(57)【要約】【課題】偏芯作用を利用する緩み止め用締結構造において、何等かの原因で一旦ナット・ボルト間の締結が緩くなっても、ナットとボルト間の締結が可及的に維持される緩み止め用締結構造を提供する。【解決手段】ナット２の座金３側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凹部２１を有し、座金３のナット２側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凸部３１を有し、前記座金３が備える孔３５は前記凸部３１の内側に位置し当該孔３５の中心位置が前記座金３の凸部３１の中心位置に対して偏芯しているとともに前記ナット２の凹部２１と前記座金３の凸部３１とが弾性を有する中間弾性部材１００を挟んで嵌合することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナット、ボルト及び前記ボルトの軸が通る孔を備えた座金を有する緩み止め用締結構造において、
前記ナットの前記座金側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凹部を有し、前記座金の前記ナット側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凸部を有し、
前記座金が備える孔は前記凸部の内側に位置し当該孔の中心位置が前記座金の凸部の中心位置に対して偏芯しているとともに前記ナットの凹部と前記座金の凸部とが弾性を有する中間弾性部材を挟んで嵌合することを特徴とする緩み止め用締結構造。
【請求項２】
前記ナットの凹部に前記中間弾性部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の緩み止め用締結構造。
【請求項３】
前記座金の凸部に前記中間弾性部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の緩み止め用締結構造。
【請求項４】
前記座金の凸部の下部に支持部を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の緩み止め用締結構造。
【請求項５】
前記支持部は被締結体に対して水平になっていることを特徴とする請求項４記載の緩み止め用締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建築構造物において使用されるナット、ボルト及び前記ボルトの軸が通る孔を備えた座金を有する緩み止め用締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナット及びボルトを用いた締結構造においては従来からナット・ボルト締結後の緩み止めが大きな課題であった。この課題を解決するために、特許文献１には、ナット、ボルト及び当該ボルトの軸が通る孔を備えた座金を有する緩み止め用締結構造において、ナットの座金側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凹部を有し、座金のナット側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凸部を有し、前記ナットの凹部と座金の凸部とが嵌合する締結構造であって、前記座金が備える孔は前記凸部の内側に位置し当該孔の中心位置が前記座金の凸部の中心位置に対して偏芯している緩み止め用締結構造が開示されている。即ち、座金の偏芯作用を利用し、ナットの締め付けにより、座金をボルトのネジ部に噛み込ませ緩み止めを図ろうとするものである。
【特許文献１】特許第３５２２６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した従来の締結構造においては、座金の孔が偏芯しているため、ナット・ボルト締結完了後、何等かの原因で一旦ナット・ボルト間の締結が緩くなると、そのままナットとボルト間の締結が緩み続けるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、この問題点を解決するためになされたもので、上記偏芯作用を利用する緩み止め用締結構造において、何等かの原因で一旦ナット・ボルト間の締結が緩くなっても、ナットとボルト間の締結が可及的に維持される緩み止め用締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ナット、ボルト及び前記ボルトの軸が通る孔を備えた座金を有する緩み止め用締結構造において、前記ナットの前記座金側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凹部を有し、前記座金の前記ナット側かつ内側に軸対称かつ断面略台形状の凸部を有し、前記座金が備える孔は前記凸部の内側に位置し当該孔の中心位置が前記座金の凸部の中心位置に対して偏芯しているとともに前記ナットの凹部と前記座金の凸部とが弾性を有する中間弾性部材を挟んで嵌合することを特徴とする緩み止め用締結構造を提供する。
