JP2012189087A - トルクコントロールナット - Google Patents

Abstract

【課題】ナット締結工具によるシャーナット部とトルクナット部との同時掛合を防止可能で、かつ製造も容易なトルクコントロールナットを提供する。
【解決手段】トルクナット部およびシャーナット部を二面幅が互いに同一の六角ナットとしたので、切削量が少なく、加工形状も単純となるため、トルクコントロールナットの製造が容易となる。これにより、トルクコントロールナットの低コスト化が図れる。また、環状溝には、環状溝から一部が外方へ突出した状態でストッパ部材が挿入されている。そのため、締結工具のナット掛合時において、シャーナット部およびトルクナット部へのナット締結工具の同時掛合を防止することができる。
【選択図】図１

Description

この発明はトルクコントロールナット、詳しくは設定トルクに達した時にウエスト部がねじ切られることで、確実に適正トルクでナットの締め付けが完了したことを確認可能なトルクコントロールナットに関する。

ボルトへのナット締結時、確実に適正トルクで締め付けられたことを確認できるナットとして、例えば特許文献１に記載されたトルクコントロールナットが知られている。特許文献１のものは、トルクナット部と、スパナなどのナット締結工具により締結方向に回転させられるシャーナット部と、両ナット部を一体的に連結し、かつシャーナット部のトルクが適正範囲を超えた時に剪断される小径なウエスト部とを備えている。
なお、トルクナット部およびシャーナット部は六角ナットである。また、ウエスト部の外周には環状溝が形成されている。六角形のトルクナット部の二面幅は、シャーナット部の二面幅より大きくなるように構成されている。これは、ナット締結工具がシャーナット部だけでなくトルクナット部にも掛合されることで生じる不都合を回避するためである。すなわち、両ナット部に同時にナット締結工具が掛合されれば、ナット締結の完了段階において、ウエスト部に剪断力が作用されず、シャーナット部に適正範囲を超えるトルクが作用しても、シャーナット部がトルクナット部から切断されない。

特許文献１のナット締結時には、まずナット締結工具をシャーナット部のみに掛合し、その後、所定トルクでこれを締結する。締結の完了段階において、シャーナット部に過剰なトルクが作用することでウエスト部が剪断される。作業者はこれを視認することで、トルクナット部が適正なトルクで締結されていると判断する。
特開２００３−１５６０２２号公報

ところで、特許文献１のトルクコントロールナットでは、締結工具のナット掛合時、ナット締結工具がシャーナット部とトルクナット部とに同時に掛合されることで生じるウエスト部の剪断不能を回避するため、トルクナット部をシャーナット部より大型にしていた。
しかしながら、サイズが異なる２つのナット部を備えたトルクコントロールナットを製造することは、同一サイズの両ナット部からなるものを製造する場合に比べて切削量が多く、加工形状も複雑になるため製作が難しく、不良品の発生頻度が高まり、それが製品コストを高める要因の１つとなっていた。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、シャーナット部とトルクナット部とを同一サイズとし、かつ両ナット間の環状溝に、この溝から外方へ突出するストッパ部材を挿入すれば、トルクコントロールナットの製造が容易となるとともに、ナット締結工具によるシャーナット部とトルクナット部との同時掛合も防止可能なことを知見し、この発明を完成させた。
すなわち、この発明は、ナット締結工具によるシャーナット部とトルクナット部との同時掛合を防止することができ、かつ製造も容易なトルクコントロールナットを提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、トルクナット部と、該トルクナット部の内ねじと同一の内ねじを有するシャーナット部と、前記トルクナット部と前記シャーナット部とを一体的に連結し、前記シャーナット部のトルクが適正範囲を超えた時に剪断されるウエスト部とを備え、前記ウエスト部の外周に環状溝が形成されたトルクコントロールナットにおいて、前記トルクナット部および前記シャーナット部は二面幅が同一の六角ナットで、前記環状溝には、該環状溝から一部が外方へ突出し、かつナット締結工具による前記シャーナット部および前記トルクナット部の同時掛合を防止するストッパ部材が挿入されたトルクコントロールナットである。

