WO2013030970A1 - 焼付き防止ナット - Google Patents

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聡 小長谷
山田　研也
禎辰 長谷川
智史 飯田
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株式会社青山製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • F16B35/044—Specially-shaped ends
    • F16B35/047—Specially-shaped ends for preventing cross-threading, i.e. preventing skewing of bolt and nut

Definitions

  • the present invention relates to a seizure prevention nut that hardly seizes even when a bolt is screwed in an oblique direction.
  • a bolt When screwing the bolt into the nut, it is desirable to insert the bolt while accurately aligning the axis of the bolt with the female thread axis of the nut.
  • a bolt may be inserted into a nut by a tool such as a power driver while the shaft center is slightly inclined.
  • the screw thread of the bolt fits into the valley part shifted by 1 pitch from the valley part that should be engaged with the female thread of the nut, and if it is screwed in as it is, seizure occurs. It can lead to serious troubles that cannot be separated.
  • a typical example is a case where a pilot portion (also referred to as a rod tip portion or a guide portion) is formed at the tip of a regular screw portion and a bolt is inserted obliquely as shown in Patent Document 1 of the present applicant.
  • the posture of the bolt is corrected by bringing the outer periphery of the tip of the pilot portion into contact with the female screw.
  • seizure prevention bolts have been proposed in which various screw threads are formed in the pilot portion to enhance the posture correction effect.
  • Patent Document 4 describes a technique for preventing seizure by eliminating incomplete threaded portions by cutting off the screw thread ends of bolts and nuts. However, this technique makes both bolts and nuts special shapes and cannot be used alone. Thus, it is considered that there is almost no prior art regarding a nut that does not cause seizure even when a bolt having a general shape is inserted obliquely.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-141343 Japanese Patent No. 3336257 International Publication No. WO2006 / 134626 Japanese Patent Laid-Open No. 10-274227
  • an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and provide a seizure prevention nut capable of reliably preventing seizure even when a generally shaped bolt is inserted obliquely. It is to be.
  • the incomplete female thread portion is formed on the nut body over 1 to 4 pitches.
  • the inner diameter of the regular female thread portion 21 formed on the nut body 20 is D1.
  • the nominal diameter of the bolt 10 is the same as the external thread diameter d
  • the above relationship is generally established and is not unique to the present invention.
  • the feature of the present invention is that, as shown in FIG. 1, an incomplete female screw portion 22 is formed at the end of the nut body 20 on the bolt insertion side.
  • the incomplete female thread portion 22 has an inner diameter D that is larger than (d + d1) / 2 and smaller than d, and is formed over one pitch or more from the end face of the nut body 20.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the bolt 10 is inserted with an inclination with respect to the nut of the present invention.
  • the bolt 10 can freely change the inclination angle of the axis around the point A, the bolt 10 can freely rotate between the state of FIG. 2 and the state of FIG. Also in the state of FIG. 3, the screw thread of the bolt 10 is only meshed with the incomplete female thread portion 22 of the nut at point A, and the other threads do not interfere with each other. It does not occur.
  • the incomplete female thread portion 22 is provided at least one pitch or more is so that the above-described effect can be obtained when the bolt 10 is inclined in any direction.
  • the opposite side may not be the incomplete female thread portion 22 at one pitch, so it is preferable to provide two pitches or more.
  • the incomplete female screw portion 22 is a portion that does not contribute to the fastening after the fastening is completed, there is no need to provide it more than necessary, and it is preferably 1 to 4 pitches, more preferably 2 to 4 pitches.
  • the incomplete female screw portion 22 is formed over three pitches from the end of the nut body 20.
  • the nut of the present invention has an advantage that seizure hardly occurs even when a bolt is screwed in an oblique direction at a larger angle compared to the conventional product. It is suitable for use.

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Abstract

　おねじ外径ｄ、おねじ谷径ｄ１のおねじ部を持つボルト１０が螺合されるナットであって、ナット本体２０に形成されためねじ部２１のボルト挿入側の端部に、内径寸法Ｄが（ｄ＋ｄ１）/２よりも大きく、ｄよりも小さい不完全めねじ部２２を１～３ピッチにわたり形成した構造である。これにより、ボルトが斜め方向にねじ込まれた場合にも、ボルトを不完全めねじ部２２との接触面を中心として回転させることができるので、焼付きに至ることが避けられる。

