JP3685951B2

JP3685951B2 - ボルト・ナットによる締結装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP3685951B2
Application number: JP09822899A
Authority: JP
Inventors: 洋次太田; 竜治鈴木
Original assignee: 株式会社杉浦製作所
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP2000291621A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボルト・ナットによる締結装置及びその製造方法に関する。なお、ここでナットとは、主に軸心部に雌ねじが形成された雌ねじ部材を総称する用語として用いる。また、ボルトとは一般にナットと組んで用いる雄ねじを持った雄ねじ部材の総称として用いる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボルト挿入側（ナットの螺合開始側）にテーパ状のボルトガイドが設けられたナットでは、テーパ部が雌ねじ谷径まで同一角度で均一に形成されている。また、そのテーパ部の角度は、ねじ山の角度との相関性は考慮されておらず、ねじ山の角度（フランク角）より大きくされている。また、従来のボルトにはその先端部にテーパ状外周面が面取りとして形成されているが、その面取りの角度は自身のフランク角とは無関係に設定され、また相手方のナットとも無関係に定まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボルト・ナットでは、ナットにテーパ部のボルトガイドがあっても、ボルトとナットの組付けの際に、ナットの軸心とボルトの軸心がずれたり、傾斜したりして、必ずしも噛み合わせが容易とは言えず、またその状態で無理に螺合しようとすると、ナットの不完全ねじ山とボルトのそれとが噛み込みを生じる場合もあり、ボルトとナットとを注意深く同心的に噛み合わせる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明のボルト・ナットによる締結装置は、
ボルトの螺合開始側における先端部に、テーパ状外周面がボルト側面取り部として形成され、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたボルトと、
ナットの螺合開始側における開口部内周側に、テーパ状内周面がナット側面取り部として形成され、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたナットとを含み、さらに、
前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部との面取り角が互いに等しくされ、これらボルトとナットの螺合開始時には、前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部とが互いに係合して、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正することを特徴とする。
【０００５】
より好ましくは、ボルトの螺合開始側における先端部に、そのボルトの雄ねじ部のフランク角（螺合されるナットの雌ねじ部のフランク角）と等しい角度のテーパ状外周面がボルト側面取り部として形成され、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたボルトと、
ナットの螺合開始側における開口部内周側に、そのナットの雌ねじ部のフランク角（螺合されるボルトの雄ねじ部のフランク角）と等しい角度のテーパ状内周面がナット側面取り部として形成され、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたナットとを含み、さらに、
これらボルトとナットの螺合開始時には、互いのフランク角に等しい前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部とが互いに係合して、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正することを特徴とする。
【０００６】
