CN1457401A - 防松紧固件 - Google Patents

Abstract

一种由螺栓(3)、螺母(2)和垫圈(1)构成的紧固件，在垫圈(1)的基座部(4)上具有比螺栓(3)的公称直径稍稍大一点的螺栓贯通孔(5)，在该螺栓贯通孔(5)的周围立设有沿螺栓轴前端方向逐渐缩小直径的圆锥状筒片(6)，垫圈(1)在基座部(4)和圆锥状筒片(6)上形成有连续的缺圆用狭缝，通过拧紧螺母(2)和螺栓(3)使垫圈(1)的圆锥状筒片(6)缩小直径，将圆锥状筒片(6)嵌合在螺母(2)的圆锥状孔部(10)中，使其为将垫圈(1)的圆锥状筒片(6)咬夹在螺栓(3)和螺母(2)之间的状态，通过与螺栓轴正交方向和螺栓轴向的2种一体化途径，强有力地使螺栓(3)和螺母(2)成为一体，合理地实现强大的防松的功能。

Description

防松紧固件

技术领域

本发明涉及一种由螺栓、垫圈、螺母构成的、结构简单，能牢固地防止紧固件松动的防松紧固件。

背景技术

一般情况下，紧固件大多使用由螺栓和螺母、或由螺栓、螺母和垫圈构成的组件。而且虽然是当然的事情，但出于保护被连接件的考虑也希望有垫圈。用紧固件连接的最重要的部位是飞机或电车等的连接部、建筑物、铁塔、高速公路的桥梁等的连接部，在这样的受到由于交通工具的行驶而引起的振动、或风等的振动的影响会松动的部位，尤其要使用能防松的紧固件。

具有防松效果的紧固件的方案提出了很多。例如，在日本专利公报特开平9-79247号所公开的紧固件，将垫圈的接触面制成具有倾斜的倾斜面的凸部或凹部，同时将螺母的里面或螺栓的头部的里面制成具有与垫圈的凸部或凹部对应的倾斜面的凹部或凸部，使由于压缩而产生的摩擦力作用在相互嵌合的垫圈的倾斜面和螺母的倾斜面上，具有防松效果。

在该紧固件制成凸部的场合，由于螺母螺纹部的一部分用做倾斜面，虽然用在该一部分上形成的摩擦部弥补这一损失的重大的不利因素，但仅在这有限的工作宽度之间以确保的摩擦力反抗严重的松脱力，有些勉强。另外，在制成凹部的场合，必须加上咬入螺母用的厚度，成了厚的垫圈这一奇怪的东西，而且，与上述制成凸部的一样，还要依赖仅在有限的工作宽度之间确保的摩擦力，有些勉强。

除此之外，本提案还存在这样的问题：难以期待所依赖的垫圈能够外倾，应使垫圈相对螺栓和螺母的旋合不会旋转，虽然也记述了在垫圈上突设防转用的销子的结构，但为了在垫圈上突设有防转用的销子，相对突设在垫圈上的防转用的销子，需要将嵌合该销子的嵌合部设置在被连接物或螺母的一方，结构变得复杂了，降低了生产性和广泛应用性。最终还是存在依赖销子的剪切力这一不合理现象。

再有，所谓防松就是使螺母和螺栓成为一体，所以，即使多少使垫圈和螺母成为一体了，也不能阻止施加在作为另外个体的螺栓上的松脱，本提案存在严重缺陷。

在日本专利公报特开平11-6516号提出的双螺母的方案，由第1螺母和第2螺母构成，第1螺母在螺纹孔的周围具有顺着轴孔前端方向逐渐缩小直径的锥状的外周面，该外周面设有相对螺纹孔具有微小偏心的凸部，第2螺母设有第1螺母的凸部嵌合的、而且具有与螺纹孔同心的内周面的凹部，且后进行安装，该方案具有防松效果。

该双螺母，在第1螺母的偏心方向一侧，覆盖有树脂或软质金属，当将第1螺母的凸部嵌合到第2螺母的凹部中、用第2螺母拧紧第1螺母时，偏心的第1螺母的凸部嵌合到与螺纹孔同心的第2螺母的凹部，因此起到楔子的作用，具有防松效果。

即，当使后安装的第2螺母的凹部嵌合在先安装的第1螺母的凸部上，旋合第2螺母的内螺纹和螺栓的螺纹部时，由于第1螺母的凸部偏心，所以，第1螺母从偏心一侧作用有推压且拧紧螺栓的力，由于第1螺母向偏心方向的另一侧多少有些错位，所以，第2螺母从偏心方向的另一侧作用有推压且拧紧螺栓的力。

在第1、2螺母的嵌合层叠体的上下相互相反的地方，从与螺栓轴正交的方向作用有强大的推压力，同时由第1、2螺母之间的锥面的摩擦力能进行防松。

该提案，强大且不利的剪切的推压力从相反的与螺栓轴正交的方向在上下施加在螺栓轴上，螺栓的负担过大。

由于双螺母重叠使用两个螺母，所以有时也损坏螺纹牙，经不住返复使用，成本高。

再有，在使用方面也受到制约，需要有容纳第1螺母的凸部的空间，在不能容纳第1螺母及其凸部的狭小的空间，不能使用双螺母。

在日本专利公报特开平10-306819号提出的防松结构，如图23所示，由环状的防松件20和螺母2构成，防松件20将外面制成沿螺栓轴前端方向逐渐缩小直径的锥状，在内周面上刻设与螺母的内螺纹部11连续的内螺纹22，沿螺栓轴向设置切下圆周的一部分的切口部21，螺母2设有具有嵌合该环状构件20的锥状的内周面的锥形凹部30a。

