JP2001088045A

JP2001088045A - 締付具

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Publication number: JP2001088045A
Application number: JP2000235736A
Authority: JP
Inventors: John K Junkers; ケイジャンカースジョン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: ZA200001802B; KR100498866B1; BR0003633A; JP3470090B2; CN1099941C; KR20010020934A; CN1283539A; AU4883600A; MXPA00007542A; AU739703B2; EP1080847A3; EP1080847A2; US6490952B2; US20010039858A1; TW445195B

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】トルク式動力工具が動作中、座金の回転摩擦
は、ロッドのねじ込み部の回転摩擦に付加されるので、
ナットが回転する一方、ボルト部材は静止状態を保つ締
付具を提供する。【解決手段】ボルト部材と、回転させるナット９と、
ボルト部材と回転させるナットとに同時にトルクを付与
するトルク式動力工具２０とを備えた締付具。トルク式
動力工具２０は、ロッドの一方の部位および座金へ一方
向のトルクを付与するために、ボルト手段と係合可能な
第１駆動手段２１と、反対方向に等しい力を付与するた
めに、回転させるナットと係合可能な第２駆動手段２６
とを有し、トルク式動力工具が動作中、座金６の回転摩
擦は、ロッドの一方の部位における回転摩擦に付加され
てナットが回転し、ボルト部材は静止状態を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常、ボルトやナ
ットなどの締付けを行う締付具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボルトやナットなどの締め具は公知であ
る。ナットがトルク手段によって締付けされる場合、ト
ルクパワーの工具によって近隣の静止対象物へ付与され
る反作用力が、締付される締め具に側面荷重を加える一
方、ボルトは、ナットに沿って動くのが常である。そう
したボルトとナット間のねじ摩擦は、ナットにトルクが
掛かるとしっかり結合していないボルトを引きずる（dr
ag）傾向がある。換言すると、回転するカウンターナッ
ト（a counter-nut）が表面摩擦を受けるという事実に
も拘わらず、ボルトスレッド内で、回転するナットによ
って引起される回転抵抗は、時として、結合するパーツ
の他方の側において、ボルトと結合するカウンターナッ
トの回転抵抗より大きくなる。たとえ、回転するナット
の下に座金が配置されていても、ナットが回転する間、
引きずる。

【０００３】ボルトを結合(connected)させるパーツの
底部にある行止まり穴にねじ込む場合も、回転する傾向
がある。上述の理由から、産業界は、回転しないよう底
部ナットを止めるバックアップレンチ（backup wrenche
s）、または、ブラインドスタッド先端にある雌六角(a
female hex)へ嵌挿し、スタッドを保持してねじ式行止
まり穴の内側での回転を抑えるアレンキー（Allen key
s）を利用している。しかし、ボルトねじ内のきずに起
因して、保持力が最大トルク必要量によって変化するた
め、この方法は必ずしも成功しない。一方、これが時に
成功した場合、あるいは、他方のボルト端部がしっかり
結合した場合、ボルトの軸線から距離を置いて配置され
た静止対象物に対する反作用に起因する側面荷重に加え
て、ボルト軸部にねじれが生じる。長いボルトでは、こ
れが、ボルトを緩める時のトルクの損失につながる。従
って、ボルトがナットに沿って回転する場合、ボルトに
ねじれが生じたり、側面荷重が加わることは望ましくな
い。そのため、回転するナットの回転摩擦および側面荷
重に対抗する手法、すなわち、ボルトを静止した状態に
保ち、かつ、ボルト軸部にねじれや側面荷重が生じない
手法を見出すことが必要になる。側面荷重は、相殺反作
用によって生成されるので、反作用力は、作用力と同軸
となることが求められる。これは、ナットの回転摩擦に
対してボルトの回転摩擦を増大させることによって達成
され、その結果、ボルト部材およびその関連パーツは静
止対象物として用いられる。ナットの回転摩擦は、ボル
トとのねじ込み係合と、結合されるパーツあるいは座金
との表面係合との間で分配されるので、ボルトの回転摩
擦も分配される必要がある。行止まり穴へねじ込みされ
る、または、カウンタナットと結合するボルトは、そこ
に一方のねじ込み摩擦を有し、かつ、ボルトが回転する
ナットと結合する所で、他方のねじ込み摩擦を有する。
ナットの座面摩擦は、通常、ボルトの底端部のねじ込み
摩擦より大きいので、ボルトは、ナットにトルクが掛か
る場所に沿って回転する傾向がある。

