため、食い付き機能を有する十字穴付きねじに比べて、六角穴付きボルトは作業性に劣るという欠点があった。
【０００６】
そこで六角穴付きボルトに食い付き機能を付与するために、六角穴付きボルト自体を磁化して磁力により食い付き機能を付与することも考えられる。しかし、これでは非磁性体である一部のステンレス鋼やチタンを用いて六角穴付きボルトを作製した場合に、食い付き機能を付与することができない。
【０００７】
また、特許文献１は、六角棒スパナの先端にばねを設け、このばねが六角穴付きボルトのトルク受け面を押圧することで、食い付き機能を付加させることを提案している。しかし、この構成を採用すると特殊な六角棒スパナが必要となり、汎用性に欠けてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、汎用の六角棒スパナで使用することができ、かつ、ねじの材質を選ばずに食い付き機能を実現できる六角穴を備えたねじ部材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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明によれば、
頭部に六角棒スパナが係合される六角穴を備えたねじ部材であって、
前記六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、前記開口部と対向する底面と、前記開口部と前記底面とを接続する側面部とから構成され、
前記側面部は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、
前記傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを前記六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されていることを特徴とするねじ部材が提供される。
【００１０】
また、上記ねじ部材において、前記食い付き部は、前記六角棒スパナを摩擦力により保持するように構成してもよい。
【００１１】
また、上記ねじ部材において、前記軸芯からの前記傾斜側面の離間距離が、
前記開口部付近において、ＪＩＳ Ｂ １１７４、ＪＩＳ Ｂ １１７５、ＪＩＳ Ｂ １１７６、ＪＩＳ Ｂ １１７７、またはＪＩＳ Ｂ １１９４に規定される六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされ、
前記底面と前記傾斜側面との境界から前記六角棒スパナの面取り部の長さより上方の位置において、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される前記六角棒スパナの二面幅の最小値の半分近傍とされていてもよい。
【００１２】
また、上記ねじ部材において、前記傾斜側面は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して０．５°〜５．０°傾斜していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るねじ部材によれば、傾斜側面の一部が食い付き部となるように形成されているため、六角棒スパナを挿入した際に局所的に干渉し、六角棒スパナを六角穴の内部で保持することができる。六角穴を形成する傾斜側面によって食い付き性を実現したので、材料を選ばずに食い付き機能を有するねじ部材を提供することができる。また、この六角穴には汎用のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される六角棒スパナを挿入することができるので、汎用性が高い。よって、汎用の六角棒スパナで回すことができ、かつ材料を選ばずに食い付き機能を実現したねじ部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトの断面図である。
【図２】図１に示した六角穴付きボルトの上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】第１参考例に係る六角穴付きボルトの断面図である。
【図５】第２参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る六角穴付きボルトの上面図である。
【図７】実施例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトを、図１から図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る六角穴付きボルトの側断面図である。図１に示すように、六角穴付きボルトは軸芯Ａｘに沿って延びる部材である。この六角穴付きボルトは、雄ねじ部１１が設けられた軸部１と、軸部１と連続し外周面が平坦な首部２と、軸部１より大径の頭部３とを備えている。
【００１７】
図２は図１に示した六角穴付きボルトの上面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。なお、図３は、六角穴に六角棒スパナ１００を挿入した状態を示している。図２に示すように、六角穴付きボルトの頭部３には上方に開口する六角穴が設けられている。この六角穴には、対応する大きさの六角棒スパナ１００が軸芯Ａｘに沿って挿入可能である。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの六角穴には、二面幅の呼びが２．５の六角棒スパナ１００を挿入可能である。
