【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緩み止め機能を有するボルト締結装置、並びに、該ボルト締結装置に用いられる緩み止めボルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、従来より、下ナットの凸部と上ナットの凹部とを偏心嵌合させることにより確実な緩み止め効果を発揮する緩み止めダブルナット（登録商標「ハードロック」）を開発している（例えば、特許文献１参照。）。このハードロックナットは、ネジ孔が貫通状に形成された下ナットと上ナットとからなり、下ナットには、ネジ孔の周りに軸方向外方にしたがって縮径するテーパー状の外周面を有する凸部が形成され、該凸部の外周面はネジ孔に対して微小量偏心されており、上ナットには、下ナットの凸部が嵌合する凹部が形成され、該凹部の内周面はネジ孔と同心状とされている。このように、凸部と凹部とが偏心されていることから、両ナットを締め付けた際には、ナットがそれぞれネジ孔軸心に対して径方向にずれ込み、ネジ軸に大きな径方向の応力が作用する。このくさび効果による径方向の大きな応力の作用により、極めて優れた緩み止め効果を発揮するものである。
【０００３】
ところで、鉄道車両、鉄道軌道、橋梁、その他の各種機械構造には、ナットを使用せずボルトのみで締結する部位も多く、このような締結部位においてはスプリングワッシャや溶接による緩み止めが実施されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９５２３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スプリングワッシャはある程度の緩み止め作用を生じるものの、上記したハードロックナットに比べれば信頼性は格段に劣り、振動環境下では容易にボルトの緩みが生じてしまう。一方、ボルト溶接による緩み止めは確実であるが、溶接作業が煩雑かつコスト高となるとともに、車両等のメンテナンスのために部材を取り外す必要がある部位には使用することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記ハードロックナットと同等の緩み止め機能を有するボルトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
【０００８】
すなわち、本発明は、ネジ孔を有する第１の被締結部材と前記ネジ孔よりも大きい内径のボルト挿通孔を有する第２の被締結部材とを締結するためのボルト締結装置であって、前記ボルト挿通孔を貫通するとともに先端側が前記ネジ孔に螺合されるネジ軸とボルト頭とを備えるボルトと、前記ネジ軸が挿通される挿通孔を有するボルト受け部とを備え、ボルト頭及びボルト受け部の何れか一方側の他方側への対向面には、軸方向外方にしたがって縮径するテーパー状の外周面を有する凸部が形成され、他方側の一方側への対向面には、前記凸部が嵌合する凹部が形成されており、該凸部の外周面及び凹部の内周面の一方又は両方がネジ軸に対して微小量偏心されていることを特徴とするものである。これによれば、ボルトが被締結部材を貫通せず、従来のハードロックナットを用いることができない締結部位において、偏心凹凸嵌合による強力な緩み止め作用を生じるようにボルトを締結することが可能になる。
【０００９】
なお、ボルト受け部は、第２の被締結部材に一体的に設けられていてもよく、別体でもよい。また、ネジ軸とボルト頭とは一体成形されていてもよく、ネジ軸の一端部に対して、ボルト頭として機能するナットを螺着し、溶接などの適宜の固定手段によって両者を固定したものであってもよい。
【００１０】
上記本発明のボルト締結装置において、凸部の外周面及び凹部の内周面の一方がネジ軸に対して微少量偏心されており、他方がネジ軸と同心状とされていることが好ましい。これによれば、ボルトを締め込むにしたがって徐々にくさび効果が増し、締め付けトルク管理によって緩み止め作用の調整を行うことができる。
【００１１】
上記ボルト受け部は、第２の被締結部材に設けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明のボルト締結装置は、第２の被締結部材に取り付けられる補助取り付け部材をさらに備えることができる。この場合、前記ボルト受け部は、前記補助取り付け部材に設けることが好ましい。これによれば、ボルト受け部を設けた補助取り付け部材を用意するだけで、既存のボルト締結部位に本発明のボルト締結装置を施工可能である。
【００１３】
本発明のボルト締結装置において、凸部又は凹部のネジ軸に対する偏心量と、ボルト受け部の挿通孔とネジ軸とのハメアイのスキマとがほぼ等しい場合には、くさび効果は比較的小さくなるが、ネジ軸の軸心がネジ孔の軸心に対して若干傾斜することによる緩み止め効果が得られる。
