JP7567124B2 - Nuts for half-threaded bolts - Google Patents
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Description
本発明は、半ネジボルトと結合して、複数の物体相互を固定するのに使用されるナットに関する。 The present invention relates to a nut that is used in combination with a half-threaded bolt to secure multiple objects together.
一般に、ボルトとナットを用いて締め付け固定すると、ボルトの軸部に発生した軸力(引張力)と、被締結部材に発生した圧縮力(締付力)によって一体化され、両者が釣り合うことでその締結状態が維持される。 Generally, when a bolt and nut are used to tighten and fix something, the axial force (tensile force) generated in the shaft of the bolt and the compressive force (clamping force) generated in the fastened parts are integrated, and the fastened state is maintained by balancing the two.
しかし、ボルトとナットを単純に螺合し、締め付けただけでは、ネジ締結体の接触部のあらさ等による初期緩み、軸力の静的又は動的変動に起因するナットの戻り回転により、締結に緩みが生じる。 However, simply screwing a bolt and nut together and tightening them can cause initial loosening due to roughness of the contact area of the screw fastener, or back-rotation of the nut caused by static or dynamic fluctuations in the axial force, resulting in loosening of the fastener.
そこで、過去様々な取り組みが行われている。例えば、溝付き六角ナットやナイロンナット、くさび止め効果を利用したナット、フリクションリングを組み込んだゆるみ止めナットなどが公知である。 Therefore, various efforts have been made in the past. For example, grooved hex nuts, nylon nuts, nuts that utilize the wedge locking effect, and anti-loosening nuts that incorporate friction rings are well known.
また、ボルトを螺合した時に該ボルトのねじ部に接する断面形状がほぼ楕円形の柱状体をなすクラッチ片を上記ボルトのねじ部に接する位置に配置したことを特徴とする技術が開示されている(特許文献1参照)。 A technology has also been disclosed that features a clutch piece that is a columnar body with a nearly elliptical cross section that comes into contact with the threaded portion of the bolt when the bolt is screwed in, and is positioned in contact with the threaded portion of the bolt (see Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の発明によれば、クラッチ片の先端がボルトの雄ネジ部分に圧着され噛み込む構造によれば、該クラッチ片とネジとの接触面積が限定的であることから緩み回転の阻止効果は限定的である。さらにはネジ山を潰してしまう恐れもある。
よって、ネジ山を潰すことなく、適度な締結状態を生じせしめ、高い緩み止め効果を得るために更なる改良が望まれてきた。
However, according to the invention described in
Therefore, further improvements have been desired to achieve a suitable fastening state without stripping the screw threads and to obtain a high degree of anti-loosening effect.
そこで、本願発明者は、かかる課題を解決すべく鋭意研究の結果、新規な着想を得て本発明を完成するに至った。 Therefore, the inventors of the present application conducted intensive research to solve these problems, and came up with a new idea that led to the completion of the present invention.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、複数の物体相互を挟持して固定するためのボルト及びナットであって、該ボルトは、ボルト軸が円筒部と雄ネジ部とからなる半ネジボルトとし、前記ナットは、ナット孔の内周面に前記雄ネジが螺合する雌ネジが該内周面の一部に形成され、且つ、該ナットが前記雄ネジに螺合して締結される時に、シェル型ローラクラッチ式の一方向回転機構が前記円筒部の一部に相対する位置に嵌装固定され、前記ナット孔には、環状凸壁を形成したパッドを設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention described in
本発明によれば、雄ネジのネジ山を潰すことなく、また、作業者の熟練度合いに関わらず適度なボルト・ナットの締結状態を生じせしめ、且つ高い緩み止め効果を得ることができるようになった。 The present invention makes it possible to achieve an appropriate tightening state of bolts and nuts without stripping the male screw threads, regardless of the skill level of the worker, and achieves a high degree of anti-loosening effect.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明を構成する各部の大きさや形状、位置関係は本発明の理解を促すことを目的として概略的に記した。また、各構成要素の材料や材質などは好適な組み合わせとして開示するものであり、本発明の主旨を逸脱することなく、この効果を達成可能な変更を妨げるものでない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
The size, shape, and positional relationship of each part constituting the present invention are described generally for the purpose of facilitating understanding of the present invention. Furthermore, the materials and qualities of each component are disclosed as preferred combinations, and modifications that can achieve the effects of the present invention without departing from the spirit of the present invention are not prohibited.
