JP2002130240A - ボルト部分及び安全リングを有する、構造部分のための解除可能な結合要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緩め方向の負荷が生じた際に作用する力が、
ボルト部分を介して作用するのか、安全リングを介して
作用するのかには関係なく、安全作用をボルト部分のた
めにもたらす解除可能な結合要素を提供すること。 【解決手段】 ボルト部分（２）が、安全リング（３）
に向けられたその支持面（７）に、両方の回転方向に有
効な第１の楔面係合部（８）を、また安全リング（３）
が、ボルト部分（２）に向けられた相手支持面（１３）
に、両方の回転方向に有効な、対応する第２の楔面係合
部（１４）を備えること、また、安全リング（３）が、
第２のスパナ作用面（９）を備えることを特徴とする結
合要素による。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造部分のための
解除可能な結合要素であって、特にホイールボルトのボ
ルト部分と、このボルト部分に回転可能に配設されてい
る安全リングとを有し、その際ボルト部分が、第１のス
パナ作用面、ネジ部分、及び軸力を安全リングに伝達す
るための支持面を備え、安全リングが、相手支持面、及
び軸力を構造部分に伝達するための当接面を備えている
結合要素に関する。本発明は、一般に構造部材の結合に
おいて使用することができる。特に本発明は、ホイール
ボルト又はホイールナットとの結合においても使用する
ことができ、即ちこれらにおいては、ホイールボルト又
はホイールナットが、ボルト部分を意味し、その際この
ボルト部分には、同様にそれぞれ１つの安全リングが付
設されている。安全リングは、通常、特に組立てを容易
にするために、解離不能にネジ部分と結合されている。
安全リングが、相対的にボルト部分に対してのみ捩じる
ことができるのではなく、行なわれる運動における遊び
の枠内で、軸の半径方向の変位が互いに可能であるよう
に、結合が構成されている。これは、例えばこの結合要
素が、ホイールディスク及び／又はハブの２分割の分割
誤差を相殺するために有効であるように、自由に狭い領
域を制限される。

【０００２】

【従来の技術】冒頭で記載した様式の解除可能な結合要
素は、一般に頭部付きボルトの形態で、ボルト部分とし
て、また、座金、及び安全リングを形成する安全ディス
ク等の付設と共に公知である。安全リングは、ボルト部
分に対して回転可能に配設されている。ボルト部分は、
第１のスパナ作用面、ネジ部分及び軸力を安全リングに
伝達するための支持面を備える。安全リングは、相手支
持面、及び軸力を構造部分に伝達するための当接面を備
えている。

【０００３】冒頭で記載した様式の解除可能な結合要素
は、特別な使用において、ヨーロッパ特許公開公報第０
８３６ ０１６号からも公知である。この結合要素
は、ここではボルト部分としてホイールボルト及び支持
リングを備える。ホイールボルトは、頭部と、ネジ部分
を備えている軸部とを備えている。支持リングは、ただ
制限されて安全機能を満たすのみであり、この支持リン
グは、先ず第１に、ホイールボルトの軸力の改善された
伝達に使用される。ホイールボルトの頭部は、支持リン
グに向けられた側に、軸力を支持リングに伝達するため
の支持面を備える。この支持面は、平坦な面として形成
されている。これに付設して、支持リングが、同様に平
坦に形成された相手支持面を備えている。他方で支持リ
ングは、車両ホイールに向けられた側が切頭円錐形に、
又は球状にも形成された、即ち軸力を車両ホイールに伝
達するための平坦でない面を備える。支持リングは、少
なくとも１つのかしめを介して、回転可能にホイールボ
ルトに支承されており、従って解離不能に保持されてい
る。通常は、４つのかしめが外周にわたって分配されて
配設されている。支持リングは、このかしめを介して、
この支持リングがホイールボルトの軸上でいまだ回転可
能であり、従って僅かに、支持リングとボルトの頭部と
の間の摩擦が、ホイールを固定する際に生じるように、
ホイールボルトと結合されるべきである。支持リング
は、軽金属合金から構成することができ、一方ホイール
ボルトは、鋼材から製造されている。従ってマグネシウ
ムから成る車両ホイールと関連して、支持リングと車両
ホイールとの間の接触による腐食が回避される。ホイー
ルを固定する際に、支持リングとボルト頭部との間にで
きるだけ僅かにしか摩擦が生じないように結合要素を形
成することは、確かに有効であるかもしれない。しかし
ながらこの僅かな摩擦は、ホイールボルトの自動的な解
除に関しては欠点となる。このような結合要素において
は、特に横方向負荷が生じた際に、自動的な解除の危険
がある。この危険は、上昇するエンジン効率及び車両重
量が考慮され、この結合要素が、加速及びブレーキング
の際の著しい横方向負荷にさらされることが考慮される
場合に、特に重要である。付加的にこのような結合要素
を搭載する危険は、特に車両においては必ず生じるバイ
ブレーション及び振動によって存在し、これにより軸力
が減少させられる。これは、このような結合要素が、相
応の横方向負荷が生じた際、そこで更に容易に自身によ
って解除され得ることへと導く。

