JP2019039555A - 緩み止め締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単安価な構成であっても、振動によりボルト部材またはナット部材が緩み方向に回転しようとしても、座金との相乗作用によって緩み止め作用を増加させることができる緩み止め締結構造を提供する。【解決手段】 緩み止め締結構造は、ボルト部材２とナット部材５からなる締結具を螺合させて被締結体３を締結する締結構造である。締結具の頭部と被締結体３との間に座金４を介在させ、座金４の被締結体３に接合する座面４ｂは軸線Ｃに対して直行する平面に形成され、座金４の座面４ｂとは反対の座金接合面４ｃと、この座金接合面４ｃに接合する締結具の頭部の頭部接合面５ｂの傾斜角度θ１を、締結具のねじのリード角θ２の１．０〜３．０倍の角度に傾斜した平面に形成している。【選択図】図１

Description

本発明は、ナットおよびボルトからなる締結具により被締結体を締め付け固定する締結構造に関し、より詳細には好適な緩み止め作用を備えた緩み止め締結構造に関する。

部品、部材の締め付け固定に使用する締結部材として、ナットおよびボルトは種々の分野に広く使用されている。これらのナットおよびボルトは、部品、部材を締め付けて固定するためのものであるが、これらの締結部分に振動が繰り返して作用するとナットやボルトが緩むという問題があり、ナットやボルトの緩み止めを目的として、多種多様な手段や方法が提案され、一部が実用に供されている。

例えば、特許第４４９５８４９号公報（特許文献１）に開示された緩み止めナットは、ダブルナットによる緩み止め作用を応用したものであり、ネジ孔が形成された下ナットと上ナットとからなり、下ナットにはテーパ状の外周面を有する偏心した凸部を形成し、上ナットには、下ナットの凸部が嵌合する凹部を形成し、凸部と凹部とを偏心させることにより、両ナットをそれぞれネジ孔軸心に対して径方向にずらせ、ネジ軸に径方向の応力を作用させて緩み止めを行っている。

このようなダブルナット式の他に、座金を利用して緩み止めを行う構造も種々提案されている。例えば、特開２０１５−１７６５７号公報（特許文献２）、特開２０１１−２２０３８７号公報（特許文献３）特開２０１６−２２３６２５号公報（特許文献４）及び、実用新案登録第３１１３１５１号公報（特許文献５）に開示された緩み止めナットは、ナットの座面及び座金の表面にボルトの回転方向を許容する傾斜面と、ボルトの回転を阻止する回転阻止部を円周方向に複数並べて形成し、各々の回転阻止部に嵌入させることにより廻り止めを行うようにしている。

また、座金を利用して緩み止めを行う他の方法として、特開平１０−１５３２１１号公報（特許文献６）に開示された緩み止めナットは、リング状のワッシャーの一方の面を緩やかな傾斜面に形成し、ナットを螺合して締め付けたとき、ナットが傾斜面によって傾斜させることにより、ボルトに対する面圧を高めて緩み止めを行うようにしている。

特許第４４９５８４９号公報 特開２０１５−１７６５７号公報 特開２０１１−２２０３８７号公報 特開２０１６−２２３６２５号公報 実用新案登録第３１１３１５１号公報 特開平１０−１５３２１１号公報

特許文献１に例示した緩み止めナットは、いわゆるダブルナットを用いて緩み止めを行っているが、２個のナットとボルトのねじの向きが同じであり、振動が繰り返されると、２個のナットが回転することがあり、緩むという問題は依然として解消されない。また、２個のナットを使用すること、及び、個々のナットの構造が複雑になることから、コストが高騰する問題があり、一部の特殊な用途のみに使用され、汎用性に乏しい問題もある。

また、特許文献２〜５に例示した座金を使用した緩み止め構造は、ナットの座面及び座金の表面に傾斜面と回転阻止部を形成し、回転阻止部によって廻り止めを行うようにしているが、ナットを回転させて傾斜面を乗り越えて回転阻止部に嵌入したときには、ナットが軸方向の緩み方向に移動するため、ナットの緩み止め作用が低減するとともに、座金の摩擦力も低減する。このため、振動が繰り返されると、締め付け力が低下したナットと座金が一緒に回転するので、緩み止め効果を失う問題があった。

さらに、特許文献６に例示した座金を使用した緩み止め構造は、リング状のワッシャーの一方の面に緩やかな傾斜面に形成し、この傾斜面によってナットを傾斜させてボルトに対する面圧を高めるようにしている。しかし、ナットを傾斜させることによりボルトを強制的に屈曲させることになり、ボルトに対するストレスが増加するため、寿命を低下させる要因となる問題があった。また、ナットの一方面の全面をワッシャーの傾斜面に接合しない場合には、ナットがワッシャーの一部に当接するのみであり、摩擦力が著しく低下するため、やはり緩み止め効果を失うことが問題となる。