【０００４】回転力がナットに付与され、対向する等し
い回転力がボルトに付与された場合、どちらか一方が回
転することになる。従って、ボルトの回転摩擦を高める
か、あるいは、ナットの回転摩擦を減少させるか、のど
ちらかが必要になる。その結果、２つの等しいが、反対
向きの力がボルトとナットとに加わり、ナットのみが回
転する。これは、ボルトロッドの回転摩擦が座金の回転
摩擦を受けるようにすることで達成された。しかし、回
転力がナットだけに付与されるのであれば、ボルトおよ
び座金は回転可能であり、かつ、側面荷重がボルトに加
わるので、これ自体には何ら意味がない。加えて、作用
力と、これと等しく、かつ対向する向きの反作用力とを
有し、ナットだけを回転させることが保証されたトルク
式の動力工具が必要になる。トルク式動力工具におい
て、一方向の回転力をナットに加え、これと等しい、か
つ、反対向きの回転力をボルトロッドと座金とに加える
という手法で、トルク式の動力工具を締付具に適用する
ことにより、ナットだけが回転する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】締付具は、例えば、本
願発明者が所有する米国特許第５，３１８，３９７号に
開示された締付具などにより、当該技術分野において公
知である。しかし、インナスリーブに加わる維持力が、
インナスリーブを介して、座金に伝えられるため、イン
ナスリーブの座金と結合する部分をほぼ放射状に厚くし
なければならないという不都合がある。従って、この結
合では、全ての対向する回転力がアウタスリーブに付与
されることがままある。加えて、この文献に記載された
締付具は製造コストが高いという問題もある。従って、
本発明においては、従来技術の不利益を解消する締付具
を提供することを目的としている。

【０００６】上記の目的と、以下の説明から明らかにな
るであろうその他の目的とを踏まえて、本発明による締
付具を手短に説明すると、次のような構成を具備したこ
とを１つの特徴とする。すなわち、ボルト部材と；回転
させるナットと；ボルト部材と回転させるナットとに同
時にトルクを付与するトルク式動力工具とを備えてい
る。締付具の締付およびナットの回転の間、ボルト部材
のフリーシャンクは、ねじり或いは側面荷重により、回
転したり、ねじれたりせず、該ボルト部材は、ロッド
と、軸線を有する座金とを含む。ロッドは実質的にその
先端に位置する少なくとも２個の部位（two portions）
を有し、該部位の一方は、ねじ込み部(threaded portio
n)で、かつ、回転させるナットと係合するために前記ロ
ッドの一方の先端に位置し、ロッドの他方の先端に位置
する該部位の他方は、該他方の先端で対象物と係合し、
座金は、前記軸線と実質的に直交するように伸張し、か
つ、回転摩擦を受ける２つの対向する座面を有し、該座
面は、回転させるナットの座面と協働する上側座面と、
前記少なくとも２個の部位の一方の座面と協働する下側
座面とを備えている。トルク式動力工具は、ロッドの一
方の部位および座金へ一方向のトルクを付与するため
に、ボルト手段と係合可能な第１駆動手段と、反対方向
の等しい力を付与するために、回転させるナットと係合
可能な第２駆動手段とを有し、その結果、トルク式動力
工具が動作中、座金の回転摩擦は、ロッドの一方の部位
における回転摩擦に付加されるので、回転させるナット
が回転する一方、ボルト部材は静止状態を保つように構
成されている。

【０００７】本発明に従って締付具を構成し、かつ、上
述したようなボルト部材と、ナットと、トルク式動力工
具とを備えると、ボルトの回転、あるいは、ナットの回
転に伴う座金の回転が解消される。

【０００８】ボルト部材と、ナットと、トルク式動力工
具とを備えた本発明による締付具において、工具が使用
されると、フリーシャンクで起きるねじれによるボルト
のねじれが解消される。ボルト部材と、トルク式動力工
具とを含む本発明による締付具を用いると、トルクに起
因する通常の側面荷重が解消される。

【０００９】ボルトとナットとを含む締付具が工具によ
って締付されると、ナットの摩擦に対するボルトの摩擦
が変化する。しかも、たとえ、ナットの摩擦が、ねじず
れやその他の不具合によって一時的に大きくなっても、
変化したボルトの摩擦はナットの摩擦に対して、常に同
一の関係に保たれる。

