JP4409477B2 - 締結体の弛み止め機構 - Google Patents

Description

本願発明は、ボルトとナットとから構成された締結体の弛み止め機構に関するものである。

特開昭５０−４８３５０号公報 特開昭５２−３４１６５号公報 特公昭３８−１２８６４号公報 特許第３６２９４８６号公報

従来より、ボルトとナットとから構成された締結体の弛み止め機構については種々の提案がなされている。これらには、大きく分けてボルトとナットとの間の摩擦抵抗を利用するものと、別個の部材を取り付けることにより、メカニカルな弛み止めを行なうものとが存在する。

上記後者の弛み止め機構の一例として、特許文献１または２に記載された発明が存在する。これらは、ボルトの軸部先端に、軸部よりも小断面であって、断面が多角形形状や外周部分に溝を形成した突出部を形成したものである。これらの発明においては、この突出部にキャップを被せることにより、ナットの弛みを防止することができるものとされている。

また、弛み止め機構の他の一例として、特許文献３に記載された発明が存在する。これは、ボルトに割りピンを通すための貫通穴が設けられたものであって、ボルトに取り付けられたナットに、割りピンを通すことのできる溝が設けられた金具を被せ、その状態で当該溝を貫通するようにして割りピンを取り付けることにより、金具をボルトに固定し、ナットの弛みを防止することができるものである。

ところが、特許文献１または２に記載された発明は、いずれも突出部の外周面に形成された凹凸にキャップを取り付けるものである。一方、キャップにおける、ナットに係合する部分とボルトの突出部に係合する部分との位置関係は固定されている。よって、ボルトに対するナットの締め付け位置によっては、ボルトの突出部とキャップの位置とが一致せず、キャップを変形させて無理に突出部に取り付けるか、キャップが無理なく嵌められるように、ナットを緩めてやるなどの再調整が必要となる場合があった。これにより、弛み止めの効果が充分に果たされない場合や、ナットを緩めることによる、作業性や信頼性の低下が発生することが問題となっていた。

また、特許文献３に記載された発明については、所定範囲内のナットの弛みを許容した金具をナットに取り付けるものとされているが、割りピンを通すために金具に設けられた溝を、ボルトに設けられた割りピンを通すための貫通穴に一致させるため、物理上、ナットの弛みの許容値をあまり小さくすることができないという問題があった。なお、当該文献には、上記許容値の角度を３０°、１５°、１２°とした実施例が開示されている。

上記のように、従来の技術の有していた問題点に鑑み、本願発明者の一人は、特許文献４に記載の発明をした。これは、ねじ山を有する軸部の先端に、キャップと係合するための係合部が形成された突出部が設けられ、締結されたボルトとナットとに対し、遊びを持たせてキャップを取り付け可能としたものである。そして、このキャップの取り付けの際の遊びの範囲を±５°未満（上記特許文献３において開示された角度の表現では１０°未満に相当）としたものである。
これにより、特許文献１または２に記載された発明のように、キャップを無理に嵌めたり、ナットをわざわざ緩める再調整をすることなく、キャップを取り付け可能とできたものである。また、特許文献３に記載された発明よりもナットの弛みの許容値を小さくできたため、ナットの締め付け力の管理をより高い精度で行うことができるようになった。

しかしながら、この特許文献４に記載の発明においては、ボルトの軸部と突出部とが一体に形成されたものであったため、用途により長さの異なるボルトが必要な場合、各ボルトのすべての先端に突出部を形成する必要があった。
また、弛み止めを特に必要としない用途に、この締結体を流用する場合にあっては、この突出部の存在が邪魔であった。
また、突出部のみが損傷した場合、キャップの取り付けができず、弛み止めの作用を果たす使用ができなくなるため、ボルト全体を廃棄しなければならないこともあった。
このように、特許文献４に記載の発明に係る締結体の弛み止め機構は、弛み止めの面では大変優れたものではあるものの、汎用性に欠ける場合や、使い勝手の悪い場合もあった。

上記のことに鑑み、本願発明は、軸部と突出部とが分離されたことにより、汎用性や使い勝手をより向上させたものであって、しかも優れた弛み止めの作用を有する、締結体の弛み止め機構を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、ボルト１とナット２とキャップ３とを備えた締結体１０の弛み止め機構であって、ボルト１は、外周面の少なくとも一部にねじ山１１ａを有する軸部１１と、上記軸部１１の先端に着脱可能に取り付けられたチップ部１２とを備えたものであり、チップ部１２の外周面の少なくとも一部には、キャップ３と係合するための凹凸である係合部１２ａが形成されたものであり、ナット２は、ボルト１の軸部１１にねじ込まれることによって締結されるものであって、ねじ山２４を内面に有し、外周の少なくとも一部が、ナット２をねじ込むための工具の係合が可能なものとされたものであり、キャップ３は、ボルト１に対してナット２が締結された状態において、少なくとも上記チップ部１２の係合部１２ａと係合が可能なボルト配位部３１と、少なくともナット２の外周の一部と係合が可能なナット配位部３２とを有することを特徴とする締結体の弛み止め機構を提供する。

また、本願の請求項２に記載の発明は、軸部１１の先端面にチップ取付溝１１ｂが形成されたものであり、チップ部１２には、上記のチップ取付溝１１ｂに対して嵌合可能な取付用突起１２ｂが形成されたものであって、また、チップ部１２には、軸部１１に取り付けられた際に、軸部１１のねじ山の谷径の位置よりも、少なくとも一部が径外方向にはみ出す抜止突起１２ｃが形成されたものであって、この抜止突起１２ｃは、チップ部１２が取り付けられた軸部１１にナット２がねじ込まれた際において、ナット２のねじ山２４によって変形させられることを特徴とする、請求項１に記載の、締結体の弛み止め機構を提供する。

