JP2010265909A - イラスティナット - Google Patents

Abstract

【課題】部材の締結において、部材の収縮や膨張時、締結状態保持のため、部材の変化に応じ締結具の全長が変化する締結具の提供であり、これら締結具を有効活用できる締結保持方法の提供であり、これら締結具、締結保持方法を利用した、自由な組立と分解を可能とする組立用品の提供である。
【解決手段】本体Ｓが、筒状部材Ｌ、弾性体Ｍ、留具Ｎとからなり、筒状部材Ｌは一方の端部にネジ穴Ｌ１を持ち、他方の端部には開口穴Ｌ２を有し、筒状部材Ｌ内部には、開口穴Ｌ２側に弾性体Ｍと、ネジ穴Ｌ１側には、この筒状部材Ｌの少なくとも一部の内径の断面形状と一致する断面形状の留具Ｎが内設されることを特徴とするイラスティナットを用い、本体Ｓに内設された留具Ｎに、連結具を係合し部材を締結することにより、部材の収縮や膨張に応じ、締結具の全長が変化することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として部材の締結に用いられる締結具、又、この締結具を用いた締結部位の締結保持方法、及びこれら締結具、締結保持方法を用いて作製された組立用品に関するものである。

接合する部材の締結部位の締結状態を保持する従来技術としては、例えば、スプリングワッシャーやスパック、皿ばね、ゴム弾性座金、特願２００２−１１９９３６の木材の締結保持装置、米国特許抄録にある米国特許４，８１２，０９６の自己引き締めナットなどがある。
基本的に、これらの締結保持具は、ナット等と部材の間に設置して使用される。つまり、図２に示されるように、部材が収縮した場合に、これら弾性体Ｃの持つ弾性力を利用して、締め付けの軸力を保持しようというわけである。

しかしながら、部材の経年変化が大きい部材、とりわけ木材などの場合、経年変化による収縮は非常に大きく、厚みや長さのある部材を締結保持する場合等は、これら締結保持具はほとんど意味を成さない（締結保持具の有効弾性域以上に収縮が起こるため、適切な締付トルク値を得ることが出来ない、つまり、締結したはずの部材が緩んでしまう）。
仮に、締め付ける部材の厚みに応じて、これら締結保持具の有する弾性体サイズを大きくしていくという方法も考えられるが、この時、仮に、図３に示されるように、締結部材の全長ＢＬが、１０ミリの収縮を起こした場合、これら締結保持具が有効に作用したとしても、部材を締め付けている締結具の全長ＪＬは変化しない（図３に示されるように、部材が１０ミリ収縮した分、弾性体Ｃが膨張して、部材の引けを補う格好となるが、部材の収縮に合わせて締結具自体も収縮するわけではない）ので、部材の全長ＢＬが収縮を起こした１０ミリ分、結果的に締結具がはみ出す格好となってしまう。

また、図５、図６に示されるような四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２を利用して作成された、図４に示されるような、全体の収縮長が大きくなることが予想されるコの字型造形物Ｑを作成する場合に関しても、締結具自体の全長が収縮や膨張を起こすわけではないので、仮に、各部材それぞれが収縮を起こした際、従来技術による締結具を利用した場合は、これらに付設された弾性体、もしくは弾性構造が有効に機能する範囲を超え、締結に緩みが生じるか、又は、仮に締結保持が可能であった場合にも、結果的に締結具が締結部材からはみ出す格好となってしまう。