当拧紧螺栓3和螺母2时，环状的防松件20缩小直径，成为螺栓3和螺母2之间的填充连接件，沉入螺母2的锥形凹部30a中。

于是，防松件20排斥压缩的、朝向螺栓3和螺母3双方的、垂直于轴向的应力起作用，拧紧力变大了，能防止螺纹松脱。

该提案虽然与已述的日本专利公报特开平9-79247号同样，是牺牲螺母的螺纹的一部分，但不同之处在于能自如缩小直径的填充连接件(防松件20)介于牺牲部之间。

该防松的效果产生的问题是：最后还是依赖由于防松件20的锥状的外周面和螺母2的锥形凹部30a的接触而产生的摩擦力，使防松件20在里面与螺栓3成为一体(由于螺纹的啮合不能期望在转动方向上成为一体。)，但由于有限的工作宽度提供的接触面摩擦力是有限度的，所以，必须将螺母2的上部制成扩大直径的扩径部30、设置锥形凹部30a，由于螺母2变成了特殊的形状，所以制造成本增加了。另外，与双螺母的情况一样，在使用方面也受到制约，在不能容纳扩径部30的空间不能使用为特殊形状的螺母2。

如已述的那样，虽然所谓防松就是螺母和螺栓成为一体，但该提案仅靠在螺母2的锥形凹部30a的、针对作用在与螺栓正交方向上的压缩的排斥力，使其成为一体，但在仅能有一点点的工作宽度确保的一体化功能部，对于防松来说是极其脆弱的，实效性较差。

发明内容

第1发明在于，

一种防松紧固件，由螺栓、垫圈和螺母构成。

垫圈在基座部具有比螺栓的公称直径稍稍大一点的螺栓贯通孔，在该螺栓贯通孔的周围立设有沿螺栓轴前端方向逐渐缩小直径的圆锥状筒片，在基座部和圆锥状筒片上形成有连续的缺圆用狭缝；

螺母在与螺栓的螺纹部旋合的内螺纹部的上部开设有圆锥状孔部，圆锥状孔部具有与垫圈的圆锥状筒片的倾斜角度相同的倾斜角度的圆锥面，该圆锥面使不与上述垫圈相对的半部分的内周的直径比垫圈的圆锥状筒片前端部外周的直径小，使与垫圈相对一侧的半部分的开口的直径比垫圈的圆锥状筒片根部的外周直径小，比垫圈的圆锥状筒片的高度稍稍高一点。

在第1发明，当拧紧被连接物时，螺母的拧紧力施加在缺圆用狭缝上，缺圆用狭缝的间隙变小，垫圈的圆锥状筒片缩小直径，垫圈的圆锥状筒片宛如筛眼堵塞材一般夹装在螺母的圆锥状孔部和螺栓之间，成为将垫圈的圆锥状筒片咬夹在螺母和螺栓之间的状态，螺母和垫圈与上述日本专利公报特开平10-306819号的相同，在与螺栓轴正交的方向上靠排斥应力成为一体。

但是，在以下方面显著不同。即，圆锥状筒片是与基座部为一体的，所以，靠通过拧紧螺母起作用的、将基座部推压到被连接面上的力，强有力地沿螺栓轴方向拉拽圆锥状筒片，但此时，将内面咬入到螺栓的螺纹牙中的圆锥状筒片，在揪掉螺栓的螺纹牙的方向上作用有剪切力。该极其强有力的剪切力作用在围绕螺栓轴向全周的垫圈(圆锥状筒片)和螺栓双方，是沿螺栓轴向的特有的摩擦力，其结果是，已述的螺母的向基座部推压的推压力，承受强大的弹性的反力，通过该反力螺母和螺栓成为一体。

结果，推压垫圈基座部的螺母，将垫圈的圆锥状筒片夹在中间、即使经过作用在螺栓轴向的螺纹牙上的剪切力的转接，也能与螺栓成为一体。

于是，本发明的紧固件，通过与螺栓轴正交方向和螺栓轴向的2种一体化途径，强有力地成为一体，能合理地实现强大的防松功能。

而且，咬夹在螺栓和螺母之间状态下的垫圈的圆锥状筒片具有楔子的作用，压接螺栓螺纹部的力，由垫圈从全周施加在用螺栓轴向的前端部旋合的螺母的内螺纹部上，使螺母和螺栓的一体化更加牢固，强化防松功能。

若采用六角螺母作为紧固件，则存在的问题是：或者由六角螺母的角部弄伤被连接物的连接面，或者六角螺母的连接面不能均匀地压靠在被连接物的连接面上，由于螺栓和螺母的拧紧而产生的压缩力不能以螺栓轴为对称轴被均匀地负担等，但在本发明，由于将垫圈夹在螺栓和螺母之间，所以，保护被连接物的连接面、由于螺栓和螺母的拧紧而产生的压缩力以螺栓轴为对称轴被均匀地负担等、垫圈通常所具有的效果当然也都能发挥出来。

垫圈的缺圆用狭缝的形状，是缩小直径的形式即可，即可以是相对螺栓轴倾斜的形状，也可以是直线的形状，其它也可以是V字的形状，也可以是波浪的形状，可以设置各种各样形状的缺圆用狭缝，缺圆用狭缝的形状无所谓。

第2发明在于，第1发明所记载的防松紧固件的结构，将垫圈的圆锥状筒片的一部分制成相对螺栓贯通孔的圆中心具有微小偏心的厚壁部。

在第2发明，在随着螺栓和螺母的旋合，缩小了直径的垫圈的圆锥状筒片嵌合在螺母的圆锥状孔部中时，具有微小偏心的圆锥状筒片的厚壁部从径向推压螺栓，靠垫圈(圆锥状筒片的厚壁部)的楔子的效果，增大作用在垫圈(圆锥状筒片)和螺栓的双方的摩擦力，螺母的向基座部推压的推压力，承受垫圈的强大的反力，通过该反力，加强螺栓和螺母的一体化，发挥强大的防松功能。

再有，由于螺母从与该厚壁部相反的径向推压被垫圈的圆锥状筒片的厚壁部从径向推压要变成稍稍倾斜状态的螺栓，所以，来自相反的径向的推压力在螺栓轴向的上下施加在螺栓上，提高了防松功能。

