(57)【要約】【目的】部材を貫通するボルトへ締結されるナットについて、部材の材質に依存せずに緩み止め効果を簡単に高める。【構成】接合される二つの部材を貫通するボルトへ締結されるナット１は、ボルトに対応する螺旋孔１１を有し、座面１２において螺旋孔１１の周囲に形成された凹み１３を有する本体１０と、凹み１３に配置可能な座金２０とを備えている。座金２０は、凹み１３へ配置されたときに座面１２から突出可能でありかつ部材へ圧接したときに潰れる複数の突起２３を有している。凹み１３に座金２０を配置した状態でナット１をボルトに対して締付けると、座金２０は、部材へ圧接されるに従って突起２３が潰れる。突起２３が潰れた座金２０は、凹み１３内でボルト方向へ延びるように変形することで部材の表面およびボルトを圧迫し、本体１０の緩みに対する抵抗力を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材を貫通するボルトへ締結されるナットであって、
前記ボルトに対応する螺旋孔を有し、かつ、座面において前記螺旋孔の周囲に形成された凹みを有する本体と、
前記凹みに配置可能な座金とを備え、
前記座金は、前記凹みへ配置したときに前記座面から突出可能でありかつ前記部材へ圧接したときに潰れる複数の突起を有する、
ナット。
【請求項２】
前記座金は、肉厚が前記凹みの深さよりも小さな連続した環状の部材からなり、かつ、前記座面方向に一部が屈曲することで前記突起が形成されている、請求項１に記載のナット。
【請求項３】
前記座金において、複数の前記突起が均等間隔に設けられている、請求項１または２に記載のナット。
【請求項４】
前記凹みおよび前記座金が楕円形に形成されている、請求項１から３のいずれかに記載のナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナット、特に、部材を貫通するボルトへ締結されるナットに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部材、例えば、二枚の板材を相互に固定する場合において、ボルトとナットとが用いられる。この場合、各部材間に渡る一連の貫通孔を形成し、この貫通孔の一方からボルトを挿入して貫通させ、当該ボルトの先端部側にナットを装着して締め付ける。これにより、各部材がボルトの頭部とナットとの間に挟まれて相互に固定される。
【０００３】
ここで、ボルトに締め付けられたナットは、振動や熱膨張などの影響を受けて緩みを生じる可能性がある。そこで、ボルトに対してナットを締結する際には、通常、ナットの座面に座金（ワッシャ）を配置し、この座金を部材へ圧接するようにしてナットの緩み止めを図っている。しかし、一般的な座金は、単純な環状の板状部材からなるため、ナットの緩み止め効果に限界がある。そこで、座金は、緩み止め効果を高めるための工夫が種々なされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ナットの座面に設けられた凹凸と噛み合う波打ち状の凹凸を片面に有し、他面に突起の形成された座金が提案されている。この座金は、片面側の凹凸がナット側の凹凸と噛み合い、また、他面側の突起が部材へ食い込むことでボルトとナットとの締結の緩みを抑制する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０７９６５公報
【０００６】
しかし、この座金は、ナット側の凹凸と噛み合う凹凸を形成する必要があるため、ナットに対応させた精密な設計が必要になる。また、他面側の突起を部材へ食い込ませる必要があるため、例えば硬質な金属やプラスチックのように突起を食い込ませることができない部材に対しては使用することができず、適用範囲が部材の材質によって制限される。
【０００７】
