JP6427022B2 - 緩み止めナット - Google Patents

Description

本発明は、緩み止めナットに関する。

本願出願人は、従来より、高い緩み止め機能を発揮する緩み止めナット（ハードロックナット）の開発を行っており、例えば下記の特許文献１に開示している。

このハードロックナット（登録商標）は、図５にも示すように、ボルトのネジ軸１が螺合するネジ孔２１，３１を有する下ナット２及び上ナット３からなり、下ナット２の上面には上方に突出する凸部２２が設けられ、上ナット３の下面には下ナット２の凸部２２が嵌合する凹部３２が設けられている。これら凸部２２の外周面及び凹部３２の内周面はテーパー状に形成されている。また、凸部２２はネジ孔２１に対して僅かに偏心されており、この凸部２２と上ナット３の凹部３２との偏心嵌合によって、上下ナット２，３が偏心方向に沿って互いに水平方向に押し合うように構成され、より具体的には下ナット２には偏心方向とは逆方向（図示左方向）の水平力が作用し、上ナット３には偏心方向（図示右方向）の水平力が作用し、これら水平力により大きな緩み止め作用が生じるようになっている。

なお、ネジ孔２１，３１はそれぞれ凸部２２外周面又は凹部３２内周面より径方向内側にあり、凸部２２がネジ孔２１に対して偏心しているため、凸部２２の肉厚は周方向に不均一となっており、凸部２２のネジ孔２１に対する偏心方向（図示右方向）に向かうにつれて凸部２２の肉厚は徐々に厚くなり、偏心方向とは逆側の周方向一部（図示左側部位）で凸部２２は最も薄肉となっている。

特公平３−５２６号公報

一般に、ナットのネジ孔のメネジ有効径はボルトのネジ軸のオネジ有効径よりも僅かに大きくなされ、ボルトとナットとの間にはハメアイの遊びが若干量存在する。これはハードロックナットにおける上下ナットについても同様である。

ハードロックナットの下ナット２をまずネジ軸１にインパクトレンチ等によって締結固定した場合、ネジ軸１とネジ孔２１のそれぞれのネジ山のフランク同士の接触による求心作用によって、図５に示すように下ナット２はネジ軸１に対して同心状に装着され、ネジ孔２１のネジ山の上側フランクとネジ軸１のネジ山の下側フランクとが強く押圧され、ネジ孔２１の下側フランクとネジ軸１の上側フランクとの間には遊びのある状態となる。

その後、上ナット３をネジ軸１に締結していき、上ナット３の凹部３２と下ナット２の凸部２２とを嵌合させると、上ナット３には図示右方向の大きな水平力が生じてネジ軸１に対して僅かに図示右方向に移動するが、下ナット２には図示左方向の大きな水平力が生じるものの、被取付部材Ａの座面に対する下ナット２の下面の接触と上記フランク同士の接触とによりネジ軸１に対する下ナット２の位置は強固に固定されているため、下ナット２はネジ軸１に対して水平方向に偏心移動せず、その分凸部２２と凹部３２とが僅かに偏心した状態でテーパー嵌合する。したがって、図示のように、下ナット２の上面と上ナット３の下面との間に比較的大きな隙間が空いた状態で上ナット３が締結固定される。

かかる締結状態であっても、上記テーパー嵌合によるいわゆるクサビ作用によってネジ軸１及び上下ナット２，３には大きな水平応力が蓄積され、これにより強力な緩み止め作用が発揮される。

しかし、鉄道の軌道に沿って設置されるネットフェンスなどにハードロックナットを用いた場合、下ナット２の下面が当接するネットフェンスなどの被取付部材Ａ自体が列車の通過時の振動や強風等によってネジ軸１に対して軸方向に振動乃至変形すると、図６に示すように下ナット２が被取付部材Ａの座面から浮き上がることがある。このように下ナット２が座面から浮いてしまうと、凸部２２と凹部３２との接触部側でネジ軸１とのハメアイの遊びの分だけ下ナット２が僅かにフランクに沿って図示左斜め上方に移動することが許容され、フランクが凹部３２内周面よりも水平に対する角度が小さいために凸部２２と凹部３２との接触部の押圧力が解除されることとなって、上記緩み止め作用が消失して緩みが生じることがあった。

