JP5794749B1

JP5794749B1 - くさび定着ナット

Info

Publication number: JP5794749B1
Application number: JP2015065109A
Authority: JP
Inventors: 栄治池田
Original assignee: 大洋ナット工業株式会社
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016183759A

Abstract

【課題】くさび機能を利用する場合にボルトの折損を回避すると共に、通常のボルト・ナットと全く同じ軸力管理を可能とし、且つ弛み止め効果に優れたくさび定着ナットを提供する。【解決手段】一方の端面部にくさび装着部を有する主ナット１と、主ナット１のくさび装着部に装着される弾性体くさび１０と、弾性体くさび１０を嵌合する凹部を有する定着ナット１４とを備え、ボルト３０と螺合している主ナット１を定着ナット１４で締付けることにより、弾性体くさび１０がボルト３０方向に押し付けられ、弾性体くさび１０の先端部がボルト３０に圧着するように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、振動が加わっても弛みが発生し難いナットに関し、特にくさび機能を利用して弛み止め効果を発揮するくさび定着ナットに関するものである。

従来の弛み止めナットとしては、くさび機能を利用したもの、プリベイリングトルク機能を有したもの及びピン留めする機能のものなどが知られている。特に、くさび機能を利用した例として、特開２００２−２０６５１５号公報（特許文献１）に記載の発明は、非締結体との間に突出部をもち内径を偏芯させたワッシャーと断面視略台形の凹部を形成されたナットを螺合させ、ワッシャー突出部の偏芯内周縁をボルトの雄ねじ山頂部に食い込ませる構造となっている。しかし、ナットは突出部ワッシャーの一部の面にしか接触しないため、ナットとワッシャーは平行に接触せず、加えて、ボルトに対しても傾斜している為にボルトに曲げの応力がかかりボルトが折れることがある。

また、特開２０１３−２１３５２３号公報（特許文献２）に記載の発明は、上記特開２００２−２０６５１５号公報（特許文献１）に記載の発明の欠陥をある程度補正しているが、根本的な欠陥は解決されていない。凸ワッシャーの平面が重力に対して直角の位置にある場合以外は、必ず凸ワッシャーを非締結体の接触面に対して直角でワッシャー内周縁がボルト雄ねじ外径に対して中心になるように設置後、ナットを螺合しなければならない。すなわち、ナット凹側が下向き以外はすべて凸ワッシャーを手で仮押さえし、ナットを仮止め後締め付ける必要となり、作業性に個人差やバラツキが生じる。加えて、ボルト雄ねじ山頂、及びねじ山フランク面に食い込みの傷を発生させるため反復使用が不可能である。時には凸ワッシャー内周縁と雄ねじ山とに焼き付きが発生しナットを戻そうとするとボルトが折れることがある。

上述した偏芯座金を使用した従来の弛み止めナットの根本的な欠陥として、以下のような問題が挙げられる。
（１）くさびとなる座金は、ボルト（雄ねじ）の応力集中する部所に円周状に押え付ける構造であり、ねじ山の頂点だけでなくねじ山のフランク面（谷径）にまでキズを付ける。
（２）偏芯座金は所定の位置におさまらず、締結面より離れた位置で喰い込みが始まる。よってナットと被締結面との間に隙間が発生し、ボルトに曲げ応力が掛かり、ボルトが折損する。加えてボルト、ナット本来のボルトに軸力を発生させて締結する事が出来なくなる。
（３）たとえ被締結部の締付面と偏芯座金、ナットが所定（正常）の位置で締付けされたとしても、ナットが雄ねじ外径の軸力線と交わる横方向に応力が分散され、通常正規の範囲を越えた締付けトルクが必要となる。又はそのバラツキが大きい。
（４）反復使用が不可能（キズが大きい）。締結されたナットを外す場合、上記の理由で焼付きが発生し、戻すとボルトねじ部が折損する。
（５）屋外で使用する為、錆発生防止の溶融亜鉛鍍金を施したボルト・ナットにおいては、顕著に現れる現象として、ＪＩＳ規格３５０ｇ／ｍ２の溶融亜鉛を均一に付着させることが不可能で、表面は凹凸やねじ山谷部には亜鉛だまりが発生することにより、前記（２）（３）（４）の現象が著しく悪化する。

