WO2021106409A1 - 弛緩防止ナット - Google Patents

弛緩防止ナット Download PDF

Info

Publication number
WO2021106409A1
WO2021106409A1 PCT/JP2020/038786 JP2020038786W WO2021106409A1 WO 2021106409 A1 WO2021106409 A1 WO 2021106409A1 JP 2020038786 W JP2020038786 W JP 2020038786W WO 2021106409 A1 WO2021106409 A1 WO 2021106409A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nut
bolt
peripheral surface
screw
loosening
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/038786
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康雅 正司
Original Assignee
合同会社Ysコーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 合同会社Ysコーポレーション filed Critical 合同会社Ysコーポレーション
Priority to JP2020559580A priority Critical patent/JP7171980B2/ja
Priority to CN202080095146.2A priority patent/CN115023557B/zh
Publication of WO2021106409A1 publication Critical patent/WO2021106409A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/02Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down
    • F16B39/12Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down by means of locknuts

Definitions

  • the present invention relates to a double nut type anti-loosening nut in which the bolt and the nut have the same axial core wire for forming a screw fastening body in which the member to be fastened is fixed by using the bolt and the nut and does not loosen.
  • screw fastening is to join / fix by applying a compressive force as an action / reaction to the member to be fastened, and from inside and outside the joining / fixing portion of the screw fastening body. Bolts and screws are not broken or loosened even when a large force is applied (Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 discloses a screw fastening troubles due to work mistakes and design mistakes.
  • screw fastening using bolts and nuts is a wedge shape in which the shape of the threads of the bolts and nuts is tilted with respect to the bolt axis direction when a load due to vibration or rotation is applied in the direction perpendicular to the axis of the screw fastening body. Because the flank contact surface of the threads of the bolt and nut slips relatively, the nut rotates in the loosening direction, and conversely, when the load is removed, the nut does not return completely and the bolt slips. It has been analyzed that the nuts return to their original positions, and it has been pointed out that the screw fastening loosens when the load and removal of this load are repeated (Non-Patent Document 2).
  • Patent Documents 1 to 3 For example, in the olden days, a double nut for stopping loosening by eccentrically fitting a convex portion of a first nut and a concave portion of a second nut was developed and is still widely used (Patent Documents 1 to 3). The mechanism of the anti-loosening double nut will be described with reference to Patent Document 3.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a process of mounting a loosening prevention double nut, which exerts a loosening prevention effect by eccentrically fitting the convex portion of the first nut and the concave portion of the second nut, which is quoted from Patent Document 3.
  • the loosening prevention double nut 1 is composed of a first nut 2 and a second nut 3 having screw holes 2-1 and 3-1 formed in a penetrating shape, respectively.
  • the first nut 2 is formed with a convex portion 2-2 having a tapered outer peripheral surface 2-3 whose diameter is reduced outward in the axial direction around the screw hole 2-1 and is formed on the outer circumference of the convex portion 2-2.
  • the surface 23 is slightly eccentric with respect to the screw hole 2-1.
  • the second nut 3 is formed with a recess 3-2 into which the convex portion 2-2 of the first nut 2 is fitted, and the inner peripheral surface 3-3 of the recess 3-2 is concentric with the screw hole 2-1. It is formed in a shape.
  • the outer peripheral surface 2-3 axial center P of the convex portion 2-2 of the first nut 2 and the screw hole 2-1 axial center O of the second nut 3 have the convex portion 2-2 and the concave portion by the amount of eccentricity d.
  • the eccentric fitting double nut is a nut having a convex portion having an outer diameter eccentric from the axis of the bolt for forming the screw fastening body, and the bolt thereof.
  • the following problems are inherent. This will be described with reference to FIG.
  • both can be screwed between the screw shaft 4 and the screw holes 2-1 of the first nut 2 and the second nut 3. Since the diameter of the screw hole 21 is formed to be slightly larger than the diameter of the screw shaft 4, there is a minute gap between the two. Due to the existence of this minute gap, when only the first nut 2 is tightened without tightening the second nut 3, the upper surface of the female screw of the first nut 2 and the lower surface of the male screw of the screw shaft 4 are pressed against each other, and the lower surface of the female screw is pressed. A gap is formed between the screw shaft 4 and the upper surface of the male screw of the screw shaft 4.
  • the convex portion 2-2 and the concave portion 3-2 are eccentric, so that the first nut 2 is in the eccentric direction of the convex portion 2-2 with respect to the screw hole 2-1.
  • the eccentric side of the convex portion 2-2 with respect to the screw hole 2-1 that is, the outer peripheral surface axial center P of the convex portion 2-2 of the first nut 2 when viewed from the screw hole axial center O of the second nut 3.
  • the wedge is driven in, and the contact surfaces are in close contact with each other without forming a gap.
  • the surface pressure of the contact surface between the first nut 2 and the object to be fastened 5 increases in the vicinity of the lower part of the convex portion 2-2 on the eccentric direction side, but the surface pressure of the contact surface on the opposite side is reversed. Decrease. This phenomenon is considered to be peculiar to the locking nut that fits eccentrically.
  • the screw holes 2-1 are radially inside the outer peripheral surface 2-3 of the convex portion 2-2 or the inner peripheral surface 3-3 of the concave portion 3-2, respectively, and the convex portion 2-2 is the screw hole 2-1. Since it is eccentric with respect to the screw hole 2-2, the wall thickness of the convex portion 2-2 is non-uniform in the circumferential direction, and the wall thickness of the convex portion 2-2 gradually increases in the eccentric direction with respect to the screw hole 2-1 of the convex portion 22. The wall thickness of the convex portion 2-2 gradually decreases in the circumferential direction opposite to the eccentric direction. This also suggests the problem that the mechanical strength of the eccentric fitting nut is dependent on the thinnest portion.
  • the screw shaft 4 has an axial stress and a radial stress. It is described that it acts and has an anti-loosening effect.
  • the first solution is to allow a part of the thread in the circumferential direction of the upper part of the screw hole 2-1 of the first nut 2 to bulge inward in the radial direction as compared with the other part ().
  • Patent Document 4 ).
  • the first nut 2 when the first nut 2 is screwed to the screw shaft 4, the first nut 2 can be quickly manually fastened to a predetermined fastening completion position, and a part of the bulging circumferential direction can be fastened.
  • the first nut 2 comes into contact with the screw shaft 4, the first nut 2 is pulled toward a part in the circumferential direction and is fastened in a slightly eccentric state with respect to the screw shaft 4. Therefore, when the second nut 3 is fastened to the screw shaft 4 and the convex portion 2-2 and the concave portion 3-2 of both nuts 2 and 3 are fitted, both nuts are eccentric with respect to the screw shaft 4.
  • the second solution is to provide a protrusion at a predetermined position on the outer peripheral surface 2-3 of the convex portion 2-2 of the first nut 2, and the protrusion is integrally formed by heading or the like with a nut constituent material.
  • Patent Document 5 Patent Document 5
  • both nuts can be relatively eccentric by engaging the protrusion with the inner peripheral surface 3-3 of the recess 3-2 of the second nut 3. Therefore, by fastening the first nut 2.
  • the tip of the protrusion is pressed and deformed inward in the radial direction, and even if the second nut 3 is concentrically fastened to the screw shaft 4, the second nut 2
  • the effect is that the second nut can be fastened until there is no gap between the lower surface and the upper surface of the first nut. Therefore, even if the first nut is released from the object to be fastened 5, the first nut 2 can be held by the second nut 3, and the loosening prevention action is maintained.
  • Patent Document a problem of productivity of the first nut 2 in which the outer peripheral surface 2-3 of the convex portion 2-2 is eccentric, which is shown in FIG. 1, is described (Patent Document). 6).
  • a lower nut having a screw hole, an upper nut having a screw hole, and an intermediate ring arranged between these upper and lower nuts are provided.
  • the lower nut is provided with a convex portion having an outer peripheral surface on which the intermediate ring is fitted, or the concave portion having an inner peripheral surface on which the intermediate ring is fitted internally is provided concentrically with the screw hole.
  • a special double nut for preventing loosening has been proposed in which each of the nuts is fitted so as to be relatively rotatable (Patent Document 6).
  • the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the eccentric intermediate ring are fitted between the convex portion and the concave portion of the upper and lower nuts, so that the shaft of the first nut and the bolt having the conventional eccentric convex portion It has the same performance as the loosening prevention effect by eccentric fitting with the second nut that has a recess in the center, but since there is no uneven thickness part and hexagon nut part, the upper and lower nuts and intermediate rings with high dimensional accuracy by the heading method Easy to manufacture.
  • the conventional loosening prevention nut by eccentric fitting of the first nut having an eccentric convex portion and the second nut having a concave portion of the axial center of the bolt has a unique problem due to its structure.
  • the improved eccentric mating lock nut is structurally more complex, less productive, and transformed into a lock nut that deviates from the eccentric fit lock mechanism. It has been suggested that there is a limit to the lock nut that fits eccentrically.
  • Patent Documents 9 to 11 a locking nut that does not utilize eccentric fitting for forming a screw fastening body using bolts and nuts, for example, the following three types of locking nuts has been studied.
  • the locking nut disclosed in Patent Document 9 is a double nut composed of an upper nut 6 and a lower tightening nut 7, as shown in FIGS. 2 and 3 cited.
  • the upper nut 6 has a male taper 6-3 in which an annular portion 6-2 is integrally formed at the lower portion of the upper nut portion 6-1 and the outer circumference of the annular portion 6-2 is reduced in diameter downward, and an upper nut portion 6 A continuous internal screw 6-4 is engraved inside the tubular shape of -1 and the annular portion 6-2, and a horizontal split groove 6-5 and a horizontal split groove 6-5 are formed above the annular portion 6-2 in the horizontal direction.
  • the lower tightening nut 7 has a female taper 7-2 on the outer periphery of the recess 7-1 formed in the upper inner peripheral portion thereof so as to compress the male taper 6-3 of the upper nut 6. Is.
  • the double nut having such a configuration when the bolt 8 is attached to the member to be fastened, the lower tightening nut 7 is fastened, and the upper nut 6 is screwed from the upper part thereof, the upper inner peripheral portion of the lower tightening nut 7 is screwed.
  • a male taper 6-3 formed in a reduced diameter on the outer circumference of the upper nut 6 is press-fitted into the female taper 7-2 of the formed recess 7-1, and at the same time, is integrally formed at the lower part of the upper nut portion 6-1.
  • the spring-like elastic projectile 6-7 composed of the vertical split groove 6-6 communicating with the horizontal split groove 6-5 formed in the ring portion 6-2 is reduced in diameter, and the bolt 8 is firmly tightened. It is stated that the spring action of the elastic projectiles 6-7 can ensure that the screw fasteners of the bolts 8 and the nuts 6 and 7 are prevented from loosening while being hugged.
  • the springy elastic projectile 6-7 composed of the vertical split groove 6-6 communicating with the horizontal split groove 6-5 formed in the annular portion 6-2 is The pressure is reduced by the female taper 7-2 on the outer circumference of the recess 7-1 formed in the lower tightening nut 7, and the diameter of the internal screw 6-4 of the upper nut 6 is reduced in the circumferential direction. Since the diameter is reduced in the direction, the male screw of the bolt 8 and the female screw of the internal screw 6-4 of the upper nut are in line contact in the circumferential direction, and the recess 7-1 formed in the lower tightening nut 7 is formed.
  • the elastic terminal 6-7 is reduced in the circumferential direction due to the compression of the female taper 72 on the outer circumference, and the flank and bolt 8 of the lowermost thread in the direction of the lower tightening nut 7 of the inner screw 6-4 of the upper nut 6
  • the flanks of the threads of the male screw will be in close contact with each other, and at the same time these one flank will be in close contact with each other, the frictional force between the two will rise sharply, and the diameter reduction of the elastic terminal 6-7 in the circumferential direction will be reduced. It has been confirmed that no further is possible.
  • the screw fastening surface can be prevented from loosening only by the close contact between the flanks of one of the threads of the bolt 8 and the upper nut 6, and the bolt and nut such as eccentric fitting can be prevented. It is considered that it is not possible to expect an effect such as preventing loosening due to the close contact of the screw contact surfaces of a plurality of flanks.
  • Patent Document 10 a wedge structure, a double nut structure, a bite structure, and a fastening / locking structure are used to prevent loosening of bolts and nuts, and a locking lock device that can easily perform maintenance by visual inspection. It is disclosed.
  • This lock device basically has two forms.
  • the first form is composed of an upper nut, a lower nut, and a fastener, and the upper nut has a screw hole continuous with a nut screw hole on the abutting surface, a plurality of radial slits, and an outer peripheral corner of the tip.
  • the abutment convex portion to have is formed, and the lower nut has a tapered through-hole receiving portion that contacts the abutment convex portion of the upper nut on the abutment surface concentrically with the lower nut screw hole.
  • a coupler-shaped square cylinder having a locking protrusion is formed in the portion, and the fastener is the upper nut in the fastening state in which the upper nut and the lower nut are screwed into the fastening bolt and the spanner angle position is the same. It is a fastening body under the double nut condition that is loosely fitted and fastened in the intermediate gap position between the lower nut and the lower nut.
  • the lower nut is provided with a groove provided radially in the tapered through-hole receiving portion, and the upper nut and the lower nut are screwed into the fastening bolt.
  • FIG. 4 cites a schematic cross-sectional view illustrating each part and the working state of each part related to the loosening prevention of the loosening prevention lock device for preventing the loosening of the bolts and nuts of the former, and describes the working state.
  • the explanation is shown below.
  • the body to be fastened 14 is fastened with a fastening bolt 13 and a lower nut 10 with an arbitrary tightening axial force.
  • the upper nut 9 is screwed into the fastening bolt 13, and the tip outer peripheral corner portion 9-4 of the abutting convex portion 9-1 of the upper nut 9 screwed into the fastening bolt 13 is tapered transparent to the lower nut 10.
  • the pitch gap between the fastening bolt 13 and the threaded portion of the upper nut 9 in the axial direction J is offset to one side. Further, when the upper nut 9 is screwed, the tip outer peripheral corner portion 9-4 of the abutting convex portion 9-1 of the upper nut 9 bends in the perpendicular axis direction G of the fastening bolt 13 gradually and gradually from the end portion 8. , Tightened evenly over the entire circumference.
  • the upper nut can be tightened with a small tightening force.
  • 9 and the lower nut 10 can be rotated to easily align the spanner angles of the upper nut 9 and the lower nut 10.
  • the coupler type fastener 11 is loosely fitted into the intermediate gap position 12 between the upper nut 9 and the lower nut 10 and fastened by the locking protrusion 11-1.
  • the same state as in the first form occurs, so that the tip outer peripheral corner portion 9-4 of the abutting convex portion 9-1 of the upper nut 9 is the lower nut 10. It is considered that the taper through-hole receiving portion 13 is made to bite into a plurality of radially provided grooves 10-2 to compensate for the insufficient loosening prevention effect.
  • Patent Document 11 provides a cross male screw with a right-handed screw and a left-handed screw, and provides a right-handed nut with a right-handed screw and a left-handed nut with a left-handed screw.
  • the nuts are overlapped and tightened, and both nuts are fixed to each other by linear pressing contact between the inclined pressing part provided on one nut and the vertical pressing part provided on the other nut, and both for the cross male screw.
  • a nut loosening prevention mechanism configured to prevent nut loosening is disclosed.
  • this nut loosening prevention mechanism requires a special cross male screw that is finely and accurately processed to form a screw fastener, there is a problem that it is a nut loosening prevention method that is not versatile. Have. However, even from the viewpoint of the nut loosening prevention effect, it has the same essential problems as those of Patent Documents 9 and 10.
  • FIG. 6 a right-handed screw nut 15 with a right-handed screw and a left-handed screw nut 18 with a left-handed screw are overlapped and tightened on a cross male screw with a right-handed screw and a left-handed screw, and an inclination provided on the left-handed screw nut 18.
  • the pressing portion 20 and the vertical pressing portion 17 provided on the right-hand screw nut 15 are in linear pressing contact with each other, so that both nuts are fixed to each other, and an enlarged main part showing a mechanism for preventing loosening of both nuts with respect to the cross male screw.
