JP3153208U

JP3153208U - 緩み防止ナット

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Publication number: JP3153208U
Application number: JP2009004088U
Authority: JP
Inventors: 晴久山田
Original assignee: 晴久山田
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2019-06-15

Abstract

【課題】上ナットの締付力を確実に伝達して緩み止め効果を十分に発揮させることのできるナット緩み防止機能を具備した緩み防止ナットを提供することである。【解決手段】上ナット１、下ナット２及び傾斜片７付き座金３からなる緩み防止ナットにおいて、上ナット１の締め付けの進行に応じて、傾斜片７を突設した座金３が下ナット２の筒部９の回りに円滑に回動自在に摺動し、上ナット１がボルト軸１１の軸心に対して偏芯しながら、上ナット１の締着力を薄肉状の筒部９に確実に伝達することができる。傾斜片７を介して伝達力の作用を受けた、筒部９の一部はボルト軸１１に円滑且つ確実に噛み込んで、緩み止め効果を奏する。【選択図】図１

Description

本考案は、ボルトに螺合して各種部材を締結するナットに関し、特には、締結後の緩みを防止する緩み防止機能を備えた緩み防止ナットに関するものである。

一般に、雄ねじをもつボルトに雌ねじをもつナットを螺合させるボルト・ナットが締結具として種々の分野、用途に用いられている。ボルトとナットの螺合により一旦締結されると、一定の環境下では緩むことはないが、例えば、車両が往来する交通橋梁や、建造物周辺で交通量が多いといった環境の下では、橋梁、建造物、産業機器等に使用されたボルトやナットに振動や衝撃等が加わると、ナットの締め付けが緩むおそれがあった。

簡易なナット緩み防止手段としては、従来から、スプリングワッシャーやダブルナット等が使用されているが、これらは締付力の補強にはなっても、経時的な緩みの発生、防止には十分ではなかった。また、ピン材を貫通させて、ナットがボルトから抜け落ちないようにする脱落防止方法もあるが、振動等でピン材が破断されるおそれがあり、殊に、公共施設等においては悪戯でピン材が抜かれて安全性が脅かされる問題もあった。

そこで、ナットの緩み防止には、安全性や確実性の点で、ピン材等の固定部材を用いず、ボルトの雄ねじにナットの雌ねじを食い込ませてロックする構造のものが好ましい。

かかるロック構造としては、例えば、特許文献１に開示されているように、上ナットと下ナットからなり、下ナットの凸部と上ナットの凹部を嵌合させるようにした緩み防止機能付き上下ナットがある。下ナットの凸部又は上ナットの凹部はボルト孔の軸心に対して偏芯しており、下ナット及び上ナットをボルトに締め付けると、下ナット及び上ナットが互いにボルト孔の軸心に対してズレるように偏芯嵌合する。この偏芯嵌合により、ボルト軸に対して径方向の大きな応力が生じて、ナットの緩み防止効果を奏する。

特許文献２には、上下に凸部を形成した中ナットを使用して、上記緩み防止機能付き上下ナットと同様に、偏芯嵌合によりボルト軸に対して径方向の大きな応力が生じさせてナットの緩み防止機能を具備させた上中下ナットが開示されている。

特開２００２−８９５３３号公報特開２００２−１９５２３６号公報

上記緩み防止機能を具備させた上下ナット又は上中下ナットにおいては、凸部を形成した前者の下ナットないし後者の中ナットをボルト軸に対して偏芯嵌合させて、緩み防止応力を雄ねじと雌ねじの噛み合わせで発生させる構造となっている。しかし、下ナット又は中ナットの凸部にはねじ部を形成するための肉厚を必要としているため、該緩み防止応力を十分に生じさせるには、その肉厚に抗して上ナット等の締め付け力を十分に伝達させる必要がある。従って、上ナット等の締め付けが弱い場合には締付力が十分に伝達されずに緩み止め効果を達成できないおそれがあった。

本考案の目的は、上記課題に鑑み、上ナットの締付力を確実に伝達して緩み止め効果を十分に発揮させることのできるナット緩み防止機能を具備した緩み防止ナットを提供することである。

本考案の第１の形態は、外向きにテーパー状に拡がった凹部をボルト孔の周囲に形成した上ナットと、外周径が外向きに縮径した筒部をボルト孔の周囲に一体的に突設した下ナットと、前記筒部を挿通させる貫通孔が形成され、前記貫通孔周辺に前記貫通孔に向けて傾斜した傾斜片を少なくとも1個突設した座金とからなり、前記筒部を前記貫通孔に挿通させ、且つ前記傾斜片と共に前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットをボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行う緩み防止ナットである。

