ロック用ピン機構

【課題】簡単な機構で締め込み最終段階までは手でも回し込むことが可能で、加工が容易なボルトの緩み止め効果を発揮するロック用ピン機構を提供する。
【解決手段】公称直径１のナット２の内面から少し離して、ナット２の厚みの中間までの長さの上孔３とその上孔３の８０％の径を有する下孔４で構成されるロックピン孔をあけ、上孔長よりも長いピン５を挿入後にボルト頭６の雄ネジ部７にナット２を手で回してはめ込み締めていきワッシャ８まで到達後に、レンチ等の工具を用いて強く締め込むことで、ワッシャ８とワッシャ９に挟まれた固定対象物１０が固定される。さらに締め込むとピン５がピン径よりも小さな径の下孔４に下孔４を押し広げながら貫入していきロックピン先端の下孔貫入部のナット内面が膨れることで、緩み止め圧力が生じる。この緩み止め効果は、ピン長さを長くすること、ピン孔の数を増やすこと、ロックピン孔を斜めにすることで大きくできる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な機構で締め込み最終段階までは手でも回し込むことが可能で加工が容易にできるボルトの緩み止め効果を発揮するロック用ピン機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
昔から、ボルトの緩み止めに関してスプリングワッシャを用いる方法、ダブルナットを用いる方法、ナットとボルトに割ピンを貫通させる方法、など数多くの工夫がなされて実用に供されているものもあるが、効果が不十分で振動等により緩みが生じたり、機構や加工が複雑で高価なものであったりする。これらボルトの緩み止めの一例として、特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。特許文献１は、ナットの内面を切り欠くようにあけた半円弧にストッパーピンを嵌入することで、ネジ山を強制的に潰して回らなくすることで永久的に緩み止めを行う方法で、一旦ストッパーを嵌入すると元に戻せない。また、特許文献２は雄ネジ部の先端から軸方向に向かって徐々に内のり寸法が減少するテーパー孔を設け、そのテーパー孔にテーパー部材を圧入することでナットとボルトの接触面の摩擦力を増大させることで緩み止めを行う方法で、ボルトに対して手間がかかるテーパー加工を施す必要がある。
【特許文献１】特開２００１−２７２１７
【特許文献２】特開２００３−２５４３１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の場合、ストッパーピンによりネジ山を強制的に潰すという方法のため完全な緩み止めにはなるが、一旦セットしてしまうとボルトは永久に外せない。また、特許文献２はテーパー孔をあける加工は手間がかかり高価なため特注品としての性格が強く、量産品としては不向きである。本発明ではネジ山を潰すことなしに緩み止め効果が発揮でき、かつ締め込み操作が簡単で加工が容易な大量生産に向いているロック用ピン機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本課題を解決するための請求項１の発明は、ナット内面から少し離して、ナットの厚みの中間までの長さを有する上孔と上孔径に対して８０％の大きさの径の下孔で構成されるロックピン孔をあけ、上孔長より１ｍｍ長いロックピンを挿入後にボルトにナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販の締め付け用の工具を用いて強く締め込むことでワッシャとワッシャに挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピンがピン径よりも小さな径の下孔に下孔を押し広げながら貫入していくことになり、ロックピン先端の押し広げられた下孔付近のナット内面が膨れることで緩み止め圧力が生じる。
【０００５】
請求項１のロックピン機構はロックピン長さを長くすることで下孔への貫入の程度が大きくなり緩み止め圧力が増大して緩み止め効果を増すことができ、またロックピン孔の数を増やすことで緩み止め圧力の合計値が大きくなるので緩み止め効果が増す。（請求項２）
【０００６】
また、本ロックピン機構はロックピンとそれを挿入するストレートにあけた上孔および下孔という簡単な構造で構成（請求項３）されており、当該ロックピンを手で上孔に挿入した後に当該ナットを手で回すことで容易に締め込める機構で特別な工具が不要である。（請求項４）すなわち、機構を簡単にしてテーパー加工のような複雑な加工を排除してストレートな孔をあけることで、安価な大量生産品製作を可能とする。