さらに好ましくは、前記ナットは、ナットの螺合開始側における開口部内周側に、そのナットの雌ねじ部のフランク角（螺合されるボルトの雄ねじ部のフランク角）と等しい角度のテーパ状内周面が第１のナット側面取り部として形成され、その第１のナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつその第１のナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されるとともに、その第１のナット側面取り部の外周縁に接続するようにその外側に、前記雌ねじ部のフランク角（ボルトの雄ねじ部のフランク角）より大きい角度のテーパ状内周面が第２のナット側面取り部として形成され、その第２のナット側面取り部には雌ねじ部が形成されておらず、その第２のナット側面取り部が前記ボルトのボルト側面取り部をナットの中心側に案内する作用をなし、前記第１のナット側面取り部と前記ボルト側面取り部とが係合することにより、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正する。
【０００７】
なお、前記ナット側面取り部又は前記第１のナット側面取り部の外径は、ナットの雌ねじ部の谷径と等しくすることができる。また、前記ボルトのボルト側面取り部の内径は、前記ナットの雌ねじ部の内径（山径）と等しいか、それより小さくすることができる。
【０００８】
上述のナットの製造工程として、雌ねじ部を形成するための下穴の、螺合開始側における開口部内周側に、予めそのナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面をナット側面取り部として形成しておき、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することによりナットを製造する一方、
ボルトの製造工程として、ボルト素材の先端部に、予めそのボルトの雄ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状外周面をボルト側面取り部として形成しておき、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することによりボルトを製造することができる。
【０００９】
なお、別のナットの製造工程として、雌ねじ部を形成するための下穴の、螺合開始側における開口部内周側に、予めナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面を第１のナット側面取り部として、またその第１のナット側面取り部の外周縁に接続するようにその外側に、前記雌ねじ部のフランク角より大きい角度のテーパ状内周面を第２のナット側面取り部としてそれぞれ形成しておき、その第２のナット側面取り部には雌ねじ部を形成せず、前記第１のナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することもできる。
【００１０】
このようなナット側面取り部と雄ねじ側面取り部との互いの角度が対応してしているため、両者の係合によりボルトとナットの各軸芯が同心的になりやすく、仮に初期螺合時にボルト・ナットの双方の軸線が傾斜状態にあっても、それを同心的に一致させくなる。また、好ましい態様として、ナットの雌ねじ部のフランク角とほぼ等しい角度のテーパ状内周面（面取り部）を端として、雌ねじ部がらせん状に形成されるが、そのテーパ状内周面の少なくとも一部はナットの螺合開始端側に残っていて、ここにボルト（雄ねじ部材の総称）のフランク角にほぼ等しい角度の上記ボルト側面取り部が着座することで、ボルト・ナットの姿勢調整機能が働く。
【００１１】
また、ナットでは雌ねじ部のフランク角とほぼ等しい角度のテーパ状内周面（面取り部）を基点（始端又は終端）として雌ねじ部が形成され、ボルトでは雄ねじ部のフランク角とほぼ等しい角度のテーパ状外周面を基点（始端又は終端）として雄ねじ部が形成され、このようにすれば、ボルト及びナットの双方で不完全ねじ部の長さを従来に比べて、例えば１／２ないし１／３程度に短くすることができる。これによりたとえナットとボルトが傾斜状態でも、噛み込みが生じにくくなり、初期螺合時の良好な噛み合い状態が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すナット１は、例えば袋ナットの形態をなす。もちろん、袋ナット以外の単純なナットでもよい。ナット１は軸状の本体２を備え、それを貫通するように同心的に雌ねじ部３が形成され、その出口側の開口を覆う（塞ぐ）ようにカバー４が溶接等により本体２と一体化されている。本体２の中間部にはフランジ５が形成され、このフランジ５と隣り合うようにワッシャ６が本体２の外周に装着されている。ワッシャ６は、フランジ５に対し雌ねじ部３の入口側に隣接し、本体２の外周に形成された図示しないセレーション等により本体２から抜けないようにされている。
