JP2010096210A - 緩み止めナット - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた着脱の利便性と緩み止効果を両立させ、かつ安価に提供することの出来る緩み止めナットを提供する。
【解決手段】主ナットと副ナットとを螺合して一体化してなる緩み止めナットにおいて、大径メネジ部が小径メネジ部に対し、ネジ方向が同じで、かつピッチ差が１割以下に形成されることにより、ボルトが両ナットから圧縮力を受け、ボルトと緩み止めナットとの間に優れたロッキング力が発生することにより達成される。また優れた着脱の利便性は、副ナットと主ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を所定の位置に設定することにより達成される
【選択図】図１

Description

本発明は、締め付けボルト等に使用される緩み止めナットに関するものである。

一般的に知られている緩み止めナットには、プリベリングトルク形ナットやロッキング形ナットがあるが、ロッキング形ナットの方が緩み止め効果が優れているといわれている。内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる緩み止めナットは、ロッキング形ナットであり、例として図３に示すような緩み止めナット３０が知られている。この緩み止めナット３０の小径メネジ部３１ａ、３２ａは右ネジ、大径メネジ部３２ｂ、オネジ部３１ｂは左ネジ、かつ、大径メネジ部３２ｂのネジピッチが小径メネジ部３２ａより小さく形成されている。前記の緩み止めナット３０は、２種類のネジ部のピッチが相違することにより、容易にロッキング状態を発生させることができ、緩み止め効果が優れている。

しかし、今まで提案された前記のような緩み止めナットは効果があるにも係らず、ほとんど実用化されていない。第一の理由は、着脱性が著しく悪いことにある。容易にロッキング力が発生することにより、ねじ込み途中や取り外し途中にロッキング力が発生する致命的欠点があった。第二の理由は、これを改善しようとして、逆に経済性と作業性がいちじるしく低下したことにある。（参考例 特許文献１、特許文献２、特許文献３）

第三の理由として、前記緩み止めナットの緩み止め効果は、２種類のネジ部のピッチ差とネジ方向の組み合わせにあるのだが、これらがどのような状態にあるときに効果があるのかが解明されていず、潜在する緩み止め能力を発揮できなかったことにある。図３の（ロ）図に示すように、一体となった緩み止めナット３０を主ナット３１側から被締結部材４に圧接するまでボルト３にねじ込んでいくと、ボルト３の下部にはｂ１、ｂ２による引張力が作用し、ロッキング状態となる。この時、両ナットをソケットレンチ等で同時にはさみ、回動させる煩雑さが生じる。（参考例 特許文献４）次に副ナット３２を右に回すと両ネジ部の進む方向が逆となりボルト３上部にｔ１、ｔ２による引張力が作用する。しかしながら、ｔ１とｂ１の方向が逆なので相殺され、ｔ２とｂ２のみになり、ロッキング力が半減する。さらに両ナットには、相殺された力を余分に受け、過度な力が加わり塑性変形する恐れが生じる。尚、小径メネジ部３２ａと大径メネジ部３２ｂのネジ方向が逆だと、両ナットの小径ネジ部のネジ山がほぼ連続し、円滑に回動する回転区間が、同じ向きの場合より極端に狭くなる。（後述の表１参照） 副ナット３２を少し回しただけでロッキング力が発生するが、半面、振動で少し回転してもすぐ緩むことになる。よって、両ネジの向きは、同じ向きのほうがよい。（参考例 特許文献１、特許文献３、特許文献４）
特開２００６−３３６７５５号公報 特開平８−２４７１２９号公報 実開平５−７９０２８号公報 実全昭６０−１５０３１５号公報

