JPWO2005080807A1

JPWO2005080807A1 - 緩み止め能を有する締結体

Info

Publication number: JPWO2005080807A1
Application number: JP2006510183A
Authority: JP
Inventors: 房夫山田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2007-10-25
Also published as: WO2005080807A1

Abstract

予張力導入が確実に適正位置にてなされると共に緩み止め能を向上させた緩み止め能を有するねじ締結体を提供する。緩み止め能を有するねじ締結体を、ボルト３とベース部１２ａ中央部に形成のボルト３軸方向上方にしたがって縮径する偏心Ｓした円錐台にボルト３の呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔１２ｂを縦貫設して成る円錐筒体１２ｃにおいて、半円より小なる弧状に該円錐筒体１２ｃの肉厚部１２ｅのみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁１２ｄを立設の座金１２と、該座金１２と対峙する側の半部分に該円錐台が嵌合する円錐台状孔部１１ａを凹設したナット１１とから成るとして、例えば鉄道のレール固定等の過大振動、メンテ不可欠の用途に最適なものを提供した。

Description

本発明は、ナットと座金とボルトとから成る緩み止め能を有したねじ締結体に関する。

おねじ部品とめねじ部品が被締結部材を締め付けている構造を「ねじ締結体」というが、締め付けによって発生するおねじ部品の中の引っ張り力（軸力）と被締結部材の中の圧縮力（締め付け力）で一体化している。二つの力は、ねじ締結体に外力が作用していないときにつり合う。この状態における軸力と締め付け力を総称して「予張力」と呼ぶ。
ところが何等かの理由で、ねじ締結体の予張力は低下することがある。これが「ねじ緩み」である。
ねじ緩みの原因は、接触部の不具合と繰り返し外力の作用に求められる。図８で、接触部はねじ面（α）、被締結部材両側の座面（βとδ）、被締結部材の接合面（γ）の四つ。一方、繰り返し外力は軸方向外力（Ｗａ）、軸直角方向外力（Ｗｔ）、軸回りモーメント（Ｍａ）曲げモーメント（Ｍｂ）の四つになる。予張力と繰り返し外力がそれぞれ単独あるいは相乗的に接触部のどこかに過大な力を与えたり応力を生じさせたりすることにより、マクロ的な塑性変形や滑り、ミクロ的な局部塑性変形やフレッティング（微動摩耗）を招く。この結果、予張力が失われてねじが緩む。
又、ねじ緩みを大別すると、表１に示す如く、ねじが戻り回転せずに生じるタイプと戻り回転して発生するタイプがある。

上記の「戻り回転“なし”」は正しい締め付け条件を満たして予張力が失われない配慮でもって回避出来るが、「戻り回転“あり”」は、正しい締め付けでも、過酷な振動性の外力が作用すると軸力が低下して“緩み”を生じるもので、この“緩み”を止める数多くの提案がなされている。

緩み止め効果についての実験結果の報告も、試験片に様々な緩み止めを施したねじ締結体（ねじの呼び径はＭ１０−Ｐ１．５）を用い、振動性の力を軸直角方向に加えて軸力の低下具合を比較している。これ等のうち、フランジ付き六角ナット、ナイロンリング入りナットがテストの結果実用的なものと評価されている。

叙上の結果は、以下の如く解析される。すなわち、ボルト・ナットを締め付けるときに与えるトルクの４０％はねじ接合面の摩擦で、４０％は座面接合面の摩擦で失う。締め付けトルクの最大でも２０％がねじのリード角で拡大されて締め付け力に変換されるに過ぎない。ねじ締結においては摩擦の制御が最も重要な課題で、これをクリアしなければ信頼性の高いねじ締結は得られない。半面、締め付けられたねじが緩み方向に回転しないのは、この摩擦の効果である。
ねじ締結体に大きな軸直角外力が作用すると、ボルトあるいはナットの座面で滑り始める。ねじ山半角で傾いたリード角の勾配を持つ斜面であるねじ面も滑る。このようにねじ接合面で滑り始めると、ねじ面の摩擦係数は小さくなる方向で変化する。ねじが軸直角方向の外力で戻り回転を連続的に生じる条件を満たすと、ボルト・ナットがたちまち脱落するほど急激に緩む。

