JP2023079325A - 緩み止め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凸部１２と凹部２２との偏心嵌合によって緩み止め効果を発揮する緩み止め装置において、締結状態における下ナット１０の座面圧を均一化する。【解決手段】下ナット１０の凸部１２と上ナット２０の凹部２２とが偏心嵌合した状態で、下ナット１０の座面圧が不均一となることを防止するために、凸部１２の外周に周方向溝１４を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、緩み止め特殊ダブルナットとして好適に実施し得る緩み止め装置に関する。

本願出願人は、従来より、高い緩み止め機能を発揮する緩み止めナットであるハードロックナット（「ハードロック」は本願出願人の商標）の開発を行っており、例えば後述の特許文献１～４に開示している。

このハードロックナットは、ねじ軸に螺合するねじ孔を有する下ナットと、ねじ軸に螺合するねじ孔を有する上ナットとから構成される。

下ナット及び上ナットのいずれか一方のナットには、他方のナットに向かって軸方向に突出する円錐台形状の凸部が設けられる。凸部は、先端側に至るにしたがって徐々に小径となる所定のテーパー角を有するテーパー状外周面を有する。上記ねじ孔は凸部を軸方向に沿って貫通している。

他方のナットは、凸部が嵌合する凹部を有する。凹部は、凸部の外周面のテーパー角に適合するテーパー角、好ましくは同じテーパー角を有するテーパー状内周面を有する。他方のナットのねじ孔は凹部の底面に開口している。

ハードロックナットは、凸部と凹部とを偏心嵌合させることによって、恰もねじ軸外周とナットのねじ孔内周との間にクサビを打ち込んだような応力状態を生じさせ、かかるクサビ作用により強力な緩み止め効果を発揮させている。

凸部と凹部との偏心嵌合は、凸部を有するナットのねじ孔に対して凸部の外周面を偏心させて形成するか、或いは、凹部を有するナットのねじ孔に対して凹部の内周面を偏心させて形成することによって実現される。凸部の外周面を偏心させる場合は、凹部の内周面と、凹部を有するナットのねじ孔とを、同心状とする。一方、凹部の内周面を偏心させる場合は、凸部の外周面と、凸部を有するナットのねじ孔とを同心状とする。

ハードロックナットでは、ねじ軸に螺合された上下ナットの凸部と凹部とが偏心嵌合した状態で、上下ナットのそれぞれに前記偏心方向に沿う押圧力が生じるように凸部の外周面と凹部の内周面とが周方向一部において干渉する。

特許第６７６２５９１号公報 特開２０１６－１２５６２２号公報 特開２０１６－１３３１３６号公報 特開２００２－１９５２３６号公報 特開昭６１－２４４９１２号公報

従来のハードロックナットは、凸部と凹部との偏心嵌合によって強力なクサビ作用を生じさせるように、凸部と凹部との嵌合状態で凸部のテーパー状外周面と凹部のテーパー状内周面とが周方向一部において僅かに干渉するよう設計されている。

したがって、上記特許文献１においても既に言及しているように、凸部を有する下ナットをねじ軸に締結した後、凹部を有する上ナットを締結していくと、実際の締結状態においては特許文献１の図８に示すように上ナットがねじ軸及び下ナットに対して傾いた状態となる。さらに、下ナットにも凸部と凹部とが干渉する周方向の一部において径方向及び軸方向の押圧力が作用し、これにより、下ナットの座面圧が周方向に一定とならず、周方向一部において座面圧が大きくなるという問題があった。

ベアリング用の固定部材としてハードロックナットを用いた場合、下ナットの座面圧が周方向に一定でないと、ベアリングの周方向の部位毎に生じる応力も不安定となり、ベアリングの寿命を短くする要因となる。

本発明は、締結状態における下ナットの座面圧を均一化することを目的とする。

本発明の緩み止め装置は、ねじ軸に螺合するねじ孔を有する下ナットと、前記ねじ軸に螺合するねじ孔を有する上ナットを備える。

下ナット及び上ナットのいずれか一方は、他方に向かって軸方向に突出する凸部を有する。該凸部は、所定のテーパー角を有するテーパー状外周面を有する。前記凸部を有するナットの前記ねじ孔は前記凸部を軸方向に沿って貫通していてよい。

