JPH06185510A - ボルト・ナットおよびレンチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 柔らかい材質で作製してもレンチで回したと
きに角などが潰れない様にする。 【構成】 ボルト１は、頭部３の外形を円形に成形する
とともに、頭部の外周面に軸方向の半円状の溝５…を４
箇所形成し、ナット６は、外形を円形に成形するととも
に、外周面に軸方向の半円状の溝９…を４箇所形成し、
レンチ１０は、ボルトの頭部やナットを収納可能な嵌合
窪部１４を先端に形成し、嵌合窪部の内周面形状を円形
に成形し、該内周面に軸方向の突条１５…を４箇所形成
し、突条は軸方向に挿通した丸ピン１７…の周面により
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数部材を締め付けて
固定するボルト・ナット、およびこれらボルト・ナット
を締めたり緩めたりするレンチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なボルトは頭部の形状を六
角形に成形し、また、ナットの形状も一般的には六角形
に成形してある。しかしながら、この様な六角形のボル
トやナットは、強く締めすぎたり、或はサイズが合わな
いレンチを使用して回したときに六角形の角が潰れてし
まうトラブルが少なからず発生する。このため、図１２
に示すように、花弁状の窪みを頭部の先端面に形成した
ボルト、またナットの形状を円形に成形し、外周面に軸
方向の角溝を形成した丸ナット（図示せず）、頭部の先
端面に小さな丸い窪みを同一円周上に複数形成したボル
トなど特殊形状のボルト・ナットが開発されている。ま
た、ボルトの頭部の先端面に六角形の窪部を形成し、断
面が六角形のレンチによって締めたり緩めたりするボル
トとレンチが広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特殊形
状のボルト・ナットは、頭部の先端面に花弁状の窪みや
小さな丸い窪みを多数形成しなければならないので加工
が煩雑となり、生産の合理化が困難である。また、特殊
形状のボルト・ナットを回すレンチも加工が面倒である
ばかりでなく、溝に係合する爪や小さな窪みに嵌合する
ピンの強度、正確にはピンとレンチ本体との接合部分の
曲げ応力に対する強度を構造上高めることができない。
このため、レンチ全体の強度を高めることが困難であ
り、強固に締め付けることも困難である。更に、ボルト
の頭部に六角形の窪部を形成したボルトを回す六角レン
チは、角に力が集中するので角が潰れ易く、潰れ難くす
るには固い材質の特殊鋼を使用しなければならない。さ
らにまた、従来のボルト・ナットは、締め付けたり緩め
たりしたときにレンチが当接する部分が塑性変形し易い
ので、アルミニウムやプラスチックなど比較的柔らかい
材質で製作することが事実上困難であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、ボルトは、軸部の一端に頭部を有し、軸
部の外周面に雄ねじ部を形成したボルトにおいて、頭部
の外形を円形に成形するとともに、該頭部の外周面に位
相を変えて等間隔で軸方向の半円状の溝を複数形成した
ことを特徴とする。また、ナットは、ボルトの雄ねじ部
に螺合する雌ねじ部を孔の内周面に形成したナットにお
いて、ナットの外形を円形に成形するとともに、ナット
の外周面に位相を変えて等間隔で軸方向の半円状の溝を
複数形成したことを特徴とする。そして、これらのボル
トやナットを回すレンチは、ボルトの頭部やナットを収
納可能な嵌合窪部を先端に形成したレンチにおいて、嵌
合窪部の内周面形状を円形に成形し、該内周面に軸方向
の突条を複数形成し、突条は軸方向に挿通した丸ピンの
周面により構成され、しかも丸ピンは摺動可能に設けら
れていることを特徴とする。