上述のフランジ付き六角ナットの好成績は既述した図８中の「接触部β」において、反りを有するフランジが圧縮されることで蓄勢される反溌力が「接触部α」に作用して発生の摩擦に因があり、ナイロンリング入りナットの好成績は、「接触部α」いずれの回転方向にも存在の摩擦に因がある。

このナイロンリング入りナットと同機構をもって緩み止めに優れるのが図９に示すスレッドフォーミングタイプのタッピンねじで、これは、単にめねじ加工費用を節約できるだけでない。おねじとめねじのはめ合い隙間がないことから、普通のねじのはめ合いで懸念されるねじ面の滑りを防ぐ効果がある。確実に戻り回転を伴うねじ緩みを防ぐためには、ねじはめ合い部「接触部α」の摩擦抵抗の確保しか対策はない。
しかし、このように「接触部α」の大部分について摩擦を確保する既存の手段のものについては、実用上不都合が多い。すなわち、ナイロンリング入りナットの場合、ナイロンリングに対して、いわばタップによるねじ切りをして行くのと同じことになるからねじ込みによる抵抗が非常に大きく、従って人手による作業は殆んど不可能であって、専用のねじ込み機械を必要とする。それに加えてねじ込み行程の最初から最後までナイロンリングによる抵抗があるのでねじ込み作業に多くの時間を要する。更に以上のことはナットをゆるめて取りはずす場合にも言えることで、この種ナットに関する作業には多くの費用を要する。又、フランジ付き六角ナットの場合、「反り」が有効に作用することが不可欠のために座面を提供する被締結部材の負担が極めて大きく、前記の表１の「戻り回転“なし”」に相当することとならぬよう材質選定が不可欠となる。さらに、タッピンねじの場合、当然のことながら被締結部材の選定が極度に制約される。

ここに、緩み止めの帰結点となっている「接触部α（ねじ面）」を図１０、図１１にて以下詳細に説明する。
図中Ａはボルトのおねじ、Ｂはナットのめねじを夫々示す。
図１０はナット締め付け開始時（図８中の「接触部β（座面）」に力が付加される直前）で、めねじＢのねじ山半角の上方斜面Ｂ−１は、ボルトのおねじのねじ山半角の下方斜面Ａ−１に接圧し、反対側にはめ合い隙間に基づく間隙Ｃを形成している。ボルトのピッチＰ_１は規定通りである。
図１１は、反対側の予張力を失った後のナット緩み時（無負荷）で、めねじＢのねじ山半角の下方斜面Ｂ−２は、ボルトのおねじのねじれ山半角の上方Ａ−２に接圧し、反対側にはめ合い隙間に基づく間隙Ｃを形成している。ボルトのピッチＰ_１は規定通りある。
図１０、１１はいずれも滑り易い条件下にあり、ボルトの規定上のピッチＰ_１は、確保され、ナットは何の支障なく容易に締め付け、緩み方向に進み得る。
前記の図１０において、ナットの締め付けを進めてボルトを伸ばし、ボルトのピッチをＰ_２（Ｐ_１＞Ｐ_２）に変じさせると図１２に示される如く、当然ながら被締め付け物の反対側のめねじＢのめねじ山半角の上方斜面Ｂ−１はボルトのおねじ山半角の下方斜面Ａ−１に強く接圧し、他方、被締め付け物の反対側のめねじＢのめねじ山半角の下方斜面Ｂ−２はボルトの伸びで相対的に上昇するボルトのおねじのねじ山半角の上方斜面Ａ−２に接圧し、中間位のナットのめねじの山半角の上、下方斜面は宙に浮く形態となる。