【０００４】他方、自動的に解除する危険を負荷が生じ
た際に回避するために、頭部の下のその支持面が特別な
様式で形成されているボルトが公知である。その際頭部
の下の支持面は楔面係合部を備えており、この楔面係合
部は、相応に若干傾斜させられた楔面係合部の面が、構
造部分にわたって滑動し、一方歯は、確実な締付けによ
り、また負荷の下に、ネジ固定すべき構造部分の材料へ
と食い込み、従って解除する際及びボルトを緩める際に
調達するか、もしくは打ち勝たなければならない、高め
られた抵抗を生じさせることによって、ボルトを一様に
容易に締め付けることができるように形成かつ配設され
ている。即ち楔面係合部は、ボルトを締め付ける際に、
支持面の滑動を構造部分上で可能にし、これに対して解
除及び緩める際には、可能な限り、いわば形状相互補完
に打ち勝つために、高められた解除モーメント及び緩め
モーメントを必要とする条件を提供することを目標とす
る。またボルトと構造部分との間の材料の対も、互いに
調和されなければならない。ボルトだけが楔面係合部を
備え、一方構造部分は、平坦な、もしくは平滑な当接面
を備えていることがわかる。従って、ボルトの頭部の支
持面と、対応する構造部分の相手面との間の摩擦を高め
ることによって、通常は自動的な解除が効果的に阻止さ
れる。他方で意識的なボルトの緩めは、相応に高められ
た緩めモーメントの調達の下に可能である。このような
ボルトの多重使用は制限されている。

【０００５】独国公開特許公報第２４ １３ ７６０
号、米国特許第３，２６３，７２７号及び欧州特許第０
１３１ ５５６号からは、ボルトと関連して使用され
る２つの安全リングから成る弾性リング装置が公知であ
る。弾性リング装置は、向かい合って位置する２つの弾
性リングを備え、これらの弾性リングは、同一に形成す
ることができ、点対称に向かい合って位置する。この２
つの弾性リングは、ボルトの頭部の平坦な支持面と、同
様に構造部分の平坦な当接面との間で、当接もしくは作
用することとなる。両方の弾性リングは、外の方向に向
けられたその表面に、即ち一方は頭部の支持面に向けら
れて、また他方は構造部分の支持面に向けられて摩擦を
高める係合部を、大部分が半径方向に配設されたリブ等
の形態で備える。両方の弾性リングは、互いに向けられ
た面に楔面係合部を備えており、この楔面係合部は、傾
斜させられた平坦な面の割合から、場合によっては弾性
装置もしくはボルトの軸に対して垂直に配設された別の
面の部分から構成される。ボルトを締め付ける際に、２
つの弾性リングもしくは弾性ディスクの間の形状相互補
完をもたらすため、しかしながら緩め方向においては、
相応の楔面を、斜面の様式により互いに滑動させること
ができるように、従って軸力の増大をもたらすために、
傾斜させられて配設された面の部分が、円周方向で相違
して傾斜させられて配設されている。結合部の解除又は
緩めを行なう際は、高められたこの軸力が克服されなけ
ればならない。この様式の弾性リング装置は、製造にお
いて高価であり、ネジ固定に使用すべき部分の数を増大
させる。付加的に、両方の弾性リングは、ボルトに隣接
して取り扱われなければならず、全ての物品の前に位置
を正確に組み込まれなければならない。弾性リングは、
解離可能な付加部分として設けられている。解除可能な
ボルトと関連して付加的な弾性リングを使用すること
は、これらを使用することによってネジ固定部の個々の
要素間の分離及び搭載継ぎ目の数が増大するという別の
欠点をもたらす。この搭載の継ぎ目の数が多くなるほ
ど、これによって引き起こされるネジ固定部の搭載数も
多くなり、従って結果として危険な軸力の減少が生じる
ことになる。これは特に、ネジ固定の際に使用される要
素が、特別な表面形成を備え、即ちこれが、外皮等の腐
食を阻止するコーティングの形態で、またこれらの要素
が、高められた温度における運転条件の下で除去されて
いる場合に相当する。車両ホイールを固定するための解
除可能な結合要素においては、付加的なこのような弾性
リング装置は、いずれにしても問題とはならない。何故
なら、対応するホイールスパナの当接面が、円錐形又は
球形の形状を備えており、即ち平坦でない当接面である
からである。またこのようなホイールボルト又はホイー
ルナットは、しばしば解除され、再び締め付ければなら
ないので、弾性ディスク装置の使用を阻害する特別な条
件が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の基本にある課
題は、緩め方向の負荷が生じた際に作用する力が、ボル
ト部分を介して作用するのか、安全リングを介して作用
するのかには関係なく、安全作用をボルト部分のために
もたらす冒頭で記載した様式の解除可能な結合要素を提
供することである。この解除可能な結合要素は、できる
限り僅かな個々の部分から構成され、簡単かつ確実な組
立てを可能とし、最後に多重使用可能性の条件も満たす
べきである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によりこの課題の
解決は、冒頭で記載した様式の解除可能な結合要素にお
いては、ボルト部分が、安全リングに向けられたその支
持面に、両方の回転方向に有効な第１の楔面係合部を、
また安全リングが、ボルト部分に向けられた相手支持面
に、両方の回転方向に有効な対応する第２の楔面係合部
を備えること、また、安全リングが、第２のスパナ作用
面を備えることによって達成される。