第3发明在于，第1或第2发明所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的圆锥状筒片的高度为，能在垫圈的圆锥状筒片的内周面上，以与螺栓的螺纹部的螺距相同的螺距，至少形成两个半导程以上的内螺纹。

若使垫圈的圆锥状筒片的高度为能在垫圈的圆锥状筒片的内周面上，以与螺栓的螺纹部的螺距相同的螺距，至少形成两个半导程以上的内螺纹，则由于垫圈的圆锥状筒片能可靠地咬夹在螺栓和螺母之间，已述的力能可靠地作用在处于咬夹状态的垫圈(圆锥状筒片)上，所以，能确实实现发挥强大的防松功能的螺栓和螺母的一体化。

第4发明在于，第1、第2或第3发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的螺栓的组合中，使一方为比另一方软的软质材料。

在第4发明中，例如，若使垫圈为比螺栓软的软质材料，则垫圈的圆锥状筒片的内面，由于拧紧螺母，变成可靠地咬入到螺栓的螺纹牙中的状态，已述的各种力作用在咬入到该螺栓的螺纹牙中状态下的垫圈(圆锥状筒片)上，所以，螺母和螺栓强有力地成为一体。

若使螺栓为比垫圈软的软质材料，则用垫圈的圆锥状筒片的内面推压螺栓的螺纹部，螺栓和垫圈(圆锥状筒片)压粘在一起，使中间隔着垫圈的螺栓和螺母强有力地成为一体。

第5发明在于，第1、第2、第3或第4发明所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的缺圆用狭缝向与螺栓的螺纹部的螺旋方向相反的方向倾斜。

在第5发明中，通过拧紧螺母，螺旋状的拧紧力矩也施加在垫圈的圆锥状筒片上，但若垫圈的缺圆用狭缝倾斜的话，则螺旋状施加的的拧紧力矩均匀地施加在缺圆用狭缝上，垫圈(圆锥状筒片)缩小直径，垫圈平稳地嵌合到螺母的圆锥状孔部中，能将螺母的向基座部推压的推压力以螺栓轴为对称轴均匀地施加在螺栓轴的全周，能强有力地使螺母和螺栓成为一体。

若垫圈的缺圆用狭缝向与螺栓的螺纹部的螺旋方向相反的方向倾斜的话，由于螺母的强大的拧紧力，螺母的拧紧方向一侧的缺圆用狭缝的端缘相对螺母为刃口状，该成为刃口状的缺圆用狭缝的端缘变成卡住推压垫圈的基座部的螺母的连接面的状态，若由于振动等原因螺母向松脱的方向转动，则卡在刃口上的部分成为挡块，阻止螺母向松脱的方向转动，保持螺栓和螺母为一体的状态，防止螺母松脱。

第6发明在于，权利要求1、2、3或4所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的缺圆用狭缝向与螺栓的螺纹部的螺旋方向相同的方向倾斜。

在第6发明中，与第5发明一样，随着螺栓和螺母的旋合，螺旋状的拧紧力矩均匀地施加在垫圈的倾斜的整个缺圆用狭缝上，垫圈的整个圆锥状筒片均匀地缩小直径，所以，已述的力以螺栓轴为对称轴均匀地作用在螺栓轴周围的全周，能通过垫圈强有力地使螺栓和螺母成为一体。

第7发明在于，第1、第2、第3或第4发明所记载的防松紧固件的结构，将垫圈的缺圆用狭缝制成与螺栓轴方向相同。

在第7发明中，由于螺母的拧紧力，成为沿螺栓轴方向强有力地拉拽垫圈的圆锥状筒片的状态，所以与螺栓轴方向相同的直线的缺圆用狭缝的端缘变成锋利的刃口状，成为卡住螺母的连接面的状态，卡在该刃口上的部分变成挡块，阻止螺母向松脱的方向转动。

第8发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6或第7发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的基座部的中央，设置直径比圆锥状筒片的大径部的直径稍大的凹部。

在第8发明中，由于在垫圈的基座部的中央设有凹部，所以，螺母的向基座部推压的推压力作用在该凹部的内侧，残留在凹部周围的成为连接面的垫圈的基座部在整个面上均匀地与被连接物接触。因此，螺母的向基座部推压的推压力以螺栓轴为对称轴均匀地作用在垫圈的基座部的全周，中间夹着发挥防松功能的垫圈的螺母和螺栓强有力地成为一体。

由于在垫圈的基座部设有凹部，所以，紧靠在螺栓的螺纹部周围的基座部的板厚变薄，能降低与紧靠在螺栓的螺纹部周围的基座部的板厚相比变大的拧紧力矩，特别是在规格大的紧固件，由于拧紧力矩变小，所以，能轻松地进行拧紧作业。

第9发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6或第7发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的基座部上设置沿径向切割该基座部的至少一个的切口部。

在第9发明中，由于在垫圈的基座部设置切口部，由该切口部增大垫圈的基座部的变形自由度，所以，能减小拧紧力矩，能轻松地进行拧紧作业。

第10发明在于，第2、第3、第4、第5、第6、第7或第9发明所记载的防松紧固件的结构，在与垫圈的偏心的圆锥状筒片的壁最厚的部位连接的垫圈的基座部上设置沿径向切割该基座部的至少一个的切口部。

在第10发明中，通过在与垫圈的偏心的圆锥状片的厚壁部连接的基座部上设置径向的切口部，特别是增大了转动需要力的部分的变形自由度，能减小拧紧力矩，能简单地进行拧紧作业。

第11发明在于，第1、第3、第4、第5、第6、第7或第9发明所记载的防松紧固件的结构，沿垫圈的圆锥状筒片的轴向设置至少一个纵槽部。

在第11发明中，由于在圆锥状筒片上设置至少一个纵槽部，增大了圆锥状筒片的变形自由度，由于圆锥状筒片在缩小直径的方向上容易挠性变形，所以减少了螺母的拧紧力矩，容易进行拧紧作业。

