JP4834313B2 - 座金及び座金付き締め具 - Google Patents

Description

本発明は、新しいタイプの座金とその座金を備えた締め具に関する。

内側スリーブと外側スリーブを持つ複合ナット（多部材リプレースメントナットと呼ぶこともある）、と座金を備えた締め具を用いて、動力工具により板材その他の締付け対象物体の少なくとも２つを相互に締付けることは公知である。上記した多部材リプレースメントナットの一つは、米国特許第５,３４１,５６０号（特許文献１）に記載されている。他のひとつは、米国特許第６,２５４,３２３号（特許文献２）に教示されており、そこで併用されるボルトは、上部ネジ山の下側に、座金が非回転で係合するスプラインを、上部ネジ山の下側に備えると共に、ボルトのネジ山と螺合してナットに対して、工具から回転力を付与した際に、その反力を受け止める係合手段を備えている。上記２つの米国特許に共通した特徴は、回転力を発生する工具にその反力を作用させていることと、工具から反力受けを取り払ったことと、トルクをボルト伸張に変換していること、それもトーションを伴わないボルト伸張に変換していることなどである。

この明細書において、「ボルト」とは、最も広範な意味で使用され、これには、所謂通常のボルト、スタッド、ネジ、ネジ山付きロッド、ストレッチボルト、通しボルト、ブラインドケーシングボルトと呼ばれる各種の締付け部材が含まれる。

米国特許第5,341,560号明細書 米国特許第6,254,323号明細書

従って、本発明の目的の一つは、新しいタイプの座金とその座金を備えた締め具を提供することにある。

しかして、本発明に係る座金は、ナットに当接する第１支承面と、対象物体に当接する第２支承面と、ボルトの外周と接する付加的な回転抵抗面を備えた胴部からなる座金であって、ナットを回転させた時に、前記回転抵抗面で発生するボルトと胴部との摩擦抵抗にて、ボルトの回転を阻止すると同時に、ボルトの軸方向への移動を可能にし、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗にて、胴部の回転を阻止し、しかも、ナットの回転に伴って胴部が回転しないように、前記第１支承面の摩擦抵抗を第２支承面のそれより小さくしていることを特徴とする。

また、本発明に係る締め具は、ボルトと、ナットと、ナットと対象物体との間に配される座金とから構成される締め具において、前記の座金が、ナットに当接する第１支承面と、対象物体に当接する第２支承面と、ボルトの外周と接する付加的な回転抵抗面を備えた胴部からなり、ナットを回転させた時に、前記回転抵抗面で発生するボルトと胴部との摩擦抵抗にて、ボルトの回転を阻止すると同時に、ボルトの軸方向への移動を可能にし、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗にて、胴部の回転を阻止し、前記第１支承面の摩擦抵抗を第２支承面のそれより小さくすることにより、ナットの回転に伴う胴部の追従を抑制できることを特徴とする。

本発明に従って座金及び締め具を設計すれば、従来の座金がナットの回転に伴って回転してしまう傾向は、ボルトと協働する座金胴部の回転抵抗面の摩擦力によって抑止される。座金胴部の回転はまた、対象物体と協働する座金の第２支承面がもたらす摩擦抵抗でも阻止される。そして、ナットが回転している間は、座金胴部の第１支承面の摩擦抵抗が最も小さく保持される。つまり、座金胴体と第２支承面と対象物体との間の摩擦抵抗は、座金の回転を阻止するのに充分であり、ボルトと座金胴部の回転抵抗面との間の摩擦抵抗は、ナットと共に座金が回転してしまうのを確実に防止する。

本発明の技術的特徴は、特許請求の範囲にまとめられているが、本発明に係る座金及び座金付き締め具の構成、操作方法並びにその作用効果は、添付図面に沿ってさらに詳しく説明すると、次の通りである。

図１は、本発明に係る座金を示し、その座金全体を符号１で示す。座金１は符号２で示す胴部を備え、座金胴部２は軸線Ａ１を持つと共に、ナットと協働する第１支承面（上支承面）３と、相互に締付けられる対象物体と協働する第２支承面（下支承面）４と、さらに少なくとも一つの回転抵抗面５を備えている。

第１及び第２支承面は、軸線Ａ１の方向に互いに間隔をあけている。そして、少なくとも一つの回転抵抗面５は、座金胴部２の半径方向内側に位置している。回転抵抗面５は、ナットが回転させられることでボルトが回転力を受けると、ボルトの回転を阻止するような摩擦作用をもたらす。この回転抵抗面５は、その表面に例えばネジ山６を設けることにより、ボルトのネジ山に係合又は楔とめさせることができる。