なお、ナット本体と一体に形成された弾性部を備えた従来の弛み止めナットの例として、特開平１１−２４７８２４号公報（特許文献３）に記載の発明は、ねじ孔を備えたナット本体と、このナット本体端面に設けられた弾性部とを備え、この弾性部がナット本体に螺合するボルトを付勢することによって弛み止め効果を発揮するものである。しかし、弾性部とナット本体とが一体であり、ナットの機能を満足する上での素材の制約を受けるため、弾性部の素材にバネ弾性の大きなものを使用することができず、また弾性部の加工が困難である。加えて、ロック片が可動のものであり、このロック片が係合部と一体となっているため、係合部とロック片との境界部分に応力が集中してかかり、亀裂が発生するなどして破損してしまうおそれがあり、信頼性に欠けるものであった。

特開２００２−２０６５１５号公報特開２０１３−２１３５２３号公報特開平１１−２４７８２４号公報

そこで、本発明は、従来の弛み止めナットの根本的な欠陥の解決を図ることを目指し、くさび機能を利用する場合にボルトの折損を回避すると共に、通常のボルト・ナットと全く同じ軸力管理を可能とし、且つ弛み止め効果に優れたくさび定着ナットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一方の端面部にくさび装着部を有する主ナットと、前記主ナットの前記くさび装着部に装着される弾性体くさびと、前記弾性体くさびを嵌合する凹部を有する定着ナットとを備え、ボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けることにより、前記弾性体くさびがボルト方向に押し付けられ、前記弾性体くさびの先端部がボルトに圧着するように構成され、前記主ナットのくさび装着部は、円弧状の括れ形状を有し、且つ雌ねじ部の開口部に前記弾性体くさびを装着して位置決めする１又は２箇所の溝部又は孔部を備え、前記弾性体くさびは、前記主ナットの括れ形状と一致する内側形状を有し、その長さは２分の１の周方向長さから４分の３の周方向長さの範囲に設定し、且つ片側又は両側の端部を内側に屈曲せしめ、その先端部が板状の形状を有し、前記先端部はボルトを圧着する圧着面を有し、その先端位置は、前記弾性体くさびが前記主ナットのくさび装着部に装着された状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面がボルトの雄ねじの山頂部より外側に位置するように設定し、且つボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けた状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面が、ボルトの雄ねじの山頂部に干渉するように設定することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、一方の端面部にくさび装着部を有する主ナットと、前記主ナットの前記くさび装着部に装着される弾性体くさびと、前記弾性体くさびを嵌合する凹部を有する定着ナットとを備え、ボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けることにより、前記弾性体くさびがボルト方向に押し付けられ、前記弾性体くさびの先端部がボルトに圧着するように構成され、前記主ナットのくさび装着部は、円弧状の括れ形状を有し、且つ雌ねじ部の開口部に前記弾性体くさびを装着して位置決めする１又は２箇所の溝部又は孔部を備え、前記弾性体くさびは、前記主ナットの括れ形状と一致する内側形状を有し、その長さは２分の１の周方向長さから４分の３の周方向長さの範囲に設定し、且つ片側又は両側の端部を内側に屈曲せしめ、その先端部が線状の形状を有し、前記先端部はボルトを圧着する圧着面を有し、その先端位置は、前記弾性体くさびが前記主ナットのくさび装着部に装着された状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面がボルトの雄ねじの山頂部より外側に位置するように設定し、且つボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けた状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面が、ボルトの雄ねじのフランク部に干渉するように設定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の前記主ナットのくさび装着部は、装着された前記弾性体くさびが抜け出るのを防止する抜け止め手段を備えていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の前記定着ナットの凹部は、前記弾性体くさびをボルト方向に順次押圧するテーパー部と、前記弾性体くさびの外径寸法と同一の内径寸法を有する嵌合部と、前記主ナットのくさび装着部の端面と当接する定着部とから構成されていることを特徴とする。

以上のように、本発明にかかるくさび定着ナットによれば、ボルトと螺合している主ナットを定着ナットで締付けて装着されている弾性体くさびをボルト方向に押し付け、弾性体くさびの先端部をボルトに圧着させるようにしたので、ボルトの応力が集中する被締結体との接触付近を避けた部所にくさびを圧着させボルトの折損を回避すると共に、通常のボルト・ナットと全く同じ軸力管理を可能とし、且つ弛み止め効果が高く、溶融亜鉛鍍金等の表面皮膜による影響も無いという著しい効果を奏する。このため、従来の弛み止めナットの根本的な欠陥の解決を図ることが可能になる。

