JP2010151247A - ナット - Google Patents

Abstract

【課題】各種機器におけるボルトとナットとを含む締め付け部材において、ボルト側ではなくナット側を一定のトルクで締め付けられるナット、特殊工具を使用することなく効率的に締め付けるナット、全長を短くすることのできるナットの構造を提供する。
【解決手段】ナット本体部と締め付け用頭部とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部を介して一体的に構成される締め付け用のナットであって、前記ナット本体部は、断面多角形または断面円形の筒形状をなして、開放された一端側からボルト部材を導入してそれと螺合するたるめのネジ穴を備え、前記ナット本体部の閉鎖された他端側の頂面には前記細首部が立設され、「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」が前記ネジ穴の軸心上に一体構成され、前記ナット本体部内のネジ穴に連続して、「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」または「細首部−締め付け用頭部」の内部を挿通する貫通穴を設け、前記ボルト部材が前記ナット本体部内を貫通可能にするように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボルトと共に用いられて、部材の締め付けや締結を行うためのナットに係り、より詳細には、締付け管理が可能となるナットに関するものである。

各種機器の部材の締め付けや締結を行うために、ボルトやナットが一般的に用いられている。ボルトの締付けでは、レンチ、スパナ等のボルト回動(締め込み)用工具を用いて作業者の手作業により行ない、しかも一定のトルクで締付けなければならないような場合がよくある。そのとき、作業者の手加減や感に頼って締付けるのではトルクが一定しないので、作業者に影響されることなく常に一定のトルクで締付けられるようにするため、ボルト頭部の基端頭部と先端頭部の間に締付トルクが一定値を越えると破断する縮径首部を設けておき、先端頭部にボルト回動用の締め込み工具を嵌め、作業者が締め込んで一定のトルクを越えたときに縮径首部が破断してそれ以上の締付トルクがボルト側に及ばないようにする、いわゆる「ブレークアウェイ式ボルト」が周知である（図６参照）。

各種部材の締め付けるにあたり、ボルトとナットとを組み合わせて用いるときは、ボルトの頭部をレンチやスパナ等の締め付け工具を用いて締め付けるのが一般的であり、一定のトルクで締め付けるためには、トルクレンチなどの特殊工具を使用したり、上記のブレークアウェイ方式のボルトを用いたりする。図５は、従来から用いられているブレークアウェイ式ボルトの締め付け工具を示す外観斜視図である。
また、部材の締め付けでは、通常はナット側を一定のトルクで締め付けることは想定されていないが、ナットを締め付ける際には、やはりトルクレンチなどの特殊工具を使用して、締め付け管理を行わなければならない。

そして、ボルトとナットとを備える締め付け部材においては、締め付け構造、作業方法、作業現場などの都合によって、ボルトよりもナットを締め付けた方が有利なときがあるし、ボルトでもＩ形のボルトなどのように締め付け頭部を備えていないものもあるので、そのようなケースでは、ナット側を締め付けることとなるが、ナット側を一定のトルクで締め付けられるようなものは市場には供給されていない。
また、そのような一定のトルクで締め付けることのできるナットを、特殊工具ではなく、一般的な締め付け工具を用いて、効率的に締め付ける手段や方法も提供されていない。

本発明に関連した特許文献としては、例えばつぎのようなものがある。
実開平０１−６７２７号公報（古河電工） 実開昭５３−２６７６９号公報（土井製作所）

本発明は、従来のナットに関する問題点に鑑みてなされたものであり、各種機器の部材のボルトとナットとを含む締め付け部材において、従来のようにボルト側を締め付けるのではなく、ナット側を一定のトルクで締め付けられるナットを提供すること、および、そのようなナットを、特殊工具を使用することなく、効率的に締め付ける構造とその形成手段を提供すること、さらには、そのようなナットの長さすなわち締め付け方向の全長寸法を短くすることのできる構造を備えるナットを提供すること、をその目的としている。