前記他方のナットは、前記凸部が嵌合する凹部を有する。該凹部は、所定のテーパー角を有するテーパー状内周面を有する。前記他方のナットの前記ねじ孔は前記凹部の底面に開口していてよい。

本発明の緩み止め装置では、前記凸部のテーパー状外周面が前記凸部を有するナットのねじ孔に対して偏心されているか、若しくは、前記凹部のテーパー状内周面が前記凹部を有するナットのねじ孔に対して偏心されている。

また、前記凸部のテーパー状外周面が前記凸部を有するナットのねじ孔に対して同心状であるか、若しくは、前記凹部のテーパー状内周面が前記凹部を有するナットのねじ孔に対して同心状である。

本発明の緩み止め装置は、前記ねじ軸に螺合された下ナットと前記ねじ軸に螺合された上ナットとが締結された状態において、前記凸部と前記凹部とが偏心嵌合して、前記下ナット及び前記上ナットに前記偏心方向に沿う押圧力が生じるように前記凸部の周方向一部において前記テーパー状外周面と前記テーパー状内周面とが干渉するように構成されている。

前記凸部を有するナットは、前記凸部の外周に形成された周方向溝を更に有していてよい。前記凸部のテーパー状外周面は、前記周方向溝よりも前記凸部の突出先端側に位置する。

好ましくは、前記周方向溝は、前記テーパー状外周面と前記テーパー状内周面とが干渉する前記周方向一部を通って設けられる。好ましくは、前記周方向一部において前記周方向溝の溝深さが最も大きく、前記周方向一部から周方向に離れるにしたがって前記周方向溝の溝深さが徐々に小さくなる。好ましくは、前記周方向一部の縦断面において前記周方向溝の軸方向中央部に凸部を有するナットのねじ孔の雌ねじ谷底が位置する。好ましくは、前記凸部のテーパー状外周面が前記凸部を有するナットのねじ孔に対して偏心されており、前記凹部のテーパー状内周面が前記凹部を有するナットのねじ孔に対して同心状である。

本発明によれば、凸部外周に周方向溝を設けたので、周方向溝を設けた箇所のナットの肉厚（すなわち、ねじ孔内周面と周方向溝の底面との間の肉厚）が薄くなり、凸部のテーパー状外周面と凹部のテーパー状内周面との干渉によって凸部に生じる軸方向押圧力が周方向溝の近傍で分散又は吸収され、凸部を有するナットの座面圧が不均一になることが抑制される。

図１は、本発明の一実施例に係る緩み止め装置の使用状態断面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る緩み止め装置の下ナットの左側面側から視た斜視図である。 図３は、本発明の一実施例に係る緩み止め装置の下ナットの右側面側から視た斜視図である。 図４は、本発明の一実施例に係る緩み止め装置の下ナットの6面図（背面図は省略）である。 図５は、図４のＢ－Ｂ線断面図である。 図６は、図４のＡ－Ａ線断面図である。

図１は本発明の一実施形態に係る緩み止め装置１を示している。この緩み止め装置１は、ねじ軸Ｓに螺合するねじ孔１１を有する下ナット１０と、ねじ軸Ｓに螺合するねじ孔２１を有する上ナット２０とから構成される。

下ナット１０は、図２～図６に詳細に示すように、上ナット２０に向かって軸方向に突出する円錐台形状の凸部１２を有する。凸部１２は、ナット本体１３の上面から突設されている。ナット本体１３は、典型的には六角ナットの形態であるが、適宜の外周面形状を有することができる。

凸部１２は、先端側に至るにしたがって徐々に小径となる所定のテーパー角を有するテーパー状外周面１２ａを有する。テーパー状外周面１２ａのテーパー角は、好ましくは１０°以上３０°以下であり、より好ましくは１５°以上２５°以下であり、さらに好ましくは１８°以上２２°以下である。