本発明にかかる主ナットの一例を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。本発明にかかる弾性体くさびの一例を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。本発明にかかる定着ナットの一例を示す正面図（ａ）及び側面断面図（ｂ）である。主ナットに弾性体くさびを装着した状態を示す正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。主ナットを定着ナットで締付けた状態を示す正面断面図である。弾性体くさびの先端部がボルトに圧着する状態を示す説明図（ａ）及び拡大説明図（ｂ）である。弾性体くさびの全体形状の実施例を示す正面図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。弾性体くさびの先端部の変更例を示す斜視図である。図８に示す弾性体くさびの先端部がボルトに圧着する状態を示す説明図（ａ）及び拡大説明図（ｂ）である。主ナットのくさび装着部の抜け止め手段の変更例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参酌しながら説明する。なお、本発明のくさび定着ナットの各構成については、以下の実施例に限定されるものではなく、使用状況によって適宜変更することができる。

図１は本発明にかかる主ナットの一例を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）、図２は弾性体くさびの一例を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）、図３は定着ナットの一例を示す正面図（ａ）及び側面断面図（ｂ）である。

図１に示すように、主ナット１は、外郭形状が六角形状をなし、中心部分にねじ孔２を有している。主ナット１の一方の端面４側には、くさび装着部５を備えた円筒凸部９が形成されている。くさび装着部５は、図1及び図４に示すように、円弧状の括れ形状を有しており、端面４側の円周状の抜け止め部７とその反対側の段部８による段差を設けた間の部分に後述する弾性体くさび１０が装着される。また、雌ねじ３の開口部には、弾性体くさび１０を装着して位置決めするための溝部６が軸方向に２箇所形成されている。なお、溝部６の数・形状又は位置等は本実施例の内容に限定されるものではなく、弾性体くさび１０の形状・構造の変更に伴いに適宜設計する。また、抜け止め部７の変更例については後述する。

図２に示すように、弾性体くさび１０は、本体部１１と屈曲部１２と先端部１３とから構成される。弾性体くさび１０の本体部１１は、主ナット１の括れ形状と一致する円弧状の内側形状と約２分の１の周方向長さを有している。弾性体くさび１０の両端部はそれぞれ屈曲形成され屈曲部１２をなし、その先端部１３は板状の形状を有している。なお、弾性体くさび１０の本体部１１の長さ、弾性体くさび１０の先端部１３の数又は形状等は本実施例の内容に限定されるものではなく、その変更例については後述する。

図３に示すように、定着ナット１４は、外郭形状が六角形状をなし、中心部分にねじ孔１５を有している。定着ナット１４の一方の端面１７側には、弾性体くさび１０を嵌合する円筒凹部２１が形成されている。この円筒凹部２１は、締付ける際に弾性体くさび１０をボルト方向に順次押圧するテーパー部１８と、弾性体くさび１０の本体部１１の外径寸法と同一の内径寸法を有する嵌合部１９と、主ナット１のくさび装着部５の端面４側と当接する定着部２０とから構成されている。これにより、ボルトと螺合している主ナット１を定着ナット１４で締付けることにより、弾性体くさび１０がボルト方向に押し付けられ、弾性体くさび１０の先端部１３がボルトに圧着する（図５又は図６参照）。即ち、定着ナット１４はテーパー部１８により弾性体くさび１０が順次雄ねじ３１外径方向に絞られ食込みが起こり、弾性体くさび１０の本体部１１の外径寸法と同一の内径寸法を有する嵌合部１９によって確実に弾性体くさび１０の先端部１３が食い込むようになる。また、定着ナット１４の円筒凹部２１の深さは、主ナット１の円筒凸部９の長さより短く設定することにより、定着ナット１４の回転停止と同時に締付け完了となり、確認作業が容易になる。

図４は主ナットに弾性体くさびを装着した状態を示す正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）、図５は主ナットを定着ナットで締付けた状態を示す正面断面図、図６は弾性体くさびの先端部がボルトに圧着する状態を示す説明図（ａ）及び拡大説明図（ｂ）である。

