JP6273037B1 - 締結具 - Google Patents

Abstract

締結していたい時には締結状態を確実に保持し、緩めたい時には容易に緩めることができる締結具を提供する。第１ナット９を覆うように外周が六角形の第２ナット１１が配設されている。空洞１３の底面１１ｂからは水平となす角α（＞０度）で、軸部７Ａ周りに傾斜面１１ｃが円錐台状に第２ナット１１の左端１１ｄまで形成されている。この傾斜面１１ｃは、軸部７Ａの軸中心Ｏ点から偏差δだけずらしたＰ点を中心として３６０度形成されている。このため、例えば、第１ナット９の角部ｃ１が傾斜面１１ｃに当接されている最中に、第１ナット９の角部ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６は傾斜面１１ｃとは当接していない状態である。このため、第１ナット９とボルト７の軸部７Ａ間及び第２ナット１１とボルト７の軸部７Ａ間には不均衡な力が働く。

Description

本発明は締結具に係わり、特に締結していたい時には締結状態を確実に保持し、緩めたい時には容易に緩めることができる締結具に関する。

従来、普通のナットはもとより緩み止め機能を持つナットの多くもが、ナット座面と締結される物体が接する面に生じる摩擦力、あるいはボルトとナットが接する面に生じる摩擦力を利用することによってナットの緩む向きの回転を抑止する構造を持つものであった。

そのため、締結後に振動や衝撃が生じる場合等においては、時間の経過とともにナットに緩みが生じやすかった。
このため、従来より緩み防止を目的としたナットやボルト等の改良が行われている。

例えば、この改良の例として特許文献１のボルトとナットによる締結具を説明する。この例では、ボルトの頭部とナットの間にワッシャー又は機械器具面が挟まれている。そして、このワッシャー又は機械器具面に対し面するナットの一端面には予め小さい半球状の突起部が形成されている。

かかる構成において、ボルトとナット間を締めつけて行くと、ワッシャー又は機械器具面に対し最初にこの半球状の突起部が接触するようになっている。
即ち、ナットの一端面の全面がワッシャー又は機械器具面に対し接触するという通常の用法とは異なり、ナットの一端面はワッシャー又は機械器具面間に対し半球状の突起部の高さにより傾きを生じる。このとき、雄ねじと雌ねじの正常な螺合状態に逆らってナットが強く締めつけられるので、両者のネジ山が不正に絡み接合することになり緩み止めの作用が生ずる。

実開昭５２−３７１５４

ところで、特許文献１の締結具では、ワッシャー又は機械器具面間がボルトの軸足方向に対して垂直に配設されている。このため、半球状の突起部がワッシャー又は機械器具面に対し接触し始めてからねじ込むのにいきなり大きな力が必要となる。このため、ナットを軸足周りに回せる軌跡が短い。従って、締結後に強い振動や衝撃があった場合には一旦掛けられた力が容易に緩む恐れがあった。

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、締結していたい時には締結状態を確実に保持し、緩めたい時には容易に緩めることができる締結具を提供することを目的とする。

このため本発明（請求項１）は、ボルトと、該ボルトに対し締結の対象となる被締結部材を間に挟むように配設された第１ナットと、前記ボルトと前記第１ナット間の締結を確実にさせる第２ナットを備えた締結具であって、前記第１ナットが、前記ボルトの軸部に対して螺合され螺進退自在であり、外周囲に座面を底面とするｎ角柱の形状を有し、前記第２ナットが、前記ボルトの軸部に対して螺合され螺進退自在であり、前記第１ナットの側稜と第２ナット側の底面との交差部に形成されるｎ個の角部の内の少なくとも一つが接触しつつ摺動する傾斜面が内側に形成された壁部を有し、該傾斜面が前記軸部周りの全周に形成されたことを特徴とする。

