JP2017067252A - Bolt/nut locking structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボルト・ナットの弛み止め構造に関し、特に製造工程の複雑さを招来することなく、安定した弛み止め性能を確保できるようにした構造に関する。 The present invention relates to a bolt / nut loosening prevention structure, and more particularly to a structure capable of ensuring a stable loosening prevention performance without incurring the complexity of the manufacturing process.
ボルト・ナットを用いて被締結部材を締結する方式は多くの構造物において採用されている。ボルト・ナットは単純に螺合し締付けただけでは、座面の陥没による弛み、ねじ締結体の接触部のあらさ、うねりあるいは形状誤差による初期弛み、軸力の静的な変動あるいは動的な変動に起因するナットの戻り回転などにより、締結の弛みが生ずることが懸念される。 A method of fastening a member to be fastened using bolts and nuts is adopted in many structures. Bolts and nuts can be simply screwed and tightened to cause loosening due to the depression of the seating surface, roughness of the contact portion of the screw fastening body, initial loosening due to swell or shape error, static fluctuation or dynamic fluctuation of axial force There is a concern that the loosening of the fastening may occur due to the return rotation of the nut caused by the.
そこで、従来より、種々な弛み止め構造が提案されている。例えば、ナットを螺挿したボルト軸部にスプリングワッシャーを嵌め、あるいはダブルナットによってナットの弛み方向への回転を阻止する方法が提案されている。しかし、これらの方法では長期にわたって使用すると、振動や衝撃などによってナットが一旦弛み始めると、ボルト・ナットの締結が簡単に外れてしまうなど、弛み止め性能が不十分である。 Therefore, various types of loosening prevention structures have been conventionally proposed. For example, a method has been proposed in which a spring washer is fitted to a bolt shaft portion into which a nut is screwed, or rotation of the nut in the loosening direction is prevented by a double nut. However, in these methods, when used for a long period of time, once the nut starts to loosen due to vibration or impact, the bolts and nuts are easily loosened.
他方、ボルト雄ねじにねじ山を横断する係止溝を形成し、ナット頂面側に弾性を有する係止爪を設け、ボルト・ナットの締め付け時にはナット側の係止爪を弾性変形させることによってボルト側の係止溝を乗り越えさせる一方、ボルト・ナットが弛み方向に相対回転しようとすると、ナット側の係止爪をボルト側の係止溝に嵌入させることによって、ボルト・ナットの弛みを阻止するようにした弛み止め構造が提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6)。
On the other hand, a locking groove that crosses the screw thread is formed in the bolt male screw, an elastic locking claw is provided on the top surface of the nut, and the locking claw on the nut side is elastically deformed when tightening the bolt and nut. When the bolts and nuts try to rotate relative to the slack direction, the bolts and nuts are prevented from loosening by inserting the nut-side locking claws into the bolt-side locking grooves. Such a loosening prevention structure has been proposed (
しかし、かかる弛み止め構造ではいずれもボルト雄ねじのねじ山を横断するように係止溝を形成しているので、ボルト雄ねじを成形した後に雄ねじに係止溝を加工する必要があって、製造工程が複雑になる。 However, since the locking groove is formed so as to cross the screw thread of the bolt male screw in such a loosening prevention structure, it is necessary to process the locking groove in the male screw after forming the bolt male screw, and the manufacturing process. Becomes complicated.
これに対し、ボルトの雄ねじの谷底には係止突起を形成し、ナット頂面側には弾性を有する係止爪を設け、ボルト・ナットの締め付け時にはナット側の係止爪を係止突起によって案内させて弾性変形させることによって、係止突起を乗り越えさせてボルト・ナットの相対回転を許容する一方、ボルト・ナットの弛み方向への回転時には係止爪を係止突起に係止させることによって、ボルト・ナットの弛み方向への相対回転を阻止するようにした弛み止め構造が提案されている(特許文献7)。 On the other hand, a locking projection is formed on the bottom of the male thread of the bolt, and an elastic locking claw is provided on the top surface of the nut. When tightening the bolt and nut, the locking claw on the nut side is locked by the locking projection. By guiding and elastically deforming, the bolts and nuts are allowed to rotate relative to each other by overcoming the locking projections, while the locking claws are locked to the locking projections when the bolts and nuts are rotated in the slack direction. A loosening prevention structure that prevents relative rotation of bolts and nuts in the loosening direction has been proposed (Patent Document 7).
