JP2004340165A

JP2004340165A - 緩み止め締結具

Info

Publication number: JP2004340165A
Application number: JP2003134013A
Authority: JP
Inventors: Fusao Yamada; 房夫山田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】在来の緩み止め締結具における「戻し回転」阻止能不足を解消する。
【解決手段】ボルト８と、ボルト８の呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔９を有した円錐体１０の薄肉部に欠円用スリット１２を縦設したブッシュ１３と、座面との対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュ１３の先端部の外周の直径よりも小さくし、座面との対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュ１３の下部の外周の直径よりも小さくしたブッシュ１３の円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ部面を有する円錐状孔部１４を、ボルト８のネジ部８ａと螺合するメネジ部１５ａの下部に開設したナット１５からなるとした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緩み止め締結具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に、実開昭６１−１１０１４号公報に記載の弛み止めナットが示される。このものは、テーパ状の中空体に従方向に間隙２を設けたブッシュＡをボルト５に挿入してナットＢで締付けるとナットＢの下部に設けたテーパ状の凹部４によってブッシュＡがボルト５に押圧されてネジが螺刻され密着するとしたものである。上記のブッシュＡは内部に処要のボルトに嵌合可能な中空部３を有し、外形はテーパ状であり従方向に間隙２を有する。ブッシュＡの材質はナットＢの締付け力によってボルト５のネジが螺刻される硬さが必要でボルトやナットより固有振動数の小さいものがよい、硬質プラスチック、アルミニウム銅、亜鉛などが適している。
【０００３】
ナットＢは底部にブッシュＡと同形のテーパ状の凹部４を有し、さらに凹部の深さだけネジ部分が長くなっている。使用する場合は、まず物体７を締付けるボルト５に座金６を挿入し、つぎにブッシュＡを挿入し座金６に密着させて、最後にナットＢを凹部４を下にして螺入する、ブッシュＡの頂部はナットＢの凹部４に直ちに嵌入するが、それより下部は外径が大きくなっているのでナットＢをスパナで強く締付けると次第にブッシュＡはナットＢの凹部の中に入っていくナットＢは座金６と密着して処定の強度まで強く締付ける。このものは、下記する機能を有するとされている。すなわち、「１ヶのナットで充分な強度と効果を保持することができる。ブッシュをボルトに挿入してナットで締付けるだけで充分な弛み止め効果が得られる。外部からの振動や衝激をブッシュで吸収するのでナットに共振が起こらず弛みを防止する。」等である。
【０００４】
同一構成の提案は、実開昭４８−９８５９号公報、実開昭４８−１１２５６号公報、実開昭５５−１１２１１２号公報にもなされている。上記提案について、上記の実開昭４８−１１２５６号公報にあっては、その意義を下記の如く述べている。
【０００５】
「ナットのゆるみ止手段として従来から種々考案されているがいずれも一長一短があり、その一例としてナイロンインサートをナット上面（締付面に対し反対側の面）に重ね置き、ナット上面外周附近に設けた突出片をかしめることにより両者を一体化した形式のものがある。この形式ではナットをねじ込んで行く場合、インサートにいわばタップによるねじ切りをして行くのと同じことになるからねじ込みによる抵抗が非常に大きく、したがって人手による作業は殆んど不可能であって、専用のねじ込み機械を必要としていた。それに加えてねじ込み工程の最初から最後までインサートによる抵抗があるのでねじ込み作業に多くの時間を要していた。更に以上のことはナットをゆるめて取りはずす場合にも言えることで、この種のナットに関する作業には多くの費用を要していた。また、かしめ作業を要するのでナットの製作費も相当程度に増加していた。本考案は以上の欠点を除去するためになされた。」