第２ナットのボルトの軸部周りの全周には、第１ナットの角部の内の少なくとも一つが接触する傾斜面が内側に形成された壁部を有する。この傾斜面により、第２ナットがねじ込みされると第１ナットの角部は傾斜面に沿って渦巻き状に軌跡を描きながら少しずつ奥の方にねじ込まれて行く。第１ナットの角部は渦巻き状に軌跡を描きながら進むため第２ナットを回す力は小さい力で済む。このとき、第１ナットの角部の一部と第２ナットの傾斜面間に力が働く。一方、傾斜面と接触しない第１ナットの角部は何らの力を受けないため第１ナットとボルトの軸部間及び第２ナットとボルトの軸部間には不均衡な力が働く。
この不均衡な力により、第１ナットと第２ナットとは共にわずかに形状が傾けられる。
以上により、第１ナットと第２ナットは共に固定され、締結後に強い振動や衝撃があった場合であってもナットが緩むことは無くなる。また、傾斜面が軸部周りの全周に形成されたことで構造を強固にできる。

また、本発明（請求項２）は、前記壁部の内側に形成された傾斜面は、前記軸部の中心よりも所定の偏差分だけずれた点を中心として断面が円形に形成されたことを特徴とする。

壁部の内側に形成された傾斜面の断面を円形に形成することで加工が簡単に行える。

更に、本発明（請求項３）は、前記第２ナットの端部には外周囲が前記第１ナットと同じサイズで前記第１ナットと同じ個数の角部を有するナット突設部が形成されたことを特徴とする。

第１ナットとナット突設部とが同じサイズなので、第１ナットを締結する際に用いたレンチと同じレンチを使ってナット突設部を螺入できる。従って、用意するレンチは一つで済む。

以上説明したように本発明（請求項１）によれば、第２ナットが、第１ナットの角部の内の少なくとも一つが接触する傾斜面が内側に形成された壁部を有し、この傾斜面がボルトの軸部周りの全周に形成されたので、第１ナットと第２ナットは共に締結をした位置で固定され、締結後に強い振動や衝撃があった場合であってもナットが緩むことは無くなる。また、構造がシンプルで製造・生産が容易である。更に、傾斜面が軸部周りの全周に形成されたことで構造を強固にできる。

本発明の第１実施形態である締結具の側面断面図 本発明の第１実施形態である締結具の側面外形図 図１中の矢視線Ａ−Ａよりみた正面図 本発明の第１実施形態の作用を説明する図（傾斜面と第１ナットの角部が接触している） 同上（第２ナットを回転させたときの様子） 第２ナットの傾斜面の展開図 図２の場合とは逆に、第２ナットの端部を被締結部材に接触させた例 本発明の第２実施形態である締結具の側面断面図 本発明の第２実施形態である締結具の側面外形図 図８中の矢視線Ｂ−Ｂよりみた正面図

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態である締結具の構成図を図１〜図３に示す。図１は第１実施形態の締結具の側面断面図を示し、図２はこの締結具の側面外形図を示す。また、図３は図１中の矢視線Ａ−Ａよりみた正面図を示す。

図１において、板等の被締結部材１とこの被締結部材１に対して固定される被締結部材３には外周に雄ねじ５の刻設された軸部７Ａと六角形の頭部７Ｂとを有するボルト７が通されている。そして、この軸部７Ａに対し、内側部分９ａに図示しない雌ねじの刻設された外周が六角形の第１ナット９が螺合され螺進退自在なようになっている。ボルト７及び第１ナット９は市販の一般的に広く普及しているものでよい。

図１において、第１ナット９を覆うように外周が六角形の第２ナット１１が配設されている。第２ナット１１の軸部７Ａと接触する内側部分１１ａには第１ナット９の内側部分９ａと同様に図示しない雌ねじが刻設されている。第２ナット１１の軸部７Ａと接触しない内側部分には空洞１３が形成されている。そして、この空洞１３の底面１１ｂからは水平となす角α（＞０度）で、軸部７Ａ周りに傾斜面１１ｃが円錐台状に第２ナット１１の左端１１ｄまで形成されている。従って、図１においては、傾斜面１１ｃと軸部７Ａ間の距離が底面１１ｂから左端１１ｄ側に向けて次第に大きくなっている。

