JP6951193B2 - 締付トルク管理具及び締付トルク管理具と締結具との組み合わせ - Google Patents

Description

本発明は、ナット又はボルトの如き締結具を所要トルクで締め付けるための締付トルク管理具及びかかる締付トルク管理具と締結具との組み合わせに関する。

例えば高速道路における遮音壁の取り付け、トンネル等の天井壁の取り付け或いは各種建造物における種々の部品の取り付けにおいては、周知の如くボルトとナットとの締結が多数使用されている。そして、かような締結においてはボルトに対してナット（通常は緩み止めナット）を、例えば呼び径Ｍ１０の六角ナットの場合には１７乃至２４Ｎｍ程度である、比較的大きな所要トルクで締め付けることが重要である。下記特許文献１には、ボルトに近似した形態の締結部材を被締結部材に所要トルクで締め付ける際に使用することができる締付トルク管理具が開示されている。かかる締付トルク管理具は、頭部分を有する締結部材と、この締結部材に解除可能に装着される締付トルク付加部材とを具備している。締結部材の頭部分の中央には軸方向に延びる有底凹部が形成され、かかる有底凹部の内周面には逆雌螺条が形成されている。一方、締付トルク付加部材には上記の逆雌螺条と螺合する逆雄螺条が形成されている。締付トルク管理具は、締結部材の逆雌螺条と締付トルク付加部材の逆雄螺条とを螺合せしめることによって組み合わされる。そして、締付トルク管理具は、締結部材に形成されている順雄螺条と被締結部材に形成されている順雌螺条とを螺合せしめて、締結部材に組み合わされた締付トルク付加部材にトルクを付加して締め付ける。締付トルク付加部材に加えられる締付トルクが閾値を超えると、締結部材と締付トルク付加部材との組み合わせが解除される方向に締付トルク付加部材が回転され、かくして締結部材が所要トルクで締め付けられる。

実開平１−９４６１０号公報

而して、上記特許文献１に開示されている締付トルク管理具は、逆雌螺条が締結部材の頭部分に設けられた有底凹部に形成されているため、頭部分を有するボルトの如き形態に限定され、有底凹部を形成することができないナットの如き形態は含まれない。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ボルトだけでなくナットをも所定のトルクで締め付けることが可能な新規の締付トルク管理具を提供すること、そしてまたかかる締付トルク管理具と締結具との新規の組み合わせを提供することである。

本発明の第一の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決する締付トルク管理具として、順雌螺条又は順雄螺条が形成された締結具に適用される締付トルク管理具にして、
装着部及び該装着部に連接された締結具収納部を含む第一の部材と、締付トルク付加部を含み該第一の部材に解除可能に螺着される第二の部材とを具備し、
該締結具収納部には、自由端が開口され且つ内周面は順雌螺条又は順雄螺条が形成されている締結具のトルク付加正多角形外周面に対応した正多角形である収納穴が形成されており、
該第一の部材の該装着部の外径は該締結具収納部の外径よりも小さく、該装着部と該締結具収納部との境界には環状上面が規定されており、
該第一の部材の該装着部の外周面には逆雄螺条が形成されていると共に、該第二の部材の内周面には該逆雄螺条に螺合される逆雌螺条が形成されており、該逆雄螺条と該逆雌螺条との螺合によって該第二の部材の下面が該第一の部材の該上面に密接することで該第一の部材に該第二の部材が螺着され、
該装着部に螺着された該第二の部材の該締付トルク付加部に加えられ、該第一の部材の該締結具収納部を介して該収納穴に収納された締結具に加えられる締付トルクが閾値を超えると、該第一の部材への該第二の部材の螺着が解除される方向に該第一の部材に対して該第二の部材が回転される、
ことを特徴とする締付トルク管理具が提供される。

