Grounding nut

本発明は、ボルトとの間で導通状態を得ることができるアースナットに関する。

特許文献１により、ねじ部の一部が外力によって縮径された変形部を備えたアースナットが知られている。 このアースナットは、ボルトと噛み合う際に変形部がボルトの塗装膜を剥離し、アースナットとボルトとの間に導通状態が得られる。

ところが、このようなアースナットでは、変形部がねじ部の一部分のみに設けられている。 このため、ねじ部の変形部以外の部分でボルトとの接触が確保しにくく、ボルトとの締結力が弱かった。

またこの変形部は、外力をねじ部の側面に加え、径を縮めることにより形成されている。 このため変形部の形状にばらつきが生じやすい。 したがって、変形部とボルトとの導通状態がばらつき、アースナットのアース性能がばらつく虞があった。

そこで本発明は、締結力が大きく、かつ、確実にボルトと導通させることのできるアースナットを提供する。

上記課題を解決することのできる本発明のアースナットは、
ピッチＰでねじ山が形成されているボルトに係合されるねじ孔を備えたアースナットであって、
前記ねじ孔に設けられた全てのねじ山について、前記ねじ山のピッチＰｎはボルトのねじ山のピッチＰよりも大きく、かつ、前記ねじ山の角度θ［度］が６０度よりも大きく形成されており、
前記ねじ孔の軸方向の一部には、軸方向に延びる切り欠きが設けられ、前記切り欠きに臨むねじ山の端面が切れ刃を形成している。

本発明のアースナットにおいて、前記ねじ山のピッチＰｎを、ボルトのねじ山のピッチＰを用いてＰｎ＝Ｐ＋αと表したとき、
αが、０＜α＜０．１×Ｐを満足することが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記ねじ山の角度θを、θ＝６０＋βと表したとき、
βが、０≦β≦１０を満足することが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記アースナットに締め付けトルクが作用したときにボルトとの導通が確保されることが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記切り欠きは軸方向の少なくとも一方側に設けられていることが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記切り欠きは、ボルトの挿入側に設けられていることが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記切り欠きは、軸方向の両側に設けられていることが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、前記アースナットは袋付きナットであることが好ましい。

本発明のアースナットにおいて、ボルトと前記ねじ孔との隙間を埋めるシール材が設けられていることが好ましい。

本発明のアースナットによれば、締結力が大きく、確実にボルトとの間で導通状態を得ることができる。

本実施形態に係るアースナットの上面図である。

図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

アースナットとボルトとの係合箇所の断面図である。

アースナットとボルトとによる電子部品の取付状態の一例を示す締結箇所の断面図である。

締付けトルクと締結箇所における抵抗値との関係を示すグラフである。

参考例に係るボルトの断面図である。

アースナットの圧造工程を説明する断面図である。

変形例に係るアースナットの断面図である。

以下、本発明に係るアースナットの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るアースナットの上面図である。 図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は、アースナットとボルトとの係合箇所の断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るアースナット１１は、頭部１２と、この頭部１２の下方に設けられた座部１３とを有している。
このアースナット１１は、例えば、自動車の車体に電子部品を取り付けてアースをとる際に用いられる。 アースナット１１は、螺合されるボルトとの良好な導通状態を確保すべく、ボルトとの螺合時にボルトの防錆用の塗装膜を剥離する機能を有する。

図１に示すように、アースナット１１の頭部１２は、例えば、レンチ等の工具が係合可能な平面視六角形状に形成されている。 座部１３は、この頭部１２よりも外周側へ張り出す平面視円板状に形成されている。 図２に示すように、頭部１２には、座部１３と反対側の上面１２ａにおける縁部に面取り部１４が形成されている。 また、座部１３は、頭部１２と反対側の面である座面１３ａにリング状に形成された下方へ突出する座面突起１５を有している。

アースナット１１には、その中心に、ねじ山２１を有するねじ孔２２が形成されている。 図３に示すように、このねじ孔２２には、ピッチＰでねじ山３１が形成されたねじ部３２を有するボルト３３が係合可能である。 このとき、ボルト３３は、そのねじ部３２が座部１３側の挿入側からねじ孔２２へねじ込まれる。

