JP2008138794A - 締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】二条ねじボルトと二条ねじナットとでなり、二条ねじナットの戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施す締結具を実現する。
【解決手段】一条のおねじ部１１と、他の一条のタッピンねじ部１５とを設ける二条ねじボルト１０と、この二条ねじボルト１０のおねじ部１１が螺合する一条のめねじ部２１と、タッピンねじ部１５がねじ込みして他の一条のめねじ部２６を成形する被ねじ込み材壁部２５とを設ける二条ねじナット２０とでなる締結具であって、前記二条ねじボルト１０の軸部に嵌まる被締結部材を前記二条ねじナット２０が締結した状態において、前記二条ねじナット２０の戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、二条ねじボルトと二条ねじナットとでなる締結具に関し、特に、二条ねじナットの戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施す締結具に関するものである。

ボルトとナットとでなり、被締結部材を締結する締結具におけるねじのゆるみは、基本的には、その締結具に与えた初期締付け力（予張力）が外力の影響を受けて低下することにより生じるものであり、それには、ナットが戻り回転しない場合と、ナットが戻り回転する場合とがある。そして、ナットが戻り回転しない場合のゆるみには、初期ゆるみ、陥没ゆるみ、微動摩擦によるゆるみ等があり、ナットが戻り回転する場合のゆるみには、軸方向や軸直角方向あるいは軸回り方向に、振動や衝撃等による外力を繰返し受けることによるゆるみがある。

こうしたねじのゆるみを止める技術は、従来多く発明され、実用化されているが、この中で、本発明の締結具の背景となる従来の技術は、ナットの戻り回転を止めて、ねじのゆるみを止めるものである。

このナットの戻り回転を止めて、ねじのゆるみを止める従来の技術には、以下のものがあるが、この説明に先立ち、従来の標準的な戻り回転止めのないナットとボルトとでなる締結具においてナットが戻り回転する場合について、図４を参照して説明する。図４は、本締結具が被締結部材を締結した状態を示す（軸線を含む）正面断面図である。

図４に示すように、本締結具２においては、ボルト４０の軸部に嵌めた被締結部材５０ａ、５０ｂをナット４５で締付けると、おねじ部４１とめねじ部４６のねじ山が互いにくさびのように食い込むので、おねじ部４１には引張力（軸力）が、被締結部材５０ａ、５０ｂには圧縮力が掛かり、それぞれが反発する力となる。そして、この力がボルト４０とナット４５の締付座面や、おねじ部４１とめねじ部４６のフランク同士の圧接面４８の摩擦抵抗となり、ねじが締付け後に容易にゆるまない状態が保たれる。

だが、この状態における圧接面４８は、めねじ部４６の進み側のフランクとそれに対向するおねじ部４１のフランク同士でのみ形成され、めねじ部４６の追い側のフランクとそれに対向するおねじ部４１のフランク同士では形成されず、そこには隙間４７が残る。

そこで、本締結具２においては、振動や衝撃等の外力を繰返し受けると、めねじ部４６の追い側のフランクとそれに対向するおねじ部４１のフランク同士の隙間４７には摩擦抵抗が生ぜず、めねじ部４６の進み側のフランクとそれに対向するおねじ部４１のフランク同士の圧接面４８の摩擦抵抗だけでは、ナット４５が戻り回転するのを止めきれない場合がある。この場合、ナット４５は一旦少しでもゆるむと、一気にフリースピニング状態に入ってしまい、被締結部材５０ａ、５０ｂの締結が不可能になってしまう問題点がある。

そこで、従来この問題点を解決する手段として発明されたのが、プリベリングトルクタイプのナットである。このプリベリングトルクタイプのナットは、ナットの戻り止め要素としてプリベリングトルク発生部をもち、それによる摩擦抵抗によって相手側のボルトのおねじ部に対するナットの相対的回転が生じにくいように作られたナットであり、この手段を利用した従来の締結具としては、以下のものがある。

