JP6231790B2 - Locking nut - Google Patents
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Description
本発明は弛み止めナットに関し、特に保証荷重性能を保証でき、長期にわたって使用しても弛み止め性能の経時変化が少ないようにしたナットに関する。 The present invention relates to a locking nut, and more particularly, to a nut that can guarantee a guaranteed load performance and has little change over time in the locking performance even when used over a long period of time.
ボルト・ナットを用いて被締結物材を締結する方式は多くの構造物において採用されている。ボルト・ナットは単純に螺合し締付けただけでは、座面の陥没による弛み、ねじ締結体の接触部のあらさ、うねりあるいは形状誤差による初期弛み、軸力の静的な変動あるいは動的な変動に起因するナットの戻り回転などにより、締結の弛みが生ずることが懸念される。 A method of fastening a material to be fastened using bolts and nuts is adopted in many structures. Bolts and nuts can be simply screwed and tightened to cause loosening due to the depression of the seating surface, roughness of the contact portion of the screw fastening body, initial loosening due to swell or shape error, static fluctuation or dynamic fluctuation of axial force There is a concern that the loosening of the fastening may occur due to the return rotation of the nut caused by the.
そこで、従来より、種々な弛み止め構造が提案されている。例えば、ナットを螺挿したボルト軸部にスプリングワッシャーを嵌め、あるいはダブルナットによってナットの弛み方向への回転を阻止する方法が提案されている。また、ナットを螺挿したボルト軸部にコイルばねを密着巻装し、ナットの弛み方向への回転を阻止する方法が提案されている(特許文献1)。しかし、これらの方法では長期にわたって使用すると、振動や衝撃などによってナットが一旦弛み始めると、ボルト・ナットの締結が簡単に外れてしまうなど、弛み止め性能が不十分である。 Therefore, various types of loosening prevention structures have been conventionally proposed. For example, a method has been proposed in which a spring washer is fitted to a bolt shaft portion into which a nut is screwed, or rotation of the nut in the loosening direction is prevented by a double nut. Further, a method has been proposed in which a coil spring is tightly wound around a bolt shaft portion into which a nut is screwed to prevent the nut from rotating in the slack direction (Patent Document 1). However, in these methods, when used for a long period of time, once the nut starts to loosen due to vibration or impact, the bolts and nuts are easily loosened.
他方、ナット頂面側にばね収納凹所を形成してコイルばねを収納し、ボルト・ナットの締付け方向への回転時にはコイルばねをボルトの雄ねじから離反させて摩擦力を少なくしてボルトの螺進を許容する一方、ボルト・ナットの弛み方向への回転時にはコイルばねをボルトの雄ねじに密着させて摩擦力を増大させ、ボルト・ナットの弛み方向への回転を抑制するようにした弛み止めナットが提案されている(特許文献2、特許文献3)。 On the other hand, a spring housing recess is formed on the top surface of the nut to house the coil spring. When the bolt and nut are rotated in the tightening direction, the coil spring is moved away from the male thread of the bolt to reduce the frictional force and to tighten the bolt. While the bolts and nuts rotate in the loosening direction, the coil springs are closely attached to the male threads of the bolts to increase the frictional force and prevent the bolts and nuts from rotating in the loosening direction. Has been proposed (Patent Documents 2 and 3).
上述の特許文献2、3記載の弛み止めナットはナットの弛み止め性能についての評価検討されているものの、ナットとして基本的に必要な保証荷重性能についての検討がなされていない。 Although the locking nuts described in Patent Documents 2 and 3 have been evaluated for the locking performance of the nut, studies on the guaranteed load performance that is basically necessary for the nut have not been made.
本発明はかかる状況において、保証荷重性能を保証でき、長期にわたって使用しても弛み止め性能の経時変化が少ない弛み止めナットを提供することを課題とする。 In such a situation, an object of the present invention is to provide a locking nut that can guarantee a guaranteed load performance and has little change over time in the locking performance even when used over a long period of time.