この状態にあっては、ナットの緩み方向への動きは、図１１とは大いに異なり、上下の外側のねじ山半角斜面にディスクブレーキが形成されるのでその静摩擦が十分に大である場合には、ロッキングされる。（ナットをボルトネジ山を走行路とする摺動体とみると、当該走行路の両側壁面に接圧して動けず、ロッキングされることとなる。）
このように、ねじにあっては、実際のピッチが規定上のピッチとの間に誤差（ピッチエラー）を生じると滑りが阻害されてロッキング作用が働くことがあるのであり、単純におねじとめねじのはめ合い隙間にねじ込む程くさび作用を高める目詰材を介装してねじ緩み方向の回転を阻止せずして、おねじとめねじのはめ合い隙間を保持している（ピッチが確保されている）にもかかわらず、締め付け完了状態で当該ピッチにピッチエラーを生じさせて戻り回転方向についてねじ接合面に高摩擦抵抗を形成してねじ緩み止めとしているのがダブルナットである。すなわち、ダブルナットによる締付け作業は、一般に次のような手順で行なわれる。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、まず下ナットをＴ_１なるトルクで締め、Ｆ_１なる軸力を発生させる。次に同図（ｂ）に示すように、上ナットをねじこみ、Ｔ_２なるトルクで締めＦ_２なる軸力を発生させる。このあとロッキング作業に入るがその方法に二通りある。その一つは（ｃ）に示すように、下ナットを一つのスパナで回り止めし、上ナットを他のスパナで同方向に回転してロッキングする方法、他は（ｄ）に示すように、上ナットを一つのスパナで回り止めし、下ナットを他のスパナで逆方向に回転してロッキングする方法である。前者を「上ナット正転法」、後者を「下ナット逆転法」と名付ける。どちらの方法でも、ロッキングの際二つのスパナの柄部に逆方向の力を加えるので、このロッキング操作のことを「羽交い締め」という。

図１３、各作業段階（ａ）,（ｂ），（ｃ）および（ｄ）に対応するねじ山および座面の負荷状態を図１４の（ａ）,（ｂ）および（ｃ）,（ｄ）に示す。
図１４（ａ）は下ナットだけを締めた場合で、ねじ山、座面とも軸力Ｆ_１を負荷している。
同図（ｂ）は、上ナットを締めることでボルトねじ山の下面が下ナットのねじ山の上面から離れた状態であって、下ナットのねじ山には負荷はないが、その他の個所に軸力Ｆ_２に等しい負荷がある。
「上ナット正転法」の場合は、図１４（ｂ）の状態に続いて上ナットを同じ方向に更に回転すると、ボルトねじ山の上面が下ナットねじ山の下面に接触する。その後も、ある程度上ナットを同じ方向に回転するとロッキング力Ｆ_１００が発生して（ｃ）の状態となる。ロッキング力Ｆ_１００の値が緩み止めに必要な程度に達したときに、軸力Ｆ_３が所望の軸力Ｆ_３となるように下ナットの締付け軸力Ｆ_１を選ばなければならないが、これは試行錯誤法によるにしてもかなり厄介な仕事である。おまけに、図１３（ｂ）の手順における上ナットの締め付けトルクＴ_２は回転とともに増加するが、（ｃ）の手順におけるロッキング力の発生による締付けトルクの上乗せを、トルクＴ_３の増加の具合によって感覚的に捉えることはむずかしい。
「下ナット逆転法」の場合、図１４（ｂ）の段階の後、下ナットの逆転によりナットねじ山が見かけ上、下降しはじめ、下ナットねじ山の下面がボルトねじ山の上面に接触するまではトルクも軸力も一定値に保たれる。下ナットねじ山の下面がボルトねじ山の上面に接触した後も、ある程度下ナットを逆転し続けると、ロッキング力Ｆ_１００が発生して（ｄ）の状態となる。
この場合は、図１３（ｂ）の手順において軸力Ｆ_２が所望の軸力Ｆ_３になるようにトルクＴ_２の値を選ぶ。その際、ボルトねじ山の上と下の面がナットのねじ山の下と上の面に接触しない範囲内の位置に止まるように、（ａ）の手順におけるトルクＴ_１を定める。この作業は、トルク法による締付けの要領で行うことができるのでさほど困難ではない。手順（ｂ）に引き続き下ナットを逆転する際、上述のように逆転の初期ではナット回転角に対してトルクが一定値に保たれるので、（ｄ）の段階に達したときロッキング力の発生によるトルクＴ_３の増加の具合を感覚的に捉えることは容易である。以上の理由で、ダブルナットのロッキング法としては「下ナット逆転法」が推奨される。
上記の図１４（ｃ），（ｄ）と既述の図１２の一致（ディスクブレーキ）が注目される。