先ず、めねじ部にナイロン等の樹脂を溶着させるプリベリングトルクタイプのナットとボルトとでなる締結具があり、図５を参照して、これを説明する。図５は、本締結具が被締結部材を締結した状態を示す（軸線を含む）正面断面図である。（このプリベリングトルクタイプのナットには、例えば、日本ナイロック株式会社のナイロック（登録商標）がある（特許文献１参照））。

図５に示すように、本締結具３は、いずれも硬度の高い金属（例えば、鋼）で作られるボルト６０とナット６５とでなり、ナット６５のめねじ部６６のねじ山の表面には、ねじ山の全長に亘って、前記金属より硬度の低いナイロン等の樹脂を溶着させた溶着樹脂部６７を形成している。そして、この溶着樹脂部６７は、めねじ部６６がボルト６０のおねじ部６１に螺合したとき、めねじ部６６のねじ山の両側のフランクと、それに対向するおねじ部６１のねじ山の両側のフランクとの間に隙間が生じないだけの厚みを形成している。これにより、本締結具３においては、被締結部材７０ａ、７０ｂを締結すべくナット６５を締付けると、ボルト６０のおねじ部６１のねじ山の両フランクが、それぞれ溶着樹脂部６７を通して、ナット６５のめねじ部６６のねじ山の進み側と追い側の両フランクを押圧し、この際、溶着樹脂部６７のボルト６０のおねじ部６１に対する弾性反発力による摩擦抵抗が生じ、振動や衝撃等による外力を繰返し受けても、前記の従来の標準的な戻り回転止めのないナットとボルトとでなる締結具よりも、ナット６５の戻り回転を止めて、初期締付け力（予張力）の低下の速度を遅らせることができるようになっている。そして、さらに振動や衝撃等による外力を繰返し受け、溶着樹脂部６７の摩擦抵抗が及ばず、ナット６５の戻り回転を止めきれなくなったとしても、ナット６５が一気にフリースピニング状態に入るのを防ぐことができるようになっている。また、溶着樹脂部６７をナット６５のめねじ部６６の全周に溶着させることで、シーリング効果も得ることができるようになっている。そして、本締結具３においては、溶着樹脂部６７は、効果的な弾性反発力による摩擦抵抗を生むように、適度の硬度、弾性、摩擦力、耐久性、耐摩耗性を備えた材料（例えば、日本ナイロック株式会社のナイロック（登録商標）の特殊ナイロン）で作られている。

また、上部にナイロン等の樹脂で作られる樹脂リング部を取付けるプリベリングトルクタイプのナットとボルトとでなる締結具もあり、図６と図７面を参照して、これを説明する。図６は、本締結具が被締結部材を締結した状態を示す（軸線を含む）正面断面図、図７は、本ナットの斜視図である。（このプリベリングトルクタイプのナットには、例えば、ロックファスナー株式会社のナイロンナットがある（特許文献２参照））。

図６と図７に示すように、本締結具４は、いずれも硬度の高い金属（例えば、鋼）で作られるボルト８０とナット８４とでなり、ナット８４の上部には、金属の支持枠８７に支えられ、前記の金属より硬度の低いナイロン等の樹脂で作られる樹脂リング部８６を取付けている。そして、この樹脂リング部８６は、その内径がナット８４のめねじ部８５の有効径と同じ寸法をなしている。これにより、本締結具４が被締結部材９０ａ、９０ｂを締結すべくナット８４を締付けると、ボルト８０のおねじ部８１のねじ山が、ナット８４の上部に取付けた樹脂リング部８６を押圧し、この際、樹脂リング部８６のボルト８０のおねじ部８１に対する弾性反発力による摩擦抵抗が生じ、振動や衝撃等による外力を繰返し受けても、前記の従来の標準的な戻り回転止めのないナットとボルトとでなる締結具よりも、ナット８４の戻り回転を止めて、初期締付け力（予張力）の低下の速度を遅らせることができるようになっている。そして、さらに振動や衝撃等による外力を繰返し受け、樹脂リング部８６の摩擦抵抗が及ばず、ナット８４の戻り回転を止めきれなくなったとしても、ナット８４が一気にフリースピニング状態に入るのを防ぐことができるようになっている。そして、本締結具４においては、樹脂リング部８６は、効果的な弾性反発力による摩擦嵌合を生むように、適度の硬度、弾性、摩擦力、耐久性、耐摩耗性を備える材料（例えば、ロックファスナー株式会社のナイロンナットの６６ナイロン）で作られている。

