JP5143030B2 - 緩み防止ボルト及び緩み防止ナット - Google Patents

Description

本発明は、緩み防止ボルト及びナット、特に、回転軸に直交する方向の断面形状が、正多角形で、且つ対向する略平行な２辺を有する外縁形状のヘッドを有するボルト又はナットに関する。

高圧送電線の鉄塔などで種々の部材の固定のために用いられているボルト、ナットは、一般的にシングルナットで締め付け固定されている。しかしながら、例えば、アングル鉄塔では、建設後数年経過すると、風による微振動により、取り付けられたボルト、ナットがゆるみ脱落してしまう状況も生じ得る。そのため、定期的、または臨時に、昇塔して点検が行われている。しかし、点検周期の間隙においてボルト、ナットの脱落が生じるおそれも有る。ボルト、ナットのゆるみや脱落は、取り付け対象物の設計強度の不足を生起させることから、ボルト、ナットの締め付け状態の緩み止め対策が必須となっている。

また、従来から、碍子装置などではコッターボルトとナットが使用されている。図８は、架線金具の連結に用いられているコッターボルトとナットの一例が示されている。図示のように、組み合わされた架線金具５０、５２の貫通孔にコッターボルト５４（ヘッド５４ａ、軸部５４ｂ）が挿通され、更に、このコッターボルト５４にナット５６が装着されている。そして、ナット５６のズレ落ちを防止するため、ボルト５４の軸部５４ｂにはピン穴５８が開けられており、このピン穴５８に割ピン６０が挿通され、その先端６０ａが軸部５４ｂの両サイドに割られて固着されている。この割ピン６０の装着によって、ナット５６に緩みが生じたような場合でもこの割ピン６０の部分でナット５６が制止され、ボルト５４からの脱落が防止される。

この様なコッターボルト５４に使用する割ピン６０は、割り方が少ない場合には、ボルト５４の振動などにより徐々に締め状態が緩み、脱落することがある。また、ボルト５４のみを装着して、割ピン６０の装着を失念してしまう場合もある。割ピン６０が装着されない場合は、ナット５６は、風などに起因する架線金具５０，５２の微振動により緩み脱落してしまうことがある。

また、従来のボルト、ナットの緩みの防止策としては、イダリング（登録商標）を使用すること等も行われるが、鉄塔などにおけるボルト締め付け作業において全てのボルトナットにイダリングを取り付けることは、作業の煩雑化と費用の増大を招くものである。

ナットに対する付加部材を用いずに緩み防止を図るための提案としては、特許文献１の技術が存在する。この技術は、上中下の３段のナットを用い、中断の中ナットについて、その上部側と下部側とでねじ穴の偏心の概念を導入している。すなわち、中ナットの肉厚が上下で異なる構成を有し、上・下ナットを締め付けることで互いに中ナットと偏心嵌合して緩みの防止が図られるものである。

なお、特許文献２では、パネルの固定構造において、ボルトやビスを用いて固定する場合の緩み防止技術が開示されており、本文献の請求項４においては、ボルト、ナットの軸部が頭部中心に対して偏している構成の提案がなされている。そして、図８において、円形のヘッドを有するビスが示され、そのプラス溝の位置がヘッドの中心位置から偏心している例が示されている。

特開２００２−８９５３３号 特開２００４−３２４７３４号

上記特許文献１の技術は、基本的にナットやボルトの回転軸方向と直交する方向の断面形状において、その外縁形状である正多角形（本例では正六角形）の中心位置からの偏心ではない。同文献の図１や図２から理解されるように、ボルトの回転中心は、ボルトヘッド及びナットの外縁形状に対しては偏位していない。また、緩み防止機能を発揮させるために、ナットを３種類順番に取り付け設置する必要があり、煩雑さ締め付け作業の長時間化が不可避である。したがって、迅速性と簡易性の求められる鉄塔等におけるボルト締め付け作業には、不向きである。

次に、特許文献２の技術では、具体的な開示としては、プラス溝の円形ヘッドを有するビスにおける偏心が示されているが、正多角形のヘッドを有するボルトやナットについての軸部及びねじ穴についての偏心については開示されていない。円形のヘッドを有するビスに関しては、プラスやマイナスの溝の位置を簡単に偏心させることができるが、多角形の断面形状を有するボルトへの適用は困難である。正多角形のヘッドを有するボルトや正多角形の外形を有するナットにおいて、単に、任意に軸部やねじ穴を偏心させた場合、通常の工具による回転作業は困難である。

