(57)【要約】【課題】ナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置してナットの締め付けに必要なトルクを低減させるようにした締結構造において、そのナットとして汎用品を用いることを可能として、この締結構造のコストを低減させることである。【解決手段】座金本体２３とロックリング２４からなる座金ユニット１８をナット１６とは別体に構成する。座金本体２３をナット１６とアッパーケース１３の表面に配置されたスラスト転がり軸受１７との間に配置し、座金本体２３の外周に設けた雄ねじ２３ａにねじ結合させてロックリング２４を座金本体２３の外周に装着する。ナット１６の締め付け後にロックリング２４の座面２４ｃをアッパーケース１３の表面に圧接させてナット１６の緩みを防止する。【選択図】図３
2012159169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトとナットにより被締結部材を締結する締結構造であって、
前記ナットと前記被締結部材との間に配置されるスラスト転がり軸受と、
外周に雄ねじを備え、前記ナットと前記スラスト転がり軸受との間に配置される座金本体と、円筒状に形成され、内周に設けられた雌ねじにおいて前記雄ねじにねじ結合して前記座金本体に装着されるロックリングとを備えた座金ユニットとを有し、
前記ナットが締結状態にまで締め込まれた後、前記ロックリングを回転させて前記被締結部材に圧接させることにより前記ナットの緩み方向への回転が阻止されることを有することを特徴とする締結構造。
【請求項２】
請求項１記載の締結構造において、前記ロックリングの前記被締結部材に接する座面に表面粗さを高める加工を施したことを特徴とする締結構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の締結構造において、前記雄ねじのピッチが前記ナットのピッチよりも大きく設定されていることを特徴とする締結構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の締結構造において、前記ロックリングの内周に径方向内側に突出する保持部を設け、該保持部と前記座金本体との間に前記スラスト転がり軸受を保持させて該スラスト転がり軸受を前記座金ユニットと一体に構成したことを特徴とする締結構造。
【請求項５】
ボルトにねじ結合するナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置した締結構造に用いられる座金ユニットであって、
外周に雄ねじを備え、前記ナットと前記スラスト転がり軸受との間に配置される座金本体と、
円筒状に形成され、内周に設けられた雌ねじにおいて前記雄ねじにねじ結合して前記座金本体に装着されるロックリングとを有し、
前記ナットが締結状態にまで締め込まれた後、前記ロックリングを回転させて前記被締結部材に圧接させることにより前記ナットの緩み方向への回転が阻止されることを特徴とする座金ユニット。
【請求項６】
請求項５記載の座金ユニットにおいて、前記ロックリングの前記被締結部材に接する座面に表面粗さを高める加工を施したことを特徴とする座金ユニット。
【請求項７】
請求項５または６記載の座金ユニットにおいて、前記雄ねじのピッチが前記ナットのピッチよりも大きく設定されていることを特徴とする座金ユニット。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の座金ユニットにおいて、前記ロックリングの内周に径方向内側に突出する保持部を備え、該保持部と前記座金本体との間に前記スラスト転がり軸受を保持して該スラスト転がり軸受と一体に構成されたことを特徴とする座金ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットの座面と被締結部材の表面との間にスラスト転がり軸受を配置してナットの締め付けに必要なトルクを低減させるようにした締結構造およびこれに用いる座金ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボルトとナットとを用いて被締結部材を締結する締結構造では、ボルトの先端にねじ結合させたナットを所定のトルクで締め付け方向に回転させてボルトに締結軸力を発生させる。通常、ナットと被締結部材との間には金属板により形成された座金（ワッシャ）が配置され、ナットは座金に対して滑り摩擦を生じながら締め付けられる構造となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、締め付け時にナットが座金に対して滑り摩擦を生じる構造では、ナットに加えた締め付けトルクの５０％以上がナットと座金との間の摩擦抵抗により消費され、実際のボルト軸力発生に有効に寄与していない。そのため、ナットの締め付けに大きなトルクが必要になる。