インターネットサイト 泰洋産工株式会社 日本ナイロック株式会社 製品情報 ナイロック ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔａｉｙｏ−ｎｙｌｏｃｋ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ インターネットサイト ロックファスナー株式会社 製品紹介 ナイロンナット ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｏｃｋｆａｓｔｅｎｅｒ．ｃｏｍ／

以上に述べた、従来のめねじ部にナイロン等の樹脂を溶着させるプリベリングトルクタイプのナットとボルトとでなる締結具３では、硬度の高いボルト６０のおねじ部６１が、硬度の低い溶着樹脂部６７を通して、硬度の高いナット６５のめねじ部６６を上から押圧して嵌めるので、振動や衝撃等による外力を繰返し受けると、硬度の低い溶着樹脂部６７はその外力に摩擦抵抗できなくなり、僅かなりとも弾性変形してしまい、その分ナット６５の戻り回転止めを施すことができなくなる問題点がある。

また、従来の上部にナイロン等で作られる樹脂リング部を取付けるプリベリングタイプのナットとボルトとでなる締結具４でも、硬度の高いボルト８０のおねじ部８１が、硬度の低い樹脂リング部８６を上から押圧するので、振動や衝撃等による外力を繰返し受けると、硬度の低い樹脂リング部８６はその外力に摩擦抵抗できなくなり、僅かなりとも弾性変形してしまい、その分ナット８４の戻り回転止めを施すことができなくなる問題点がある。

本発明は、このような従来の締結具の構成が有している問題点を解決しようとするものであり、軸方向や軸直角方向あるいは軸回り方向に、振動や衝撃等による外力を繰返し受けても、ナットが戻り回転するのを止めて、ねじのゆるみ止めを施すことができる締結具を実現することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明の締結具は、一条のおねじ部１１と、他の一条のタッピンねじ部１５とを設ける二条ねじボルト１０と、この二条ねじボルト１０のおねじ部１１が螺合する一条のめねじ部２１と、タッピンねじ部１５がねじ込みして他の一条のめねじ部２６を成形する被ねじ込み材壁部２５とを設ける二条ねじナット２０とでなる締結具であって、前記二条ねじボルト１０の軸部に嵌まる被締結部材を前記二条ねじナット２０が締結した状態において、前記二条ねじナット２０の戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施すことを特徴とするものである。

ところで、二条ねじボルトとは、一般に、二条のおねじ部を設けるボルト、あるいは二条のタッピンねじ部を設けるボルトを定義する用語であるが、本発明における二条ねじボルトとは、一条のおねじ部と他の一条のタッピンねじ部とを設けるボルトを定義する用語である。また、二条ねじナットとは、一般に、あらかじめ加工された二条のめねじ部を設けるナットを定義する用語であるが、本発明における二条ねじナット２０とは、あらかじめ加工された一条のめねじ部２１と、ナットが二条ボルト１０に嵌った状態において、タッピンねじ部１５のねじ込みにより他の一条のめねじ部２６が成形（ｔｈｒｅａｄ ｆｏｒｍｉｎｇ）される被ねじ込み材壁部２５とを設けるナットを定義する用語である。

上記のように構成された本発明の締結具によれば、以下の効果を発揮することができる。

二条ねじボルト１０のおねじ部１１と二条ねじナット２０のめねじ部２１との螺合と、二条ねじボルト１０のタッピンねじ部１５の二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込みによるめねじ部２６の成形とを共に施すことにより、二条ねじボルト１０の軸部に嵌まる被締結部材を二条ねじナット２０が締結した状態において、二条ねじナット２０の戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施すことができる。