【００１３】
このナット１には例えばボルト２０が螺合されるが、ナット１のボルト挿入側の端部、言い換えればナット１の雌ねじ部（ねじ穴）３の螺合開始側の開口部Ａには、図２（ｂ）に示すように、テーパ状内周面からなる第１の面取り部７と、これとは異なる角度のテーパ状内周面からなる第２の面取り部８とが形成されている。ここで、φＤは雌ねじ谷径（螺合されるボルトを基準にすれば、ねじ外径）、φｄは雌ねじ山径（ねじ内径）を示す。そして、ナット１の軸線を含んだ断面における第１の面取り部７（の表面）と、そのナット１の軸線に直角な直線又は平面とのなす角度θ1は、ナット１の雌ねじ山のフランク角（ねじの軸線を含んだ断面において測った個々のフランクが、ねじの軸線と直角な直線となす角度（θf））と実質的に等しくされている。
【００１４】
例えばフランク角が３０°の雌ねじ山を有するナットでは、第１の面取り部７の角度θ1は約３０°程度とされる。一般的に言えば、第１の面取り部７の角度θ1は、ナット１の雌ねじ部３のフランク角をθfとすれば、θ1はθfの約±２０％、より好ましくは±１０％程度、言い換えればθ1は、０.８〜１.２θf、より望ましくは０.９〜１.１θf程度に設定することができる。
【００１５】
この第１の面取り部７は、ねじ軸線に直角な平面を基準とする以外に、その円錐内周面のテーパ角度（ねじの軸断面における円錐の二つの母線の間の角度）α1で表すこともできる。その場合、第１の面取り部７のテーパ角度α1は、フランク角が３０°のナットであれば、例えば約１２０°程度とされる。また、この第１の面取り部７の、ナット１のねじ軸線方向の長さ（深さ）をＬとすれば、Ｌは雌ねじ部３の例えば１／２ピッチ程度とすることができる。上記Ｌは、この他に、雌ねじ部３の例えば１／５〜２ピッチ分、好ましくは１／３〜１ピッチ分の範囲で適宜設定することができる。
【００１６】
第１の面取り部７の内周縁は、雌ねじ部３のボルト螺合側の開口縁となり、第１の面取り部７の外周縁に続いて、第２の面取り部８がその外周側に位置する。第２の面取り部８の、ねじ軸線に直角な平面又は直線とのなす角度θ2は、第１の面取り部７の角度θ1より大きくされ、例えば第１の面取り部７の角度θ1が３０°くらいであれば、第２の面取り部８の角度θ2は、約４５°程度に設定することができる。その場合、第２の面取り部８をテーパ角度α2でみれば、約９０°になる。第２の面取り部８の外周縁は、ナット１のボルト挿入側の円環状の端面９に連なり、その端面９の外周側には、ナット端部の外周面取り部１０としてテーパ状外周面が形成されている。この外周面取り部１０は、例えばナット１が自動車の車輪ホイールをハブに固定するハブナットとして使用される場合、図示しないホイールに形成されたナット挿入孔へのナット１の挿入を容易にする。
【００１７】
上記第１、第２の面取り部７、８の角度θ1及びθ2の関係（テーパ角度α1及びα2との関係に置き換えてもよい）は、θ2／θ1（又はα1／α2）が、例えば１.１ないし２.５程度、望ましくは１.２ないし２.０程度がよい。第２の面取り部８の角度θ2は９０°以下とされ、この第２の面取り部８がボルト先端をねじ軸線側にガイドするボルトガイドの役割を果たすことを考慮すれば、その角度θ2は９０°未満とされる。
【００１８】
いま、第１の面取り部７及び第２の面取り部８を、ナットのねじ軸線に直角な平面へ投影したときの各面取り部７及び８の幅寸法をそれぞれｗ1及びｗ2とすれば、第１の面取り部７の幅寸法ｗ1は、雌ねじ部３のねじ山高さにほぼ等しくされている。言い換えれば、第１の面取り部７の外径は、ナット１の雌ねじの谷径（φＤ）にほぼ等しくされ、の第２の面取り部８の幅寸法ｗ2は、第１の面取り部７の幅寸法ｗ1より大きくすることができる。あるいはそれらｗ1及びｗ2を同じ位にすることもできる。第２の面取り部８の角度θ2が相当大きくなった場合は、ｗ1がｗ2より大きくなることもあり得るが、好適な態様では、ｗ1／ｗ2は０.１ないし０.９、なかでも０.２ないし０.５程度に設定することができる。
【００１９】
なお、従来は図２（ａ）に示すように、ナット１’の雌ねじ部３’のボルト挿入側の開口部に、単一の面取り部８’を備えるものがあるが、その面取り部８’の角度θ’は、そのナット１’のフランク角が例えば３０°とすれば、そのフランク角より大きく、例えばθ’＝４５°となっている。また、この面取り部８’をテーパ角度で表せば、９０°となる。これに対し、本発明の好ましい実施の態様では、θ1がフランク角とほぼ等しい約３０°の第１の面取り部７と、θ2がフランク角より大きな約４５°とされた第２の面取り部８（テーパ角度で言えば、約１２０°と９０°）との、２重の（２段の）面取り部を有する。