本出願人の出願であるＷ０３／０９３６９での提案もピッチエラータイプに属する。すなわち、図１５〜図１７に示す如く、ナット１は、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部１ａの下部に，後述する座金２の円錐状筒片２ａを嵌合する円錐状筒片２ａの高さよりもやや高く設計の円錐状孔部１ｂを設けている。円錐状孔部１ｂの傾斜角度θは、円錐状筒片２ａの傾斜角度θと同一角度に設定している。メネジ部１ａと円錐状孔部１ｂとの間には、内鍔状の段部１ｃを設けている。
円錐状孔部１ｂは、座金２と対峙しない半部分の内周の直径を、円錐状筒片２ａの先端部の外周の直径よりも小さくし、座金２と対峙する側の半部分の開口の直径を円錐状筒片２ａの付け根部の外周の直径よりも小さくしている。
又、座金２は、円形平板状のベース部２ｂの中央部に、ボルト軸の先端方向に縮径する前述の偏心Ｓした円錐台（図中Ｘ、Ｙは円錐台外縁の偏心点からの半径）から形成される円錐状筒片２ａを起立設している。当該円錐状筒片２ａには、ボルトのネジ部が貫通する該ネジ部の呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔２ｃが縦貫設されて、薄肉部２ｄと肉厚部２ｆが対峙するものとなっている。
円錐状筒片２ａの薄肉部２ｄには、ベース部２ｂと円錐状筒片２ａに連続した欠円用スリット２ｅが形成されている。

しかして、ナット１と座金２は図１６（肉厚部２ｆ側から視た正断面）に示す如く、嵌合する。
この嵌合体での締結が、図１７（図１６の９０°側方視）に示される。
すなわち、ナット１の円錐状孔部１ｂはボルト３の制約下で偏心Ｓ配位の円錐状筒片２ａに対して嵌合着していくが、これは、図示の如く、ナット１を円錐状筒片２ａを肉厚部２ｆに乗り上げさせていくこととなる。つまり、肉厚部２ｄが局部的なクサビとなり、そのテーパ面に沿ってのナット１の螺進に従ってそのクサビ作用を高める。このクサビ化で、座金２はその肉厚部２ｆをボルト３に対して喰い込みを生じる程に押圧し、押圧力Ｆ１が作用する。これによって、メネジ部１ａの座金２の薄肉部２ｄ部位では、ボルト３のネジ部３ａとの間のはめ合い間隙を零にするまでに押圧力Ｆ２でもって喰い込み、一方、この影響を受けてボルト３から離反する反対側にあっては、ボルト３のネジ部３ａとの間のはめ合い間隙を倍化する。この間、当然ボルト３の伸びは生じている。

このボルト上下で相対する方向に加わる押圧力Ｆ２、Ｆ１は、ボルト３に強力な剪断力を加えることとなる。ボルト３の自由端側の押圧力Ｆ２によってボルト３の自由端には矢示Ｋの曲げが働くが、これは、既述の図１２における「上方斜面Ｂ−１」と「下方斜面Ａ−１」との間の接圧を一層高めることを意味している。
一方、その下方にあっては、この形態に至るに際し、座金２は、欠円用スリット２ｅを有するため全長に渡って均一に縮径してボルト３に抱き付くためクサビ介装作用がスムーズで、その終端には円錐状孔部１ｂが円錐状筒片２ａよりも高いために、ナット１下面がボルト３に抱き付き係止状態にある座金２をそのベース部２ｂを押し下げる。これは、既述の図１２における「下方斜面Ｂ−２」と「上方斜面Ａ−２」の接圧を一層高めることを意味している。
しかして、この提案にあっては、ボルト軸直角方向についてのくさび効果と共にボルト軸方向についてのピッチエラー効果（２種の一体化ルート）とが作用することが容易に理解される。

すなわち、ナット１の座金２のベース部の押圧は、座金２の円錐状筒片２ａの肉厚部２ｆ部位であって、ボルト３のねじ３ａが喰い込んで、めねじ成型されてナット１のめねじの一部を構成している座金２の円錐状筒片２ａが、ボルト３の伸びで前記の図１２並びに図１４（ｃ），（ｄ）の被締結材側と同じく「ナットねじ山の下面がボルトねじ山の上面に接触する」状態をもたらして「ピッチエラー」を形成する（ナット１は単独で自己内にピッチエラーを形成することになる）ところに、ナット１側の被締結材側のめねじ部を受け持つ座金２の円錐状筒片２ａを更にボルトのねじ山の上面に押し付けることとなる。他方、ボルト３の反対側の自由端にあっては、該図１７中の押圧力Ｆ_２はボルト３の自由端に曲げを生じさせるので、ナット１とボルト３のねじ山間の接触は一層高められる。