図４に示すように、弾性体くさび１０が主ナット１のくさび装着部５に装着された状態において、弾性体くさび１０の先端部１３の圧着面１３ａが、ボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２より外側に位置（ボルト雄ねじの外径寸法と同径〜５％程度大きく）するように設定する。また、図５又は図６に示すように、ボルトと螺合している主ナット１を定着ナット１４で締付けた状態において、弾性体くさび１０の先端部１３の圧着面１３ａが、ボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２に干渉（ボルト雄ねじの外径寸法より小さく）するように設定する。これにより、弾性体くさび１０はボルト３０の係合時には全く干渉せず、スムーズな締付けが可能となり、定着ナット１４の締付け後は弾性体くさび１０の先端部１３の圧着面１３ａがボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２に圧着することで弛み止め効果を発揮することができる。

以上のように、本発明のくさび定着ナットは、ボルト３０の応力が集中する被締結体との接触付近を避けた部所に弾性体くさび１０を圧着させ反復使用を可能とし、ボルト３０の折損を回避できるばかりでなく、通常のボルト・ナットと全く同じ軸力管理を可能とし、且つ弛み止め効果が優れている。

次に、本発明にかかる弾性体くさびの特徴について詳しく説明する。図７は、弾性体くさびの全体形状の実施例を示す正面図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。

図７に示すように、弾性体くさび１０の本体部１１の形状は、上述したように主ナット１の括れ形状と一致する円弧状の内側形状をなし、その長さは約２分の１の周方向長さ（図中の（ａ）及び（ｂ））〜約４分の３の周方向長さ（図中の（ｃ）及び（ｄ））の範囲に設定する。弾性体くさび１０の両端部はそれぞれ屈曲形成され屈曲部１２をなし、１個（図中の（ｂ）及び（ｄ））又は２箇（図中の（ａ）及び（ｃ）の先端部１３を有し、この先端部１３は、上述したようにボルトを圧着する圧着面１３ａを有している。弾性体くさび１０の幅は、ねじのサイズにより異なるが、ねじのピッチの１．５倍以上に設定する。なお、弾性体くさび１０の幅は、大きい程弛み止め効果が得られると考えられるが、必ずボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２に最低１箇所以上食込むようにする（図６（ｂ）の記号ｗ）。また、弾性体くさび１０の板厚は、弛み止め効果と量産性により適宜決定されるが、例えば０．６〜１．２ｍｍの範囲に設定する。また、弾性体くさび１０の先端位置については、上述したように、弾性体くさび１０が主ナット１のくさび装着部５に装着された状態（図４参照）において、弾性体くさび１０の先端部１３の圧着面１３ａがボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２より外側に位置するように設定し、且つボルトと螺合している主ナット１を定着ナット１４で締付けた状態において、弾性体くさび１０の先端部１３の圧着面１３ａが、ボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２に干渉するように設定する（図５又は図６参照）。

また、本発明にかかる弾性体くさびの変更例について説明する。図８は弾性体くさびの先端部の変更例を示す斜視図、図９は弾性体くさびの先端部がボルトに圧着する状態を示す説明図（ａ）及び拡大説明図（ｂ）である。

図８に示すように、弾性体くさび１００は、本体部１１０と屈曲部１２０と先端部１３０とから構成される。弾性体くさび１００の先端部１３０は、線状の形状を有し、本体部１１０の一端部に先端部１３０が圧入又は接合され形成される。なお、本体部１１０と屈曲部１２０の構成は、図７（ｂ）に示す弾性体くさび１０のものと同様である。一方、弾性体くさび１００の先端部１３０が線状の形状であるため、主ナット１のくさび装着部５の溝部６は、孔部（図示省略）に変更できる。弾性体くさび１００が主ナット１のくさび装着部５に装着された状態において、弾性体くさび１００の先端部１３０の圧着面１３０ａが、ボルト３０の雄ねじ３１の山頂部３２より外側に位置するように設定する。また、図９に示すように、ボルトと螺合している主ナット１を定着ナット１４で締付けた状態において、弾性体くさび１００の先端部１３０の圧着面１３０ａが、ボルト３０の雄ねじ３１のフランク部３３に干渉するように設定する。これにより、弾性体くさび１００はボルト３０の係合時には全く干渉せず、スムーズな締付けが可能となり、定着ナット１４の締付け後は弾性体くさび１００の先端部１３０の圧着面１３０ａがボルト３０の雄ねじ３１のフランク部３３に圧着することで弛み止め効果を発揮することができる。

