JP2018040376A - 締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】何ら締結作業性を変えることなく、螺合した締め付けナットと緩み止めナットとを一体化させ、締め付けナットの緩みを確実に防止し得る締結具を提供すること。【解決手段】ボルト１の軸部３を本体軸部３ａとその先端側に存在する細径軸部３ｂとし、本体軸部に雄ネジ４ａを設け、細径軸部に前記本体軸部に設けられた雄ネジよりピッチの狭い雄ネジ４ｂを設けると共に、前記本体軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジ７を締め付けナット５に設け、前記細径軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジ８を緩み止めナット６に設けることにより、本体軸部に締め付けナットを螺合させ、細径軸部に緩み止めナットを螺合させるようにした締結具であって、上記締め付けナットと上記緩み止めナットとの間に、表面１０ａ及び裏面１０ｂに、それぞれ当接する前記締め付けナットと緩み止めナットの表面を掘り起こす突起１１を設けた座金１０を介在させた締結具とした。【選択図】図１２

Description

本発明は、締結具に関するもので、特にボルト、ナットそして座金とからなる締結具に関するものである。

従来から、締結具として、一本のボルトに二つのナットを螺合した緩み止め構造、いわゆるダブルナット式とした緩み止め構造を有する締結具が存在する。これは、ボルトに螺合した締め付けナットに続いて緩み止めナットを螺合して締め付け、振動等によって締め付けナットが緩む方向に回転するのを、緩み止めナットによって阻止するものである。

この緩み止め構造は、締め付けナットと緩み止めナットの双方に同一ピッチの雌ネジを形成し、それと同一ピッチの雄ネジを軸部に形成したボルトに螺合し、締め付けた両ナット間に生じる摩擦力によって、締め付けナットの緩みを防止するものである。

従来のこうした構造に係る締結具は、締め付けナットの緩みをある程度防止することができるものの、大きな振動が長時間加わると、締め付けナットと緩み止めナットがいわゆる供回りを起こし、ボルトから両ナットが緩んでしまうといった問題があった。

そこで、本件出願人等は、先に振動などによりナットが供回りを起こすことがなく、有効にナットの緩みを防止し得る締結具を考案し、実用新案登録出願を行った（特許文献１）。
この実用新案登録出願を行った締結具は、ボルトの軸部を本体軸部とその先端側に存在する細径軸部とし、前記本体軸部に並目ネジの雄ネジを形成し、前記細径軸部に細目ネジの雄ネジを形成すると共に、前記並目ネジに螺合する雌ネジを締め付けナットに形成し、前記細目ネジに螺合する雌ネジを緩み止めナットに形成することにより、前記本体軸部に締め付けナットを螺合させ、前記細径軸部に緩み止めナットを螺合させるようにした、ボルトとナットとからなる締結具である。

上記したボルトとナットとからなる締結具によれば、締め付けナットと緩み止めナットのピッチが異なるので、両ナットが供回りを起こすことがなく、よって締め付けナットの緩みを効果的に防止することができるものであった。

一方、特許文献２，３には、２つのナットを用いたダブルナット式のボルトとナットとからなる締結具において、そのナット同士の当接面に、それぞれ鋸刃状等の凹凸部を予め形成し、両ナットを一体化させ、ボルトからの緩みを防止する技術が開示されている。

登録実用新案第３１７９８７４号公報 特開２００４−２０４８６７号公報 登録実用新案第３１５３１３０号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示された締結具は、ナット間の摩擦力により締め付けナットと緩み止めナットとが独立して動くことができず、一体となって動く状態である場合には、両ナットはピッチが異なるために供回りすることはできず、有効に締め付けナットの緩みを防止できるものではあったが、何らかの要因で細目ネジに螺合した緩み止めナットが先に独立して緩んでしまった場合には、その後はもはや両ナットを一体として供回りさせるナット間の摩擦力は働かず、それぞれのナットが独立して緩んでしまうことが起こり得ることから、締め付けナットの緩み、及びそのボルトからの脱落が懸念されるものであった。