本発明が解決しようとする課題は、簡単安価な構成であっても、振動によりボルト部材またはナット部材が緩み方向に回転しようとしても、座金との相乗作用によって緩み止め作用を増加させることができる緩み止め締結構造を提供することにある。

そこで、本発明による緩み止め締結構造は、ボルト部材とナット部材からなる締結具を螺合させて被締結体を締結する締結構造であって、前記締結具の頭部と前記被締結体との間に座金を介在させ、前記座金の前記被締結体に接合する座面は軸線に対して直行する平面に形成され、前記座金の座面とは反対の座金接合面と、この座金接合面に接合する前記締結具の頭部の頭部接合面とを、前記雄ねじ及びナット部材の雌ねじのリード角の１．０〜３．０倍の角度に傾斜した平面に形成したことを要旨としている。

また、前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面とが面接合するように位置決めさせる指標を、前記締結具の頭部と前記座金の側面に設けることが望ましい。

さらに、前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面には、前記締結具の締め付け方向に対して係止する係止部を各々１個所形成することが望ましい。
〔請求項４〕
さらにまた、前記締結具の頭部と前記座金の周縁部には、回転締め付け具が係合する係合部が各々形成され、この各係合部は、左右に形成された側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成され、前記回転締め付け具は、前記係合部の左右の側面に係合する略ハ字状に形成され係合面を有し、前記回転締め付け具の前記一方側からの挿入を許容し他方側からの挿入を不可に形成することが望ましい。
〔請求項５〕
また、前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面の間には、仮止め用接着剤の接着膜が塗布され、前記回転締め付け具による締め付け前における前記頭部接合面と前記座金接合面の面接合状態を保持させることが望ましい。

本発明によれば、ボルト部材またはナット部材からなる締結具の頭部の頭部接合面と、この頭部接合面に接合するように被締結体との間に介在させた座金の座金接合面を傾斜した平面に形成し、被締結体に接合する座金の座面を軸線に対して直行する平面に形成することにより、振動が加えられたボルト部材またはナット部材の締結具が回動しようとするとき、頭部接合面と座金接合面が傾斜しているので、互いに離間しようとして座金の座面は被締結体に押圧して摩擦力が増大する一方、締結具は、雄ねじと雌ねじが押圧されて摩擦力が増大することから、締結具の回動変位が阻止される。この結果、締結具が不動となるので緩み止めを防止することができる。さらに、締結具の頭部接合面と座金接合面の傾斜角度をねじ部のリード角の１．０〜３．０倍の角度に傾斜した平面に形成することにより、締結具が回動しようとするときに、円滑な回動により短時間で互いに離間して締結具の回動変位を阻止する緩み止め効果を発揮することができる。

また、締結具の頭部と座金の側面に指標を設けることにより、ボルト部材またはナット部材の締結具の頭部接合面と座金の座金接合面とを適正な面接合状態で位置決めすることができる。これにより、ボルト部材またはナット部材の締結具と座金の位置がオフセット状態になるので、振動が加えられて回動しようとしても、緩み止め効果を最大限に発揮することが可能となる。

さらに、締結具の頭部接合面と座金の座金接合面に、締結具の締め付け方向に対して係止する係止部を各々１個所形成することにより、締結具を回転させて締め付けると、頭部接合面の係止部が座金接合面の係止部が係合して当接するので、締結具と座金の回転方向の位置が自動的に決められることから、頭部接合面と座金接合面の全面を面接合させることができる。これにより、締結具が振動等によって僅かに回動しても、頭部接合面と座金接合面との傾斜によって締結具と座金が互いに離間するので、摩擦力の増大による締結具の回動変位を短時間に阻止することができる。また、例えば六角ボルトの他に、六角穴付ボルトであっても頭部接合面と座金接合面に係止部を各々１個所形成することにより、同様に六角穴付ボルトの回動変位を短時間に阻止することができる。

さらにまた、締結具の頭部と座金の周縁部には、回転締め付け具が係合する係合部を各々形成し、この各係合部は、左右に形成された側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成する一方、回転締め付け具は、係合部の左右の側面に係合する略ハ字状に形成され係合面を形成することにより、回転締め付け具は締結具の頭部接合面と座金の座金接合面が面接合した状態のみ両者の一方側からの挿入が許容されるので、両者を正しい面接合の状態から締め付けることができる。また、締結具と座金の回転方向が多少変位した状態であっても、回転締め付け具を締結具と座金の一方側からの挿入するときに、回転締め付け具の係合部が締結具と座金の左右の側面に沿って自動的に一方が回動して一致させるので、頭部接合面と座金接合面の全面を正しい位置でオフセット状態にさせることが可能となる。