Description

焼付き防止ナット
　本発明は、ボルトが斜め方向にねじ込まれた場合にも焼付きが発生しにくい焼付き防止ナットに関するものである。
　ボルトをナットに螺合させる際には、ボルトの軸心をナットのめねじ軸心に正確に一致させながらボルトを挿入することが望まれる。しかし実際の自動車組立てライン等においては、軸心が多少傾いた状態のまま動力ドライバ等の工具によってボルトがナットに挿入されることがある。その場合には、ボルトのねじ山がナットのめねじの本来係合すべき谷部から１ピッチずれた谷部に嵌り込み、そのまま無理にねじ込むと焼付きが発生し、その後はボルトを容易に分離できないという重大なトラブルに至ることがある。
　そこで従来から、ナットに対して斜めに挿入された場合にも焼付きが発生しないように工夫されたボルトが種々提案されている。その代表的なものは本出願人の特許文献１に示されるように、正規ねじ部の先端にパイロット部（棒先部、ガイド部とも呼ばれる）を形成し、ボルトが斜め方向に挿入された場合にはこのパイロット部の先端部外周をめねじと接触させることによって、ボルトの姿勢を矯正するようにしたものである。また特許文献２及び特許文献３に示されるように、パイロット部にも各種のねじ山を形成し、姿勢矯正効果を高めた焼付き防止ボルトも提案されている。
　ところが、パイロット部は当然ながらボルトの正規ねじ部よりも細径であるから、正規ねじ部とパイロット部との間に小径ねじ部が形成されることが避けられず、この小径ねじ部において焼付きが発生することがある。またパイロット部は長くしてもボルトの傾きを軽減するだけで、焼付き防止には特別の効果がない。さらにパイロット部は締結状態においては締結力の向上に寄与しない無駄な部分となる。このため、パイロット部をあまり長くすることはコスト面でも資源面でも得策ではない。
　なお、特許文献４にはボルトとナットのねじ山端部を切り落とすことにより不完全ねじ部をなくし、焼付きを防止する技術が記載されている。しかしこの技術はボルトとナットの双方を特別な形状とするものであり、単独では使用できない。このように、一般的な形状のボルトが斜めに挿入された場合にも焼付きが発生しないナットに関する先行技術は、ほとんど存在しないものと考えられる。
特開平１０－１４１３４３号公報 特許第３３３６２５７号公報 国際公開公報ＷＯ２００６/１３４６２６ 特開平１０－２７４２２７号公報
　従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、一般的な形状のボルトが斜めに挿入された場合にも、焼付きの発生を確実に防止することができる焼付き防止ナットを提供することである。
　上記の課題を解決するためになされた本発明の焼付き防止ナットは、おねじ外径ｄ、おねじ谷径ｄ１のおねじ部を持つボルトが螺合されるナットであって、ナット本体に形成されためねじ部のボルト挿入側の端部に、内径寸法Ｄが（ｄ＋ｄ１）/２よりも大きく、ｄよりも小さい不完全めねじ部を１ピッチ以上形成したことを特徴とするものである。
　なお好ましい実施形態によれば、不完全めねじ部はナット本体に１～４ピッチにわたり形成される。
　本発明のナットは、めねじ部のボルト挿入側の端部に、内径寸法Ｄが（ｄ＋ｄ１）/２よりも大きく、ｄよりも小さい不完全めねじ部を形成したものである。このため本発明のナットはボルトが多少斜め方向に挿入された場合にも、ナットの不完全めねじ部のねじ山がボルトのねじ山と無理にかみ合うことがなく、焼付きが発生することがない。この点については、後に詳しく説明する。また不完全めねじ部は１ピッチ以上にわたって形成されているので、ボルトがどの方向に傾いて挿入されても焼付くことがない。なお本発明のナットは一般的なボルトと組み合わせて用いられるものであるが、ボルトが先端にパイロット部を備えたボルトであってもよいことはいうまでもない。
本発明の要部の説明図である。 本発明のボルトがめねじに正しく挿入された状態を示す図である。 本発明のボルトがめねじに傾いて挿入された状態を示す図である。 寸法関係の説明図である。
　以下に本発明を実施形態とともに更に詳細に説明する。
　図１は本発明の要部の説明図であり、１０はボルト、２０はこのボルト１０が螺合されるめねじ部２１が形成されたナット本体である。図１ではボルト１０はおねじ部１１の先端部分のみが図示されているが、従来品と同様に頭部と軸部とを備えたボルトである。このボルト１０のおねじ部１１は標準的なねじ山形状を備えたものであり、そのおねじ外径はｄ、おねじ谷径はｄ１である。
　ナット本体２０に形成された正規のめねじ部２１の内径は、Ｄ１である。ＪＩＳ－Ｂ０２０５に規定されるように、ボルト１０の呼び径はおねじ外径ｄと同じであり、また、めねじ部２１の内径Ｄ１はおねじ谷径ｄ１と等しい。すなわち、ボルトの呼び径＝ナットの呼び径＝ボルトのおねじ外径ｄ、めねじ部２１の内径Ｄ１＝おねじ谷径ｄ１である。上記の関係は一般的に成立するものであって本発明に特有のものではない。