  • a schematic cross-sectional view is taken from Patent Document 11.
  • the screw fastening surface can be prevented from loosening only by the close contact between the threads of the right-handed screw nut 15 and the thread of the bolt 13 between the flanks, and a plurality of threads such as eccentric fitting can be prevented. It is considered that it is not possible to expect the effect of preventing loosening due to the close contact between the flanks.
  • Double nuts are made from two nuts with screw holes of the same axis. It is configured so that one has a recess and the other has a protrusion, and either the inner circumference of the recess or the outer circumference of the protrusion is eccentric, and when these are tightened, both nuts are respectively relative to the screw hole axis.
  • the bolt is displaced in the radial direction, a large radial stress is applied to the bolt, and the multiple threads of the bolt and the multiple threads of the nut having a convex portion are brought into close contact with each other, and the threaded contact surfaces of the multiple flanks of the threads are formed. It is one of the effective anti-loosening double nuts that exerts the anti-relaxing effect of the screw fastener by being generated.
  • the concave or convex portion of the nut is eccentric with respect to the axial center of the bolt, so that the wall thickness of the concave or convex portion is uneven in the circumferential direction.
  • the mechanical strength of the eccentric fitting anti-loosening nut depends on the thinnest part.
  • the anti-loosening double nut that does not use eccentric fitting is due to the linear pressing after the linear contact between the bolt and both nuts on the circumference.
  • the frictional force of the threaded surfaces of the two flanks rises sharply, making it difficult to proceed further, and at most the threaded surfaces formed by one flank of the bolt and nut threads.
  • the present invention solves such a problem of the conventional anti-loosening double nut, and can form a strong screw fastening body by the screw contact surface between a plurality of flanks of the bolt and the thread of the nut, and can form a strong screw fastening body, and the axial core line of the bolt. It is an object of the present invention to provide an anti-loosening nut capable of maintaining a strong screw joint against directional thermal expansion, vibration, and mechanical deformation. Further, the anti-loosening nut of the present invention is a double nut having the same axis, has uniform mechanical strength, and has processing suitability corresponding to a heading method, a cutting method, etc., and has a wide versatility. It is an object of the present invention to provide an anti-loosening nut.
  • the present inventor can bring a plurality of flanks of the nut thread, which is pressed and reduced in diameter by controlling the contact position of the double nut on the same axis, and the bolt thread into close contact with each other, and is extremely strong. We have found that it is possible to form a screw fastener, which has led to the completion of the present invention.
  • the present invention is a double nut type anti-loosening nut composed of a first nut and a second nut for forming a screw fastener to which a member to be fastened is fixed by using a bolt and a nut.
  • the first nut is the screw hole of the same axis as the bolt, the mounting part that comes into contact with the member to be fastened, the first tightening part for screwing into the bolt, and the flank and the first of the screw thread of the bolt.
  • a reduced diameter portion is formed to generate a plurality of threaded contact surfaces without gaps between the flanks of the nut threads and a bolt restraint portion having an outer peripheral surface of the same axial core line as the bolt.
  • It is a double nut type anti-loosening nut characterized by having a pressure contact portion having an inner peripheral surface of the same axial core line as a bolt that generates a plurality of screw contact surfaces having no gap between the flanks of the screw thread.
  • At least two or more screw contact surfaces without a gap between the flank of the thread of the bolt and the flank of the thread of the first nut are generated by the reduced diameter portion, and the number is three or more. Is more preferable, and four or more are more preferable. These do not necessarily have to be continuous, and there is no problem even if they are discontinuous. There is a lower limit for the number of flanks to prevent loosening of the screw fastener, but there is no limit to the upper limit, and it is designed according to the form and strength of the first and second nuts, the specifications of the screw fastener, etc. It is possible to do.
  • the double nut type anti-loosening nut of the present invention has a cylindrical surface of the screw hole of the first nut (meaning a cylindrical surface having an effective diameter, a valley diameter, or an outer diameter of the screw hole. The same shall apply hereinafter).
  • the anti-loosening nut of the present invention is a double nut having the same axial core wire, has a uniform mechanical strength, and has a workability suitable for a heading method, a cutting method, etc., and has a wide versatility. It has.
  • the cylindrical surface of the screw hole of the first nut flexes uniformly in the same axial core line direction of the bolt and nut to reduce the diameter, so that uniform stress in the axial core line direction of the bolt and nut is applied to the circumference.
  • the position where the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the first nut and the tip of the inner peripheral surface of the pressure contact portion of the second nut come into contact with each other is first.
  • the position of the bolt is preferably at least 0.50 pitch or more, more preferably 0.75 pitch or more, and 1.00 pitch or more in the axial direction from the tip of the bolt restraint portion of the nut. Is even more preferable.
  • the upper limit can be designed according to the form and strength of the first and second nuts, the specifications of the screw fastener, and the like.
  • a pitch of 0.50 or more is the minimum necessary condition for the flanks of the threads of the bolt and the flanks of the threads of the screw holes of the first nut to be in close contact with each other in succession, and is 0.75 pitch.
  • the above is a condition for the flanks of the screw threads of the bolt and the flanks of the screw threads of the first nut to be in close contact with each other in succession, and the pitch is 1.00 or more.
  • the reduced diameter portion formed in the bolt restraint portion of the first nut is particularly large if the cylindrical surface of the screw hole of the first nut can be uniformly bent in the same axial direction of the bolt and nut to reduce the diameter.
  • the bolt restraint portion of the first nut may be, but not limited to, a plurality of grooves recessed in the axial direction of the bolt and the nut.
  • the reduced diameter portion formed in the bolt restraint portion of the first nut may be a plurality of slits formed in the bolt restraint portion of the first nut in the axial direction of the bolt and the nut.
  • a slit is more preferable because the cylindrical surface of the screw hole of the first nut bends uniformly in the same axial direction of the bolt and the nut and the diameter is easily reduced.
  • the reduced diameter portion formed in the bolt restraint portion of the first nut has a shape opposite to that of a plurality of slits formed in the bolt restraint portion of the first nut in the axial direction of the bolt and the nut. It may be a pillar.
  • the slit can be defined as a reduced diameter portion whose volume is smaller than the volume of the first nut restraint portion, and the pillar means that the volume of such a slit is 50 that of the bolt restraint portion of the first nut. It can be defined as a reduced diameter portion with a volume exceeding%.
  • the number of grooves, slits, and columns is not limited, but a plurality of grooves, slits, and columns may be formed at positions centered on the axis of symmetry of the bolt and nut, and all of them may be three or more. Preferably, it is more preferably 4 or more, and even more preferably 6 or more. However, as long as the number, size, and shape of the grooves, slits, and columns do not adversely affect the anti-loosening effect of the screw fastener and the mechanical strength of the bolt restraint of the first nut, It is not limited, and can be designed according to the material, the shape of the bolt, the nut, and the like.
  • the cylindrical surface of the screw hole of the first nut flexes uniformly in the same axial center line direction of the bolt and the nut to reduce the diameter.
  • uniform stress in the axial direction of the bolt and nut is applied to the bolt in a cylindrical surface shape instead of a circumferential line shape, and the cylindrical surface of the screw hole of the first nut is the same axial core line of the bolt and nut.
  • the shape of the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the first nut is convex, and the shape of the inner peripheral surface of the pressure contact portion of the second nut is not particularly limited as long as it can flex uniformly in the direction and reduce the diameter. Is concave, the bolt restraint portion can be fitted and inserted into the pressure contact portion, and the tip portion of the inner peripheral surface of the pressure contact portion contacts and presses the outer peripheral surface of the bolt restraint portion at a predetermined position from the tip portion of the bolt restraint portion. It is preferable that the shape is capable of being formed.
  • the outer peripheral surface of the bolt restraint portion at a predetermined position from the tip end portion of the bolt restraint portion means a circumferential portion at a predetermined position in the mounting portion direction in which the bolt restraint portion of the first nut comes into contact with the fastened member.
  • the position of the bolt is at least 0.75 pitch or more, as described above, at least in the axial direction from the tip surface of the bolt restraint portion of the first nut. It is more preferably 0 pitch or more, and even more preferably 1.5 pitch or more.
  • the convex shape of the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is such that the contact between the bolt restraint portion of the first nut and the pressure contact portion of the second nut is the tip of the inner peripheral surface of the pressure contact portion as described above.
  • the condition that the portion contacts and presses the outer peripheral surface of the bolt restraint portion at a predetermined position from the tip portion of the bolt restraint portion can be more satisfied, and the nut for forming the screw fastening body can be easily screwed into the bolt.
  • the bottom surface is the side of the mounting portion that has the same axial core wire of the bolt and nut and is in contact with the member to be fastened.
  • the contact between the bolt restraint portion of the first nut and the pressure contact portion of the second nut is, as described above, the inner peripheral surface of the pressure contact portion.
  • the condition that the tip portion contacts and presses the outer peripheral surface of the bolt restraint portion at a predetermined position from the tip portion of the bolt restraint portion can be more satisfied, and the nut for forming the screw fastening body can be easily screwed into the bolt.
  • the concave shape of the substantially columnar side surface having the same axial core wire as the bolt and nut, and the tip of the inner peripheral surface of the pressure contact portion.
  • the concave shape of the substantially conical trapezoidal side surface whose bottom surface is the portion side, the concave shape of the substantially conical trapezoidal side surface whose upper surface is the tip end side of the inner peripheral surface of the pressure contact portion, the concave shape of the substantially polygonal columnar side surface, and the tip end side of the inner peripheral surface of the pressure contact portion.
  • the bottom surface is a concave shape of a substantially polygonal cone-shaped side surface, and the concave shape of a substantially polygonal cone-shaped side surface having the tip end side of the inner peripheral surface of the pressure contact portion as the upper surface.
  • the shape of the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the first nut and the shape of the inner peripheral surface of the pressure contact portion of the second nut can be any combination, the bolt restraint portion and the pressure contact portion can be fitted. It is an anti-loosening nut composed of a highly versatile first nut and second nut.
  • the shape of the outer peripheral surface of the bolt restraint portion and the shape of the inner peripheral surface of the pressure contact portion on the horizontal plane of the bolt restraint portion and the pressure contact portion a combination of a circular shape and a polygonal shape and a combination of circular shapes are preferable, and a combination of circular shapes is more preferable.
  • the bolts and nuts from the pressure contact portion to the bolt restraint portion are the same when the tip portion of the inner peripheral surface of the pressure contact portion contacts and presses the outer peripheral surface of the bolt restraint portion at a predetermined position from the tip portion of the bolt restraint portion.
  • the bolts and nuts In order to facilitate the transmission of stress in the axial center line direction and screwing of nuts into bolts, and to reduce wear between the outer peripheral surface of the bolt restraint portion and the inner peripheral surface of the pressure contact portion that come into contact with each other, the bolts and nuts must be used.
  • At least the shape of the tip of the inner peripheral surface of the pressure contact portion is a substantially arc shape or a chamfered shape.
  • a method for forming a more stable screw fastening body by using the anti-loosening nut of the present invention That is, a flange is provided on the side to be fastened of the mounting portion of the first nut. With this flange, the contact area between the mounting portion of the first nut and the member to be fastened becomes large, the first nut can be stably screwed into the member to be fastened, and the frictional force can be increased. , The anti-relaxation effect can be enhanced.
  • the problem caused by the eccentric fitting of the anti-relaxation double nut using the conventional eccentric fitting can be solved, and the linear pressing of the anti-loosening double nut without using the eccentric fitting can be achieved. It solves the problems that arise and can form a strong screw fastening body by the flank threaded surfaces of multiple threads of bolts and nuts, for thermal expansion, vibration, and mechanical deformation in the axial direction of the bolt. On the other hand, it is possible to realize an anti-loosening nut that can maintain a strong screw joint.
  • the anti-loosening nut of the present invention is a double nut having the same axis, has uniform mechanical strength, and has processing suitability corresponding to a heading method, a cutting method, etc., and has a wide versatility. Anti-loosening nuts can be provided.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a mounting process of a loosening prevention double nut, which exerts a loosening prevention effect by eccentrically fitting the convex portion of the first nut and the concave portion of the second nut, which is quoted from Patent Document 3. .. Enlargement of the main part showing the usage state of the lock nut, in which the wedge effect due to the tight fitting of the upper nut with the male taper of the double nut and the lower nut with the female taper acts on the bolt, which is quoted from Patent Document 9. It is a schematic diagram.
  • FIG. 9 is a schematic front view (a) and a schematic plan view (b) of an upper nut in which a bullet projectile is formed by using a T-shaped split groove, which is quoted from Patent Document 9.
  • An anti-loosening lock device composed of an upper nut, a lower nut, and a fastener, which is quoted from Patent Document 10, and has a wedge structure, a double nut structure, and a fastening / locking structure to prevent the bolts / nuts from loosening. It is sectional drawing which shows the operation state of each part and each part which concerns on a loosening prevention.
  • Loosening prevention of loosening prevention lock device which is composed of an upper nut and a lower nut having a groove, which is quoted from Patent Document 10, and prevents loosening of bolts and nuts by a wedge structure, a double nut structure, and a bite structure.
  • It is sectional drawing which shows the operation state of each part and each part which concerns on.
  • a right-handed screw nut with a right-handed screw and a left-handed nut with a left-handed screw were overlapped and tightened on a cross male screw with a right-handed screw and a left-handed screw, which was quoted from Patent Document 11, and provided on one of the nuts.
  • a double-nut type anti-loosening nut composed of a first nut and a second nut according to an embodiment of the present invention, which is attached with a screw hole of the same axial core wire as the bolt and in contact with a member to be fastened.
  • a portion, a first tightening portion for screwing into a bolt, and a reduced diameter portion in which the flanks of the threads of the bolt and the flanks of the threads of the screw holes form a plurality of threaded contact surfaces without gaps are formed.
  • a first nut with a bolt restraint having the same outer peripheral surface of the axis as the bolt, a screw hole on the same axis as the bolt, a second tightening part for screwing into the bolt, and a bolt. It has an inner peripheral surface of the same axial core line as the bolt, which presses the restraint part and the flank of the thread of the bolt and the flank of the thread of the screw hole of the first nut generate multiple threaded contact surfaces without gaps.
  • FIG. 7 A schematic cross section showing a state immediately before forming a screw fastening body in which a second nut provided with a pressure contact portion is screwed into a bolt inserted into a member to be fastened for forming a screw fastening body to prevent loosening.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion according to the embodiment of the present invention is a slit formed through the bolt restraint portion, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is convex on the side surface of the truncated cone.
  • FIG. 7 a schematic plan view (a) and a schematic cross-sectional view (b) of a second nut in which the inner peripheral surface of the pressure contact portion is concave on the side surface of the cylinder according to the embodiment of the present invention.