【０００６】
この構成によれば、ナットの凹部と座金の凸部とが弾性を有する中間弾性部材を挟んで嵌合するので、何等かの原因で一旦ナット・ボルト間の締結が緩くなっても、中間弾性部材の弾性作用により、ナットとボルト間の締結が可及的に維持される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記ナットの凹部に前記中間弾性部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の緩み止め用締結構造を提供する。ここで「嵌め込まれている」とは、予め何等かの方法で接していることをいい、例えば、弾性力で押し込まれている、接合されている等をいう。
【０００８】
この構成によれば、ナットの凹部に前記中間弾性部材が嵌め込まれているので、ボルトとナットとを締結させるとき、中間弾性部材を別途保持する必要がないので、締結作業の効率をあげることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記座金の凸部に前記中間弾性部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の緩み止め用締結構造を提供する。
【００１０】
この構成によれば、座金の凸部に前記中間弾性部材が嵌め込まれているので、ボルトとナットとを締結させるとき、中間弾性部材を別途保持する必要がないので、締結作業の効率をあげることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記座金の凸部の下部に支持部を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の緩み止め用締結構造を提供する。
【００１２】
この構成によれば、座金の凸部の下部に支持部を有するので、この支持部の弾性作用と上記中間弾性部材の弾性作用とが相乗的に働くので、ボルト・ナット間の緩み止めを可及的に維持することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記支持部は被締結体に対して水平になっていることを特徴とする請求項４記載の緩み止め用締結構造を提供する。
【００１４】
この構成によれば、前記支持部は被締結体に対して水平になっているので、上記中間弾性部材の弾性作用により、座金が水平方向に容易に移動するので、ボルト・ナット間の緩み止めを可及的に維持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係る緩み止め用締結構造は、何等かの原因で一旦ナット・ボルト間の締結が緩くなっても、ナットとボルト間の締結が可及的に維持される。
【発明の実施の形態】
【００１６】
発明の実施の形態を実施例に基づき、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造の要部断面図で、（a）は締結完了前、（b）は締結完了後のものを示す。本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造は主にボルト４、ナット２、中間弾性部材１００及び座金３からなり、５及び６は被締結体である。ボルト４は軸４１と頂部４２とからなっている。本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造１のポイントは、ナット２の凹部２１の上部に円環状の弾性を有する中間弾性部材１００が接合されている点である。本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造１においては、中間弾性部材１００としてウレタン製のものが使用されている。  
【００１８】
次に、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用のナット２の構造を図２を参照しつつ詳細に説明する。図２は、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用のナットで、（a）は平面図、（b）はA−A断面図、（c）は底面図を示す。図２（b）のA−A断面図に示すように、ナット２の内側の上部にはボルトの軸に形成されたおねじ部と噛み合うめねじ部２６が形成されている。ナット２の内側の下部には軸対称かつ断面略台形状の凹部２１が形成されている。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。
【００１９】
