JPH051010U - ボルトナツト締付け具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファインセラミックスを素材とするボルトナ
ット型締付け具の引っ張り弱さを改善する。 【構成】 ボルト１に左回りねじ溝３と右回りねじ溝４
とを金属ボルトよりも大きいリード角βで形成し、該ボ
ルト１に左回りねじ山の第１ナツト５と右回りねじ山の
第２ナット７を螺合する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ファインセラミックスを素材とするボルトナット型の締付け具に関 する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする問題点】

ボルトナット型締付け具の素材としては、破壊靭性の大きい金属が用いられる のが一般的である。しかし金属は耐熱性や耐蝕性で劣り、製鉄関係をはじめとす る高温環境や、対薬品耐蝕性が要求される化学プラント関係では使用が制約され る。そこで近時、耐熱性、耐蝕性に優れたファインセラミックスを素材としてボ ルトナットを製造する試みがなされている。しかし、ファインセラミックスは破 壊靭性が小さく、特にボルト締付け時に発生する引張り応力により容易に破壊す るため、高強度の締付け具としては実用化が困難であった。 本考案は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ファインセラミックス を素材とし、かつ実用的なボルトナツト型締付け具を提供することを目的として いる。

【０００３】

【問題点を解決するための手段】

本考案者らは、ねじを締付ける時の締付トルクと締付力との関係式から、ねじ のリード角が大きいと締付力、従って、引張り応力が小さくなることに着目し、 セラミック製ボルトの胴部に形成するねじ溝のリード角を金属製ボルトのものよ りも大きくすると共に、締付力の低下によるナットのゆるみを防止するため、二 重ナット機構を採用し、以って本考案の目的を達成せんとするものである。 すなわち本考案は、胴部に左回りねじ溝と右回りねじ溝とを同じピッチで形成し たセラミック製のボルトと、該ボルトの左回りねじ溝に螺合可能な左回りねじ山 を形成したセラミック製の第１ナットと、上記ボルトの右回りねじ溝に螺合可能 な右回りねじ山を形成したセラミック製の第２ナットとから成り、上記両ねじ溝 のリード角が３°〜３５°にされ、該両ねじ溝及び上記両ねじ山の横断面が半月 状を成していることを特徴としている。

【０００４】

【構成】

以下、本考案の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本考案の要 部切欠き正面図、図２は第１ナットの縦断面図、図３は第２ナットの縦断面図で ある。図において、１はセラミック製ボルトであり、２は該ボルト１の６角頭部 を示す。該ボルト１の胴部には、下端側から見て、左回り方向のねじ溝３と、こ れに交差する右回り方向のねじ溝４とが同じピッチで形成されている。５は、セ ラミツクスを素材とする締付け用の第１ナットであり、該ナット５には、上記ボ ルト１の左回りねじ溝３に螺合可能な左回りねじ山６が形成されている。また７ は、セラミックスを素材とするゆるみ止め用の第２ナットであり、該ナット７に は、上記ボルト１の右回りねじ溝４に螺合可能な右回りねじ山８が形成されてい る。上記ボルト１のねじ溝３，４のリード角（ねじ山のつる巻線と、その上の１ 点を通るねじの軸に直角な平面とがなす角度）（β）は、３°〜３５°以下の値 にされている。その下限値は、金属製ねじの一般的なリード角が、ＪＩＳ規格に より定められたねじのピッチ及び径から計算して３°未満であることに鑑みて設 定されたものである。またその上限値は、ねずみ鋳鉄の中実丸棒を捩じり破壊さ せた時の破面をリード角で表した値が３５°±1.５°となることに鑑みて設定さ れたものである(「材料試験方法」、１９７６年、養賢堂、ｐ.６０〜６１）。な お、上記ボルト１、第１ナット５及び第２ナット７のねじ溝３，４及びねじ山６ ，８は、その横断面が半月状にされている。

