JP7222555B2 - 締結構造体 - Google Patents

Description

本発明は、被締結部材を締結する締結構造体に関する。

従来より、機械や構造物などの被締結部材をボルトとナットを用いて締結するにあたり、使用時の振動などに起因するナットの緩みを防止するために、ばね座金（スプリングワッシャ）が挿入されている。特許文献１に記載のばね座金は、環状のばね座金の上面と下面に鋸歯が形成されており、締結時に鋸歯をナットと被締結部材の表面に食い込ませることで、使用時のナットの緩みを防止している。

特開平２－１９９３１６号公報

ところで、特許文献１に記載のばね座金は、鋸歯をナットや被締結部材に食い込ませる構成のため、ナットや被締結部材の材質によっては所望の深さまで鋸歯が食い込まなかったり、締結時にナットや被締結部材の表面を傷つけてしまったりすることで、期待した緩み止め効果が得られない場合があるという問題点があった。

そこで本発明は、適切な緩み止め効果を得ることができる締結構造体を提供することを目的とする。

本発明の締結構造体は、雄ねじ部を有するボルトと、雌ねじ部を有するナットと、前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用するばね座金と、を備え、前記ばね座金は、前記ばね座金の一部を切断した切り口付近を前記ナット側に持ち上げた箇所の前記ナットと接する側の面に、前記ナットを締める方向に緩やかな斜面を、前記ナットを緩める方向に急な斜面を有する爪部を有し、前記ナットは、前記ばね座金と接する側の面に、前記ナットを締める方向に緩やかな斜面を、前記ナットを緩める方向に急な斜面を有する凹部を有している。

本発明の他の締結構造体は、頭部と雄ねじ部を有するボルトと、雌ねじ部を有するナットと、前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用するばね座金と、を備え、前記ばね座金は、前記ばね座金の一部を切断した切り口付近を前記ボルト側に持ち上げた箇所の前記ボルトの前記頭部と接する側の面に、前記ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、前記ボルトを緩める方向に急な斜面を有する爪部を有し、前記ボルトの前記頭部は、前記ばね座金と接する側の面に、前記ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、前記ボルトを緩める方向に急な斜面を有する凹部を有している。

本発明によれば、適切な緩み止め効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態の締結構造体により被締結部材を締結する説明図 本発明の一実施の形態の締結後の締結構造体の（ａ）平面図（ｂ）側面図（ｃ）断面図 本発明の一実施の形態の締結構造体を構成する保持穴付き平座金の（ａ）平面図（ｂ）側面図（ｃ）断面図 本発明の一実施の形態の締結構造体を構成するばね座金の（ａ）平面図（ｂ）側面図（ｃ）底面図 本発明の一実施の形態の締結構造体を構成する凹部付きナットの（ａ）側面図（ｂ）底面図 本発明の第２の実施の形態の締結構造体で被締結部材を締結する説明図 本発明の第３の実施の形態の締結構造体で被締結部材を締結する説明図 本発明の第３の実施の形態の締結構造体を構成する保持穴付きナットの（ａ）平面図（ｂ）断面図 本発明の第４の実施の形態の締結構造体で被締結部材を締結する説明図 本発明の第４の実施の形態の締結構造体を構成するばね座金の（ａ）平面図（ｂ）側面図 本発明の第４の実施の形態の締結構造体を構成する凹部付きナットの（ａ）側面図（ｂ）底面図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、締結構造体、ボルト、ナット、ばね座金、平座金の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず図１～図５を参照して、締結構造体Ｓ１の構造と、締結構造体Ｓ１で被締結部材を締結する方法について説明する。図２（ｃ）は、締結完了後の締結構造体Ｓ１の図２（ａ）におけるｃ－ｃ断面である。ここでは、被締結部材である平板１と平板２を、頭部３ａと雄ねじ部３ｂを有するボルト３と雌ねじ部４ａを有する凹部付きナット４を用いて締結する例で説明する。