図１から分かるように、座金の胴部２は、半径方向に相互に隣り合う内側部材７と外側部材８からなる。ボルトの回転を邪魔する回転抵抗面５のネジ山６は、内側部材７の内周面に設けられている。外側部材８は内側部材７の上に延びる突起９を備え、内側部材の軸方向上向きの移動を阻止する。この突起９を破壊限界点として機能させることができ、例えば、軸方向上向きに或る程度以上の力が掛かると、破壊されるようにこの突起９を設計することができる。

座金胴部２の回転抵抗面５は、ナットが回転している間、ボルトの回転を妨害するように機能するが、座金胴部２自体も、ナットの回転中に回転することがない。つまり、胴部２の第２支承面（下支承面）４は、対象物体との間で充分な摩擦が生ずるような摩擦面を形作っている。従って、ナットを回転させてボルトや座金を無理に回転させようとしても、対象物体と第２支承面との間の摩擦により、胴部２は回転することがない。胴部２の第２支承面の摩擦係数を増大させる手段を講ずることもできる。この第２支承面の摩擦を増大させるために、その表面に摩擦増大塗料を塗布するなどでして、表面をさらに粗面化することもできる。

一方、ナットと接する胴部２の上支承面（第１支承面）３は、対象物体と接する下支承面（第２支承面）４よりも、摩擦が小であるように形作られる。ちなみに、ナットを回転させた際に座金は非回転で、ボルトの回転を阻止しなければならないので、ナットと第２支承面との間の摩擦を出来るだけ小さくしておけば、ナットが回転した際にこれに引きずられて胴部２が回転することがない。従って、座金胴部の上支承面は、極めて滑らかで高い滑り特性を備えるように機械加工され、あるいは摩擦削減塗料等が塗工される。座金の胴部の上支承面は、これを機械加工して摩擦の低減化を図り、一方、下支承面は機械加工せずに粗面のままとすることができる。

図２は座金付きの締め具と、その締め具に適用した工具を示している。締め具は内ネジ１１を備えたナット１０と、外ネジ１３を備え、軸線Ａ２を持つボルト１２を有している。ナット１０の下支承面１４は、座金胴部２の上支承面３と当接している。ボルト１２の外ネジ１３は、ナット１０の内ネジ１１と螺合し、胴部２の内ネジとも螺合する。

本発明の座金と共に使用する動力工具の一部は、符号１５で示される。この工具はハウジング２０と駆動部２１を有し、駆動部は、例えば、シリンダー・ピストン・ユニットで構成される。このシリンダー・ピストン・ユニットは、シリンダー２４と、シリンダー内で可動のピストン２５と、これに接続されたピストンロッド２６を備える。ピストンに接続されたピストンロッド２６の往復運動は、少なくとも１枚の駆動板２７に取り付けられた爪（図示略）が、ラチェットの歯に係合してこれを動かすラチェット機構によって、ラチェット２８の回転運動に変換される。工具の回転素子１６は、一方で回転可能なラチェット２８と連結され、他方でナット１０と嵌合する。ナットとの嵌合を確実にするために、駆動素子の内面は、例えば、多角形内面とすることができる。

上記した動力工具は、さらに非回転素子１７を備え、その素子は不動のハウジング２０に連結されて駆動素子の回転で生ずる反力を吸収する役割を果たす。非回転素子１７は、座金胴部２に係合して軸線Ａ１及びＡ２の軸に胴部が回転するのを阻止している。軸線Ａ１及びＡ２は、締め具が組み立てられると互いに一致する。座金との嵌合を確実にするために、非回転素子には、例えば、座金胴部２の多角形外周面と協働する多角形内周面を設けることができる。

座金付き締め具は、符号１８で示される対象物体を締付けるために用意されたもので、対象物体１８は、例えば、２つの組み立て部材１９及び１９′からなる。

図２に示すように、ナットを緊締又は緩めるため、締め具に動力工具を装着すると、ナットに嵌合された回転素子１６は、ボルト１２との摩擦及び座金１との摩擦（本発明によれば、この摩擦は極めて小さい）に打ち勝ってナットを回転させ、非回転素子１７は、座金１とナット１０との間の摩擦（本発明によれば、この摩擦は極めて小さい）、座金と組み立て部材１９′との間の摩擦並びに座金とボルトとの間の摩擦にて反力を吸収し、座金を静止状態に維持し、その結果として座金１は回転することなく、動力工具の反力を吸収する。当初、ナット１０が回転すると、ボルト１２もナットと共に回転する。しかし、静止している座金の内側部材７がボルト１３のネジ山に押し込まれるので、内側部材の内ネジとボルトの外ネジとの間の係合により、ボルト１２は回転しなくなる。従って、ボルト１２は停止し、ナット１０の回転によってボルト１２が伸張されると、軸方向の力が座金１に、特に内側部材７に軸方向上向きの力が掛かる。この軸方向上向きの力が、座金の抵抗点を圧倒し、外側部材８の突起９が折られると、内側部材７は上に引っ張られる。

