JP4072832B1

JP4072832B1 - ゆるみ止めナット

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Publication number: JP4072832B1
Application number: JP2007155705A
Authority: JP
Inventors: 宣彦二川
Original assignee: 宣彦二川
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: TW200916667A; WO2008152963A1; JP2008309202A

Abstract

【課題】この発明は、ボルトとナットとのゆるみ止めをより確実且強固に達成することが出来、しかも大量生産に適した構造のゆるみ止めナットを提供せんとするものである。
【解決手段】ボルトに螺合して締結されるナットと、このナットと該ボルトとの間に介在されるワッシャとを備え、ワッシャは前記ボルトを挿入する筒状の挿入部を有し、且、軸方向に一端から他端まで伸びるスリットが形成されており、ナットとワッシャとを台頭円錐形の斜面を介して当接させ、締結時に台頭円錐形のテーパー面との当接によるナットの締め付けによって、ワッシャを縮径させ、ワッシャをボルトに圧着させて、ナットのゆるみ止めを果たすようにしたことを特徴とするゆるみ止めナット。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボルトに螺合して物体を締結するナットに関し、より詳細には、ネジのゆるみを防止し得るようにしたゆるみ止めナットに関する。

従来、雄ネジを有するボルトと、該ボルトに螺合する雌ネジを有するナットで、物体を締め付けて固定する固定手段は公知であり、多様な用途、分野において広く利用されている。ボルトとナットは、雄ネジと雌ネジの螺合により締め付けが行なわれるが、ボルトやナットに付加される振動、回転、衝撃等によって、締め付けがゆるんで来るおそれがあった。ネジのゆるみは、物体の固定状態を不安定にし、ときとして重大な事故を招来するおそれがある。そこで、ネジのゆるみを防止するために従来種々の方法、構造が提案されてきている。

ネジは、締め付け部からの応力により、ボルトとナットが互いに軸方向反対方向に変位させられてネジ溝が消失し、雄ネジと雌ネジのネジ山が軸方向において当接して締付力の保持と固定状態の維持が図れるようになっている。ネジのゆるみ止めは、通常、雄ネジと雌ネジの軸方向へのもどりを防止する手段、例えばロックナット、バネ座金などにより、ネジのもどりを防止している。しかしながら、かかる従来のロックナットやバネ座金の如きネジのもどり防止手段では、雄ネジと雌ネジは軸方向に片寄せられてネジ山を密着させた状態を、もどり防止手段で維持するようにしたにすぎず、密着側と反対の側では、雄ネジと雌ネジの間隔は大きくなっており、ネジ溝が消失しているわけではないため、衝撃や振動を受けて密着した状態が容易に解消されるおそれがあり、ネジのゆるみを十分には防止することが出来なかった。

そこで、ナットの一部を変形させてボルトに当接させることにより、ネジ溝を消失させてネジのもどりを防止するようにしたものが、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１に開示されている技術は、止めナットと締付けナットのダブルナットからなり、止めナットに外周面をテーパー面とした締付筒体を一体に連結し、該締付筒体に複数のスリットを入れて、締付けナットでテーパー面を押圧して締付筒体を変形させるようにしたものであり、特許文献２に開示されている技術は、ナットの座面間で変形する突起をナットに一体に形成し、該突起をナットとボルトのネジ溝にクサビ状に嵌入して変形させ、ナットのゆるみを防止するようにしたものである。

しかしながら、このようなナットの一部を変形させる構造では、締付筒体や突起の基部がナットに一体となっているため、変形させたとき先端部分が傾斜して小さな面積で雄ネジと雌ネジが接触しているにすぎず、十分なゆるみ止め効果を期待することが出来ないという問題があった。また、変形した締付筒体や突起による固定を解除することが極めて困難で、特別な治具を必要とするという問題があった。さらに、固定が長期に亘る場合にはその解除が不可能となるおそれがあった。特に、突起の形成は、鍛造方法のような大量生産方式での製造が困難であり、大量生産物品であるナットの製造には適していない構造であった。
実開昭５５−１１５４２２号公報特開平１０−６１６４５号公報