【０００６】
ちなみに、上記のナイロンリング入りナットは、テストの結果、各種緩み止めねじ部品の内で、最高位の成績を示す（特許文献１参照）。
【０００７】
ねじ締結設計は構造設計の中に含まれるが、構造強さのよりどころは、ねじ締め付け力（締め付軸力）になる。きちんと締め付けて初めて、機能を全うする。ねじ緩みとは、締め付けと逆の方向にじわじわと回転（戻し回転）し、最終的に脱落してしまうことである。ねじ締め付けは、ねじのリード角のくさび効果によりトルクを拡大、軸力に変換することであり、ねじは一種のくさびの応用になる。くさびは小さな力で押し込まれることにより、重い物体を持ち上げる。こうしたくさびの原理がそのままねじの力学になる。
【０００８】
ねじはトルクを得て回転すると、くさびの勾配に相当するリード角の効果により、与えられたトルクをねじの軸方向の力に変換する。普通のねじの場合、与えられたトルクの８０〜９０％はねじ面と座面の摩擦で失われてしまい、残りのわずか１０〜２０％が軸方向の力に変換されている（締結に利用されている）だけで、この締結に関与する力を「締め付け力」あるいは「軸力」「締め付け軸力」などと呼んでいる。
【０００９】
【特許文献１】
日経ＢＰ社発行ねじ締結“新”常識のうそねじの異議を全公開Ｐ．７６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上より明らかな如く、図８に示された提案は、ねじ締結設計の前提となる「締め付け軸力」の確保を、通常の機器をもって可能とした点に意義がある。
しかし、上記の「戻し回転」阻止能は、逆に低下せざるを得ないという矛盾が生じる。本発明は、上記の事情により鑑みなされたもので、その目的とするところは、図８に示すタイプの締結具において、通常の機器をもっての「締め付け軸力」の確保を維持しつつ、「戻し回転」阻止能を高めることを実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の緩み止め締結具は、ボルトと、ボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュと、座面と対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュの先端部の外周の直径よりも小さくし、座面と対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュ下部の外周の直径よりも小さくしたブッシュの円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部を、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部の下部に開設したナットとからなること、にある。
【００１２】
この第１の発明にあっては、被締結物を締め付けていくと、ナットの締め付け力が、欠円用スリットに加わっていき、欠円用スリットの隙間が小さくなって、ブッシュの円錐状筒片は縮径し、ナットの円錐状孔部とボルトとの間にブッシュがあたかも目詰材の如く介装され、ナットとボルトの間にブッシュを噛み挟んだ状態となり、ナットとボルトはブッシュを介して強固に一体化する。さらには、ボルトとナットの螺合に伴って、縮径したブッシュがナットの円錐状孔部に嵌合していく際に、偏心で形成のブッシュの肉厚、薄部が、局部的に強圧し、ブッシュの目詰め効果が高まりボルトとナットの双方に働く摩擦力が増大しする。
【００１３】
詳しくは、ナットはブッシュの肉厚部に乗り上げる姿勢で傾き、ナット下端は、ブッシュの肉厚、薄部に局部的に強く押し付けられると共にナット上端は、ボルト軸の対称部に局部的に強く押し付けられ、ここに、ボルト軸の上下で対向した径方向からの押圧力がボルトに加わり、ナットの緩み止めの効能が向上する。すなわち、局部的に集中させた強力な摩擦並びにナット上端にあっては、ナットの傾斜姿勢押し付けによるピッチ不一致から成る所謂ピッチロス現象にて「戻し回転」阻止能を突極的に高める。
