JPH01120412A

JPH01120412A - ロックナットの構造

Info

Publication number: JPH01120412A
Application number: JP62275945A
Authority: JP
Inventors: Hisao Matsumoto; 寿夫松本
Original assignee: Matsumoto Kokan Co Ltd
Current assignee: Matsumoto Kokan Co Ltd
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-12
Also published as: GB2210429A; US4880343A; GB8722921D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はロックナツトの構造、即ちゆるめ止めナツトの
構造に関し、更に詳しくは各種機械や装置に於いて広く
締結部品として使用されているネジについて、このネジ
の締結後のゆるみを防止するために使用するゆるみ止め
ナツト即ちロックナツトに関する。

〔従来の技術〕

従来からこのゆるみ止めナツト、つまりロックナツトに
は実に数多くの提案がなされ、その構造、種類、方法は
多岐に恒っているが未だに確実にゆるみ止めを達成出来
るものはない。

従来のゆるみ止めナツトは大別して機械的にこれを行う
タイプと、化学的な物性を利用してこれを行うタイプと
がある。前者としてはたとえばボールドとナツトをピン
で連いたもの、ボールドに組合せたナツトを二重にした
ダブルナツト、ナツトの上にもう１ケのナツトをかぶせ
てロックするようにしたもの、１ケのナツトのネジの１
部を円筒にしたりピッチを変えたりしたもの、１ケのナ
ツトの１部に切り欠いだスプリングのリングを固定した
ものなどなどで、これ等は機械的にナンドがゆるまない
ようにしたものである。

後者としてはナツトとボールドの間に接着剤を介在させ
てボールドとナツトを接着するものがある。接着剤を用
いる方法は下地処理が完全でないと接着しない欠点があ
り、特に１度ゆるみはじめるとこれを防止することは全
く不可能になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、上記従来のゆるみ
止めロックナツトに於いて何ら精密な加工、複雑な構造
、多数の部品を用いることなく簡単な構造で確実なロッ
クナツトを開発することである。

本発明の他の目的は、何等接着剤等を用いなくても確実
にゆるみ止めを行いうるロックナツトを開発することで
ある。

本発明の他の目的は、簡単に締結を解除出来るロックナ
ツトを開発することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、形状記憶合金で構成された、リング状ロ
ック部材を締め付は用ナツトのバックアツプ材として使
用するか、または締め付は用ナツトの１部をリング状の
形状記憶合金で構成することによって達成される。

即ち本発明は新素材である形状記憶合金が熱処理で予め
記憶させた形状に戻る性質を利用した締め付は用ロック
ナツトの構造に係るものである。

〔発明の構成並びに作用〕

本発明の構造は、基本的には締め付は用ナツトのバック
アツプ材として、リング状の形状記憶合金で構成された
ロック部材を用いるものであり、このロック部材が、締
め付は用ナツトの一部に嵌合されているか・、または締
め付は用ナツトと共に使用されるものである。更に詳し
くはロック部材材料として形状記憶合金を用い、所定の
形状に加工したのち外圧で拡大変形せしめたものを締結
前のロック部材となし、ボールドに締め付けたのち上記
形状記憶合金製ロック部材を一定の温度に加熱して該ロ
ック部材を元の形状に復元縮少させて焼き嵌めのように
強固にボールドに結合させるものである。

以下に図面を用いて説明する。

第１図は本発明ロック部材の一例であって、これを従来
の締め付は用ナツトと共に使用する形式のものであり、
第１図（Ａ）はその縦断側面図、第１図（Ｂ）はその平
面図、第１図（Ｃ）は従来の締め付は用ナツトと共に使
用した形態を示す。

また第２図はロック部材を従来の締め付は用ナツトの一
部に嵌合した形態を示し、第２図（Ａ）はその縦断側面
図、第２図（Ｂ）はその平面図を示す。

また第３図は本発明の他のロック部材の一側を示す図面
であり、やはり従来の締め付は用ナツトと共に使用する
形態の側を示しており、第３図（Ａ）はその斜視図であ
り、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）は夫々第３図（Ａ）の各実施
態様を示すロック部材の平面図である。また第４図は本
発明の他の実施例のロック部材を模擬的に示す説明図で
ある。

