JP4950911B2

JP4950911B2 - 締結用部材

Info

Publication number: JP4950911B2
Application number: JP2008024525A
Authority: JP
Inventors: 輝夫中上; 勝彦森本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: JP2009185845A

Description

本発明は、例えば建築構造物のような構造物に好適に用いることができる締結用部材に関する。

ボルトとともに用いる締結用部材に関して、本願発明者の一人は、強固な締結を可能にするために、特有形状のナットとワッシャ（座金）を有した締結用部材を提案している（例えば特許文献１、２）。

図８は、特許文献１に記載されたものと同様の締結構造体を示すものである。この締結構造体１００において、ナット１０２は、雌ねじ部１２１の一方の開口部周辺に、軸対称でかつ断面視略台形状の凹部１２２を有する。ワッシャ１０３は、凹部１２２に一部が入り得るよう軸対称でかつ側面視略台形状に基部１３１の中央部から突出形成した突出部１３２を有するとともに、突出部１３２にボルト１０７の雄ねじ部１７１が挿通するボルト挿通孔１３２Ｃを有し、しかもボルト挿通孔１３２Ｃが突出部１３２の中心位置から偏心している。１０８及び１０９は被締結体である。この締結構造体１００では、ボルト１０７がナット１０２に螺合締結したとき、ナット１０２の凹部１２２にワッシャ１０３の突出部１３２の内方側の一部が入り込むとともに、凹部１２２の開放側端縁が突出部１３２を押圧した状態となる。ナット１０２を回して行くと、ワッシャ１０３のボルト挿通孔１３２Ｃの中心位置がワッシャ１０３の突出部１３２の中心位置に対して偏心しているので、締め付けトルクがボルト１０７のねじ山に径方向（ボルト１０７の中心軸に対して垂直方向）からの力として作用し、ワッシャ１０３のボルト挿通孔１３２Ｃの内周縁の一部がボルト１０７のねじ山に食い込む。また、ねじ山に食い込むことによりその接触部分においてねじれが生じる。それにより、接触部分において集中的な径方向の力がかかるため、ワッシャ１０３とボルト１０７が押し付けあって強力に結合し、それにより緩み止め効果が生じる。

また、特許文献２は、図８と同様な締結構造体のナット１０２の凹部１２２の奥側に弾性体ワッシャを配置するようにして、更なる緩み止め効果を生じさせるとともに、仮に過度の振動などによって緩みが生じた場合でもナット１０２が脱落することを抑止するようにしたものである。

特開２００２−２０６５１５号公報特開２００７―２１１８９２号公報

しかしながら、ナットとワッシャからなるこの種の締結用部材は、大きな振動が頻繁に生じるような過酷な環境下（例えば、工事現場や立体駐車場など）において更なる脱落抑止効果を得ることが望まれる。本願発明者は、鋭意工夫の結果、図８に示した締結構造体１００におけるワッシャ１０３とボルト１０７の結合がすこぶる強力であることに注目し、それを利用してナット１０２の更なる脱落抑止効果を得ることができる締結用部材を案出した。

本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、雌ねじ部の一方の開口部周辺に軸対称でかつ断面視略台形状の凹部を有するナットと、ナットの凹部に一部が入り得るよう軸対称でかつ側面視略台形状に基部の中央部から突出形成した突出部を有するとともに、突出部にボルトの雄ねじ部が挿通するボルト挿通孔を有し、しかもボルト挿通孔が突出部の中心位置から偏心しているワッシャと、を有してなり、ボルトとともに用いられる締結用部材において、ワッシャとボルトの強力な結合を利用して、ナットの脱落抑止効果を更に高めることができる締結用部材を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の締結用部材は、雌ねじ部の一方の開口部周辺に軸対称でかつ断面視略台形状の凹部を有するナットと、ナットの凹部に一部が入り得るよう軸対称でかつ側面視略台形状に基部の中央部から突出形成した突出部を有するとともに、突出部にボルトの雄ねじ部が挿通するボルト挿通孔を有し、しかもボルト挿通孔が突出部の中心位置から偏心しているワッシャと、を有してなり、ボルトとともに用いられる締結用部材において、前記ナットは、その外周面に、ワッシャの基部に近接する側の大径部分とワッシャの基部から離反する側の小径部分とを有することにより段部が形成されており、前記ワッシャは、基部の外周縁から突出部の突出方向に延び、先端部分が軸方向に鋭角的に屈曲しておりナットの段部を弾性的に押圧して接触するよう折曲形成されている複数のナット抑え片が設けられていることを特徴とする。