好ましくは、該上面は半径方向外方に向かって上方に傾斜していると共に、該第一の部材の少なくとも該締結具収納部には、軸線方向に延在し該収納穴を規定している筒状の垂下壁を分割する複数個のスリットが形成されており、該第一の部材に該第二の部材が螺着されると、該スリットの幅が狭められて該収納穴の内径が低減されるのが好ましい。該装着部は中空筒形状或いは中実柱形状であるのがよい。

本発明の第二の局面によれば、上記主たる技術的課題を達成する締付トルク管理具と締結具との組み合わせにして、本発明の第一の局面において提供される上述したとおりの締付トルク管理具と、該締付トルク管理具の該第一の部材における該締結具収納部に少なくとも部分的に収納された締結具との組み合わせが提供される。

該締結具は該締結具収納部に圧入されているのが好ましい。該締結具は順雌螺条を有する六角ナットであるのがよい。

本発明の締付トルク管理具及び締付トルク管理具と締結具との組み合わせによれば、締付トルク管理具は、締結具収納部を含む第一の部材とこの第一の部材に逆雄螺条及び逆雌螺条との螺合によって解除可能に螺着される第二の部材とを具備し、第一の部材の締結具収納部には、自由端が開口され且つ内周面が順雌螺条又は順雄螺条が形成されている締結具のトルク付加正多角形外周面に対応した正多角形である収納穴が形成されており、この収納穴に締結具が収納される。従って、締結具はボルトの如き形態の部材に限定されずナットの如き形態の部材へも適用可能となり、上記主たる技術的課題が解決される。

本発明に従って構成された締付トルク管理具の好適実施形態と、締結具の典型例であるナットとを組み合わせた状態の縦断面図。 図１に示す締付トルク管理具における第一の部材の一部を断面で示す正面図。 図１に示す締付トルク管理具における第一の部材の平面図。 図１に示す締付トルク管理具における第一の部材の底面図。 図１に示す締付トルク管理具における第二の部材の一部を断面で示す正面図。 図１に示す締付トルク管理具における第二の部材の平面図。 図１に示す締付トルク管理具を用いてナットを被締結具の典型例であるボルトに締結する工程を示す図。 本発明に従って構成される締付トルク管理具における第一の部材の他の実施形態について、一部を断面で示す正面図。 図８に示す第一の部材の平面図。 図８に示す第一の部材の底面図。 図８乃至図１０に示す第一の部材と、図５及び図６に示す第二の部材と、締結具の典型例であるナットとを組み合わせた状態を説明するための縦断面図。

以下、本発明に従って構成された締付トルク管理具の好適実施形態及びかかる実施形態と締結具の典型例であるナットとの組み合わせを示す添付図面を参照して、更に詳述する。

図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す締付トルク管理具は、第一の部材４と、この第一の部材４に解除可能に螺着される第二の部材６とを具備している。

図１と共に図２乃至図４を参照して説明を続けると、第一の部材４は、装着部８及び装着部８に連接された締結具収納部１０を含む。装着部８は全体として円筒形状であり、外周面には逆雄螺条１２が形成されている。逆雄螺条１２については後に更に言及する。締結具収納部１０も全体として筒形状であり、装着部８の外周面の下端部から半径方向外方
に向かって延びる円環状の上面壁１４と、上面壁１４の外周縁から下方に垂下する円筒形状の垂下壁１６とを備えている。締結具収納部１０には自由端が開口された収納穴１８が形成されており、この収納穴１８には後述するとおり締結具が収納される。収納穴１８は上面壁１４の下面及び垂下壁１６の内周面によって規定される。このことから、上面壁１４の下面及び垂下壁１６の内周面は、収納穴１８に収納される締結具のトルク付加正多角形外周面に対応した仮想正多角形である。図示の実施形態においては、後述するとおり締結具は六角ナットであり、従って締結具のトルク付加正多角形外周面は正六角形である。よって、上面壁１４の下面及び垂下壁１６の内周面も正六角形である。また、装着部８の外径が締結具収納部１０の外径よりも小さいことから、装着部８と締結具収納部１０との境界、従って上面壁１４の上面、には実質上水平な環状上面２０が規定されている。上面壁１４の下面には、上下方向に見て上方に位置する円環状内側下面２２と、下方に位置する環状外側下面２４とが規定されている。