下ナット１０のねじ孔１１は、ナット本体１３及び凸部１２に亘って設けられている。すなわち、ねじ孔１１は、凸部１２及びナット本体１３を軸方向に沿って貫通している。また、ねじ孔１１は、凸部１２のテーパー状外周面１２ａよりも径方向内側に設けられている。

ねじ孔１１の雌ねじとねじ軸Ｓの雄ねじとの間には、所定量の遊びを設けることができる。これにより、ナット１０をねじ軸Ｓに締結すると、雄ねじ及び雌ねじの荷重側フランク同士が圧接され、遊び側フランク間に微小隙間が形成される。なお、雄ねじと雌ねじとの間に遊びが設けられていなくてもよく、この場合は何らかの焼き付き防止策を講じる必要があるが、緩みにくいねじ締結構造が得られるとともに、下ナット１０のねじ軸Ｓに対する傾きがより生じにくくなる。

図示例では、下ナット１０のテーパー状外周面１２ａは、下ナット１０のねじ孔１１に対して微少量ａだけ偏心されている。すなわち、テーパー状外周面１２ａの軸心Ｏ１は、ねじ孔１１の軸心Ｏ２と平行であり、軸心Ｏ１と軸心Ｏ２との間の距離がａである。

下ナット１０は、凸部１２の外周に形成された周方向溝１４を更に有している。凸部１２のテーパー状外周面１２ａは、周方向溝１４よりも凸部１２の突出先端側に位置する。図示例では、凸部１２の基部外周に周方向溝１４が設けられている。

周方向溝１４は、テーパー状外周面１２ａとテーパー状内周面２２ａとが干渉する周方向一部を通って設けられている。図示例では、図５に示すように、前記周方向一部（すなわち、凸部１２の偏心方向一側部）において周方向溝１４の溝深さが最も大きく、前記周方向一部から周方向に離れるにしたがって周方向溝１４の溝深さが徐々に小さくなっている。図２に示すように、凸部１２の偏心方向他側部においては周方向溝１４が設けられていなくてよい。図６に示すように、凸部１２の周方向一部の縦断面において周方向溝の軸方向中央部に下ナット１０のねじ孔１１の雌ねじ谷底が位置するようにねじ孔１１を形成することができ、これにより、凸部１２の周方向一部を最も肉厚が小さい部位とすることができる。

上ナット２０は、凸部１２が嵌合する凹部２２を有する。凹部２２は、凸部１２の突出高さと同程度、若しくは、凸部１２の突出高さよりも所定量大きい深さを有する。なお、上ナット２０は、典型的には六角ナットの形態であるが、適宜の外周面形状を有することができる。また、好ましくは上ナット２０の下端外周部に、上記特許文献４に開示されるようにフランジ状当接部を設けることができる。

凹部２２の内周面は、凸部１２の外周面のテーパー角に適合するテーパー角、好ましくは同じテーパー角を有するテーパー状内周面２２ａを含む。

上ナット２０のねじ孔２１は凹部２２の底面に開口している。すなわち、ねじ孔２１は、上ナット２０の外側面のうち最も小径の部位よりも径方向内方に位置する。

本実施例の緩み止め装置は、下ナット１０の凸部１２と上ナット２０の凹部２２とが偏心嵌合することによって、恰もねじ軸Ｓとナット１０，２０のそれぞれとの間にクサビを打ち込んだような応力状態を生じさせ、かかるクサビ作用により強力な緩み止め効果を発揮する。

図示例では、凸部１２と凹部２２との偏心嵌合を実現するために、下ナット１０の凸部１２のテーパー状外周面１２ａをねじ孔１１に対して偏心させているとともに、凹部２２のテーパー状内周面２２ａとねじ孔２１とを同心状に設けている。これにより、ねじ軸Ｓに螺合された下ナット１０の凸部１２と上ナット２０の凹部２２とが偏心嵌合した状態で、上下ナット１０，２０に前記偏心方向に沿う反撥力が生じるように凸部１２の外周面と凹部２２の内周面とが周方向一部において干渉する。なお、凸部１２のテーパー状外周面部分１２ａの最大径部位は、凹部２２のテーパー状内周面部分２２ａの最大径部位と実質的に同じ径を有しており、これにより凸部１２の凹部２２に対する嵌合深さが大きくなる程、上記の偏心方向に沿う反撥力が大きくなるようにしている。