本考案の第２の形態は、外向きに開放された逆円錐台形状の内側面からなる凹部をボルト孔の周囲に形成した上ナットと、外周径が外向きに縮径した筒部をボルト孔の周囲に一体的に突設した下ナットと、前記筒部を挿通させる貫通孔が形成され、前記貫通孔に向けて傾斜し、且つ中空逆円錐台の側面の一部を切り欠いた形状を有する傾斜切片を前記貫通孔周辺に少なくとも1個突設した座金とからなり、前記筒部を前記貫通孔に挿通させ、且つ前記傾斜片と共に前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットをボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行う緩み防止ナットである。

本考案の第３の形態は、第１又は第２の形態において、前記傾斜片は前記座金の座面に対して８０°±５°傾斜して形成された緩み防止ナットである。

本考案の第４の形態は、第１、第２又は第３の形態において、前記凹部の深さが前記上ナットの厚みの半分以下に形成された緩み防止ナットである。

本考案の第５の形態は、第１〜第４のいずれかの形態において、前記座金の外径が前記下ナットの外径より大きく、前記上ナット及び前記下ナットを前記ボルト軸に螺合させる際に、締結作業用具が前記座金の拡径部分に当接して前記下ナット側への抜け落ちを防止した緩み防止ナットである。

本考案の第１の形態によれば、前記下ナットの前記筒部を前記座金の前記貫通孔に挿通させ、且つ前記傾斜片と共に前記上ナットの前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットをボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行うので、前記上ナットと前記下ナットに対して、前記傾斜片を突設した前記座金が前記下ナットの前記筒部の回りに回動自在に摺動し、前記上ナットの締め付けの進行に応じて、前記上ナットが前記ボルト軸の軸心に対して偏芯しながら、前記上ナットの締着力を、前記傾斜片を介して径方向に集中応力を生じさせて前記筒部に伝達でき、前記筒部の一部を前記ボルト軸に確実に噛み込ませて緩み止め効果を十分に発揮させることができる。特に、本形態においては、前記傾斜片により集中応力を生じさせるため、前記筒部がある程度の肉厚があっても、前記ボルト軸への噛み込みを円滑且つ確実に行うことができ、良好な緩み止め機能を達成することができる。

第1形態に係るナットは、電気設備、製造装置等に用いる比較的小型のボルトから、橋梁、建造物等に用いる大型ボルトに対して適用することができる。

本考案の第２の形態によれば、外周径が外向きに縮径してボルト軸を挿通させる、前記下ナットの薄肉状の前記筒部を前記座金の前記貫通孔に挿通させ、且つ前記貫通孔に向けて傾斜し、且つ中空逆円錐台の側面の一部を切り欠いた形状を有する前記傾斜片と共に前記上ナットの外向きに逆円錐台形状の内側面からなる前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットをボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行うので、前記上ナットと前記下ナットに対して、前記中空逆円錐台の一部である円弧状の前記傾斜片を突設した前記座金が前記下ナットの前記筒部の回りに円滑に回動自在に摺動し、前記上ナットの締め付けの進行に応じて、前記上ナットが前記ボルト軸の軸心に対して偏芯しながら、前記上ナットの締着力を薄肉状の前記筒部に確実に伝達して、その薄肉部分の一部が前記ボルト軸に円滑且つ確実に噛み込んで、緩み止め効果を十分に発揮させ、緩み止め機能を良好に達成することができる。第２形態に係るナットは、電気設備、製造装置等に用いる比較的小型のボルトから、橋梁、建造物等に用いる大型ボルトに対して適用することができる。

本考案の第３の形態によれば、前記傾斜片は前記座金の座面に対して８０°±５°傾斜して形成されているので、前記凹部内側面との当接により前記上ナットの締付力を受けて、前記筒部の回りに摺動しながら円滑に回動し、前記上ナットの締め付けの進行に応じて、前記上ナットの締着力を前記筒部に確実に伝達して前記筒部の前記ボルト軸への噛み込みを確実にし、緩み止め効果を十分に発揮させることができる。

