JP2001343015A - セキュリティ機能付締結部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外形に適合する工具を使用しても、簡単には
トルク伝達ができないようにして、セキュリティ機能を
高める。 【解決手段】 セキュリティ機能付きボルト１の頭部１
０内は、外側部材２と内側部材３とに別れている。中間
の隙間には、クラッチ部材４が配置され、磁石部材６に
よって周方向に変位すると、トルクの伝達が可能にな
る。磁石部材６の磁石１３は、周方向に複数の磁極が形
成されるように着磁され、着磁パターンに適合する磁場
が印加されない限り磁石部材６はトルク部材４に作用し
ない。独自の着磁パターン、また着磁極数を変えて使用
すれば、セキュリティ機能を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじを用いて締結
を行う際に、単に工具係合用外周面に適合する締結工具
や一般市販工具を用いるだけでは、締付けや緩めを行う
ことができないセキュリティ機能付締結部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ボルトやナットなどの締結部
品が広く利用されている。これらの締結部品は、ねじを
利用して、比較的小さなトルクで、比較的大きな締結力
を発揮することができ、締結の解除も比較的小さなトル
クで可能となる特徴がある。ただし、この特徴は、いた
ずらなどによっても締結部分を緩められやすいことを意
味する。昨今、送電用の鉄塔のボルトが何者かによって
緩められ、鉄塔が倒壊するという事件が発生している。
また、鉄道の枕木用ボルトが何者かによって取外される
事件も発生している。

【０００３】本件発明者は、特願平１１−１８９９８０
で、内部に磁力に基づいて作動するクラッチ機構を備
え、磁力を発生させることができる専用の工具を用いる
ときのみ、締結力の増減が可能な締結部品の構造および
締結方法を提案している。この構成では、ボルトやナッ
トなどの締結部品の外観は通常のものと同様にしておく
ことができ、通常の工具で外周部に締結力増減のための
トルクを作用させることは容易である。ただし、内部の
クラッチ機構を磁力によって作動させないと、外周部か
らねじが形成されている締結部にトルクを伝達すること
はできないようにして、いたずらなどを防止しようとし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように本件発明
者が提案している締結部品の構造および締結方法では、
磁力発生源を備える専用工具を用いない限りトルク伝達
が不可能なようにしてあり、いたずらなどの防止を図っ
ている。ただし、このような方法の有効性が認められて
普及するようになっても、磁力発生源を備える工具が必
要で、コストが高くついてしまう。またクラッチ機構の
作動原理についての情報も、少なくとも前述の特許出願
が出願公開されれば入手することができるので、磁力発
生源を備える工具を第三者が作成する可能性もある。

【０００５】本発明の目的は、作動原理は判っていて
も、簡単にはトルク伝達を可能にすることができないよ
うにして、セキュリティ機能を高めることができるセキ
ュリティ機能付締結部品を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ねじで締結を
行う締結部品であって、外周側に、締結工具と嵌合する
嵌合部を備える外側部材と、外側部材の内側に挿入さ
れ、ねじが形成されるねじ本体部を備え、外周と外側部
材の内周との間には隙間が設けられる内側部材と、該隙
間に配置され、内側部材に対する相対的な周方向の変位
で、外周部材と内周部材との間のトルク伝達が可能な状
態と、該トルク伝達が不能な状態とを切換え可能なクラ
ッチ部材と、該隙間に配置され、クラッチ部材を、該ト
ルク伝達が不能な状態に保つリターンスプリングと、該
隙間に配置され、予め設定されるパターンで周方向に複
数の磁極数を形成するように着磁されている磁気部を有
し、該パターンに適合する磁場でトルクが外部から作用
するときに、該トルクに従ってクラッチ部材を移動さ
せ、該トルク伝達が可能な位置に変位させる磁石部材と
を含むことを特徴とするセキュリティ機能付締結部品で
ある。

