JP4901983B2 - 締結装置 - Google Patents

Description

この発明は、ボルトとナットにより被締結部材を固定するに際し、緩みや脱落を防止するための締結装置に関するものである。

従来、被締結部材を固定するには、ボルトとナットによる締め付け方式があらゆる分野で多用されている。ボルトに締め付けられたナットは、単純に取り付けただけでは、振動や外力等によって緩んでしまいやすいために、スプリングワッシャーを挟み込むことが通常行われている。また、被締結部材を確実に固定するには、ダブルナットを使用した締め付け方式も広く行われている。

しかしながら、このようなボルトとナットによる締め付け方式では、例えばダブルナットを使用した場合、締め付け直後では被締結部材の固定が確実ではあっても、長期間にわたっての振動や衝撃等により一旦緩んでしまうと、２個のナットはそれぞれが自由に回転するようになってボルトより脱落してしまうという問題点を有していた。

このため、特許文献１では、ボルトの雄螺子溝のピッチに整合するコイルバネをナットのバネ収容凹部に収容し、ボルトに対するナットの締め付け方向への回転に伴いボルトの雄螺子溝からコイルバネが離反し摩擦力を軽減して回転を許容すると共に、ボルトとナットとが螺合したときのボルトに対するナットの離脱方向への回転に伴いボルトの雄螺子溝にコイルバネが密着し摩擦力を増加して回転を阻止し、ボルトにナットを一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによるボルトとナット相互間の緩みを防止することができる緩み止めナットが開示されている。

特開２００３−３０７２１０号公報

特許文献１では、ボルトの雄螺子溝のピッチに整合するコイルバネをナットのバネ収容凹部に収容し、コイルバネの伸縮を利用してボルトに対するナットの締付けを行い、またボルトに対するナットの離脱方向への回転に伴いボルトの雄螺子溝にコイルバネが密着し摩擦力を増加して回転を阻止する構造であり、コイルバネとナットのバネ収容凹部との間に隙間があることから、この隙間によって締結の際にナットがガタつくことある。

この発明は、従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、ボルトに簡易に螺合され、ボルトに一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによる緩みを確実に防止することができ、しかも締結の際にガタつくことがない締結装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、ボルトの雄螺子溝のピッチに整合するコイルのピッチを有するコイルバネと、前記コイルバネを収容可能とし、前記ボルトに対するナット締付方向への回転に伴い前記ボルトの雄螺子溝から前記コイルバネが離反し摩擦力を軽減させて回転を許容させると共に、前記ボルトと螺合したときの前記ボルトに対するナット離脱方向への回転に伴い前記ボルトの雄螺子溝に前記コイルバネが密着し摩擦力を増加させて回転を阻止するように設けたバネ収容部と、前記ボルトの雄螺子溝のピッチに整合する雌螺子溝を有するナット部と、を含み、前記コイルバネは、前記バネ収容部の内側に収容される小径コイル部と、前記バネ収容部の外側に装着される大径コイル部と、前記小径コイル部と大径コイル部とを連結するコイル連結部を有し、前記バネ収容部には、開口側から軸方向に案内切り欠きが形成され、前記コイル連結部を前記案内切り欠きに挿入し、前記大径コイル部を前記バネ収容部の外側に巻き付け、前記大径コイル部の端部を自由端とし、前記小径コイル部を前記バネ収容部の内側に収容してボルトの雄螺子溝に螺着可能にし、前記小径コイル部の端部を自由端とし、前記バネ収容部の内壁に、前記回転の阻止を解除した後の回転により前記小径コイル部の端部を押動する押動部を設け、前記回転を阻止する以上の回転により前記大径コイル部は、前記バネ収容部から係止が解除され、前記押動部により前記小径コイル部の端部を押動し、前記ボルトから離脱するようになしたことを特徴とする締結装置である。

請求項２に記載の発明は、前記バネ収容部の外側に巻き付けた前記大径コイル部を、熱収縮チューブにより覆ったことを特徴とする請求項１に記載の締結装置である。

請求項３に記載の発明は、前記大径コイル部の前記バネ収容部からの係止解除は、前記コイル連結部の欠損または前記案内切り欠きの変形によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結装置である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、コイルバネのコイル連結部を案内切り欠きに挿入し、大径コイル部をバネ収容部の外側に巻き付け、大径コイル部の端部を自由端とし、小径コイル部をバネ収容部の内側に収容してボルトの雄螺子溝に螺着可能にし、小径コイル部の端部を自由端としたことで、小径コイル部がボルトの雄螺子溝に螺着し、大径コイル部がバネ収容部の外側に巻き付き、締結の際にガタつくことがない。