この点に関して、米国特許４，８１２，０９６の自己引き締めナットについて、これは締結部材が収縮した際、外ネジロッドに設置されたコイルスプリングによって被動ナットが回転し、締結部材の収縮分、自動的に増し締めを行うというものであり、つまり、締結具の全長が短くなっていることが伺える。しかしながら、米国特許４，８１２，０９６に示される自己引き締めナットにおいて、コイルスプリングによる力の方向は一方向に限定されているため、増し締め後に被動ナットが元の位置に戻ることはない。言い換えれば、一度短くなった締結具の全長が長くなることはない、ということである。つまり、一度収縮した木材が、設置環境の湿度により再びにして復元する時、締結部材に必要以上の締結力が加わることになる、ということになり、最悪の場合、部材が破損するということにもなりかねない。
また、ここに使用されているコイルスプリングだが、このコイルスプリングに設置された被動ナットの締付トルクを、本発明にある組立式用品の締結に必要とされるトルク値に近づけるとするならば、装置を大幅に巨大化することが必要となってしまう。一例として、Ｍ１０ボルトを使用した場合、ここに使用されるコイルスプリングは、少なくとも極重荷重用以上のものが必要であり、この時のコイルスプリングの線径は５ミリ以上となる（この場合のコイルスプリングの外径２２ミリ、内径１１ミリ、線径５．５ミリ）。よって、米国特許４，８１２，０９６に示される図面より、コイルスプリングの巻き数約３０であることから判断して、コイルスプリングの密着長の全長だけでも１５センチ以上となってしまう。
また、部材の収縮というものは、不規則で、不確定であるということも考慮しなければならない。つまり、被締結部材は、必ずしも締結具との接触面側から収縮を起こすわけではないということである。例えば、図２の状況下において、部材と締結具の接触面に隙間が生じる、という状況だけでなく、部材と部材の接触面に隙間が生じる（例えば図２にある３つの部材のうち、真中の部材だけが収縮を起こす）、という状況も発生する可能性があるということである。つまり後者の場合、内部にて生じた緩みを、端部に設置された締結具にて解消しなければならないため、よって、この締結具には、被締結部材を確りと押しやり、収縮によって生じた隙間を埋めるだけの締付トルク性能が必要とされる、というわけである。コイルスプリングを利用した多くの増し締め機能において、この点を解決できているものは少ない。
特願２００２−１１９９３６ 米国特許４，８１２，０９６ 米国特許抄録

本発明が解決しようとする課題は、部材の締結において、締結部材が収縮や膨張、変形を起こした場合にも、締結部位の締結状態を保持するために、これら締結部材の変化に応じて、締結具自体の全長が変化する締結保持具の提供であり、又、これら締結保持具を有効に活用することの出来る締結保持方法の提供であり、又、これら締結保持具、締結保持方法を利用した、締結部材の自由な組立と分解を可能とする組立用品を提供することである。

前述の課題を解決するため、本体Ｓが、筒状部材Ｌ、弾性体Ｍ、及び留具Ｎとからなり、筒状部材Ｌは一方の端部にネジ穴Ｌ１を持ち、他方の端部には開口穴Ｌ２を有しており、筒状部材Ｌの内部には、開口穴Ｌ２側に弾性体Ｍと、ネジ穴Ｌ１側にはこの筒状部材Ｌの少なくとも一部の内径の断面形状と一致する断面形状の留具Ｎが内設されていることを特徴とするイラスティナットを用い、本体Ｓに内設された留具Ｎに、連結具を係合して部材を締結することにより、締結部材の収縮や膨張に応じて、締結具の全長が変化することを特徴とし、締結部材の収縮や膨張、変形時も締結部材の締結状態保持を可能とする締結保持方法により、両側、もしくは片側面に座掘り加工が施された貫通穴を持つ部材を、前記本体Ｓと連結具とを係合しながら、各方向に連続して連結させてゆく構造をとる。

本発明は、次のような効果を奏する。
請求項に記載の発明は、本体Ｓが、筒状部材Ｌ、弾性体Ｍ、及び留具Ｎとからなり、筒状部材Ｌは一方の端部にネジ穴Ｌ１を持ち、他方の端部には開口穴Ｌ２を有しており、筒状部材Ｌの内部には、開口穴Ｌ２側に弾性体Ｍと、ネジ穴Ｌ１側にはこの筒状部材Ｌの少なくとも一部の内径の断面形状と一致する断面形状の留具Ｎが内設されていることを特徴とするイラスティナットであり、前記本体Ｓに内設された留具Ｎに、連結具を係合して部材を締結するため、部材の締結時は、本体Ｓに内設された留具Ｎが弾性体Ｍを圧縮する。このため、仮に締結部材が収縮を起こした場合にあっても、内設されている圧縮された弾性体Ｍが、本体Ｓの内部にて復元し、留具Ｎに係合された連結具を本体Ｓ内部に引き込むため、結果的に締結具の全長も収縮を起こすこととなる。このため、締結部材の収縮や膨張、変形時も締結部材の締結状態保持が可能となる。
また、両側、もしくは片側面に座掘り加工が施された貫通穴を持つ部材を、前記本体Ｓと連結具とを係合しながら、各方向に連続して連結させてゆく構造をとることにより、自由な組立と分解を可能とする、組立式用品の提供が可能となる。