  • a second nut is further screwed in from the state of the schematic cross-sectional view (a) and FIG. 10 (a) showing the state immediately before forming the screw fastening body in which relaxation is prevented as shown in FIG. 7, and the screw fastening body is screwed.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a state immediately after formation, for explaining a mechanism by which the anti-loosening nut of the present invention prevents the screw fastening body from loosening.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion according to the embodiment of the present invention is a groove recessed in the outer peripheral surface of the bolt restraint portion, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is the side surface of the truncated cone. It is a plan view (a) and a cross-sectional schematic view (b) of the first nut which is convex.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion according to the embodiment of the present invention is a space for erecting the bolt restraint portion in the shape of a column, and the bolt restraint portion is columnar.
  • FIG. 7 It is a schematic plan view (a) and a schematic cross-sectional view (b) of the first nut in which the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is convex on the side surface of the truncated cone.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion according to the embodiment of the present invention is a slit formed through the bolt restraint portion, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is the side surface of the dodecagonal frustum.
  • FIG. 7 It is a plan view (a) and a cross-sectional schematic view (b) of the first nut which is convex.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion according to the embodiment of the present invention is a slit formed through the bolt restraint portion, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is convex on the side surface of the truncated cone.
  • a schematic cross-sectional view of a double nut in which a first nut having a shape and a second nut having a truncated cone-shaped side surface whose inner peripheral surface of the pressure contact portion has the tip end side of the inner peripheral surface of the pressure contact portion as the upper surface are combined. is there.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a double nut in which a first nut having a cylindrical side surface having an inflated portion of a core wire and a second nut having a concave shape on the inner peripheral surface of the pressure contact portion are combined.
  • FIG. 7 to 9 show the state of the screw fastener immediately before being formed by using the double nut type anti-loosening nut composed of the first nut 30 and the second nut 31 according to the embodiment of the present invention.
  • the configuration of the anti-loosening nut is shown.
  • the double nut type anti-loosening nut composed of the first nut 30 and the second nut 31 has a screw hole 30-3 of the same axis Q as the bolt 33 and a member to be fastened 35.
  • the fastened member mounting portion 30-2 that comes into contact with the bolt 33, the first tightening portion 30-21 for screwing into the bolt 33, and the flanks 34-31 of the threads of the bolt 33 and the threads of the screw holes 30-3.
  • a reduced diameter portion 30-13 is formed to generate a plurality of screwed contact surfaces without gaps with the flanks 34-32 of the above, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion 30-111 on the side surface of the conical base having the same axis Q as the bolt 33.
  • a first nut 30 having a bolt restraint portion 30-1, a screw hole 31-3 of the same axis Q as the bolt 33, and a second tightening portion 31-13 for screwing into the bolt 33. Then, by pressing the bolt restraint portion 30-1, the frank 34-31 of the screw thread of the bolt 33 and the frank 34-32 of the screw thread of the screw hole 30-3 of the first nut 30 have a threaded contact surface without a gap. It is composed of a second nut 31 having a pressure contact portion 31-1 having a column side surface-shaped pressure contact portion inner peripheral surface 31-111 having the same axis core line Q as the bolt 33. Then, in FIG.
  • the first nut 30 is screwed into the bolt 33 inserted into the fastened member 35 for forming the screw fastening body until the first nut 30 comes into contact with the fastened member 35, and then the second nut 31 Is a schematic cross-sectional view showing a state immediately before forming a screw fastening body in which both are fitted and loosened after being screwed in from above the first nut 30.
  • FIG. 8 is a schematic plan view (a) and a schematic cross-sectional view (b) showing an example of a typical shape of the first nut 30 used in FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion 30-1 is a slit 30-131 formed through the bolt restraint portion 30-1, and the bolt restraint portion 30-
  • the shape of 1 is the convex shape of the truncated cone
  • the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is the outer peripheral surface of the bolt restraint portion 30-111 which is the side surface of the truncated cone.
  • FIG. 9 is a schematic plan view (a) and a schematic cross-sectional view (b) showing an example of a typical shape of the second nut 31 used in FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.
  • the second nut 31 is a pressure contact portion inner peripheral surface 31-111 in which the pressure contact portion inner peripheral surface of the pressure contact portion 31-1 has a cylindrical side surface shape.
  • the second nut 31 is screwed into the bolt 33. Passes through the contact point 32 between the outer peripheral surface 30-111 of the bolt restraint portion on the side surface of the truncated cone of the bolt restraint portion 30-1 of the nut 30 and the flat tip surface 31-121 of the pressure contact portion 31-1 of the second nut 31.
  • the bolt restraint portion 30-1 is pressed against the pressure contact portion 31-1 on the circumference II of the horizontal plane I.
  • the contact 32 is the bolt 33 and the screw from the upper bottom tip surface 30-12 of the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30 in the direction of the fastened member 35 of the same axis Q of the bolt and the nut. It is designed to be located at about 4 pitches of the threads of holes 30-3.
  • the double nut type anti-loosening nut composed of the first nut 30 and the second nut 31 according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 to 9 prevents the screw fastener from loosening.
  • the mechanism capable of this will be described with reference to the schematic cross-sectional view shown in FIG.
  • FIG. 10A the first nut 30 is screwed into the bolt 33 until it comes into contact with the member to be fastened 35, and then the second nut 31 is screwed into the bolt 33 to form a screw fastener.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view showing a state immediately before the screw fastening, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a state immediately after the second nut 31 is further screwed in from the state of FIG. 10A to form a screw fastening body. It is a schematic diagram.
  • the second nut 31 is screwed into the bolt 33, and the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30 is advanced. And the pressure contact portion 31-1 of the second nut 31 are pressed against the pressure contact portion 31-1 on the circumference of the horizontal plane I passing through the contact 32, and the contact 32 becomes the first. Approximately 4 of the threads of the bolt 33 and the screw hole 30-3 in the direction of the fastened member 35 of the same axis core line Q of the bolt and the nut from the upper bottom tip surface 30-12 of the bolt restraint portion 30-1 of the nut 30.
  • the contact 32 is covered with the same axial core line Q of the bolt and the nut from the upper bottom tip surface 30-12 of the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30.
  • Franks 34-31 (see FIG. 7) of the threads of the bolt 33 and the screw holes 30 of the first nut 30 are located at positions of about 4 pitches of the threads of the bolt 33 and the screw holes 30-3 in the direction of the fastening member 35.
  • An example was used in which about eight of the screw contact surfaces 36 with the flanks 34-32 (see FIG. 8) of the screw thread of -3 were in perfect contact with each other.
  • the contact 32 may be at a position of at least 0.50 pitch or more, and the screw contact surface 36 may be in a state where at least two are in perfect contact with each other.
  • the double nut type anti-loosening nut composed of a typical first nut 30 and a second nut 31 according to an embodiment of the present invention is an ideal screw fastener.
  • the shapes of the first nut 30 and the second nut 31 can be variously modified and used.
  • some of the representative examples are shown in FIGS. 11 to 15.
  • FIG. 11 is a modified example of the first nut 30 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is characterized by a reduced diameter portion.
  • the schematic plan view is shown in (a)
  • the schematic cross-sectional view is shown in (b).
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30 is a prismatic groove 30-132 recessed in the outer peripheral surface 30-111 of the bolt restraint portion on the side surface of the truncated cone of the bolt restraint portion 30-1. It is characterized by being.
  • Such a first nut 30 also has an anti-loosening mechanism similar to that of the screw fastener shown in FIG. 10, and exhibits an excellent anti-relaxation function.
  • the prismatic groove is formed on the outer peripheral surface 30-111 side of the bolt restraint portion on the side surface of the truncated cone, but it may be formed on the screw hole 30-3 side of the first nut.
  • the shape and number are not limited, and the volume of the groove may be larger than the volume of the bolt restraint portion 30-1.
  • the reduced diameter portion formed in the bolt restraint portion of the first nut is such that the bolt restraint portion 30-1 of the first nut is erected in the shape of a pillar. It may be a space 30-133 penetrating in the axial direction of the nut.
  • the bolt restraint portion 30-1 of the first nut in the shape of a pillar formed by such a space 30-133 restrains the bolt, and as shown in FIG. Since the screw contact surface 36-2 in which the gap of 36-1 disappears is generated, the relative movement between the flanks becomes impossible and the loosening of the screw fastener can be prevented.
  • FIG. 13 is also a modified example of the first nut 30 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is characterized by the outer peripheral surface of the bolt restraint portion 30-1.
  • the schematic plan view is shown in (a)
  • the schematic cross-sectional view is shown in (b).
  • the reduced diameter portion of the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30 is a slit 30-131 formed through the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the bolt restraint portion 30-1, and the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is ten. It is characterized in that it is an outer peripheral surface 30-112 of a bolt restraint portion having a side surface shape of a bilateral pyramid. When such a first nut 30 is used, the contact point 32 between the outer peripheral surface 30-112 of the bolt restraint portion on the side surface of the dodecagonal frustum of the bolt restraint portion 30-1 and the tip surface 31-12 of the pressure contact portion 31-1.
  • the horizontal plane I passing through the structure has a circumference II, and the number of contacts 32 is reduced as compared with the screw fastening body shown in FIG. 10, but the same anti-relaxation mechanism can exert the anti-relaxation function.
  • a dodecagon has been used as an example of a polygon, but the polygon is not limited as long as it is a polygon.
  • FIG. 14 is a modified example of the second nut 31 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is characterized by the inner peripheral surface of the pressure contact portion 31-1.
  • the schematic plan view is shown in (a), and the schematic cross-sectional view is shown in (b).
  • the inner peripheral surface of the pressure-welded portion 31-1 of the second nut 31 is characterized by being the inner peripheral surface of the pressure-welded portion 31-112 in the shape of a twelve prism side surface. Even in the combination of such a second nut 31 and the first nut 30 having the bolt restraint portion 30-1 shown in FIG. 8, the outer peripheral surface of the truncated cone side surface of the bolt restraint portion 30-1.
  • the horizontal plane I passing through the contact point 32 between the 30-111 and the tip surface 31-12 of the pressure contact portion 31-1 draws a circumference II, and the contact point 32 is reduced. be able to.
  • the dodecagon has been used as an example of the polygon here as well, it is not limited as long as it is a polygon.
  • FIG. 15 is a modified example of the second nut 31 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is characterized by the tip surface of the pressure contact portion 31-1.
  • the schematic plan view is shown in (a), and the schematic cross-sectional view is shown in (b).
  • the tip surface of the pressure-welded portion of the second nut 31 shown in FIGS. 7, 9 and 13 was a flat surface of the pressure-welded portion 31-121, but in order to reduce the wear of the tip surface of the pressure-welded portion,
  • the tip surface of the pressure contact portion was defined as the tip surface of the pressure contact portion 31-122 having a substantially arcuate cross section of the tip portion.
  • substantially arcuate tip surface of the pressure contact portion has been described here as an example, in addition, a shape having a curvature inside the tip surface of the pressure contact portion and a shape chamfered inside the tip surface of the pressure contact portion, etc.
  • the shape is not limited as long as the contact resistance of the first nut with the outer peripheral surface of the bolt restraint portion is reduced.
  • FIG. 16 is a modified example of the second nut 31 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is a schematic cross-sectional view in which the bolt 33 in FIG. 7 is omitted and combined with the first nut 30 in FIG.
  • the inner peripheral surface of the pressure-welded portion is a truncated cone-shaped inner peripheral surface of the pressure-welded portion 31-113 with the tip end side of the pressure-welded portion 31-1 as the upper surface, and the inner peripheral surface of the pressure-welded portion having a cylindrical side surface is 31-111.
  • the effect is that the cylindrical surface of the screw hole 30-3 of the bolt restraint portion 30-1 of the first nut 30 bends in the direction of the same axis Q of the bolt and nut, and the pressing force for reducing the diameter becomes easier to work. is there.
  • the inner peripheral surface of the pressure contact portion of the second nut is on the tip end side of the pressure contact portion.
  • the side surface of the truncated cone as the bottom surface, and the angle formed by the side surface of the truncated cone of the second nut and the vertical line is smaller than the angle formed by the side surface of the truncated cone of the first nut and the vertical line. It may be.
  • FIG. 17 is a modified example of the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the first nut 30 and the tip surface of the pressure contact portion of the second nut 31 in the screw fastening body shown in FIG. 7, and is a schematic cross section in which the bolt 33 of FIG. 7 is omitted. It is a figure.
  • the outer peripheral surface of the bolt restraint portion of the bolt restraint portion 30-1 has a cylindrical side surface-shaped outer peripheral surface of the bolt restraint portion having an expansion portion 30-15 centered on the same axis Q as the bolt and the nut. It is characterized by being 30-113.
  • the inner peripheral surface of the pressure contact portion 31-1 is a cylindrical side surface, and the inner peripheral surface of the pressure contact portion is 31-111. It is characterized by having a pressure contact portion tip surface 31-123, which is partially arcuate.
  • the contact surfaces of the bolt restraint portion 30-1 and the pressure contact portion 31-1 are both substantially arcuate, the combination of the first nut 30 and the second nut 31 shown in FIG. 14 or more. It becomes possible to reduce the wear, and the number of times of repeated use can be remarkably improved.
  • the anti-loosening nut of the present invention can use the material used for conventional screws.
  • Phosphorus bronze, copper, aluminum, titanium, corten steel, die cast, monel, hasteloy, inconail, and non-ferrous materials such as carpenter can be used.
  • plastics In particular, among plastic materials, engineers are involved in weight reduction of various industrial machines such as transportation machines, transportation machines, chemical machines, precision machines, and machine tools, and various structures such as factories, bridges, steel towers, and tanks. It is preferable to use plastics and inorganic / organic composite materials.
  • inorganic / organic composites reinforced with glass fiber, carbon fiber, and cellulose nanofibers are preferred from the viewpoint of thermal, chemical, and mechanical properties.
  • the anti-loosening nut of the present invention is used for innumerable joining and fixing in various industrial machines such as transportation machines, transportation machines, chemical machines, precision machines, and machine tools, and various structures such as factories, bridges, steel towers, and tanks. Needless to say, it can be used for the screw fastening body of the part. Furthermore, the fundamental screw fastening mechanism of the anti-loosening nut of the present invention can dramatically expand the range of applicable joint / fixing parts by modifying the first nut and the second nut, and is industrially applicable. The availability is considered to be extremely high.
  • Screw hole 32 Contact point between bolt restraint part and pressure welding part 33
  • Bolt 34 Thread 34-11 Bolt thread top 34-12
  • Nut screw thread top 34-21 Bolt thread groove 34-22
  • Nut thread groove 34-31 Bolt thread flank 34-32 Nut thread flank 35
  • Fastened member 36 Bolt restraint thread flank and bolt thread Screw contact surface with Frank 36-1 Screw contact surface before forming a screw fastening body 36-2 Screw contact surface after forming a screw fastening body
  • Coaxial core wire of bolt and nut L Cylindrical hole of screw hole of first nut Diameter reduction direction of the surface I Horizontal plane passing through the contact point between the bolt restraint part and the pressure contact part II Circumference on the horizontal plane I passing through the contact point between the bolt restraint part and the pressure contact part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Bolts, Nuts, And Washers (AREA)

