JPS5918564B2 - ボ−ルトナツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はボールドナツトに関するものであり、更に詳
しくのべると、ゆるみ止めのために２個のナンドを用い
、締結後一方のナツトをそれぞれロック状態にし得るボ
ールドナツトに関するものである。

一般にボールドに螺合するナンドが特にシングルナンド
の場合、強固に締めつけても連続的なまたは激しい振動
にあって容易にゆるむため、これを防止する目的として
いわゆるダブルナンドが用いられていることは周知の通
りである。

しかしダブルナンドの場合でも応々にしてその操作上の
ミスや使用場所によっては簡単にナツトがゆるむ場合が
生じる。

これは正しり締めつけ方が採られていないことによるこ
とが殆んどである。

それ以外の方法としてはナツトのゆるみに対する防止手
段として従来は、例えばナンドに孔をあけ、別体の弾性
部材をナツトの孔に係合して摩擦抵抗によるナンドのゆ
るみを防止する等を採用していた。

しかしこれらもナツトの締付時には締付力があるが、振
動に対してはゆるみ防止を全うすることが出来ないとい
う欠点があった。

一般に、ねじを締めつけた場合、ボールドには引張力が
生じ、被締付体に締付力が与えられるが、コノ締付力の
低下現象を「ねじのゆるみ」と称している。

そして「ねじのゆるみ」を代表する例が、ボールドに対
するナツトのゆるみ現象であり、過去永年に亘つ℃この
ナンドのゆるみ止めに種々の工夫が試みられてきた。

また一般に知られ℃いる如く、ねじ例えばボールドに対
してナンドを締めつける時に必要な締めつけトルクＴは
、一度締めつけられたナンドを戻すために必要なゆるめ
トルクＴ′に対してＴ＞Ｔ’の関係が成立する。

゛従って理論的には一度締めつけたナツトは外力を
加えない限り、ゆるむことはないはずである。

ところが現実の問題としてボールドとナンドが回つ℃ナ
ンドが脱落するようなことが屡々生ずるのである。

その原因は次のようなものである。

即ち、このような現象を生じるとき、多かれ少なかれ振
動または間歇的な衝撃が作用し１静摩擦係数がはるかに
小さい動摩擦係数となり、ねじ面の摩擦係数も同様に小
さくなる。

その結果、ごく小さな外力でもゆるみ方向に働けばＴ′
≦０となって、ナンドがゆるみ方向に回転することが考
えられる。

従ってゆるみ止め、若しくはゆるみ防止としての対策は
、（１）細目ねじを使う、（２）ナツトの座面の摩擦を
大きくする、（３）ねじ面の摩擦係数を大きくする、こ
とである。

この発明は上記の（３）に相当する発明である。

この発明の目的は、ボールドを二重構造にし、ねじ面の
摩擦係数を大きくするものである。

またこの二重構造によって第１のナンドをロックし、第
２のナンドは第１のナンドと螺合する部分を形成するこ
とによって第２のナンドもロックされるよう構成された
二重ロック方式のゆるみ止めのボールドナツトを提供す
ることを目的とするものである。

以下、この発明の実施態様を例示した図面に基づいて説
明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すボールドナツトの要
部断面図である。

同図に於いて、１はボールド主体であり、このボールド
主体１はヘッド側２とセパレート側３とに分割が出来る
ように構成されている。

そしてヘッド側２はその一端から内部に向って中心に酸
ネジ孔４が穿設されており、該酸ネジ孔４にセパレート
側３から突出した小径ネジ部５を螺合することによって
ヘッド側２とセパレート側３とノ両者は一本のボールド
主体１を構成する。