【０００４】
そこで、ナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置してナットと被締結部材との間を転がり摩擦にすることにより、その摩擦抵抗を滑り摩擦の場合よりも小さくして、ナットの締め付けに必要なトルクを低減させるようにした転がり摩擦型の締結構造が開発されている。
【０００５】
ここで、ボルトとナットとを用いた締結構造におけるナットの回転トルクＴ（Ｎｍ）は、ボルトのねじ径をＤ（ｍｍ）、ボルトのねじピッチをｐ（ｍｍ）、ボルトのねじ山角度をα（度）、ナットの平均座面径をＤｚ（ｍｍ）、ねじ面の摩擦係数をμ、被締結部材の座面の摩擦係数をμｚ、ボルトの発生軸力をＦ（ｋＮ）とすると、ボルトのねじ山がα＝６０度のメートルねじの場合、ボルトのねじ有効径Ｄａ（ｍｍ）＝Ｄ−０．６４９５×ｐ、平均座面径Ｄｚ＝１．３２×Ｄとなるので、これを用いて計算すると、ねじ山角度分摩擦角ρ＝ａｔａｎ（μ／ｃｏｓ（π／６）、リード角度分摩擦角γ＝ａｔａｎ（ｐ／（π×Ｄａ））となり、ナットの締め付けに必要な回転トルクＴとボルトの発生軸力Ｆの関係式は、Ｔ＝Ｆ×（０．５×（Ｄａ×ｔａｎ（ρ＋γ）＋Ｄｚ×μｚ））となる。ここで、ねじ面摩擦分トルク成分＝Ｄａ×ｔａｎ（ρ＋γ）、座面摩擦分トルク成分は＝Ｄｚ×μｚである。
【０００６】
ナットと被締結部材の間が滑り摩擦の場合では、ボルト（Ｍ３６）のねじ径Ｄ＝３６（ｍｍ）、ピッチｐ＝４．０（ｍｍ）、μ＝０．１２，μｚ＝０．１４とし、標準ナットによりボルトに４３５ｋＮの軸力を発生させるとすると、Ｄａ＝３３．４０２（ｍｍ）、Ｄｚ＝４７．５２（ｍｍ）、ρ＝０．１３８、γ＝０．０３８となり、Ｔ＝４３５×０．５×（３３．４０２×ｔａｎ（０．１３８＋０．０３８）＋４７．５２×０．１４）＝２７３７Ｎｍとなる。
【０００７】
これに対して、ナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受（内径４０φ、外径９０φ、静許容荷重４３５ｋＮ）を配置して、ナットと被締結部材との間を転がり摩擦とした場合には、同様に、ボルト（Ｍ３６）のねじ径Ｄ＝３６（ｍｍ）、ピッチｐ＝４．０（ｍｍ）の標準ナットによりボルトに４３５ｋＮの軸力を発生させるとすると、平均座面径Ｄｚ＝（４０＋９０）×０．５＝６５（ｍｍ）、スラスト転がり軸受によるナットと被締結部材との間の摩擦係数μｚを滑り摩擦の場合の１／１０であるμｚ＝０．０１４の推定値とすると、Ｔ＝４３５×０．５×（３３．４０２×ｔａｎ（０．１３８＋０．０３８）＋６５×０．０１４）＝１４８８Ｎｍとなる。
【０００８】
上記の比較から分かるように、ナットと被締結部材との間をスラスト転がり軸受を用いた転がり摩擦にした構造では、ナットに加えた締め付けトルクに対するボルト軸力の発生比率を向上させて、ボルトに必要軸力を発生させるために必要なナットの締め付けトルクを、ナットと被締結部材との間を滑り摩擦とした場合の約４０〜５０％にまで低減させることができる。
【０００９】
一方、ナットと被締結部材との間に生じる摩擦抵抗は、締め付け後のナットの緩みを防止する抵抗力としても作用するので、単にナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置しただけでは、ナットが緩み易くなる。そのため、ナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を設けた締結構造では、如何にしてナットの緩み防止のための構造を設けるかが重要な問題となる。
【００１０】
このような緩み防止構造としては、例えば、スラスト転がり軸受の外周にギア歯を一体に形成し、このギア歯に係合する金具を締め付け後のナットの外周部にねじ等の締結部材を用いて固定することにより、ナットの緩み方向への回転を防止するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２４２２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ギア歯と金具とを用いた従来の緩み防止構造では、そのナットとして、ＪＩＳ規格の標準品等の汎用品ではなく、金具を固定するためのねじ孔等を備えた専用の加工品を用いる必要がある。