JP2018091420A - ボルト・ナットの弛み止め構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 コスト高を招来することなく、安定した弛み止め性能を確保できるようにしたボルト・ナットの弛み止め構造を提供する。【解決手段】 ナット１３はねじ穴を囲む筒状部分１３Ｂを有する頂面構造をなし、筒状部分内にはリング状のばね部材２０が筒状部分内面に対する強圧接状態で嵌め込まれており、ばね部材はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アーム２０Ａを有し、弾性アームの先端部は筒状部分内におけるばね部材の拡径力に起因する反力と、弾性アームの弾性押付け力とによってボルト軸部１２雄ねじ１１のねじ山又はフランク面に強圧され、弾性アームの先端部とボルト軸部の雄ねじのねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転が阻止されている。【選択図】 図５

Description

本発明はボルト・ナットの弛み止め構造に関し、特にコスト高を招来することなく、安定した弛み止め性能を確保できるようにした構造に関する。

ボルト・ナットを用いて被締結部材を締結する方式は多くの構造物において採用されている。ボルト・ナットは単純に螺合し締付けただけでは、座面の陥没による弛み、ねじ締結体の接触部のあらさ、うねりあるいは形状誤差による初期弛み、軸力の静的な変動あるいは動的な変動に起因するナットの戻り回転などにより、締結の弛みが生ずることが懸念される。

そこで、従来より、種々な弛み止め構造が提案されている。例えば、ナットを螺挿したボルト軸部にスプリングワッシャーを嵌め、あるいはダブルナットによってナットの弛み方向への回転を阻止する方法が提案されている。しかし、これらの方法では長期にわたって使用すると、振動や衝撃などによってナットが一旦弛み始めると、ボルト・ナットの締結が簡単に外れてしまうなど、弛み止め性能が不十分である。

他方、ボルト雄ねじにねじ山を横断する係止溝を形成し、ナット頂面側に弾性を有する係止爪を設け、ボルト・ナットの締め付け時にはナット側の係止爪を弾性変形させることによってボルト側の係止溝を乗り越えさせる一方、ボルト・ナットが弛み方向に相対回転しようとすると、ナット側の係止爪をボルト側の係止溝に嵌入させることによって、ボルト・ナットの弛みを阻止するようにした弛み止め構造が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６）。

しかし、かかる弛み止め構造ではいずれもボルト雄ねじのねじ山を横断するように係止溝を形成しているので、ボルト雄ねじを成形した後に雄ねじに係止溝を加工する必要があって、製造工程が複雑になる。

これに対し、ボルトの雄ねじの谷底には係止突起を形成し、ナット頂面側には弾性を有する係止爪を設け、ボルト・ナットの締め付け時にはナット側の係止爪を係止突起によって案内させて弾性変形させることによって、係止突起を乗り越えさせてボルト・ナットの相対回転を許容する一方、ボルト・ナットの弛み方向への回転時には係止爪を係止突起に係止させることによって、ボルト・ナットの弛み方向への相対回転を阻止するようにした弛み止め構造が提案されている（特許文献７）。

特開２００４−２１１７５３号公報 特開平０９−２９１９２４号公報 実開平０３−２９７１７号公報 実開昭６１−１２４７１３号公報 実開昭５７−７１８０８号公報 実用新案登録第３０２３２３０号公報 特開２０１５−２１５９５号公報

特許文献７記載の弛み止め構造ではボルト雄ねじの成形時に係止突起を形成でき、製造工程の複雑さを招来することがないものの、ボルト・ナットともに規格、例えばＪＩＳ規格のボルト・ナットではなく、コスト高となってしまう。

本発明はかかる問題点に鑑み、コスト高を招来することなく、安定した弛み止め性能を確保できるようにしたボルト・ナットの弛み止め構造を提供することを課題とする。

本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造は、ナットはねじ穴を囲む筒状部分を有する頂面構造をなし、上記筒状部分内にはリング状のばね部材が筒状部分内面に対する強圧接状態で嵌め込まれており、上記ばね部材はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アームを有し、該弾性アームの先端部は筒状部分内におけるばね部材の拡径力に起因する反力と、弾性アームの弾性押付け力とによってボルト雄ねじのねじ山又はフランク面に強圧され、弾性アームの先端部とボルト雄ねじのねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転が阻止されていることを特徴とする。

また、本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造は、ナットはねじ穴を囲む筒状部分と該筒状部分周壁の切欠きとを有する頂面構造をなし、上記筒状部分外周にはリング状のばね部材が筒状部分外面に対する強圧接状態で外嵌めされており、上記ばね部材はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アームを有し、該弾性アームの先端部は筒状部分周壁の切欠きを通して筒状部分内に伸びて筒状部分外面におけるばね部材の締付け力と、弾性アームの弾性押付け力とによってボルト雄ねじのねじ山又はフランク面に強圧され、弾性アームの先端部とボルト雄ねじのねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転が阻止されていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つはナット頂面をねじ穴を囲む筒状部分を有する頂面構造となし、筒状部分の内面又は外面にリング状のばね部材を嵌込み又は外嵌めして強く圧接させ、弾性アームの先端部をばね部材の拡径力に起因する反力又は筒状部分外面におけるばね部材の締付け力と弾性アームの弾性押付け力とによってボルト雄ねじの山頂又はフランク面に強く押付け、弾性アームの先端部とボルト雄ねじのねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転を阻止するようにした点にある。