【０００７】本発明に従えば、外側部材と、内側部材
と、クラッチ部材と、リターンスプリングと、磁石部材
とを含んで、ねじで締結を行うボルトやナットなどの締
結部品にセキュリティ機能を持たせることができる。外
側部材は、外周側に、締結工具と嵌合する嵌合部を備え
る。内側部材は、ねじが形成されるねじ本体部、および
外側部材の内側に挿入される挿入部を備え、挿入部の外
周と外側部材の内周との間には隙間が設けられる。この
隙間に、クラッチ部材、リターンスプリング、および磁
石部材が配置される。クラッチ部材は、内側部材に対す
る相対的な周方向の変位で、外周部材と内周部材との間
のトルク伝達が可能な状態と、そのトルク伝達が不能な
状態とを切換え可能である。リターンスプリングは、ク
ラッチ部材を、トルク伝達が不能な状態に保つ。磁石部
材は、予め設定されるパターンで周方向に複数の磁極数
を形成するように着磁されている磁力部を有し、そのパ
ターンに適合する磁場でトルクが外部から作用するとき
に、そのトルクに従ってクラッチ部材を移動させ、外側
部材と内側部材との間でトルク伝達が可能な位置に変位
させる。

【０００８】したがって、作動原理は知られても、磁石
部材の磁力部に形成されている磁極のパターンや極数に
適合する磁場でトルクを外部から作用させないと、外側
部材から内側部材へトルクを伝達することができない。
磁極のパターンに独自性を持たせれば、そのパターンが
知られて、そのパターンに適合する磁場を発生する工具
が作られない限り、締結状態を変更することができなく
なり、セキュリティを高めることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、セキュリティ機能付ボルト１の概略的な断面構成
を示す。図１（ａ）は軸線１ａに平行、図１（ｂ）は軸
線１ａに垂直な断面構成をそれぞれ示す。セキュリティ
機能付ボルト１は、外側部材２、内側部材３、クラッチ
部材４、リターンスプリング５および磁石部材６を主要
な構成要素として含んでいる。セキュリティ機能付ボル
ト１には、外側部材２と内側部材３とが離れないように
結合するサークリップ７、および外側部材２と内側部材
３との間に生じる隙間への水分等の侵入を防ぐＯリング
８も設けられる。サークリップ７で外側部材２と内側部
材３とが軸線１ａ方向に変位しないようにしているの
で、一旦装着したサークリップ７を除去することはでき
ない。

【００１０】図２は、セキュリティ機能付ボルト１の外
観構成を示す。図２（ａ）は正面視した状態、図２
（ｂ）は右側面視した状態をそれぞれ示す。本実施形態
のセキュリティ機能付ボルト１は、従来のボルトと同様
に、頭部１０および軸部１１からなり、軸部１１の先端
側にねじ１２が形成れている。このような外観構成は、
従来のボルトと基本的に同様であり、六角ボルトとし
て、従来と同様なレンチのような締結工具を頭部１０の
外周部に係合させ、頭部１０を自由に回すことは可能で
ある。

【００１１】しかしながら、図１に示すように、本実施
形態のセキュリティ機能付ボルト１では、内部構成で、
頭部１０は外側部材２と内側部材３とに別れている。外
側部材２と内側部材３との間には隙間が設けられ、工具
で外側部材２を回すことができても、トルクは内側部材
３まで伝達されない。外側部材２と内側部材３との間で
のトルクの伝達を可能にするために、クラッチ部材４、
リターンスプリング５および磁石部材６によって構成さ
れるクラッチ機構が設けられる。クラッチ部材４は、た
とえば内側部材３の周方向に３分割され、内側部材３に
対する相対的な周方向の移動で、後述するように、実質
的な外径を増減することができる。クラッチ部材４の外
周は、リターンスプリング５で径方向の内方に押付けら
れ、クラッチ部材４の外周面が外側部材２の内周面と離
れるように付勢している。なお、周方向に配置されるク
ラッチ部材４の相互間には、隙間が設けられている。ま
た、外側部材２や内側部材３など、各部の材料は、非強
磁性体であるステンレス鋼などを好適に用いることがで
きる。クラッチ部材４等の部品は、ステンレス鋼以外の
材料を用いることができ、強磁性体を用いることもでき
る。クラッチ部材４の個数は、適宜変更することができ
る。リターンスプリング５は、１カ所で切れているリン
グ状のばねや、小径のコイルばねのリングを用いること
ができる。