【０００７】
また、請求項３では最も簡単な構造とするため、ロックピン用の上孔および下孔は垂直にあけることを基本とすることを特徴とするが、ロックピン孔を斜めに配置することで、孔を垂直にあけた場合よりもロックピン先端付近のナット内面が膨れやすくなり緩み止め効果をより強くすることができる。（請求項５）
【０００８】
請求項１のロックピン機構は、ボルトをナットなしでブロックに直に取り付ける場合にも応用できる。すなわち、ブロックにあけたボルト孔の近くにロックピン孔をあけて当該ロックピンを通してボルトを締め込むことで請求項１と同様にボルトの緩み止め効果を発揮できる。（請求項６）
【０００９】
また、請求項１のロックピン機構のより簡単な構造として下孔をあけない場合があるが、その場合においてもボルトの最終段階の締め付けを強くすることで緩み止め効果を発揮できる。（請求項７）
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ナット内面から少し離した位置に垂直にストレートにあけた上孔と上孔径に対して小さな径の下孔で構成されたロックピン孔の上孔長より１ｍｍ長いロックピンを挿入後に雄ネジにナットを手で回してはめ込み締めて、最後にレンチ等の締め付け工具を用いて強く締め込むことでロックピンがピン径よりも小さな径の下孔に貫入していき、ロックピン先端付近のナット内面が膨れることで緩み止め圧力が生じる。すなわち、締め込み操作が簡単で、孔は加工が容易な形状であるので、安価な緩み止め機構を提供できる。
【００１１】
緩み止め効果はロックピンの長さを長くし、ピン本数を増やすことで大きくできる。また、ロックピン孔を斜めに設けることでピン先端部分のナット内面の膨らみを大きくして、貫入時の緩み止め圧力を増すことも可能で、この方法でも緩み止め効果を大きくできる。
【００１２】
ロックピンの下孔を省略することで構造をより簡単化することができるが、その場合は最終の締め付けを強くすればロックピン先端付近のナット内面の圧力を大きくすることができる。
【００１３】
本発明は、ナットのない場合にも応用できる。すなわち、ボルトをブロックに直に取り付ける場合、ブロックにあけたボルト孔の近くにロックピン孔をあけて当該ロックピンを通してボルトを締め込むことで請求項１と同様なボルトの緩み止め効果を発揮できる。このように、用途に応じた加工が可能な機構である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、ネジ径Ｍ１２を例に取って、図面を参照して説明する。図１に示すように公称直径１のナット２の内面から１ｍｍ離して、ナット２の厚みの中間までの長さの上孔３が２．５ｍｍ径で下孔４が２．０ｍｍ径で構成されるロックピン孔をあけ、上孔長よりも１ｍｍ長い２．５ｍｍ径のピン５を挿入後にボルト頭６の雄ネジ部７にナット２を手で回してはめ込み締めていきワッシャ８まで到達後（図２の状態）に、レンチ等の市販の工具を用いて強く締め込むことで、ワッシャ８とワッシャ９に挟まれた固定対象物１０が固定される。さらに締め込むとロックピン５がピン径よりも小さな径の下孔４に下孔４を押し広げながら貫入していくことになり、それにともなって図３のごとくロックピン５の先端の下孔４への貫入部付近のナット内面１１が膨れることで緩み止め圧力が生じ、ナット内面１１を雄ネジの山１２にがっちりと押しつける。
【００１５】
Ｍ１２のネジの場合、上述のごとくロックピン５の長さは上孔３長さよりも１ｍｍ長くすることを基本とするが、緩み止め効果はロックピン５を長くして下孔に貫入する量を大きくすることで大きくすることが可能である。また、図４に示すとおりロックピンの本数を１本（図４（ａ））から、２本（図４（ｂ））、３本（図４（ｃ））、６本（図４（ｄ））と増やすことで緩み止め圧力の合計値が比例的に大きくなり緩み止め効果が増す。図５は、ロックピンの本数と本発明のロックピン機構が緩むまでの時間を調べた実験実施図で、ロックピン本数が多いほど緩み止め効果が大きくなっている。
【００１６】
図１によると、ワッシャ８にロックピン５があたるまでの締め込み初期は従来のナットと変わらない構造なので手で回すことができる簡単な機構であり、このロックピン用上孔３および下孔４はテーパー付けのないストレート孔で加工が容易で、安価な大量生産品に向いた機構である。
【００１７】
図１に示したロックピン孔３および４は簡単で加工が容易な構造ということを考慮して、垂直でストレートな孔であるが、図６のようにロックピン用の上孔３を斜めに設け、ワッシャ８で締め込んでいくとナット内面１１がロックピン５の先端で押されることになり、ストレートな孔をあけた場合よりも膨らみやすくなり緩み止め効果を増大させることができる。この場合は、下孔４は不要である。
