JP2013122289A - ナット及びボルト・ナットの締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】緩み防止の作用を果たすことは勿論、無理なく確実に緩み止め用の係止爪の作用が果たし得るナット、及び、同ナットを用いたボルト・ナットの締結構造の提供を目的とする。
【解決手段】ナット本体２１上の係止部材３１に係止爪３４を設ける。係止爪３４は、固定部３２から軸方向に伸びる立ち上がり部３５と、立ち上がり部３５から周方向に伸びる延設部３６とを備える。ボルトにナットが螺合した際、延設部３６が弾性変形した状態でボルトの雄ねじに係合する。ねじが緩み方向に回転すると、ボルトの係合凹部に延設部３６が位置した状態で、３６が弾性変形前の状態に戻るべく軸方向に動いて、延設部３６がボルトの係合凹部の係合面に係止される。延設部３６は軸方向にナット本体２１から遠ざかるに従って、軸心方向に近づくように、内側に傾斜している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ナット及びこのナットを用いたボルト・ナットの締結構造に関する。

従来より、特許文献１に示すように、雄ねじが設けられた軸部と前記雄ねじを含む前記軸部に形成された係合凹部とを備えたボルトと、中央にねじ穴を有するナット本体と前記ナット本体に取り付けられた係止部材とを備えたナットとの締結構造が知られている。より詳しくは、前記係止部材には、ねじ穴の径内方向に伸びる係止爪が設けられており、前記係合凹部と係合するようにしたものであり、前記係合凹部は、前記雄ねじにおけるボルト・ナットの締付方向の前方に位置する案内面と、前記雄ねじにおけるボルト・ナットの締付方向の後方に位置する係合面とを備える。前記案内面は、前記ボルト・ナットが前記締付方向に回転するときに、前記係止部材が乗り越えて進むことを許すものであり、前記係合面は、前記ボルト・ナットが緩み方向に回転するときに、前記係止部材と係合して前記係止部材が乗り越えて進むことを許さないことで、前記ナットが緩まないようにしたものである。

より詳しくは、前記ナットの前記係止部材は、前記ナット本体上に固定された固定部と、係止爪とを備え、前記係止爪は、前記固定部から前記ねじ穴の実質的に軸方向に伸びる垂直立ち上げ部と、前記垂直立ち上げ部の側部から前記ねじ穴の実質的に周方向に伸びると共に径内方向に湾曲して伸びる延設部とを備えたものである。前記ボルトに前記ナットが螺合した際、前記係止爪が弾性変形した状態で、前記延設部が前記雄ねじに係合し、前記係合凹部に前記延設部が位置した状態で、前記係止爪が前記弾性変形前の状態に戻るべく前記ねじ穴の径内方向に動いて、前記延設部が前記係合凹部内に位置するものであり、前記ボルト・ナットが緩み方向に回転するときに、前記延設部が前記係合面と係合することにより、前記係合面を乗り越えて進むことができないようにしたものである。

ところが、前記ナットをボルトに螺合していく際、うまく螺合できないことがあった。この螺合不良の原因を研究したところ、係止爪がボルトのねじ山に引っ掛かってしまう場合があることが発見された。詳しは、ボルトからナットを螺合していくと、ナットのねじ穴を螺合通過したボルト先端が、頭を出して、前記係止部材にさしかかると、前記延設部の下端（延設部のナット本体に一番近い端面）が、ボルトのねじ山に引っ掛かってしてまい、それ以上、締め付けを行なうことができなくなる場合があることが判明した。

実開平３−１２９７１１７号公報

本願発明の目的は、緩み防止の作用を果たすことは勿論、無理なく確実に緩み止め用の係止爪の作用が果たし得るナット、及び、同ナットを用いたボルト・ナットの締結構造の提供を目的とする。

