JP7132596B2 - 緩み止め具及び緩み止め具を用いた被固定体の緩み止め構造 - Google Patents

Description

本発明は、中空ナットや固定ボルトを螺入する被固定体と、固定ボルトとの螺合状態の緩み止めをするための緩み止め具、及び、被固定体の緩み止め構造に関するものである。

従来、中空ナット等のボルトの被固定体に形成された雌ねじ部に締付けられた締付け状態からの緩むことを防止するための緩み止め具として、リング状のスプリングワッシャが用いられている。このスプリングワッシャは、スプリングワッシャの厚み分しか緩み止め効果が発揮されないといった欠点がある。その他にも、ボルトやナット等に外力による振動、又は、スプリングワッシャの経年劣化による復元力の低下等の原因によって緩み止めの効果が低下して、ガタツキや脱落することなどの欠点があった。

上記欠点を解決するために、例えば、特許文献１には、ボルトの雄ねじ部の先端に螺旋状の弾性体を設置したボルト緩み止め構造が開示されており、そのボルトの緩み止め構造によって、ボルトの締付け状態から一度緩んだとしても、復元力により緩み止め効果を発揮することができるものである。

特開２００８－２９８２１８号公開公報

しかしながら、上述したボルト緩み止め構造では、螺旋状の弾性体を固定するボルトの先端部に細径部を形成した特殊なボルトを用意する必要があり、従来使用されている種々のボルトに対して使用することができず、汎用性に乏しいという欠点を有する。これのみならず、特許文献１に記載の緩み止め構造は、弾性体を雌ネジに挿入して緩み止めを行うものであり、ボルトの螺入時に大きな抵抗がかかってしまう。

したがって、ボルトの先端部に特殊な形状の緩み止めを形成する必要がなく汎用性を備えるとともに、ボルトの締付状態から一度緩んだとしても緩み止め効果を継続して発揮することが可能な緩み止め具、及び、この緩み止め具を用いた被固定体に対するボルトの緩み止め構造を提供することが望まれている。

上記課題に鑑み、本発明の緩み止め具は、筒状の雌ねじ部を有する被固定体に雄ねじを有する固定ボルトを固定するにおいて前記雌ねじ部に内在させる緩み止め具であって、前記緩み止め具は、所定長さを有する弾性体と、該弾性体の長手方向の一端を固定する支持部を有する支持片と、からなり、前記支持片は、外周方向に延長する鍔部を有する本体部と、該本体部から突出する支持部と、を有し、前記鍔部の外方端が前記弾性体の外周縁よりも外方に位置することを特徴とする。

また、鍔部の外方端が弾性体であるコイルバネの外周縁よりも外方に位置することが好ましい。

また、上述した構成に加え、支持片の支持部は、弾性体であるコイルバネの内周縁を係合する係合溝を有することが好ましい。

また、上述した緩み止め具を用いた被固定体の緩み止め構造は、雄ねじを有する固定ボルトと、該固定ボルトを内部に螺入する雌ねじ部を有する被固定体と、からなり、被固定体の雌ねじ部内に請求項１または２のいずれかに記載の緩み止め具を内在した状態で、固定ボルトの雄ねじを雌ねじ部に螺入したことを特徴とする。

また、支持片は、本体部と、該本体部から外周方向に延長する薄肉状の鍔部を有し、前記鍔部の外方端から前記本体部の中心位置までの長さは、被固定体の雌ねじ部の内径の半径と略同一若しくは前記内径の半径よりも長いことが好ましい。

また、上述した構成に加え、弾性体であるコイルバネは、被固定体の雌ねじ部内のネジ山の先端部分に至る自然長を有することが好ましい。

請求項１及び３記載の発明によれば、従来のボルトを締付けるための被固定体に形成された雌ねじ部内に内在させることで、固定ボルトの先端部に特殊な形状の緩み止めを形成する必要がなく汎用性を備え、固定ボルトの締付状態から一度緩んだとしても抜け落ちるまで緩み止め効果を継続することができる緩み止め具、及び、それを用いた被固定体の緩み止め構造を提供することが可能である。

