JP3574698B2

JP3574698B2 - 弛み止めナット

Info

Publication number: JP3574698B2
Application number: JP18738495A
Authority: JP
Inventors: 隆弘織田
Original assignee: 株式会社織田螺旋製作所; 株式会社コノエ
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JPH0942259A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弛み止めナットの改良に関するものであり、工作機械や建設機械、輸送機械等の振動の多い箇所で、ボルトとの組合せにより被締結部材を固定する場合に使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弛み止めナットとしては、従前から図６に示す如き構成の二重ナットが多く使用されている。
しかし、当該二重ナットは、所定の締付けトルクで各ナット５１，５１を締付けするのが困難であり、ナット５１、５１に弛みが生じたり、或いは過度なナットの締付けによりボルト５２に剪断を生じると云う問題がある。
また、当該二重ナットの使用に際しては、先ず下のナット５１を締めてから次に上のナット５１を締付け、更に下のナット５１を戻さなければならず、締込みに手数が掛り、作業性が悪いと云う問題もある。
【０００３】
一方、上述の如き問題を解決するため、出願人は先きに図７に示す如き構造の弛み止めナットを開発し、これを実公平１─３８３２５号として公開している。
即ち、前記図７の弛み止めナットは、中央部に向って順次縮径するテーパ状内周面６１ａとこれに連設して形成された雌螺子６１ｂを有し、略中間部に所定の締付けトルクで剪断される略環状の薄肉部６１ｃを形成したナット本体６１と、このナット本体６１のテーパ状内周面６１ａに嵌合されるテーパ状外周面６２ａと内周面に前記雌螺子６１ｂと同一寸法に形成された雌螺子６２ｂを有し、且つ周壁に軸芯方向に沿って割り溝６２ｃを形成した筒状の割りナット６２とから構成されている。
【０００４】
また、当該弛み止めナットの使用に際しては、図８に示す如く、先ずナット本体６１のテーパ状内周面６１ａに割りナット６２を嵌合し、この割りナット６２側からボルト６３に螺合する。次に、ナット本体６１をスパナ等で順次締付けて行く。
そうすると、割りナット６２は、そのテーパ状内周面６２ａ及びナット本体６１のテーパ状内周面６１ａにより縮径して行き、ボルト６３の外周面に強く圧着して弛み止め効果を発揮する。
ナット本体６１を更に締付けて行くと、ナット本体６１の薄肉部６１ｃが所定の締付けトルクになったときに剪断され、ナット本体６１は上下に分割される。その後は、上下に分割されたナット本体６１の上方側のみを回転させて下方側へ密着させ、この時点でナット本体６１の締付けを止める。
【０００５】
上記、図７の弛み止めナットは、ナットの締付けトルクが所定の値になるとナット本体６１の薄肉部６１ｃが剪断されるため、所謂ナットの締付けトルクを一定に保持することができる。その結果、従前の二重ナット方式の場合のように、ナットの締込み過ぎによるボルトの剪断や締込み不足による弛みの発生を完全に防止することができる。
また、ナットの締付け時に割りナット６２が縮径してボルト６３に強く圧着するため、従前の二重ナットの場合よりも優れた弛み止め効果を発揮することができ、優れた実用的効果を奏するものである。
【０００６】
しかし乍ら、この図７に示すの弛み止めナットにも、未だ解決すべき問題が多く残されている。
先ず、第１の問題は製造コストの問題である。即ち、ナット本体６１の他に割りナット６２を必要とするうえ、ナット本体６１にテーパ状内周面６１ａを形成しなければならないため、弛み止めナットそのものの製造コストが上昇し、その引き下げを図り難いと云う問題がある。
第２の問題はナットの挿着並びにその締込み作業に手数が掛かるという点である。即ち、ナット本体６１内へ割りナット６２を挿入し、両者６１、６２の組立体をボルト６３へ挿着することが困難で、ナットの挿着に手数がかかるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、製作が簡単で製造コストの大幅な引下げが可能であり、しかもボルトへのナットの挿着を簡単に行え、第１ナット部と第２ナット部及び各ナット部とボルトの圧接作用により強力な弛み止め効果が得られるようにした弛み止めナットを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、請求項１の弛み止めナットは、雌ねじを備えた第１ナット部と、雌ねじを備えた第２ナット部との間に、一定のテーパ角度をもった切り込みが形成されており、この切り込みにて連設部が形成されている弛み止めナットであって、前記連設部が、第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に回転したときに、剪断されて、前記第１ナット部と第２ナット部の切り込み対向面が圧接され、且つ前記第１ナット部と第２ナット部が螺合されたボルトに対してボルトの軸心側に向けて圧接される構造とし、剪断される連設部を、切り込みの末端側に設けるようにしている。
【０００９】
請求項２の弛み止めナットは前記切り込みのテーパ角度が２度〜８度の範囲内である。
【００１０】
