JP2008075684A - 緩み防止ナット - Google Patents

Abstract

【課題】ワンタッチでの締め付けが可能で被締付部材への締め付け固定が容易であると共に、締め付け後も緩むことがない緩み防止ナットを提供する。
【解決手段】ボルト３０が挿入されるボルト挿入孔５及びボルト挿入方向に沿ってボルト挿入孔５から離れる方向に傾斜したスライド面９を有した１以上のねじ駒用凹部６が内部に形成されたナット本体２と、ナット本体２内で抜け止め状態となっており、スライド面９を摺動するようにねじ駒用凹部６に設けられ、ボルト３０に係脱自在に係合するねじ駒３と、ナット本体２の内部又はねじ駒３に設けられ、ねじ駒３のボルト３０への係合によってボルト３０に食い込んでねじ駒３との間に摩擦力を発生させる摩擦発生部材４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば建設、機械等の設備に使用されるボルトへのワンタッチでの取り付けが可能な構造のナットに関し、特に、ボルトへの装着後においても緩むことがない緩み防止ナットに関する。

特開２００１−２１４９１８号公報や特開２００２−１３９０１１号公報には、ワンタッチでボルトに螺合して被締結部材を締め付け固定するワンタッチナットが記載されている。これらの構造は、ワンタッチでのナットの挿入に対して格別の効果を発揮するものである。しかしながら、これらのワンタッチナットでは、ボルトの装着後に伝達される振動により締め付けが緩むことがあり、このため、緩みの防止を可能とする構造が求められている。

これに対し、特許文献１には、外周面が円錐台形状のテーパ面となっている突出部が形成された一方のナットと、内周面が円錐台形状のテーパ面となっている凹部が形成された他方のナットとからなり、これらの一対のナットの締め付け時にテーパ面の摩擦力を作用させることによって相互の緩み止めを行う構造が開示されている。

特許文献２には、弾性を有する２以上のリングをナット本体に取り付けた構造が開示されている。このナットでは、ナット本体をボルトへ螺合させる際にリング内側の係合片がボルトのねじ山に係合するようになっており、この係合によって緩み止めを行うものである。
特開昭６１−２４４９１２号公報 国際公開ＷＯ９３／２２５６９公報

しかしながら、特許文献１記載の構造では、必ず一対のナットを用いなければ緩み止めができず、片方のナットが紛失したり損傷した場合には、使用ができない不便さを有している。又、一対のナットを取り付ける必要があるばかりでなく、その取り付け順序や方向性を考慮する必要があるため、締結作業が面倒である問題も有している。

特許文献２記載の構造では、ナット本体をボルトに螺合させる当初からリングの係合片がボルトのねじ山と接触してこれらの間に摩擦力が作用するため、ナット本体を回転させるために大きな力が必要となる。このため、ワンタッチでの締め付けができず、回転用工具を用いる必要があり、締め付け作業に多大の労力を要する問題がある。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ワンタッチでの締め付けが可能で被締付部材への締め付け固定が容易であると共に、締め付け後も緩むことがない緩み防止ナットを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の緩み防止ナットは、ボルトが挿入されるボルト挿入孔及びボルト挿入方向に沿って前記ボルト挿入孔から離れる方向に傾斜したスライド面を有した１以上のねじ駒用凹部が内部に形成されたナット本体と、前記ナット本体内で抜け止め状態となっており、前記スライド面を摺動するようにねじ駒用凹部に挿入され、前記ボルトに係脱自在に係合するねじ駒と、前記ナット本体の内部又は前記ねじ駒に設けられ、ねじ駒のボルトへの係合によってボルトに食い込んでねじ駒との間に摩擦力を発生させる摩擦発生部材と、を備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の緩み防止ナットであって、前記ねじ駒が前記スライド面をボルトの方向へ摺動するように付勢する弾性部材をさらに有していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の緩み防止ナットであって、前記摩擦発生部材は、下記（ａ）〜（ｆ）のいずれか又はその組み合わせであることを特徴とする。
（ａ）前記ボルト挿入孔側に突出するようにナット本体に形成された突起部
（ｂ）前記ナット本体と別部材からなり、前記ボルト挿入孔側に突出するようにホット本体に形成された突起部
（ｃ）前記ナット本体又はねじ駒の内部に設けられた別部材
（ｄ）前記ナット本体におけるボルト挿入孔又はねじ駒に取り付けられたローラ型ワンウェイクラッチ
（ｅ）前記ボルトのねじ間に噛み込む線径を有し、前記ナット本体又はねじ駒に取り付けられたコイル
（ｆ）ねじ駒又は／及びボルトの外面に設けられた皮膜

