JPH04244612A - 自動係止ファスナ - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作物に締付けると係止
効果をもたらし、締付けの過程で所定のクランプ荷重を
発生させるねじ付きファスナに係わる。

【０００２】

【従来の技術】典型的なファスナはナットとボルトから
成り、ナットはボルトのおねじ部と螺合するめねじを有
する。ナット及びボルトのレンチ面にレンチを咬合させ
ることによりファスナと共に単数または複数の工作物を
結合させる。やや一般化した名称としてボルトをねじ付
きピン、ナットをカラーと呼称する。

【０００３】多くのファスナ用途において、高い強度と
共に、結合を損う予期せぬゆるみに対しても高度の抵抗
を有するファスナであることが要求される。また、多く
の場合、ファスナは長手軸に沿った荷重だけでなく、こ
れと交差する方向の荷重にも耐えねばならない。特にフ
ァスナによって２枚以上のシートを結合する場合、個々
のシートにそれぞれ異なる荷重が加わることが多い。即
ち、一方のシートが他方のシート上を摺動する傾向があ
る。２枚のシートを貫通するファスナには、前記荷重に
抵抗する過程で剪断荷重が作用する。

【０００４】シートの一方の側に位置するピンヘッドと
シートの他方の側に位置するカラーとの間にシートを締
付けることによって軸方向荷重が発生する。疲れ破損を
起こしそうな条件下で周期的に応力が加わるような用途
に充分耐え得るファスナであることが望ましく、工作物
に対してクランプ荷重の適正なファスナは締付けのゆる
いファスナに比較して疲れ破損に強い。ただし、クラン
プ荷重が大き過ぎると内部応力がピンに加わり、これに
工作物によって加えられる荷重と相俟ってファスナに無
理な応力が作用するおそれがある。

【０００５】従って、ファスナが工作物に加えるクラン
プ荷重を知る必要がある。クランプ荷重はピンへの螺合
に対するカラーの抵抗と相関関係にある。クランプ荷重
が増大すると螺合抵抗も増大し、カラーを回転させるの
に必要なトルクが増大する。カラーの締付けにトルクレ
ンチが使用されるのはそのためである。トルクレンチが
用いにくいものであることはいうまでもない。

【０００６】そこで、締付けに際して一定のクランプ荷
重を発生させるファスナが開発されている。例えば、所
要のクランプ荷重に対応する一定のトルクが加わると破
損する脆い頸部を介してレンチ咬合部がカラーにつなが
っているファスナが提案されている。この種のファスナ
は実用に供せられてはいるが、いくつかの欠点があるこ
とも判明している。

【０００７】所定のクランプ荷重を発生させる公知のフ
ァスナとして、発明者の名前エドガー・エル・ステンセ
ル（Ｅｄｇａｒ　Ｌ．　Ｓｔｅｎｃｅｌ）に因んでエデ
ィボルトと呼ばれるファスナが米国特許第４，２６０，
００５　号に開示されている。このファスナではカラー
の外側に複数の、多くの場合３本の長手方向突条が形成
されている。エディボルトカラーは側面が突条と咬合す
る三角空洞を有するドライバによってピンに螺着される
。カラーが工作物の表面と咬合したのちカラーの回転抵
抗が所定のレベルまで増大すると、突条が半径方向に押
しつぶされてカラー材料を半径方向に突条よりも内方へ
変位させる。突条の変形は突条の大きさ、形状、ファス
ナの大きさ、カラーの材質など、種々の要因によって異
なるが工作物に所定のクランプ荷重を加えることによっ
て生じる。

【０００８】使用中に分離しないことがファスナの必須
条件であることはいうまでもない。カラーとピンを結合
状態に維持するのに従来種々の装置が利用されている。 エディボルトファスナの場合、ピンのおねじ部の一部に
複数の長手方向溝があり、これがねじを中断する空隙を
形成している。突条が半径方向に押しつぶされると、カ
ラー材料から突条から半径方向に内方へ塑性変形し、前
記空隙内へ変位してピンと係合することによりカラーが
ピンからゆるむのを防止する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第４，２６０
，００５　号はカラーの外側に３本の長手方向突条を、
ピンのおねじ部に６本の長手方向溝をそれぞれ形成した
戻り止めファスナを開示している。あとで判明したこと
であるが、溝の本数がカラーの突条本数の整数倍となる
のは避けねばならない。即ち、そのように構成すると、
カラーとピンとの相対位置によって突条が半径方向に溝
と整列せず、確実な係止効果が得られないからである。