特許文献7記載の弛み止め構造ではボルト雄ねじの成形時に係止突起を形成でき、製造工程の複雑さを招来することがないものの、ボルト・ナットの締結中に振動が繰り返し加わると、係止爪が係止突起から外れて締結が弛んでしまうことがあった。 Although the locking protrusion described in Patent Document 7 can form a locking projection when forming a bolt male screw and does not incur the complexity of the manufacturing process, if the vibration is repeatedly applied during the fastening of the bolt and nut, the locking claw May come off from the locking projection and loosen.
本発明はかかる問題点に鑑み、安定した弛み止め性能を確保できるようにしたボルト・ナットの弛み止め構造を提供することを課題とする。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide a bolt / nut loosening prevention structure capable of ensuring stable loosening prevention performance.
そこで、本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造は、ボルトの雄ねじの谷底にはナット締付け回転方向手前側を緩斜面、反対方向手前側を急斜面とした繰り返し三角歯からなるラチェット部が形成される一方、ナットの頂面には弾性アームがナットのねじ穴内にナット締付け回転方向手前側に傾斜してかつその先端が上記ラチェット部の急斜面に直角に突き当たるように固定され、上記弾性アームが弾性変形して上記ラチェット部の緩斜面を乗り越えることによってボルト・ナットの締付け方向への相対回転を許容する一方、上記弾性アームの先端部がボルトの軸線に対して平行な面内において鋭角に形成されて上記ラチェット部の急斜面に当接されており、ボルト・ナットの弛み方向への相対回転時には上記弾性アームの先端部が上記ラチェット部の急斜面に喰い込むことによって係止され、弛み方向への相対回転が阻止されるようになしたことを特徴とする。 Therefore, in the bolt / nut loosening prevention structure according to the present invention, a ratchet portion composed of repeated triangular teeth having a gentle slope on the front side in the nut tightening rotation direction and a steep slope on the front side in the opposite direction is formed on the bottom of the bolt's male screw. On the other hand, the elastic arm is fixed to the top surface of the nut so that the elastic arm inclines in the screw hole of the nut and inclines forward in the nut tightening rotation direction, and its tip abuts against the steep slope of the ratchet portion at right angles. The tip of the elastic arm is formed at an acute angle in a plane parallel to the axis of the bolt while allowing the relative rotation in the tightening direction of the bolt and nut by allowing deformation and overcoming the gentle slope of the ratchet. The tip of the elastic arm is in contact with the steep slope of the ratchet, and when the bolt and nut are rotated relative to each other in the slack direction. Engaged by bite the steep slope of Chet portion, characterized in that no such relative rotation in the loosening direction is prevented.
本発明の特徴の1つは、ボルトの雄ねじの谷底にナット締付け回転方向手前側を緩斜面、反対方向手前側を急斜面とした繰り返し三角歯からなるラチェット部を形成し、ナット頂面には弾性アームをラチェット部の急斜面に直角になるように突出させて固定し、弾性アームの先端部を鋭角に形成し、弛み方向への相対回転時には弾性アームの先端部をラチェット部の急斜面に喰い込ませるようにした点にある。 One of the features of the present invention is that a ratchet portion composed of repeated triangular teeth having a gentle slope on the front side in the rotation direction of the nut and a steep slope on the front side in the opposite direction is formed on the valley bottom of the male screw of the bolt. The arm is protruded and fixed at right angles to the steep slope of the ratchet part, the tip of the elastic arm is formed at an acute angle, and the tip of the elastic arm is bitten into the steep slope of the ratchet part when rotating relative to the slack direction. It is in the point which did.
これにより、ボルト・ナットに振動が繰り返し加わっても、弾性アームの先端部がラチェット部の三角歯の急斜面に喰い込んで外れることはなく、安定した弛み止め性能を確保できることとなる。 As a result, even when vibration is repeatedly applied to the bolt and nut, the tip end portion of the elastic arm does not bite into the steep slope of the triangular tooth of the ratchet portion, and can be stably secured.
また、転造ダイスの成形型の雄ねじ谷底を成形する部位をラチェット部に対応する形状に形成しておくと、ボルト雄ねじの成形時にボルト雄ねじの谷底にラチェット部を形成することができ、一旦雄ねじを成形した後、係止溝を加工するという工程を必要とせず、製造工程の煩雑さを招来することがない。 In addition, if the part for forming the male thread valley bottom of the forming die of the rolling die is formed in a shape corresponding to the ratchet part, the ratchet part can be formed on the valley bottom of the bolt male screw at the time of molding the bolt male screw. After molding, the process of processing the locking groove is not required, and the manufacturing process is not complicated.