また、締結具の頭部接合面と座金の座金接合面の間に仮止め用接着剤の接着膜を塗布することにより、回転締め付け具による締め付け前であっても頭部接合面と前記座金接合面が正しい位置で面接合状態に保持されているので、回転締め付け具による締め付け作業の開始が短時間となり、作業効率を向上させることが可能となる。

本発明に関わる緩み止め締結構造の締結状態を示す断面図である。 緩み止め締結構造におけるナット部材の傾斜角度を示す説明図である。 緩み止め締結構造における座金の傾斜角度を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は、ナット部材、座金の指標を示す平面図である。 ナット部材、座金の指標を他の実施例を示す側面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、緩み止め作用を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は、ナット部材、座金の摩擦面を示す説明図である。 本発明に関わる緩み止め締結構造の第２の実施例を示す断面図である。 緩み止め締結構造におけるボルト部材の傾斜角度を示す説明図である。 本発明に関わる緩み止め締結構造の第３の実施例を示す側面図である。 図１０に示す緩み止め締結構造の分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）は、第３の実施例における締め付けと緩み止め作用を示す説明図である。 本発明に関わる緩み止め締結構造の第４の実施例としての締結具を示す平面図である。 本発明に関わる緩み止め締結構造の第４の実施例としての座金を示す平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、第４の実施例における締め付け作業開始状態を示す説明図である。 第４の実施例に使用される回転締め付け具の他の実施例を示す平面図である。 本発明に関わる緩み止め締結構造の第５の実施例を示す側面図である。

本発明の緩み止め締結構造は、ボルト部材とナット部材からなる締結具を螺合させて被締結体を締結する締結構造であって、ボルト部材またはナット部材の頭部と前記被締結体との間に座金を介在させ、前記座金の前記被締結体に接合する座面は軸線に対して直行する平面に形成され、前記座金の座面とは反対の座金接合面と、この座金接合面に接合する締結具の頭部の頭部接合面の傾斜角度を、前記雄ねじ及びナット部材の雌ねじのリード角の１．０〜３．０倍の角度に傾斜した平面に形成している。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明に関わる緩み止め締結構造の実施例を示し、ナット部材により被締結体を締結した状態を示している。例えば金属板からなる基板１には貫通孔１ａが形成され、この貫通孔１ａにボルト部材２のねじ部２ａが挿通されている。この基板１には貫通孔３ａが形成された被締結体３が重合されていて、貫通孔３ａにボルト部材２のねじ部２ａが挿通されている。ボルト部材２のねじ部２ａの先端側は、被締結体３よりも突出している。ボルト部材２は一般の市販品であり、頭部の座面２ｂは基板１に接合され、締め付け状態では摩擦作用によって不動となっている。

被締結体３から突出したボルト部材２の先端側には、座金４を介在してナット部材５が螺合されている。ナット部材５は、一般市販のナットと同様に、頭部５ａが図４に示すような六角ナット状に形成され、図２に示すように、頭部５ａの座金４に接合する頭部接合面５ｂは傾斜した平面に形成されている。そして、内周面には雌ねじが形成されている。頭部接合面５ｂの傾斜角度θ１は、ナット部材５の雌ねじやボルト部材２の雄ねじのリード角θ２の１．０〜３．０倍に設定されている。

一方、座金４は、図３、図４に示すように、中央にナット部材５を挿通する透孔４ａが形成され、外形は、ナット部材５と同じ大きさの六角形に形成されている。さらに、被締結体３に接合する座面４ｂは、ボルト部材２及びナット部材５の軸線Ｃに対して直行する平面に形成され、座面４ｂとは反対の座金接合面４ｃは、ナット部材５の頭部接合面５ｂの傾斜角度θ１と同じ角度に形成され、ナット部材５の雌ねじやボルト部材２の雄ねじのリード角θ２の１．０〜３．０倍に設定されている。これにより、座金４の座金接合面４ｃにナット部材５の頭部接合面５ｂを接合したときには、図１に示すように、接合部分が１本の線になる。