そこで、本発明に係る弛み止めナット構造は、ナット頂面にはばね収納凹所が座繰り形成され、該ばね収納凹所の底面とナット座面との間はJIS・B・1181附属書1規定のねじ呼び径のナット高さの寸法になっており、上記ナット座面からばね収納凹所の底面までの部分には雌ねじが形成される一方、上記ばね収納凹所内にはコイルばねが設置され、該コイルばねの線径はボルトの雄ねじピッチの0.5から0.9倍の範囲内の線径で、巻き方向がボルト雄ねじの巻き方向であり、上記コイルばねの平均径はボルト有効径の寸法に等しく、上記コイルばねの一端部はオープンエンド研削仕上げされ、他端部には係止かぎ部が形成され、該係止かぎ部が上記ばね収納凹所外端面に形成された係止穴に挿入係止されていることを特徴とする。 Therefore, in the locking nut structure according to the present invention, a spring housing recess is formed on the top surface of the nut, and the space between the bottom surface of the spring housing recess and the nut seat surface is JIS B 1181 Annex 1. The nut height is a specified nominal thread diameter, and a female screw is formed from the nut seat surface to the bottom of the spring housing recess, while a coil spring is installed in the spring housing recess. The coil spring has a wire diameter within a range of 0.5 to 0.9 times the male screw pitch of the bolt, and the winding direction is the winding direction of the bolt male screw. One end of the coil spring is equal to the diameter dimension, and one end of the coil spring is finished by open-end grinding. The other end is formed with a locking hook, and the locking hook is formed on the outer end surface of the spring housing recess. It is characterized by being inserted and locked in a blind hole
一般にナットの弛み止め性能は組み合わせて使用されるボルトの軸力によって大きく影響され、ボルトの降伏点を越える軸力で締め付けたナットは弛み止め構造を使用しなくても弛みが発生することはほとんどない。本発明は軸力が降伏点以下の弾性変形領城のボルトにナットを組み合わせる際のナットの弛み止めを単純かつ有効な構造で実現するものである。 In general, nut locking performance is greatly influenced by the axial force of the bolts used in combination, and nuts tightened with an axial force that exceeds the yield point of the bolt will almost never loosen without using a locking structure. Absent. The present invention realizes the prevention of loosening of a nut with a simple and effective structure when the nut is combined with a bolt of an elastic deformation castle whose axial force is below the yield point.
つまり、本発明の特徴の1つは、ナット頂面のばね収納凹所にコイルばねを設置し、コイルばね他端部の係止かぎ部をばね収納凹所外端面に形成された係止穴に挿入係止するようにした点にある。 That is, one of the features of the present invention is that a coil spring is installed in the spring housing recess on the top surface of the nut, and a locking hole at the other end of the coil spring is formed on the outer end surface of the spring housing recess. The point is that it is inserted and locked.
これにより、ボルト・ナットを締付け方向に相対回転させる時にはコイルばねはボルトの雄ねじから離反されて摩擦力が少なくなる結果、ボルト雄ねじの螺進が許容される。他方、ボルト・ナットを弛み方向に相対回転させる時にはコイルばねがボルトの雄ねじに密着されて摩擦力が増大する結果、ボルト・ナットの弛み方向への相対回転が抑制されることとなる。 As a result, when the bolt and nut are relatively rotated in the tightening direction, the coil spring is separated from the male screw of the bolt and the frictional force is reduced, so that the screw male screw is allowed to advance. On the other hand, when the bolt and nut are relatively rotated in the slack direction, the coil spring is brought into close contact with the male screw of the bolt and the frictional force is increased. As a result, the relative rotation of the bolt and nut in the slack direction is suppressed.
コイルばねに上述の機能を発揮させる上で、コイルばねの線径はボルトの雄ねじピッチの0.5から0.9倍の範囲内の線径、巻き方向をボルト雄ねじの巻き方向、コイルばねの平均径はボルト有効径の寸法に等しく、コイルばねの一端部をオープンエンド研削仕上げするのが好ましい。 In order to make the coil spring perform the above functions, the coil spring has a wire diameter in the range of 0.5 to 0.9 times the male screw pitch of the bolt, the winding direction is the winding direction of the male screw, and the coil spring The average diameter is equal to the dimension of the effective diameter of the bolt, and it is preferable that one end of the coil spring is subjected to open end grinding.