請求項３の弛み止めナットは、前記切り込みのギャップ幅が、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲内である。
【００１１】
請求項４の弛み止めナットは、前記第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に回転したときに、回転開始から第１ナット部に第２ナット部が圧接するまでの回転角度が１／６回転以内である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、ボルトに組み付けた状態として、図を参照しつつ説明する。
図１はボルトに組み付けた本発明に係る弛み止めナットの締め付け前の状態を示し、図２は弛み止めナットの一定のテーパ角度の切り込みに沿って切断した状態を示すものである。また、図３は第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に所定角度回転して切り込みの末端部の連設部を剪断した状態を示し、図４は図３の平面図である。更に、図５は２枚の板材をボルトと弛み止めナットで締め付け固定した時の縦断面図である。
【００１４】
本実施形態の弛み止めナット１には、図１に示すように、雌ねじを備えた第１ナット部１Ａと、雌ねじを備えた第２ナット部１Ｂとの間に、一定のテーパ角度をもった切り込み２が形成されており、図２にも示すように、この切り込み２の末端部に連設部３が形成されている。
【００１５】
そして、図３，図４に示すように、連設部３が、第１ナット部１Ａに対して第２ナット部１Ｂを強制的に締める方向に回転したときに剪断され、図５に示すように、第１ナット部１Ａと第２ナット部１Ｂのテーパ状の切り込み対向面１ａ，１ｂが圧接され、且つ第１ナット部１Ａと第２ナット部１Ｂが螺合されたボルト４の軸心側に向けて圧接されるようになっている。
【００１６】
即ち、図５に示すように、第１ナット部１Ａと第２ナット部１Ｂのテーパ状の切り込み対向面１ａ，１ｂは、ボルトにかかる引張り力Ｆの反力によって圧接され、また、第１ナット部１Ａは矢符Ｈ１で、第２ナット部１Ｂは矢符Ｈ２で夫々示すように、ボルト４の軸心側に向けて圧接される。
従って、第１ナット部１Ａと第２ナット部１Ｂは、これらの圧接状態によって、弛みが防止され、強力な弛み止め効果が得られる。
【００１７】
例えば、図５に示すように、２枚の金属製板材５，６の貫通孔５ａ，６ａにボルト４を挿入し、ボルト４の先端のねじ部４ａに弛み止めナット１を螺合し、第１ナット部１Ａに対して第２ナット部１Ｂを強制的に締め込み方向に回転する。第２ナット部１Ｂに加わる締め込み力が設定値以上になると、連設部３が剪断され、引き続き第２ナット部１Ｂが第１ナット部１Ａに対して所定角度回転したときに、上記した各圧接作用が生じる。その結果、第１ナット部１Ａと第２ナット部１Ｂは弛みが防止され、２枚の金属製板材５，６を強力に締め付け固定することができる。
【００１８】
次に、上記した圧接作用が生じるための条件を列記すると、第１に切り込み２のテーパ角度αが２度〜８度の範囲内であること、第２に切り込みのギャップ幅ｇが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲内であること、第３に第１ナット部１Ａに対して第２ナット部１Ｂを強制的に締める方向に回転したときに、回転開始から第１ナット部１Ａに第２ナット部１Ｂが圧接するまでの回転角度が約１／６回転位いであること、第４に連設部３と切り込み２のテーパ方向の寸法比が、１／８〜１／１１位いであることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
以下に示す表、数式、各数値を用いて本発明に係る弛み止めナットを製作し、且つこれを用いて弛み止め試験を実施した結果、極めて良好且つ強力な弛み止め効果が得られた。
【００２０】
表１は試験に供した弛み止めナット１の大きさ（呼び・Ｍ３〜Ｍ３０）、各ナット１のピッチｐ、有効径ｄ、リード角β、２面幅Ｂ（図２参照）、Ｃ寸法（図２参照）、Ｅ寸法（図２参照）、切り込み２のギャップ幅ｇが１．０ｍｍのときの切り込み２のテーパ角度α１、切り込み２のギャップ幅ｇ、切り込み２のテーパ角度αを表示するものである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
上記表１におけるリード角βは、次の数式によって求めたものである。
β＝ｔａｎ^−１（Ｐ／πｄ）
また、Ｃ寸法は、次の数式によって求めたものである。
Ｃ＝Ｂ×（１／ｃｏｓ３０°）
更に、Ｅ寸法は、次の数式によって求めたものである。
Ｅ＝Ｂ×ｔａｎ３０°
【００２３】
第２ナット部１Ｂを強制的に回転して連設部３を剪断した後、第２ナット部１Ｂの締め付け方向への回転が１／６回転（６０°）以下に於いて、両ナット部１Ｂ、１Ａの切り込み対向面が圧接される切り込み２のテーパ角度αは、次の数式により求められる。
Ｅ＝ｔａｎα≧ｇ（但し、ｇは切り込み２のギャップ幅）
α≧ｔａｎ^−１（ｇ／Ｅ）
即ち、ｇ＝１．０ｍｍのとき
α_１＝ｔａｎ^−１（１／Ｅ）
又、ｇ＝０．５ｍｍのとき
α_２＝ｔａｎ^−１（０．５／Ｅ）
【００２４】
また、連設部３の断面積は次の数式によって求められる。
剪断力Ｆ≒（２×Ｔ×１０）／Ｃ
〔厳密には：Ｆ＝２０Ｔ／（Ｃ−２／３ｈ）〕
（但し、ｈは連設部３の幅寸法、Ｔは締付けトルクｋｇ−ｃｍを示す）
剪断応力τ＝Ｆ／Ａ（ｋｇ／ｃｍ^２）
連設部３の断面積をＡｃｍ^２とすると、

