JP5770370B2 - 緩み止め付きねじ締結具 - Google Patents

Description

本発明は緩み止め付きねじ締結具に関する。より具体的には、本発明は、一方向の緩み止め要素としての巻き輪又はバンドを含む緩み止めナットに関する。

緩み止めナットは、一方向の緩み止め要素として巻き輪又はバンドを含むことができる。通常、この緩み止め要素は、半径方向の外向きに曲げられてナットに固定される端部を有し、端部は通常、ナットにおけるぴったりと嵌合するスロットに入れ込まれる。この固定法の場合、緩む方向のトルクが作用すると、緩み止め要素に引張荷重が生じ、その引張荷重によって、緩み止め要素は、ナットと雄ねじとの間の相対的な回転（緩み）を防ぐように、雄ねじへの握持をきつくする。取り付け中は、反対向きの力、すなわち圧縮力が緩み止め要素にかかる。この力によって、緩み止め要素は、雄ねじに対するその握持を緩め、その結果、取り付けトルクが比較的低くなる。

この緩み止めシステムは、通常、雄ねじからのナットの取り外しを可能にするのに特別な手段を必要とする。しかしながら、２０１０年９月１３日出願の米国特許出願第１２／８８０，５８０号明細書に開示されているような少なくとも１つの緩み止めナットは特別な手段を必要としない。この緩み止めナットは、制御された取り外しトルクで滑る緩み止め要素を含み、特殊な解除リングを省くことによってナットの構造を簡素化している。

この記載された緩み止めナットは広汎な採用を獲得するには至らなかった。その理由はおそらく、構造が複雑過ぎそれ故コストが高過ぎるため、又は、性能が競合の技術に比べものにならないためのいずれかである。１つの性能上の問題は、緩み止め要素がナットに固定されてしまった様態に関係する。取り外しトルクがナットに加えられるとき、半径方向のタングが高い反作用負荷を受ける。緩み止め要素が、米国特許出願第１２／８８０，５８０号明細書に開示されるような矩形のワイヤバンドのように強い断面を伴って設計されているとしても、固定されたタングに隣接する雄ねじには高い応力が生じる可能性がある。この高い応力は、特に緩み止め要素がステンレス鋼である場合には雄ねじに過度の摩耗を生じさせる原因となり、そして、バンドと雄ねじとの間の摩擦を増大させる。この摩擦は、滑りトルクがバンドの強度限界を超える高さに上昇するのを招く可能性があり、その結果バンドの折れ又は永久的な反りを生じさせる。これによって、ナットの再使用が妨げられる。

本明細書に開示する緩み止め付きナットは、上述の緩み止めナットの欠点に対処する緩み止め要素を含む。この新規の緩み止めナットは、上述の緩み止めナットの簡素さを維持しつつも、その欠点に対処している。従って、この新規の緩み止めナットは、簡素さ、コスト及び性能のバランスの向上をもたらすものである。

本発明の第１の態様によれば、緩み止めナットは、ナット本体及び緩み止め要素を含む。緩み止め要素は、巻き輪部分と、巻き輪部分から接線方向に延びる２つのタング又は端部とを含む。第１のタングは、ナット本体に対する第１のタングの角度を伴った動きを防ぐようにナット本体に固定される。第２のタングは、取り外し中にナット本体に係合するが、取り付け中には係合しないように寸法決めされる。

本発明の第２の態様によれば、緩み止め要素は、ナット本体におけるポケット部又は凹部内に位置し、第１のタングは、ナット本体における接線方向のスロット内に位置する。緩み止め要素及び凹部は、十分な取り外しトルクが締結具のナット本体に加えられた時に第２タングが凹部の壁部に接触状態になるように、寸法決めされる。この接触によって、緩み止め要素への応力の増加が緩和され、これによって、緩み止め付き締結具は、緩み止めバンドに永久的な損傷を与えることなく取り外されることが可能になる。

本発明の上記並びに他の利点及び特徴は、本実施形態の説明及び図面を参照することによって、より完全に理解され、評価されることになるであろう。

緩み止め付き締結具の本実施形態の斜視図である。 締結具の分解斜視図である。 締結具の側面図である。 締結具に含まれている緩み止め要素の上面図である。 締結具を緩めている際の図４の緩み止め要素の上面図である。 図３の線６−６に沿う断面図である。 図３の線７−７に沿う断面図である。

本発明の本実施形態に従って構成された緩み止め付き締結具が、全体で４０と指されて図１〜７に示されている。図１〜７には、保持ナット又は緩み止めナットとして示されているが、本発明のコンセプトは、当業者がよく認識するような多様な締結具に組み込むことが可能である。