前記した小径ネジ部５のネジピッチとボールド主体１の
外周ネジのピンチとは異なっていなければならない。

そして小径ネジ部のネジピッチの方が、外周ネジのネジ
ピンチより犬なることが望ましい。

６は第１ナンドの袋状のロックナンド（以下第１ナツト
という）であり、その内周に酸ネジＴを設けている。

この酸ネジ１は、ボールド主体１のネジと同方向であり
、且つ同ピンチで刻設されている。

８は第２ナンドのメインナツト（以下第２ナンドという
）であって、その一端が突出し、その外周に雄ネジ９が
刻設されており、第１ナンド６の酸ネジ１と第２ナンド
の雄ネジ９とが螺合する。

１０はボールド主体１のヘッド側２とセパレート側３の
接合部であり、第２ナンド８の中央部に前記接合部１０
が位置するようにして締めつける１１はセパレート側３
の端部に設けた回動用の掛合部材の凹溝である。

１２，１３は締付固定部材、１４は締付固定部材の透孔
である。

上記の如き構造のゆるみ止めボールドナツトは、先づ締
付固定部材１２，１３の透孔１４にボールド主体１を妖
挿し、反対側から第１ナツト６の酸ネジ１と、第２ナン
ド８の雄ネジ９とを螺合して一体としたナツト６．８で
締めつけ、次いでボールド主体２のセパレート側３の掛
合部材１１の凹溝を介してセパレート側３を左回転して
、第４図に示す如くヘッド側２とセパレート側３の接合
部１０が若干間隙が出来る程度に回転すると、第２ナン
ド８は、ボールド主体１の接合部１０を境にしてネジピ
ッチが異なるためねじ面の摩擦係数が極めて増大するこ
とになり強固にロック状態ニ保持される。

これは、第２ナツト８の雄ネジがヘッド側２の雄ネジに
よる締付力ａと該締付力ａと反対方向に加わるセパレー
ト側３の雄ネジによる締付力すとによって強固なロック
状態に保持されるのである。

更にナツト６．８の一方がゆるみ方向に回転してもそれ
に伴なうネジ部が複数のネジ部に螺合しており、またそ
れぞれがナツトの締まり方向に働こうとするために完全
なゆるみ止めが行なえるのである。

このことを以下理論的に説明する。

第７図ａ、ｂはボルト、ナンド負荷状態を示すものであ
り、第１図ａはボルト・ナンドのロック前の状態、第７
図すはロック後の状態である。

そして２１はボルト、２２はメインナンド、２３はロッ
クナンドである。

上記第１図における各部名称と記号は第１表の通りであ
る。

ネジは全て右ネジ１条とする。

従ってネジのリードはピンチに等しい。

また、５ｍ °°β”＝・”” −−−−−−−−−（１）５ｍ 石β”” ｚｄｚ なる関係がある。

２３のロックナンドを左回転したとき、ロック作用を生
せしめるためには Ｌ ｔ ＜ Ｌｍ ・・・・・・・・
・（２）なる関係がある。

メインナンド２２とロックナツト２３をロック用のネジ
ではめ合わせ、第１図ａの太線で示シタ面同志で接触さ
せた状態でメインのネジが加工しである。

この状態で一体となったナンドをボルトの雄ネジにねじ
込み、所定の締付は力Ｆｆのもとに締付ける。

その際必要なトルクＴ２ｆは Ｔ２ｆ二１／２（ｄｍ（１１５μｍ＋ｔａｎ臨）＋ｄｗ
μ。

）Ｆｆ ・・・・・・・・・（３）で与えられる。

この状態が第１図ａである。次に、メインナツト２２は
そのままでロックナンド２３だけを左回転してロックす
る。

ロックナンド２３の左回転に伴って、まず第１図すにお
けるメインのネジで太線で示した接触が生じ、そのリー
ドに沿ってロックナツト２３が持ち上げられ、鎖線で示
した面同志が離れる。

さて、メインのネジとロック用のネジとでは式（２）で
示す関係があるために、第１図すのロック用ネジにおい
て太線で示した接触が生じ、ロックナンド２３の左回転
は阻止される。

