JP2011179679A - ロック用ピン機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な機構で締め込み最終段階までは手でも回し込むことが可能で、加工が容易に行えるボルトの緩み止め効果を発揮するロック用ピン機構を提供する。
【解決手段】公称直径１のナット２の内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔３をあけ、ロックピン挿入孔３の長さよりも少し長くかつ先端４を尖らせたロックピン５を挿入後にボルト頭６の雄ネジ部７にナット２を手で回してはめ込み締めていきワッシャ８まで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで、ワッシャ８とワッシャ９に挟まれた固定対象物１０が固定される。さらに締め込むと、ロックピン５の先端４が雄ネジ部７にしっかりと食い込むことにより緩み止め効果が生じる。この緩み止め効果は、ピン長さを長くする、ピン挿入数を増やす、ロックピン挿入孔の雄ネジ部となす角度を変える、ロックピン先端にねじ切りすることで大きくできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、簡単な機構で締め込み最終段階までは手でも回し込むことが可能で加工が容易にできるボルトの緩み止め効果を発揮するロック用ピン機構に関する。

本出願人は、従来より、ナット内面に設けた孔にロックピンを貫入することでナット内面を押し拡げて緩み止め圧力を発生させるロック用ピン機構を開発している。このロック用ピン機構は図７と図８に示すように、ナット内面１６から少し離してナット１７の厚みの中間までの長さを有する上孔１８と上孔径に対して８０％の大きさの径の下孔１９で構成されるロックピン孔をあけ、上孔長より１ｍｍ長いロックピン２０を挿入後にボルト２１の雄ネジ２２にナット１７を手で回してはめ込み締めていきワッシャ２３まで到達後に、レンチ等の市販の締め付け用の工具を用いて強く締め込むことでワッシャ２３とワッシャ２４に挟まれた固定対象物２５が固定され、さらに締め込むとロックピン２０がピン径よりも小さな径の下孔１９に下孔を押し広げながら貫入していくことになり、ロックピン先端の押し広げられた下孔付近のナット内面２６が膨れることで緩み止め圧力が生じる、というロック用ピン機構である。

昔から緩み止めに関して、スプリングワッシャを用いる方法、ダブルナットを用いる方法、ナットとボルトに割ピンを貫通させる方法、など数多くの工夫がなされて実用に供されているものもあるが、効果が不十分で振動等により緩みが生じたり、機構や加工が複雑で高価なものであったりする。これらボルトの緩み止めの一例として、特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。特許文献１はダブルナットを用いる方法で、凸部を有した第１ナットとその第１ナットに対して微小な偏心を持たせた凹部を有する第２ナットを嵌合させることにより第１ナットの凸部に楔の役割を持たせることで緩み止め効果を発生させるものである。特許文献２は特許文献１の発明において生じた問題点の締め付け作業を容易にするための工夫を施したもので、特許文献１の発明と同じく楔の役割を持たせたダブルナットを用いる緩み止めである。
特開平１１−６５１６ 特開２００２−１９５２３６

本出願人が開発したロック用ピン機構の場合、ナットに設けるロックピン挿入孔は上孔と下孔という大きさの違う孔をあける必要があるという点でそれらの孔加工に面倒さがあった。

また、特許文献１および特許文献２の場合、一方のナットに凸部の加工を施し、もう一方のナットには凹部の加工を施さなければならない。さらに、緩み止め効果を生じさせるためには両者の加工部に微小な偏心を持たせなければならず、その加工は非常に高精度になり高価なもとなる。また、ナット間の偏心により緩み止めを行う機構のため、ネジに対して余分な軸方向に直角な横方向応力が生じることになり、長期間の使用ではネジの破損につながる可能性がある。本発明ではネジに不要な応力がかかることなく緩み止め効果が発揮でき、かつ締め込み操作が簡単で加工が容易な大量生産に向いているロック用ピン機構を提供することを課題とする。

本課題を解決するための請求項１の発明は、ナット内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔をあけ、ロックピン挿入孔の長さよりも少し長くかつ先端を尖らせたロックピンを挿入後にボルトの雄ネジに当該ナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで二つのワッシャ間に挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピンがワッシャに押されてロックピン先端が雄ネジ部にしっかりと接することで雄ネジ部を押して緩み止め効果が生じ、より強く締め込むとロックピン先端が雄ネジ部に杭のごとく食い込むことにより緩み止め効果がさらに大きくなる。

請求項１のロックピン機構はロックピン挿入孔とネジとのなす角度を変えることとロックピン長さを長くすることとロックピン数を増やすことで緩み止め効果を大きくできる。（請求項２）

