JPH0723724B2 - 締結具およびこの締結具を用いた締結組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被締付物を固定するための締結具と、この締
結具を用いた締結組立体に関する。

［従来の技術］ ボルトによって被締付物を締結した場合、被締付物とボ
ルトの熱膨張率が互いに異なっていると、締付け後の温
度変化によって熱膨張差を生じ、ボルトが軸線方向に塑
性変形して軸力が変化したり、合成樹脂のように軟質な
被締付物では締付座面が陥没することなどによって軸力
が減少し、ボルトの弛みが発生する。

こうしたボルトの弛みを防止するための周知の手段とし
て、第６図に示されるようなばね座金が知られている。
この従来例は、ボルトａと、ナットｂと、ばね座金ｃを
用いて被締付物d,eを締結するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ばね座金ｃは、その厚み方向に撓むことによって前
記熱膨張差を吸収するものであるため、撓み得る量が僅
かである。このため、被締付物d,eが合成樹脂やアルミ
ニウム合金のように熱膨張率の大きい材料からなる場合
に、ばね座金ｃのみでは熱膨張差による弛みを防止でき
ないことがあった。

なお、実開平2-101114号公報に見られるように、ねじ頭
部を有する第１のねじ部と、この第１のねじ部とは分離
した第２のねじ部と、これら両ねじ部の間に設けられた
コイルばねとを有するばね付きねじが提案されている。
この公知例は、コイルばねと第２のねじ部とを互いに回
転自在に係着し、第２のねじ部に対して第１のねじ部を
相対回転させることにより、両ねじ部間の距離を変化さ
せてコイルばねの撓みを変化させ、所望の引っ張り荷重
を生じさせるようにしている。従ってこの公知例は、ね
じ頭部を回転させても第２のねじ部を回転させることが
できないから、通常のボルトのような使い方をすること
ができないし、締結力も弱い。しかも、構成部品として
第１のねじ部と第２のねじ部とコイルばねが必要である
から、部品数が多いという問題もあり、ボルトに匹敵す
る締結機能を発揮できるものではない。

従って本発明の目的は、ボルト相当の締結機能を発揮で
き、構成部品数が少なくしかも弛み止め効果の高い締結
具と、この締結具を用いた締結組立体を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明の締結具は、
例えばばね鋼のような弾性材からなる素線を一方向にコ
イリングしてなる円筒状のばね軸部と、上記ばね軸部の
少なくとも一端部に連続して上記ばね軸部と同じ方向に
上記素線が巻かれた端末ねじ部とを有し、かつ、端末ね
じ部の素線の外周面にこの素線の巻き方向とは逆向きの
ねじ山を設けたことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の締結具のばね軸部は、素線の巻き方向が端末ね
じ部のねじ山の方向とは逆になっているから、端末ねじ
部にナットを螺合させて締付け方向に回転させると、そ
のトルクが上記素線の巻締め方向に作用する。すなわ
ち、締込み時にはばね軸部の径が減少する方向にトルク
が作用するため、通常のボルトと同様にナットを容易に
締込んでゆくことができる。逆に、弛み方向の力はばね
軸部の径が拡大する方向に作用するため、弛みを防止す
る効果がきわめて大きい。また、ばね軸部が伸ばされる
方向の荷重に対しては、ばね軸部が軸線方向に撓むよう
になり、その撓み量に応じた反力が生じて被締付物が締
結される。

締付け後に熱膨張差を生じた場合、ばね軸部が軸線方向
に撓み得る範囲で熱膨張差が吸収され、弛みの発生が回
避される。ばね軸部に弾性材からなる螺旋状の素線が使
われているため、軸線方向に大きな撓みが得られる。

［実施例］ 以下にこの発明の一実施例について、第１図ないし第４
図を参照して説明する。

第１図に示された締結具１は、ばね軸部２を備えてい
る。ばね軸部２は、一例として第２図に示されるように
四角形断面の弾性材からなる素線３を、一方向（この実
施例は左巻き方向）にコイリングしたものである。この
実施例の場合、素線３の線間は自由状態において密着し
ている。すなわち密着巻きコイルばねであるが、これに
限ることはなく、線間が離れた通常のピッチ巻きコイル
ばねが使われてもよい。

上記素線３は、ばね軸部２の荷重−撓み特性を調整する
目的で、コイリング時のピッチ角・ねじり率を適宜に選
定することによって、初張力を付与しておいてもよい。
素線３の材料の一例はばね鋼等の鉄系金属であるが、そ
れ以外の金属あるいは適宜の無機材料または有機材料が
使われてもよい。また、素線３の断面形状は四角形に限
らず、円またはそれに類する形状、多角形、その他適宜
の断面形状であってもよい。

ばね軸部２の両端に、それぞれ端末ねじ部5,6が形成さ
れている。端末ねじ部5,6は、その外周部に、素線３の
巻き方向とは逆向き、すなわち本実施例では右回りに設
けられたねじ山7,8を備えている。端末ねじ部5,6は、ば
ね軸部２の両端をねじ切り加工したものである。

第３図に例示された締結組立体10は、前記締結具１と、
ナット11,12によって被締付物13,14を締結したものであ
る。この場合、端末ねじ部5,6にナット11,12を螺合さ
せ、それぞれ右回りに回転させることによって締付けが
行われる。ナット11,12を締付ける方向のトルクは、端
末ねじ部5,6およびばね軸部２の素線３を巻締める方
向、すなわち素線３が線間密着する方向（ばね軸部２の
径が減少する方向）に作用する。このため、締込み作業
を問題なく行うことができる。