【００１４】
より好ましくは、凸部又は凹部のネジ軸に対する偏心量を、ボルト受け部の挿通孔とネジ軸とのハメアイのスキマよりも大きくするのがよい。これによれば、ボルトの締結によって、周方向１部において凸部外周面と凹部内周面とが強力に押しつけられるとともに、ネジ軸外周面とボルト挿通孔内周面とも強力に押し付けられ、強力なくさび効果が発揮され、振動によるボルトの緩みが確実に防止される。
【００１５】
また、本発明の緩み止めボルトは、ネジ軸とボルト頭とを備え、ボルト頭の座面には、ボルト軸よりも大径の凸部が形成されており、該凸部の外周面は先端側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパー状とされているとともに、凸部の外周面の軸心が、ネジ軸の軸心に対して微小量偏心されていることを特徴とするものである。かかる緩み止めボルトによれば、ボルト取り付け部位のネジ孔の開口部に、凸部に対して微少量偏心する凹部を設けておくことにより、上記本発明のボルト締結装置と同様の作用効果を発揮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示す本発明の実施例に係るボルト締結装置１は、ネジ孔２を有する第１の被締結部材３（例えば基台）と前記ネジ孔２よりも大きい内径のボルト挿通孔４を有する第２の被締結部材５（例えば、基台に取り付けられる装置類）とを締結するためのものであり、このボルト締結装置１は、緩み止めボルト６とボルト受け部７とから主構成されている。
【００１７】
ボルト６は、ボルト挿通孔４を貫通するとともに先端側がネジ孔２に螺合されるネジ軸８と、６角形状その他の適宜の形状のボルト頭９とを一体的に備えている。図示実施例では、別体のネジ軸８とボルト頭９と溶接固定しているが、通常のボルトのように一体成形することもできる。このボルト６は、ＳＵＳ３０４などの鋼材により成形することが好ましい。
【００１８】
上記ボルト受け部７は、ネジ軸８が挿通される挿通孔１０を有している。この挿通孔１０とネジ軸８とのハメアイはスキマバメとされている。なお、上記ボルト挿通孔４は、ボルト受け部７の挿通孔１０よりも大径である。このボルト受け部７も、ボルト６と同様の鋼材により成形することができる。
【００１９】
上記ボルト頭９のボルト受け部７への対向面（座面）には、軸方向外方にしたがって縮径するテーパー状の外周面を有する円錐台形状の凸部１１が形成されている。一方、ボルト受け部７のボルト頭９への対向面には、前記凸部１１が嵌合する凹部１２が形成されている。これら凸部１１及び凹部１２の径はネジ軸８よりも大径であって、凹部１２の外周面はネジ軸８と同心状に設けられ、凸部１１の外周面はネジ軸８に対して微小量ａ偏心されている。これら凸部１１及び凹部１２の詳細な寸法設計は、ハードロックナット（登録商標）とほぼ同様である。
【００２０】
上記ボルト受け部７は、第２の被締結部材５に直接形成されていてもよいが、図示実施例では、第２の被締結部材５に取り付けられる補助取り付け部材１３（例えば、ブラケット）にボルト受け部７が溶接固着されている。
【００２１】
上記凸部１１の偏心量ａは、ボルト受け部７の挿通孔１０とネジ軸８とのハメアイのスキマとがほぼ等しいか、好ましくは挿通孔１０とネジ軸８とのハメアイのスキマよりも大きくするのがよい。
【００２２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ナットを用いることができない締結部位においても、ボルトの取り付けのみでハードロックナットと同程度の強力な緩み止めを行うことができ、緩み止めのために溶接や他の部材を用いる必要がないのでコスト低減を図ることができるとともに、その取り付け作業も一般ボルトと同様の作業であるので、施工コストの低減、工期短縮、メンテナンスの容易化をはかることができる。したがって、例えば、大型橋梁や鉄道軌道などのように、極めて高度な信頼性が要求される一方、用いられるボルトの総数が膨大となる構造物に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のボルト締結装置を用いた締結部の断面図である。
【符号の説明】
１ ボルト締結装置
２ ネジ孔
３ 第１の被締結部材
４ ボルト挿通孔
５ 第２の被締結部材
６ 緩み止めボルト
７ ボルト受け部
８ ネジ軸
９ ボルト頭
１０ 挿通孔
１１ 凸部
１２ 凹部
１３ 補助取り付け部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bolt fastening device having a locking function and a locking bolt used in the bolt fastening device.