Abstract

本発明は、ボルト及びナットを用いて被締結部材が固定されるネジ締結体を形成するためのダブルナット式弛緩防止ナットであって、ナットの軸心線がボルトと同一で、両者のネジ山のフランク面の接触面積が大きいため、ネジ締結体の弛緩がなく、あらゆるボルトに対応可能で成形加工が容易なナット提供することを目的としている。そのため、本発明のダブルナット式弛緩防止ナットは、ボルトと同一の軸心線のネジ孔、被締結部材と着接する装着部、ボルトに螺嵌するための第一締付け部、及び、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する縮径部が形成され、ボルトと同一の軸心線の外周面を有するボルト拘束部を備えている第一のナットと、ボルトと同一の軸心線のネジ穴、ボルトに螺嵌するための第二締付け部、及び、ボルト拘束部を押圧してボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する、ボルトと同一軸心線の内周面を有する圧接部を備えている第二のナットとから構成されている。

Description

弛緩防止ナット
 本発明は、ボルト及びナットを用いて被締結部材が固定され、弛緩することがないネジ締結体を形成するための、ボルトとナットが同一軸心線を有するダブルナット式弛緩防止ナットに関する。
 輸送機械、運搬機械、化学機械、精密機械、及び、工作機械等の各種産業機械、並びに、工場、橋梁、鉄塔、タンク等の各種建造物において、無数の接合・固定部があり、その目的に応じて、ネジ締結、溶接、ロウ付け、圧入、及び、接着等の方法が適用される。
この中で、ネジ締結は、その他の接合・固定方法と異なり、被締結部材に作用反作用としての圧縮力が働くことによって接合・固定するものであり、ネジ締結体の接合・固定部の内外から大きな力が加えられても、ボルト及びネジは破壊されることがなく、緩むこともない(非特許文献1)。
しかし、作業ミス及び設計ミス等によるネジ締結のトラブルとして、数多くの緩みと疲労破壊が報告されている(非特許文献1)。
また、ボルト及びナットを用いたネジ締結は、ネジ締結体の軸直角方向に振動及び回転等による荷重が付加されると、ボルト及びナットのネジ山の形状が、ボルト軸方向に対し傾いた楔形になっているため、ボルト及びナットのネジ山のフランク接触面が相対的に滑り、ナットが緩む方向に回転すること、逆に、その荷重が削除されると、ナットは戻りきらず、ボルトは滑って元の位置に戻ることが解析され、この荷重の負荷・削除が繰り返されるとネジ締結が緩むという問題も指摘されている(非特許文献2)。
特に、ネジ締結体の軸直角方向への振動及び回転等によるネジ締結に掛かる荷重の正逆の付加及び削除に基づくネジの緩みは、ネジ締結体の本質的な問題であり、各種産業機械及び各種建造物のネジ締結体の定期的なメンテナンスが必要であることを意味している。そして、この膨大な数のネジ締結体の定期的なメンテナンスには、莫大な労力及び費用が掛かり、業務の中断による莫大な損失を伴うため、可能な限り少なくすることが、古くより望まれている。
例えば、古くは、第一ナットの凸部と第二ナット凹部とを偏心嵌合させることによって緩みを止めるダブルナットが開発され、現在も広く用いられている(特許文献1~3)。その緩み止めダブルナットの機構を、特許文献3を引用して説明する。
図1は、特許文献3から引用した、第一ナットの凸部と第二ナットの凹部とを偏心嵌合させることにより緩み止め効果を発揮する、緩み止めダブルナットの装着過程を示す断面模式図である。この緩み止めダブルナット1は、ネジ孔2-1、3-1が、それぞれ、貫通状に形成された第一ナット2と第二ナット3とからなる。第一ナット2には、ネジ孔2-1の周りに軸方向外方に従って縮径するテーパ状の外周面2-3を有する凸部2-2が形成され、この凸部2-2の外周面23はネジ孔2-1に対して微小量偏心されている。一方、第二ナット3には、第一ナット2の凸部2-2が嵌合する凹部3-2が形成され、凹部3-2の内周面3-3はネジ孔2-1と同心状に形成されている。このように、第一ナット2の凸部2-2の外周面2-3軸心Pと第二ナット3のネジ孔2-1軸心Oとは偏心量dだけ凸部2-2と凹部3-2とが偏心されていることによって、第一ナット2及び第二ナット3を締め付けた際には、両ナット2、3がそれぞれネジ孔軸心に対して径方向にずれ込み、ネジ軸4に大きな径方向の応力が作用し、この応力により緩み止め効果を発揮するものである。特に、この緩み止め効果は、大きな径方向の応力によって、ネジ軸4の複数のネジ山と第一ナット2のネジ孔2-1の複数のネジ山とが密着してネジ山の複数のフランク同士の螺接面が生成されることに起因しているものと考えられる。
しかしながら、このような偏心嵌合させる緩み止めダブルナットにも、偏心したナットを用いることに由来する改良すべき課題が内在していると考えられる報告がある(例えば、特許文献3~8)。
偏心嵌合させる緩み止めダブルナットは、特許文献3~5に記載されているように、ネジ締結体を形成するためのボルトの軸心から偏心した外径の凸部を有するナットと、そのボルトと同一の軸心である内径の凹部を有するナットを嵌合させるため、次のような課題を内在している。図1を用いて説明する。
一般的な雄ネジと雌ネジの有効径と同様に、ネジ軸4と第一ナット2及び第二ナット3のネジ孔2-1との間には、両者を螺合可能となるように、ネジ孔21の径はネジ軸4の径よりも若干大きく形成されているので、両者の間には微小な隙間が存在する。この微小な隙間が存在することにより、第二ナット3を締め付けず、第一ナット2だけを締め付けた状態では、第一ナット2のメネジ上面とネジ軸4のオネジ下面とが圧接され、メネジ下面とネジ軸4のオネジ上面との間には隙間が形成される。この状態で第二ナット3を締め付けていくと、凸部2-2と凹部3-2とが偏心されているので、第一ナット2はネジ孔2-1に対する凸部2-2の偏心方向の反対側、すなわち、第一ナット2の凸部2-2の外周面軸心Pから見て第二ナット3のネジ孔軸心Oの方向、のオネジとメネジの接触面には微小な隙間が生じる。逆に、ネジ孔2-1に対する凸部2-2の偏心方向側、すなわち、第二ナット3のネジ孔軸心Oから見て第一ナット2の凸部2-2の外周面軸心Pの方向、のオネジとメネジの接触面においては楔を打ち込むように作用し、接触面は密着して隙間を生じることはない。その結果、凸部2-2の偏心方向側の下方近傍での第一ナット2と被締結体5との接触面の面圧は増大するが、その反対側の接触面の面圧は逆に減少する。この現象は、偏心嵌合する緩み止めナット固有のものであると考えられる。
また、ネジ孔2-1はそれぞれ凸部2-2の外周面2-3又は凹部3-2の内周面3-3より径方向内側にあり、凸部2-2がネジ孔2-1に対して偏心しているため、凸部2-2の肉厚は周方向に不均一となっており、凸部22のネジ孔2-1に対する偏心方向に凸部2-2の肉厚は徐々に厚くなり、偏心方向とは反対側の周方向で凸部2-2の肉厚は徐々に薄くなっている。これも、偏心嵌合する緩み止めナットの力学的強度が最も肉厚の薄い部分に依存してしまうという課題を示唆するものである。
ただし、このような現象があったとしても、第一ナット2と被締結体5との接触面の面圧が不均一であっても、ネジ軸4に軸方向の応力と径方向への応力が作用し、緩み止め効果を奏することが記載されている。
一方では、上記課題に対し、第二ナット3がネジ軸4に対して僅かに偏心した状態で締結され、第一ナット2が被締結体5から浮いた状態となっても偏心嵌合による大きな緩み止め作用が維持されるように、第一ナット2の凸部2-2と第二ナット3の凹部3-2とを嵌合させた状態で両ナット2、3を一緒にネジ軸4に対して螺着し、第一ナット2の下面を被締結体5に当接させた後、まず、第一ナット2を所定の締め付けトルクで締結し、その後、第二ナット3を所定の締め付けトルクで締結するという施工法による解決手段が提案されている(特許文献4)。
しかし、このような施工法によれば、施工手順が煩雑であり、数多くのナットを施工する必要がある場合には、工期の長期化や施工コストの高騰を招くという課題が生じることになる。
また、図1の偏心嵌合する緩み止めナットを用いたネジ締結体において、ネジ軸4の軸方向への熱膨張、並びに、振動及び変形が生じると、第一ナット2が被締結体5から遊離するという現象が発生することが記載されている(特許文献3~5)。このような第一ナット2の被締結体5からの遊離は、第一ナット2下面に作用していた偏荷重が消失すると共に、第一ナット2がネジ軸4に対して傾くことが許容され、第二ナット3を更に締め込む余裕が生じてしまうため、第一ナット2がネジ軸4に生じさせていた径方向の応力が大きく減少し、一般のダブルナットと大差ない、又は、一般のダブルナットを適正に締結した場合よりも緩み止め作用が低減するという課題生じる。
そこで、熱膨張によって生じる上記遊離の課題の解決手段として、第一ナット2のネジ孔2-1内周面のうち、ネジ孔2-1に対する第一ナット2の凸部2-2の偏心方向の反対側、すなわち、第一ナット2の凸部2-2の外周面軸心Pから見て第二ナット3のネジ孔軸心Oの方向のネジ孔2-1に、樹脂又は軟質金属を被覆することが記載されている(特許文献3)。
この解決手段は、第二ナット3を締結していない状態でも、全周に亘ってネジ軸4と第一ナットのネジ孔2-1内周面との間の隙間を解消し、第二ナット3を締結する際に、第一ナット2の位置ずれが生じず、第二ナット3の締結完了時において第一ナット2と被締結体5との接触圧は全周に亘り均一化されため、ネジ軸4が軸方向に熱膨張して第一ナット2が被締結体5から離反したとしても、第一ナット2と第二ナットの間におけるネジ軸4に作用する軸方向応力、及び、径方向応力の低下を防止できるという効果を奏するものである。
更に、振動及び変形によって生じる上記遊離の課題に対して、次のように二つの解決手段が記載されている。
第一の解決手段は、第一ナット2のネジ孔2-1の上部側部位の周方向の一部のネジ山が他の部位と比較して径方向内方に膨出させるものである(特許文献4)。
  この解決手段により、ネジ軸4に第一ナット2を螺着する際は、手作業で第一ナット2を所定の締結完了位置まで迅速に締結することができ、膨出させた周方向一部がネジ軸4に当接することによって第一ナット2が周方向一部側に引き寄せられてネジ軸4に対して僅かに偏心した状態で締結されるという効果を奏する。従って、第二ナット3をネジ軸4に締結し、両ナット2、3の凸部2-2と凹部3-2とを嵌合させると、両ナットがネジ軸4に対して偏心された状態で締結され、両ナット2、3及びネジ軸4に大きな水平力が作用するので、第一ナット2が被締結体5から遊離しても、この水平力が解除されることなく、緩み止め作用が維持されるという効果が記載されている。しかし、この解決手段では、緩み止め防止効果を奏するが、ボルトを締めるトルクの制御が困難であり、ボルトに負荷される張力を規定したネジ締結を実現できない可能性がある。
第二の解決手段は、第一ナット2の凸部2-2の外周面2-3の所定箇所に突起部を設けるものであり、突起部は、ナット構成材料によって圧造等により一体成形することができる(特許文献5)。
  この解決手段により、突起部が第二ナット3の凹部3-2の内周面3-3に係合することによって両ナットを相対的に偏心させることができるので、第一ナット2の締結によって突起部に大きな押圧力が作用すると、突起部の先端部が径方向内方に押圧変形され、第二ナット3がネジ軸4に対して同心状に締結されていても、第二ナット2の下面と第一ナットの上面との隙間がない状態まで第二ナットを締結可能となるという効果を奏する。従って、第一ナットが被締結体5から遊離しても、第二ナット3によって第一ナット2を保持することが可能となり、緩み止め作用が維持される。
更に、偏心嵌合する緩み止めナット固有の課題として、図1に示す、凸部2-2の外周面2-3が偏心した第一ナット2の生産性の課題が記載されている(特許文献6)。
従来、上記偏心凸部2-2を有する第一ナット2を製造する方法としては、偏心凸部2-2を第一ナット本体(六角ナット部)と共に一体成形する圧造加工法や、偏心凸部2-2を刻設する切削加工法が知られている。しかし、圧造加工法は、金属材料が、凸部2-2では偏心方向に偏って流動し、六角ナット部では周方向に偏りなく流動する必要があるという矛盾する解決困難な課題がある。一方、切削加工法は、圧造加工後に切削工程が必要となり、製造工程数の多く、切削に時間を要するという課題がある。特に、切削加工法においては、偏心凸部2-2を有する第一ナット2を製造するため、特殊な旋削加工装置及び旋削加工方法が開示されている(特許文献7及び8)。
そこで、この生産性の課題を解決する、偏心を利用した緩み止めナットとして、ネジ孔を有する下ナットと、ネジ孔を有する上ナットと、これら上下ナットの間に配置される中間リングとを備え、下ナットに中間リングが外嵌する外周面を有する凸部がネジ孔と同心状に設けられるか、又は、上ナットに中間リングが内嵌する内周面を有する凹部がネジ孔と同心状に設けられかのいずれかであって、中間リングの外周面と内周面とが互いに偏心されている緩み止め特殊ダブルナットで、中間リングが、凸部及び凹部に対してこれらの軸心回りに相対回転自在にそれぞれが嵌合する緩み止め特殊ダブルナットが提案された(特許文献6)。
この解決手段により、偏心した中間リングの外周面と内周面とが、上下ナットの凸部と凹部との間に嵌合することによって、従来の偏心凸部を有する第一ナットとボルトの軸心の凹部を有する第二ナットとの偏心嵌合による緩み止め効果と同等の性能を有するが、偏肉部位と六角ナット部がないため、圧造加工法による寸法精度の高い上下ナット及び中間リングの製造が容易に行える。
しかしながら、従来の偏心凸部を有する第一ナットとボルトの軸心の凹部を有する第二ナットとの偏心嵌合による緩み止めナットは、その構造に起因する固有の課題を有していることに変わりなく、その改良された偏心嵌合する緩み止めナットは、構造的に複雑化しており、生産性が低くなるばかりか、偏心嵌合による緩み止め機構から逸脱した緩め止めナットに変質しており、偏心嵌合する緩み止めナットの限界が示唆されている。
そのため、ボルト及びナットを用いたネジ締結体を形成するための、偏心嵌合を活用しない緩み止めナット、例えば、次に示すような三種の緩み止めナットを検討した(特許文献9~11)。
特許文献9に開示されている緩み止めナットは、引用した図2及び3に示すように、上部ナット6と下部締付ナット7からなるダブルナットである。上部ナット6は、上部ナット部6-1の下部に円環部6-2が一体形成され、円環部6-2の外周を下方に縮径する雄テーパ6-3と、上部ナット部6-1と円環部6-2の筒状内部に連続した内ネジ6-4が刻設されると共に、円環部6-2の上方部に水平方向の割り溝6-5と、水平方向の割り溝6-5に連通する縦割り溝6-6が設けられることによりバネ性を有する弾発突子6-7が形成されている。一方、下部締付ナット7は、その上方内周部に形成した凹部7-1の外周が、上部ナット6の雄テーパ6-3を縮圧させるような雌テーパ7-2となっているものである。
