JP2015052369A - ボルト・ナットの弛み止め構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 右ねじ及び左ねじを形成したボルト雄ねじの強度を保証して弛み止め性能を大幅にアップ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。【解決手段】 ボルト軸部１０Ａ表面には雄ねじ１０Ｃが形成され、該雄ねじはボルト軸部表面においてボルト軸線に平行に延びる直線に対して相互に反対側の位置に交互に配置された右ねじ半部１０Ｃ−１と左ねじ半部１０Ｃ−２から構成され、該右ねじ半部及び左ねじ半部はメタルフローが連続するように三角ねじ形状に転造にて形成され、ボルト雄ねじには右ねじナット１１及び左ねじナット１２がダブルナット状に螺合されて弛み止めされている。【選択図】 図１

Description

本発明はボルト・ナットの弛み止め構造に関し、特にボルト雄ねじの強度を保証して弛み止め性能を向上できるようにした構造に関する。

ボルトを用いて締結する方式は多くの構造物において採用されている。ボルトは被締結部材に形成した雌ねじに単純に螺合し締付け、あるいは被締結部材を挿通して裏側のナットに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。

これに対し、ボルト雄ねじに右ねじ半部と左ねじ半部を交互に重複して設け、右ねじのナットと左ねじのナットをダブルナット状に重ねて螺合して弛み止めを行うようにした弛み止め構造が提案されている（特許文献１）。

特許第４６６３８１３号公報

しかし、特許文献１記載の弛み止め構造ではナットの雌ねじはボルト雄ねじの周方向の１／２程度のねじ山と噛合するので、雄ねじの一部で雌ねじからの荷重を受けなければならず、雄ねじのねじ山が損傷することが懸念される。

本発明はかかる問題点に鑑み、ボルト雄ねじの強度を保証して弛み止め性能を向上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。

そこで、本発明に係るボルト・ナットの弛み止め構造は、被接合部材の挿通穴にボルト軸部を挿通し、ボルト軸部にナットを螺合し、ナットと被接合部材との間に座金を介在させて締め付けるようにしたボルト・ナットの締結構造において、ボルト軸部表面には雄ねじが形成され、該雄ねじはボルト軸部表面においてボルト軸線に平行に延びる直線に対して相互に反対側の位置に交互に配置された右ねじ半部と左ねじ半部から構成され、該右ねじ半部及び左ねじ半部はメタルフローが連続するように三角ねじ形状に転造にて形成され、上記ボルト雄ねじには右ねじナット及び左ねじナットがダブルナット状に螺合されて弛み止めされていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つはボルト雄ねじの右ねじ及び左ねじを、転造によってメタルフローが連続するように三角ねじ形状に形成し、このボルト雄ねじに右ねじナット及び左ねじナットをダブルナット状に螺合させるようにした点にある。

これにより、ボルト雄ねじの右ねじ及び左ねじのメタルフローが連続して高い強度が確保できるので、ナットの雌ねじをボルト雄ねじの周方向の１／２程度のねじ山と噛合させ、雄ねじの一部で雌ねじからの荷重を受ける場合にもボルト雄ねじのねじ山が損傷するおそれを少なくできる。

ところで、ボルト雄ねじの右ねじナット及び左ねじナットのうち、座金表面に接する座金側ナットの座面に、ボルトの螺進方向への回転を許容する傾斜面及びボルトの螺退方向の回転を阻止する回転阻止部を有する複数の噛合部を座金側ナット座面の円周方向に並べて形成し、座金表面に側面∠状をなす弾性変形可能な係止片部を設けるようにすると、係止片部を、ボルトの螺進方向への回転に対してはナット噛合部の傾斜面によって案内して弾性変形させることによって回転阻止部を乗り越えさせ、ボルトの螺退方向の回転に対してはナット噛合部の回転阻止部と当接させることができる。