[0002]
[Prior art]
The applicant of the present application has developed a locking nut (registered trademark "Hard Lock") which exerts a reliable locking effect by eccentrically fitting the convex portion of the lower nut and the concave portion of the upper nut. (For example, see Patent Document 1). This hard lock nut includes a lower nut and an upper nut in which a screw hole is formed in a penetrating shape, and the lower nut has a tapered outer peripheral surface that is reduced in diameter around the screw hole in an axially outward direction. A convex portion is formed, an outer peripheral surface of the convex portion is slightly eccentric with respect to the screw hole, and a concave portion is formed on the upper nut to which the convex portion of the lower nut fits, and an inner peripheral surface of the concave portion is formed. Is concentric with the screw hole. As described above, since the convex portion and the concave portion are eccentric, when the nuts are tightened, the nuts are respectively displaced in the radial direction with respect to the screw hole axis, and a large radial stress is applied to the screw shaft. Works. Due to the action of large radial stress due to the wedge effect, an extremely excellent loosening prevention effect is exhibited.
[0003]
By the way, railcars, railroad tracks, bridges, and various other mechanical structures have many parts that are fastened only with bolts without using nuts. In such fastening parts, spring washers and welding are used to prevent loosening. I have.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-195236
[Problems to be solved by the invention]
However, although the spring washer has a certain degree of loosening prevention action, its reliability is remarkably inferior to the above-mentioned hard lock nut, and the bolt is easily loosened in a vibration environment. On the other hand, although the prevention of loosening by bolt welding is reliable, the welding operation is complicated and costly, and it cannot be used for parts where members need to be removed for maintenance of vehicles and the like.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a bolt having a locking function equivalent to that of the hard lock nut.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has taken the following technical measures in order to achieve the above object.
[0008]
That is, the present invention is a bolt fastening device for fastening a first fastened member having a screw hole and a second fastened member having a bolt insertion hole having an inner diameter larger than the screw hole, A bolt having a screw shaft and a bolt head penetrating through the bolt insertion hole and having a distal end screwed into the screw hole; and a bolt receiving portion having an insertion hole through which the screw shaft is inserted, the bolt head and the bolt On one surface of the receiving portion facing the other side, a convex portion having a tapered outer peripheral surface whose diameter is reduced in the axial direction is formed, and on the facing surface facing the other side on the other side. A concave portion in which the convex portion is fitted is formed, and one or both of the outer peripheral surface of the convex portion and the inner peripheral surface of the concave portion are slightly eccentric with respect to the screw axis. is there. According to this, it is possible to fasten the bolt so as to generate a strong locking action by eccentric unevenness fitting in a fastening portion where the bolt does not penetrate the member to be fastened and a conventional hard lock nut cannot be used. become.
[0009]
In addition, the bolt receiving portion may be provided integrally with the second member to be fastened, or may be separate. Further, the screw shaft and the bolt head may be integrally formed, and a nut functioning as a bolt head is screwed to one end of the screw shaft, and both are fixed by appropriate fixing means such as welding. It may be.
[0010]
In the bolt fastening device of the present invention, it is preferable that one of the outer peripheral surface of the convex portion and the inner peripheral surface of the concave portion is slightly eccentric with respect to the screw shaft, and the other is concentric with the screw shaft. According to this, the wedge effect gradually increases as the bolt is tightened, and the locking action can be adjusted by controlling the tightening torque.
[0011]
The bolt receiving portion may be provided on the second member to be fastened.
[0012]
Further, the bolt fastening device of the present invention can further include an auxiliary attachment member attached to the second member to be fastened. In this case, it is preferable that the bolt receiving portion is provided on the auxiliary mounting member. According to this, the bolt fastening device of the present invention can be applied to an existing bolt fastening portion only by preparing the auxiliary mounting member provided with the bolt receiving portion.
[0013]
In the bolt fastening device of the present invention, the wedge effect is relatively small when the amount of eccentricity of the convex or concave portion with respect to the screw shaft is substantially equal to the clearance between the insertion hole of the bolt receiving portion and the screw shaft. In addition, a loosening prevention effect is obtained by slightly inclining the axis of the screw shaft with respect to the axis of the screw hole.