【０００８】本発明は、従来公知の解除可能な結合要素
を、部分の数を増加させることなく、それぞれ支持リン
グを有する頭部付きボルト又はナットの形態に改善する
という思想から出発する。楔面係合部の使用は、自動的
な解除が行なわれる際の軸力の増大をもたらし、即ち、
高められた負荷が生じた際の解除に対抗する。相応の負
荷が生じた際に結合要素の要素に作用する横方向の力
は、公知の結合要素にあっては、通常はボルト部分の自
動的な解除へと導く。両方の楔面係合部が互いに滑動す
ることによって、この解除運動が終了させられ、更なる
予緊張力の低下に対抗作用を受ける。その際非常に制限
された相対運動だけが行なわれる。それぞれの相対運動
の傾向は対抗作用を受ける。これは、何度も生じる、ま
た種々の大きさの負荷が生じた際に、何度もそのように
生じさせられるか、もしくは作用する。これは、自動的
な解除が生じた際に、相対的な両方の回転方向に適用さ
れる。その場合には、使用中の結合要素の負荷が、ボル
ト部分が固着している安全リングに対して、緩め方向に
捩じれようとすることへと導くが、この場合は、ボルト
部分が、固着している安全リングによって軸力の増大の
下に維持され、かつ保証される。他の場合は、使用中の
結合要素の負荷が、安全リングが、固着されているボル
ト部分に対して緩め方向に捻じれようとすることへと導
くが、この場合は、安全リングが、固着しているボルト
部分によって軸力の増大の下に維持され、かつ保証され
る。両方の場合は、最終的に安全作用が、ボルト部分及
び安全リングから成る全結合要素部に作用する。即ち、
相応の負荷が生じた際に不可避な、横方向の負荷が生じ
た際のこの解除運動によって、本発明による結合要素に
あっては、楔面係合部と関連して、ボルト部分の軸方向
及び接線方向の運動が支持リングに対して行なわれる。
これから、結果として有利に予緊張力の損失の相殺が得
られる。特にこれは、予緊張力が不可避なズレ現象によ
って既に減少させられ、従って緊張固定された部分間の
摩擦結合によって伝達可能な横方向の力の割合が減少さ
せられる。同様の場合は、結合が、例えば不適切な組立
て又は整備によって、通常は前記した回転モーメントで
もって締め付けられず、従って確実な結合のために必要
な予緊張力レベルが達成されない場合に存在する。この
点では、本発明は安全の増大に対する寄与も意味する。

【０００９】これと関連して、安全リングがスパナ作用
面も備えることが重要である。第１のスパナ作用面は、
通常は、例えば六角形の横断面を内側又は外側に有する
頭部の形態でボルト部分に設けられている。本発明によ
れば、今や安全リングも、スパナ作用面を備えており、
一方、座金、歯付き座金及び従来技術における他の安全
要素は、このようなスパナ作用面を何ら備えない。異な
る２つの部分に、即ち第１にボルト部分に、次に安全リ
ングに、互いに付設して２つのスパナ作用面を配設する
ことは、結合要素を意識的に操作する際に、ボルト部分
及び安全リングを共に取り扱うという、即ち共に締め付
けるか、緩めるという有効な可能性をもたらし、従っ
て、組立て又は解体の際のこの動的な力の作用が生じた
際に、楔面係合部が互いに負荷を受けない。逆に本発明
によれば、安全作用を自動的な解除に対してもたらすた
めに、結合要素の使用において、即ち組立ての後及び解
体の前に、作用する負荷の全時間にわたって、楔面係合
部の作用が相対的な両方の回転方向に利用される。この
安全作用にあっては、ボルト部分と安全リングとの間の
自動的に行なわれる相対的な捩じれが、部分の滑動を両
方の楔面係合部により互いに離間するように回転させる
際に可能にするために利用される。その際生じる結合要
素の軸力の増大は、安全作用をもたらす。これは、緩め
方向に作用する力が、主として、ボルト部分を介して結
合要素に作用するのか、安全リングを介して結合要素に
作用するのかには関係なく、両方の回転方向に適用され
る。

