(57)【要約】【課題】  緩み止め能を付与されたねじ締結体における締結解除を容易化する。【解決手段】  ナットと一体化する座金において、周縁に花弁状の対レンチ掛止用舌片６ａ、・・・を付形して改良座金６とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトと、周縁に花弁状の掛止用舌片を付形したベース部に、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緩み止め能を有するねじ締結体。
【請求項２】
座金ベース部の掛止用舌片に掛合する受口を下端に形成した外側に回り止めアームを付設の座金回り止め用の円筒体と、ナットに適合の受口を有する円筒形端部ないし中間部を該円筒体内に嵌装したナット回動用のレンチとからなる締結解除器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに一体化するナットと座金と、ボルトから成り、緩み止め能を有したねじ締結体とこれに用いる締結解除器具に関する。
【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６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６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７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６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８〜１０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８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９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８、９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１０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、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１１〜１４に示す如く、提案している。
【００１３】
すなわち、図１１、図１２は、上記のナット１と座金２を夫々示し、図１１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１２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１３に示す如く、嵌合する。
この嵌合体での締結が、図１４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１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６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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ねじ締結体にあって、緩み止め能を有することは、用途によっては必須なことであるが、これと共にねじ締結を解除することが容易であることも不可欠な場合がある。
例えば、過酷な振動を受ける鉄道の線路等にあっては、レールの対枕木への締結は、絶対に緩みが許容されないが、当該レールは、熱による伸長弊害を解消すべく定期的に取りはずされる。このため、該締結は繰り返し解除され、そして再締結されねばならない。
かかる使用環境のもとでは、締結（軸力の導入）、締結解除の作業容易性とねじ締結体の繰り返し使用可能の保証が求められる。
しかし、この観点からすると、上記のフランジ付き六角ナットにあっては、「接触部口」への摩擦の導入、解除に過大な力を要し、又、ナイロンリング入りナットにあっては、軸力導入も締結解除も共に非常に困難な作業が強いられるので、実用上の問題を有している。又、既述の本出願人の特願２００３−５２１６７４号に提案のものも、座金が強くナットと一体化しているために、優れた緩み止め能を奏するが、締結解除の際にはあたかも座金を引き摺る感じで極めて困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の緩み止め能を有するねじ締結体は、ボルトと、周縁に花弁状の掛止用舌片を付形したベース部に、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ことを特徴とする。
【００１６】
又、本発明の締結解除容易は、前記の座金ベース部の掛止用舌片に掛合する受口を下端に形成した外側に回り止めアームを付設の座金回り止め用の円筒体と、前記ナットに適合の受口を有する円筒形端部ないし中間部を該円筒体内に嵌装したナット回動用のレンチとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の緩み止め能を有するねじ締結体にあって、ベース部周縁に花弁状の掛止用舌片を付形した座金は、ナットと一体化している状態で、当該ナットより径大寸法故にナットに妨げられることなく鉛直、側方のいずれからも単独でレンチの回り止め作用を受け易い。
しかして、上記の回り止め手当てのもとで、別箇のレンチをナットに組み付けて回動させると、座金の共回りを伴うことなくナットのみを回動させることが出来る。
両者は傾斜面同志の接合で一体化しているものであるので、一回りで当該接合は解除され、以後ナットは簡単に回動する。
ナットの拘束から解消された座金は、拡径しボルトから離反する。ボルトは座金との接圧部のみが僅かにねじ山がつぶれるのみで、再使用に耐え、ねじ山のくい込みを受ける座金の方も同様に再使用に耐え得るので、繰り返し締結が可能である。
【００１８】
又、本発明の締結解除器具は、締結部に覆着させると、座金回り止め用の円筒体の受口とナット回動用の受口とは、夫々簡単に座金ベース部の掛止用舌片とナットとに掛止するので、一度の作業で済む。
座金回り止め用の円筒体の回り止めアームを一方の手で押さえるか若しくは近傍にある掛止体に引っ掛けておいて、ナット回動用レンチを回すと、座金の共回りを伴うことなくナットのみを回動させられる。ワンタッチで座金とナットに各レンチの同時組み付けがなし得るので、締結解除作業が迅速になし得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
座金の共回りを伴うことなく、ナットのみの締結解除を簡易になし得るものを実現した。
【実施例１】
【００２０】
図１は、既述の図１２における座金２のベース部２ｂの周縁に花弁状の掛止用舌片６ａ、・・・を付形したところの本発明の改良座金６である。
花弁数、花弁形は図示のものに限定されず、レンチが掛止する任意のものに設計される。
図２は、一般的なレンチ７であり、図３は、当該レンチ７を既述の改良座金６に掛合させた態様を示している。
このレンチ７で改良座金６の回動を阻止したもとで、図１４に示す如く上位に在るナット１に別箇のレンチ（図示省略）を掛合させて回動させれば、改良座金６の共回りを伴うことなくしてナット１のみを回動させることが出来る。
【００２１】
上記の場合、改良座金６とナット１とに対して別々のレンチを別箇に組み付け、両手を使用してのナット１の回動となるが、締結解除専用治具を開発することにより、ワンタッチの組み付けと片手操作も可能となり得る。
これを図４、５に示す。
図４において、座金回り止め用の円筒体８(内部に円筒が形成されてあるの意)は、該掛止用舌片６ａ、・・・に掛合する受口８ａを下端に形成し、外側に、近々に確保し得る係止部に当てるか若しくは手で押さえる回り止めアーム８ｂが突設されている。
当該円筒体８ａ円筒８ｃには、ナット回動用レンチ９のナット１に適合の受口９ａを有する円筒形端部ないし中間部９ｂが該受口８ａ上に掛載した態様に嵌装されている。その上部ソケット部９ｃにはレンチアーム９ｄの掛合脚９ｅが掛嵌する。
図中１０は、円筒体８ａの上部径小部を利用して等分配設をするを良しとする抜け止めピンである。
しかして、これを締結部に覆着すれば、ワンタッチで図５に示す如くの円筒体８と円筒体端部ないし中間部９ｂの対座金６、ナット１への掛嵌合がなし得る。
既述の円筒体８の回り止めのもとでレンチ９を回動させれば、ナット１のみの回動が実現する。
掛嵌の確認が手さぐりのもとでも可能であることから、夜間作業に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
高度の緩み止め能が要求され、繰り返しの締結と解除における作業容易性、そして再使用が可能であることを要求される箇所に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ａ、ｂは本発明改良座金の平、正半断面図である。
【図２】レンチの説明図である。
【図３】レンチと本発明座金の掛嵌説明図である。
【図４】ａ、ｂは、本発明治具の正半断面、底面図である。
【図５】本発明治具の使用態様説明図である。
【図６】ねじ締結体の簡略モデル図である。
【図７】タッピンねじの説明図である。
【図８】ピッチロスの説明図である。
【図９】ピッチロスの説明図である。
【図１０】ピッチロスの説明図である。
【図１１】本発明のナットの説明図である。
【図１２】ａ、ｂは、本発明対象の座金の平面、正面図である。
【図１３】図１１、１２のナットと座金の嵌合説明図である。
【図１４】図１１、１２、１３に示した部品を用いた締結体の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ナット
１ａ  メネジ部
１ｂ  円錐状孔部
１ｃ  内鍔状の段部
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
６  改良座金
６ａ  掛止用舌片
７  レンチ
８  円筒体
８ａ  受口
８ｂ  回り止めアーム
８ｃ  円筒
９  レンチ
９ａ  受口
９ｂ  中間部
９ｃ  ソケット部
９ｄ  レンチアーム
９ｅ  掛合脚
１０  抜け止めピン
【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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