由于用设置在垫圈的圆锥状筒片上的纵槽部增大圆锥状筒片的变形自由度，所以，并没有减弱垫圈(圆锥状筒片)的朝向与螺栓轴正交方向的排斥应力，能保持中间夹着垫圈的螺栓和螺母为强有力的一体，能发挥牢固的防松功能。

而且，纵槽部的形状是能增大垫圈的圆锥状筒片的变形自由度的形状即可，可以将纵槽部制成相对轴向为直线的形状，或制成以与缺圆用狭缝相同的角度倾斜，其它或在侧面上制成V字状，或制成波浪形状等，可以制成各种各样的形状。

第12发明在于，第2、第3、第4、第5、第6、第7或第10所记载的防松紧固件的结构，除了垫圈的偏心的圆锥状筒片的壁最厚的部位之外，沿垫圈的圆锥状筒片的轴向设置至少一个纵槽部。

在第12发明，由于除了设有具有微小偏心的厚壁部的、垫圈的圆锥状筒片的壁最厚的部位之外，在垫圈的圆锥状筒片上形成纵槽部，所以，能将该圆锥状筒片的厚壁部的推压力有效地施加在螺栓上。另外，由于由纵槽部增大了垫圈的变形自由度，所以能减小拧紧力矩，能简单地进行拧紧作业。

第13发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11或第12发明所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的圆锥状筒片的倾斜角度大致为10°。

在第13发明中，若使垫圈的圆锥状筒片的倾斜角度大致为10°，则圆锥状筒片的高度为能在该圆锥状筒片的内周面上刻设至少两个半导程以上的螺距与螺栓的螺纹部的螺距相同的内螺纹，所以，为能将垫圈的圆锥状筒片可靠地咬夹在螺栓和螺母之间的高度，使已述的力作用在垫圈上，使中间夹着垫圈的螺栓和螺母强有力地成为一体，能实现强大的防松功能。

第14发明在于，第5或第6发明所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的缺圆用狭缝的倾斜角度相对螺栓轴大约为20°至25°。

在第14发明中，若将垫圈的缺圆用狭缝的倾斜角度设定为相对螺栓轴大约为20°至25°，则缺圆用狭缝的端缘与螺栓的螺纹部具有一定的相位差，变成了平均分担，由螺旋状施加的拧紧力矩，能平稳地使垫圈的圆锥状筒片缩小直径。

第15发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13或第14发明所记载的防松紧固件的结构，使垫圈的缺圆用狭缝的宽度为在拧紧螺栓和螺母的状态下具有间隙。

在第15发明中，由于设定缺圆用狭缝的宽度，使其在拧紧螺母的状态下，垫圈的缺圆用狭缝的端面具有间隙，所以，即使在拧紧螺母的状态下，也能保持咬夹在螺母和螺栓之间的状态下的垫圈的强大的弹性力，便于使螺母和螺栓强有力地成为一体。

第16发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14或第15发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设与螺栓的螺纹部嵌合的螺纹条。

在第16发明中，由于在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设有螺纹条，所以，圆锥状筒片能可靠地嵌合到螺栓的螺纹部上，能可靠地发挥作用在垫圈和螺栓的双方的摩擦力，能强有力地使螺栓和螺母成为一体。

第17发明在于，第16发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设与螺栓的螺纹部相同螺距的内螺纹。

在第17发明中，由于在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设与螺栓的螺纹部相同螺距的内螺纹，所以，随着螺栓和螺母的拧紧，垫圈的圆锥状筒片旋嵌在螺栓的螺纹部上，平稳地缩小直径，嵌合在螺母的圆锥状孔中，将垫圈夹在中间，螺栓和螺母强有力地成为一体，发挥牢固的防松功能。

第18发明在于，第16发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设螺距比螺栓的螺纹部的螺距小的螺纹条。

在第18发明中，随着拧紧螺栓和螺母，变成仅有螺栓的螺纹部的尖端部旋嵌在刻设于垫圈的圆锥状筒片的内周面上的螺纹条上的状态，通过使用扳手等工具，能很容易地松开紧固件，能轻松地进行卸下紧固件进行检修的作业。

第19发明在于，第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19或第20的发明所记载的防松紧固件的结构，用合成树脂制成垫圈或螺母。

在第19发明中，在用于腐蚀严重的场所的场合等，可以根据使用目的或使用状况，使用能发挥牢固的防松功能的合成树脂制的紧固件。

第20发明在于，第19发明所记载的防松紧固件的结构，在垫圈的圆锥状筒片的内周面上，在整个纵向上设置突出到内侧的多个突起部。

在第20发明中，由于在合成树脂制的垫圈的圆锥状筒片的内周面上，在整个纵向上设置有突出到内侧的多个突起部，所以，在垫圈的圆锥状筒片缩小直径、嵌入到螺母的圆锥状孔部中时，垫圈的圆锥状筒片的突起部强有力地与螺栓的螺纹部相接触，由于变成将垫圈的圆锥状筒片可靠地咬夹在螺栓和螺母之间的状态，所以，已述的力可靠地作用在合成树脂制的垫圈上，螺栓和螺母强有力地成为一体，能实现强大的防松功能。

附图说明

图1是表示本发明的防松紧固件的螺栓、垫圈和螺母的分解立体图。

图2所示是本发明的垫圈的第1实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是纵剖视图，(d)是仰视图。

图3所示是本发明的螺母的第1实施例，是半纵剖视图。

图4是表示组装图2和图3的垫圈和螺母的状态的半纵剖视图。

图5的(a)是表示拧紧前的垫圈和螺母的状态的纵剖视图，(b)是表示拧紧后的垫圈和螺母的状态的纵剖视图。

图6是表示由图1所示的紧固件拧紧被连接件的状态的纵剖视图。

图7是用于说明由于拧紧施加在紧固件上的力的作用方向的示意图。

图8是用于说明由于拧紧、垫圈的缺圆用狭缝的端缘卡在螺母上的状态的立体图。

图9所示是本发明的垫圈的第2实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是纵剖视图，(d)是仰视图。

