JP3988305B2

JP3988305B2 - 弛止ナット

Info

Publication number: JP3988305B2
Application number: JP08075399A
Authority: JP
Inventors: 力生小野; 惠嗣松田; 和之中西; 改造岡本; 伸司白石
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP2000027838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトに嵌め込んで複数の部品を締め付けるのに使用される弛止ナットに関し、とくにナットの内部に工夫を加えることによって締め付け時に付与した締付力を長期にわたって保持しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ナットの弛みを防止する手段としては、例えば特公平3-526 号公報に開示されているように、上面にねじの軸芯に対して偏心させて凸テーパブロックを設けた下ナットとこのテーパブロックの凸部に嵌まり合うねじの軸芯と同心の凹部を有する上ナットを用い、まず、下ナットを通常の要領でボルトに締め込み、さらに上ナットを締め込むことによってテーパ部でのくさび効果によりナットの弛みを防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなナットは二重式であるから、締付作業が二回必要であり、とくに、トルクレンチによる締結を必要とする場合には、上下のナットを同時に締め付けるので実際には弛み止め効果は期待できない。また、ナットの取り外しに際しては下側に位置するナットから弛めた場合にねじ部を破損することもあった。
【０００４】
本発明の目的は、上述のような従来の問題を解決できる弛止ナットを提案するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための請求項１記載の本発明は、ボルトのねじに係合する弛止ナットであって、ナット本体の上部に形成した正多角形の凹部に、外形が同じ正多角形で、該ボルトのねじと係合するがナット本体の軸芯に対して偏心した偏心ねじブロックを格納したことを特徴とする弛止ナットである。
【０００６】
請求項２記載の本発明は、ナット本体の頭頂部に偏心ねじブロックを係止する係止部を設けた請求項１記載の弛止ナットである。
【０００７】
請求項３記載の本発明は、ボルトの軸芯に沿うナット本体の頭頂部に設けた係止部と偏心ねじブロックとの相互間にナット本体と偏心ねじブロックとのねじ山の間隔を調整するすき間を有する請求項２記載の弛止ナットである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明においては弛止ナットの内部にナットと共に回転する偏心ねじブロックを配置したので、弛止ナットの締め込みに際して偏心ねじブロックが位置するボルト部分に該ボルトの軸芯と直交する向きの力が働くためナットが簡単に弛むようなことはない。
【００１０】
偏心ねじブロックの偏心量はナットのサイズ等によって適宜に設定できる。偏心ねじブロックを弛止ナット内に配置するには、ナット本体の頭部に該ブロックの脱落防止用の係止部を残して凹部を形成し、ここに偏心ねじブロックを挿入したのち係止部を倒す。弛止ナットはJIS 規格（例えば六角ナットであればJIS1181 等）に従うものを使用するが、本発明においては弛止ナットの内部に偏心ねじブロックを配置するため、とくにナットの外径寸法は１ランク上のナットを使用する。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明に従う弛止ナット10の構成を示したものである。
図１における１は頭頂部に傾倒させた状態で示した係止部1aを有し、ボルトのねじに係合するナット本体、２はナット本体の軸芯Ｌに対してδだけ偏心した軸芯を有する偏心ねじブロックであって、この偏心ねじブロック２はボルトの入側端においてボルトの先端と干渉するのを避けるために45°程度の角度になる面取りＰを有する。
【００１２】
上記のような偏心ねじブロック２をナット本体１に収めるには、ナット本体１の係止部1aをまず倒立させた状態〔図１(b) の仮想線参照〕で偏心ねじブロック２をナット本体１の凹部に挿入し、次いで係止部1aを傾倒させる。
偏心ねじブロック２の凹部への挿入に際しては、ナット本体１のねじと偏心ねじブロック２のねじのピッチのずれを調整するためすき間αを形成しておく。すき間αの値はナット本体１のピッチサイズと同等とするのがよい。偏心ねじブロック２の外形はナットの締め付けに際して、該偏心ねじブロック２にも回転力が得られるように矩形やナットと同じ六角形等の多角形のものを適用する。図では正六角形の場合を示す。
