JP2011256928A - ねじ軸及びねじの緩み止め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】締結部の緩みを防止するとともに、仮に緩んだ場合であっても、その緩みの進行を抑制可能なねじ軸及びこれを用いたねじの緩み止め方法を提供することを目的とする。
【解決手段】このねじ軸１０は、その外周面に雄ねじ１２が形成されており、ねじ軸１０の端面１４に開口されるとともに、ねじ軸１０の径方向に貫通したすり割り１６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ軸及びこれを用いたねじの緩み止め方法に関する。

従来から部材を締結固定するものとして、ボルト及びナットが使用されている。その際、ボルトとナット等による締結部における緩みを確実に防ぐことが望まれる。そのため、締結部における緩みを防止すべく、締結部に対する緩み防止機構が提案されている。
例えば特許文献１には、刺ピンを用いた技術が開示されている。同文献に示されている技術は、溝を有するボルトと、溝を有するナットと、刺ピンとで構成された緩み防止機構に関するものである。同文献記載の技術では、ナットとボルトとが締結された後、刺しピンが、ナット及びボルトに設けられた溝を貫通するようにして差し込まれる。刺しピンを刺し込んだ状態ではナットの回転は抑制されるので、ボルトとナットとの締結状態は維持される。このため、ナットの緩みを防止することができる。

また、他の緩み防止機構としては、例えば特許文献２に記載された技術が開示されている。同文献に示されている技術は、くさび作用を利用した二重式のナットに関するものである。このナットは、下ナットと上ナットとで構成される。下ナットには上ナットに向けて軸方向に突出する凸部が形成されている。上ナットには、前記凸部に嵌合する円形凹部が形成されている。このため、上ナットを締めつけた際に下ナットの凸部がくさびの役割を果たす。これにより、凸部と凹部との間に摩擦力が発生するので、ナットの緩みを防止することができる。

特開２００７−５１７３４号公報 特開平１１−３１５８１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された緩み防止機構を備えるボルト及びナットは、ナット及びボルトに設けられた溝に刺ピンを貫通するようにして差し込むことで、ナットの回転を防止する構造となっているので、刺ピンが緩むとナットの回転を防止することができない。このため、刺ピンが緩み、これらの締結部に一旦緩みが生じると一般のナットと同様にその緩みの進行を抑制することが難しい。

また、特許文献２に記載された二重ナット式の緩み防止機構は、上ナットを締めつけた際に下ナットの凸部がくさびの役割を果たし、凸部と凹部との間に摩擦力を生じさせる構造となっているので、この摩擦力が減少し、上ナットと下ナットとの締結部に一旦緩みが生じるとその緩みの進行を抑制することが難しい。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、締結部の緩みを防止するとともに、仮に緩んだ場合であっても、その緩みの進行を抑制可能なねじ軸及びこれを用いたねじの緩み止め方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るねじ軸は、外周面に雄ねじが形成されたねじ軸であって、前記ねじ軸の端面に開口されるとともに、当該ねじ軸の径方向に貫通したすり割りを有することを特徴とする。
本発明の一態様に係るねじ軸であれば、すり割りにより分割されたねじ軸の先端部を径方向に押し広げることができるため、例えばねじ軸とナットとを締結させた後に、ねじ軸の先端部を塑性変形させ、径方向に押し広げられたままの形状で維持することができる。このため、ナットがねじ軸の先端部方向に向かって移動することを抑制でき、ねじ軸とナットとの締結部における緩みを防止できる。

また、本発明の一態様に係るねじ軸であれば、ねじ軸の先端部が拡径しているので、仮にねじ軸とナットとの締結部に緩みが生じたとしても、その緩みの進行を抑制して、ナットがねじ軸から脱落するのを防止することができる。
さらに、本発明の一態様に係るねじ軸であれば、仮にすり割りにより分割されたねじ軸の先端部の一部が破損し、欠落した場合であっても、ねじ軸の先端部に残された他の部分により、ねじ軸とナットとの締結状態を維持することができる。よって、ねじ軸の先端部の一部に破損が生じた場合でも、ねじ軸とナットとの締結部における緩みを防止することができ、ねじ軸からナットが脱落するのを防止することもできる。