また、特許文献２，３に開示されたナット同士の当接面に、それぞれ鋸刃状等の凹凸部を予め形成しておく技術にあっては、通常のナットを使用することはできず、凹凸部を有する特殊なナットを製作する必要があり、コスト高となっていた。また特許文献２の〔０００４〕段にも記載されているように、副ナットの主ナットへの締め付け時に、過度の荷重がかかった状態で両凹凸部が擦り合わされるため、係合手段である凹凸部が損傷してしまい、その結果、主ナットと副ナットとの当接面が噛合されにくく、主ナットの緩みを効果的に防止することができないことが生じていた。

本発明は、上述した先行技術が有する種々の課題に鑑み成されたものであって、その目的は、何ら締結作業性を変えることなく、螺合した締め付けナットと緩み止めナットとを一体化させ、締め付けナットの緩み、しいては締結具の緩み確実に防止し得るボルト、ナットそして座金とからなる締結具を提供することにある。

上記した目的を達成するため、本発明は、次の（１）〜（５）に記載の締結具とした。
（１）ボルトの軸部を本体軸部とその先端側に存在する細径軸部とし、前記本体軸部に雄ネジを設け、前記細径軸部に前記本体軸部に設けられた雄ネジよりピッチの狭い雄ネジを設けると共に、前記本体軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジを締め付けナットに設け、前記細径軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジを緩み止めナットに設けることにより、前記本体軸部に締め付けナットを螺合させ、前記細径軸部に緩み止めナットを螺合させるようにした締結具であって、上記締め付けナットと上記緩み止めナットとの間に、表面及び裏面に、それぞれ当接する前記締め付けナットと緩み止めナットの表面を掘り起こす突起を設けた座金を介在させたことを特徴とする、締結具。
（２）上記座金に設けられた突起が、表面と裏面の同一位置に形成されていることを特徴とする、上記（１）に記載の締結具。
（３）上記座金に設けられた突起が、当接する締め付けナットと緩み止めナットの表面に食い込む楔突起と、前記楔突起の後方に設けられた押圧突起とからなることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の締結具。
（４）上記楔突起及び押圧突起が、座金の表面及び裏面に、それぞれ等間隔を開けて複数組形成されていることを特徴とする、上記（３）に記載の締結具。
（５）上記座金の中心穴周囲が、傾斜部に形成されていることを特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の締結具。

上記した本発明に係る締結具によれば、締め付けナットと緩み止めナットとの間に、表面及び裏面にそれぞれ当接する前記ナットの表面を掘り起こす突起を設けた座金を介在させたので、締め付けにより両ナットは座金を介して一体となり、独立して回ることができない状態となる。一方、本発明が対象としている締結具は、本体軸部に設けた雄ネジに螺合する締め付けナットと、細径軸部に設けた前記本体軸部の雄ネジよりピッチの狭い雄ネジに螺合する緩み止めナットとからなるものであるので、両ナットの回転による進度が異なり、締め付けナットと緩み止めナットとは供回りを起こすことができない状態のものである。上記した本発明の締結具の両作用、即ち、突起を有する座金により締め付けナットと緩み止めナットとを一体化させる作用と、ピッチ差を設けて締め付けナットと緩み止めナットとの供回りを阻止する作用とが相俟って、ナットの緩みを確実に防止し得る締結具となる。

本発明において使用するボルトの一実施形態を示した側面図である。 本発明において使用する締め付けナットの一実施形態を示した上方視斜視図である。 本発明において使用する緩み止めナットの一実施形態を示した上方視斜視図である。 本発明において使用する座金の一実施形態を示した上方視斜視図である。 図４に示した座金の下方視斜視図である。 図４に示した座金の平面図である。 図４に示した座金の正面図である。 図４に示した座金の右側面図である。 図４に示した座金の底面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う部分の断面図である。 図４に示した座金に設けられた突起を拡大して示した斜視図である。 図１〜図１１に示したボルト、締め付けナット及び緩み止めナット、そして座金を使用した締結構造の一実施形態を示した図であって、ボルトに締め付けナット及び緩み止めナットを螺合させる前の状態を示した一部を断面とした側面図である。 図１２に示した締結構造において、ボルトに締め付けナットを螺合させた状態を示した一部を断面とした側面図である。 図１２に示した締結構造において、ボルトに締め付けナット及び緩み止めナットを座金を介在させて螺合させた状態を示した一部を断面とした側面図である。 緊締後の締め付けナットと緩み止めナットとの間に介在させた座金の状況を示した拡大断面図である。 座金に設けられた突起により形成されたナット表面の膨出部を概念的に示した拡大断面図である。