トルクコントロールナットの素材としては、鉄、カーボン鋼、ステンレス、アルミニウム、プラスチックなどを採用することができる。
トルクナット部とは、トルクコントロールナットの本体で、かつ設定されたトルクをナット締結時に作用させる対象物である。
シャーナット部とは、トルクナット部に設定のトルクを作用させるために、ウエスト部を介してトルクナット部と連結された部材で、トルクナット部の締結完了後（剪断後）は廃棄されたり、必要により所定の緩み止め構造を付加することで、トルクナット部の緩み止めナットとしても利用される。
ウエスト部とは、トルクナット部およびシャーナット部と同一素材で一体的に製造され、かつ両ナット部より小径かつ短尺な筒形状の部材である。

ナット締結工具としては、例えば各種のレンチ、各種のスパナを採用することができる。その他、電動式締め付け機などでもよい。
ここでいう「トルクナット部の内ねじと同一の内ねじ」とは、シャーナット部の内ねじの内径およびピッチが、トルクナット部の内ねじの内径およびピッチと同一であることをいう。
ここでいう「トルクナット部とシャーナット部とを（ウエスト部により）一体的に連結する」とは、トルクナット部とシャーナット部とウエスト部とが、同一素材で一体的に連結されている状態をいう。

「シャーナット部のトルクが適正範囲を超えた時」とは、ナット締結工具によるトルクコントロールナット（シャーナット部）の締結中において、トルクナット部の締め付けトルクが、ナット設計時に設定された適正な範囲を超過した時点をいう。
環状溝とは、トルクナット部とシャーナット部とを小径なウエスト部により連結したことで両ナット部間に現出する環状の溝である。
「二面幅が同一」とは、それぞれが六角ナットであるトルクナット部およびシャーナット部の６つの側面のうち、互いに反対側となる２つの側面間の幅（一方の側面と他方の側面との最短距離の長さ）をいう。

ストッパ部材としては、例えばＯリング、ワッシャ、スナップリングなどを採用することができる。ストッパ部材としてＯリングを採用した場合には、ナット締結の完了段階でシャーナット部とトルクナット部とが接近した際、弾性体のＯリングは拡径しながら環状溝の外へ押し出され、環状溝の全周を外方からシールするように構成された方が好ましい。その結果、塵や雨水などの環状溝への侵入、この侵入を原因とした錆などの発生を防止することができる。また、ストッパ部材としてワッシャおよびスナップリングを採用した場合には、ナット締結の完了時、シャーナット部とトルクナット部と間でスナップリングが挟持される。これにより、シャーナット部とトルクナット部との密着性が高まる。ワッシャは、円環形状のものでも、ウエスト部に側方から差し込んで装着可能なように、周方向の一部に幅広のスリットが形成されたＣ字形状のものが好ましい。

ストッパ部材の外観形状としては、円形状、Ｃ字形状、Ｕ字形状などを採用することができる。
環状溝から外方へ突出するストッパ部材の一部とは、ストッパ部材が円形状、Ｃ字形状の場合には、ストッパ部の外周部となる。また、ストッパ部がＵ字形状の場合には、ストッパ部の離間した両端部となる。
「ナット締結工具によるシャーナット部およびトルクナット部の同時掛合」とは、シャーナット部とトルクナット部との両方に１つのナット締結工具が掛合され、ナット締結工具を締結方向へ回動操作したとき、両ナット部が同時に同一角度だけ回動する状態をいう。

請求項２に記載の発明は、前記ウエスト部の外周部には、その全長にわたって、前記シャーナット部に向かって徐々に小径化するテーパ部が形成された請求項１に記載のトルクコントロールナットである。
テーパ部の傾斜角度は３０°〜８０°である。３０°未満では、ウエスト部の剪断箇所が不安定になる。また、８０°を超えれば、ナット加工時に切削加工工具の刃が欠け易い。