また、弾性アームの先端部は適切な切断工具、例えばニッパーで鋭角に切断加工することによって弾性アームの先端部が加工硬化を起こし、ボルト雄ねじのラチェット部の急斜面に確実に喰い込ませることができ、弛み止め性能の安定性をより向上できる。 In addition, the tip of the elastic arm can be cut and hardened with an appropriate cutting tool, for example, a nipper, so that the tip of the elastic arm is hardened and can be surely bitten into the steep slope of the ratchet part of the bolt male screw. In addition, the stability of the anti-loosening performance can be further improved.
弾性アームはボルトの雄ねじ内に嵌まり込む外径のばね鋼線を用いてL字状に製作され、その基部は断面多角形状に製作されてナットの頂面の多角形状の穴に差し込まれて廻り止めされ、ナット側面のカシメ穴からカシメられることによってナットの頂面に固定されることができる。 The elastic arm is manufactured in an L shape using an outer diameter spring steel wire that fits into the male thread of the bolt, and its base is manufactured in a polygonal cross section and inserted into a polygonal hole on the top surface of the nut. The nut can be fixed to the top surface of the nut by being locked and being caulked from the caulking hole on the side surface of the nut.
また、弾性アームは上述の側面カシメ方式ではなく、ナット頂面にカシメによって固定する端面カシメ方式を採用することができる。すなわち、弾性アームはばね鋼線を用いて、リング状の基部の切断一端部を内方に折り曲げた形状に製作され、ナットの頂面には壁面状の取付け部が立設され、取付け部の内側に弾性アームの基部が嵌め込まれ、取付け部が内方に折り曲げられてカシメられることによって、弾性アームがナットの頂面に固定されることができる。 In addition, the elastic arm may employ an end surface caulking method that is fixed to the nut top surface by caulking instead of the above-described side caulking method. That is, the elastic arm is manufactured in a shape in which one end of the cut end of the ring-shaped base is bent inward using a spring steel wire, and a wall-like mounting portion is erected on the top surface of the nut. The elastic arm can be fixed to the top surface of the nut by fitting the base portion of the elastic arm inside and folding the mounting portion inward.
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図1ないし図5は本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造の好ましい実施形態を示す。図において、ボルト10は軸部に雄ねじ11が転造ダイス、例えば平ダイスを用いて形成され、雄ねじの谷底にはラチェット部12が連続して形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. 1 to 5 show a preferred embodiment of a bolt and nut locking structure according to the present invention. In the figure, a
ラチェット部12はナット締付け回転方向手前側を緩斜面12A、反対方向手前側を急斜面12Bとした繰り返し三角歯から構成され、ラチェット部12の三角歯の高さはナット13の雌ねじのねじ山が干渉しない高さに設定されている。
The
他方、ナット13の頂面13Aには四角形状の嵌め込み穴13Bが形成され、弾性アーム20の基部20Bは断面四角形状に加工され、弾性アーム20がナット13のねじ穴内にナット締付け回転方向手前側に傾斜するように突出させ、しかも弾性アーム20の先端部20Aがラチェット部12の急斜面12Bに直角となるように、弾性アーム20の基部20Bが嵌め込み穴13Bに差し込まれて廻り止めされ、ナット13の側面の穴13Cからカシメられることによって、弾性アーム20はナット13の頂面13Aに固定されている。
On the other hand, a rectangular fitting hole 13B is formed on the top surface 13A of the
弾性アーム20はボルト雄ねじ11内に嵌まり込む外径のステンレス製ばね鋼線を用いてL字状に製作されるとともに、その基部20Bは断面四角形状に加工され、弾性アーム20の先端部20Aは切断工具、例えばニッパーによって鋭角に切断されることによって加工硬化されている。
The
今、ボルト10の軸部を被締結部材30、31及びワッシャ32の穴に挿通してナット13に螺合させ、ボルト10・ナット13を締め付ける方向に相対回転させると(ナット11の締付け回転方向を図6の矢印Aで示す)、ボルト10の雄ねじ11がナット13の雌ねじに対して螺進する。
Now, when the shaft portion of the
このとき、ナット13側の弾性アーム210がボルト10側の雄ねじ11のラチェット部12の緩斜面12Aによって案内されて弾性変形しながらラチェット部12の三角歯を乗り越えるので、ボルト10とナット13の締め付けは何ら支障なく円滑に行うことができる。
At this time, the elastic arm 210 on the