以下、上記した本発明に係る締結具の実施形態を、図面を示して詳細に説明する。

本発明において使用するボルト１は、図１に示したように、頭部２と、軸部３とを有する。頭部２は、略六角柱の形状をなし、スパナ、六角レンチなどの工具により締め付けるのに適した形状とされている。また、軸部３は、本体軸部３ａと、その先端側に存在する細径軸部３ｂとから構成され、前記本体軸部３ａ及び細径軸部３ｂには、それぞれ並目の雄ネジ４ａ、４ｂが形成されている。ここで、細径軸部３ｂは本体軸部３ａより軸径が小さいため、両者にともに並目の雄ネジを形成した場合にも、細径軸部側の雄ネジ４ｂは本体軸部側の雄ネジ４ａより狭いピッチのものとなる。なお、本体軸部３ａに並目ネジの雄ネジを形成し、細径軸部３ｂに細目ネジの雄ネジを形成した場合には、そのピッチ差がより大きなものとなるため、それでもよい。

上記細径軸部３ｂは、上記本体軸部３ａの軸径の６０〜９０％の軸径に形成されていることが好ましく、７０〜８５％の軸径に形成されていることが更に好ましい。これは、６０％に満たない細い細径軸部を形成した場合には、該細径軸部の強度が弱くなると共に、該細径軸部に形成された雄ネジ４ｂに螺合する緩み止めナットと、本体軸部に形成された雄ネジ４ａに螺合する締め付けナットとの十分な当接面を確保することが困難となるために好ましくない。逆に９０％を超える細径軸部を形成した場合には、本体軸部に形成された雄ネジ４ａへの締め付けナットの挿入・螺合に際して、該細径軸部に形成されたピッチの異なる雄ネジ４ｂが邪魔となるおそれがあるために好ましくない。

また、上記細径軸部３ｂに形成された雄ネジ４ｂのピッチは、本体軸部３ａに形成された雄ネジ４ａのピッチの５０〜８０％に形成されていることが好ましく、５５〜７５％に形成されていることが更に好ましい。これは、５０％に満たない狭いピッチの雄ネジ４ｂを細径軸部３ｂに形成した場合には、該雄ネジ４ｂに螺合する緩み止めナットの進度が遅く、締結作業上好ましくない。一方、８０％を超え、本体軸部３ａに形成された雄ネジ４ａのピッチとさほど差のない雄ネジを細径軸部３ｂに形成した場合には、締め付けナットと緩み止めナットが供回りを起こすおそれがあるために好ましくない。

なお、本体軸部３ａに形成する雄ネジ４ａは、本体軸部の全長に亘り形成されている必要は必ずしもなく、図示したように本体軸部３ａの上方のみに形成されていてもよい。

本発明において使用する締め付けナット５及び緩み止めナット６は、上記ボルト１の本体軸部３ａ及び細径軸部３ｂに形成された雄ネジ４ａ，４ｂが共に並目のネジである場合には、通常のナットをそのまま用いることができる。また、ボルト１に形成した雄ネジ４ａ，４ｂを特殊なピッチのネジとした場合には、それぞれの雄ネジ４ａ，４ｂに合う雌ネジ７，８をそれぞれ形成された締め付けナット５及び緩み止めナット６を用いることとなるが、いずれにしても、特殊な外形のものに加工する必要はない。なお、締め付けナット５及び緩み止めナット６の外形寸法は、図２、図３に示したように、略六角柱の形状をなし、スパナ、六角レンチなどの工具により締め付けるのに適した形状とされていると共に、同一の外形寸法のものであることが、締め付け時の作業性の観点から好ましい。また、締め付けナット５及び緩み止めナット６の硬度は、後記する座金１０の突起１１によって変形し易いよう、柔らかい材質、例えば２０ＨＲＣ以下の硬度のもので作製されていることが好ましい。