図３は、本発明に係る座金の別の態様を示す。この座金１′の胴部２′は、仕切り３１と、その厚さを減少させて仕切りを壊れ易くする溝３２とを備えたワンピースの素子として形成されている。

座金１′の働きは、図１に示した座金１のそれと実質的に同じである。動力工具の回転素子１６によってナット１０が回転させられると、ボルト１２もナットと一緒に回転しようとする。座金１′は静止し、従って内側部材７′も静止しているので、ボルトの外ネジ１３と胴部２′の内ネジ６′との係合により、ボルト１２も回転しないで軸方向に伸張される。ボルトを伸張させる軸方向の力は、内側部材７′に軸方向上向きに作用してこれを動かし、仕切り３１を壊す。その結果、内側部材７′は外側部材８′に対して軸方向上向きに移動する。

図４は、本発明に係る座金のさらに別の態様を示す。この座金１″の胴部２″は、ナットに当接する第１（上）支承面３″と、対象物体と当接する第２（下）支承面４″と、回転抵抗面５″とを備えている。この回転抵抗面は、胴部の半径方向内側に位置し、ボルトのネジ山に楔として嵌るようなネジ山６″をその表面に備えている。座金の胴部２″は、互いに半径方向に隣り合う２つの部材７″及び８″からなり、部材７″は部材８″の半径方向内側に位置している。ネジ山６″を持つ回転抵抗面５″は、部材７″の半径方向内側に位置している。

部材７″は、その下部がスカート形状部３３を備え、このスカート形状部は、部材８″下部に設けた対応凹部３４に収まる。スカート形状部３３と対応凹部３４は、座金の耐久点として機能する。ボルトの回転停止後、部材７″が上方に引っ張られると、スカート形状部３３は変形し、ボルトの伸張に伴って部材７″はさらに上方にスライドする。

図５は、本発明に係る座金のさらに別の態様を示す。この座金１'”の胴部２'”は、ナットに当接する第１（上）支承面３'”と、対象物体と当接する第２（下）支承面４'”と、回転抵抗面５'”とを備えている。この回転抵抗面５'”は、胴部の半径方向内側に位置し、ボルトのネジ山に楔として嵌るようなネジ山６'”をその表面に備えている。座金の胴部２'”は、互いに半径方向に隣り合う２つの部材７'”及び８'”からなり、部材７'”は部材８'”の半径方向内側に位置している。ネジ山６'”を持つ回転抵抗面５'”は、部材７'”の半径方向内側に位置している。

図５に示す具体例では、その下部がコブ状部３５を備え、このコブ状部は、部材８'”の下部に設けた対応凹部３６に収まる。部材７'”のブ状部３５は、部材８'”の対応凹部３６にプレス嵌めされている。ボルトの回転が止まってこれが伸張すると、ブ状部３５は潰され、部材８'”に対して部材７'”が上方に移動する。

図６に示す態様の座金１″″の胴部２″″は、ナットに当接する第１（上）支承面３″″と、対象物体と当接する第２（下）支承面４″″と、回転抵抗面５″″を備えている。この回転抵抗面５″″は、胴部の半径方向内側に位置し、ボルトのネジ山に楔として嵌るようなネジ山６″″をその表面に備えている。座金の胴部２″″は、互いに半径方向に隣り合う２つの部材７″″及び８″″からなり、部材７″″は部材８″″の半径方向内側に位置している。ネジ山６″″を持つ回転抵抗面５″″は、部材７″″の半径方向内側に位置している。

図６に示す具体例では、部材７″″の外周面３７の直径と、部材８″″の開口部内周面３８の直径が、互いにプレス嵌めできるように選ばれる。部材７″″と部材８″″とがプレス嵌めされているので、ボルトの回転が止まり、座金１に軸方向の力が作用し、ボルト１２が伸張すると、外周面３７と内周面３８とのプレス嵌めは打破され、部材８″″に対して部材７″″が軸方向にスライドする。