さらに、本発明の一態様に係るねじ軸であれば、ねじ軸の先端部にすり割りを形成する加工は、従来の緩み防止機構が施されたボルト又はナットの加工と比較して簡易である。このため、従来の緩み防止機構が備えられたボルト等と比較して、生産コストを低くすることができる。
ここで、本発明の一態様に係るねじ軸において、前記すり割りが、その一部に、前記すり割りに沿って前記ねじ軸の端面から形成された穿孔を有することは好ましい。

このような構成であれば、例えば、すり割を軸直方向に拡幅させる際に用いる拡幅用の工具をすり割に挿入する際、穿孔を設けなかった場合と比較して、工具を挿入し易くなる。よって、すり割りを拡幅させる作業性を高めてねじ軸の先端部を拡径方向に押し広げる上で好適である。
さらに、このような構成であれば、穿孔を設けない場合と比較して、分割された先端部の、ねじ軸の軸直方向の厚みを薄くすることができる。このため、例えば工具による押圧により、すり割を軸直方向に拡幅させ、ねじ軸の先端部を拡径するとともに塑性変形させることがより簡易となる。

また、本発明の一態様に係るねじ軸において、前記すり割りが、前記端面に設けた１以上のすり割りから成り、前記穿孔が、前記端面の中心に形成されていることは好ましい。
このような構成であれば、すり割を軸直方向に拡幅させる際に用いる拡幅用の工具をねじ軸の端面の中心に容易に挿入することができる。さらに、ねじ軸の先端部であって、ねじ軸の軸直方向の厚みを均等に薄くする上で好適である。このため、すり割りを軸直方向に均等に拡幅させ、ねじ軸の先端部を拡径するとともに塑性変形させることがより簡易となる。

本発明の別の態様に係るねじの緩み止め方法は、上述した本発明の一態様に係るのねじ軸を用い、その用いたねじ軸を必要な締結状態にする締結工程と、その後、軸方向端面側から前記すり割りに挿入可能な工具の先端を挿入する工具挿入工程と、その挿入した工具の後端を打撃して前記ねじ軸の先端部を径方向に拡幅する拡幅工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の別の態様に係るねじの緩み止め方法であれば、本発明に係るねじ軸を必要な締結状態とした後に、ねじ軸の先端部を径方向に拡幅することができる。このため、例えばねじ軸にナットを締結させた場合には、ナット等の締結後にねじ軸の先端部の方向に向けてナットが移動することを抑制できる。よって、ねじ軸とナットとの締結部における緩みを防止することができる。
さらに、本発明の別の態様に係るねじの緩み止め方法であれば、ナット等を締結した後にねじ軸の先端部を拡幅することができるため、仮にこの締結部に緩みが生じた場合であっても、ねじ軸からナットが脱落することを防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ねじ軸とナットとの締結部における緩みを防止するとともに、仮に緩んだ場合であっても、その緩みの進行を抑制可能とすることができる。

本発明に係るねじ軸の第１実施形態に係るボルトを示す図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は右側面図である。 本発明に係るねじ軸の第１実施形態に係るボルトの緩み止め方法を説明する図（（ａ）〜（ｄ））である。 本発明に係るねじ軸の第２実施形態に係るボルトを示す図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は右側面図である。

以下、本発明の実施の一形態に係るボルトについて、図面を適宜参照して説明する。
まず、本発明に係るねじ軸の第１実施形態に係るボルトについて説明する。図１(ａ)及び(ｂ)に示すように、このボルト１００は、ねじ軸１０と正六角形状の頭部１１とで構成されており、頭部１１は、ねじ軸１０の一方の端面であってねじ軸１０と同軸に接合されている。