また、本ロックピン機構はロックピン挿入孔とロックピンが単純な構造のため緩み止めを解除した場合でも再利用が可能（請求項３）であり、機構が簡単で安価な大量生産品として製作できる。

また、締め込み最終段階のロック時にだけレンチ等で強く締め込むことで緩み止め効果が発揮できるナット締め込み初期において簡単に手で回せる機構である。（請求項４）

緩み止め効果をより大きくするための方策として、ロックピンの先端にねじ切りしてピン表面とネジとの間の摩擦力を大きくする。（請求項５）

本発明は、ナット内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔をあけ、ロックピン挿入孔の長さよりも少し長くかつ先端を尖らせたロックピンを挿入後にボルトの雄ネジに当該ナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで二つのワッシャ間に挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピン先端が雄ネジ部に食い込むことにより緩み止め効果が生じる。ピン先端のねじ切り加工によるねじ山との摩擦が大きくなり、さらに強固な緩み止めとなる。すなわち、締め込み操作は簡単であるが強固な緩み止め効果があり、かつピンが簡単な形状でナットに設けるロックピン挿入孔は貫通孔で良いためそれらの加工が容易にできることで、安価で強固な緩み止め機構を提供できる。

ロックピン挿入孔とネジとのなす角度を変えることとロックピン長さを長くすることとロックピン数を増やす、という容易な加工により緩み止め効果を大きくできる。本発明のロック機構でもロックピンが１本の場合はネジに対して余分な軸方向に直角な横方向力が作用するが、ロックピン数を増やすことでロックピンからネジに加えられる力を均等にすることができるため、緩み止め効果を大きくできるだけでなくネジに不要な応力がかからなくなり、したがってボルトが長期間の使用に耐えうるという副次効果が得られる。

本発明のロックピン機構は、ナットもピンも構造が簡単で一回の使用で破損する構造ではなく再利用が可能であるためコスト低減ができるとともに、省資源対策としても有効である。

本発明のロックピン機構をダブルナットに適用した場合、ナットに挿入したロックピンが雄ネジともう一方のナットとの隙間に食い込むことでダブルナットの緩み止め効果を向上させることができる。（請求項６）

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１に示すように公称直径１のナット２の内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔３をあけ、ロックピン挿入孔３の長さよりも少し長くかつ先端４を尖らせたロックピン５を挿入後にボルト頭６の雄ネジ部７にナット２を手で回してはめ込み締めていきワッシャ８まで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで、ワッシャ８とワッシャ９に挟まれた固定対象物１０が固定される。さらに締め込むと、ロックピン５がワッシャ８に押されてロックピン５の先端４が雄ネジ部７にしっかりと接することで雄ネジ部７を押して緩み止め効果が生じる。より強く締め込むと、ロックピン５の先端４が雄ネジ部７に杭となって食い込むことにより緩み止め効果がさらに大きくなる。

本発明の緩み止め効果は、斜めに貫通させるロックピン挿入孔３の角度により異なる。すなわち、図２のごとく角度θが大きい場合はロックピン５の先端４は雄ネジ部７のねじ山１１に対して平行に近い状態で挿入されるため強く締め込み始めた段階では先端４とねじ山１１が接する面１２の摩擦力と先端４がねじ山１１を押しつける力が緩み止めとして作用する。さらに強く締め込むと、ロックピン５の先端４は雄ネジ部７のねじ山１１に杭となって食い込むことになり緩み止め効果がさらに大きくなる。この角度θが大きすぎた場合は接する面１２あるいはロックピン５の先端４の食い込みが小さくなり、ひいては緩み止め効果が小さくなり、かつ孔あけ加工も難しくなるため１５°〜３０°が良い。

一方、図３のごとく角度θが図２に比べて小さい場合、強く締め込み始めた段階でロックピン５の先端４が雄ネジ７のねじ山１１に杭のごとく食い込むことにより緩み止め効果が生じる。強く締め込んでいくにつれて、ロックピン５の先端４が雄ネジ７のねじ山１１に食い込む量が多くなり緩み止め効果が大きくなる。この角度θを小さくしすぎた場合、ロックピン５の先端４が雄ネジ７のねじ山１１に食い込みすぎることになり締め付け力を大きくしないと締め込めないため、角度θは３０°〜４５°が良い。

