JP2006084017A - Wedge effect used lock nut - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of processing man-hours and the number of working man-hours, to simplify the shape of each member, and to reduce the size in a locking nut mechanism. <P>SOLUTION: A lock nut is comprised of two parts of an outer ring having a mechanism in which a tapered surface is formed in a conical shape having tension force, a part is notched, and a projection is formed in the taper-shaped bottom, and an inner ring which is taper-shaped and internally threaded, and in which a projection is formed in the bottom. The inner ring is the lock nut which is incorporated into the tapered surface of the inner ring forming the projection, applying a wedge effect. The lock nut is inserted into the hole of the members, the members are superposed, a bolt is penetrated into the hole of the members so that female screw hole of the lock nut's internal ring is tightened. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は、部材間を締め付け要素により固定するための部材の加工法と、テ−パの楔効果を利用した、緩み止め用ロックナットに関するものである。The present invention relates to a member processing method for fixing members with a fastening element, and a locking nut for preventing loosening utilizing a wedge effect of a taper.

（１） 一般に、締め付け要素（ねじ、及びナット）は、部材を他の部材に固定したり、必要に応じて取り外す用途に使用する。しかしながら、一度固定したら外す必要がない場合や、また繰り返し取り付け取り外す場合もある。さらに緩んだり外れたりしては使用できず、危険な場合がある。例えば土木作業用機械や、輸送車両などではねじやナットが外れると危険が生じるし、工作機械、建築機械などの部品または配管のようにねじが緩むと使用に支障をきたすこともある。
（２） 一般に部材間の固定には相手部材にめねじ加工を施し、ボルトを相手部材に直接固定する工法（図１）があるが、下穴加工後めねじあけ加工を施すが、深さ管理、タップ破損管理等煩わしく、まためねじ加工中タップ歯の欠損事故等多々発生する。
（３） 一般に部材間の固定には、相手部材に貫通穴加工を施し、ボルトとナットを介して固定する工法（図２）があるが、板が厚い場合は貫通穴加工の為加工時間が長い欠点がある。
（４） 一般には非鉄金属材料の場合は、インサ−ト等を使用するが締め付け力が強く、また振動や衝撃荷重を受けるには、材質は脆く、使用に耐えないことがある。
（５） 特に樹脂系材料の場合の多くは、材料が脆いためインサートは使用に耐えず、また部材に直接めねじ加工はし難いため、ボルトとナットを介して固定する工法（図３）（図４）があるが、ボルトの頭又はナットを沈める加工が必要となり加工工数が増す。
（６） 従来の締め付け用要素として（図５）に示す衆知のものである。これらは、高価であり、振動や衝撃荷重には弱く、専用の締め付け金具の必要の場合もあり、また増し締めする必要もあり、満足に使用することは少ない。
（７） 上記（１）から（６）に示す如く加工工数、作業工数が多く、ボルトナットの緩み等発生いやすく、部品のサイズが大きくなり、ついては意匠の自由度の制約を受けていた(1) Generally, tightening elements (screws and nuts) are used for applications in which members are fixed to other members or removed as necessary. However, once fixed, it may not be necessary to remove, or it may be repeatedly attached and removed. Furthermore, it cannot be used if it is loosened or detached, which may be dangerous. For example, in a civil engineering machine or a transportation vehicle, if a screw or nut is removed, there is a danger, and if a screw is loosened like a part of a machine tool, a construction machine, or a pipe, the use may be hindered.
(2) In general, there is a method (Fig. 1) in which the mating member is internally threaded and the bolt is directly secured to the mating member for fixing between the members. There are many troubles such as management and tap breakage management.
(3) In general, there is a method (Fig. 2) in which a mating member is processed with a through hole and fixed with bolts and nuts to fix the members. There are long shortcomings.
(4) In general, in the case of a non-ferrous metal material, an insert or the like is used, but the tightening force is strong, and the material is brittle to receive vibration or impact load and may not be used.
(5) In many cases, especially in the case of resin-based materials, the insert cannot withstand use because it is brittle, and it is difficult to perform internal threading directly on the member, so it is fixed using bolts and nuts (Fig. 3) ( 4), it is necessary to sink the bolt head or nut, which increases the number of processing steps.
(6) As a conventional tightening element, it is a well-known one shown in FIG. These are expensive, weak against vibrations and shock loads, may require special fastening hardware, and may require additional tightening, and are rarely used satisfactorily.
(7) As shown in the above (1) to (6), the number of processing steps and the number of processing steps are large, the bolts and nuts are likely to be loosened, the size of the parts is increased, and the degree of freedom in design is limited.