（１）ナット本体部と締め付け用頭部とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部を介して一体的に構成される締め付け用のナットであって、
前記ナット本体部は、断面多角形または断面円形の筒形状をなして、開放された一端側からボルト部材を導入してそれと螺合するたるめのネジ穴を備え、
前記ナット本体部の閉鎖された他端側の頂面には前記細首部が立設され、
「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」が前記ネジ穴の軸心上に一体構成され、
前記ナット本体部内のネジ穴に連続して、「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」または「細首部−締め付け用頭部」の内部を挿通する貫通穴を設け、
前記ボルト部材が前記ナット本体部内を貫通可能にするように構成する。

（２）(１)のナットにおいて、
前記締め付け用頭部に所定の締め付け工具を取り付けて締め付けるにあたり、
前記締め付け工具の取り付け位置を規制するための工具位置設定部を、前記ナット本体寄りの位置で、前記締め付け用頭部の外周面から前記軸心と交差する方向に突設させて配設する。
（３）(２)のナットにおいて、
前記工具位置設定部は、円環形状、または、切欠きを含むリング形状に構成される。

本発明によるナットは、各種機器のボルトとナットとを含む締め付け部材において、ナット側を一定のトルクで締め付けられるナットを提供することができ、また、トルクレンチなどの特殊工具を使用することなく一定のトルクによる締め付けが可能であり、締め付け工具の取り付け位置を規制するための工具位置設定部によって、容易で効率的な締め付け作業が可能になるものである。

また、本発明によるナットは、螺合されて挿入されるボルトがナットの内部を貫通する構成であり、ナット本体部に貫通穴があれば、頭部の破断の後に貫通穴にボルト端部が収容(収納)可能または貫通穴から突設可能であり、ナット本体部に貫通穴がなくとも、頭部の破断後には貫通穴から突設可能であるので、破断後のナットの全長すなわちナットの締め付け方向の寸法を低く(短く)抑えた構造とすることができる。

したがって、本発明によるナットは、締め付けられて破断された後のナット部材が突出することがなく、見映えのよいコンパクトな製品として設計することができ、材料の節減にも寄与することができ。
さらに、ボルトとナットとを外れないように固定する必要が生じた際にも、本発明によるナット構造により、ナットをカシメによって変形させることによってボルトと固定することも可能となる。

以下、本発明による「ナット」の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるナットの一実施形態にかかる「ナットＮ１０」の構造を説明するための図であり、ここでの工具位置設定部は「Ｅ形止め輪」を備える。
図２は、本発明によるナットの一実施形態にかかる「ナットＮ２０」の構造を説明するための図であり、ここでの工具位置設定部は「塑性加工による円環状の鍔部」を備える。
図３は、本発明によるナットの一実施形態にかかる「ナットＮ３０」の構造を説明するための図であり、ここでの工具位置設定部は「Ｃ形止め輪」を備える。
図４は、本発明による「ナットＮ２０」を電線振動防止用のダンパに適用したときの例を示す。
図５は、本発明に用いる締め付け工具の一例を示す外観斜視図である。

図１のナットは、ナット本体部１１と締め付け用頭部１３とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部(縮径首部)１２を介して、一体的に構成される締め付け用の「ナットＮ１０」であって、ナット本体部１１は、断面六角形の筒形状をなして、下方に開放された一端ｔ１の側からボルト部材を上方に導入してそれと螺合するたるめのネジ穴ｎ１を備え、ナット本体部１１の上部外面の他端ｔ２の側の頂面には細首部１２が立設され、上方から下方に「締め付け用頭部１３−細首部１２−ナット本体部１１」がネジ穴ｎ１の軸心ｇ１に同心状に一体構成されている。ここでの細首部(縮径首部)１２は、全体が断面テーパ状の立体形状を成して、最も細い箇所において、所定の締め付けトルクで破断する構造を備えている。