この発明は、ボルトとナットとのゆるみ止めをより確実且強固に達成することが出来、しかも大量生産に適した構造のゆるみ止めナットを提供せんとするものである。

本発明は、ボルトに螺合して締結されるナットと、このナットと該ボルトとの間に介在されるワッシャとを備え、ワッシャは前記ボルトを挿入する筒状の挿入部を有し、且、軸方向に一端から他端まで伸びるスリットが形成され、ワッシャの筒状部内面に、前記ボルトと逆方向のネジが形成されており、ナットとワッシャとを台頭円錐形の斜面を介して当接させ、締結時に台頭円錐形のテーパー面との当接によるナットの締め付けによって、ワッシャを縮径させ、ワッシャをボルトに圧着させて、ナットのゆるみ止めを果たすようにしたことを特徴とするゆるみ止めナットである。

ナットは、ボルトの雄ネジに螺合する雌ネジを形成した雌ネジ部と、この雌ネジ部に連続する筒状部とを有し、ワッシャは、ボルトの軸心に対して直角方向に延びるフランジ部と、このフランジ部からボルト軸方向に筒状に立ち上がる筒状部とを有し、筒状部の外周面はフランジ部を基部として先端に向かって径が漸減する台頭円錐形のテーパー面に形成され、ナットの筒状部の内径はワッシャのテーパー面の最大外径よりも小さく形成され、ワッシャには一端から他端まで延びるスリットが形成され、ボルトにワッシャを挿通し、ナットの筒状部をワッシャの筒状部に挿入しつつボルトに螺合し、ワッシャのテーパ面とナットの筒状部との当接により、ワッシャを縮径してワッシャの筒状部内面をボルトに圧着して逆方向のネジをボルトのネジに噛み込ませつつ締結するようにしたことを特徴としている。

フランジ部と筒状部のテーパー面との間に、フランジ部からボルト軸方向に平行に立ち上がった非テーパー状の基端部を有し、ナット締め付け時に非テーパー状の基端部に、ナットの筒状部を当接、係入させて、該非テーパー状の基端部内にナットが当接している限り、ナットのゆるみが生じないようにして、緩み止めの安全度を向上させることが出来る。ワッシャの筒状部内径は、円形断面若しくは三角形、四角形、五角形、六角形等の非円形断面のいずれであっても良い。更に、台頭円錐形の筒状部は、フランジ部を介して軸方向対称に形成しても良い。この場合には、両方の筒状部に夫々ナットの筒状部が係合し、ワッシャを縮径させる。

本発明のゆるみ止めナットによれば、実施例１に示すように、米国航空機規格に準じた振動試験において、１７分間以上の耐振性を示すという格別の結果を得ることが可能であって、確実にゆるみを防止出来、強固な締結状態を長期間にわたって保持することが出来るという効果がある。

当該発明のゆるみ止めナットは、構造が単純であり、製造コストを十分安価に抑えることが可能であって、大量生産にも適するという効果がある。

この発明の好ましい実施の形態を以下に図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施態様のゆるみ止めナット(１)を、ボルト(２)に締結し、被締結体(３)を固定した状態を示す断面図である。図２は、図１に示すゆるみ止めナット(１)の構成を示す部分断面斜視図であり、図３は図１に示すゆるみ止めナット(１)におけるワッシャ(５)の構成を示す部分断面斜視図である。図４Ａは、ナット(１)の締め付けによるワッシャ(５)の変形の様子を模式的に示す模式図であり、図４Ｂは図４Ａの部分拡大図である。図５は、ワッシャ(５)の一変形例を示す部分断面斜視図であり、図６は図５に示すワッシャ(５)の締結状態を模式的に示す図である。図７は、ワッシャ(５)の他の変形例を示す一部断面斜視図であり、図８は図７に示すワッシャ(５)の締結状態を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施態様のゆるみ止めナットは、ボルト(２)に螺合して締結されるナット(１)と、このナット(１)と該ボルト(２)との間に介在するワッシャ(５)とを備え、前記ナット(１)の締結時において、該ナット(１)の螺合による締め付けによって前記ワッシャ(５)が縮径し、該ワッシャ(５)と前記ボルト(２)とが強固に当接することによってゆるみ止め効果がもたらされる。