また、ボルトと螺合したときのボルトに対するナット離脱方向への回転に伴いボルトの雄螺子溝に小径コイル部が密着し摩擦力を増加させて回転を阻止するとともに、大径コイル部がバネ収容部の外側に巻き付くことで、ボルトに一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによる緩みを確実に防止することができる。

また、バネ収容部の内壁に、回転の阻止を解除した後の回転により小径コイル部の端部を押動する押動部を設け、回転を阻止する以上の回転により大径コイル部は、バネ収容部から係止が解除され、押動部により小径コイル部の端部を押動し、ボルトから離脱するようになしたことで、簡単に回転してボルトから離脱することができる。

請求項２に記載の発明では、バネ収容部の外側に巻き付けた大径コイル部を、熱収縮チューブにより覆ったことで、大径コイル部が外部に露出することがなく、簡単な構造でごみの進入を防止したり、悪戯を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、大径コイル部のバネ収容部からの係止解除は、コイル連結部の欠損または案内切り欠きの変形により、簡単な構造で大径コイル部をバネ収容部から係止状態を解除することができる。

締結装置の側面図である。 締結装置の平面図である。 締結装置の縦断図である。 締結装置の横断面図である。 締結装置のコイルバネを外した状態の側面図である。 締結装置のコイルバネの側面図である。 締結時の締結装置の断面図である。 ボルトに対するナットの回転動作を示すもので、（ａ）はボルトに対するナットの締め付け方向への回転動作状態の断面図、（ｂ）はボルトに対するナットの緩み方向への回転動作状態の断面図、（ｃ）はボルトに対するナットの離脱する状態の断面図である。 コイルバネの係合を解除する状態の平面図である。

以下、この発明の締結装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

この発明の実施の形態の締結装置は、緩み止めナット１０が、バネ収容部１１と、ナット部１２と、コイルバネ１３と、カバー部１４とを含み、ナット部１２に工具を嵌めて回転させて締め付け、または解除を行ない、ナット部１２と、コイルバネ１３が、ボルト２の雄螺子溝２ａに螺合巻装される。

コイルバネ１３は、図６に示すように、バネ収容部１１の内側に収容される小径コイル部１３ａと、バネ収容部１１の外側に装着される大径コイル部１３ｂと、小径コイル部１３ａと大径コイル部１３ｂとを連結するコイル連結部１３ｃを有する。小径コイル部１３ａが、ボルト２の雄螺子溝２ａのピッチに整合するコイルのピッチを有する。小径コイル部１３ａの端部１３ａ１は、コイルの外周部より僅か外方に延出し、大径コイル部１３ｂの端部１３ｂ１は、コイルの外周部に沿っている。

バネ収容部１１は、円筒状であり、ナット部１２と一体に成形されている。このバネ収容部１１には、開口側から軸方向に案内切り欠き１１ａが形成され、またバネ収容部１１には、ナット部側に開口部１１ｂを形成している。この開口部１１ｂによって回転の阻止を解除した後の回転により小径コイル部１３ａの端部１３ａ１を押動する押動部１１ｂ１を設ける。

コイルバネ１３は、コイル連結部１３ｃをバネ収容部１１の案内切り欠き１１ａに挿入し、大径コイル部１３ｂをバネ収容部１１の外側に巻き付け、大径コイル部１３ｂの端部１３ｂ１を自由端とし、小径コイル部１３ａをバネ収容部１１の内側に収容してボルト２の雄螺子溝２ａに螺着可能にし、小径コイル部１３ａの端部１３ａ１を自由端としている。このコイルバネ１３の装着状態では、小径コイル部１３ａと内壁１１ｃとの間には隙間Ｄがあり、この隙間Ｄは小径コイル部１３ａが外方へ広がること許容し、これにより小径コイル部１３ａの端部１３ａ１が円周上を移動する。

バネ収容部１１には、押動部１１ｂ１が形成され、小径コイル部１３ａの端部１３ａ１は、押動部１１ｂ１に当接しないように配置されている。

ナット部１２は、ボルト２の雄螺子溝２ａのピッチに整合する雌螺子溝１２ａを有し、このナット部１２の雌螺子溝１２ａのピッチ数を、コイルバネ１３の小径コイル部１３ａのピッチ数より多くしている。しかも、小径コイル部１３ａの部分の長さよりナット部１２の雌螺子溝１２ａの部分の長さを長くし、この長い部分のナット部１２の雌螺子溝１２ａとボルト２の雄螺子溝２ａの螺合によって一体化でき、コイルバネ１３の小径コイル部１３ａとバネ収容部１１の内壁１１ｃとの間に隙間Ｄがあっても、この隙間Ｄによって締結の際に緩み止めナット１０がガタつくことがないようにしている。