請求項３に記載の発明は、前記トルクナット部の側面のうち、前記シャーナット部側の辺部の一部には、トルク測定の基準となる基点マークが付され、前記シャーナット部の側面のうち、前記トルクナット部側の辺部における前記基点マークとの対峙位置には、前記ウエスト部の剪断後に前記シャーナット部をねじ込む際に作用する前記シャーナット部のトルク量を、前記基点マークとの対峙位置からの回動角度で視覚的に表示するトルク量視認マークが付された請求項１または請求項２に記載のトルクコントロールナットである。

基点マークの色、形状、大きさなどは任意である。また、基点マークは平面的なマークでも、立体的なマークでもよい。
基点マークが付されるトルクナット部の側面の数は、１つでも複数でもよい。また、トルクナット部の１つの側面に基点マークを複数付してもよい。このように、１個のトルクナット部に複数の基点マークを付す場合には、色、形状、大きさなどにより各基点マークを容易に識別できるようにした方が好ましい。これらは、トルク量視認マークについても同様である。

請求項１に記載の発明によれば、ナット締結工具をシャーナット部のみに掛合する際、シャーナット部とトルクナット部との間からストッパ部材の一部が突出しているため、この突出部分が掛合の障害となる。その結果、ナット締結工具によるシャーナット部とトルクナット部との同時掛合が阻止される。これにより、両ナット部を同時掛合した際に発生するウエスト部に剪断力が作用されず、シャーナット部に適正値を超えるトルクが作用した場合でも、シャーナット部がトルクナット部から切断されないという事態を回避することができる。
また、トルクナット部とシャーナット部とを、それぞれの二面幅が同一な六角ナットとしたので、ナット加工時の切削量が少なく、加工形状も単純となるため、トルクコントロールナットの製造が容易となる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、ウエスト部の外周部に、シャーナット部に向かって徐々に小径化するテーパ部を形成したため、ナット締結が完了する直前に、ウエスト部のシャーナット部側の破断部分がテーパ部に乗り上げ、この状態でさらにナット締結が進行することで、テーパ部がナット半径方向の内側へ押し込まれる。これにより、トルクナット部の内ねじ部分が螺合するボルトの外ねじ部分を、このトルクナット部の内ねじ部分が挟み込み、その結果、トルクナット部の固定強度が増大して、トルクナット部の緩みを防止する。

請求項３に記載の発明によれば、ウエスト部の剪断後、シャーナット部をねじ込んだ際に、基点マークとの対峙位置を始点として、トルク量視認マークが回動した角度から、視覚的にシャーナット部のねじ込みに作用するシャーナット部の概略のトルク量を表示することができる。

この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの使用状態の斜視図である。 この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの縦断面図である。 この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットにおけるナット締結工具のシャーナットへの掛合途中の状態を示す斜視図である。 （ａ）この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの締結開始前の状態を示す要部拡大断面図である。（ｂ）この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの締結中の状態を示す要部拡大断面図である。（ｃ）この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの締結完了状態を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施例１に係るトルクコントロールナットの締結完了状態を示す斜視図である。 この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットの使用状態の斜視図である。 この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットにおけるシャーナット部を外してストッパ部材を露出させた状態を示す使用状態の斜視図である。 この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットの縦断面図である。 （ａ）この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットの締結開始前の状態を示す要部拡大断面図である。（ｂ）この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットの締結中の状態を示す要部拡大断面図である。（ｃ）この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットの締結完了状態を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施例２に係る別のトルクコントロールナットの使用状態を示す斜視図である。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。

図１および図２において、１０はこの発明の実施例１に係るトルクコントロールナットである。このトルクコントロールナット１０は、トルクナット部１１と、トルクナット部１１と内ねじ１１ａと同一の内ねじ１２ａを有するシャーナット部１２と、トルクナット部１１とシャーナット部１２とを一体的に連結し、かつシャーナット部１２のトルクが適正範囲を超えた時に剪断される小径なウエスト部１３とを備えたものである。このウエスト部１３の外周には環状溝１４が形成される。