また、支持片の鍔部が雌ねじ部の側面に係合し、本体部が雌ねじ部の端面に係合することで、緩み止め具を雌ねじ部内に入れ込んで保持することが可能になる。しかも、鍔部が弾性変形して、雌ねじ部や端面部の側面のサイズに応じて係合可能にできるとともに、雌ねじ部のタップが切削タップや転造タップのいずれのときであっても、挿入されて内在していくことが可能になるという効果がある。

また、請求項２に記載の発明により、支持片の支持部に係合溝が配置され、この係合溝にコイルバネを保持することができるとともに、その中央にある支持部によりコイルバネが中心円方向に歪むことを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明により、支持片の薄肉状の鍔部の外方端が雌ねじ部の側面に突っ張るように支持するため、抜け止め部材が被固定部の内部で抜け落ちないように保持される。また、鍔部が薄肉状であるため、雌ねじ部内に挿入されていくときには、鍔部が弾性変形をしながら挿入されるので、適切に抜け止め部材を被固定部内に内在させることが可能になる。

また、請求項５に記載の発明により、雌ねじ部の先端部分に至るまでコイルバネの先端部分が位置することによって、雄ねじが雌ねじ部から完全に抜け落ちるまで緩み止め効果を継続することができる。

本発明の実施形態に係る緩み止め具を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る緩み止め具に使用する支持片を示すものであって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の緩み止め具を示すものであって、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその縦方向断面図である。 本発明の実施形態に係る緩み止め具を被固定体に内在させる状態を示す分解斜視図である。 図４の状態を示す中央縦断面図及び雌ねじ部の端面部付近を一部拡大した断面図である。 図５の状態から緩み止め具を雌ねじ部に内在させた状態の中央縦断面図及び一部拡大断面図である。 図６の状態から固定ボルトをねじ込んだ状態（第一の締付け状態）の中央縦断面図及び一部拡大断面図である。 図７の状態から固定ボルトが緩んだ状態を示すものであって、（ａ）は固定ボルトが一度緩んだ後の締付け状態（第二の締付け状態）であり、（ｂ）は上記（ａ）より更に緩んだ後の締付け状態（第三の締付け状態）、を示す中央縦断面図である。 本発明の別の実施形態を示すものであって、コイルバネの先端を雌ねじ部の開口部分まで延長した状態を示す中央縦断面図である。 本発明の別の実施形態を示すものであって、支持片の鍔部がその外方端から支持片の中央位置までの長さが雌ねじ部の内径の半径より長い場合の係合状態を示す一部拡大中央縦断面図である。

（実施形態）
本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、緩み止め具１は、弾性体であるコイルバネ２と、該コイルバネ２の一端に固定された支持片１１と、からなるものである。この緩み止め具１は、後述するように、被固定体４の雌ねじ部３にねじ込んだ固定ボルト５の緩み止めをするために雌ねじ部３内に内在させて使用する（図４参照）。

本実施形態において、弾性体はコイルバネ２を用いるものであるが、所定の長さを有し、その一端が支持片１１に支持され、もう一方端で固定ボルト５の先端部５ｃを押圧するように接触可能であればよい。また、固定ボルト５を完全にねじ込んだときに、雌ねじ部３の基端部３ｂに収縮するようにコイルバネを用いることが好ましいが、その他の弾性体によるものであってもよい。

図１、４、５に示すように、本実施形態の緩み止め具１に用いるコイルバネ２は、その長手方向（矢印線Ｌの方向）にかけて伸縮により弾性力を有するものである。被固定体４の雌ねじ部３の形態や使用する固定ボルト５の内容によって適宜変更するものであるが、本実施形態においては、直径０.５ｍｍ程度の鋼材を主体とする線材を複数回（本実施形態では巻き数５）巻いて、その長手方向の自然長Ｌをナット等に形成された雌ねじ部３のネジ山の先端部分に至るようにした。このバネの平均の直径（コイル径）は、使用する固定ボルト５の雄ねじ５ａの径に比べて若干小さいものを使用することが好ましい。例えば、後述する被固定体４の一つである中空ナット４に形成された雌ねじ部３及び固定ボルト５の径より若干小さい直径５.５ｍｍ程度であることが好ましい。

