JP3175027U

JP3175027U - 弛み止めボルト

Info

Publication number: JP3175027U
Application number: JP2012000565U
Authority: JP
Inventors: 忠承山崎; 一樹山崎
Original assignee: Yamazaki active KK
Current assignee: Yamazaki active KK
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2022-02-06

Abstract

【課題】繰返し振動が作用しても弛むことがなく、極めて強固に部材等を締め付け固定することができる弛み止めボルトを提供する。
【解決手段】外周にねじを有する軸部１と、軸部１の一端に設けられた頭部２と、からなり、頭部２は、六角横断面形状をなす本体部２０１と、本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように、かつ、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に形成された筒状のスカート部２０２と、からなっており、スカート部２０２の外面の下側端面２０３が本体部２０１の軸線と平行になっていると共に、中央縦断面のスカート部２０２の内面が、スカート部２０２の底部周縁２０４に平坦部を残しつつ、前記平坦部の最内側から、軸部１の最上部１０１にかけて、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている。
【選択図】図２

Description

本考案は、弛み止めボルトに関し、詳しくは部材等を締め付け固定するに際し、繰返し振動が作用しても弛むことがなく、極めて強固に部材等を締め付け固定することができる弛み止めボルトに関する。

部材等を締め付け固定するに際し、ボルトやナットが広く用いられている。
しかしながら、締め付け固定した部分に繰返し振動が作用すると、ボルトやナットが弛むという問題があった。

このため、従来から様々な工夫がなされてきた。
例えば、ヘッド部とテーパ部とを備え、テーパ部の内面が円錐曲面に形成され、テーパ部の外面が凹面状の曲面に形成されていることを特徴とする締結部材が提案されている（特許文献１）。

この締結部材によれば、強固に被締結体を締め付けて固定することができ、テーパ部の作用によって、振動および衝撃を吸収して好適な弛み止め作用を備えたものが得られる。

しかしながら、近時、より強固に被締結体を締め付けて固定することのできる弛み止めボルトが要望されている。
また、特にボルト（軸部）の直径を６ｍｍ以上とすると、振動や衝撃が加わった際に、テーパ部の内面にヘアークラックが入るおそれがあり、その改善が求められていた。

特許第３８６０２００号

本考案は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、繰返し振動が作用しても弛むことがなく、極めて強固に部材等を締め付け固定することができる弛み止めボルトを提供することにある。
また、本考案は、振動や衝撃が加わった際に、内面（特に、内面の軸の付け根部に相当する部分付近）にヘアークラックが入るおそれのない弛み止めボルトを提供することを目的とするものである。
さらに、本考案は、鉄系材料を用いて焼き入れ処理しても、拡開状のスカート部の先端部分に割れ（亀裂）が発生することのない弛み止めボルトを提供することを目的とするものである。

即ち、請求項１に係る本考案は、
外周にねじを有する軸部１と、
軸部１の一端に設けられた頭部２と、
からなり、
頭部２は、六角横断面形状をなす本体部２０１と、
本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように、かつ、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に形成された筒状のスカート部２０２と、
からなっており、
スカート部２０２の外面の下側端面２０３が本体部２０１の軸線と平行になっていると共に、
中央縦断面のスカート部２０２の内面が、スカート部２０２の底部周縁２０４に平坦部を残しつつ、
前記平坦部の最内側から、軸部１の最上部１０１にかけて、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有する弛み止めボルトを提供するものである。

本考案によれば、繰返し振動が作用しても弛むことがなく、極めて強固に部材等を締め付け固定することができる。
しかも、本考案の弛み止めボルトは、ボルトの直径が６ｍｍ以上のものであっても、振動や衝撃が加わった際に、内面（特に、内面の軸の付け根部に相当する部分付近）にヘアークラックが入るおそれがない。
さらに、本考案の弛み止めボルトは、鉄系材料を用いて焼き入れ処理しても、拡開状のスカート部２０２の先端部分に割れ（亀裂）が発生することがない。