この傾斜面１１ｃは図１及び図３中に示すように、軸部７Ａの軸中心Ｏ点から偏差δだけずらしたＰ点を中心として３６０度形成されている。即ち、図１及び図３に示す通り、Ｐ点周りに円錐台の空洞１３が形成されている。
以後、この傾斜面１１ｃの形成された第２ナット１１の空洞１３周りの壁をストッパー部１１Ａと呼ぶ。

図１及び図３より分かるように、空洞１３の中心Ｐ点の位置は偏差δだけ軸中心Ｏ点より下方に向けてずれている。このため、例えば、第１ナット９の角部ｃ１が傾斜面１１ｃに当接されている最中に、第１ナット９の角部ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６は傾斜面１１ｃとは当接していない状態である。

次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
まず、被締結部材１と被締結部材３を図示しないレンチを使いボルト７と第１ナット９で挟みしっかりと締結する。その後、口幅寸法の大きいレンチを使って第２ナット１１を螺入する。図１に示すように、第２ナット１１のストッパー部１１Ａの傾斜面１１ｃが第１ナット９の角部ｃ１の右端側頂部と接触をした後、更にレンチを回し第２ナット１１を少しずつねじ込む。

傾斜面１１ｃは水平より角α（＞０度）だけ傾斜しているので、第１ナット９の角部ｃ１の右端側頂部は傾斜面１１ｃに沿って渦巻き状に軌跡を描きながら少しずつ奥の方にねじ込まれて行く。渦巻き状に軌跡を描きながら進むため第２ナット１１を回す力は小さい力で済む。このとき、第１ナット９の角部ｃ１と第２ナット１１のストッパー部１１Ａの傾斜面１１ｃ間に力が働き、図１に示す通り、第１ナット９の右端より軸部７Ａに向けて下向きの力Ｆ１が作用する。

また、第２ナット１１の右端より軸部７Ａに向けて下向きの力Ｆ２が作用する。これに対し、第１ナット９の角部ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６と傾斜面１１ｃとは接触していない状態であるので、第１ナット９の角部ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６とこれに対峙する傾斜面１１ｃ間に力は生じていない。

このため、第１ナット９の右端と第２ナット１１の右端には軸部７Ａに向けて不均衡な力が生じ第１ナット９と第２ナット１１は共に右回りにわずかに形状が傾けられる。
このとき力Ｆ１の反動により第１ナット９の左端側はわずかに軸部７Ａより浮かされる状態となる。また、力Ｆ２の反動により第２ナット１１の左端側はわずかに軸部７Ａより浮かされる状態となる。

そして、この第１ナット９と第２ナット１１の形状の傾きは第２ナット１１のねじ込みを止めた後も維持される。

以上により、第１ナット９と第２ナット１１は共にこの位置で固定され、締結後に強い振動や衝撃があった場合であってもナットが緩むことは無くなる。なお、角αが小さいほど、小さい力で第２ナット１１を締めることができ、かつ摺動する軌跡の延長が長くなるため、ナットが緩み難くできる。

締結による固定を解除したい場合には、第２ナット１１を緩める方向に回転させればよい。第２ナット１１は構造がシンプルで製造・生産が容易である。特に、軸部７Ａの軸中心Ｏ点から偏差δだけずらした中心Ｐ点周りに円錐台の空洞を刻設すればよいだけなので加工は極めて簡単に行える。従って、製造コストも安価である。