優れた着脱の利便性と緩み止め効果を両立させ、かつ安価に提供することの出来る緩み止めナットを提供する。

本発明は、内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる緩み止めナットにおいて、
前記副ナットの大径メネジ部と小径メネジ部のネジ方向を同一にし、大径メネジ部のピッチが小径メネジ部のピッチより１割以下で小さくなるように形成され、
主ナットと副ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を、副ナットの大径メネジ部側端面と主ナットの外周段差面とが当接する付近になるように形成され、
かつ、副ナットの大径メネジ部側端面が主ナットの外周段差面に圧接するまでねじ込まれたときに、両ナットの外周六面把持部の面が同一面になるように形成されている
ことを特徴とする。

第二に、内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる緩み止めナットにおいて、
副ナットの大径メネジ部と小径メネジ部のネジ方向を同一にし、大径メネジ部のピッチが小径メネジ部のピッチより１割以下で大きくなるように形成され、
主ナットと副ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を、副ナットの大径メネジ部側端面が主ナットのオネジ部入り口から１〜２ピッチ入った付近になるようにし、
単独で主ナットを被締結部材表面に圧接するまでねじ込んだのち、副ナットをボルトにねじ込んだ場合、ボルトに円滑に入り、かつ、大径メネジ部側端面が主ナットの外周段差面に当接するまでに、ボルトに圧縮方向の締め付け力が作用するように形成される
ことを特徴とする。

第三にて、請求項１または請求項２に記載の緩み止めナットにおいて、
主ナットの外周段差面の外側円周上１箇所にオネジ部ネジピッチの１／２以下の高さで突起部が形成され、かつ、副ナットの大径メネジ部側端面の外側円周上１箇所にも主ナットと同じ高さの突起部が形成されている
ことを特徴とする。

本発明の課題の優れた緩み止め効果は、内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる連結型ナットにおいて、大径メネジ部が小径メネジ部に対し、ネジ方向が同じで、かつピッチ差が１割以下に形成されることにより、ボルトが両ナットから圧縮力を受け、ボルトと緩み止めナットとの間に優れたロッキング力が発生することにより達成される。また優れた着脱の利便性は、副ナットと主ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を所定の位置に設定することにより達成される。
また、本発明の緩み止めナットによれば、優れた緩み止め効果を得ると共に、優れた着脱の利便性によって、取り付け取り外しが容易となり、かつ安価に提供できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る緩み止めナット１０の側面図（一部断面図）である。本実施形態では、小径メネジ部２ａ、大径メネジ部２ｂとも右ネジとしている。図１の（イ）図は、緩み止めナット１０をボルト３に右回りに螺入し、被締結部材４の表面に圧接するまでねじ込み第１次締結が完了した状態図である。図１の（ロ）図は、（イ）図の状態から副ナット２を左回りに回しロッキング力を発生させ、第２次締結が完了した状態図である。

この緩み止めナット１０は、主ナット１、副ナット２から構成される。

副ナット２は、小径メネジ部２ａと同じ内周面の反対端面側に同芯で小径メネジ部２ａより径の大きい大径メネジ部２ｂを有し、主ナット１は外周面の一方側に副ナット２の大径メネジ部２ｂと螺合できるオネジ部１ｂを有することによって螺合され一体となる。副ナット２の大径メネジ部２ｂと小径メネジ部２ａのネジ方向を同一にし、かつ、ピッチ差が１割以下で大径メネジ部２ｂのピッチが小さくなるように形成されている。本実施形態では、大径メネジ部２ｂのネジピッチが小径メネジ部２ａのピッチより０．２ｍｍ小さくなるように設定されている。

一般的に、螺合されているナットとボルトのネジ部には、軸方向に所定のネジ隙間が存在し、これにより螺入が円滑に進む。副ナット２の小径メネジ部２ａと大径メネジ部２ｂとのネジピッチ差が小さいほど、一体となった緩み止めナット１０は、ボルト３への螺入が円滑に進む区間が長くなる。また、その区間は、大径メネジ部２ｂと小径メネジ部２ａのネジ方向が同一のほうが、逆の方よりはるかに大きい。螺入が円滑に進む区間を以下、円滑区間と仮称し副ナット２が何回転進むかで表す。円滑区間を越えて進むとすべり抵抗が増え、最後にとまる。その区間を以下、締結区間と仮称する。なお、締結区間は、円滑区間の前後に発生する。その総合計を、ネジ回転区間と仮称する。ネジ回転区間を表１にて示す。尚、ネジ回転区間の長さを回転数で表記する。尚、表１に表記のネジ隙間は、０．３ｍｍに設定している。