【００１８】
図２，３に示すように、この六角穴は、上方に開口する六角形の開口部１１と、この開口部１１と対向する底面１２と、開口部１１と底面１２とを接続する側面部１３と、から構成されている。本実施形態において側面部１３は、３つの平行側面１４と３つの傾斜側面１５により構成されている。六角穴付きボルトの六角穴は、六角形状のパンチを用いて、ボルトの頭部３を形成するときに同時に六角穴を加工するため、六角穴の底面１２は底に向かってくぼんだ凹面状となっている。
【００１９】
平行側面１４は、六角穴付きボルトの軸芯Ａｘと平行に形成されている。また、傾斜側面１５は、底面１２側から開口部１１側に向かって拡径するように六角穴付きボルトの軸芯Ａｘに対して傾斜されている。平行側面１４及び傾斜側面１５はそれぞれ一様な平坦面である。本実施形態においては、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度θは、３°に設定されている。また、図２に示すように、これら平行側面１４と傾斜側面１５は、交互に並んで配列されている。
【００２０】
図３に示したように、軸芯Ａｘからの傾斜側面１５の離間距離ｒは、開口部１１で六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく、底面１２近傍で六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定されている。なお、六角棒スパナ１００の対向する２つの側面の離間距離を二面幅と呼ぶ。
【００２１】
より具体的には、開口部１１付近における軸芯Ａｘからの傾斜側面１５の離間距離ｒ１は、ＪＩＳ Ｂ １１７４（六角穴付きボタンボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７５（六角穴付きショルダボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７６（六角穴付きボルト）、ＪＩＳ Ｂ １１７７（六角穴付き止めねじ）、またはＪＩＳ Ｂ １１９４（六角穴付き皿ボルト）に規定されている六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされている。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、開口部１１付近における離間距離ｒ１は１．２９ｍｍ近傍の長さに設定されている。なお、いずれのＪＩＳの規格でも、六角棒スパナ１００が開口部１１に挿入できるように、六角穴の二面幅は六角棒スパナ１００の二面幅よりも大きい値が指定されている。
【００２２】
また、底面１２付近である、底面１２と傾斜側面１５との境界１６から六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される面取り部１０１の長さより上方において、この離間距離ｒ２は、六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される二面幅Ｄの最小値の半分近傍の長さとされている。例えば、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、この部位の離間距離ｒ２は１．２３ｍｍ近傍の値に設定されている。
【００２３】
（第１参考例）
上記のように構成される六角穴付きボルトの作用を説明する前に、第１参考例に係る六角穴付きボルトを説明する。図４は、第１参考例に係る六角穴付きボルトの図３と同様の断面図である。第１参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴は、上面から見て六角形の開口部２１１と、底面２１２と、開口部２１１と底面２１２とを接続する側面部２１３とから構成されている。この側面部２１３は、いずれも軸芯Ａｘと平行な６つの平行側面２１４から構成されている。
【００２４】
側面部２１３が軸芯Ａｘと平行に形成されているため、この六角穴において、軸芯Ａｘからの側面部２１３の離間距離ｒ４はどの二面をとっても同じ大きさであり、六角穴の深さのどの位置でも同じ大きさである。本参考例において、この離間距離ｒ４は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく設定されている。これにより、六角穴付きボルトの挿入容易性が確保されている。
【００２５】
しかしこの挿入容易性を確保したために、開口部２１１から底面２１２にかけて、六角棒スパナ１００の外周面と六角穴の側面部２１３との間に隙間ｇが生じている。このため、六角穴の側面部２１３が六角棒スパナ１００を保持できず、六角棒スパナ１００は容易に六角穴から離脱してしまい、食い付き機能が生じていない。つまり、第１参考例に係る六角穴付きボルトでは、挿入容易性を高めた代償として、食い付き性が犠牲となっている。
【００２６】
（作用）
