JP6260843B1 - Lock nut not to loosen - Google Patents
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Abstract
【課題】ボルトのねじ山とナットのねじ孔とを強制的に密接させ、緩み止め効果の高いロックナットの構造を提供する。【解決手段】フランジ付きナットの上端部から下端部に向かってねじ孔8の中心軸から放射状に複数の縦スリット7を入れ、ナットの底面2cにはボルトのねじ軸との螺着によって、被締結部材6からナットの底面の外周部2bに押圧力を受けてナットの底面2cが変形するように、ナット底面の中心軸周辺部分に空隙部を有する。上記形状のナットをボルトに締付けると、ナット上端部のねじ孔8がねじ孔の中心軸に向けて縮径変形し、ボルトとねじ孔の面に強力な摩擦抵抗力を生む。更に、ナット上端部にねじ孔の中心を軸とする円筒状突出部4を成形し、ロックリング3を嵌入させることで、ボルトに嵌合したナット上部のねじ孔部が元の形状に広がらなくなることで、長期的な緩み止め効果を有する。【選択図】図1Provided is a lock nut structure in which a screw thread of a bolt and a screw hole of a nut are forcibly brought into close contact with each other to provide a high locking effect. A plurality of vertical slits 7 are formed radially from the central axis of a screw hole 8 from the upper end to the lower end of a flanged nut, and the bottom surface 2c of the nut is screwed with a screw shaft of a bolt. A gap portion is provided around the central axis of the bottom surface of the nut so that the outer surface 2b of the bottom surface of the nut receives a pressing force from the fastening member 6 and the bottom surface 2c of the nut is deformed. When the nut having the above shape is fastened to the bolt, the screw hole 8 at the upper end of the nut is deformed to reduce the diameter toward the central axis of the screw hole, and a strong frictional resistance force is generated on the surface of the bolt and the screw hole. Further, by forming the cylindrical protrusion 4 with the center of the screw hole as an axis at the upper end of the nut and inserting the lock ring 3, the screw hole at the upper part of the nut fitted to the bolt does not expand to the original shape. Thus, it has a long-term loosening prevention effect. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、各種の機械装置や建築物、自動車および車両等の振動を伴う機器に於いて、各部材をボルトまたは植え込みボルトを用いて固定するための締結用ナットであり、且つ緩みを防止する機能を有するロックナットに関するものである。The present invention is a fastening nut for fixing various members by using bolts or implanted bolts in various mechanical devices, buildings, automobiles, vehicles, and other devices with vibrations, and prevents loosening. The present invention relates to a lock nut having a function.
従来、数々の機械装置や車両等に使用される締結用のボルトとナットは、機械装置自体から発生する振動、または外部からの力や振動によって次第に緩む場合がある。このようなナットの緩みを防止する手段としては、次のように種々のものが提案されている。例えば、バネ座金や歯付き座金(不図示)を用いる手段がある。バネ座金は、弾性力を有する平座金の一部を切断し、その切断部分を相反する方向へやや曲成形したもので、ナットと被締結部材との間に常に突っ張った反発力を生じさせ、ナットが緩むことを防止するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, fastening bolts and nuts used in many mechanical devices, vehicles, and the like may gradually loosen due to vibration generated from the mechanical device itself, or external force or vibration. Various means have been proposed as means for preventing such loosening of the nut as follows. For example, there are means using a spring washer or a toothed washer (not shown). The spring washer is a part of a flat washer that has elastic force, and the cut part is slightly bent in the opposite direction, causing a repulsive force that is always stretched between the nut and the fastened member, This prevents the nut from loosening.
また、本願発明に関連する公知技術として次の特許文献を挙げることができる。Moreover, the following patent documents can be mentioned as a well-known technique relevant to this invention.
上記に述べたバネ座金は、締結した直後は緩み止め効果を期待することができるが、長期間使用しているとバネの弾性力が弱くなり緩み止め効果が低下することがある。また、歯付き座金は小さな機械装置、あるいは被締結部材が金属に比較して柔らかい材質のものには緩み止め効果が期待できるが、車両や大型の機械装置など加重が掛るものについては、緩み止め効果をあまり期待することはできない。The spring washer described above can be expected to have a locking effect immediately after being fastened. However, if the spring washer is used for a long period of time, the elastic force of the spring becomes weak and the locking effect may be reduced. A toothed washer can be expected to have a locking effect if it is a small machine or a material whose fastening is softer than metal. I can't expect much effect.