ねじ軸１０は、その外周部に、螺旋状のねじ溝を有する雄ねじ１２が形成されている。ねじ軸１０には、端面（つまり、頭部１１が接合されていない側の先端）１４に、すり割りを有する。このすり割り１６は、端面１４に開口されるとともに、径方向に貫通して形成されている。さらに、このすり割り１６は、ねじ軸１０の中心部に、ねじ軸１０の軸方向に沿って形成されている。本実施形態の例では、このすり割り１６は２条形成されており、各すり割り１６は、端面１４の中心を通り、直角に交わっている。その結果、ねじ軸１０の端面１４を含む先端部１８は、４つに分割されている（同図（ｂ）参照）。なお、本実施形態の例では、このボルト１００はＳＳ４１製のＭ１２であって、ねじ軸１０の外径Ｄは１２ｍｍであり、その長さＬは４５ｍｍである。さらに、各すり割り１６の端面１４からの深さ１６ｄは５ｍｍである。そして、このボルト１００のねじ軸１０は、表面に硬化層を形成するように熱処理がされていない。

次に、上述したボルト１００を用いた緩み止め方法について説明する。図２（ａ）から（ｄ）は、このボルト１００の緩み止め方法における各工程をそれぞれ示している。
まず、図２（ａ）に示すように、締結に必要な、ボルト１００、ナット４０、及び板５０を用意する。板５０は、ボルト１００の外径Ｄよりも僅かに大きな貫通穴５０ａを有している。

次に、図２（ｂ）に示すように、ボルト１００のねじ軸１０を板５０の貫通穴５０ａにはめ込み、その後ボルト１００の端面１４側からナット４０で締結する。この際、ボルト１００は予めナットからねじ軸１０の先端部１８を少なくとも「雄ねじ１２のピッチの３倍」程度突出させるものを用いている。
次に、図２（ｃ）に示すように、ナット４０を締結した後に、すり割り１６を拡幅用の尖頭状の工具Ｋの先端部ｋ１をすり割り１６に挿入する。この工具Ｋは、拡幅するための専用工具ではなく、一般的に用いられている工具（例えば、ドライバー等）を用いることができる。この際、ねじ軸１０の軸方向に沿って工具Ｋを挿入する。

最後に、図２（ｄ）に示すように、工具Ｋの先端部ｋ１をすり割り１６に挿入した後に、工具Ｋの後端ｋ２をハンマーＨ等で打撃し、先端部１８を拡径させる。この際、打撃する方向はねじ軸１０の軸方向に沿った方向とする。そして先端部１８を拡径させた後、挿入した工具Ｋを取り外すことで、ボルト１００の緩み止め処理が完了する。
このボルト１００のねじ軸１０であれば、すり割り１６により４分割されたねじ軸１０の先端部１８を径方向に押し広げることができる。このため、ねじ軸１０とナット４０とを締結させた後に、ねじ軸１０の先端部１８を塑性変形させ、径方向に押し広げられたままの形状で維持することができる。よって、ナット４０がねじ軸１０の先端部１８方向に向かって移動することを抑制でき、ねじ軸１０とナット４０との締結部における緩みを防止できる。

そして、このボルト１００であれば、上述のように、ねじ軸１０の先端部１８を拡径させることができるので、その状態から仮にねじ軸１０とナット４０との締結部に緩みが生じたとしても、ナット４０がねじ軸１０から脱落するのを防止することができる。
さらに、このボルト１００であれば、ねじ軸１０の先端部１８がすり割り１６により分割されているので、仮に分割されたねじ軸１０の先端部１８の一部が破損し、欠落した場合であっても、ねじ軸１０の先端部１８に残された他の部分により、ねじ軸１０とナット４０との締結状態を維持することができる。よって、ねじ軸１０の先端部１８の一部に破損が生じた場合でも、ねじ軸１０とナット４０との締結部における緩みを防止することができ、ねじ軸１０からナット４０が脱落するのを防止することもできる。