图10是用于说明在使用图9所示的垫圈拧紧紧固件的状态下的施加的力的方向的纵剖视图。

图11所示是本发明的垫圈的第3实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

图12所示是本发明的垫圈的第4实施例，(a)是纵剖视图，(b)是仰视图。

图13所示是本发明的垫圈的第5实施例，是表示拧紧紧固件的状态的半纵剖视图。

图14所示是本发明的垫圈的第6实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

图15所示是本发明的垫圈的第7实施例，(a)是立体图，(b)是纵剖视图。

图16所示是本发明的垫圈的第8实施例，(a)是俯视图，(b)是仰视图。

图17所示是本发明的垫圈的第9实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

图18所示是本发明的垫圈的第10实施例，(a)是侧视图，(b)是仰视图。

图19所示是本发明的垫圈的第11实施例，(a)是俯视图，(b)是仰视图。

图20所示是本发明的垫圈的第12实施例，(a)是俯视图，(b)是半纵剖视图。

图21所示是本发明的垫圈的第13实施例的俯视图。

图22所示是现有例子，是表示螺栓、防松件和螺母的立体图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。

首先，作为第1实施例，对图1至图6所示的防松紧固件进行说明。

如图1所示，防松紧固件由垫圈1、螺母2和螺栓3构成，通过相互旋合组装这些垫圈1、螺母2和螺栓3，中间夹着垫圈1，强有力地使螺栓3和螺母2成为一体，由此实现强大的防松功能。

垫圈1，如图1和图2所示，在圆形平板状的基座部4的中心，具有螺栓3的螺纹部13贯通的、比螺纹部13的公称直径稍稍大一点的螺栓贯通孔5，在该螺栓贯通孔5的周围立设有向螺栓轴的前端方向缩小直径的圆锥状筒片6。

在本实施例，在基座部4和圆锥状筒片6上开设有向与螺栓3的螺纹部12的螺旋方向相反的方向倾斜的缺圆用狭缝7。

在本实施例，圆锥状筒片6的倾斜角度θ1大致是10°，缺圆用狭缝7的相对螺栓3的轴向的倾斜角度θ2大致是20°至25°。

若圆锥状筒片6的倾斜角度θ1大致是10°，则其高度为在圆锥状筒片6的内周面上能刻设2个半导程以上的、与螺栓3的螺纹部13相同螺距的内螺纹。

另外，若相对螺栓轴方向、使缺圆用狭缝7的倾斜角度θ2大致是20°至25°，则缺圆用狭缝7，以具有一定的相位差的形式，与螺栓3的螺纹部13的每一个螺纹牙相接触。

而且，缺圆用狭缝7也可以相对螺栓轴向制成直线状，在相对螺栓轴方向倾斜的场合，倾斜角度并不限定为大致是20°至25°。

螺母2如图3所示，在与螺栓3的螺纹部13旋合的内螺纹部11的上部，设有嵌合垫圈1的圆锥状筒片6的圆锥状孔部10。圆锥状孔部10的倾斜角度θ3设定成与圆锥状筒片6的倾斜角度θ1相同的角度——大致10°。在内螺纹部11和圆锥状孔部10之间，设有内缘状的台阶部12。

圆锥状孔部10，使不与垫圈1相对的半部分内周的直径比圆锥状筒片6前端部的外周直径小，使与垫圈1相对的一侧的半部分的开口直径比圆锥状筒片6根部的外周直径小。

因此，如图4所示，当将垫圈1的圆锥状筒片6嵌入到螺母2的圆锥状孔部10中时，仅有圆锥状筒片6的前端部嵌入到圆锥状孔部10中，为垫圈1突出于螺母2的状态。

如图5和图6所示，将被连接物15夹在垫圈1和螺栓3之间，旋合螺纹部13和内螺纹部11，当使螺母2的拧紧力起作用时，则沿螺母2的内螺纹部11的导程角施加的螺旋状的拧紧力均匀地施加在倾斜的缺圆用狭缝7上。

而且，如图5(b)所示，最初具有L1的宽度的整个缺圆用狭缝7均匀地减小到L2的宽度，整个圆锥状筒片6均匀地缩小直径，随着螺母2的拧紧，圆锥状筒片6平稳地嵌合到圆锥状孔部10中。

在本实施例，缺圆用狭缝7的宽度L1设定为大约是3mm左右。缺圆用狭缝7的宽度L1，在拧紧螺母2的状态下，缺圆用狭缝7的宽度L2具有0.5～1mm左右的间隙即可。

若相对螺栓3，使垫圈1为软质材料，则随着螺母2的拧紧，螺纹部13的尖端部咬入到圆锥状筒片6的内周面中，以切削圆锥状筒片6的内周面的状态，大致整个圆锥状筒片6嵌合在螺母2的圆锥状孔部10中。

即，如图6所示，圆锥状筒片6宛如筛眼堵塞材一样，为将圆锥状筒片6咬夹在螺母2和螺栓3之间的状态。

图7是用于说明作用在垫圈1、螺母2和螺栓3之间的力的方向的图。图中黑箭头表示垫圈1发挥防松功能的力的方向，图中白箭头表示施加在螺栓3和螺母2上的力的方向。

如图7所示，首先，螺母2和垫圈1，由于咬夹在螺母2和螺栓3之间状态下的垫圈1的沿螺栓轴正交方向的排斥应力(箭头F1)而成为一体。

其次，由于拧紧螺母2，由将基座部4推压到被连接面上的力，沿螺栓轴方向强有力地拉拽圆锥状筒片6(箭头St)。此时，在将内面咬入到螺栓3的螺纹牙中的圆锥状筒片6上作用有揪下螺栓3的螺纹牙方向的剪切力(箭头F3)。该极其强大的剪切力(箭头F3)作用在围绕螺栓轴向全周的垫圈1和螺栓3的双方，是有关螺栓轴向的特有的摩擦力，其结果是，螺母2的向基座部4推压的推压力(箭头F2)，以强有力的垫圈1的弹性力的形式，承受其反力，通过该阻力(箭头C)使螺母2和螺栓3成为一体。