本実施態様のナット(１)は、図２に示すように、前記ボルト(２)の雄ネジ(2b)に螺合する雌ネジ(1a)を形成した雌ネジ部(1b)と、この雌ネジ(1a)に連続する円筒状の筒状部(1c)とを有する。このナット(１)の外形は、略正六角柱であるが勿論これに限らず、従来公知のナット外形を採用することが出来る。

本実施態様のワッシャ(５)は、図３に示すように、ボルトの軸方向と直交する方向に延びる平坦な円板状のフランジ部(5a)と、このフランジ部(5a)からボルト軸方向に沿って筒状に立ち上がった筒状部(5b)とを有し、筒状部(5b)の外周面がフランジ部(5a)から外方に向かって狭まる台頭円錐形のテーパー面に形成されている。該筒状部(5b)は、その頂部(5c)の最大外径はナット(１)の筒状部(1c)の内径よりも小さく、ワッシャ(５)の筒状部(5b)の最大外径はナット(１)の筒状部(1c)の内径よりも大径に形成され、ナットによりワッシャをテーパー面のくさび効果により、縮径することが出来る。縮径のために、ワッシャ(５)には、該ワッシャ(５)の一端から他端まで連続して切り込まれたスリット(5e)が形成される。フランジ部(5a)から立ち上がったテーパー状の外周面を有するワッシャ(５)の筒状部(5b)は、好ましくはフランジ部(5a)との間に、ボルトの軸方向に対して平行に若干立ち上がった非テーパー状、すなわち筒状の基端部(5f)を有し、ナット(１)締め付け時に、この基端部(5f)にナット(１)の筒状部(1c)の内周面が当接、係入して、より確かな緩み止めが図られるようになっている。

本発明のゆるみ止めナット(１)は、従来公知の一般的なボルト(２)に対して螺合して締結することが可能であるが、本実施態様におけるボルト(２)は、略六角柱の頭部(2a)（埋め込みボルトのような場合には、必ずしも頭部を必要としない）と、雄ねじが形成されたボルト本体(2b)を有する。被締結体(３)は、ボルト本体(2b)が挿通する貫通孔(3a)を有する（図１参照）。

本実施態様のゆるみ止めナット(１)を前記ボルト(２)に締結する際には、該ボルト(２)の頭部(2a)とフランジ部(5a)との間に被締結体(３)を挟んでワッシャ(５)を挿通し、その後、ナット(１)の筒状部(1c)をワッシャ(５)の筒状部(5b)に挿入しつつボルト(２)に螺合する。ナット(１)の螺進により、ワッシャ(５)のテーパ状の筒状部(5b)に、ナット(１)の筒状部(1c)が係合して、テーパー面に沿ったくさび効果により、図４に示すようにワッシャ(５)が変形しつつ縮径し、該ワッシャ(５)の筒状部(5b)の内周面が局部的にボルト本体(2b)に圧着し締結される。このワッシャ(５)の縮径の様子を模式的に示したのが図４Ａ及び図４Ｂである。図４Ａ及び図４Ｂに二点鎖線で示すように、ワッシャ(５)は、略卵形に変形しつつ縮径し、内径が狭小に変形した部分が局部的にボルトに圧着する。

また、ワッシャ(５)の筒状部(5b)の内部形状は、必ずしも円形でなければならないというものではなく、例えば、図５に示すように、ワッシャ(50)の筒状部(50b)の形状は、断面三角形、若しくは図７に示すような断面五角形等の非円形断面とすることが出来る。図５Ａの断面三角形の場合、図６Ａに示すように、スリット(50e)が狭まり、三角形の三辺が三角形の中心に向かって収縮して、ボルト(２)に三方向から圧着するようになる。尚、この三角形断面を採用する場合、縮径時における狭部(50f)の折曲げ強度を向上させるため、図５Ｂ、図６Ｂに示すように、その端部形状を円弧状に形成するのが好ましい。