このナットＮ１０では、ナット本体部１１内を下方から上方に向けて軸心ｇ１上にネジ穴ｎ１が設けられているが、このネジ穴ｎ１に連続して、「ナット本体部１１−細首部１２−締め付け用頭部１３」の内部を挿通(貫通)して、締め付け用頭部１３の上面１３ａに開口する貫通穴ｋ１が設けられている。
この貫通穴ｋ１は、図１［断面図ＡＡ］のとおり、軸心ｇ１を中心とする円筒状の断面形状をなして、その径ｄ２は、ネジ穴ｎ１の径ｄ１よりも大きく設定されている。

そして、図１［ボルト螺合図］に示すように、このナットＮ１０のナット本体部１１のネジ穴ｎ１には、下方からボルト部材Ｂ１が螺合されて上方に向って進行していき、ボルト部材Ｂ１の端部ｂｔ１がネジ穴ｎ１を突き抜けたときに、貫通穴ｋ１においてそのボルト部材Ｂ１の端部ｂｔ１の部位を収容(収納)することができる。

さらに、このナットＮ１０の締め付け用頭部１３は、一般の断面六角形のナットと同様の外観形状を有しているが、締め付け用頭部１３に所定の締め付け工具(例えば図６の工具５０)を取り付けて締め付けるにあたり、締め付け工具５０の取り付け位置(もぐり位置)を規制するための工具位置設定部Ｓ１を、締め付け用頭部１３のナット本体１１寄りに設けている。

図５に示した締め付け工具５０は、このナットＮ１０の締め付け用頭部１３に被せて締め付けるために用いられるもので、ボックス部５１を有してその内部には締め付け用頭部１３に合わせた断面六角立体形状の締め付け部５２を設けて、締め付け部５２の深さはｆ１としている。
しかし、締め付け工具５０の深さｆ１は、締め込むナットの高さに等しい寸法で設計されているわけではないので、締め付け工具５０をナットＮ１０について適用したとき、締め付け用頭部１３の厚みを通り抜けて、ナット本体１１の側まで到達して、ナット本体１１に突き当たったり、それを締め付けたりする虞があり、そのような場合には、一定のトルクによる締め付けができなくなる、という問題点がある。

そのため、ナットＮ１０の締め付け用頭部１３には工具位置設定部Ｓ１を設けておき、レンチやスパナ等の工具をナット形状の締め付け用頭部１３に嵌めて締め付けるときに、締め付け工具５０の締め付け部５２の内部の奥にまで締め付け用頭部１３がもぐりこまずに、工具位置設定部Ｓ１で係止して進めなくなるようにしており、この工具位置設定部Ｓ１によって、ナットＮ１０の締め付け作業は容易になり、トルク管理についても確実に実施することができる。

本ナットＮ１０の工具位置設定部Ｓ１では、締め付け用頭部１３の外周面から軸心ｇ１と交わる方向にここでは軸心ｇ１の直角方向に、締め付け工具５０の締め付け部５２のもぐり位置を設定するため、Ｅ形段面のリング形状をなすＥ形止め輪１４を円周状に突設して配設させている。
工具位置設定部Ｓ１へのＥ形止め輪１４の配設にあたっては、ナットＮ１０の締め付け用頭部１３の外周部を内側に掘り込んで、Ｅ形止め輪１４の形状に合わせられた円環状のリング溝ｍ１を形成し、そこにＥ形止め輪１４に嵌め込んでいる。
このリング溝ｍ１は、断面六角形のナット形状からなる締め付け用頭部１３の外周に円環状の溝を機械加工などによって設けるとよいが、締め付け用頭部１３のリング溝ｍ１を介した本体側の下の部分１３ａは、もとのナットの断面六角形状のままとなっている。