ボルトに対して締め付けられるナットあって、前記ボルトは、雄ねじが設けられた軸部と、前記雄ねじを含む前記軸部に形成された係合凹部とを備え、前記ナットは、ねじ穴を有するナット本体と、前記ナット本体に取り付けられた係止部材とを備え、前記係合凹部は、前記雄ねじにおける締付方向の前方に位置する案内面と、前記雄ねじにおける締付方向の後方に位置する係合面とを備え、前記案内面は、締付方向への回転時に、前記係止部材が乗り越えて進むことを許すものであり、前記係合面は、緩み方向への回転時に、前記係止部材と係合して前記係止部材が乗り越えて進むことを許さないことで、前記ナットが緩まないようにしたボルト・ナットの締結構造に用いられるナットにおいて、前記ナットの前記係止部材は、前記ナット本体上に固定された固定部と、係止爪とを備え、前記係止爪は、前記固定部から前記ねじ穴の実質的に軸方向に伸びる立ち上げ部と、前記立ち上げ部から伸びる延設部とを備えたものであり、前記立ち上げ部は、前記ねじ穴よりも外側から立ち上がるものであり、前記延設部の少なくとも一部が、前記ねじ穴の軸方向からみて、前記ねじ穴の内側に位置しており、且つ、前記延設部は、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜しているものであり、前記ボルトに前記ナットが螺合した際、前記係止爪が弾性変形した状態で、前記延設部が前記雄ねじに沿った状態となり、前記係合凹部に前記延設部が位置した状態で、前記係止爪が前記弾性変形前の状態に戻るべく前記ねじ穴の径内方向に動いて、前記延設部が前記係合凹部内に位置するものであり、前記緩み方向への回転時に、前記延設部が前記係合面と係合することにより、前記係合面を乗り越えて進むことができないようにしたことを特徴とするナットを提供すると共に、同ナットを用いたボルト・ナットの締結構造を提供するものである。

本願発明にあっては、前記延設部が、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜しているため、ボルトとナットとの螺合時に、ボルトのねじ山が延設部に引っ掛かって動かなくなることを防止することができ、無理なく確実に回り止め用の係止爪の作用を果たし得るナット、及び、同ナットを用いたボルト・ナットの締結構造の提供することができたものである。

そして、立ち上げ部を、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜させて実施することによって、立ち上げ部の側部から延設される延設部も径内方向に傾斜させることができる。これにより、立ち上げ部は軸方向に真っ直ぐ立ち上げ、延設部の全部又は一部のみを径内方向に傾斜させる場合に比して、ボルトの雄ねじに対して無理なく沿わせることができる。

また、前記固定部から、前記ねじ穴の径内方向に緩み止め部を突出形成することにより、緩み止め凹部を備えていないボルトに対して使用した場合にあっても、緩み防止の作用を果たすことができる。

（Ａ）本願発明の実施の形態に係るボルト・ナットの締結構造の斜視図。 （Ａ）同締結構造のナットの係止部材の斜視図。 （Ａ）同係止部材の平面図、（Ｂ）同係止部材の正面図。 （Ａ）同ナットの平面図、（Ｂ）同ナットの縦断面図。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態を説明する。
この実施の形態に係るの締結構造は、ボルト１１とナット２０との組合せからなる。

ボルト１１は、雄ねじ１３が設けられた軸部１２と、雄ねじ１３を含む軸部１２に形成された係合凹部１４とを備える。係合凹部１４は、軸方向においては、軸部１２の全長に渡って設けることもできるが、最低限、締付時にナット２０と螺合する位置に設けられておれば足りる。また、周方向においては、１箇所に設ければ足りるが、複数箇所に設けることもできる。この例では、１８０度の間隔で２箇所に設けられている。

それぞれの係合凹部１４は、案内面１６と係合面１５とを備える。より詳しくは、雄ねじ１３におけるボルト・ナットの締付方向の前方に位置する案内面１６と、雄ねじ１３におけるボルト１１・ナット２０の締付方向の後方に位置する係合面１５とを備える。案内面１６は、ボルト１１・ナット２０が前記締付方向に回転するときに、後述するナット２０の係止爪３４が乗り越えて進むことを許すものであり、係合面１５は、ボルト１１・ナット２０が緩み方向に回転するときに、係止爪３４と係合して係止爪３４が乗り越えて進むことを許さないものである。