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

前記の如く振動や衝撃等が加わる土木機械や輸送車両、又工作機械や建設機械等の部品間の固定に使用されるボルト、ナットは一般の工法では（図１）（図２）（図３）（図４）に示す如く使用されるが、締め付け作業用のスペースを確保しなければならず部材間のサイズが大きくなり、加工工数、作業工数が多く、しいては意匠の自由度の制約を受けていた。またナットを二個使用する工法においても緩みを生じやすく危険であり、増し締めをする必要があった。従来の締め付け要素として（図５）に示す如く種種あるが、いずれも専用工具など必要な場合があり、締め付け作業工数が増し、高価であり、緩み止めナットとして機能的に満足するものは少ない。
本発明は、上記した問題に鑑みて考案したもので、緩むことがなく且つ外れることがなく、また部材間の加工費の低減を図り、作業および加工時間の短縮を図り以って安価であり緩むことのない、テ−パの楔効果を利用した締め付け金具を提供することを目的とする。As described above, bolts and nuts used for fixing between parts such as civil engineering machines, transportation vehicles, machine tools and construction machines to which vibrations and impacts are applied are generally used (FIG. 1) (FIG. 2) (FIG. 3). ) (Fig. 4) is used, but the space for tightening work must be secured, the size between the members becomes large, the processing man-hours and the work man-hours are large, and the freedom of design is limited I was receiving. Also, the method of using two nuts is dangerous because it tends to loosen, and it was necessary to retighten. As shown in FIG. 5, there are various types of conventional tightening elements, but there are cases where a dedicated tool is required, which increases the number of tightening operations, is expensive, and there are few that are functionally satisfactory as a locking nut.
The present invention has been devised in view of the above-described problems, and does not loosen and come off, and is inexpensive by reducing the processing cost between members and shortening work and processing time. An object of the present invention is to provide a fastening metal fitting that uses the taper wedge effect without loosening.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

上記目的を達成するために、本発明のテ−パの楔効果を利用したナット（以下ナットと呼ぶ）は、被締め付け部材（図１０−ｄ）に示す如く成形された孔に本ナットを挿入し、被締め付け部材（図１０−ｅ）に示す如く成形された孔にボルトを（図１１）に示す如く挿入後、レンチなどの工具でボルトを回転させて本ナットを所定のトルク値で締めあげて、部材どうしを締結する。In order to achieve the above object, a nut utilizing the wedge effect of the taper of the present invention (hereinafter referred to as a nut) is inserted into a hole formed as shown in a member to be tightened (FIG. 10-d). Then, after inserting the bolt into the hole formed as shown in FIG. 10-e as shown in FIG. 10E and rotating the bolt with a tool such as a wrench, the nut is tightened to a predetermined torque value. And fasten the members together.