本発明において、ボルト挿入孔内にボルトを挿入することにより、ねじ駒がスライド面に沿ってボルトから退避するため、ボルトを簡単に挿入することができ、その後は、ナット本体を締め付け方向に回転させることにより、ねじ駒がスライド面に沿ってボルト方向へ摺動してボルトと係合する。このため、ボルトや被締結部材への締結が行われる。

このような本発明では、ねじ駒がスライド面に沿ってボルトと係合する際、摩擦発生部材はボルトに食い込んで摩擦力を発生させる。この摩擦力はナット本体における傾斜状のスライド面とこのスライド面をスライドするねじ駒の楔作用に依存するため、摩擦発生部材とボルトとの間での大きな摩擦抵抗となる。これにより、摩擦力が大きくなり、緩み防止を確実に行うことができる。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（第１実施形態）
図１〜図４は本発明の第１実施形態の緩み防止ナット１であり、図１は全体の形状及び内部構造を示し、図２及び図３は作動を示し、図４は作用する摩擦力の説明を示す。

この実施形態の緩み防止ナット１は、図１に示すように、ナット本体２と、ねじ駒３と、摩擦発生部材４とを備えている。

ナット本体２は外形が円形のベース部２ａと、外形が六角形のナット部２ｂと、ナット部２ｂ上部のヘッド部２ｃとによって一体的に形成されている。ここで、六角形のナット部２ｂは、ナット本体２の全体を手や工具によって回転させる際の操作部分である。

ナット本体２の内部には、ボルト挿入孔５及びねじ駒用凹部６が形成されている。ボルト挿入孔５はナット本体２の全体を上下方向（軸方向）に貫通した形状となっており、後述するようにボルト３０が挿入されて貫通する。ボルト３０はナット本体２の挿入面（下面）２ｄからボルト挿入孔５内に挿入されるものであり、ボルト３０が挿入し易いようにボルト挿入孔５の下端部分は幾分、径が大きく且つテーパ形状となっている。

ねじ駒用凹部６はボルト挿入孔５の一部を径方向に拡大することにより形成されるものである。このねじ駒用凹部６は溝状となっており、後述するねじ駒３が内部に挿入される。ねじ駒用凹部６の両側面６ａ（図１（ｄ）参照）は相互に平行な平面となっており、この両側面６ａにねじ駒３の両側面が接触することにより、ねじ駒３の横方向への倒れが防止されるようになっている。なお、この実施形態において、ねじ駒用凹部６はナット本体２に対して１箇所に形成されるものである。

ねじ駒用凹部６の下部は、ねじ駒３の下面を受けてねじ駒３が摺動するスライド面９となっている。スライド面９はボルト挿入孔５に挿入されるボルト３０の挿入方向（図２における矢印Ｂとの反対方向であり、図１（ｃ）においては上方向）に沿って延びているが、上部に向かうにつれてボルト挿入孔５から離れる方向に傾斜したテーパ面となっている。従って、ねじ駒３がスライド面９に沿って下方にスライドすると、ねじ駒３はテーパの狭くなる方向であるボルト３０に接近して、その前面がボルト３０と係合するが、ねじ駒３がスライド面に沿って上方にスライドすると、ねじ駒３はテーパの広くなる方向に移動し、ボルト３０から離れるため係合することがない。