アースナット１１のねじ孔２２に設けられた全てのねじ山２１について、そのピッチＰｎが、ボルト３３のねじ部３２のねじ山３１のピッチＰよりも大きく形成されている。 アースナット１１のねじ山２１のピッチＰｎは、ボルト３３のねじ部３２のねじ山３１のピッチＰを用いて、次式（１）で表される。

Ｐｎ＝Ｐ＋α…（１）

さらに、この式（１）におけるαは、次式（２）を満足する値とされている。

０＜α＜０．１×Ｐ…（２）

ピッチＰの具体的な寸法について、例えば、アースナット１１及びボルト３３が、ＪＩＳのＭ６のものであれば、Ｐ＝１．０［ｍｍ］である。 ＪＩＳのＭ８のものであれば、Ｐ＝１．２５［ｍｍ］である。

図３に示すように、アースナット１１は、ねじ山２１の角度θ［度］が、６０度よりも大きく形成されている（θ＞６０）。 つまり、アースナット１１のねじ山２１の角度θは、次式（３）で表される。

θ＝６０＋β…（３）

さらに、この式（３）におけるβは、次式（４）を満足する値とされている。

０≦β≦１０…（４）

なお、ＪＩＳにおいて、ボルトおよびナットのねじ山の角度は、６０度とされている。

図２に示したように、本実施形態に係るアースナット１１は、ねじ孔２２の一部に、軸方向に延びる切り欠き２５が設けられている。 この切り欠き２５は、ねじ孔２２の軸方向におけるボルト３３の挿入側（図２の下方）及び挿入側と反対側である反挿入側（図２の上方）の両側二箇所で、周方向へ間隔をあけた三箇所（図１参照）、の計六箇所に形成されている。 なお、この切り欠き２５の個数は、本例に限らず、いくつ形成しても良い。

また、この切り欠き２５に臨むねじ山２１の端面は、ボルト３３の塗装膜を剥離可能な切れ刃２６を形成している。

上記のようにして構成されるアースナット１１は、そのねじ孔２２にボルト３３のねじ部３２がねじ込まれることにより、アースナット１１とボルト３３とが螺合する。

ここで、本実施形態に係るアースナット１１は、ねじ山２１のピッチＰｎがボルト３３のねじ山３１のピッチＰよりも所定寸法αだけ大きくされている（Ｐｎ＝Ｐ＋α）。 すると、アースナット１１とボルト３３とが係合したとき、互いのねじ孔２２とねじ部３２の軸方向に亘って、ねじ山２１，３１のピッチの差（Ｐｎ−Ｐ＝α）が集積されることになる。

この集積されたピッチは、ねじ孔２２とねじ部３２との係合部分の軸方向両側に作用し、軸方向両側にボルト３３のねじ山３１とアースナット１１のねじ山２１とが高い圧力で接触する高圧接触部Ｔが生じる。 これにより、アースナット１１のねじ孔２２にボルト３３のねじ部３２をねじ込むと、高圧接触部Ｔによって大きな締結力およびプリベリングトルクを発生させることができる。

また、アースナット１１は、ねじ孔２２の軸方向の両側に、切り欠き２５が設けられ、この切り欠き２５に臨むねじ山２１の断面が切れ刃２６とされている。 ボルト３３のねじ部３２をねじ込むときに、前述のように、アースナット１１のねじ孔２２とボルト３３のねじ部３２との係合部分の軸方向の両側に高圧接触部Ｔが生じる。 すると、切れ刃２６がボルト３３のねじ部３２のねじ山３１に食い込む。 この状態で、アースナット１１のねじ孔２２にボルト３３のねじ部３２を更にねじ込むと、ボルト３３の塗装膜が切れ刃２６によって剥離される。 このように、ボルト３３の塗装膜が剥離されることで、アースナット１１とボルト３３とが確実に導通する。

また、ねじ孔２２に切り欠き２５を形成しても、この切り欠き２５は、ねじ孔２２の軸方向の両側の一部に設けられているので、切り欠き２５が軸方向に貫通して設けられている場合と比べて、アースナット１１の強度が損なわれることもない。