【００１２】磁石部材６は、円環状の磁石１３、円環状
のベース１４、および複数のピン１５から構成される。
ベース１４の一方の表面に磁石１３が装着され、他方の
表面側にはピン１５が立設している。各ピン１５は、ク
ラッチ部材４間の周方向の隙間に挿入される。磁石１３
は、周方向に間隔をあけて複数、たとえば４つの磁極が
形成されるように着磁しておく。この着磁パターンに適
合する磁場でトルクが外部から印加されると、磁石部材
６は内側部材３に対して相対的に周方向に変位する。な
お、磁石１３を単極の状態となるよに着磁しても、トル
クを伝達することはできない。磁石部材６のピン１５
は、クラッチ部材４間の隙間に挿入されているので、磁
石部材６が周方向に変位すると、ピン１５の外周面でク
ラッチ部材４の側端面を押して、クラッチ部材４を周方
向に変位させることができる。

【００１３】図３は、クラッチ部材４が内側部材３の周
方向に変位するとき、実質的な外径が変化する原理を示
す。内周部材３の外周面は円柱面に部分的な突起１６を
有する形状である。クラッチ部材４は、内周側に凹所１
７を有し、外周側には凹凸１８を有する。リターンスプ
リング５は、クラッチ部材４の外周に設けられる溝に嵌
合し、その付勢で、クラッチ部材４は仮想線で示すよう
な、内径が内側部材３の円柱面の外径に等しい最小値Ｄ
１となる状態を続けている。内側部材３とクラッチ部材
４との間の相対的な角変位△θで、突起１６の先端がク
ラッチ部材４の凹所１７を径方向の外方に押上げるよう
になると、クラッチ部材４は実線で示すように、内径が
Ｄ２に増大し、クラッチ部材４の外周側の凹凸１８が外
方に拡大される。

【００１４】図１（ｂ）に示すように、外側部材２の内
周側にも凹凸１９が形成されている。クラッチ部材４の
外周面の凹凸１８と、外側部材２の内周側の凹凸１９と
は、相互に噛合しうる形状となっている。したがって、
クラッチ部材４が径方向の外方に押上げられると、クラ
ッチ部材４と外周部材２との凹凸１８，１９が噛合し
て、外側部材２に与えられるトルクがクラッチ部材４ま
で伝達され、締め付け方向や緩め方向への操作が有効に
なる。

【００１５】図３に示すように、クラッチ部材４の凹所
１７は、大略的に三角形の断面形状で、中央部で最も深
く、両側では最も浅い。ただし、凹所１７はクラッチ部
材４の内周側の全体には形成されておらず、凹所１７の
両側とクラッチ部材４の両端との間には段差が生じてい
る。内側部材３の突起１６が凹所１７の中央部に位置し
ていると、仮想線で示すように、クラッチ部材４は外径
が最も小さい状態となる。外径が最も大きくなる実線で
示す状態では、突起１６が段差の部分に留まるので、ク
ラッチ部材４から突起１６を介して内側部材３にトルク
を伝達することが可能になる。前述のように、クラッチ
部材４の外側の凹凸１８は外側部材２の内周側の凹凸１
９に嵌合して、外側部材２に印加されるトルクが伝達さ
れるので、このトルクは内側部材３まで伝達されること
になる。