更に第５図は本発明ロック部材の他の一例を示す縦断側
面図であり、その（Ａ）はそのロック前の（加熱前の）
、その（Ｂ）はロック後の（加熱後の）状態を示す。

第５（Ｃ）図は同部材と共用されている補助ナツトを示
す。

第１図のロック部材（１）は形状記憶合金から作られ、
６角形状の外周を有するリング状の板状体であり、内周
（２）が従来のナンド（３）のネジ（４）と同じかまた
は少し緩めのネジ山（５）になっている。第１図では六
角形の場合を示しているが、これ以上の多角形でも良く
、また円形やだ円形であっても良い。厚み１．は使用す
る締め付は用ナンド（３）のネジの山の巾の約２以上好
ましくは２〜３山の合計中程度である。巾はナツト（３
）の巾と同一かまたはそれに近い寸法である。

ここで用いている形状記憶合金から成るロック部材（１
）は、予め所定の温度で所定の形状を記憶させた形状記
憶合金の素材を、第１図の点線（６）で示す形状寸法に
なるように成形する。しかるのち該成形片を実線（７）
にまで強制拡大したものである。

この際該ロック部材（１）を強制拡大したのち実線（７
）のネジ山を形成してもよい。

このロック部材（］）を用いるに際しては、従来のナツ
ト（３）でボルトを締結後、その上からロック部材（１
）を締めつける。この際ロック部材（１）の締め付けを
容易にするために外周を６角形等の多角形にするか、ま
たは外周の適宜な箇所に切り欠きθ′ｒ）を設けたり、
或いは（及び）締結用孔（８）を１ヶ以上好ましくは２
〜３ヶ程度設ける。この締結用孔（８）は適宜な場所に
設けても良いが、図の様に対角線上に２ヶ設けるのが良
い。また締結用孔（８）は（８°）の如く貫通していて
も良い。而して本発明のロック部材（１）を所定のボー
ルドに締結したのち、所定の温度に加熱するとナツト（
３）上の形状記憶合金から成るロック部材（１）が記憶
させた形状にまで縮少してボールドの表面に境域めのよ
うに強固に固着する。

次いで本発明の他の実施態様の一例を示す第２図のロッ
ク部について説明する。

第２図は従来のナツト（３）の上部（露出側）［有］）
の一部を削り込んで、この中に第１図に示すものと実質
的に同じ構造のロック部材（１）を嵌合したものである
。即ち第２図に示す様にロック部材（１）はたとえば鋼
種が５Ｓ４１で作られた締め付は用ナツト（３）への１
端を削り込んでその削り込んだ部分（９）中に嵌め込ま
れ、内側（２）がナツト（３）のネジ（４）と同じか或
いは少し緩めのネジ山（５）になっている。

このロック部材（１）を嵌め込む位置は、第２図では露
出側（ｂ）になっているが、これが締め付は側（ａ）で
も良いが、露出側（ｂ）に使用して加熱し易くしかもゆ
るみ止めとして効果を大きくすることが望ましい。

このロック部材（１）は、削り込んだ部分（９）に嵌め
込まれ、ナツト（３）の上端縁が一部または全周にわた
り部材（１）の上面から上方に突出する縁を内側に折り
曲げて固定する。尚第２図に於いて０２）は折り曲げた
部分である。

またロック部材（１）の内側（２）のネジ山の部分に切
り欠き０ωを設けておいてこれと結ぶ点線（１１）にタ
ガネ等適宜な道具でロック部材（１）を切断すれば、ナ
ツト（３）は解放されて通常のナツトとしてボールド上
を回転し、機械装置の締結を解除することができる。

この際使用する形状記憶合金としては従来から形状記憶
合金として知られているものであれば良く、好ましいも
のとしては鉄をベースにマンガン２８〜３４％、硅素５
〜７％、クロム５％（いずれも重量％）を含んでいるも
のを例示出来る。このものは１２０°Ｃ〜１７０°Ｃで
形状変化を起こすものである。

本発明のロック部材としては、たとえば第３図に示す如
く、１ケ所または２ケ所以上に突起部を設けても良い。

即ちこのように突起部を設け、これを強制的に平板状と
なし、締め付は後加熱してもとの突起部を有するものに
復元することにより、あたかも突起部分だけロック部材
が収縮したようになり強力な締め付は力を発揮する。従
ってこの突起部はその設けるケ所並びに数は適宜に決定
すれば良く、要はあらかじめ突起部を形成した形で記憶
せしめておけば良い。これについて第３　（Ａ）図を用
いて更に詳しく説明する。