図１と共に図５及び図６を参照して説明を続けると、第二の部材６も、全体として筒形状である。第二の部材６の外周面は正六角形であり、これが締付トルク付加部２５となる。第二の部材６の内周面には軸線方向全体に亘って逆雌螺条２６が形成されている。逆雌螺条２６は上述した第一の部材４に形成された逆雄螺条１２と対応するものであり、後に更に言及する。第二の部材６の下端部は、その外径が幾分拡径されることによって肉厚にせしめられており、実質上水平な環状下面２８が規定されている。

図１を参照して説明を続けると、上述したとおりの第一の部材４と第二の部材６とは、第一の部材４に第二の部材６を被嵌し、第一の部材４の装着部８に形成された逆雄螺条１２と第二の部材６の逆雌螺条２６とを螺合せしめることによって相互に組み合わされる。一般的な順ねじ係合では、通常の雄螺条と雌螺条（つまり順雄螺条と順雌螺条）とを螺合せしめる際には、雌螺条が形成された部材と雌螺条が形成された部材とを所要とおりに組み合わせ、雄螺条が形成された部材に対して雌螺条が形成された部材を上方から見て時計方向に回転させることで、両部材が締り方向となるよう雄螺条と雌螺条とは螺合せしめられる。しかしながら、逆ねじ係合では、逆雄螺条１２と逆雌螺条２６とを螺合せしめる際には、逆雌螺条２６が形成されている第二の部材６を逆雄螺条１２が形成されている第一の部材４に被嵌し、第一の部材４に対して第二の部材６を上方から見て時計方向ではなく反時計方向に回転させることで、第一の部材４と第二の部材６とが締り方向に逆雄螺条１２と逆雌螺条２６とが螺合せしめられる。そして、第二の部材６の下面２８が第一の部材４の上面２０に当接した状態で、第二の部材６の締付トルク付加部２５に所定のトルクを付加することで、第二の部材６の下面２８と第一の部材４の上面２０とが密接せしめられる。このとき、第一の部材４と第二の部材６とは、第二の部材６の下面２８と第一の部材４の上面壁２０との間の静止摩擦力、および逆雄螺条１２と逆雌螺条２６との間のねじ締結力によって解除可能に螺着される。

上述したとおりの締付トルク管理具２はそれ単独で市場に流通させることもできるが、図１に示すとおり、締結具と組み合わせて市場に流通させるのが好都合である。図１に示す実施形態においては、締結具の典型例として六角ナット３０が図示されている。かかる六角ナット３０の外周面は正六角形であり、第一の部材４の締結具収納部１０の内周面（つまり収納穴１８）よりも若干大きい。そして、六角ナット３０の主部、即ち下端部を除く部分、が第一の部材４における締結具収納部１０の収納穴１８に圧入され、六角ナット３０の上面外周縁部が上面壁１４の外側下面２４に当接される。六角ナット３０の内周面には順雌螺条３２が形成されている。