尚、緩み止め効果のあるダブルナットについては、一つの締付け箇所に対して、締結用ナットと緩み止めナットの2つのナットを締付ける必要があり、作業時間が2倍掛かり、またそれぞれのナットの締付けトルクの管理も難しい。In addition, for double nuts that have a locking effect, it is necessary to tighten two nuts, a fastening nut and a locking nut, at one tightening location, which takes twice as much work time and tightens each nut. Torque management is also difficult.
本発明は、上記の問題に鑑みて創案されたロックナットであり、ボルトまたは植え込みボルトに本ロックナットを締付けた場合、ナットの締付けトルクに比例してナット上端部のねじ孔の周囲がボルトのねじ山部を強制的に締付け、その摩擦抵抗力によりボルトとナット間での緩み止め効果を発生させ、その後にロックリングを嵌めることにより、長期間緩み止め効果を持続させることである。The present invention is a lock nut that has been devised in view of the above problems. When the lock nut is fastened to a bolt or a stud bolt, the periphery of the screw hole at the upper end of the nut is proportional to the tightening torque of the nut. The threaded part is forcibly tightened, and the anti-loosening effect between the bolt and the nut is generated by the frictional resistance, and the lock ring is then fitted to maintain the anti-loosening effect for a long time.
本発明に係るロックナットは、ロックナットの上端部から下端部に向かってねじ孔の中心軸から放射状に複数の縦スリットを入れ、且つロックナットの座面はフランジ付きナットのように外周寸法を拡張させる。また、ロックナットの底面はボルトのねじ軸との螺着によって、被締結部材からロックナットの底面の外周部に押圧力を受けてロックナットの座面が変形するように、ロックナット底面の中心軸の周辺部分に空隙部を有する逆すり鉢の形状を形成する。そして、ロックナット締付け後の緩み防止のため、ロックナットの上端部には円筒状突出部とロックリング支持部を設け、そこにロックリングを嵌入する。また、ロックリングがロックナットの円筒状突出部から簡単に外れないように、円筒状突出部のロックリング支持部の周囲の淵にツバ状の突起を設ける。The lock nut according to the present invention has a plurality of vertical slits radially from the central axis of the screw hole from the upper end portion to the lower end portion of the lock nut, and the seat surface of the lock nut has an outer peripheral dimension like a nut with a flange. Expand. In addition, the bottom surface of the lock nut is screwed with the screw shaft of the bolt so that the bearing surface of the lock nut is deformed by receiving a pressing force from the fastened member to the outer periphery of the bottom surface of the lock nut. The shape of an inverted mortar having a gap in the peripheral part of the shaft is formed. In order to prevent loosening after tightening the lock nut, a cylindrical protrusion and a lock ring support are provided at the upper end of the lock nut, and the lock ring is fitted therein. Further, a flange-like protrusion is provided on the flange around the lock ring support portion of the cylindrical protrusion so that the lock ring is not easily detached from the cylindrical protrusion of the lock nut.
上記の構成より本発明のロックナットはボルトに締付けることで、被締結部材からの押圧力を受けてボルトとロックナットが密接に嵌合し、一体となることで緩みに強いナットを提供する。更に、ロックナット上端部にロックリングを嵌入することで、長期的な緩み止め効果を有する。尚、ロックリングはロックナットの締付けが完了していないと嵌入ができないため、ロックナットの締め忘れ防止としての機能も果たす。With the above configuration, the lock nut of the present invention is fastened to the bolt, so that the bolt and the lock nut are closely fitted to each other by receiving a pressing force from the fastened member, and a nut that is strong against loosening is provided. Furthermore, it has a long-term locking prevention effect by fitting a lock ring into the upper end of the lock nut. Since the lock ring cannot be fitted unless the lock nut is completely tightened, it also serves as a function to prevent forgetting to tighten the lock nut.