【００１０】第１の楔面係合部をボルト部分に、即ち頭
部付きボルト、ホイールボルトもしくはホイールナット
に、また第２の楔面係合部を安全リングに分配すること
によって、使用される部分の数が多くならない。また搭
載継ぎ目の数も、公知の結合要素と比較しても同様のま
まであり、従って高められた搭載数によって計算するこ
とはできない。

【００１１】更に安全リングは、非解離を保証するよう
にホイールボルト又はホイールナットに配設することが
できる。これは、機構的なストッパによって、しかしな
がらまた接合点等によっても、達成することができる。
従って、容易に操作可能な、また常に完全に組込み可能
な、そして組み込まれた組立てユニットが生じ、またこ
の組立てユニットは、例えばロボットによって、特に初
期組立ての際に取り扱うことができる。

【００１２】この新しい結合要素の別の利点は、安全デ
ィスク及び弾性ディスク等と比較して、第２のスパナ作
用面の配設によっても引き起こされる高い全高さを備え
る安全リングの使用によって、有利に、高くされたグリ
ップ部が生じる。従って結合要素は、有利な様式で弾性
的に構成されており、これは、軸力の維持を、特に結合
部においてズレ現象が発生した際に優れる。これは、例
えば安全リングに対して、ボルト部分の材料と比較して
弾性的な材料を選択することによっても更に支援するこ
とができる。

【００１３】ボルト部分又は安全リングに対して結合要
素の緩め方向に力の作用が生じた際に、ボルト部分と安
全リングとの間に、自動的な解除に対抗するように整向
された安全作用が生じるように、両方の楔面係合部が形
成かつ配設されてり、その際ボルト部分及び安全リング
は、軸力の増大の下に互いに離間するように回転させら
れ、一方、共に締め付ける際及び共に緩める際には、ボ
ルト部分及び安全リングの楔面係合部が、形状相互補完
を維持するように構成されている。通常は、緩みに作用
する横方向の力が、主として、ボルト部分に作用するの
か、安全リングに作用するのかには関係なく、安全作用
が同じ大きさで生じる。それぞれの楔面係合部は成形面
を備えており、その際これらの成形面は、対称に両方の
方向に配設されている。結合要素の動的な操作は、即
ち、締め付けの際又は工具による解除の際に、ボルト部
分及び安全リングが、共に、相手側の角度ズレなく回転
させられる。即ちその際、両方の楔面係合部が形状相互
補完の下に残留する。成形面は、組立てモーメントによ
っては負荷を受けない。特にこれは、多重使用可能性に
役立つ。また組立て及び解体の際は、ボルト部分と安全
リングとの間の相対運動が何ら生じることがなく、従っ
てまた両方の楔面係合部の成形面間の摩耗も何ら生じる
ことがない。ボルト部分及び安全リングは、標準材料か
ら、標準熱処理の使用の下に安価に製造することができ
る。両方の楔面係合部の成形面の形態及び配設は、円周
方向で形状相互補完を達成するか、又は維持するという
必要から自由となる。何故なら、動的な捩じり力が、常
に、ボルト部分及び安全リングに作用するからである。
これは、成形面によって形成された楔面係合部の歯を、
比較的僅かに高く形成することができることを意味す
る。

【００１４】楔面係合部は、両方の円周方向で、それぞ
れの歯に、円周方向に傾斜させられて配設された少なく
とも２つの成形面を備え、その際ボルト部分及び安全リ
ングを互いに離間するように回転させる滑動運動を可能
にするために、緩め方向で互いに接触する成形面が、比
較的小さな平均接線方向角度でもって配設されている。
接線方向角度−標準的な方向を介して見て−は、成形面
が平坦でないネジ山状で、一定の勾配で延在する面とし
て形成されている場合は、一定のままであることがわか
る。

【００１５】ボルト部分の緩め方向で互いに接触する楔
面係合部の成形面の有効な接線方向角度は、ネジ部分の
リード角よりもごく僅かに大きく設定されている。これ
は、少なくとも、ボルト部分の緩め方向における楔面係
合部の第１の領域に適用される。従って、ボルト部分の
緩め方向で互いに接触する楔面係合部の成形面の有効な
接線方向角度は、ネジ部分のネジのリード角よりも２０
％にまで大きく設定することができる。有効な接線方向
角度が、ネジ部分のリード角よりも約３〜１０％大きく
設定されている場合は、特に有効である。

【００１６】両方の円周方向に傾斜させられて配設され
た成形面は、対称に形成され、かつ対称に傾斜させられ
て配設することができる。対称は、結合要素の軸線を経
る平面に対してである。この実施形は、自動的な解除に
作用する横方向の力もしくはモーメントが、同じ大きさ
でボルト部分又は安全リングに作用することができると
いうことが認められる場合に有効である。