この問題に対しては、従前より、図７に示すように、ある程度凸部２２と凹部３２とを嵌合させた状態で上下ナット２，３を一緒にネジ軸１に対して螺着していき（図７（ａ）参照）、下ナット２の下面を座面に当接させてから（図７（ｂ）参照）、まず下ナット２を所定の締め付けトルクで締結し、その後上ナット３を所定の締め付けトルクで締結する（図７（ｃ）参照）という施工法をユーザーに対して提案している。この施工法によれば、下ナット３がネジ軸１に対して僅かに偏心した状態で締結されるようになり、下ナット３が座面から浮いた状態となっても偏心嵌合による大きな緩み止め作用を維持できる。

しかしながら、かかる施工手順は手間であり、数百乃至数千ものナットを施工する必要がある場合には工期の長期化や施工コスト増を招くため、何らかの改善が要望されていた。

また、他の問題として、凸部２２と凹部３２との偏心嵌合により、周方向一部において凸部２２外周面と凹部３２内周面とが強く圧接されることとなるため、この圧接面に潤滑油を塗布せずに締結した場合に上記圧接部位に大きな摩擦熱が発生し、この摩擦熱によってナットを構成する金属材料が溶融して上ナット３と下ナット２とが溶着してしまうことがあった。

そこで、本発明は、施工容易なものでありながら座面が不安定な場合においても緩みの発生しないハードロックナットを提供することを第１の目的とし、さらに加えて、上下ナットが締結時に溶着してしまうことを回避することを第２の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。

即ち、本発明は、ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、上下ナットのいずれか一方には他方に向かって軸方向に突出する凸部が設けられ、上下ナットの他方には前記凸部が係合する内周面を有する凹部が形成され、前記凸部の周方向所定箇所が、前記ネジ軸に締結された下ナットに対して上ナットを締結していくにしたがって該上ナットをネジ軸に対して偏心させるように前記凹部の内周面に係合するよう構成された緩み止めナットにおいて、前記凸部の周方向所定箇所に突起部を設けたことを特徴とするものである。なお、突起部は、ナット構成材料（例えば金属材料）によって圧造等によりナットに一体成形することができる。

かかる本発明の緩み止めナットによれば、突起部が凹部内周面に係合することによって上下ナットを相対的に偏心させるものであるので、上ナットの締結によって突起部に大きな押圧力が作用すると、突起部の先端部が径方向内方に押圧変形され、これにより下ナットがネジ軸に対して同心状に締結されていても、上ナットの下面と下ナットの上面との間の隙間が殆どない状態まで上ナットを締結可能となる。したがって、下ナットが被取付部材から浮いても、上ナットによって下ナットを保持することが可能となり、座面が不安定な状況においても緩みの生じにくい締結構造を得ることができる。

上記本発明の緩み止めナットにおいて、前記突起部は、径方向外方に至るにしたがって先尖状に構成することができる。これによれば、突起部が径方向外方に向かって先尖状であるため、突起部の先端部が容易に押圧変形されるようになり、上記本発明の作用をより確実に生じさせることができる。また、突起部は、凸部の周方向複数箇所に設けることができ、より好ましくは凸部の周方向２箇所に設けることができる。これによれば、凸部と凹部との接触部位が周方向複数箇所となるため、下ナットに対して上ナットを締め付けるときに生じる摩擦熱を周方向複数箇所に分散させることができ、これにより偏心嵌合による圧接部位が溶着してしまうことを低減できる。