本ナットＮ１０の製作にあたっては、アルミニウム、銅、鋼などの四角立体形状または円柱形状の材料から、削り出しなどの機械加工によって作られるとよいが、「締め付け用頭部１３−細首部１２−ナット本体部１１」の形に加工して、締め付け用頭部１２の部分を六角ナットの形状としておいてから、そのあとに、リング溝ｍ１の削り出しを行うことができる。

図１の［Ｅ形止め輪の図］に示すように、ナットＮ１０のＥ形止め輪１４は、締め付け用頭部１３のリング溝ｍ１に挿入するために、リング溝ｍ１の内周ｍ１’の径に合わせた大きさ(広さ)の開口部１４’を有し、Ｅ形止め輪１４に可撓性を持たせて挿着しやすくするため、２つ空間部(ｂ１,ｂ２)と、内周ｍ１’に当接する突起部(ａ１,ａ２,ａ３)を有しており、突起部(ａ１,ａ２,ａ３)が文字「Ｅ」の形状をなすものである。

図１の［ボルト螺合図］を参照するに、本発明によるナットＮ１０は、「ナット本体部１１・細首部１２・締め付け用頭部１３」の組み合わせからなり、３部材それぞれの高さ(寸法)を「ｈ１、ｈ２、ｈ３」とすれば、ナットＮ１０の高さ(寸法)Ｈ１は、「Ｈ１＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３」の関係にある。
ここで、ネジ穴ｎ１は、ナット本体部１１の下向きの開口端部ｔ１からナット本体部１１の上方の部位まで貫通して、ネジ穴ｎ１の深さ(寸法)として「ｍ１」を有し、また、このネジ穴ｎ１に連続して貫通穴ｋ１が設けられ、この貫通穴ｋ１は、ナット本体部１１から細首部１２を通って締め付け用頭部１３の上向きの開口端部１３ａへ貫通して挿通され、貫通穴ｋ１の深さ(寸法)として「ｍ２」を有し、ナットＮ１０の高さ(寸法)Ｈ１は、「Ｈ１＝ｍ１＋ｍ２」の関係にある。

図１の［ボルト螺合図］では、ネジ穴ｎ１の深さ(寸法)ｍ１は、ナット本体部１１の高さ(寸法)ｈ１よりも小さく設定されているので (ｍ１＜ｈ１)、貫通穴ｋ１は、ネジ穴ｎ１に連続して「ナット本体部１１−細首部１２−締め付け用頭部１３」の内部を貫通する構造となっている。
また、ネジ穴ｎ１の深さ(寸法)ｍ１は、最大にしてナット本体部１１の高さ(寸法)ｈ１と等しく設定されることができるので (ｍ１＝ｈ１)、そのときは、貫通穴ｋ１は、ネジ穴に連続して「細首部１２−締め付け用頭部１３」の内部を貫通する構造となる。

本発明によるナットＮ１０は、ネジ穴ｎ１に続いて貫通穴ｋ１を設けてナットＮ１０内部を貫通するタイプ(貫通型)になっていて、ナット本体部に貫通穴があれば、頭部の破断の後に貫通穴にボルト端部が収容(収納)可能または貫通穴から突設可能であり、ナット本体部に貫通穴がなくとも、頭部の破断後には貫通穴から突設可能として構成されているので、細首部１２の破断後に残されるナット本体部１１の全長を抑えて短くすることができ、ひいてはナットＮ１０の全長も短く抑えることができる。

このナットＮ１０の貫通穴ｋ１とネジ穴ｎ１とは、図１［断面図ＡＡ］に示すとおり、貫通穴ｋ１の径ｄ２はネジ穴ｎ１の径ｄ１よりも大きく設定されているので、径の異なる貫通穴ｋ１とネジ穴ｎ１との境界で段差ｄ０を生じている。
そして、図１［ボルト螺合図］に示すように、ボルト部材Ｂ１が上方に挿通されたときには、径の違いによる段差ｄ０によって、ボルト部材Ｂ１の端部ｂｔ１の外周部と貫通穴ｋ１の内壁部との間でスペースｋ１ｓを生じている。

