JP6437313B2

JP6437313B2 - 緩み止め特殊ダブルナット

Info

Publication number: JP6437313B2
Application number: JP2015001489A
Authority: JP
Inventors: 克彦若林
Original assignee: HARDLOCK INDUSTRY CO., LTD.
Current assignee: HARDLOCK INDUSTRY CO., LTD.
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2035-01-07
Also published as: JP2016125622A

Description

本発明は、緩み止め特殊ダブルナットに関する。

本願出願人は、従来より、高い緩み止め機能を発揮する緩み止め特殊ダブルナットの開発を行っており、例えば下記の特許文献１に開示している。

このハードロックナット（登録商標）は、図５にも示すように、ボルトのネジ軸１が螺合するネジ孔２１，３１を有する下ナット２及び上ナット３からなり、下ナット２の上面には上方に突出する凸部２２が設けられ、上ナット３の下面には下ナット２の凸部２２が嵌合する凹部３２が設けられている。これら凸部２２の外周面及び凹部３２の内周面はテーパー状に形成されている。また、凸部２２はネジ孔２１に対して僅かに偏心されており、この凸部２２と上ナット３の凹部３２との偏心嵌合によって、上下ナット２，３が偏心方向に沿って互いに水平方向に押し合うように構成され、より具体的には下ナット２には偏心方向とは逆方向（図示左方向）の水平力が作用し、上ナット３には偏心方向（図示右方向）の水平力が作用し、これら水平力により大きな緩み止め作用が生じるようになっている。

なお、ネジ孔２１，３１はそれぞれ凸部２２外周面又は凹部３２内周面より径方向内側にあり、凸部２２がネジ孔２１に対して偏心しているため、凸部２２の肉厚は周方向に不均一となっており、凸部２２のネジ孔２１に対する偏心方向（図示右方向）に向かうにつれて凸部２２の肉厚は徐々に厚くなり、偏心方向とは逆側の周方向一部（図示左側部位）で凸部２２は最も薄肉となっている。

特公平３−５２６号公報

一般に、ナットのネジ孔のメネジ有効径はボルトのネジ軸のオネジ有効径よりも僅かに大きくなされ、ボルトとナットとの間にはハメアイの遊び若干量存在する。これはハードロックナットにおける上下ナットについても同様である。

ハードロックナットの下ナット２をまずネジ軸１にインパクトレンチ等によって締結固定した場合、ネジ軸１とネジ孔２１のそれぞれのネジ山のフランク同士の接触による求心作用によって、図５に示すように下ナット２はネジ軸１に対して同心状に装着され、ネジ孔２１のネジ山の上側フランクとネジ軸１のネジ山の下側フランクとが強く押圧され、ネジ孔２１の下側フランクとネジ軸１の上側フランクとの間には遊びのある状態となる。

その後、上ナット３をネジ軸１に締結していき、上ナット３の凹部３２と下ナット２の凸部２２とを嵌合させると、上ナット３には図示右方向の大きな水平力が生じてネジ軸１に対して僅かに図示右方向に移動するが、下ナット２には図示左方向の大きな水平力が生じるものの、被取付部材Ａの座面に対する下ナット２の下面の接触と上記フランク同士の接触とによりネジ軸１に対する下ナット２の位置は強固に固定されているため、下ナット２はネジ軸１に対して水平方向に偏心移動せず、その分凸部２２と凹部３２とか僅かに偏心した状態でテーパー嵌合する。したがって、図示のように、下ナット２の上面と上ナット３の下面との間に比較的大きな隙間が空いた状態で上ナット３が締結固定される。

かかる締結状態であっても、上記テーパー嵌合によるいわゆるクサビ作用によってネジ軸１及び上下ナット２，３には大きな水平応力が蓄積され、これにより強力な緩み止め作用が発揮される。

しかし、鉄道の軌道に沿って設置されるネットフェンスなどにハードロックナットを用いた場合、下ナット２の下面が当接するネットフェンスなどの被取付部材Ａ自体が列車の通過時の振動や強風等によってネジ軸１に対して軸方向に振動乃至変形すると、図６に示すように下ナット２が被取付部材Ａの座面から浮き上がることがある。このように下ナット２が座面から浮いてしまうと、凸部２２と凹部３２との接触部側でネジ軸１とのハメアイの遊びの分だけ下ナット２が僅かにフランクに沿って図示左斜め上方に移動することが許容され、フランクが凹部３２内周面よりも水平に対する角度が小さいために凸部２２と凹部３２との接触部の押圧力が解除されることとなって、上記緩み止め作用が消失して緩みが生じることがあった。

この問題に対しては、従前より、図７に示すように、ある程度凸部２２と凹部３２とを嵌合させた状態で上下ナット２，３を一緒にネジ軸１に対して螺着していき（図７（ａ）参照）、下ナット２の下面を座面に当接させてから（図７（ｂ）参照）、まず下ナット２を所定の締め付けトルクで締結し、その後上ナット３を所定の締め付けトルクで締結する（図７（ｃ）参照）という施工法をユーザーに対して提案している。この施工法によれば、下ナット３がネジ軸１に対して僅かに偏心した状態で締結されるようになり、下ナット３が座面から浮いた状態となっても偏心嵌合による大きな緩み止め作用を維持できる。