凹部２１は、主に傾斜部２２、この傾斜部２２と下面２８との交点に位置する下面交点部２５、上面部２３、この上面部２３と傾斜部２２との交点に位置する上面交点部２４とからなる。このように、ナット２の内側の下部には軸対称かつ断面略台形状の凹部２１が形成されているので、図２（c）の底面図においては上面交点部２４及び下面交点部２５は同心円となる。尚、２７はめねじ部２６の内径で図２（c）に示すように、上面交点部２４及び下面交点部２５と同様に同心円となる。このナット２の凹部２１の上部に上面交点部２４に接する形で、ウレタン製の中間弾性部材１００が接合されている。
【００２０】
次に、このナット２の詳細な寸法関係について説明する。図２（c）の底面図におけるＶは本件実施例におけるナット２の外形が正六角形であるので、その正六角形の対辺間の距離（以下、「二面幅」ともいう）を示している。図２（b）におけるＤ，Ｄ’及びＤ’’は各々、めねじ部２６の外径、上面交点部２４の直径及び下面交点部２５の直径を示す。Ｖ,Ｄ,Ｄ’及びＤ’’これら４つの寸法関係は次のようになっている。
【００２１】
Ｄ＜Ｄ’＜Ｄ’’＜＝Ｖ
【００２２】
即ち、めねじ部２６の外径：Ｄ、上面交点部２４の直径：Ｄ’，下面交点部２５の直径：Ｄ’’及び二面幅：Ｖの順に大きくなる。尚、下面交点部２５の直径：Ｄ’’と二面幅：Ｖとは等しくなりうる。
【００２３】
図２（b）のＨ，Ｓ及びＨ’は各々、ナットの高さ、めねじ部２６の高さ及び凹部２１の高さを表す。これら３つの寸法関係は次のようになっている。
【００２４】
Ｈ＝Ｓ＋Ｈ’
【００２５】
めねじ部２６の高さ：Ｓは、締め付けに必要なトルクの得られる長さを有する必要がある。その上で、概ね、Ｓ：Ｈ’＝２：１の寸法割合が好ましい。尚、図２（ｃ）の図面上寸法関係を明瞭に示すため、中間弾性部材１００を省略している。
【００２６】
ｘは、中心軸Ｔに対する傾斜部２２の傾き角度を示すもので、１０度前後が好ましい。
【００２７】
次に、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用の座金３の構造を図３を参照しつつ詳細に説明する。図３は、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用の座金で、（a）は平面図、（b）はＢ−Ｂ断面図を示す。
【００２８】
本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用の座金３は、凸部３１を設けている点及びこの凸部３１の形状に１つのポイントがある。凸部３１は、主に湾曲下部点３４、湾曲部３６及び孔３５からなり断面略台形状をしている。湾曲下部点３４は図３（a）の平面図に示されるように、凸部３１の中心位置を中心として対称形状即ち円を構成している。この凸部３１の中心位置は図示するＸ−Ｘ軸上のｉ点にあり、この図３（b）におけるＸ−Ｘ軸は前述した図２(c)におけるナット２の中心軸Ｔと共通である。尚、本件実施例では、凸部３１の下部に支持部３２を有し支持部下部点３３において被締結体等と接触可能になっている。
【００２９】
凸部３１の上部に位置する孔３５の外径点３７は、図３（a）の平面図に示されるように、円を構成し、この円の中心位置即ち孔３５の中心位置は図示するＹ−Ｙ軸上のｊ点にある。このように、孔３５の中心位置ｊ点は図示するＹ−Ｙ軸上にあり、凸部３１の中心位置ｉ点は図示するＸ−Ｘ軸上にあり、孔３５の中心位置ｊ点と凸部３１の中心位置ｉ点とは偏芯している。即ち、孔３５の中心位置ｊ点と凸部３１の中心位置ｉ点とは異なっている。
【００３０】
次に、本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用の座金３の寸法関係を説明する。図３（b）のＢ−Ｂ断面図に示されるように、ｈ，ｈ’及びｈ’’は各々、座金３の高さ、凸部３１の高さ及び支持部３２の高さを示す。これら３つの値ｈ，ｈ’及びｈ’’間には次の関係が成り立つ。
【００３１】
ｈ＝ｈ’＋ｈ’’
【００３２】
尚、本件実施例では、Ｈ＞ｈ，即ち、ナット２の高さ：Ｈは、座金３の高さ：ｈよりも大きく設定されている。
【００３３】
図３（b）のＢ−Ｂ断面図におけるｄ，ｐ，ｐ’及びｐ’’は各々、孔３５の直径、支持部下部点３３が構成する円の直径、凸部３１中に湾曲部３６の最上部点が構成する円の直径及び湾曲下部点３４が構成する円の直径を示す。これら４つの値ｄ，ｐ，ｐ’及びｐ’’さらに前述した図２（b）におけるナット２のめねじ部２６の外径Ｄとの間には次の関係が成り立つ。
【００３４】
ｐ＞ｐ’’＞ｐ’＞ｄ＞Ｄ
【００３５】
即ち、支持部下部点３３が構成する円の直径：ｐ、湾曲下部点３４が構成する円の直径：ｐ’’、凸部３１中に湾曲部３６の最上部点が構成する円の直径：ｐ’、孔３５の直径：ｄ及びナット２のめねじ部２６の外径：Ｄの順で小さくなる。尚、本件実施例では、ｄ＝Ｄ＋αに設定されており、αはねじ山の高さを意味する。
【００３６】
また、本件第一実施例では、図３（b）における座金３の凸部３１中に湾曲部３６の最上部点が構成する円の直径：ｐ’、湾曲下部点３４が構成する円の直径：ｐ’’及び図２（b）におけるナット２の凹部２１の上面交点部２４の直径：Ｄ’、下面交点部２５の直径：Ｄ’’間には次の関係が成り立つ。