図１、図３において、まず、平ワッシャ５を装着したボルト３の雄ねじ部３ｂを、平板１に形成された締結穴と平板２に形成された締結穴に順に挿入させる。次いで、保持穴付き平座金６を、平板２の締結穴から突出したボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。保持穴付き平座金６には、上下に貫通する複数（図３（ａ）の例では６個）の保持穴６ａが所定の位置に形成されている。

図１、図４において、次いで、ばね座金７を、所定の姿勢でボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。ばね座金７において、保持穴付き平座金６と接する側の面７ａ（図１における下面）には、複数（図４の例では２個）の突出部８が設けられている。ばね座金７は、突出部８が保持穴付き平座金６の保持穴６ａにそれぞれ侵入するようにボルト３の雄ねじ部３ｂに装着される。

このように、ばね座金７は、保持穴付き平座金６と接する側の面７ａ（平座金と接する側の面）に、少なくとも１つの突出部８を有している。また、保持穴付き平座金６は、突出部８が侵入する少なくとも１つの保持穴６ａを有している。そして、保持穴付き平座金６は、ばね座金７の保持穴付き平座金６と接する側の面７ａに接するようにボルト３の雄ねじ部３ｂに挿入して使用される。なお、突出部８は２個に限定されることはなく、１個でも、３個以上であってもよい。また、保持穴６ａは締結時に突出部８が保持できるならば、必ずしも上下に貫通している必要はない。

図４（ｂ）、図４（ｃ）において、ばね座金７には、２個の円柱状の突出部８が設けられている。２個の突出部８は、ばね座金７の中心に対して１８０度回転した位置関係にある。図３（ａ）において、保持穴付き平座金６には、６個の保持穴６ａが形成されている。図３（ｃ）は、図３（ａ）におけるｄ－ｄ断面である。６個の保持穴６ａは、保持穴付き平座金６の中心に対して６０度ずつ回転した位置関係にある。保持穴付き平座金６とばね座金７は、２個の突出部８が１８０度回転した位置関係にあるいずれかの保持穴６ａに侵入されるようにボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。すなわち、保持穴付き平座金６とばね座金７は、相対的に６０度回転する毎に、突出部８と保持穴６ａの位置が一致する。

図１、図４において、ばね座金７は、環状の一部を切断し、切断した切り口７ｃの一方側の端部（図４（ｂ）では右側）を上方に持ち上げた（ねじられた）形状をしている。この形状により、締結時にばね作用が得られる。ばね座金７において、保持穴付き平座金６と接する側の面７ａとは反対側の凹部付きナット４と接する側の面７ｂの切り口７ｃ付近には、上方に突出する爪部９が設けられている。すなわち、爪部９は、ばね座金７の一部を切断した切り口７ｃ付近を上方に持ち上げた箇所に設けられている。爪部９は、ナットを締める方向ａ（図４（ｂ）では右側）に緩やかな斜面９ａを有し、ナットを緩める方向ｂ（図４（ｂ）では左側）に急な斜面９ｂを有している。

図１、図５において、ばね座金７のボルト３の雄ねじ部３ｂへの挿入が終了すると、次いで凹部付きナット４の雌ねじ部４ａをボルト３の雄ねじ部３ｂへ装着し、ナットを締める方向ａに凹部付きナット４を回転させながら、凹部付きナット４をボルト３の頭部３ａに向かって進ませる。図５（ａ）、図５（ｂ）において、凹部付きナット４のばね座金７と接する側の面４ｂには、複数（ここでは６個）の凹部４ｃが形成されている。６個の凹部４ｃは、凹部付きナット４の中心に対して６０度ずつ回転した位置関係にある。凹部４ｃは、ナットを締める方向ａに緩やかな斜面４ｄを有し、ナットを緩める方向ｂに急な斜面４ｅを有している。

