JP3909371B2 - Simple fastening nut - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、簡易締結ナットすなわち締結作業を簡易に行うことができるナットに関するもので、ナットをボルトの側方からねじ山に嵌め込んで締結位置に装着できるようにしたナットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常のナットは、ボルトの先端からねじ山に螺合して装着する必要がある。ナットの締結力は複数のねじ山を介してボルトに伝達されるが、その締結力によってナットには圧縮応力が作用し、ボルトには引張応力が作用することとなるので、これに起因するボルトとナットの弾性変形のために、ナットの締結面(締結力が作用する面)に最も近いねじ山に最も大きな力がかかる。
【0003】
通常のナットはボルトの先端からボルトに挿通されるため、ボルトが長いとナットを締結位置まで移動するのにナットを何回も回さなければならず、ナットの装着個数が多い場合など、この作業に非常に手間がかかる。またボルトの先端に障害物があると、ナットをボルトの中間に装着することは不可能である。
【0004】
そこでナットに軸方向の切欠を入れたり、軸方向に二分割した簡易締結ナットが提唱されている。軸方向の切欠を入れたナットは、たとえば特開平3−61709号公報などに示されており、図5に示すように、ナットをボルトの側方から挿入できるように、ナットのねじ穴31に連なる切欠32を設けた上側ナット1と、同様な切欠33を設けた下側ナット2との一組で構成されている。上側ナット1と下側ナット2とは、両者の合わせ面に形成されたねじ穴と同心の溝34と突起35により嵌合して、軸直角方向の相対ずれが生じないようになっている。上側ナット1と下側ナット2とは、その切欠32、33を同方向にしたとき、ねじ山が2分の1リ−ドずれるように作られている。
【0005】
この図5に示す簡易締結ナットは、切欠32、33を一致させた状態で、上側ナット1と下側ナット2とをボルトの側方よりボルトに嵌め込み、上側ナット1を締結方向に180度回転した後、両者1、2を同時に回転することにより締結を行う。
【0006】
ナットを軸方向に分割するものは、たとえば実開平5−83434号公報に示されており、図6に示すように、軸方向に二つ割りにした分割ピース40a、40bをボルトの側方から装着し、それにリング状のキャップ41を被せて、分割ピース40a、40bを一体化しようとするものである。この構造はキャップ41をボルトの先端から挿通しなければならないので、ボルトの先端に障害物がある場合には、採用することができない。
【0007】
ナットを軸方向に分割する他の構造として、分割ピース相互をヒンジピンやロックピンで結合するというもの(たとえば実願平1−27677号公報)がある。しかしこの構造は、特にねじ径が小さい場合にナットの加工が面倒であり、ボルトにナットを嵌め込んだ後、ロックピンで二つの分割ピースの端部相互を連結する作業が面倒であり、またロックピンの抜け止めをしなければならない等の面倒がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなことから、ボルトの中間位置にナットを速やかに嵌め込むことができ、また嵌め込んだ後の締結操作が容易であるという点で、図5に示した構造のものが優れている。しかし本願の発明者が図5のナットを用いて行った応力解析の結果によれば、ナットを締結したときに上側ナット1及び下側ナット2共にその締結面側のねじ山に大きな局部応力が生ずることが見出された。
【0009】
これは図5に示すような構造では、ボルトのねじ山がその半周分しかナットと螺合しておらず、上下のナットによってボルトの全周が螺合するにしても、前述したボルト及びナットの弾性変形のために、締結面に近い側のナットのねじ山が切り取られた部分に残り半周分のねじ山が本来受け持つべき荷重が集中してかかることになり、この部分に非常に大きな応力が集中して、ねじ山に永久歪みを生じさせるということが起こるのである。
【0010】
この発明は、以上のような知見に基づき、構造が簡単で小径のナットでも容易に製造することが可能で、ボルトの中間部への取付け及び締結作業が容易であり、かつボルトとナットのねじ山相互がそれらの全周にわたって螺合し、従ってねじ山に局部的な応力集中を生じさせることのない簡易締結ナットを得ることを課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明の簡易締結ナットは、それぞれをねじ軸方向に二分割した上側ナット1と下側ナット2とを備えており、4個の分割ピース1a、1b、2a、2bで構成されている。上側ナット1と下側ナット2との突き合せ面には、その一方12にねじ軸と同心の凸条4が、他方13に凹溝5が設けられている。上側ナット1のねじ山18と下側ナット2のねじ山19とは、両者の分割面9、10を同方向としたときに、4分の1リ−ド位相がずれるようになっている。凸条4の高さはねじのリ−ドの4分の1より高くするのが望ましく、その内周及び外周ができるだけ正確な嵌め合い関係で凹溝5に嵌まり合うようにする。
【0012】
【作用】
上記構造の簡易締結ナットは、上側ナットと下側ナットの分割面9、10相互を一致させれば、凸条4と凹溝5とを嵌合させたままの状態で、ボルトの側方両側からボルトに嵌め込むことができる。ナットのねじ山がボルトのねじ山に嵌まり込むと、上側ナットの分割ピース1a、1bは下側ナットの分割ピース2a、2bからねじの4分の1リ−ド分だけ離隔する。この状態で上側ナット1を締結方向に4分の1回転すると、上下のナットの突き合せ面相互が当接し、上下のナットの分割面9、10は互いに直交する方向になる。この状態で上下のナット1、2のねじ山は、等しい位相でボルトのねじ山に螺合する。
