(57)【要約】      （修正有）【課題】六角ボルト単独で緩みを確実に防止する。【解決手段】六角ボルトの形状を、天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド２、それにはめ合う天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト３の二部品に変更・分離して双方間の自由度を創成し、且つ、天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド２の底面を軸直角面に対して僅かに傾斜させ、双方二部品をはめ合わせて天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト３を締め付けることで天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド２が傾斜密着するための軸線の傾きによって、おねじとめねじの軸線方向および軸直角方向の隙間を密着ロックさせ、物理的並びに双方同士のテーパのくさび効果および双方の長穴同士がはめ合う形状の不回転によって確実にロックして共にボルトが緩まない。【選択図】図１
2011064266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現行ＪＩＳに規定の六角ボルトの呼び相当のねじ部外径（ｄ）および頭部の六角形と高さの寸法に準拠しつつ、その頭部部品およびそれにはめ合うおねじボルト部品の２部品に変更・分離して双方間の自由度を創成し、且つ、その頭部六角形部品の形状は、六角頂角の対角線方向の軸直角面（Ｘ３−Ｘ４）と六角形頂角最下端底面の（Ｘ３）側との交点から他端（Ｘ４）側寄りの天側に向けて僅かな角度（θ）で底面を傾斜させると共に、六角形の頂角対角線方向に直角な長手方向（Ｘ４）側には底面円周端点部から天部にかけて軸線との勾配１０．３°の末広がり截頭円錐形穴とし、反対方向（Ｘ３）側には底面円周端点部から天部にかけて軸線との勾配１１．８°の末広がり截頭円錐形穴にし、その底面の円形（ｄ）部から天部にかけて呼び径相当の幅（ｄ）で六角形の頂角対角線方向に平行に中心振り分け削ぎの両内壁面とした「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」（２）とし、これにはめ合うおねじボルト部品は、その頭部を首部円周両端から天部にかけてテーパ度２２．６２°の末広がり截頭円錐形体とし、その両側面を呼び径相当幅（ｄ）で中心平行に削いだ外壁の「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」（３）にして、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」（２）の軸線（Ａｘ）端の天側から挿入してはめ合う構造の２部品１組のウェッジロック六角ボルト（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットを使用せずに六角ボルト単独で被締結部材を相手のめねじ部材に締結する場合の六角ボルトの緩み防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の六角ボルトは、緩み止めナットと組み合わせて使用する場合には六角ボルト自体に「緩み止め」を施す必要はない。一方、六角ボルト単独で被締結部材を相手のめねじ部材に締結する場合、軟らかい被締結部材に対しては「陥没緩み」を防ぐ目的でフランジ付き六角ボルトを使用し、あるいは被締結部材との接触面積が大きい「平座金」を併用している。しかし、振動などの外力によって起こるボルト頭の底面と被締結部材との密着接触面が滑ることに対しては、そのボルトが回らないようにする有効な手段とは言えない。
【非特許文献１】「ねじのおはなし」、山本晃著  日本規格協会  ｐｐ．７３〜７５
【０００３】
硬質の被締結部材に対しては緩み止めとして「ばね座金」を使用している。しかし、とりわけ緩み止めが問題視されるナットにおいては、「軸直角方式ねじ緩み試験」の実験結果では緩み止め効果がないばかりか、却ってばね座金を使用しない場合に比べて「緩み止め」効果が劣ることが分かっている。また、「軸直角方式ねじ緩み試験」の実験結果では緩み止めナットの一種のナイロンインサート付きプリベリングトルク形六角ナットも標準六角ナットに比べて緩み止め効果に差がないことも分かっている。それでも緩んだナットの脱落・紛失防止の役目にはなる。また、緩み止め効果に優れた六角ナットには「二重式ゆるみ止めナット」や「ハードロックナット」があるが、これらはオスメス２部品１組であり、製造コストが廉価ではない。
【非特許文献２】「ハードロック工業株式会社  ハードロックナット  リーフレット」、１０Ｓ／０８．１０
【非特許文献３】「２０００  ねじ総合カタログ」、東京鋲螺協同組合  平成１２年１月  第１９版  ｐｐ．２２２、２２３
【非特許文献４】「ねじのおはなし」、山本晃著  日本規格協会  ｐｐ．８４〜８６