そのため、ナットのコストが非常に高くなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、ナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置してナットの締め付けに必要なトルクを低減させるようにした締結構造において、そのナットとして汎用品を用いることを可能として、この締結構造のコストを低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の締結構造は、ボルトとナットにより被締結部材を締結する締結構造であって、前記ナットと前記被締結部材との間に配置されるスラスト転がり軸受と、外周に雄ねじを備え、前記ナットと前記スラスト転がり軸受との間に配置される座金本体と、円筒状に形成され、内周に設けられた雌ねじにおいて前記雄ねじにねじ結合して前記座金本体に装着されるロックリングとを備えた座金ユニットとを有し、前記ナットが締結状態にまで締め込まれた後、前記ロックリングを回転させて前記被締結部材に圧接させることにより前記ナットの緩み方向への回転が阻止されることを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の締結構造は、前記ロックリングの前記被締結部材に接する座面に表面粗さを高める加工を施したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の締結構造は、前記雄ねじのピッチが前記ナットのピッチよりも大きく設定されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の締結構造は、前記ロックリングの内周に径方向内側に突出する保持部を設け、該保持部と前記座金本体との間に前記スラスト転がり軸受を保持させて該スラスト転がり軸受を前記座金ユニットと一体に構成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の座金ユニットは、ボルトにねじ結合するナットと被締結部材との間にスラスト転がり軸受を配置した締結構造に用いられる座金ユニットであって、外周に雄ねじを備え、前記ナットと前記スラスト転がり軸受との間に配置される座金本体と、円筒状に形成され、内周に設けられた雌ねじにおいて前記雄ねじにねじ結合して前記座金本体に装着されるロックリングとを有し、前記ナットが締結状態にまで締め込まれた後、前記ロックリングを回転させて前記被締結部材に圧接させることにより前記ナットの緩み方向への回転が阻止されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の座金ユニットは、前記ロックリングの前記被締結部材に接する座面に表面粗さを高める加工を施したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の座金ユニットは、前記雄ねじのピッチが前記ナットのピッチよりも大きく設定されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の座金ユニットは、前記ロックリングの内周に径方向内側に突出する保持部を備え、該保持部と前記座金本体との間に前記スラスト転がり軸受を保持して該スラスト転がり軸受と一体に構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、締め付け後のナットの緩みを防止するロックリングを備えた座金ユニットをナットとは別体に構成し、この座金ユニットをナットとスラスト転がり軸受との間に配置する構成としたので、ナットとしてＪＩＳ規格の標準品等の汎用品を用いることができる。これにより、緩み止めの機能を持たせるための専用のナットを用いることを不要として、この締結構造のコストを低減させることができる。また、スラスト転がり軸受を座金ユニットと別体に構成した場合には、スラスト転がり軸受としてもＪＩＳ規格の標準品等の汎用品を用いることができ、この締結構造のコストをさらに低減させることができる。
【００２３】
本発明によれば、ロックリングの被締結部材に接する座面に表面粗さを高める加工を施すようにしたので、ナットの緩み止め効果をさらに高めることができる。
【００２４】
本発明によれば、雄ねじのピッチをナットのピッチよりも大きく設定するようにしたので、振動等によりナットが緩み方向に回転しようとしたときに、その緩み方向への回転により生じるナットの緩み方向への移動代よりも、ナットとともに座金本体が回転することにより生じるロックリングの締め付け方向への移動代が大きくなり、振動等によるナットの緩み方向への回転をロックリングが阻止される。これにより、ナットの緩みを確実に防止することができる。
【００２５】
本発明によれば、ロックリングの内周に設けた保持部と座金本体との間にスラスト転がり軸受を保持させてスラスト転がり軸受を座金ユニットと一体に構成するようにしたので、座金ユニットとスラスト転がり軸受とを１つのユニットとしてボルトに装着することができる。したがって、この締結構造を用いた締結作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態である締結構造をタービンケースの組立てに適用した場合を示す断面図である。