【００１４】
第２の発明は、ブッシュの高さを、ボルト貫通孔の内周面にボルトのネジ部のピッチと同一ピッチで、少なくとも２リード半以上のメネジを形成できる高さとしたこと、にある。ブッシュの高さを、ボルト貫通孔の内周面に、ボルトのネジ部のピッチと同一ピッチで、少なくとも２リード半以上のメネジを形成できる高さとすると、ボルトとナットの間にブッシュが確実に噛み挟まれ、大なる緩み止め機能を発揮するボルトとナットの一体化を保証する。
【００１５】
第３の発明は、ブッシュの欠円用スリットをボルトのネジ部の螺旋方向と反対方向に傾斜して形成したこと、にある。ブッシュの欠円用スリットがボルトの螺旋と逆方向に傾斜していると、「戻し回転」力の作用の際に、スリットのエッジがほぼ直交してブレーキ作用を生じ、緩み止め効果を高める。
【００１６】
第４の発明は、ブッシュの欠円用スリットを、ボルトのネジ部の螺旋方向と同一方向に傾斜して形成したこと、にある。ボルトとナットの螺合の進行に伴う、螺旋上の締め付けトルクが、ブッシュの傾斜した欠円用スリットにガイドされて、すみやかにブッシュが均等に縮径していくため、ブッシュ縮径と「締め付軸力」とが容易化される。
【００１７】
第５の発明にあっては、ブッシュの欠円用スリットの傾斜角度を、ボルト軸に対して、略２０°から２５°に設定するとしたことにある。これにより、欠円用スリットの端縁が、ボルトのネジ部と一定の位相差を有して均等に当ることになり、螺旋状に加わる締め付けトルクにより、スムーズにブッシュを縮径することができる。
【００１８】
第６の発明は、ブッシュの欠円用スリットの幅を、ボルトとナットを締め切った状態で、隙間を有する幅としたこと、にある。ナットを締め切った状態で、ブッシュの欠円用スリットの端面が隙間を有する幅となるように、欠円用スリットの幅を設定しているため、ナットを締め切った状態にあっても、ナットとボルトの間に噛み挟まれた状態のブッシュの強力なバネ力を維持して、強力なナットとボルトの一体化を図ることが出来る。
【００１９】
第７の発明は、ブッシュ若しくはナットを合成樹脂で形成したこと、にある。腐食が激しい場所に用いる場合等、使用目的や使用状況に応じて、弾力性に富んで強固な緩み止め効果を発揮する合成樹脂の長所を用いることができる。
【００２０】
第８の発明は、ブッシュ下面内径寄りに、対ワッシャー嵌挿用の脚部を延設し、これを拡張付勢力を利用してワッシャー透孔に嵌挿圧着して一体化させて、ワッシャー付きとした、ことにある。締め付け時、ブッシュは縮径化によって自動的にワッシャーから分離する。残されたワッシャーは、傾斜姿勢となって被締結部材にエッジを向けるナットによる損傷から被締結部材を保護して好適であると共にブッシュの対ナットへの安定装着にも貢献する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様を図面を参照させて説明する。
【００２２】
図１から図４は、第１の発明から第７の発明を紹介している。
すなわち、ボルト８と、ボルト８の呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔９を有した円錐体１０の薄肉部１１に欠円用スリット１２を縦設したブッシュ１３と、座面と対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュ１３の先端部の外周の直径よりも小さくし、座面と対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュ１３の下部の外周の直径よりも小さくし、ブッシュ１３の円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部１４をボルト８のネジ部８ａと螺合するメネジ部１５ａの下部に開設したナット１５とからなる。
【００２３】
これをもって、図１に示される被締結部材１６，１６’ を穿孔１７，１７′に挿通のボルト８を介して装着されて、締め付け操作される。
【００２４】
ナット１５については、図２に詳示されるところであり、ブッシュ１３については図３に詳示される。