【０００４】
上記の他には、六角ナットの緩み止め対策としては、ダブルナット同士が向かい合う接触面の双方に傾斜を付け、あるいはダブルナット同士の一方を標準の六角ナットにしてその相手側を片側が傾斜した六角ナットとし、その双方間に片側が傾斜した座金を挟み、ダブルナット同士の一方あるいは双方の軸線がボルトの軸線と微少な角度で傾くことにより、ダブルナット同士とボルトの緩み止めとする技術がある。
【特許文献１】特許６７３３３号明細書
【０００５】
また、ダブルナットの天側を標準の六角ナットとし、その下側の六角ナット底面を傾斜させ、これにはめ合うボルトの軸線方向の予張力で被締結部材との接触面との摩擦力を増し、同時にボルトおねじ部と六角ナットめねじとのロックで六角ナットの緩み止めとする技術がある。
【特許文献２】特開平０１−１４１２１３号公報
【０００６】
単独の六角ナットの底面を傾斜させて被締結部材との接触面との摩擦力を増し、同時にボルトおねじ部と六角ナットめねじとのロックで六角ナットの緩み止めとする技術もある。
【特許文献３】実開昭５６−０２９３０９号のマイクロフィルムで保管のデータ
【０００７】
六角ボルトの頭部底面を傾斜させて六角ボルトの緩み止めとする技術もある。
【特許文献４】実開昭５０−０８８７５４号のマイクロフィルムで保管のデータ
【０００８】
本願と同一の発明者にして出願人の出願による発明には、六角穴付きボルトの頭部とねじ部の２部品に変更・分離し、且つ、当該截頭円錐形穴あき底面傾斜円筒形キャップは、その底面を軸直角面に対して傾斜させると共に、更にその天面を傾斜底面の最下端から鉛直上方に伸ばした高さを、傾斜底面に対する平行面よりも更に低くした「非平行間隔」の截頭円錐形穴あき底面・天面非平行傾斜円筒形キャップにして、その天側から六角穴付き截頭円錐形ヘッドおねじを挿入してはめ合う構造の２部品１組のウェッジロックキャップボルトがある。
【特許文献５】特願２００９−１２１６７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
六角ボルトの場合には、ナットの緩みと同列に比較できないとしても、「ばね座金」の使用で六角ボルト頭の底座面と被締結部材表面に「ばね座金」切断部の爪を引っかけて回転を妨げる方式では、「ばね座金」の弾性力がボルトの軸方向の「予張力」の大きさに比較して極めて微少であって緩み止め効果を期待できない。このことから、歯付き座金とても同様であり、ボルト単独使用での効果的な「緩み止め」対策がないことを意味する。
【００１０】
また、ボルトねじ部の埋め込み長さがボルト径の約３倍を超えれば、有効な締結効果が期待できるとされていても、むやみにねじ部を長くすることができない場合もあり、ボルト軸線方向の予張力による締結に期待してむやみにねじ部を長くすることは無駄になる場合もある。逆に、約３倍の長さは緩むか緩まないかの「境界の長さ」とも言える。ボルト軸線方向の「予張力」の範囲内で有効な締結力を保持するためには、軸直角方向からの振動などの外力によってボルトが回らないようにする有効な手段が求められる。
【００１１】
本発明は、このような従来の六角ボルトが軸直角方向の繰り返し衝撃あるいは振動によって生じる緩みに対し、「ばね座金」あるいは「歯付き座金」を使用する従来の有名無実の緩み止め対策ではなく、物理的根拠に基づいた手段によって根本的に当該ボルトの緩みを無くすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の目的を達成するために、現行ＪＩＳに規定の六角ボルトの呼び相当のねじ部外径ｄおよび頭部の六角形と高さの寸法に準拠しつつ、その頭部部品およびそれにはめ合うおねじボルト部品の２部品に変更・分離して双方間の自由度を創成し、且つ、その頭部六角形部品の形状は、六角頂角の対角線方向の軸直角面Ｘ３−Ｘ４と六角形頂角最下端底面のＸ３側との交点から他端Ｘ４側寄りの天側に向けて僅かな角度θで底面を傾斜させると共に、六角形の頂角対角線方向に直角な長手方向Ｘ４側には底面円周端点部から天部にかけて軸線との勾配１０．３°の末広がり截頭円錐形穴とし、反対方向Ｘ３側には底面円周端点部から天部にかけて軸線との勾配１１．８°の末広がり截頭円錐形穴にし、その底面の円形ｄ部から天部にかけて呼び径相当の幅ｄで六角形の頂角対角線方向に平行に中心振り分け削ぎの両内壁面とした「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２とし、これにはめ合うおねじボルト部品は、その頭部を首部円周両端から天部にかけてテーパ度２２．６２°の末広がり截頭円錐形体とし、その両側面を呼び径相当幅ｄで中心平行に削いだ外壁の「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３にして、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｘ端の天側から挿入してはめ合う構造の２部品１組のウェッジロック六角ボルト１にしている。