【００１０】このような理由から、現在市販されている
エディボルトはねじ部周りに約７２°の間隔で５本の溝
を有し、対応のカラーは３本の突条を有する。このよう
な実施態様においても、突条と溝が正しく整列しない回
転位置が幾つかある。従って、ピンに対するカラーのゆ
るみ抵抗がファスナごとに異なる場合がある。ゆるみ抵
抗の均一性が高いファスナを提供することが本発明の目
的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明はその好ましい実施例として、おねじ部を有し
て工作物の孔に挿入されるピンを含む戻り止めファスナ
を提案する。おねじ部の一部に少なくともねじ山の稜線
を切除するように、それぞれがねじ部周りに螺旋経路を
画く複数の溝を形成する。複数の螺旋溝は全体でねじ部
のほぼ１周分にまたがる長さを有する。

【００１２】この戻り止めファスナのピンはおねじの全
長の一部を中断する複数の溝部分が空隙となる。このピ
ンのおねじと螺合するめねじを有し、外側に複数の長手
方向突条を有するカラーは、前記ピンと併用したとき、
ピンに対するカラーのいかなる回転位置においても各突
条が半径方向に空隙と整列するように突条及び空隙を配
設する。

【００１３】

【作用】本発明に係るファスナにあっては、突条の塑性
変形によって半径方向に内方へ変位したカラー材料の少
なくとも一部は螺旋溝によって形成されている空隙内へ
移動する。カラーから変位したこの材料はピンの螺旋溝
付き部分におけるねじの残余の部分と咬合してカラーが
ピンから螺脱するのを阻止する。ピンに対するカラー組
付け、工作物に所要のプレロードが加わるまでのクラン
プ、及びファスナの戻り止めはすべて単一の工具によっ
て行うことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の特徴と利点を添付図面に示す実施例
に関連して以下に詳述する。図１はファスナシステムを
形成する締付けカラー１０及びピン１２を示す。カラー
１０及びピン１２は共通の軸線１３を有する。２枚のシ
ート１４，１６がピンによって互いに一体的に結合され
る。カラー１０はその内側にめねじ孔１８を有する。ピ
ン１２はその一端におねじ部２０を有し、締付けカラー
１０のめねじがこれと螺合する。詳しくは後述するよう
に、ピン１２のおねじ部は複数の螺旋溝２２によって中
断されている。

【００１５】ピンはねじなし軸部２４を有し、図示の実
施例ではシート１４，１６の形態を取る工作物に形成し
てある整列孔にこの軸部２４が嵌入する。ピン１２のヘ
ッド２６が一方のシートの露出面に圧接することにより
締付けカラーと協働して、両シートに作用する軸方向ク
ランプ荷重を発生させる。図示の実施例ではピン１２の
ヘッド２６をレンチと咬合する六角ヘッドとしてあるが
、さら穴のあるヘッド、レンチ咬合面のないヘッドなど
、任意の形態のヘッドを採用することができる。このよ
うな場合にはピンのねじ付き端に（図示しないが）レン
チ穴が設けられる。

【００１６】ピンに沿って軸方向におねじ部２０の全長
よりも短い距離に亘って螺旋溝２２が形成されている。 従って、おねじは完全に連続してはおらず、螺旋溝２２
の位置で途切れている。螺旋溝２２の端部と軸部２４と
の間に位置するおねじ部２０の残り部分の軸方向荷重支
持能力は前記途切れた部分よりも十分に大きい。

【００１７】締付けカラー１０はその外周面に等間隔に
形成された複数の軸方向の突条２８を有する。カラー１
０に３本の突条を設ける場合にはその間隔は１２０°と
なる。カラー１０の軸線に対し半径方向の平面内に前記
突条はいずれも同じ曲率半径の外方へ突出した円形弯曲
を有する。突条間におけるカラーの軸壁３１は軸線１３
を弯曲の中心とする円筒状に弯曲している。カラー１０
の基部３０の直径を残り部分よりも大きく設定すること
によりシートに作用する単位面積当りの負荷を軽減して
いる。基部６０の内側に公知の態様で遊隙孔６２を形成
する。

【００１８】軸方向溝を有するピン１２に対するこのよ
うなカラー１０の取付け内容は米国特許第４，２６０，
００５　号に開示されている。一般に、三角ソケットを
有するドライバをカラー１０と咬合させ、三角ソケット
の壁を突条に圧接させてカラーをピンに螺合する。この
取付け段階では回転抵抗が小さいから、ドライバが突条
２８を変形させることはない。