本発明の目的は、部材を貫通するボルトへ締結されるナットについて、部材の材質に依存せずに緩み止め効果を簡単に高めることができるようにすることにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、部材を貫通するボルトへ締結されるナットに関するものであり、このナットは、ボルトに対応する螺旋孔を有し、かつ、座面において螺旋孔の周囲に形成された凹みを有する本体と、凹みに配置可能な座金とを備えている。座金は、凹みへ配置したときに座面から突出可能でありかつ部材へ圧接したときに潰れる複数の突起を有している。
【０００９】
部材を貫通するボルトに対し、本体の凹みに座金を配置した状態でこのナットの本体を回転させながら締結すると、本体は、座面が部材の表面へ当接することで部材に対してボルトを固定する。この際、本体の凹みに配置された座金は、本体の座面が部材の表面へ圧接されるに従って突起が潰れる。突起が潰れた座金は、本体の凹みの壁面のために外側方向への変形が規制されるが、内側方向、すなわちボルト方向へ延びるように変形する。このように変形した座金は、本体の凹み内において、部材の表面およびボルトを圧迫し、本体の緩みに対する抵抗力を発生する。これにより、ナットの緩みが抑制される。
【００１０】
本発明のナットにおいて、座金は、例えば、肉厚が凹みの深さよりも小さな連続した環状の部材からなり、かつ、本体の座面方向に一部が屈曲することで突起が形成されている。このような座金は、ナットの締結に従って本体の凹み内でボルト方向へ延びて変形しやすいため、本体の緩みをより効果的に抑制することができる。また、この座金は、変形後においても凹み内に収まりやすいため、本体の座面を部材の表面へ直接に当接させることができる。したがって、この座金を用いれば、本体と部材との当接部の外観が損なわれにくくなり、また、従来の座金を用いた場合に比べて部材表面からのナットの突出量を抑制することができるため、ナットの取付け部付近の空間効率を改善することもできる。
【００１１】
また、座金は、通常、突起が均等間隔で設けられているのが好ましい。この座金は、変形時に部材の表面およびボルトを均等に圧迫することができ、本体の緩みに対するより大きな抵抗力を発生することができるため、本体の緩みをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明のナットにおいて、例えば、本体の凹みおよび座金は楕円形に形成されている。この場合、凹みに組み入れられた座金は、本体を回転させながらボルトへ締結する過程において、凹み内で空回りせずに本体とともに安定に回転しながら部材へ圧接するため、各突起が安定に潰れることになり、本体の緩みが安定に抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のナットは、上述のような本体と座金とを備えているため、部材の材質に依存せずに緩み止め効果を簡単に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に、本発明の実施の一形態に係るナットを示す。図において、ナット１は、本体１０と座金２０とを主に備えている。
【００１５】
本体１０は、全体が一定の厚さを有する多角形状、例えば四角形や図に示すような六角形に形成されたものであり、中心において、後述するボルトの螺旋部に対応する、厚さ方向に貫通した螺旋孔１１を有している。また、図２、３に示すように、本体１０は、座面１２、すなわち後述する板状部材等の部材の表面に当接する側の面において、螺旋孔１１の周囲に深さが一定の凹み１３が形成されている。凹み１３は、座面１２側から見たときの形状が円形、楕円形または多角形などの各種の形状に形成されていてもよいが、通常は図２に示すような楕円形に形成されているのが好ましい。凹み１３の深さは、通常、本体１０の厚さおよび螺旋孔１１の直径との関係に基づいて設定するのが好ましい。具体的には、凹み１３の深さは、本体１０の厚さの０．０９〜０．１３倍に設定しかつ螺旋孔１１の直径の０．０７〜０．１３倍に設定するのが好ましく、本体１０の厚さの０．１〜０．１２倍に設定しかつ螺旋孔１１の直径の０．０８〜０．１１倍に設定するのがより好ましい。
【００１６】