【図２】図１に示す締結構造の分解斜視図である。
【図３】図１に示す締結構造のロックリング締め付け前の状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す締結構造のロックリング締め付け後の状態を示す断面図である。
【図５】図３に示す締結構造の変形例であって、スラスト転がり軸受を座金ユニットと一体に構成した場合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態である締結構造１１を、発電所等の動力プラントで用いられるタービンケース１２の組立てに適用した場合を示している。このタービンケース１２は内部に高温・高圧のガスや蒸気等の熱エネルギを機械エネルギに変換するタービン（不図示）を収容するものであり、アッパーケース（被締結部材）１３とロワーケース（被締結部材）１４とを組み合わせて構成されている。各ケース１３，１４はそれぞれフランジ１３ａ，１４ａを備えており、これらのフランジ１３ａ，１４ａにおいて締結構造１１により互いに締結されている。
【００２９】
本発明の締結構造１１は、ボルト１５とナット１６とを用いた締結を基本としつつ、ナット１６の座面１６ａと被締結部材であるアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面との間にスラスト転がり軸受１７を配置してナット１６の締め付けに必要なトルクを低減させるとともに、本発明の一実施の形態である座金ユニット１８を用いて締結後のナット１６の緩みを長期間に亘って防止するようにしたものである。
【００３０】
各ケース１３，１４のフランジ１３ａ，１４ａには、フランジ１３ａ，１４ａを組み合わせたときに互いの軸心が一致するように貫通孔１３ｂ，１４ｂが設けられている。ボルト１５はその軸部１５ａがこれらの貫通孔１３ｂ，１４ｂにロワーケース１４の側から挿通され、その先端はアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面から突出している。ボルト１５のアッパーケースから突出する軸部１５ａにはナット１６がねじ結合され、このナット１６を規定のトルクで締め付けることによりボルト１５に軸力が発生する。これにより、ボルト１５の頭部１５ｂとナット１６の座面１６ａとの間にフランジ１３ａ，１４ａがボルト軸力を加えられた状態で挟み込まれて両ケース１３，１４が締結される。
【００３１】
これらのボルト１５とナット１６としては、ＪＩＳ規格に記載された標準ボルト、標準ナット等の汎用品を用いることができる。また、ボルト１５とナット１６としては、タービンケース１２の締結に必要なボルト軸力を発生可能なサイズのものが選定される。
【００３２】
ナット１６の座面１６ａと被締結部材であるアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面との間には、前述のようにスラスト転がり軸受１７が配置される。このスラスト転がり軸受１７は保持器１７ａにより周方向に所定の間隔を空けて保持された多数の転動体１７ｂを備えている。また、スラスト転がり軸受１７は、ボルト１５の軸部１５ａの外径よりも大径の内径を有する円環状に形成されており、その軸心においてボルト１５の軸部１５ａに装着される。ボルトに装着されたスラスト転がり軸受１７は、ナット１６とアッパーケース１３の間でボルト１５と同軸に配置される。
【００３３】
図示する場合では、スラスト転がり軸受１７は、転動体１７ｂとしてローラー（コロ）が用いられたローラースラスト軸受となっている。このスラスト転がり軸受１７が配置されることにより、ナット１６の座面１６ａとアッパーケース１３の表面との間は転がり摩擦とされている。これにより、ナット１６の座面１６ａとアッパーケース１３の表面との間の摩擦抵抗は滑り摩擦の場合に比べて小さくなり、その分、小さなトルクでナット１６の締め付けを行うことができる。
【００３４】
スラスト転がり軸受１７としては、ＪＩＳ規格に記載された標準品等の汎用品を用いることができる。また、スラスト転がり軸受１７としては、ボルト１５のサイズやその必要軸力に応じて、軸受メーカーの仕様表等を参照して、基本静定格荷重、軸受内径、軸受外径、軸受厚さが適切となる形式のものが選定される。
【００３５】
本実施の形態においては、スラスト転がり軸受１７として、転動体１７ｂがローラーであるローラースラスト軸受を用いているが、これに限らず、転動体１７ｂがボール（玉）であるボールスラスト軸受や転動体１７ｂがニードル（針状コロ）であるニードルスラスト軸受など、他の形式のものを用いるようにしてもよい。
【００３６】