上述したように、座金４の座金接合面４ｃとナット部材５の頭部接合面５ｂの傾斜角度θ１をリード角θ２の１．０〜３．０倍に設定しているのは、後述するように、振動を加えたときにナット部材５が緩み方向に回動するが、このとき、緩み止め効果を発揮させるためである。すなわち、傾斜角度θ１をリード角θ２の１．０倍未満に設定した場合は、緩み止め効果が生ずるまでのナット部材５の回動距離が大きくなり、ナット部材５が僅かに緩んだ場合には緩み止め効果が得られない。また、傾斜角度θ１をリード角θ２の３．０倍以上に設定した場合は、急な角度のためにナット部材５の回動が困難になるために緩み止め効果が得られない。従って、ナット部材５が円滑に回動可能で、しかも、短時間に緩み止め効果が得られる範囲として上記角度を設定している、なお、傾斜角度θ１は、好ましくは、リード角θ２の１．１〜２．２倍である。

また、座金４とナット部材５の頭部を六角形に形成しているのは、図示しない例えばスパナ、レンチ等の回転締め付け具を係合させるためであり、座金４とナット部材５の周縁部の各辺を係合部として、回転締め付け具を係合させるようにしている。座金４とナット部材５の頭部は、六角形の他、四角形、或いは両側に平行した面の係合部を形成した略楕円形状にしても良い。

さらに、座金４とナット部材５を接合したとき、座金４の座金接合面４ｃの最も厚い頂部４ｄと、ナット部材５の頭部接合面５ｂの最も薄い底部５ｃを合わせ、座金接合面４ｃと頭部接合面５ｂが面接合させることが必要である。このため、図４及び図５には、両者を位置決めして面接合させるための指標を設けるようにしている。図４に示す位置決め用の指標４ｅ、５ｄは、座金４とナット部材５の六角形に形成された頭部の２辺が交わる部分を平坦に切り欠いて指標とした例である。この指標４ｅ、５ｅの位置は、座金接合面４ｃの頂部４ｄ、及び、頭部接合面５ｂの底部５ｃを一致させるように形成することが望ましい。また、図５に示す位置決め用の指標４ｆ、５ｅは、塗料を塗布して指標としたものであり、図４に示す例と同様に、指標４ｆ、５ｅの位置を座金接合面４ｃの頂部４ｄ、及び、頭部接合面５ｂの底部５ｃを一致させるように形成することが望ましい。

次に、本発明の緩み止め締結構造による緩み止め作用について、図６により説明する。図６（Ａ）は、被締結体３をナット部材５により締結した状態から、振動を加えられたときの状態を示している。このように振動を加えられると、まず、ナット部材５が矢示のように回動する。すなわち、座金４の座面４ｂは被締結体３に面接合し、図７（Ｂ）に示すように、広い摩擦面積Ｆ１を有している。一方、ナット部材５は、ボルト部材２の雄ねじとナット部材５の雌ねじが螺合してねじ山部分が接合していることから、図７（Ａ）に示すように、狭い摩擦面積Ｆ２となる。しかも、通常の螺合状態では、ナット部材５とボルト部材２の全てのねじ山が接合することはなく、一般的には、３〜５のねじ山が接合していると言われている。このため、ナット部材５における摩擦面積Ｆ２は、座金４の座面４ｂにおける摩擦面積Ｆ１の５分の１程度になる。従って、振動を加えたときには、ナット部材５が矢示の緩み方向に回動を始め、座金４は被締結体３との大きな摩擦力により不動状態が保たれる。

その後、振動が加えられることによりナット部材５が回動し、図６（Ｂ）に示す状態となる。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を図示左方から見た図であり、座金４の頂部４ｄとナット部材５の底部５ｃが図示前方にしている。ナット部材５が回動することにより、座金４の頂部４ｄに対し、ナット部材５の底部５ｃが図示右方に移動しようとする。このとき、ナット部材５の底部５ｃの側方は高くなる傾斜面となっているので、ナット部材５の回動によって、図６（Ｂ）に示すように、ナット部材５が座金４から離間しようとして座金４を図示下方に押圧するとともに、矢示のように座金４を被締結体３の方向に押圧して、座金４と被締結体３との摩擦力が増強される。一方、ナット部材５は、反対に矢印のように図示上方に強制的に押圧され、ナット部材５とボルト部材２のねじ山同士を押圧し、摩擦力が増強されて回動できない状態となる。この結果、振動によって緩み方向に回動しようとするナット部材５が止められる。ナット部材５の緩み方向への回動は、傾斜面の作用により摩擦力が増強して不動状態に達した時点で停止する。

ナット部材５をボルト部材２に螺合して被締結体３を締結するときは、両者の指標４ｅ、５ｄを一致させ、座金接合面４ｃと頭部接合面５ｂを接合させた状態で締結するが、ナット部材５を回転締め付け具により緩める場合に、ナット部材５のみを緩め方向に回転させて取り外すそうとしても、上述した緩み止め作用によってナット部材５を回転させることがでない。ナット部材５を取り外す場合には、ナット部材５と座金４の両者の係合部に回転締め付け具を係合させて一緒に回転させることにより、通常のナットと同様に回転させて取り外すことができる。