このピッチエラーは、既述したダブルナットのピッチエラーとは似て異なものであり、上記の追加分のためにまた局部的のためにはるかに強力である。
また、本発明にあっては、ダブルナットには無い偏心肉厚部によるボルト軸直交方向のくさび効果も併有している。上記の如く、このくさびはボルト３の自由端側のピッチエラーのブレーキ強化に貢献している。
上記諸作用が相乗する特有の驚くべき効果はデータで裏付けられる。すなわち、図１８，１９，２０はトルクテンション試験機とこれでの六角片面ナットを本発明締結具の試験結果を夫々示すが、通常の締結具である六角片面ナットにトルクを付加していき、頂点に達した後ゆるめると、図１９に示される如く六角片面ナットにあっては回転角３５９．３［ｄｅｇ］にて零に戻る、所望垂鐘状を呈する（ほとんどの緩み止め締結具も同じ）が、図２０に示される如く、本発明にあっては零に戻らず垂鐘状を呈しない。つまり、３５９．３［ｄｅｇ］回転させても「緩み止め作用」が継続している。
Ｗ０３／０９３６９号公報

解決しようとする問題点は、Ｗ０３／０９３６９号公報で紹介のものにおけるより一層の緩み止め能の向上と予張力付加時点の最適化である。すなわち、図２１に示す鉄道レール６は、枕木７上に温度での伸縮変形を逃すべく、折りたたみ板バネ８の先端でもって押止されるが、当該バネ８は折り重ね部を貫通のボルト９にナット１０を装着して、当初離反態様にある該折り重ね部を弾溌力に抗して密着させ、さらに本締めをして該対レール６押止部に弾溌付勢力をもたらすとしている。しかして、バネ８は、所定の予張力を導入されるべき位置から離れた位置にて座金２と接し、先ず所定量の弾溌力に抗した押圧を受けて押し下げられて予張力を受けるに適した位置に達し、ここで、本格的な締結を加えられねばならないという、２段締結（図中右側と左側の態様）を要するものである。
しかるにＷ０３／０９３６９号公報のものにあっては、かかるケースにあっては、第１段目で座金２のクサビ作用は働くのでこの時点でロッキングが作動してしまい、２段目での肝心の予張力付加を行うことが出来ないという不都合が生じ得る。本発明は、かかる不都合に鑑みなされたもので、予張力付加が、被締結物の移動が生じることのなくなる適正時まで働くことのないと共により一層緩み止め能を高めた緩み止め能を有するねじ締結体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の緩み止め能を有するねじ締結体は、ボルトと、ベース部中央部に形成のボルト軸方向上方にしたがって縮径する偏心した円錐台にボルトの呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔を縦貫設して成る円錐筒体において、半円より小なる弧状に該円錐筒体の肉厚部のみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁を立設の座金と、該座金と対峙する側の半部分に該円錐台が嵌合する円錐台状孔部を凹設したナットとから成るとしたものである。

座金の筒の半周以上を欠く形態の弧状立壁は、ナットの円錐台状孔部内にあって、過半の欠円故に対ボルト抱き付き能は無く、予張力導入適正位置前のナット螺進中は該円錐台状部内周壁に側端を掛止されて押され同動する。つまり共回りし、被締結部材が移動することのない予張力導入適正位置に達して、座金が停止したところでクサビ化する。つまり、予張力導入適正位置到達前にクサビ化するおそれがまったく無い。
停止した座金は、既述の図１７における肉厚部２ｆと全く同一の機能を奏する。
すなわち、ナットの螺進にしたがい、その進行路上に偏心してかつ孤立して存在する弧状立壁は、ナットに対して局部的なクサビとなり、そのテーパ面に沿ってのナットの螺進は、クサビ作用を高めていき、座金は移動させられ、その弧状立壁はボルト３に押し付けられる。
ここに、弧状立壁は図１７における肉厚部２ｆと全く同一の働きをする。しかし、図１５〜１７のものと異なり本発明のものにあっては、クサビ化進行が進む際には、ナットの円錐台状穴部内は弧状立壁以外は過半が空隙部となっている。この過半空隙部は、図１７に示される押圧力Ｆ１，Ｆ２間で引張力を受けるナット円錐台状孔部壁の変形を許容する。つまり、ナットにつぶれ変形を許す。
この許容変形分だけナットは螺進し得るため、ＷＯ３／０９３６９号公報に提案の緩み止め能を上回ることとなる。