支持片１１は、プラスチック等の軽量かつ強度を有するプラスチック等の素材を主体として一体成形されるものであって、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状で比較的肉厚のある本体部１２と、この本体部１２から上方へ突出する円盤状の支持部１３と、からなり、本体部１２の外周縁から外方へ突出した比較的薄肉の鍔部１４を有し、本体部１２と鍔部１４との間には本体部傾斜面１２ａが形成される。

本体部１２の支持部１３は、本体部１２の上面から、本体部１２と同心円となる円盤状に突出した形態となり、その突出した下端から円周面に沿って所定幅を凹ませた係合溝１５が形成される。この係合溝１５は、コイルバネ２のコイル径よりも若干大きい直径としてあり、コイルバネ２の一端の内径にしっかりと嵌合固定する。係合溝１５の上方では、支持部１３が上方に向けて先細り状になる方に支持部傾斜面１３ａが形成されており、この係合溝１５にコイルバネ２の一方端を挿入したときに、支持部１３がコイルバネ２の一方端の内径に入り込みやすい形態となっている。

後述する締付け状態において、コイルバネ２の一端が歪んで変形しないように、支持部１３は、コイルバネ２の線材の直径に比べて数倍程度の厚みを有するように突出して形成することが好ましい。例えば、呼び径８ｍｍの雄ねじと雌ねじを用いた本実施形態においては、コイルばね２の線材が５ｍｍ程度の直径であるため、支持部１３の厚みは１５ｍｍ程度、係合溝１５の溝幅は５ｍｍ程度が好ましい。このようにすると、係合溝１５にコイルバネ２を嵌合固定した状態で、支持部１３がコイルバネ２の内方に突出して入り込んだ状態となり、コイルバネ２の歪みを防止することができる。

また、支持片１１は、本体部１２と支持部１３の中心から所定の半径を有する円状の貫通孔１６が形成される。この貫通孔１６は、支持片１１にコイルバネ２を装着するときや、被固定体４に後述する中空ナットの雌ねじ部３内の奥まで支持片１１の本体部１２を内在させるために、ピン等を差し込んで係止しうる程度の２ｍｍ程度の直径で貫通するように形成される。

また、支持片１１の本体部１２の外周端に位置する鍔部１４は、本体部１２の外方から更に外方に突出するように形成され、雌ねじ部３の内周面に接触し得る程度の長さで略円形状に延設される。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、鍔部１４は、少なくとも係合溝１５にコイルバネ２を取り付けた状態で、そのコイルバネ２の外縁よりも外方に突出している。

さらに、この鍔部１４は、本体部１２に比してその厚みが先端に向かって薄肉状に成型されたものである。例えば、本実施形態では、支持片の厚みは１５ｍｍ程度であるため、鍔部１４の厚みは０.１ｍｍ程度の薄板状であることが好ましい。この薄板状に形成されることで、後述する締付け状態において、緩み止め具１の鍔部１４が雌ねじ部３の基端部３ｂの側面（内周面）に係合して抜け落ちないようにしたり、基端面３ｃの傾斜に沿って変形することができ、コイルバネ２の復元力でしっかりと押圧固定することも可能である。また、被固定体４の雌ねじ部３内の奥に支持片１１を内在させた状態において、雌ねじ部３の基端部３ｂの側面（内周面）に形成されたネジ山に引掛って抜け落ちないようにする効果もある。また、この鍔部１４は、略円形状に限らず、雌ねじ部３内の側面に接する複数の頂点を有する多角形状にしてもよい。

また、被固定体４の雌ねじ部３の製造が、いわゆる切削タップと呼ばれる切削により形成されるのであれば、雌ねじ部３のネジ谷は内周面から凹んだ状態となるが、いわゆる転造タップと呼ばれる製造方法により形成される場合には雌ねじ部３の内周面はネジ谷の形成する山が突出した状態となる。このような転造タップによる雌ねじ部であっても、本実施形態の鍔部１４が弾性変形して挿入されていくため、雌ねじ部３内に適切に内在させることが可能になる。