また、このボルト１００であれば、ねじ軸１０の先端部１８にすり割り１６を形成する加工は、従来の緩み防止機構が施されたボルト、あるいはナットの加工と比較して簡易である。このため、従来の緩み防止機構が備えられたボルト等と比較して、ボルト１００は生産コストを低くすることができる。

次に、本発明に係るねじ軸の第２実施形態に係るボルトについて、図３(ａ)及び(ｂ)を参照して説明する。図３(ａ)及び(ｂ)に示されたボルト２００はねじ軸２０を有しており、上述したボルト１００と同様の形状をしている。つまり、このねじ軸２０は端面２４にすり割り２６を有している。そして、このすり割り２６は、端面２４に開口されるとともに、径方向に貫通して形成されている。また、このすり割り２６は、ねじ軸２０の中心部に、ねじ軸２０の軸方向に沿って形成されている。そして、このすり割り２６は２条形成されており、各すり割り２６は端面２４の中心を通り、直角に交わっている。その結果、ねじ軸２０の端面２４を含む先端部２８は、４つに分割されている（同図（ｂ）参照）。そして、各すり割り２６が直角に交わっている場所には、穿孔３０が設けられている。この穿孔３０は、その深さ３０ｄが５ｍｍであり、その直径３０φが３ｍｍである。さらに、この穿孔３０は、端面２４に向けて９０°に拡幅するテーパー面Ｔを有している。

このようなボルト２００であれば、例えばすり割２６を軸直方向に拡幅させる際に用いる拡幅用の工具Ｋの先端ｋ１をすり割２６に挿入する際、穿孔３０を設けない場合と比較して、工具をより挿入し易くなる。よって、作業性を高めてねじ軸２０の先端部２８を拡径方向に押し広げることができる。さらに、このボルト２００であれば、穿孔３０を設けない場合と比較して、分割された先端部２８の、ねじ軸２０の軸直方向の厚みを薄くすることができる。このため、例えば打撃力による押圧により、すり割２６を軸直方向に拡幅させ、ねじ軸２０の先端部２８を拡径するとともに塑性変形させる拡幅作業がより簡易となる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態は、本発明の一形態であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述したボルト１００に関しては、ねじ軸１０の材質はＳＳ４１製の例で説明したが、これに限らず、塑性変形する材料であれば、他の剛種であっても構わないし、また非金属であってもよい。
また、本実施形態では、ボルトを例に説明したが、本発明に係る「ねじ軸」は、これに限定させるものではない。例えば、第１実施形態において、ボルト１００から頭部１１を除き、ねじ軸１０だけの部材（つまり、棒ねじ）として、本発明を実施することもできる。なお、この際の締結には、上述した板５０に代えて、板ナットを用いることができる。

また、ねじ軸１０の長さＬ又は外径Ｄについても、上述した形状に限定されるものではなく、使用条件や使用目的などに応じて任意に設定することができる。
また、すり割り１６の数や、すり割り１６の溝幅１６ｗ、すり割り１６の深さ１６ｄ等についても、ねじ軸１０の使用条件や使用目的などに応じて任意に設定することができる。

また、すり割り１６を形成する位置については、上述したように、ねじ軸１０の中心部を通る位置であって、ねじ軸１０の軸方向に沿って形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、すり割り１６はねじ軸１０の中心部から外れていても構わないし、ねじ軸１０の軸方向から外れていても構わない。
また、本発明に係るねじ軸１０の第１実施形態に係るボルト１００の緩み止め方法に関しては、ねじ軸１０に板ナット５０をはめ込み、その後ナット４０で締結する際（図２（ｂ）を参照）、ナット４０からねじ軸１０の先端部１８が少なくとも「雄ねじ１２のピッチの３倍」程度突出していることが好ましいが、これに限定されるものではない。工具Ｋを用いて先端部１８を塑性変形させて、ナット４０がねじ軸１０の先端部１８方向に向かって移動することを抑制し、ねじ軸１０とナット４０との締結部における緩みを防止することができれば、それで足りる。