【００１７】しかしながらまた、両方の円周方向に傾斜
させられて配設された成形面は、非対称に形成され、及
び／又は非対称に傾斜させられて配設することもでき
る。この実施形は、自動的な解除に作用する横方向の力
もしくはモーメントが、安全リングと比較して異なる大
きさでボルト部分に作用することができるということが
認められる場合に有効である。安全リングの緩め方向で
互いに接触する楔面係合部の成形面の有効な接線方向角
度は、ネジ部分のリード角よりも小さく設定することが
できる。

【００１８】また楔面係合部は、ボルト部分及び安全リ
ングの面の全領域にわたって延在するのではなく、この
面の領域だけを占めることができる。また半径方向に整
向された平坦な面の構成要素も十分に設けることができ
る。楔面係合部が、それぞれの回転方向に依存して、同
じ又は異なる特性を備えることが重要である。形状相互
補完は必要ではない。ボルト部分の締め付け方向、並び
に締め付け方向とは逆の方向、即ち緩め方向において
は、軸力の減少に対抗作用をするために、斜面の効果が
利用される。

【００１９】更に、滑動運動を達成するために、緩め方
向に互いに接触する成形面が、平坦でない、ネジ山状に
延在する成形面として形成されていることが重要であ
る。その際、相手側の捩れによって高められる安全リン
グにおけるボルト部分の軸力の全面による支持は、接触
する成形面の点状又は線状の互いの支持とはほぼ逆に行
われる。

【００２０】楔面係合部を介して伝達可能な回転モーメ
ントが、安全リングと構造部分との間で伝達可能な回転
モーメントよりも小さいように、両方の楔面係合部、及
び／又は軸力を構造部分に伝達するための安全リングの
当接面が形成かつ配設されているべきである。これは種
々の様式で達成することができる。例えば楔面係合部
は、塗布された潤滑手段によって低い摩擦を備えること
ができる。しかしながらまた、安全リングの当接面が、
高められた摩擦を発生させるために、リブ、支持条片状
の突出部、摩擦を高めるコーティング、及び放射状に形
成された表面等を備えていることも可能である。この条
件は、安全リングの当接面が、構造部分において、楔面
係合部よりも大きな摩擦半径を備える場合に容易に達成
される。

【００２１】安全リングは、ボルト部分に、解離不能
に、しかしながら可動に配設することができる。分割誤
差に対する適合を可能にするために、可動性は、ボルト
部分と安全リングとの間で可能な変位に関連する。解離
不能を達成するためには、種々の可能性が付与される。
簡単な可能性は、安全リングを、ボルト部分の軸部上へ
と押し込み、引き続き初めてネジ部分のネジを転造する
ことにある。その際ネジの外径は、安全リングにおける
孔部の内径よりも大きくなる。ボルト部分の軸部に安全
溝及びビード等の後からの転造も可能である。また安全
リングにおけるかしめも可能である。ボルト部分及び安
全リングは、また特に接合点によっても互いに角度どお
りに結合することができる。接合点の有効性は、本質的
に結合要素の第１の使用に制限される。同時にこの接合
点は、角度どおりの相対位置が、両方のスパナ作用面を
工具によって共に掴むまで維持される。他方で接合点
は、楔面係合部間の伝達可能な回転モーメントをたいし
て高めない。

【００２２】第１のスパナ作用面がボルト部分に、また
第２のスパナ作用面が安全リングに、互いに位置合わせ
をされるように形成かつ配設できることが有利であり、
従ってこれらがスパナでもって共に操作可能であるよう
に構成されている。これらの相対位置において、両方の
楔面係合部が最大に互いに嵌入するように係合する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明を、種々の実施例により更
に説明及び記載する。

【００２４】図１においては、構造部分の固定のために
使用されるような、結合要素１の第１の実施形が図示さ
れている。結合要素１は、２つの部分、即ちボルト部分
２及び安全リング３から成る。ボルト部分２は、ここで
はボルトの形態で実現されている。ボルト部分２は、ス
パナ又は同様の捩じり工具を作用させるための第１のス
パナ作用面５を備えている頭部４を備える。ボルト部分
２及び安全リング３は、共通の軸線６を備えるか、もし
くは共通の軸線６でもって使用される。ボルト部分２の
頭部４は、下側で支持面７へと移行する。支持面７は、
全体で第１の楔面係合部８を形成する複数の面構成要素
から成る。支持面７全体は、結合要素１の軸線６に対し
て垂直に整向されて配設されている。支持面７もしくは
第１の楔面係合部８には、端部側で始まるネジ部分１１
を備えている軸部１０に接続され、このネジ部分でもっ
て、ボルト部分２及び安全リング３から成る結合要素１
が、対応する構造部分の相手ネジへとネジ込まれる。