ナット11,12による締付力を大きくしてゆくと、ナット1
1,12間の距離が狭まる方向にナット11,12が螺進する。
実質的に剛体である被締付物13,14は所定の厚みｔを有
しているから、ナット11,12の螺進量が所定値を越えた
ところで、ばね軸部２は素線３の線間が離れる方向に撓
むようになり、その撓みの大きさに応じた反力が軸線方
向に生じ、被締付物13,14が締付けられる。

被締付物13,14の材料が、例えば適宜の合成樹脂あるい
はアルミニウム合金等のように、締結具１よりも大きな
熱膨張率を有している場合、ナット11,12を締付けた後
にこの締結組立体10が高温になった時に、第４図に示さ
れるように、相対的に厚みがΔｔだけ増加する。この時
に発生する熱膨張差は、ばね軸部２が軸線方向にΔｔだ
け撓むことにより吸収される。螺旋状の素線３からなる
ばね軸部２は、従来のボルトの軸部に比べてきわめて大
きな撓みが得られる。すなわち、ばね軸部２が塑性域ま
で変形せずにすむから、被締付物13,14の熱膨張によっ
てばね軸部２が塑性変形してしまうようなことがなく、
その後に温度が下がって収縮した時に元の形状（第３図
の状態）に戻ることができる。こうして弛み止め効果が
発揮され、所定の締付力が維持される。

上記とは逆に、被締付物13,14の温度が締付け時よりも
下がって縮み側に熱膨張差が生じた時も、膨張時と同様
にばね軸部２が軸線方向に撓み得る範囲で熱膨張差を吸
収できる。

本実施例の締付具１は、上記のようにばね軸部２に常に
適性な軸力を与えた状態にしておくことができるから、
端末ねじ部5,6のねじ山7,8とナット11,12との接面部に
常に適当な摩擦力を生じさせておくことができ、ナット
11,12の弛み止めが更に効果的に発揮される。

しかも、ナット11,12を弛める方向のトルクがナット11,
12に作用した時には、端末ねじ部5,6およびばね軸部２
の径が拡大する方向、すなわち素線３の巻きが戻る方向
に端末ねじ部5,6およびばね軸部２が撓むことによって
弛み方向のトルクが吸収されるため、ナット11,12の弛
みを防止する上で有効である。そして上記ばね軸部２は
コイリングされた素線３によって構成されているので、
ばね軸部２が曲った状態でも使用できるものである。ま
た、従来のばね座金を省略することができる。

なお、素線３は図示例とは逆方向に巻かれていてもよ
い。その場合のねじ山7,8はいずれも左ねじとする。

第５図は本発明の他の実施例を示すものであり、この場
合には、ばね軸部２の一端側にボルトの頭に相当する非
円形状（例えば６角形）の頭部20を設けるとともに、ば
ね軸部２の他端側に端末ねじ部６を形成し、この端末ね
じ部６に前記ナット12を螺合させるようにしている。そ
れ以外の構成は前記実施例と同様である。この実施例に
よっても、優れた弛み止め効果が発揮される。

［発明の効果］ 本発明によれば、適性な軸力によって被締付物を締結す
ることができ、通常のボルトと同様に締込み作業を容易
に行うことができ、しかも優れた弛み止め効果が得ら
れ、特に熱膨張差に起因する弛みの発生を効果的に防止
できる。本発明の締結具は、ばね軸部から端末ねじ部に
わたって同一方向に巻かれた１本の素線を使用でき、し
かも素線自体の外周面に巻き方向とは逆向きのねじ山を
形成するようにしているから、構成部品数が少なくかつ
丈夫である。しかも軸線方向の撓みを大きくとることが
できるため、大きな変位に対しても有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す締結具の側面図、第２
図は第１図に示された締結具の断面図、第３図は第１図
に示された締結具を用いた締結組立体を一部断面で示す
側面図、第４図は第３図に示された締結組立体の作動態
様を一部断面で示す側面図、第５図は本発明の他の実施
例を示す締結具の側面図、第６図は従来のボルトと弛み
止め手段を一部断面で示す側面図である。 １……締結具、２……ばね軸部、３……素線、5,6……
端末ねじ部、7,8……ねじ山、10……締結組立体、13,14
……被締付物。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性材からなる素線を一方向にコイリング
   してなる円筒状のばね軸部と、上記ばね軸部の少なくと
   も一端部に連続して上記ばね軸部と同じ方向に上記素線
   が巻かれた端末ねじ部とを有し、かつ、上記端末ねじ部
   の素線の外周面にこの素線の巻き方向とは逆向きのねじ
   山を設けたことを特徴とする締結具。
2. 【請求項２】上記ばね軸部が上記素線を密着巻きしたコ
   イルばねである請求項１記載の締結具。
3. 【請求項３】上記端末ねじ部が上記ばね軸部の両端にそ
   れぞれ設けられている請求項１記載の締結具。
4. 【請求項４】弾性材からなる素線を一方向にコイリング
   してなる円筒状のばね軸部と、上記ばね軸部の端部に連
   続して上記ばね軸部と同じ方向に上記素線が巻かれた端
   末ねじ部とを有し、かつ、上記端末ねじ部の素線の外周
   面にこの素線の巻き方向とは逆向きのねじ山を設けると
   ともに、上記端末ねじ部に螺合されるナットと、このナ
   ットを上記端末ねじ部にねじ込むことによって締付け・
   固定される被締付物とを具備したことを特徴とする締結
   組立体。