形状記憶合金から成る多角形または円状板状体（以下リ
ングという）Ｑ３）上に凸形の突起部０４）を形　゛成
し、これを拘束（拘束しなくても形状を保持できればそ
のままでよい）して加熱たとえば４００°Ｃ〜５００°
Ｃで３０分〜６０分間加熱してその形状を記憶させ、次
いでこの凸形の突起部０４１を偏平に展延する。

更には必要に応じて内径を拡大させる。然るのちこのリ
ング側の内径にタップでこれと共用するナツトの内ネジ
のネジ山を作成する。尚このネジ山の作成が偏平にする
以前即ち形状記憶の段階直後行われるときには、通常の
ネジ山の寸法よりも数％小さいものを設定し、リング側
を偏平とし、内径を拡大したときにナツトのネジと同じ
寸法になるように設定する。リング面の内ネジの１部特
に凸形突起部０滲の位置には切り欠き０５）を設けるこ
とが好ましい。尚０６）は締結用孔である。

この第３（Ａ）図に示すロック部材は、第１図の如く締
め付は用ナツトと共に使用しても良く、また第２図の如
く締め付は用ナツトの一部に嵌合してもよい。、第１図
の如くナツトと共に使用すると′きは、ナツトの後から
締め込むロック部材はできるだけ強力に先のナツトに密
着した方がよい。然るのちロック部材を加熱たとえば１
２０°Ｃ〜１７０°Ｃに加熱するとロック部材は記憶効
果によって突起部０４）を生成すると同時に内径を収縮
し、焼き嵌めのようにボールドに締結する。このときの
ボールドへの圧締力は１０　ｋｇ／ｍｍｚもあって極め
て強力な締結力、即ち戻り止めの効果を発揮する。

この第３図の形のロック部材はその他次の様な優れた利
点がある。即ち（１）締め付は後、形状記憶が１００％復元せず、若干
復元残存部分が残っているために、たとえばその後（使
用中など）に温度変化が生じても残存部分が更に復元し
、振動などの戻り止めに対して高く確実な性能が得られ
る。

（２）加熱することで出現した突起部側は、形状記憶合
金で作ったロック部材が記憶効果を発揮して戻り止めの
ロック機構（締結）が作動していることを示しているも
ので、これによって目視でもロックの状態が確認できる
大きな特徴がある。

（３）突起部（＋４）の存在によって、形状記憶がロッ
ク部材全体に均一に回復せず、不均等な回復所謂回復ひ
ずみが生じ、このため、より確実に締結が生じる。

以上では戻り止めナツトの締結について説明したが、次
には締結解除の方法について述べる。

ボールドに締着した本発明ロック部材を取り外すには生
成した突起部０４を再び偏平にして平ワツシヤ状にすれ
ばよい。これには突起部側を叩いて展延するか或いはも
う１ケナツトをロック部材の上から重ねてボールドに捻
し込んでロック部材を締め付けβ形の突起部０４１を展
延するとよい。

このとき突起部０４）の内側に切り欠き０５）があると
突起部０７０を偏平にするときに、突起部０４の展延と
ロックの解除が簡単に実施出来る効果がある。

いま第３（Ａ）図のロック部材の好ましい突起態様を第
３図（Ｂ）〜（Ｅ）に示す。但し第３図（Ｂ）は、突起
部側部が１ケ所設けられた形式のものであり、切り欠き
０５）は突起部０４）の内端に下まで軸方向に貫通して
設けられている。第３図（Ｃ）は突起部（１４）（１４
’）が２ケ所設けられており、突起部側には第３図（Ｂ
）と同じ切り欠きｑつが、また突起部（１４°）には突
起部の突起部分の内側部分がネジよりも半径方向外方に
深く、軸方向には突起の下面近くまで削り込んだ切り欠
き（１５’）が設けられている。第３図（Ｄ）は突起部
（＋４１（１４’）、（１４”）が３ケ所設けられた例
であり、切り欠きは（１５’）　（１５”）が第３図（
Ｃ）の１５゛と同じである。　また第３図（Ｅ）は、第
３図（Ｃ）の突起部（１４’）　と切り欠き（１５”）
と同じ構造のものが、３ヶ所設けられたものである。

このような突起部の形状は、第３（Ａ）図に示すように
サドル形ばかりでなく、形状記憶の復元がネジの軸方向
に突起する形状であれば良い。また突起の高さも特に限
定されない。また第３　（Ａ）〜（Ｅ）図のロック部材
は円形（リング状）を例示として示しているが、その他
の多角形たとえば６角形でもだ円形でも良い。