なお、ボルト３３の塗装膜の剥離時には、切り欠き２５に塗装膜の削り屑がたまる。 これにより、剥離した塗装膜の削り屑がアースナット１１のねじ山２１とボルト３３のねじ山３１との間に食い込んで、アースナット１１のねじ孔２２やボルト３３のねじ部３２に傷が付くことが防止される。

さらに本実施形態に係るアースナット１１においては、切り欠き２５が軸方向の両側に設けられている。 これにより、ボルト３３の挿入側においては、切れ刃２６はボルト３３の反進み側フランク面の塗装膜を剥離し、ボルト３３の反挿入側においては、切れ刃２６はボルト３３の進み側フランク面の塗装膜を剥離することができる。 これにより、更にフランク面の両側の塗装膜を剥離することができ、より確実にアースナット１１とボルト３３との導通を確保できる。

なお、アースナット１１にボルト３３を係合させると、ボルト３３のねじ山３１の塗装膜が剥離されて金属層がむき出しになってしまう。 そこで本実施形態に係るアースナット１１は、ボルト３３の挿入側と反対側に、アースナット１１のねじ孔２２とボルト３３のねじ部３２との隙間を埋める、例えば、ゴムや樹脂などのシール材４３が設けられている。 シール材４３によってアースナット１１のねじ孔２２とボルト３３のねじ部３２との隙間を埋めることで、この隙間からの水の浸入を防ぐことができ、塗装膜が剥離されて金属が露出した部分を保護して錆びることを防止できる。

次に、本実施形態に係るアースナット１１を用いて、車体に電子部品を取り付けてアースをとる場合について説明する。
図４は、アースナットとボルトとによる電子部品の取付状態の一例を示す締結箇所の断面図である。

図４に示すように、電子部品の取付片４１を被取付部品である車体４２に取り付けるには、取付片４１を車体４２の取り付け箇所に重ね合わせ、取付片４１の取付孔４１ａと車体４２の取付孔４２ａとを連通させる。 そして、連通させた取付孔４１ａ，４２ａにボルト３３を挿通させ、このボルト３３のねじ部３２をアースナット１１のねじ孔２２にねじ込んで係合させる。

このように、アースナット１１にボルト３３を係合させることで、取付片４１を車体４２に締結して取り付けることができる。

そして、アースナット１１にボルト３３を係合させると、アースナット１１の切れ刃２６によってボルト３３のねじ山３１の塗装膜が剥離され、アースナット１１とボルト３３とが導通される。 また、アースナット１１とボルト３３とで取付片４１が車体４２に締結されると、アースナット１１の座面１３ａの座面突起１５が取付片４１の表面に食い込み、この取付片４１の表面に設けられた塗装膜が剥離され、取付片４１とアースナット１１とが良好に導通される。

また、アースナット１１にボルト３３が係合すると、互いのねじ山２１，３１が噛み合うねじ部分の全体に亘るピッチのずれ（Ｐｎ−Ｐ＝α）が集積する。 すると、ねじ孔２２とねじ部３２との係合部分の軸方向両側において、ボルト３３のねじ山３１とアースナット１１のねじ山２１とが高い圧力で接触する。 つまり、ねじ孔２２とねじ部３２との係合箇所には、大きな締結力およびプリベリングトルクが発生する高圧接触部Ｔが生じる。 したがって、取付片４１と車体４２との締結強度を損なうことなく、取付片４１と車体４２との確実な導通が確保される。

また、アースナット１１の座面１３ａが取付片４１に接触するまで、アースナット１１をボルトに係合させると、アースナット１１の座面１３ａに設けられた座面突起１５が取付片４１に接触する。 すると、座面突起１５が取付片４１に設けられた塗装膜を剥離させ、アースナット１１と取付片４１との間で導通が確保される。

また本実施形態においては、ボルト３３の頭部３３ａにおける車体４２側の面である座面３４に、アースナット１１の座面突起１５と同様な突起が形成されている。 ボルト３３の締結時に、この突起を車体４２の表面に食い込ませ、車体４２の表面の塗装膜を剥離させ、車体４２とボルト３３とを導通させている。 なお、この他に、ボルト３３の頭部３３ａを車体４２に予め溶接等で固定し、導通されておいてもよい。