【００１０】本発明による締付具を用いると、ナットと
ボルトとの間の回転摩擦が接近し、標準的な商業部品に
使用することが可能である。小さい径と低価格の構造と
を実現できる。

【００１１】本発明が包括する新規な特性と思われる特
徴点については、上記の請求範囲の項に記載した。しか
し、その構成及び作動の方法の両方を含めた発明それ自
体と、付加的な目的やその有益性とについては、後述す
る実施態様の説明を添付図面と併せ読むことで更に良く
理解されよう。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による締付具は、符号１で
総称されるボルト部材とボルト２とを含む。ボルト２
は、２個の部位（ねじ部又はねじ込み部）４と５とを備
えたロッド３を有する。ねじ込み部４は、ロッド３の一
方の先端に位置し、同じくねじ係合可能な部位５は、ロ
ッドの他方の先端に位置する。ボルト部材１は、更に、
ボルトの軸線Ａ１と実質的に直交し、かつ、回転抵抗を
受ける２つの座面を有する座金６を含む。座金６は、上
側座面７と、下側座面８とを有する。

【００１３】本発明による締付具は、さらに、符号９で
総称されるナットを含む。ナット９は、内側ねじによっ
てロッド３のねじ込み部４と螺合し、かつ、座金６の上
側座面７と協働する下側座面を有する。ナットとボルト
部材１は、対象物の上部分１０と下部分１１とを互いに
締付けるのに使用される。座金６の下側座面は上部分１
０と協働する。

【００１４】図１a,１bから明らかなように、前記ねじ
込み部４は、係合手段１２である。これは、トルク式動
力工具の第１駆動手段へ係合するために多角形の外面１
３を有する。座金６もトルク式動力工具の第１駆動手段
へ係合するために多角形外面１４を形成する。ナット９
は、トルク式動力工具の第２駆動手段へ係合するための
多角形外面１５を有する。

【００１５】図２は、ボルト部材１およびナット９と協
働するトルク式動力工具２０を示す。トルク式動力工具
２０は、符号２１で示す第１駆動手段を有する。第１駆
動手段は、第一に、ボルト３のロッド２のねじ込み部４
に係合する。このため、第１駆動手段は、例えば、スプ
ラインなどの多角形の形状により、工具のハウジング２
３と回転せずに係合するシャフト２２と、例えば、スプ
ラインなどの多角形型との相互噛合により、ソケット２
４を回転せずに支える下部分とを含む。ソケット２４
は、ねじ込み部４の上の係合手段１２の多角形外面１３
と係合する内側多角形開口部を有する。第１駆動手段２
１は、例えば、スプラインなどの多角形の形状により、
シャフト２２と回転せずに係合し、かつ、座金６の多角
形外面と係合する内側多角形開口部を備えた下端部を有
するアウターソケット２５をさらに含む。従って、第１
駆動手段２１は、ボルト２と座金６とを含む係合手段１
２に係止され、ロッド３のねじ込み部４および座金６へ
一方向のトルクを付与する。

【００１６】トルク式動力工具２０は、つめ−爪車噛合
を介して、空気式、油圧式などのドライブ（図示省略）
によって回動可能で、かつ、例えばスプラインなどの多
角形の外面形状を有するラチェット２７と、相互噛合ス
プラインによって上端部にてラチェット２７と回動せず
に噛合し、かつ、ナット９の多角形外面１５に係合する
内側多角形開口部を備えた下端部を有するソケット２８
とを含む第２駆動手段２６をさらに備える。第２駆動手
段２６は、ナット９と係合し、対向する向きに等しいト
ルクを付与する。従って、トルク式動力工具２０の駆動
手段２１がロッド３のねじ込み部４と座金６とにトルク
を付与する一方、トルク式動力工具２０の第２駆動手段
２６がナット９に対して、対向する向きに等しいトルク
を付与する。動力工具の動作中、座金６の回転摩擦は、
ロッド３のねじ込み部４の回転摩擦に付加される。その
結果、回転させるナットが回転する一方、ボルト部材１
は静止状態を保つ。