表１から明らかのように、小径メネジ部２ａと大径メネジ部２ｂは同一方向で、かつピッチ差が１割以下の場合しか、ネジ回転区間が１．５回転数以上にならないことがわかる。例１と例２が該当する。但し、同じピッチ差であっても、最終締め付け時の副ナットの回す向きによって、ボルト３がナットから受ける力は引張力か圧縮力になる。前述したように、圧縮力でないと十分なロッキング力が得られない。

実施例１の緩み止めナット１０は副ナット２の大径メネジ部側端面２ｃが主ナット１の外周段差面１ｃに圧接するまで螺入されて一体化され、そのとき両ナットの外周六面把持部の各面が一致するよう形成されている。この一体化された緩み止めナット１０は、主ナット１側からボルト３に円滑にねじ込むことが出来る。

これを可能にする加工方法を説明する。
主ナット１、副ナット２の小径メネジ部のみを残して加工した後に、前記副ナット２の大径メネジ部側端面２ｃが主ナット１の外周段差面１ｃに圧接するまでねじ込まれ、主ナット１と副ナット２が一体化した状態で、両ナットの小径メネジ部１ａ、２ａを同時にネジ加工することにより、２つのネジ山が連続する。またこのとき、両ナットの外周六面把持部の面が一致していない場合は、副ナット２の大径メネジ部側端面２ｃを削り一致するように調整する。尚、前記小径メネジ部と把持部の位相は、一度設定すれば、ＮＣ機械で加工することにより、両ナットを個々に大量生産できる。

上述した主ナット１、副ナット２は、以下のようにして組み立てられる。

副ナット２の大径メネジ部側端面２ｃが主ナット１の外周段差面１ｃに圧接するまでねじ込むことによって、主ナット１と副ナット２は一体化し、緩み止めナット１０が組みあがる。このように、本実施形態の緩み止めナット１０は、一体化された単一の部品として取り扱うことが出来るので、締め付け作業や部品の管理を容易に行なうことが出来る。

次に、以上のように構成された緩み止めナット１０を用いて締め付け作業を行なう方法を説明する。

まず、図１の（イ）図に示すように、被締結部材４のボルト穴に挿入されたボルト３に主ナット１側からねじ込み、副ナット２の把持部をスパナ等で右に回しながら締めていく。主ナット１の下面が被締結部材４に近接したら、スパナを下にずらし、主ナット１の把持部を所定のトルクで締める。この時、ボルト３には、主ナット１より、図１の（ロ）図に示すような上向きに作用する力ｂ１と被締結部材４より下向きに作用する力ｂ２による引張力が働き、第一次締結効果が発生する。

次に、再びスパナを上にずらし、副ナット２の把持部を左に回しながら締めていく。副ナット２は、大径メネジ部２ｂが小径メネジ部２ａと同じ右ネジで、かつピッチが０．２ｍｍ小さいので、左に１回転まわすと相対的に小径メネジ部２ａは０．２ｍｍ下にさがり、ボルト３のネジ山部の上面にゆっくりと近づいていき、副ナット２から図１の（ロ）図に示すような下向きに作用する力ｔ１と主ナット１から上向きに作用する力ｔ２による圧縮力がボルト３に働き、第ニ次締結効果が発生する。

本発明の緩み止めナット１０からボルト３上部に作用する締め付け力が、上述のように圧縮力であり、かつボルト３下部に作用する締め付け力が引張力であることから、ボルト３は無駄のない確実な締め付け力が作用し、ロッキング力が発生する。