これにより、取付片４１は、アースナット１１及びボルト３３を介して車体４２と繋がる導通回路Ｃで導通される。 よって、取付片４１を有する電子部品と車体４２との間で良好に導通を確保できる。

以上、説明したように、本実施形態に係るアースナット１１によれば、係合するボルト３３のねじ山３１に対してねじ山２１のピッチがずれていること、および、ボルト３３のねじ山３１に対してねじ山２１の角度が大きい。 これにより、ねじ山２１，３１同士が高い接触圧力で接触する高圧接触部Ｔが得られ、大きな締結力を作用させることができる。 さらに、切り欠き２５がねじ孔２２の軸方向の両側の一部にのみ形成されているので、ねじ山２１の強度が損なわれない。

さらに、切り欠き２５に臨むねじ山２１の端面を切れ刃２６として形成したこと、および、係合するボルト３３に対してねじ山２１のピッチがずれていることにより、ボルト３３の塗装膜を確実に剥離することができる。 これにより、ボルト３３との導通を確実に確保することができる。

これらにより、締結力が大きく、かつ、確実にボルト３３と導通させることのできるアースナット１１を提供することができる。

特に、ねじ山２１のピッチＰｎをボルト３３のねじ山３１のピッチＰを用いてＰｎ＝Ｐ＋αと表したとき、αが、０＜α＜０．１×Ｐを満足するようにねじ山２１を形成している。 これにより、このアースナット１１を用いれば、締結強度を損なうことなくボルト３３との確実な導通が確保される。

このαの条件は、実験で求めたものであり、その実験では、αがこの範囲を外れると、ボルト３３との締結力が弱すぎたりあるいはボルト３３との導通が確保できなくなった。 なお、このαの条件は、好ましくは、０．００５×Ｐ≦α≦０．０８×Ｐ、更に好ましくは、０．０１×Ｐ≦α≦０．０５×Ｐであり、αがこれらの範囲のとき、締結強度及び導通状態などの特性がより安定した。

さらに、ねじ山２１の角度θ［度］を、６０＋βと表したとき、βが、０≦β≦１０を満足するようにねじ山２１を形成している。 これにより、このアースナット１１を用いれば、ボルト３３のねじ山３１の塗装膜を良好に剥離させることができる。

ここで、βが１０度より大きいと、締結時にボルト３３のねじ山３１が削れてしまう。 なお、βが小さすぎるとボルト３３のねじ山３１の塗装膜を剥離させにくいため、βの条件は、好ましくは、２．５≦β≦５、更に好ましくは、３≦β≦４である。 βがこれらの範囲内であると、ボルト３３の取り付け及び取り外しを複数回繰り返しても安定したプリベリングトルクが得られた。 また、ボルト３３のねじ山３１の塗装膜が硬い場合には、βを大きく設定することが好ましい。

また、ねじ孔２２の軸方向の両側でねじ山２１，３１同士が強固に接触する高圧接触部Ｔが得られる本実施形態のアースナット１１において、そのねじ孔２２における両側に切れ刃２６を設けている。 したがって、これらの切れ刃２６でボルト３３のねじ山３１の塗装膜を効率良く剥離できる。 また、このように切り欠き２５が、ねじ孔２２における軸方向の両側に設けられていれば、ボルト３３の進み側フランク面と反進み側フランク面の両方の面の塗装膜が剥離でき、より確実に導通させることができる。

なお、本実施形態では、ねじ孔２２における軸方向の両側に切り欠き２５を形成したが、この切り欠き２５は、ねじ孔２２における軸方向の少なくとも一方側に設けられていれば、係合させたボルト３３のねじ山３１の塗装膜を、ねじ山２１，３１同士が強固に接触する高圧接触部Ｔで剥離させることができる。

特に、切り欠き２５がねじ孔２２におけるボルト３３の挿入側に設けられていれば、ボルト３３の挿入側でボルト３３と導通されるので、ボルト３３との導通回路Ｃを短くでき、抵抗値を下げることができる。