座金２０は、本体１０の凹み１３へ配置可能なものであり、螺旋孔１１に対応する貫通孔２１を中心に有する連続した環状に形成されており、また、外周が本体１０の凹み１３の形状に対応した形状、すなわち、円形、楕円形または多角形などの形状に形成されている。本実施の形態において、座金２０は、図４に示すように、外周が凹み１３の形状に対応した楕円形に形成されており、凹み１３内へ配置したときに、凹み１３の内壁面１３ａに外周部が実質的に当接する程度の大きさに設定されている。
【００１７】
また、座金２０は、図５（図４に示した矢印Ｖ方向からの斜視図）に示すように、水平部２２と、複数（図においては４つ）の突起２３とからなる。水平部２２は、座金２０を本体１０の凹み１３へ配置したときに、凹み１３の水平面（底面）との接触面となる部分である。一方、突起２３は、座金２０において均等間隔に形成されており、凹み１３へ配置したときに座面１２から突出する逆Ｖ字状に形成されたものである。
【００１８】
座金２０の肉厚は、通常、凹み１３の深さよりも小さくなるよう設定するのが好ましい。特に、凹み１３の深さの０．５〜０．９倍になるよう設定するのが好ましく、０．６５〜０．８倍になるよう設定するのがより好ましい。肉厚が凹み１３の深さよりも大きい場合は、ナット１を締結した場合において、本体１０の座面１２と後述する板状部材等の部材の表面との当接部において座金２０が挟まった状態になる可能性があるため、当該当接部の外観を損なう可能性がある。また、部材の表面からのナット１の突出量が挟まった座金２０の分だけ増すことになるため、ナット１の取付部において空間効率が損なわれる可能性がある。逆に、肉厚が凹み１３の深さの０．５倍未満の場合は、ナット１の緩みが効果的に抑制されにくくなる可能性がある。また、各突起２３は、実質的に同じ高さに設定されており、また、座金２０を凹み１３へ配置したときにおいて、少なくとも頂上部が本体１０の座面１２から突出可能なように高さが設定されている。突起２３の高さは、通常、座金２０の肉厚の２．０〜３．０倍に設定されているのが好ましく、２．４〜３．０倍に設定されているのがより好ましい。
【００１９】
このような座金２０は、例えば、所定の厚さの板材を楕円形状にくりぬき、これの中心部に螺旋孔１１に対応する貫通孔２１を設けて環状体を形成した後、この環状体の一部を楔状の冶具を用いて均等間隔で上方向に突き押して逆Ｖ字状に屈曲させることで製造することができる。或いは、所定の材料を所定形状の成形型に鋳込んで製造することもできる。
【００２０】
本体１０および座金２０は、ボルトやナット用の材料として一般的に用いられる各種の金属材料、例えば、鉄、ステンレスまたは各種の合金を用いて形成されている。本体１０と座金２０とは、同じ材料を用いて形成されたものであってもよいし、異なる材料を用いて形成されたものであってもよい。例えば、座金２０は、本体１０よりも軟質の材料を用いて形成されたものであってもよいし、本体１０よりも硬質の材料を用いて形成されたものであってもよい。但し、一般には、座金２０は、ナット１の締付け時に本体１０の凹み１３を変形させずに上述のような変形が進行しやすいようにするため、本体１０と同じ材料、特に、同じ硬度の材料または本体１０よりも若干軟質の材料を用いて形成されたものが好ましい。
【００２１】
次に、上述のナット１の使用方法を説明する。
図６に示すように、ナット１は、例えば、二枚の板状部材３１，３２を積層して接合するためのボルト４０を固定するために用いられる。各板状部材３１，３２は、材質が限定されるものではなく、例えば、金属材料、樹脂材料、セラミック材料またはガラス材料などの材料からなるものである。また、板状部材３１，３２は、それぞれ同じ材料からなるものでもよいし、互いに異なる材料からなるものでもよい。
【００２２】
各板状部材３１，３２は、ボルト４０を貫通させるための一連の貫通孔３３が形成されている。また、ボルト４０は、雄螺旋である螺旋部４１と、螺旋部４１の一端に一体的に設けられた頭部４２とを備えている。螺旋部４１は、積層した二枚の板状部材３１，３２の合計厚さよりも十分に長く形成されている。頭部４２は、通常、ナット１の形状に対応した多角形（本実施の形態では六角形）に形成されており、下端において水平に形成された鍔部４３を一体に有している。