本発明において使用する座金１０は、図４〜図１１に示したように、その表面１０ａ及び裏面１０ｂに、それぞれ当接する上記締め付けナット５及び緩み止めナット６の表面を掘り起こす突起１１を設けたものである。

上記突起１１は、当接するナットの表面に食い込む楔突起１２と、前記楔突起１２の後方に設けられた押圧突起１３とからなる。これらの楔突起１２と押圧突起１３とは、１個ずつで１組の突起１１をなし、図示した実施形態においては、座金１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂに、それぞれ等間隔（１２０度）を開けて３組が表裏の同一位置に形成されている。

上記楔突起１２は、三角錐を倒した形状をなし、当接するナットの表面に食い込むと共に、その周囲に肉を盛り上げる作用を果たす。また、押圧突起１３は、半球状に形成されており、前記楔突起１２によって盛り上げられた肉を押し込み、楔突起１２と押圧突起１３との間に膨出部３０を形成する作用を果たす。これらの楔突起１２及び押圧突起１３は、高周波焼入れ等にてその硬度が上げられていることが好ましいく、その硬度は４０ＨＲＣを超えるものであることが好ましい。

また、座金１０の中心穴１４の周囲は、傾斜部１５に形成されている。この傾斜部１５は、座金を貫通するボルトの軸方向に突出し、当接する緩み止めナット６の面取り部に沿う形状とされている（図１０、図１５参照）。

上記したボルト１、締め付けナット５及び緩み止めナット６、更には上記座金１０を使用し、被締結物を締結するに際しては、従来と同様に行えばよい。
即ち、図１２に示したように、先ず締結すべき部材２０，２１のそれぞれに形成された貫通孔２２，２３に、ボルト１の軸部３を挿入する。この際、必要に応じて通常の座金２４を挿入したボルトの軸部３に嵌め込む。

続いて、図１３に示したように、ボルト１の本体軸部３ａに形成された雄ネジ４ａに、締め付けナット５を挿入・螺合し、強く締め付けることにより部材２０，２１を締結する。この際、ボルト１の先端部に存在するピッチの狭い雄ネジ４ｂは、径が細い細径軸部３ｂに形成されているため、締め付けナット５を本体軸部３ａの雄ネジ４ａに螺合させる場合に、何ら邪魔となることがない。また、本体軸部３ａに形成された雄ネジ４ａは、何ら欠損部分がないものであるために変形し難く、締め付けナット５を強く締め付けることが可能となる。

続いて、図１４に示したように、座金１０を介在させた状態で、ボルト１の細径軸部３ｂに形成された雄ネジ４ｂに、緩み止めナット６を挿入・螺合し、先に螺合した締め付けナット５の上面に座金１０の裏面１０ｂを、該緩み止めナット６の下面に座金１０の表面１０ａをそれぞれ強く圧接させる。これにより、座金１０の下面１０ｂに形成された突起１１によって、締め付けナット５の上面に座金１０と係合する膨出部３０が、座金１０の上面１０ａに形成された突起１１によって、緩み止めナット６の下面に座金１０と係合する膨出部３０がそれぞれ形成される（図１６参照）。

上記座金１０に形成された突起１１（楔突起１２、押圧突起１２）による膨出部３０の形成のメカニズムは、次の通りである。
締め付けナット５と緩み止めナット６との間に介在させられた座金１０は、該座金１０の中心穴１４の周囲が当接する緩み止めナット６の面取り部に沿う傾斜部１５に形成されていることからセンタリングが図られ、所定の位置に配置された状態となる。この状態で、緩み止めナット６を強く締め付けると、座金１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂにそれぞれ形成された突起１１は、当接するそれぞれのナット５，６の表面に強く圧接されることとなる。この際、突起１１は、座金１０の表裏の同一位置に形成されているため、座金１０は曲がることなく、ナット６の締め付け力は突起１１の圧接に効率的に利用される。突起１１は、当接するナット５，６の表面に食い込むと共に、その周囲に肉を盛り上げる作用を果たす楔突起１２と、楔突起１２によって盛り上げられた肉を押し込む作用を果たす押圧突起１３とからなるため、楔突起１２と押圧突起１３との間に膨出部３０が形成される。