本考案の弛み止めボルトの一態様を示す正面図である。図１の中央縦断面説明図である。図２の部分拡大図である。本考案の弛み止めボルトの一態様を示す平面図である。本考案の弛み止めボルトの一態様を示す底面図である。本考案の弛み止めボルトの一態様を示す側面図である。図６の中央縦断面説明図である。図７の部分拡大図である。本考案の弛み止めボルトの一態様を示す斜視図である。本考案の弛み止めボルトの一態様を上下逆さまにした状態を示す斜視図である。弛み試験方法の実施状況を示す説明図である。

以下、本考案を図面により詳細に説明する。
図１は、本考案の弛み止めボルトの一態様を示す正面図であり、図２は、図１の中央縦断面説明図であり、図３は、図２の部分拡大図である。
図４は、本考案の弛み止めボルトの一態様を示す平面図であり、図５は、本考案の弛み止めボルトの一態様を示す底面図である。
さらに、図６は、本考案の弛み止めボルトの一態様を示す側面図であり、図７は、図６の中央縦断面説明図であり、図８は、図７の部分拡大図である。
また、図９は、本考案の弛み止めボルトの一態様を示す斜視図であり、図１０は、本考案の弛み止めボルトの一態様を上下逆さまにした状態を示す斜視図である。

本考案の弛み止めボルトＡは、
外周にねじを有する軸部１と、
軸部１の一端に設けられた頭部２と、
からなり、
頭部２は、六角横断面形状をなす本体部２０１と、
本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように、かつ、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に形成された筒状のスカート部２０２と、
からなっており、
スカート部２０２の外面の下側端面２０３が本体部２０１の軸線と平行になっていると共に、
中央縦断面のスカート部２０２の内面が、スカート部２０２の底部周縁２０４に平坦部を残しつつ、
前記平坦部の最内側から、軸部１の最上部１０１にかけて、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有するものである。

本考案の弛み止めボルトＡは、基本的には、外周にねじを有する軸部１と、軸部１の一端に設けられた頭部２と、からなっており、軸部と頭部とからなる点では、通常のボルトと同様であるが、弛み止め効果を得るために、頭部２の構造が特殊なものとなっている。

即ち、本考案の弛み止めボルトＡの頭部２は、六角横断面形状をなす本体部２０１と；この本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように、かつ、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に形成された筒状のスカート部２０２と；からなっている。なお、必要により、本体部２０１の形状を、六角横断面形状の他に、例えば、八角横断面形状としたり、或いは四角横断面形状としたりすることもできる。さらに、必要に応じて、本体部２０１の形状を、キャップスクリュー（キャップボルト）と呼ばれる、丸頭ボルトの頭に、四角穴・六角穴・八角穴がそれぞれ開いている、穴付きボルト（四角穴付きボルト、六角穴付きボルト、八角穴付きボルト）などとすることもできる。

ここで本体部２０１は、通常のボルト頭部と同様に六角横断面形状をなすものである。
一方、スカート部２０２は、この本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように形成された、略スカートの如き形状を有する筒状のものである。
しかも、このスカート部２０２は、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に（つまり、中央縦断面説明図である図２や図３で見て、相対する面が対称的に傾斜して、斜面状に開く形になるように）形成されている。即ち、断面でいうと、図２、３に示すように、逆懸垂曲線（懸垂線；カテナリー曲線の逆の形状）を描いて、拡開状に形成されている。

より正確に言うならば、スカート部２０２（その外面）は、逆懸垂曲面（懸垂面；カテノイドの逆の形状）の全部ではなくて、逆懸垂曲面を含み、その一部を用いた凸面を描いて、拡開状に形成されている。
なお、鎖やロープなどの両端を、固定して吊り下げた（持って垂らした）ときにできる形を懸垂曲線と呼び（懸垂線或いはカテナリー曲線とも呼び）、この懸垂曲線（懸垂線；カテナリー曲線）を回転させてできる曲面を懸垂曲面と呼んでいる（懸垂面或いはカテノイドとも呼んでいる）。
逆懸垂曲面とは、このような懸垂曲面を上下逆さまにした形状を意味している。
このようにスカート部２０２の外面は、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて、拡開状に形成されている。スカート部２０２の外面をこのように形成することにより、この部分に弾性を与え、部材等を締め付け固定するに際し、充分な締め付け力をもって固定することができると共に、締め付け後は弛みのない状態とすることができる。
なお、スカート部２０２の外面は、逆懸垂曲面を用いたものとする他、スプライン曲線状とすることもできる。