【００１３】
上述したような構成になる弛止ナット10をボルト３に締め込むとナットには図２に示すようなボルト３の軸芯と直交する向きの力Ｆが作用し、ナットが簡単に弛むようなことはない。また、偏心ねじブロック２はナット本体１と一体的に回転するので、例えばトルクレンチを使用するような場合であっても何ら問題はなく、規定のトルクで締め付けが行え、かつナットの弛み止め効果が同時に得られる。
【００１４】
図３に示すように、複数の部品を締め付ける場合、例えば２枚の被締結材料４、５を重ねた状態として締結部に設けたボルト孔11にボルト３を挿入し、ボルト３の先端部に本発明の弛止ナット10を締め込むことにより、弛み止め状態で被締付材料４、５が締結される。所定の締め付け力により被締結材料４、５を締結した時、弛止ナット10を構成するナット本体１が被締結材料４と接触する面積は、ナット本体１が被締結材料４に塑性変形により座屈、陥没を起こすことのない面圧に緩和し得る大きさのものを使用する。
【００１５】
ここで、図４に示すように、中央に開口を有する円形の座金６を用いて締結すれば、座金６が被締結材料４に接触する面積を、被締結材料４が陥没を起こさない大きさにすればよいことになる。これにより、図３に示すナット本体１が被締結材料４と直接接触する場合に比較してナット本体１の底面積を小さくでき、小型化できる。さらには、図５に示すように、弛止ナット10を構成するナット本体１の下端部に、前記図４の座金６に代わる円形の座金部1bを一体に形成するのが好適である。座金部1bはナット本体１とＲ部をもって一体化されるので、図４の座金６を用いる場合より全体の強度が大きくなる。
【００１６】
図８に座金使用タイプ(a) と座金部1bを一体形成したタイプ(b) のそれぞれの面圧分布を示した。一体形成したタイプ(b) では座金部1b全面に面圧は有効に分布するが、座金使用タイプ(a) では中央部寄りとなる。したがって、小型化するときは座金部1bを一体形成するのが望ましい。また、座金使用タイプ(a) では、座金６とナット本体１の相対的ずれが発生しやすく、このずれにより座金６の有効面積が変動することになり、強力な締結等を行う場合には使用座金６の大きさの配慮が必要となる。当然のことながら座金部1bを一体形成する場合には何ら問題はなくなる。
【００１７】
図５のように下端部に座金部1bを一体に形成したナット本体１は、座金部1bの上側がJIS 規格のナット外形寸法にマッチした正六角形部1Cとなっており、頭頂部に係止部1aを有する。また、ナット本体１の内側には、係止部1aの下方に正十二角形の凹部８が設けてあり、凹部８の下方にはナット本体１の軸芯Ｌを基準にしてナットねじ９が設けてある。ナットねじ９の長さＡは、ねじ外径（ボルトねじ山の外径、ナットねじ溝の谷外径）の0.6 倍以上として、長さ方向のねじ数を確保し、必要な強度を得る。
【００１８】
座金部1bにもナットねじ９を設けることができるのでその分だけ座金を用いる場合よりナット本体１の高さを低くでき、コンパクト化される。座金部1bの外径Ｄは、ねじ外径の２倍以上とし、座金部1bの厚みはねじ外径の20％以上とする。座金部1bの外径Ｄがねじ外径の２倍未満の場合には、ボルト／ナット締結時に弛止ナット10の下面が被締結材料４に座面陥没する危険性があり、また座金部1bの厚みがねじ外径の20％未満の場合には、弛止ナット10の座金部1bが変形する恐れがあって、確実な締結を阻害する。
【００１９】
図６は、ナット本体１の軸芯Ｌに対してδだけ偏心した軸芯を有する偏心ねじブロック２を示す。この偏心ねじブロック２は、ナット本体１の内側に設けた正十二角形の凹部８（図５参照）に嵌めることができる正十二角形の外形形状となっている。偏心ねじブロック２の軸芯Ｌに対する偏心量δは、ネジ外径の３％以上とする。これは、δの値がネジ外径の３％未満では、普通のねじ噛み合いとあまり変わらず弛み止め効果が得られないからである。また、偏心ねじブロック２の高さＢは、ねじピッチの２倍以上とする。高さＢがねじピッチの２倍未満では必要なねじ噛み合い長さが得られないからであり、、さらに、ボルト３の入側端においてボルト３の先端と干渉するのを避けるために45°程度の角度になる面取りＰを有する。
【００２０】