上述した本実施形態に係るアースナット１１とは異なり、車体側に取り付ける溶接ボルトに切り欠きを形成して締結時における導通を得ることも考えられる。 しかし、この場合、溶接ボルトに切り欠きを形成すると強度が低下してしまうため、アース用と締結用の二種類のボルトを用意する必要が生じる。 このため、アース用と締結用のボルトを区別しながら車体に取り付けることは作業効率が良くない。 したがって、本実施形態のように、切り欠き２５を設けたアースナット１１を用いると、単一種類の汎用品の溶接ボルトを用いることができるので好ましい。

次に、締め付けトルクと抵抗値との関係について説明する。
図５は、締付けトルクと締結箇所における抵抗値との関係を示すグラフである。 図６は、参考例に係るボルトの断面図である。 図５の折れ線Ｌ１は特許文献１に示すアースナット、折れ線Ｌ２は参考例に係るボルト、折れ線Ｌ３は本実施形態に係るアースナット１１を用いた場合の締付けトルクと抵抗値との関係を示している。

ねじ部に外力を加えて縮径させた変形部によってボルトの塗膜を剥離するアースナット（特許文献１に示すアースナット）では、径方向内側に突出した変形部でしか締結力を作用させられず、変形部にボルトが到達するまで導通させることもできない（図５におけるＬ１で示す折れ線参照）。

つまり、このアースナットは、変形部以外ではボルトに接触しにくく、大きな締結力を作用させにくい。 このため、このアースナットは大きな締結力が求められる用途には採用できない。 また、ボルトの塗装膜が削れた箇所にねじ山が接触しにくいため、良好な導通状態が得られにくい。

また、図６に示すように、頭部３３ａの座面３４に、アースナット１１の座面突起１５と同様な突起３５を形成した参考例のボルト３３Ｓでは、このボルト３３Ｓをナットにある程度ねじ込んで挿入してからでないと座面３４の突起３５が被取付部品等の表面の塗装膜に接触せず、塗装膜を剥離できない。

このため、このようなボルト３３Ｓでは、締め付けトルクがある程度大きい領域でないと導通しないため抵抗値が下がらない（図５におけるＬ２で示す折れ線参照）。 したがって、小さい締め付けトルクで用いたい場合では、この構造のボルト３３Ｓは採用できない。 また、締め付けが不十分な場合には導通が得られない虞がある。

これに対して、本実施形態に係るアースナット１１では、締め付けトルクが生じ始めると、ねじ山２１，３１同士が接触してボルト３３のねじ山３１の塗装膜の剥離が始まり、低い締め付けトルクから良好な導通状態が得られる（図５におけるＬ３で示す折れ線参照）。 このため、本実施形態のアースナット１１は、締め付けトルクがばらついても良好な導通状態が得られる。 また、例えばアースナット１１自体の強度が小さいので、低い締め付けトルクで使用せざるを得ない場合であっても、確実な導通を期待できる。

また、上記のように、アースナット１１に締め付けトルクが作用したときにボルト３３との導通が確保されるので、アースナット１１をボルト３３に最後まで押し込む必要がない。 つまり、ボルト３３のねじ部３２との接触長さが短くても、参考例のボルト３３Ｓと比較し、確実に導通を確保できる。

次に、本実施形態に係るアースナット１１の製造方法について説明する。
図７は、アースナットの圧造工程を説明する断面図である。

まず、アースナット１１の材料である金属の線材を所定の長さに切断して中間体とする（切断工程）。

次に、所定長さの線材からなる中間体を軸方向に圧縮してナットの形状に成形する（圧造工程）。 この圧造工程では、図７に示すように、ナット成形凹部５１を有する第１金型５２と、切り欠き形成突起５３を有する第２金型５４を用いる。 具体的には、第１金型５２のナット成形凹部５１に中間体５０を入れ、この第１金型５２に対して第２金型５４をプレスして圧造する。 すると、中間体５０は、その外形がナット成形凹部５１によって頭部１２と座部１３とを有するアースナット１１の形状とされ、また、中心に孔部５０ａが形成されるとともに、孔部５０ａの軸方向の端部に切り欠き２５が形成される。