そして、緩み止めナット６の締め付け後においては、上記両ナット５，６に形成された膨出部３０と座金１０の突起１１とが噛み合い、両ナットの相対的な回転を阻止する係合手段となり、締め付けナット５と緩み止めナット６とは座金１０を介して一体となり、独立して回ることができない状態となる。一方、ボルト１の本体軸部３ａに形成された雄ネジ４ａに螺合させた締め付けナット５と、ボルト１の細径軸部３ｂの雄ネジ４ｂに螺合させた緩み止めナット６とは、回転による進度が異なり、締め付けナット５と緩み止めナット６とは供回りを起こすことができない状態となる。上記した両作用、即ち、座金１０に設けられた突起１１により形成された膨出部３０からなる係合手段により締め付けナット５と緩み止めナット６とを座金１０を介して一体化させる作用、及びピッチ差を設けて締め付けナット５と緩み止めナット８との供回りを阻止する作用が相俟って、両ナット５，６のボルト１からの緩みを確実に防止することができる締結具となる。

以上、本発明に係るボルト、ナットそして座金とからなる締結具の一実施形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。

例えば、上記実施形態においては、ボルトとして、頭部２が略六角柱の所謂六角ボルトを示したが、六角穴付きボルト、アイボルト、蝶ボルト、スタッドボルトなどであってもよい。また、上記実施形態においては、突起１１を座金１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂに、それぞれ等間隔（１２０度）を開けて３組形成したものにつき説明したが、２組以上形成されていれば、十分に機能するものである。

以上、説明した本発明に係る締結具は、振動が加えられる環境下において使用される部品の締結、例えば、自動車、船舶、航空機、さらにはモータを搭載した洗濯機等の家電製品の部品の締結に、広く利用することができるものである。

１ ボルト
２ 頭部
３ 軸部
３ａ 本体軸部
３ｂ 細径軸部
４ａ 雄ネジ
４ｂ 雄ネジ
５ 締め付けナット
６ 緩み止めナット
７ 雌ネジ
８ 雌ネジ
１０ 座金
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ 突起
１２ 楔突起
１３ 押圧突起
１４ 中心穴
１５ 傾斜部
２０，２１ 締結部材
２２，２３ 貫通孔
２４ 座金
３０ 膨出部

Claims (5)

1. ボルトの軸部を本体軸部とその先端側に存在する細径軸部とし、前記本体軸部に雄ネジを設け、前記細径軸部に前記本体軸部に設けられた雄ネジよりピッチの狭い雄ネジを設けると共に、前記本体軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジを締め付けナットに設け、前記細径軸部に設けた雄ネジに螺合する雌ネジを緩み止めナットに設けることにより、前記本体軸部に締め付けナットを螺合させ、前記細径軸部に緩み止めナットを螺合させるようにした締結具であって、上記締め付けナットと上記緩み止めナットとの間に、表面及び裏面に、それぞれ当接する前記締め付けナットと緩み止めナットの表面を掘り起こす突起を設けた座金を介在させたことを特徴とする、締結具。
2. 上記座金に設けられた突起が、表面と裏面の同一位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の締結具。
3. 上記座金に設けられた突起が、当接する締め付けナットと緩み止めナットの表面に食い込む楔突起と、前記楔突起の後方に設けられた押圧突起とからなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の締結具。
4. 上記楔突起及び押圧突起が、座金の表面及び裏面に、それぞれ等間隔を開けて複数組形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の締結具。
5. 上記座金の中心穴周囲が、傾斜部に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の締結具。

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