【００２５】
図４に示される如く、被締結部材１６、１６′を締め付けていくと、ナット１５の締め付け力が、欠円用スリット１２に加わっていき、欠円用スリット１２の隙間が小さくなって、ブッシュ１３の円錐体１０は縮径し、ナット１５の円錐状孔部１４とボルト８との間にブッシュ１３があたかも目詰材の如く介装され、ナット１５とボルト８の間にブッシュ１３を噛み挟んだ状態となり、ナット１５とボルト８はブッシュ１３を介して強固に一体化する。
【００２６】
この際、ボルト８とナット１５の螺合に伴って、縮径したブッシュ１３がナット１５の円錐状孔部１４に嵌合していく際に、偏心で形成のブッシュ１３の肉厚、薄部１１′ 、１１が、径方向からボルト８を強圧し、円周上の局部的なクサビ的効果によって、ブッシュ１３とボルト８の双方に働く摩擦力が増大する。
【００２７】
詳しくは、ナット１５はブッシュ１３の肉厚部１１′に乗り上げる姿勢で傾き、ナット１５下端は、ブッシュ１３の肉厚、薄部１１′、１１に局部的に強く押し付けられると共にナット１５上端は、ボルト８軸の対称部に局部的に強く押し付けられ、ここに、ボルト８軸の上下で互いに対向した径方向からの押圧力Ｐ、Ｐ′がボルト８に加わり、ナット１５の緩み止めの効能が向上する。
【００２８】
つまり、局部的に集中させた強力な摩擦並びにナット１５上端にあっては、ナット１５の傾斜姿勢押し付けによるピッチ不一致から成る所謂ピッチロス現象にて「戻し回転」阻止能を究極的に高めることとなるからである。
【００２９】
第２の発明は、上記のブッシュ１３の高さを、ボルト８貫通孔９の内周面にボルト８のネジ部８ａのピッチと同一ピッチで、少なくとも２リード半以上のメネジを形成できる高さとしたもので、ブッシュ１３の高さを、ボルト貫通孔９の内周面に、ボルト８のネジ部８ａのピッチと同一ピッチで、少なくとも２リード半以上のメネジを形成できる高さとすると、ボルト８とナット１５の間にブッシュ１３が確実に噛み挟まれ、大なる緩み止め効能を発揮する。
図４中に表現されてある。
【００３０】
第３の発明は、ブッシュ１３の欠円用スリット１２をボルト８のネジ部８ａの螺旋方向と反対方向に傾斜して形成することにある。ブッシュ１３の欠円用スリット１２がボルト８の螺旋と逆方向に傾斜していると、「戻し回転」力の作用の際にスリット１２のエッジがほぼ直交してブレーキ作用を生じ、緩み止め効果を高める。図１、３のスリットには該当する。
【００３１】
第４の発明は、ブッシュ１３の欠円用スリット１２を、ボルト８のネジ部８ａの螺旋方向と同一方向に傾斜して形成することにある。
【００３２】
ボルト８とナット１５の螺合の進行に伴う、螺旋状の締め付けトルクが、ブッシュ１３の傾斜した欠円用スリット１２にガイドされて、すみやかにブッシュ１３が均等に縮径していくため、ブッシュ１３縮径と「締め付け軸力」とが容易化される。
図示は省略してある。
【００３３】
第５の発明にあっては、図３ｂに示されるところのブッシュ１３の欠円用スリット１２の傾斜角度θ_１を、ボルト軸に対して、略２０°から２５°に設定するとした。これにより、欠円用スリット１２の端縁が、ボルト８のネジ部８ａと一定の位相差を有して均等に当ることになり、螺旋状に加わる締め付けトルクにより、スムーズにブッシュ１３を縮径することができる。
【００３４】
第６の発明では、ブッシュ１３の欠円用スリット１２の幅Ｓを、ボルト８とナット１５を締め切った状態で、隙間を有する幅とした。
【００３５】
ナット１５を締め切った状態で、ブッシュ１３の欠円用スリット１２の端面が隙間を有する幅となるように、欠円用スリット１２の幅を設定しているため、ナット１５を締め切った状態にあっても、ナット１５とボルト８の間に噛み挟まれた状態のブッシュ１３の強力なバネ力を維持して、強力なナット１５とボルト８の一体化を図ることが出来る。
【００３６】
第７の発明は、ブッシュ１３若しくはナット１５を合成樹脂で形成した。
腐食が激しい場所に用いる場合等、使用目的や使用状況に応じて、弾力性に富んで強固な緩み止め効果を発揮する合成樹脂の長所を用いることができる。
【００３７】