また、本願の請求項３に記載の発明は、軸部１１にチップ部１２が取り付けられた状態での、ボルト１の軸中心Ｚと、上記係合部１２ａの頂点部分１２ａ’とを結ぶ仮想線をボルト側仮想線Ｘ１とし、ナット２の、軸中心Ｚと頂点部分２ａとを結ぶ仮想線Ｘ２ａ、並びに前記仮想線Ｘ２ａ，Ｘ２ａ同士の間を所定の割合で等分した仮想線Ｘ２ｂからなる仮想線をナット側仮想線Ｘ２とし、キャップ３のボルト配位部３１には、上記係合部１２ａの頂点部分１２ａ’と係合するために、中央部３１ａ’がボルト側仮想線Ｘ１上に一致するキャップ側ボルト係合部３１ａが、同ナット配位部３２には、ナット２の頂点部分２ａと係合するために、中央部３２ａ’がナット側仮想線Ｘ２上に一致するキャップ側ナット係合部３２ａが、それぞれ形成されており、ボルト１にナット２が締結した際の、ボルト側仮想線Ｘ１とナット側仮想線Ｘ２の位置のずれのうちで最小のものよりも、ボルト１にキャップ３を係合させた状態における、チップ部１２の係合部１２ａの頂点部分１２ａ’とキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａとの間の遊びＦ１と、ナット２にキャップ３を係合させた状態における、ナット２の頂点部分２ａとキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａとの間の遊びＦ２とのそれぞれの和の方が大きくなるように、ボルト配位部３１とナット配位部３２とが形成されたものであり、上記の遊びＦ１、Ｆ２の和が±５°未満とされたことを特徴とする、請求項１または２に記載の締結体の弛み止め機構を提供する。

また、本願の請求項４に記載の発明は、軸部１１にチップ部１２が取り付けられた状態での、ボルト１の、軸中心Ｚと、上記係合部１２ａの頂点部分１２ａ’とを結ぶ仮想線をボルト側仮想線Ｘ１とし、ナット２の、軸中心Ｚと頂点部分２ａとを結ぶ仮想線Ｘ２ａ、並びに前記仮想線Ｘ２ａ，Ｘ２ａ同士の間を所定の割合で等分した仮想線Ｘ２ｂからなる仮想線をナット側仮想線Ｘ２とし、キャップ３のボルト配位部３１には、上記突出部１２の頂点部分１２ａ’と係合するために、中央部３１ａ’がボルト側仮想線Ｘ１上に一致するキャップ側ボルト係合部３１ａが、同ナット配位部３２には、ナット２の頂点部分２ａと係合するために、中央部３２ａ’がナット側仮想線Ｘ２上に一致するキャップ側ナット係合部３２ａが、それぞれ形成されており、ボルト１にナット２が締結された際の、ボルト側仮想線Ｘ１とナット側仮想線Ｘ２の位置のずれのうちで最小のものよりも、ボルト１にキャップ３を係合させた状態における、チップ部１２の係合部１２ａの頂点部分１２ａ’とキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａとの間の遊びＦ１と、ナット２にキャップ３を係合させた状態における、ナット２の頂点部分２ａとキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａとの間の遊びＦ２とのそれぞれの和の方が大きくなるような、上記の各仮想線Ｘ１，Ｘ２の組み合わせが、３６０°の範囲内で少なくとも１組存在するように、チップ部１２の係合部１２ａが形成されたものであり、上記の遊びＦ１、Ｆ２の和が±５°未満とされたことを特徴とする、請求項１または２に記載の締結体の弛み止め機構を提供する。

本願発明は、軸部１１と突出部としてのチップ部１２とが分離されたことにより、軸部１１の長さにかかわらず、チップ部１２を共通部品とできるため、在庫管理が容易となり、その結果、流通コストを低減することができたものである。
また、弛み止めを特に必要としない用途に、この締結体１０を流用する場合にあっても、軸部１１の先端に突出するものがないため、このように一般的なボルトの代用として用いた場合であっても、邪魔になるものがなく、汎用性の高い締結体が提供できたものである。
また、チップ部１２だけを軸部１１に対して取り換え可能であるため、チップ部１２のみが損傷した場合であっても、軸部１１は再利用が可能である。
これらにより、汎用性や使い勝手をより向上させたものであって、しかも優れた弛み止めの作用を有する、締結体の弛み止め機構を提供することができたものである。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態の一例をとりあげて説明する。図１は本例のボルト本体部を示し、図２は本例のチップ部を示す。図３は本例におけるボルトにナットをねじ込み、キャップを取り付けた状態を示す。図７は本例のナットを示し、図８は本例のキャップを示す。図９はボルトにナットを締結した状態におけるチップ部の係合部とナットとの位置関係を示す。

本例のボルト１は、ねじ山１１ａが外周部の少なくとも一部に設けられた軸部１１と、軸部１１の先端に取り付けられるチップ部１２とを、少なくとも備えたものである。本例においては、図１に示すように、軸部１１の基端側に六角柱状の頭部１３が一体に設けられたボルト本体部１ａと、図２に示すチップ部１２とからなっている。ボルト本体部１ａは、後述するチップ取付溝１１ｂが先端に形成されている点以外は一般的な六角ボルトと同様の形態であり、頭部１３にスパナやレンチなどの工具の係合が可能とされている。

