(57)【要約】【課題】  縮径自在な円錐体が、当該円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部に対して正確に密嵌することが出来るようにした。【解決手段】  縮径自在な円錐体が密嵌する当該円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部１ｂの当該テーパ面先端部を、ほぼ直状な孔部７として、縮径自在な円錐体の先端部分が点接触し得るエッジ部８を形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮径自在な円錐体が密嵌する当該円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部の当該テーパ面先端部を、ほぼ直状な孔部として、縮径自在な円錐体の先端部分が点接触し得るエッジ部を形成したことを特徴とするねじ締結体における緩み止め用パーツの芯出し機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ締結体における緩み止め用パーツとして本出願人が提案のボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュ体を、受け部である該ブッシュ体の円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部に対して、正確な姿勢をもって装着するための芯出し機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
おねじ部品とめねじ部品が被締結部材を締め付けている構造を「ねじ締結体」というが、締め付けによって発生するおねじ部品の中の引っ張り力（軸力）と被締結部材の中の圧縮力（締め付け力）で一体化している。二つの力は、ねじ締結体に外力が作用していないときにつり合う。この状態における軸力と締め付け力を総称して「予張力」と呼ぶ。
ところが何等かの理由で、ねじ締結体の予張力は低下することがある。これが「ねじ緩み」である。
ねじ緩みの原因は、接触部の不具合と繰り返し外力の作用に求められる。図３で、接触部はねじ面（イ）、被締結部材両側の座面（ロとニ）、被締結部材の接合面（ハ）の四つ。一方、繰り返し外力は軸方向外力（Ｗａ）、軸直角方向外力（Ｗｉ）、軸回りモーメント（Ｍａ）曲げモーメント（Ｍｂ）の四つになる。予張力と繰り返し外力がそれぞれ単独あるいは相乗的に接触部のどこかに過大な力を与えたり応力を生じさせたりすることにより、マクロ的な塑性変形や滑り、ミクロ的な局部塑性変形やフレッティング（微動摩耗）を招く。この結果、予張力が失われてねじが緩む。
ねじ緩みを大別すると、ねじが戻り回転せずに生じるタイプと戻り回転して発生するタイプがある（表1）。
【０００３】
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【０００４】
上記の「戻り回転“なし”」は正しい締め付けをして予張力が失われない配慮で回避出来るが、「戻り回転“あり”」は、正しい締め付けでも、過酷な振動性の外力が作用すると軸力が低下して“緩み”を生じるもので、この“緩み”を止める数多くの提案がなされている。
【０００５】
緩み止め効果についての実験結果の報告も、試験片に様々な緩み止めを施したねじ締結体（ねじの呼び径はＭ１０−Ｐ１．５）を用い、振動性の力を軸直角方向に加えて軸力の低下具合を比較している。フランジ付き六角ナット、ナイロンリング入りナットが実用的なものと評価されている。
【０００６】
叙上の結果は、以下の如く解析される。すなわち、ボルト・ナットを締め付けるときに与えるトルクの４０％はねじ接合面の摩擦で４０％は座面接合面の摩擦で失う。締め付けトルクの最大でも２０％がねじのリード角で拡大されて締め付け力に変換されるに過ぎない。ねじ締結においては摩擦の制御が最も重要な課題で、これをクリアしなければ信頼性の高いねじ締結は得られない。半面、締め付けられたねじが緩み方向に回転しないのは、この摩擦の効果である。ねじ締結体に大きな軸直角外力が作用すると、ボルトあるいはナットの座面で滑り始める。ねじ山半角で傾いたリード角の勾配を持つ斜面であるねじ面も滑る。このようにねじ接合面で滑り始めると、ねじ面の摩擦係数は小さくなる方向で変化する。ねじが軸直角方向の外力で戻り回転を連続的に生じる条件を満たすと、ボルト・ナットがたちまち脱落するほど急激に緩む。
【０００７】
記述のフランジ付き六角ナットの好成績は既述した図３中の「接触部ロ」の摩擦に因があり、ナイロンリング入りナットの好成績は、「接触部イ」の摩擦に因がある。
【０００８】
このナイロンリング入りナットと同機構をもって緩み止めに優れるのが図４に示すスレッドフォーミングタイプのタッピンねじで、これは、単にめねじ加工費用を節約できるだけでない。おねじとめねじのはめ合い隙間がないことから、普通のねじのはめ合いで懸念されるねじ面の滑りを防ぐ効果がある。上記のフランジ付き六角ナットにあっては、図３中の「接触部ロ」（被締め付け物の表面）の状態に左右されて不確実であり、確実に戻り回転を伴うねじ緩みを防ぐためには、ねじはめ合い部の摩擦抵抗の確保しか対策はない。