しかしながら、かかる施工手順は手間であり、数百乃至数千ものナットを施工する必要がある場合には工期の長期化や施工コスト増を招くため、何らかの改善が要望されていた。

そこで、本発明は、施工容易なものでありながら座面が不安定な場合においても緩みの発生しないハードロックナットを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。

即ち、本発明は、ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、上下ナットのいずれか一方には他方に向かって軸方向に突出するとともにテーパー状の外周面を有する凸部が設けられ、上下ナットの他方には前記凸部が嵌合する凹部が形成され、下ナットに設けられた前記凸部又は前記凹部が下ナットのネジ孔に対して偏心されており、これら凸部と凹部との偏心嵌合により上下ナットが上記偏心の方向に沿って互いに水平方向に押し合うように構成された緩み止め特殊ダブルナットにおいて、前記偏心嵌合時に下ナットが押される方向に偏心嵌合前に下ナットが予めネジ軸に対して偏心して螺着されるように、前記下ナットのネジ孔の上部側部位の周方向一部のネジ山が他の部位と比較して径方向内方に膨出していることを特徴とするものである。

かかる本発明の緩み止め特殊ダブルナットによれば、ネジ軸に下ナットを螺着する際は、手作業で下ナットのネジ孔の下部側部位を容易に螺着できる。下ナットのネジ孔の上部側部位がネジ軸に螺合した以降は所定のプリベリングトルクが発生するが、この状態でインパクトレンチなどを用いて締め付けていくことにより下ナットを所定の締結完了位置まで迅速に締結することができる。また、膨出させた周方向一部がネジ軸に当接することによって下ナットが周方向一部側に引き寄せられてネジ軸に対して僅かに偏心した状態で締結される。その後、上ナットをネジ軸に対して締結していき、上下ナットの凹部と凸部とを嵌合させると、上下ナットがネジ軸に対してそれぞれ水平方向の反対方向に偏心された状態で締結されて、上下ナット及びネジ軸に大きな水平力が作用し、下ナットが座面から浮いた状態となっても上記水平力が解除されることなく、緩み止め作用が維持される。

上記本発明の緩み止め特殊ダブルナットにおける前記下ナットのネジ孔の上部側部位の周方向一部のネジ山を他の部位と比較して径方向内方に膨出させる方法は適宜のものであってよく、例えば、ネジ孔のネジ山をタッピングにより加工する際に加工装置の適切な制御によってネジ孔の周方向一部のみが他の部位よりも有効径が小さくなるように加工することができる。

また、前記凸部は下ナットに設けられ、前記凹部は上ナットに設けられている場合には、前記凸部の周方向一部を径方向内方に押圧変形させることにより、前記下ナットのネジ孔の上部側部位の周方向一部のネジ山を他の部位と比較して径方向内方に膨出させることができる。

また、前記下ナットのネジ孔の上部側部位の内面にナット構成材料よりも軟質の材料からなる被覆層を形成することにより、前記下ナットのネジ孔の上部側部位の周方向一部のネジ山を他の部位と比較して径方向内方に膨出させることもできる。この場合、ネジ軸に螺合する際に被覆層がネジ軸のオネジにより削られるよう被覆層を比較的厚肉に形成してもよい。

本発明によれば、施工容易なものでありながら座面が不安定な場合においても緩みの発生しないハードロックナットを提供できる。

本発明の一実施形態に係る緩み止め特殊ダブルナットを示し、（ａ）は下ナットをネジ軸に螺着する工程の断面図、（ｂ）は上下ナットの締結完了時の断面図である。下ナットの一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図である。下ナットの一実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。本発明の別の実施形態に係る緩み止め特殊ダブルナットの半断面正面図である。従来構造を示す断面図である。従来構造において下ナットが座面から浮いた状態を示す断面図である。従来構造の施工方法の一例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係る緩み止め特殊ダブルナットを示しており、基本構成は図５に示す従来構造と同様であるので同符号を付してその説明を援用する。

本実施形態では、図２にも示すように、下ナット２のネジ孔２１のメネジを所定の内径径ｄ１でタッピングにより加工した後に、偏心凸部２２の薄肉部を径方向内方に若干量変形させることによって、該薄肉部の内側のネジ孔２１の内径ｄ２を上記メネジ内径ｄ１より小さくしている。かかる変形加工は圧造金型による圧造など適宜の方法によって行うことができる。なお、メネジ内径ｄ１と薄肉部の内側の径ｄ２との差は、凸部２２のネジ孔２１に対する偏心量Ｄよりも小さく、例えば半分程度とすることができる。