スラスト転がり軸受１７とアッパーケース１３との間には下座金ワッシャ２１が配置されている。この下座金ワッシャ２１は鋼材等の金属材料により平板リング状に形成されており、その軸心においてボルト１５の軸部１５ａに装着されている。ボルト１５に装着された下座金ワッシャ２１は、ボルト１５と同軸となってアッパーケース１３の表面に配置される。また、スラスト転がり軸受１７とナット１６との間には上座金ワッシャ２２が配置されている。この上座金ワッシャ２２も鋼材等の金属材料により平板リング状に形成されており、その軸心においてボルト１５の軸部１５ａに装着されている。ボルト１５に装着された上座金ワッシャ２２は、ボルト１５と同軸となってスラスト転がり軸受１７の上に配置され。これらの座金ワッシャ２１，２２は、スラスト転がり軸受１７の軌道輪としても機能するものであり、それぞれの転動体１７ｂは下座金ワッシャ２１と上座金ワッシャ２２の表面を転動するようになっている。このように、スラスト転がり軸受１７は保持器１７ａに保持された転動体１７ｂが下座金ワッシャ２１と上座金ワッシャ２２との間に挟み込まれた構成となっている。
【００３７】
次に、本発明の座金ユニット１８の構成について説明する。
【００３８】
座金ユニット１８は座金本体２３と座金本体２３の外周に装着されたロックリング２４とを備えている。
【００３９】
座金本体２３は鋼材等の金属材料により円板状に形成されており、その外周には軸方向の全体に亘って雄ねじ２３ａが一体に設けられている。また、座金本体２３の軸心にはボルト１５の軸部１５ａの外径よりも大径の貫通孔２３ｂが設けられており、座金本体２３はこの貫通孔２３ｂにおいてボルト１５の軸部１５ａに装着されている。ボルト１５に装着された座金本体２３は、ボルト１５と同軸となって上座金ワッシャ２２（スラスト転がり軸受１７）とナット１６の間に配置される。座金本体２３の軸方向の一方の端面はナット１６の座面１６ａに当接し、他方の端面は上座金ワッシャ２２に当接している。
【００４０】
ロックリング２４は鋼材等の金属材料により円筒状に形成されており、その内周には雌ねじ２４ａが設けられている。この雌ねじ２４ａは座金本体２３の雄ねじ２３ａに対応したねじ径を有するものであり、そのピッチも雄ねじ２３ａと同一となっている。ロックリング２４の雌ねじ２４ａが設けられた部分の軸方向寸法は座金本体２３の軸方向寸法よりも大きくなっている。また、ロックリング２４の軸方向の一端には雌ねじ２４ａが設けられた部分よりも内径が小さい荷重受け部２４ｂが一体に設けられている。この荷重受け部２４ｂは、その内径が座金本体２３の外径よりも小さく、且つ、スラスト転がり軸受１７の外径よりも大きく形成されている。また、荷重受け部２４ｂの軸方向を向く端面は軸方向に垂直な座面２４ｃとなっている。
【００４１】
ロックリング２４は、雌ねじ２４ａを座金本体２３の雄ねじ２３ａにねじ結合させることにより、座金本体２３の外周に装着されている。ロックリング２４が座金本体２３に装着されると、スラスト転がり軸受１７はロックリング２４の内側に収容される。
【００４２】
ロックリング２４の外周面には複数の回し穴２４ｄが設けられている。これらの回し穴２４ｄはピンレンチ等の工具（不図示）を係合させるためのものである。これらの回し穴２４ｄに係合させた工具により、ロックリング２４を回転させることができる。工具を用いてロックリング２４を座金本体２３に対して回転させることにより、ロックリング２４を座金本体２３に対して軸方向（上下方向）に移動させることができる。このロックリング２４の座金本体２３に対する移動範囲は、ナット１６がボルト１５に締め付けられる前には、その座面２４ｃとアッパーケース１３の表面との間に、ナット１６の締め込みによる座金本体２３や各座金ワッシャ２１，２２およびスラスト転がり軸受１７の圧縮量以上となる十分な隙間を生じさせることができ、一方、ナット１６がボルト１５に締結状態にまで締め込まれた後には、その座面２４ｃをアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面に圧接させることができる範囲に設定されている。
【００４３】
図示する場合では、円筒状のロックリング２４の外周面に複数の回し穴２４ｄを設け、これらの回し穴２４ｄにピンレンチ等の工具を係合させてロックリング２４を締め付ける構成としているが、これに限らず、ロックリング２４の外形を、例えば六角形状等の多角形状に形成して、その二面幅に係合させたスパナレンチやアジャスタブルレンチ等の工具でロックリング２４を回転させる（締め付ける）構造としてもよい。
【００４４】
次に、この締結構造１１によりアッパーケース１３とロワーケース１４とを締結する手順について説明する。
【００４５】
