JP3676630B2

JP3676630B2 - ナット

Info

Publication number: JP3676630B2
Application number: JP30975799A
Authority: JP
Inventors: 誠鳥▲巣▼; 竜治鈴木; 圭史野村
Original assignee: 株式会社杉浦製作所
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: JP2001090721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はナットに関し、特にボルト等との螺合開始（螺入）をスムーズに行い得るナットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ナットとボルトの螺合に際し、ナットに対しボルトが傾いた状態で両者を締め込むと、ねじ同士の噛み合いができず、無理に回転操作を続けると、焼き付きが生じたり、ねじがつぶれたりする場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、ナットと螺合対象のボルト等との間に相対的に軸同士の傾きや位置ずれ等があっても、これを矯正して螺合を可能にするナットを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明は、ナットのめねじ孔のおねじ螺入側の開口端付近に凹部を形成し、この凹部の環状の底面で段付面を構成すると共に、この段付面は、前記ナットの中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのナットのめねじ孔の内周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、ナットの螺入側の開口端近傍の内周面の端から、ナットの外方に向くように環状かつ楕円状の傾斜した面として形成されており、前記段付面の内周縁の楕円状のループ付近における、前記ナットの中心線に直角な方向における内径である軸直角内径は、当該ナットのめねじの谷径より小さく形成され、前記ナットのめねじ孔に形成するめねじはこの傾斜した段付面部分から形成されていることを特徴とする。
【０００５】
このようにナットの軸線に対し傾いた楕円状のループに沿って環状の段付面が形成されたことにより、ナットが例えばボルトとの螺合を開始する際に、ナットとボルトの軸同士が傾いていたとしても、ナットがボルトに対し相対的に１回転すると、段付面（その内周縁も含む）があたかも斜板カムないし傾斜カムのように作用して、ナットとボルト間の傾きを解消するようにいわば力のモーメントを生じさせる。そのため、ナットとボルトの軸同士がある程度傾いていても、この傾きが矯正され、スムーズな噛み合い状態が得られ易くなる。ここで段付面とは、上述のようにその内周縁（内径端部）も含む意味であり、その点で「段付面」は「段付部」と表現することもできる。
【０００６】
また、上記構造に加え、前記ナットのめねじ孔のおねじ螺入側の開口端部付近に形成した凹部には、円筒状のガイド面が前記ナットの中心線と同心的に形成されて前記凹部の底部に形成した環状の段付面につながっており、この円筒状のガイド面はナットのめねじの谷径よりわずかに大きな内径を有し、この円筒状のガイド面にはめねじが形成されていないように構成することができる。
【０００７】
このように、上記斜板カムないし傾斜カムのような段付面に加え、この段付面の手前に円筒状のガイド面を形成することにより、円筒状のガイド面でナットとボルト等の軸同士の傾きや位置ズレが事前にある程度矯正され、さらに上記段付面（段付部）のいわばカム作用により主に軸同士の傾きが矯正され、螺合可能な状態を生じ易くなる。ガイドという観点からは、円筒状のガイド面のみを単独で形成することも考えられるが、円筒状のガイド面と上記段付面との２段構造とすることにより、単独形成の場合に比べて円筒状のガイド面の幅（長さ）は短くて済み、締結力に影響するねじ長を大きくとることができる。また、上記円筒状のガイド面はボルト等が斜めに入るとき、前述の段付面による一種のカム作用（力のモーメント）の支点を付与することにも寄与する。