この場合、タッピンねじ部１５の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込みによるめねじ部２６の成形は、被ねじ込み材壁部２５を内表面から内部にかけて切開いてなされるので、このめねじ部２６とタッピンねじ部１５のねじ山とは完全に密着した状態になって、そこには強い摩擦抵抗が生まれ、二条ねじナット２０の戻り回転止めを施すことができる。

また、タッピンねじ部１５の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込みは、おねじ部１１に螺合するめねじ部２１にガイドされて進むので、そのねじ込みトルクは、めねじ部２１のおねじ部１１への締付けトルクに影響され、ばらつきがなく、被ねじ込み材壁部２５のめねじ部２６の成形が堅固になる。

以下、本発明の実施の形態を、図１と図２と図３を共に参照しながら説明する。ここで、図１は、本発明の締結具が被締結部材を締結した状態を示す（軸線を含む）正面断面図、図２は、二条ねじナットを示す（軸線を含む）正面断面図、図３は、おねじ部とめねじ部の螺合とタッピンねじ部の被ねじ込み材壁部へのねじ込みの状態を示す部分断面説明図、である。

図１に示すように、本締結具１は、二条ねじボルト１０と二条ねじナット２０とでなるものである。二条ねじボルト１０は、一条のおねじ部１１と、他方の一条のタッピンねじ部１５とを設けている。おねじ部１１とタッピンねじ部１５は、各々独立したつる巻き線を形成しているが、それぞれのリード角とピッチは等しくなっている。そして、おねじ部１１とタッピンねじ部１５のねじ山の開始位置は、図１では隠れて見えないが、１８０度ずらしている。また、二条ねじボルト１０の軸部の先端は平先にして、そこにはおねじ部１１とタッピンねじ部１５のねじ山のテーパを形成し、二条ねじナット２０を二条ねじボルト１０に嵌めるにあたり、めねじ部２１のおねじ部１１への螺合と、タッピンねじ部１５の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込みが、共に円滑に施せるようにしている。二条ねじナット２０は、図２に示すように、二条ねじボルト１０のおねじ部１１が螺合する一条のめねじ部２１と、タッピンねじ部１５がねじ込みして他の一条のめねじ部２６を成形（ｔｈｒｅａｄ ｆｏｒｍｉｎｇ）する被ねじ込み材壁部２５とを設けている。この場合、図２に示すように、被ねじ込み材壁部２５の内径は、めねじ部２１の内径より少し大きくして、タッピンねじ部１５がねじ込みしたとき、切粉を受ける切欠き隙間２８が形成されるようにしている。そして、被ねじ込み材壁部２５の内表面には、垂直断面略Ｖ字形の小さなねじ込み溝２７を設け、ここにタッチピンねじ部１５のねじ刃の先端がかかり、ねじ込みし易いようにしている。尚、図１では、二条ねじボルト１０であることを明瞭に表示するため、二条ねじボルト１０の軸部の反対側に周るおねじとめねじのねじ山を１本ずつ点線表示してある。

本締結具１は、上記の構成により、二条ねじボルト１０の軸部に嵌まる被締結部材３０ａ、３０ｂを二条ねじナット２０が締結している。この場合、二条ねじナット２０のめねじ部２１が二条ねじボルト１０のおねじ部１１に螺合するのと、二条ねじボルト１０のタッピンねじ部１５が二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５にねじ込みしてめねじ部２６を成形するのとを共に施している。そして、おねじ部１１とめねじ部２１のねじ山が互いにくさびのように食い込み、強い初期締付力（予張力）がかかるようになっている。