また、図７に示す断面五角形の場合、図８に示すように、スリット(51e)が狭まり、五角形の五辺が該五角形の中心に向かって収縮して、ボルト(２)に五方向から締め付けるよう圧着する。これら図５或いは図７に示す形状は単なる例示であり、三角形、五角形に限られるものではなく、所望の非円形断面形状とすることが出来る。例えば、図９，１０に示すような四角形、若しくは図１１，１２に示す六角形或いはその他の多角形状、楕円形状とすることが出来る。すなわち、図９，１０においては、ワッシャ(52)の筒状部(52b)の内周面が四角形に形成され、図１１，１２においては、ワッシャ(53)の筒状部(53b)の内周面が六角形に形成されている。その他の点は、前述した構造と実質的に同じである。

図１３〜１５は、更に他の変形を示し、ワッシャ(500)に、フランジ部(500a)を介して軸方向対称に筒状部(500b)(500b)を形成し、該二つの筒状部(500b)に夫々ナット(１)を挿着し、筒状部の縮径を行い、より強固にボルト(２)に筒状部内周面を圧着するようにしたものである。スリット(500e)は、上部の筒状部からフランジ部を越えて下部の筒状部まで連続して形成され、スリットにより、ワッシャは軸方向に分断された状態になる。その他の点は、前記図１〜１２に示すものと実質的に同じである。

図１６〜１８はワッシャの変形例を示し、筒状部内面に回り止め用の加工を施したものである。図１６に示すものは、円筒部内面にボルト(２)の雄ネジ(2b)と逆方向の逆ネジ(61)を形成したものである。この逆ネジ(61)の存在によりナット(１)による締結によって縮径した際に、ボルト(２)の雄ネジ(2b)に逆ネジ(61)が局部的に噛み込み、ワッシャの回転が抑止され、振動等によるナットの滑落を防止できる。尚、形成する逆ネジ(61)は、雄ネジ(2b)とはネジピッチに関係なく両者が合致することは無い為、雄ネジ(2b)と同じピッチで形成しても、異なるピッチで形成しても良く、所望のピッチを採用することができる。

図１７に示すものは他の変形例を示し、円筒部内面に円筒部内面にボルト(２)の雄ネジ(2b)と同方向で、且、雄ネジ(2b)と異なるネジピッチの正ネジ(62)を形成したものである。例えば、ボルトの雄ネジが１.７５mmピッチの右ネジである時、１.５mmピッチの右ネジで形成する。これにより両ネジが合致することはなく、ワッシャの縮径時、雄ネジ(2b)と正ネジ(62)は局部的に噛み合い、回転を抑止することができる。尚、正ネジ(62)のネジピッチはこれに限られるものではなく、２mm、１.８mm等、ボルトの雄ネジのピッチと異なるものであればよい。

図１８に示すものは更に他の変形例を示し、円筒部内面に断面台形の縦溝(63)を形成したものである。ナット(１)の締結によって縮径した際、ボルト(２)の雄ネジ(2b)に縦溝(63)が直行するように喰い込み、ワッシャの回転が強固に抑止される。尚、前述の逆ネジ(61)、正ネジ(62)を形成したものと同様に、円筒部の内径はボルトの外径よりも若干大きく設計されているため、縦溝(63)の存在にかかわらず、ボルトへの挿着に支障はない。尚、内面形状は前記台形に限られるものではなく、矩形、波形等の形状であってもよい。

前述の溝のないワッシャを含め、全てのワッシャの円筒部の内径は、ボルトの外径に比べ若干大きく設計されている。すなわち、ボルトの直径が１１.８mmとしたとき、円筒部の内径は１２mmとし、０.２mmのクリアランスを確保している。これにより、逆ネジ(61)、正ネジ(62)及び縦溝(63)の存在にかかわらず、ボルトの雄ネジ(2b)に引っかかるような支障はなく、簡単に挿着することが出来るようになっている。