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
トルクナット部１１とシャーナット部１２とは、ステンレスまたはカーボン鋼を原料として、ウエスト部１３を介して連続するように一体的に鋳造された同一形状の六角ナットである。そのため、両ナット部１１，１２の内ねじ１１ａ，１２ａは同一内径、同一ピッチで、かつトルクナット部１１の二面幅ａとシャーナット部１２の二面幅ｂとは同一である。また、両ナット部１１，１２は、互いをナット軸線方向から視たとき、両ナット部１１，１２の対向する全ての辺が重なり合うように構成されている。また、ウエスト部１３の外周部には、その長さ方向の全長にわたって、シャーナット部１２に向かって徐々に小径化するテーパ部１３ａが形成されている。テーパ部１３ａの傾斜角度は４５°である。なお、ウエスト部１３は全長にわたり同一外径でもよい。また、シャーナット部１２の厚さは、トルクナット部１１の厚さより薄く（例えばトルクナット部１１の厚さの０．８倍）した方が、ナットが緩み難い。

さらに、環状溝１４の両形成側壁の外周部分には、外方へ向かうほど徐々に溝幅が大きくなるようにテーパ加工が施されている。このテーパ加工された環状溝１４の部分には、その溝幅より直径が大きく、かつ外周部が環状溝１４から外方へ突出したＯリング（ストッパ部材）１５が挿入されている。このようにＯリング１５を、その外周部が溝外へ突出するように環状溝１４に挿入したため、レンチ１６によるナット掛合時、レンチ（ナット締結工具）１６の両ナット部１１，１２への同時掛合を防止することができる（図３）。
また、トルクナット部１１の一側面のうち、シャーナット部１２側の辺部の長さ方向の中間部には、トルク測定の基準となり、かつナット軸線方向へ延びた直線状の基点マーク１７が、ペンキ塗布により付されている。一方、シャーナット部１２の一側面のうち、トルクナット部１１側の辺部の長さ方向の中間部（基点マーク１７との対峙位置）には、ウエスト部１３の剪断後にシャーナット部１２をねじ込む際に作用するシャーナット部１２のトルク量を、基点マーク１７との対峙位置からの回動角度で視覚的に表示するトルク量視認マーク１８が、ペンキ塗布により付されている。トルク量視認マーク１８は、基点マーク１７より幅が狭く、かつナット軸線方向へ延びた直線である。

次に、図３〜図５を参照して、この発明の実施例１に係るトルクコントロールナット１０のボルト１９への締結方法を説明する。
レンチ１６のナット掛合時には、図３および図４（ａ）に示すように、レンチ１６のソケット１６ａをシャーナット部１２に掛合（嵌合）する。このとき、前述したように環状溝１４からＯリング１５の外周部がその全周にわたって外方へ突出している。そのため、Ｏリング１５の突出部分がソケット１６ａのトルクナット部１１への掛合を防止する。これにより、レンチ１６を使用したシャーナット部１２とトルクナット部１１との同時掛合が阻止される。よって、両ナット部１１，１２を同時掛合した際に生じる不具合、すなわちウエスト部１３に剪断力が作用されず、シャーナット部１２に適正値を超えるトルクが作用しても、シャーナット部１２がトルクナット部１１から切断されないという事態を回避することができる。

また、トルクナット部１１とシャーナット部１２とを、互いの二面幅ａ，ｂが同一となった六角ナットとしたため、トルクコントロールナット１０の製造時において、切削量が少なく、加工形状も単純となるため、トルクコントロールナット１０の製造が容易となる。その結果、トルクコントロールナット１０を従来品に比べて低コスト化できる。
次に、シャーナット部１２のねじ込みを進めて、ウエスト部１３を剪断する。その後、連続してシャーナット部１２をねじ込む（図４（ｂ）,（ｃ））。ナット締結に際しては、図４（ａ）,（ｂ）に示すように、ナット締結が完了する直前、シャーナット部１２の破断部分がウエスト部１３のテーパ部１３ａに乗り上げる。この状態でさらにシャーナット部１２がねじ込まれることで、テーパ部１３ａがナット半径方向の内側へ押し込まれ、トルクナット部１１の内ねじ部分によってボルト１９の外ねじ部分が挟み込まれる（図４（ｃ））。その結果、トルクナット部１１の固定強度が増大し、トルクナット部１１の緩みを防止することができる。
また、シャーナット部１２のねじ込み量に応じた角度分だけ、トルク量視認マーク１８が基点マーク１７との対峙位置からシャーナット部１２のねじ込み方向へ回動する（図５）。作業者は、このトルク量視認マーク１８が、基点マーク１７との対峙位置を基準に回動した角度から、シャーナット部１２のねじ込みに作用した概略のトルク量を、視覚的に認識することができる。