【００２３】
ボルト４０を用いて二枚の板状部材３１，３２を接合するときは、鍔部４３が片側の板状部材３１の表面に当接するよう、貫通孔３３へボルト４０の螺旋部４１を挿入する。次に、凹み１３へ座金２０が配置されたナット１の座面１２側が他方の板状部材３２の表面と対向するよう、ナット１を螺旋孔１１により螺旋部４１に対して螺旋止めする。そして、図７に示すように、本体１０の座面１２が板状部材３２の表面に当接するよう、レンチ等の冶具（図示せず）を用いてナット１を回転させながら螺旋部４１へ締付ける。これにより、板状部材３１，３２は、鍔部４３とナット１の座面１２とにより挟まれて固定される。
【００２４】
ナット１の締付け時において、座金２０は、板状部材３２の表面に各突起２３が最初に当接する。そして、各突起２３は、螺旋部４１上において本体１０が板状部材３２方向へ回転しながら移動するに従って板状部材３２へ徐々に圧接され、また、本体１０のトルクが加わって押し潰される。ここで、突起２３が押し潰された座金２０は、全体として平面方向へ延びて変形しようとするが、外方向への変形は凹み１３の内壁面１３ａにより規制されるため、内側方向、すなわち、ボルト４０の螺旋部４１方向へ延びるように変形する。これにより、変形した座金２０は、凹み１３内において、板状部材３２の表面およびボルト４０の螺旋部４１を圧迫し、本体１０の緩みに対する抵抗力を発生する。この抵抗力により、ボルト４０へ締結されたナット１は、緩みが抑制され、振動や熱膨張の作用を受けても、長期間に渡って板状部材３１，３２を安定に固定することができる。
【００２５】
ここで、この実施の形態において用いられる座金２０は、凹み１３の形状に対応した楕円形であるため、ボルト４０への本体１０の締付け時において、凹み１３内で空回りせずに本体１０に追従して回転し、板状部材３２へ圧接されたときにトルクが加わりやすい。したがって、複数の突起２３は、均等に押し潰されやすく、それによって板状部材３２の表面およびボルト４０の螺旋部４１を安定に圧迫することになるため、ナット１の緩みを抑制しやすい。また、座金２０は、肉厚および突起２３が上述のように設定されたものであることから、突起２３が潰れて変形しても凹み１３内に収まるため、本体１０の座面１２は板状部材３２の表面へ直接に当接した状態になる（図７）。このため、ナット１と板状部材３２との当接部分は、外見上、座金２０が介在していない状態になり、外観が損なわれにくい。また、当該当接部分は、座面１２と板状部材３２の表面との間に座金が介在する従来の締結構造に比べ、ナット１の突出量、すなわち、板状部材３２の表面からナット１の端部までの距離Ｄ（図７）が小さくなる。したがって、ナット１を用いれば、板状部材３２の表面側においてナット１の取付部付近の空間効率を改善することができる。
【００２６】
上述のナット１は、例えば、次のような変形が可能である。
（１）本体１０の形状は円形でもよい。但し、円形の本体１０は、締付けのためのレンチの滑りを防止するため、表面に滑り止め用の溝などを形成するのが好ましい。
（２）座金２０の突起２３は種々の形状に設定することができる。例えば、逆Ｖ字状の他に、各種の形状の冶具を用いて突き押し加工するか、所定形状の成形型を用いることで、半円状やコ字状などの各種の形状に設定することもできる。また、突起２３は、屈曲状態のものである必要はなく、下面全体が水平に形成された環状の部材からなる座金２０において、その上面に一体的に形成された各種の形状のコブ状のものであってもよい。
（３）座金２０の複数の突起２３は、板状部材３２へ圧接されたときに安定に押し潰されて変形し、それによって板状部材３２の表面およびボルト４０の螺旋部４１を安定に圧迫することができればよく、必ずしも均等間隔に設けられていなくてもよい。
【００２７】