ナット1は、ナット孔の内周面102の一部に雌ネジ部101を設けたナット体10と、複数のローラー110を配した一方向回転機構11とで構成される。また、本実施の形態ではナット孔開口部(ボルトとの締結時に対象物に接する側)に樹脂製のパッドPを設けてなる(図1、図2、図6)。
The
ボルト2は、ボルト軸が円筒部21と雄ネジ部22とからなる半ネジボルトである。該円筒部21の該ボルト軸先端側の領域において、一方向回転機構11のローラー110が相対して位置する構造である。(図4)
The
ここで、一方向回転機構の代表的な構造と原理は、例えば、前掲の特許文献2に開示されているように、互いに同心に組み合わされた2個の部材のうち、一方の部材が両方向回転運動をした場合に、このうちの一方向の回転運動のみを他方の部材に伝達する場合に利用される機構である。この機構は「ワンウェイクラッチ」とも称され、具体的には、例えば、日本精工株式会社から発売されている「シェル型ローラクラッチ」を利用することができる。
A typical structure and principle of a one-way rotation mechanism is, for example, as disclosed in the above-mentioned
被固定物Aを、対象物B(ここでいう対象物とは、機械や建造物など、被固定物Aを固定する対象を指す。)へ取り付ける際の手順について説明する。なお、予め被固定物A及び対象物Bには、半ネジボルト2の円筒部21が挿通する径の孔を設けているものとする。
The procedure for attaching object A to target object B (target object here refers to a machine, building, or other object to which object A is to be attached) is explained below. Note that object A and target object B are assumed to have holes with a diameter large enough to insert the
被固定物Aを対象物Bの所定位置へ合わせ、半ネジボルト2のボルト軸を挿通した後、該該ボルト軸の先端部に設けた雄ネジ部22へナット1の雌ネジ部101を螺合させ、ナット体10を締め付けることで、ボルト頭、被固定物A、対象物Bそしてナット1とで一体的な締結状態が得られる。(図4)
The object to be fixed A is aligned with the specified position of the object B, the bolt shaft of the half-threaded
このとき、パッドPを介在させたことで該パッドPの弾性により付勢された状態で固定されることとなり、より安定した締結状態を維持することができる。さらに、図1、2、3、6に示すように該パッドPには対象物B側に向けて環状凸壁P1を設けており、締結時に生じる弾性形状によりナット孔への防水効果を担っている。なお、該パッドPはタイプAのデュロメーターで測定した硬度が65乃至75が好適である。 At this time, by using the pad P, the nut is fixed in a biased state due to the elasticity of the pad P, and a more stable fastening state can be maintained. Furthermore, as shown in Figures 1, 2, 3, and 6, the pad P has an annular convex wall P1 facing the object B, and the elastic shape that is generated when fastening provides a waterproof effect for the nut hole. The pad P is preferably of hardness between 65 and 75 as measured with a type A durometer.
一方向回転機構11は、ボルト軸の円筒部21に相対し、該円筒部21の一方向の回転時(図5(A))にはローラー110へは該回転トルクは伝わらないが、他方向の回転時(図5(B))には該回転トルクは伝わる。
つまり、ナット体10を締め付ける方向(右回転)へと回転させたときには、該回転トルクは該ローラー110へは伝わらずナット体10は空転し、雄ネジ部22との螺合が進むが、該ナット体10を緩める方向(左回転)へと回転させようとすると、該回転トルクは該ローラー110へ伝わり、クラッチ機構が働くことから左回転しない構造である。
The one-
In other words, when the
ナット1よる締結が完了し、ボルト頭、被固定物A、対象物Bそしてナット1とで一体的な締結状態が形成された後、これを緩めるためにはナット体10を左回転させなければならないところ、同回転方向のトルクは、上述の仕組みにより一方向回転機構11が働くことから、該機構を破壊するほどの力が加わらない限り、ナット体10が左回転することはない。
即ち、通常の使用状態において、本発明の半ネジボルト用ナットが緩むことはない。
After fastening by
That is, under normal use conditions, the nut for a half-thread bolt of the present invention will not loosen.
本実施の形態によれば、ナットの締め付け作業が容易であるうえ、適度に締結状態を生じせしめるとともに、高い緩み止め効果を得ることができる。 This embodiment makes it easy to tighten the nut, creates a proper tightening state, and provides a high degree of anti-loosening effect.
本発明と、通常のボルト・ナットを比較試験体として対比試験(NAS3350準拠ねじの緩み評価試験/JFEテクノリサーチ株式会社)を行った。
・試験装置:動電式振動試験装置(IMV社製i230)
・試験規格:米国航空企画NAS3350加速振動試験
<試験方法>
ねじの締結体を治具本体に空けた長穴内で自由に上下振動させて、ねじ締結体に衝撃力を繰り返し加える。NAS3350では振動数、振動幅、衝撃幅、振動回数は以下の値に規定されている。
・規定振動数:30Hz
・規定振動幅:11.4±0.4mmp-p
・規定衝撃幅:19mm
・規定振動回数:30,000回(約17分)
A comparative test (NAS3350-compliant screw loosening evaluation test/JFE Techno-Research Corporation) was conducted using the present invention and a normal bolt and nut as comparative test specimens.