ねじ締結具４０は、本体４２及び緩み止めバンド４４を含む。本体４２は、慣用的なドライビングツール（図示せず）によって係合されて動作されるように構成された六角形状の外側部分４６を含む。六角形状の部分４６は、複数の角部４８と、角部４８の間に延在する複数の平坦部５０とを含む。その代わりとして、本体４２は、正方形又はいかなる他の多角形の形状であってもよい。また、本体４２は、現在既知である又は今後開発される任意の慣用的なドラビングツールが係合するように形つくられてもよい。

本体４２はボア（bore）５２を画成しており、ボア５２は、その長さに沿って少なくとも部分的にねじ加工されている。おそらくは図２に最もよく見られるように、ボア５２は、ねじ加工された第１の部分５４と、ねじ加工されていない第２の部分５６（又はポケット部又は凹部）とを含む。ねじ加工されていない部分５６の直径は、ねじ加工された部分５４の直径よりも大きい。肩部６０が、第１の部分５４及び第２の部分５４を隔てている。

本体はさらに、凹部５６と連通し且つ本体４２の軸方向の端部部分６４を貫通して開口する接線方向の凹部又はスロット６２を画成している。説明しているスロットは露出しているが、スロットは本体４２の内部に形成されてもよい。

緩み止めバンド４４は、巻き輪部分又は連続的に湾曲させた部分７０を含む。この部分７０は、第１のタング又は第１の端部部分６６と第２のタング又は第２の端部部分６８との間に延びる円形断面を有している。円形断面を伴って図示されているが、正方形、矩形、長円形、三角形及び他の好適な形状を含む他の断面形状も意図される。

本実施形態では、第１のタング又は端部部分６６及び第２のタング又は端部部分６８は、真っ直ぐであるが、滑らかな曲線及び曲げ角度を含む他の形状も意図される。おそらく図４に最もよく見られるように、タング６６，６８の両方は、湾曲部分７０から接線方向に外向きに延びている。図４にまた示されるように、緩み止めバンド４４は、第１のタング６６が第２のタング６８に重なった状態で１回の巻回を含むことができる。その代わりとして、緩み止めバンド４４は、１回の巻回よりも少ない巻回を含んでもよく、隣接する巻回となるように２回以上のらせん状の巻回を含んでもよい。緩み止めバンド４４が１回の巻回よりも少ない巻回を含む場合は、緩み止めバンド４４は、ボア５２に垂直に方向付けられた単一の平面内で全体が延在してもよく、又はらせん状に延在してもよい。

図示の緩み止めバンド４４の円形断面の直径は、緩み止めバンド４４が雄ねじ部材４５のねじの中に入り込むことができるように、雄ねじ部材４５のピッチに略一致する。非円形断面をもつ緩み止めバンドにおいては、ねじ部材４５のねじに係合する面の寸法は、ねじ部材のピッチよりも小さくてもよく、そのピッチと略同一であってよく、そのピッチよりも大きくてもよい。

接線方向に延びるタング６６は、締結具本体４２におけるスロット６２内に受け入れられて拘束される。図６に示すように、スロット６２は、第１のタング６６が本体４２に対して角度を伴った動きをしないように拘束する内側壁部８０及び外側壁部８２を有している。例えば、取り付け方向すなわち時計回りの方向への回転中は、第１のタング６６の側面は内側壁部８０に接触し、取り外し方向すなわち反時計回りの方向への回転中は、第１のタング６６の側面は外側壁部８２に接触し得る。図６及び図７に示されるように、内側壁部８０及び外側壁部８２は、接線方向のタング６６を受け入れるように、ボア５２に対して略接線方向に方向付けられている。この結果、タング６６は、本体４２に対して角度方向に固定される。

緩み止めバンド４４の第２のタング６８は、スロット６２の中に部分的に延在しているが、図７に示すように、内側壁部８０及び外側壁部８２によって拘束されない。第２のタング６８は、通常は、本体４２に対して角度方向に旋回自在である。しかしながら、以下に述べるように、本体４２の取り外しの回転すなわち反時計回りの回転中は、第２のタング６８は外側壁部８２に接触し得る、そしてこのことは、第２のタング６８の本体４２に対する角度を伴った動きを制限する。

単一のスロット６２として図示されているが、本体４２は、タング６６，６８のそれぞれを受け入れるように、（複数の）スロット、（複数の）凹部及び／又は（複数の）表面を組み合わせたものを、代わりとして画成してもよい。