于是，螺栓3和螺母2，中间夹着垫圈1，通过与螺栓轴正交方向(箭头F1)和螺栓轴向(箭头F2)的两种一体化途径，强有力地成为一体，合理地实现了强大的防松功能。

咬夹在螺栓3和螺母2之间的垫圈1的圆锥状筒片6起到楔子的作用，压接螺栓的螺纹部13的力(F4)，由垫圈1从全周施加在用螺栓轴向的前端部旋合的螺母2的内螺纹部11上，加强施加在与螺母2旋合的螺栓3的螺纹牙上的摩擦力(箭头F5)，使螺母2和螺栓3更加强有力地成为一体，对纵摇、横摇、倾斜方向等的所有的振动，都能合理地实现强大的防松功能。

如图8所示，若垫圈1的缺圆用狭缝7向与螺栓3的螺旋方向相反的方向倾斜，则由于在垫圈1的基座部4上施加有螺母2的螺旋状的拧紧力T，所以，位于螺旋方向前侧的缺圆用狭缝7的端缘7a相对螺母2的连接面2a为锋利的刃口，该为刃口的缺圆用狭缝7的端缘7a咬入螺母2的连接面2a，成为使连接面2a峭立并将其卡住的状态。

由于松开旋合着的螺栓3和螺母2的方向与施加拧紧力T的方向相反，所以，即使在向松开旋合着的螺栓3和螺母2的方向施加振动等的场合，缺圆用狭缝7的端缘7a，其卡住螺母2的连接面2a的部分成为挡块，阻止螺母2向松开的方向转动。

而且，垫圈1的圆锥状筒片6的高度，设定得比圆锥状孔部10的高度小，由于在螺母2的圆锥状孔部10和内螺纹部11之间，设有内缘状的台阶部12，所以，即使圆锥状筒片6由于螺母2的拧紧力而延伸了，圆锥状筒片6的前端也不会到达内螺纹部12，不会强烈地将螺纹部13或内螺纹部11压垮，而使其受损。

对于螺栓3而言，垫圈1和螺母2不光是一对的组合，通过使用多个垫圈1和螺母2的组合形式，还能使其发挥更加强大的防松效果。

在本实施例，对于螺栓3而言，虽然示出了使用软质材料的垫圈1的例子，但并不限于本实施例，在垫圈1和螺栓3的组合形式中，相对垫圈1，也可以使螺栓3为软质材料。在这种场合，硬质材料的垫圈1，推压软质材料的螺栓3的螺纹牙，圆锥状筒片6的内周面压靠在螺纹牙上，图7所示的已述的力作用在垫圈1上，中间夹着垫圈1的螺栓3和螺母2强有力地成为一体，能实现强大的防松功能。

例如，作为硬质材料，可以考虑具有马氏体组织的淬火的合金材料和未淬火状态的合金材料的组合形式等。若用淬火的合金作为硬质材料，制成垫圈1的话，缩小了直径的垫圈1通过解除螺母2的拧紧力，能恢复到原来的状态，所以，不会降低防松的功能，能反复使用多次。

以下，对本发明的垫圈1的第2实施例进行说明。

图9所示是垫圈1的第2实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是纵剖视图，(d)是仰视图。

垫圈1在圆锥状筒片6的一部分上，设有相对螺栓贯通孔5的圆中心具有微小偏心的厚壁部9。在嵌合圆锥状筒片6的螺母2的圆锥状孔部10中，扩大了设置在圆锥状孔部10和内螺纹部11之间的内缘状的台阶部12的面积。

图10是用于说明表示由偏心的垫圈1进行防松的功能的力的方向的图。

如图10所示，嵌合在圆锥状孔部10中的圆锥状筒片6的具有微小偏心的厚壁部9沿径向推压(箭头F1)螺栓3，由螺母2的螺纹部11从与厚壁部9相反的径向推压螺栓3，螺栓3被厚壁部9推压要变成稍稍倾斜状态(箭头F2)，所以，来自相反方向的径向的推压力(F1，F2)，在螺栓轴方向的上下两处施加在螺栓3上，能发挥强大的防松功能。

另外，由于嵌合在螺母2的圆锥状孔部10中的圆锥状筒片6的厚壁部9从径向推压螺栓3的楔子的效果，压接螺栓的螺纹部13的力(箭头F4)由垫圈1从全周施加在用螺栓轴向的前端部旋合的螺母2的内螺纹部11上，加强施加在螺母2和螺栓3的双方的螺纹牙上的摩擦力，使螺栓3和螺母2强有力地成为一体。

图11所示是垫圈1的第三实施例，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

垫圈1在圆锥状筒片6的内周面上刻设有2个半导程至3个导程的与螺栓3的螺纹部13相同螺距的内螺纹8。另外，缺圆用狭缝7向与螺栓3的螺旋方向相同的方向倾斜。

当在圆锥状筒片6的内周面上刻设有与螺栓3的螺纹部13相同螺距的内螺纹8的场合，随着螺栓3和螺母2的旋合，刻设在圆锥状筒片6上的内螺纹8旋嵌在螺栓3的螺纹部13上，螺旋方向的拧紧力均匀地施加在向与螺旋方向相同方向倾斜的缺圆用狭缝7上，整个圆锥状筒片6均匀地缩小直径，能顺利地将垫圈1的圆锥状筒片6嵌合在螺母2的圆锥状孔部10中，能很容易地进行拧紧作业。