またこのロック部材にはこれを締め付けたり解除するた
めの便宜の点から、第３図（Ｆ）に示す通り、切り欠き
θ′７）や、第３（Ａ）図に示す通り、締結用孔０ωを
設けることが好ましい。

また本発明に於いては、たとえば第４図に示す通り、外
周部分００と内側部分０９）との間に績斜を設け、外周
部分０ωがナツトに密着して押し付けられたような形状
にすることも出来る。但し、第４図（Ａ）は加熱前の、
（Ｂ）は加熱後の状態を示す。この場合はこれを偏平に
してからナンド（３）に密着するようにボールドに螺着
し、然るのち加熱によって記憶効果を発現せしめるとロ
ック部材は内側部分をボールドに焼き嵌め状になったま
ま外周部分がナツト側に反ってナツトに一層密着してナ
ツトを押し込みナツトが戻るのをより確実に阻止する。

尚　この例は第１図及び第３図に示すリング全てに適用
できる。

第５図はまた本発明の他の実施例を示し、ここでは第５
図（Ａ）のようにナツト１２（Ｄにリング状ロック部材
（２１）を、捻じ込みその上から副ナツト（２２）を締
め付けたものである。但し同図（Ａ）は加熱前の、（Ｂ
）は加熱後の状態を示す。平板状のリング状ロック部材
（２１）へ密着して通常のナツトを副ナツト（２２）と
して重ねてもよいが、ロック部材（２１）に形状変化の
余地を与えるために若干の空間を作ることが好ましく、
第５図（Ａ）のように空間（２３）を作るとよい。これ
を加熱して形状記憶合金のロック部材（２１）を第５図
（Ｂ）のように形状を回復せしめるとロック部材（２１
）は空間（２３）の中でサドルやウェーブ等を形成して
変形し、更には第４（Ｂ）図の円錐形の変形をしてナツ
トｌ２（Ｄ、副ナツ）　（２２）を圧迫して戻り止め効
果を発揮するばかりでなく、平板状で標準ネジを切られ
たロック部材のネジ部がウェーブ状やサドル状にネジ山
が変形してボールドのネジ山に喰い付く。このときの喰
い付き力はボールドのネジ山の両側から捻じったように
作用し、たとえばロック部材が硬度２２０ＨＶ、引張り
強度は１００ｋｇｆ　７ｍｍ”の形状記憶合金であり、
ボルトが引張り強度は５１ｋｇｆ　７ｍｍ２、硬度１５
０ＨＶを有する場合には、ロック部材がボールドをその
ネジ山を変形させる程の力で締め付ける。

これを分解するためには空間（２３）を構成する突起を
持った副ナツトを反転し、副ナツトの表面（２４）をロ
ック部材に押し当て捻し込んでロック部材を圧迫し展延
するとよい。

尚第５図ではロック部材（２１）にはネジ山を設ける例
を示したが、本発明に於いてはネジ山を設けずに、該ロ
ック部材に、サドル、ウェーブ、円錐形等の形状を記憶
せしめても良い。

またこの際ロック部材（２１）を副ナツトの方に捻じ込
んでも良く、また更には第５図（Ｃ）に示す如くのぞき
穴（２４）を副ナツト（２２）またはナツトＣＩに設け
ても良い。

本発明のロック部材をたとえばＦｅ−Ｍｎ−５ｉ−Ｃｒ
−Ｘ系（但しＸはその他の金属成分）、つまり鉄系の合
金で、実施するとこの合金の形状記憶が１方向性であり
、また形状記憶の効果が１００℃以上の高温域で発揮さ
れ、引張り強度８０〜１００　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ”　、
降伏強度３５〜４５ｋｇｆ／ＩＩ＋ｌＩｌ”、伸び１２
〜１８％の高強度材料のため、ネジを締結後１２０°Ｃ
〜１７０°Ｃに加熱して記憶させた形状を回復せしめる
と、極めて強固な戻り止め効果を発揮するばかりでなく
、更に第３図の場合には締結後も形状記憶の復元残存部
分を保有して４００　’Ｃの高温までの温度変化に耐え
る高い性能を持っている。

又これを自動車の部品として使用するときには自動車ボ
デー塗料の焼イ１温度が１２０°Ｃ〜１４０°Ｃである
から塗装工程を通過することで当該自動車に使用されて
いる全ての鉄系形状記憶合金の記憶効果を一挙に引出す
ことができる。