本発明の締結用部材によれば、ワッシャとボルトが強力に結合し、ナットがボルトから外れる方向に移動しかけても、ワッシャのナット抑え片がナットの段部を抑えるように作用して、ナットのそれ以上の移動を抑制してナットの脱落抑止効果を更に高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態に係る締結用部材１の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）の図において下方側から見た側面図である。図２は締結用部材１の側面視断面図である。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、締結用部材１を用いた締結構造体１０の締結作業開始直後の状態と締結作業完了時の状態の断面図である。この締結用部材１は、形状においてはナット２がワッシャ３に組み込まれ、ナット２とワッシャ３とがバラバラにならないように一体化したものである。なお、締結構造体１０に締結用部材１とともに用いられるボルト７は、広く用いられている汎用品である。

図４はナット２を示すもので、（ａ）は側面視断面図、（ｂ）は底面図である。ナット２は、角柱状（例えば正六角形の角柱）であり、汎用品であるボルト７の雄ねじ部７１と螺合する雌ねじ部２１がその中心に形成されている。このナット２は、雌ねじ部２１の一方（図４（ａ）において下方側）の開口部周辺に軸対称でかつ断面視略台形状の凹部２２が形成されている。この凹部２２は、その開放側端縁２２ａが後に詳述するワッシャ３の突出部３２の傾斜面３２Ａに平面的に重合する位置にある。ここで、軸対称とはナット２の中心軸Ｔに関して対称の意である。この凹部２２は、詳細には、側面２２Ａと中心軸Ｔに対し直交する底面２２Ｂからなり、側面２２Ａは開放側端縁２２ａから底面２２Ｂに向かって傾斜している。図４（ｂ）において、開放側端縁２２ａが描く線、側面２２Ａと底面２２Ｂの交点２２ｂが描く線、雌ねじ部２１の山２１ａ（雌ねじ部２１の内径）が描く線は、中心軸Ｔ上のｈ点を中心とした実質的に同心円である。また、凹部２２の側面２２Ａの傾斜角θは例えば中心軸Ｔに対して約１５度としている。

このナット２は、その外周面に、ワッシャ３の基部３１に近接する側の大径部分２３Ａとワッシャ３の基部３１から離反する側の小径部分２３Ｂとを有することにより段部２３ａが形成されている。小径部分２３Ｂの軸方向の長さは、スパナなどの器具を合わせてナット２を回転させることができる程度の大きさが確保されている。なお、段部２３ａは、中心軸Ｔに対し略直交するものが望ましいが、傾斜していてもよい。

図５は、ワッシャ３を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面視断面図である。ワッシャ３は、ナット２の大径部分２３Ａより十分大径の基部３１を有し、この基部３１の中央部からナット２の凹部２２に一部が入り得るよう軸対称でかつ側面視略台形状に突出した突出部３２が形成されている。この突出部３２は、詳細には、傾斜面３２Ａと中心軸Ｘに対し略直交する頂面３２Ｂからなり、傾斜面３２Ａは軸対称に形成され、頂面３２Ｂにはボルト挿通孔３２Ｃが形成されている。傾斜面３２Ａの傾斜角φは、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが突出部３２の傾斜面３２Ａに接触できるように、凹部２２の側面２２Ａの傾斜角θと同じかそれよりもやや大きく、例えば中心軸Ｘに対して約２０度としている。

突出部３２の幅（径方向の長さ）は、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが傾斜面３２Ａに接触できるように設定する。すなわち、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが描く円の直径に対し、基部３１と傾斜面３２Ａとの交点３２ａが描く円の直径は大きく、傾斜面３２Ａと頂面３２Ｂとの交点３２ｂが描く円の直径は小さい。交点３２ａが描く円、交点３２ｂが描く円の中心位置は、中心軸Ｘ上のｉ点にあり、この中心軸Ｘは前述した図４におけるナット２の中心軸Ｔと共通である。ボルト挿通孔３２Ｃの内周縁３２ｃが描く円の中心位置は、中心軸Ｘとは異なる中心軸Ｙ上のｊ点にあることである。従って、ボルト挿通孔３２Ｃの中心位置ｊ点は突出部３２の中心位置ｉ点から偏心している。