また、前記突起部は、軸方向に長尺の断面山形状であって、且つ、その稜線が凸部の突出先端側に至るにしたがって径方向内方に傾斜するくさび状に構成されており、前記凹部の内周面は、前記突起部の稜線の傾斜に適合するテーパー面により構成されているものとすることができる。これによれば、凸部と凹部とが上記稜線で接触することで、下ナットに対して上ナットを締め付けるときに生じる摩擦熱を軸方向にも分散することができ、しかも突起部の先端部が変形することによって凸部と凹部とが線で接触することを保証できる。

また、前記突起部は円錐状に構成され、前記凹部の内周面は、凹部の奥側に至るにしたがって小径となるテーパー面により構成することもできる。

本発明によれば、突起部を介して凸部と凹部とを接触させることにより、施工容易なものでありながら座面が不安定な場合においても緩みの発生しないハードロックナットを提供できる。また、突起部を周方向複数箇所に設けることにより、上下ナットが締結時に溶着してしまうことを低減できる。

本発明の一実施形態に係る緩み止めナットの下ナットの斜視図である。 下ナットの平面図である。 同実施形態の作用説明図であって、（ａ）は下ナットに対して上ナットを軽く締め付けたときの縦断面図、（ｂ）は上ナットを所定の締結トルクで締結したときの縦断面図である。 本発明の下ナットの別の実施形態の斜視図である。 従来構造を示す断面図である。 従来構造において下ナットが座面から浮いた状態を示す断面図である。 従来構造の施工方法の一例の説明図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明の緩み止めナットの基本構成は図５に示す従来構造と同様であるので同符号を付してその説明を援用し、以下、本実施形態の特徴的構成について詳述する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る緩み止めナット（緩み止め特殊ダブルナット）の下ナット２を示しており、本実施形態の下ナット２の凸部２２のテーパー状外周面はネジ孔２１と同心状に形成され、該凸部２２の外周面の周方向２箇所に径方向外方に先尖状に突出する突起部２３がナット構成材料（ＳＵＳなど）により一体成形されている。

本実施形態の突起部２３は、凸部２２の軸方向全長にわたる長尺の断面山形状のリブにより構成され、この突起部２３の山形状の稜線が凸部２２の突出先端側に至るにしたがって径方向内方に傾斜するくさび状に構成されている。なお、図２には、従来のハードロックナットの凸ナットの凸部が仮想線で示されており、上記稜線は、従来のハードロックナットの凸部外周面上に位置する。すなわち、下ナット２をネジ軸１の軸心を中心として回転させたときの突起部２３の稜線の軌跡はテーパー面を描くとともに、該テーパー面は、後述する上ナット３の内周面よりも小径である。また、２つの突起部２３の稜線と、２つの突起部２３に対して径方向反対側の凸部２２の外周面の周方向一部とを包含するテーパー面は、上ナット３の凹部３２内周面とほぼ同一形状であるとともに、凹部３２内周面に対して偏心されている。

なお、上ナットは従来のハードロックナットの凹ナットと同じ構成であってよく、該上ナットの凹部の内周面は、突起部２３の稜線の傾斜に適合するテーパー面（凹部の奥側に至るにしたがって小径となるテーパー面）とすることができる。

本実施形態によれば、ネジ軸１に対して同心状に装着された下ナット２に対して上ナット３を締結していくと、図３（ａ）に示すように、図５を用いて説明した従来技術と同様に下ナット２の上面と上ナット３の下面との間に比較的大きな隙間が空いた状態で上ナット３の凹部３２内周面が下ナット２の突起部２３に係合する。しかし、本実施形態では、突起部２３が先尖状に構成されているため、レンチなどの工具によって上ナット３を所定の締結トルクでさらに締結していくと、突起部２３の先端が潰れることで上ナット３をさらに螺進させていくことができ、図３（ｂ）に示すように上ナット３の下面が下ナット２の上面に当接する最終締結位置まで上ナット３を締結することができる。