本発明の第2の特徴はばね収納凹所の底面とナット座面との間をJIS・B・1181附属書1規定のねじ呼び径のナット高さの寸法とした点にある。これにより、ナットの基本的な保証荷重性能を確保できる。
The second feature of the present invention is that the space between the bottom surface of the spring housing recess and the nut seat surface is the dimension of the nut height of the nominal thread diameter defined in JIS B 1181
ナット頂面にばね収納凹所を座繰り形成しかつばね収納凹所の底面とナット座面との間をJIS・B・1181附属書1規定のねじ呼び径のナット高さの寸法とした形状のナットブランクは、切削加工で製造してもよいが、保証荷重性能を確保する上で、鍛造、好ましくは熱間鍛造によって製造されるのが好ましい。
A shape in which a spring housing recess is countersunk on the top surface of the nut, and the height between the bottom surface of the spring housing recess and the nut seating surface is the height of the nut with the nominal diameter of the screw specified in JIS B 1181
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図1ないし図4は本発明に係る弛み止めナットの好ましい実施形態を示す。図において、ナットブランク10はナット頂面11に内径dzの円形のばね収納凹所12が形成され、ばね収納凹所12の底面とナット座面14との間の部分はJIS・B・1181附属書1規定のねじ呼び径のナット高さの寸法mlとなっており、ナット座面14からばね収納凹所12の底面までの部分には雌ねじが形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. 1 to 4 show a preferred embodiment of a locking nut according to the present invention. In the figure, a nut blank 10 has a
また、ばね収納凹所12内にはコイルばね20が設置されている。このコイルばね20の線径はボルト30の雄ねじピッチの0.5から0.9倍の範囲内の線径で、巻き方向がボルト雄ねじの巻き方向であり、コイルばね20の平均径はボルト有効径の寸法に等しく さらにコイルばね20の一端部21はオープンエンド研削仕上げされ、他端部には係止かぎ部22が形成され、他方、ばね収納凹所12外端面には係止穴13が形成され、係止穴13にはコイルばね20の他端部の係止かぎ部22が挿入されて係止されている。
A
次に、ねじ呼び径がM18のナットを例に説明する。JIS・B・1052・2表5に規定する強度区分10の保証荷重要求値、硬さ要求値を満足するように、JIS・G・4051に規定するS45C鋼材を用い、熱間鍛造によってねじ呼び径、高さ18mmで、ナット頂面にねじ収納凹所の座繰りを有する形状に鍛造成形し、所定の硬度HV272からHV353に調質する。
Next, a nut having a nominal screw diameter of M18 will be described as an example. JIS ・ B ・ 1052 ・ 2 Use S45C steel material specified in JIS ・ G ・ 4051 to meet the guaranteed load requirement value and hardness requirement value of
座繰り部の深さはナット全高の20%程度とする。ナット頂面の端部にねじりコイルばねを固定する内径1.52φmm、深さ9mmの係止穴を加工する。 The depth of the counterbore is about 20% of the total nut height. A locking hole having an inner diameter of 1.52 mm and a depth of 9 mm is machined to fix the torsion coil spring at the end of the nut top surface.
弛み止めナットブランクに組み合わせるコイルばねは、ナットに組み合わせるボルトのねじピッチの0.5〜0.9倍の線径、今回は1.47mmで、巻き方向が右巻きのコイル、平均径がボルトの有効径寸法16・3730mmに略等しい寸法とし、一端部はオープンエンド研削仕上げをし、他端部は係止かぎ部を加工する。 The coil spring combined with the locking nut blank has a wire diameter of 0.5 to 0.9 times the screw pitch of the bolt combined with the nut, this time 1.47 mm, the winding direction is a right-handed coil, and the average diameter is a bolt. The diameter is approximately equal to the effective diameter of 16,3730 mm, one end is subjected to open end grinding, and the other end is processed to a locking hook.
ねじ収納凹所を座繰り形成したナットブランクにねじりコイルばねを、オープンエンド研削仕上げした端部を底側にしてセットする。コイルばねの反対側端部の係止かぎ部をナットブランクに頂面に形成した係止穴に挿入する。 A torsion coil spring is set on a nut blank having a countersink formed in the screw storage recess, with the open-end ground end being the bottom side. The locking hook at the opposite end of the coil spring is inserted into a locking hole formed in the top surface of the nut blank.
製造実績のあるナットの有効高さ、有効ねじ長さ(呼び径の80%)が確保され、硬さHv272〜335、保証荷重応力1060N/mm2の機械的性質を満足する。 The effective height and effective screw length (80% of the nominal diameter) of a nut with a proven track record are ensured, and the mechanical properties of hardness Hv 272 to 335 and guaranteed load stress of 1060 N / mm 2 are satisfied.