従って、半径に対する角度は、係合面１５の方が、案内面１６よりも大きい。具体的には、係合面１５の同角度は、４５度以上であることが適当であり、案内面１６は４５度未満（望ましくは０〜±ナット２０度）であることが適当である。なお、本発明において、ボルト１１・ナット２０の回転は、両者が相対的に回転することを意味するものであり、例えば、ナット２０が回転せず、ボルト１１が回転して締付方向、緩み方向にする場合にあっても、ナット２０が締付方向、緩み方向にすると表現する。また、係合面１５と案内面１６は、必ずしも平面である必要はなく、曲面であってよく、その形状は、前記の趣旨に反しない限り、適宜変更できる。

ナット２０は、中央にねじ穴２２を有するナット本体２１と、この座面の反対側の端面（図の上面）に取り付けられた係止部材３１とを備える。この例では、係止部材３１をカシメによって、固定するために、ナット本体２１の上面にはかしめ部２４が形成されおり、係止部材３１をかしめ部２４の内側に配置して、かしめ部２４を曲げ加工して係止部材３１を固定する。このかしめ部２４は、環状でなくともよく、固定が可能なことを条件に部分的に形成すれば足りる。また、係止部材３１に貫通穴などの位置決め部を形成しておき、係止部材３１を回動不能に強固に固定するようにしてもよい。このカシメの他、溶接等の他の固定手段で係止部材３１をナット本体２１に固定するようにしてもよい。

係止部材３１は、全体が、薄板状の金属製の環状体をなすもので、外周側の固定部３２と、内周側の係止爪３４とを備える。この例では、係止爪３４は、環状の固定部３２の内輪から、外側に向けて切り起こして形成されたもので、外側の支持部分３３で、固定部３２の他の部分と繋がっている。この係止部材３１は、係止爪３４のみが弾性を有すればよいが、加工コストを考慮すると、全体を薄板状のバネ鋼等の金属から形成する方が有利である。係止爪３４は、１個以上設けられればよく、この例では、等間隔に２個設けられている。この係止爪３４は、ボルト１１の係合凹部１４に対して、最低限、１箇所で係合するようにしておけば足りるが、ボルト１１の係合凹部１４の個数と同数や倍数の個数の係止爪３４を設けるなどして、同時に複数箇所で係合するようにしておくことが望まし。
固定部３２は、上述のとおり、ナット本体２１の上面に固定されるもので、ナット本体２１のねじ穴２２よりも大きな径を有する。

係止爪３４は、傾斜立ち上がり部３５と延設部３６とを備える。この係止爪３２は、本例では、固定部３２の一部を切り起こすことによって形成されたものである。

図３（Ｂ）に示すように、傾斜立ち上がり部３５は、固定部３２から雌ねじ２３の実質的に軸方向に伸びるものであるが、本例の特徴として、径内方向に傾斜しているものである。詳しくは、傾斜立ち上がり部３５は、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って、前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜している。この傾斜角度ａ（軸線と傾斜立ち上がり部３５とのなす角度ａ）は、5〜35度が適当であり、より好ましくは15〜25度であるが、これに限定されるものではなく、後述の作用を果たし得ることを条件に適宜変更して実施する事かできる。

図３（Ａ）に示すように、平面視において、この傾斜立ち上がり部３５は、半径方向に対して直交する接線方向に伸びるものであってもよいが、この例では、接線方向に対して内側に傾斜している。この例では、この傾斜角度ｂを10度としているが、−45〜＋45度を例示でき、この範囲を外れても係止爪３２が係合面に係合できることを条件に、適宜変更することができる。

次に、この立ち上げ部３５の側部３７から延設部３６が延設されている。詳しくは、ナット２０の緩み方向に回転する方向（矢印ｙ方向）の側部３７から、延設部３６が延設されている。この実施の形態では、立ち上げ部３５の側部３７の略全高から、延設部３６が伸ばされているが、例えば、立ち上げ部３５の側部３７の２分の１の範囲から、延設部３６を延設するようにしてもよく、その範囲（上下高さの範囲）は、緩み止め機能を果たし得ることを条件に適宜変更できる。
この延設部３６は、先端に向かうに従って漸次径内方向に進むものである。