このような構造のナットＮ１０では、「細首部１２−締め付け用頭部１３」を細首部１２の破断によって取り除いた後に、このスペースｋ１ｓの周囲のナット本体部１１をスペースｋ１ｓの内側に変形させるカシメ方式によって、ボルト部材Ｂ１の端部ｂｔ１の固定を行うことができる。
図１［端部固定図］は、ボルト部材Ｂ１を螺合した後に、ナット本体部１１の上方の端部ｔ２の周囲を外側から叩いて変形させた変形部１１ｈを介して、ボルト部材Ｂ１とナット本体部１１とを固定した状態を示しており、ボルト部材Ｂ１からナット本体部１１が外れない構造を形成することが可能である。

なお、本発明の図１に示したナットＮ１０は、細首部１２を破断して締め付けた後に、それを緩めて取り外したい時は、ナット本体部１１の外周に設けられた断面六角の締め付け部を緩める方向に回転させることにより、取外しが可能な構造となっているが、上述のように、ボルト部材Ｂ１とナット本体部１１とを変形部１１ｈによって固定してあれば、緩めることはできなくなり、取り外しが不可能となる。

図２のナットＮ２０は、ナット本体部２１と締め付け用頭部２３とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部２２を介して一体的に構成され、ナットＮ２０の工具位置設定部Ｓ２には円環突起形状の鍔部２４を有しており、ネジ穴ｎ２とボルトを挿通する貫通穴ｋ２とを備える基本的構造はナットＮ１０と同じであるが、別体からなる「Ｅ形止め輪(図１)」や「Ｃ形止め輪(図３)」を備えていないところが異なる。
ここでのナットＮ２０は、鍔部２４のある締め付け用頭部２３と細首部２２とナット本体部２１とは一体物の材料から作られていて、円環形状の鍔部２４は塑性加工によって製作されている。

図３のナットＮ３０は、ナット本体部３１と締め付け用頭部３２とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部３３を介して一体的に構成され、ナットＮ３０の工具位置設定部Ｓ３にはＣ形止め輪３４を有し、基本的な構造としてはナットＮ１０と同じであるが、ナットＮ３０が備える「Ｃ形止め輪３４」の構造は、図１のナットＮ１０の「Ｅ形止め輪」とは相違する。
このＣ形止め輪３４は、全体としてはＯ形のリング体であり、開口部３４’において開閉可能な弾性のある材料からなり、開口部３４’の左右の開口端部(ａ１,ａ２)を上下に位置させることによって、開口部３４’を上下方向に大きく開くことができ、円周溝部ｍ３に容易に嵌入させることができる。

本発明による「ナットＮ１０〜Ｎ３０」では、「ナット本体部＋細首部＋締め付け用頭部」は、アルミ、鋼材、銅材などから一体物として作られるのが一般的であるが、「ナット本体部」と「細首部＋締め付け用頭部」とを分けて製作し、細首部４３をナット本体部４１に嵌め込んで一体化させることもできる。
なお、これらの「ナットＮ１０〜Ｎ３０」は、締め付け用頭部を締め付けて、締め付けが完了した後には、細首部がねじ切られて、「細首部＋締め付け用頭部」がなくなってしまうので、ナット本体部のみが取り付けられて、そこにボルト部材の端部が露出するか内部に見られる状態となる。

そこで、図１〜３のように、ナット本体部の外形を断面六角状のナットと同じ形状にしておけば、ナットを外したいときには、ナット本体部を一般の工具で緩めることによって、それを行うことができる。
また別に、ナット本体部の外形を円柱形状や角のないなめらかな形状にすれば、これを外したいときにも、ナット本体部には回動するための角がないので、この部分を一般の工具では緩めることができない。したがって、この緩められないナットの構造を「弛め防止構造」として利用することができる。

