WO2020079856A1 - ボルトナット保護キャップ - Google Patents

Abstract

【課題】被せたボルトナットに対する防錆効果が確実に得られるようにする。 【解決手段】一端１２ａが閉鎖された筒状でボルト５２の端部を覆うボルト被覆部１２と、ボルト被覆部１２の他端から連設されてボルト５２に螺合したナット５３を覆う筒状のナット被覆部１３を有し、ボルト被覆部１２の内部にボルト５２の雄ねじが螺合する雌ねじ１４が形成されたボルトナット保護キャップ１１において、ナット被覆部１３の他端の当接面１８に挟み付けられる環状をなす別体のパッキン３１を付属して、良好な止水性と緩み止めを実現する。

Description

ボルトナット保護キャップ

　この発明は、被固定物の表面から突出するボルトの端部とボルトに螺合されたナットを保護するボルトナット保護キャップに関する。

　ボルトナット保護キャップとしては、下記特許文献１に開示されたものがある。

　この保護キャップは、一端が閉鎖された筒状でボルトとナットを覆う大きさに形成されており、内部における一端には、内筒が形成され、内筒の内周面にボルトに螺合するねじが形成されている。使用に際しては保護キャップをボルトとナットに被せて、内筒のねじをボルトに螺合し、保護キャップの他端の当接面を被固定物の表面に当ててボルトナットを被覆する。

　しかし、保護キャップの当接面に被固定物の表面との間で止水を行うパッキンは開示されていない。

　下記特許文献２には、保護キャップの他端の当接面が外周方向に広がる鍔部で構成され、当接面に設けられた環状の凹溝に、防錆油又は接着剤を充填又は塗布する保護キャップが開示されている。この保護キャップによれば、防錆効果あるいは接着効果を十分に発揮できるとされている。

　しかし、防錆油又は接着剤を充填又は塗布する作業は面倒である。

　保護キャップではなく袋ナットではあるが、下記特許文献３には、当接面に溝を設けて、その溝にパッキンを一体に備えたものが開示されている。

　しかし、パッキンを一体に備えた場合には、ボルトに対する取り付け作業が容易であるものの、溝にパッキンを固定している構造であるため、丁寧に作業を行わないと止水性が不十分になるおそれがある。つまり、パッキンの質にもよるが、被固定物の表面に対する締め付け時に、パッキンにおける被固定物の表面に接する面のみにひずみが生じるので、保護キャップに加える回転力のわりに十分な締め付けができずに、所期の止水性が得られない場合がありうる。

実開平３－１０４５１７号公報 実公平７－５２９２号公報 実開昭６０－７５６７１５号公報

　この発明は、ボルトナットに対する防錆効果が確実に得られるようにすることを主な目的とする。

　そのための手段は、一端が閉鎖された筒状でボルトの端部を覆うボルト被覆部と、前記ボルト被覆部の他端から連設されて前記ボルトに螺合したナットを覆う筒状のナット被覆部を有し、前記ボルト被覆部の内部に前記ボルトの雄ねじが螺合する雌ねじが形成されたボルトナット保護キャップであって、前記ナット被覆部の他端の当接面に挟み付けられる環状をなす別体のパッキンを付属したボルトナット保護キャップである。

　この構成では、被固定物の表面におけるボルトナットの周囲にパッキンが位置するようにして、雌ねじを有するボルト被覆部と一体のナット被覆部の当接面を、回転しながら移動させ、更に回転してパッキンを被固定物の表面との間に挟み付ける。回転に際してパッキンは、被固定物の表面との間と、当接面との間において相対回転し、偏った歪の発生が抑制され、同時に十分な締め付け力が発揮される。

　この発明によれば、環状をなす別体のパッキンを付属したので、パッキンに対する偏った歪の発生が抑えられ、十分な締め付け力が得られる。このため、十分な止水性を得られ、確実な防錆効果が得られる。しかも十分な締め付け力によってパッキンは圧縮されるので、緩み止めも確実に行え、このことからも確実な防錆効果が得られることになる。

ボルトナット保護キャップの使用状態の斜視図。 ボルトナット保護キャップの片側断面図。 内パッキンの斜視図。 パッキンとボルトナット部分を示す平面図。 ボルトナット保護キャップの固定状態の断面図。 ボルトナット保護キャップの固定途中の断面図。 試験１の結果を示す写真。 試験２の結果を示す写真。 試験３の結果を示す写真。 他の形状に係るボルトナット保護キャップの固定状態の片側断面図。 他の形状に係るボルトナット保護キャップの固定状態の片側断面図。

