JP6472257B2 - ナット - Google Patents

Description

本発明は、手が届かない部材の裏面や、手が入らない中空部材の内部への取り付けを可能とするナットに関する。

従来、手が届かない部材の裏面や、手が入らない中空部材（以下被取付部材という）の内部へナットの取り付けをおこなう場合、隣接する辺の長さが異なり、被取付部材の表面に設けた取付孔へ挿入することで取り付けが可能となるナットが用いられている。

その一例として、本願出願人が以前提案したように、厚さ方向に貫通するねじ孔を有する長方形の板状ナット部と、その一端側がねじ孔の入口近くの幅方向の両側に分岐して上記長方形の板状ナット部に固着された支持舌片からなるナットがある。（特許文献１）

また、それ以前に、アンカー本体と、ねじやボルト等の止着部材との組み合せ体から成るアンカーにおいて、アンカー本体が、壁面等の被取付部材に貫通した取付孔の径長よりも長寸法の長巾を備えると共に、該径長よりも短寸法の短巾を備え、且つ上記止着部材のねじ孔を設けて成る取付用受板と、この取付用受板に連成した支持部材とで形成され、上記取付用受板を被取付部材の裏側へ、表面から挿入設置することを可能としたアンカーがあった。（特許文献２）

ところで、前記ナットやアンカーは、被取付部材の表面に設けた取付孔へ挿入することで取り付けをおこなう構成上、板状ナット部や取付用受板の幅を取付孔径より小径とせざるを得ず、また、その幅が小さければ小さい程、被取付部材の表面に設ける取付孔が目立ちにくくなるため、その幅は合わせて用いる止着部材の軸部直径に近しい幅に設定される傾向にある。

しかしながら、前記板状ナット部や取付用受板の幅を、合わせて用いる止着部材の軸部直径に近づける程、ねじ孔を挟んで両側に位置する部分の幅方向の肉厚が減じられ、前記ナットやアンカーに、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が発生した場合、板状ナット部や取付用受板がねじ孔の両側に位置する最小肉厚部から折れ曲り、保持力を失ってしまうことになる。

そこで、特許文献１や特許文献２に記載の発明では、ねじ孔両側の最小肉厚部の折れ曲りを防止する方策として、板状ナット部や取付用受板の断面係数を増大させるために、板状ナット部や取付用受板のねじ孔開口面で長さ方向に沿う両側の位置に、全長にわたって等しい厚みを有する直線状の補強壁を立設させる構成を採用し、保持力の確保を図るようにしている。

ところが、補強壁を用いて板状ナット部や取付用受板の断面係数を増大し、保持力の確保を実施する場合、前記ナットやアンカーに、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が発生すると、板状ナット部や取付用受板から補強壁に加わる負荷は、補強壁の長さ方向と直行する向きへかかる大きさの割合が大きくなってしまい、全長にわたって等しい厚みを有する直線状の補強壁では、前記板状ナット部や取付用受板の幅方向外側へ開くように変形し、これが原因で板状ナット部や取付用受板ががねじ孔の両側に位置する最小肉厚部から外側に向かって折れ曲ってしまい、折角補強壁を立設して断面係数を大きく確保したにも係らず、補強壁の変形によって耐折れ曲がり強度の向上が困難となり、結局大きな保持力を確保するためには、前記板状ナット部や取付用受板の厚みを増やさなければならないという問題があった。

特開２０１３−１５１５９号公報 特公平６―５０１２４号公報

そこで本発明は、ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットにおいて、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が発生した場合、その補強壁の変形発生を抑止し、ナット本体の断面形状が有する保持力を補強壁によって最大限に発揮させることができる構成を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットであって、前記補強壁がナット本体の長さ方向に沿う長さを有するナットにおいて、前記補強壁のねじ孔開口部側に位置する側面が、ねじ孔開口面側へ弧状に張り出し、この補強壁の張り出し寸法が、ねじ孔に達しない条件で前記補強壁の幅に対して１／１０以下の寸法であるようにしたものである。

つぎに、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のナットにおいて、上記ナット本体に対して補強壁を、前記ナット本体の固定時に部材と接しない裏側ねじ孔開口面に設けた構成を採用したものである。

本発明のナットは、ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットであって、前記補強壁がナット本体の長さ方向に沿う長さを有するナットにおいて、前記補強壁のねじ孔開口部側に位置する側面が、ねじ孔開口面側へ弧状に張り出し、この補強壁の張り出し寸法が、ねじ孔に達しない条件で前記補強壁の幅に対して１／１０以下の寸法であるようにしたので、ナットに対し、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が加えられた際、構造力学にあるアーチ構造によって、その負荷を補強壁全体に分散して受け取る事ができ、補強壁が前記ナット本体の外側へ開くように変形してしまうとういう問題を解消することで、補強壁の変形発生を抑止し、ナット本体のねじ孔を挟む両側最小肉厚部分からの折れ曲がり発生を防止することで、ナット本体の厚みを増やすことなく大きな保持力を確保することができる。