続いて、上述したとおりの締付トルク管理具２の使用様式について図７を参照して説明すると、締付トルク管理具２と六角ナット３０とが既に組み合わされている場合には、図７（ａ）に示すとおり、締付トルク管理具２と組み合わされた六角ナット３０を被締結具であるボルト３４の軸部３６に被嵌する（この場合には、六角ナット３０は第一の部材４の収納穴１８に圧入される）。ボルト３４の軸部３６の外周面には順雄螺条３８が形成されている。締付トルク管理具２と六角ナット３０とが組み合わされていない場合には、図示は省略するが、ボルト３４の軸部３６に仮締結された六角ナット３０を締付トルク管理具２における第一の部材４の収納穴１８に収納する（この場合には、第一の部材４の収納穴１８を六角ナット３０の正六角形状の外周面と実質上同寸法或いはこれより若干大きく設定し、充分容易に六角ナット３０を第一の部材４の収納穴１８に収納することができるようになすのが望ましい）。次いで、適宜の電動ドライバー等の締付け工具（図示していない）を第二の部材６の外周面、つまり締付トルク付加部２５、に係合させ、図７（ｂ）に示すとおり、六角ナット３０がボルト３４の頭部４０と当接するまで第二の部材６を締結方向に回転せしめる。ここで、六角ナット３０とボルト３４とは、六角ナット３０に形成された順雌螺条３２とボルト３４に形成された順雄螺条３８との螺合によって組み合わされることから、締結具による上記締結方向は図７（ｂ）において上方から見て時計方向である。締付け工具から第二の部材６に加えられる締付トルクは、第一の部材４の締結具収納部１０を介して収納穴１８に収納された六角ナット３０に伝えられ、これによって六角ナット３０がボルト３４に締め付けられる。上記締付トルクの伝達について更に詳述すると、第二の部材６に加えられた締付トルクは、第二の部材６の下面２８と第一の部材４の上面２０とが密着していることによって生じる摩擦力、および逆雄螺条１２と逆雌螺条２６との間のねじ締結力によって第一の部材４に伝達され、第一の部材４における締結具収納部１０を介して六角ナット３０に伝えられる。ここで、第一の部材４と第二の部材６とは逆雄螺条１２と逆雌螺条２６との螺合によって螺着されていることに起因して、上記の締付トルクが所定の閾値を超えると締付トルクが上記の摩擦力、および逆雄螺条１２と逆雌螺条２６との間のねじ締結力を上回り、第二の部材６は第一の部材４との螺着が解除される方向に回転して第一の部材４に対して上方に移動し、第二の部材６の下面２８が第一の部材４の上面２０から離隔する。これにより、締結具によって第二の部材６を上記締結方向に回転せしめても、六角ナット３０からボルト３４への締付トルクが過剰に伝達されることはなく、かくして六角ナット３０がボルト３４に所定トルクで締結せしめられる。しかる後においては、図７（ｄ）に示すとおり、第一の部材４と共に第二の部材６を六角ナット３０及びボルト３４に対して上方に離隔せしめ、締付トルク管理具２を六角ナット３０及びボルト３４から除去する。

本発明の締付トルク管理具及び締付トルク管理具と締結具との組み合わせによれば、締付トルク管理具２は、締結具収納部１０を含む第一の部材４とこの第一の部材４に逆雄螺条１２及び逆雌螺条２６との螺合によって解除可能に螺着される第二の部材６とを具備し、第一の部材４の締結具収納部１０には、自由端が開口され且つ内周面が順雌螺条又は順雄螺条が形成されている締結具のトルク付加正多角形外周面に対応した正多角形である収納穴１８が形成されており、この収納穴１８に締結具が収納される。従って、締結具はボルトの如き形態の部材に限定されずナットの如き形態の部材へも適用可能となる。

続いて、本発明に従って構成される締付トルク管理具の第一の部材についての他の実施形態について、図８乃至図１１を参照して説明する。以下の説明では、図１乃至図７で示した実施形態と同一の構成要素には同一の付番に「´（ダッシュ）」を付して示して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

図８乃至図１０を参照して説明すると、本実施形態における第一の部材４´では、上面壁１４´は装着部８´の外周面の下端部から半径方向外方に向かって上方に傾斜して延びる円環形状であり、垂下壁１６´は上面壁１４´の外周縁部から半径方向外方に向かって下方に傾斜して垂下する筒形状である。そして、第一の部材４´の少なくとも締結具収納部１０´には、軸線方向に延在し収納穴１８´を規定している垂下壁１６´を分割する複数個のスリット４２´が形成されている。図示の実施形態においては、スリット４２´は周方向に間隔をおいて６つ設けられており、夫々のスリット４２´は上下方向に見て垂下壁１６´の下端から上面壁１４´の上端部に亘って形成されている。