【００２５】結合要素１の第２の部分は安全リング３で
ある。安全リング３はリング状の物体である。この安全
リングは第２のスパナ作用面９を備えている。スパナ作
用面５及び９は、それぞれ考えられるだけの様式で、即
ち、例えば六角形、四角形、及び丸くない横断面等を有
するものとして形成することができる。しかしながら簡
単に操作することを意図して、両方のスパナ作用面５及
び９が一致するように形成されており、互いに位置合わ
せをされるように設けられている場合には有効である。
更に安全リング３は、軸線６に対して位置合わせをされ
るように孔部１２（図１、３及び４）を備えている。孔
部１２が、ネジ部分１１の外径よりも大きな直径を備え
る場合は、各部分を組立ての直前に組み込むことができ
る。孔部１２が、ネジ部分１１の外径よりも小さな直径
を、また軸部１０の直径よりも大きな直径を備える場合
は、各部分を、製造中、及びネジ部分１１のネジを転造
する前に組み込むことができる。その際、安全リング３
が解離不能にボルト部分２に保持されている組立てユニ
ットが生じる。

【００２６】その上側には、即ちボルト部分２の頭部４
に向けられて、安全リング３に、ボルト部分２の支持面
７と対応する相手支持面１３が設けられている。相手支
持面１３には、ボルト部分２の第１の楔面係合部８に適
合されている第２の楔面係合部１４が形成されている。

【００２７】安全リング３は、その下側に、即ち組み立
てられた状態でボルト部分２のネジ部分１１に向けられ
て当接面１５を備え、この当接面は、平坦な面（図１及
び３）として形成されているが、しかしながら、ボール
状もしくは球形又は円錐形の形態をも備えることができ
る（図５、６及び１１）。

【００２８】図１からは、互いに付設された両方の楔面
係合部８及び１４が、例えば互いに対称に形成かつ配設
されていることがほとんど認められる。両方の楔面係合
部８及び１４は、互いに嵌入するように、ボルト部分２
と安全リング３との間のこのような相対的な角度位置に
最大に形状相補的に係合し、これらにあっては、スパナ
作用面５及び９が軸線６の方向に互いに位置合わせをさ
れている。結合要素１を締め付ける際及び緩める際は、
ボルト部分２及び安全リング３が、共に、特に対応して
幅広に形成された唯一つのスパナの使用の下に回転され
る。即ち構造部分の固定工程の間は、ボルト部分２（右
ネジを有する）及び安全リング３の回転が、標準的な右
回転方向に、図１及び４における矢印の記載による回転
方向２４に行なわれる。逆に、矢印の記載による回転方
向２５（図２及び４）に緩める際は、ボルト部分２及び
安全リング３を共に捩じることが行なわれる。その際楔
面係合部８及び１４は、互いに相対運動を何ら実施しな
い。意識的な締め付け又は緩めの際は、摩耗及び塑性変
形は何ら生じることがない。これは、結合要素１の再使
用能力を支援する。組み立てられた結合要素１の使用に
あっては、ボルト部分２及び安全リング３の相対的な捩
じれで出現する横方向の力が、ボルト部分２又は安全リ
ング３に作用する。横方向の力がボルト部分２に作用す
る場合には、このボルト部分が、固着している安全リン
グ３に対して、同時に結合要素の緩め方向である回転方
向２５に捩じれる。横方向の力が安全リング３に作用す
る場合は、この安全リングが、固着しているボルト部分
に対して回転方向２５又は回転方向２４に捩じれ、この
ことは、回転方向２４もしくは２５における安全リング
３に対するボルト部分２の相対捩じれに一致する。両方
の場合にあっては、楔面係合部８及び１４の滑動が、互
いに、軸線６の方向で安全リング３から頭部４が軸方向
に離間する下に行なわれる。

【００２９】孔部１２の直径がネジ部分１１の外径より
も大きい場合は、図１において図示された結合要素１が
ルーズに一まとめにされている。従って支持リング３
は、取り外し可能にボルト部分２に設けられている。し
かしながら安全リング３は、解離不能にもボルト部分２
に保持することができる。両方の場合にあっては、安全
リング３をボルト部分２に対して回転可能に配設しなけ
ればならない。