本実施態様のゆるみ止めナットを、ボルトに締結し、被締結体に固定した状態を示す断面図図１に示すゆるみ止めナットにおけるナットの構成を示す部分断面斜視図図１に示すゆるみ止めナットにおけるワッシャの構成を示す部分断面斜視図ナットの締め付けによるワッシャの変形の様子を模式的に示すワッシャの一端面を平面視した模式図図４Ａの部分拡大図ワッシャの一変形例を示す一部を断面した斜視図図５に示すワッシャの締結状態を模式的に示す図ワッシャの他の変形例を示す一部を断面した斜視図図７に示すワッシャの締結状態を模式的に示す図ワッシャの更に他の変形を示す一部を断面した斜視図図９に示すワッシャの締結状態を模式的に示す図ワッシャの更に他の変形を示す一部を断面した斜視図図１１に示すワッシャの締結状態を模式的に示す図更に他の変形にかかるワッシャをナットと組み合わせて、ボルトに締結し、被締結体を固定した状態を示す断面図図１３のナットの一部を断面した斜視図図１３のワッシャの一部を断面した斜視図ワッシャの円筒部内面に逆ネジを形成した例を示す図同、正ネジを形成した例を示す図同、縦溝を形成した例を示す図

符号の説明

１ゆるみ止めナット
1a 雌ネジ
1b 雌ネジ部
1c 筒状部
２ボルト
2a 頭部
2b 雄ネジ
2c 雄ネジ部
2d ボルト本体
2e 円柱部
３被締結体
3a 貫通孔
５ワッシャ
5a フランジ部
5b 筒状部
5c 頂部
5d 下端部
5e スリット
5f 基端部
50 ワッシャ
50a フランジ部
50b 筒状部
50c 頂部
50d 下端部
50e スリット
50f 狭部
51 ワッシャ
51a フランジ部
51b 筒状部
51c 頂部
51d 下端部
51e スリット
52 ワッシャ
52a フランジ部
52b 筒状部
52c 頂部
52d 下端部
52e スリット
53 ワッシャ
53a フランジ部
53b 筒状部
53c 頂部
53d 下端部
53e スリット
500 ワッシャ
500a フランジ部
500b 筒状部
500e スリット
61 逆ネジ
62 正ネジ
63 縦溝

Claims

ボルトに螺合して締結されるナットと、このナットと該ボルトとの間に介在されるワッシャとを備え、ワッシャは前記ボルトが挿入される筒状の挿入部を有し、且、軸方向に一端から他端まで伸びる１本のスリットにより分断されており、ワッシャの外周面は台頭円錐形に形成され、ナットとワッシャとを台頭円錐形のテーパー面を介して当接させ、締結時に台頭円錐形のテーパー面との当接によるナットの締め付けによって、ワッシャをスリットにおいて縮径させ、ワッシャ内周面をボルトに圧着させて、ナットのゆるみ止めを果たすようにしたゆるみ止めナットであって、ワッシャの筒状部内面に、前記ボルトと逆方向のネジを形成したことを特徴とするゆるみ止めナット。
ナットは、ボルトの雄ネジに螺合する雌ネジを形成した雌ネジ部と、この雌ネジ部に連続する筒状部とを有し、ワッシャは、ボルトの軸心に対して直角方向に延びるフランジ部と、このフランジ部からボルト軸方向に筒状に立ち上がる筒状部とを有し、筒状部の外周面はフランジ部を基部として先端に向かって径が漸減する台頭円錐形のテーパー面に形成され、ナットの筒状部の内径はワッシャのテーパー面の最大外径よりも小さく形成され、ワッシャは一端から他端まで延びるスリットにより分断され、ボルトにワッシャを挿通し、ナットの筒状部をワッシャの筒状部に挿入しつつボルトに螺合し、ワッシャのテーパ面とナットの筒状部との当接により、ワッシャを縮径してワッシャの筒状部内面をボルトに圧着して逆方向のネジをボルトのネジに噛み込ませつつ締結するようにしたことを特徴とする請求項１記載のゆるみ止めナット。
フランジ部と筒状部のテーパー面との間に、フランジ部からボルト軸方向に平行に立ち上がった非テーパー状の基端部を有し、ナット締め付け時に非テーパー状の基端部に、ナットの筒状部が当接、係入するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のゆるみ止めナット。
ワッシャの筒状部内径が、円形断面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゆるみ止めナット。
ワッシャの筒状部内径が、非円形断面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゆるみ止めナット。
ワッシャの筒状部を、フランジ部を介して軸方向対称に形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のゆるみ止めナット。