図１に示す上下ナット１０，２０の締結状態は、先ず下ナット１０をねじ軸Ｓに対して所定の締結トルクで締結した後、上ナット２０をねじ軸Ｓに対して所定の締結トルクで締結することによって得られる。この場合、下ナット１０のねじ孔１１がねじ軸Ｓに対して同心状となるように下ナット１０が締結され、これによりねじ軸Ｓに軸力が生じるとともに、下ナット１０の座面に大きな摩擦力が生じる。このときの下ナット１０の座面圧は周方向に均一である。

上ナット２０を締結すると、凸部１２と凹部２２との偏心嵌合によって下ナット１０の凸部１２の周方向一部に図１において斜め左下方向に向く押圧力が作用するが、その直下に周方向溝１４が設けられているため、凸部１２に作用する軸方向の押圧力は周方向溝１４を設けたことによる薄肉部近傍の変形により吸収されるか、或いは、より厚肉となる周方向全周に上記押圧力が分散される。これにより、下ナット１０のナット本体１３の周方向一部のみに偏心嵌合に起因する大きな軸方向押圧力が生じることが抑制され、下ナット１０の座面圧を均一化できる。

本発明は上記実施例構造に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で適宜設計変更できる。例えば、下ナットに凹部を設け、上ナットに凸部を設けてもよい。

１ 緩み止め装置
１０ 下ナット
１１ ねじ孔
１２ 凸部
１２ａ テーパー状外周面
１４ 周方向溝
２０ 上ナット
２１ ねじ孔
２２ 凹部
２２ａ テーパー状内周面

Claims (6)

1. ねじ軸に螺合するねじ孔を有する下ナットと、前記ねじ軸に螺合するねじ孔を有する上ナットを備え、
   前記下ナット及び前記上ナットのいずれか一方は、他方に向かって軸方向に突出する凸部を有し、該凸部は、所定のテーパー角を有するテーパー状外周面を有し、
   前記他方のナットは、前記凸部が嵌合する凹部を有し、該凹部は、所定のテーパー角を有するテーパー状内周面を有し、
   前記凸部のテーパー状外周面が前記凸部を有するナットのねじ孔に対して偏心されているか、若しくは、前記凹部のテーパー状内周面が前記凹部を有するナットのねじ孔に対して偏心されており、
   前記ねじ軸に螺合された下ナットと前記ねじ軸に螺合された上ナットとが締結された状態において、前記凸部と前記凹部とが偏心嵌合して、前記下ナット及び前記上ナットに前記偏心方向に沿う押圧力が生じるように前記凸部の周方向一部において前記テーパー状外周面と前記テーパー状内周面とが干渉するように構成されている、緩み止め装置において、
   前記凸部を有するナットは、前記凸部の外周に形成された周方向溝を更に有していることを特徴とする、緩み止め装置。
2. 前記凸部のテーパー状外周面は、前記周方向溝よりも前記凸部の突出先端側に位置する、請求項１に記載の緩み止め装置。
3. 前記周方向溝は、前記テーパー状外周面と前記テーパー状内周面とが干渉する前記周方向一部を通って設けられている、請求項１又は２に記載の緩み止め装置。
4. 前記周方向一部において前記周方向溝の溝深さが最も大きく、前記周方向一部から周方向に離れるにしたがって前記周方向溝の溝深さが徐々に小さくなる、請求項１，２又は３に記載の緩み止め装置。
5. 前記周方向一部の縦断面において前記周方向溝の軸方向中央部に前記凸部を有するナットのねじ孔の雌ねじ谷底が位置する、請求項１～４のいずれか１項に記載の緩み止め装置。
6. 前記凸部のテーパー状外周面が前記凸部を有するナットのねじ孔に対して偏心されており、前記凹部のテーパー状内周面が前記凹部を有するナットのねじ孔に対して同心状である、請求項１～４のいずれか１項に記載の緩み止め装置。

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