【０００８】
さらに、ナットの螺入側の開口端には、ナットの軸方向外方に向かって拡がるテーパ状のガイド面がナットのめねじと同心的に形成され、そのテーパ状のガイド面の小径側端から前記凹部が形成されるようにして、テーパ状のガイド面と前記凹部との組み合わせにより、ナットとボルト等との位置ズレや傾きを矯正することもできる。また、この凹部は円筒状のガイド面と、そのガイド面の内端から連続する段付面で形成されているから、ナットの螺入側端からテーパ状ガイド面、円筒状ガイド面及び段付面がいわば３段に連なるように構成し、これらの相乗作用によりナットの螺合開始時の噛み合いを矯正することもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１〜図３は、この発明の一実施例であるナット１を示すものである。このナット１は六角部４等の工具係合部と、その螺入側端部に形成されたフランジ２とを備えている。この螺入側の端部には、ナットの中心線Ｏを斜めに横切るような段付面５が形成されている。この段付面５の概念を図４〜図７に基づいて説明する。
【００１０】
いま、図４及び図５のナットＮの中心線Ｏに直角な平面に対して傾斜した平面をＰとする。そして、その平面ＰとナットＮの内周面とが交差する楕円状のループ（環状線）を、図６にＲで示すように規定できる。このループＲにほぼ沿って図７に概念的に示すように、ナット１（Ｎ）の螺入側の開口端部近傍の内周面の端から、ナット１の外方に向くように、螺入矯正のための環状の段付面（段付部）５が形成されている。この段付面５の内周縁の、ナットの中心線Ｏに直角な方向における内径（軸直角内径ｄ）は、ナット１のめねじ３の谷径Ｄより小さくされている。
【００１１】
また、段付面５の形成の基準となる前記楕円状のループＲのナット中心線Ｏに対する傾斜の程度（角度で表せばθ）は、そのループＲのナットの開口端に最も近い点と最も遠い点との、ナット軸方向における格差Ｌに換算して、当該ナット１のめねじの例えば２ピッチ以下となるように設定されている。なお、下限値としては、例えば０．３ピッチ程度を例示でき、その場合は上記傾斜の程度を示す格差Ｌは０．３〜２ピッチの範囲内となる。なかでも、例えば０．８〜１．２ピッチ程度、概して言えば１ピッチ程度が望ましいと言える。
【００１２】
なお、上記楕円状ループＲの傾斜程度を示すＬが、０．３ピッチ以下であると、後述のように螺入矯正の効果が充分に得られず、またＬが２ピッチ以上になると、段付面５を冷間鍛造のパンチ等（冷鍛金型）で成形する際に、軸直角方向の横力（曲げ力）が大きくなるとともに、めねじにおいて３６０度に満たないねじ条が増えて締結力にも好ましくない影響を与えるため、上述の範囲が好ましいと言える。また、上記角度θを直接規定すれば、θは例えば２〜１５°位の範囲内で、なかでも５〜１０°位（例えば８°程度）とすることができる。数値範囲の理由は上述のとおりである。
【００１３】
また図７に示すように、段付面５は、前述の傾斜した楕円状のループを基準に形成されていて、さらにその段付面５自身がナット１の軸直角平面Ｐ’に対し、ナット１の開口側にテーパ状に広がるように所定の角度α傾斜して形成されている。この傾斜角度αは、例えば当該ナット１のめねじのフランク角をＦとしたとき、０．５Ｆ〜１．５Ｆ程度に設定することができ、なかでもそのフランク角Ｆと段付面５の傾斜角度αとをほぼ等しくすること（傾斜角αをフランク角Ｆ程度に設定すること）が望ましい。傾斜角度αが大きすぎると、螺入矯正機能が不十分となり易く、逆に小さすぎると、段付面５の内周縁がいわゆるピン角又はこれに近くなってボルト等の端部を内方へ導く効果が小さくなるため、上述の範囲が好ましい。なお、８は段付面５に続く立上り壁（段付面５の深さを規定するもので、段付部の一部と見ることもできる）である。
【００１４】