この実施の形態では、延設部３６は、立ち上げ部３５の側部３７に連なる中間部分４２と、中間部分４２の略周方向の先端に連なる先端部分３９とを備える。中間部分４２は、軸方向からみて（即ち平面視）、立ち上げ部３５の側部３７から、ねじ穴２２の実質的に周方向に伸びると共に、先端に向かうに従って漸次径内方向に進むものである。具体的には、中間部分４２は、半径に対して、約２５度の角度を有し、先端部分３９は、半径に対して、約４５緩み止め部度の角度を有するものであり、中間部分４２と先端部分３９との半径に対する角度の差は約20度となっている。この角度の差は適宜変更でき、0〜50度程度が望ましく、15〜23度程度がより望ましい。なお、角度の差が０度の場合には、先端部分３９と中間部分４２との小区分がなく、全体が一つの延設部３６であると言える。反対に、３つ以上の小区分を設けることもでき、全体に曲線を描いて湾曲する形状であってもよい。

延設部３６は、ねじ穴２２の軸方向からみて、少なくともその一部が前記ねじ穴２２内に位置している。ここで、ねじ穴２２内とは、ねじ穴２２の雌ねじ２３の谷底２３ａよりも、内側（中心側）に位置することを意味するものであり、これによって、延設部３６の一部が、ねじ穴２２と螺合するボルト１１の雄ねじ１３に接触する。なお、図３（Ａ）において、２３ｂは雌ねじ２３の山の頂きを示す。この実施の形態では、先端部分３９が雄ねじ１３に接触する。この先端部分３９は、前記ナット本体２１から軸方向に遠ざかるに従って（図３（Ｂ）の上方向に向かうに従って）、ねじ穴２２の中心に近づくように径内方向に傾斜している。この傾斜は、先の立ち上げ部３５が傾斜していることによってなされたものであるが、立ち上げ部３５と延設部３６（特に先端部分３９）との傾斜の角度は、必ず一致している必要はなく、立ち上げ部３５が軸方向と並行であっても、延設部３６（特に先端部分３９）のみを傾斜させてもよい。但し、立ち上げ部３５と共に傾斜させる方が、無理なく弾性変形でき、また、加工上も容易である。
ボルト１１にねじ穴２２が螺合した際、係止爪３４が弾性変形した状態で、延設部３６（この例では先端部分３９）が雄ねじ１３に係合する。

詳しくは、まず、ナット２０に螺合し、ねじ穴２２を抜け出したボルト１１の先端１７の不完全ねじ部が、ねじ穴２２の雌ねじの谷よりも内側（中心側）に位置している先端部分３９に当接し、これを径外方向に弾性変形させながらボルト１１は締め付け方向へのねじの進行を続ける。そして、係合凹部１４に先端部分３９が位置した状態で、係止爪３４が弾性変形前の状態に戻るべく径内方向に動いて、先端部分３９が係合凹部１４内に位置する。この状態で、さらにボルト１１が締め付け方向に回転すると、先端部分３９は案内面１６を乗り越えて、係合凹部１４から出て、ねじ山に沿った状態に戻る。

他方、前記ボルト・ナットが緩み方向に回転して、先端部分３９が係合凹部１４に入ると、係合面１５と係合することによって、係合面１５を乗り越えて進むことができず、係合凹部１４の位置で、回り止めとなり、ねじの確実な回り止めが実現する。

ここで、特許文献１の回り止めと同じ構造では、立ち上げ部３５が固定部３２から直角に立ち上げられ、軸方向と並行な状態となる。そのため、延設部３６も軸方向と並行となる。その結果、ナット２０に螺合してねじ穴２２を抜け出したボルト１１の先端１７の不完全ねじ部が、延設部３６に当接する時、延設部３６の下端辺（軸方向においてナット２０に近い辺）が雄ねじ１３に引っ掛かってしまい、うまく径外方向に弾性変形せず、引っ掛かった箇所で止まってしまう場合がある。これに対して、本発明にあっては、延設部３６（特に先端部分３９）が、ナット本体２１から軸方向に遠ざかるに従って、ねじ穴２２の中心に近づくように径内方向に傾斜しているため、延設部３６（特に先端部分３９）の下端辺４０（軸方向においてナット２０に近い辺）が雄ねじ１３に引っ掛かってしまうおそれを少なくすることができる。

