WO2001014753A1

WO2001014753A1 - Ecrou de blocage

Info

Publication number: WO2001014753A1
Application number: PCT/JP1999/004604
Authority: WO
Inventors: Katsuhiko Wakabayashi
Original assignee: Hard Lock Kogyo Co.
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-01
Also published as: EP1217232A4; EP1217232A1

Description

明細書緩み止めナツト技術分野

本発明は、緩み止めナットに関するものである。背景技術

従来、緩み止めナットは、例えば筒体内に形成された雌ねじに、合成樹脂を塗布しているものが公知である。この緩み止めナットは、スパナの締付力によって合成樹脂が塑性変形して緩み止めの効果を発揮するものである。

し力し、ァメリカ N A S 3 3 5 0振動試験機による耐震試験によれば、上記従来の緩み止めナットは、数秒〜数十秒で緩みが生じ、ボルトから脱落した。即ち、上記ナットは、鉄道の線路や鉄橋などの過酷な条件下では、信頼性が低く、頻繁にメンテナンスを行う必要が生ずる。また、内部の合成樹脂の劣化によって、緩み止め効果を長期間持続することができない。さらに、合成樹脂は温度などによって膨張- 収縮が生じ、温度変化によって上記螺入作業に要するトルクも変化するので、最終的に締めつけたトルクのうち緩み止め効果を発揮するトルクが一定しない。また、上記ナットは、ボルトへの着脱を繰り返すと、合成樹脂が削り取られてしまうため、緩み止め効果は殆ど消失する。

本願発明者は、上記従来の緩み止めナツトの欠点に鑑み、 U S P 5 , 8 2 7 , 0 2 7号に新規な構造の緩み止めナットを提案している。この緩み止めナットは、ナッ卜の外周をかしめることにより極めて優れた緩み止め効果を発揮させたものである。し力 ^し、このナットにおいては、ボルトへの装着時に、ナット内周面がボルトの雄ねじと常時圧接するので、ボルトの螺入時においても比較的大きな締め付けトルクを要し、締結作業を迅速に行うことが困難である。また、簡易な緩み止め手段として、一般ナットを、スプリングヮッシャと併用することも行われているが、大きな緩み止め効果は得られず、過酷な条件下で使用に耐えるものではない。発明の開示

本発明は、迅速にボルトへの装着作業を行なうことができ、確実かつ優れた緩み止め効果を発揮する緩み止めナツトを提供することを目的とする。

本発明に係る緩み止めナツトは、少なくとも下面の中央側が上方に湾曲するヮッシャと、このヮッシャの上面に一体的に設けられたナットボディとを備え、これらヮッシャ及びナットボディには軸方向に貫通するボルト孔が形成されており、前記ナツトボディには、径方向外方に突出する縦リブが周方向に複数設けられており、この縦リブは、前記ヮッシャがその下面が平坦になるように変形することを抑止するものであり、かつ、前記複数の縦リブは、締め付け工具に係合可能な形状を呈しているものである。

この発明の緩み止めナットによれば、ヮッシャの下面が被固定部材に当接した状態でナットボディのボルト孔にボルトを螺着し、所定以上の締結力で締め付けると、被固定部材からの押圧力によってヮッシャが変形し、ヮッシャの下面がほぼ平坦となって被固定部材の表面に圧接する。この締結状態では、上記した締結力が、縦リブゃナツトボディに極めて大きな内部応力として蓄積され、極めて優れた緩み止め効果が得られる。さらに、ヮッシャの変形の影響力が大きいナットボディの下部と、その影響力が小さい上部とでは、ナットボディとボルトとの接触状態が異なり、振動雰囲気下での緩み止め効果の確実性が向上される。