また、本実施形態では締結に用いる部材として、板５０を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、板ナットであっても構わない。
また、拡幅用の工具Ｋに関しては、上述したように、ドライバー等の一般的に使用されている工具が好ましいが、これに限定されるものではない。たとえば、空気圧を使った工具でも構わないし、油圧を使った打撃工具を用いてもよい。

また、拡幅用の工具Ｋをすり割り１６に挿入する方向は、ねじ軸１０の軸方向に沿った方向が好ましいが、工具Ｋの先端部ｋ１がすり割り１６に挿入可能であれば、ねじ軸１０の軸方向に対してずれがあってもよい。
また、本実施形態では、先端部１８を拡径させるために拡幅用の工具Ｋの後端ｋ２をハンマーＨ等で打撃することを説明したが、「打撃」に限定されるものではない。例えば、工具Ｋの後端ｋ２へ徐々に適正な加圧を与え、先端部１８を徐々に拡径させてもよい。

また、拡幅用の工具Ｋの後端ｋ２を打撃する方向は、ねじ軸１０の軸方向に沿った方向が好ましいが、先端部１８を拡径させられれば、ねじ軸１０の軸方向に対してずれがあってもよい。
また、上記第２実施形態に係るボルト２００に関しては、上述した穿孔３０の形状に限定されることなく、ねじ軸２０の使用条件や使用目的などに応じて任意に設定することができる。したがって、工具Ｋの先端部ｋ１が挿入可能であれば、例えば、角筒形であってもよい。

また、テーパー面Ｔの開口の角度についても、９０°に限らず、工具Ｋの先端ｋ１の形状などに応じて任意に設定することができる。
なお、本発明の第１実施形態及び第２実施形態では、雄ねじ１２が本発明の「雄ねじ」に対応し、ねじ軸１０、２０が本発明の「ねじ軸」に対応し、端面１４、２４が本発明の「端面」に対応し、すり割り１６、２６が本発明の「すり割り」に対応し、穿孔３０が本発明の「穿孔」に対応する。

１０ ねじ軸
１１ 頭部
１２ 雄ねじ
１４ 端面
１６ すり割り
１６ｗ すり割りの溝幅
１６ｄ すり割りの深さ
１８ 先端部
２０ ねじ軸
２６ すり割り
２８ 先端部
３０ 穿孔
３０ｄ 穿孔の深さ
３０φ 穿孔の直径
４０ ナット
５０ 板
５０ａ 貫通穴
１００ ボルト
２００ ボルト
Ｄ ねじ軸の外径
Ｌ ねじ軸の長さ
Ｔ テーパー面
Ｋ 拡幅用の工具
ｋ１ 拡幅用の工具の先端
ｋ２ 拡幅用の工具の後端
Ｈ ハンマー

Claims (4)

1. 外周面に雄ねじが形成されたねじ軸であって、
   前記ねじ軸の端面に開口されるとともに、当該ねじ軸の径方向に貫通したすり割りを有することを特徴とするねじ軸。
2. 前記すり割りは、その一部に、前記すり割りに沿って前記ねじ軸の端面から形成された穿孔を有することを特徴とする請求項１に記載のねじ軸。
3. 前記すり割りは、前記端面に設けた１以上のすり割りから成り、
   前記穿孔は、前記端面の中心に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のねじ軸。
4. ねじの緩み止め方法であって、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のねじ軸を用い、
   その用いたねじ軸を必要な締結状態にする締結工程と、
   その後、軸方向端面側から前記すり割りに挿入可能な工具の先端を挿入する工具挿入工程と、
   その挿入した工具の後端を打撃して前記ねじ軸の先端部を径方向に拡幅する拡幅工程と、を含むことを特徴とするねじの緩み止め方法。

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