本発明を実施するための、一実施形態を、図１から図１６にて示す（例として、図４に示される、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２を利用した、コの字型造形物Ｑの作成で示す）。
図１、図５、図６、図７、図８、図１６より、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２を連結する連結保持具としての本体Ｓは、筒状部材Ｌ、弾性体Ｍ、及び留具Ｎとから成り、筒状部材Ｌの内部には、開口穴Ｌ２側に弾性体Ｍと、ネジ穴Ｌ１側に、この筒状部材Ｌの少なくとも一部の内側の断面形状と一致する断面形状を持つ留具Ｎが内設されている（図１）。
今回の実施例では、筒状部材Ｌの少なくとも一部の内側の断面形状は６角型とし、これに伴い、留具Ｎの断面形状も６角型とするが、これを６角型としない場合でも、Ｙ型・Ｔ型等、その他形状の場合でも良い。また、今回は筒状部材Ｌの内側の断面形状の一部を６角型としたが、これはもちろん、内側の全てを６角型とした実施形態も十分に考えられる（図１６）。
これ以外にも、留具Ｎに係合する連結具に面取りを施し、この連結具の断面形状と一致する形状を持つ開口穴Ｌ２を設ける等の方法も考えられる（例えば、連結具にボルトを利用した場合、このボルトに２面取りを施し、開口穴Ｌ２の形状を、２面取りしたボルトの断面形状に近い形で設定する）。
要は、本体Ｓに内設された留具Ｎに連結具（例えばボルト）を係合して部材ＰＮを、袋ナットＥ、ワッシャーＷを利用して締結させる場合に、本体Ｓの回転に呼応して、本体Ｓ内部に内設された留具Ｎが合わせて回転し、部材ＰＮを締結することで、本体Ｓ内部では、留具Ｎがスライドし、同じく本体Ｓに内設された弾性体Ｍを圧縮する構造であるということである（図７、図８）。
また、本体Ｓに係合する連結具に関して、今回は、本体Ｓに内設された留具Ｎの持つネジ溝の長さ以下のネジ溝を一方に有するスタッドボルトＳＢを利用するが、これは、予め留具Ｎと、スタッドボルトが一体となった連結具（今回実施例に即した場合であれば、６角ボルトとなる）を、予め本体Ｓに備えさせた形で利用しても良い。
また、連結する四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２、は、両側面に座掘り加工が施された貫通穴Ｋを持ち、四角柱型木材Ｐ１は、座掘り貫通穴Ｋを２箇所に持ち、四角柱型木材Ｐ２は、座掘り貫通穴Ｋを４つ持つ。この座掘りに関して、これは円形状でも多角形状でも良い。

連結までの過程を図４、図５、図６、図７、図９、図１０、図１１、図１２、図１３より示す。ここでは、前述の通り、図４に示されるコの字型造形物Ｑの作成を目指す。まず、図７より、本体Ｓの開口部Ｌ２に、両端にネジ部を持つスタッドボルトＳＢを通し、本体Ｓに内設された留具Ｎに係合する。これを２つ用意する。ここでは、スタッドボルトを使用しているが、前述の通り、これに代わり、筒状部材Ｌの内側の断面形状と一致する断面形状の頭を持つ連結具を、予め本体Ｓに内設しても同じであるし、留具Ｎの一部にポンチを設け、これを連結具のストッパーとし、ここに全ネジを利用しても良い。要は、図９に示されるように、締結部材を締め付ける際に、本体Ｓに内設された留具Ｎに係合する連結具が、留具Ｎの長さ（高さ）以上に係合され、本体Ｓのネジ穴Ｌ１側に、必要以上にはみ出さないことである。
仮に、部材の締結の際、留具Ｎに係合する連結具が、留具Ｎの長さ（高さ）以上に係合された場合、部材の収縮が起こった際、圧縮された弾性体Ｍが復元する力Ｍｆを、本体Ｓのネジ穴Ｌ１の、Ｌ１ｘの部分にて阻む結果となってしまうからである。