各ケース１３，１４の貫通孔１３ｂ，１４ｂにボルト１５の軸部１５ａをロワーケース１４の側から挿通し、アッパーケース１３の側に突出したボルト１５の軸部１５ａの先端から下座金ワッシャ２１を装着し、当該下座金ワッシャ２１をアッパーケース１３のフランジ１３ａの上面に配置する。
【００４６】
次に、ボルト１５の軸部１５ａにスラスト転がり軸受１７を装着し、このスラスト転がり軸受１７を下座金ワッシャ２１の上に配置する。さらに、ボルト１５の軸部１５ａに上座金ワッシャ２２を装着し、これをスラスト転がり軸受１７の上に配置する。
【００４７】
次に、座金ユニット１８を、その座金本体２３の貫通孔２３ｂにボルト１５の軸部１５ａの先端を挿通させて装着し、座金本体２３を上座金ワッシャ２２の上に配置し、座金本体２３の下面を上座金ワッシャ２２の上面に密着させる。このとき、組み込まれた座金ユニット１８のロックリング２４の座面２４ｃとアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面との間に、十分な隙間（ナット１６の締め込みによる座金本体２３、各座金ワッシャ２１，２２およびスラスト転がり軸受１７の圧縮量以上の隙間）があることを確認する。
【００４８】
座金ユニット１８を組み込んだら、次に、締結用のナット１６をボルト１５の軸部１５ａの先端にねじ結合させ、その座面１６ａを座金本体２３の上面に接するまでねじ込む。これにより、締結構造１１は図３に示す締め付け前状態となる。
【００４９】
次に、ボルト１５の軸部１５ａの最先端側にねじ結合されたナット１６にトルクレンチ（油圧トルクレンチ、倍力レンチ、エアーレンチ）等のトルク発生工具（不図示）によりトルクを加えて締め付ける。ナット１６に締め付けのトルクが加えられると、ナット１６の座面１６ａに接する座金ユニット１８もナット１６と一体に回転する。このとき、座金本体２３（ナット１６）とアッパーケース１３との間にはスラスト転がり軸受１７が配置されているので、ナット１６や座金ユニット１８とアッパーケース１３との間は転がり摩擦となる。そのため、ナット１６とアッパーケース１３との間が滑り摩擦の場合の規定トルクに対して４５％を概算中心値とした値となるトルク値でナット１６を締め付けることができる。
【００５０】
次に、ナット１６を規定のトルクで締め付けた状態に保持したまま、座金ユニット１８のロックリング２４の外周の回し穴２４ｄにピンレンチ等の工具を係合させ、この工具を用いてロックリング２４を回転させる。そして、ロックリング２４の座面２４ｃをアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面に着座させ、さらに締め込むことにより当該座面２４ｃをアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面に圧接させる。
【００５１】
ロックリング２４の座面２４ｃがアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面に圧接した状態となると、ナット１６の座面１６ａと座金本体２３との間の摩擦抵抗、座金本体２３とロックリング２４のねじ結合部分の摩擦抵抗およびロックリング２４の座面２４ｃとアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面との間の摩擦抵抗により、ナット１６の緩み方向への回転が阻止され、ナット１６の緩みが防止される。
【００５２】
このように、本発明の締結構造１１では、ナット１６とアッパーケース１３との間にスラスト転がり軸受１７を配置してナット１６の締め付けに必要なトルクを低減させるとともに、ナット１６を締め付けた後には、座金ユニット１８に設けたロックリング２４の座面２４ｃをアッパーケース１３のフランジ１３ａの表面に圧接させることにより、ナット１６の緩み方向への回転を阻止するようにしたので、ナット１６とアッパーケース１３との間にスラスト転がり軸受１７を配置して、ナット１６の締め付けに必要なトルクを低減させるようにしても、締結後のナット１６が緩み方向に回転することを防止して、ナット１６の緩みを防止することができる。
【００５３】
また、本発明の締結構造１１では、締め付け後のナット１６の緩みを防止するための座金ユニット１８をナット１６とは別体に構成し、この座金ユニット１８をナット１６とスラスト転がり軸受１７との間に配置することにより、ナット１６の緩みを防止させる構成としたので、ナット１６としてＪＩＳ規格の標準品等の汎用品を用いることができる。つまり、緩み止めの機能を持たせるための専用のナットを用いることなく、座金ユニット１８を用いることで本締結構造１１にナット１６の緩みを防止するための機能を持たせることができる。これにより、専用のナットを用いることを不要とし、つまり、汎用品のナット１６を用いることを可能として、この締結構造１１のコストを低減させることができる。
【００５４】