その後、中間体５０の孔部５０ａの内周面に、タップでタッピングを施してねじ山２１を有するねじ孔２２を形成し、アースナット１１を完成させる（ねじ立て工程）。

なお、上述した実施形態に係るアースナット１１とは異なり、ボルトに、ナットのねじ山の塗装面を削るための切り欠きを形成することも考えられる。 このような切り欠きを有するボルトを製造するには、切り欠きが形成されるように線材を軸方向へ圧縮し、切り欠きを形成した線材からなるボルトの中間体の表面に、ねじ山が設けられた転造ダイスを押し付け、ねじ山が形成されたねじ部を有するボルトとすることが一般的である。 しかし、このように切り欠きを有するボルトを製造すると、切り欠きに臨むねじ山の端面がなまってしまい、鋭利な切れ刃が形成されない。

これに対して、本実施形態に係るアースナット１１によれば、切り欠き２５を形成した後にタップによってねじ山２１を形成するので、切り欠き２５に臨むねじ山２１の断面が鋭利になる。 このとき、タップとして切削タップを用いると、さらに切り欠き２５に臨むねじ山２１の断面を鋭利に形成することができる。 したがって、この鋭利なねじ山２１の断面からなる切れ刃２６でボルトの塗装膜を確実に剥離することができる。 しかも、切り欠き２５を形成する前述の第１金型５２及び第２金型５４からなる圧造金型を用意すれば、既存のナットの製造方法および製造設備を流用してアースナット１１を製造することができるので、極めて低コストでアースナット１１を提供することができる。

なお、上記実施形態では、上下に貫通するねじ孔２２を有するアースナット１１を例示して説明したが、アースナット１１の形状は、上記のものに限定されない。
図８は、変形例に係るアースナットの断面図である。

図８に示すものは、ボルトの挿入側と反対側が半球状の袋部１１ａで覆われた袋付きナットからなるアースナット１１Ａである。 このアースナット１１Ａの場合も、ねじ孔２２に設けられた全てのねじ山２１について、ねじ山２１のピッチＰｎがボルト３３のねじ山３１のピッチＰよりも大きく、かつ、ねじ山２１の角度θが６０度よりも大きく形成されている。 また、このアースナット１１Ａにおいても、ねじ孔２２の軸方向の両側に切り欠き２５が形成され、切り欠き２５に臨むねじ山２１の断面が鋭利な切れ刃２６とされている。

そして、このアースナット１１Ａの場合も、切り欠き２５を設けて切れ刃２６を形成したこと、および、係合するボルト３３に対してねじ山２１のピッチがずれていることにより、ボルト３３の塗装膜を確実に剥離することができる。 これにより、ボルト３３との導通を確実に確保することができる。

また、係合するボルト３３に対してねじ山２１のピッチがずれていること、および、ボルト３３に対してねじ山２１の角度が大きいことにより、ねじ山２１，３１同士の接触力が大きくなる高圧接触部Ｔが得られ、大きな締結力を作用させることができる。 さらに、切り欠き２５がねじ孔２２の軸方向の両側の一部にのみ形成されているので、ねじ山２１の強度が損なわれない。

これらにより、締結力が大きく、かつ、確実にボルト３３と導通させることのできるアースナット１１Ａを提供することができる。

特に、このアースナット１１Ａでは、ボルト３３の挿入側と反対側が袋部１１ａで覆われているので、ボルト３３の挿入側と反対側から、ねじ孔２２におけるボルト３３のねじ部３２との係合箇所へ水が浸入するのを防止することができ、切れ刃２６で塗装膜が剥離されて金属が露出した部分を保護して錆びることを防止できる。

なお、上記実施形態では、アースナット１１，１１Ａのねじ孔２２にボルト３３を係合した際に切れ刃２６によってボルト３３のねじ山３１の塗装膜を剥離する場合を例示したが、アースナット１１，１１Ａの切れ刃２６は、塗装膜以外のボルト３３のねじ山３１の付着物も除去できる。 例えば、ボルト締結作業の周囲でスパッタ溶接を行った際に、意図せずにスパッタがボルトやナットに付着することがある。 この場合でも、上記説明したアースナット１１，１１Ａによれば、ボルト３３を係合することで、付着したスパッタも切れ刃２６で除去することができる。

１１，１１Ａ：アースナット、２１，３１：ねじ山、２２：ねじ孔、２５：切り欠き、２６：切れ刃、３３：ボルト、４３：シール材、Ｐ，Ｐｎ：ピッチ