次に、上述の緩み止め具１を用いた被固定体４の緩み止め構造について説明する。図４、５に示すように、本実施形態における被固定体４は中空ナットであり、内部に雌ねじ部３を有して固定ボルト５を固定するものである。被固定体４は、中空ナットの他、一般的なボルトを螺入する構造体や、中空ナット以外の固定ボルトをねじ込む部材であってもよい。

本説明において雌ねじ部３とは、中空ナット等の被固定体４の内部に形成される雌ねじ３ａを有する筒状の内部を示すものである。後述のとおり、雌ねじ部３には基端部３ｂが形成されていることが多く、この基端部３ｂがあることを前提とするが、基端部３ｂがない雌ねじ部３であってもよく、基端部３ｂの基端面３ｃに一部開口があるものであってもよい。

本実施形態では被固定体４の一例として中空ナットと呼ばれるボルトを螺入して固定する部材として説明する。この中空ナット４の一般的な使用形態は、図５乃至８に示すように、異なる板材Ｗ１、Ｗ２とを張り合わせ、中空ナット４を一方から挿入し、もう一方からボルト５を挿入して螺入することで、異なる板材Ｗ１、Ｗ２が抜け落ちないように固定するものである。単なる板材以外にも、例えば折り畳み椅子でＸ字状に脚部が交わる交差位置に取り付けたり、幼児用ジャングルジムのような遊技体において、交差するポールの交差位置にボルトが緩まないように固定するために用いる。本発明の被固定体４は、固定ボルト５を固定するものであればよく、上記張り合わせを維持するものの他にも、単に固定ボルト５を締め付ける部材であってもよい。

本実施形態にかかる中空ナット４は、軸体の内方でその基端から先端にかけて固定ボルト５の雄ねじ５ａを螺入できる雌ねじ部３を有する。この雌ねじ部３は、山型の雄ねじ５ａと噛み合う雌ねじ３ａと、雌ねじ部３の底にあたるねじ切りがなされていない基端部３ｂがあり、この基端部の基端側の面には固定ボルト５が貫通しないように先細りとなった基端面３ｃを有している。

固定ボルト５は、中空ナット４の雌ねじ部３にねじ込み得る雄ねじ５ａと、固定ボルト５の基端には基端部５ｂと、が一体形成されているものである。この基端部５ｂは、通常のボルト頭のようなフランジ状体であるのみならず、物掛部を形成しているものでもよい。なお、この固定ボルト５には、上述の緩み止め具１に加えて、より一層締付け状態を保持するために金属材を主体として形成されたワッシャを併せて用いてもよい。

図４、５に示すように、緩み止め具１を中空ナット４の雌ねじ部３内に挿入する。これは、緩み止め具１の支持片１１側を中空ナット４の基端側に向けて、雌ねじ部３内に入れる。そして、固定ボルト５を通常通りに中空ナット４の雌ねじ部３にねじ込むだけでよい。このねじ込みにおいては、通常の固定ボルト５のねじ込みに加え、コイルバネ２を収縮させるための力を加えることになるが、この力は雌ねじ部３に樹脂コーティングをする等の緩み止めに比べるとさほどのものではない。そのため、所定の緩み止め効果を得ることができ、かつ、締め込みにおいても大きな締付力を必要とせず、何度も使用することができる。

中空ナット４の雌ねじ部３に挿入された緩み止め具１は、図６に示すように、支持片１１の鍔部１４が、雌ねじ部３の先細りする基端部３ｂの側面（内周面）に接触するとともに、雌ねじ部３の途中に形成された雌ねじ３ａ間の側面に引っ掛かるため、コイルバネ２の他方が自由端になっていたとしても緩み止め具１が雌ねじ部３から抜け落ちずに内在させることが可能である。