ａ，ｂは本発明品のナットの正、底面図である。ａ，ｂは本発明品の座金の平、正面図である。本発明品のナット螺進初期の説明図である。本発明品の座金共廻り時説明図である。ａ，ｂは本発明品の予張力導入時の説明用正、底面図である。ａ，ｂは他の本発明実施の座金の平、正面図である。ａ，ｂは同じくナットの正、底面図である。ねじ締結体の簡略図である。タッピンネジの説明図である。ねじ面の説明図である。ねじ面の説明図である。ねじ面の説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、ダブルナットの作業手順とロッキングの方法の説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、ダブルナットのロッキング説明図である。ａ，ｂ，ｃは、先行提案のナット正面図、座金平面図、座金正面図である。先行提案のナットと座金との嵌合初期の説明図である。先行提案の予張力導入完了時の説明図である。トルクテンション試験機の説明図である。トルクテンションの試験結果説明図である。トルクテンションの試験結果説明図である。鉄道レール敷設説明図である。

符号の説明

１；ナット
１ａ；メネジ部
１ｂ；円錐状孔部
２；座金
２ａ；円錐状筒片
３；ボルト
３ａ；ネジ部
６；鉄道レール
７；枕木
８；板バネ
９；ボルト
１０；ナット
１１；ナット
１１ａ；円錐台状孔部
１１ｂ；空隙部
１２ａ；ベース部
１２ｂ；ボルト貫通部
１２ｃ；円錐筒体
１２ｄ；弧状立壁
１２ｅ；肉厚部

本発明の実施態様を図１〜７にて詳述する。
図１ａ，ｂは本発明におけるナット１１を示し、後述する座金１２と対峙する側の半部分に後述する円錐台が嵌合する円錐台状孔部１１ａを凹設している。図２ａ，ｂは本発明における座金１２を示し、ベース部１２ａ中央部に形成のボルト３軸方向上方にしたがって縮径する偏心Ｓした円錐台にボルト３の呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔１２ｂを縦貫設して成る円錐筒体１２ｃにおいて、半円より小なる弧状に該円錐筒体12ｃの肉厚部１２ｅのみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁１２ｄを立設している。図中αは座金１２の中心点からのボルト貫通孔１２ｂの半径、β、γは円錐台外縁の偏心点からの半径を示す。

図３〜５は、ナット１１の螺進初期、座金12共廻り時、予張力導入時の態様を夫々示す。
ナット１１の螺進初期（図３）にあっては、ナット１１とボルト３との間のはめ合い間隙は、付加の部分拡大図で評示の如く全周同一となっているが、座金１２の弧状立壁１２ｄがナット１１の円錐台状孔部１１ａ円周壁に掛止して共廻りする時（図４）にあっては、ナット１１の座金１２の弧状壁１２ｄへの乗り上げにより弧状立壁１２ｄ部位では、図示の如く上記のはめ合い間隙は拡大し、対向側部位でははめ合い間隙の零化が進行し始める。予張力導入時（図５）にあっては、ナット１の螺進に従がい、その進行路上に偏心Ｓしてかつ孤立して存在する弧状立壁12ｄは、ナット１に対して局部的なクサビとなり、そのテーパ面に沿ってのナット１の螺進は、クサビ作用を高めていき、座金１２は移動させられ、その弧状立壁１２ｄはボルト３に押し付けられるので、既述の図１７と全く同じメカが働き、上下で相対する押圧力Ｆ２、Ｆ１が働き、ボルト３の自由端は矢示Ｖ方向への曲げ付勢を受ける。ナット１１の螺進の限界は、座金１２のクサビ部（弧状立壁１２ｄ）への乗り上げの可否によって決定されるが、ナット１１の円錐台状孔部１１ａにあっては、弧状立壁１２ｄ以外の半周以上が空隙部１１ｂとなっているので、ａ図中矢示Ｗで示すナット１１に加わる限界値の乗り上げ応力は、ｂ図中の矢示Ｚ、Ｚで示す円錐台状孔部１１ａ壁の空隙部１１ｂ内へのつぶれ変形で吸収される。
ここに、既に弧状立壁１２ｄ部位に形成の図１７で説明の「ピッチエラーのブレーキ」を一層有効なものとする。「ブレーキ」助勢の点で図１７と同じではあるが、板体の反撥と剛筒の反撥とではレベルが違い、はるかに強力である。かかる単純なボルト軸直交方向のクサビによるピッチエラーのみでなく、所定のナット螺進許容で蓄勢されるところの「ブレーキ」助勢力は、この双方が解消するまで緩み止めが持続するために、ねじ緩みに極めて高い抵抗力を有する。