図１、図２において、ナットを締める方向ａに凹部付きナット４を回転させながらボルト３の頭部３ａに向かって進めると、やがて、ばね座金７の爪部９が凹部付きナット４のばね座金７と接する側の面４ｂに当接するようになる。さらに回転させると、凹部４ｃの緩やかな斜面４ｄが爪部９の緩やかな斜面９ａに沿って円周に沿って進み、爪部９が次の凹部４ｃに乗り移る。このように、凹部付きナット４をナットを締める方向ａに回転させた際に凹部付きナット４の凹部４ｃとばね座金７の爪部９とが相互に当接する側の面（緩やかな斜面４ｄと緩やかな斜面９ａ）は、凹部４ｃが爪部９を容易に乗り越えられるように緩やかな斜面となっている。

爪部９がいくつかの凹部４ｃを乗り越え、爪部９がいずれかの凹部４ｃに侵入した状態で、凹部付きナット４の締結が完了する。すなわち、凹部付きナット４の締結が完了した状態で、ばね座金７の爪部９の少なくとも一部が凹部付きナット４の凹部４ｃに侵入している。また、ばね座金７の突出部８が保持穴付き平座金６の保持穴６ａに侵入している。

図１、図２において、凹部付きナット４をナットを緩める方向ｂに回転させると凹部付きナット４の凹部４ｃとばね座金７の爪部９とが相互に当接する側の面（急な斜面４ｅと急な斜面９ｂ）は、凹部４ｃが爪部９を容易には乗り越えられないように急な斜面となっている。そのため、振動などに起因して凹部付きナット４がナットを緩める方向ｂに回転する力が発生しても、爪部９の急な斜面９ｂが凹部４ｃの急な斜面４ｅに当接して回転を阻止することで、凹部付きナット４の緩みを適切に防止することができる。

また、ばね座金７の突出部８が保持穴付き平座金６の保持穴６ａに侵入していることから、ばね座金７が保持穴付き平座金６（平座金）との間で滑って凹部付きナット４が緩むことを防止することができる。また、ばね座金７の突出部８によって、被締結部材である平板２の表面を傷つけることもない。

上記説明したように、本実施の形態のばね座金７は、凹部付きナット４と接する側の面７ｂにおけるばね座金７の一部を切断した切り口７ｃ付近に、ナットを締める方向ａに緩やかな斜面９ａを、ナットを緩める方向ｂに急な斜面９ｂを有する爪部９を有し、凹部付きナット４は、ばね座金７と接する側の面４ｂに、ナットを締める方向ａに緩やかな斜面４ｄを、ナットを緩める方向ｂに急な斜面４ｅを有する凹部４ｃを有している。そして、雄ねじ部３ｂを有するボルト３と、雌ねじ部４ａを有する凹部付きナット４と、ボルト３の雄ねじ部３ｂに挿入して使用するばね座金７は、締結構造体Ｓ１を構成する。これによって、適切な緩み止め効果を得ることができる。

次に図６を参照して、第２の実施の形態の締結構造体Ｓ２について説明する。第２の実施の形態の締結構造体Ｓ２は、凹部付きボルト１０の頭部１０ａに凹部１０ｄを有するところが、図１に示す締結構造体Ｓ１と異なる。以下、締結構造体Ｓ１と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図６において、凹部付きボルト１０は、頭部１０ａと雄ねじ部１０ｂを有している。頭部１０ａのばね座金７と接する側の面１０ｃには、凹部１０ｄが形成されている。凹部付きボルト１０の頭部１０ａの凹部１０ｄは、締結構造体Ｓ１の凹部付きナット４の凹部４ｃと同様に、ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、ボルトを緩める方向に急な斜面を有している。