【０００９】
おねじとめねじのはめ合い隙間を有しているにもかかわらず、ここに高摩擦抵抗を形成してねじ緩み止めとするのが所謂「ピッチロス」である。その機構を図５〜７にて以下、説明する。
【００１０】
図中Ａはボルトのおねじ、Ｂはナットのめねじを夫々示す。
図５はナット締め付け時で、めねじＢのねじ山半角の上方斜面Ｂ−１は、ボルトのおねじのねじ山半角の下方斜面Ａ−１に接圧し、反対側にはめ合い隙間に基づく間隙Ｃを形成している。相隣りのピッチＰ１、Ｐ２はＰ１＝Ｐ２である。図６は、ナット緩み時で、めねじＢのねじ山半角の下方斜面Ｂ−２は、ボルトのおねじのねじ山半角の上方斜面Ａ−２に接圧し、反対側にはめ合い隙間に基づく間隙Ｃを形成している。相隣りのピッチＰ１、Ｐ２はＰ１＝Ｐ２である。
【００１１】
上記の図５、６は、いずれもＰ１＝Ｐ２ピッチロス無しの場合であるが、故意にピッチを違えさせる（Ｐ１＞Ｐ２）工夫を加えた場合のナット緩み時を図７に示すと、３点接圧が不整となり、ナットの緩みは、最上位のＢ−１とＡ−１との接圧で阻害される。これが所謂ピッチロスで、ダブルナットもこの原理での緩み止めである。その他、ナット若しくはボルトに強引な曲げ姿勢を加えること等で、ピッチロスを形成することが出来る。
【００１２】
本出願人も、一連の緩み止めの提案をしている。
すなわち、特願２００３-５２１６７４号にては、緩み止め締結具であって、ボルトと、ベース部に、ボルトの呼び径よりもやや大きい偏心したボルト貫通孔を有し、該ボルト貫通孔の周囲に、ボルト軸方向上方にしたがって縮径する円錐状筒片を起立設し、当該筒片薄肉部にベース部と円錐状筒片に連続した欠円用スリットを形成した座金と、前記座金と対峙しない半部分の内周の直径を、座金の円錐状筒片の先端部の外周の直径よりも小さくし、座金と対峙する側の半部分の開口の直径を座金の円錐状筒片の付け根部の外周の直径よりも小さくした、座金の円錐状筒片の高さよりもやや高い、座金の円錐状筒片の傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部を、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部の下部に開設したナットとからなるものを図８〜１１に示す如く、提案している。
【００１３】
すなわち、図８、図９は、上記のナット１と座金２を夫々示し、図８に示す如くナット１は、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部１ａの下部に、座金２の円錐状筒片２ａを嵌合する円錐状孔部１ｂを設けている。円錐状孔部１ｂの傾斜角度θは、円錐状筒片２ａの傾斜角度θと同一角度に設定している。メネジ部１ａと円錐状孔部１ｂとの間には、内鍔状の段部１ｃを設けている。
円錐状孔部１ｂは、座金２と対峙しない半部分の内周の直径を、円錐状筒片２ａの先端部の外周の直径よりも小さくし、座金２と対峙する側の半部分の開口の直径を円錐状筒片２ａの付け根部の外周の直径よりも小さくしている。
又、座金２は図９に示す如く、円形平板状のベース部２ｂの中心に、ボルトのネジ部が貫通する該ネジ部の呼び径よりもやや大きい偏心したボルト貫通孔２ｃを有し、該ボルト貫通孔２ｃの周囲に、ボルト軸の先端方向に縮径する前述の円錐状筒片２ａを起立設している。
円錐状筒片２ａの薄肉部２ｄには、ベース部２ｂと円錐状筒片２ａに連続した欠円用スリット２ｅが形成されている。
しかして、ナット１と座金２は図１０に示す如く、嵌合する。
この嵌合体での締結が、図１１に示される。
円錐状孔部１ｂに嵌合した円錐状筒片２ａの微小に偏心している肉厚部２ｆが、径方向からボルト３を押圧し（矢印Ｆ１）、肉厚部２ｆで押圧されてやや斜めに傾いた状態となろうとするボルト３を、ナット２ｆのメネジ部１ａで肉厚部２ｆとは反対の径方向から押圧するため（矢印Ｆ２）、ボルト３にボルト軸方向の上下で、対向した径方向からの押圧力（Ｆ１，Ｆ２）が加わり、大なる緩み止め効能（ピッチロス効果）を発揮する。
また、ナット１の円錐状孔部１ｂに嵌合した円錐状筒片２ａの肉厚部２ｆが、径方向からボルト３を押圧するクサビ的効果によって、座金２よりもボルト軸方向の先端部で螺合しているナット１のメネジ部１ａに、全周からボルトのネジ部３ａを圧接する力（矢印Ｆ３）が加わり、ナット１とボルト３の双方のネジ山に加わる摩擦力を強めて、ボルト３とナット１の一体化を強力なものとしている（Ｆ３はピッチロス効果的なものであるが、この部にあっては、クサビ効果によって生じるボルトのネジ部３ａの円錐状筒片２ａへの喰い込みは、タッピンねじ効果をもたらす。更には、これに加えてナット１による座金２のベース部２ｂの押し下げは、既述の図３中の接触部ロの摩擦を加えられると共に当該押し下げの反発力は、ナット１に上半部でのピッチロス効果をもたらす。かかる複雑な多面緩み止め能を奏するものである。）。
なお、図中４、５は被締め付け物を示す。
【００１４】