これにより、ボルト又はナットは、ボルトの螺進方向には座金の係止片部がナット噛合部の傾斜面によって案内され弾性変形することによってナットの噛合部の回転阻止部を軽く越えて円滑に回転させることができるが、ボルトの螺退方向には座金の係止片部がナットの噛合部の回転阻止部に当接して回転を阻止され、ボルト・ナットを弛み止めすることができる。

かかる構成を採用する場合、ボルト軸部には係止凹溝を軸線方向に延びて形成し、座金のボルト軸部挿通穴の内縁には係止凹溝に嵌入して座金をボルト軸部に対して廻り止めする係止突起を形成するのがよい。

これにより、ボルト軸部の係止凹溝と座金の係止突起とによって座金をボルト軸部に対して廻り止めすることができ、弛み止め性能が例えば座金と被接合部材との摩擦に依存することはなく、座金をボルト軸部に対して確実に廻り止めできる結果、ボルト・ナットを確実に弛み止めすることができる。

さらに、右ねじナット及び左ねじナットのうち、座金側のナットには座金反対側に円錐台状の嵌合突部を形成し、他方のナットには座金側に嵌合突部が嵌まり込む円錐台凹状の嵌合凹部を形成すると、ボルト・ナットの弛み止め効果をさらに向上できる。

この場合、嵌合突部及び嵌合凹部の円錐台形状を相互に偏心させることができる。これにより、ダブルナットを締め付けたときに嵌合突部及び嵌合凹部の円錐台形状が相互に強固に圧接し、弛み止め効果をさらに向上できる。

本発明のボルト・ナットの弛み止め構造の好ましい実施形態を示す断面図である。 上記実施形態においてボルト軸部と座金を示す図である。 上記実施形態におけるボルトを示す概略斜視図である。 上記実施形態におけるナットを示す概略斜視図である。 上記実施形態における係止片部を示す図である。 上記実施形態におけるボルト雄ねじの右ねじと左ねじの関係を示す図である。 上記実施形態においてボルト雄ねじの加工方法を模式的に示す図である。 上記実施形態においてボルト雄ねじの加工に用いる転造平ダイスを示す図である。

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６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、被接合部材１４、１５はボルト１０、右ねじナット１１、左ねじナット１２及び座金１３によって締め付け接合されている。

ボルト１０は六角状の頭部と軸部１０Ａとからなり、軸部１０Ａには雄ねじ１０Ｃが形成されて右ねじナット１１及び左ねじナット１２が重ねられてダブルナット状に螺合されるようになっている。座金側の右ねじナット１１は座金反対側に円錐台状の嵌合突部１１Ｄが形成され、他方の左ねじナット１２には座金側に円錐台凹形状の嵌合凹部１２Ｄが形成され、嵌合凹部１２Ｄの円錐台凹形状の中心線はボルト軸部１０Ａの中心軸線及び嵌合突部１１Ｄの円錐台形状の中心線に対して偏心され、ナット１１、１２の締め付け時には嵌合凹部１２Ｄにはナット１１の嵌合突部１１Ｄが嵌まり込み、嵌合凹部１２Ｄの円錐台凹形状の内側面に嵌合突部１１Ｄの円錐台形状の外側面に強く圧接されるようになっている。

ホルト雄ねじ１０Ｃは図３及び図６に示されるように、ボルト軸部１０Ａの表面においてボルト軸線に平行に延びる直線に対して相互に反対側の位置に交互に配置された右ねじ半部１０Ｃ−１と左ねじ半部１０Ｃ−２から構成されている。

この右ねじ半部１０Ｃ−１及び左ねじ半部１０−２は図８に示される転造平ダイス３０、３１を用い、図７に示されるように、転造によって三角ねじ形状に形成され、メタルフローが連続し、又右ねじ半部１０Ｃ−１及び左ねじ半部１０−２は図６に示されるように中央から周方向に向けてねじ山の高さが次第に低くなるように加工されている。

ナット１１の座金１３側の座面には複数の噛合部１１Ａが円周方向に並べて形成され、複数の各噛合部１１Ａはボルト１０の螺進方向への回転を許容する傾斜面１１Ｂ及びボルト１０の螺退方向の回転を阻止する段部（回転阻止部）１１Ｃから構成されている。