図８は、本発明に関わる緩み止め締結構造の第２の実施例を示し、ボルト部材により被締結体を締結した状態を示している。例えば金属板からなる基板１０には止まり穴１０ａが形成され、内周には雌ねじ部１０ｂが形成されている。この止まり穴１０ａには、ボルト部材１１の雄ねじ部１１ａが螺合している。なお、止まり穴１０ａが形成された基板１０は、ボルト部材１１に対してはナット部材と等価であり、本発明においては、図８に示す基板１０、及び、図示しない基板１０を貫通するねじ穴を形成したものもナット部材と定義している。

基板１０には貫通孔３ａを形成した被締結体３が重合され、ボルト部材１１を挿通している。ボルト部材１１は、図９に示すように、頭部１１ｂの首下の座面は、前述したナット部材５と同様に、ボルト部材１１の雄ねじのリード角θ２よりも１．０〜３．０倍の傾斜角度に設定された頭部接合面１１ｃが形成されている。一方、ボルト部材１１の雄ねじ部１１ａに嵌挿されて被締結体３とボルト部材１１の間に介在する座金４は、図９に示すように、前述した実施例と同じに構成され、被締結体３に接合する座面４ｂは、ボルト部材２及びナット部材５の軸線に対して直行する平面に形成され、座面４ｂとは反対の座金接合面４ｃは、ボルト部材１１の頭部接合面１１ｃの傾斜角度θ１と同じ角度に形成されている。

また、ボルト部材１１の頭部１１ｂ及び座金４は、前述した実施例と同じに例えば六角形に形成することにより各辺を係合部としている。この係合部にスパナ、レンチ等の回転締め付け具に係合させるようにしている。さらに、ボルト部材１１の頭部１１ｂの側面、及び、座金４の側面には、やはり上述した実施例と同じように、切り欠き状、或いは塗料の塗布による位置決め用の指標１１ｄ、４ｅが形成されている。

次に、上述した本発明の第２の実施例による緩み止め締結構造の緩み止め作用について説明する。図８に示すように、被締結体３を基板１０にボルト部材１１によって締結された状態のとき、外部から振動が加えられことにより、まず、ボルト部材１１が緩み方向に回動する。これは、図７において説明したように、座金４の座面４ｂと被締結体３との面接合状態では広い摩擦面積Ｆ１を有しているのに対し、ボルト部材１１と基板１０に形成された止まり穴１０ａの雌ねじ部１０ｂとの接合による摩擦面積Ｆ２が数分の１以下になっているため、摩擦力が小さいボルト部材１１が回動するためである。このとき、座金４の座面４ｂと被締結体３とは、摩擦力が大きいことから、不動状態が保たれている。

その後、振動が加えられることによりボルト部材１１が回動しようとすると、座金４の頂部４ｄに対し、ボルト部材１１の頭部接合面１１ｃの底部１１ｅが傾斜面を登ろうとするので、ボルト部材１１が座金４から離間しようとして座金４を被締結体３の方向に押圧し、座金４と被締結体３との摩擦力をさらに増強させる。一方、ボルト部材１１は、反対の図示上方に強制的に押圧されることから、ボルト部材１１と基板１０の雌ねじ部１０ｂのねじ山同士が軸方向に押圧するので、摩擦力が増強されて回動できない状態となる。この結果、振動によって緩み方向に回動しようとするボルト部材１１の緩み方向への回動ができない状態になる。これにより、ボルト部材１１の緩み方向への回動は、傾斜面の作用により摩擦力が増強して不動状態に達した時点で停止する。

ボルト部材１１を回転締め付け具により緩める場合には、前述した実施例と同様に、ボルト部材１１と座金４の両者の係合部に回転締め付け具を係合させて一緒に回転させることにより、通常のボルトと同様に回転させて取り外すことができる。