なお、偏心ボルトという名称で表示されているものがインターネット上等で存在するが、それらの構成は、上述した例と同じく、正多角形のヘッドの中心に対して、ヘッド自体の回転軸が偏心するように軸部を形成しているものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で装着対象物の振動による緩みを的確に防止することのできる緩み防止ボルト及び緩み防止ナットを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る緩み防止ボルトは、
回転軸に直交する方向のヘッド断面形状が、略平行に対向する少なくとも１対の辺を有する正多角形の基礎形状から、何れか１対の前記対向する２辺の長さのみを他の辺よりも長く形成した長多角形とされ、軸部の中心位置が、前記２つの長辺から等距離で、且つ前記２つの長辺の伸長方向の中央位置より何れかの端部側へ偏位されて設定され、前記ヘッド断面形状は、正六角形を前記基礎形状として一対の対向する２辺のみを長くした長六角形であり、前記軸部の中心位置は、前記基礎形状としての正六角形の中心位置とされたことを特徴とする。
この構成は、ヘッド自体の断面形状を従来の正多角形ものから変形したものである。この構成では、ボルトの軸部は、長多角形の２つの長辺の一方寄りに偏位しているが、軸部の中心は２つの長辺から等距離の位置に設定されているので、請求項１のボルトと同様にスパナやレンチなどの通常の工具で締め付けを行う際に支障もない。そして、２つの長辺が設置されていることから、単に正多角形の断面形状において軸部中心を偏心させるよりも大きな偏位量を確保することが可能となる。

したがって、一方向のみの回転モーメントを大きくすることができ、均一の回転モーメントや正多角形内での偏心によって得られる回転モーメントの差よりも更に大きな差を確保することができ、微振動などに対する緩み防止機能を大きく向上させることができる。すなわち、通常の正多角形の形状の範囲内での偏心量は限られているが、この様に長多角形のヘッド形状とすることにより、振動による緩みを防止するという機能を更に向上させている。

そして、通常の正六角形のヘッドを有するボルトの隣り合う４辺からの距離が共通する位置に軸部が存在することとなる。したがって、レンチやスパナによるボルトの回転作業は、その４辺の外方の中央方向から装着して行うことになるが、ボルトの回転動作自体は、通常の正六角形のヘッドのボルトとほぼ同様の感覚で行うことができる。

請求項２に係る緩み防止ナットは、
回転軸に直交する方向の断面形状が、略平行に対向する２辺を有する正多角形を基礎形状にして、何れかの１対の前記対向する２辺の長さのみを他の辺よりも長く形成した長多角形とされ、ねじ穴の中心位置が、前記２つの長辺から等距離で、且つ前記２つの長辺の伸長方向の中央位置より何れかの端部側へ偏位されて設定され、前記断面形状が、正六角形を前記基礎形状として何れかの一対の対向する２辺のみを長くした長六角形であり、前記ねじ穴の中心位置は、前記基礎形状としての正六角形の中心位置とされたことを特徴とする。
この構成は、ナット自体の断面形状を従来の正多角形ものから変形したものである。この構成では、ナットのねじ穴は、長多角形の２つの長辺の端部寄りに偏位しているが、ねじ穴の中心は２つの長辺から等距離の位置に設定されているので、スパナやレンチなどの通常の工具で締め付けを行う際に支障はない。そして、２つの長辺が設定されていることから、単に正多角形の断面形状において軸部の回転中心を偏心させるよりも大きな偏位量を確保することが可能となる。

したがって、一方向のみの回転モーメントを大きくすることができ、均一の回転モーメントや正多角形内での偏心によって得られる回転モーメントの差よりも更に大きな差を確保することができ、微振動などに対する緩み防止機能を大きく向上させることができる。すなわち、通常の正多角形の形状の範囲内での偏心量は限られているが、この様に長多角形のナット断面形状とすることにより、振動による緩みを防止するという機能を更に向上させている。

そして、通常の正六角形の断面形状の隣り合う４辺からの距離が共通する位置にねじ穴が存在することとなる。したがって、レンチやスパナ等の締結用具によるナットの回転作業は、その上記４辺の外方の中央方向から用具を装着して行うことになるが、ナットの回転動作自体は、通常の正六角形のナットとほぼ同様の感覚で行うことができる。