　この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

　図１に、ボルトナット保護キャップ１１（以下、「保護キャップ」という）の使用状態の斜視図を示す。

　この図に示すように保護キャップ１１を用いた保護構造は、被固定物５１の表面５１ａから突出するボルト５２の端部とボルト５２に螺合した２個のナット５３を覆って外界から遮断し、水分や汚れなどの付着を防止してボルト５２とナット５３の防錆をはかるものである。

　保護キャップ１１は、図２に示したように別体のパッキン３１を付属して構成される。

　保護キャップ１１は、全体が透明であり、合成樹脂で形成されている。合成樹脂には、例えばポリカーボネートのように、耐候性を有し透明度の高い材料が好適に使用される。

　保護キャップ１１は大きく２つの部分からなる。これら２つの部分とは、一端から順に、ボルト被覆部１２と、ナット被覆部１３である。

　ボルト被覆部１２は、一端１２ａが閉鎖された筒状で、ボルト５２の端部を覆う部分であり、横断面円形である。ボルト被覆部１２の太さは、ボルト５２に嵌合対応する太さに設定され、ボルト被覆部１２の内部である内周面には、ボルト５２の雄ねじが螺合する雌ねじ１４が形成されている。ボルト被覆部１２の長さは、保護キャップ１１の他端を被固定物５１の表面５１ａにパッキン３１を介して押し当てたときでもボルト５２を被覆できる長さに設定される。好ましくは、ボルト被覆部１２の長さは、手のひらの中央をボルト被覆部１２の一端１２ａに当てた状態でも指先がナット被覆部１３に達して回転力を付与できる長さであるとよい。

　ナット被覆部１３は、ボルト被覆部１２の他端から連設されてボルト５２に螺合したナット５３、厳密にはボルト５２の一部も覆う筒状に形成されている。ボルト被覆部１２がボルト５２の太さに合わせて形成されておりナット被覆部１３がナット５３を被覆可能な大きさであるので、ナット被覆部１３はボルト被覆部１２よりも大経であり、横断面形状はボルト被覆部１２と同じ円形である。

　ボルト被覆部１２とナット被覆部１３の間には、小径のボルト被覆部１２から、それよりも大経のナット被覆部１３に移行する円環状の段差部１５が形成されている。段差部１５は外周側が他端に下がる方向に傾斜した偏平な円錐状である。

　ナット被覆部１３の他端には、開口縁部１６が形成されている。開口縁部１６は、ナット被覆部１３の他端に位置して、ナット５３の下に挟み込んだ座金５４、厳密にはナット５３の一部も覆う短筒状である。座金５４はナット５３よりも大経であるので、開口縁部１６は最も大経となる。開口縁部１６の横断面形状も円形である。ナット被覆部１３における開口縁部１６への移行部分には傾斜面１７が形成されている。

　開口縁部１６の他端は、装着時に押圧力を発揮する当接面１８であり、当接面１８は適宜幅の平らな円環状に形成されている。

　保護キャップ１１の外周面の他端部、つまり開口縁部１６の外周面には、外周方向に突出し、開口縁部１６の高さ方向に延びる複数の凸リブ１９が形成されている。凸リブ１９は等間隔に配設されている。凸リブ１９の長さは、開口縁部１６より上、つまりナット被覆部１３の上部やボルト被覆部１２に至る長さであってもよい。

　以上の部分が透明の合成樹脂で一体成形された一つの部材である。

　保護キャップ１１の内面のうち段差部１５の天井面１５ａには、内パッキン２１が備えられている。内パッキン２１は、図３に示したように薄い円環状に形成されており、内周縁がボルト５２のねじ谷に入り込む大きさの変形可能なものである。内パッキン２１は、内周縁部に径方向に延びる複数本のスリット２２を有している。スリット２２の本数は図面では４本としたが、本数は適宜設定できる。

　内パッキン２１の天井面１５ａに対向する面には粘着剤２３が塗布され、天井面１５ａに対して貼り付けて固定される。固定に際しては粘着剤２３を有する面を天井面１５ａに押し付けることになるが、前述のように内周縁部にスリット２２を有しているので、天井面１５ａに対する納まりが良く作業しやすい。