これに対して本発明の実施形態に係る図３に示した六角穴付きボルトによれば、挿入容易性と食い付き性が両立されている。以下に、図３を用いて本実施形態に係る六角穴付きボルトの作用を説明する。
【００２７】
まず、側面部１３のうちの３面に形成された傾斜側面１５により、開口部１１付近の離間距離ｒ１は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも大きく設定されている。これにより、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入しやすくされている。特に、六角棒スパナ１００の先端を六角穴に入れた後も、六角棒スパナ１００の先端は一様に傾斜された傾斜側面１５にガイドされ、六角穴の底面１２側まで滑らかに挿入することができる。
【００２８】
また、傾斜側面１５により、底面１２付近の離間距離ｒ２は六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定されている。これにより、六角穴の底面１２側まで挿入された六角棒スパナ１００の先端が、傾斜側面１５の底面１２側近傍の一部で局所的に干渉する。この傾斜側面１５のうち、六角棒スパナ１００と局所的に干渉が生じた部位を食い付き部１７と呼ぶ。食い付き部１７では六角棒スパナ１００の外周面と六角穴の内面との間で摩擦力が生じ、六角棒スパナ１００が摩擦力により六角穴付きボルトに保持される。なお、本実施形態においては、六角棒スパナ１００は、傾斜側面１５の食い付き部１７でのみ接触し、平行側面１４とは接触しない。
【００２９】
このように、本実施形態に係る六角穴付きボルトによれば、傾斜側面１５の一部である食い付き部１７によって食い付き性が実現されている。これにより、磁力を用いて食い付き性を与える場合と比べて、材料を選ばず食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３０】
さらに、この六角穴には汎用のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される六角棒スパナ１００を挿入することができる。つまり、特殊な工具を必要とせず、汎用の六角棒スパナによって、食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを使用することができる。したがって、汎用の六角棒スパナで使用でき、かつ、材料を選ばずに食い付き機能が実現された六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３１】
また、この六角穴付きボルトは、底面１２、平行側面１４及び傾斜側面１５を形成する形成面を備えた六角形状の頭部を備えたパンチを用いて、ボルトの頭部３を成形する時に同時に六角穴を加工できる。したがって、ばね等を組み込む工程が不要であり、安価に食い付き機能を備えた六角穴付きボルトを提供することができる。
【００３２】
なお、傾斜側面１５は上方に向かって拡径するように傾斜しているので、六角棒スパナ１００の挿入に伴い、六角棒スパナ１００と接触する食い付き部１７は下方にその領域が拡大する。このとき、食い付き部１７の上端は、離間距離ｒ２が六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの半分よりも小さく設定された部位である。この食い付き部１７の上端が位置する部位は、底面１２と傾斜側面１５の境界１６との離間距離ｈ１が、六角棒スパナ１００のＪＩＳ Ｂ ４６４８で規定される面取り部１０１の長さよりも大きく設定されている。
【００３３】
この食い付き部１７の上端の形成位置を上記のように規定した理由を図３と図５を参照して説明する。図５は、第２参考例に係る六角穴付きボルトの六角穴を示す部分拡大図である。
【００３４】
図５に示すように、第２参考例に係る六角穴付きボルトでは、境界１６からの食い付き部１７の上端の離間距離ｈ１が、六角棒スパナ１００の面取り部１０１の長さｈ２よりも小さく設定されている。なお、面取り部１０１の長さｈ２とは、図示したように、六角棒スパナ１００の先端面から面取りされた領域の末端までの長さを言う。
【００３５】
六角棒スパナ１００の先端には、面取り部１０１が設けられていることがある。取り扱い上の安全性を高めるためや、他の部材に傷をつけないようにするためである。図５に示すように、面取り部１０１が設けられた六角棒スパナ１００をこの六角穴に挿入すると、六角棒スパナ１００の面取り部１０１の先端が六角穴の底面１２に接触し、挿入が停止する。このとき、六角棒スパナ１００を六角穴の奥まで挿入したにもかかわらず、食い付き部１７が六角棒スパナ１００の外周面に接触しないことがある。
これは、図示したように、六角棒スパナ１００の面取り部１０１が食い付き部１７に対向する位置で、六角棒スパナ１００が停止してしまうためである。これでは、食い付き部１７が六角棒スパナ１００に接触せず、食い付き機能が発現しない。
【００３６】
そこで図３のように、本実施形態に係る六角穴付きボルトでは、境界１６からの離間距離ｈ１が、少なくとも六角棒スパナ１００の先端の面取り部１０１の長さｈ２よりも大きくなる位置に、食い付き部１７の上端が形成されている。このような位置に食い付き部１７が形成された六角穴に六角棒スパナ１００を挿入すると、食い付き部１７が面取り部１０１の形成されていない六角棒スパナ１００の外周面に確実に接触する。よって、先端に面取り部１０１が設けられた六角棒スパナ１００を用いる場合であっても、六角穴付きボルトに確実に食い付き機能を付与することができる。