本発明に係る緩み防止ボルト及び緩み防止ナットによれば、スパナやレンチなどの締め付け工具で締め付け作業を行うにも支障がなく、且つ一方向のみの回転モーメントを大きくすることで、微振動などによって徐々にボルトやナットが緩んで行くことを防止機能を大きく向上させることができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、参考例に係る緩み防止ボルトの形状を示す側面図及び正面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、参考例に係る緩み防止ナットの形状を示す側面図及び正面図である。 参考例に係る緩み防止ボルト及びナットの使用状態の説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、長多角形のヘッドを用いた実施の形態に係る緩み防止ボルトの構成を示す側面図及び正面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、長多角形の外縁形状を用いた実施の形態に係る緩み防止ナットの構成を示す側面図及び正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、長多角形の外縁形状を用いた実施の形態に係る緩み防止ナットをコッターボルトに装着して使用した例を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、長多角形のヘッドを用いた緩み防止コッターボルト及び長多角形の外縁形状を用いた緩み防止ナットの双方を使用した状態の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、従来のコッターボルトの構成説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、図１及び２は、参考例に係る緩み防止ボルト及び緩み防止ナットの例が示されている。図１（Ａ）は、正六角形の断面形状（回転軸に直行する方向の断面形状）のヘッドを有する緩み防止ボルト１０の側面図、同図（Ｂ）はヘッド側からの正面図である。図示のように、参考例に係る緩み防止ボルト１０は、軸部１０ａが正六角形のヘッド１０ｂの中心位置から六角形の１つの頂点１０ｐ側に近づくように偏位している。すなわち、軸部１０ａの回転中心は正六角形の中心位置ではなく図上やや上方にずれている。

但し、軸部１０ａの回転中心は、ヘッド１０ｂにおける略平行な２つの対向辺１０ｃ、１０ｄのそれぞれの辺から等距離の位置に設定されている。したがって、通常の工具によって回転作業を行うことが可能である。更に、その回転中心は、上述のようにその１対の対向辺１０ｃ、１０ｄの伸長方向の中心より何れかの端部側、本参考例では頂点１０ｐ側へ偏位されている。したがって、ヘッド１０ｂにおける一方向のみの回転モーメントが大きく設定されている。すなわち、ヘッド１０ｂの回転中心から頂点ｍまでの長さが他のヘッドの頂点や辺までの長さより長くなっている。これにより、均等な回転モーメントの従来のヘッドよりも微振動などに対する緩み防止機能を向上させることができる。

図２（Ａ）は、正六角形の断面形状（回転軸に直行する方向の断面形状）を有する緩み防止ナット２０の側面図、同図（Ｂ）は回転軸方向からの正面図である。図示のように、本参考例に係る緩み防止ナット２０は、ねじ穴２０ａが正六角形断面の中心位置から六角形の１つの頂点２０ｐ側に近づくように偏位している。すなわち、緩み防止ナット２０の回転中心は正六角形の中心位置ではなく図上やや上方にずれている。

但し、緩み防止ナット２０の回転中心は、緩み防止ナット２０の外縁形状における略平行な２つの対向辺２０ｃ、２０ｄのそれぞれの辺から等距離の位置に設定されている。したがって、通常の工具によって回転作業を行うことが可能である。更に、上述のようにその１対の対向辺２０ｃ、２０ｄの伸長方向の中心より何れかの端部側、本参考例では頂点２０ｐ側へ偏位されている。したがって、ナット２０の一方向のみの回転モーメントを大きくすることができる。すなわち、ナット２０の回転中心からナット２０の１つの頂点ｍまでの長さが他のヘッドの頂点や辺までの長さより長くなっている。これにより、均一の回転モーメントの従来のナット形状よりも微振動などに対する緩み防止機能を向上させることができる。

図３は、これらの緩み防止ボルト１０と緩み防止ナット２０とを共に用いて部材１００及び２００を締結している例が示されている。図示のように、緩み防止ボルト１０は回転モーメントの長い側である頂点ｍを下方に位置させて設置され、緩み防止ナット２０も回転モーメントの長い側である頂点ｍが下方に位置する所まで回転させている。これにより、緩み防止ボルト１０及び緩み防止ナット２０の重い部分であり、回転モーメントの長い端部が下方に位置していることから、微振動などによる緩みを有効に防止することができる。例えば、部材１００，２００が高圧送電線の鉄塔などへの種々の部材の取り付けなどの取り付け部材である場合、風などにより鉄塔に生じる微振動による締結部材としてのボルトとナットの緩み防止を的確に行うことができる。