また、従来のように、ナットボディとは別体のスプリングヮッシャを用いた場合には、スプリングヮッシャが小さい力で変形してしまうため、大きな緩み止め効果を生じさせるためのトルクをナットボディに保有させておくことができなレ、。仮に、大きなトルク（例えば、 2 0 0 0 k g f · c m以上）で締結すると、ナットやボルトのネジ山が破壊されてしまう。一方、本発明によれば、ヮッシャとナットボディがー体であるので、小さい力ではヮッシャは変形しないが、縦リブ間の凹部の存在に起因して大きな締め付けトルクで締結したときにはヮッシャが変形する。かかる大きな締め付けトルクは、縦リブを介してナツトボディ全体に內部応力として分散されるので、ナットボディ内面のネジ山に局所的に極めて大きな応力が作用して塑性破壊することを回避できる。

上記本発明の緩み止めナットにおいて、縦リブは、ナットボディの外周部に放射状に複数設けられていることが好ましい。また、ヮッシャの外径は、ナットボディ並びに縦リブの外径よりも大きくすることが好ましく、この場合、ヮッシャの外周縁部は、ナットボディの下端部から径外方向に突出するフランジとなる。

また、上記縦リブは、ヮッシャの上面からナットボディの上端まで連続するものであってもよく、また、上下方向中途部にスリットが形成されていてもよい。このスリツトを縦リブに形成する場合は、縦リブの下端部近傍に設けるのが好ましい。また、上記スリットの上下方向幅は、ヮッシャ下面の外周縁部に対する中央部の上方湾曲量よりも小さくすることが好ましい。また、上記スリットの溝深さ（径方向幅）は、縦リブの径外方への突出量よりも小さくする。スリットの溝深さが、縦リブの突出量よりも大きくなると、縦リブによるヮッシャの変形阻止作用を期待できないが、その一方で、ヮッシャが平坦に変形し易くなり、比較的小さな締め付けトルクの場合でも内部応力による緩み止め効果が期待できる。

また、上記ナットボディの複数の縦リブは、スパナやボックスレンチなどの汎用的な締め付け工具と係合可能な形状に形成されていることが好ましい。例えば、複数の縦リブは、それぞれ六角ナットのコーナーに配置することができる。また、六角ナツト用の工具によって締結作業を行うためには、縦リブを 3つ以上 6つ以下設けることが好ましい。縦リブの数が少ない場合は、比較的小さなトルクでヮッシャが変形するため、低締め付けトルクタイプのナットに最適である。

上記した縦リブ及びヮッシャを一体に具備する本発明のナツトは、好ましくは鍛造により外形を形成し、その後焼き入れを行うことにより硬度を増しておくことが好ましいが、切削等のその他の公知の技術を用いることも可能である。

また、本発明の緩み止めナットは、雄ねじが螺着される雌ねじを有するナットボディと、このナツトボディの下端から外径方向に突出して下面が被固定部材と当接するフランジと、前記ナットボディの側面に設けられるとともにスパナなどの締付工具と係合可能に設けられた縦リブとを具備し、前記フランジの下面には、雄ねじと雌ねじとの螺着によつて被固定部材の接触箇所から押圧力を受けて変形するように、軸心側が上方に湾曲する凹部が設けられており、前記リブは、被固定部材からフランジに作用する押圧力をナツトボディに伝達するよう設けられているものである。この緩み止めナットにおいて、前記リブは、ナットボディの外周部から放射状に複数本突設することが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は本発明の緩み止めナツトの好適な実施態様の簡略斜視図である。

図 2は、図 1の緩み止めナットの平面図である。

図 3は、図 1の緩み止めナットの正面図である。

図 4は、図 2の A— A線断面図である。

図 5は、本発明の緩み止めナツトの他の実施形態の縦断面図である。

図 6は、図 1の緩み止めナツ卜の締結状態の縦断面図である。

図 7は、図 5の緩み止めナツトの締結状態の縦断面図である。

図 8は、本発明の緩み止めナツトの別の実施形態の平面図である。

図 9は、本発明の緩み止めナツ卜のさらに別の実施形態の平面図である。

図 1 0は、図 9の緩み止めナットの正面図である。

図 1 1は、図 9の B— B線断面図である。発明を実施するための最良の形態図 1〜図 4に示す緩み止めナツト 1は、内部に雌ねじ 5が形成された円筒状のナットボディ 3と、このナットボディ 3の下端から外径方向に突出したヮッシャ 7 (フランジ）と、このヮッシャ 7の上面とナットボディ 3の側面とに連続して設けられた縦リブ 1 3とから構成される。