第１の方向すなわち略時計回りの方向でのねじ締結具４０の雄ねじ部材４５上への取り付けは、緩み止めバンド４４を広げることになり、その結果、緩み止めバンド４４は、雄ねじ部材４５上におけるねじ締結具４０の動きに干渉することも、その動きを妨げることもない。しかしながら、取り外し方向すなわち略反時計回りの方向でのねじ締結具４０の回転は、緩み止めバンド４４をねじに対して確実に引き付けるように作用し、それによって、ねじ締結具４０は、例えば振動に起因した望まない緩み、意図せざる緩み及び予期せざる緩みが生じるのが効果的に防がれる。

緩み止めバンド４４は、本体４２に十分なトルクが加えられると、ねじ締結具４０が所望のとおりに緩むことを可能にする。本体４２が、第２の方向すなわち反時計回りの方向に十分なトルクで回転されたとき、スロット６２によって角度方向に拘束されている第１のタング６６は、弾性的に変形することができ、このことは次いで、ナットが緩み止め要素４４に対して小さい角度だけ回転できるようにする。この回転によって、巻き輪部分７０から接線方向に延びる第２のタング６８が、ナット本体４２における外側壁部８２と接触状態になることができるようになる。この接触によって、ナットを雄ねじ部材から離すように回転するために取り外しトルクを加えた際の緩み止め要素における応力のさらなる増加が、緩和されるか、又はこの応力の増加が除去される可能性がある。従って、雄ねじ又は緩み止め要素のいずれにおいても、損傷は殆どないか、全くない。

取り外しトルクが加えられてバンドが弾性的に変形する時、接線方向のスロット６２の内部において、固定タング６６の僅少量の滑りが生じる。接線方向に動くこの自由度によって、バンド４４における引張力は、緩和されるか、又は除去される可能性があり、そして複数回の再使用にわたって摩耗のない円滑な作用が保証される。緩み止めナットが雄ねじから完全に係脱すると、バンドは弾性的にその元来のポジションに戻る。

緩み止めバンド４４の直径は、特定のねじサイズ内のすべての雄ねじ山のクラスで単一の緩み止めバンド４４が使用され得るように、選定することができる。単一の緩み止めバンド４４は、緩み止めバンド４４がスロット６２内で摺動可能であるので、種々のねじ山のクラスを少なくとも部分的に受け入れ得るように「自己調整（self-adjust）」し得るということが判明した。その代わりとして、異なるねじサイズで使用、又は特定のねじサイズ内における異なる雄ねじ山のクラスでの使用のために、異なる緩み止めバンド４４が設計されることができる。さらに、緩み止めバンド４４の断面形状、材料強度及び弾性は、所望の用途に基づいて選択することができる。

本体４２及び緩み止めバンド４４は、金属及び複合材を含む任意の好適な材料から製造することができる。さらに、ねじ締結具４０の使用中における緩み止めバンド４４内の応力が低くなるので、緩み止めバンド４４は、丸鋼線材のような比較的低コストの材料から製造することができる。緩み止めバンド４４の取り付けは多くの方法で実施可能である。本実施形態においては、表面６４における穴の直径は、バンド保持用の肩部を形成するボア５６の直径よりも小さい。バンドは、十分に圧縮して肩部の下の所定の場所にスナップ嵌めすることによって取り付けられる。その代わりとして、別個に分かれたプレートがリテーナとして用いられることが可能である。さらに別の方式として、緩み止めバンド４４が所定の場所に巻き付けられることが可能である。

緩み止めトルク(locking torque)は、緩み止めバンドの初期の直径、緩み止めバンドの材料特性、緩み止めバンドの摩擦係数、及び緩み止めバンドの巻回数を含む多くの変数の関数とすることができる。さらに、パラメータの公差は、特定の構成のための緩み止めトルクの範囲に影響を与えることになる。それ故、許容可能な緩み止めトルクの範囲をもたらしながらも、滑りトルクが緩み止めバンドの破壊強さよりも小さくなることを可能にするように、緩み止めバンドに対するパラメータは、各ねじサイズ及び各公差範囲に対して選択されることが可能である。さらに、緩み止めトルクは、関連する工業規格に適合する又は工業規格を上回るように設定されることが可能である。本発明の緩み止め付きねじ締結具は一方向のプリベリングトルクを含み、このプリベリングトルクは、標準的なプリベリングトルクのねじ締結具に比べると、取り付けトルクを非常に低くできる。加えて、緩み止めバンド固定具の取り外しプリベリングトルクは、通常の緩み止め付き締結具と比べた場合、多数回の使用に対して劣化を受ける度合いが低い。