更に、ナットに対し、合わせて用いられる止着部材を介して補強壁に大きな負荷が加えられた際、その負荷を補強壁の弧状の表面に沿って有効に伝達させることができ、これにより、ナット本体の厚みを増やすことなく補強壁が前記ナットの外側へ開くように変形してしまうとういう問題を解消することができる。

また、ナット本体の固定時に、被取付部材と接しない裏側ねじ孔開口面に補強壁を設けた構成を採用することによって、ナット本体が補強壁を介して被取付部材と線接触することを防ぎ、前記ナット本体と被取付部材の接触面に加えられる単位面積あたりの負荷を減少させることで、ナット本体の支圧力による被取付部材の破壊を防ぎ、保持力の損失を防止することができるため、より安定的に前記ナット本体の保持力を確保することができる。

（ａ）は本発明のナットを示す実施例１の斜視図、（ｂ）は本発明の実施例２を示す斜視図、（ｃ）は本発明の実施例３を示す斜視図 （ａ）は本発明のナットにおける実施例１のナット本体を示す正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ａ）のａ−ａでの断面図 本発明のナットにおける実施例１の使用状態を示し、（ａ）は被取付部材の取付孔に挿入する前の状態を示す断面斜視図、（ｂ）は取付孔に挿入した状態の断面斜視図 （ａ）は本発明のナットを示す実施例１の固定状態の断面図、（ｂ）はナットに対し、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が加えられた際のナット本体に折れ曲がりが生じた場合の状況を示す断面図 （ａ−１）は従来のナットに対し、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が加えられた際のナット本体に作用する力の流れを矢印で図示した説明図、（ａ−２）はその結果としてナット本体が変形を起こしてしまった状態を示す説明図、（ｂ）は本発明の構成を採用した場合のナット本体における負荷の流れを矢印で示す説明図、（ｃ−１）は補強壁の張り出し寸法を補強壁の幅に対して１／１０以上と設定した場合の負荷の流れを矢印で示す説明図、（ｃ−２）はその結果としてナット本体が変形してしまった状態を示す説明図 （ａ）は本発明の実施例２を示す拡大した正面図、（ｂ）は本発明の実施例３を示す拡大した正面図

請求項１に記載の発明は、ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットであって、前記補強壁がナット本体の長さ方向に沿う長さを有するナットにおいて、前記補強壁５のねじ孔開口部側に位置する側面が、ねじ孔開口面側へ弧状に張り出し、この補強壁５の張り出し寸法が、ねじ孔２に達しない条件で前記補強壁５の幅に対して１／１０以下の寸法であるようにしたことを特徴とするナットである。

請求項２に記載の発明は、ナット本体に対して補強壁を、前記ナット本体の固定時に部材と接しない裏側ねじ孔開口面に設けたことを特徴とする請求項１に記載のナットである。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）および図２は、本発明の実施例１を示したものである。

本発明のナットの基本構造は、図１（ａ）に示すように、ナット本体１と仮保持用金具１１を組み合わせることによって成立する。

上記ナット本体１は、所定の板厚を有する長方形に形成され、略中央位置を厚み方向にねじ孔２が貫通し、隣接する辺が長辺３と短辺４の関係をなし、上記ねじ孔２が開口する一面側で、その両側長辺３側に補強壁５がねじ孔２を挟んで両側に対向するように設けられている。

上記補強壁５は、ナット本体１の断面係数を大きくし、前記ナット本体１の厚み方向へ作用した負荷に対する耐折れ曲がり強度を増大させるためのものであり、該補強壁５のねじ孔２が開口する側に位置する側面が、弧状に張り出した弧状面６に形成され、この弧状面６によって補強壁５の変形発生を抑止し、前記ナット本体１の断面形状が有する保持力を最大限に発揮させることができるようにしている。

上記補強壁５の弧状面６は、長さ方向の中央位置がねじ孔２に対して最も接近するように張り出し、補強壁５の幅は、端部幅７がナット本体１の厚みと同等になっているのに対し、長さ方向の中央位置の幅がこれよりも広くなっている。

なお、仮保持用金具１１は、図１（ａ）等の場合、図３（ｂ）で示したねじやボルトである止着部材１２の挿通孔１３を設けた頭部１４の両側に、後方へ延びる一対の長いアーム１５を、ナット本体１の幅が納まる間隔で対向状に設け、両アーム１５の長さ方向に沿って設けた長孔１６で、ナット本体１の両側に突設した有頭ピン８を支持し、ナット本体１を回転と長孔１６に沿った移動が可能となるように保持するようにした構造としたが、仮保持用金具１１については必ずしもこのような構造を採用する必要は無く、ナット本体１が止着部材１２によって締め付けられるまでの間、手が届かない部材の裏面や、手が入らない中空部材の内部に対して保持することができるものであれば良い。