【００１７】図３a,３bに示す実施態様による締付具に
おいては、実施態様１の各部に対応するパーツが同一の
符号を用いて説明される。この実施態様では、商業的に
入手可能なボルトを替える必要がない。ボルトは、その
外側ねじ部がナット９に係合されるロッド３のねじ込み
部４を形成するインナスリーブ１６を有する。インナス
リーブ１６には、ロッド３のねじ部と噛合する内側ねじ
が設けられている。インナスリーブ１６は、多角形表面
１３である係合手段１２をさらに備える。

【００１８】図２のボルト部材およびナットと協働する
トルク式動力工具２０を図４に示す。これは、図２のト
ルク式動力工具２０と実質的に対応する。しかし、図４
に示す実施態様においては、ソケット２４は、ロッドの
代わりに、インナスリーブ１６に設けられた係合手段１
２の多角形表面に係合する内側多角形開口部を備えて、
交互(in turn)にボルト２のロッド３と係合する。こう
した構造においては、第１駆動手段２１がロッド３のね
じ込み部４と座金６とにトルクを付与し、一方、第２駆
動手段２６は、等しいトルクを、対向する向きにナット
９へ付与する。

【００１９】図５a,５bに示す締付具も、符号３１で示
された第１駆動手段を有する。第１駆動手段は、動力工
具のハウジングに回転せずに結合するピン３２と；ピン
３２に回転せずに結合する右端部と、係合手段１２の多
角形表面１３に係合する内側多角形開口部を備えた左端
部とを有する第１レバー３３と；回転せずにピン３２と
結合する第１端部と、座金６の多角形外面１４に係合す
る内側多角形開口部を備えた第２端部とを有する他方の
レバーとを含む。トルク式動力工具は、駆動プレート３
７の間に位置し、かつ、つめ−爪車噛合を介して、ドラ
イブから回動可能なラチェット３６を含む第２駆動手段
３５をさらに備える。ラチェット３６は、ナット９の多
角形外面に係合する内側多角形開口部を備える。この場
合も、第１駆動手段は、ロッド３のねじ込み部４および
座金６に一方向のトルクを付与し、一方、第２駆動手段
３５は、等しいトルクを対向する向きで、ナット９に付
与する。

【００２０】図６a,６bに示す実施態様は、図５の実施
態様と実質的に対応する。ラチェット３６の内側多角形
開口部が図３のナット９の多角形外面と係合し、次ぎ
に、その内側ねじ１６が係合手段１２を備えたロッド３
のねじ込み部４に噛合する点で、図６の実施態様は、図
５のそれと異なる。第１駆動手段３１は、ねじ込み部４
および座金６に一方向のトルクを付与し、一方、第２駆
動手段３５は、ナット９へこれと等しいトルクを対向す
る向きに付与する。

【００２１】本発明の全ての実施態様においては、ボル
ト部材に反作用力が働く時に、ボルト部材を静止状態に
保つ第１駆動手段を使用すること、および、工具の反対
向きで等しい作用力がナットに働く時に、ナットだけを
回転させる第２駆動手段を使用することによるトルクの
せいで、ボルトにねじれが発生しない。

【００２２】

【発明の効果】ボルト部材と、ナットと、トルク式動力
工具とを備えた本発明による締付具においては、一方
が、座金を含むボルト部材へ、他方が、ナットへと、そ
れぞれが、等しいトルクを同時に、対向する向きに付与
する２つの駆動手段を設けることにより、トルク式動力
工具が動作中、座金の回転摩擦は、ロッドのねじ込み部
の回転摩擦に付加されるので、ナットが回転する一方、
ボルト部材は静止状態を保つという効果を有する。ま
た、フリーシャンクで起きるねじれによるボルトのねじ
れが解消され、かつ、トルクに起因する通常の側面荷重
も解消される。総じて、小さい径と低価格の締付具を商
業的規模で提供できる。

【００２３】上記した構成要素の各々を用いて、あるい
は、２つ又はそれ以上を組み合わせて、上記とは異なる
タイプの様々な構成で応用したり活用したりできること
は理解されよう。

【００２４】本発明を締付具における実施態様として図
解し、かつ、説明してきたが、本発明はこれらに記載さ
れた細部に限定されるものではなく、本発明の精神を逸
脱しない範囲においていろいろな応用や構造的な改変が
可能である。

【００２５】更なる分析をしなくても、前記の説明は、
本発明の要旨を漏らさず開示しているので、現在の知識
を活用し、また、従来技術の観点から、本発明の属概
念、または、種の本質的特徴を構成する本発明の特質を
損うことなく、第三者をして即座に様々に利用できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による締付具のボルトおよびナットを示
すもので、(a)は縦断面図、(b)は平面図。