図１０は、本発明に関わる緩み止め締結構造の第３の実施例を示し、締結具の頭部接合面と座金の座金接合面に、締結具の締め付け方向に対して係止する係止部を各々１個所形成している。図１０に示すナット部材５及び座金４は、前述した構成と実質的に同様であり、ナット部材５は、頭部５ａの座金４に接合する頭部接合面５ｂに傾斜した平面に形成されている。また、座金４は、被締結体３に接合する座面４ｂとは反対の座金接合面４ｃは、ナット部材５の頭部接合面５ｂの傾斜角度と同じ角度に傾斜した平面が形成されている。そこで、前述したナット部材５と相違する点は、傾斜した頭部接合面５ｂに係止部５ｇを１個所形成したことであり、また、座金４の傾斜した座金接合面４ｃにも係止部４ｇを１個所形成したことである。図１０に示すように、ナット部材５の係止部５ｇは、頭部接合面５ｂの最も薄い底部５ｃに形成し、座金４の係止部４ｇは、座金接合面４ｃの最も厚い頂部４ｄに形成するよう例示しているは、係止部４ｇ、５ｇの位置は、頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃが面接合するならば他の位置でも良い。

係止部４ｇ、５ｇは、図１０、図１１に示すように、頭部接合面５ｂ及び座金接合面４ｃに形成した段差であり、この段差の垂直面が互いに対向して当接するように形成されている。このような段差を形成するために、ナット部材５の頭部接合面５ｂの傾斜した平面と、座金４の座金接合面４ｃの傾斜した平面は、係止部４ｇ、５ｇの個所において段差ができるような傾斜角度になっている。

このように、ナット部材５の頭部接合面５ｂと座金４の座金接合面４ｃの係止部４ｇ、５ｇを形成すると、まず、ボルト部材２に座金４を挿入し、座面４ｂを被締結体３に接合する。次に、ナット部材５をボルト部材２に螺合して頭部接合面５ｂを座金４の座金接合面４ｃに近づけながら回転させると、座金４の係止部４ｇにナット部材５の係止部５ｇが図１２（Ａ）に示すように当接する。この係止部４ｇ、５ｇが当接した位置が、図示のように頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃの全周が面接合する最適な位置に決められる。図示のナット部材５は、一般に多用されている右ネジ用であり、ナット部材５を締め付けるときは、矢示のように時計方向に回転させる。このため、ナット部材５の係止部５ｇと座金４の係止部４ｇは、ナット部材５を時計方向に回転したときに係止する向きに形成されている。この状態からナット部材５を回転させて締め付けることにより、座金４の座面４ｂが被締結体３に圧接状態で接合する。なお、ナット部材５が左ネジ用の場合には、ナット部材５の頭部接合面５ｂと座金４の座金接合面４ｃの係止部４ｇ、５ｇの向きが反対にされる。

被締結体３をナット部材５により締結した状態から、振動が加えられると、前述した第１の実施例と同様に、ナット部材５が図１２（Ｂ）に示す矢示のように緩み方向である反時計方向に回動する。このとき、座金４の座面４ｂと被締結体３とは広い摩擦面積によって、座金４は振動により回動しない。その後、振動が加えられることによりナット部材５が反時計方向回動しようとすると、ナット部材５の頭部接合面５ｂ傾斜面となっているので、図１２（Ｂ）に示すように、ナット部材５が傾斜面によって座金４から離間しようとして座金４を図示下方に押圧するとともに、矢示のように座金４を被締結体３の方向に押圧して、座金４と被締結体３との摩擦力が増強される。一方、ナット部材５は、反対に矢印のように図示上方に強制的に押圧され、ナット部材５とボルト部材２のねじ山同士を押圧し、摩擦力が増強されて回動できない状態となる。この結果、振動によって緩み方向に回動しようとするナット部材５が止められる。ナット部材５の緩み方向への回動は、傾斜面の作用により摩擦力が増強して不動状態に達した時点で停止し、これ以上ナット部材５は緩むことが阻止される。このとき、振動によるナット部材５の回動距離が大きい場合には、図１２（Ｂ）に示すように、当初当接していた係止部４ｇ、５ｇが僅かに離間する。

図１３〜図１５は、本発明に関わる緩み止め締結構造の第４の実施例を示し、締結具の頭部と座金の周縁部には、回転締め付け具が係合する係合部が各々形成され、この各係合部は、左右に形成された側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成され、回転締め付け具は、係合部の左右の側面に係合する略ハ字状に形成され係合面を有し、回転締め付け具の一方側からの挿入を許容し他方側からの挿入を不可に形成している。

前述したように、座金４とナット部材５を接合したとき、座金４の座金接合面４ｃの最も厚い頂部４ｄと、ナット部材５の頭部接合面５ｂの最も薄い底部５ｃを合わせ、座金接合面４ｃと頭部接合面５ｂが面接合させることが必要である。前述した図４、図５に示した例においては、両者を位置決めして面接合させるために座金４とナット部材５に位置決め用の指標４ｅ、５ｄを設けるようにしている。しかしながら、座金４とナット部材５の位置決めは目視によって行うことから、ナット部材５の締め付け時における作業性を阻害する恐れがあり、また、締め付け時に両者がずれてしまうこともある。この課題を解決するために、第４の実施例においては、座金２１とナット部材２０の係合部を変形させ、ほぼ自動的に位置決めが実行できるようにしている。