【００３７】
ｐ’＜＝Ｄ’＜Ｄ”＜＝ｐ”
【００３８】
これは、座金３の凸部３１中の湾曲部３６の最上部点が構成する円の直径：ｐ’はナット２の凹部２１の上面交点部２４の直径：Ｄ’以下の寸法であることを意味し、座金３の凸部３１中の湾曲部３６の湾曲下部点３４が構成する円の直径：ｐ’’はナット２の凹部２１の下面交点部２５の直径：Ｄ’’以上の寸法であることを意味する。この結果、本件第一実施例では、ナット２の凹部２１と座金３の凸部３１とが嵌合状態になったときは、ナット２の凹部２１の座面交点部２５が座金３の凸部３１の湾曲部３６周辺に圧力をかける状態になる。
【００３９】
次に、上記第一実施例に係る緩み止め用締結構造１の作用を図１、図２及び図３を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１（a）に示すように、ボルト４の頂部４１の上に被締結体６，５及び本件発明に係る座金３の順で置いた状態で本件発明に係るナット２をねじ山に沿って回していく。まず、ナット２の凹部２１の下面交点部２５が座金３の凸部３１の湾曲部３６に接触する。
【００４１】
凸部３１の中心位置ｉ点は図示するＸ−Ｘ軸上のｉ点にあり、図３（b）におけるＸ−Ｘ軸は図２(c)におけるナット２の中心軸Ｔと共通であるから、ナット２の凹部２１の下面交点部２５が座金３の凸部３１の湾曲部３６に接触した後、図１（ｂ）に示されるように、座金３の凸部３１の湾曲部３６は、ナット２の凹部２１に沿って嵌り込む形で座金３の凸部３１とナット２の凹部２１とが嵌合した状態となる。
【００４２】
このとき、座金３の凸部３１に設けられた孔３５の中心位置ｊ点と凸部３１の中心位置ｉ点とは偏芯しているため、図１（ｂ）の図面上中央右側に示されるように、座金３の凸部３１に設けられた孔３５を構成している部分がボルト４の軸４１のねじ山に食い込む形になる。即ち、図１における（ａ）と（ｂ）とを比較すると、図１（ｂ）上、座金３の位置が概ねねじ山に相当する距離だけ左に移動し孔３５を構成している部分がボルト４の軸４１のねじ山に食い込むことになる。
【００４３】
このため、座金３を介してナット２を締結した後は、いわゆるくさび効果により複合的な緩み止め効果が得られる。即ち、ナット２を締結するためにナット２を締め付けるとそのための締め付けトルクがボルト４の軸４１のねじ山に横からの力として作用する結果、座金３の孔３５の所定部がボルト４の軸４１のねじ山に食い込み座金３・ボルト４間の位置関係が固定化されるため強力な緩み止め効果が得られる。尚、座金の肉厚がボルトのねじ山のピッチよりも小さいほうが座金がねじ山に食い込みやすくなりより強力な緩み止め効果が得られる。
【００４４】
さらに、何等かの原因でボルト４とナット２間の締結作用が緩んでも、中間弾性部材１００の付勢作用により、座金３をボルト４のねじ山の方向に付勢する力が働くので、ボルト４とナット２間の締結が維持されることになる。
【００４５】
また、第一実施例においては、座金３はその下部に支持部３２を有する。従って、ナット２の締め付けトルクによりこの支持部３２のバネ作用が生じる。このバネ作用により座金３の孔３５の内側がボルト４の軸４１のねじ山に強く食い込むことにより、緩み止め効果が強く現れる。特に、何等かの原因でボルト４とナット２間の締結作用が緩んでも、中間弾性部材１００の付勢作用により、座金３をボルト４のねじ山の方向に付勢する力が働くので、上記支持部３２のバネ作用と相乗的にボルト４とナット２間の締結が維持されることになる。
尚、この支持部の形状が被締結体に対して水平であれば座金が正確に水平移動可能となるという特有の効果が現れる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造の要部断面図で、（a）は締結完了前、（b）は締結完了後のものを示す。
【図２】本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用のナットで、（a）は平面図、（b）はA−A断面図、（c）は底面図を示す。
【図３】本発明の第一実施例に係る緩み止め用締結構造用の座金で、（a）は平面図、（b）はＢ−Ｂ断面図を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１ 緩み止め用締結構造
１００  中間弾性部材
２ ナット
２１ 凹部
２２ 傾斜部
２３ 上面部
２４ 上面交点部
２５ 下面交点部
２６ めねじ部
２７ 内径
２８ 座面
３ 座金
３１ 凸部
３２ 支持部
３３ 支持部下部点
３４ 湾曲下部点
３５ 孔
３６ 湾曲部
４ ボルト
４１ 軸
４２ 頂部
５ 被締結体
６ 被締結体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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