【００３０】図１及び２によれば、特にボルト部分２の
第１の楔面係合部８が更に明確にされ、かつ記載され
る。当接面７もしくは第１の楔面係合部８は、この実施
例においては、対称に形成かつ配設されている６つの歯
１６を備える。その際、ネジ部分１１が右ネジを備える
のか、左ネジを備えるのかは重要ではない。違いは、両
方の回転方向２４もしくは２５のそれぞれ他方が緩め方
向であるということにある。それぞれの歯１６は、更に
また２つの成形面１７及び１８から構成されている。成
形面１７は、半径方向に軸線６に向かって延在する。成
形面１７及び１８は、ネジ山状に延在する平坦でない面
として形成されており、互いに、その延長部が軸線６を
切断する縁部へと切断する。傾斜させられて設けられた
成形面１７及び１８は、一致する接線方向角度１９及び
２０（図２）でもって配設されている。また接線方向角
度１９及び２０は、異なるように設定することもでき
る。少なくとも接線方向角度２０は、ネジ部分１１のネ
ジのリード角よりも僅かに大きく設定されているべきで
ある。相対的な両方の回転方向２４及び２５にあって
は、ここでは緩め方向に滑動するために必要な斜面の原
理が実現される。成形面１７及び１８は、ここでは平坦
でないネジ山状に延在する面として形成されており、こ
れらの面は、頭部４のほぼ縁部から半径方向内に向かっ
て、ほとんどボルト部分２の軸部１０にまで延在する。
一定の勾配を有する平坦でない面として成形面１７及び
１８を形成した結果として、相対的な捩じれ経路を介し
て、有効なそれぞれ１つの接線方向角度１９もしくは２
０だけが、ボルト部分２と安全リング３との間のそれぞ
れの捩じれ位置に依存せずに与えられる。接線方向角度
２０は、ボルト部分２のネジ部分１１のネジのリード角
よりも大きい。

【００３１】図３及び４は、個々の図面において、相手
支持面１３もしくは第２の楔面係合部１４の相補的な構
成を有する安全リング３を示す。また楔面係合部１４
も、６つの歯を備え、これらの歯は、円周にわたってス
パナ作用面９に付設して分配されて配設されている。そ
れぞれの歯２１は、２つの成形面２２及び２３から構成
されている。安全リング３の成形面２２は、ボルト部分
２の成形面１７と対応して形成かつ配設されている。安
全リング３の成形面２３は、ボルト部分２の成形面１８
に対応して形成かつ配設されている。従ってまた成形面
２２及び２３は、一致する接線方向角度１９及び２０で
設けられており、半径方向並びに軸線６に対して垂直に
延在し、従ってここでも成形面２２及び２３の延長部
が、結合要素１の共通の軸線６を切断する。また成形面
２２及び２３は、この第１の実施例においては、ネジ山
状に一定の勾配を備える平坦でない面として形成されて
おり、従って一定の接線方向角度１９及び２０は、ボル
ト部分２が安全リング３に対して、どちらの相対的に互
いに捩じれた状態にあるのかには関係なく使用される。

【００３２】構造部分を固定するためには、通常は複数
の結合要素１が必要である。ボルト部分２には、安全リ
ング３が、図１から認めることができる相対位置に挿入
される。最大の形状相互補完が存在し、同時にスパナ作
用面５及び９が互いに位置合わせをされているような６
つの相対的位置が与えられる。ボルト部分２は、安全リ
ング３と共に、更にはネジ部分１１と共に、対応する構
造部分における貫通部分を経て相手ネジへとネジ込まれ
る。その際ボルト部分２及び安全リング３は、共通のユ
ニットとして回転させられるか、もしくはネジ込まれ
る。楔面係合部８と１４との間には、最大の形状相互補
完が存在し、即ち安全リング３とボルト部分２の頭部４
が、できるだけ小さな離間をする軸方向に存在する。ス
パナ作用面５及び９は、互いに位置合わせをすることが
できる。歯１６及び２1は、ネジ込む際にネジ込みモー
メントによって負荷を受けない。

【００３３】その際完全に組み立てられ、ネジ込まれた
結合要素１は、使用において横方向応力の支配下にあ
る。発生する横方向の力は、ボルト部分２又は安全リン
グ３に作用させることができる。横方向の力がボルト部
分２に作用する場合は、このボルト部分が、固着してい
る安全リング３に対して回転方向２５に捩じれる傾向に
ある。これは、僅かな自動的なボルト部分２の解除が、
高い横方向の力の応力が生じた結果、成形面１８及び２
３により滑動工程が行なわれること、即ちボルト部分２
が、相対的に、摩擦結合によって固定されている安全リ
ング３に対して緩め方向に捩じれ、これによりボルト部
分２及び安全リング３が軸方向に互いに押圧され、従っ
て予緊張力の増大によって、別の自動的な解除が確実に
回避されることに導くことを目標とする。これは著しい
安全効果である。

【００３４】その他の場合、横方向の力が安全リング３
に作用する場合は、この安全リングは、固着しているボ
ルト部分２に対して回転方向２５に捩じれる傾向にあ
る。これは、回転方向２４における安全リング３に対す
るボルト部分２の相対捩じれと同等である。これも、安
全リング３の僅かな自動的な解除が、高い横方向の力の
応力が生じた結果、成形面１７及び２２により滑動工程
が行なわれること、即ち安全リング３が、相対的に、摩
擦によって固定されているボルト部分２に対して緩め方
向に捩じれ、これによりボルト部分２及び安全リング３
が軸方向に互いに押圧され、従って予緊張力の増大によ
って、別の自動的な解除が回避されることに導くことを
目標とする。これは著しい安全効果である。