[0014]
More preferably, the amount of eccentricity of the convex portion or the concave portion with respect to the screw shaft is preferably larger than the clearance between the insertion hole of the bolt receiving portion and the screw shaft. According to this, by fastening the bolt, the outer peripheral surface of the convex portion and the inner peripheral surface of the concave portion are strongly pressed in one portion in the circumferential direction, and the outer peripheral surface of the screw shaft and the inner peripheral surface of the bolt insertion hole are also strongly pressed. The wedge effect is exhibited, and bolt loosening due to vibration is reliably prevented.
[0015]
Further, the locking bolt of the present invention includes a screw shaft and a bolt head, and a convex portion having a diameter larger than that of the bolt shaft is formed on a seating surface of the bolt head, and an outer peripheral surface of the convex portion has a distal end. The tapered shape gradually decreases in diameter toward the side, and the axis of the outer peripheral surface of the projection is slightly eccentric with respect to the axis of the screw shaft. . According to such a locking bolt, the same effect as the bolt fastening device of the present invention can be obtained by providing a concave portion that is slightly eccentric with respect to the convex portion at the opening of the screw hole at the bolt attachment site. can do.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A bolt fastening device 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a first member 3 (for example, a base) having a screw hole 2 and a bolt insertion hole 4 having an inner diameter larger than the screw hole 2. The bolt fastening device 1 is for fastening a second member 5 to be fastened (for example, devices attached to a base). The bolt fastening device 1 mainly includes a locking bolt 6 and a bolt receiving portion 7. I have.
[0017]
The bolt 6 is integrally provided with a screw shaft 8 that penetrates the bolt insertion hole 4 and has a distal end screwed into the screw hole 2, and a bolt head 9 having a hexagonal shape or another appropriate shape. In the illustrated embodiment, the separate screw shaft 8 and the bolt head 9 are welded and fixed, but they may be integrally formed like a normal bolt. The bolt 6 is preferably formed from a steel material such as SUS304.
[0018]
The bolt receiving portion 7 has an insertion hole 10 through which the screw shaft 8 is inserted. The insertion between the insertion hole 10 and the screw shaft 8 is a clearance. The bolt insertion hole 4 has a larger diameter than the insertion hole 10 of the bolt receiving portion 7. The bolt receiving portion 7 can also be formed of the same steel material as the bolt 6.
[0019]
On the surface (bearing surface) of the bolt head 9 facing the bolt receiving portion 7, a truncated cone-shaped convex portion 11 having a tapered outer peripheral surface whose diameter is reduced in the axial direction is formed. On the other hand, a concave portion 12 into which the convex portion 11 is fitted is formed on the surface of the bolt receiving portion 7 facing the bolt head 9. The diameters of the projection 11 and the recess 12 are larger than the screw shaft 8, and the outer peripheral surface of the recess 12 is provided concentrically with the screw shaft 8. A minute amount a is eccentric. The detailed dimensional design of the convex portion 11 and the concave portion 12 is substantially the same as that of Hard Lock Nut (registered trademark).
[0020]
Although the bolt receiving portion 7 may be formed directly on the second member 5 to be fastened, in the illustrated embodiment, a bolt is attached to an auxiliary attachment member 13 (for example, a bracket) attached to the second member 5 to be fastened. The receiving portion 7 is fixed by welding.
[0021]
The eccentricity a of the convex portion 11 is substantially equal to the clearance between the insertion hole 10 of the bolt receiving portion 7 and the screw shaft 8, or preferably larger than the clearance between the insertion hole 10 and the screw shaft 8. Good to do.
[0022]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately designed and changed.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, even in a fastening portion where a nut cannot be used, it is possible to perform as strong a locking device as a hard lock nut only by attaching bolts, and to prevent welding or other members for locking. Since there is no need to use such a bolt, the cost can be reduced, and the mounting work is the same as that for general bolts, so that the construction cost can be reduced, the construction period can be shortened, and the maintenance can be facilitated. Therefore, the present invention is particularly useful for a structure requiring extremely high reliability, such as a large bridge or a railway track, in which the total number of bolts used is enormous.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a fastening portion using a bolt fastening device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 bolt fastening device 2 screw hole 3 first fastened member 4 bolt insertion hole 5 second fastened member 6 locking bolt 7 bolt receiving portion 8 screw shaft 9 bolt head 10 insertion hole 11 convex portion 12 concave portion 13 auxiliary mounting Element