更に、このワッシャ３は、基部３１の外周縁から突出部３２の突出方向に延び、先端部分がナット２の段部２３ａに近接して重合するよう折曲形成された複数のナット抑え片３３、３３、・・・が設けられている。具体的には、ナット抑え片３３、３３、・・・は、基部３１の外周縁近傍でナット２側（軸方向）に鋭角的に屈曲し、ナット２の大径部分２３Ａの軸方向の中間付近から中心軸Ｔに対し平行的に屈曲し、更に段部２３ａに近接するように軸方向に対し直交的に屈曲している。ナット抑え片３３、３３、・・・の先端３３ａ、３３ａ、・・・を円状に結ぶと、その径は、ナット２の大径部分２３Ａの径よりも小さく、小径部分２３Ｂの径よりも大きく、それにより先端部分がナット２の段部２３ａに重合することとなる。ナット抑え片３３、３３、・・・の数は、３以上であるのが望ましい（本実施形態では４である）。

ワッシャ３の形成方法及びワッシャ３へのナット２の組込方法は、種々の方法が可能である。ワッシャ３の形成方法については、例えば、ナット抑え片３３、３３、・・・を平面的に展開して基部３１と連設した形状に弾性を有する金属板をプレス加工で打ち抜き、ナット抑え片３３、３３、・・・を前述したように順次屈曲するよう折曲形成すればよい。また、ワッシャ３へのナット２の組込方法については、ナット抑え片３３、３３、・・・の先端３３ａ、３３ａ、・・・近傍をその弾性を利用して径方向に開いてナット２を通過させ、その凹部２２をワッシャ３の突出部３２上に載置し、ナット抑え片３３、３３、・・・の先端３３ａ、３３ａ、・・・をナット２の小径部分２３Ｂの径方向外方に配置させる。

このようにして、締結用部材１は、ナット２がワッシャ３から容易には取り外せないような状態でもって一体化されているので、別々にナット２とワッシャ３を位置合わせすることもなく、締結作業を効率的に行うことができる。更に、締結用部材１は、以下の締結構造体１０において説明するように、ナット２の脱落を抑止することができる。

図３に基づいて締結用部材１を用いた締結構造体１０を説明する。締結構造体１０の締結作業は、先ず、被締結体９、被締結体８、締結用部材１を位置合わせし、被締結体９のボルト挿通孔９Ａ、被締結体８のボルト挿通孔８Ａ、ワッシャ３のボルト挿通孔３２Ｃの順に、ボルト７を挿通し、ナット２の雌ねじ部２１にボルト７の雄ねじ部７１を螺合させる。ボルト７を回していくと、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが突出部３２の傾斜面３２Ａに接触し（図３（ａ）参照）、ボルト７を更に回していくと、開放側端縁２２ａは傾斜面３２Ａを押圧し、開放側端縁２２ａに押圧されているところから内方の突出部３２は徐々にナット２の凹部２２に入り込んでいく。

そして、最後にボルト７を強く締め付けると、ボルト挿通孔３２Ｃの中心位置ｊ点と突出部３２の中心位置ｉ点とは前述のように偏心しているため、図３（ｂ）の図面上中央右側に示されるように、大きな締め付けトルクにより、ボルト挿通孔３２Ｃの内周縁は、一部がボルト７の雄ねじ部７１と接触して強く反発し合いながら楔として噛み合う形になる。よって、突出部４２とボルト７の雄ねじ部７１の接触部分において集中的な径方向の力がかかり、突出部４２とボルト７が互いに押し付け合って強力に結合し、それにより緩み止め効果が得られる。

締結作業完了後に過度の振動その他の原因で仮にナット２とボルト７の螺着に緩みが生じたとしても、ワッシャ３はボルト７との結合がすこぶる強力であるために、通常、ワッシャ３とボルト７の結合が緩むことはない。従って、ナット２がボルト７から外れる方向に移動しかけても、ナット２の段部２３ａにナット抑え片３３、３３、・・・が接触してそれ以上の移動は防止される。よって、ナット２、ワッシャ３、ボルト７は、ほぼ位置関係が保たれたままであり、ナット２が脱落することが抑止されるのである。

次に、締結用部材１を変形した実施形態である締結用部材１’と締結用部材１’’について説明する。

図６は、上記のナット２を有し、上記のワッシャ３を変形したワッシャ３’を有する締結用部材１’を用いた締結構造体の側面視断面図であり、（ａ）は締結作業開始直後の状態、（ｂ）は締結作業完了時の状態である。このワッシャ３’は、ナット抑え片３３の先端部が軸方向に鋭角的に屈曲しており、段部２３ａを弾性的に押圧している。ワッシャ３’のその他の部位は、ワッシャ３と同様である。締結用部材１’は、締結用部材１と同様の効果を得ることができる他に、締結状態において、ワッシャ３’のナット抑え片３３、３３、・・・の先端３３ａがナット２の段部２３ａを弾性的に押圧しながら接触しているので、ナット２がボルト７から外れる向きへの僅かな移動も抑止される。