【発明の効果】
【００１３】
この２部品１組のウェッジロック六角ボルト１は、底面が傾斜している「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２にはめ合う「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３をねじ込むことによって双方ともに２分割の自由度を保って回転しつつ、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の偏心勾配の小さい截頭円錐部穴側が「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の勾配の大きい截頭円錐部に押されて「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の傾斜底面が被締結部材５の表面に密着し、更にねじ込むことで強力になる軸線Ａｘ方向の予張力によって強く密着すると同時に軸線Ａｘ方向のおねじとめねじの隙間を埋めてロックする。
【００１４】
また、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２のその形体上の理由によってその軸線Ａｓが「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の軸線Ａｘに対して容易に傾いて、予圧力でおねじとめねじの軸直角方向の隙間を埋めてロックし、外部からの軸直角方向の振動によっても「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐穴・底部円穴あき六角ヘッド」２が物理的に回転することが無いために緩まない。
【００１５】
当然のこととして「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２および「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の両部品は、互いに天部両側面平行削ぎ截頭円錐の長穴同士が一対になってはめ合っているために物理的に回ることが不可能となる。
【００１６】
つまり、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｓの向きが「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・底部円形ヘッドボルト」３の軸線Ａｘの向きに対して傾斜する状態は、分かり易く模式図化すると「図４」のようになる。
【００１７】
図４における「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２は、被締結部材５およびめねじ部材６に対して適している傾斜角度５°に傾斜した図にしてあるが、この状態で「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２が回転することは物理的に不可能になり、偏心截頭円錐穴の形状および側面から見て鋭角なテーパを併せ持つために一体化する「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・底部円形ヘッドボルト」３も緩まない。図１に示した「２部品１組のウェッジロック六角ボルト１」の底座面傾斜角θは、「図４」よりも小さい１．５°にしてあるがその原理は全く同じと言える。
【００１８】
「２部品１組のウェッジロック六角ボルト１」を締め付けた場合、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の底座面傾斜θ角が１．５°を超える大きな角度になると、締め付け時に被締結部材５のおねじとめねじ間の「遊び隙間」を埋め過ぎる無駄ばかりか、被締結部材５の接触面に密着し難い点接触の状態になり、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２底座面の面圧強度が不足するために好ましくない。
【００１９】
なお、参考例として挙げた「図５」の底座面傾斜六角ボルト４は、従来の六角ボルトを追加工して、その頭部の底座面を軸心に対してやや大きく傾斜させたものを示している。しかし、これを締結しても、当該ボルトの剛性によって六角ボルト頭部の軸線が曲がり変形することは起こり得ず、したがって頭部底座面が傾斜しないために、その一端が点接触のままであり、その傾斜座面のほとんどが被締結部材５との接触面に密着することが無い。当然、本発明の２分割六角ボルト頭部の軸線Ａｓが軸線Ａｘに対して傾斜するために見られる物理的不回転の「緩み止め効果」を生じさせないし、面圧強度が不足するために実用に供せない。
【００２０】