このような構成のダブルナットよれば、被締結部材にボルト8を取り付け、下部締付ナット7を締結し、その上部より上部ナット6を螺合すると、下部締付ナット7の上方内周部に形成した凹部7-1の雌テーパ7-2に、上部ナット6の外周に縮径状に形成された雄テーパ6-3が圧入されると同時に上部ナット部6-1の下部に一体形成された円環部6-2に形成された水平方向の割り溝6-5に連通する縦割り溝6-6からなるバネ性の弾発突子6-7が縮径し、ボルト8を強固に抱着すると共に、この弾発突子6-7のバネ作用によって、ボルト8とナット6、7とのネジ締結体の緩み止めを確実なものとすることができると記載されている。
 しかしながら、本発明者によれば、円環部6-2に形成された水平方向の割り溝6-5に連通する縦割り溝6-6からなるバネ性の弾発突子6-7は、下部締付ナット7に形成された凹部7-1の外周の雌テーパ7-2で縮圧され、上部ナット6の内ネジ6-4の円周方向に縮径することになるが、円周方向への縮径であるため、ボルト8の雄ネジと上部ナットの内ネジ6-4の雌ネジとの円周方向の線接触となり、下部締付ナット7に形成された凹部7-1の外周の雌テーパ72の縮圧による弾発端子6-7が円周方向に縮径し、上部ナット6の内ネジ6-4の下部締付けナット7方向の最下端のネジ山のフランクとボルト8の雄ネジのネジ山のフランクとが密着することになり、これら一つのフランク同士が密着すると同時に両者の摩擦力が急激に上昇し、弾発端子6-7の円周方向の縮径は、それ以上不可能であることが確認されている。従って、多くともボルト8と上部ナット6のネジ山の一つのフランク同士の螺接面の密着でしかネジ締結体の緩み止めを防止することができず、偏心嵌合のようなボルト及びナットの複数のフランク同士の螺接面の密着による緩み止めのような効果を期待することはできないと考えられる。
特許文献10では、楔構造、ダブルナット構造、食い込み構造、及び、締結・ロック構造によって、ボルト・ナットの緩み止め防止を図ると共に、視認による保守管理を容易に行なうことができる緩み止めロック装置が開示されている。
この緩み止めロック装置は、基本的には、二つの形態がある。第一の形態は、上ナット、下ナット、及び、締結体で構成され、上ナットには、突き当て面にナットネジ孔と連続するネジ孔、放射状の複数のスリット、及び、先端外周角部を有する突き当て凸部が形成され、下ナットには、突き当て面に上ナットの突き当て凸部と当接するテーパ透孔受け部が下ナットネジ孔と同心状に形成され、締結体には、中央部に係止突部を有するカプラー状の角筒体を形成されており、上ナットと下ナットが締結ボルトに螺合してスパナ角位置が同位置にある締結状態において、締結体が上ナットと下ナットの中間隙間位置に遊嵌されて留められるダブルナット状況下の締結体である。第二の形態は、締結体を除く上記緩み止めロック装置において、下ナットが、上記テーパ透孔受け部に放射状に設けられた溝を備えており、上ナットと下ナットが締結ボルトに螺合する締結状態において上ナットの突き当て凸部の先端外周角部が下ナットのテーパ透孔受け部の放射状に複数設けられた溝に食い込んで係止するダブルナット状況下の締結体である。
図4には、前者のボルト・ナットの緩み止めを防止する緩み止めロック装置の緩み止めに係る各部品及び各部の作用状態を説明する断面模式図を引用し、記載されているその作用状態の説明を次に示す。まず、被締結体14を締結ボルト13と下ナット10で任意の締め付け軸力で締結する。次いで、上ナット9が、締結ボルト13に螺合され、締結ボルト13に螺合された上ナット9の突き当て凸部9-1の先端外周角部9-4が、下ナット10のテーパ透孔受け部10-1に突き当たるまで螺合されると、締結ボルト13と上ナット9のねじ部の軸方向Jのピッチ隙間が一方に片寄せられる。更に、上ナット9が螺合されると、上ナット9の突き当て凸部9-1の先端外周角部9-4が締結ボルト13の直角軸方向Gに撓んで端部8から徐々に且つ、均等に全周囲に亘って締め付けられる。また、この時点において、上ナット9の突き当て凸部9-1の先端外周角部9-4と下ナット10のテーパ透孔受け部13は線接触状態であるため、小さい締め付け力で上ナット9及び下ナット10を回転させ、上ナット9と下ナット10のスパナ角を容易に位置合わせることができる。そして、上ナット9と下ナット10のスパナ角を合わせた後、カプラー型の締結体11を上ナット9と下ナット10の中間隙間位置12に遊嵌させ、係止突部11-1によって留めることによって締結する。
このような作用状態から、特許文献9と同様の課題が抽出される。すなわち、この場合も、上ナット9の螺合を進めると、上ナット9の突き当て凸部9-1の先端外周角部9-4と下ナット10のテーパ透孔受け部13とは、これらの円周上で線接触するため、スリットが形成された突き当て凸部9-1の端部9-2が直角軸方向Gに撓んで、上ナット9の突き当て凸部9-1の最先端のネジ山の一つのフランクとボルト13のネジ山の一つのフランクとが密着することになり、両者の摩擦力が急激に上昇して、それ以上螺合を進めることが困難になる。従って、多くとも突き当て凸部9-1の最先端のネジ山とボルト13のネジ山の一つのフランク同士で形成される螺接面の密着でしかネジ締結体の緩み止めを防止することができず、偏心嵌合のようなボルト及びナットの複数のフランク同士の螺接面の密着による緩み止めのような効果を期待することはできないと考えられる。そのため、カプラー型の締結体11を必要としているものと推測される。
 第二の形態も、図5に示すように、第一の形態と同様の状態が生起するため、上ナット9の突き当て凸部9-1の先端外周角部9-4が下ナット10のテーパ透孔受け部13の放射状に複数設けられた溝10-2に食い込ませ、不足する緩み止めの効果を補っているものと考えられる。
 最後に、特許文献11は、右ネジと左ネジを刻設したクロス雄ネジを設け、右ネジを刻設した右ネジナットと左ネジを刻設した左ネジナットを設けて、クロス雄ネジに双方のナットを重ねて締め込み、一方のナットに設けた傾斜押圧部と他方のナットに設けた垂直押圧部とが相互に線状押圧接触することにより両ナットを相互に固定し、クロス雄ネジに対する両ナットの緩みを防止するように構成したナットの緩み防止機構を開示している。
このナットの緩み防止機構には、ネジ締結体を形成するための、微細かつ精度よく加工される特殊なクロス雄ネジを必要とするため、汎用性に乏しいナットの緩み止め方法であるという課題を有している。しかし、ナットの緩み止め効果という視点に立った場合にも、特許文献9及び10と同様の本質的な課題を有している。
図6は、右ネジと左ネジを刻設したクロス雄ネジに、右ネジを刻設した右ネジナット15と左ネジを刻設した左ネジナット18を重ねて締め込み、左ネジナット18に設けた傾斜押圧部20と右ネジナット15に設けた垂直押圧部17とが相互に線状押圧接触することにより両ナットが相互に固定され、クロス雄ネジに対する両ナットの緩みを防止する機構を示す要部拡大断面模式図を、特許文献11から引用したものである。
 この図から明らかなように、左ネジナット18に設けた傾斜押圧部20と右ネジナット15に設けた垂直押圧部17とが相互に線状押圧接触するため、垂直押圧部17の傾斜押圧部20側の先端面が両ナットの軸心方向に押圧され、右ネジナット15の垂直押圧部17の傾斜押圧部20側先端のネジ山とクロス雄ネジのネジ山とが密着することになり、両者の摩擦力が急激に上昇して、それ以上螺合を進めることが困難になる。従って、多くとも右ネジナット15のネジ山とボルト13のネジ山の一つのフランク同士の螺接面の密着でしかネジ締結体の緩み止めを防止することができず、偏心嵌合のような複数のフランク同士の螺接面の密着による緩み止めのような効果を期待することはできないと考えられる。
 このように、偏心嵌合を利用しないナット緩み止めには、線状押圧接触に起因する課題が存在し、この課題を未だ克服できていない。
実全昭57-184308号公報 特公平3-526号公報 特開平11-6516号公報 特許第6437313号公報 特許第6427022号公報 特許第6427010号公報 特許第4638776号公報 特許第4638777号公報 特開平8-14241号公報 特開2009-275727号公報 実用新案登録第3168087号公報
米谷俊一,コンポーネント技術特集「ねじ締結と摩擦係数」,[on line],YMAHA MOTOR TECHNICAL REVIEW,2004.07.06,[令和2年9月22日検索],インターネット<https://global.yamaha-motor.com/jp/profile/technical/publish/ pdf/browse/38ts_03.pdf> 正司康雅、澤俊行、「軸直角荷重のねじ緩みのメカニズムに関する研究」,[on line],PVP2005-71333,ASME 2005 PVP,COMPUTER TECHNOLOGY, [令和2年9月22日検索],インターネット<https://pdfs.semanticscholar.org/da76/ 84d80ff799131eec03159d509e55f028d273.pdf>
ボルト及びナットを用いて被締結部材が固定され、弛緩することがないネジ締結体を形成するための偏心嵌合による弛緩防止ダブルナットは、同一軸心線のネジ孔を備えた二つのナットから構成され、一方が凹部を、他方が凸部を有し、凹部の内周又は凸部外周のいずれか一方が偏心しており、これらを締め付けた際に、両ナットがそれぞれネジ孔軸心に対して径方向にずれ込み、ボルトに大きな径方向の応力が作用し、ボルトの複数のネジ山と凸部を有するナットの複数のネジ山とが密着してネジ山の複数のフランクの螺接面が生成されることによって、ネジ締結体の弛緩防止効果を発現する、有効な弛緩防止ダブルナットの一つである。
しかしながら、このような偏心嵌合させる弛緩ダブルナットには、偏心嵌合に基づいて、ナットの凹部又は凸部の偏心方向と反対側に、ボルトのネジ山と凸部を有するナットのネジ山の接触面には微小な隙間が生じ、被締結部材と凸部を有するナットの接触面の面圧が低くなるという現象が生起するため、ボルトの軸心線方向の、熱膨張、並びに、力学的振動及び変形によって、ナット締結体の弛緩防止効果が低下するという偏心嵌合固有の問題がある。
また、偏心嵌合させる弛緩ダブルナットには、ナットの凹部又は凸部が、ボルトの軸心に対して偏心しているため、凹部又は凸部の肉厚は周方向に不均一となっており、偏心嵌合する弛緩防止ナットの力学的強度が最も肉厚の薄い部分に依存するという問題も内在している。
更に、偏心嵌合させる凹部及び凸部を備えたナットを圧造加工法により製造する場合には、ナットの偏心に基づく、ナットの各部の金属材料の流動性を制御することが困難であるという問題を有している。また、切削加工法により製造する場合には、圧造加工後に切削工程が必要となり、製造工程数の多く、切削に時間を要するだけでなく、特殊な旋削加工装置及び旋削加工方法が必要であるという問題がある。
一方、偏心嵌合を利用しない弛緩防止ダブルナットは、ボルトと両ナットの円周上における線状接触後の線状押圧によるため、ナットの螺合を進めると、ボルトとナットのネジ山の一つのフランク同士の螺接面の摩擦力が急激に上昇して、それ以上螺合を進めることが困難になり、多くともボルトとナットのネジ山の一つのフランク同士で形成される螺接面の密着でしかネジ締結体の弛緩を防止することができないという問題がある。
本発明は、このような従来の弛緩防止ダブルナットの問題を解決し、ボルトとナットのネジ山の複数のフランク同士の螺接面による、強固なネジ締結体を形成でき、ボルトの軸心線方向の熱膨張、振動、及び、力学的変形に対しても強固なネジ結合体を維持することが可能な弛緩防止ナットを提供することを目的とする。また、本発明の弛緩防止ナットは、同一軸心線のダブルナットであり、均一な力学的強度を備え、圧造加工法及び切削加工法等に対応可能な加工適性を有する、汎用性の広い形体の弛緩防止ナットを提供することを目的とする。
 本発明者は、同一軸心線のダブルナットの接触する位置を制御することによって押圧されて縮径するナットのネジ山と、ボルトのネジ山とのフランクを複数密着させることができ、極めて強固なネジ締結体を形成可能であることを見出し、本発明の完成に至った。
 すなわち、本発明は、ボルト及びナットを用いて被締結部材が固定されるネジ締結体を形成するための、第一のナットと第二のナットから構成されるダブルナット式弛緩防止ナットであって、第一のナットは、ボルトと同一の軸心線のネジ孔、被締結部材と着接する装着部、ボルトに螺嵌するための第一締付け部、及び、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する縮径部が形成されてボルトと同一の軸心線の外周面を有するボルト拘束部を備え、第二のナットは、ボルトと同一の軸心線のネジ穴、ボルトに螺嵌するための第二締付け部、及び、第一のナットのボルト拘束部を押圧してボルトのネジ山のフランクと前記第一のナットのネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成するボルトと同一軸心線の内周面を有する圧接部を備えていることを特徴とするダブルナット式弛緩防止ナットである。
特に、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ山のフランクとの間隙のない螺接面は、縮径部によって、少なくとも2つ以上生成されることが好ましく、3つ以上であることがより好ましく、4つ以上であることがより更に好ましい。これらは、必ずしも連続している必要がなく、これらが不連続であっても問題がない。ネジ締結体の弛緩防止のため、フランクの数の下限値は存在するが、その上限値に制限はなく、第一及び第二のナットの形態及び強度、並びに、ネジ締結体の仕様等によって設計することが可能である。
これは、第二のナットの圧接部で押圧される第一のナットのボルト拘束部のネジ孔の複数のネジ山が、ボルト及びナットの同一軸心線方向へ縮径してその軸心線方向に均一な応力をボルトに掛かり、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面が生成するので、接触するネジ山のフランクの数が大きい程大きな摩擦力が発現し、強固なネジ締結体を作ることができるからである。また、間隙のない螺接面が不連続の場合、極めて微小な空隙がボルトとネットとの間に密閉され、熱が加わった場合に膨張するので、ネジ締結体の弛緩に対する影響はない。
しかも、本発明のダブルナット式弛緩防止ナットは、第一のナットのネジ孔の円筒面(ネジ穴の有効径、谷径、又は、外径とする円柱面を意味する。以下同様。)がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径することによって、ボルト及びナットの軸心線方向へ均一な応力が円周線状ではなく円筒面状でボルトに負荷されるため、ボルトの軸心線方向の熱膨張、振動、及び、力学的変形に対しても強固なネジ結合体を維持することが可能である。
また、本発明の弛緩防止ナットは、同一軸心線のダブルナットであり、均一な力学的強度を備え、圧造加工法及び切削加工法等に対応可能な加工適性を有する、汎用性の広い形体を備えている。