【００２０】
図３（ａ）は、従来のナット１’の、単一でフランク角より大きな角度の面取り部８’に、そこを基点として雌ねじ部３’が形成された例を示すものであるが、雌ねじ部３’の基点（不完全ねじ部の始端）Ｒ1から不完全ねじ部の終端Ｒ2までは約２７０°位あり、不完全ねじ部長が長いものとなる。これに対し、図２（ｂ）に示す本発明の好適な実施の形態では、雌ねじ部３のフランク角とほぼ等しい第１の面取り部７の１箇所を始端Ｓ1として不完全ねじ部が形成され、その終端Ｓ2から完全ねじ部になり、不完全ねじ部長が従来のナット１’に比べて半分以下となり、ねじ穴全周の約１／３程度に抑えることができる。
【００２１】
また、同図（ｂ）に示すように、ナット１のフランク角とほぼ等しい角度の第１の面取り部７は、多点状で表すように、雌ねじの形成に拘らず、その大半の部分はナット１の螺合開始側の開口端部（ボルト挿入側の開口端部）に残っている。つまり、不完全ねじ部の始端Ｓ1から終端Ｓ2までは、部分的に螺旋状に削り取られたような形態となるが、それ以外の範囲では第１の面取り部７はテーパ状内周面として存在し、部分的に欠けた一部残っているところを加えれば、ほぼナット１の全周又は全周に近い範囲で現れる。
【００２２】
図４は、図２のＡ部分を立体的な断面で示すもので、雌ねじ部３の不完全ねじ部は仮想線で概念的に表している。そして、図２の従来のナット１’のＡ’部分の構造では、図５（ａ）のように、転造ダイス１２で面取り部８’からねじを転造する際に、開口側に押し出された盛り上がり部１３（不完全ねじ部といえる）が顕著に生じ、この盛り上がり部１３がボルト挿入時にねじ軸方向の障害となりやすい。つまり、ナットとボルトを軸方向に同心的に接近させた際に、ボルトの先端外周縁がこの盛り上がり部１３と干渉しやすい。これに対し、本発明では図５（ｂ）に示すように、転造の場合、ねじのフランク角とほぼ等しい第１の面取り部７を基点にねじの転造が開始され、結果的に転造ダイス１２のフランク角と第１の面取り部７の角度とがほぼ等しいため、上述のような大きな盛り上がり部１３が生じにくい。よって、ナットへの相対的なボルトの挿入がスムーズに行い得る。
【００２３】
以上のようなナット１の第１、第２の面取り部７、８を、第１、第２のナット側面取り部とすれば、図１のボルト２０の雄ねじ部２１の先端部に、ボルト側面取り部（以下、単に面取り部ともいう）２２としてテーパ状外周面を形成することができる。このボルト２０は頭部２３を有するが、頭部のないボルト（例えば植え込みボルト等）でもよい。図６に模式的に示すように、ボルト２０の先端部にテーパ状外周面として形成された面取り部２２は、ボルトの軸線に直角な直線又は平面とのなす角度θBが、そのボルト２０のねじ山のフランク角をθfBとしたとき、そのフランク角θfBとほぼ等しくされている。例えば、ボルト側面取り部２２の角度θBは、フランク角θfBが３０°であれば、ほぼ３０°に設定される。
【００２４】
より一般的に言えば、ボルト側面取り部２２の角度θBは、ボルト雄ねじ部２１のフランク角θfB（これはボルトが螺合される相手方のナット１の雌ねじ部３のフランク角θfとみなすこともできる）の約±２０％、より好ましくは±１０％程度、言い換えればθBは、０.８〜１.２θfB（又はθf）、より望ましくは０.９〜１.１θfB（又はθf）程度に設定することができる。また、ボルト側面取り部２２の外周縁はボルト雄ねじ部２１のねじ山円筒につながり、ボルト側面取り部２２の内周縁は、雄ねじ部２１のねじ谷円筒と一致させることもできるし、あえてずらすこともできる。つまり、ボルト雄ねじ部２１のねじ外径をφＤB、ねじ内径をφｄBとすれば、面取り部２２の外径はねじ外径φＤBに等しくなり、面取り部２２の内径はねじ内径φｄBと一致させてもよいし、このねじ内径φｄBより小さく又は大きくすることもできる。
【００２５】
一例として、図６に示すように、面取り部２２の内径φｄ1は、ねじ内径φｄBより一定量小さくされる。言い換えれば、面取り部２２はねじ内径を越えるようにされ、ボルト２０の軸直角平面に面取り部２２を投影したとき、その軸直角方向の幅寸法ＷBは、雄ねじ部２１のねじ山高さ（谷深さ）より大きく（例えば１〜２０％程度、より好ましくは２〜１０％程度）することができる。このようにすれば、螺合のための組付けの際に、ボルト２２とナット１の軸が多少ずれたり傾いたりしても、ボルト２２の面取り部２２がナット側の第１の面取り部７に安定に着座しやすくなり、芯ずれ又は芯傾斜の矯正作用を行わせる上でより好ましい。