但し、スカート部２０２の外面の下側端面２０３は、本体部２０１の軸線Ｘ−Ｘ方向と平行となっている。これにより、この弛み止めボルトについて、鉄系材料を用いて焼き入れ処理しても、拡開状のスカート部２０２の先端部分に割れ（亀裂）が発生するおそれを減ずることができる。

本考案においては、中央縦断面のスカート部２０２の内面が、スカート部２０２の底部周縁２０４に平坦部を残しつつ、前記平坦部の最内側２０５から、軸部１の最上部１０１にかけて、両者を両下端として、略逆懸垂曲面を用いた凸面（略逆Ｕ字状）を描いてくり抜かれている構造を有している。

スカート部２０２の内面は、くり抜いた部分の形状が、全体として略逆懸垂曲面を用いた凸面を描くようにくり抜くことにより、底部周縁２０４に平坦部（座面となる）を残しつつ、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有している。
ここで「逆懸垂曲面」としたのは、くり抜かれている構造は、「懸垂曲面」（懸垂面；カテノイド）とは上下反対の形状をなしているからであり、また、「略」逆懸垂曲面としたのは、図２〜３から明らかなように、逆懸垂曲面そのものではなく、これに近い形状のものであるからである。
即ち、図２〜３において、軸部１の最上部１０１から続く直ぐ上の部分（図３のＣ部分）は、各サイズのボルトに共通して、高さ１．０〜１．５ｍｍにわたって、直線部分としてある。つまり、座面にあたる底部周縁２０４より、１．０〜１．５ｍｍ高い位置で、逆懸垂曲面が終了するようにし、その後は直線としてある。これにより、一層ひび割れ（クラック）防止を図ることができる。
なお、スカート部２０２の内面としては、逆懸垂曲面状にくり抜かれている構造を有しているものの他、スプライン曲線（スプライン曲面）状にくり抜かれている構造を有しているものとすることもできる。

軸部１の直径は、必要に応じた適宜の寸法に設定することができる。例えば、小さいものは３ｍｍから、大きなものは６０ｍｍといった程度となるが、これに限定されるものではない。

このように本考案の弛み止めボルトＡは、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有していて、くり抜かれて残った部分は、全体として丸みを持っており、尖った部分がないようにしている。そして、くり抜かれて残った部分について、ここが尖っている場合と比べて、中央縦断面でみたときの幅（即ち、直径）が若干広くなるようにしている。例えば、軸部の直径が６ｍｍ〜３０ｍｍまでのものは、０．５ｍｍ程度半径が広くなるようにし（直径では１．０ｍｍ程度広くなるようにし）、３０ｍｍを超えて６０ｍｍまでのものは、１．０ｍｍ程度半径が広くなるようにしている（直径では２．０ｍｍ程度広くなるようにしている）。そのため、クラック防止に役立っている。
なお、軸部の直径が３ｍｍ〜５ｍｍまでのボルトについては、特に広げないものとしている。

本考案の弛み止めボルトＡは、スカート部２０２の内面が、このように略逆懸垂曲面状にくり抜かれている構造を有していて、通常のボルトで存在しているような、スカート部２０２の内面の軸の付け根部、すなわち、スカート部２０２の内面と軸部１との交点といった、尖った部分が、存在しないので、この部分に応力が集中することがない。
このため、本考案の弛み止めボルトＡは、振動や衝撃が加わった際に、内面（特に、内面の軸の付け根部に相当する部分付近）にヘアークラックが入るおそれがなく、しかも繰返し振動が作用しても弛むことがなく、極めて強固に部材等を締め付け固定することができるのである。