上述は、本発明の本実施形態の記載である。添付の請求の範囲に規定されるような本発明の精神と幅広い態様から逸脱することなく、種々の変更及び入れ替えを加えることが可能であるが、添付の請求の範囲は、均等論を含む特許法の原則に従って解釈されるべきである。例えば冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」又は「ｓａｉｄ」を用いた単数形表記の要素への如何なる言及も、その要素を単数に限定すると見なされるべきではない。

Claims (7)

1. 緩み止め付きねじ締結具において、
   ボアを画成する締結具本体であって、前記締結具本体が前記ボアと連通するスロットをさらに画成し、前記スロットが前記ボアに対して略接線方向のものであり且つ接点から単一方向に前記ボアから延び、前記スロットが前記ボア側の内側壁部と前記ボアと反対側の外側壁部とを含む、締結具本体と、
   巻き輪部分、並びに前記巻き輪部分から略接線方向に延びる共に前記スロットの中に延びる第１のタング及び第２のタングを含む緩み止め要素であって、前記緩み止め要素が前記ボア内に位置し、前記第２のタングが、前記緩み止め付きねじ締結具を緩める際、前記外側壁部に接触するように適応する緩み止め要素と
   を備え、
   前記第１のタングが、前記締結具本体に対して角度を伴った動きをしないように前記内側壁部と前記外側壁部との間で拘束され、
   前記第２のタングが、角度方向に旋回できるように前記スロットの中に部分的に延在する緩み止め付きねじ締結具。
2. 前記第１のタング及び前記第２のタングが真っ直ぐである請求項１に記載の緩み止め付き締結具。
3. 緩み止め付きねじ締結具において、
   ボア及び前記ボアと連通するスロットを画成する締結具本体であって、前記スロットが前記ボアに対して略接線方向のものであり且つ接点から一方向のみに前記ボアから延び、前記スロットが前記ボア側の内側壁部と前記ボアと反対側の外側壁部とを含み、前記締結具本体が締め付け方向及び反対の緩める方向に回転可能である、締結具本体と、
   前記ボア内の巻き輪部分、並びに湾曲部分から略接線方向に延びると共に前記スロットの中に延びる第１のタング及び第２のタングを含む緩み止めバンドであって、前記第１のタングが前記締結具本体に対して角度方向に固定され、前記第２のタングが前記締結具本体に対して角度を伴った動作範囲を有し、前記第２のタングは、前記緩み止め付きねじ締結具の前記緩める方向への回転中、前記外側壁部に接触するように適応する緩み止めバンドと
   を備え、
   前記第１のタングが、前記締結具本体に対して角度を伴った動きをしないように前記内側壁部と前記外側壁部との間で拘束され、
   前記第２のタングが、角度方向に旋回できるように前記スロットの中に部分的に延在する緩み止め付きねじ締結具。
4. 前記第１のタング及び前記第２のタングが重なり合う請求項３に記載の緩み止め付き締結具。
5. 緩み止め付きねじ締結具において、
   ねじ加工された部分及びねじ加工されていない部分を有するボアを画成する締結具本体であって、前記締結具本体が前記ボアと連通するスロットをさらに画成し、前記スロットが前記ボアに対して略接線方向のものであり且つ接点から一方向のみに前記ボアから延び、前記スロットが前記ボア側の内側壁部と前記ボアと反対側の外側壁部とを含み、前記締結具本体が第１の締め付け方向及び第２の緩める方向に回転可能である、締結具本体と、
   巻き輪部分、並びに前記巻き輪部分から略接線方向に延びると共に前記スロットの中に延びる第１のタング及び第２のタングを含む緩み止めバンドであって、前記巻き輪部分が前記ボアの前記ねじ加工されていない部分内に位置し、前記第１のタングが、前記締結具本体に対する前記第１のタングの角度を伴った動きを制限し、前記第２のタングが、前記締結具本体の前記第２の緩める方向への回転中、前記外側壁部に接触するように適応する緩み止めバンドと
   を備え、
   前記第１のタングが、前記締結具本体に対して角度を伴った動きをしないように前記内側壁部と前記外側壁部との間で拘束され、
   前記第２のタングが、角度方向に旋回できるように前記スロットの中に部分的に延在する緩み止め付きねじ締結具。
6. 前記第１のタングが弾性的に変形可能である請求項５に記載の緩み止め付きねじ締結具。
7. 前記第１のタングは、前記スロット内で滑ることができる請求項１〜６のいずれか一項に記載の緩み止め付きねじ締結具。

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