ロッキング状態から開放するには、まず副ナット２の把持部をスパナ等で右に回し、元の位置に戻す。次にスパナを下にずらし、主ナット１の把持部を左に回していけば、両ナットが円滑に回り、ボルト３から外れていく。

上述したように、本発明品の緩み止めナット１０は、優れた着脱の利便性を提供すると同時に、第一次締結効果と第二次締結効果により、確実で優れた緩み止め効果を得ることができる。

本来右ネジの場合は、右に回すと締まるという固定観念がある。実施例１の緩み止めナット１０が副ナット２を最終的に左に回して締めるのに適した構造になっているのに対し、図２に示される実施例２の緩み止めナット２０は、右に回して締めるのに最良の構造に形成されている。

図２は、本発明の一実施形態に係る緩み止めナット２０の側面図（一部断面図）である。図２の（イ）は主ナット２１をボルト３に右回りにねじ込み、被締結部材４の表面に圧接するまでねじ込んだ状態図である。図２の（ロ）図は、（イ）図の状態から副ナット２２をボルト３に右回りにねじ込みロッキング力が発生し、締付けが完了した状態図である。

この緩み止めナット２０は、主ナット２１、副ナット２２を備えている。緩み止めナット１０との大きな違いは、副ナット２２の大径メネジ部のピッチ２２ｂが小径メネジ部２２ａより大きいことと、両ナットを組み込んでいくとき、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置をナット１０と異なるように形成されていることである。他の違いは、主ナット２１のオネジ部２１ｂの長さが両ネジ部のピッチ差によって制限されることや、両ナットにおける外周六面把持部の位相に制限がないことである。

図２の（ロ）図において、緩み止めナット２０が表１における例１の数値に設定されているとすると、両ナットを組み込んだ時に副ナット２２の大径メネジ部側端面２２ｃが主ナット２１のオネジ部２１ｂの上端面から２．１ｍｍ（１ピッチ）下がった位置で、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続するように形成すれば、前記上端面から６．３ｍｍ（３ピッチ）進むとボルト３は、副ナット２２から下向きに作用する力ｔ１、主ナット２１からは上向きに作用する力ｔ２による圧縮力が働き、緩み止めナット２０とボルト３との間に十分なロッキング力が発生し、優れた緩み止め効果を得ることができる。この時、オネジ部２１ｂの上端面から外周段差面２１ｃまでの長さは、６．３ｍｍ（３ピッチ）以上あるように形成されていることが条件である。また、副ナット２２は、ボルト３に螺入するときからロッキング力が発生する地点までは円滑にねじ込むことが出来るので、着脱時に主ナット２１からの拘束力を受けなく、利便性が極めて良い利点を有している。

表２において、図２に示す緩み止めナット２０を用いて、ＮＡＳ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ）３３５０の規格に基づいた振動ゆるみ試験を行なったときの結果を実施例２として表記した。実施例及び比較例共に、主ナット２１はＭ１６×２ピッチとし、各ナットの締付けトルクを表２に示すように設定して試験をおこなった。尚、比較例は、特許文献１より抜粋したものである。
（抜粋値のトルク表示をｋｇｆ・ｃｍからＮ・ｍに換算して表記した。）

表２からわかるように実施例２は、戻しトルクも締付け時のトルクを保持しており、ほぼ永続的に緩み止め効果が期待できると思われる。

本発明の緩み止めナット１０、２０は、ボルト下部に作用する引張力、ボルト上部に作用する圧縮力という、競合しない性質の２つのロッキング力が発生することにより強烈で、かつ、ナットに無理な力がこない理想的な緩み止め効果を有していることから、シンプルで剛性があり、緩み止め効果が確実で信頼性があると同時に比較的、他の連結型の緩み止めナットよりコンパクトで軽量にできる。