緩み止めナット１０を離脱するときに、ナット離脱方向への回転に伴いボルト２の雄螺子溝２ａにコイルバネ１３の小径コイル部１３ａが密着し摩擦力を増加させて回転を阻止すると共に、大径コイル部１３ｂがバネ収容部１１の外側に巻き付き、ボルト２に一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによる緩みを確実に防止することができる。

また、ボルト２から離脱する際には、ナット離脱方向への回転に伴い回転を阻止する以上に回転すると、コイルバネ１３の小径コイル部１３ａがボルト２の雄螺子溝２ａに密着して食い付き状態となり摩擦力を増加させるとともに、大径コイル部１３ｂをバネ収容部１１の外側に密着して巻き付き食い付き状態となり、コイル連結部１３ｃまたは案内切り欠き１１ａに負荷が集中してかかり、図９（ａ）に示すように、案内切り欠き１１ａが変形し、また図９（ｂ）に示すように、コイル連結部１３ｃが欠損し、小径コイル部１３ａがバネ収容部１１に係止されている状態を解除することができる。

これによって、押動部１１ｂ１が小径コイル部１３ａの端部１３ａ１に当たり押動するために、コイルバネ１３が自由に回転できるようになり、緩み止めナット１０をボルト２から離脱することができるようになっている。押動部１１ｂ１の形状は、特に限定されず、小径コイル部１３ａがバネ収容部１１から外れて係止が解除されると、端部１３ａ１を押動することができればよく、例えば、内壁１１ｃより内側へ突出させて押動することができるようにしてもよい。

カバー部１４は、バネ収容部１１の外側に巻き付けた大径コイル部１３ｂを、熱収縮チューブにより覆って形成され、カバー部１４によって大径コイル部１３ｂが外部に露出することがなく、簡単な構造でごみの進入を防止したり、悪戯を防止することができる。また、カバー部１４の色を変えるなどして識別可能にすることで締結装置の種類や材質などを識別することができる。この熱収縮チューブは、電子線放射によるプラスチックの形状記憶効果を応用したものであり、加熱により径方向に収縮し、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、熱可塑性エラストマーなどの材質が主原料である。

カバー部１４は、バネ収容部１１にコイルバネ１３を取り付けた後に、熱収縮チューブにより大径コイル部１３ｂを覆うように形成されるが、カバー部１４は設けなくてもよい。

次に、以上のように構成された実施の形態についての使用、動作を説明すると、図７に示すように、被締結部Ｗを締結するに際し、例えば被締結物Ｗを貫挿したボルト２に対して、コイルバネ１３が被締結物Ｗとは反対側に位置するようにして緩み止めナット１０をネジ込んで行く。

このとき、図８（ａ）に示すように、ボルト２の雌螺子溝２ａに対し緩み止めナット１０をナット締付方向に回すと、ナット部１２の雌螺子溝１２ａとボルト２の雄螺子溝２ａとが隙間なく螺合していき、この締結の際にガタつくことがなく、円滑に螺合することができる。

さらに、緩み止めナット１０をネジ込んで行くと、バネ収容部１１内においてボルト２の雄螺子溝２ａに嵌ったコイルバネ１３の小径コイル部１３ａは、大径コイル部１３ｂを支点として外方へ広がり、ボルト２と接触している小径コイル部１３ａの素線の摩擦力が軽減され、緩み止めナット１０はボルト２の雄螺子溝２ａに円滑にネジ込まれる。そして、緩み止めナット１０と一緒にネジ込まれたコイルバネ１３の小径コイル部１３ａは、ボルト２の雄螺子溝２ａに嵌り込み、小径コイル部１３ａの素線の弾性力によりボルト２の軸中心に向って押さえ付けられる。

図８（ｂ）に示すように、逆にボルト２の雄螺子溝２ａに対し緩み止めナット１０をナット離脱方向に回そうとすると、バネ収容部１１内においてコイルバネ１３の小径コイル部１３ａは内径方向に収縮する状態となるようにボルト２の雄螺子溝２ａを締め付けるとともに、大径コイル部１３ｂがバネ収容部１１の外側に巻き付き、コイルバネ１３と一体となった緩み止めナット１０はコイルバネ１３の部分で回転が阻止されて緩まなくなり、ボルト２に一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによる緩みを確実に防止することができる。