【００１９】さらに回転を続けてカラーをシート１４（
または介在させたウォッシャ）と咬合させると、両シー
トが引き寄せられ密着してクランプ荷重が増大し、カラ
ーの回転抵抗も増大する。ドライバの三角ソケットが突
条と咬合すると、突条２８に作用する力の半径方向及び
接線方向成分が発生する。上記力の半径方向成分は突条
２８をカラー１０の本体内へ押入し始める。こうして変
位される材料はカラー内側の材料を、螺旋溝２２によっ
て画定された空隙内へ押入する。

【００２０】ドライバが塑性変形によって突条２８を完
全に消すと、ドライバはカラー１０の周りで空転状態と
なり、オペレータは結合が達成されたことを知る。突条
２８とドライバは突条消失と同時にカラー１０及びピン
１２が工作物に対して所定のクランプ荷重を加えるよう
に寸法設定する。

【００２１】図１乃至図３に示す戻り止めファスナの実
施例では、カラーをピンに据付ける時突条から半径方向
に内方へ材料を変位させて押入することのできる空隙を
形成するため５本の螺旋溝で少なくともねじ山の頭を中
断している。５本の溝はねじの周りに７２°の等間隔に
配設されている。また、それぞれの螺旋溝はピンの周り
の約　１／５　回転の範囲に亘って螺旋状に形成されて
いる。即ち、円周方向に１本の溝の上端３４と隣接溝の
下端３６との間にギャップがあるとしても極めて小さい
。

【００２２】実質的に、螺旋溝はピンの荷重を支持する
おねじと重なる５本のカラー係止ねじと考えることがで
きる。カラー係止ねじ、即ち、螺旋溝は荷重支持ねじピ
ッチの倍数に相当するピッチ長さを有する。カラー係止
ねじのそれぞれはピンの長手方向に沿って１回転以下の
範囲に亘って形成されている。

【００２３】螺旋溝は荷重支持ねじの方向とは逆の螺旋
方向に形成することが好ましい。即ち、荷重支持ねじが
従来のように右ねじなら、カラー係止ねじは左巻きであ
ることが好ましい。このようにすれば螺旋溝が荷重支持
ねじに対してほぼ直交関係となり、ねじのゆるみに対す
る抵抗が増大すると考えられる。

【００２４】この実施例では溝は全体でおねじのほぼ全
周に及んでいる。従って、ピンに対するカラーの回転位
置に関係なく、カラーの各突条が螺旋溝によって形成さ
れる空隙の一部と半径方向に整列する。従って、すべて
の突条がピンに対するカラーの係止に寄与する。さらに
また、ピンに対するカラーの回転位置に関係なく、半径
方向に内方へ螺旋溝内へ変位するカラー材料の量はほぼ
同じである。このことはゆるみ抵抗の均一性を高める。 １本の突条も螺旋溝と整列しないような回転位置は存在
しない。

【００２５】螺旋溝はねじ転造の前後にピンの上端に形
成する。例えば、形成すべき螺旋溝に対応する螺旋状“
フラット”即ち螺旋溝を上端に形成してあるピン粗材を
使用すればよい。この粗材にねじを転造すれば螺旋溝で
途切れたねじが形成される。あるいは通常の円筒状粗材
にねじを転造してから、このねじと交差させて螺旋溝を
切削してもよい。いずれの加工方法を採用するにしても
、ピンの横断面で見た螺旋溝の形状は図３に示すような
凹面を呈するか、あるいは平らでもよく、場合によって
は中央がややふくらんでいてもよい。ただし、やや凹面
状に形成すれば明らかにゆるみ抵抗が最大になる。

【００２６】図４及び図５は螺旋溝のあるねじ付きピン
の他の実施例を示す。これらの実施例においては、螺旋
溝が荷重支持ねじの螺旋方向と同じ方向に螺旋を形成し
ているが、反対方向に形成してもよい。図４に示す実施
例ではカラー係止溝のピッチが図１に示した実施例の場
合よりも長いから、螺旋溝の下端４２と隣接螺旋溝の上
端４３との間の円周方向“ギャップ”Ｇは狭い。螺旋溝
が全体でもおねじ部の全周に及ばないこのような実施例
でも、突条はカラー周りにある程度の円周方向幅を有す
るから各突条から内方へ変位するカラー材料が確実に螺
旋溝と咬合する。