さらにトルクを加えながらロックナンド２３の左回転を
続行すると、Ｆｔなるロック力を生じてゆるみ止めの効
果をもつようになる。

Ｆｔなるロック力を生せしめるために必要な、ロックナ
ンド２３をロックするトルクＴ３ｔは Ｔ３ｚ＝１７２（ｄｍ（１，１５μｍ＋ｊａｎβｍ）＋
ａｚ（１，１５ｔｔｌ、、−ｔａｎβｔ））Ｆｔ−＜４
）で与えられる。

第１図ａの状態においては、メインナンド２２に生シて
いる力Ｆｍは、締付は力Ｆｆに等しい。

ロックナンド２３を左回転してロッキングしたとき、ボ
ルト・ナンド本来の締付は力Ｆｆは変化しないが、Ｆｍ
は Ｆｍ−Ｆｆ＋Ｆｔ ・・・・・・・・・（５）
の関係のもとに増大する。

メインのネジにおけるメインナツト２２とのはめあい長
さは、Ｆｆの１．５倍の力が作用しても破壊しないよう
に設計されている。

また、メインのネジにおけるロックナツト２３とのはめ
あい長さは、Ｆｆの０．５倍の力が作用しても破壊しな
いように設計されている。

従って九＝１．５Ｆｆ ・・・・・・・・
・（６）Ｆｌ ＝ ０．５ Ｆｆ−−−−−−−（７）
の関係のもとにロックすることができる。

なお、式（６）および（７）は、式（５）の関係を満足
している。

なお、ロック用ネジにおける強度は、直径カ大きいので
ある程度はめあい長があれば問題はない。

式（７）を式（４）に代入すれば Ｔ ３ ｔ ＝１／４ （ｄｍ（１，１５ｔｉｒｎ 十
ｔａｎβ品）十ｄｚ（Ｌｉ２ ｔｔｌ−ｔａｎβｔ））
Ｆｆ”（８）となる。

ボルト・ナンド本来の締付は力Ｆｆについては、一般に
ボルトの降伏点（または耐力）σ、の７０チを目安とし
てよいようである。

従ってネジの有効面積をＡ８とすれば Ｆ（＝０，７Ａ８σ１ ・・・・・・・・・（
９）で与えられるのである。

次に、具体的にロックナツト２３をロックスルトルクＴ
３ｔの計算例を示す。

メインのネジ・・・Ｍｌ Ｏ（Ｐ＝１．５ ）ロック用
のネジ・・・Ｍ１６ｘ１ の場合について計算する。

ここにおいてメインのネジの有効径ｄｍをｄｍ＝９．０
２６ ｒｒｒｍとすると、 １．５ ｊａｎβｍ−ｆｆＸ９．０２６−〇・０５２９となり・
ロック用のネジの有効径ｄｔを ｄｔ＝１５．３５０＋ｏｎとすると、 ■ ｔａｎβｔ−□８□５．３５−０・０２０７どなる・ま
たメインナンドの座面の平均直径ｄｗは、メインナツト
の対向する２辺を２２ｒＩｒ１ｎ１そして孔の径をｌ１
ｍとすると、 ２２＋１１ ｄｗ二□”＝１６．５ｍｍとなる。

しかしてメインのネジ、ロック用のネジ、メイナットの
座面の夫々の摩擦係数μｍ、μｔ、μＷはμｍ−μｔ−
μＷ二０．１５であるから、式（３）より Ｔ２ｆ＝ １／２ （９，０２６（１，１５Ｘ０．１５
＋０．０５２９）＋ １６．５ Ｘ Ｏ，１５） Ｆ
ｆ ＝２，２５５Ｆｆ ・・・・・・・・・
αＯ）式（８）より Ｔ３ｔ＝１／４（９，０２６（１，１５ＸＯ，１５８０
，０５２９）＋ １５．３５ （１，１５Ｘ０．１５−
０．０２０７））Ｆｆ＝１．０９１Ｆｆ
・・・・・・・・・（１１）ボルトの強度区分は８
．８とする。