【０００５】

【作用】

上記のように構成されたボルト１及び第１ナット５により被締付け部材９，１ １を締付けると共に、第１ナット５の下面に接して第２ナット７を螺合する。こ の締付け時、ボルト１の締付けトルクＴfと締付力Ｆとの関係は、下記の等式で 表される。 Tf=1/2[d2tan(ρ+β)+dwμw］・・・・・（Ａ） ここで、 ｄ2：ねじの有効径 β：リード角 ρ：ねじ面における換算摩擦係数 μw：ボルト頭部座面またはナット座面と被締付け部材との接触面の摩擦係数 ｄw：ボルト頭部座面またはナット座面の平均直径 （「ねじ締付機構設計のポイント」、１９７５．６．２５、日本規格協会、 p．２５７）。 上記式（Ａ）から、 F=2Tf/[d2tan(ρ+β）+ｄwμw］・・・・・（Ｂ） 該式(Ｂ)において、Tf、d2、dwμw が一定とすると、リード角(β)が大きくなれ ば締付力Ｆが小さくなる。その結果、ボルト１の引張り応力が小さくなり、ボル ト１の被破壊性が小さくなる。

【０００６】 一方、ボルト１を締付けた状態では、該ボルト１をゆるませるのに必要なゆる めトルクＴlと締付力Ｆとの関係は、下記の等式で表される（同上文献、同頁） 。Tl=F[d2tan(ρ-β）＋ｄwμw］×1/2・・・・・（Ｃ） 該式（Ｃ）において、ｄ2、ｄwμw が一定とすると、締付力Ｆが小さくなれば、 ゆるめトルクＴlが小さくなり、ボルト１がゆるみやすくなる。すなわち、第１ ナット５が、下端側から見て時計方向にまわり出そうとする。しかし、第１ナッ ト５と第２ナット７とは相接触しており、かつ互いに同一方向に回る運動を行う ため、第２ナット７はますます第１ナット５の方に近寄ろうとする力を発揮し、 その結果、第１ナット５のゆるみが阻止される。また、上記ボルト１のねじ溝３ ，４の横断面、上記第１ナット５及び第２ナット７のねじ山６，８の横断面はそ れぞれ半月状にされており、接触面積が大きい。従って摩擦係数ρが大きく、上 記式（Ｃ）におけるゆるめトルクTlが大きくなって、第1ナット5がゆるみにくく なっている。更に、半月状にすることにより、接触の力の作用が分散されること になり、応力が集中せず、信頼性の高いねじ構造になる。

【０００７】

【考案の効果】 上記の説明から明らかなように、本考案のセラミックボルトは、ねじ溝のリー ド角が金属ボルトのそれよりも大きくされているため、締付け時の締付力が小さ く、従って引張り応力が小さいから、従来のセラミックボルトよりも破壊しにく い。また本考案では、ねじ面における摩擦係数が大きくされていると共に、二重 ナット機構を採用しているため、ボルトがゆるむことがない。従って本考案は、 耐熱、耐蝕性が要求される環境で使用する締付け具として実用に耐えうるもので ある。なお実施例では、ボルト側にねじ溝が、ナット側にねじ山がそれぞれ形成 されているが、その反対でもよい。また第１ナット５と第２ナット７の螺合順を 逆にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の要部切欠き正面図である。

【図２】本考案における第１ナットの縦断面図である。

【図３】本考案における第２ナットの縦断面図である。

【符号の説明】

１ ボルト ３ 左回りねじ溝 ４ 右回りねじ溝 ５ 第１ナット ６ 左回りねじ山 ７ 第２ナット ８ 右回りねじ山 β リード角

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 胴部に左回りねじ溝３と右回りねじ溝４
   とを同じピッチで形成したセラミック製のボルト１と、
   該ボルト１の左回りねじ溝３に螺合可能な左回りねじ山
   ６を形成したセラミック製の第１ナット５と、上記ボル
   ト１の右回りねじ溝４に螺合可能な右回りねじ山８を形
   成したセラミック製の第２ナット７とから成り、上記両
   ねじ溝３、４のリード角βが３°〜３５°にされ、該両
   ねじ溝３、４及び上記両ねじ山６、８の横断面が半月状
   を成していることを特徴とするボルトナット締付け具。