【０００５】

【作用】ボルトの雄ねじ部にナットの雌ねじ部を螺合し
て締め付けると、ボルトの頭部とナットとの間の部材を
締め付けて固定することができる。そして、レンチによ
りボルトやナットを回す場合、嵌合窪部内にボルトの頭
部やナットを嵌合するとともに、レンチの突条をボルト
やナットの半円状溝内に係止し、この状態でレンチを回
すと突条の周面が半円状の溝の内面を周方向に押圧す
る。つまり、トルクはレンチの半円状の溝面、丸ピン、
ボルトの半円状の溝面の順に伝達される。丸ピンに生じ
る応力は、丸ピンの直径を剪断面とした剪断応力のみで
ある。従来の方法での曲げ応力は生じない。この事が従
来にない特異な点である。したがって、レンチを強い力
で回してもボルト或はナットは損傷することなく回る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１に示すボルト１は、軸部２の一端に軸部２
の直径よりも大径な断面円形の頭部３を形成し、軸部２
の他端から途中までの周面に雄ねじ部４を形成し、上記
頭部３の外周面には９０度位相を変えて等間隔で軸方向
の溝５…を４箇所形成したものである。溝５…は、図２
（Ｄ）に示すように、略半円状で頭部３の上端から下端
まで貫通させて形成してある。したがって、ボルト１の
頭部３に溝５…を形成する場合には先端の断面形状が半
円形のカッターを使用して簡単に加工することができ
る。

【０００７】上記したボルト１に螺合するナット６は、
外径が頭部３の外径と同じ短尺円柱体であり、中心に開
設した孔７の内周面には雄ねじ部４に螺合する雌ねじ部
８を形成し、外周面には９０度位相を変えて等間隔で軸
方向の溝９…を４箇所形成してある。そして、この溝９
…は、図２（Ｅ）に示すように、略半円状で外周面の一
端から他端まで貫通させて形成してある。したがって、
ナット６の外周面に溝９…を形成する場合には、先端の
断面形状が半円形のカッターを使用して簡単に加工する
ことができる。なお、ナット６の各溝９の曲率は、ボル
ト１の溝５の曲率と同じに設定する。

【０００８】また、ナット６は、孔７が貫通しているも
のに限らず、一方の開口部を塞いで袋ナットにしてもよ
い。

【０００９】この様な構成からなるボルト１とナット６
を締めたり、或は緩めたりするときに使用するレンチ１
０は、図１に示すように、手で握る横棒１１の中央に軸
１２を接続したＴ字状であり、軸１２の先端（図中下
端）に太径部１３を形成し、該太径部１３の先端面にボ
ルト１の頭部３やナット６の外径よりも少し大きな断面
円形の嵌合窪部１４を形成し、この嵌合窪部１４の内周
面に９０度位相を変えて等間隔で軸方向の突条１５…を
４箇所形成してなる。突条１５…を形成するには、本実
施例では嵌合窪部１４の内周面と同一円周に中心を合わ
せ、或は嵌合窪部１４とボルト１の頭部３の外周面との
間のクリアランスの中心円周上よりも僅か外側に中心を
合わせて貫通孔１６…を軸方向に穿設し、各貫通孔１６
にピン１７を挿通し、貫通孔１６の上開口部から突出し
たピン１７の上端に抜け止めのリング１８を嵌合し、嵌
合窪部１４の内側に突出したピン１７の周面を突条１５
とする。この様にして使用するピン１７は、ボルト１や
ナット６の溝５…，９…内に周面が嵌合するように外径
を設定する。

【００１０】また、レンチ１０の軸１２の途中にはピン
１７が上方に抜けることを防止するために鍔部１９を形
成してある。なお、ピン１７の抜けを防止するために
は、図３に示すように、上端に鍔２０を有するピン１
７′を使用して、太径部１３の上方の軸部にＥリング２
１を嵌めるようにしてもよい。

【００１１】この様な構成からなるレンチ１０を使用し
てボルト１を締めたり、或は緩めるには、嵌合窪部１４
内にボルト１の頭部３を嵌合するとともに、突条１５と
してのピン１７の周面をナット６の溝９内に入れ、この
状態でレンチを回動する。例えばレンチ１０を図中時計
方向に回動すると、図４に示すように、ピン１７の外側
の周面がレンチ１０の孔の内周面に圧接するとともに反
対側の周面がボルト１の溝５の内面に当接する。したが
って、レンチ１０の偶力はピン１７を介してボルト１の
溝５の内面に伝達され、ボルト１を回すことができる。
この場合、ピン１７にはレンチ１０の偶力とボルト１の
反力により生じる剪断力は、ピン１７の中心線を含む面
にボルト１の溝５の長さに亙って発生する。したがっ
て、単位長さ当りの剪断力は小さくて済み、大きな偶力
を伝達するためにはピン１７の長さとボルト１の溝５の
長さを適宜に設定するだけでよい。なお、ピン１７を摺
動可能にしたのは、ピン１７を溝９内に入れようとする
とき、その係合動作を行い易くするために、レンチ本体
の面より突出させた。また、上向き作業の場合は、重力
によってピン１７が突出しないので、スプリングを介在
させ、スプリングの付勢によってピン１７の先端を突出
させるようにしてもよい（図示せず）。