又、特願２００３−１３４０１３号にては、ボルトと、ボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュと、座面と対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュの先端部の外周の直径よりも小さくし、座面と対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュ下部の外周の直径よりも小さくしたブッシュの円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部を、ボルトのネジ部と螺合するメネジ部の下部に開設したナットとからなるものを提案している。
すなわち、図１２〜図１３に示す如く、ボルト３と、ボルト３の呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔６ａを有した円錐体の薄肉部６ｂに欠円用スリット６ｃを縦設したブッシュ６と、座面と対峙しない半部分の内周の直径を、ブッシュ６の先端部の外周の直径よりも小さくし、座面と対峙する側の半部分の開口の直径をブッシュ６の下部の外周の直径よりも小さくし、ブッシュ６の円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部１ｂをボルト３のネジ部３ａと螺合するメネジ部１ａの下部に開設したナット１とからなる。
これをもって、図１２に示される被締結部材４、５を穿孔４ａ、５ａに挿通のボルト３を介して装着されて、締め付け操作される。
しかして、図１３に示される如く、被締結部材４、５を締め付けていくと、ナット１の締め付け力が、欠円用スリット６ｃに加わっていき、欠円用スリット６ｃの隙間が小さくなって、ブッシュ６は縮径し、ナット１の円錐状孔部１ｂとボルト３との間にブッシュ６があたかも目詰材の如く介装され、ナット１とボルト３の間にブッシュ６を噛み挟んだ状態となり、ナット１とボルト３はブッシュ６を介して強固に一体化する。
この際、ボルト３とナット１の螺合に伴って、縮径したブッシュ６がナット１の円錐状孔部１ｂに嵌合していく際に、偏心で形成のブッシュ６の肉厚、薄部６ｄ、６ｂが、径方向からボルト３を強圧し、円周上の局部的なクサビ的効果によって、ブッシュ６とボルト３の双方に働く摩擦力が増大する。
詳しくは、ナット１はブッシュ６の肉厚部６ｄに乗り上げる姿勢で傾き、ナット１下端は、ブッシュ６の肉厚、薄部６ｄ、６ｂに局部的に強く押し付けられると共にナット１上端は、ボルト３軸の対称部に局部的に強く押し付けられ、ここに、ボルト３軸の上下で互いに対向した径方向からの押圧力Ｐ、Ｐ’
がボルト３に加わり、ナット１の緩み止めの効能が向上する。
つまり、局部的に集中させた強力な摩擦並びにナット１上端にあっては、ナット１の傾斜姿勢押し付けによるピッチ不一致から成る所謂ピッチロス現象にて「戻し回転」阻止能を究極的に高めることとなるからである（図１１と同じ）。
【００１５】
さらに、特願２００３−３２０７８２号にては、複数重積材を締結ボルトを介して締結一体化する場合に、当該締結ボルトの螺結基盤を端側の一の被締結材にとるとする締結法における緩み止め締結構造に関する提案をしている。すなわち、ボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した逆円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュを付帯させると共に、ボルト頭の当接する側の被締結材面よりボルト透孔上部に対して、該ブッシュの逆円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する逆円錐状孔部を穿孔し、該ブッシュを介挿した状態で締結するとした複数重積材の緩み止め締結構造である。
図１４は、その締結構造の展開図であって、６はブッシュで、図示例にあっては、ボルト３の呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔６ａを有した逆円錐体のリングの薄肉部６ｂに欠円用スリット６ｃを縦設したもので構成している。
ボルト３の頭３ｂが当接する側の被締結材４の表面よりボルト透孔４ａ上部に対しては、予め該ブッシュ６の逆円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する逆円錐状孔部４ｂを穿孔してある。
しかして、ブッシュ６を逆円錐状孔部４ｂに上半が突き出た態様の下半係止の姿勢で嵌着して、ボルト３の締結をとり行なう。
締結態様は図１５に示される。すなわち、ボルト３の螺進でブッシュ６を逆円錐状孔部４ｂに押し込んでいくと、欠円用スリット６ｃの隙間が小さくなって、ブッシュ６は縮径し、逆円錐状孔部４ｂとボルト３との間にブッシュ６があたかも目詰材の如く介装され、ブッシュ６を噛み挟んだ状態となり、被締結材４とボルト３はブッシュ６を介して強固に一体化して、タッピンねじ効果を奏する。