ねじ駒３は、図１（ｄ）に示すように、円柱形状を径方向に沿って複数に分割した分割形状に形成されており、ボルト挿入孔５側の面（前面）にはボルト３０の外面の雄ねじ部３０ａに噛み込む（係合する）雌ねじ部３ａが形成されている。このねじ駒３は、上述したねじ駒用凹部６に挿入されることにより、同凹部６におけるテーパ状のスライド面９に沿って摺動する。この場合、ねじ駒３におけるスライド面９との対向面（ねじ駒３の斜面）３ｅはスライド面９と同じ傾斜のテーパ状となっている。このようにスライド面９及びねじ駒３の斜面３ｅを同じ傾斜のテーパ状とすることにより、後述するような楔効果を発揮することができる。ねじ駒３の雌ねじ部３ａはボルト３０の雄ねじ部３０ａに係合することにより、ナット本体２とボルト３０との締結が行われる。

ナット本体２におけるヘッド部２ｃには、図１（ｃ）に示すように、カバー１０が取り付けられる。カバー１０は合成樹脂あるいは薄い金属板により形成されており、その下端部がヘッド部２ｃに嵌合することによりナット本体２における挿入面２ｄの反対側に固定される。これによりカバー１０は、ねじ駒３がナット本体２（ねじ駒用凹部６）から抜け出ないように作用する。このカバー１０には、ボルト３０が貫通するための貫通孔１０ａがボルト挿入孔５と同軸的に形成されている。

カバー１０には、弾性部材としての舌状突起８が一体的に形成されている。弾性部材としての舌状突起８は、ねじ駒３の上部に対応する位置に形成されると共に、ねじ駒３の上面に向かって垂れ下がっている。この舌状突起８は、ねじ駒３がスライド面９を下方向（ボルトとの係合方向）に付勢するものである。

さらにこの実施形態では、摩擦発生部材４が設けられる。摩擦発生部材４は、ナット本体２におけるボルト挿入孔５を臨むようにナット本体２の内部に嵌め込みあるいは接着することにより設けられている。また、摩擦発生部材４はねじ駒３と対向するようにも設けられている。かかる摩擦発生部材４としては、樹脂、ゴム等の摩擦係数の大きな材料が用いられる。ここで、摩擦発生部材４はボルト挿入孔５の内部に僅かに突出するように設けられており、ボルト挿入孔５に挿入されるボルト３０の移動の支障となることがない。

次に、この実施形態の作動を図２〜図４により説明する。図２に示すように、ボルト３０は被締結部材３３から起立した状態となっている。この状態に対し、図２（ａ）及び（ｂ）で示すように、緩み防止ナット１を矢印Ｂで示す下方向に移動させ、ナット本体２のボルト挿入孔５にボルト３０を挿入する。

ボルト３０の挿入当初においては、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ねじ駒３は舌状突起８の付勢力に逆らってテーパが広くなる方向にスライド面９を摺動し、矢印Ｃで示す方向に退避する。このため、ねじ駒３とボルト３０とが係合することがなく押し込みを行うだけで簡単にナット本体２内にボルト３０を挿入することができる。

図３（ａ）はナット本体２の押し込みにより、緩み防止ナット１が被締結部材３３の取付面３３ａに達した状態を示す。この状態に達した後、図３（ａ）で示すように、ナット本体２を締め付け方向（ボルト３０が右ねじの場合は矢印Ｄで示す時計方向）に回転操作する。この回転により舌状突起８に付勢されているねじ駒３の雌ねじ部３ａがボルト３０の雄ねじ部３０ａに螺合して係合する。この係合によりねじ駒３はスライド面９上を矢印Ｅで示すテーパの狭くなる方向に下降する。