このように、第一のナットのネジ孔の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径することによって、ボルト及びナットの軸心線方向へ均一な応力が円周線状ではなく円筒面状でボルトに負荷されるためには、第一のナットのボルト拘束部外周面と、第二のナットの圧接部内周面の先端部との接触する位置が、第一のナットのボルト拘束部の先端から軸心線方向において、ボルトの少なくとも0.50ピッチ以上の位置であることが好ましく、0.75ピッチ以上であることがより好ましく、1.00ピッチ以上であることがより更に好ましい。ネジ締結体の弛緩防止のため、第一のナットのボルト拘束部外周面と、第二のナットの圧接部内周面の先端部との接触する位置についても、その下限値は存在するが、その上限値は、第一及び第二のナットの形態及び強度、並びに、ネジ締結体の仕様等によって設計することが可能である。
0.50ピッチ以上であることは、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクが連続して複数密着するための必要最低限の条件であり、0.75ピッチ以上であることは、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクが連続して3つ以上密着するための条件であり、1.00ピッチ以上であることは、ボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクが連続して4つ以上密着するための条件である。
第一のナットのボルト拘束部に形成される縮径部は、第一のナットのネジ孔の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径することができれば、特に限定されないが、第一のナットのボルト拘束部にボルト及びナットの軸心線方向に凹設された複数の溝とすることができる。
また、第一のナットのボルト拘束部に形成される縮径部は、第一のナットのボルト拘束部にボルト及びナットの軸心線方向に貫設された複数のスリットとすることもできる。スリットである方が、第一のナットのネジ孔の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径し易くより好ましい。
更に、第一のナットのボルト拘束部に形成される縮径部は、第一のナットのボルト拘束部にボルト及びナットの軸心線方向に貫設された複数のスリットと反対の形状である柱であってもよい。ここで、スリットは、第一のナット拘束部の体積よりも体積が小さい縮径部と定義できるが、柱とは、このようなスリットの体積が第一のナットのボルト拘束部のそれを50%超える体積とした縮径部と定義できる。
上記溝、スリット、及び、柱の数は限定されるものではないが、ボルト及びナットの軸心線を対称の中心とする位置に複数形成されればよく、いずれも3つ以上であることが好ましく、4つ以上であることがより好ましく、6つ以上であることがより更に好ましい。ただし、溝、スリット、及び、柱の数、大きさ、及び、形状は、ネジ締結体の弛緩防止効果及び第一のナットのボルト拘束部の力学的強度に悪影響を及ぼさない範囲であれば、限定されるものではなく、材質、ボルト、及び、ナットの形状等によって設計することが可能である。
一方、本発明の弛緩防止ナットの第一のナット及び第二のナットの形状も、第一のナットのネジ孔の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径することによって、ボルト及びナットの軸心線方向へ均一な応力が円周線状ではなく円筒面状でボルトに負荷され、第一のナットのネジ孔の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線方向へ均一に撓んで縮径することができれば特に限定されるものではないが、第一のナットのボルト拘束部外周面の形状が凸状であり、第二のナットの圧接部内周面の形状が凹状であり、ボルト拘束部が圧接部に嵌挿可能であって、圧接部内周面の先端部が、ボルト拘束部の先端部から所定の位置のボルト拘束部外周面と接触して押圧することできる形状であることが好ましい。なお、ボルト拘束部の先端部から所定の位置のボルト拘束部外周面とは、第一のナットのボルト拘束部の被締結部材と着接する装着部方向の所定の位置の円周部分を意味するが、上述したように、少なくとも、第一のナットのボルト拘束部の先端面から軸心線方向において、上述したように、ボルトの少なくとも0.75ピッチ以上の位置であることが好ましく、1.0ピッチ以上であることがより好ましく、1.5ピッチ以上であることがより更に好ましい。
そして、ボルト拘束部外周面の凸状のより具体的な形状は、第一のナットのボルト拘束部と第二のナットの圧接部との接触が、上述したように、圧接部内周面の先端部が、ボルト拘束部の先端部から所定の位置のボルト拘束部外周面と接触して押圧するという条件をより満足でき、ネジ締結体を形成するためのナットのボルトへの螺嵌を容易に行うと共に、接触するボルト拘束部外周面と圧接部内周面との摩耗を低減するためには、ボルト及びナットの同一軸心線を有する、被締結部材と着接する装着部側を底面とする略円錐台状側面の凸状、被締結部材と着接する装着部側を底面とする略多角垂台状側面の凸状、及び、ボルト及びナットと同一軸心線の膨脹部を有する略柱状側面の凸状等であることが好ましい。
第二のナットの圧接部内周面の凹状のより具体的な形状も、第一のナットのボルト拘束部と第二のナットの圧接部との接触が、上述したように、圧接部内周面の先端部が、ボルト拘束部の先端部から所定の位置のボルト拘束部外周面と接触して押圧するという条件をより満足でき、ネジ締結体を形成するためのナットのボルトへの螺嵌を容易に行うと共に、接触するボルト拘束部外周面と圧接部内周面との摩耗を低減するためには、ボルト及びナットと同一軸心線を有する、略円柱状側面の凹状、圧接部内周面の先端部側を底面とする略円錐台状側面の凹状、圧接部内周面の先端部側を上面とする略円錐台状側面の凹状、略多角柱状側面の凹状、圧接部内周面の先端部側を底面とする略多角錐台状側面の凹状、及び、圧接部内周面の先端部側を上面とする略多角錐台状側面の凹状等であることが好ましい。
以上の第一のナットのボルト拘束部外周面の形状と第二のナットの圧接部内周面の形状とは、どのような組み合わせでも、ボルト拘束部と圧接部とを嵌合することができるので汎用性の高い第一のナットと第二のナットで構成される弛緩防止ナットである。
中でも、上記応力の伝達、ナットの螺嵌、及び、摩耗の観点から、避けることが望ましい。ボルト拘束部及び圧接部の水平面の、ボルト拘束部外周面の形状と圧接部内周面の形状が、円形状と多角形状の組合せ及び円形状の組合せが好ましく、円形状同士の組合せがより好ましい。
同様の観点から、圧接部内周面の先端部がボルト拘束部の先端部から所定の位置のボルト拘束部外周面と接触して押圧する際の圧接部からボルト拘束部へのボルト及びナットの同一軸心線方向の応力の伝達、及び、ボルトへのナットの螺嵌を行い易くすると共に、接触するボルト拘束部外周面と圧接部内周面との摩耗を低減するためには、ボルト及びナットの軸心線を含むその軸心線方向の第二のナットの圧接部の断面において、少なくとも圧接部内周面の先端部の形状を略円弧状又は面取り形状とすることが好ましい。
更に、ボルト拘束部及び圧接部の位置関係及び形状等以外にも、上記本発明の弛緩防止ナットを用い、より安定したネジ締結体を形成するための方法がある。それは、第一のナットの装着部の被締結部材側にフランジを備えることである。このフランジによって、第一のナットの装着部と被締結部材との接触面積が大きくなり、第一のナットを被締結部材に安定して螺入することができ、摩擦力を高めることができるので、弛緩防止効果高めることができる。
 本発明の弛緩防止ナットによれば、従来の偏心嵌合を利用した弛緩防止ダブルナットの偏心嵌合に由来する問題を解決すると共に、偏心嵌合を利用しない弛緩防止ダブルナットの線状押圧に由来する問題を解決し、ボルトとナットの複数のネジ山のフランクの螺接面による、強固なネジ締結体を形成でき、ボルトの軸心線方向の熱膨張、振動、及び、力学的変形に対しても強固なネジ結合体を維持することが可能な弛緩防止ナットを実現することができる。また、本発明の弛緩防止ナットは、同一軸心線のダブルナットであり、均一な力学的強度を備え、圧造加工法及び切削加工法等に対応可能な加工適性を有する、汎用性の広い形体の弛緩防止ナットを提供することができる。
特許文献3から引用した、第一のナットの凸部と第二のナットの凹部とを偏心嵌合させることにより緩み止め効果を発揮する、緩み止めダブルナットの装着過程を示す断面模式図である。 特許文献9から引用した、ダブルナットの雄テーパを備えた上部ナットと雌テーパを備えた下部ナットとの密嵌合による楔効果がボルトに作用する、緩み止めナットの使用状態を示す要部拡大模式図である。 特許文献9から引用した、T字型の割り溝を用いて弾発突子が形成されている上部ナットの正面模式図(a)及び平面模式図(b)である。 特許文献10から引用した、上ナット、下ナット、及び、締結体で構成され、楔構造、ダブルナット構造、及び、締結・ロック構造によって、ボルト・ナットの緩み止めを防止する緩み止めロック装置の緩み止めに係る各部品及び各部の作用状態を示す断面模式図である。 特許文献10から引用した、上ナット、及び、溝を有する下ナットで構成され、楔構造、ダブルナット構造、及び、食い込み構造によって、ボルト・ナットの緩み止めを防止する緩み止めロック装置の緩み止めに係る各部品及び各部の作用状態を示す断面模式図である。 特許文献11から引用した、右ネジと左ネジを刻設したクロス雄ネジに、右ネジを刻設した右ネジナットと左ネジを刻設した左ネジナットを重ねて締め込み、一方のナットに設けた傾斜押圧部と他方のナットに設けた垂直押圧部とが相互に線状押圧接触することによりナットが相互に固定され、クロス雄ネジに対する各ナットの緩みを防止するナットの緩み防止機構の使用状態における、要部拡大断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る、第一のナットと第二のナットから構成されるダブルナット式弛緩防止ナットであって、ボルトと同一の軸心線のネジ孔、被締結部材と着接する装着部、ボルトに螺嵌するための第一締付け部、及び、ボルトのネジ山のフランクとそのネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する縮径部が形成され、ボルトと同一の軸心線の外周面を有するボルト拘束部を備えた第一のナットと、ボルトと同一の軸心線のネジ穴、ボルトに螺嵌するための第二締付け部、及び、ボルト拘束部を押圧してボルトのネジ山のフランクと第一のナットのネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する、ボルトと同一軸心線の内周面を有する圧接部を備えた第二のナットが、ネジ締結体を形成するための被締結部材に挿入されたボルトに螺入され、弛緩が防止されるネジ締結体を形成する直前の状態を示す断面模式図である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部に貫設されたスリットであり、ボルト拘束部外周面が円錐台側面の凸状である第一のナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、圧接部内周面が円柱側面の凹状である第二のナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示した弛緩が防止されるネジ締結体を形成する直前の状態を示す断面模式図(a)と図10(a)の状態から更に第二のナットが螺入され、ネジ締結体を形成した直後の状態を示す断面模式図(b)で、本発明の弛緩防止ナットが、ネジ締結体の弛緩を防止する機構を説明するための断面模式図である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部外周面に凹設された溝であり、ボルト拘束部外周面が円錐台側面の凸状である第一ナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部を柱の形状に立設するための空間であり、ボルト拘束部が柱状であって、ボルト拘束部外周面が円錐台側面の凸状である第一ナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部に貫設されたスリットであり、ボルト拘束部外周面が十二角錐台側面の凸状である第一ナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、圧接部内周面が十二角柱側面の凹状である第二のナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、圧接部内周面が円柱側面の凹状であり、ボルト及びナットの同一軸心線を含むボルト及びナットの同一軸心線方向における圧接部の先端部断面形状が略円弧状である第二のナットの平面模式図(a)と断面模式図(b)である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部に貫設されたスリットであり、ボルト拘束部外周面が円錐台側面の凸状である第の一ナットと、圧接部内周面が、圧接部内周面の先端部側を上面とする円錐台状側面の凹状である第二のナットとを組み合わせたダブルナットの断面模式図である。 図7に示すネジ締結体において、本発明の一実施形態に係る、ボルト拘束部の縮径部が、ボルト拘束部に貫設されたスリットであり、ボルト拘束部外周面が、ボルトと同一軸心線の膨脹部を有する円柱状側面の凸状である第一のナットと、圧接部内周面が円柱側面の凹状である第二のナットとを組み合わせたダブルナットの断面模式図である。
 以下、実施形態を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能であり、請求の範囲に記載した技術思想によってのみ限定されるものである。
 図7~9に、本発明の一実施形態に係る、第一のナット30と第二のナット31から構成されるダブルナット式弛緩防止ナットを用いて形成される直前のネジ締結体の状態及びその弛緩防止ナットの構成を示している。
図7に示すように、第一のナット30と第二のナット31から構成されるダブルナット式弛緩防止ナットは、ボルト33と同一の軸心線Qのネジ孔30-3、被締結部材35と着接する被締結部材装着部30-2、ボルト33に螺嵌するための第一締付け部30-21、及び、ボルト33のネジ山のフランク34-31とそのネジ孔30-3のネジ山のフランク34-32とが間隙のない螺接面を複数生成する縮径部30-13が形成され、ボルト33と同一の軸心線Qの円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111を有するボルト拘束部30-1を備えた第一のナット30と、ボルト33と同一の軸心線Qのネジ穴31-3、ボルト33に螺嵌するための第二締付け部31-13、及び、ボルト拘束部30-1を押圧してボルト33のネジ山のフランク34-31と第一のナット30のネジ孔30-3のネジ山のフランク34-32とが間隙のない螺接面を複数生成する、ボルト33と同一軸心線Qの円柱側面状の圧接部内周面31-111を有する圧接部31-1を備えた第二のナット31から構成されている。そして、図7は、ネジ締結体を形成するための被締結部材35に挿入されたボルト33に第一のナット30が被締結部材35と接触するまで螺入され、次いで、第二のナット31が第一のナット30の上方から螺入された後、両者が嵌合され、弛緩が防止されるネジ締結体を形成する直前の状態を示している断面模式図である。