図３〜図６に示す具体例でも、図１に示した具体例と同様、座金胴部の上部表面は、摩擦抵抗が小さく、下部表面は摩擦抵抗が大きい。こうした表面特性は、図１に示した具体例で記述したと同じ手段で座金胴部に付与することができる。

本発明に係る座金を示す図面。 本発明に係る座金付き締め具と、その締め具に適用する工具と、締付け方法を示す図面。 本発明に係る座金の別の実施例を示す図面。 本発明に係る座金のさらに別の実施例を示す図面。 本発明に係る座金のまた別の実施例を示す図面。 本発明に係る座金のさらに別の実施例を示す図面。

符号の説明

１，１′，１″，１'”，１″″：座金 ２，２，２，２″″：胴部
７、７，７，７″″：内側部材 ８，８，８，８″″：外側部材
１０：ナット １２：ボルト
１６：回転素子 １７：非回転素子

Claims (4)

1. ナットに当接する第１支承面と、対象物体に当接する第２支承面と、ボルトの外周と接する付加的な回転抵抗面を備えた胴部からなる座金であって、
   前記付加的な回転抵抗面は、ナットを回転させた時に、前記付加的な回転抵抗面で発生するボルトと胴部との摩擦抵抗にて、ボルトの回転を阻止すると同時に、ボルトの軸方向への移動を可能にする摩擦手段を有し、
   前記第２支承面は、胴部の回転を阻止するために、前記第１支承面で発生する胴部とナットとの摩擦抵抗と比較し、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗を大きくする手段を有し、
   前記第１支承面は、ナットの回転に伴う胴部の追従を抑制するために、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗と比較し、前記第１支承面で発生する胴部とナットとの摩擦抵抗を小さくする手段を有し、
   前記胴部は、前記付加的な回転抵抗面を有し前記軸方向に移動できる前記第１部材と、前記第１部材と摩擦力で接続し前記第２支承面を有する第２部材とから構成され、
   前記第１部材は、前記第２の支承面側に、スカート形状部又はコブ形状部を備え、当該スカート形状部又はコブ形状部は、前記第２部材の前記第２支承面側に設けられた対応凹部に収まる形状であり、ナットが回転し、前記付加的な回転抵抗面がボルトの回転を止めた時に、ナットの回転でボルトが伸張すると、前記スカート形状部又はコブ形状部は変形し、前記第１部材は、ボルトの伸長に伴って前記軸方向に移動する
   座金。
   
2. 前記胴部の付加的な回転抵抗面が、ボルトのネジ山と係合できる請求項１記載の座金。
   
3. ボルトと、ナットと、ナットと対象物体との間に配される座金とから構成される締め具において、
   前記座金が、ナットに当接する第１支承面と、対象物体に当接する第２支承面と、ボルトの外周と接する付加的な回転抵抗面を備えた胴部からなり、
   前記付加的な回転抵抗面は、ナットを回転させた時に、前記付加的な回転抵抗面で発生するボルトと胴部との摩擦抵抗にて、ボルトの回転を阻止すると同時に、ボルトの軸方向への移動を可能にする摩擦手段を有し、
   前記第２支承面は、胴部の回転を阻止するために、前記第１支承面で発生する胴部とナットとの摩擦抵抗と比較し、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗を大きくする手段を有し、
   前記第１支承面は、ナットの回転に伴う胴部の追従を抑制するために、前記第２支承面で発生する胴部と対象物体との摩擦抵抗と比較し、前記第１支承面で発生する胴部とナットとの摩擦抵抗を小さくする手段を有し、
   前記胴部は、前記付加的な回転抵抗面を有し前記軸方向に移動できる第１部材と、前記第１部材と摩擦力で接続し前記第２支承面を有する第２部材とから構成され、
   前記第１部材は、前記第２の支承面側に、スカート形状部又はコブ形状部を備え、当該スカート形状部又はコブ形状部は、前記第２部材の前記第２支承面側に設けられた対応凹部に収まる形状であり、ナットが回転し、前記付加的な回転抵抗面がボルトの回転を止めた時に、ナットの回転でボルトが伸張すると、前記スカート形状部又はコブ形状部は変形し、前記第１部材は、ボルトの伸長に伴って前記軸方向に移動する
   締め具。
   
4. 前記の座金胴部の付加的な回転抵抗面が、ボルトのネジ山と係合できる請求項３記載の締め具。
   

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