軸部１１のねじ山１１ａは、後述するナット２の内面に形成されたねじ山２４と同一ピッチとされている。本例においては軸部１１や頭部１３の外形寸法、ねじ山１１ａに関するねじ径やピッチなどの主要な寸法は、ＪＩＳで規定されている規格寸法にて形成しているが、特殊な寸法で形成しても良い。
なお、ボルト本体部１ａの形態は本例のものに限られるものではなく、寸切ボルトとしても良いし、シャフト等と一体化したものであっても良い。また、軸部１１の全てにねじ山１１ａを形成したものであっても良いし、ＪＩＳで規定された通り、先端側の所定範囲内にのみねじ山１１ａを形成したものであっても良い。つまり、軸部１１にナット２を締結するためのねじ山１１ａを形成したものであれば、多種多様な形態での実施が可能である。

本例における軸部１１には、先端面（図１（Ｂ）に示した上端）に、軸方向に切り込まれるようにチップ取付溝１１ｂが形成されている。このチップ取付溝１１ｂは、軸部１１の外周面まで突き抜けており、平面視が「＋」状に形成されたものであって、ここに後述するチップ部１２の取付部１２２（取付用突起１２ｂ）が嵌合して一体のボルト１となる。チップ取付溝１１ｂの形状は本例のものに限られるものではなく、図６に示すように、平面視「−」状の溝であっても良い。その他、平面視が「＊」状など、断面が多角形状の溝あるいは凹部、突起を有する断面形状に形成された溝あるいは凹部など、種々の形態での実施が可能である。

ここで、本願発明者の一人が以前発明した、特許文献４に記載の発明においては、軸部１１の先端に一体に突出部が設けられており、弛み止めの作用を用いずに、一般的なボルトの代用として用いる場合、この突出部が邪魔になることがあって汎用性に欠けるものであった。一方、本例のボルト１では、軸部１１の先端に突出するものがないため、このように一般的なボルトの代用として用いた場合であっても、邪魔になるものがなく、汎用性の高いボルト１が提供できたものである。

チップ部１２は、図２に示したように、軸部１１の先端に取り付けられた状態（図３参照）で露出した状態となる露出部１２１と、軸部１１に係合する取付部１２２とを備える（なお、図２は、図１に比して拡大して図示したものである）。
このように軸部１１と分離したチップ部１２を用いることにより、軸部１１の長さにかかわらず、チップ部１２を共通部品とできるため、在庫管理が容易となり、その結果、流通コストを低減することができる。

露出部１２１は、本例においては、ボルト１の軸部１１よりも断面積が小さく形成された筒状の突起である。この露出部１２１の外周部には、露出部１２１の軸方向と平行であって、周方向に１０個の突起である係合部１２ａが等間隔（３６°毎）に形成されている。本例においては、係合部１２ａの断面形状が、図２（Ｂ）に示すように、頂点部分１２ａ’を有する三角形のスプライン軸として形成されているが、半円形など他の形状の突起を形成したものでも良いし、本例とは逆に外周面に溝を形成し、この溝を係合部１２ａとしても良い。また、係合部１２ａの数についても、本例のように１０個に限られるものではなく、種々の数を選択して実施できる。
なお、図２（Ａ）に示すように、チップ部１２の軸中心Ｚと係合部１２ａの頂点部分１２ａ’とを結ぶ仮想線をボルト側仮想線Ｘ１とする。これについては後ほど説明する。

取付部１２２は、本例では、図２（Ｃ）に示すように、露出部１２１の下方に一体に形成された取付用突起１２ｂからなるものである。この取付用突起１２ｂは、チップ部１２の軸中心から、等幅の板状体が４本、放射状に延びるようにして配位されたものであって、この板状体は、上記軸中心で重なり合うものとされている。よって、断面形状が、上記軸部１１のチップ取付溝１１ｂと一致する「＋」状となる。この取付用突起１２ｂの幅寸法Ｗ２は、軸部１１のチップ取付溝１１ｂの幅寸法Ｗ１（図１（Ａ）参照）よりもやや大きく形成されたものであって、両者の嵌合の際には、取付用突起１２ｂが幅方向に圧縮されることにより、嵌合が確実になされるものとすることが望ましい。

この取付用突起１２ｂについては、その他、図５に示すように、断面形状を「−」状に形成しても良いし、等幅の板状体を更に多く組み合わせ、平面視が「＊」とされたものとしても良い。
なお、上記のように断面形状を「−」状に形成した場合は、チップ取付溝１１ｂとの位置合わせを容易に行うために、取付用突起１２ｂの中央下方に、図５に示すように中心突起１２ｄを形成し、ボルト１のチップ取付溝１１ｂにも、図６に示すように、中心突起１２ｄを嵌めるための中心穴１１ｃを形成しておき、この中心突起１２ｄと中心穴１１ｃとの組み合わせによって、位置合わせができるようにしておくことが望ましい。
その他、図示はしないが、取付用突起１２ｂを、外周にねじ山を備えた軸とし、これに対応するねじ山を設けたチップ取付溝１１ｂに対してねじ込むことによって、チップ部１２をボルト１の軸部１１に対して取り付け可能としても良い。この場合は、取付用突起１２ｂ及びチップ取付溝１１ｂに設けるねじ山は、ボルト１のねじ山に対して逆ねじとしておくことが、チップ部１２の弛み防止の点で望ましい。
上記に示したように、ボルト１の軸部１１に対し、チップ部１２を回動不能に取り付けることのできる手段である限りにおいては、取付用突起１２ｂと、これに対応するボルト１のチップ取付溝１１ｂの形態は限定されるものではなく、種々の手段、種々の形態を採用することができる。