図８乃至図１０と共に図１１を参照して説明すると、本実施形態において第一の部材４´と第二の部材６（図６及び図７に示すものと同一）とが組み合わされる際には、図１１に示すとおり、第一の部材４´の装着部８´に第二の部材６を被嵌し、第一の部材４´の装着部８´に形成された逆雄螺条１２´と第二の部材６の逆雌螺条２６とを螺合せしめて第二の部材６を第一の部材４´に対して降下させる。そして、第二の部材６の下面２８が第一の部材４´の上面２０´と当接してこれを下方に押圧すると、上面壁１４´が装着部８´の外周面の下端部から半径方向外方に向かって上方に傾斜して延びていることに起因して、上面壁１４´は実質上水平になるように内周縁を起点として回動せしめられる（かかる状態は図１に示す状態と同じ）。かくすると、締結具収納部１０´に形成されたスリット４２´の幅が狭められて収納穴１８´の内径が低減される。これにより、締結具収納部１０´は収納穴１８´に収納された六角ナット３０をより強固に保持することが可能となり、締結具収納部１０´の収納穴１８´から六角ナット３０が脱落することが防止される。

以上本発明の締付トルク管理具及び締付トルク管理具と締結具について、添付した図面を参照して詳述したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。例えば、本実施形態においては、締結具は、その典型例として（六角）ナットを示したが、これに替えて（六角）ボルトであってもよい。所望ならば、装着部は中空筒形状に替えて中実柱形状であってもよい。

２：締付トルク管理具
４：第一の部材
６：第二の部材
８：装着部
１０：締結具収納部
１２：逆雌螺条
１８：収納穴
２０：上面
２５：締付トルク付加部
２６：逆雌螺条
３０：締結具（六角ナット）
３２：順雌螺条
３４：被締結具（ボルト）
３８：順雄螺条

Claims (6)

1. 順雌螺条又は順雄螺条が形成された締結具に適用される締付トルク管理具にして、
   装着部及び該装着部に連接された締結具収納部を含む第一の部材と、締付トルク付加部を含み該第一の部材に解除可能に螺着される第二の部材とを具備し、
   該締結具収納部には、自由端が開口され且つ内周面は順雌螺条又は順雄螺条が形成されている締結具のトルク付加正多角形外周面に対応した正多角形である収納穴が形成されており、
   該第一の部材の該装着部の外径は該締結具収納部の外径よりも小さく、該装着部と該締結具収納部との境界には環状上面が規定されており、
   該第一の部材の該装着部の外周面には逆雄螺条が形成されていると共に、該第二の部材の内周面には該逆雄螺条に螺合される逆雌螺条が形成されており、該逆雄螺条と該逆雌螺条との螺合によって該第二の部材の下面が該第一の部材の該上面に密接することで該第一の部材に該第二の部材が螺着され、
   該装着部に螺着された該第二の部材の該締付トルク付加部に加えられ、該第一の部材の該締結具収納部を介して該収納穴に収納された締結具に加えられる締付トルクが閾値を超えると、該第一の部材への該第二の部材の螺着が解除される方向に該第一の部材に対して該第二の部材が回転される、
   ことを特徴とする締付トルク管理具。
2. 該上面は半径方向外方に向かって上方に傾斜していると共に、該第一の部材の少なくとも該締結具収納部には、軸線方向に延在し該収納穴を規定している筒状の垂下壁を分割する複数個のスリットが形成されており、該第一の部材に該第二の部材が螺着されると、該スリットの幅が狭められて該収納穴の内径が低減される、請求項１記載の締付トルク管理具。
3. 該装着部は中空筒形状或いは中実柱形状である、請求項１又は２記載の締付トルク管理具。
4. 請求項１乃至３までのいずれかに記載の締付トルク管理具と、該締付トルク管理具の該第一の部材における該締結具収納部に少なくとも部分的に収納された締結具との組み合わせ。
5. 該締結具は該締結具収納部に圧入されている、請求項４に記載の組み合わせ。
6. 該締結具は順雌螺条を有する六角ナットである、請求項４又は５に記載の組み合わせ。

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