【００２６】
また、ボルト側面取り部２２のねじ軸方向の長さ寸法Ｑは、雄ねじ部２１のねじ山の望ましくは１／２ピッチ以上がよいが、面取り部２２の内径φｄ1をねじ内径φｄBより大きくする（ねじ外径φＤBとねじ内径φｄBの中間にもってくる）ような場合は、１／２ピッチ未満の場合も生じ得る。一般的には、ボルト側面取り部２２のねじ軸方向の長さ寸法Ｑは、雄ねじ部２１のねじ山ピッチの１／５〜１.５、より望ましくは１／３〜１.０程度に設定できる。また、そのボルト側面取り部２２を前記テーパ角度で規定すれば、雄ねじ部２１のフランク角が３０°の場合、ボルト側面取り部２２のテーパ角度は約１２０°となる。
【００２７】
ボルト２０の雄ねじ部２１は、上記面取り部２２の１箇所を基点として転造又は切削で形成されるが、この面取り部２２の角度が雄ねじ部２１のフランク角にほぼ等しくされているため、不完全ねじ部長を従来のものより短くできる。すなわち、ナットでの説明に使用した図３をボルトにも援用して説明すれば、従来のボルトの不完全ねじ部（同図（ａ））がねじの全周の約３／４の範囲で生じるのに対し、フランク角にほぼ等しいボルト側面取り部２２を有するボルト２０では、それがねじの全周の１／４程度（多くても１／２以下）となる。
【００２８】
また従来では、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、ボルト２０’をナット１’に螺合（挿入）する際、ボルト２０’の先端には面取り部２９があるものの、その角度はナット１’の面取り部８’とは対応せず、また雄ねじ部２１’のフランク角とも無関係に設定されるため、組付け時にボルト・ナットの軸がずれたり、互いの軸線が傾斜状態になった場合、それを矯正する作用は充分でなく、ボルト・ナットの各軸線を容易に同心的状態にできるとは言い難い。また、ボルト２０’、ナット１’の双方の不完全ねじ部が長いので、上記傾斜状態等でかみ込みが生じやすい。
【００２９】
これに対して本発明では、図７及び図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、ナット１とボルト２０を螺合させる（相対的にボルト２０をナット１に挿入する）過程で、ナット１の第２の面取り部８にボルト２０の先端部が接して、ボルト２０がナット１の中心側にガイドされ、さらに、互いにフランク角に等しいボルト側面取り部２２とナット側面取り部７とが係合し、ボルト２０とナット１の各軸線が一致しやすい状況となる。言い換えれば、ボルト２０の面取り部２２がナット１の中心側の面取り部７に着座すれば、双方の面取り部７及び２２は角度がほぼ等しいため、いわば互いに対応する角度のテーパ外周面及びテーパ内周面同士が嵌合したような格好になり、その状態ではボルト２０とナット１の軸線は一義的にほぼ同心（同軸）的な姿勢になりやすい。
【００３０】
これによりナット１の軸芯とボルト２０の軸芯とがより一致した状態に姿勢調整されて、両者の位置合わせ（姿勢調整）があたかも自動的に行われ、ボルト２０がナット１に容易に挿入される。しかも、ボルト２０及びナット１共に、不完全ねじ部が短いため、両者がたとえ傾斜状態となっても、従来に比べて噛み込みが生じにくい。これらのことから、ボルト２０とナット１の初期螺合時において、噛み合い不良の発生が有効に回避されるとともに、両者のねじ山の軸芯がより一致した状態が得られ、初期螺合時の噛み合いが従来より良好に行われることとなる。
【００３１】
図１０及び図１１は、以上のボルト２０・ナット１による（これらをセット（ユニット）として組み合わせたボルト・ナット締結装置２４を示すものである。だだし、このようなボルト・ナット締結装置２４において、ボルト側面取り部２２の角度θB（図６）と、ナット側（第１の）面取り部７の角度θ1（図２）とは、互いにねじのフランク角にそれぞれほぼ等しい形態でθ1とθBとをほぼ等しくすることが、不完全ねじ部を短くすること等を考慮すると望ましい態様ではあるが、必ずしもそれに限らず、上記フランク角とは無関係に、ボルト側面取り部２２とナット側面取り部７の角度θ1とθBとをほぼ等しくすること（例えば±２０％、望ましくは±１０％以内の範囲で）もできる。その場合は上記角度θ1及びθBは、ねじのフランク角より大きい場合も、小さい場合もあり得、フランク角とは必ずしも一致しない。この態様でも、ボルトとナットの各軸芯を一致させるように姿勢制御することができる。
【００３２】