最も望ましくは、延設部３６（特に先端部分３９）の下端辺４０の半径が、ねじ穴２２よりも大きく、延設部３６（特に先端部分３９）の上端辺４１（軸方向においてナット２０から遠い辺）の半径がねじ穴２２よりも小さいようにする。これによって、雄ねじ１３は、先端部分３９と最初に接触する部分が、延設部３６の下端辺４０と上端辺４１との間の面になるため、下端辺４１が雄ねじ１３に引っ掛かってしまうおそれがなくなり、円滑に径外方向に係止爪３４が広がることになる。ただ、先に説明したように、先端部分３９はナット本体２１から軸方向に遠ざかるに従って、径内方向に傾斜しているため、延設部３６（特に先端部分３９）の下端辺４０の半径がねじ穴２２よりも小さい場合にあっても、その傾斜によって、従来のものよりも上手く、径外方向に係止爪３４が広がることができる。また、下端辺４０は、ねじ穴２２の軸方向と直交する方向に伸びるものであってもよいが、この例では、先端に向かうに従ってナット本体２１から軸方向に遠ざかるように傾斜（図では斜め上方に傾斜）している。これによって、上記の雄ねじ１３との引っ掛かりの可能性をより小さくすることができるため有利である。

次に、この例では、係止爪３４以外に、緩み止め部５１を設けている。この緩み止め部５１は、ねじ穴２２の径内方向に突出しているもので、この例では、係止爪３４と係止爪３４との間の略半円の弧状部分である。

ここで、係止爪３４は、前述のように環状の固定部３２の内周辺から、外側に向けて切り起こして形成されているため、切り起こされた部分は、固定部３２の内周辺から径外方向に凹んだ切り欠き部３８となる。従って、この緩み止め部５１は、切り欠き部３８と切り欠き部３８との間に挟まれた形態の弧状の突出片となっているものであり、係止爪３４とは実質的に独立して動くものである。

この緩み止め部５１の内端辺は、径方向位置においてねじ穴２２の雌ねじの谷底よりも径内側に位置する。これにより、ボルト１１・ナット本体２１が螺合した状態で、雄ねじ１３と係合して弾性変形し、ねじ山の進み側フランクの上面を下方に押圧するように軸方向に力を加えるようにして、前記係合凹部１４が設けられていないボルトに対しても、弾性によるねじの緩み止めがなされ得る。

上記の実施の形態の他、本願発明は種々変更して実施することができるものであり、例えば、延設部３６を上下にくの字状に折り曲げて形成してもよい。言い換えると、延設部３６（特に先端部分３９）を、軸方向に上下に２つの小区分に区画し、下方を小区分を径外方向に傾斜させ、上方の小区分とは軸方向に対して異なる角度となるようにしてもよい。本発明は、右ねじでも、左ねじでも、どちらでも実施することができる。

１１ ボルト
１２ 軸部
１３ 雄ねじ
１４ 係合凹部
１５ 係合面
１６ 案内面
１７ ボルトの先端
２０ ナット
２１ ナット本体
２２ ねじ穴
２３ 雌ねじ
２４ かしめ部
３１ 係止部材
３２ 固定部
３３ 支持部分
３４ 係止爪
３５ 立ち上げ部
３６ 延設部
３７ 側部
３８ 切り欠き部
３９ 先端部分
４０ 下端辺
４１ 上端辺
４２ 中間部分
５１ 緩み止め部

Claims (6)