ナット部材２０は、図１３に示すように、頭部が略六角形に形成されているが、左右に形成された係合部２０ａは、側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成されている。すなわち、図示上方の平面同士の寸法Ｌ１よりも、図示下方の平面同士の寸法Ｌ２を小さくすることにより、左右の平面を略ハ字状に形成されている。一方、座金２１は、図１４に示すように、ナット部材２０と同じ形状の略六角形に形成されているが、左右に形成された係合部２１ａは、側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成されている。すなわち、図示上方の平面同士の寸法Ｌ３よりも、図示下方の平面同士の寸法Ｌ４を小さくすることにより、左右の平面を略ハ字状に形成されている。ナット部材２０の係合部２０ａと、座金２１の係合部２１ａは同一になっていて、寸法Ｌ１と寸法Ｌ３、及び、寸法Ｌ２と寸法Ｌ４は同一寸法に形成されている。

また、回転締め付け具２２としては、図１５に示すスパナ（または、レンチ）を例示している。この回転締め付け具２２は、周知のスパナと実質的に同じであるが、柄２２ｂの先端に設けられた口径部２２ａの対向する内壁が、ナット部材２０の係合部２０ａと、座金２１の係合部２１ａと同じ略ハ字状に形成されている。

この回転締め付け具２２を使用して締め付け作業を行うときは、まずナット部材２０と座金２１の係合部２０ａ、２１ａがほぼ合うようにした後、図１５（Ａ）に示すように、小さな平面同士の寸法Ｌ２、Ｌ４とした方向から、回転締め付け具２２の口径部２２ａをナット部材２０と座金２１に挿入する。これにより、回転締め付け具２２の略ハ字状に形成された口径部２２ａの内壁によって、ナット部材２０と座金２１が回転方向に多少変位した状態であっても、係合部２０ａ、２１ａに接合するように強制的に座金２１を回動させるので、ナット部材２０と座金２１を位置決めして面接合させる。その後、回転締め付け具２２を回転させて、ナット部材２０の締め付け作業を行う。この締め付け作業中にも、回転締め付け具２２の口径部２２ａによってナット部材２０と座金２１の回転方向の位置が決められているので、座金２１を被締結体３に所定の圧力で押圧することができる。

一方、回転締め付け具２２を大きな平面同士の寸法Ｌ１、Ｌ３の方向から、回転締め付け具２２の口径部２２ａを挿入しようとすると、図１５（Ｂ）に示すように、口径部２２ａが略ハ字状に形成されているため、ナット部材２０と座金２１の係合部２０ａ、２１ａに挿入させることができない。従って、ナット部材２０と座金２１が正しい位置のときのみ回転締め付け具２２の挿入が許容され、不正の状態では挿入できないので、ナット部材２０と座金２１を面接合させた状態の正しい位置でオフセット状態にさせることが可能となる。

図１６は、回転締め付け具の他の例を示し、口径部を略円環状に形成したものである。回転締め付け具２３は、口径部２３ａがナット部材２０と座金２１の係合部２０ａ、２１ａへの挿入が許容される形状に形成されている。そして、回転締め付け具２３を使用して締め付け作業を行うときは、ナット部材２０と座金２１の係合部２０ａ、２１ａが合うようにした後、回転締め付け具２３の口径部１３ａを上方から挿入させる。このとき、ナット部材２０と座金２１の係合部２０ａ、２１ａの位置が合っているときには回転締め付け具２３が両者に係合し、合っていない場合には挿入は阻止されため、ナット部材２０と座金２１の位置決め状態を判定することができる。回転締め付け具２３が両者に係合された後に回転させて、ナット部材２０の締め付け作業を行う。

図１７は、本発明に関わる緩み止め締結構造の第５の実施例を示し、締結具の頭部接合面と座金の座金接合面の間には、仮止め用接着剤の接着膜が塗布され、回転締め付け具による締め付け前における頭部接合面と座金接合面の面接合状態を保持させるようにしている。締結具としてのナット部材５、及び座金４は、前述した図１〜図３に示す構成と同じであり、ナット部材５は、頭部５ａの座金４に接合する頭部接合面５ｂに傾斜した平面に形成されている。また、座金４は、被締結体３に接合する座面４ｂとは反対の座金接合面４ｃは、ナット部材５の頭部接合面５ｂの傾斜角度と同じ角度に傾斜した平面が形成されている。