図７のナットＮは段付面５の概念を示すもので、図１〜３は、実際製品に近いものとなっている。図３から明らかなように、ナット１では、環状の段付面５よりナットの開口端に、めねじが形成されていない円筒状のガイド面（以下、円筒状ガイド面という）６がナット１の中心線Ｏと同心的に形成され、この円筒状ガイド面６は、環状の段付面５の内周縁の軸直角内径（図７のｄ）より大きく、かつナットのめねじの谷径よりわずかに大きな内径Ｄ’を有して、環状の段付面５につながっている。さらに、この円筒状ガイド面６の開口端部（ナット螺入側の開口端）には、ナット１の軸方向外方に向かって広がるテーパ状のガイド面（以下、テーパ状ガイド面という）７が形成され、そのテーパ状ガイド面７の小径側端が円筒状ガイド面６とつながっている。
【００１５】
ここで、円筒状ガイド面６の、ナット軸方向の幅寸法Ｌ１は、ナット１のめねじの０．５〜２ピッチ分に相当するものとされ、この例では、例えば１ピッチ分程度に設定されている。また、円筒状ガイド面６の開口端と段付面５の最深部との距離Ｌ２は、例えば１〜３．５ピッチ分に定められ、例えばこの例では２ピッチ分ほどで形成されている。また、テーパ状ガイド面７のテーパ角βは、例えば２０〜８０°程度、なかでも３０〜７０°程度とされ、この例では例えば４０〜６０°の範囲に設定されている。またテーパ状ガイド面７の深さ（ナット軸方向幅）Ｌ３は、ナット１のめねじの例えば０．２〜２ピッチ分程度に設定され、なかでも例えば０．２〜１ピッチ、この例では約０．５ピッチ程度とされている。
【００１６】
このように、ナット開口端に向かって段付面５、円筒状ガイド面６、さらにテーパ状ガイド面７を直列かつ連続的に３段構造で設けたことにより、テーパ状ガイド面７がボルト等おねじ部材の導入機能を果たし、また円筒状ガイド面６はナットとボルトの位置ずれや傾きをある程度矯正し、さらに段付面５が回転するカムのように両者の傾きを是正する方向に作用する。そのため、円筒状ガイド面６は上述のように例えば１ピッチ程度と短くて済み、矯正効果をあげながらねじ長が長くとれる。
【００１７】
図８は、段付面５による螺入矯正作用を概念的に示すものである。（ａ）に示すように、ボルト９がナット１に対し斜めに食い付いた状態（ナット１とボルト９の各軸線が傾斜している）で、（ｂ）のように、ナット１がボルト９に対し相対的に回転すると、段付面５の深い部分より浅い部分（段付面５の内周縁も含む）がボルト９の端面と摺接し、ここが力の作用点となってボルト９を起こす方向（ナット１とボルト９の各軸線を同軸にしようとする方向の動き）が作用し、その結果（ｃ）に示すように、ナット１とボルト９の各軸線が一致する状態が生じやすくなり、両者の螺入（螺合の開始）において食い付き不良を生じにくくなる。
【００１８】
図９はその状態をより実体的に示すものであり、ボルト９がナット１の軸線に対し例えば角度γ傾いていても、この角度γを解消するように（ボルト９を起こすように）矯正作用を働かせることができる。なお、このボルト９のナット１に対する相対的な傾斜角度γは、例えば２、３°程度であれば通常普通に生じる範囲であるが、５°以上（８°程度）といった状況になると、一般にボルト・ナットの螺合は困難であるが、本発明のナット１によれば、例えばγが８°程度のボルト９との傾斜でもこれを矯正させやすい。
【００１９】
なお、図１０に示すナット１１は、その（ａ）に示すように、段付面５に続く円筒状ガイド面６を有するが、テーパ状ガイド面７は省略されたタイプのもので、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。
【００２０】
また図１１に示すナット１２は、段付面５のみを有し、円筒状ガイド面６やテーパ状ガイド面７を有さないタイプのもので、（ａ）が拡大図、（ｂ）が全体断面図、（ｃ）が正面図である。なお図１１に示すナット１２のように螺入側開口端に円筒状ガイド面６を設けず、段付面５のみにすれば、全体のねじ長を長くとることができ、他方、図１０に示すナット１１のように段付面５と円筒状ガイド面６とを組み合わせれば２段階に矯正作用が期待できる。また、この円筒状ガイド面６（図３の円筒状ガイド面６も同様）は、例えば図８や図９に示したように、ナット１の段付面５がボルト９にその傾きを矯正する方向の力のモーメントを作用させる際、図３や図１０に示す円筒状ガイド面６にボルトの先端が接した状態で上述のモーメントを受けることで、円筒状ガイド面６が力の支点の機能を果たすことが期待できる。