　本発明の特徴は図１に示すように、ナット本体２０のボルト挿入側の端部に、不完全めねじ部２２を形成した点にある。この不完全めねじ部２２は、その内径寸法Ｄが（ｄ＋ｄ1）/２よりも大きく、ｄよりも小さく設定されており、ナット本体２０の端面から１ピッチ以上にわたって形成されている。次に不完全めねじ部２２の内径寸法Ｄをこのように設定した理由及びそれによる作用効果を説明する。
　図２は、ボルト１０が本発明のナットに正しく挿入された状態を示す図である。このときナットの不完全めねじ部２２のねじ山が、ボルト１０のねじ山と接触している。ナットの不完全めねじ部２２の内径寸法Ｄはボルトのおねじ外径ｄよりも小さいので、この図２の場合にはボルト１０のおねじ部１１を正常に螺合させることができ、このままボルト１０を回転させて行けば締結が完了する。
　図３は、ボルト１０が本発明のナットに対して傾いて挿入された状態を示す図である。このようにナットの不完全めねじ部２２の片側のねじ山が、ボルト１０のねじ山の谷部とＡ点で?み合ったとき、Ａ点から１８０°反対側のボルト上のＢ点（ねじ山頂部）は、不完全めねじ部２２の反対側のねじ山と?み合うことがない。その理由を図４により説明する。
　図４の下半部に示すように、ボルト１０のおねじ部１１のＡ点からＢ点までの距離（ナットの軸線に垂直な平面上に投影した距離、以下同じ）をＸと置くと、Ｘ＝ｄ1－ＡＣである。Ａ点とねじ山頂部Ｃとの距離ＡＣは（ｄ1－ｄ）/２であるから、Ｘ＝ｄ1－ＡＣ＝ｄ1－（ｄ1－ｄ）/２＝（ｄ1＋ｄ）/２となる。一方、図４の上半部に示すように、Ａ点から１８０°反対側の不完全めねじ部２２のねじ山までの距離はＤであり、本発明ではＤは（ｄ1＋ｄ）/２よりも大きく設定されている。このためＸは必ずＤよりも小さくなり、図３の状態においてはＡ点から１８０°反対側のボルト上のＢ点はナットの不完全めねじ部２２と干渉することがない。
　従って、ボルト１０はＡ点を中心として軸線の傾斜角度を自由に変えることができるから、ボルト１０は図２の状態と図３の状態との間で自由に回転することが可能となる。また図３の状態においても、ボルト１０のねじ山はナットの不完全めねじ部２２とＡ点で噛み合っているのみであってその他の位置ではねじ山相互の干渉が発生しないため、焼付きが発生することがない。
　このように、最初に噛み合ったＡ点を中心としてボルトが自由に回転できるようにしておけば、ドライバからボルト１０に加えられる力によって発生する図３上の反時計方向の回転モーメントがボルト１０を図２のような正しい姿勢に戻し、さらにボルト１０を回転させて行けばボルト１０の正規ねじ部１１がめねじ２０と正しく螺合し、締結が完了することとなる。
　前記したように、ナットの不完全めねじ部２２の内径寸法Ｄをボルトのおねじ外径ｄよりも小さくしたのは、ボルト１０のおねじ部１１が不完全めねじ部２２と全く接触しなくなる可能性をなくすためである。本発明のように寸法を設定しておけば、ボルト１０のおねじ部１１がナットの不完全めねじ部２２と何れかの１点において必ず接触し、その点を中心とした回転が可能となる。
　また不完全めねじ部２２を少なくとも１ピッチ以上設けることとしたのは、何れの方向にボルト１０が傾斜した場合にも上記した効果が得られるようにするためである。しかし実際には１ピッチでは接触位置によってはその反対側が不完全めねじ部２２ではなくなる可能性があるから、２ピッチ以上設けることが好ましい。また不完全めねじ部２２は締結完了後は締結に寄与しない部分であるから必要以上に設ける意味はなく、１～４ピッチ、より好ましくは２～４ピッチとすることが好ましい。この実施形態では、不完全めねじ部２２はナット本体２０の端部から３ピッチにわたり形成されている。
　なおナット本体２０に形成される不完全めねじ部２２のねじ山形状は特に限定されるものではなく、上記した寸法関係を満足すれば、標準的な三角ねじ山であっても、台形ねじ山であっても差し支えない。
　以上に説明したように、本発明のナットは従来品に比較して、より大きい角度でボルトが斜め方向にねじ込まれた場合にも焼付きが発生しにくい利点があり、自動車の組立てライン等において用いるに好適なものである。
１０　ボルト
１１　おねじ部
２０　ナット本体
２１　めねじ部
２２　不完全めねじ部

Claims (2)

  1. 　おねじ外径ｄ、おねじ谷径ｄ１のおねじ部を持つボルトが螺合されるナットであって、
    　ナット本体に形成されためねじ部のボルト挿入側の端部に、内径寸法Ｄが（ｄ＋ｄ１）/２よりも大きく、ｄよりも小さい不完全めねじ部を１ピッチ以上形成したことを特徴とする焼付き防止ナット。
  2. 　不完全めねじ部を、１～４ピッチにわたり形成したことを特徴とする請求項１記載の焼付き防止ナット。
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