【００３７】
なお、食い付き部１７の上端と境界１６との離間距離ｈ１を面取り部１０１の長さｈ２よりも十分に大きく設定し、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入したときに、六角棒スパナ１００の先端面が六角穴の底面１２に接触させないように構成することが好ましい。
このような構成によれば、六角棒スパナ１００の挿入過程において、六角棒スパナ１００の先端面が底面１２に接触する前に、食い付き部１７が六角棒スパナ１００の外周面と接触を開始する。その結果、六角棒スパナ１００の挿入に連れて、傾斜側面１５と六角棒スパナ１００との接触面積が拡大し、六角棒スパナ１００に大きな摩擦力が生じる。これにより、挿入に連れて大きな摩擦力を得ることができ、強固に六角棒スパナ１００を保持することができる。
【００３８】
また、六角棒スパナ１００の先端面が底面１２に当接した場合には、それ以上挿入することができず、この時点で得られる摩擦力よりも大きな摩擦力が得られない。しかし、六角棒スパナ１００の先端面が六角穴の底面１２に接触させないように構成しておけば、六角棒スパナ１００をより深く挿入する、あるいは、挿入力を増すことにより、食い付き部１７で得られる摩擦力も大きくすることができる。これにより、六角穴付きボルトを繰り返し使用して傾斜側面１５が磨耗した場合にも、食い付き機能を維持するこができる。
【００３９】
例えば、六角棒スパナ１００が規定されるＪＩＳ Ｂ ４６４８によれば、先端に形成する面取り部１０１の大きさｆ（面取りを施す領域の長さ）は六角棒スパナ１００の対角距離ｅと二面幅ｓとを用いて、以下の式で定義される。
ｆ＝（ｅの最大値−ｓの最小値）／２ （１）
Ｍ３の六角穴付きボルトに挿入される二面幅の呼びの大きさが２．５の六角棒スパナ１００の場合には、ｆ＝（２．８２−２．４６）／２＝０．１８ｍｍとなる。したがって、Ｍ３の六角穴付きボルトの場合には、底面１２と側面部１３との境界１６から０．１８ｍｍより上方に食い付き部１７を設ける。
【００４０】
（変形例）
なお、上述の実施形態では六角穴を構成する側面部１３の３面が傾斜側面１５である例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。図６は、本発明の変形例に係る六角穴付きボルトの上面図を示している。図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、側面部１３の２面あるいは、６面を傾斜側面１５としてもよい。
【００４１】
図６の（ａ）のように、２面に傾斜側面１５を設ける場合は、側面部１３のうち互いに対向する２面を傾斜側面１５とすることができる。本変形例においては、六角棒スパナ１００は、一対の傾斜側面１５の食い付き部１７に局所的に干渉し、六角穴付きボルトに保持される。なお、この例に限らず、隣り合う２面を傾斜側面１５としたり、２つの傾斜側面１５で一つの平行側面１４を挟むように配置してもよい。
【００４２】
また、図６の（ｂ）のように、６面全てを傾斜側面１５としてもよい。この場合は、側面部１３（傾斜側面１５）の６面全てが軸芯Ａｘからの離間距離が等しいので、六角棒スパナの軸芯と六角穴の中心とを一致させやすい。このため、六角棒スパナ１００を挿入しやすく、また、トルク伝達が安定する。なお、六角棒スパナ１００は、傾斜側面１５の食い付き部１７に局所的に干渉し、六角穴付きボルトに保持される。
【００４３】
なお、食い付き部１７で生じる摩擦力が六角穴付きボルトの自重よりも大きいと、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入した後、六角棒スパナ１００の先端が下方を向くようにしても、六角穴付きボルトが六角棒スパナ１００から脱落しない。このため、六角穴付きボルトを六角棒スパナ１００の先端に装着した状態で、六角穴付きボルトを脱落させることなく自在に六角棒スパナ１００の向きを変えることができる。これにより、六角穴付きボルトを用いた作業の作業性を大幅に向上することができる。このように、摩擦力を六角穴付きボルトの自重より大きく設定するには、以下の条件を満たすように各部の寸法等を設定するとよい。
【００４４】
六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する状況での力の釣り合いを考える。六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する力をＦ１、挿入力Ｆ１により生じた傾斜側面１５での傾斜側面１５に垂直な方向の抗力をＮ、傾斜側面１５の数をｎａ、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度をθ、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する際の傾斜側面１５の摩擦係数をμ１とする。なお、平行側面１４には挿入力Ｆ１の力は作用しない。反力Ｎの軸芯Ａｘ方向の力Ｎ・ｓｉｎθと、反力により生じた軸芯Ａｘ方向の摩擦力Ｎ・μ１ｃｏｓθと、この反力Ｎが生じる傾斜側面１５の数を考慮すると、力のつりあいは以下の式で表現される。