本考案の第４の形態によれば、前記凹部の深さが前記上ナットの厚みの半分以下に形成されているので、前記外ナットの雌ねじ部を十分に確保して、ナット締結力を低下させずに緩み止め機能を具備させることができる。

ダブルナットによる締結の際には、スパナやボックスレンチ等の締結作業用具が上ナットを貫通して下ナット側に落ち込んでしまい、円滑に締結作業が行えない不具合を生ずる。そこで、本考案の第５の形態によれば、前記座金の外径を前記下ナットの外径より大きくして、前記上ナット及び前記下ナットを前記ボルト軸に螺合させる際に、締結作業用具が前記座金の拡径部分に当接して前記下ナット側への抜け落ちを防止しているので、前記座金を前記下ナットに装着した状態で前記上ナットを締め付ける際には、前記下ナットから突出した前記拡径部分がスパナやボックスレンチに当接するストッパ機能として働くため、上記のように、スパナやボックスレンチが下ナットまで抜け落ち込むことがなく、前記上ナットの締結作業を円滑に行うことができる。

本考案の実施形態である緩み防止ナットを含む締結具の分解斜視図である。前記締結具の上ナット１及び下ナット２の側面図である。座金３の平面と縦断面を示す図であり、（３Ａ）は座金３の平面図、（３Ｂ）は座金３の縦断面図である。前記締結具による金属板材の締結状態を示す一部切り欠き断面図である。

本考案の一実施形態に係る緩み防止ナットを含む締結具を、図面を参照して以下に説明する。
図１は本考案に係る緩み防止ナットを含む締結具の分解斜視図である。

本実施形態に係る緩み防止ナットは一組の上ナット１、下ナット２及び上ナット１と下ナット２の間に介挿される座金３からなる。上ナット１と下ナット２は外形が６角形の６角ナットである。

図２は上ナット１及び下ナット２の側面図である。上ナット１は、ボルト孔５の周囲に外向きに開放形成した逆円錐台形状の内側面からなる凹部４を有する。上ナット１は、ボルト軸径が１２ｍｍ（φ）のボルト１０が螺合するボルト孔５を有し、その厚さ１Ａは１０ｍｍである。
凹部４は、深さ１Ｂが４．５ｍｍ、逆円錐台形状の底面の直径４Ｂが１３．８ｍｍ、開放口の直径４Ａが１５．４ｍｍの寸法を有する。従って、凹部４の開放口は１００°の角度４Ｃで外向きに開放形成されている。凹部４の深さ１Ｂはねじ山の数を確保するうえで、上ナット１の厚さ１Ａの半分以下が好ましい。

下ナット２は、ボルト軸径が１２ｍｍ（φ）のボルト１０が螺合するボルト孔８を有し、全厚さ２Ａは１１ｍｍである。下ナット２は、ボルト孔８の周囲に一体的に突設して一体に形成された薄肉状筒部９を有する。薄肉状筒部９は外周径が外向きに縮径し、ボルト孔８の一部であって、ボルト軸１１が螺合するねじ部を有する。筒部９の薄肉形態は、筒先付近でボルト軸のねじ山より少し大きい厚さ、具体的にはねじ山の高さ程度の厚みを備えた、断面テーパー形状の筒側部により形成されている。筒部９の高さ２Ｃは５ｍｍであり、下ナット２の６角ナット部分の厚さ２Ｂは６ｍｍである。筒部９の大径部は１４．８ｍｍの直径９Ａを有し、且つ筒部９の先端側の小径部は１３．０ｍｍの直径９Ｂを有しており、筒先におけるテーパー角度９Ｃは１００°である。従って、筒部９は上ナット１の凹部４に嵌合する大きさを備え、大径部と凹部４の開放口との間には直径で０．６ｍｍの隙間が形成されている。この隙間によって、後述の座金３の傾斜片７が凹部４内に挿入可能になっている。

図３は座金３の平面と縦断面を示す。図３の（３Ａ）は座金３の平面図、同図（３Ｂ）は座金３の縦断面図である。
座金３は全体としてリング片のワッシャ形状を有し、中央に筒部９を挿通させる貫通孔６が形成されている。貫通孔６周辺には、貫通孔６側に向けて傾斜し、且つ中空逆円錐台の側面の一部を切り欠いた形状を有する傾斜片７が一体的に突設されている。貫通孔６の内径は１５ｍｍであり、傾斜片７の円弧角は貫通孔６の中心に対して６０°に設定され、根元の円周長７Ｂは７．５ｍｍである。傾斜片７の傾斜長７Ｃは４．１ｍｍである。