今、図3及び図4に示されるように、ボルト30の軸部31を被締結部材40、41の挿通穴に挿通し、上述の弛み止めナット10に螺挿し、コイルばね20に挿通すると、コイルばね20はボルト30の雄ねじから離反されて摩擦力が少なくなる結果、ボルト30の螺進が許容される。
Now, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the
他方、ボルト30・ナット10を弛み方向に相対回転させると、コイルばね20がボルト30の雄ねじに密着されて摩擦力が増大する結果、ボルト30・ナット10の弛み方向への相対回転が抑制される。
On the other hand, when the
つまり、コイルばね瑞部をナット頂面の係止穴に差し込むだけの単純な構造で、ボルト30をナット10に挿入して締め付けると、ナット座繰り部に固定されたコイルばね20のオープンエンド研削端面がボルト30の雄ねじのピッチに入り、軸方向に伸びながらボルト30の雄ねじに巻きつく。
That is, when the
さらにボルト30を締め付けると、固定されたコイルばね20がボルト30とコイルばね20の摩擦力によってばねを弛める方向、つまりばねの径を広げる力向に変形して、ボルト30はナット10に軽く螺挿されることができる。
When the
ボルト30の締め付けを止めると、ボルト30とコイルばね20の摩擦力がなくなり、コイルばね20を弛める、つまりコイルばね20の径を広げる力もなくなり、コイルばね20の弾性復元力によってコイルばね20がボルト30を締め付け、コイルばね20とボルト30の摩捺力で弛み止め効果が発揮される。
When the tightening of the
コイルばね20の弾性でコイルばね20がボルト30を締め付けた状態でボルト30を取リ外す、つまり弛める力がかかると、コイルばね20とボルト30の間に摩捺力が発生する。発生した摩擦力はコイルばね20を締め付ける方向に変形させる。コイルばね20が締め付けられるため、コイルばね20とボルト30の間の摩擦力は更に増加し、弛み止め効果を発揮する。
When the
ボルト30をナット10から取り外す場合、ナット10の係止穴13に固定されたコイルばね20の係止かぎ部22を抜き取ることで、ナット10は取り外すことができる。ただ、コイルばね20は変形するため、再使用はできない。
When removing the
以下、M12からM39までの各ねじ呼び径のナットブランクの寸法を表1に、そのナットブランクに用いるコイルばねの寸法を表2に示す。 Table 1 shows the dimensions of the nut blanks having the respective nominal diameters of M12 to M39, and Table 2 shows the dimensions of the coil springs used for the nut blanks.
10 ナットフランク
11 ナット頂面
12 ばね収納凹所
13 係止穴
14 ナット座面
20 コイルばね
21 オープンエンド研削仕上げ端部
22 係止かぎ部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記ばね収納凹所(12)内にはコイルばね(20)が設置されており、該コイルばね(20)の線径はボルト(30)の雄ねじピッチの0.5から0.9倍の範囲内の線径で、巻き方向がボルト雄ねじの巻き方向であり、上記コイルばね(20)の平均径はボルト有効径の寸法に等しく、上記コイルばね(20)の一端部(21)はオープンエンド研削仕上げとなっており、他端部に係止かぎ部(22)を有し、該係止かぎ部(22)が上記ばね収納凹所(12)外端面の係止穴(13)に挿入係止されており、
ボルト(30)の螺進時に上記コイルばね(20)のオープンエンド研削端部がボルト(30)の雄ねじのピッチに入り込んでボルト(30)の雄ねじに保持されることによって上記コイルばね(20)がボルト軸部(31)に沿って伸びた状態でボルト(30)の雄ねじに巻きつき、ボルト(30)の弛み方向の回転に対して上記コイルばね(20)とボルト(30)の雄ねじとの間で摩擦力が発生して弛み止めするようになっていることを特徴とする弛み止めナット。 The nut (10) has a spring housing recess (12) having a countersink structure on the top surface (11), and the space between the bottom surface of the spring housing recess (12) and the nut seat surface (14) is JIS B. - 1181 has become the dimensions of the nut the thread height nominal diameter of Annex 1N (ml), the portion of the bottom surface of the nut bearing surface (14) to the spring housing recess (12) while having an internal thread,
The above spring housing recess (12) within which is disposed a coil spring (20) is in the range 0.5 to 0.9 times the external thread pitch diameter of said coil spring (20) is a bolt (30) And the winding direction is the winding direction of the male screw, the average diameter of the coil spring (20) is equal to the effective diameter of the bolt, and one end (21) of the coil spring (20) is open-ended. It has a grinding finish and has a locking hook (22) at the other end, and the locking hook (22) is inserted into the locking hole (13) on the outer end surface of the spring housing recess (12). Is locked,
When the bolt (30) is screwed, the open end ground end of the coil spring (20) enters the pitch of the male screw of the bolt (30) and is held by the male screw of the bolt (30). Is wound around the male screw of the bolt (30) in a state of extending along the bolt shaft portion (31), and the coil spring (20) and the male screw of the bolt (30) with respect to rotation in the slack direction of the bolt (30) A nut for preventing loosening , wherein frictional force is generated between the two to prevent loosening.
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