Ｆ１＝ｎａ・Ｎ・（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （２）
ここで、以下の関係式が成立する。
ｎａ・Ｎ＝Ｆ１／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （３）
【００４５】
次に、六角棒スパナ１００を六角穴から抜く状況での力の釣り合いを考える。六角棒スパナ１００を六角穴から抜く力をＦ２、力Ｆ２により生じた傾斜側面１５での傾斜側面１５に垂直な方向の抗力をＮ、傾斜側面１５の数をｎａ、傾斜側面１５の軸芯Ａｘに対する傾斜角度をθ、六角棒スパナ１００を六角穴から抜く際の傾斜側面１５の摩擦係数をμ２とする。なお、平行側面１４には挿入力Ｆの力は作用しない。このとき、力のつりあいは式（２）と同様に、以下の式で表現される。
−Ｆ２＝ｎａ・Ｎ・（-μ２ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （４）
関係式（４）より、以下の式が得られる。
Ｆ２＝ｎａ・Ｎ・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ） （５）
ここで、上記関係式（３）を式（５）に代入すると、以下の式が得られる。
Ｆ２＝Ｆ１・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ）／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ） （６）
【００４６】
ここで、六角穴付きボルトの自重をＭｇとしたとき、自重で六角穴付きボルトが六角穴から抜け出さないためには、以下の不等式が成立する必要がある。
Ｆ２＞Ｍｇ （７）
つまり、式（６），（７）を用いて以下の関係式を満たすように、傾斜角θ及び摩擦係数μ１、μ２を選択すればよい。
Ｆ１・（μ２ｃｏｓθ−ｓｉｎθ）／（μ１ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）＞Ｍｇ （８）
【００４７】
（実施例）
以上を考慮して、具体的にＪＩＳ Ｂ １１７６に規定されるＭ３の六角穴付きボルトに本発明を適用した実施例を試作した。この実施例を図７を用いて説明する。図７は、実施例に係る六角穴付きボルトの部分断面図である。実施例に係る六角穴付きボルトは、図６の（ｂ）で示したように、側面部１３の６面全てを傾斜側面１５とした。なお、以下に紹介する実施例は単に実際の寸法の一例を挙げただけであって、本発明は以下の寸法に限定されることはない。
【００４８】
まず、ＪＩＳ Ｂ １１７６によれば、側面部１３の深さ（頭部３の上面から境界１６までの距離）は１．３〜１．８５ｍｍに設定できる。そこで、側面部１３の深さを１．５ｍｍに設定した。
【００４９】
次に、六角穴付きボルトの自重よりも大きな摩擦力を得るための傾斜角度θの範囲を確認する。六角穴付きボルトの自重Ｍｇを０．１６［Ｎ］、六角棒スパナ１００を六角穴に挿入する力を１［Ｎ］、六角穴付きボルトと六角棒スパナ１００の両者間に働く摩擦係数（μ１＝μ２）を０．１４と想定する。この場合、式（８）より、０＜θ＜５．６°の範囲であれば自重よりも大きな摩擦力が得られる。
【００５０】
そこで、開口部１１での離間距離ｒ１をＪＩＳ Ｂ １１７６に規定される六角穴付きボルトの二面幅の最大値である２．５８ｍｍの半分である１．２９ｍｍに設定する。また、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナ１００の面取り部１０１の長さは０．１８ｍｍである。よって、境界１６から面取り部１０１の長さ０．１８ｍｍ離間した食い付き部１７の上端での離間距離ｒ２を、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナ１００の二面幅Ｄの最小値である２．４６ｍｍの半分である１．２３ｍｍに設定する。
【００５１】
これにより、傾斜角度θの正接は、開口部１１での離間距離ｒ１と食い付き部１７の上端での離間距離ｒ２との差（１．２９−１．２３＝０．０６）と、頭部３の上面３１からの食い付き部１７の上端までの深さ（１．５−０．１８＝１．３２）を用いて、算出することができる。これによれば、傾斜角度θの正接は以下のように求まる。
ｔａｎθ＝０．０６／１．３２＝０．０４５５
よって傾斜角度θは２°４５′となる。これは、上記した０＜θ＜５．６°の条件を満たす。なお、実際にも寸法公差を考慮し、傾斜角度θは０．５°から５．０°の範囲に設定することが好ましく、１°から３°に設定することがより好ましい。
【００５２】
以上、本発明を実施形態及び変形例を例に挙げて説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されない。
【００５３】
例えば、本実施形態では六角穴付きボルトを挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば六角穴付き止めねじ、六角穴付きボタンボルト、六角穴付きショルダボルト、六角穴付き皿ボルトなど、六角穴を備えたねじ部材に本発明を適用できる。