【0013】
上下のナット1、2の分割面9、10が90度直交する位置関係となるため、凸条4と凹溝5の嵌合により、下側のナットの分割が上側のナットで抑制され、上側のナットの分割が下側のナットで抑制される状態になる。この抑制力は上下のナットの突き合せ面に作用するので、上下のナットそれぞれの分割ピース相互を完全に一体化することはできない。しかし上側のナットと下側のナットとの分割面を90度直交させた状態でナットを締め付けると、下側ナット2は上側ナットと被締結部材との間で挟み付けられた状態となり、また上側ナット1にはその分割ピースの分割面相互を密着させる方向のモーメントが下側ナットから付与されるため、上下のナットの分割ピースは傾動できない状態となり、一体化されたナットとなってナットに設けた全部のねじ山が全周にわたってボルトのねじ山と螺合する状態となる。
【0014】
上下のナットのねじ山の位相差は4分の1リ−ドとして説明したが、実際には上下のナットの突き合せ面相互にも締結力が作用し、その締結力によるナットとボルトの変形が起こるので、4分の1リ−ドにその変形による位相差を減じた位相差とするのがより好ましい。また上側ナット1には下側ナット2の回り止めナットとしても機能するので、そのような機能を積極的に付与するときは、上側ナット1と下側ナット2とのねじ山の位相差をさらに小さくするのが有効である。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1ないし3はこの発明の第1実施例を示したものである。この発明の簡易締結ナットは上側ナット1と下側ナット2とを備えており、上側ナット1及び下側ナット2はそれぞれねじ穴3の中心軸線を含む面で2個の分割ピース1a、1b及び2a、2bに分割されている。下側ナット2の上面にはねじ穴の中心軸線と同心の凸条4が一体に形成されている。この凸条4の断面は方形でその先端側の角辺11は小さく面取りされている。上側ナット1の下面には、凸条4がちょうど嵌合する溝幅の凹溝5が形成されている。凸条4の高さはナットに設けたねじ6のリ−ドの4分の1より高く、凹溝5は凸条4が完全に納まるだけの深さを有している。
【0016】
上下のナット1と2の一方の分割ピース1aと2aとをその凸条4を凹溝5に嵌合した状態で組み合わせ、他方の分割ピース1bと2bも同様に凸条4を凹溝5に嵌合した状態で組み合わせて、両組合せ体をボルト7を挟むように両側から装着する。上側ナット1と下側ナット2のねじ山は、4分の1リ−ドずれているため、両組合せ体でボルト7を挟んだとき、上側ナット1と下側ナット2との間には、ねじの4分の1リ−ドの間隙が空く。この状態で上側ナット1を締結方向に4分の1回転すると、上下のナットの突き合せ面(上側ナットの下面と下側ナットの上面)が密着し、上下のナットのねじの位相も一致する。この状態で上下のナット1、2を1本のスパナ等で同時回転すれば、上下のナットは一体になってボルト7上を螺進し、被締結物8を締結する。
【0017】
上下のナットの分割ピース1a、1b及び2a、2bは、切削加工あるいは型鍛造などの塑性加工により製造することができる。切削加工によりねじ穴を形成するときは、上下のナットをその分割面9、10を直交させて組み合わせた状態(締結時の状態)で工作機械に固定して4個の分割ピースのねじ山を同時に加工してやればよい。上下のナットに軸方向の予圧を加えた状態で保持して加工を行えば、締結時に上下のナットの間に作用する面圧を制御できる。
【0018】
図4はこの発明の第2実施例を示す図で、この第2実施例のものは、上下のナットの突き合せ面12、13に共に同一半径同一幅の凹溝5を設け、断面矩形の半割れリング16を一方の凹溝5に嵌合することにより凸条4を形成したものである。この場合半割れリング16の突き合せ端17は、必ずしも上側または下側ナットの分割面と一致しなくてもよい。
【0019】
この第2実施例のものは4個の分割ピースがいずれも凹溝5を備えたものであるため、上下のナットの分割ピース1aと2a及び1bと2bをそれぞれ1個の型で製造することができるので、このナットを鋳造や型鍛造で製造するときに型代を節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の分解斜視図
【図2】第1実施例の組合せ斜視図
【図3】第1実施例の締結状態の斜視図
【図4】第2実施例の分解斜視図
【図5】ボルト側方から挿入する簡易締結ナットの従来例を示す斜視図
【図6】軸方向に分割する簡易締結ナットの従来例を示す斜視図
【符号の説明】
1 上側ナット
1a,1b 分割ピ−ス
2 下側ナット
2a,2b 分割ピ−ス
4 凸条
5 凹溝
9,10 分割面
12,13 突き合せ面
18,19 ねじ山[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple fastening nut, that is, a nut that can easily perform a fastening operation, and relates to a nut that is fitted into a screw thread from a side of a bolt and can be attached to a fastening position.