なお、本実施形態では空洞１３の中心Ｐ点の位置は偏差δだけ軸中心Ｏ点より下方に向けてずれている。このため、第１ナット９の角部ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６の右端側頂部は傾斜面１１ｃに沿って断続的に渦巻き状に軌跡を描くことになる。この間の作用を図４〜図６に基づき説明する。但し、図４、図５は理解を容易にするために図３の第２ナット１１の六角形角部を３０度回転させた構成としている。一方、空洞中心Ｐ点の位置及び空洞１３の構成は図３と同じである。ここに、第１ナット９が固定され、第２ナット１１が反時計回りに回転自在とする。

今、図４に示すように、第２ナット１１の傾斜面１１ｃにおける一番肉厚の部分である母線Ｑが真上に来て第１ナット９の角部ｃ１の位置にあったとする。第２ナット１１の母線Ｑは軸部７Ａの軸中心Ｏ点から見たときに最も短い距離にある。このため、第１ナット９の角部ｃ１は傾斜面１１ｃに当接する。このときの様子を図６に示す。図６は第２ナット１１の傾斜面１１ｃを平面図として展開したものである。図６において、母線Ｑを内包する放物線Ｒの内側は、軸部７Ａの軸中心Ｏ点から第２ナット１１の傾斜面１１ｃまでの距離が、軸中心Ｏ点から各角部ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６までの距離以下になる範囲である。即ち、角部ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６による軌跡がつく範囲である。また、図６中の縦の点線は第２ナット１１の６０度回転毎に第１ナット９の各角部が侵入し到達するラインを示す。図６において、第１ナット９の角部ｃ１は傾斜面１１ｃと地点イで当接する。

次に、第２ナット１１の母線Ｑが第１ナット９の角部ｃ１の位置にあった状態から図５に示すように第２ナット１１を反時計回りに回転させる。即ち、図５では、第２ナット１１の母線Ｑは第１ナット９の角部ｃ１より多少離れた状態である。このとき、第１ナット９の角部ｃ１は第２ナット１１の傾斜面１１ｃより一旦離れる。これは、第２ナット１１の母線Ｑは第１ナット９の角部ｃ１と一致しているときに第１ナット９の角部と第２ナット１１の傾斜面１１ｃ間の間隔が最も短い距離であり、その箇所よりも回転されたときには第１ナット９の角部と第２ナット１１の傾斜面１１ｃ間の間隔は次第に少しずつ大きくなるためである。従って、図６においては地点イのみが放物線Ｒの内側にあり、地点イだけの軌跡となる。

次に、第２ナット１１を図５の状態よりも更にもう少しだけ反時計回りに回転させる。すると、今度は第１ナット９の角部ｃ２が第２ナット１１の母線Ｑと当接するようになる。

具体的には、第２ナット１１の母線Ｑが第１ナット９の角部ｃ２の少し手前（図６の地点ロ）より第１ナット９の角部ｃ２は第２ナット１１の傾斜面１１ｃと再び当接を始め、力Ｆ１の押圧による第１ナット９の角部ｃ２と第２ナット１１の傾斜面１１ｃ間での接触が生ずる。この接触は、力Ｆ１の押圧により第２ナット１１の母線Ｑが第１ナット９の角部ｃ２を少し越える地点（図６の地点ハ）まで続く。

ここに、図６において、第１ナット９の角部ｃ２の軌跡は角部ｃ１の軌跡の延長上ではない、６０度回転後の別の位相から引かれる。即ち、図６中に地点ロから地点ハで示すように軌跡が残る。地点ハでは第１ナット９の角部ｃ２が第２ナット１１の傾斜面１１ｃより離れることで角部ｃ２による軌跡は一旦途絶える。しかしながら、このとき、次の第１ナット９の角部ｃ３が既に図６の地点ニにおいて第２ナット１１の傾斜面１１ｃと当接しており、角部ｃ２と角部ｃ３による２点同時での接触となる。従って、６０度以降の接触では少なくとも２点以上で角部が傾斜面１１ｃと当接することになり回転は安定する。