この緩み止めナツト 1は、例えばステンレス鋼や炭素鋼などの金属から一体的に形成されており、好ましくは鍛造によって製造される。なお、ナットボディ 3の雌ねじ 5は緩み止めナツトの成形後に形成されているが、外径が φ 1 O mm以下の小型ナツトの場合には、锻造時に同時に形成することも可能である。

ヮッシャ 7は、ボルトへの締結時に、その下面が被固定部材 3 0と当接する。このヮッシャ 7は、外周部が下方に下がるように湾曲し、その下面には、軸心 Oにかけて凹んだ凹部 9が形成されている。このため、押圧力が作用しない状態では、被固定部材 3 0には、ヮッシャ 7の外周部のみで当接する。一方、雄ねじ 2 3が雌ねじ 5に螺着されて締結力が増加するにつれて、ヮッシャ 7には、被固定部材 3 0の当接箇所からの上方に向けた押圧力と、雄ねじ 2 3から下方側に向けた引張力とが作用することとなり、ヮッシャ 7には平坦になるような力（軸心側の下面が被固定部材に当接するような力）が作用することとなる。

前記リブ 1 3は、ナツトボディ 3の外周面とヮッシャ 7の上面とが形成する角部 1 1から、上方及び外径方向に延びて設けられている。リブ 1 3は、前記角部 1 1 から上方には、ナットボディ 3の上端部まで設けられ、また、角部 1 1から外径方向には、ヮッシャ 7の外周部に近接する位置まで設けられている。このリブ 1 3は、被固定部材 3 0からヮッシャ 7に作用する押圧力をナツトボディ 3に伝達する。つまり、リブ 1 3は、被固定部材 3 0から上方に押圧され平坦になろうとするヮッシャ 7からの力によって、ナットボディ 3を軸心方向に押圧する。また、リブ 1 3は、第二図（a ) に示すように、その幅が軸心 Oにかけて広がった形状に形成されている。

さらに、リブ 1 3は、ナツトボディ 3の外周面から放射状に複数本突設されている。本実施態様においては 6本突設されている。この複数本のリブ 1 3の外周部には、スパナの係合面と係合可能な平面 1 5が形成されており、軸心 Oを介して対向するリブ 1 3の平面 1 5同士は、平行に設けられている。これにより、スパナと係合可能に設けられている。このため、リブ 1 3は、ナットボディ 3にヮッシャ 7に作用する押圧力のみならず、スパナからのトルクもナットボディ 3に伝達する。また、 1本のリブ 1 3に 2つの平面 1 5が形成されており、隣接するリブ 1 3の平面 1 5同士は、平面視同一直線上に位置する。なお、このリブ 1 3は、図 4に示すように、その上端から下端にかけて連続して形成することもでき、また、図 5に示すように、リブ 1 3の下端部近傍にスリット 4 0を形成したものでもよレ、。スリット 4 0を形成する場合、スリット 4 0の溝深さ（径方向幅）は、縦リブ 1 3の径方向の突出量よりも小さくしておき、スリット 4 0の奥部のリブ 1 3の残存部分によつてヮッシャ 7の変形を抑制させる。

次に、この緩み止めナットを用いて被固定部材 3 0を締結する作業について、図 6を参酌しつつ説明する。ここでは、ボルト 2 0の軸部 2 1を挿入できる孔部 3 1 を有する 2枚の板材 3 0を固定する場合について説明する。