図8は、本発明の一実施形態に係る、図7で使用された第一のナット30の典型的な形状の一例を示す平面模式図(a)及び断面模式図(b)である。図から明らかなように、この第一のナット30は、ボルト拘束部30-1の縮径部が、ボルト拘束部30-1に貫設されたスリット30-131であり、ボルト拘束部30-1の形状が、円錐台の凸状で、ボルト拘束部外周面は円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111である。
図9は、本発明の一実施形態に係る、図7で使用された第二のナット31の典型的な形状の一例を示す平面模式図(a)及び断面模式図(b)である。図から明らかなように、この第二のナット31は、圧接部31-1の圧接部内周面が円柱側面状の圧接部内周面31-111である。
 図7~9に示すように、第一のナット30が被締結部材35と接触するまでボルト33に螺入された後、第二のナット31のボルト33への螺入を進めると、第一のナット30のボルト拘束部30-1の円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111と第二のナット31の圧接部31-1の平坦な先端面31-121との接点32を通る水平面Iの円周II上で、ボルト拘束部30-1が圧接部31-1に押圧される。ここでは、この接点32は、第一のナット30のボルト拘束部30-1の上底先端面30-12からボルト及びナットの同一軸心線Qの被締結部材35方向に、ボルト33及びネジ孔30-3のネジ山の約4ピッチの位置となるように設計されている。
 そして、図7~9に示された、本発明の一実施形態に係る、第一のナット30と第二のナット31から構成されるダブルナット式弛緩防止ナットが、ネジ締結体の弛緩を防止できる機構を図10に示す断面模式図を用いて説明する。
図10(a)は、第一のナット30が被締結部材35と接触するまでボルト33に螺入された後、第二のナット31のボルト33への螺入を進め、ネジ締結体を形成する直前の状態を示す断面模式図であり、図10(b)は、図10(a)の状態から更に第二のナット31が螺入され、ネジ締結体を形成した直後の状態を示す断面模式図である。
第一のナット30が被締結部材35と接触するまでボルト33に螺入された後、第二のナット31のボルト33への螺入を進め、第一のナット30のボルト拘束部30-1と第二のナット31の圧接部31-1とが、接点32を通る水平面Iの円周上で、ボルト拘束部30-1が圧接部31-1に押圧されと、接点32が、第一のナット30のボルト拘束部30-1の上底先端面30-12からボルト及びナットの同一軸心線Qの被締結部材35方向に、ボルト33及びネジ孔30-3のネジ山の約4ピッチの位置にあるため、第一のナット30のネジ孔30-3の円筒面がボルト及びナットの同一軸心線Qの方向Lに撓んで縮径する。従って、ボルト33のネジ山のフランク34-31(図7参照)と第一のナット30のネジ孔30-3のネジ山のフランク34-32(図8参照)との螺接面36の内、ボルト拘束部30-1の上底先端面30-12から約8つが完全に密着した状態になることによって、ネジ締結体形成前の螺接面36-1に存在した間隙が消失し、ネジ締結体形成後の螺接面36-2が生成され、弛緩しないネジ締結体が形成される。このようなネジ締結は、複数のネジ山のフランクの螺接面に欠陥なく、間隙が消失するため、フランク間の相対移動が不可能になるので、ネジ締結体は、ボルト及びナットの同一軸心線Qの方向の、熱膨張、振動、及び、力学的変形等によっても弛緩することがない(非特許文献2)。
ここで、図面を用いた説明を分かり易くするため、接点32が、第一のナット30のボルト拘束部30-1の上底先端面30-12からボルト及びナットの同一軸心線Qの被締結部材35方向に、ボルト33及びネジ孔30-3のネジ山の約4ピッチの位置として、ボルト33のネジ山のフランク34-31(図7参照)と第一のナット30のネジ孔30-3のネジ山のフランク34-32(図8参照)との螺接面36の約8つが完全に密着した状態である一例を用いた。しかし、上記接点32は、少なくとも0.50ピッチ以上の位置であればよく、上記螺接面36は、少なくとも2つが完全に密着した状態であればよい。
図7~10に示すように、本発明の一実施形態に係る、典型的な第一のナット30と第二のナット31から構成されるダブルナット式弛緩防止ナットは、理想的なネジ締結体を形成することができるが、第一のナット30及び第二のナット31の形状は、種々変形して使用することができる。以下、その代表例の一部を図11~15に示す。
図11は、図7に示すネジ締結体における第一のナット30の変形例で、縮径部に特徴がある。その平面模式図を(a)に、その断面模式図を(b)に示す。
第一のナット30のボルト拘束部30-1の縮径部が、ボルト拘束部30-1の円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111に凹設された角柱状溝30-132であることを特徴としている。このような第一のナット30によっても、図10に示したネジ締結体と同様の弛緩防止機構であり、優れた弛緩防止機能を発揮する。ここでは、角柱状の溝が円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111側に形成されているが、第一ナットのネジ孔30-3側に形成されてもよい。そして、形状及び数は限定されず、ボルト拘束部30-1の体積よりも溝の体積の方が大きくても構わない。
更に、図12に示すように、第一のナットのボルト拘束部に形成される縮径部は、第一のナットのボルト拘束部30-1を柱の形状に立設するような、ボルト及びナットの軸心線方向に貫設された空間30-133であってもよい。このような空間30-133によって形成される柱の形状をした第一のナットのボルト拘束部30-1がボルトを拘束し、図10に示すように、複数のネジ山のフランクの螺接面36-1の間隙が消失した螺接面36-2を生成するため、フランク間の相対移動が不可能になりネジ締結体の弛緩を防止することができる。
図13も、図7に示すネジ締結体における第一のナット30の変形例で、ボルト拘束部30-1の外周面に特徴がある。その平面模式図を(a)に、その断面模式図を(b)を示す。
第一のナット30のボルト拘束部30-1の縮径部が、ボルト拘束部30-1のボルト拘束部外周面に貫設されたスリット30-131であり、ボルト拘束部外周面が、十二角錐台側面状のボルト拘束部外周面30-112であることに特徴を有する。このような第一のナット30を用いると、ボルト拘束部30-1の十二角錐台側面状のボルト拘束部外周面30-112と圧接部31-1の先端面31-12との接点32を通る水平面Iは円周IIを描き、図10に示したネジ締結体と比較して、接点32が減少するが、同様の弛緩防止機構で、弛緩防止機能を発揮することができる。特にこの場合、図示していないが、スリットを十二角錐台の頂点の位置に形成することが好ましい。なお、ここでは、多角形の一例として十二角形を用いて説明したが、多角形であれば限定されるものではない。
図14は、図7に示すネジ締結体における第二のナット31の変形例で、圧接部31-1の圧接部内周面に特徴がある。その平面模式図を(a)に、その断面模式図を(b)に示す。
第二のナット31の圧接部31-1の圧接部内周面が、十二角柱側面状の圧接部内周面31-112であることに特徴がある。このような第二のナット31と、図8に示すボルト拘束部30-1を有する第一のナット30との組合せにおいても、ボルト拘束部30-1の円錐台側面状のボルト拘束部外周面30-111と圧接部31-1の先端面31-12との接点32を通る水平面Iは円周IIを描き、接点32が減少するが、同様の弛緩防止機構で、弛緩防止機能を発揮することができる。なお、ここでも、多角形の一例として十二角形を用いて説明したが、多角形であれば限定されるものではない。
図15は、図7に示すネジ締結体における第二のナット31の変形例で、圧接部31-1の先端面に特徴がある。その平面模式図を(a)に、その断面模式図を(b)に示す。
図7、9、及び、13に示す第二のナット31の圧接部先端面は、いずれも平坦な圧接部平坦面31-121であったが、圧接部先端面の摩耗を低減させるために、圧接部先端面をその先端部断面が略円弧状の圧接部先端面31-122とした。このような圧接部先端面の形状とすることによって、本発明の弛緩防止ナットの、弛緩防止機能を低下させることなく、反復使用回数を向上させることができる。また、ここには、略円弧状の圧接部先端面を一例として説明したが、その他、圧接部先端面の内側に曲率を有している形状及び圧接部先端面の内側に面取りされた形状等、第一のナットのボルト拘束部外周面との接触抵抗が削減される形状であれば限定されるものではない。
図16は、図7に示すネジ締結体における第二のナット31の変形例で、図7のボルト33を省略し、図7の第一のナット30と組み合わせた断面模式図である。圧接部内周面が、圧接部31-1の先端部側を上面とする円錐台側面状の圧接部内周面31-113であることを特徴としており、円柱側面状の圧接部内周面31-111よりも第一のナット30のボルト拘束部30-1のネジ孔30-3の円筒面が、ボルト及びナットの同一軸心線Qの方向へ撓んで縮径する押圧が働き易くなるという効果がある。
図示していないが、図16の変形例としては、第一のナットのボルト拘束部外周面が円錐台側面状であれば、第二のナットの圧接部内周面が圧接部の先端部側を底面とする円錐台側面状であって、第二のナットの円錐台側面と鉛直線との成す角が、第一のナットの円錐台側面と鉛直線との成す角よりも小さい円錐台側面状であってもよい。
図17は、図7に示すネジ締結体における、第一のナット30のボルト拘束部外周面及び第二のナット31の圧接部先端面の変形例で、図7のボルト33を省略した断面模式図である。第一のナット30は、ボルト拘束部30-1のボルト拘束部外周面が、ボルト及びナットと同一軸心線Qを中心とする膨脹部30-15を有する円柱側面状のボルト拘束部外周面30-113であることを特徴としている。一方、第二のナット31は、圧接部31-1の圧接部内周面が円柱側面状の圧接部内周面31-111であるが、圧接部31-1の先端面を、その先端部断面の一部を略円弧状とした圧接部先端面31-123であることに特徴がある。このような組み合わせは、ボルト拘束部30-1と圧接部31-1の接触面が共に略円弧状であるため、図14で示した第一のナット30と第二のナット31との組合せ以上に摩耗の低減を図ることが可能になり、反復使用回数を顕著に向上させることができる。
以上、本発明の弛緩防止ナットは、従来のネジに使用されている素材を利用できることは言うまでもない。普通鋼材、並びに、炭素鋼材、並びに、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン銅鋼、及び、マンガンクロム鋼等の合金鋼材、並びに、ステンレス鋼材、並びに、プラスチック材、並びに、黄銅、リン青銅、銅、アルミニウム、チタン、コルテン鋼、ダイキャスト、モネル、ハステロイ、インコネイル、及び、カーペンター等の非鉄材等を使用することができる。
特に、輸送機械、運搬機械、化学機械、精密機械、及び、工作機械等の各種産業機械、並びに、工場、橋梁、鉄塔、タンク等の各種建造物における軽量化においては、プラスチック材の中でも、エンジニアプラスチック、及び、無機/有機複合材を使用することが好ましい。特に、ガラスファイバー、カーボンファイバー、及び、セルロースナノファイバーを用いて強化された無機/有機複合材料が、熱的、化学的、力学的特性という観点から好ましい。
 本発明の弛緩防止ナットは、輸送機械、運搬機械、化学機械、精密機械、及び、工作機械等の各種産業機械、並びに、工場、橋梁、鉄塔、タンク等の各種建造物における無数の接合・固定部のネジ締結体に利用できることは言うまでもない。更に、本発明の弛緩防止ナットの根本的なネジ締結機構は、第一のナット及び第二のナットを改造することによって、適用できる接合・固定部の範囲を飛躍的に拡大でき、産業上の利用可能性は極めて高いと考えられる。
1 緩み止めダブルナット
2 第一ナット
2-1 第一ナットのネジ孔
2-2 凸部
2-3 凸部の外周面
3 第二ナット
3-1 第二ナットのネジ孔
3-2 凹部
3-3 凹部の内周面
4 ネジ軸
4-1 ネジ山
5 被締結体
O 第二ナットのネジ孔軸心
P 凸部の外周面軸心
d 偏心量
6 上部ナット
6-1 上部ナット部
6-2 円環部
6-3 雄テーパ
6-4 内ネジ
6-5 水平方向の割り溝
6-6 縦割り溝
6-7 弾発突子
7 下部締付ナット
7-1 凹部
7-2 雌テーパ
8 ボルト
9 上ナット
9-1 突き当て凸部
9-2 端部
9-3 ネジ孔
9-4 先端外周角部
10 下ナット
10-1 テーパ透孔受け部
10-2 溝
11 締結体
11-1 係止突部
12 中間隙間位置
13 締結ボルト
14 被締結物
J 軸方向
K 軸直角方向
15 右ネジナット
16 環状段部
17 垂直押圧部
18 左ネジナット
19 環状凸部
20 傾斜押圧部
30 第一のナット
30-1 ボルト拘束部
30-11 ボルト拘束部外周面
30-111 円錐台側面状のボルト拘束部外周面
30-112 十二角錐台側面状のボルト拘束部外周面
30-113 膨脹部を備えた円柱側面状のボルト拘束部外周面
30-12 ボルト拘束部上底先端面
30-13 縮径部
30-131 スリット
30-132 角柱状溝
30-133 柱形成空間
30-14 ボルト拘束部下底外周部
30-15 ボルト拘束部膨脹部
30-2 被締結部材装着部
30-21 第一締付け部
30-3 第一ナットのネジ孔 
31 第二のナット
31-1 圧接部
31-11 圧接部内周面
31-111 円柱側面状の圧接部内周面
31-112 十二角柱側面状の圧接部内周面
31-113 円錐台側面状の圧接部内周面
31-12 圧接部先端面
31-121 平坦な圧接部先端面
31-122 ボルト及びナットの同一軸心線方向のボルト及びナットの同一軸心線を通る断面が円弧状の圧接部先端面
31-123 ボルト及びナットの同一軸心線方向のボルト及びナットの同一軸心線を通る断面の一部が円弧状の圧接部先端面
31-13 第二締付け部
31-3 第二ナットのネジ孔
32 ボルト拘束部と圧接部との接点
33 ボルト
34 ネジ山
34-11 ボルトのネジ山の頂き
34-12 ナットのネジ山の頂き 
34-21 ボルトのネジ溝
34-22 ナットのネジ溝
34-31 ボルトのネジ山のフランク
34-32 ナットのネジ山のフランク
35 被締結部材
36 ボルト拘束部のネジ山のフランクとボルトのネジ山のフランクとの螺接面
36-1 ネジ締結体形成前の螺接面
36-2 ネジ締結体形成後の螺接面
Q ボルト及びナットの同一軸心線
L 第一のナットのネジ孔の円筒面の縮径方向
I ボルト拘束部と圧接部との接点を通る水平面
II ボルト拘束部と圧接部との接点を通る水平面I上の円周