次に図６を参照して、締結構造体Ｓ２で被締結部材を締結する方法について説明する。まず、爪部９が凹部付きボルト１０の頭部１０ａの凹部１０ｄに挿入される向きで、ばね座金７を凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに装着する。すなわち、ばね座金７は、凹部付きボルト１０の頭部１０ａと接する側の面に爪部９を有する。次いで、ばね座金７の突出部８が保持穴付き平座金６の保持穴６ａに挿入されるように、保持穴付き平座金６を凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに装着する。

次いで、平板２に形成された締結穴と平板１に形成された締結穴を、順に凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに挿入させる。次いで、平ワッシャ５を凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに装着した後、ナット１１の雌ねじ部を凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに装着し、ナットを締める方向に回転させて締結させる。これにより、ナット１１の締結が完了した状態で、爪部９の少なくとも一部が凹部１０ｄに侵入する。

上記説明したように、締結構造体Ｓ２は、１０ａ頭部と１０ｂ雄ねじ部を有する凹部付きボルト１０と、雌ねじ部を有するナット１１と、凹部付きボルト１０の雄ねじ部１０ｂに挿入して使用するばね座金７と、を備え、ばね座金７は、凹部付きボルト１０の頭部１０ａと接する側の面におけるばね座金７の一部を切断した切り口７ｃ付近に、ボルトを締める方向に緩やかな斜面９ａを、ボルトを緩める方向に急な斜面９ｂを有する爪部９を有し、凹部付きボルト１０の頭部１０ａは、ばね座金７と接する側の面１０ｃに、ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、ボルトを緩める方向に急な斜面を有する凹部１０ｄを有している。これによって、適切な緩み止め効果を得ることができる。

次に図７、図８を参照して、第３の実施の形態の締結構造体Ｓ３について説明する。第３の実施の形態の締結構造体Ｓ３は、保持穴付き平座金６に代わって保持穴付きナット１２を有するところが、図１に示す締結構造体Ｓ１と異なる。すなわち、締結構造体Ｓ３は、保持穴付きナット１２と凹部付きナット４によって被締結部材を締結するダブルナット構造である。以下、締結構造体Ｓ１と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるｅ－ｅ断面である。

図７、図８において、保持穴付きナット１２において、ばね座金７と接する側の面１２ａ（図７における上面）には、ばね座金７の突出部８が侵入する複数（図８（ａ）の例では６個）の保持穴１２ｂが、ばね座金７の突出部８の位置に対応して形成されている。保持穴付きナット１２の中心には、ボルト３の雄ねじ部３ｂに噛み合う雌ねじ部１２ｃが形成されている。

次に図７を参照して、締結構造体Ｓ３で被締結部材を締結する方法について説明する。まず、平ワッシャ５を装着したボルト３の雄ねじ部３ｂを、平板１に形成された締結穴と平板２に形成された締結穴に順に挿入させる。次いで、別の平ワッシャ５を、平板２の締結穴から突出したボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。次いで保持穴付きナット１２をばね座金７と接する側の面１２ａを上方（別の平ワッシャ５とは反対）に向けた姿勢で雌ねじ部１２ｃをボルト３の雄ねじ部３ｂへ装着し、ナットを締める方向に回転させて所定の強さで被締結部材に締結する。

次いで、ばね座金７をボルト３の雄ねじ部３ｂに装着し、ばね座金７の突出部８を保持穴付きナット１２の保持穴１２ｂに挿入させる。次いで、凹部付きナット４の雌ねじ部４ａをボルト３の雄ねじ部３ｂへ装着し、ナットを締める方向に回転させて所定の強さで被締結部材に締結する。これにより、ばね座金７の爪部９がいずれかの凹部４ｃに侵入した状態で、凹部付きナット４の締結が完了する。