ここで、図１（ａ）に示すナット本体１は、鋳造もしくは鍛造によって製造される場合を示したものである。

なお、本発明のように、補強壁５のねじ孔２が開口する側の側面を弧状に張り出す弧状面６にすることによる、ナット本体１に作用した負荷のこのナット本体１から補強壁５への分散状況については、図５（ｂ）に矢印で力の流れを図示している。

図５（ｂ）のように、補強壁５のねじ孔２が開口する側の側面を弧状に張り出す弧状面６にすることにより、止着部材１２によってナット本体１の中央部分に作用した厚み方向の負荷は両側の補強壁５を押し広げようとするが、補強壁５は、ねじ孔２の開口部側に位置する側面が弧状に張り出す弧状面６になっているので、アーチ構造の原理にしたがい、負荷は補強壁５の弧状面６における円周を沿うように分散され、補強壁５の長さ方向の中央部分に集中しないようにすることで、補強壁５が外側に向かって広がるように変形することを防ぐことができる。

ちなみに、図５（ａ−１）に示すような全長にわたって等しい厚みで直線状の補強壁５ａのナット本体１ａの場合、同図に矢印で示すように、負荷は補強壁５ａに対して直角に作用すると、補強壁５ａはその長さ方向へ負荷を分散しないので、負荷は補強壁５ａに対して外側へ開くように働いてしまい、結果として、ナット本体１ａは図５（ａ−２）に示すように中央部分が幅方向に広がるように変形し、ナット本体１ａの中央部分の耐折れ曲がり強度が低下してしまう。

さらに、図５（ｃ−１）のように、補強壁５ａの端部幅７ａを狭くして弧状面６ａの円弧径を、図５（ｂ）で示した本発明の弧状面６よりも小さくし設定し、前記弧状面６ａの端部に対する中央位置の張り出し寸法９ａを大きくした場合、補強壁５ａの短辺４側の端部幅７ａが狭くなり、結果として負荷は短辺４側端部に向けての分散量が多くなり、このため、同図の矢印のように、負荷は補強壁５ａの短辺側端部で外向きに向きを変えてしまい、図５（ｃ−２）に示すように、補強壁５ａの端部が外側に向かって変形し、ナット本体１ａの両端部分の耐折れ曲がり強度が低下してしまうことになり、本発明の要旨である、補強壁５の変形を防ぎ、ナット本体１の断面形状が有する保持力を最大限に発揮させるという目的を確実に果たすことが困難となってしまう。

これに対して、本発明のナット本体１においては、図２（ａ）と（ｂ）に示すように、補強壁５の弧状面６の円弧径を、図５（ｃ−１）の場合よりも大きくし、補強壁５の弧状面６における端部に対する中央部の張り出し寸法９を補強壁５の端部幅７に対して１／１０以下に設定し、短辺側端部の端部幅７を十分に確保すれば、ナット本体１に作用する負荷を補強壁５の全長で均等に分散支持することで変形発生を防ぎ、補強壁５が耐折れ曲がり強度を維持することで、ナット本体１の断面形状が有する保持力を最大限に発揮させることができる。

図１（ｂ）は、本発明のナットの実施例２を示し、図６（ａ）はそのナット本体１を示したものである。

この実施例２は、実施例１において記載されたナット本体１を金属の平板からプレス加工によって製造した場合を示したものである。

実施例２に示すように、ナット本体１を平板からプレス加工によって製造した場合、補強壁５の形状は、ナット本体１の板厚と補強壁５の全長にわたる幅が略等しく、ねじ孔２の開口部と反対側の側面が凹入する円弧面になり、製造においては、コストを大幅に抑えることが可能となるとともに、製造に要する時間を短縮することが可能となる。

なお、平板にめっき鋼板を用いることで、表面処理工程を省きつつ耐食性を確保することが可能となり、より価格競争力において優位性を確保することができる。

図１（ｃ）は、本発明の実施例３を示し、図６（ｂ）はそのナット本体１を示したものである。

実施例３は、ナット本体１の短辺４側に幅方向の補助補強壁１０を形成したうえ、隣りあう補強壁５と補助補強壁１０をつなげるようにしたものであり、補助補強壁１０によってナット本体１の耐折れ曲がり強度をより高めることができ、止着部材１２として大径のボルト等を用いるような、より大きな保持力が必要な場合の対応が可能となる。

なお、補強壁５と補助補強壁１０をつなげる方法については、実施例１のように、鋳物や鍛造で製造する場合は予めつながった状態に形成しておけば良く、実施例２のように、平板からプレス加工によって製造する場合は、溶接処理やカシメ処理によってつなげることができる。