図４は、本発明による「ナットＮ２０」を、架空電線の振動を防止するダンパに適用したときの例を示すものである。ここでのダンパ４０は、クランプＣ１とクランプＣ２、ウェイト(重錘)Ｗ１とＷ２、ダンパワイヤＤＷ、アイボルトＩＶ、ナットＮ２０（ブレイクアウェイ・アルミナット）を備え、ウェイトＷ１とＷ２はダンパワイヤＤＷによってクランプＣ１に連結されていて、クランプＣ１は「クランプＣ２−アイボルトＩＶ−ナットＮ２０」と協働して架空電線ＤＳを挟持して、このダンパ４０は、鉄塔等に張架された架空電線ＤＳに鉛直面から所定の角度αで取り付けられる。

このダンパ４０は、クランプＣ１とクランプＣ２との挟持には、アイボルトＩＶとナットＮ２０が用いられているが、アイボルトＩＶ自体は締め付け部を有しておらず、ナットＮ２０の頭部を締め付けて架空電線に取り付ける構造となっている。また、ダンパ４０の取り付け作業は、架空線上という高所で不安定で危険な場所で行われるのであるから、本発明のような「ブレーカウェイ方式のナット」は、このようなダンバ構造や特殊な取付け現場における締め付け作業で用いられるのに、きわめて好適なものである。

本発明によるナットの第１の実施形態にかかる「ナットＮ１０」の構造を示す図であり、ここでの工具位置設定部は「Ｅ形止め輪」を備えている。 本発明によるナットの第２の実施形態にかかる「ナットＮ２０」の構造を示す図であり、ここでの工具位置設定部は「塑性加工による円環突起形状の鍔部」を備えている。 本発明によるナットの第３の一実施形態にかかる「ナットＮ３０」の構造を示す図であり、ここでの工具位置設定部は「Ｃ形止め輪」を備えている。 本発明による「ナットＮ２０」を電線振動防止用のダンパに適用したときの例を示す図である。 本発明に用いる締め付け工具の一例を示す図である。 従来のブレーカウェイ方式の締め付けボルトの例を示す図である。

符号の説明

Ｎ１０、Ｎ２０、Ｎ３０ 本発明のナット
１１、２１、３１ ナット本体部
１２、２２、２３ 細首部
１３、２３、３３ 締め付け用頭部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 工具位置設定部
１４ Ｅ形止め輪
２４ 円環突起形状の鍔部
３４ Ｃ形止め輪
ｎ１、ｎ２ ネジ穴
ｋ１、ｋ２ 貫通穴
ｇ１ 軸心

Claims (3)

1. ナット本体部と締め付け用頭部とが、所定の締め付けトルクで破断する細首部を介して一体的に構成される締め付け用のナットであって、
   前記ナット本体部は、断面多角形または断面円形の筒形状をなして、開放された一端側からボルト部材を導入してそれと螺合するたるめのネジ穴を備え、
   前記ナット本体部の閉鎖された他端側の頂面には前記細首部が立設され、
   「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」が前記ネジ穴の軸心上に一体構成され、
   前記ナット本体部内のネジ穴に連続して、「ナット本体部−細首部−締め付け用頭部」または「細首部−締め付け用頭部」の内部を挿通する貫通穴を設け、
   前記ボルト部材が前記ナット本体部内を貫通可能にするように構成する、ことを特徴とするナット。
2. 請求項１に記載のナットにおいて、
   前記締め付け用頭部に所定の締め付け工具を取り付けて締め付けるにあたり、
   前記締め付け工具の取り付け位置を規制するための工具位置設定部を、前記ナット本体寄りの位置で、前記締め付け用頭部の外周面から前記軸心と交差する方向に突設させて配設することを特徴とするナット。
3. 請求項２に記載のナットにおいて、
   前記工具位置設定部は、円環形状、または、切欠きを含むリング形状として構成することを特徴とするナット。

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