上記説明したように、締結構造体Ｓ３は、雄ねじ部３ｂを有するボルト３と、雌ねじ部４ａを有する凹部付きナット４（第１のナット）と、雌ねじ部１２ｃを有する保持穴付きナット１２（第２のナット）と、ボルト３の雄ねじ部３ｂに挿入し、凹部付きナット４（第１のナット）と保持穴付きナット１２（第２のナット）の間に挟んで使用するばね座金７と、を備えている。そして、ばね座金７は、保持穴付きナット１２（第２のナット）と接する側の面７ａに、少なくとも１つの突出部８を有している。また、保持穴付きナット１２（第２のナット）は、突出部８が侵入する少なくとも１つの保持穴１２ｂを有している。これによって、保持穴付きナット１２と凹部付きナット４が振動などで緩むことを防止して、適切な緩み止め効果を得ることができる。

次に図９～図１１を参照して、第４の実施の形態の締結構造体Ｓ４について説明する。締結構造体Ｓ４は、ばね座金１３が突出部８に代わって略半球型の突起１４を有し、凹部付きナット１５がばね座金１３の突起１４に対応する凹部１５ａを有しているところが、図１に示す締結構造体Ｓ１と異なる。以下、締結構造体Ｓ１と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図９、図１０において、ばね座金１３は、環状の一部を切断した切り口１３ａの一端を上方にねじった側とは反対側の面が、凹部付きナット１５と接する側の面１３ｂとなる。ばね座金１３の、凹部付きナット１５と接する側の面１３ｂ（図９における上面）には、複数（図１０の例では２個）の略半球型の突起１４が設けられている。ばね座金１３は、突起１４が凹部付きナット１５の凹部１５ａにそれぞれ侵入するようにボルト３の雄ねじ部３ｂに装着される。

図９、図１１において、凹部付きナット１５のばね座金１３と接する側の面１５ｂには、複数（ここでは６個）の凹部１５ａが形成されている。６個の凹部１５ａは、凹部付きナット１５の中心に対して６０度ずつ回転した位置関係にある。凹部１５ａは、ナットを締める方向に緩やかな斜面１５ｄを有し、ナットを緩める方向に急な斜面１５ｅを有している。凹部付きナット１５の中心には、ボルト３の雄ねじ部３ｂに噛み合う雌ねじ部１５ｃが形成されている。

次に図９を参照して、締結構造体Ｓ４で被締結部材を締結する方法について説明する。まず、平ワッシャ５を装着したボルト３の雄ねじ部３ｂを、平板１に形成された締結穴と平板２に形成された締結穴に順に挿入させる。次いで、別の平ワッシャ５を、平板２の締結穴から突出したボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。次いで、突起１４が別の平ワッシャ５とは反対側に位置する向きでばね座金１３をボルト３の雄ねじ部３ｂに装着する。

次いで、凹部付きナット１５の雌ねじ部１５ｃをボルト３の雄ねじ部３ｂへ装着し、ナットを締める方向に回転させて所定の強さで被締結部材に締結する。締結の過程でばね座金１３の突起１４は、凹部付きナット１５のいずれかの凹部１５ａに侵入する。そして、凹部付きナット１５の回転により凹部１５ａの緩やかな斜面１５ｄに沿って突起１４が相対的に移動して、次の凹部１５ａに乗り移る。この過程を繰り返しながら、突起１４がいずれかの凹部１５ａに侵入した状態で、凹部付きナット１５の締結が完了する。

すなわち凹部付きナット１５の締結が完了した状態で、ばね座金１３の突起１４が凹部付きナット１５のいずれかの凹部１５ａに侵入している。この状態では、ナットが緩む方向に凹部付きナット１５が回転しようとすると、ばね座金１３の突起１４が凹部１５ａの急な斜面１５ｅに当接して緩む側の回転を阻止するため、凹部付きナット１５の緩みを適切に防止することができる。

上記説明したように、締結構造体Ｓ４は、雄ねじ部３ｂを有するボルト３と、雌ねじ部１５ｃを有する凹部付きナット１５と、ボルト３の雄ねじ部３ｂに挿入して使用するばね座金１３と、を備えている。そして、ばね座金１３は、凹部付きナット１５と接する側の面１３ｂに、少なくとも１つの突起１４を有している。また、凹部付きナット１５は、ばね座金１３と接する側の面１５ｂに、ナットを締める方向に緩やかな斜面１５ｄを、ナットを緩める方向に急な斜面１５ｅを有する凹部１５ａを有している。これによって、適切な緩み止め効果を得ることができる。