【００１２】強い力でボルト１を締めたり緩めたりを繰
り返すとボルト１の溝５が塑性変形することが考えられ
るが、万一変形したとしても、図５に示すように、溝５
の幅だけが増大するだけである。この様に、溝５が塑性
変形しても、突条１５（即ちピン１７）の周面が当る面
積に変化はない。したがって、締め付けたり緩めたりす
る際に何等の支障もない。また、図５に示すように、溝
５ａに物が当って角が損傷したとしても、同様に、締め
付けたり緩めたりする際には支障がない。つまり、塑性
変形が進行しても、バックラッシュが多くなるのみで、
トルクの伝達に関しては、初期の状態に比べて低下する
ことはない。また、丸ピン１７を介してボルトの溝面に
伝達された力は、接線方向ではなく、中心に向かってや
や傾斜している（図４）。この事が従来方法のトルク伝
達と異なる点である。

【００１３】なお、以上はボルト１を締めたり緩めたり
する場合について説明したが、上記したレンチ１０を使
用してナット６を締めたり緩めたりする場合も同様であ
る。また、レンチ１０のピン１７…は必ずしも４箇所全
てなくても、２箇所以上あれば充分に機能を果たすこと
ができる。

【００１４】次に、図６に示すボルト２２の第２実施例
は、軸部２３の一端に軸部２３の直径よりも大径な断面
円形の頭部２４を形成し、軸部２３の他端から途中まで
の周面に雄ねじ部２５を形成し、上記頭部２４の上端面
の中心に内周面が円形の窪部２６を形成し、該窪部２６
の内周面に９０度位相を変えて等間隔で軸方向の溝２７
…を４箇所形成したものである。溝２７…は、図７
（Ｇ）に示すように、略半円状で貫通はしていないが窪
部２６の有効深さまで形成してある。したがって、ボル
ト２２の頭部２４に窪部２６と溝２７…を形成する場合
には、細いドリルにより先に溝２７用の孔を穿設してか
ら太いドリルを使用して窪部２６を穿設すると簡単に加
工することができる。

【００１５】上記したボルト２２に螺合するナット２８
は、外径が頭部２４の外径とほぼ同じ円筒体であり、中
心に開設した貫通孔２９の内周面の一端から途中までの
範囲に雄ねじ部２５に螺合する雌ねじ部３０を形成し、
他端から途中までの範囲には９０度位相を変えて等間隔
で軸方向の溝３１…を４箇所形成してある。なお、ナッ
ト２８の溝３１の曲率は、ボルト２２の溝２７の曲率と
同じに設定する。

【００１６】また、溝３１を形成する場合に、ドリルに
より切削してもよいが、溝３１を貫通孔２９の内周面の
一端から他端まで貫通させてしまうようなときにはブロ
ーチ加工を行うと簡単に切削でき、溝３１…が切られな
かった内周面に雌ねじ部３０を形成しても充分なねじ強
度を有する。

【００１７】この様な構成からなるボルト２２とナット
２８を締めたり、或は緩めたりするときに使用するレン
チ３２は、図６に示すように、手で握る横棒の中央に軸
３３を接続したＴ字状であり、軸３３の先端（図中下
端）にボルト２２の窪部２６やナット２８の貫通孔２９
内に丁度嵌合する円柱状の太径部３４を形成し、該太径
部３４の周面に９０度位相を変えて等間隔で突条３５…
を軸方向に４箇所形成する。突条３５…を形成するに
は、本実施例では太径部３４の基端に形成したフランジ
部３６に９０度位相を変えて等間隔で孔３７…を太径部
３４の周面と同一円周上に中心を合わせ、或は図８に示
すようにクリアランス中心円より僅かだけ外側の同心円
上に中心を合わせて穿設し、上端に抜け止め鍔部３８を
有するピン３９を各孔３７内に挿通し、孔３７から突出
して太径部３４の周面からも突出しているピン３９の周
面を突条３５とする。なお、上記したピン３９は、ボル
ト２２やナット２８の溝２７…，３１…内に周面が嵌合
するように外径を設定する。また、レンチ３２の軸３３
の途中にはピン３９…が上方に抜けることを防止するた
めに、太径部３４の上方にＥリング４０を嵌める。