このとき、図３（ｂ）で示すように、上記下降に伴ってねじ駒３はボルト３０を摩擦発生部材４に押圧する。すなわち、ねじ駒３がテーパ状のスライド面９に沿って下降することにより、ねじ駒３はテーパが小さくなる方向に移動するため楔効果が発生する。この楔効果によってボルト３０が摩擦発生部材４に強固に押し付けられるため、ボルト３０と摩擦発生部材４との間に強固な摩擦力Ｆが発生する。これにより、ナット本体２が不用意に回転することがなくなり、緩み防止を行うことができる。

図４はかかる押圧力Ｆを計算により示すものであり、ボルト３０の軸力をＰ、スライド面９の傾斜角をθとした場合、Ｆ＝Ｐ／ｓｉｎ（θ）となる。従って、ボルト３０を摩擦発生部材４に押し付ける押圧力Ｆはスライド面９の傾斜角度θが小さくなるほど大きくなる。これにより、ボルト３０と摩擦発生部材４との間には、Ｆ・μ（μはボルト３０と摩擦発生部材４との摩擦係数）の摩擦力が作用し、この摩擦力によりナット本体２の緩み防止作用を行うことができる。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態における緩み防止ナット１Ａを示す。この実施形態では、ねじ駒３をスライド面９の方向に付勢する弾性部材としてコイルばね１２が使用されている。コイルばね１２は、カバー１０とねじ駒３との間に設けられることにより上記付勢を行っている。

また、この実施形態においては、ボルト３０との摩擦力を発生する摩擦発生部材４として、ナット本体２と一体的な突起部１３が形成されるものである。突起部１３は、ナット本体２のボルト挿入孔５に１つ以上（この実施形態では、縦長状に２条）が形成され、これによりボルト挿入孔５側に突出してねじ駒３と対向した位置に設けられる。このような突起部１３を設けた場合において、突起部１３がボルト３０と摩擦力を発生するため、緩み防止ナット１Ａの緩み防止を行うことができる。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態における緩み防止ナット１Ｂを示す。この実施形態においても、ねじ駒３をスライド面９の方向に付勢する弾性部材としてコイルばね１２が用いられている。この実施形態では、摩擦発生部材としてナット本体２とは別部材をナット本体２に組み込むものであり、摩擦発生部材としては板状の別部材１４が用いられている。この板状の別部材１４の先端部分はボルト挿入孔５側に僅かに突出する突起部となる。板状の別部材１４は１つ以上（この実施形態では２つ）が用いられ、それぞれの先端面がボルト挿入孔５を臨むようにナット本体２に嵌め込まれる。また、板状の別部材１４はねじ駒３と対向した位置となるようにナット本体２に取り付けられるものである。かかる板状の別部材１４としては、金属、樹脂、ゴム等の材料を用いることができる。このような板状の別部材１４からなる摩擦発生部材を用いることにより、ボルト３０と板状の別部材１４との間に摩擦力が発生するため、緩み防止を行うことができる。

次に、この実施形態の作用を図７により説明する。摩擦発生部材である板状の別部材１４の強度（硬度）がボルト３０よりも大きい（硬い）場合においては、ナット本体２をボルト３０から外す方向（緩める方向）へ回そうとすると、板状の別部材１４のエッジがボルト３０のねじ山に食い付くため、ボルトのねじ山が破壊されるまで（すなわち、板状の別部材１４がボルトのねじ山を削り取るまで）緩むことがない。一方、板状の別部材１４の強度（硬度）がボルト３０より小さい（軟らかい）場合においては、ナット本体２のボルト３０への締め付けにより板状の別部材１４のエッジがボルトのねじ山に倣うように潰れる。このため、ナット本体２を外す方向（緩める方向）へ回そうとすると、潰れた板状の別部材１４とボルト３０のねじ山との間の摩擦力により緩みにくくなる。この場合においては、摩擦力以上の力を作用させることにより緩ませることができる。