向上記では鉄系の形状記憶合金の１例について述べたが
、本発明はこれに限定されず他の形状記憶合金を使用し
他の形状変化温度も利用できる。

更に２種類の形状を記憶し温度を変えることによって嵌
合したり解放したりする２方向性合金が使用できること
は云うまでもない。

尚締結を解除するに際してはロック部材をタガネで切断
する、突起部を叩いて展延する、重ねたナツトをリング
の上から締め込んで突起部を展延する等の手段が選択で
きる。

また本発明に於いては形状記憶合金として二方向性合金
即ち温度を変化させることにより、いつたん記憶させた
形状が、再び元に復元する性質を有する形状記憶合金を
使用する場合には、ロック部材をこの二方向性合金で製
作すれば、温度を変化させることにより容易にロックを
解除出来る。

従ってこの場合には切り欠き等のロック解除のための手
段が不必要となる。この二方向性合金としては、たとえ
ばＣｕ−ＡＡ−Ｎ　ｉ　−Ｍｎ−Ｔ　ｉ系合金を例示出
来、更に詳しくはＣｕ８０％、Ａ２１２％、Ｎｉ５％、
Ｍｎ２％、Ｔｉ１％（いずれも重量％）の合金を例示出
来る。　。

また本発明に於いてはボルトを形状記憶合金で製作し、
通常のナツトと組合せる態様も包含される。即ちボルト
は形状記憶合金で作成され、先ず作成されるべきボルト
の下ネジの寸法よりも少し大きい寸法に記憶処理させて
から所定の下ネジ寸法に圧縮する。但し下ネジ寸法とは
、ネジ山を切削する前の１法である。

然るのち所定のネジの寸法に切削或いは転造してボルト
にする。

向上記ボルトのネジの作成については、その加工温度が
形状記憶合金の記憶の回復が始まる温度以下で行う必要
がある。

この場合にはナツトをボルトに螺着したのち加熱してボ
ルトの形状に回復すると、ナツトのネジの中にボルトの
ネジが膨張して内から圧嵌するばかりでなく、ナツトの
切り欠きの中にも膨出して確実な戻り止めの効果を発揮
する。

そしてロックを解除するときは、ナツトに刃を設けて削
りながら回転させて外すことが出来る。

更に詳しくは第５図（Ｄ）に示す通りナツトのネジ山の
部分を部分的にたとえば高周波加熱等の手段により焼き
入れして刃としての作用をあたえ、ナツトをゆるめると
きにナツトを逆方向に回転させると刃となってボルトを
削りながらまわってボルトとナツトとが解除される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロック部材の一例であって、これを従来
の締め付は用ナツトと共に使用する形式のものであり、
第１図（Ａ）はその縦断側面図、第１図（Ｂ）はその平
面図、第１図（Ｃ）は従来の締め付は用ナツトと共に使
用した形態を示す。また第２図はロック部材を従来の締め付は用ナツトの一
部に嵌合した形態を示し、第２図（Ａ）はその縦断側面
図、第２図（Ｂ）はその平面図を示す。また第３図は本発明の他のロック部材の一側を示す図面
であり、やはり従来の締め付は用ナンドと共に使用する
形態の側を示しており、第３図（Ａ）はその斜視図であ
り、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）は夫り第３図（Ａ）の各実施
態様を示すロック部材の平面図である。また第４図は本
発明の他の実施例のロック部材を模擬的に示す説明図で
ある。更に第５図は本発明ロック部材の他の一例を示す
縦断側面図であり、その（＾）はそのロック前の（加熱
前の）、その（Ｂ）はロック後の（加熱後の）状態を示
す。第５（Ｃ）図は同部材と共用されている補助ナツトを示
す。第５図は（Ｄ）はそのネジ山の一部を刃として加工した
ナツトを示す。第１図（Ａ）第５図（Ａ）一男５回（Ｃ）第テロ（Ｂ）偲ダロ（Ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）形状記憶合金で作製したロック部材を戻り止め用
ナットとして使用した、ロックナットの構造。
（２）形状記憶合金で作製したロック部材を従来のナッ
トの一部に嵌合した特許請求の範囲第１項記載のロック
ナットの構造。
（３）ロック部材が記憶した突起状形状を形成しながら
径を縮小することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のロックナットの構造。