本例においては、図２（Ｂ）に示すように、取付用突起１２ｂの下端から径方向に突出するようにして、抜止突起１２ｃが設けられている。この抜止突起１２ｃは、先端における径寸法Ｗ１２ｃが、軸部１１のねじ山１１ａの谷径φ１１ｘよりも大きく形成されたものである。本例では、ねじ山１１ａの谷径φ１１ｘよりも大きく、山径φ１１ｙよりも小さく形成されているが、チップ部１２を取り付けた状態の軸部１１にナット２をねじ込むことが可能な範囲の寸法であれば、ねじ山１１ａの山径φ１１ｙよりも大きく形成したものであっても良い。

ボルト１の軸部１１にチップ部１２を取り付けた際においては、両者１１，１２の間は嵌合されているだけの状態にある。ここで、抜止突起１２ｃは、軸部１１のねじ山１１ａにおける山と谷との間に突出した状態となっているが、図３に示すように、軸部１１にナット２をねじ込むことによって、ナット２のねじ山２４に押されて抜止突起１２ｃが変形する。なお、チップ１２の材質は、本例においては合成樹脂製とされており、上記の抜止突起１２ｃの変形は容易になされる。そして、軸部１１とナット２との間に、この変形した抜止突起１２ｃが配位されるため、ナット２を取り外さない限りは、チップ部１２がボルト１の軸部１１から外れることはなく、優れた抜け止め作用を発揮することができる。
なお、従来より、ナットの弛み止めを目的として、ねじ山の表面に樹脂を塗布したボルトが公知であるが、本例は、チップ１２自体が軸方向へ抜けることを防止するため、ねじ山１１ａに樹脂製の抜止突起１２ｃが配位されたものであって、作用、機能が全く異なるものである。

なお本願発明において、上記の抜止突起１２ｃの形成は必須のものではない。つまり、軸部１１から軸方向へと抜けるような外力がチップ部１２に対して全く作用しないか、この外力が、チップ部１２とチップ取付溝１１ｂとの間の嵌合によって両者間に発生する力よりもはるかに小さく、無視できる範囲である場合には、例えば図４及び図５に示すように、抜止突起１２ｃを設けないものとしても良い。

上記のように、チップ１２の材質は合成樹脂製とされたものであるが、金属製であっても良い。なお、金属製とする場合は、上記のように、ねじ込まれたナット２により変形する抜止突起１２ｃを設ける場合にあっては、例えばアルミ合金など、軸部１１やナット２に比べて柔らかい金属でチップ１２の全体を形成するか、あるいは、抜止突起１２ｃだけを取付用突起１２ｂと異なる材質とし、変形可能なものとしておくことを要する。

本例のナット２は、図７に示すようなものである。本例では六角ナットの上部を、突起２１及びキャップ保持溝２２を形成した形態としているが、その他の部分は一般的な六角ナットと同様である。また、本例では、工具と係合する部分の外形寸法や、ねじのピッチなど主要な寸法は、ＪＩＳで規定されている規格寸法にて形成しているが、ボルト１と同様、特殊な寸法で形成しても良い。また、特殊な用途の締結体においては、四角形や八角形などの多角形形状や、円筒状で、表面に工具を引掛けるための平面や穴を形成したものとしても良い。

本例においては、六角形状の頂点部分２ａが、後述するキャップ３のナット配位部３２の内周面３２ｂに係合することによりナット２の弛みを防止する。なお、頂点部分２ａの形状は、多角形状の頂点はもとより、突起や溝など、種々の形態での実施が可能である。本例では、図１０（Ｂ）に示したように、面取りがなされている。

また、本例のナット２においては、上部に略円筒状の突起２１が形成されており、この突起２１の側面を一周するようにキャップ保持溝２２が形成されている。このキャップ保持溝２２は、図３に示すように、ナット２にキャップ３を取り付けた際において、キャップ３の内面に形成されたキャップ保持用爪３３と組み合わせてキャップ保持手段として機能するものであり、キャップ保持溝２２がキャップ保持用爪３３に対して嵌合することにより、キャップ３が、ナット２と、ナット２が締結されたボルト１とから脱落することを防止するものである。

このキャップ保持手段は、ナット２からキャップ３が脱落することを防止できるものであれば良く、本例の形態に限定されるものではない。例えば、ナット２の側にキャップ保持用爪を設け、キャップ３の側にキャップ保持溝を設けても良いし、ポイント的に凹凸を形成しても良い。また、ピンなどの別個の部材をナット２とキャップ３を貫通するように設けても良い。更には、ナット２とキャップ３との間には直接キャップ保持手段を設けず、ボルト１とキャップ３との間に設けることによりキャップ３を保持するものとしても良く、種々の形態で実施が可能である。

また、本例においては、ナット２の上面、具体的には突起２１にキャップ３との位置合わせを容易にするためのマーキング２３がなされている。このマーキング２３は、キャップ３の下部に形成されるナット配位部３２の形状に合わせて付けられるものであり、本例においては、ナット配位部３２のキャップ側ナット係合部３２ａが、周方向に等間隔に１２箇所設けられていることに対応して、ナット２におけるマーキングは、ナット２の軸中心Ｚから頂点部分２ａを結ぶ仮想線Ｘ２ａと、これら仮想線Ｘ２ａ，Ｘ２ａ同士の間を二等分した仮想線Ｘ２ｂとからなる、ナット側仮想線Ｘ２上に計１２本設けられている。よって、このマーキング２３は、キャップ側ナット係合部３２ａを６箇所形成した場合は６本、１８箇所形成した場合は１８本というように、キャップ側ナット係合部３２ａを形成した数に合わせて設けられている。つまり、ナット２が六角形状の場合は６の倍数のマーキング２３が形成されている。なお、本願発明においては、このマーキング２３の形成は必須のものではなく、省略しても良い。