ナット本体２に対する板状の別部材１４の取り付けの向きについては、ナット本体２のボルト挿入孔５内に突出している部分の角度βが９０°以上となるように設定することが好ましい。すなわち、ボルト３０（この場合は右ねじのボルトとする。）を固定して考えた場合、ナット本体２のＰ方向（締め付け方向）への回転では、板状の別部材１４のエッジ角度が緩いため、比較的回り易いが、これとは逆のＱ方向（緩み方向）への回転では、別部材１４のエッジの角度が立った状態となるため、ボルト３０のねじ山に食い付き易くなり、回りにくくなるためである。なお、摩擦発生部材である板状の別部材１４とボルト３０との間の上述した強度の関係及び板状の別部材１４のナット本体２への取り付け角度については、上記第２実施形態における突起部１３についても同様に適用できるものである。

（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態における緩み防止ナット１Ｃを示し、ねじ駒３を付勢する弾性部材としてコイルばね１２が用いられている。この実施形態では、摩擦発生部材４としてローラ型ワンウェイクラッチ１５を用いるものである。ローラ型ワンウェイクラッチ１５は、ローラ１５ａ及びローラを付勢するばね１５ｂがナット本体２におけるボルト挿入孔５の内面に取り付けられることにより構成される。このローラ型ワンウェイクラッチ１５はボルト３０への締め付け方向に対しては、ローラ１５ａが逃げてナット本体２の回転を行うことができるのに対し、ボルト３０の緩み方向へはローラ１５ａがボルト３０に係合し、この係合によってボルト３０の回転を阻止する。従って、これにより緩み防止を行うことができる。なお、ローラ型ワンウェイクラッチ１５としては、ナット本体２に用いることなく、ねじ駒３に設けても良いものである。

（第５実施形態）
図９は本発明の第５実施形態における緩み防止ナット１Ｄを示し、ねじ駒３をスライド面９の方向に付勢する弾性部材としてコイルばね１２が用いられている。この実施形態では、摩擦発生部材４として、複数（この実施形態では２本）のコイル１７が用いられる。コイル１７は、ばね性を有していることが好ましい。このコイル１７は、ボルト挿入孔５を挟んでねじ駒３と対向するようにナット本体２の内部に嵌め込み等により取り付けられる。かかるコイル１７は、ボルト３０の雄ねじ部３０ａと係合することにより、摩擦力が発生して緩み防止を行うように作用する。

図１０はかかるコイル１７の作用を示している。コイル１７の線径はボルト３０における雄ねじ部３０ａのねじピッチと等しいか、あるいは僅かに小さいことが好ましい。このような寸法関係とすることにより、図１０（ｂ）で示すように、コイル１７の線材がボルト３０のねじ山に食い込んで係合するため、ボルト３０とコイル１７との間に大きな摩擦力が発生し、大きな緩み防止効果を得ることができる。

この実施形態において、コイル１７の巻方向はボルト３０のねじの向きと同じ方向であることが好ましい。このような同じ方向とすることにより、図１０（ｃ）で示すように、コイル１７の線材がボルト３０のねじ山に食い込むため、さらに強い食い込み力を得ることができ、大きな緩み防止効果を作用させることができる。

（第６実施形態）
図１１は本発明の第６実施形態における緩み防止ナット１Ｅを示し、ねじ駒３を付勢する弾性部材としてコイルばね１２が用いられる。この実施形態では、摩擦発生部材１８がねじ駒３の内部に配置されるものである。摩擦発生部材１８はねじ駒３の雌ねじ部３ａに対応して設けられており、ねじ駒３がボルト３０と螺合すると同時に、摩擦発生部材１８がボルト３０を押圧するため、その摩擦力により緩み防止を行うことができる。