【００５４】
また、上述の実施形態では、六角棒スパナ１００を六角穴付きボルトの六角穴に挿入するとして説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、六角棒スパナ１００の変わりに、六角ビットや六角ドライバなどを使用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１：軸部、２：首部、３：頭部、１０：六角穴、１１：開口部、１２：底面、１３：側面部、１４：平行側面、１５：傾斜側面、１６：境界、１００：六角棒スパナ、１０１：面取り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部に六角棒スパナが係合される六角穴を備えたねじ部材であって、
前記六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、前記開口部と対向する底面と、前記開口部と前記底面とを接続する側面部とから構成され、
前記側面部は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、
前記傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを前記六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されていることを特徴とするねじ部材。
【請求項２】
前記食い付き部は、前記六角棒スパナを摩擦力により保持することを特徴とする請求項１に記載のねじ部材。
【請求項３】
前記軸芯からの前記傾斜側面の離間距離が、
前記開口部付近において、ＪＩＳ Ｂ １１７４、ＪＩＳ Ｂ １１７５、ＪＩＳ Ｂ １１７６、ＪＩＳ Ｂ １１７５、またはＪＩＳ Ｂ １１９４に規定される六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされ、
前記底面と前記傾斜側面との境界から前記六角棒スパナの面取り部の長さより上方の位置において、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される前記六角棒スパナの二面幅の最小値の半分近傍とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじ部材。
【請求項４】
前記傾斜側面は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して０．５°〜５．０°傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のねじ部材。
【請求項１】
頭部に六角棒スパナが係合される六角穴を備えたねじ部材であって、
前記六角穴は、上方に向かって開口する六角形の開口部と、前記開口部と対向する底面と、前記開口部と前記底面とを接続する側面部とから構成され、
前記側面部は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜側面を有し、
前記傾斜側面はその一部が、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される六角棒スパナを前記六角穴に挿入した際に当該六角棒スパナと局所的に干渉する食い付き部となるように形成されていることを特徴とするねじ部材。
【請求項２】
前記食い付き部は、前記六角棒スパナを摩擦力により保持することを特徴とする請求項１に記載のねじ部材。
【請求項３】
前記軸芯からの前記傾斜側面の離間距離が、
前記開口部付近において、ＪＩＳ Ｂ １１７４、ＪＩＳ Ｂ １１７５、ＪＩＳ Ｂ １１７６、ＪＩＳ Ｂ １１７５、またはＪＩＳ Ｂ １１９４に規定される六角穴の二面幅の最大値の半分近傍とされ、
前記底面と前記傾斜側面との境界から前記六角棒スパナの面取り部の長さより上方の位置において、ＪＩＳ Ｂ ４６４８に規定される前記六角棒スパナの二面幅の最小値の半分近傍とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじ部材。
【請求項４】
前記傾斜側面は、前記ねじ部材の軸芯方向に対して０．５°〜５．０°傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のねじ部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１３３０８（Ｐ２０１３−１１３３０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６９４０（Ｐ２０１１−２５６９４０）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（５９３１０４１３２）イワタボルト株式会社 (8)
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（５９３１０４１３２）イワタボルト株式会社 (8)
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