如图12所示，作为垫圈1的第四实施例，也可以在设有具有微小偏心的厚壁部9的圆锥状筒片6的内周面上刻设与螺栓3的螺纹部13相同螺距的内螺纹8。

另外，作为图13所示的垫圈1的第五实施例，也可以在垫圈1的圆锥状筒片6的内周面上，刻设螺距比螺栓3的螺纹部13的螺距细小的螺纹条8。

若螺纹条8为比螺栓3的螺纹部13细小的螺距，则垫圈1仅有螺纹部13的尖端部与螺纹条8旋合。因此，通过使用板手等工具就能简单地松开紧固件，在每隔一定时间就需要拆卸紧固件的场合很方便，能轻松地进行定期检修等作业。

而且，也可以在设有具有微小偏心的厚壁部9的垫圈1的圆锥状筒片6的内周面上刻设螺距比螺栓3的螺纹部13的螺距细小的螺纹条8。

如图14所示，作为垫圈1的第六实施例，也可以将垫圈1的缺圆用狭缝7制成方向与螺栓3的轴向相同的直线形状。

由于变成由螺母2的拧紧力沿螺栓轴向拉拽垫圈1的圆锥状筒片6的状态(参照图7，箭头St)，所以，直线状的缺圆用狭缝7的端缘相对螺母2的连接面变成刃口，该成为刃口的缺圆用狭缝7的端缘，卡住螺母2的连接面，卡在缺圆用狭缝7的刃口上的部分成为挡块，阻止螺母2向松开的方向转动。

图15所示是垫圈1的第七实施例，在垫圈1的基座部4的中央设有直径比圆锥状筒片6的大径部的直径稍稍大一点的凹部4a。

通常，为了消除加工误差，螺母2的内螺纹11的直径，比螺栓3的螺纹部13的直径大一些，以螺栓3相对螺母2多少有点倾斜的状态，拧紧螺母2和螺栓3。螺母2和螺栓3的规格越大，相对螺母2的螺栓3的倾斜就有越大的倾向。若为螺栓3多少有点倾斜的状态，则由于螺母2的向基座部4推压的推压力，不能以螺栓轴为对称轴均匀地施加在整个垫圈1的基座部4的全周，所以，不能发挥防松的功能。

由于在垫圈1的基座部4的中央设有凹部4a，所以，螺母2的向基座部4推压的推压力作用在该凹部4a的内侧，残留在凹部4a周围的基座部4面积均匀地与被连接物接触，即使遇到规格大的紧固件，螺母2的向基座部4推压的推压力，也能以螺栓轴为对称轴均匀地施加在整个垫圈1的基座部4的全周，使中间夹着垫圈1的螺母2和螺栓3强有力地成为一体。

另外，若螺栓3和螺母2变大，则由规格决定的垫圈1的基座部4的板厚当然也变厚，但是出现的问题是：若基座部4的板厚变厚，则拧紧力矩变大，拧紧作业变得困难了。

若在垫圈1的基座部4上设置凹部4a，则由该凹部4a在螺栓3的螺纹部13和垫圈1的基座部4之间形成间隙，与在螺栓3的螺纹部13的周围垫圈1的基座部4变薄一样，所以，能减小拧紧力矩，必然是即使遇到垫圈1的基座部4变厚的大的紧固件，也能轻松地进行拧紧作业。

图16所示是垫圈1的第八实施例，在垫圈1的基座部4上形成有沿径向切割基座部4的切口部4b。

通过设置该切口部4b，相对螺母2的拧紧力，增大了垫圈1的变形自由度，圆锥状筒片6容易向缩小直径方向挠性变形，用比较小的力就能很容易地拧紧螺母2。

当在圆锥状筒片6上设置厚壁部9的场合，由于在与该厚壁部9的最厚的部位连接的基座部4上设置径向的切口部4b，由于厚壁部9的存在，尤其是由于转动需要力的部分的变形自由度增大了，所以，拧紧力矩变小了，能轻松地进行拧紧作业。

图17所示是垫圈1的第九实施例，垫圈1在圆锥状筒片6上，沿轴向设有多个纵槽部7a。由于该纵槽部7a，对于螺母2的拧紧力来说，增大了圆锥状筒片6的变形自由度，由于圆锥状筒片6容易向缩小直径方向挠性变形，所以能减小拧紧力矩。

另外，垫圈1由于纵槽部7a的存在其变形自由度增大了，所以，并没有减弱圆锥状筒片6的向与螺栓轴正交的方向的排斥应力，能强有力地保持螺栓和螺母为一体。

纵槽部7a也可以与缺圆用狭缝7一样，设计成向与螺栓3的螺纹部13的螺旋方向相同的方向倾斜。

由于若使纵槽部7a向与螺纹部13的螺旋方向相同的方向倾斜，则螺旋状地施加的螺母2的拧紧力均匀地施加在纵槽部7a上，所以，圆锥状筒片6平稳地缩小直径，拧紧紧固件的作业更加容易。

图18所示是垫圈1的第十实施例，在设有具有微小偏心的厚壁部9的圆锥状筒片6上，避开该厚壁部9的壁最厚的部位，形成有纵槽部7a或缺圆用狭缝7，因此，能有效地将该厚壁部9的来自径向的推压力作用在螺栓3上，能在螺栓3的螺纹部13的上下两处将来自相反的径向的推压力施加在螺栓3上，能加强防松的效果。

而且，纵槽部7a和缺圆用狭缝7，不光有向与螺栓3的螺纹部13的螺旋方向相同的方向倾斜的场合，也可以制成直线状、其它如制成V字状、制成波浪状等制成各种各样的形状。

图19所示是垫圈1的第十一实施例，在垫圈1上，除了缺圆用狭缝7之外，在基座部4上还设有多个切口部4b，在圆锥状筒片6上设有多个纵槽部7a。

在图19所示的垫圈1，由于切口部4b和纵槽部7a的复合效果，垫圈1的变形自由度增大了，圆锥状筒片6容易挠性变形、缩小直径，所以连接作业容易了，能提高作业效率。

也可以使紧固件为用合成树脂制成。例如，由于用FRP制成，所以，在要求强度和耐腐蚀等性能的部位，可以使用本发明的紧固件，能根据使用目的、使用场所等的不同，使用能发挥适当的材料的最佳防松效果的紧固件。