本例のキャップ３は図８に示すようなものである。本例においては合成樹脂製であり、外観は袋ナット状とされている。
このキャップ３は内部が空洞になっており、この空洞と連通するようにして下部が開放されている。また、上部にも貫通穴が形成されている。この下部の開放された部分がナット配位部３２であり、上部の貫通穴がボルト配位部３１となる。

ボルト配位部３１の内周面にはキャップ側ボルト係合部３１ａが形成されている。本例においては、チップ部１２の係合部１２ａの形状に一致する三角形状の溝が、等間隔に１０個形成されている。具体的には、図１０（Ａ）に示すように、ボルト配位部３１が、チップ部１２の露出部１２１よりも一回り大きく形成されている。ここで本例においては、キャップ側ボルト係合部３１ａと、チップ部１２の係合部１２ａの形状が一致しているため、後述するナット配位部３２とは異なり、キャップ側ボルト係合部３１ａに一対一の対応で、係合部１２ａが配位される。
なお、図８（Ａ）に示すように、軸中心Ｚとキャップ側ボルト係合部３１ａの溝の底部である中央部３１ａ’とを結ぶ仮想線は、ボルト１とキャップ３との間における取付時の遊びを無視した場合、ボルト１におけるボルト側仮想線Ｘ１と一致している。

本例におけるボルト配位部３１は、ボルト配位部３１の内周面３１ｂがチップ部１２の係合部１２ａと遊びを持って係合することにより、キャップ３の上部がボルト１に取り付けられる。具体的には、図１０（Ａ）に示すように、ボルト配位部３１が、チップ部１２の露出部１２１よりも一回り大きく形成されているため、係合部１２ａの頂点部分１２ａ’が、内周面３１ｂとの間で線状に当接することにより、ボルト１に対する遊びＦ１が決定される。つまり、この遊びＦ１は、図示のように、頂点部分１２ａ’を挟んで一方側の内周面３１ｂに当接する位置を一端とし、他方側の内周面３１ｂに当接する位置を他端とする円弧状の範囲となる。この遊びＦ１と、ナット配位部３２における遊びＦ２の設定については後述する。
なお、ボルト配位部３１に上記のような遊びを設けず、チップ部１２の露出部１２１と回動不能に嵌合するような形状としても良い。なお、この場合は、ナット２の頂点部分２ａとキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａとの間の遊び角度が所定値（本例では片側で３°以上）になるようにナット配位部３２を形成することを条件とする。

一方、ナット配位部３２の内周面にはキャップ側ナット係合部３２ａが形成されている。本例においては、キャップ側ボルト係合部３１ａと同様であり、ナット２の頂点部分２ａの形状に一致する三角形状の溝が、等間隔に１２個形成されている。具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、ナット配位部３２が、ナット２よりも一回り大きく形成されている。キャップ３がナット２に取り付けられた際においては、ナット２の外形が六角形状であることより、キャップ側ナット係合部３２ａの１つおきに、ナット２の頂点部分２ａが配位される（図１０（Ｂ）参照）。
なお、図８（Ｃ）に示すように、軸中心Ｚとキャップ側ナット係合部３２ａの溝の底部である中央部３２ａ’とを結ぶ仮想線は、ナット２とキャップ３との間における取付時の遊びを無視した場合、ナット２におけるナット側仮想線Ｘ２と一致している。

本例におけるナット配位部３２は、上記のボルト配位部３１とほぼ同様のものであり、ナット配位部３２の内周面がナット２と遊びを持って係合することにより、キャップ３の下部がナット２に取り付けられる。具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、ナット配位部３２が、ナット２よりも一回り大きく形成されており、ナット２の頂点部分２ａが、内周面３２ｂとの間で線状に当接することにより、ナット２に対する遊びＦ２が決定される。つまり、この遊びＦ２は、図示のように、ナット２の頂点部分２ａを挟んで一方側の内周面３２ｂに当接する位置を一端とし、他方側の内周面３２ｂに当接する位置を他端とする円弧状の範囲となる。ここで、厳密には、図１０（Ｂ）に示したように、ナット２の頂点部分２ａは面取りされているため、遊びＦ２は、上記一端側における遊びＦ２ａと上記他端側における遊びＦ２ｂとの和となる。
なお、ナット配位部３２に上記のような遊びを設けず、ナット２と回動不能に嵌合するような形状としても良い。なお、この場合は、チップ部１２の頂点部分１２ａ’とキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａとの間の遊び角度が所定値（本例では片側で３°以上）になるようにボルト配位部３１を形成することを条件とする。

ここで、上記のボルト配位部３１及びナット配位部３２については、本例のように、チップ部１２の係合部１２ａ及びナット２の全周にそれぞれ係合するものに限られるものではなく、少なくとも一部に係合するものであれば良く、本例以外の種々の形態で実施し得る。

また、本例においては、キャップ３の内面におけるナット配位部３２の上方に、ナット２のキャップ保持溝２２に対して嵌合するキャップ保持用爪３３が対角に２箇所形成されている。ナット２にキャップ３を取り付けた際において、ナット２のキャップ保持溝２２に対してキャップ３のキャップ保持用爪３３が嵌合する。この嵌合により、キャップ３に外力がかかった場合でも容易には脱落しない。
また、本例のキャップ３は合成樹脂製であるため、キャップ３に力を加え、ナット２のキャップ保持溝２２とキャップ３のキャップ保持用爪３３との嵌合を解除することにより、キャップ３をボルト１及びナット２から取り外すことができる。よって、キャップ３の繰り返し使用が可能であり、従来から公知である、２〜３回程度しか繰り返し使用できなかった割りピン方式よりも再使用性に優れている。