また、図７は、固定ボルト５を中空ナット４の雌ねじ部にねじ込んだ状態を示すものである。このとき、コイルバネ２の支持片１１が固定されていない反対側の自由端側は、固定ボルト５の雄ねじ５ａの先端部５ｃに接触する。雄ねじ５ａがねじ込まれるにつれて、コイルバネ２の復元力を高め、固定ボルト５のねじ込む方向とは逆方向にその復元力を掛けることができ、固定ボルト５の雄ねじ５ａと雌ねじ３ａとの接触面の摩擦力を増加させて固定ボルト５の緩む方向の回動を防止することで緩み止めをすることが可能である。

また、このとき、コイルバネ２の一端に嵌合固定された支持片１１によって、コイルバネ２が最大に縮んだ状態（第一の締付け状態）において、コイルバネ２の支持片１１側にも復元力が掛かるため、コイルバネ２の支持片１１側の端部の巻き形状を歪むことを防止するとともに、鍔部１４が傾斜する基端面３ｃに沿って変形することで雄ねじ５ａの所定位置からずれることを防止することができ、復元力を安定して固定ボルト５のねじ込む方向の逆方向に復元力をしっかりと加えることができ、より一層緩み止めをすることが可能である。

また、図８（ａ）に示すように、固定ボルト５を完全に締め付けた状態から何らかの外力によって一度緩んだ後の締付け状態（第二の締付け状態）を示すものである。このときでも、コイルバネ２の自由端側は固定ボルト５の雄ねじ５ａの先端を押圧しているため、固定ボルト５のねじ込む方向とは反対方向に復元力をコイルバネ２が自然長Ｌ（図５参照）に戻るまで加え続けることができる。また、図８（ｂ）のように、図８（ａ）から更に固定ボルト５が外力によって緩んだとしても、それ以上のコイルバネ２が自然長Ｌに戻るまでの間で固定ボルト５の緩み止めをすることが可能である（第三の締付け状態）。

このように、通常のスプリングワッシャではその幅分以上に緩んでしまった場合には緩み止め効果が発揮し得ないところ、本発明の締め付け具１及びこれを用いた被固定体４の締め付け構造によると、コイルバネ２の自然長Ｌの長さ未満まで緩んだとしても、なおも緩み止め効果が発揮しうる。これは、単なる板材Ｗ１、Ｗ２との繋ぎ合わせに使用する場合よりも、稼働部分を連結するための中空ナット４と固定ボルト５による繋ぎ合わせに高い効果を発揮するものである。

弾性体であるコイルバネ２の自然長Ｌについてさらに説明する。図５、６に示すように、本実施形態のコイルバネ２の自然長Ｌは、中空ナット４の雌ねじ部３の先端部分３ｄに至るようにしている。この先端部分３ｄとは、雌ねじ部３の雌ねじ３ａの長手方向のうち、基端側よりも固定ボルト５を挿入するための開口部分側の位置を示すものである。これは、一般的に中空ナット４は雌ねじ部３の基端側にねじ切りされていない基端部３ｂが存在しており、雌ねじ３ａの基端側の位置から基端部３ｂの基端面３ｃまでの一定の幅（Ｄ）が製造者ごとに設定される。支持片１１が基端部３ｂで係合した状態において、この幅（Ｄ）の分だけコイルバネ２の自然長が先端部分３ｄと前後する。そのため、この先端部分３ｄとは開口部分のみに限定するものではない。

図６乃至図８に示すコイルバネ２の自然長Ｌは、中空ナット４の雌ねじ部３の雌ねじ３ａが切られている部分の長手方向長さと一致する長さとしたもので、開口部分から若干基端部側にコイルバネ２の先端が位置している。一方、図９に示すように、他の実施形態として、コイルバネ２の自然長Ｌをさらに長くし、支持片１１が雌ねじ部３の基端面３ｃに沿う位置で内在した状態で、その先端が雌ねじ部３の開口部分にまで至るようにしたものである。