なお、図１、図２、図５～図９、図１１に示す凹部付きナット４，１５、ナット１１およびボルト３、凹部付きボルト１０の頭部３ａ、１０ａの形状は、６角形をしているが、この構成に限定されることはない。例えば、凹部付きナット４，１５、ナット１１およびボルト３、凹部付きボルト１０の頭部３ａ、１０ａの形状は、８角形であってもよい。また、図４に示すばね座金７の爪部９の形状は、環状のばね座金７の幅方向の一部に形成されているが、この構成に限定されることはない。例えば、爪部９は、幅方向の全長（内周面から外周面まで）にわたって形成されていてもよい。

適切な緩み止め効果を有する締結構造体を提供する。

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 締結構造体
３ ボルト
３ｂ、１０ｂ 雄ねじ部
４、１５ 凹部付きナット（第１のナット）
４ａ、１２ｃ、１５ｃ 雌ねじ部
４ｂ、１０ｃ ばね座金と接する側の面
４ｃ、１０ｄ、１５ａ 凹部
４ｄ、９ａ、１５ｄ 緩やかな斜面
４ｅ、９ｂ、１５ｅ 急な斜面
６ 保持穴付き平座金（平座金）
６ａ、１２ｂ 保持穴
７、１３ ばね座金
７ａ 平座金と接する側の面（第２のナットと接する側の面）
７ｂ、１３ｂ ナットと接する側の面
７ｃ、１３ａ 切り口
８ 突出部
９ 爪部
１０ 凹部付きボルト
１１ ナット
１２ 保持穴付きナット（第２のナット）
１４ 突起
ａ ナットを締める方向
ｂ ナットを緩める方向

Claims (4)

1. 雄ねじ部を有するボルトと、
   雌ねじ部を有するナットと、
   前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用するばね座金と、を備え、
   前記ばね座金は、前記ばね座金の一部を切断した切り口付近を前記ナット側に持ち上げた箇所の前記ナットと接する側の面に、前記ナットを締める方向に緩やかな斜面を、前記ナットを緩める方向に急な斜面を有する爪部を有し、
   前記ナットは、前記ばね座金と接する側の面に、前記ナットを締める方向に緩やかな斜面を、前記ナットを緩める方向に急な斜面を有する凹部を有している、締結構造体。
2. 前記ばね座金と接するように前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用する平座金をさらに備え、
   前記ばね座金は、前記平座金と接する側の面に、少なくとも１つの突出部を有し、
   前記平座金は、前記突出部が侵入する少なくとも１つの保持穴を有する、請求項１に記載の締結構造体。
3. 前記ばね座金と接するように前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用する雌ねじ部を有する他のナットをさらに備え、
   前記ばね座金は、前記他のナットと接する側の面に、少なくとも１つの突出部を有し、
   前記他のナットは、前記突出部が侵入する少なくとも１つの保持穴を有する、請求項１に記載の締結構造体。
4. 頭部と雄ねじ部を有するボルトと、
   雌ねじ部を有するナットと、
   前記ボルトの前記雄ねじ部に挿入して使用するばね座金と、を備え、
   前記ばね座金は、前記ばね座金の一部を切断した切り口付近を前記ボルト側に持ち上げた箇所の前記ボルトの前記頭部と接する側の面に、前記ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、前記ボルトを緩める方向に急な斜面を有する爪部を有し、
   前記ボルトの前記頭部は、前記ばね座金と接する側の面に、前記ボルトを締める方向に緩やかな斜面を、前記ボルトを緩める方向に急な斜面を有する凹部を有している、締結構造体。

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