【００２１】
図１２〜図１４は、本発明の別の実施例である袋ナット（ハブナット）２１を示すものである。図１２の正面図及び図１３の断面図に示すように、このハブナット２１は六角部２０等の工具係合部と、これとは反対側の円筒部２３等のねじ形成部又は孔嵌合部と、両者の間に位置するフランジ２２とが一体の筒状をなすものである。めねじ３は円筒部２３とフランジ２２を超えて形成され、六角部２０の内部はボルトが突入する空所とされ、さらに６各部２０の開口部にはキャップ２４が溶接等により一体化され、その開口を塞いで袋ナットとされている。
【００２２】
円筒部２３（ねじ形成部）の螺入側開口端には、段付面２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７が軸方向に連なるように形成されている。図１４はその拡大図である。これら段付面２５、円筒状ガイド面２６及びテーパ状ガイド面２７は、実質的に図３に示した段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７と同様のものであるため詳しい説明は省略する。
【００２３】
このようなハブナット２１は、図示しないハブボルトに対しタイヤのホイールを介して締め込まれることによりタイヤをハブに固定し、円筒部２３がホイール孔に嵌まり込み、フランジ２２の端面がホイール孔の開口端面に着座する。そして、インパクトレンチその他の工具でハブナット２１をハブボルトに螺合させる際、それらハブナット及びハブボルト間に軸ずれや軸同士の傾きがあっても、図８や図９に概念的に示すような矯正作用により、正常な螺合状態を生じさせやすくなる。
【００２４】
なお、図１５は、以上説明したようなナットの製造工程の一例を概念的に示すものである。この例は、冷間鍛造でナット素材３０を製造する一工程を示すもので、所定の冷間鍛造金型により適数の鍛造工程を経て段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を有するナット素材３０が得られる。この例では、鍛造金型３１、３２（ダイ）、３４（スリーブ）間にナット素材３０が拘束され、かつパンチ３３により上述の段付面５、また必要に応じ円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７が形成される。このような冷間鍛造によりナット素材３０を得た後、その内周面に転造又は切削によりめねじを形成することにより、段付面５の所定部分からめねじが形成されることとなる。以上の工程は、製造方法として捉えれば、ナット素材に冷間鍛造金型（パンチ等を含む）を用いて、段付面５、又は段付面５及び円筒状ガイド面６、あるいは段付面５、円筒状ガイド面６及びテーパ状ガイド面７を形成し、その後段付面５の所定の部分からめねじが始まるようにねじを形成する製造方法である。
【００２５】
なお、以上の説明ではナットの一端部に段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）が設けられたものであったが、これはナットの螺入端が一端に決まっていたからであり、もし、その両端部のいずれからでも螺入が予定されている螺入端が決まっていないタイプのナットでは、両端部にそれぞれ段付面（必要に応じて円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することができる。この場合、対称的に形成してもよいし、非対称的に形成してもよい。
【００２６】
また、以上の説明では、めねじ部材又はめねじ部の典型例としてナットで全て説明したが、めねじ孔を有する部材又は部分、例えば板等の所定の表面にめねじ孔が開口する形態のめねじ部で、その螺入側端部に前述したような段付面（必要に応じ、円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成して、ナットの場合と同様の螺入矯正機能を果たさせることもできる。その意味で本件明細書のナットは、めねじ部材又はめねじ部若しくはめねじ部構造に置き換えて把握することもできる。