また、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ナット側の第１の面取り部７を正確な円錐面（テーパ面）ではなく、例えば外側に凸状の（膨らむ）断面の曲面７’で形成すること、あるいは内側に凸状の（膨らむ）断面の曲面７''で形成することもできる（ナット１６、１７）。この場合、元の面取り部７がそれらの曲面７’又は７''に対し、接線（接面）とすることもできる。さらに同図（ｃ）に示すように、第１の面取り部７から第２の面取り部８にまたがるような、内側にわずかにくぼんだ滑らかな曲面７'''で形成して、実質的に面取り部７、８に相当する位置に、互いに傾きの異なる（面取り部７ではフランク角とほぼ等しく、面取り部８ではそのフランク角より傾斜の大きな）テーパ状の各内周面を形成することも可能である（ナット１８）。実際に、鍛造等でナット素材を形成する場合は、第１、第２の面取り部７、８の境界がシャープに現れるとは限らず、その境界がアール状に丸みが付く場合もある。
【００３３】
なお、ボルト側面取り部２２についても、図示はしないが事情は同様であり、その面取り部２２を厳密な円錐面としなくても、外側にやや膨らんだ、又は内側にややくぼんだ曲面で構成し、これを実質的にテーパ状外周面としてもよい。
【００３４】
さらに、図１３に示すナット１９のように、ボルトの挿入方向が一義的に決まっておらず、ナットの両側開口のいずれからでもボルトが挿入可能なナットの場合は、ナット１９の雌ねじ部３の両側開口部にそれぞれ第１、第２の面取り部７、８を設けることができる。
【００３５】
また、ナットに第１の面取り部７及び第２の面取り部８の双方を設けて中間に段を形成する形態以外にも、図１４に示すように、第２の面取り部８を省略して、単一で段差のない一つのナット側７とし、この面取り部７の外周縁を、ナット１５の端面１０まで延長することもできる。この場合、ナット側面取り部７は、前述のように雌ねじ部３のフランク角とほぼ等しくされるか、あるいはそのフランク角と関係なく、ボルト側面取り部２２（図７等）とほぼ一致させられることとなる。
【００３６】
次に、以上のようなナット及びボルトの製造方法について説明する。
図１５（ａ）は、第１の金型３１（下型）のキャビティ３２内に、予め冷間鍛造等で成形されたナット素材Ｎ1が収容され、これが第２の金型３０（上型）により打撃され、（ｂ）のようなナット素材Ｎ2となる。ここで、ナット素材Ｎ2の下孔の一方の開口となるべき部分は、パンチ３３でくぼみ３３’がつけられ、他方の開口部となるべき部分が、前述のＡ部分（図１、図２等）に示した部分である。このＡ部分には、第２の金型３０と一体的又は別体に形成されたパンチ３４が入り込んで、前述の第１のナット側面取り部７、第２のナット側面取り部８の形態を、予め冷間鍛造等で形成しておく。なお、Ａ部分の拡大図から示すように、第１の面取り部７の内周縁から軸方向にほぼ平行に浅いくぼみ３４’が形成され、このくぼみ３４’が後工程の下孔打抜きの基準となる。上述の反対側のくぼみ３３’と、くぼみ３４’とは、同じ大きさで、かつ同心的に形成される。
【００３７】
その後（ｃ）に示すように、ナット素材Ｎ2に対して打抜きパンチ３７で、中心部のねじ下孔４０’が打抜かれる。Ｎ3’は、打抜かれたかすであり、打抜きパンチ３７は、第１の金型（下型）３５の筒状部３６内に移動可能に配置され、第２の金型３８がナット素材Ｎ2を押さえ付け、打抜反力を受ける。これにより、ナット素材Ｎ3の下孔４０’の一方の開口部に、第１のナット側面取り部７（後に形成される雌ねじのフランク角にほぼ等しい）と、このフランク角より傾斜の大きな第２の面取り部８とを有するナット素材Ｎ3を得る。
【００３８】
さらに、図１６（ａ）〜（ｂ）に示すように、このナット素材Ｎ3を型３９に固定して、例えば転造ダイス４０を回転させつつ、ナット素材Ｎ3のねじ下孔４０’にねじ込んでいくことにより（図１７（ｃ）〜（ｄ）参照）、ねじ下孔４０’の内周面に雌ねじ部３を転造する。その際、図１６（ｂ）のように、転造ダイス４０の先端がナット素材Ｎ3の上記第１、第２の面取り部７及び８が形成された開口に達すると、その転造ダイス４０のフランク角と、第１の面取り部７の角度とがほぼ等しいため、前述のような外側に盛り上がった部分が生じにくく、かつ不完全ねじ部も短い形態で初期の転造が行われる。図１７（ｃ）、（ｄ）を経て転造が完成することにより、そのねじ下孔４０’には雌ねじ部３が形成され、その状態において、Ａ部分には第２の面取り部８はもちろん、第１の面取り部７も相当部分がその開口部に残る。
【００３９】