（１）インナ−リング （図６）、（図７）
上記形態は、めねじを施した円錐形状の部品で、この円錐部（テ−パ部）はアウタ−リングの内径部に設けた円錐部（テーパ部）と嵌合面を有して、円錐（テ−パ部）の底部に突起物（図６−ａ）を設けている。
（２）アウタ−リング （図８）、（図９）
上記形態は、緊迫力を持つ弾性体で円筒形状を有し、内径面の一部に円錐〔テーパ〕加工を施し、−部切り欠き（図８−ｂ）を設けている。
（３）本ナット （図９）
上記形態は、アウターリングにインナ−リングを組み入れた締結用要素であり、楔効果を利用した一対の緩み止め用ロックナットである。（組込図）
（４）次に、図面を参照しながら、本発明に係わる実施の形態について説明する。 （図１２）
（図１０）、（図１１）に示す如く、部材ｄの孔に本ナットを挿入後，相手部材ｅの孔にボルトｆを通し、ボルトをレンチなどで回転させることにより、本ナットのめねじ孔にくいこみ、さらに回転させると、本ナットのインナ−リングは、ねじ山の傾斜により軸線上に移動する。このとき、インナーリングは、部材ｅの下面に接蝕する。さらにボルトを回転させ締めつけ力を増すと、部材ｄと部材ｅに互いに引きつける力Ｋが働き、この部材間の隙間はなくなり、密着する。本ナットは楔の効果を持つ構造であり、内径面は円錐形状（テ−パ）の嵌合面をもつため、（図１２）に示す如く、ボルトの締結力Ｆにより、テ−パの嵌合面に抗力Ｎと摩擦力Ｒを発生させる。その合力がアウタ−リングを押しひろげ挿入孔（図１０−ｄ）の内壁およびテ−パの嵌め合面に摩擦力として作用する。上記の如く、ボルトの締め付けトルクは、それぞれの接蝕面に作用し、部材どうしが締結される。
（４） （図１３）
締め付けたボルトを取り外した図である。(1) Inner ring (Fig. 6), (Fig. 7)
The above-mentioned form is a conical part with a female thread, and this conical part (taper part) has a conical part (taper part) provided on the inner diameter part of the outer ring and a fitting surface. A protrusion (FIG. 6A) is provided at the bottom of the (taper portion).
(2) Outer ring (Fig. 8), (Fig. 9)
The above-mentioned form is an elastic body having a compressive force, has a cylindrical shape, is subjected to a conical (taper) process on a part of the inner surface, and is provided with a notch (FIG. 8-b).
(3) This nut (Fig. 9)
The said form is an element for fastening which incorporated the inner ring in the outer ring, and is a pair of locking nuts for preventing loosening utilizing the wedge effect. (Embedded diagram)
(4) Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. (Fig. 12)
As shown in FIG. 10 and FIG. 11, after inserting the nut into the hole of the member d, passing the bolt f through the hole of the mating member e and rotating the bolt with a wrench, etc. When the hole is not easily drilled and further rotated, the inner ring of the nut moves on the axis due to the inclination of the thread. At this time, the inner ring contacts the lower surface of the member e. When the bolt is further rotated to increase the tightening force, a force K that attracts the members d and e to each other works, and there is no gap between the members, and the members are in close contact with each other. Since this nut has a wedge effect structure and the inner diameter surface has a conical (taper) fitting surface, as shown in FIG. A drag force N and a friction force R are generated on the mating surface. The resultant force pushes the outer ring and acts as a frictional force on the inner wall of the insertion hole (FIG. 10-d) and the fitting surface of the taper. As described above, the tightening torque of the bolts acts on the respective carved surfaces, and the members are fastened.
(4) (Fig. 13)
It is the figure which removed the bolt which tightened.

発明の効果The invention's effect

（１） 請求項１から請求項３に記載する如く、ボルトの締め付け力によりテーパの楔効果が生む抗力および摩擦力により部材間に締め付け力が生まれ、抗力および摩擦力を受ける接触面積は、従来の六角ナットや従来の緩み止め用ナットと比較すると、大きく働く為に、雄ねじとめねじの、はめあい部にはたらく摩擦力は大きく、締め付け力の低下はみられず、機械の運転中の振動や衝撃により、本ナットは緩むことはない。
（２） 請求項４から請求項５に記載する如く、部材間の加工工数の削減、および、作業工数の削減が可能である。
（３） 請求項６に記載する如く、部材どうしの形状の簡略化、およびサイズを縮小することが可能であり、もって意匠の自由度の向上を図ることができ、機械装置の機能は満足するものができる。(1) As described in claims 1 to 3, a clamping force is generated between members by a drag force and a friction force generated by a taper wedge effect by a bolt tightening force. Compared with conventional hex nuts and conventional locking nuts, the male screw and female screw have a large frictional force acting on the fitting part, and there is no decrease in tightening force. Therefore, this nut will not loosen.
(2) As described in claims 4 to 5, it is possible to reduce the number of processing steps between members and the number of work steps.
(3) As described in claim 6, the shape of the members can be simplified and the size can be reduced, so that the degree of freedom of the design can be improved and the function of the mechanical device is satisfactory. I can do things.