前述したように、座金４とナット部材５を接合したとき、座金４の座金接合面４ｃの最も厚い頂部４ｄと、ナット部材５の頭部接合面５ｂの最も薄い底部５ｃを合わせ、座金接合面４ｃと頭部接合面５ｂが面接合させることが必要である。このため、ナット部材５の頭部接合面５ｂと座金４の座金接合面４ｃの間に、仮止め用接着剤の接着膜３０が塗布され、座金４の座金接合面４ｃの最も厚い頂部４ｄと、ナット部材５の頭部接合面５ｂの最も薄い底部５ｃを予め合わせた状態で、この頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃが面接合状態となるように保持させる。そして、スパナやレンチからなる回転締め付け具によって締め付け作業を行う際には、ナット部材５と座金４を同時に回転させることにより、両者が一致した状態で締め付けられる。

接着膜３０が塗布される仮止め用接着剤としては、酢酸ビニル樹脂を成分とする水性系接着剤、水溶性ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、或いは、澱粉を主成分とした紙用の接着剤が好ましく、これらは、接着剤が延伸して極薄の接着膜３０を形成することができ、さらに、固化した状態で粘性を失うことが望ましい。これは、接着剤の粘性によって、頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃの滑りを阻害することを防止するためである。振動が加えられたときに、頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃが滑ることによって、ナット部材５が緩み方向に回動するので、前述したように、ナット部材５の緩み方向への回動が傾斜面の作用により摩擦力が増強して不動状態になる。なお、締め付けた状態では、ナット部材５による強力な押圧力により、頭部接合面５ｂと座金接合面４ｃとの間の接着剤が排出されるが、例え僅かに残っていたとしても、接着剤を介在して座金４を被締結体３の方向に押圧する押圧力、及び、ナット部材５とボルト部材２のねじ山同士を押圧する押圧力が得られるならば緩み止め効果は阻害されない。

本発明においては、好適な実施例について説明した。この例の他に、図１に示す実施例において、基板１に貫通孔３ａを形成して一般のボルト部材２を挿通しているが、基板１に形成した貫通孔３ａにボルト部材のねじ部のみを挿通し、基端部分をかしめ固定、もしくは、溶着固定し、基板１をボルト部材の頭部として、これを本発明におけるボルト部材と定義している。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。ボルト及びナットは、ＪＩＳねじ、インチねじのいずれにも適用可能であり限定されるものではない。

本考案は、機械器具、電機機械器具、車両、建設、建築、鉄道等に用いる被締結部材の締結に適用可能である。

１ 基板
２ ボルト部材
２ａ ねじ部
３ 被締結体
４ 座金
４ｂ 座面
４ｃ 座金接合面
４ｅ 指標
４ｄ 頂部
５ ナット部材
５ａ 頭部
５ｂ 頭部接合面
５ｃ 底部
５ｅ 指標
θ１ 傾斜角度
θ２ リード角
Ｃ 軸線

Claims (5)

1. ボルト部材とネット部材からなる締結具を螺合させて被締結体を締結する締結構造であって、前記締結具の頭部と前記被締結体との間に座金を介在させ、前記座金の前記被締結体に接合する座面は軸線に対して直行する平面に形成され、前記座金の座面とは反対の座金接合面と、この座金接合面に接合する前記締結具の頭部の頭部接合面とを、前記雄ねじ及びナット部材の雌ねじねじ部のリード角の１．０〜３．０倍の角度に傾斜した平面に形成したことを特徴とする緩み止め締結構造。
2. 前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面とが面接合するように位置決めさせる指標を、前記締結具の頭部と前記座金の側面に設けた請求項１に記載の緩み止め締結構造。
3. 前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面には、前記締結具の締め付け方向に対して係止する係止部を各々１個所形成した請求項１に記載の緩み止め締結構造。
4. 前記締結具の頭部と前記座金の周縁部には、回転締め付け具が係合する係合部が各々形成され、この各係合部は、左右に形成された側面の平面同士の寸法を一方側を小さく他方側を大きく異ならせた略ハ字状に形成され、前記回転締め付け具は、前記係合部の左右の側面に係合する略ハ字状に形成され係合面を有し、前記回転締め付け具の前記一方側からの挿入を許容し他方側からの挿入を不可に形成した請求項１に記載の緩み止め締結構造。
5. 前記締結具の頭部接合面と前記座金の座金接合面の間には、仮止め用接着剤の接着膜が塗布され、前記回転締め付け具による締め付け前における前記頭部接合面と前記座金接合面の面接合状態を保持させた請求項１に記載の緩み止め締結構造。

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