図３は、被締結部材３０ａ、３０ｂを締結した場合のおねじ部１１とめねじ部２１の螺合とタッピンねじ部１５の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込み状態を示している。（図３では、二条ねじナット２０が右から左方向に螺合を進めた状態を示している。）この場合、おねじ部１１とめねじ部２１の螺合状態においては、二条ねじナット２０の締付けトルクにより、二条ねじナット２０のめねじ部２１の進み側のフランク２２が、それに対向する二条ねじボルト１０の一方側のフランク１２を圧接している。但し、二条ねじナット２０のめねじ部２１の追い側のフランク２３とそれに対向する二条ねじボルト１０の反対側のフランク１３との間には隙間２４が残っている。一方、タッピンねじ部１５の被ねじ込み材壁部２５へのねじ込み状態においては、タッピンねじ部１５のねじ込みトルクにより、タッピンねじ部１５の一方側のフランク１６と反対側のフランク１７の双方が、被ねじ込み材壁部２５に隙間無くねじ込み、めねじ部２６を成形している。このめねじ部２６の成形は、おねじ部１１とめねじ部２１の螺合進行に沿って、タッピンねじ部１５が相手の被ねじ込み材壁部２５を、内表面から内部にかけて徐々に切開いてなされているので、タッピンねじ部１５のねじ山と被ねじ込み材壁部２５のめねじ部２６とは完全に密着した状態になり、嵌め合いが極めて堅固になるようになっている。

かくして、おねじ部１１のめねじ部２１の螺合と、タッピンねじ部１５の被ねじこみ材壁部２５へのねじ込みとが相俟って、二条ねじナット２０のめねじ部２１の戻り回転止めが施されている。この場合、被ねじ込み材壁部２５がタッピンねじ部１５によりねじ込めされるねじ込みトルクには、二条ナット２０のめねじ部２１が二条ねじボルト１０のおねじ部１１に螺合する締付けトルクがそのまま伝わるので、そのねじ込みは力強いものになっている。

以上により、本締結具１においては、二条ねじボルト１０の軸部に嵌まる被締結部材３０ａ、３０ｂを二条ねじナット２０が締結した状態において、二条ねじナット２０の戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めが施されている。

本発明の締結具を作る材料については、二条ねじナット２０の締結と解除を複数回繰返し施す条件下では、二条ねじボルト１０の全部と、二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５を除く全部とは鋼で作り、二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５は、二条ねじボルト１０のタッピンねじ部１５によりねじ込み可能な固形の汎用合成ゴムで作るのが好ましい一例である。この場合、二条ねじボルト１０を作る鋼としては、例えば工具鋼を採択すると、タッピンねじ部１５のねじ刃を、切れ味鋭く、丈夫に作ることができる。そして、被ねじ込み材壁部２５を作る汎用合成ゴムとしては、例えばイソブレンゴム（ＩＲ）を採択すると、反発弾性、耐引裂性、機械的強度に優れ、硬度を高くすることによりタッピンねじ部１５によりねじ込みされた場合、堅固なめねじ部２６を成形することができる。これにより、タッピンねじ部１５で被ねじ込み材壁部２５をねじ込みすると、被ねじ込み材壁部２５が弾性変形してめねじ部２６を成形するので、このめねじ部２６の弾性反発力により、強い摩擦抵抗が生まれ、効果的な戻り回転止めを施すことができる。そして、タッピンねじ部１５のねじ込みを解除すると、被ねじ込み材壁部２５が弾性復元し、めねじ部２６がほぼ消失するので、ここに再びねじ込みによりめねじ部２６を成形すると、最初ほどではないにせよ、相当な摩擦抵抗を生むので、二条ねじナット２０の締結と解除を複数回繰返し施すことができ、二条ねじナット２０の有効な利用（使い捨ての防止）を図ることができる。