【００１６】図４は、磁石部材５の構成を示す。図４
（ａ）は正面視、図４（ｂ）は右側面視した状態をそれ
ぞれ示す。図４（ａ）では斜線を施して示す円環状の磁
石１３に金属製のベース１４が貼合わされ、さらに金属
製のピン１５が図１（ｂ）の位置に対応して設けられて
いる。磁石１３は、たとえばネオジウム磁石などを用い
ることができる。磁石１３の着磁は、周方向に４極、６
極、８極、または１０極など、複数の磁極が形成される
ように行うことができる。なお、ベース１４とピン１５
とは一体的に形成することもでき、またプラスチック材
料で形成することもできる。

【００１７】図５は、図１の実施形態のセキュリティ機
能付ボルト１に対して、締付けや緩めのトルクを作用さ
せることができる専用工具としてのソケットレンチ２０
の概略的な構成を示す。図５（ａ）は左側面視した状
態、図５（ｂ）は正面断面視した状態をそれぞれ示す。
レンチ本体２１は大略的に円筒状であり、その中心軸は
ソケットレンチ２０としての軸線２０ａと一致する。軸
線２０ａ方向の一端側には、嵌合面２２が形成され、軸
線２０ａがセキュリティ機能付ボルト１の軸線１ａに一
致するようにして、嵌合面２２内にセキュリティ機能付
ボルト１の頭部１０を嵌合させると、頭部１０に対して
トルクを伝達することができる。レンチ本体２１の内部
には、磁石部材２３が収納される。磁石部材２３は、斜
線を施して示す磁石２４を有する。セキュリティ機能付
ボルト１の頭部１０内の磁石部材６に対して、磁石２４
から適合するパターンの磁場を与え、トルクの伝達が可
能な状態にさせることができる。

【００１８】図６は、図５に示す磁石部材２３の構成を
示す。図６（ａ）は左側面視した状態、図６（ｂ）は正
面視した状態、図６（ｃ）は右側面視した状態をそれぞ
れ示す。磁石部材２３は、間隔が狭い斜線を施して示す
円環状の磁石２４と、磁石２４を保持するホルダ２５と
を含む。磁石２４は、セキュリティ機能付ボルト１の頭
部１０内の磁石部材６の着磁状態に適合するように着磁
され、ホルダ２５に貼付けられている。図６（ｃ）に示
すように、ホルダ２５で磁石２４が装着されていない側
の外形は、角柱状であり、図５（ｂ）に示すように、レ
ンチ本体２１で嵌合面２２が形成されている軸線２０ａ
の方向の一端側ではなく、他端側に形成されている角孔
に嵌合し、トルクの伝達が可能になっている。なお、ホ
ルダ２５の中心部には、ボルト抜け孔が形成されてい
る。

【００１９】図７は、本発明の実施の他の形態として、
セキュリティ機能付ナット３１の概略的な断面構成を示
す。図７（ａ）は軸線３１ａに平行、図７（ｂ）は軸線
３１ａに垂直な断面構成をそれぞれ示す。本実施形態
で、図１に示す実施形態に対応する部分には同一の参照
符を付し、重複する説明は省略する。セキュリティ機能
付ナット３１は、外側部材３２、内側部材３３、クラッ
チ部材４、リターンスプリング５および磁石部材６を主
要な構成要素として含み、また、サークリップ７、やＯ
リング８も含む。

【００２０】図８は、セキュリティ機能付ナット３１の
外観構成を示す。図８（ａ）は正面視した状態、図８
（ｂ）は右側面視した状態をそれぞれ示す。本実施形態
のセキュリティ機能付ナット３１は、従来のナットと同
様に、ナット本体４０の中心に、ねじ孔４１が形成され
ているだけのように見える。しかしながら、図７に示す
ように、本実施形態のセキュリティ機能付ナット３１で
は、内部構成で、ナット本体４０は外側部材３２と内側
部材３３とに分離されている。外側部材３２と内側部材
３３との間には隙間が設けられ、工具で外側部材３２を
回すことができても、トルクは内側部材３３まで伝達さ
れない。外側部材３２と内側部材３３との間でのトルク
の伝達を可能にするために、図１の実施形態と同様に、
クラッチ部材４、リターンスプリング５および磁石部材
６によって構成されるクラッチ機構が設けられる。ただ
し、本実施形態の内側部材３３は、大略的に円筒状であ
り、内周側にはねじ孔４１が形成されている。