このキャップ保持溝２２とキャップ保持用爪３３のそれぞれの形状は、種々に変更が可能であり、例えば上下方向に非対称な形状とすることにより、取り付け時に必要な力を比較的小さくしてキャップ３を容易に取り付けできるようにし、逆に、取り外し時に必要な力を比較的大きくしてキャップ３の取り外しを困難なものとするなど、作業性の向上や、取り付け後のいたずら防止などの観点から最適なものとできる。
なお、キャップ保持溝２２とキャップ３のキャップ保持用爪３３のようなキャップ保持手段を一切設けないものとしても良い。

本例においては、キャップ３の側面に窓部３４が対角に２箇所形成されており、キャップ３の内部の空洞と連通している。この窓部３４を通して、組み付け状態を目視で確認することができる。また、図１１に示すようなキャップ取り外し工具４を用いる際に、引掛爪４１を窓部３４に引掛けるために用いる。
このキャップ取り外し工具４の使用方法について述べる。まず、図１１に示すように、キャップ３の窓部３４に引掛爪４１を引掛けた上で、螺合により回動可能に取り付けられたハンドル４２を用いて、押込部４３を下方に押込んでいく。そして、この押込部４３がチップ部１２の係合部１２ａに当接した後は、ハンドル４２の回動を続けるにつれ、引掛爪４１が上方に引き上げられ、それに伴い、キャップ３も上方に引っ張られる。これにより、ナット２のキャップ保持溝２２とキャップ３のキャップ保持用爪３３との嵌合が外れ、キャップ３を取り外すことができる。

ここで、キャップ３は、上部と下部とが一体となっているため、上部に位置するボルト配位部３１と下部に位置するナット配位部３２の位置関係は常に一定である。
しかし、ボルト１に対しナット２を締結した場合においては、当然ながら、ナット２とチップ部１２の係合部１２ａの間の位置関係はランダムとなる。そのため、従来においては、特許文献１または２に記載された発明が有する問題点として既にに示したように、キャップ３に合わせるために、ナット２を締めたり緩めたりして両者の位置関係を再調整する必要があった。

ナット２のねじ込みを再調整することなくキャップ３を取り付けるためには、ボルト１にナット２を締結した際における、ナット２の頂点部分２ａとチップ部１２の係合部１２ａとの位置（角度）のずれに対して、ボルト１及びナット２にキャップ３を取り付けた際の、チップ部１２の係合部１２ａとキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａの遊びＦ１と、ナット２の頂点部分２ａに対するキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａの遊びＦ２とのそれぞれの和の方が大きくなるように、キャップ３のボルト配位部３１とナット配位部３２とを、遊びを持たせた形状に形成すれば良い。

ここで、キャップ３におけるボルト配位部３１のキャップ側ボルト係合部３１ａと、ナット配位部３２のキャップ側ナット係合部３２ａとのそれぞれの位置関係について、図９と共に述べる。
本例におけるボルト配位部３１は、既に述べたように、三角形状の溝であるキャップ側ボルト係合部３１ａが設けられている。このキャップ側ボルト係合部３１ａは周方向に１０個設けられている。
ナット配位部３２についても、ボルト配位部３１と同様に、三角形状の溝であるキャップ側ナット係合部３２ａが周方向に１２個設けられている。よって、ナット２にキャップ３を取り付けた場合には、キャップ側ナット係合部３２ａの一つおきに、外形が六角形状であるナット２の頂点部分２ａが配位される。
そして、キャップ側ナット係合部３２ａはキャップ側ボルト係合部３１ａに対し、１８０°毎、つまり全周（３６０°）において２箇所で一致するように形成されている。

一方、チップ部１２の係合部１２ａは周方向に等間隔（３６°毎）に１０個設けられており、これはキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａと一致するものである。
そして、ナット２については、形状が六角形のため、頂点部分２ａが６０°毎に存在する。ただ、上記のように、キャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａは３０°毎に設けられており、キャップ側ナット係合部３２ａに一致させてナット２の頂点部分２ａを配位可能であることを考えると、３０°毎に調整可能となる。
よって、両者の調整可能な角度の差は６°となる。そして、ボルト１にナット２を締結した際においては、両者の関係は、図９（Ａ）に示す状態から図９（Ｃ）に示す状態にかけての状態となる。

具体的に述べると、図９（Ａ）に示す状態は、ナット２の側の位置ａとボルト１の側の位置Ａとが重なった状態であり、この時のずれ角は０°である。また、図９（Ｂ）に示す状態は、図９（Ａ）に示す状態から図９（Ｃ）に示す状態までの間のちょうど中間を示すものであり、ナット２の側の位置ａとボルト１の側の位置Ａ、そしてナット２の側の位置ｂとボルト１の側の位置Ｂとがどちらも３°ずれている。また、図９（Ｃ）に示す状態は、ナット２の側の位置ｂとボルト１の側の位置Ｂとが重なった状態であり、この時のずれ角は０°である。
本例においては、半周（１８０°）分の範囲内において、図９（Ａ）に示す状態から図９（Ｃ）に示す状態までの間の状態が１箇所必ず存在する。つまり、ずれ角が３°以下となるポイントが１８０°毎に存在する。
よって、図１０に示す、チップ部１２の係合部１２ａとキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａとの間の遊びＦ１の角度と、ナット２の頂点部分２ａとキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａとの間の遊びＦ２の角度との和が３°以上になるようにキャップ３のボルト配位部３１とナット配位部３２とを形成することにより、ボルト１にナット２を締結した状態のままでキャップ３を取り付けることが可能となる。