また、本発明のロックナットは取付けが容易で作業性が良く、部品点数も少なく材料コストが比較的安く製造できる。Further, the lock nut of the present invention is easy to install, has good workability, has a small number of parts, and can be manufactured at a relatively low material cost.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2に示すようにロックナット1は、ロックナットの上端部から下端部の底面に向けてロックナットの高さの約6〜8割位の深さまで、ねじ孔8の中心軸から放射状に複数の縦スリット7を設ける。縦スリット7が入る外周側面の場所は、レンチ(またはスパナ)がロックナットに接するナット締付け工具装着面1aのほぼ中央が最適であり、縦スリットの数は2つ以上が好ましい。また、ロックナット1の座面にはナット部の外径(ナット締付け工具装着部1aの外径)より大きいフランジ2を有する。フランジ2の底面2cの形状は底面中心から少し上がったねじ孔8の中心点を仮想上の頂点とし、ロックナット1の座面の底の外周部2bを円錐形の外周の辺に対応した逆すり鉢型の形状を有する。As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記ロックナット1の逆すり鉢型の底面2cが図3の被締結部材6の表面と成す角度2dは、ロックナット1を規定トルクで締付けが完了した時、底面2cの中心部のねじ孔付近が被締結部材6に対して、僅かに接するよう設定されている。The
ロックナット1の側面に入れる縦スリット7の深さと幅は、ボルト5へロックナット1を規定トルクで締付けた際、ロックナット上端部がねじ孔8の中心軸に向けて縮径変形し、ロックナット上端部のねじ孔とボルトのねじ山が隙間なく密接し、且つロックナットが破壊または塑性変形することがなく、ボルトとロックナットの咬合面で最大の摩擦抵抗力を発生させるように設定されている。
また、ロックナット1の縦スリット7の底の形状2aは、水平よりもややねじ孔8の中心軸の下端部の方向に傾斜させており、ロックナット1の締付け時に於いて、ロックナット1の上端部にある複数の放射状の縦スリット7で区分された円筒状突出部4及びナット締付け工具装着部1aが、ねじ孔8の中心軸方向へ縮径変形し易くなることと、外側のスリットを出来るだけ浅く形成した方がロックナット1の強度を高める要素となる。The depth and width of the
Also, the
更に、ロックナット1の上端部には、ロックリング3を嵌入し支持するための円筒状突出部4を設け、ロックリング支持部4a及びロックナット1からロックリング3が外れないよう、ロックリング支持部4aの外周の淵にツバ状の突起4bで構成されている。突起4bの高さは、ロックリング3をロックリング支持部4aにレンチとハンマーを使って嵌入させる際、取付けに支障がなく、また簡単に外れないよう最小の寸法とする。ロックリング3の内径Sは、ロックリング支持部4aの外径Pよりも小さく、図3のボルト5に被締結部材6を挟んでロックナット1で締付けが完了し、ロックリング3を嵌入した時、ロックリング3の内側の面3aとロックリング支持部4aの外側の面との間に隙間がなく、しっかり密接(ある程度圧接された状態が好ましい)するよう設定されている。また、ロックリング3の厚みは、ロックリング支持部4aの高さに合わせて形成され、ロックリング3の外径はナット部1aの外径よりやや大きめに設定することで、もしロックリング3をロックナット1から外す場合に、スパナをロックナット1のナット部1aに差し込んで引き上げることで取り外しが可能となる。Furthermore, a
図3(a)はロックナット1とロックリング3及びボルト5の被締結部材6への締付け初期の状態で、ボルト5に被締結部材6を挟んでロックナット1を締付けて行くと、初めにロックナット底面の外周部2bが被締結部材6に接触する。FIG. 3A shows an initial state in which the
更に、ロックナット1を締付けて行くと、ボルト5のねじ山9からロックナット1のねじ孔8に加わる下端部方向への圧力がねじ孔近くの底面2cを押し下げ、被締結部材6からロックナット底面の外周部2bに働く押圧力により、ロックナット底面の外周部2bを支点としてロックナット1上端部の円筒状突出部4がねじ孔8の中心軸方向に向けて縮径する横方向の応力が働く。そして、ロックナット1上端部のねじ孔の谷8aの面とボルト5のねじ山9aの面とが密接に嵌合し、その部分に大きな摩擦抵抗力を生むことでボルト5とロックナット1が一体となり、緩みに強いナットが形成される。When the
次に、図3(b)のようにロックナット1上端部のロックリング支持部4aにロックリング3を嵌入すると、圧接されたロックナット1の上端部のねじ孔8とボルト5のねじ山9同志が固定され機械的に安定した状態となり、外部からの振動に対しても円筒状突出部4が元の形状に広がらなくなることで、長期的に緩まないナットが提供できる。Next, as shown in FIG. 3B, when the