図４は、他の緩み防止ナットの他の実施の形態を示している。図示のように、緩み防止ボルト３０は、そのヘッド３０ａの軸方向に直交する方向の断面形状が正六角形ではなく、長六角形として形成されている。すなわち、正六角形を基礎形状（ｘ）として、略平行に対向する一対の対向辺３０ｄ、３０ｅのみを他の辺よりも長く形成している。

そして、本実施の形態では、軸部３０ｂの回転軸の中心は、波線で示した正六角形Ｘの中心位置に設定されている。したがって、長六角形の長い２辺３０ｄ，３０ｅの伸長方向における中央位置からは遍位した位置に設定されていることとなる。この様に、正六角形の１つの対向する２辺のみを他の辺よりも長くすることで、軸部３０ｂの中心からヘッド３０ａの外縁部までの長さが均等ではなく、回転モーメントの長い側と短い側が生じている。

この構成により、図１〜３に示した実施の形態による作用と同様に、ボルト締結部分における微振動の発生などによる緩みを的確に防止できる。そして更に、軸部３０ｂの位置が本来の正六角形Ｘの中心位置に設定されていることから、ヘッド３０ａの２つの長辺３０ｄ、３０ｅとそれらに挟まれた図上上側の辺３０ｆ、３０ｇとの各辺から軸部３０ｂの回転中心までの長さは同じ長さとなっている。したがって、この緩み防止ボルト３０の図上上部は、本来の正六角形のヘッドを有するボルトと同様の構成を有しており、この図上上部側からスパナやレンチなどのボルト回転用工具を用いて行うボルト回転動作は、正六角形のヘッドを有するボルトと同様の動作感覚で行うことができる。

また、この様にヘッド形状を正多角形ではなく、長多角形とすることで、正多角形のヘッド形状の範囲内で軸部３０ｂの位置を遍心させる場合よりも大きな偏位長さを確保することができ、回転モーメントの差をより大きく確保することできる。また、その結果、ヘッド３０ａの締結対象物への接触面積も頂点ｍ側のみが増加することとなり、微震動などによる緩み防止効果はより向上する。

図５は他の緩み防止ナットの他の実施の形態を示している。図示のように、緩み防止ナット４０は、その回転軸方向に直交する方向の断面形状が正六角形ではなく、長六角形として形成されている。すなわち、正六角形を基礎形状（ｙ）として、一対の対向辺４０ｄ、４０ｅのみを他の辺よりも長く形成している。

そして、本実施の形態では、ねじ穴４０ａの回転軸の中心は、波線で示した正六角形Ｙの中心位置に設定されている。したがって、長六角形の長い２辺４０ｄ，４０ｅの中央位置からは偏位した位置に設定されていることとなる。この様に、正六角形の１つの対向する２辺のみを他の辺よりも長くすることで、ねじ穴４０ａの中心からこの緩み防止ナット４０の外縁部までの長さが均等ではなく、回転モーメントの長い側と短い側が生じている。

したがって、上記図４で説明した緩み防止ボルト３０の場合と同様に、ねじ穴４０ａの中心位置（ナットの回転中心）がナット４０の２つの長辺４０ｄ、４０ｅとそれらに挟まれた図上上側の辺４０ｆ、４０ｇとの各辺からナット４０の回転中心までの長さは同じ長さとなっている。これにより、図４に示したボルトの場合と同じく、図上上部側からナット回転用具を用いて行うナット回転動作は、正六角形の外縁形状を有するナットと同様の動作感覚で行うことができる。

また、正多角形のナット形状の範囲内でねじ穴４０ａの位置を偏位させる場合よりも大きな偏位長さを確保して回転モーメントの差をより大きく確保することできこと、及びナット４０の締結対象物への接触面積の頂点ｍ側のみが増加などの作用効果も上記ボルト同様に奏することができる。

図６（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図８に示した従来のコッターボルトに装着するナットに図５に示した本件発明構成を適用した実施の形態が示されている。なお、図８と同様の要素には同一の符号を示している。図示のように、本実施の形態では、組み合わされた架線金具５０、５２の貫通孔には、コッターボルト５４が挿通され、更に、このコッターボルト５４に緩み防止ナット７０が装着されている。そして、ナット７０の脱落を防止するため、ボルト５４の軸部５４ａにはピン穴５８が開けられており、このピン穴５８に割ピン６０が挿通され、その先端６０ａが軸部５４ａの両サイドに割られて固着されている（同図（Ｃ））。