ねじ込みが進むことで第１ナット９の角部が第２ナット１１の傾斜面１１ｃと接触しながら、押し付ける力を増しながら螺旋状に進む。傾斜面１１ｃは次第にすぼまっているので力Ｆ１と力Ｆ２の大きさは次第に最大限になる。また、図６においては、３６０度において角部ｃ６と角部ｃ１と角部ｃ２が同時に当接するので回転は安定する。力Ｆ１と力Ｆ２の大きさが最大限になったとき、第１ナット９と第２ナット１１間は固定される。しかも、このときには３カ所の角部が当接しているので固定は安定している。
本実施形態では第１ナット９を六角形の例で説明したが、ｎ角形（ｎは３以上の整数）としてもよい。ｎが６よりも大きい整数になるに連れて途切れる間隔は狭くなり、第２ナット１１の回転は滑らかになる。

なお、図１において第１ナット９の端面は必ずしも被締結部材３に接触させる必要は無く、軸部７Ａの任意の箇所であっても第１ナット９と第２ナット１１を固定させることができる。

また、図７に示すように、図２の場合とは逆に、第２ナット１１の端部１１ｆを被締結部材３に接触させ第１ナット９をレンチを使って螺入し第２ナット１１側に向けて押し込むようにされてもよい。
更に、傾斜面１１ｃの水平からの角α（＞０度）は、軸部７Ａの軸方向距離に応じて一定とはせずに変化させるようにされてもよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態である締結具の構成図を図８〜図１０に示す。図８は第２実施形態の締結具の側面断面図を示し、図９はこの締結具の側面外形図を示す。また、図１０は図８中の矢視線Ｂ−Ｂよりみた正面図を示す。なお、図１〜図３と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。

図８、図９において、円柱形の第２ナット１１の右端には第２ナット１１の外形よりも小さく、第１ナット９の外形と同じ寸法の六角形のナット突設部３１が形成されている。

かかる構成において、第１ナット９とナット突設部３１とが同じサイズなので、第１ナット９を締結する際に用いたレンチと同じレンチを使ってナット突設部３１を螺入できる。従って、用意するレンチは一つで済む。

なお、本発明の各実施形態は、ボルトとナットにより締結しうるすべてのものに利用できる。特に従来、緩みやすいが故に緩み止め機能を持つ締結具が用いられてきた分野において有用である。

１ 、３ 被締結部材
７ ボルト
７Ａ 軸部
７Ｂ 頭部
９、１１ ナット
１１Ａ ストッパー部
１１ｂ ナット底面
１１ｃ ナット傾斜面
１１ｄ ナット左端
１１ｆ ナット端面
１３ 空洞
３１ ナット突設部

Claims (3)

1. ボルト（７）と、
   該ボルト（７）に対し締結の対象となる被締結部材（１，３）を間に挟むように配設された第１ナット（９）と、
   前記ボルト（７）と前記第１ナット（９）間の締結を確実にさせる第２ナット（１１）を備えた締結具であって、
   前記第１ナット（９）が、前記ボルト（７）の軸部（７Ａ）に対して螺合され螺進退自在であり、外周囲に座面を底面とするｎ角柱の形状を有し、
   前記第２ナット（１１）が、前記ボルト（７）の軸部（７Ａ）に対して螺合され螺進退自在であり、前記第１ナット（９）の側稜と第２ナット側の底面との交差部に形成されるｎ個の角部の内の少なくとも一つが接触しつつ摺動する傾斜面（１１ｃ）が内側に形成された壁部を有し、該傾斜面（１１ｃ）が前記軸部（７Ａ）周りの全周に形成されたことを特徴とする締結具。
2. 前記壁部の内側に形成された傾斜面（１１ｃ）は、前記軸部（７Ａ）の中心よりも所定の偏差分だけずれた点を中心として断面が円形に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の締結具。
3. 前記第２ナット（１１）の端部には外周囲が前記第１ナット（９）と同じサイズで前記第１ナット（９）と同じ個数の角部を有するナット突設部（３１）が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の締結具。

Images