さらに、本発明の締結構造１１では、スラスト転がり軸受１７も座金ユニット１８と別体に構成しているので、スラスト転がり軸受１７としてもＪＩＳ規格の標準品等の汎用品を用いることができる。これにより、この締結構造１１のコストをさらに低減させることができる。
【００５５】
さらに、本発明の締結構造１１では、ナット１６の締め付け後には、ボルト１５の軸力の一部はロックリング２４によっても支持されることになる。そのため、ナット１６の締め付け後にスラスト転がり軸受１７に加えられるボルト１５の軸力は、その分、低減されることになる。これにより、スラスト転がり軸受１７の転動体１７ｂがボルト１５の軸力を受けて座屈することを防止して、転動体１７ｂの座屈によりボルト軸力が低下してナット１６に緩みが生じることを防止することができる。また、ボルト１５の軸力に耐えられずにスラスト転がり軸受１７の転動体１７ｂが座屈した場合でも、ボルト１５の軸力はロックリング２４により機械的に支持されることになるので、転動体１７ｂが座屈した場合であっても、ナット１６の緩みを確実に防止することができる。つまり、ナット１６の締め付け後にボルト１５の軸力の一部をロックリング２４によって支持することができるので、スラスト転がり軸受１７の転動体１７ｂの座屈を防止するとともに転動体１７ｂが座屈した場合であってもボルト１５の軸力をロックリング２４により支持して、長期間、ナット１６の緩みを防止することができる。
【００５６】
ロックリング２４によるナット１６の緩み止め効果（ロック効果）を高めるためには、ロックリング２４の座面２４ｃとアッパーケース１３の表面との間の摩擦抵抗を高めることが有効である。そのため、本締結構造１１では、ロックリング２４の座面２４ｃの表面粗さつまり面粗度を機械加工時に粗く形成するようにして、座面２４ｃがアッパーケース１３との間で生じる摩擦係数を大きくするようにしている。座面２４ｃの面粗度を高める加工としては、例えば、ロックリング２４の座面２４ｃに対するショットピーニング加工がある。この場合、座面２４ｃを１２Ｓ以上の加工面とするのがよい。
【００５７】
このように、本発明の締結構造１１では、ロックリング２４の座面２４ｃに表面粗さを高める加工を施すことにより、ロックリング２４の座面２４ｃとアッパーケース１３との間の摩擦抵抗を高めるようにしたので、ロックリング２４を用いたナット１６の緩み止め効果をさらに高めることができる。
【００５８】
また、ロックリング２４によるナット１６の緩み止め効果（ロック効果）を高めるためには、ボルト１５やナット１６のねじピッチよりも座金本体２３の雄ねじ２３ａやロックリング２４の雌ねじ２４ａのねじピッチを大きく設定することも有効である。ボルト１５やナット１６のねじピッチよりも座金本体２３の雄ねじ２３ａやロックリング２４の雌ねじ２４ａのねじピッチを大きくすると、振動等によりナット１６が緩み方向に回転しようとしても、その緩み方向への回転により生じるナット１６の緩み方向への移動代よりナット１６とともに座金本体２３が回転することにより生じるロックリング２４の締め付け方向への移動代が大きくなる。そのため、ナット１６の緩み方向への回転はロックリング２４により阻止されることになる。
【００５９】
このように、本発明の締結構造１１では、ボルト１５やナット１６のねじピッチよりも座金本体２３の雄ねじ２３ａやロックリング２４の雌ねじ２４ａのねじピッチを大きく設定するようにしたので、振動等によるナット１６の緩み方向への回転をロックリング２４により阻止して、ナット１６の緩みを確実に防止することができる。
【００６０】
本発明の締結構造１１では、締め付け前（ロックリング２４とナット１６を軽く手締めした状態）のロックリング２４の位置と、締め付け後（ロックリング２４をアッパーケース１３に圧接させた後）のロックリング２４の位置から得られるロックリング２４の締め付け前後における実質的な軸方向への移動量により、ボルト１５の軸力を管理することができる。
【００６１】
したがって、多数のボルト１５とナット１６とを用いて多数点において被締結部材を本発明の締結構造１１により締結する構成とした場合には、ロックリング２４の締め付け前後における実質的な軸方向への移動量を各締結構造１１について測定しておき、これらの測定結果から得られる各ボルト１５の軸方向の歪値を均一化するように各締結構造１１の締結作業を行うことにより、各ボルト１５の軸力を互いに均一となるように管理することができる。
【００６２】
図５は図３に示す締結構造の変形例であって、スラスト転がり軸受１７を座金ユニット１８と一体に構成した場合を示す断面図である。なお、図５においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。
【００６３】