【００２７】しかし、図５に示す実施例のように螺旋溝
の下端４２と隣接螺旋溝の上端４３との間にオーバラッ
プＯを設けることが望ましい場合もある。オーバラップ
量を適正に選択することにより、ファスナ転造過程を通
してねじ転造ダイスに作用する圧力を終始均一に維持す
ることができ、これにより、あらかじめ螺旋溝が形成さ
れている粗材にねじを転造する際にねじ形状の均一性を
高めることができる。

【００２８】ピンに対するカラーのゆるみ抵抗をある程
度確保するためには、ねじ山を浅い溝によって切除する
だけでよいが、溝をねじ底まで切削することが好ましい
。溝がねじの中へ深く達していれば溝へ変位する材料の
量も多くなり、その分だけゆるみ抵抗も増大する。ただ
し、おねじよりも深く溝を切削すると組立てられたファ
スナの引張荷重支持能力が低下するから、これは避けた
方がよい。なお、ファスナに加わる主な荷重が軸方向で
ある場合ではなくシートをその下方の構造に接合する剪
断荷重の場合には原則としてエディタイプのファスナが
使用される。

【００２９】以上に本発明の原理に従って構成された戻
り止めファスナの実施例を図面に沿って説明したが、当
業者ならば多様な変更を容易に試みることができるであ
ろう。例えば、図示の実施例ではカラーに３本の突条を
、ピンに５本の溝を形成してあるが、溝及び突条の本数
は任意である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るファ
スナはピンの空隙を螺旋状に設けたのでカラー材料の一
部が各突条から溝へ確実に変位するから、溝の本数が突
条の本数の整数倍となるのを避ける必要はない。即ち、
ピンが６本の螺旋溝を有するファスナを３本の長手方向
突条を有するカラーと併用することができる。

【００３１】当業者ならほかにも種々の変更を試みるこ
とができるから、本発明の範囲は頭書した特許請求の範
囲によってのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーを一部断面で示すと共にピンを２枚のシ
ート内に示した本発明のカラー及びピンの分解立面図で
ある。

【図２】図１に示したカラーの頂面図である。

【図３】図１に示したピンのおねじの一部における３−
３線に沿った横断面図である。

【図４】本発明の原理に従って構成されたピンの他の実
施例におけるおねじを示す部分立面図である。

【図５】ピンのさらに他の実施例を示す図４と同様の図
である。

【符号の説明】

１０　　ピン １２　　カラー １８　　めねじ孔 ２０　　おねじ ２２　　螺旋溝 ２８　　突条

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　おねじ部を有し、工作物の孔に挿入さ
   れるピンと、おねじ部の長さの一部に沿って少なくとも
   ねじ山の稜線を中断し、おねじ部の一部は中断しないま
   まに残すように形成された複数の螺旋溝と、前記おねじ
   と咬合するめねじを有し、引張荷重を支持するカラーと
   、カラーの外側にドライバを咬合させるため形成した複
   数の長手方向突条から成り、ピンに対してカラーがいか
   なる回転位置にあっても各突条が半径方向に螺旋溝の一
   部と整列するように突条及び螺旋溝を配設したことを特
   徴とする戻り止めファスナ。
2. 【請求項２】　　前記螺旋溝が全体でおねじのほぼ１周
   分にまたがっていることを特徴とする請求項１記載の戻
   り止めファスナ。
3. 【請求項３】　　前記螺旋溝がそれぞれおねじのほぼ　
   １／５　周分を占める５本の溝からなることを特徴とす
   る請求項１または２記載の戻り止めファスナ。
4. 【請求項４】　　前記カラーが３本の突条を含むことを
   特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の戻り
   止めファスナ。
5. 【請求項５】　　前記カラーを工作物と咬合させる時、
   ドライバによって加えられる半径方向圧縮力に呼応して
   各突条及びこの突条よりも半径方向に内方のカラー材料
   が塑性変形し、突条及びこの突条よりも半径方向に内方
   の材料が塑性変形するとカラー材料が溝に進入してピン
   及びカラーを回転不能に係止することを特徴とする請求
   項１から４までのいずれかに記載の戻り止めファスナ。
6. 【請求項６】　　前記カラーを工作物と咬合させる時、
   カラーがピンに対していかなる回転位置にあっても各突
   条から半径方向に内方の材料の一部が溝に進入するよう
   に突条及び溝を配置したことを特徴とする請求項１から
   ５までのいずれかに記載の戻り止めファスナ。