図６、７は図１，２で示した偏心構成を逆転させた例を示す。すなわち、座金１２′は、ベース部中央部に形成のボルト軸方向上方にしたがって縮径する円錐台中心にボルト呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔１２ｂ′を縦貫設した円錐筒体１２ｃ′において、半円より小なる弧状に該円錐筒体１２ｃ′の一部のみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁１２ｄ′を立設して成る。図中１２ａ′はベース部を示す。
また、ナット１１′は、該座金１２′と対峙する側の半部分に該円錐台が嵌合する偏心Ｓさせた円錐台状孔部１１ａ′を凹設して成る。図中α′、β′は円錐台状孔部１１a′の偏心点からの外側、内側の半径を示す。
このものは、前記の図１〜５で紹介のものと偏心Ｓの関係が逆転したのみで、全く同一の機能をもつ。
本発明のナットと座金は、互いにクサビ作用とピッチエラー助勢の面で適格性を有することとなることから、材質の選定は、その緩み止め能を左右し得る。
つまり、ナット若しくは座金を合成樹脂にて成すると、その弾力性は、ナットのより多くの螺進を、また、座金のより深いクサビ化をもたらし好適である。
ナット若しくは座金については、耐食性を配慮する必要のある環境下での使用では、アルミニウム合金、銅合金等の耐食性の非鉄合金が好ましい。
また、座金については、炭素鋼か合金鋼の常識下でも、単に耐寒、耐熱性でチタン合金、ステンレス鋼が優れるというのみでなく、座金に用いると、摩擦熱の良伝導性から膨張してクサビ効果を増大させる利点がある。

鉄道のレール固定、レールわきの諸設置固定、あるいは自動車架構道路における固定諸設備等には、断え間なく激しい過大な振動が加わり、これ等を緩み止めと称して固定している治具が、経時的耐え得ることなく予張力を失い脱落事故を起こしていることは、ニュースにてよく知らされるところである。
本発明は、かかる過酷な部位に使用されて、その有効性を認識されるものである。特にかかる構造材での締結は、一度締結して放置される場合は少なく、定期点検がなされることが多く、締結解除、再締結がなされるが、この際の作業の容易性は極めて重要であるが、本発明は適格品として採用され得る。

Claims

ボルトと、ベース部中央部に形成のボルト軸方向上方にしたがって縮径する偏心した円錐台にボルトの呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔を縦貫設して成る円錐筒体において、半円より小なる弧状に該円錐筒体の肉厚部のみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁を立設の座金と、該座金と対峙する側の半部分に該円錐台が嵌合する円錐台状孔部を凹設したナットとから成る緩み止め能を有するねじ締結体。
ボルトと、ベース部中央部に形成のボルト軸方向上方にしたがって縮径する円錐台中心にボルトの呼び径よりもやや大きいボルト貫通孔を縦貫設した円錐筒体において、半円より小なる弧状に該円錐筒体の一部のみを残余する態様にカットしたところの弧状立壁を立設して成る座金と、該座金と対峙する側の半部分に該円錐台が嵌合する偏心させた円錐台孔部を凹設して成るナットとから成る緩み止め能を有するねじ締結体。
ナット若しくは座金を合成樹脂製とした請求項１、２記載の緩み止め能を有するねじ締結体。
ナット若しくは座金を耐食性に優れる非鉄合金製とした請求項１，２記載の緩み止め能を有する締結体。
座金をチタン合金若しくはステンレス鋼とした請求項１，２記載の緩み止め能を有するねじ締結体。