図4はロックナット1の基本型で、ロックリング3の装着を持たない仕様である。建築物等あまり外部からの振動の影響を受けない場所への取り付けやロックナットを装着・締付け完了後、塗装を施す場合の使用に最適である。ロックナット10をボルト5に締付け後、図5のようにロックナット10の表面に塗料を塗ることで、塗料が各スリット7に入り込み、塗料10aがネジロック(接着剤)の役目を果たし、ロックナットとボルト間が接着されることで緩み止め効果が期待できる。FIG. 4 shows a basic type of the
図6は図1のロックナット1の上端部がねじ孔8の中心軸方向に向けて縮径する横方向の応力を更に強化する方法で、ロックナット11のフランジ2の座面の各底部2eを山型の形状に高く形成する。この各山型の頂点となる場所は、隣り合う縦スリット7の間のほぼ中央の外周部に設定することが好ましく、山の高さはボルト5にロックナット11を規定トルクで締付けが完了した時点で、各スリット7の直下フランジ2の底部2fが被締結部材6から僅かに浮いた状態になるように設定するのが望ましい。この各山型の頂点部分2eが被締結部材6から受ける押圧力は、ロックナット11の上端部の円筒状突出部4をねじ孔の中心軸方向に働き掛ける最大の応力となる。尚、この方法は図4のロックナット10にも適用できる。FIG. 6 shows a method of further strengthening a lateral stress in which the upper end portion of the
図7は図1のロックナット1とボルト5の緩み止め効果を強化する方法1として、ロックナット12の底面にねじ孔8の中心軸を中心とする同心円状の溝2h(例として、図7の縦断面図に於いては半円型の溝)を複数形成する。前記の溝2hを形成することで、ロックナット12の上端部のねじ孔8の面とボルト5のねじ山9との面に発生する静止摩擦力に対して、ロックナット12の底面に形成した同心円状の突部2iの面と被締結部材6との面に発生する静止摩擦力は小さくなり、相対的にロックナット12のねじ孔8とボルト5のねじ山9との面に発生する静止摩擦力が大きくなり結束力が強くなるため、外部振動に対するロックナットの緩み防止を強化することが出来る。この方法は図4のロックナット10にも適用が可能。FIG. 7 shows a
また、図1のロックナット1とボルト5の緩み止め効果を強化する方法2として、図7のロックリング30の内側の面3b、またはロックナット12のロックリング支持部4cの表面を図7の縦断面図に示すような鋸型形状、若しくは凹凸等の摩擦係数を高める形状を施すことで対向する接触面へ緩衝材として働き、ロックナット12とロックリング30の密接性の向上と外部揺動力に対する緩み止め効果が期待できる。Further, as a
図8はロックリング3の別仕様で、ロックナット1の外観をスッキリ見せる側面カバー31aが付いたカバー付きのロックリング31である。側面カバー31aの高さは、ロックナット1の上端部のロックリング支持部4aにカバー付きロックリング31を嵌入した時、側面カバー31aの下の底面31bがロックナット1のフランジ2の表面に僅かに接する長さと形状が好ましい。また側面カバー31aの内径は、ロックナット1のナット部1aの外径より僅かに大きく、側面カバー31aの厚みは、外部からの力や衝撃で容易に変形しないよう適宜設定することで、人為的なナット外し等のいたずら防止としての機能も果たす。FIG. 8 shows another specification of the
図9はロックリング3の発展型で、外形寸法等はロックリング3とほぼ同じであるが、何度でも繰り返し嵌脱可能な仕様のロックリング32となる。材料は弾性力を持つ金属等で製造し、水平方向に圧延し螺旋状に複数回巻いた形状とし、ロックリング3と同様ロックリング32の内径は、ロックナット1のロックリング支持部4aの外径よりも小さく設定し螺旋状とすることで、常にロックリングの中心軸方向に張力が働き、ロックリング32をロックナット1から脱着の際、ロックリングの径が多少広がってもまた元の形状に戻ることで、初期の特性や形状を維持でき、繰り返し嵌脱が可能な仕様となる。FIG. 9 is a developed version of the
1、10、11、12 ロックナット
1a ナット部、またはナット締付け工具装着部
2 フランジ
2a スリットの底部
2b ロックナットの底面の外周部
2c ロックナットの底面
2d ロックナットの底面の傾斜角度
2e スリット間の中央位置となる座面外周部の底部
2f スリットの直下位置となる座面の底部
2h ロックナットの底面の同心円状の溝部
2i ロックナットの底面の同心円状の突部
3、30、31、32 ロックリング
3a、3b ロックリングの内側の面
31a ロックリングの側面カバー部
31b ロックリングの側面カバーの底面
4 円筒状突出部
4a、4c 円筒状突出部のロックリング支持部
4b ロックリング支持部のツバ状の突起
5 ボルト
6 被締結部材
7 スリット
8 ねじ孔部
8a ねじ孔の面(フランク)
9 ボルトのねじ山部
9a ボルトのねじ山の面(フランク)1, 10, 11, 12 Lock nut 1a Nut part or nut tightening
9
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