しかしながら、補強壁５と補助補強壁１０をつなげる方法については、特に限定されるものではなく、用途に応じて求められる保持力に対して適宜選定すればよい。

本発明のナットは上記のような構成であり、図３（ａ）に示すように、ナットを、ナット本体１が仮保持用金具１１のアーム１５の長さ方向を沿う寝かせた姿勢にした状態で、被取付部材ａに設けた取付孔ｂにアーム１５の先端側を臨ませ、アーム１５とその間のナット本体１を取付孔ｂに挿入し、図３（ｂ）のように、仮保持用金具１１の頭部１４を被取付部材ａの表面に重ね、被取付部材ａの裏面側において、ナット本体１をアーム１５と直交する起立姿勢に回動させ、頭部１４の挿通孔１３とナット本体１のねじ孔２を対向させる。なお、ナット本体１は、有頭ピン８の軸心を中心として両端側の重量を変化させておき、取付孔ｂを通過して姿勢保持が解かれると、補強壁５を設けていない背面が被取付部材ａの裏面に対面するよう自動的に起立姿勢に回動するようになっている。

図３（ｂ）のように、上記の状態で被取付部材ａの表面に位置させた部材ｃの孔ｄから挿通孔１３に挿入した止着部材１２の軸部をナット本体１のねじ孔２にねじ込み、ナット本体１を引き寄せて被取付部材ａの裏面に重ね、止着部材１２の頭部で部材ｃを被取付部材ａの表面に重ねて締め付けることで、図４（ａ）に示すように、部材ｃの固定化を行う。

図４（ａ）のように、被取付部材ａの表面に部材ｃの固定した状態で、部材ｃの重量による荷重は、止着部材１２を被取付部材ａの表面側に向けた引っ張り力として働き、この止着部材１２の引っ張り力を該止着部材１２とねじ孔２で螺合結合したナット本体１が被取付部材ａとの重なり面で支持し、ナット本体１に板厚方向の負荷がかかることになる。

上記部材ｃの荷重により、止着部材１２を介してナット本体１に大きな負荷が加わると、図５（ｂ）に矢印で示したように、ナット本体１の中央部分に作用した厚み方向の負荷は両側の補強壁５を押し広げようとするが、補強壁５のねじ孔２が開口する側の側面を弧状に張り出す弧状面６にすることで、アーチ構造の原理によって補強壁５の長さ方向の中央部分に集中しないようにすることができ、補強壁５が外側に向かって広がるように変形することを防ぎ、図４（ｂ）に示したようなナット本体１ａの折れ曲がり発生を抑止し、このような補強壁５の構造によってナット本体１の厚みを増やすことなく大きな保持力を確保することができる。

ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットであって、補強壁がナット本体の長さ方向に沿う長さを有し、この補強壁のねじ孔開口部側の側面が、弧状に張り出している構成を採用することによって、被取付部材の内部へ取付けるナット本体が、合わせて用いられる止着部材を介して大きな負荷が加えられた際、構造力学にあるアーチ構造によって、その負荷を補強壁全体に分散して受け取ることができるので、従来のナット本体に比べ、保持力をそのままに、少ない材料で、より軽量、より小型に製造することが可能となり、材料費や運送費が安くなるだけでなく、施工時に設けられる開口部の大きさを小径とすることができるため、取り付け箇所が目立ちにくく、取り付け後の意匠性向上にも役立たせることができる。

また、本発明の要旨は、補強壁を弧状に張り出させることであり、その製造方法等を限定するものではなく、構造特性の発明であることから、製造にあたって締結部材の分野に広く流用することが可能であり、手が届かない被取付部材の裏面や、手が入らない中空部材の内部へ取り付けるナットだけでなく、一般に用いられる板ナット等の保持力安定化にも用いることができる。

１ ナット本体
２ ねじ孔
３ 長辺
４ 短辺
５ 補強壁
６ 弧状面
７ 端部幅
８ 有頭ピン
９ 張り出し寸法
１０ 補助補強壁
１１ 仮保持用金具
１２ 止着部材
１３ 挿通孔
１４ 頭部
１５ アーム
１６ 長孔

Claims (2)

1. ナット本体のねじ孔開口面に補強壁を有するナットであって、前記補強壁がナット本体の長さ方向に沿う長さを有するナットにおいて、
   前記補強壁のねじ孔開口部側に位置する側面が、ねじ孔開口面側へ弧状に張り出し、この補強壁の張り出し寸法が、ねじ孔に達しない条件で前記補強壁の幅に対して１／１０以下の寸法であることを特徴とするナット。
2. 上記ナット本体に対して補強壁を、前記ナット本体の固定時に部材と接しない裏側ねじ孔開口面に設けたことを特徴とする請求項１に記載のナット。