本発明の緩み止めナット１０、２０において、着脱の利便性をさらに良くするために、副ナットの大径メネジ部側端面と主ナットの外周段差面のそれぞれに、外側円周上一箇所に大径オネジ部ネジピッチの１／２以下の高さで突起部を形成することもできる。緩み止めナット１０の場合、両ナットの上下の突起部が重なる位置で両ナットの外周六面把持部の各面が一致するように形成することで利便性が向上する。また、緩み止めナット２０の場合、上下の突起部の干渉による適度な抵抗力により、ねじ込みの途中でロッキング力が発生しなくなり利便性が向上する。

本発明の緩み止めナットは、特に安全が絶対である産業分野において効果を発揮する。航空機、電車等の輸送機に使用され、大きな安全係数が必要とされる部品として最適である。

本発明緩み止めナットの実施方法を示した説明図である。（実施例１） 本発明緩み止めナットの実施方法を示した説明図である。（実施例２） 従来の連結型緩み止めナットの実施方法を示した説明図である。

符号の説明

１ 主ナット
１ａ 小径メネジ部
１ｂ オネジ部
１ｃ 外周段差面
２ 副ナット
２ａ 小径メネジ部
２ｂ 大径メネジ部
２ｃ 大径メネジ部側端面
３ ボルト
４ 被締結部材
１０ 緩み止めナット
２０ 緩み止めナット
２１ 主ナット
２１ａ 小径メネジ部
２１ｂ オネジ部
２１ｃ 外周段差面
２２ａ 小径メネジ部
２２ｂ 大径メネジ部
２２ｃ 大径メネジ部側端面
３０ 緩み止めナット
３１ 主ナット
３１ａ 小径メネジ部
３１ｂ オネジ部
３２ 副ナット
３２ａ 小径メネジ部
３２ｂ 大径メネジ部
ｂ１ ボルト下部に上向きに作用する力
ｂ２ ボルト下部に下向きに作用する力
ｔ１ ボルト上部に下向きに作用する力
ｔ２ ボルト上部に上向きに作用する力

Claims (3)

1. 内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる緩み止めナットにおいて、
   前記副ナットの大径メネジ部と小径メネジ部のネジ方向を同一にし、大径メネジ部のピッチが小径メネジ部のピッチより１割以下で小さくなるように形成され、
   主ナットと副ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を、副ナットの大径メネジ部側端面と主ナットの外周段差面とが当接する付近になるように形成され、
   かつ、副ナットの大径メネジ部側端面が主ナットの外周段差面に圧接するまでねじ込まれたときに、両ナットの外周六面把持部の面が同一面になるように形成されている
   ことを特徴とする緩み止めナット。
2. 内周面に同じ大きさの小径メネジ部、外周面に同じ大きさの六面把持部を有する主ナットと副ナットとで構成され、副ナットは小径メネジ部の反対端面側に同芯で小径メネジ部より径の大きい大径メネジ部を有し、主ナットは外周の一方側に副ナットの大径メネジ部と螺合できるオネジ部を有することによって螺合され一体となる緩み止めナットにおいて、
   副ナットの大径メネジ部と小径メネジ部のネジ方向を同一にし、大径メネジ部のピッチが小径メネジ部のピッチより１割以下で大きくなるように形成され、
   主ナットと副ナットとを螺合したときに、両ナットの小径メネジ部のネジ山が連続する位置を、副ナットの大径メネジ部側端面が主ナットのオネジ部入り口から１〜２ピッチ入った付近になるようにし、
   単独で主ナットを被締結部材表面に圧接するまでねじ込んだのち、副ナットをボルトにねじ込んだ場合、ボルトに円滑に入り、かつ、大径メネジ部側端面が主ナットの外周段差面に当接するまでに、ボルトに圧縮方向の締め付け力が作用するように形成される
   ことを特徴とする緩み止めナット。
3. 請求項１または請求項２に記載の緩み止めナットにおいて、
   主ナットの外周段差面の外側円周上１箇所にオネジ部ネジピッチの１／２以下の高さで突起部が形成され、かつ、副ナットの大径メネジ部側端面の外側円周上１箇所にも主ナットと同じ高さの突起部が形成されている
   ことを特徴とする緩み止めナット。

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