まず、板材 3 0の孔部 3 1と緩み止めナットの孔部（雌ねじ 5 ) とを揃えて、ここにボルト 2 0の軸部 2 1を挿入する。そして、ボルト 2 0にナット 1を装着していき、ナット 1のヮッシャ 7を板材 3 0と当接させる。なお、この螺入作業に際して、雌ねじ 5には合成樹脂が塗布されていないので、ボルト 2 0へのナット 1の装着を、軽い力で容易かつ迅速に行うことができる。そして、さらにボルト 2 0を緩み止めナツトの雌ねじ 5に螺入させるベく、トルクレンチ等を用いて比較的大きな締め付けトルクでボルト 2 0と緩み止めナツト 1とを相対的に回転させると、ナツトボディ 3には板材 3 0側への引張力が作用するとともに、ヮッシャ 7には板材 3 0の当接部分から上方への押圧力が作用する。この緩み止めナツトに作用する力により、ヮッシャ 7は平坦状に変形する。また、ヮッシャ 7に作用する上方への押圧力は、リブ 1 3を介してナットボディ 3に伝達される。この結果、締め付けトルクがヮッシャ 7、リブ 1 3及びナットボディ 3に分散されて蓄積され、この内部応力の総和によって、ナットボディ 3の雌ねじ 5とボルト 2 0の雄ねじ 2 3との面圧や、ヮッシャ 7と被固定部材 3 0との面圧が極めて大きくなり、過酷な条件下でも極めて優れた緩み止め効果を発揮する。

また、上記螺着に際して緩み止めナットをボルト 2 0と相対的に回転させる際に、リブ 1 3をスパナに係合させることができ、専用の締付工具を用いることを要しない。

しかも、ヮッシャ 7と被固定部材 3 0とが当接する状態までの螺着作業には殆ど締め付けトルクを要しないので、最終的に締め上げる際のトルクの殆どが緩み止め効果に寄与することとなる。

さらに、この緩み止めナットを離脱した場合には、緩み止めナットはその復元力により復元し、再度利用することかできる。なお、 1度の螺着作業によって塑性変形し、離脱した後に再度利用できない緩み止めナツトも本発明の意図する範囲内である。

図 5に示した本発明の緩み止めナットでは、図 7に示す締結状態が得られる。このナツトでは、スリット 4 0の存在によってヮッシャ 7が確実に平坦状に変形し、ヮッシャ 7と被固定部材 3 0との面接触を確実に行わせることが可能となる。また、スリット 4 0の上下方向幅を、ヮッシャ 7の変形量よりも小さくしておくことにより、ヮッシャ 7が平坦に変形したときにスリット 4 0が確実に潰れるようにし、ヮッシャ 7に作用する上方への押圧力を確実にリブ 1 3の上部側に伝達されるようになっている。したがって、このナットでも、図 4に示すナットと同様の作用効果が得られる。なお、スリット 4 0の上下方向幅が、ヮッシャ 7の変形量よりも小さいものも本発明に包含される。この場合でも、ヮッシャ 7はナットボディと一体であるとともに、スリット 4 0奥部に縦リブの一部分が存在するから、大きな緩み止め効果を発揮し得る。また、上記スリット 4 0の潰れは、所定のトルク以上の締め付けトルクが作用しなければ生じないので、この潰れの発生によって、規定のトルクで締結されたことを目視により確認することができるようになり、トルクレンチが不要となる。特に、鉄塔等の高所での作業において、トルクレンチを用いる必要がなくなることから、上記スリットを設けることは有用である。

上記の緩み止めナットのゆるみ耐震試験を行った結果は、下表の通りである。なお、試験品 1は図 1〜図 4に示すナットであり、その寸法は図 4に例示した。また、試験品 2は図 5に示すナットであり、その寸法は試験品 1と同じであり、スリット 4 0の上下方向幅は l mmである。これら試験品は炭素含有量が 0 . 4 5 %の炭素鋼鋼材（JIS G 4051： S45C) で、鍛造後に焼き鈍し処理を行っており、その代表硬さ（H R C ) は 3 5である。また、試験に使用した装置は、アメリカ N A S 3 3 5 0仕様の振動試験機であり、緩みが発生するまでの時間を計測し、最長 1 7分間耐震試験を行った。なお、一般ナツト（ J I S 1種）の場合は、 2 0秒で緩みが発生した。試験対象ヮッシャ外径 X肉厚締め付けトルク試験結果残留トルク