図７は、上記のナット２を変形したナット２’を有し、上記のワッシャ３を有する締結用部材１’’を用いた締結構造体の側面視断面図であり、（ａ）は締結作業開始直後の状態、（ｂ）は締結作業完了時の状態である。このナット２’は、小径部分２３Ｂは、軸方向長さがワッシャ３のナット抑え片３３の厚さより僅かに大きいものであり、小径部分２３Ｂのワッシャ３の基部３１から離反する側の端部から第２の大径部分２３Ｃが形成され、大径部分２３Ａと第２の大径部分２３Ｃとの間にナット抑え片３３、３３、・・・の先端部分が入り込んでいる。従って、第２の大径部分２３Ｃにも第２の段部２３ｂが形成される。すなわち、段部２３ａと小径部分２３Ｂの外周面と第２の段部２３ｂとにより溝が形成されることとなり、この溝にナット抑え片３３、３３、・・・の先端部分が入り込んでいるのである。第２の大径部分２３Ｃの軸方向の長さは、スパナなどの器具を合わせてナット２’を回転させることができる程度の大きさが確保されている。ナット２’のその他の部位は、ナット２と同様である。締結用部材１’’は、締結用部材１と同様の効果を得ることができる他に、締結作業前や保管時において不意の大きな外力が加わってもナット２’がワッシャ３から外れることが抑制される。また、締結作業時には、ナット抑え片３３、３３、・・・の先端部分が変形して段部２３ａや第２の段部２３ｂに接触するため、締結用部材１に比べてナット２’とワッシャ３間の緩みを抑制するような摩擦力が大きくなる。

以上、本発明の実施形態に係る締結用部材について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、実施形態に記載したナット２の凹部２２、突出部３２の大きさや細かな形状などは、それらが用いられる環境や被締結体に合わせて任意に変更可能である。また、背景技術の欄で言及した特許文献２に記載されている弾性体ワッシャを併用することも可能である。

本発明の実施形態に係る締結用部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。同上の締結用部材の側面視断面図である。同上の締結用部材を用いた締結構造体の側面視断面図であり、（ａ）は締結作業開始直後の状態、（ｂ）は締結作業完了時の状態である。同上のナットを示すもので、（ａ）は側面視断面図、（ｂ）は底面図である。同上のワッシャを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面視断面図である。同上の締結用部材の変形例を用いた締結構造体の側面視断面図であり、（ａ）は締結作業開始直後の状態、（ｂ）は締結作業完了時の状態である。同上の締結用部材のもう１つの変形例を用いた締結構造体の側面視断面図であり、（ａ）は締結作業開始直後の状態、（ｂ）は締結作業完了時の状態である。従来の締結用部材を用いた締結構造体の締結作業完了時の状態の側面視断面図である。

１、１’、１’’ 締結用部材
２、２’ ナット
２１ナットの雌ねじ部
２２ナットの凹部
２３ａナットの段部
２３Ａナットの大径部分
２３Ｂナットの小径部分
２３Ｃナットの第２の大径部分
３、３’ ワッシャ
３１ワッシャの基部
３２ワッシャの突出部
３２Ｃワッシャのボルト挿通孔
３３ワッシャのナット抑え片
３３ａワッシャのナット抑え片の先端
７ボルト
７１ボルトの雄ねじ部

Claims

雌ねじ部の一方の開口部周辺に軸対称でかつ断面視略台形状の凹部を有するナットと、
ナットの凹部に一部が入り得るよう軸対称でかつ側面視略台形状に基部の中央部から突出形成した突出部を有するとともに、突出部にボルトの雄ねじ部が挿通するボルト挿通孔を有し、しかもボルト挿通孔が突出部の中心位置から偏心しているワッシャと、を有してなり、ボルトとともに用いられる締結用部材において、
前記ナットは、その外周面に、ワッシャの基部に近接する側の大径部分とワッシャの基部から離反する側の小径部分とを有することにより段部が形成されており、
前記ワッシャは、基部の外周縁から突出部の突出方向に延び、先端部分が軸方向に鋭角的に屈曲しておりナットの段部を弾性的に押圧して接触するよう折曲形成されている複数のナット抑え片が設けられていることを特徴とする締結用部材。