【図２】図１ａおよび１ｂのボルトおよびナットと協働
するトルク式動力工具を示す断面図。

【図３】本発明の異なる実施態様によるボルトおよびナ
ットを示すもので、(a)は縦断面図、(b)は平面図。

【図４】図３ａおよび３ｂに示したボルトおよびナット
に使用されるトルク式動力工具を示す断面図。

【図５】本発明のさらに異なる実施態様によるボルトお
よびナットに使用されるトルク式動力工具を示すもの
で、(a)は側面図、(b)は要部の拡大断面図。

【図６】本発明のさらに別の実施態様によるトルク式動
力工具を示すもので、(a)は側面図、(b)は要部の拡大断
面図。

【符号の説明】

１ボルト部材２ボルト
３ロッド４ねじ込み部６座金
７上側座面８下側座面９ナット
１２係合手段１３、１４、１５多角形外面１６インナ
スリーブ２０トルク式動力工具２１、３１
第１駆動手段２２シャフト２３ハウジング
２４ソケット２５アウタソケット２６、３５
第２駆動手段２７、３６ラチェット２８ソケット
３２ピン３７駆動プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボルト部材と；回転させるナットと；ボ
ルト部材と回転させるナットとに同時にトルクを付与す
るトルク式動力工具とを備えた締付具であって；締付具
の締付および該ナットの回転の間、前記ボルト部材のフ
リーシャンクは、ねじり或いは側面荷重により、回転し
たり、ねじれたりせず、前記ボルト部材は、ロッドと、
軸線を有する座金とを含み、前記ロッドは実質的にその
先端に位置する少なくとも２個の部位を有し、該部位の
一方は、ねじ込み部で、かつ、回転させるナットと係合
するために前記ロッドの一方の先端に位置し、該ロッド
の他方の先端に位置する該部位の他方は、対象物と係合
し、座金は、前記軸線と実質的に直交するように伸張
し、かつ、回転摩擦を受ける２つの対向する座面を有
し、該座面は、回転させるナットの座面と協働する上側
座面と、前記少なくとも２個の部位の一方の座面と協働
する下側座面とを備え、前記トルク式動力工具は、前記ロッドの一方の部位およ
び座金へ一方向のトルクを付与するために、前記ボルト
手段と係合可能な第１駆動手段と、反対方向の等しい力
を付与するために、回転させるナットと係合可能な第２
駆動手段とを有し、その結果、トルク式動力工具が動作
中、座金の回転摩擦は、前記ロッドの一方の部位におけ
る回転摩擦に付加されてナットが回転する一方、ボルト
部材は静止状態を保つように構成された締付具。
【請求項２】前記ボルト部材のロッドの一方のねじ込
み部が、ねじ込みスリーブを有する請求項１に記載の締
付具。
【請求項３】前記第１駆動手段は、前記トルク式動力
工具の第２駆動手段と同軸である請求項１に記載の締付
具。
【請求項４】前記第２駆動手段は、第１駆動手段の外
側を回動する請求項３に記載の締付具。
【請求項５】前記第２駆動手段は、第１駆動手段の内
側を回動する請求項３に記載の締付具。
【請求項６】前記第１駆動手段は、ボルト部材の外側
と同軸に係合し、かつ、第２駆動装置の内側と係合する
請求項１に記載の締付具。
【請求項７】前記第１駆動手段は前記ロッドの一方の
ねじ込み部および座金と係合する請求項４に記載の締付
具。
【請求項８】前記第１駆動手段は前記ロッドの一方の
ねじ込み部および座金と係合する請求項５に記載の締付
具。
【請求項９】前記第２駆動手段の内側に位置する第１
駆動手段は、前記ロッドの一方のねじ込み部と係合する
請求項４に記載の締付具。
【請求項１０】前記第２駆動手段の外側に位置する第
１駆動手段は、前記座金と係合する請求項５に記載の締
付具。
【請求項１１】前記第２駆動手段の内側に位置する第
１駆動手段は、前記座金と係合する請求項４に記載の締
付具。
【請求項１２】前記第２駆動手段の外側に位置する第
１駆動手段は、前記ロッドの一方のねじ込み部と係合す
る請求項５に記載の締付具。