【００２７】
また、めねじ部、めねじ部材又はめねじ部構造において、ナットのように自身が回転することを予定しているものではなく、自身は回転を予定しておらず（構造的に回転不能等）、螺合相手方（例えばボルト等）が回転することが予定されている場合に、その自身が回転しないタイプのめねじ部又はめねじ部材若しくはめねじ部構造に、前述の段付面（必要に応じ円筒状ガイド面、テーパ状ガイド面）を形成することもでき、その場合でも回転する相手方に対する螺入矯正において一定の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるナットの正面図。
【図２】その縦断面図。
【図３】図２の拡大断面図。
【図４】段付面の前提となる概念を説明する斜視図。
【図５】図４の側面図。
【図６】段付面の前提となる楕円状のループを示す概念図。
【図７】図６のループにしたがって形成された段付面の一例を示す概念図。
【図８】概念的な作用説明図。
【図９】螺合直前のボルトの相対的な傾きの一例と、正常に螺合が開始された状態を示す説明図。
【図１０】本発明の別の実施例のナットを示す図。
【図１１】さらに別のナットを示す図。
【図１２】本発明のさらに別の実施例としてハブナットに本発明を適用した場合の正面図。
【図１３】図１２の縦断面図。
【図１４】図１３の拡大断面図。
【図１５】本発明のナットの製造工程の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１１、１２、２１ナット
３めねじ
５、２５段付面
６、２６円筒状ガイド面
７、２７テーパ状ガイド面

Claims

ナットのめねじ孔のおねじ螺入側の開口端付近に凹部を形成し、この凹部の環状の底面で段付面を構成すると共に、
この段付面は、前記ナットの中心線に直角な平面に対し傾斜した一平面とそのナットのめねじ孔の内周面との交差部で形成する楕円状の環状線であるループを基準として、この傾斜した一平面上にある楕円状のループに沿って、ナットの螺入側の開口端近傍の内周面の端から、ナットの外方に向くように環状かつ楕円状の傾斜した面として形成されており、
前記段付面の内周縁の楕円状のループ付近における、前記ナットの中心線に直角な方向における内径である軸直角内径は、当該ナットのめねじの谷径より小さく形成され、前記ナットのめねじ孔に形成するめねじはこの傾斜した段付面部分から形成されていることを特徴とするナット。
前記ナットのめねじ孔のおねじ螺入側の開口端部付近に形成した凹部には、円筒状のガイド面が前記ナットの中心線と同心的に形成されて前記凹部の底部に形成した環状の段付面につながっており、この円筒状のガイド面はナットのめねじの谷径よりわずかに大きな内径を有し、この円筒状のガイド面にはめねじが形成されていないことを特徴とする請求項１に記載のナット。
前記円筒状のガイド面の、ナット軸方向の幅寸法は、当該ナットのめねじの０．５〜２ピッチ分に相当するものとされている請求項２記載のナット。
前記段付面の形成の基準となる前記楕円状のループのナット中心線に対する傾斜の程度は、そのループの前記ナットの開口端に最も近い点と最も遠い点との、ナット軸方向における格差が、当該ナットのめねじの２ピッチ以下となるように設定された請求項１ないし３のいずれかに記載のナット。
前記傾斜した楕円状のループを基準に形成された前記段付面は、更にその段付面自身が前記ナットの軸直角平面に対し、前記ナットの開口端側にテーパ状に拡がるように所定の角度傾斜して形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のナット。
前記段付面の、前記ナットの軸直角平面に対する所定の角度の傾斜は、当該のナットのめねじのフランク角程度とされている請求項５記載のナット。
前記ナットの螺入側の開口端には、ナットの軸方向外方に向かって拡がるテーパ状のガイド面がナットのめねじと同心的に形成され、そのテーパ状のガイド面の小径側端から前記凹部が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のナット。