【００１８】この様な構成からなるレンチ３２を使用し
てナット２８を締めたり、或は緩めるには、レンチ先端
の太径部３４をナット２８の貫通孔２９内に嵌合すると
ともに、突条３５としてのピン３９の周面をナット２８
の溝３１内に入れ、この状態でレンチ３２を回動する。
例えばレンチ３２を図中時計方向に回動すると、前記し
た実施例と同様に、ピン３９の外側の周面がナット２８
の溝３１の内面に当接し、レンチ３２の偶力がピン３９
を介してナット２８の溝３１の内面に伝達され、これに
よりナット２８を回すことができる。この場合、ピン３
９にはレンチ３２の偶力とナット２８の反力により生じ
る剪断力は、ピン３９の中心線を含む面にナット２８の
溝の長さに亙って発生する。したがって、単位長さ当り
の剪断力は小さくて済み、大きな偶力を伝達するために
はピン３９の長さとナット２８の溝３１の長さを適宜に
設定するだけでよい。また、ピン３９と溝３１の数を増
やしてもよい。

【００１９】なお、以上はナット２８を締めたり緩めた
りする場合について説明したが、上記したレンチ３２を
使用してボルト２２を締めたり緩めたりする場合も同様
である。

【００２０】図９から図１１に示す実施例は、本発明に
係るナットをタイヤホイールのホイールナットとして使
用した例である。タイヤホイール４１の中心に貫通孔４
２を開設するとともに、該貫通孔４２の開口縁にテーパ
ー受面４３を形成する。一方、車軸のハブ４４の中心に
筒材４５を突設し、該筒材４５の外周面に雄ねじ部４６
を形成し、また、ハブ４４からは位置決め兼トルク伝達
用のピン４７…を複数箇所突設する。

【００２１】ホイールナット４８は、一方の開口部を閉
塞した所謂袋ナットであり、孔の内周面に前記雄ねじ部
４６に螺合する雌ねじ部４９を形成し、外周面には６０
度位相を変えて等間隔で軸方向の溝５０…を６本形成
し、孔の開口部側にはテーパー押圧面５１を有する鍔部
５２を形成し、該鍔部５２の外周に緩み止め用Ｏリング
５３を嵌めてある。なお、図中５４…は通気孔である。

【００２２】この様な構成からなるホイールナット４８
によりタイヤホイール４１を取り付けるには、ハブ４４
から突出しているピン４７…をタイヤホイール４１の裏
側に形成してある孔乃至窪部５５に嵌めるとともにホイ
ール４１の中心開口部内にハブ４４の筒材４５を挿通
し、ホイールナット４８の雌ねじ部４９に筒材４５の雄
ねじ部４６を螺合し、ホイールナット４８を締め付け
る。

【００２３】ホイールナット４８を締め付けるレンチ
は、突条の数は異なるが構造的には図１に示すレンチ１
０と同様であり、軸の先端に形成した太径部の先端に円
形の嵌合窪部を形成し、該嵌合窪部の内周面に軸方向の
突条を６０度位相を変えて６箇所形成してある。したが
って、このレンチの嵌合窪部内にホイールナット４８を
嵌合してレンチを回すと、突条がホイールナット４８の
溝５０…を周方向に押圧してホイールナット４８を締め
付けることができる。そして、ホイールナット４８が締
め付けられると、ナット４８のテーパー押圧面５１がホ
イール４１のテーパー受面４３を押圧するので、ホイー
ル４１の中心が車軸の中心に一致した状態で固定され
る。なお、本実施例では車軸のトルクはピン４７…を介
して伝達するので、ホイールナット４８や筒材４５にト
ルクが掛かることはない。