【００２５】
次に、一例として、呼びＭ３０の場合について上記数式によって計算した数値をあげて説明する。
この場合の剪断応力τ＝２４００ｋｇ／ｃｍ^２とし、
締付けトルクＴ＝５１７３ｋｇ− ｃｍとすると、
ｈ＝（２０００×５１７３×ｔａｎ３０°）／（５３．１×２４００）＝６．８ｍｍ
即ち、ｈ（連設部３の幅寸法・図２参照）は６．８ｍｍとなる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の弛み止めナットは、雌ねじを備えた第１ナット部と雌ねじを備えた第２ナット部との間に、一定のテーパ角度をもった切り込みを形成するだけで製作できるので、この製作が簡単で製造コストの大幅な引下げが可能となる。また、第１ナット部と第２ナット部を連設部を介して一体となった状態でボルトに螺合することができるので、ボルトへのナットの挿着を簡単に行える。
【００２７】
更に、第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に回転したときに、連設部が剪断されて第１ナット部と第２ナット部の切り込み対向面が圧接され、且つ第１ナット部と第２ナット部が螺合されたボルトに対してボルトの軸心側に向けて圧接されるので、より強力な弛み止め効果が得られる。
特に、第２ナット部の回転開始から第１ナット部に第２ナット部が圧接するまでの回転角度が１／６回転以内であるので、回転締め付け作業を容易且つ迅速に行うことができる。
また、第２ナット部の締付けトルクＴと連設部の幅寸法ｈ（即ち、連設部の断面積Ａｃｍ^２）とが比較的単純な関係にあるため、締付けトルクＴの設定を極めて容易に且つ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弛み止めナットの一例をボルトに螺合した実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１の弛み止めナットを切り込みのテーパ角度に沿って切断した状態の横断面図である。
【図３】図１の弛み止めナットの第２ナット部を回転して連設部を剪断して圧接した状態を示す正面図である。
【図４】図３の弛み止めナットとボルトの平面図である。
【図５】２枚の金属製板材をボルトと弛み止めナットによって締め付け固定したときの縦断面図である。
【図６】従来の弛み止め構造の一例である二重ナット構造を示す一部を省略した正面図である。
【図７】従来の弛み止めナットの一例を示す縦断面図である。
【図８】図７の弛み止めナットによる上下の鍔部の締め付け固定状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１弛み止めナット
１Ａ第１ナット部
１ａ切り込み対向面
１Ｂ第２ナット部
１ｂ切り込み対向面
２切り込み
３連設部
４ボルト

Claims

雌ねじを備えた第１ナット部と、雌ねじを備えた第２ナット部との間に、一定のテーパ角度をもった切り込みが形成されており、この切り込みにて連設部が形成されている弛み止めナットであって、前記連設部が、第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に回転したときに、剪断されて、前記第１ナット部と第２ナット部の切り込み対向面が圧接され、且つ前記第１ナット部と第２ナット部が螺合されたボルトに対してボルトの軸心側に向けて圧接される構造とし、剪断される連設部を、切り込みの末端側に設けるようにした弛み止めナット。
前記切り込みのテーパ角度が２度〜８度の範囲内である請求項１に記載の弛み止めナット。
前記切り込みのギャップ幅が、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲内である請求項１に記載の弛み止めナット。
前記第１ナット部に対して第２ナット部を強制的に締める方向に回転したときに、回転開始から第１ナット部に第２ナット部が圧接するまでの回転角度が１／６回転以内である請求項１に記載の弛み止めナット。