[0002]
[Prior art]
Ordinary nuts need to be screwed onto the thread from the tip of the bolt. The fastening force of the nut is transmitted to the bolt through a plurality of screw threads, and the fastening force causes a compressive stress to act on the nut and a tensile stress to the bolt. Due to the elastic deformation of the nut, the largest force is applied to the thread closest to the fastening surface of the nut (the surface on which the fastening force acts).
[0003]
Since a normal nut is inserted into the bolt from the tip of the bolt, if the bolt is long, the nut must be rotated many times to move the nut to the fastening position. It takes a lot of work. If there is an obstacle at the tip of the bolt, it is impossible to attach the nut to the middle of the bolt.
[0004]
Therefore, a simple fastening nut is proposed in which a nut is cut in the axial direction or divided into two in the axial direction. A nut with an axial notch is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-61709. As shown in FIG. 5, the nut is inserted into the
[0005]
In the simple fastening nut shown in FIG. 5, with the
[0006]
An example of splitting the nut in the axial direction is shown in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 5-83434. As shown in FIG. 6,
[0007]
As another structure for dividing the nut in the axial direction, there is a structure in which the divided pieces are coupled to each other with a hinge pin or a lock pin (for example, Japanese Utility Model Application No. 1-27677). However, this structure is troublesome especially when the screw diameter is small, and it is troublesome to connect the ends of the two split pieces with a lock pin after fitting the nut into the bolt. There are troubles such as having to prevent the lock pin from coming off.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the structure shown in FIG. 5 is excellent in that the nut can be quickly fitted into the intermediate position of the bolt and the fastening operation after fitting is easy. However, according to the result of the stress analysis performed by the inventor of the present application using the nut of FIG. 5, when the nut is fastened, both the
[0009]
In the structure as shown in FIG. 5, even if the screw thread of the bolt is screwed with the nut only half of the circumference, and the entire circumference of the bolt is screwed with the upper and lower nuts, Due to the elastic deformation of the nut, the load that should be handled by the remaining half of the screw thread is concentrated on the part where the screw thread of the nut on the side close to the fastening surface is cut off. Concentrates and causes permanent deformation in the thread.
[0010]
Based on the above knowledge, the present invention has a simple structure and can be easily manufactured even with a small-diameter nut, and can be easily attached and fastened to the intermediate portion of the bolt. It is an object of the present invention to obtain a simple fastening nut in which the threads are screwed together over their entire circumference, and thus do not cause local stress concentration in the thread.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The simple fastening nut of the present invention includes an
[0012]
[Action]
The simple fastening nut having the above-described structure can be obtained by fitting the
[0013]
Since the
[0014]
The phase difference between the screw threads of the upper and lower nuts has been described as a quarter lead. However, in reality, the fastening force also acts on the abutting surfaces of the upper and lower nuts, and the nut and bolt are deformed by the fastening force. Therefore, it is more preferable that the phase difference is obtained by subtracting the phase difference due to the deformation to a quarter lead. Further, since the
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. The simple fastening nut according to the present invention includes an
[0016]
One
[0017]
The upper and lower nut split
[0018]
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the concave and
[0019]
In the second embodiment, all of the four divided pieces are provided with the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of the first embodiment. FIG. 2 is a combined perspective view of the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a fastening state of the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing a conventional example of a simple fastening nut inserted from the side of a bolt. FIG. 6 is a perspective view showing a conventional example of a simple fastening nut divided in the axial direction.
1 Upper nut
1a,
2a, 2b Divided
9,10 Dividing plane
12,13 butt surface
18,19 thread
Claims (1)
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