Claims (19)

  1. ボルト及びナットを用いて被締結部材が固定されるネジ締結体を形成するための、第一のナットと第二のナットから構成されるダブルナット式弛緩防止ナットであって、
    前記第一のナットは、前記ボルトと同一の軸心線のネジ孔、前記被締結部材と着接する装着部、前記ボルトに螺嵌するための第一締付け部、及び、前記ボルトのネジ山のフランクと前記第一のナットの前記ネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する縮径部が形成されて前記ボルトと同一の軸心線の外周面を有するボルト拘束部を備え、
    前記第二のナットは、前記ボルトと同一の軸心線のネジ穴、前記ボルトに螺嵌するための第二締付け部、及び、前記ボルト拘束部を押圧して前記ボルトのネジ山のフランクと前記第一のナットの前記ネジ孔のネジ山のフランクとが間隙のない螺接面を複数生成する前記ボルトと同一軸心線の内周面を有する圧接部を備えていることを特徴とするダブルナット式弛緩防止ナット。
  2. 前記縮径部が、前記間隙のない螺接面を少なくとも2つ以上生成することを特徴とする請求項1に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  3. 前記ボルト拘束部の前記外周面と、前記圧接部の前記内周面の先端部との接触する位置が、前記ボルト拘束部の先端部から前記軸心線方向の前記ボルトの0.50ピッチ以上の位置であることを特徴とする請求項1又は2に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  4. 前記縮径部が、前記軸心線方向に凹設された溝であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  5. 前記縮径部が、前記軸心線方向に貫設された複数のスリットであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  6. 前記縮径部が、前記軸心線方向に形成された複数の柱であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  7. 前記ボルト拘束部の前記外周面の形状が凸状であり、前記圧接部の前記内周面の形状が凹状であり、前記ボルト拘束部が、前記圧接部に嵌挿可能であって、前記圧接部の前記内周面の先端部が、前記ボルト拘束部の先端面から所定の位置の前記外周面と接触して押圧することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  8. 前記ボルト拘束部の前記外周面の形状が、前記装着部側を底面とする略円錐台状側面の凸状であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  9. 前記ボルト拘束部の前記外周面の形状が、前記装着部側を底面とする略多角垂台状側面の凸状であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  10. 前記ボルト拘束部の前記外周面の形状が、前記ボルトと同一軸心線の膨脹部を有する略柱状側面の凸状であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  11. 前記圧接部の前記内周面の形状が、略円柱状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  12. 前記圧接部の前記内周面の形状が、前記圧接部の前記内周面の前記先端部側を底面とする略円錐台状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  13. 前記圧接部の前記内周面の形状が、前記圧接部の前記内周面の前記先端部側を上面とする略円錐台状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  14. 前記圧接部の前記内周面の形状が、略多角柱状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  15. 前記圧接部の前記内周面の形状が、前記圧接部の前記内周面の前記先端部側を底面とする略多角錐台状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  16. 前記圧接部の前記内周面の形状が、前記圧接部の前記内周面の前記先端部側を上面とする略多角錐台状側面の凹状であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  17. 前記ボルト及びナットの同一軸心線を含む前記ボルト及びナットの同一軸心線方向の前記第二のナットの前記圧接部の断面において、少なくとも前記圧接部の前記内周面の前記先端部の形状が略円弧状又は面取り状であることを特徴とする請求項1~16のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  18.  前記第一のナットの前記装着部の前記被締結部材側にフランジが備えられていることを特徴とする請求項1~17のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
  19.  無機/有機複合部材で形成されていることを特徴とする請求項1~18のいずれか一項に記載のダブルナット式弛緩防止ナット。
     
PCT/JP2020/038786 2019-11-30 2020-10-14 弛緩防止ナット WO2021106409A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020559580A JP7171980B2 (ja) 2019-11-30 2020-10-14 弛緩防止ナット
CN202080095146.2A CN115023557B (zh) 2019-11-30 2020-10-14 双螺母式防松弛螺母

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPPCT/JP2019/046927 2019-11-30
PCT/JP2019/046927 WO2021106228A1 (ja) 2019-11-30 2019-11-30 緩み止めナット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021106409A1 true WO2021106409A1 (ja) 2021-06-03

Family

ID=76128828

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/046927 WO2021106228A1 (ja) 2019-11-30 2019-11-30 緩み止めナット
PCT/JP2020/038786 WO2021106409A1 (ja) 2019-11-30 2020-10-14 弛緩防止ナット

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/046927 WO2021106228A1 (ja) 2019-11-30 2019-11-30 緩み止めナット

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7171980B2 (ja)
CN (1) CN115023557B (ja)
WO (2) WO2021106228A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814241A (ja) * 1994-07-01 1996-01-16 Shirakawa Neji Seisakusho:Kk 緩み止めナット
JP2008038947A (ja) * 2006-08-02 2008-02-21 Katsuhiro Ouchi ネジのロック機構
JP2009275727A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Tetsuo Murayama 緩み止めロック装置
JP3168087U (ja) * 2011-03-07 2011-06-02 理研興業株式会社 ナットの緩み防止機構
JP2013185704A (ja) * 2012-03-05 2013-09-19 Tanaka Masae ロックナット
JP2014126159A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Yoshitaka Akino ナットの緩み止め装置
WO2015001869A1 (ja) * 2013-07-03 2015-01-08 有限会社Sgg研究所 緩み止めナットセットとその生産方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002255291A1 (en) * 2002-05-01 2003-11-17 Fusao Yamada Locking fastener
US7925624B2 (en) 2006-03-31 2011-04-12 Amazon Technologies, Inc. System and method for providing high availability data

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814241A (ja) * 1994-07-01 1996-01-16 Shirakawa Neji Seisakusho:Kk 緩み止めナット
JP2008038947A (ja) * 2006-08-02 2008-02-21 Katsuhiro Ouchi ネジのロック機構
JP2009275727A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Tetsuo Murayama 緩み止めロック装置
JP3168087U (ja) * 2011-03-07 2011-06-02 理研興業株式会社 ナットの緩み防止機構
JP2013185704A (ja) * 2012-03-05 2013-09-19 Tanaka Masae ロックナット
JP2014126159A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Yoshitaka Akino ナットの緩み止め装置
WO2015001869A1 (ja) * 2013-07-03 2015-01-08 有限会社Sgg研究所 緩み止めナットセットとその生産方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021106228A1 (ja) 2021-06-03
CN115023557B (zh) 2023-10-03
JP7171980B2 (ja) 2022-11-16
JPWO2021106409A1 (ja) 2021-06-03
CN115023557A (zh) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10184508B2 (en) One-piece self-locking nut
JP2021165587A (ja) 弛緩防止ナット
EP0316417B1 (en) A fastening device
US11098748B2 (en) One-piece self-locking nut
JPS61206538A (ja) 雄円錐ネジ形成方法およびそれに用いる装置
US5232249A (en) Fastening device
US20140286727A1 (en) One-piece self-locking nut
JP2016176229A (ja) 鉄筋継手ならびに鉄筋およびスリーブ
JP4418899B2 (ja) 緩み止めナット
CA2967052C (en) One-piece self-locking nut
WO2021106409A1 (ja) 弛緩防止ナット
JP2022502612A (ja) 2ピース高強度ねじ
EP0627567A1 (en) Anchor bolt
US20110268531A1 (en) Segmented thread and connecting arrangement
US7011481B2 (en) Securing nut including a nut body and straining ring
US20050265779A1 (en) Releasable keyless bushing assembly
JP6575553B2 (ja) 構造体鋼管用平行ねじ継手
JP4286090B2 (ja) パイプの継手構造およびこれを用いたパイプの連結構造
JP2023121246A (ja) 鋭角ネジ節鉄筋及び軽量継手
JP2021156330A (ja) ブラインドファスナー
JP7411864B1 (ja) ねじ及びこれを用いた締結システム
JP2019065980A (ja) 管継手構造
JP2024039693A (ja) グラウトレス化ネジ節ソケット継手
KR101259316B1 (ko) 철근마디 위상차 보정장치
RU2605373C2 (ru) Болтовое соединение деталей

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020559580

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20893062

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20893062

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1