上記のような偏心ねじブロック２をナット本体１に収めるには、ナット本体１の係止部1aをまず倒立させた状態で[ 図５(b) 参照] で偏心ねじブロック２をナット本体１の凹部８に挿入し、次いで図７に示すように、係止部1aをかしめ加工により内側に傾倒させることによって外れることなく格納される。偏心ねじブロック２の上面と係止部1aの傾倒部とにすき間αを形成する。このすき間αは、ナット本体１のねじ上端と偏心ねじブロック２のねじ下端の円周方向のピッチずれを、ナットねじ９の下方からボルト３をねじ込む際、偏心ねじブロック２が上方へ移動する間にねじ山の間隔を調整して面取りＰからのねじ込みを可能にするためである。
【００２１】
すき間αの値はナット本体１のピッチサイズと同等またはピッチサイズ以上とする。これはすき間αが、最小限距離としてナット本体１の１ピッチに相当する距離あれば、ボルト３がナット本体１および偏心ねじブロック２のねじに嵌まることができるからである。偏心ねじブロック２の外形は弛止ナット10の締め付けに際して、該偏心ねじブロック２にも回転力が得られるように矩形やナットと同じ六角形あるいは八角形等の多角形のものを適用する。図７では上述のように正十二角形の場合を示してある。
【００２２】
偏心ねじブロック２の正多角形の辺数は、ナット本体１の内側に設けた凹部８に形成した正多角形との噛み合いにより、必要な締め付け回転力が得られるように選択される。正多角形の辺数が増加するにつれて円に近い形状になるため偏心ねじブロック２等の全体的な肉厚を薄くできるメリットが得られる反面、スリップし易くなり必要な締め付け回転力が得難くなるというデメリットがある。正多角形の適当な辺数は弛止ナット10を構成するナット本体１、偏心ねじブロック２のサイズ、材質等の条件によって変わり、一般的にはサイズが大きくなるにつれ、また強度の大きい材質を使用するにつれ正多角形の辺数を増加できるが、実用的には正多角形の辺数は６〜12程度が適当である。
【００２３】
上述したような構成になる弛止ナット10をボルト３に締め込むとナット本体１のねじにボルト３は正常に噛み合うが、偏心ねじブロック２のねじとは異常な噛み合いとなり、図７に示すようにボルト３の軸芯と直交する向きの力Ｆが作用し、水平方向に変形して強力に噛み合うため弛止ナット10が弛むことなく強力に締結される。
【００２４】
また、偏心ねじブロック２はナット本体１と一体的に回転するので、例えばトルクレンチを使用するような場合であっても何ら問題はなく、規定のトルクで締め付けが行え、かつ弛止ナット10の弛み止め効果が同時に得られる。弛止ナット10は、ボルト３が弛むと振動等によりボルト破壊に到るので、振動等を受ける複数の部品をボルト３により絶対に弛むことなく締結する必要のある重要な部分に使用される。
【００２５】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、弛止ナットを締め込むだけでボルトに確実に保持され、長期間にわたる使用においてもナットが弛むようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うナットの構成説明図であり、(a) は平面図、(b) は断面図、(c) は偏心ねじブロックの断面図を示す。
【図２】本発明に従うナットをボルトに取り付けた状態を示した断面図である。
【図３】本発明に従うナットをボルトに取り付け、被締結材料を締結した状態を示す断面図である。
【図４】本発明に従うナットを座金を介してボルトに取り付け、被締結材料を締結した状態を示す断面図である。
【図５】本発明に従う他のナット本体の構成説明図であり、(a) は平面図、(b) は断面図を示す。
【図６】本発明に従う他の偏心ねじブロックの構成説明図であり、(a) は平面図、(b) は断面図を示す。
【図７】本発明に従う他のナットの構成説明図であり、(a) は平面図、(b) は断面図を示す。
【図８】締結時における被締結材料での面圧分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１ナット本体
1a 係止部
1b 座金部
1c 正六角形部
２偏心ねじブロック
３ボルト
４、５被締結材料
６座金
８凹部
９ナットねじ
10 弛止ナット
11 ボルト孔
α すき間
δ 偏心量
Ａナットねじ長さ
Ｂ偏心ねじブロックの高さ
Ｄ座金部外径
Ｆボルト軸芯と直交する向きの力
Ｌ軸芯
Ｐ面取り

Claims

ボルトのねじに係合する弛止ナットであって、ナット本体の上部に形成した正多角形の凹部に、外形が同じ正多角形で、該ボルトのねじと係合するがナット本体の軸芯に対して偏心した偏心ねじブロックを格納したことを特徴とする弛止ナット。
ナット本体の頭頂部に偏心ねじブロックを係止する係止部を設けた請求項１記載の弛止ナット。
ボルトの軸芯に沿うナット本体の頭頂部に設けた係止部と偏心ねじブロックとの相互間にナット本体と偏心ねじブロックとのねじ山の間隔を調整するすき間を有する請求項２記載の弛止ナット。