次に、図６〜図１０を参照して、この発明の実施例２に係るトルクコントロールナットを説明する。
図６〜図８に示すように、この発明の実施例２に係るトルクコントロールナット１０Ａの特徴は、Ｏリング１５に代えてＣ字形状のワッシャ（ストッパ部材）１５Ａを採用した例である。
ワッシャ１５Ａには、その周方向の一部分に、ボルト１９のねじ部より若干幅が狭いスリットが形成されている。

ナット締結時には、図９（ａ）,（ｂ）に示すように、ナット締結が完了する直前、シャーナット部１２の破断部分がウエスト部１３のテーパ部１３ａに乗り上げる。この状態でさらにシャーナット部１２がねじ込まれることで、テーパ部１３ａがナット半径方向の内側へ押し込まれ、トルクナット部１１の内ねじ部分によってボルト１９の外ねじ部分が挟み込まれる（図９（ｃ））。その結果、トルクナット部１１の固定強度が増大し、トルクナット部１１の緩みを防止することができる。

また、ナット締結の完了時、ワッシャ１５Ａが両ナット部１１，１２の間で、所定の押圧力で挟持される。これにより、シャーナット部とトルクナット部との密着性が高まる。なお、ワッシャ１５Ａに代えて、図１０に示すようなスナップリング（ストッパ部材）１５Ｂを採用してもよい。
その他の構成、作用および効果は、実施例１と略同じであるため説明を省略する。

この発明のトルクコントロールナットは、鉄骨部材、鉄筋部材、ボルトの固定用などとして有用である。

１０、１０Ａ トルクコントロールナット、
１１ トルクナット部、
１１ａ 内ねじ、
１２ シャーナット部、
１２ａ 内ねじ、
１３ ウエスト部、
１３ａ テーパ部、
１４ 環状溝、
１５ Ｏリング（ストッパ部材）、
１５Ａ ワッシャ（ストッパ部材）、
１５Ｂ スナップリング（ストッパ部材）、
１６ レンチ（ナット締結工具）、
ａ，ｂ 二面幅。

Claims (3)

1. トルクナット部と、該トルクナット部の内ねじと同一の内ねじを有するシャーナット部と、前記トルクナット部と前記シャーナット部とを一体的に連結し、前記シャーナット部のトルクが適正範囲を超えた時に剪断されるウエスト部とを備え、前記ウエスト部の外周に環状溝が形成されたトルクコントロールナットにおいて、
   前記トルクナット部および前記シャーナット部は二面幅が同一の六角ナットで、
   前記環状溝には、該環状溝から一部が外方へ突出し、かつナット締結工具による前記シャーナット部および前記トルクナット部の同時掛合を防止するストッパ部材が挿入されたトルクコントロールナット。
2. 前記ウエスト部の外周部には、その全長にわたって、前記シャーナット部に向かって徐々に小径化するテーパ部が形成された請求項１に記載のトルクコントロールナット。
3. 前記トルクナット部の側面のうち、前記シャーナット部側の辺部の一部には、トルク測定の基準となる基点マークが付され、
   前記シャーナット部の側面のうち、前記トルクナット部側の辺部における前記基点マークとの対峙位置には、前記ウエスト部の剪断後に前記シャーナット部をねじ込む際に作用する前記シャーナット部のトルク量を、前記基点マークとの対峙位置からの回動角度で視覚的に表示するトルク量視認マークが付された請求項１または請求項２に記載のトルクコントロールナット。

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