そして、二条ねじナット２０を締結したら解除することなく、永続的に締結しておく条件下では、二条ねじボルト１０の全部と、二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５を除く全部とを鋼で作り、二条ねじナット２０の被ねじ込み材壁部２５を硬質のプラスチックで作るのが好ましい一例である。この場合、二条ねじボルト１０を作る鋼としては、例えば工具鋼を採択すると、タッピンねじ部１５のねじ刃を、硬質のプラスチックに対しても、切れ味鋭く、丈夫に作ることができる。そして、被ねじ込み材壁部２５を作るプラスチックとしては、例えば熱可塑性樹脂のＡＢＳ樹脂を採択すると、高剛性でかつ切削加工が容易なので、堅固なめねじ部２６を成形することができる。これにより、タッピンねじ部１５で被ねじ込み材壁部２５をねじ込みすると、被ねじ込み材壁部２５が塑性変形してめねじ部２６を成形する。この塑性変形は、弾性変形よりも、めねじ部２６とタッピンねじ部１５との間に、極めて強い摩擦抵抗を生じさせるので、格段に効果的な二条ねじナット２０の戻り回転止めを施すことができる。この場合、タッピンねじ部１５のねじ込みトルクは、めねじ部２１のおねじ部１１への締付けトルクにガイドされるので、ねじ込み作業が円滑になる。尚、本件のように被ねじ込み材壁部２５を硬質のプラスチックで作るのは、タッピンねじ部１５のねじ込みを解除しても、被ねじ込み材壁部２５に一旦成形されためねじ部２６はそのまま残るので、二条ねじナット２０の繰返しの利用には不適であり、締結したら解除しない、永続的な締結に適するものである。

尚、上記の本発明の実施形態においては、二条ねじボルト１０に六角ボルトを用いているが、本発明の締結具には、二条ねじボルトには、植込みボルトや基礎ボルトを含むものである。

本発明の締結具が被締結部材を締結した状態を示す正面断面図 本発明の二条ねじナットを示す正面断面図 本発明の締結具において、おねじ部とめねじ部の螺合と、タッピンねじ部の被ねじ込み材壁部へのねじ込みの状態を示す部分断面説明図 標準的な戻り回転止めのないナットとボルトとでなる締結具が被締結部材を締結した状態を示す正面断面図 樹脂溶着によるプリベリングトルクタイプのナットとボルトとでなる締結具が被締結部材を締結した状態を示す正面断面図 樹脂リングによるプリベリングトルクタイプのナットとボルトとでなる締結具が被締結部材を締結した状態を示す正面断面図 樹脂リングによるプリベリングトルクタイプのナットの斜視図

符号の説明

１ 締結具
１０ 二条ねじボルト
１１ おねじ部
１２ 一方側のフランク
１３ 反対側のフランク
１５ タッピンねじ部
１６ 一方側のフランク
１７ 反対側のフランク
２０ 二条ねじナット
２１ めねじ部
２２ 進み側のフランク
２３ 追い側のフランク
２４ 隙間
２５ 被ねじ込み材壁部
２６ めねじ部
２７ ねじ込み溝
２８ 切欠き隙間
３０ａ 被締結部材
３０ｂ 被締結部材
２ 締結具
４０ ボルト
４１ おねじ部
４５ ナット
４６ めねじ部
４７ 隙間
４８ 圧接面
５０ａ 被締結部材
５０ｂ 被締結部材
３ 締結具
６０ ボルト
６１ おねじ部
６５ ナット
６６ めねじ部
６７ 溶着樹脂部
７０ａ 被締結部材
７０ｂ 被締結部材
４ 締結具
８０ ボルト
８１ おねじ部
８４ ナット
８５ めねじ部
８６ 樹脂リング部
８７ 支持枠
９０ａ 被締結部材
９０ｂ 被締結部材

Claims (1)

1. 一条のおねじ部（１１）と、他の一条のタッピンねじ部（１５）とを設ける二条ねじボルト（１０）と、この二条ねじボルト（１０）のおねじ部（１１）が螺合する一条のめねじ部（２１）と、タッピンねじ部（１５）がねじ込みして他の一条のめねじ部（２６）を成形する被ねじ込み材壁部（２５）とを設ける二条ねじナット（２０）とでなる締結具であって、
   前記二条ねじボルト（１０）の軸部に嵌まる被締結部材を前記二条ねじナット（２０）が締結した状態において、前記二条ねじナット（２０）の戻り回転を止めて、ねじのゆるみ止めを施すことを特徴とする締結具

Images