图20所示是垫圈1的第十二实施例，在合成树脂制的垫圈1的圆锥状筒片6的内周面的纵向的全域，设有三个突起部6a。

由于对于合成树脂制的垫圈1来说，低成本地进行精密加工是很困难的，所以，在圆锥状筒片6的内周面上设置突起部6a，由于螺栓3的螺纹牙咬入该突起部6a，变成圆锥状筒片6可靠地咬夹在螺母2和螺栓3之间的状态，所以，能使强有力地将螺母2和螺栓3结合成一体的已述的力作用在合成树脂制的垫圈1上，能使其发挥强大的防松功能。

另外，如图20(b)所示，对于用于规格大的紧固件的垫圈，也可以与图15所示的第7实施例一样，在垫圈1的基座部4上设置凹部4a。

图21所示是垫圈1的第十三实施例，设置在垫圈1的圆锥状筒片6的内周面上的突起部6a，并不象如图21所示第12实施例那样，限定为三个，也可以以相同的角度设置多个突起部6a。

在图20和图21中，虽然示出了在设有厚壁部9的圆锥状筒片6上设置突起部6a的例子，但也可以在未设置厚壁部9的圆锥状筒片6的内周面上设置突起部6a。

如以上说明的那样，本发明通过使垫圈1的基座部4和圆锥状筒片6夹在螺栓3和螺母2之间，通过与螺栓轴正交方向和螺栓轴方向的2种一体化途径，强有力地使螺栓3和螺母2成为一体，能合理地实现强大的防松功能。

Claims (20)

1.一种防松紧固件，其特征是：由螺栓、垫圈和螺母构成，上述垫圈在基座部具有比螺栓的公称直径稍稍大一点的螺栓贯通孔，在该螺栓贯通孔的周围立设有沿螺栓轴前端方向逐渐缩小直径的圆锥状筒片，在上述基座部和上述圆锥状筒片上形成有连续的缺圆用狭缝；上述螺母在与上述螺栓的螺纹部旋合的内螺纹部的上部开设有圆锥状孔部，上述圆锥状孔部具有与垫圈的圆锥状筒片的倾斜角度相同的倾斜角度的圆锥面，上述圆锥面使与上述垫圈相对的半部分的内周的直径比上述圆锥状筒片前端部外周的直径小，使与上述垫圈相对一侧的半部分的开口的直径比上述圆锥状筒片根部的外周直径小，比上述圆锥状筒片的高度稍稍高一点。

2.根据权利要求1的防松紧固件，其特征是：将垫圈的圆锥状筒片的一部分制成相对螺栓贯通孔的圆中心具有微小偏心的厚壁部。

3.根据权利要求1或2的防松紧固件，其特征是：使垫圈的圆锥状筒片的高度为能刻设两个半导程以上的与螺栓的螺纹部相同螺距的内螺纹。

4.根据权利要求1、2或3的防松紧固件，其特征是：在垫圈和螺栓的组合中，使一方为比另一方软的软质材料。

5.根据权利要求1、2、3或4的防松紧固件，其特征是：使垫圈的缺圆用狭缝向与螺栓的螺纹部的螺旋方向相反的方向倾斜。

6.根据权利要求1、2、3或4的防松紧固件，其特征是：使垫圈的缺圆用狭缝向与螺栓的螺纹部的螺旋方向相同的方向倾斜。

7.根据权利要求1、2、3或4的防松紧固件，其特征是：将垫圈的缺圆用狭缝制成与螺栓轴方向相同。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7的防松紧固件，其特征是：在垫圈的基座部设置直径比圆锥状筒片的大径部的直径稍稍大一点、高度比该基座部的厚度小的凹部。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7的防松紧固件，其特征是：在垫圈的基座部上设置沿径向切割该基座部的至少一个的切口部。

10.根据权利要求2、3、4、5、6、7或9的防松紧固件，其特征是：在与垫圈的偏心的圆锥状筒片的壁最厚的部位连接的垫圈的基座部上设置沿径向切割该基座部的切口部。

11.根据权利要求1、3、4、5、6、7或9的防松紧固件，其特征是：在垫圈的圆锥状筒片上至少设置一个纵槽部。

12.根据权利要求2、3、4、5、6、7、9或10的防松紧固件，其特征是：除了垫圈的偏心的圆锥状筒片的壁最厚的部位之外，在垫圈的圆锥状筒片上至少设置一个纵槽部。

13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12的防松紧固件，其特征是：使垫圈的圆锥状筒片的倾斜角度大致为10°。

14.根据权利要求5或6的防松紧固件，其特征是：使垫圈的缺圆用狭缝的倾斜角度相对螺栓轴大约为20°至25°。

15.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14的防松紧固件，其特征是：使垫圈的缺圆用狭缝的宽度为在拧紧螺栓和螺母的状态下具有间隙。

16.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15的防松紧固件，其特征是：在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设与螺栓的螺纹部嵌合的螺纹条。

17.根据权利要求16的防松紧固件，其特征是：在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设与螺栓的螺纹部相同螺距的内螺纹。

18.根据权利要求16的防松紧固件，其特征是：在垫圈的圆锥状筒片的内周面上刻设螺距比螺栓的螺纹部的螺距小的螺纹条。

19.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的防松紧固件，其特征是：用合成树脂制成垫圈或螺母。

20.根据权利要求19的防松紧固件，其特征是：在垫圈的圆锥状筒片的内周面上，在纵向的全域设置突出到内侧的多个突起部。

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