したがって、下ナット２が被取付部材Ａから浮き上がっても、凸部２２と凹部３２との偏心嵌合力は解除されず、緩みが発生することがない。また、上ナット３の下面が下ナット２の上面に当接する最終締結位置まで上ナット３を締結した場合は、下ナット２は被取付部材Ａから浮き上がる事無く良好な締結状態を維持できる。さらに、下ナット２の凸部２２と上ナット３の凹部３２との接触部位が周方向２箇所に分散されるため、これらの間に生じる摩擦熱も周方向２箇所に分散され、これにより上下ナット２，３が溶着してしまうことを低減できる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、突起部は、図４に示すように円錐状の先尖状の突起により構成することもできる。また、突起部の数は１つでもよく、３つ以上でもよい。また、凸部を上ナットの下面に設け、凹部を下ナットの上面に設けることもできる。また、突起部は必ずしも先尖状でなくともよく、凸部と凹部との偏心嵌合力によって先端部が押圧変形される適宜の形状乃至構造であってよい。

Claims (7)

1. ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、上下ナットのいずれか一方には他方に向かって軸方向に突出する凸部が設けられ、上下ナットの他方には前記凸部が係合する内周面を有する凹部が形成され、前記凸部の周方向所定箇所が、前記ネジ軸に締結された下ナットに対して上ナットを締結していくにしたがって該上ナットをネジ軸に対して偏心させるように前記凹部の内周面に係合するよう構成された緩み止めナットにおいて、
   前記凸部の周方向所定箇所に、突起部が設けられており、
   前記突起部は径方向外方に至るにしたがって先尖状に構成されていることを特徴とする緩み止めナット。
2. 請求項１に記載の緩み止めナットにおいて、前記突起部は、凸部の周方向複数箇所に設けられていることを特徴とする緩み止めナット。
3. 請求項２に記載の緩み止めナットにおいて、前記突起部は、凸部の周方向２箇所に設けられていることを特徴とする緩み止めナット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の緩み止めナットにおいて、前記突起部は、軸方向に長尺の断面山形状であって、且つ、その稜線が凸部の突出先端側に至るにしたがって径方向内方に傾斜するくさび状に構成されており、前記凹部の内周面は、前記突起部の稜線の傾斜に適合するテーパー面により構成されていることを特徴とする緩み止めナット。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の緩み止めナットにおいて、前記突起部は円錐状に構成され、前記凹部の内周面は、凹部の奥側に至るにしたがって小径となるテーパー面により構成されていることを特徴とする緩み止めナット。
6. ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、上下ナットのいずれか一方には他方に向かって軸方向に突出する凸部が設けられ、上下ナットの他方には前記凸部が係合する内周面を有する凹部が形成され、前記凸部の周方向所定箇所が、前記ネジ軸に締結された下ナットに対して上ナットを締結していくにしたがって該上ナットをネジ軸に対して偏心させるように前記凹部の内周面に係合するよう構成された緩み止めナットにおいて、
   前記凸部の周方向所定箇所に、突起部が設けられており、
   前記突起部は、軸方向に長尺の断面山形状であって、且つ、その稜線が凸部の突出先端側に至るにしたがって径方向内方に傾斜するくさび状に構成されており、前記凹部の内周面は、前記突起部の稜線の傾斜に適合するテーパー面により構成されていることを特徴とする緩み止めナット。
7. ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、上下ナットのいずれか一方には他方に向かって軸方向に突出する凸部が設けられ、上下ナットの他方には前記凸部が係合する内周面を有する凹部が形成され、前記凸部の周方向所定箇所が、前記ネジ軸に締結された下ナットに対して上ナットを締結していくにしたがって該上ナットをネジ軸に対して偏心させるように前記凹部の内周面に係合するよう構成された緩み止めナットにおいて、
   前記凸部の周方向所定箇所に、突起部が設けられており、
   前記突起部は円錐状に構成され、前記凹部の内周面は、凹部の奥側に至るにしたがって小径となるテーパー面により構成されていることを特徴とする緩み止めナット。