本例においては、チップ部１２の係合部１２ａ（キャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａと一致）が周方向に１０個設けられている。そして、キャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａが周方向に１２個設けられており、この場合における、ボルト１とナット２の間でのずれ角は、既に述べた通り±３°となる。また、この場合では全周（３６０°）において、チップ部１２の係合部１２ａとキャップ側ナット係合部３２ａとは２箇所で一致している。
ここで既に述べた通り、キャップ側ナット係合部３２ａの形成数（Ｘ）、係合部１２ａ（キャップ側ボルト係合部３１ａ）の形成数（Ｙ）については、本例以外に種々に変更できる。その例のいくつかについての、Ｘ、Ｙ、Ｚ（全周（３６０°）における、係合部１２ａとキャップ側ナット係合部３２ａの一致箇所の数）、ボルト１とナット２の間でのずれ角を下記に示す。
（１）Ｘ＝６の場合
Ｙ＝７（Ｚ＝１、ずれ角±４．３°）、Ｙ＝１１（Ｚ＝１、ずれ角±２．７°）
（２）Ｘ＝１２の場合
Ｙ＝５（Ｚ＝１、ずれ角±３°）、Ｙ＝７（Ｚ＝１、ずれ角±２．１°）、Ｙ＝１１（Ｚ＝１、ずれ角±１．３°）
（３）Ｘ＝１８の場合
Ｙ＝５（Ｚ＝１、ずれ角±２°）、Ｙ＝８（Ｚ＝２、ずれ角±２．５°）、Ｙ＝１０（Ｚ＝２、ずれ角±２°）、Ｙ＝１１（Ｚ＝１、ずれ角±０．９°）

ちなみに、上記の各数値の算出方法について述べると、Ｘはナット２の頂点数（六角ナットでは６）の整数倍、Ｙは任意の数、ＺはＸとＹとの最大公約数、ずれ角は１８０をＸとＹの最小公倍数で割った数値である。
ずれ角については、あまり大きくなると、キャップ３がずれ角を基準とした遊び角度を有するものであるため、キャップ３の弛み止めの作用が甘くなる。よって、具体的には±５°未満とすることが望ましく、±３°以下とすることがより望ましい。
また、係合部１２ａとキャップ側ボルト係合部３１ａの形成数（Ｙ）が多い方が、ずれ角を小さくできるために、弛み止めの作用から見て好ましいが、これに伴い係合部１２ａなどの加工が困難となるため、具体的にはＹを１２以下とすることが望ましい。
なお、上記の基準は一般的な締結体に関するものであって、特殊な締結体に関しては、用途などに応じて最も適した形態に形成すれば良い。

このように、ボルト１にナット２を締結した際における、ナット２の頂点部分２ａとチップ部１２の係合部１２ａとの位置（角度）のずれに対して、ボルト１及びナット２にキャップ３を取り付けた際の、チップ部１２の係合部１２ａとキャップ３のキャップ側ボルト係合部３１ａの遊びＦ１と、ナット２の頂点部分２ａに対するキャップ３のキャップ側ナット係合部３２ａの遊びＦ２とのそれぞれの和の方が大きくなるように、ボルト配位部３１とナット配位部３２とを、遊びを持たせた形状に形成したキャップ３を用いることにより、ナット２のねじ込みを再調整することなくキャップ３を取り付けることができ、従来よりもナット２の弛みを小さくすることができる。

本例のボルト本体部を示すものであって、（Ａ）は軸部の先端を上方に配位した状態の平面図、（Ｂ）は同状態でねじ山の記載を省略した側面図である。 本例のチップ部を示すものであって、図１よりも拡大して示したものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。 本例におけるボルトに、ナットとキャップとを取り付けた状態を示す、一部断面視の説明図である。 本願発明のチップ部の他の例を示すものであって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。 本願発明のチップ部の更に他の例を示すものであって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。 図６に示したチップ部に対応するボルト本体部を示すものであって、（Ａ）は軸部の先端を上方に配位した状態の平面図、（Ｂ）は同状態でねじ山の記載を省略した側面図である。 本例のナットを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は半断面の正面図である。 本例のキャップを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は底面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）共、本例のボルトにナットを締結した状態におけるチップ部の係合部とナットとの位置関係を示す、平面視の説明図である。 （Ａ）はキャップのボルト配位部とチップ部の露出部との関係を示す説明図であり、（Ｂ）はキャップのナット配位部とナットとの関係を示す説明図である。 キャップ取り外し工具４の使用方法を示す参考図である。

１０ 締結体
１ ボルト
１１ 軸部
１１ａ ねじ山（軸部）
１１ｂ チップ取付溝
１２ チップ部
１２ａ 係合部
１２ａ’ 係合部の頂点部分
１２ｂ 取付用突起
１２ｃ 抜止突起
２ ナット
２４ ねじ山（ナット）
２ａ 頂点部分（ナット）
３ キャップ
３１ ボルト配位部
３１ａ キャップ側ボルト係合部
３１ａ’ キャップ側ボルト係合部の中央部
３２ ナット配位部
３２ａ キャップ側ナット係合部
３２ａ’ キャップ側ナット係合部の中央部
Ｆ１ ボルトとキャップとの間の遊び
Ｆ２ ナットとキャップとの間の遊び
Ｘ１ ボルト側仮想線
Ｘ２，Ｘ２ａ，ｘ２ｂ ナット側仮想線
Ｚ 軸中心

Claims (4)