【００２４】これまで説明したレンチの実施例は、それ
ぞれＴ字状であるが、本発明に係るレンチはこれに限定
されるものではなく、Ｌ字状でも或はドライバーのよう
に軸の端部に太めの握り部を設けたものでもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるボル
ト・ナットは、締め付けたり緩めたりする場合に溝の内
面に力を受けるので、レンチ操作により強い力を受けて
も損傷することは殆どないし、応力が分散されるのでア
ルミニウムやプラスチックなどの比較的柔らかな素材で
製作することもできる。また、各部分の形状は円形で充
分であり、さらに高い精度を要求されないので、加工が
極めて容易である。さらに、締め付けたり緩めることを
繰り返して溝が万一塑性変形したとしてもレンチを使用
してそのまま締め付けたり緩めることが可能であり、機
能を損なうことがないし、物が当って溝の角が損傷して
も機能は確保されるし、体裁も損なうことがない。ま
た、本発明にかかるレンチは構造が簡単であり、力が集
中する突条もピンを使用することにより強度を確保し易
いし、製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボルト，ナット、およびこれらを回すレンチの
第１実施例の断面図である。

【図２】図１に示す実施例の各部の横断面図である。

【図３】レンチの他の実施例の要部の断面図である。

【図４】レンチを回した状態におけるボルトの溝とレン
チのピンとの関係を示す断面図である。

【図５】溝が変形したボルトの頭部の断面図である。

【図６】ボルト，ナット、およびこれらを回すレンチの
第２実施例の断面図である。

【図７】図６に示す実施例の各部の横断面図である。

【図８】図６に示すナットにレンチを嵌めた状態におけ
るピンの断面図である。

【図９】タイヤホイールの正面図である。

【図１０】ホイールナットの断面図である。

【図１１】ホイールナットによりタイヤホイールを固定
した状態の断面図である。

【図１２】花弁状の窪みを頭部の先端面に形成した従来
のボルトの断面図である。

【符号の説明】

１ ボルト ２ ボルトの軸部 ３ ボルトの頭部 ４ 雄ねじ部 ５ ボルトの溝 ６ ナット ７ ナットの孔 ８ 雌ねじ部 ９ ナットの溝 １０ レンチ １２ レンチの軸 １３ 軸の太径部 １４ 嵌合窪部 １５ 突条 １７ ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部の一端に頭部を有し、軸部の外周面
   に雄ねじ部を形成したボルトにおいて、頭部の外形を円
   形に成形するとともに、該頭部の外周面に位相を変えて
   等間隔で軸方向の半円状の溝を複数形成したことを特徴
   とするボルト。
2. 【請求項２】 ボルトの雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を
   孔の内周面に形成したナットにおいて、ナットの外形を
   円形に成形するとともに、ナットの外周面に位相を変え
   て等間隔で軸方向の半円状の溝を複数形成したことを特
   徴とするナット。
3. 【請求項３】 ボルトの頭部やナットを収納可能な嵌合
   窪部を先端に形成したレンチにおいて、嵌合窪部の内周
   面形状を円形に成形し、該内周面に軸方向の突条を複数
   形成し、突条は軸方向に挿通した丸ピンの周面により構
   成され、しかも丸ピンは摺動可能に設けられていること
   を特徴とするレンチ。
4. 【請求項４】 軸部の一端に頭部を有し、軸部の外周面
   に雄ねじ部を形成したボルトにおいて、頭部の端面の中
   心に内周面が円形の窪部を形成し、該窪部の内周面に位
   相を変えて等間隔で軸方向の半円状の溝を複数形成した
   ことを特徴とするボルト。
5. 【請求項５】 断面が円形の貫通孔の内周面に雌ねじ部
   を一端から途中まで形成し、他端から途中までの上記内
   周面に軸方向の半円状の溝を位相を変えて複数形成した
   ことを特徴とするナット。
6. 【請求項６】 ボルトの頭部に形成した窪部やナットの
   貫通孔に嵌合する断面円形の先端突部を有し、該先端突
   部の周面に突条を軸方向に形成し、該突条は軸方向に挿
   通した丸ピンの周面により構成され、しかも丸ピンは摺
   動可能に設けられていることを特徴とするレンチ。