（第７実施形態）
図１２は本発明の第７実施形態における緩み防止ナット１Ｆを示し、ねじ駒３がナット本体２に対して２つ配置されている。２つのねじ駒３は、ボルト挿入孔５の周囲の対向位置に配置されるものであり、それぞれがナット本体２のねじ駒用凹部６内に挿入されると共に、ナット本体２に形成されたスライド面９に沿って摺動するようになっている。さらに、この実施形態では、図１１の実施形態で示すように、それぞれのねじ駒３に摩擦発生部材１８が取り付けられている。この実施形態では、ボルト３０の両側からねじ駒３が係合すると共に、ボルト３０の両側から摩擦発生部材１８が摩擦力を発生するため、緩み防止を行うことができる。

本発明は以上の実施形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、図示を省略するが、ねじ駒３の雌ねじ部３ａまたはボルト３０の雄ねじ部３０ａの外面に対し、ボルト３０やねじ駒３よりも摩擦力の大きな材料を塗布したり、コーティングすることにより摩擦発生部材としての皮膜を形成しても良い。

（ａ）は本発明の第１実施形態における平面図，（ｂ）は正面図、（ｃ）は縦断面図及び（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は第１実施形態の作動を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は第１実施形態の締め付け作動を示す断面図である。 第１実施形態における緩み防止作用を示す断面図である。 （ａ）は第２実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＨ−Ｈ線断面図である。 （ａ）は第３実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。 第３実施形態の作用を説明する断面図である。 （ａ）は第４実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＪ−Ｊ線断面図である。 （ａ）は第５実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＫ−Ｋ線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態の作動を示す側面図である。 （ａ）は第６実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＭ−Ｍ線断面図である。 （ａ）は第７実施形態における平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＮ−Ｎ線断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 緩み防止ナット
２ ナット本体
３ ねじ駒
３ａ 雌ねじ部
４ 摩擦発生部材
５ ボルト挿入孔
８ 舌状突起（弾性部材）
９ スライド面
１０ カバー
１２ コイルばね（弾性部材）
１３ 突起部（摩擦発生部材）
１４ 板材の別部材（摩擦発生部材）
１５ ローラ型ワンウェイクラッチ（摩擦発生部材）
１７ コイル（摩擦発生部材）
１８ 摩擦発生部材
３０ ボルト

Claims (3)

1. ボルトが挿入されるボルト挿入孔及びボルト挿入方向に沿って前記ボルト挿入孔から離れる方向に傾斜したスライド面を有した１以上のねじ駒用凹部が内部に形成されたナット本体と、
   前記ナット本体内で抜け止め状態となっており、前記スライド面を摺動するようにねじ駒用凹部に挿入され、前記ボルトに係脱自在に係合するねじ駒と、
   前記ナット本体の内部又は前記ねじ駒に設けられ、ねじ駒のボルトへの係合によってボルトに食い込んでねじ駒との間に摩擦力を発生させる摩擦発生部材と、を備えていることを特徴とする緩み防止ナット。
2. 前記ねじ駒が前記スライド面をボルトの方向へ摺動するように付勢する弾性部材をさらに有していることを特徴とする請求項１記載の緩み防止ナット。
3. 前記摩擦発生部材は、下記（ａ）〜（ｆ）のいずれか又はその組み合わせであることを特徴とする請求項１又は２記載の緩み防止ナット。
   （ａ）前記ボルト挿入孔側に突出するようにナット本体に形成された突起部
   （ｂ）前記ナット本体と別部材からなり、前記ボルト挿入孔側に突出するようにホット本体に形成された突起部
   （ｃ）前記ナット本体又はねじ駒の内部に設けられた別部材
   （ｄ）前記ナット本体におけるボルト挿入孔又はねじ駒に取り付けられたローラ型ワンウェイクラッチ
   （ｅ）前記ボルトのねじ間に噛み込む線径を有し、前記ナット本体又はねじ駒に取り付けられたコイル
   （ｆ）ねじ駒又は／及びボルトの外面に設けられた皮膜

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