　内パッキン２１には、適宜の材料のものが用いられるが、透明であるものが良く、例えば耐熱性と耐寒性に優れたシリコーンゴム製のものが好適に使用できる。

　保護キャップ１１に付属されるパッキン３１は、図２に示したように環状であり、偏平形状である。具体的にはパッキン３１は全周にわたって同一幅の円環状で、断面形状は長方形である。

　図４に、ボルト５２、ナット５３及び座金５４と、座金５４の周囲に位置させたパッキン３１の平面図を示す。図４中、仮想線は当接面１８を示している。

　この図に示すように、パッキン３１の内径は当接面１８の内径よりも小さく、パッキン３１の外径は当接面１８の外径と同等の大きさである。ここで、同等とは、大きさの程度が同じことを指し、パッキン３１の外径が当接面１８の外径と同一であることのほか、パッキン３１の外径が当接面１８の外径よりも若干大きいことも含む意味である。好ましくは、座金５４の外径とパッキン３１の内径との差にもよるが、パッキン３１の外径が当接面１８の外径よりもわずかに、具体的には１ｍｍから２ｍｍ程度大きく、凸リブ１９を有する部分の外径以下の大きさであるとよい。

　パッキン３１の内径は、座金５４の外径よりも若干大きく、座金５４に嵌合対応する大きさである。

　パッキン３１は、適宜の材料で構成されるが、例えばクロロプレンゴムが好適に使用できる。クロロプレンゴムは機械的強度及び耐候性に優れており、ガス透過率が小さいからである。

　以上のように構成された保護キャップ１１は、次のように使用される。

　まず、図５に示したように、被固定物５１の表面５１ａから突出したボルト５２の基部の座金５４の周りにパッキン３１を置く。ボルト５２とナット５３と座金５４と被固定物５１の表面５１ａには、図１に示したようにボルトの長手方向に延びる直線Ｌをマジックインキなどで付しておくと、後でナット５３が緩んだ場合に、そのことが外部から視認しただけでわかることになる。

　パッキン３１を被固定物５１の表面５１ａに置いた状態で、ボルト５２とナット５３と座金５４に保護キャップ１１を被せるように覆って、ボルト被覆部１２の雌ねじ１４をボルト５２に螺合する。雌ねじ１４の螺合に先立って、内パッキン２１の内周縁部は弾性変位を伴ってボルト５２のねじに係止する。また内パッキン２１はボルト５２のねじに対する係止によって、保護キャップ１１の回転動作に負荷を与える。

　保護キャップ１１の回転に伴いナット被覆部１３の当接面１８は被固定物５１の表面５１ａに向けて降下し、回転しながらパッキン３１に接する。パッキン３１は、保護キャップ１１の回転を受けて被固定物５１の表面５１ａとの間で相対回転するとともに、当接面１８との間でも相対回転する。外周面の他端部に複数の凸リブ１９が形成されているので、回転作業はしやすく、強力に締め付けることができる。

　偏平なパッキン３１は、歪を生じることなく雌ねじ１４の螺合で円滑にかつ十分に締め込まれた保護キャップ１１の当接面１８によって被固定物５１の表面５１ａとの間に強く挟み付けられて、被固定物５１の表面５１ａとの間と、当接面１８との間において、良好な封止状態が得られる。

　しかも、十分な締め付け力によってパッキン３１は圧縮されるので、内パッキン２１による抵抗付与と相まって、保護キャップ１１は緩みにくく、封止状態が強力に維持される。

　被固定物５１の表面５１ａから突出しているボルト５２が下向きや横向きの場合には、図６に示したように、保護キャップ１１の当接面１８にパッキン３１を乗せた状態にして、保護キャップ１１の雌ねじ１４をボルト５２に螺合する。この場合も、雌ねじ１４の螺合に先立って内パッキン２１がボルト５２のねじに係止する。このため、保護キャップ１１から手を放しても保護キャップ１１がボルト５２から脱落することはなく、作業性が良好である。

　パッキン３１は別体ではあるが、偏平形状であるので、被固定物５１の表面５１ａに置いた時も保護キャップ１１の当接面１８の上に置いた時も、安定性が良くねじれたりすることもなく、扱いやすく、所望の挟み付け状態が得られる。特に、パッキン３１の内径が座金５４に嵌合対応する大きさであると、取り付け時にパッキン３１の位置が即座に決まる。