これに比較して、本発明の「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｓは、その頭部の両側面が逆三角形状の平行面になっているために、これにはめ合う「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の締め付けによる予張力で容易にスイングして傾き、その軸線Ａｓが傾斜して図４に開示した強力な物理的不回転を達成させる。天部両側面平行による「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２のスイングは、むりやり傾斜させる強制的手段ではなく、本発明のキーポイント技術といえる。
【００２１】
なお、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２のスイングによって軸線Ａｓが傾斜するための「緩み止め」効果は、ウェッジロック六角ボルト１を回転させて締め付けた予張力によって一旦「緩み止め効果」状態を保持した状態ではスパナなどの回転工具を使用し、人為によって強制的に六角ヘッドを緩めない限り、軸直角振動が加わっても物理的に緩まない。
【００２２】
上述したように、本発明のウェッジロック六角ボルト１は、完璧な緩み止めボルトであり、ＪＩＳ規定の六角ボルトとの互換性を考慮してあるばかりでなく、当然にＪＩＳ規定以外の六角ボルトを考察しても通用する。本発明のウェッジロック六角ボルト１は、有名無実の緩み止め「ばね座金」あるいは「歯付き座金」を使用しなくて済むのは言うまでもないし、ウェッジロック六角ボルト１単体で完璧な緩み止め六角ボルトとして本発明が活用できる。
【００２３】
特筆できる効果として、被締結部材５との接触面を傷つけない処置として「平座金」を挟んでも「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２のスイングによって軸線Ａｓが傾斜するため、平座金と共に物理的に回らないので「緩み止め」効果を生じさせる特長を併せ持つ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。なお、ＪＩＳ規定の六角ボルトの各部寸法は、呼びdにほぼ比例していることから、呼びＭ１０を基準として各部の所要寸法比を示している。図１は、本発明の組立状態を示している。本図において、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２は、従来の六角ボルトの頭部と同等の外径、高さにした六角ナットに似た形状であり、天部が偏心長穴形、底部がねじの呼び相当の円穴の偏心截頭円錐穴にしてあり、側面から見たその偏心截頭円錐形穴の一方の勾配は１０．３°、反対側の勾配は１１．８にしてあり、「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３とが干渉せずに軸線Ａｘ方向の予張力をアップさせる余裕を残して良好な緩み止め効果を生じさせる。
【００２５】
「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２を天側から見た偏心截頭円錐穴は、勾配角１０．３°側、勾配角１１．８°側共に、ねじの呼びをｄとした場合の０．６６ｄの半径ｒの円弧にし、両円弧端間をつなぐ平行両側線の幅をｄの長穴にしてある。つまり、天部が両隅に角のある円弧の長穴と底部の円形を高さ０．６５dで隔てる天部両側面を平行削ぎした偏心截頭円錐・底円形穴にしてある。
【００２６】
また、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の底面は、側面から見た勾配角１．５°側に向けて軸直角面から天側に角度θの傾斜を付けてある。ＣＡＤ図面をシミュレーション作図すると、偏心截頭円錐形穴の一方の勾配角が１０．３°、反対側の勾配角が１１．８°の場合においては、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２と「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３がピッタリとフィットする角度θは、図１の四角枠で囲った「θ≒１．５°」ではなく、「θ≒０．５°」になり、軸線Ａｘ方向の予張力をアップする余裕を残している。
【００２７】
因みに、図１〜図３に示した「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の最大円錐角２２．６２°は、本願の発明者にして出願人の特許出願による「特願２００９−１２１６７６」のウエッジロックキャップボルトの最適テーパ角２２．６２°を基準にしてある。
【００２８】
「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３は、装着時の美観上の理由で頂点部を緩やかな凸状曲面にしてある。
【００２９】
また、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の底面座部の面積は、従来ＩＳＯ対応ＪＩＳ規定の六角ボルトと同等であって、それと同等の面圧に耐える。
【００３０】