3 1 4 0 X 2 mm 2 8 0 O kgf- cm 緩みなし 2800kgf'cm 2 試験品 2 4 0 X 2 mm 2 2 0 O kgf -cra 緩みなし 2000kgf ' cm この試験結果から明らかなように、本発明によって極めて優れた緩み止め効果が得られることが判る。また、試験 1の場合には、締め付けトルクと残留トルクとが同じであり、全く緩みが発生していないとともに、 1 7分間の過酷な振動試験環境に曝されてもねじ山が潰れていないことが判る。

また、本発明のナットでは、上記試験のような大きな締め付けトルクの場合でも、ナットのネジ山が破壊することなくトルクを保持して、緩み止め効果を発揮し得るものである。

図 8は本発明の別の実施の形態を示しており、この緩み止めナットは、縦リブ 1 3が 3つだけ設けられており、縦リブ間の凹所を大きく形成してある。したがって、この緩み止めナットでは、フランジ 7が比較的容易に変形し、比較的小さな締め付けトルクであってもフランジ 7のばね効果によつて緩み止めを行レ、得る。

次に、本発明のさらに別の実施の形態について、図 9〜図 1 1に基づいて説明する。この緩み止めナットは、縦リブ 1 3が三本放射状に均等に突設されている。このリブ 1 3は、その間に専用の締付工具が係合可能な被係合部 1 7が形成されるように設けられている。この形態の縦リブ 1 3は、切削加工によって得ることができる。なお、このナットにおいても、縦リブ 1 3の上下方向中途部にスリットを設けることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも下面の中央側が上方に湾曲するヮッシャと、このヮッシャの上面に一体的に設けられたナツトボディとを備え、これらヮッシャ及ぴナツトボディには軸方向に貫通するボルト孔が形成されており、前記ナツトボディには、径方向外方に突出する縦リブが周方向に複数設けられており、この縦リブは、前記ヮッシャがその下面が平坦になるように変形することを抑止するものであり、かつ、前記複数の縦リブは、締め付け工具に係合可能な形状を呈していることを特徴とする緩み止めナツト。

2 . 請求項 1記載の緩み止めナットであって、前記リブは、ナットボディの上端からヮッシャの上面にまで連設されている緩み止めナット。

3 . 請求項 1記載の緩み止めナットであって、前記リブの上下方向中途部にスリットが形成されている緩み止めナツト。

4 . 請求項 3記載の緩み止めナットであって、前記スリットの上下方向幅は、ヮッシャの下面の上方湾曲量よりも小さい緩み止めナツト。

5 . 雄ねじが螺着される雌ねじを有するナットボディと、このナットボディの下端から外径方向に突出して下面が被固定部材と当接するフランジと、前記ナツトボディの側面に設けられるとともにスパナなどの締付工具と係合可能に設けられた縦リブとを具備し、前記フランジの下面には、雄ねじと雌ねじとの螺着によって被固定部材の接触箇所から押圧力を受けて変形するように、軸心側が上方に湾曲する凹部が設けられており、前記リブは、被固定部材からフランジに作用する押圧力をナツトボディに伝達するよう設けられている緩み止めナツト。

6 . 請求項 5記載の緩み止めナットであって、前記リブは、ナットボディの外周部から放射状に複数本突設されている緩み止めナツト。

7 . 請求項 6記載の緩み止めナットであって、前記リブは、フランジの上面からナットボディの上端まで連設されている緩み止めナツト。請求項 6記載の緩み止めナットであって、前記リブの上下方向中途部にスリツトが形成されている緩み止めナツト。

請求項 8記載の緩み止めナットであって、スリットの上下方向幅は、の下面の上方湾曲量よりも小さい緩み止めナツト。