　また、パッキン３１の内径は当接面１８の内径よりも小さく、パッキン３１の外径は当接面１８の外径と同等の大きさであるので、パッキン３１は当接面１８によって確実に挟み付けられる一方、パッキン３１の外周部が当接面１８から大きくはみ出すことはない。このため、不測の外力を受けたりしてパッキン３１が損傷したりするおそれを回避できる。つまり、保護キャップ１１による締め付けに関係ないことからパッキン３１が損傷して止水性を損なうことを防止する。

　さらに、保護キャップ１１は全体が透明であるので、内部が良好に視認可能である。このため、ナット５３の緩みのほか、万が一の錆の発生も一目で確認でき、錆の発生があった場合には、錆取りや保護キャップ１１の交換などの対策を迅速にとることができる。

　前述のような保護キャップ１１を用いた保護構造の防錆効果を検証すべく、「ＪＡＳＯ　Ｍ６０９－９１」に基づく複合サイクル腐食試験（ＣＣＴ）を行った。

　試験は、厚さ３．２ｍｍで、たてよこ１００ｍｍの「ＺＡＭ」（登録商標。溶融亜鉛－アルミニウム－マグネシウム合金めっき鋼板）材からなる板材にボルトを挿通しナットで締め付けた試験体を用いた。ボルトの太さはＭ２４である。

　試験体のボルト、ナット及び座金には、鉄にユニクロめっきを施したものと、鉄に溶融亜鉛めっきを施したものと、ステンレス製のものを用いた。

　試験条件は、１サイクルを、２時間の塩水噴霧と、４時間の乾燥と、２時間の湿潤として、２００サイクル繰り返した。塩水噴霧条件は、温度３５±１℃、塩化ナトリウム濃度５±０．５％とし、乾燥条件は、温度６０±１℃、相対湿度２０～３０％ＲＨとし、湿潤条件は、温度５０±１℃、相対湿度９５ＲＨ以上とした。

　試験１では、ユニクロめっきのボルト等を用いた試験体のみのもの（試験体Ａ）と、ユニクロめっきのボルト等を用いた試験体と前述した保護キャップのパッキンなしのもの（試験体Ｂ）に対して、複合サイクル腐食試験を行った。

　この結果は、図７の写真に示すとおりである。

　すなわち、試験体Ａでは、４０サイクルの時点でひどい赤錆が発生しているのに対して、試験体Ｂでは、座金に白錆が若干みられる程度である。８０サイクルになると、試験体Ａでは、さらに赤錆が進行し、ボルトだけではなくナット全体が赤錆で覆われた。これに対して試験体Ｂでは、下のナットに白錆が見られた。１２０サイクルになると、試験体Ａでは、板材も含めて全体に赤錆が進行している。この後、試験体Ａでは、１６０サイクル、２００サイクルと、赤錆がさらに進行するばかりである。試験体Ｂでは、１２０サイクルの段階で、上のナットまで黒く変色し、１６０サイクルでは、ボルトのねじまで黒く変色し、２００サイクルでもボルトのねじまでが黒く変色していることが認められた。

　この結果から、パッキンなしでも保護キャップを付けることによって、錆の発生を抑制することが可能であることがわかる。

　試験２では、溶融亜鉛めっきのボルト等を用いた試験体のみのもの（試験体Ｃ）と、溶融亜鉛めっきのボルト等を用いた試験体と前述した保護キャップのパッキンなしのもの（試験体Ｄ）と、溶融亜鉛めっきのボルト等を用いた試験体と前述したパッキンありの保護キャップのもの（試験体Ｅ）に対して、複合サイクル腐食試験を行った。

　この結果は、図８の写真に示すとおりである。

　すなわち、試験体Ｃでは、４０サイクルで赤錆が見られ、８０サイクルではその赤錆が進行していることがわかる。一方、試験体Ｄでは、４０サイクルでは錆は確認できない。８０サイクルになると、上下２個のナットが黒く変色した。この点、パッキンありの試験体Ｅの場合には、８０サイクルに至っても、錆は見られない。

　試験体Ｃでは、１２０サイクルになると赤錆がさらに進行し、１６０サイクル、２００サイクルと繰り返すに従って赤錆が進行することがわかる。パッキンなしの試験体Ｄは、１２０サイクルになると、上下のナットのほか、ボルトまで黒色に変色し、１６０サイクル、２００サイクルと経ても変色したままであった。一方、パッキンありの試験体Ｅでは、１２０サイクル、１６０サイクル、２００サイクルとサイクルを重ねても、錆は一切発生しなかった。