図２は、本発明ウェッジロック六角ボルト１の組立状態から「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２を抜き出した図を示していて、側面から見たその底座面傾斜角θを１．５°に作図してある。
【００３１】
図３は、本発明ウェッジロック六角ボルト１の組立状態から「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３を抜き出した図を示している。頭部の首部からの高さは、標準六角ボルト頭部の高さ相当にしてある。また、装着時の美観上の理由で頂点部を緩やかな凸状曲面にしたことは図１の項で述べた。
【００３２】
図４は、本発明ウェッジロック六角ボルト１を組立たときの「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の底面傾斜角を５°にした軸線Ａｓの傾き角αの状態を「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の軸線Ａｘと対比して示している。
【００３３】
図５は、本発明ウェッジロック六角ボルト１と比較するために標準六角ボルト頭部の底座面を傾斜させた参考例を示している。
【００３４】
図６は、本発明ウェッジロック六角ボルト１を実際に締結した場合の「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｓの傾き角１．０°を拡大表示した詳細図を示す。
【００３５】
図７は、軸線Ａｓの傾き角１．０°を２．０°にする場合を示す。そのときには、図１における截頭円錐角１０．３°を９．３°にし、反対側の１１．８°を１２．８°に変更して、且つ、底面傾斜角θを１．５°から２．５°にする。この場合、「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の天面が水平面に対して底面傾斜側に−２°の角度で傾斜する。その体裁上の違和感を無くすには、予め底面傾斜側の「−２°傾斜」を補完するために天側に＋２°の逆傾斜を付ける。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の組立図
【図２】本発明の構成部品「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッ     ド」２の平面図・側面図および見取図
【図３】本発明の構成部品「天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト」３の平面図・側面図および見取図
【図４】本発明ウェッジロック六角ボルト１の軸線Ａｓおよび傾き角αの状態を示す図
【図５】従来の六角ボルトの頭部底座面に傾斜加工した試料の図
【図６】「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｓの傾き拡大詳細図
【図７】「天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド」２の軸線Ａｓの傾きを２°にした場合の拡大詳細図
【符号の説明】
【００３７】
１      ウェッジロック六角ボルト
２      天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド
２ａ    天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴
３      天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルト
４      底座面傾斜六角ボルト
５      被締結部材
６      めねじ部材
Ａｘ    軸線（めねじ部材側）
Ａｓ    軸線（天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッド側）
ｄ      六角ボルトの呼び相当の直径
Ｐ      接触点
Ｒ      天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形六角ヘッド頭部の凸曲面の半球半径
Ｓｐ    被締結部材表面
ｒ      天面側円弧の半径
Ｘ１−Ｘ２  六角頂角対角線の向き線
Ｘ３−Ｘ４  側面から見た六角頂対角線底部の向き線
Ｙｓ    軸線Ａｓの端点
Ｙ−Ｙ  六角二面幅間の向き線
Ｙ      天部両側面平行削ぎ截頭円錐・首部円形ヘッドボルトの軸端
０      軸線Ａｘと軸線Ａｓの交点
α      めねじ部材軸線Ａｘと天部両側面平行削ぎ偏心截頭円錐・底部円穴あき六角ヘッドの軸線Ａｓとの交角
θ      底座面部傾斜角
【図１】
2011064266.tif 000003
【図２】
2011064266.tif 000004
【図３】
2011064266.tif 000005
【図４】
2011064266.tif 000006
【図５】
2011064266.tif 000007
【図６】
2011064266.tif 000008
【図７】
2011064266.tif 000009