次に、図１０より、スタッドボルトＳＢが係合された本体Ｓの２体を、四角柱型木材Ｐ１の、座掘り貫通穴Ｋにそれぞれ通し、反対面に突出したスタッドボルトＳＢのネジ部分をワッシャーＷ、袋ナットＥにて仮留めし、本体Ｓを、スパナ、ソケットレンチ等で締付ける。この時、本体Ｓに内設された留具Ｎが、スパナ等での締付に対応して回転している結果となり、四角柱型木材Ｐ１の反対面に仮留めされた袋ナットＥと締結される。この時、留具Ｎが締結方向にスライドし、同じく本体Ｓに内設された弾性体Ｍが圧縮される。このような締結保持方法をとることにより、仮に四角柱型木材Ｐ１が収縮を起こしたとした場合でも、本体Ｓに内設された弾性体Ｍが復元することにより、四角柱型木材Ｐ１の締結状態を保持するわけである。また、これと逆に、四角柱型木材Ｐ１が膨張を起こした場合でも、本体Ｓに内設された弾性体Ｍが圧縮されることにより、四角柱型木材Ｐ１の締結状態を保持する。

ここで、図１１より、四角柱型木材Ｐ１を締結している締結具の全長ＪＬは、袋ナットＥ、ワッシャーＷ、スタッドボルトＳＢ、本体Ｓを適宜係合した長さとなっている。よって、この状態から、四角柱型木材Ｐ１がα分の収縮を起こした場合、図８にても示される通り、圧縮された弾性体Ｍは、四角柱型木材Ｐ１が収縮を起こした長さのα分、スタッドボルトＳＢを本体Ｓの内部に引き込むため、この時、四角柱型木材Ｐ１を締結している締結具の全長ＪＬは、四角柱型木材Ｐ１が収縮を起こしたα分、短くなる。

この本体Ｓに内設された弾性体Ｍについて、締結部材の締結状態を保持するために必要なトルク値を生み出す性能が必要とされる。つまり、締結状態の保持にａのトルク値が必要な場合、弾性体Ｍの圧縮に要されるトルク値も、少なくともａのトルク値が必要とされるということである。よって、本体Ｓに内設する弾性体Ｍは、締結部材の締結保持に必要な力と、締結部材の収縮、膨張率を算出し、適宜、それに即した性能の弾性体の素材、サイズを選択することが必要となる。今回の実施例において、弾性体Ｍは、ウレタン素材を選択したが、これは前述の理由により、圧縮コイルスプリングでも、シリコンゴムでも、空気バネでも、その他の素材、機能を持った弾性構造体でも良い。
また、図１２に示されるように、締結する部材の収縮率が比較的穏やかであるのならば、本体Ｓに係合するスタッドボルトＳＢの長さを、様々に変化させることも可能である（図１１の場合、締結部材２個分の収縮に対応させている）。

次に、図１３に示す通り、既に締結されている四角柱型木材Ｐ１に、もうひとつの四角柱木材Ｐ１を、前述の方法と同様にして、スタッドボルトＳＢが係合された本体Ｓを利用し、既に四角柱型木材Ｐ１と締結されている本体Ｓのネジ穴Ｌ１と締結させる。これを繰り返し、図４に示されるコの字型造形物Ｑの、ＰＬａ、ＰＬｂの部分を作成する。

次に、図４に示される、Ｐｔの部分の組み立てに関して、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２の２種類を利用して、前述の締結方法と同様にして、組み立てていく。ここで、図４より、最初と最後の四角柱型木材としてＰ２を利用している理由は、図５、図６に示される通り、四角柱型木材Ｐ２の貫通穴Ｋが、四角柱型木材Ｐ１の貫通穴Ｋに接触しない位置にも設置されているからである。

最後に、図４に示される、コの字型造形物ＱのＰｔの部分の作成後、これを、予め作成しておいたＰＬａ、ＰＬｂと締結する（ここで、作成する造形物の用途によって、最後のひとつに組み付ける四角柱型木材は、通常のナットや袋ナット以外に、他の留具で係合する場合もある。なぜならば、最後のひとつに組み付ける四角柱方木材の締結に、本体Ｓを利用した場合、四角柱型木材の座掘りの深さによっては、座掘り部から本体Ｓがはみ出した状態となるからである）。

以上のようにして、図４に示される、コの字型造形物Ｑが作成されるわけであるが、ここで、コの字型造形物ＱのＰｔの部分には、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２が、合計１０個使用されている。ここで、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２のサイズを、仮に、８０ｍｍ×８０ｍｍ×３２０ｍｍとした場合、仮にこれら四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２が、２％の収縮を起こした場合、全体の収縮幅は、１６ｍｍとなる（予め乾燥処理を施した、集成材と呼ばれるものであっても、最大約２％の収縮が起こる可能性があるとされている）。
今回は、四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２を連結していく際、その都度、弾性構造を持つ本体Ｓを利用して締結状態を保持しているため、連結された四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２全体の収縮幅が、各本体Ｓに内設された弾性体Ｍへと分散され、この結果、締結部材からの締結具がはみ出すことなく、且つ締結状態を保持することが可能となっている。