1. ボルトに対して締め付けられる、ナットにおいて、
   前記ナットは、雌ねじを備えたねじ穴を有するナット本体と、前記ナット本体に固定された係止部材とを備え、
   前記係止部材は、前記ナット本体に固定された固定部と、係止爪とを備え、
   前記係止爪は、前記固定部から前記ナットのねじ穴の実質的に軸方向に伸びる立ち上げ部と、前記立ち上げ部から伸びる延設部とを備えたものであり、
   前記立ち上げ部は、前記ねじ穴よりも外側から立ち上がるものであり、
   前記延設部の少なくとも一部が、前記ねじ穴の軸方向からみて、前記ねじ穴の内側に位置しており、且つ、前記延設部は、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜していることを特徴とするナット。
2. 前記ボルトは、雄ねじが設けられた軸部と、前記雄ねじを含む前記軸部に形成された係合凹部とを備え、
   前記係合凹部は、前記雄ねじにおける締付方向の前方に位置する案内面と、前記雄ねじにおける締付方向の後方に位置する係合面とを備え、
   前記案内面は、締付方向への回転時に、前記係止部材が乗り越えて進むことを許すものであり、
   前記係合面は、緩み方向への回転時に、前記係止部材と係合して前記係止部材が乗り越えて進むことを許さないことで、前記ナットが緩まないようにしたものであり、
   前記ボルトに前記ナットが螺合した際、前記係止爪が弾性変形した状態で、前記延設部が前記雄ねじに沿った状態となり、
   前記係合凹部に前記延設部が位置した状態で、前記係止爪が前記弾性変形前の状態に戻るべく前記ねじ穴の径内方向に動いて、前記延設部が前記係合凹部内に位置するものであり、
   前記緩み方向への回転時に、前記延設部が前記係合面と係合することにより、前記係合面を乗り越えて進むことができないようにしたことを特徴とする請求項１記載のナット。
3. 立ち上げ部は、前記ナット本体から軸方向に遠ざかるに従って前記ねじ穴の中心に近づくように径内方向に傾斜して前記固定部から立ち上がっているものであることを特徴とする請求項１又は２記載のナット。
4. 前記延設部は、先端部分と中間部分とを備え、
   前記中間部分は、前記傾斜立ち上げ部の側部から前記ねじ穴の実質的に周方向に伸びると共に、先端に向かうに従って漸次径内方向に進むものであり、
   前記先端部分は、前記中間部分から前記ねじ穴の実質的に周方向に伸びると共に、先端に向かうに従って漸次径内方向に進むものであり、
   前記先端部分が前記径内方向に進む率が、前記中間部分が前記径内方向に進む率よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のナット。
5. 前記固定部から、前記ねじ穴の径内方向に緩み止め部が突出形成され、前記緩み止め部の両側には切り込みが形成されているものであり、
   前記ボルトに前記ナットが螺合した状態で、前記緩み止め部が前記ナット本体から軸方向に遠ざかるように弾性変形することとにより、ねじの緩み止めがなされることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のナット。
6. 雄ねじが設けられた軸部と前記雄ねじを含む前記軸部に形成された係合凹部とを備えたボルトと、中央にねじ穴を有するナット本体と前記ナット本体に取り付けられた係止部材とを備えたナットとの締結構造であり、
   前記係合凹部は、前記雄ねじにおけるボルト・ナットの締付方向の前方に位置する案内面と、前記雄ねじにおけるボルト・ナットの締付方向の後方に位置する係合面とを備え、
   前記案内面は、前記ボルト・ナットが前記締付方向に回転するときに、前記係止部材が乗り越えて進むことを許すものであり、
   前記係合面は、前記ボルト・ナットが緩み方向に回転するときに、前記係止部材と係合して前記係止部材が乗り越えて進むことを許さないことで、前記ナットが緩まないようにしたボルト・ナットの締結構造において、
   前記ナットは請求項１〜５の何れかに記載のナットであり、
   前記ボルトに前記ナットが螺合した際、前記係止爪が弾性変形した状態で前記ボルトの前記雄ねじに係合し、
   前記ボルトの前記係合凹部に前記延設部が位置した状態で、前記延設部が前記弾性変形前の状態に戻るべく軸方向に動いて、前記延設部が前記係合凹部内に位置し、前記係止爪が前記係合面を乗り越えて進むことを許さないことで、前記ナットが緩まないようにしたボルト・ナットの締結構造。