この状態では、コイルバネ１３の小径コイル部１３ａとバネ収容部１１の内壁１１ｃとの間に隙間Ｄがあるが、コイルバネ１３のコイル連結部１３ｃを案内切り欠き１１ａに挿入し、大径コイル部１３ｂをバネ収容部１１の外側に巻き付け、大径コイル部１３ｂの端部１３ｂ１を自由端とし、小径コイル部１３ａをバネ収容部１１の内側に収容してボルト２の雄螺子溝２ａに螺着可能にし、小径コイル部１３ａの端部１３ａ１を自由端としたことで、小径コイル部１３ａがボルト２の雄螺子溝２ａに螺着し、大径コイル部１３ｂがバネ収容部１１の外側に巻き付き、締結の際にガタつくことがない。

図８（ｃ）に示すように、緩み止めナット１０をボルト２から離脱するときに、ナット離脱方向への回転に伴いボルト２の雄螺子溝２ａにコイルバネ１３の小径コイル部１３ａが密着し摩擦力を増加させて回転を阻止する以上の回転を行なうと、この回転力によってコイルバネ１３の小径コイル部１３ａがボルト２の雄螺子溝２ａに密着して食い付き状態となり摩擦力を増加させるとともに、大径コイル部１３ｂをバネ収容部１１の外側に密着して巻き付き食い付き状態となり、コイルバネ１３のコイル連結部１３ｃまたは案内切り欠き１１ａに負荷が集中してかかり、図９（ａ）に示すように、案内切り欠き１１ａが変形し、また図９（ｂ）に示すように、コイル連結部１３ｃが欠損し、簡単な構造で小径コイル部１３ａがバネ収容部１１に係止した状態を解除することができる。

これによって、押動部１１ｂ１が小径コイル部１３ａの端部１３ａ１に当たり押動するために、コイルバネ１３が自由に回転できるようになり、緩み止めナット１０をボルト２から離脱することができる。

この発明は、被締結部材を固定するに際し、ボルトに装着されて緩みや脱落を防止するための締結装置に適用可能であり、ボルトに簡易に螺合され、ボルトに一旦締結すればその締結を容易に外すことができないようにすると共に、長期間にわたって振動や外力等が働くことによる緩みを確実に防止することができ、しかも締結の際にガタつくことがない。

Ｗ 被締結物
２ ボルト
２ａ 雄螺子溝
１０ 緩み止めナット
１１ バネ収容部
１１ａ 案内切り欠き
１１ｂ 開口部
１１ｂ１ 押動部１２ ナット部
１３ コイルバネ
１３ａ 小径コイル部
１３ｂ 大径コイル部
１３ｃコイル連結部
１４ カバー部

Claims (3)

1. ボルトの雄螺子溝のピッチに整合するコイルのピッチを有するコイルバネと、
   前記コイルバネを収容可能とし、前記ボルトに対するナット締付方向への回転に伴い前記ボルトの雄螺子溝から前記コイルバネが離反し摩擦力を軽減させて回転を許容させると共に、前記ボルトと螺合したときの前記ボルトに対するナット離脱方向への回転に伴い前記ボルトの雄螺子溝に前記コイルバネが密着し摩擦力を増加させて回転を阻止するように設けたバネ収容部と、
   前記ボルトの雄螺子溝のピッチに整合する雌螺子溝を有するナット部と、
   を含み、
   前記コイルバネは、前記バネ収容部の内側に収容される小径コイル部と、前記バネ収容部の外側に装着される大径コイル部と、前記小径コイル部と大径コイル部とを連結するコイル連結部を有し、
   前記バネ収容部には、開口側から軸方向に案内切り欠きが形成され、
   前記コイル連結部を前記案内切り欠きに挿入し、
   前記大径コイル部を前記バネ収容部の外側に巻き付け、前記大径コイル部の端部を自由端とし、
   前記小径コイル部を前記バネ収容部の内側に収容してボルトの雄螺子溝に螺着可能にし、前記小径コイル部の端部を自由端とし、
   前記バネ収容部の内壁に、前記回転の阻止を解除した後の回転により前記小径コイル部の端部を押動する押動部を設け、
   前記回転を阻止する以上の回転により前記大径コイル部は、前記バネ収容部から係止が解除され、
   前記押動部により前記小径コイル部の端部を押動し、前記ボルトから離脱するようになしたことを特徴とする締結装置。
2. 前記バネ収容部の外側に巻き付けた前記大径コイル部を、熱収縮チューブにより覆ったことを特徴とする請求項１に記載の締結装置。
3. 前記大径コイル部の前記バネ収容部からの係止解除は、前記コイル連結部の欠損または前記案内切り欠きの変形によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結装置。