【００１８】
図７は請求項１のロックピン機構の応用例であり、ボルト７をナットなしでブロック１３に直に取り付ける場合を示す。すなわち、ブロック１３にあけたボルト孔１４の近くにロックピン孔の上孔１５と下孔１６をあけて当該ロックピン５を通してボルト頭６を締め込んでいくと、図３と同様にロックピン５が下孔１６に貫入していくことで、ブロック１３の貫入付近のボルト孔１４の内面が膨らむことでボルトの緩み止め効果を発揮する。
【００１９】
なお、本発明であるロックピン機構をさらに簡単化するために、図８に示すようにロックピン５が貫入していく下孔４を省略することが考えられる。その場合は、ロックピン５の先端付近のナット内面１１あるいはブロック１３のボルト孔１４の内面の緩み止め圧力をアップするように締め付けを強くする。図９は、締め付けトルクと本発明のロックピン機構の効果が緩むまでの経過時間を示す実験実施例であるが、締め付けを強くすると緩むまでの時間が急激に長くなっており、構造を簡単にするために下孔を省略した場合は締め付けを強くしておけば緩み止め効果を保持できることを示している。本発明のロックピン機構をネジ径Ｍ１２に採用した場合に、ロックピン本数２本、締め付けトルク７８Ｎ・ｍの条件にて１７分間緩むことはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明のナットがワッシャにあたった状態を示すナット部分の断面図である。
【図３】ロックピンが下孔に貫入した状態を示すロックピン機構部分の拡大断面図である。
【図４】ロックピンの挿入本数を示すナットの平面図で、上孔の方から見た図である。
【図５】ロックピンの本数とロックピン機構が緩むまでの時間を調べた実験実施図である。
【図６】ロックピン孔を斜めに配した場合の実施例の断面図である。
【図７】ボルトを直にブロックに取り付ける場合の実施例を示す断面図である。
【図８】図２の本発明のナットから下孔を省略した場合を示すナット部分の断面図である。
【図９】締め付けトルクとロックピン機構が緩むまでの時間を調べた実験実施図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ナット公称直径
２ナット
３上孔
４下孔
５ロックピン
６ボルト頭
７雄ネジ
８ワッシャ
９ワッシャ
１０固定対象物
１１膨らんだ状態のナット内面
１２雄ネジ山
１３ブロック
１４ボルト孔
１５上孔
１６下孔

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナット内面から少し離して、ナットの厚みの中間までの長さを有する上孔と上孔径に対して８０％の大きさの径の下孔で構成されるロックピン孔をあけ、上孔長より１ｍｍ長いロックピンを挿入後に雄ネジにナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販の締め付け用の工具を用いて強く締め込むことでワッシャとワッシャに挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピンがピン径よりも小さな径の下孔に下孔を押し広げながら貫入していくことになり、ロックピン先端の押し広げられた下孔付近のナット内面が膨れることで緩み止め圧力が生じることを特徴とするロック用ピン機構。
【請求項２】
ロックピン長さを長くすることとロックピン孔の数を増やすことで緩み止め効果を大きくできることを特徴とする請求項１記載のロック用ピン機構。
【請求項３】
垂直にストレートにあけたロックピン孔を有することを特徴とする請求項１記載のロック用ピン機構。
【請求項４】
締め込み最終段階のロック時にだけレンチ等で強く締め込むことで緩み止め効果が発揮できるナット締め込み初期において簡単に手で回せる機構を特徴とした請求項１記載のロック用ピン機構。
【請求項５】
緩み止め効果を大きくするため、請求項３記載のロックピン孔を少し斜めに配することを特徴とするロック用ピン機構。
【請求項６】
ボルトをナットなしでブロックに直に取り付ける場合は、ブロックにあけたボルト孔の近くにロックピン孔をあけてロックピンを通してボルトを締め込むことでボルトの緩み止め効果を発揮できることを特徴とする請求項１記載のロック用ピン機構。
【請求項７】
下孔をあけない場合においても、ボルトの締め付けを強くすることで緩み止め効果を発揮できる請求項１記載のロック用ピン機構。

【図１】