図３に示す場合では、座金ユニット１８は、ナット１６やスラスト転がり軸受１７とは別体に構成されているので、締結作業を行う際には、ボルト１５の軸部１５ａに、スラスト転がり軸受１７、座金ユニット１８およびナット１６を、それぞれ別個に順に装着する必要がある。
【００６４】
これに対して、図５に示す変形例の構造では、スラスト転がり軸受１７を座金ユニット１８に組み込んで座金ユニット１８と一体に構成するようにしているので、座金ユニット１８とスラスト転がり軸受１７とを１つのユニットとしてボルト１５の軸部１５ａに装着することができる。
【００６５】
この場合、スラスト転がり軸受１７を保持するために、ロックリング２４の荷重受け部２４ｂの内周には保持部２４ｅが設けられている。保持部２４ｅはロックリング２４と一体に形成されており、ロックリング２４の内周から径方向内側に突出している。保持部２４ｅは、ロックリング２４の内周の全範囲に亘る円板状の構成でも、突起状に形成された複数の保持部２４ｅがロックリング２４の内周に周方向に所定の間隔を空けて配置される構成であってもよい。
【００６６】
一方、スラスト転がり軸受１７の下座金ワッシャ２１の外周には、保持部２４ｅに係合可能な被保持部２１ａが一体に設けられている。この被保持部２１ａは、アッパーケース１３の表面に対して間隔を空けて設けられており、この被保持部２１ａとアッパーケース１３の表面との間に保持部２４ｅが配置されるようになっている。
【００６７】
座金本体２３の上座金ワッシャ２２と接する下面には、上座金ワッシャ２２と同一径の凹部２３ｃが形成されている。スラスト転がり軸受１７は、被保持部２１ａがロックリング２４の保持部２４ｅに係合するとともに、上座金ワッシャ２２が座金本体２３の凹部２３ｃに係合した状態となって、両座金ワッシャ２１，２２とともに保持部２４ｅと座金本体２３との間に挟み込まれて座金ユニット１８に保持されている。上座金ワッシャ２２が凹部２３ｃに係合することにより、スラスト転がり軸受１７はボルト１５と同軸になるように座金本体２３に対して位置決めされる。
【００６８】
スラスト転がり軸受１７の座金ユニット１８への装着は、座金ユニット１８からロックリング２４を取り外し、その状態で座金本体２３に、上座金ワッシャ２２、スラスト転がり軸受１７および下座金ワッシャ２１を順に配置し、次いでロックリング２４を座金本体２３に下側から装着することで行われる。
【００６９】
このように、本発明の締結構造１１では、ロックリング２４の内周に設けた保持部２４ｅと座金本体２３との間にスラスト転がり軸受１７を保持させてスラスト転がり軸受１７を座金ユニット１８と一体に構成するようにしたので、座金ユニット１８とスラスト転がり軸受１７とを１つのユニットとしてボルト１５に装着することができる。これにより、この締結構造１１を用いた締結作業の工数を低減して、その作業を容易にすることができる。
【００７０】
また、座金ユニット１８とスラスト転がり軸受１７とを一体に構成したものをボルト１５の軸部１５ａに装着してナット１６の締め付け作業を行うだけで、通常のボルトとナットとによる締結構造を、容易にスラスト転がり軸受１７を用いてナット１６の締め付け力を低減させるようにした本発明の締結構造１１とすることができる。
【００７１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７２】
例えば、前記実施の形態においては、本発明の締結構造１１をタービンケース１２の組立てに適用しているが、これに限らず、他の被締結部材を締結する締結構造として本発明の締結構造１１を用いるようにしてもよい。
【００７３】
また、前記実施の形態においては、上座金ワッシャ２２を座金本体２３と別体に形成するようにしているが、これに限らず、上座金ワッシャ２２を座金本体２３と一体に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１１  締結構造
１２  タービンケース
１３  アッパーケース（被締結部材）
１３ａ  フランジ
１３ｂ  貫通孔
１４  ロワーケース（被締結部材）
１４ａ  フランジ
１４ｂ  貫通孔
１５  ボルト
１５ａ  軸部
１５ｂ  頭部
１６  ナット
１６ａ  座面
１７  スラスト転がり軸受
１７ａ  保持器
１７ｂ  転動体
１８  座金ユニット
２１  下座金ワッシャ
２１ａ  被保持部
２２  上座金ワッシャ
２３  座金本体
２３ａ  雄ねじ
２３ｂ  貫通孔
２３ｃ  凹部
２４  ロックリング
２４ａ  雌ねじ
２４ｂ  荷重受け部
２４ｃ  座面
２４ｄ  回し穴
２４ｅ  保持部
【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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