転造に代えて切削で雌ねじ部３を形成する場合も、基本的には転造ダイス４０がねじ切りダイスに代わるほかは、工程的に大きな違いはない。ただし、転造ダイス４０の場合は、ねじ下孔４０’の肉の移動により雌ねじ部が形成されるため、転造ダイス４０の外径は予定される雌ねじ部の、ねじ山径とねじ谷径のほぼ中間に位置するのに対し、ねじ切りダイスの場合は、その外径がねじ谷径と実質的に一致することとなる。
【００４０】
図１８は、ボルトの製造方法の工程の一例を示すものである。この例で、第１の金型４２（例えば下型）の鍛造キャビティ形成部４３には、ボルト素材Ｂ1の、ボルト先端部となるべき部分（Ｂ部分）に、図６及び７等に示したボルト側面取り部２２が形成されるように、その面取り部２２に対応する型面を有するキャビティ４４が形成されている。このキャビティ４４で、ボルト素材Ｂ1は、第２の金型（例えば上型）４５側のパンチ５０により、軸方向に打撃され、その結果ボルト素材Ｂ1の先端部にボルト側面取り部２２となるべき部分が形成される。この面取り部２２は、前述のように後に形成される雄ねじ部のフランク角とほぼ等しくされる。上型４５には、ボルト素材Ｂ1に対し、さらに頭部を形成するためのキャビティ４７を備えたキャビティ形成部４６を有している。そして、図１８（ｂ）のように、第２の型４５が第１の型４２に対して相対的に移動し、キャビティ４７内でパンチ５０により鍛造された頭部を有するボルト素材Ｂ2となる。
【００４１】
さらに図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、このボルト素材Ｂ2の脚部（胴部）に対し雄ねじ部を転造ダイス５２、５３により形成する。転造ダイス５２、５３は、ボルト素材Ｂ2の胴部を挟み付けて相対的に矢印のように移動し、ボルト素材Ｂ2は、転動しながらその外周に雄ねじ部が転造されて、ボルト素材Ｂ3となる。そして、そのボルト素材Ｂ3の先端部には、図６、７等で述べたボルト側面取り部２２が、そのねじ山のフランク角とほぼ等しい角度で残ることとなる。なお、このようなボルトの転造に加えて、雄ねじ部を切削形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のナットの一例を示す図。
【図２】そのナットの要部を従来例と比較して示す図。
【図３】そのナットに形成される不完全ねじ部の長さを従来例と比較して示す図。
【図４】そのナットの要部を示す斜視断面図。
【図５】従来例の不都合を本件のナットの実施例と比較して示す図。
【図６】ボルトの実施例の一例の要部を模式的に示す図。
【図７】ボルト・ナットの組合せによる実施例を示す図。
【図８】この実施例の作用を従来例と比較して示す図。
【図９】同様な本件実施例の作用を従来例と比較して示す図。
【図１０】ボルト・ナットの締結装置の実施例を示す正面図。
【図１１】その要部断面図。
【図１２】ナットの変形例を示す模式図。
【図１３】ナットの別の実施例を示す半断面図。
【図１４】さらに別のナットの実施例の要部を示す部分断面図。
【図１５】ナットの製造方法の一例を示す工程図。
【図１６】図１５に続く工程図。
【図１７】図１６に続く工程図。
【図１８】ボルトの製造方法の一例を示す工程図。
【図１９】図１８に続く工程図。
【符号の説明】
１、１５、１６、１７、１８、１９ナット
７第１の面取り部
８第２の面取り部
２０ボルト
２２ボルト側面取り部
２４ボルト・ナット締結装置

Claims

ボルトの螺合開始側における先端部に、テーパ状外周面がボルト側面取り部として形成され、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたボルトと、
ナットの螺合開始側における開口部内周側に、テーパ状内周面がナット側面取り部として形成され、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたナットとを含み、さらに、
前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部との面取り角が互いに等しくされ、これらボルトとナットの螺合開始時には、前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部とが互いに係合して、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正することを特徴とするボルト・ナットによる締結装置。
ボルトの螺合開始側における先端部に、そのボルトの雄ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状外周面がボルト側面取り部として形成され、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたボルトと、