本発明の緩み止め効果は角度θを変えることで大きくできることの他に、ロックピン５の長さを長くしてねじ山１１に食い込む量を大きくすることやロックピンの本数を多くすることで大きくできる。図４はロックピン５の本数を二本にした場合の実施例を示すが、ロックピンを二本に増やすことで緩み止め効果が大きくなるだけでなく、ロックピン５の先端４とねじ山１１が接するあるいは食い込む面１４が左右対称となることで緩み止め力が雄ネジ７に対して左右均等に作用することになり雄ネジ７に対して余分な軸方向に直角な横方向応力がかからないためボルトは長期間の使用に耐えることができるという利点がある。図５はナット２に設けるロックピン挿入孔３の配置を示すもので、（ａ）が図２に対応したロックピン５を１本挿入する場合、（ｂ）が図４に対応したロックピン５を２本挿入する場合、（ｃ）はロックピン５を３本挿入する場合および（ｄ）はロックピン５を６本挿入する場合である。（ａ）の場合を除き、緩み止め力が雄ネジ７に対してバランス良く作用する。

図６は、緩み止め効果を向上するためロックピン５の先端４の部分にねじ切りした実施例を示す。ロックピン５の先端４に施したねじ切り１５により、図２における雄ネジ７のねじ山部分１１とロックピン５の先端４が接する面１２がねじ山の奥まで接することで摩擦力が大きくなり、緩み止め力が大きくなる。

ナットに設けるロックピン挿入孔３は、ロックピン５の径に合った径にてナットを貫通させるだけで良いので、加工が非常に簡単である。

本発明は、ダブルナットに応用することができる。図９に示すように、ダブルナットのベース用ナット２７にロックピン挿入孔３をあけロックピン５を挿入し、座グリ加工２８を施した締め付け用ナット２９を締め込んでいくとロックピン５の先端４が締め付け用ナット２９と雄ネジ７の隙間に食い込んで緩み止め効果を発揮する。このロックピンの本数を増やすことで、緩み止め効果はさらに向上する。

本発明の実施形態の全体構成を示す断面図である。 本発明のロックピンがねじ山にあたった状態を示すピン部分の拡大断面図である。 ロックピン挿入孔角度を図２よりも小さくした時のピン部分の拡大断面図である。 ロックピンの挿入本数を二本にした場合を示す断面図である。 ロックピンの挿入本数を示すナットの平面図で、ナット上面から見た図である。 ロックピンの先端にねじ切りした図である。 従来のロック用ピン機構の実施形態の全体構成を示す断面図である。 従来のロック用ピン機構の緩み止め効果を示すピン貫入部分の拡大断面図である。 本発明をダブルナットに応用した例を示す断面図である。

１ ナット公称直径
２ ナット
３ ロックピン挿入孔
４ 先端
５ ロックピン
６ ボルト頭
７ 雄ネジ
８ ワッシャ
９ ワッシャ
１０ 固定対象物
１１ ねじ山
１２ ロックピン先端がねじ山と接する面
１３ ロックピン先端がねじ山に食い込んだ面
１４ ロックピン先端がねじ山と接するあるいは食い込んだ面
１５ ロックピンのねじ山切り
１６ ナット公称直径
１７ ナット
１８ 上孔
１９ 下孔
２０ ロックピン
２１ ボルト
２２ 雄ネジ
２３ ワッシャ
２４ ワッシャ
２５ 固定対象物
２６ 膨らんだ状態のナット内面
２７ ベース用ナット
２８ 座グリ
２９ 締め付け用ナット

Claims (6)

1. ナット内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔をあけ、ロックピン挿入孔の長さよりも少し長くかつ先端を尖らせたロックピンを挿入後にボルトの雄ネジに当該ナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで二つのワッシャ間に挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピンがワッシャに押されてロックピン先端が雄ネジ部にしっかりと接することで雄ネジ部を押して緩み止め効果が生じ、より強く締め込むとロックピン先端が雄ネジ部に杭のごとく食い込むことにより緩み止め効果がさらに大きくなることを特徴とするロック用ピン機構。
2. ロックピン挿入孔とネジとのなす角度を変えることとロックピン長さを長くすることとロックピン数を増やすことで緩み止め効果を大きくできることを特徴とする請求項１記載のロック用ピン機構。
3. ロックピン挿入孔とロックピンが単純な構造のため緩み止めを解除した場合でも再利用が可能な請求項１記載のロック用ピン機構。
4. 締め込み最終段階のロック時にだけレンチ等で強く締め込むことで緩み止め効果が発揮できる、ナット締め込み初期において簡単に手で回せる機構を特徴とした請求項１記載のロック用ピン機構。
5. ロックピンの先端をねじ切りしてピン表面とネジの摩擦を大きくすることで緩み止め効果を大きくできることを特徴とした請求項１記載のロック用ピン機構。
6. ダブルナットの一方にロックピン挿入孔をあけロックピンを挿入し締め込むとロックピンがボルトの雄ネジともう一方のナットとの隙間に食い込むことでダブルナットの緩み止め効果を大きくできることを特徴とした請求項１記載のロック用ピン機構。

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