このような構造を以って、様々な形状・サイズの部材を様々な方向に、任意の個数を連結させることによって、図１４に示されるような、棚などを、幅や高さの設定も自由に作成し、また分解して再組立することができる組立式用品の提供が可能となる。

本体Ｓの断面図 部材の収縮による弾性体の変異を示す説明図 部材の収縮により締結具がはみ出した状態を示す説明図 四角柱型木材Ｐ１、Ｐ２を連結して作成したコの字型造形物Ｑの断面図 四角柱型木材Ｐ１の斜視図と、上視図、側断面図 四角柱型木材Ｐ２の斜視図と、上視図、側断面図 本体ＳにスタッドボルトＳＢが係合される様子を示した説明図 部材の締結時、本体Ｓ内部の弾性体Ｍが圧縮される様子を示した説明図 留具Ｎに係合されるスタッドボルトＳＢが、留具Ｎの長さ（高さ）以上に係合された状態を示す説明図 四角柱型木材Ｐ１の締結方法を示す説明図 部材の収縮に伴い、本体Ｓに内設された弾性体Ｍが復元し、留具Ｎに係合されたスタッドボルトＳＢが本体内部に引き込まれることで、締結具の全長ＪＬが変化することを示す説明図 部材２個分の締結を示す、側断面図 四角柱型木材Ｐ１の連結を示す説明図 本発明を利用して作成した造形物の断面図 本発明を利用して作成した造形物の斜視図 本体Ｓの断面図

Ｓ 本体（イラスティナット）
Ｌ 筒状部材
Ｌ１ 本体Ｓの片側端面のネジ穴
Ｌ２ 本体Ｓの片側端面の開口穴
Ｍ 本体Ｓに内設された弾性体
Ｎ 本体Ｓに内設された留具
ＡＬ 締結部材の全長
ＡＬ´ 収縮後の締結部材の全長
ＪＬ 締結部材を締結する締結具の全長
Ｃ 弾性体
α 締結部材の収縮幅
ＢＬ 締結部材の全長
ＢＬ´ １０ｍｍ収縮後の締結部材の全長
Ｐ１ Ｋを２箇所に有する四角柱型木材
Ｐ２ Ｋを４箇所に有する四角柱型木材
Ｋ 座掘り付き貫通穴
Ｐｔ Ｐ１、Ｐ２から構成される連結部材
ＰＬａ Ｐ１から成る連結部材
ＰＬｂ Ｐ１から成る連結部材
ＳＢ 両端にネジ溝を持つスタッドボルト
Ｐｎ 被締結部材
Ｅ 袋ナット
Ｗ ワッシャー
Ｍｆ 圧縮された弾性体Ｍの復元力を示す矢印
Ｌ１ｘ Ｌ１のネジ溝口
ＰＬ 被締結部材の全長
Ｐ１´ 収縮後の被締結部材Ｐ１
ＪＬ´ 部材が収縮したα分、全長が短くなったＪＬ
ＭＬ 圧縮された弾性体Ｍの長さ
ＭＬ´ 部材が収縮したα分、復元した弾性体Ｍの長さ

Claims (3)

1. 本体Ｓは、筒状部材Ｌ、弾性体Ｍ、及び留具Ｎとからなり、筒状部材Ｌは一方の端部にネジ穴Ｌ１を持ち、他方の端部には開口穴Ｌ２を有しており、筒状部材Ｌの内部には、開口穴Ｌ２側に弾性体Ｍと、ネジ穴Ｌ１側には、この筒状部材Ｌの少なくとも一部の内径の断面形状と一致する断面形状の留具Ｎが内設されていることを特徴とするイラスティナット。
2. 前記本体Ｓに内設された留具Ｎに、連結具を係合して部材を締結することにより、締結部材の収縮や膨張に応じて、締結具の全長が変化することを特徴とし、締結部材の収縮や膨張、変形時も締結部材の締結状態保持を可能とする、請求項１に記載のイラスティナットを利用した締結保持方法。
3. 両側、もしくは片側面に座掘り加工が施された貫通穴を持つ部材を、前記本体Ｓと連結具とを係合しながら、各方向に連続して連結させてゆく構造をとることにより、自由な組立と分解を可能とする、請求項２に記載の締結保持方法を利用した組立式用品。

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