ナットの螺合開始側における開口部内周側に、そのナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面がナット側面取り部として形成され、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されたナットとを含み、さらに、
これらボルトとナットの螺合開始時には、互いのフランク角に等しい前記ボルト側面取り部と前記ナット側面取り部とが互いに係合して、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正することを特徴とするボルト・ナットによる締結装置。
前記ナットは、ナットの螺合開始側における開口部内周側に、そのナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面が第１のナット側面取り部として形成され、その第１のナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部が半周以上形成され、かつその第１のナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部が形成されるとともに、その第１のナット側面取り部の外周縁に接続するようにその外側に、前記雌ねじ部のフランク角より大きいテーパ状内周面が第２のナット側面取り部として形成され、その第２のナット側面取り部には雌ねじ部が形成されておらず、その第２のナット側面取り部が前記ボルトのボルト側面取り部をナットの中心側に案内する作用をなし、前記第１のナット側面取り部と前記ボルト側面取り部とが係合することにより、ボルトとナットの軸線の傾斜を同軸的になる向きに矯正する請求項１又は２に記載のボルト・ナットによる締結装置。
前記ナット側面取り部又は前記第１のナット側面取り部の外径は、ナットの雌ねじ部の谷径と等しくされている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のボルト・ナットによる締結装置。
前記ボルトのボルト側面取り部の内径は、前記ナットの雌ねじ部の内径と等しいか、それより小さくされている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のボルト・ナットによる締結装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のナットの製造工程として、雌ねじ部を形成するための下穴の、螺合開始側における開口部内周側に、予めそのナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面をナット側面取り部として形成しておき、そのナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することによりナットを製造する一方、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のボルトの製造工程として、ボルト素材の先端部に、予めそのボルトの雄ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状外周面をボルト側面取り部として形成しておき、そのボルト側面取り部において、雄ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのボルト側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雄ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することによりボルトを製造することを特徴とするボルト・ナットによる締結装置の製造方法。
請求項３のナットの製造工程として、雌ねじ部を形成するための下穴の、螺合開始側における開口部内周側に、予めナットの雌ねじ部のフランク角と等しい角度のテーパ状内周面を第１のナット側面取り部として、またその第１のナット側面取り部の外周縁に接続するようにその外側に、前記雌ねじ部のフランク角より大きい角度のテーパ状内周面を第２のナット側面取り部としてそれぞれ形成しておき、その第２のナット側面取り部には雌ねじ部を形成せず、前記第１のナット側面取り部において、雌ねじ部の完全ねじ部を半周以上形成し、かつそのナット側面取り部の１箇所を始端とし終端が前記雌ねじ部の完全ねじ部に連なる不完全ねじ部を形成することを特徴とするボルト・ナットによる締結装置の製造方法。