1. ボルト（１）とナット（２）とキャップ（３）とを備えた締結体（１０）の弛み止め機構であって、
   ボルト（１）は、外周面の少なくとも一部にねじ山（１１ａ）を有する軸部（１１）と、
   上記軸部（１１）の先端に着脱可能に取り付けられたチップ部（１２）とを備えたものであり、
   チップ部（１２）の外周面の少なくとも一部には、キャップ（３）と係合するための凹凸である係合部（１２ａ）が形成されたものであり、
   ナット（２）は、ボルト（１）の軸部（１１）にねじ込まれることによって締結されるものであって、ねじ山（２４）を内面に有し、外周の少なくとも一部が、ナット（２）をねじ込むための工具の係合が可能なものとされたものであり、
   キャップ（３）は、ボルト（１）に対してナット（２）が締結された状態において、少なくとも上記チップ部（１２）の係合部（１２ａ）と係合が可能なボルト配位部（３１）と、
   少なくともナット（２）の外周の一部と係合が可能なナット配位部（３２）とを有することを特徴とする締結体の弛み止め機構。
2. 軸部（１１）の先端面にチップ取付溝（１１ｂ）が形成されたものであり、
   チップ部（１２）には、上記のチップ取付溝（１１ｂ）に対して嵌合可能な取付用突起（１２ｂ）が形成されたものであって、
   また、チップ部（１２）には、軸部（１１）に取り付けられた際に、軸部（１１）のねじ山の谷径の位置よりも、少なくとも一部が径外方向にはみ出す抜止突起（１２ｃ）が形成されたものであって、
   この抜止突起（１２ｃ）は、チップ部（１２）が取り付けられた軸部（１１）にナット（２）がねじ込まれた際において、ナット（２）のねじ山（２４）によって変形させられることを特徴とする、請求項１に記載の、締結体の弛み止め機構。
3. 軸部（１１）にチップ部（１２）が取り付けられた状態での、ボルト（１）の軸中心（Ｚ）と、上記係合部（１２ａ）の頂点部分（１２ａ’）とを結ぶ仮想線をボルト側仮想線（Ｘ１）とし、
   ナット（２）の、軸中心（Ｚ）と頂点部分（２ａ）とを結ぶ仮想線（Ｘ２ａ）、並びに前記仮想線（Ｘ２ａ，Ｘ２ａ）同士の間を所定の割合で等分した仮想線（Ｘ２ｂ）からなる仮想線をナット側仮想線（Ｘ２）とし、
   キャップ（３）のボルト配位部（３１）には、上記係合部（１２ａ）の頂点部分（１２ａ’）と係合するために、中央部（３１ａ’）がボルト側仮想線（Ｘ１）上に一致するキャップ側ボルト係合部（３１ａ）が、
   同ナット配位部（３２）には、ナット（２）の頂点部分（２ａ）と係合するために、中央部（３２ａ’）がナット側仮想線（Ｘ２）上に一致するキャップ側ナット係合部（３２ａ）が、それぞれ形成されており、
   ボルト（１）にナット（２）が締結した際の、ボルト側仮想線（Ｘ１）とナット側仮想線（Ｘ２）の位置のずれのうちで最小のものよりも、
   ボルト（１）にキャップ（３）を係合させた状態における、チップ部（１２）の係合部（１２ａ）の頂点部分（１２ａ’）とキャップ（３）のキャップ側ボルト係合部（３１ａ）との間の遊び（Ｆ１）と、
   ナット（２）にキャップ（３）を係合させた状態における、ナット（２）の頂点部分（２ａ）とキャップ（３）のキャップ側ナット係合部（３２ａ）との間の遊び（Ｆ２）とのそれぞれの和の方が大きくなるように、
   ボルト配位部（３１）とナット配位部（３２）とが形成されたものであり、
   上記の遊び（Ｆ１、Ｆ２）の和が±５°未満とされたことを特徴とする、請求項１または２に記載の締結体の弛み止め機構。
4. 軸部（１１）にチップ部（１２）が取り付けられた状態での、ボルト（１）の、軸中心（Ｚ）と、上記係合部（１２ａ）の頂点部分（１２ａ’）とを結ぶ仮想線をボルト側仮想線（Ｘ１）とし、
   ナット（２）の、軸中心（Ｚ）と頂点部分（２ａ）とを結ぶ仮想線（Ｘ２ａ）、並びに前記仮想線（Ｘ２ａ，Ｘ２ａ）同士の間を所定の割合で等分した仮想線（Ｘ２ｂ）からなる仮想線をナット側仮想線（Ｘ２）とし、
   キャップ（３）のボルト配位部（３１）には、上記突出部（１２）の頂点部分（１２ａ’）と係合するために、中央部（３１ａ’）がボルト側仮想線（Ｘ１）上に一致するキャップ側ボルト係合部（３１ａ）が、
   同ナット配位部（３２）には、ナット（２）の頂点部分（２ａ）と係合するために、中央部（３２ａ’）がナット側仮想線（Ｘ２）上に一致するキャップ側ナット係合部（３２ａ）が、それぞれ形成されており、
   ボルト（１）にナット（２）が締結された際の、ボルト側仮想線（Ｘ１）とナット側仮想線（Ｘ２）の位置のずれのうちで最小のものよりも、
   ボルト（１）にキャップ（３）を係合させた状態における、チップ部（１２）の係合部（１２ａ）の頂点部分（１２ａ’）とキャップ（３）のキャップ側ボルト係合部（３１ａ）との間の遊び（Ｆ１）と、
   ナット（２）にキャップ（３）を係合させた状態における、ナット（２）の頂点部分（２ａ）とキャップ（３）のキャップ側ナット係合部（３２ａ）との間の遊び（Ｆ２）とのそれぞれの和の方が大きくなるような、
   上記の各仮想線（Ｘ１，Ｘ２）の組み合わせが、３６０°の範囲内で少なくとも１組存在するように、チップ部（１２）の係合部（１２ａ）が形成されたものであり、
   上記の遊び（Ｆ１、Ｆ２）の和が±５°未満とされたことを特徴とする、請求項１または２に記載の締結体の弛み止め機構。

Images