従来の締め付け工法の説明図  Illustration of conventional tightening method 従来の締め付け工法の説明図  Illustration of conventional tightening method 従来の締め付け工法の説明図  Illustration of conventional tightening method 従来の締め付け工法の説明図  Illustration of conventional tightening method 従来の締め付け用要素の例  Examples of conventional tightening elements 本発明の実施の形態の楔効果を利用したロックナットのインナ−リングの説明図  Explanatory drawing of the inner ring of the lock nut using the wedge effect of the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態の楔効果を利用したロックナットのインナ−リングの断面図  Sectional drawing of the inner ring of a lock nut using the wedge effect of an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態の楔効果を利用したロックナットのアウタ−リングの断面図  Sectional drawing of the outer ring of a lock nut using the wedge effect of an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態の楔効果を利用したロックナットの組付断面図  Sectional view of assembly of lock nut using wedge effect of embodiment of present invention 部材の形状図  Shape of member

符号の説明Explanation of symbols

（ａ） インナーリングの底部に設けた突起物
（ｂ） アウタ−リングに設けた切り欠き部
（ｃ）（ｄ）本発明の実施の形態の部材の形状図
（ｅ） 締め付けボルト(A) Projection provided on the bottom of the inner ring (b) Notch provided on the outer ring (c) (d) Shape of the member according to the embodiment of the present invention (e) Clamping bolt

Claims (7)

緊迫力を持つ円筒形状で内径面にテーパ面を有し、一部に切り欠きを持ち，且つテーパ（円錐）形状の底部に突起物を設けた機構の部品（以下アウタ−リングと呼ぶ）と、めねじ孔を施したテ−パ（円錐）形状であり、この底部に突起物を形成した部品（以下インナ−リングと呼ぶ）の一対で構成されている。インナ−リングは緊迫力を持つアウタ−リングの内径に設けたテーパ部と、底部に設けた突起物により保持してなる一対のテ−パの嵌め合い面を有する、ナット。A part of a mechanism (hereinafter referred to as an outer ring) having a cylindrical shape with a pressing force, a tapered surface on the inner diameter surface, a notch in part, and a protrusion on the bottom of the tapered shape (cone). It has a taper (conical) shape with a female screw hole, and is composed of a pair of parts (hereinafter referred to as an inner ring) in which a protrusion is formed on the bottom. The inner ring is a nut having a taper portion provided on the inner diameter of an outer ring having a tight force and a mating surface of a pair of tapes held by a protrusion provided on the bottom portion. 請求項１に記載するテ−パの楔効果を利用することを特徴とする、ねじ締結ナット。A screw fastening nut using the wedge effect of the taper according to claim 1. 請求項１に記載するテ−パの楔効果が抗力および摩擦力を発生させ、その合力が、アウタ−リングを押し広げる力となり、この力を利用することを特徴とする、緩み止め機構を有するねじ締結ナット。The wedge effect of the taper according to claim 1 generates a drag force and a frictional force, and the resultant force becomes a force that spreads the outer ring, and has a loosening prevention mechanism using this force. Screw fastening nut. 請求項１に記載するテ−パの嵌め合い面を持つ、テーパの楔効果を利用した本ナットを使用することにより、部材間の加工工数の削減を図る。By using the present nut using the taper wedge effect having the taper fitting surface described in claim 1, the processing man-hour between the members is reduced. 上記請求項に記載の、テ−パの楔効果を利用した、緩み止め機構を有する締結ナットを使用することにより、機械の運転中の振動や衝撃で緩んだり、脱落することがなく、また運転終了時、起動前などに締結個所の点検、増締作業などの作業工数の削減を図る。By using the fastening nut having the locking mechanism utilizing the taper wedge effect described in the above-mentioned claims, it does not loosen or fall off due to vibration or impact during operation of the machine, and At the end, before starting, etc., reduce the number of man-hours such as inspection of fastening parts and tightening work. 上記請求項に記載の、テ−パの楔効果を利用した、緩み止め機構を有する締結ナットを使用することにより、部材どうしの形状およびサイズは縮小することが出来、もって意匠の自由度の制約は受けることなく、よって機械装置の機能は満足するものができる。By using the fastening nut having the locking mechanism utilizing the taper wedge effect according to the above-mentioned claims, the shape and size of the members can be reduced, and thus the degree of freedom of design is restricted. Therefore, the function of the mechanical device can be satisfied. 上記請求項に記載の、テ−パの楔効果を利用した、緊迫力をもつ、緩み止め機構を有する締結ナットを使用することにより、従来の六角ナットや従来の緩み止め用ナットを固定する為のスパナまたは専用の締め付け金具など必要としない。In order to fix a conventional hexagonal nut or a conventional locking nut by using a fastening nut having a locking force and utilizing a taper wedge effect according to the above-mentioned claim. No special wrench or special fastening hardware is required.

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