これにより、弾性アームの弾性押付け力に加え、さらにばね部材の拡径力に対する反力又は筒状部分外面におけるばね部材の締付け力が弾性アームの先端部に働くこととなり、弾性アームの先端部がボルト雄ねじの山頂又はフランク面に強く押付けられ、両者の間の摩擦が大きくなる結果、ボルト・ナットの弛み方向への相対回転を確実に阻止でき、ボルト・ナットに振動が繰り返し加わっても、安定した弛み止め性能を確保できる。

また、ナットは特殊な形状であるが、ボルトは規格、例えばＪＩＳ規格のボルトを使用できるので、特許文献７記載のようにボルト・ナット共に特殊な形状にする場合に比較して製造の煩雑さを少なくでき、コスト高を招来することがない。

また、ばね部材は弾性力が大きいので、ナット頂面の筒状部分に嵌め込み又は外嵌めによって取付け状態に保持してもよいが、筒状部分の上端縁に壁面状の取付け部を立設し、取付け部を内方又は外方に折り曲げてばね部材をナット頂面の筒状部分に固定するようにしてもよい。

また、ばね部材は線ばねを１条又は複数条の螺旋形状であってもよく、又所定の幅の板ばねを環状にしたものであってもよい。

ところで、弛み止めボルト・ナットのセットで重要なのは特殊ねじ、例えばＪＩＳに規定のないねじを使用することによって、使用に際して特別な設計が必要となるので、使用を嫌う傾向があるが、本件発明では規格、例えばＪＩＳ規格のままのねじを使用できるので、今までの設計を使用できる。

すなわち、本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造では弾性アームを有する弛み止めナットに特徴がある。ここで、弛み止めナットとボルトは規格、例えばＪＩＳＢ０２０５−１（一般メートルねじの基本山形）を満足し、ナット高さは呼び寸法の８割又は１０割で製造されることができる。
このため、ＪＩＳＢ１０８２（ねじの有効断面積及び座面の負荷荷重）を適用することができる。この特徴から、本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造ではＪＩＳＢ１０８３（ねじの締め付け通則）を満足し、被締結部材の締結に際して特別の配慮をせずに締付け作業管理が可能となる。

本発明に係る弛み止め構造を有するボルト・ナットの好ましい実施形態を示す構成図である。 上記実施形態におけるナットの構造を示す図である。 上記実施形態における弾性アームとボルト雄ねじの関係を示す図である。 第２の実施形態を示す図である。 上記実施形態におけるナットの構造を示す図である。 上記実施形態における弾性アームとボルト雄ねじの関係を示す図である。 第３の実施形態におけるナットの構造を示す図である。 上記実施形態における弾性アームとボルト雄ねじの関係を示す図である。 第４の実施形態を示す図である。 上記実施形態におけるナットの構造を示す図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造の好ましい実施形態を示す。図において、ボルト１０は軸部１２に雄ねじ１１が転造ダイス、例えば平ダイスを用いて形成されている。

他方、ナット１３は頂面１３Ａにねじ穴を囲んで円筒状部分１３Ｂを有する頂面構造をなし、円筒状部分１３Ｂ内にはリング状のばね部材２０が圧入によって円筒状部分１３Ｂの内面に対して強く圧接された状態で嵌め込まれている。

このばね部材２０はばね鋼線を複数状螺旋状に曲げ加工して製造され、その一端部分はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アーム２０Ａが折り曲げ形成され、弾性アーム２０Ａの先端部は円筒状部分１３Ｂ内におけるばね部材２０の拡径力に起因する反力と、弾性アーム２０Ａの弾性押付け力とによってボルト軸部１２の雄ねじ１１のねじ山（又はフランク面）に強く押し付けられて強圧されている。

今、ボルト１０の軸部１２を被締結部材３０、３１及びワッシャ３２の穴に挿通してナット１３に螺合させ、ボルト１０・ナット１３を締め付ける方向に相対回転させると（ナット１３の締付け回転方向を図３の矢印Ａで示す）、ボルト１０の雄ねじがナット１３の雌ねじに対して螺進する。

このとき、ナット１３側の弾性アーム２０Ａはナットの弛み回転方向側に傾斜されているので、弾性アーム２０Ａの弾性押付け力が多少ナット１３の回転抵抗となるが、少し重くなるだけで円滑に締付けることができる。

他方、ボルト１０・ナット１３を締結した後、ボルト１０・ナット１３が弛み方向（図３の矢印Ａ’方向）に相対回転しようとすると、ナット１３側の弾性アーム２０Ａはナットの弛み回転方向側に傾斜され、弾性アーム２０Ａの先端部は円筒状部分１３Ｂ内におけるばね部材２０の拡径力に起因する反力と、弾性アーム２０Ａの弾性押付け力とによってボルト雄ねじ１１のねじ山（又はフランク面）に強く押し付けられて強圧され、弾性アーム２０Ａの先端部とボルト雄ねじ１１のねじ山（又はフランク面）との間の大きな摩擦が生じ、ナット１３の弛み方向への相対回転が阻止され、確実に弛み止めを行うことができる。