傾斜片７はリング片に中空逆円錐台の側面の一部を切り欠いた切片を溶着して形成されている。傾斜片７には、リング片と同じ厚さ（１ｍｍ）の板材を曲げ加工して使用している。傾斜角７Ｄはリング水平面に対して８０°であり、筒部９のテーパー角度９Ｃ（１００°）と補角の関係にある。従って、座金３の装着時には、筒部９が貫通孔６に円滑に挿通され、座金３を筒部９周囲の平坦面上に載置したときには、傾斜片７の内側面が筒部９の外側面に略密着して装着される。（３Ａ）に示すように、座金３の装着状態においては傾斜片７の上端面７Ａが筒部９の上端面９Ｄより突出しない程度で、筒部９の側面に添着される。座金３の装着状態においては、上ナット１を凹部４を内側にして締結させると、傾斜片７及び筒部９が凹部４内部に密着状に収設され、上ナット１の完全締結状態において凹部４と筒部９の上端面９Ｄとの間には若干の空隙が生じる余裕を持たせている。なお、傾斜片７は溶着に代えて、曲げ絞り加工によりリング片と共に一体成形してもよい。傾斜角７Ｄは８０°±５°の範囲で設定可能であり、それに応じて筒部９の前記テーパー角度９Ｃも１００°±５°の範囲で適宜調整すればよい。

図２及び図３に示すように、座金３のリング外径ｂは、上ナット１及び下ナット２の外径ａより３ｍｍ程度、拡径されている。この拡径部分は上ナット１をスパナ又はボックスレンチにより締め付ける際に、スパナ又はボックスレンチが上ナット１を貫通して下ナット２側に落ち込ませないストッパ機能として働く。
なお、座金３は円形でなくてもよく、楕円形状等を使用することができる。例えば、楕円形の座金３を使用した場合には、その長径方向の長さを上ナット１及び下ナット２の外径ａよりを数ｍｍ大きくしておけば、該長径方向端部を上記スパナ又はボックスレンチのストッパ作用端部として機能させることができる。

図４は本実施形態に係る緩み防止ナット及びボルト１０を用いて２枚の金属板材１２、１３を締結した締結状態を示す。
ボルト１０は金属板材１２、１３に穿設した貫通孔１４、１５に挿通され、貫通孔１４、１５を貫通したボルト軸１１に下ナット２が筒部９を外側にして螺着されている。下ナット２の筒部９には、座金３の貫通孔６を通過させて、座金３が取着される。下ナット２を金属板材１２、１３に対して絞め付けた後、座金３を介挿した状態で上ナット１が螺着される。

本実施形態においては、上ナット１と下ナット２を座金３を介挿してボルト軸１１に螺合させた状態で、凹部４の内側面が傾斜片７に当接するので、上ナット１がボルト軸１１の軸心に対して偏芯して締付が行われる。上ナット１の締付を偏芯しながら進行させていく際、座金３はフリー状態で介挿されているため、自在に回動可能になっている。

座金を回動させながら上ナット１を螺着させたとき、上ナット１の締着力が傾斜片７を介して筒部９に伝達される。破線の矢印で示す径方向に前記締着力が伝達されて、その伝達を受けた筒部９の一部が、ボルト軸１１に食い込んで圧着変形することにより、上ナット１及び下ナット３による締結と緩み止め状態を確保することができる。

本実施形態に係る、上ナット１及び下ナット２からなる緩み防止ナットにおいて、上ナット１の締め付けの進行に応じて、傾斜片７を突設した座金３が下ナット２の筒部９の回りに円滑に回動自在に摺動し、上ナット１がボルト軸１１の軸心に対して偏芯しながら、上ナット１の締着力を薄肉状の筒部９に確実に伝達することができる。従って、傾斜片７を介して伝達力の作用を受けた、筒部９の一部がボルト軸１１に円滑且つ確実に噛み込んで、緩み止め効果を十分に発揮させることができる。本実施形態では、１２φのボルト１０に適用する緩み防止ナットの場合であるが、本考案に係る緩み防止ナットは、かかる呼び径の小さいものに限らず、呼び径Ｍ１６〜Ｍ３０の橋梁用等の高力ボルトにも適用可能である。