【００２１】本実施形態でも、図５に示すようなソケッ
トレンチ２０と同様に、磁石２４の着磁パターンが適合
するときのみ締結状態を変えるトルクを伝達するような
メガネレンチ型等の専用工具を用いて、セキュリティ機
能を実現することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外側部材
と内側部材との間の隙間に設ける磁石部材の着磁パター
ンで、ねじで締結を行うボルトやナットなどの締結部品
にセキュリティ機能を持たせることができる。この隙間
に配置されるクラッチ部材は、内側部材に対する相対的
な周方向の変位で、外周部材と内周部材との間のトルク
伝達が可能な状態と、そのトルク伝達が不能な状態とを
切換え可能であり、リターンスプリングで、トルク伝達
が不能な状態に保たれる。磁石部材は、着磁パターンに
適合する磁場でトルクが外部から作用するときに、その
トルクに従ってクラッチ部材を移動させ、外側部材と内
側部材との間でトルク伝達が可能な位置に変位させる。
したがって、作動原理は知られても、磁石部材の着磁部
に形成されている磁極のパターンに独自性を持たせるこ
とができ、セキュリティ機能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態としてのセキュリティ機
能付ボルト１の断面構成を示す正面断面図および側面断
面図である。

【図２】図１のセキュリティ機能付ボルト１の正面図お
よび右側面図である。

【図３】図１のセキュリティ機能付ボルト１のクラッチ
部材４の動作原理を示す図である。

【図４】図１のセキュリティ機能付ボルト１の磁石部材
６の正面図および右側面図である。

【図５】図１のセキュリティ機能付ボルト１の締結に用
いるソケットレンチ２０の左側面図および正面断面図５
である。

【図６】図５の磁石部材２３の左側面図、正面断面図お
よび右側面図である。

【図７】本発明の実施の他の形態としてのセキュリティ
機能付ナット３１の断面構成を示す正面断面図および側
面断面図である。

【図８】図７のセキュリティ機能付ナット３１の正面図
および右側面図である。

【符号の説明】

１ セキュリティ機能付ボルト１ ２，３２ 外側部材 ３，３３ 内側部材 ４ クラッチ部材 ５ リターンスプリング ６，２３ 磁石部材 １０ 頭部 １１ 軸部 １２ ねじ １３，２４ 磁石 １６ 突起 １７ 凹所 １８，１９ 凹凸 ２０ ソケットレンチ ３１ セキュリティ機能付ナット ４１ ねじ孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじで締結を行う締結部品であって、 外周側に、締結工具と嵌合する嵌合部を備える外側部材
   と、 外側部材の内側に挿入され、ねじが形成されるねじ本体
   部を備え、外周と外側部材の内周との間には隙間が設け
   られる内側部材と、 該隙間に配置され、内側部材に対する相対的な周方向の
   変位で、外周部材と内周部材との間のトルク伝達が可能
   な状態と、該トルク伝達が不能な状態とを切換え可能な
   クラッチ部材と、 該隙間に配置され、クラッチ部材を、該トルク伝達が不
   能な状態に保つリターンスプリングと、 該隙間に配置され、予め設定されるパターンで周方向に
   複数の磁極数を形成するように着磁されている磁気部を
   有し、該パターンに適合する磁場でトルクが外部から作
   用するときに、該トルクに従ってクラッチ部材を移動さ
   せ、該トルク伝達が可能な位置に変位させる磁石部材と
   を含むことを特徴とするセキュリティ機能付締結部品。