この際、ボルト３の螺合に伴って、縮径したブッシュ６が逆円錐状孔部４ｂに嵌合していく際に、偏心で形成のブッシュ６の肉厚部６ｄが、径方向からボルト３を強圧し、円周上の局部的なくさび効果によって、ブッシュ６とボルト３の双方に働く摩擦力が増大する。この際ボルト３に加わる曲げは、ピッチロス効果をもたらす。他方、ボルト３下部にあっては、ボルト３が曲げられることによって、ピッチロス効果が発生し、上、下に発生する強力な摩擦部が緩み止めを達成する。
図中５ａは、ボルト３の螺着基盤として被締結材５側に予めタップ切りされた螺孔である。
【００１６】
上記の諸提案は、縮径自在な円錐体が、当該円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部に対して正確に密嵌することが前提となっているが、別段のガイド無しのもとで、面同志が接し合った高摩擦状態（円錐体は、円錐状孔部に対して障性をもって押し当たるため）のもとでの正確な嵌合は期し難い。
すなわち、これを、ナット１とブッシュ６の場合で示すと、図１６ａ、ｂに示す如く、面同志の接触面の摩擦度合の不均一から、別段のガイド手段で導びかれているものではないブッシュ６は、正確な姿勢をとり得ないで傾むき易すい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
かかる事態は、前記諸提案の効果を不満足にするものであり、解決される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は縮径自在な円錐体が密嵌する当該円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部の当該テーパ先端部を、ほぼ直状な孔部として、縮径自在な円錐体の先端部分が点接触し得るエッジ部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
面同志の密なる接触は解消される。すなわち、先端がテーパ面の拘束を受けず拡径する円錐体は、エッジ部にのみ点接触した支持状態で拘束を受ける。
かかる点支持のもとでは、バランスは自動的に働き、円錐体は正確に芯出しされる。
しかして、円錐体の円錐状孔部に対する正確姿勢での嵌合が期し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明をナット１に実施したものを示し、円錐状孔部１ｂのテーパ先端部は、ほぼ直状な孔部７とされ、これによって、エッジ部８が形成されている。
しかして、図２に示す如く、上記孔部７にブッシュ６を挿嵌させると、先端の拘束テーパ面を失なったブッシュ６は、先端を拡径するので、エッジ部８にて点接触する態様に嵌合する。
かかる支持状態のもとでのブッシュ６の押し込みは、バランス能を作用させてブッシュ６の正確姿勢を具現する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
ねじ締結体における緩み止め用パーツとして本出願人が提案のボルトの呼び径よりもやや大きい偏心貫通孔を有した円錐体の薄肉部に欠円用スリットを縦設したブッシュ体を、受け部である該ブッシュ体の円錐傾斜角度と同一傾斜角度のテーパ面を有する円錐状孔部に対して、正確な姿勢をもって装着するための芯出し機構として極めて有意義である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明機構の説明図である。
【図２】本発明機構の作動説明図である。
【図３】ねじ締結体の簡略モデル図である。
【図４】タッピンねじの説明図である。
【図５】ピッチロスの説明図である。
【図６】ピッチロスの説明図である。
【図７】ピッチロスの説明図である。
【図８】本発明対象のナットの説明図である。
【図９】ａ、ｂは、本発明対象の座金の平面、正面図である。
【図１０】図８、９のナットと座金の嵌合説明図である。
【図１１】図８、９、１０に示した部品を用いた締結体の説明図である。
【図１２】他のねじ締結体の展開説明図である。
【図１３】図１２のものの締結態様説明図である。
【図１４】他のねじ締結体の展開説明図である。
【図１５】図１４のものの締結態様説明図である。
【図１６】ａ、ｂは、本発明不実施における不具合説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ナット
１ａ メネジ部
１ｂ  円錐状孔部
１ｃ  段部
２    座金
２ａ  円錐状筒片
２ｂ  ベース部
２ｃ  ボルト貫通孔
２ｄ  薄肉部
２ｅ  欠円用スリット
２ｆ  肉厚部
３  ボルト
３ａ  ネジ部
３ｂ  頭
４、５ 被締結部材
４ａ、５ａ  穿孔
４ｂ  逆円錐状孔部
６  ブッシュ
６ａ  偏心貫通孔
６ｂ  薄肉部
６ｃ  欠円用スリット
６ｄ  肉厚部
７  孔部
８  エッジ部
Ｐ、Ｐ’  押圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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