本実施形態によれば、下ナット２をネジ軸１に締結する際は、まず図１（ａ）に示すように下ナット２のネジ孔２１の下側部位を手作業でネジ軸１に螺合させ、２〜３周分以上螺合させた後にインパクトレンチなどの適宜の工具を用いて下ナット２を所定トルクで締結していくことができる。かかる締結時、偏心凸部２２の薄肉部が径方向内方に変形されているので、凸部２２の外周面のネジ孔２１に対する偏心方向とは逆方向に下ナット２がネジ孔２１に対して僅かに偏心移動し、かかる偏心状態で下ナット２がネジ軸１に対して所定の締め付けトルクで締結される。

その後、上ナット３をネジ軸１に対して締結していき、図１（ｂ）に示すように下ナット２の凸部２２が上ナット３の凹部３２に嵌合するが、既に下ナット２がネジ軸１に対して偏心した状態でセットされているため、凸部２２が凹部３２に対して深く嵌合するとともに、凸部２２の厚肉部側で下ナット２のメネジの上下フランクがネジ軸１のオネジの上下フランクにほぼ密着した状態となるとともに、上ナット３のメネジとネジ軸１のオネジとは凸部２２の薄肉部側で上下フランクがほぼ密着した状態となる。

したがって、下ナット２が被取付部材Ａから浮き上がっても、凸部２２と凹部３２との偏心嵌合力は解除されず、緩みが発生することがない。

図３は、下ナット２の別の実施形態を示しており、本実施形態では凸部２２の薄肉部側の周方向所定範囲の内面にわたって、例えばナイロン樹脂材（６６ナイロンなど）を塗布した後に固化させることにより被覆層２３を形成している。この被覆層２３の肉厚は、凸部２２のネジ孔２１に対する偏心量Ｄの半分程度より大きくすることが好ましい。なお、ナットはＳＵＳなどの金属製とするのが好ましい。

図４は本発明の別の実施形態に係る緩み止め特殊ダブルナットを示しており、本実施形態では上ナット３の下面にネジ孔３１と同心状に凸部３３が設けられ、下ナット２の上面に凸部３３が嵌合する凹部２４が設けられていて、この凹部２４のテーパー状内周面がネジ孔２１に対して偏心されている。そして、凹部２４の偏心方向他側で下ナット２のネジ孔２１の上部側部位の周方向一部に被覆層２３が形成されており、これにより下ナット２のネジ孔上端部の有効径が、ネジ孔２１の下部側のメネジ有効径よりも小さくなされているとともにネジ孔上端部の実質的な中心がネジ孔２１の下部側の中心に対して僅かに凹部２４の偏心方向と同方向に偏心されている。本実施形態によっても、図１に示す実施形態と同等の作用効果を奏する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、下ナットのネジ孔の上端部の周方向一部に設けた取付凹部にネジ孔内周面より突出する固形部材を取付け固定することによって、ネジ孔上端部の有効径をネジ孔の下部側部位のメネジ有効径よりも実質的に小さくなるようにすることもできる。

Claims

ボルトのネジ軸が螺合するネジ孔を有する下ナット及び上ナットからなり、これら上下ナットのネジ孔はネジ軸に対して僅かに遊びを有するよう形成され、下ナットには上ナットに向かって軸方向に突出するとともにテーパー状の外周面を有する凸部が設けられ、上ナットには前記凸部が嵌合する凹部が形成され、下ナットに設けられた前記凸部の外周面が下ナットのネジ孔に対して偏心されて偏心方向とは逆側の周方向一部で前記凸部は最も薄肉となっているとともに偏心方向に向かうにつれて前記凸部の肉厚は徐々に厚くなっており、これら凸部と凹部との偏心嵌合により上下ナットが上記偏心の方向に沿って互いに水平方向に押し合うように構成された緩み止め特殊ダブルナットにおいて、
前記偏心嵌合時に下ナットが押される方向に偏心嵌合前に下ナットが予めネジ軸に対して偏心して螺着されるように、前記下ナットのネジ孔の上部側部位の周方向一部のネジ山を前記下ナットのネジ孔の下部側部位と比較して径方向内方に膨出させるべく、前記凸部の最も薄肉の周方向一部が径方向内方に押圧変形されていることを特徴とする緩み止め特殊ダブルナット。
請求項１に記載の緩み止め特殊ダブルナットにおいて、前記下ナットのネジ孔のメネジ内径（ｄ１）と前記周方向一部の内側の径（ｄ２）との差が、前記凸部の前記ネジ孔に対する偏心量（Ｄ）よりも小さいことを特徴とする緩み止め特殊ダブルナット。
請求項１又は２に記載の緩み止め特殊ダブルナットにおいて、前記下ナットは、前記ネジ軸に締結した状態で、前記凸部の周方向一部が径方向内方に押圧変形されていることによって凸部の外周面のネジ孔に対する偏心方向とは逆方向に偏心移動して、凸部の厚肉部側で下ナットのネジ孔のメネジの上下フランクがネジ軸のオネジの上下フランクにほぼ密着した状態となることを特徴とする緩み止め特殊ダブルナット。