座金１３は金属板を用いて平円板状に形成され、座金１３の表面には嵌込み凹所１３Ａが形成され、嵌込み凹所１３Ａには側面∠状をなす弾性変形可能な係止片部１３Ｂが嵌め込まれ、ボルト１０の螺進方向への回転に対して係止片部１３Ｂがナット１１の噛合部１１Ａの傾斜面１１Ｂによって案内され弾性変形することによって、ナット１１の噛合部１１Ａの段部１１Ｃを乗り越え、ボルト１０の螺退方向への回転に対して係止片部１３Ｂがナット１１の噛合部１１Ａの段部１１Ｃと当接するようになっている。

また、ボルト軸部１０Ａには一対の係止凹溝１０Ｂが相互に１８０°の角度間隔をあけ、軸線方向に延びて形成され、座金１３のボルト挿通穴の内縁には一対の係止突起１３Ｃが相互に１８０°の角度間隔をあけて形成され、係止突起１３Ｃが係止凹溝１１Ｂに嵌まり込むことによって座金１３がボルト軸部１０Ａに対して廻り止めされるようになっている。

ここで、図８（ａ）は可動ダイスの側面、図８（ｂ）は可動ダイスの平面、図８（ｃ）は固定ダイスの側面、図８（ｂ）は固定ダイスの平面を示す。図中、３０は固定ダイス、３１は可動ダイス、３０Ｂはねじ山頂及びピッチ合わせの位置、３１Ｂはねじ谷底及びピッチ合わせの位置、３０Ａ及び３０Ｂは仕上げ転造領域である。また、転造平ダイス３０、３１には前述の形状の右ねじ及び左ねじを転造しえる形状の型部が放電加工とホーン仕上げによって形成されている。

被接合部材１４、１５を接合する場合、図１に示されるように、被接合部材１４、１５の挿通穴及び座金１３にボルト軸部１０Ａを挿通し、ボルト雄ねじ１０Ｃにナット１１、１２を螺合させ、座金１３の係止突起１３Ｃをボルト軸部１０Ａの係止凹溝１０Ｂに嵌まり込ませ、座金１３をボルト軸部１０Ａに対して廻り止めする。

こうして準備ができると、ボルト頭部を適当な工具で保持し、ナット１１、１２を適当な工具で回転させて順次螺進させる。ナット１１の座面周縁が座金１３に接するようになると、座金１３の係止片部１３Ｃがナット１１の噛合部１１Ａに接するようになる。

すると、座金１３の係止片部１３Ｃはナット１１の噛合部１１Ａの傾斜面１１Ｂに摺接し案内されて弾性変形することによって、噛合部１１Ａの段部１１Ｃを乗り越えるので、ナット１１がボルト軸部１１Ａに対して螺進してナット１１を締め付け、座金１３の下面とナット１１の座面とを密着させる。

右ねじナット１１の締め付けが済むと、左ねじナット１２をボルト雄ねじ１０Ｃに螺合させ、ナット１１と同様に締め付ける。すると、左ねじナット１２の嵌合凹部１２Ｄに右ねじナット１１の嵌合突部１１Ｄが嵌まり込むが、嵌合凹部１２Ｄと嵌合突部１１Ｄの円錐台形状の中心線が相互に偏心されているので、嵌合凹部１２Ｄの内側面に嵌合突部１１Ｄの外側面が強く圧接される。

この状態でナット１１が締結の弛む方向に回転しようとすると、座金１３の係止片部１３Ｃが右ねじナット１１の噛合部１１Ａの段部１１Ｃと当接し、しかも座金１３はボルト軸部１０Ａに対して廻り止めされているので、ボルト１０・ナット１１は締結の弛む方向に回転することはできない。