座金３を下ナット２に装着した状態で上ナット１を締め付けるとき、座金３のリング外径ｂは上ナット１及び下ナット２の外径ａより大きくしているので、下ナット２から突出した座金３の拡径部分がスパナやボックスレンチ等の締結作業用具に当接するストッパ機能として働く。図４に示すように、上ナット１の締付の進行に伴い、傾斜片７を設けたリング端部１７は内側に移動するが、リング端部１７の反対側に対向するリング端部１６は外側に、つまり下ナット２の外側面より離間していき、リング端部１６でスパナやボックスレンチの当接を維持、確保できる。従って、上ナット１の締結作業時にスパナやボックスレンチが下ナット２まで落ち込むことがなく、上ナット１の締結作業を円滑に行うことができる。なお、上ナット１の締付時の座金３による偏芯が生じて、リング端部１７が内側に移動するため、リング端部１７が上ナット１の内側に入り込まないように、座金３のリング片の拡径を大きくしておけば、締結作業用具がリング端部１６及び１７に当接する状態を十分に確保して、締結作業を締結完了まで終始円滑に行うことができる。

尚、本考案は上記ナット寸法の実施形態に限定されることは勿論のこと、本考案の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。

本考案によれば、一般機器用のボルトから、橋梁や建造物に使用する呼び径の大きいボルトにも適用して、締結力を確保し、且つ安全性を実現できる緩み止め機能を具備した緩み防止ナットを提供することができる。

１上ナット
１Ａ厚さ
１Ｂ深さ
２下ナット
２Ａ厚さ
２Ｂ厚さ
２Ｃ高さ
３座金
４凹部
４Ａ直径
４Ｂ直径
４Ｃ角度
５ボルト孔
６貫通孔
７傾斜片
７Ａ上端面
７Ｂ円周長
７Ｃテーパー角度
７Ｄ傾斜角
８ボルト孔
９筒部
９Ａ直径
９Ｂ直径
９Ｃテーパー角度
９Ｄ上端面
１０ボルト
１１ボルト軸
１２金属板材
１３金属板材
１４貫通孔
１５貫通孔
１６リング端部
１７リング端部
ａ外径
ｂリング外径

Claims

外向きにテーパー状に拡がった凹部をボルト孔の周囲に形成した上ナットと、外周径が外向きに縮径し、ボルト軸を挿通させる筒部をボルト孔の周囲に一体的に突設した下ナットと、前記筒部を挿通させる貫通孔が形成され、前記貫通孔周辺に前記貫通孔に向けて傾斜した傾斜片を少なくとも1個突設した座金とからなり、前記筒部を前記貫通孔に挿通させ、且つ前記傾斜片と共に前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットを前記ボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行うことを特徴とする緩み防止ナット。
外向きに開放された逆円錐台形状の内側面からなる凹部をボルト孔の周囲に形成した上ナットと、外周径が外向きに縮径し、ボルト軸を挿通させる薄肉状筒部をボルト孔の周囲に一体的に突設した下ナットと、前記筒部を挿通させる貫通孔が形成され、前記貫通孔に向けて傾斜し、且つ中空逆円錐台の側面の一部を切り欠いた形状を有する傾斜片を前記貫通孔周辺に少なくとも1個突設した座金とからなり、前記筒部を前記貫通孔に挿通させ、且つ前記傾斜片と共に前記凹部に収設して、前記上ナットと前記下ナットの間に前記座金を介挿させ、前記上ナットと前記下ナットを前記ボルト軸に螺合させた状態において、前記凹部の内側面が前記傾斜片に当接して前記上ナットを前記ボルト軸の軸心に対して偏芯させて、前記座金を回動させながら螺着させたとき、前記上ナットの締着力を前記傾斜片を介して前記筒部に伝達して、前記筒部の一部を前記ボルト軸に食い込ませて圧着変形させることにより、前記上ナット及び前記下ナットの緩み止めを行うことを特徴とする緩み防止ナット。
前記傾斜片は前記座金の座面に対して８０°±５°傾斜して形成された請求項１、又は２に記載の緩み防止ナット。
前記凹部の深さが前記上ナットの厚みの半分以下に形成された請求項１、２又は３に記載の緩み防止ナット。
前記座金の外径が前記下ナットの外径より大きく、前記上ナット及び前記下ナットを前記ボルト軸に螺合させる際に、締結作業用具が前記座金の拡径部分に当接して前記下ナット側への抜け落ちを防止した請求項１、２、３又は４に記載の緩み防止ナット。