また、本発明にかかる主ナットのくさび装着部の抜け止め手段の変更例について説明する。上述した抜け止め部７は、括れ加工を切削で行うことにより形成されるのに対して、抜け止め部７０は、図１０に示すように、プレス等でカシメ加工を行うことにより形成される。このため、切削加工の抜け止め部７が円周状面であるのに対し、カシメ加工の抜け止め部７０は複数個の点当りでの抜け止めとなり、抜け止め効果は少し弱いと考えられるが、カシメ加工は量産性に優れており、コスト的に優位である点で有利な効果を奏する。

１主ナット
２ねじ孔
３雌ねじ
４端面
５くさび装着部
６溝部
７抜け止め部
７０抜け止め部
８段部
９円筒凸部
１０弾性体くさび
１００弾性体くさび
１１本体部
１１０本体部
１２屈曲部
１２０屈曲部
１３先端部
１３ａ圧着面
１３０先端部
１３０ａ圧着面
１４定着ナット
１５ねじ孔
１６雌ねじ
１７端面
１８テーパー部
１９嵌合部
２０定着部
２１円筒凹部
３０ボルト
３１雄ねじ
３２山頂部
３３フランク部

Claims

一方の端面部にくさび装着部を有する主ナットと、前記主ナットの前記くさび装着部に装着される弾性体くさびと、前記弾性体くさびを嵌合する凹部を有する定着ナットとを備え、
ボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けることにより、前記弾性体くさびがボルト方向に押し付けられ、前記弾性体くさびの先端部がボルトに圧着するように構成され、
前記主ナットのくさび装着部は、円弧状の括れ形状を有し、且つ雌ねじ部の開口部に前記弾性体くさびを装着して位置決めする１又は２箇所の溝部又は孔部を備え、前記弾性体くさびは、前記主ナットの括れ形状と一致する内側形状を有し、その長さは２分の１の周方向長さから４分の３の周方向長さの範囲に設定し、且つ片側又は両側の端部を内側に屈曲せしめ、その先端部が板状の形状を有し、前記先端部はボルトを圧着する圧着面を有し、その先端位置は、前記弾性体くさびが前記主ナットのくさび装着部に装着された状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面がボルトの雄ねじの山頂部より外側に位置するように設定し、且つボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けた状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面が、ボルトの雄ねじの山頂部に干渉するように設定することを特徴とするくさび定着ナット。
一方の端面部にくさび装着部を有する主ナットと、前記主ナットの前記くさび装着部に装着される弾性体くさびと、前記弾性体くさびを嵌合する凹部を有する定着ナットとを備え、
ボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けることにより、前記弾性体くさびがボルト方向に押し付けられ、前記弾性体くさびの先端部がボルトに圧着するように構成され、
前記主ナットのくさび装着部は、円弧状の括れ形状を有し、且つ雌ねじ部の開口部に前記弾性体くさびを装着して位置決めする１又は２箇所の溝部又は孔部を備え、前記弾性体くさびは、前記主ナットの括れ形状と一致する内側形状を有し、その長さは２分の１の周方向長さから４分の３の周方向長さの範囲に設定し、且つ片側又は両側の端部を内側に屈曲せしめ、その先端部が線状の形状を有し、前記先端部はボルトを圧着する圧着面を有し、その先端位置は、前記弾性体くさびが前記主ナットのくさび装着部に装着された状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面がボルトの雄ねじの山頂部より外側に位置するように設定し、且つボルトと螺合している前記主ナットを前記定着ナットで締付けた状態において、前記弾性体くさびの先端部の圧着面が、ボルトの雄ねじのフランク部に干渉するように設定することを特徴とするくさび定着ナット。
前記主ナットのくさび装着部は、装着された前記弾性体くさびが抜け出るのを防止する抜け止め手段を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のくさび定着ナット。
前記定着ナットの凹部は、前記弾性体くさびをボルト方向に順次押圧するテーパー部と、前記弾性体くさびの外径寸法と同一の内径寸法を有する嵌合部と、前記主ナットのくさび装着部の端面と当接する定着部とから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のくさび定着ナット。