第８の発明では、図５、６、７に示される如く、ブッシュ１３下面内径寄りに、対ワッシャー１８嵌挿用の脚部１９を延設し、これを拡張付勢力を利用してワッシャー１８透孔に嵌挿圧着して一体化させて、ワッシャー１８付きブッシュ１３とした。
【００３８】
締め付け時、ブッシュ１３は、縮径化によって自動的にワッシャー１８から分離する。残されたワッシャー１８は、傾斜姿勢になって被締結部材１６にエッジを向けるナット１５による損傷から被締結部材１６を保護して好適であると共にブッシュ１３の対ナット１５への安定装着にも貢献する。
【００３９】
図５は図１に対応し、図６は図３に対応し、図７は図４に対応したものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によるならば、テーパ状の中空体１に従方向に間隙２を設けたブッシュＡをボルト５に挿入してナットＢで締付けるとナットＢの下部に設けたテーパ状の凹部４によってブッシュＡがボルト５に押圧されてネジが螺刻され密着するとしたタイプの緩み止め締結具における「戻し回転」阻止能の不足を補完し得るので、「緩め付け軸力」と「戻し回転」阻止とが理想的にバランスした締結具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の緩み止め締結具を示す、ボルト、座金およびナットの分解斜視図である。
【図２】本発明のナットの半縦断面図である。
【図３】ａ〜ｄは、本発明のブッシュの平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）、図中ｄ−ｄ断面図（ｄ）である。
【図４】本発明の締結時の説明図である。
【図５】本発明のブッシュをワッシャー付きとした場合における図１対応図である。
【図６】同じく、図３対応図である。
【図７】同じく、図４対応図である。
【図８】ａ〜ｃは、本発明が改良対象とする緩み止め締結具を紹介するブッシュ（ａ）、ナット（ｂ）、締結時の説明図である。
【符号の説明】
１；中空体
２；間隙
４；凹部
５，８；ボルト
８ａ；ネジ部
９；偏心貫通孔
１０；円錐体
１１；肉薄部
１１′；肉厚部
１２；欠円用スリット
Ａ，１３；ブッシュ
１４；円錐状孔部
１５；ナット
１５ａ；メネジ部
１６，１６′ ；被締結部材
１７，１７′ ；穿孔
１８；ワッシャー
１９；脚部
Ｐ、Ｐ′；押圧力
Ｓ；幅

Claims

ボルトと、ボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュと、座面と対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュの先端部の外周の直径よりも小さくし、座面と対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュの下部の外周の直径よりも小さくしたブッシュの円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部を、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部の下部に開設したナットとからなる緩み止め締結具。
ブッシュの高さを、ボルト貫通孔の内周面にボルトのネジ部のピッチと同一ピッチで、少なくとも二リード半以上のメネジを形成できる高さとした請求項１記載の緩み止め締結具。
ブッシュの欠円用スリットをボルトのネジ部の螺旋方向と反対方向に傾斜して形成した請求項１、２記載の緩み止め締結具。
ブッシュの欠円用スリットを、ボルトのネジ部の螺旋方向と同一方向に傾斜して形成した請求項１、２、３記載の緩み止め締結具。
ブッシュの欠円用スリットの傾斜角度を、ボルト軸に対して、略２０°から２５°に設定するとした請求項１、２、３、４記載の緩み止め締結具。
ブッシュの欠円用スリットの幅を、ボルトとナットを締め切った状態で、隙間を有する幅とした請求項１、２、３、４、５記載の緩み止め締結具。
ブッシュ若しくはナットを合成樹脂で形成した請求項１、２、３、４、５、６記載の緩み止め締結具。
ブッシュ下面内径寄りに、対ワッシャー嵌挿用の脚部を延設し、これを拡張付勢力を利用してワッシャー透孔に嵌挿圧着して一体化させて、ワッシャー付きとした請求項１、２、３、４、５、６、７記載の緩み止め締結具。