本実施の形態では、緩み防止ナット７０の側面視図である同図（Ｃ）で明確に理解されるように、緩み防止ナット７０（の回転中心）は、ナット７０ａの中心位置から遍位している。すなわち、上述のようにナット７０の外縁部の一対の平行な対向辺７０ｄと７０ｅは他の辺の長さよりも長く形成されており、且つ軸部７０は、ヘッド７０の辺７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇの各辺から等しい距離に設定されている。すなわち、それら４辺を含む仮想正六角形の回転中心位置に設定されており、長辺である辺７０ｄ，７０ｅの長さ方向の中央位置から図上やや上方に遍心している。したがって、ナット７０の回転中心から頂点ｍまでの長さが、他の頂点までの長さよりも長くなっている。これにより、ナット７０の回転モーメントに差が生じており、この頂点ｍが下方位置に来るように締結作業を終えることで微振動等に対する緩み回転の防止が図られる。

図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、同じく図８に示した従来のコッターボルト及びナットの双方に本件発明構成を適用した実施の形態が示されている。なお、図８と同様の要素には同一の符号を示している。図示のように、緩み防止ナット７０だけでなく、コッターボルトも緩み防止コッターボルト８０として構成されている。

図示のように、ヘッド８０ａの側面視図である同図（Ｂ）で明確に理解されるように、緩み防止コッターボルト８０の軸部８０ｂ（の回転中心）は、ヘッド８０ｂの中心位置から遍位している。すなわち、上述のようにボルト８０の外縁部の一対の平行な対向辺８０ｄと８０ｅは他の辺の長さよりも長く形成されており、且つ軸部８０ｂは、ヘッド８０ａの辺８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇの各辺から等しい距離に設定されている。すなわち、それら４辺を含む仮想正六角形の回転中心位置に設定されており、長辺である辺８０ｄ，８０ｅの長さ方向の中央位置から図上やや上方に遍心している。

したがって、ボルト８０の軸部８０ｂの回転中心から頂点ｍまでの長さが、他の頂点までの長さよりも長くなっている。これにより、ナット７０の回転モーメントに差が生じており、この頂点ｍが下方位置に来るように締結作業を終えることで微振動等に対する緩み回転の防止が図られる。このように、ボルト及びナットの双方に長六角形の形態を適用し、これにより回転中心をその外縁形状の中心位置から偏位させることで、より確実に締結部分の緩み防止を達成することができる。

１０ 緩み防止ボルト
１０ａ 軸部
１０ｂ ヘッド
２０ 緩み防止ナット
２０ａ ねじ穴
３０ 長六角形ヘッドの緩み防止ボルト
３０ｄ、３０ｅ 長辺
４０ 長六角形形状の緩み防止ナット
４０ｄ、４０ｅ 長辺
７０ コッターボルトに装着した長六角形のナット
８０ 長六角形ヘッドを有する緩み防止コッターボルト

Claims (2)

1. 回転軸に直交する方向のヘッド断面形状が、略平行に対向する少なくとも１対の辺を有する正多角形の基礎形状から、何れか１対の前記対向する２辺の長さのみを他の辺よりも長く形成した長多角形とされ、
   軸部の中心位置が、前記２つの長辺から等距離で、且つ前記２つの長辺の伸長方向の中央位置より何れかの端部側へ偏位されて設定され、
   前記ヘッド断面形状は、正六角形を前記基礎形状として一対の対向する２辺のみを長くした長六角形であり、
   前記軸部の中心位置は、前記基礎形状としての正六角形の中心位置とされたことを特徴とする緩み防止ボルト。
2. 回転軸に直交する方向の断面形状が、略平行に対向する２辺を有する正多角形を基礎形状にして、何れかの１対の前記対向する２辺の長さのみを他の辺よりも長く形成した長多角形とされ、
   ねじ穴の中心位置が、前記２つの長辺から等距離で、且つ前記２つの長辺の伸長方向の中心位置より何れかの端部側へ偏位されて設定され、
   前記断面形状が、正六角形を前記基礎形状として何れかの一対の対向する２辺のみを長くした長六角形であり、前記ねじ穴の中心位置は、前記基礎形状としての正六角形の中心位置とされたことを特徴とする緩み防止ナット。

Images