他方、ナット13側の弾性アーム20の先端部20Aが鋭角に形成されるとともに加工硬化されており、ボルト10・ナット13を締結した後、ボルト10・ナット13が弛み方向(図6の矢印Aと逆方向)に相対回転しようとすると、先端部20Aがボルト10の雄ねじ11のラチェット部12の急斜面12Bに喰い込んで係止され、それ以上の相対回転が阻止されるので、確実に弛み止めを行うことができる。
On the other hand, the tip end 20A of the
本例の弛み止め構造の性能を試験した。試験はアメリカ航空機規格・NAS350相当の試験機を用いた。組立てたボルト・ナットの組立て体を試験機にセットし、振幅11mm、振動数1780rpm、振動ストローク19mmの条件で、3万回の振動を与えて弛みを確認したところ、弛みは全く起きなかった。 The performance of the loosening prevention structure of this example was tested. The test was performed using a testing machine equivalent to the American aircraft standard NAS350. The assembled bolt / nut assembly was set in a testing machine, and when loosening was confirmed by applying vibrations 30,000 times under the conditions of an amplitude of 11 mm, a vibration frequency of 1780 rpm, and a vibration stroke of 19 mm, no loosening occurred.
図7及び図8は第2の実施形態を示し、図において図1ないし図6と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では弾性アーム20はばね鋼線を用いて、リング状の基部20Cの切断一端部を内方に折り曲げた形状に製作され、ナット13の頂面13Aには壁面リング状の取付け部13Cが立設され、取付け部13Cの内側に弾性アーム20の基部20Cが嵌め込まれ、取付け部13Cが内方に折り曲げられてカシメられることによって、弾性アーム20はナット13の頂面13Aに固定されており、このように第1の実施形態における側面カシメ方式ではなく、端面カシメ方式を採用することもできる。
7 and 8 show a second embodiment, in which the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6 denote the same or corresponding parts. In this example, the
10 ボルト
11 雄ねじ
12 ラチェット部
12A 緩斜面
12B 急斜面
13 ナット
13A 頂面
13B 嵌め込み穴
13C 穴
20 弾性アーム
20A 先端部
20B 基部
20C 基部
10
Claims (5)
上記弾性アーム(20)が弾性変形して上記ラチェット部(12)の緩斜面(12A)を乗り越えることによってボルト・ナットの締付け方向への相対回転を許容する一方、
上記弾性アーム(20)の先端部(20A)がボルト(10)の軸線に対して平行な面内において鋭角に形成されて上記ラチェット部(12)の急斜面(12B)に当接されており、
ボルト・ナットの弛み方向への相対回転時には上記弾性アーム(20)の先端部(20A)が上記ラチェット部(12)の急斜面(12B)に喰い込むことによって係止され、弛み方向への相対回転が阻止されるようになしたことを特徴とするボルト・ナットの弛み止め構造。 A ratchet portion (12) is formed on the valley bottom of the male screw (11) of the bolt (10). The ratchet portion (12) is composed of repeated triangular teeth with a gentle slope (12A) on the front side in the nut tightening rotation direction and a steep slope (12B) on the front side in the opposite direction. On the other hand, on the top surface (13A) of the nut (13), an elastic arm (20) is inclined forward in the nut tightening rotation direction in the screw hole of the nut (13) and the tip thereof is the ratchet portion (12). It is fixed so that it strikes the steep slope (12B) at a right angle,
While the elastic arm (20) is elastically deformed and gets over the gentle slope (12A) of the ratchet part (12), it allows relative rotation in the tightening direction of the bolt and nut,
The tip (20A) of the elastic arm (20) is formed at an acute angle in a plane parallel to the axis of the bolt (10) and is in contact with the steep slope (12B) of the ratchet (12).
At the time of relative rotation in the slack direction of the bolt and nut, the distal end portion (20A) of the elastic arm (20) is locked by biting into the steep slope (12B) of the ratchet portion (12), and relative rotation in the slack direction. Bolt / nut loosening prevention structure characterized by the fact that it is prevented.
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- 2015-10-02 JP JP2015196451A patent/JP2017067252A/en active Pending
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