図４ないし図６は第２の実施形態を示す。図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではばね部材２０はばね鋼線ではなく、板ばねをリング状に曲げ加工して製造され、両端部分は内方に傾斜するように折り曲げ加工され、一方は弾性アーム２０Ａ、他方はバランス用の傾斜アーム２０Ｄとなっており、ばね部材２０は縮径された状態で円筒状部分１３Ｂ内に圧入され、解放されることによって円筒状部分１３Ｂの内面に対して強く圧接された状態で嵌め込まれている。

また、弾性アーム２０Ａの先端部は円筒状部分１３Ｂ内におけるばね部材２０の拡径力に起因する反力と、弾性アーム２０Ａの弾性押付け力とによってボルト軸部１２の雄ねじ１１のねじ山に強く押し付けられて強圧されている一方、傾斜アーム２０Ｄはボルト軸部１２の雄ねじのねじ山に押し付けられてバランスをとっており、弾性アーム２０Ａの先端部とボルト雄ねじ１１のねじ山との間の大きな摩擦が生じ、ナット１３の弛み方向への相対回転が阻止され、確実に弛み止めを行うことができるようになっている。

なお、バランス用の傾斜アーム２０Ｄによってボルト１０・ナット１３の締付けが多少重くなるが、締付け作業に支障となることはない。

図７及び図８は第３の実施形態を示す。図において図４ないし図６と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではナット１３の円筒状部分１３Ｂには切欠き１３Ｃが形成される一方、円筒状部分１３Ｂの外周には板ばね製のばね部材２０が拡径された状態で圧入され、解放されることによって円筒状部分１３Ｂの外周面に対して強く圧接された状態で外嵌めされている。

また、ばね部材２０の弾性アーム２０Ａ及び傾斜アーム２０Ｄは切欠き１３Ｃから円筒状部分１３Ｂの内方に突出されており、弾性アーム２０Ａの先端部はばね部材２０の締付け力と、弾性アーム２０Ａの弾性押付け力とによってボルト軸部１２の雄ねじ１１のねじ山に強く押し付けられて強圧されている一方、傾斜アーム２０Ｄはボルト軸部１２の雄ねじ１１のねじ山に軽く押し付けられてバランスをとっており、弾性アーム２０Ａの先端部とボルト雄ねじ１１のねじ山との間の大きな摩擦が生じ、ナット１３の弛み方向への相対回転が阻止され、確実に弛み止めを行うことができるようになっている。

図９及び図１０は第４の実施形態を示す。図において図７及び図８と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では板ばね製のばね部材２０に代え、ばね鋼線製のばね部材２０を用いている点が異なるだけである。

１０ ボルト
１１ 雄ねじ
１２ 軸部
１３ ナット
１３Ａ 頂面
１３Ｂ 円筒状部分
１３Ｃ 切欠き
２０ ばね部材
２０Ａ 弾性アーム

Claims (2)

1. ナット（１３）はねじ穴を囲む筒状部分（１３Ｂ）を有する頂面構造をなし、上記筒状部分（１３Ｂ）内にはリング状のばね部材（２０）が筒状部分（１３Ｂ）内面に対する強圧接状態で嵌め込まれており、上記ばね部材（２０）はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アーム（２０Ａ）を有し、該弾性アーム（２０Ａ）の先端部は筒状部分（１３Ｂ）内におけるばね部材（２０）の拡径力に起因する反力と、弾性アーム（２０Ａ）の弾性押付け力とによってボルト軸部（１２）雄ねじ（１１）のねじ山又はフランク面に強圧され、弾性アーム（２０Ａ）の先端部とボルト軸部（１２）の雄ねじ（１１）のねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転が阻止されていることを特徴とするボルト・ナットの弛み止め構造。
2. ナット（１３）はねじ穴を囲む筒状部分（１３Ｂ）と該筒状部分（１３Ｂ）周壁の切欠き（１３Ｃ）とを有する頂面構造をなし、上記筒状部分（１３Ｂ）外周にはリング状のばね部材（２０）が筒状部分（１３Ｂ）外面に対する強圧接状態で外嵌めされており、上記ばね部材（２０）はナット弛み回転方向側に傾斜する弾性アーム（２０Ａ）を有し、該弾性アーム（２０Ａ）の先端部は筒状部分（１３Ｂ）周壁の切欠き（１３Ｃ）を通して筒状部分（１３Ｂ）内に伸びて筒状部分（１３Ｂ）外面におけるばね部材（２０）の締付け力と、弾性アーム（２０Ａ）の弾性押付け力とによってボルト軸部（１２）の雄ねじ（１１）のねじ山又はフランク面に強圧され、弾性アーム（２０Ａ）の先端部とボルト軸部（１２）の雄ねじ（１１）のねじ山又はフランク面との間の摩擦によって弛み方向への相対回転が阻止されていることを特徴とするボルト・ナットの弛み止め構造。
   

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