（４）上述の実施の形態では、座金２０を連続した環状の部材により形成しているが、座金２０は、一部が不連続の環状部材からなるものであってもよい。
（５）上述の実施の形態では、二枚の板状部材３１，３２を接合するためにナット１を用いているが、ナット１は、板状部材３１，３２以外の各種の形状や形態の部材間のボルトを用いた接合や固定などにおいて同様に使用することができる。また、ナット１を用いて接合や固定される部材は、材質が制限されるものではない。すなわち、ナット１は、金属材料、樹脂材料、セラミック材料またはガラス材料などの同種または異種の材質からなる部材間のボルトを用いた接合や固定において幅広く用いることができる。
【００２８】
［実験例］
厚さがいずれも２０ｍｍに設定された二枚の鋼鉄製板状部材を重ね、これに直径１２．５ｍｍの一連の貫通孔を設けた。螺旋部の直径および長さがそれぞれ１２ｍｍおよび６０ｍｍの鉄製ボルトをこの貫通孔の一端から貫通させ、貫通孔を貫通した螺旋部の先端側に直径１２ｍｍの螺旋孔を有するナットを装着し、トルクレンチを用いて４００ｋｇｆ・ｃｍ、６００ｋｇｆ・ｃｍまたは８００ｋｇｆ・ｃｍの締付け力で締付けた。ここで用いたトルクレンチは、東日製作所株式会社製のプレート型トルクレンチ“Ｔｏｈｎｉｃｈｉ  ｍｏｄｅｌ  １３００Ｆ”であり、表示器に入力値を表示可能なものである。また、ここで用いたナットと座金との組合せは次のとおりである。
【００２９】
組合せＡ：
通常の鉄製の六角ナット（厚さ１０ｍｍ、座面の対角長１９ｍｍ）のみ使用（座金は使用せず）。
組合せＢ：
Ａと同じ六角ナットと、肉厚が３ｍｍ、直径が２２ｍｍの鉄製のスプリングワッシャとの組合せ。
組合せＣ：
上述の実施の形態に係るナット１であって、次の条件のもの。
（本体１０）
鉄製の本体１０（厚さ１０ｍｍ、座面の対角長１９ｍｍ）において、長径と短径の比率が１７：１５（長径１７ｍｍ、短径１５ｍｍ）で深さが１．２ｍｍの楕円形の凹み１３を設けたもの。
（座金２０）
凹み１３に配置可能な鉄製の楕円形に形成されており、肉厚が０．８ｍｍで、四つの突起２３の高さが２．０ｍｍに設定されたもの。
組合せＤ：
Ｃのナット１において、座金２０に突起２３が一つだけ形成されているもの。
【００３０】
各締付け力で締付けたナットを締付け時と同じトルクレンチを用いて逆方向に回して緩めるときに必要な力（「抵抗力」という）を測定した。結果を表１および図８に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１および図８によると、本発明の一形態に係るナット１を用いた組合せＣの場合は、締付け力と抵抗力が略同じであり、実質的に締付け力以上の力がナットに対して加わらないと、ナットは緩まないことがわかる。これに対し、他の組合せＡ，ＢおよびＤでは、締付け力に比べて抵抗力が小さいため、締付け力よりも小さな力が加わっただけでナットは緩んでしまうことになる。この結果より、本発明のナットは、他のナットと座金との組合せによるよりも緩み止め効果が高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係るナットの分解斜視図。
【図２】前記ナットにおいて用いられる本体の平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】前記ナットにおいて用いられる座金の平面図。
【図５】前記座金を図４の矢印Ｖ方向から見た斜視図。
【図６】前記ナットの使用方法説明図。
【図７】前記ナットの使用状態断面図。
【図８】実験例の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３４】
１  ナット
１０  本体
１１  螺旋孔
１２  座面
１３  凹み
２０  座金
２３  突起
３１，３２  板状部材
４０  ボルト
【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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