・Test equipment: Electrodynamic vibration test equipment (IMV i230)
・Test standard: US aviation standard NAS3350 accelerated vibration test <Test method>
The screw fastener is allowed to vibrate up and down freely within a long hole drilled in the jig body, and impact forces are repeatedly applied to the screw fastener. NAS3350 specifies the vibration frequency, vibration amplitude, impact amplitude, and vibration count as follows:
・Regulated frequency: 30Hz
・Specified vibration width: 11.4±0.4mmp-p
・Specified impact width: 19 mm
- Specified number of vibrations: 30,000 times (approximately 17 minutes)
<試験手順>
(1)試験体であるボルト、ナット類を試験治具に取り付ける。M8スロットの中央長穴を使用する。
(2)締付トルク12.6N.m(ニュートンメートル)にて試験体を締め付ける。範囲12.6~13.0N.m
(3)ボルトとナットにマーキングを施す。
(4)NAS3350規格の家臣条件にて振動試験を行う(30,000回)。
(5)試験途中にゆるみが生じた供試品は、加振を止めて試験終了とする。試験開始からの緩みが生じるまでのおよその時間を記録する。
(6)試験後、合いマーク箇所の写真を撮影する。
(7)合いマークにずれが無い検体に関して、緩みトルクを測定する。
<Test procedure>
(1) Attach the bolts and nuts to be tested to the test jig using the central long hole of the M8 slot.
(2) Tighten the test specimen with a tightening torque of 12.6 N.m (Newton meters). Range: 12.6 to 13.0 N.m.
(3) Mark the bolts and nuts.
(4) Conduct vibration testing under NAS3350 standard conditions (30,000 times).
(5) If any specimen becomes loose during the test, the vibration is stopped and the test is terminated. The approximate time from the start of the test until the specimen becomes loose is recorded.
(6) After the test, take a photograph of the match mark location.
(7) For specimens with no misalignment of the alignment marks, measure the loosening torque.
<試験結果>
NASねじ緩み試験結果を以下に示す。ボルト&ナット構成品は、試験体は試験時間1分48秒でねじが緩んで締結体が脱落したのに対し、本発明品は3万回の振動試験後の合マークのずれ量が360度以下であり、NAS3350試験の合格判定基準を満足した。
さらに、締付トルクが12.6N・mに対して、緩みトルクは31.3N・mという高い数値を得た。締付トルクと緩みトルクの関係は素材や使用状況など様々要因で左右されるものの、締め付け直後であれば締め付け時の70~80%程度のトルクで緩むとも言われている。このことから、本発明によれば極めて高い緩み止め効果が得られることが明らかとなった。
<Test Results>
The results of the NAS thread loosening test are shown below. The bolt and nut components of the test specimen loosened their threads in 1 minute 48 seconds of testing, causing the fastener to fall off, whereas the product of the present invention had a misalignment of the alignment marks of 360 degrees or less after 30,000 vibration tests, satisfying the pass criteria for the NAS3350 test.
Furthermore, the tightening torque was 12.6 Nm, while the loosening torque was a high 31.3 Nm. Although the relationship between tightening torque and loosening torque is influenced by various factors such as the material and the usage conditions, it is said that if tightened immediately, loosening will occur at about 70-80% of the torque at the time of tightening. From this, it is clear that the present invention can provide an extremely high loosening prevention effect.
本発明は、従来のボルト・ナットのように強い締め付け力を頼りに締結状態を維持せんとするものでなく、一定の締結状態を得た後は、一方向回転機構により緩み止め効果を得る構造であることから、例えば、被固定物A又は対象物Bがガラスやレンガ、また陶器や磁器その他物理的な力に対して脆い素材である場合に特に有効である。
また、一旦締め付け施工が完了した後に定期点検が困難な場所に幅広く利用が期待されるものである。
The present invention does not rely on a strong tightening force to maintain the fastened state as with conventional bolts and nuts, but has a structure that uses a one-way rotation mechanism to prevent loosening after a certain fastened state is achieved, and is therefore particularly effective in cases where, for example, the object to be fixed A or the target object B is made of glass, brick, pottery, porcelain, or other materials that are fragile to physical forces.
It is also expected to be widely used in places where regular inspection is difficult once tightening construction has been completed.
1 ナット
10 ナット体
101 雌ネジ部
102 内周面
11 一方向回転機構
110 ローラー
2 半ネジボルト
21 円筒部
22 雄ネジ部
A 被固定物
B 対象物
P パッド
P1 環状凸壁
Claims (1)
該ボルトは、ボルト軸が円筒部と雄ネジ部とからなる半ネジボルトとし、
前記ナットは、ナット孔の内周面に前記雄ネジが螺合する雌ネジが該内周面の一部に形成され、且つ、
該ナットが前記雄ネジに螺合して締結される時に、シェル型ローラクラッチ式の一方向回転機構が前記円筒部の一部に相対する位置に嵌装固定され、
前記ナット孔には、環状凸壁を形成したパッドを設けた半ネジボルト及び該ボルト用ナット。 A bolt and a nut for clamping and fixing a plurality of objects to each other ,
The bolt is a half- thread bolt having a bolt shaft consisting of a cylindrical portion and a male thread portion,
The nut has a female thread formed on a part of an inner circumferential surface of a nut hole, into which the male thread is screwed, and
When the nut is screwed onto the male screw and fastened, a shell-type roller clutch type one-way rotation mechanism is fitted and fixed at a position facing a part of the cylindrical portion ,
A half-threaded bolt and a nut for said bolt , each of which has a pad formed with an annular convex wall in the nut hole .
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