即ち、本考案の弛み止めボルトＡは、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有していて、くり抜かれて残った部分は、全体として丸みを持っており、尖った部分がないことから、応力が均一にかかり、必要以上のトルクをかけることがないので、容易に固定することができ、また接地圧力が大きくなるので、弛まない。
ここでスカート部２０２の内面に、最先端がクサビ形状となった軸の付け根部、すなわちスカート部２０２の内面と軸部１との交点といった、尖った部分が存在すると、弾性の吸収が大きいものの、最先端の尖った部分に圧縮応力が集中し、次いで座面の内円側の縁に集中することから、このような状態に耐え切れずに、トルクをかけても、座面での完全固定が出来ず、時間の経過と共に弛んでしまうものとなる。

以上の如き本考案の弛み止めボルトは、弛み試験において、繰返し振動が作用しても弛むことがなく、所定の１７分間を常時クリアーし、極めて強固に部材等を締め付け固定することができる。

以上の如き本考案の弛み止めボルトについて、図１１に示す方法に準じて、高速ねじ弛み試験機を用いた弛み試験を行った。結果を表１に示す。なお、この試験において、１７分間緩まなかったときに、弛み止めボルト・ナットとしてクリアーしたことになる。
図１１中、符号３０は供試ボルト、符号３１は供試ナット、符号３２はワッシャー（座金）、符号３３は振動バーレル、符号３４は加振台、符号３５は加振ストローク、符号３６はインパクトストローク、をそれぞれ示している。

［弛み試験方法］
供試ボルト（本考案の弛み止めボルト；Ｍ１２×５０−Ｐ１．５）を、これに見合う大きさのナット（供試ナット）と共に試験機に取り付け、次の条件で試験を実施した。１７分間弛まなかったときは、もどしトルクを測定した。

・試験機：高速ねじ弛み試験機
・振動条件：振動数：１７８０ｒｐｍ
加振台ストローク：１１ｍｍ
インパクトストローク：１９ｍｍ
振動方向：ボルト軸直角方向

・弛みの判定：供試ボルト、供試ナット及びワッシャー（座金）の合マークがずれ、ワッシャーが手で回せるようになったときを「弛んだ」と判定した。

表１の結果によれば、本考案の弛み止めボルトは、低トルクでも、１７分間の試験中にも弛むことがなかったことが分かる。
なお、市販されているような通常のボルトでは、弛み止めを謳ったものであっても、４分少々から、最大８分弱程度で、弛んでしまうことが確認されている。
また、本考案の弛み止めボルトは、１７分間の弛み試験中や試験後にも、内面（特に、内面の軸の付け根部に相当する部分付近）にヘアークラックが入ることはなかった。
このように本考案の弛み止めボルトは、１７分間の弛み試験中や試験後も、弛むことがなく、振動が特に激しい土木建設機械や、削岩機器類、冷間・熱間鍛造機、成形機等の金型取り付けボルトなどの他、耐久レース用のタイヤ等の締め付けボルトとして使用しても、著しく弛み止め効果に優れていることが確認されている。

このようにしてなる本考案の弛み止めボルトは、各種部材等の締め付け固定に有効に用いることができる。

Ａ：弛み止めボルト
１：軸部
２：頭部
１０１：軸部１の最上部
２０１：本体部
２０２：スカート部
２０３：スカート部２０２の外面の下側端面
２０４：スカート部２０２の内面の底部周縁
２０５：平坦部の最内側

Claims

外周にねじを有する軸部１と、
軸部１の一端に設けられた頭部２と、
からなり、
頭部２は、六角横断面形状をなす本体部２０１と、
本体部２０１に連設され、本体部２０１からその半径方向外方へ遠去かるように、かつ、逆懸垂曲面を用いた凸面を描いて拡開状に形成された筒状のスカート部２０２と、
からなっており、
スカート部２０２の外面の下側端面２０３が本体部２０１の軸線と平行になっていると共に、
中央縦断面のスカート部２０２の内面が、スカート部２０２の底部周縁２０４に平坦部を残しつつ、
前記平坦部の最内側から、軸部１の最上部１０１にかけて、略逆懸垂曲面を用いた凸面を描いてくり抜かれている構造を有する弛み止めボルト。