しかも、ボルト雄ねじ１０Ｃが右ねじ１０Ｃ−１及び左ねじ１０Ｃ−２から構成され、ボルト雄ねじ１０Ｃに右ねじナット１１及び左ねじナット１２をダブルナット状に螺合しているので、右ねじナット１１が締結の弛む方向に回転しようとしても、左ねじナット１２は締結の弛む方向に回転することができず、これによってもナット１１が弛む方向に回転することはできない。

しかも、ナット１２の嵌合凹部１２Ｄの内側面にナット１１の嵌合突部１１Ｄの外側面が強く圧接されているので、左ねじナット１２が右ねじ１１の弛む方向への回転を確実に阻止する。

その結果、ボルト１０・ナット１１、１２の締結が弛むのを確実に防止でき、締結の信頼性を大幅に向上できる。

１０ ボルト
１０Ａ 軸部
１０Ｂ 係止凹溝
１０Ｃ 雄ねじ
１０Ｃ−１ 右ねじ
１０Ｃ−２ 左ねじ
１１ 右ねじナット
１１Ａ 噛合部
１１Ｂ 傾斜面
１１Ｃ 段部
１１Ｄ 嵌合突部
１２ 左ねじナット
１２Ｂ 嵌合凹部
１３ 座金
１３Ｂ 係止片部

Claims (3)

1. 被接合部材の挿通穴にボルト軸部を挿通し、ボルト軸部にナットを螺合し、ナットと被接合部材との間に座金を介在させて締め付けるようにしたボルト・ナットの締結構造において、
   ボルト軸部（１０Ａ）表面には雄ねじ（１０Ｃ）が形成され、該雄ねじ（１０Ｃ）はボルト軸部（１０Ａ）表面においてボルト軸線に平行に延びる直線に対して相互に反対側の位置に交互に配置された右ねじ半部（１０Ｃ−１）と左ねじ半部（１０Ｃ−２）から構成され、該右ねじ半部（１０Ｃ−１）及び左ねじ半部（１０Ｃ−２）はメタルフローが連続するように三角ねじ形状に転造にて形成され、上記ボルト雄ねじ（１０Ｃ）には右ねじナット（１１）及び左ねじナット（１２）がダブルナット状に螺合されて弛み止めされていることを特徴とするボルト・ナットの弛み止め構造。
2. 上記ボルト雄ねじ（１０Ｃ）の右ねじナット（１１）及び左ねじナット（１２）のうち、上記座金（１３）表面に接する座金側ナット（１１）の座面にはボルト（１０）の螺進方向への回転を許容する傾斜面（１１Ｂ）及びボルト（１０）の螺退方向の回転を阻止する回転阻止部（１１Ｃ）を有する複数の噛合部（１１Ａ）が上記座金側ナット（１１）座面の円周方向に並べて形成され、上記座金（１３）表面には側面∠状をなす弾性変形可能な係止片部（１３Ｂ）が設けられ、該係止片部（１３Ｂ）はボルトの螺進方向への回転に対してはナット噛合部（１１Ａ）の傾斜面（１１Ｂ）によって案内され弾性変形することによって回転阻止部（１１Ｃ）を乗り越え、ボルトの螺退方向の回転に対してはナット噛合部（１１Ａ）の回転阻止部（１１Ｃ）と当接する一方、
   上記ボルト軸部（１０Ａ）には係止凹溝（１０Ｂ）が軸線方向に延びて形成され、上記座金（１３）のボルト軸部挿通穴の内縁には上記係止凹溝（１０Ｂ）に嵌入して上記座金（１３）をボルト軸部（１０Ａ）に対して廻り止めする係止突起（１３Ｃ）が形成されている請求項１記載のボルト・ナットの弛み止め構造。
3. 上記右ねじナット（１１）及び左ねじナット（１２）のうち、上記座金側のナット（１１）には座金反対側に嵌合突部（１１Ｄ）が形成され、他方のナット（１２）には座金側に上記嵌合突部（１１Ｄ）が嵌まり込む嵌合凹部（１２Ｄ）が形成されている請求項１又は２記載のボルト・ナットの弛み止め構造。

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