　この結果から、パッキンを付属した保護キャップを用いると、錆の発生を完全に防止することが可能であることがわかる。また、パッキンありの保護キャップを用いた場合には、錆が生じないので、高い透明性を有している保護キャップを通しての内部の高い視認性は維持されていることもわかる。

　試験３では、ステンレス製のボルト等を用いた試験体のみのもの（試験体Ｆ）と、ステンレス製のボルト等を用いた試験体と前述した保護キャップのパッキンなしのもの（試験体Ｇ）と、ステンレス製のボルト等を用いた試験体と前述したパッキンありの保護キャップのもの（試験体Ｈ）に対して、複合サイクル腐食試験を行った。

　この結果は、図９の写真に示すとおりである。

　すなわち、試験体Ｆでは、４０サイクルにおいて座金の下に白錆が見られ、ボルトには赤錆が見られた。８０サイクルになると、ボルトの赤錆が進行した。一方、試験体Ｇでは、４０サイクルでも、８０サイクルでも、錆の発生は見られない。パッキンありの試験体Ｈの場合も、８０サイクルに至っても、錆は見られない。

　試験体Ｆでは、１２０サイクル、１６０サイクル、２００サイクルと、徐々に赤錆が進行してゆくことがわかる。一方、パッキンなしの試験体Ｇは、２００サイクルに至っても、錆は見られない。パッキンありの試験体Ｈの場合も、２００サイクルになっても、錆は一切発生しなかった。

　この結果から、パッキンなしの場合でも錆防止が可能な場合があるが、パッキンを付属した保護キャップを用いると、錆の発生を完全に防止できることがわかる。また、パッキンありの保護キャップを用いた場合に、試験２の結果と同じで、内部の高い視認性が維持されていることもわかる。

　以上の試験結果から、環状をなす別体のパッキンを付属した前述の保護キャップを用いると、高い防錆効果が得られるといえる。

　以上の説明では、ナットを２個重ねて止める場合に使用する保護キャップを例示したが、図１０に示したように、ナットを１個使用する場合に用いられる保護キャップ１１としてもよく、図１１に示したように高力ボルトナットを使用する場合に用いられる保護キャップ１１としてもよい。いずれの場合も、ボルトナットの大きさに対応して寸法が適宜設定される。

　図１０に示した保護キャップ１１のように、ボルト被覆部１２とナット被覆部１３の間の段差部１５が水平である場合には、内パッキン２１は、前述のスリット２２を省略するとよい。

　図１１に示した保護キャップ１１のように、高力ボルトナットの保護に使用する場合には、前述のような高い気密性、封止性を得られることから、特に高力ボルトナットにおいてこれまで用いられていた防錆油の充填を省略することができる。

　以上に説明した構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。

　１１…ボルトナット保護キャップ
　１２…ボルト被覆部
　１２ａ…一端
　１３…ナット被覆部
　１４…雌ねじ
　１５…段差部
　１５ａ…天井面
　１８…当接面
　１９…凸リブ
　２１…内パッキン
　３１…パッキン
　５２…ボルト
　５３…ナット
　５４…座金

Claims (7)

1. 一端が閉鎖された筒状でボルトの端部を覆うボルト被覆部と、前記ボルト被覆部の他端から連設されて前記ボルトに螺合したナットを覆う筒状のナット被覆部を有し、前記ボルト被覆部の内部に前記ボルトの雄ねじが螺合する雌ねじが形成されたボルトナット保護キャップであって、
   前記ナット被覆部の他端の当接面に挟み付けられる環状をなす別体のパッキンを付属した
   ボルトナット保護キャップ。
2. 前記パッキンが偏平形状である
   請求項１に記載のボルトナット保護キャップ。
3. 前記パッキンの内径が前記当接面の内径よりも小さく、前記パッキンの外径が前記当接面の外径と同等の大きさである
   請求項１または請求項２に記載のボルトナット保護キャップ。
4. 前記パッキンの内径が前記ナットの下に位置する座金に嵌合対応する大きさである
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のボルトナット保護キャップ。
5. 前記ボルト被覆部と前記ナット被覆部の間の段差部の天井面に、内周縁が前記ボルトのねじ谷に入り込む大きさの変形可能な内パッキンを備えた
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のボルトナット保護キャップ。
6. 全体が透明である
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のボルトナット保護キャップ。
7. 外周面の他端部に、外周方向に突出する複数の凸リブを有する
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のボルトナット保護キャップ。

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