σｒ ＝６４ ｋｇｆ／ｍ７ （最小）ＡＢ”５８
．０ｒＩｔ１ｊｔ 式（９）より Ｆｆ＝０．７×５８Ｘ６４キ２６００ｋｇｆ弐α０）よ
り Ｔ２ｆ＝２．２５５Ｘ２６００＝５８６ｋｇｆ−Ｏｎ式
αυより Ｔ３ｚ＝１，０９１ Ｘ ２６００＝２８４ｋｇｆ−ｃ
ｒｒ１となるのである。

第２図に示す他の実施例では第１図と異なり第１ナツト
６は一端が突出し、その外周に雄ネジ９を刻設し、また
第２ナンド８は袋ナツトであり、その内周に酸ネジ７を
設けている。

またボールド主体のヘッド側２とセパレート側３の接合
部１０は、第１ナツト６の中央部に位置している。

なお第２図中、第１図と同一部材は同一の符号をもって
表している。

また第２図の場合ボールド主体１のヘッド側２とセパレ
ート側３の接合部１０が第１図と異なって間隙が示され
ていないが、これは掛合部材としての突起１６を回動さ
す以前の状態を示したものである。

第３図は第２図のボールドナンドの各部材を分離して並
べ、その要部を断面で示したものである。

上記においてセパレート側端部に設ける回動部材とＬ℃
は溝１１や突起１６を説明したが、このほかに孔１７も
採用することができる。

そして突起１６の形状としては、第５図に示されるよう
な四角形、相対する短辺を弧状とした長方形のほか通常
の長方形やその他の多角形であってもよく、また孔１１
としては第６図のような六角形のほか四角形、その他の
多角形でもよい。

上述した如くこの発明によるゆるみ止めのボールドナツ
トはボールドを二重構造とし、これに螺合さすナツトを
ダブルナンドとすると共にこれらナツトを互に螺合させ
るという構造で、二つのナツトをロックするものである
から、従来には全く見られない完全なゆるみ止めのボー
ルドナツトが得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すボールドナツトの要
部断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示すボール
ドナツトの要部断面図、第３図は第２図の分解部分断面
図、第４図は、第１図の円形部分Ａの拡大断面図、第５
図はボールド主体のセパレート側端部に設ける突起の形
状を示す平面図、第６図は同じくセパレート側端部に穿
孔する孔の形状を示す平面図、第７図ａ、ｂはボルト、
ナツトの負荷状態を示す説明図である。 １・・・・・・ボールド主体、２・・・・・・ヘッド側
、３・・・・・・セパレート側、４・・・・・・雌ネジ
孔、５・・・・・・小径ネジ部、６，８・・・・・・ナ
ンド、？・・・・・・雌坏ジ、９・・・・・・雄ネジ、
１１・・・・・・凹溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周ネジ部分のナツト締付位置の任意個所でヘッド
   側とセパレート側に分離可能なボールド主体であって、
   その端部に回動用の掛合部材を設け、さらに前記ヘッド
   側とセパレート側のいずれか一方に小径ネジ孔を有し、
   他方に小径ネジ部を突設し℃この小径ネジ孔に小径ネジ
   部を螺合することによって二重構造を構成する一本のボ
   ールド主体と、該ボールド主体の外周ネジに螺合する２
   つのナツト即ち、一方の端部が突出し、その外周に前記
   ボールド主体のネジ部分と同方向で且つ同ピンチの雄ネ
   ジを設けたメインナンドと該メインナツトの雄ネジに螺
   合する酸ネジを設けた袋状のロックナツトからなること
   を特徴とするボールドナンド。 ２ ボールド主体の外周ネジと、小径ネジ部のネジとが
   同方向の右ネジであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のボールドナツト。 ３ ボールド主体の外周ネジと小径ネジ部のネジピッチ
   が異なってＵ、−ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のボールドナツト。