また、支持片１１の鍔部１４について説明する。図６乃至図８に示す緩み止め具１の支持片１１の鍔部１４は、その外方端から本体部１２の中心位置までの長さが被固定体４の雌ねじ部３の内径の半径と略同一長さとなっている。この略同一長さとは、鍔部１４が雌ねじ部３に挿入可能な程度であって、誤差や微差を含むものである。

図１０に示すように、鍔部１４の外方端から本体部１２の中心位置までの長さが雌ねじ部３の内径よりも長いものであってもよい。この場合であっても、薄板状の鍔部１４が弾性変形しながら雌ねじ部３内に挿入され、鍔部１４の外方端が雌ねじ部３の側壁に突っ張るように位置決めをすることができる。

ここで、本体部１２の中心位置までの長さとは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、コイルバネ２を上下方向にした状態で、鍔部１４の外方端から本体部１２の中心まで水平方向（図３における左右方向）の長さをいう。本実施形態における本体部１２が円盤状であり、鍔部１４もその円盤状の本体部１２から突出したものなので、鍔部１４のいずれの外方端であってもよいが、本体部１２や鍔部１４を多角形状や花弁形状にした場合には（図示しない）、突出した鍔部の一つの外方端からの長さを指すものである。図１０に示すように、この形態にすることによって、薄肉状の鍔部１４が雌ねじ部３や基端部３ｂの側面に弾性変形して係合し、雌ねじ部３内から抜け落ちない。これにより、いったん支持片１１を雌ねじ部３に内在させ、固定ボルト５を被固定体４から取り外したときであっても、支持片１１が抜け落ちることを防止することができる。

上記の実施形態では本発明の好ましい実施形態を例示したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で改善や変更が可能である。例えば、コイルバネの両端に支持片を固定したり、コイルバネと支持片とを接着固定することが可能である。

１・・・緩み止め具
２・・・コイルバネ（弾性体）、Ｌ・・・自然長、Ｄ・・・基端部の幅
３・・・雌ねじ部、３ａ・・・雌ねじ、３ｂ・・・基端部、３ｃ・・・基端面、３ｄ・・・先端部分
４・・・被固定体（中空ナット）
１１・・・支持片、１２・・・本体部、１３・・・支持部、１４・・・鍔部、１５・・・係合溝、１６・・・貫通孔
５・・・固定ボルト、５ａ・・・雄ねじ、５ｂ・・・基端部、５ｃ・・・先端部
Ｗ１・・・壁、Ｗ２・・・壁

Claims (5)

1. 筒状の雌ねじ部を有する被固定体に雄ねじを有する固定ボルトを固定するにおいて前記雌ねじ部に内在させる緩み止め具であって、
   前記緩み止め具は、所定長さを有する弾性体と、該弾性体の長手方向の一端を固定する支持部を有する支持片と、からなり、
   前記支持片は、外周方向に延長する鍔部を有する本体部と、該本体部から突出する支持部と、を有し、
   前記鍔部の外方端が前記弾性体の外周縁よりも外方に位置することを特徴とする緩み止め具。
2. 支持片の支持部は、弾性体であるコイルバネの内周縁を係合する係合溝を有することを特徴とする請求項１に記載の緩み止め具。
3. 雄ネジを有する固定ボルトと、該固定ボルトを内部に螺入する雌ねじ部を有する被固定体と、からなり、
   被固定体の雌ねじ部内に請求項１または２のいずれかに記載の緩み止め具を内在した状態で、固定ボルトの雄ねじを雌ねじ部に螺入したことを特徴とする緩み止め具を用いた被固定体の緩み止め構造。
4. 支持片は、本体部と、該本体部から外周方向に延長する薄肉状の鍔部を有し、
   前記鍔部の外方端から前記本体部の中心位置までの長さは、被固定体の雌ねじ部の内径の半径と略同一若しくは前記内径の半径よりも長いことを特徴とする請求項３に記載の緩み止め具を用いた被固定体の緩み止め構造。
5. 弾性体であるコイルバネは、被固定体の雌ねじ部内のネジ山の先端部分に至る自然長を有することを特徴とする請求項４に記載の緩み止め具を用いた被固定体の緩み止め構造。

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