【００３５】但し、結合要素１を意識的に緩める際は、
ボルト部分２及び安全リング３を、１つのユニットとし
て回転方向２５捩じることが必要である。

【００３６】図５において図示された結合要素１の第２
の実施形は、広い領域において、図１〜４による実施形
と一致し、そのためこれを参照することができる。安全
リング３の当接面１５は、ここでは円錐形に形成されて
いる。そのボルト部分２及びその安全リング３を有する
結合要素１は、ここではホイールボルトとして形成され
ており、ホイールディスクを車軸のハブに固定するのに
使用される。ここでもボルト部分２及び安全リング３
は、解離不能な１つの組立てユニットに組み立てられて
いる。ボルト部分２の軸部１０の領域においては、支持
リング３を挿入した後、溝２６が丸められており、この
溝を経て２つの材料ビード２７が生じ、これらの材料ビ
ードにおいて、軸部１０の材料が、半径方向外に向かっ
て排除される。その際材料ビード２７の領域における直
径は、安全リング３の孔部１２の直径よりも大きい。従
って安全リング３は、解離から保護されるようにボルト
部分２に固定されている。しかしながら安全リング３
は、依然として回転させることができ、組立ての際に実
状に適合し、緩める場合は、ボルト部分２と共に回転さ
せられる。ボルト部分２に安全リング３を解離から保護
されるように配設するために、また別の可能性を使用で
きることがわかる。

【００３７】図６は、別の実施形における安全リング３
の下側を示す。そこに形成された当接面１５は、ボール
状に形成されており、半径方向に配設されており、ボー
ル状に形成された当接面１５から突出するリブ２８を備
える。これらのリブ２８は、当接面１５と、ホイールデ
ィスクもしくは構造部分の対応する相手当接面との間の
摩擦モーメントを増大させ、従ってこの摩擦モーメント
が、楔面係合部８と１４との間の緩め方向の摩擦モーメ
ントよりも大きいという課題を有する。また摩擦を増大
させる措置は、他の様式でも、例えばコーティングによ
って、また、微小領域において当接面１５の表面の粗さ
を粗く形成すること等によって、行なうこともできる。

【００３８】図７においては、ボルト部分２の別の実施
形が図示されており、このボルト部分には、図８及び９
において図示されているように安全リング３が付属す
る。図７〜９の図面は、本質的に図２〜４のそれに一致
し、従ってこれに関する記載を参照することができる。
図２によるボルト部分２の歯１６の成形面１７及び１８
は対称に形成されていたが、今や、楔面係合部８を形成
する歯１６の成形面１７及び１８は、異なる傾斜で、即
ち異なる接戦方向角度で配設されている。成形面１８
は、成形面１７よりも僅かな円周方向における傾斜でも
って延在する。従って成形面１８は、大きな広がりも備
えている。何故なら両方の成形面１７及び１８が、共通
の縁部に沿って互いに移行するからである。歯１６の成
形面１７には、安全リング３において、歯２１の成形面
２２が付設されている。相応に成形面２３は、成形面１
８と相補的である。その際また、楔面係合部８及び１４
は異なる６つの角度位置で適合しており、その際このそ
れぞれの角度位置において、スパナ作用面５及び９が互
いに位置合わせをされているように配設が行なわれてい
る。スパナ作用面５及び９が、図示された六角形の構成
の代わりに、四角形の形態を有する場合は、成形面も、
ボルト部分２及び安全リング３から成る結合要素１の共
通の操作のための所望の相対位置を、締め付ける際及び
緩める際に保証するために、それぞれ４つの対又はその
内の整数の部分で設けられるべきである。図７によるボ
ルト部分２及び図９による安全リング３は、予組み立て
されたユニットとして、接合点２９を介して互いに結合
することができ、従ってこれにより可能な６つの角度位
置の１つが権利を与えられており、使用の際に相応の整
向が不必要となる。また接合点２９は、安全リング３を
解離から保護されるようにボルト部分２に固定するため
にも使用することができる。接合点２９の接合力は、僅
かに、即ちそれぞれの場合で、接合力が、横方向の応力
が生じた際に解除するように僅かに設定しなければなら
ず、従って、ボルト部分２と安全リング３との間の言及
した僅かな相対捩じれと記載した滑動工程とを行なうこ
とができ、これらは接合点２９によって阻止されない。
また接合点２９を使用する代わりに、図示されてないマ
ーキングを、ボルト部分２及び安全リング３に使用する
こともできる。

【００３９】使用する場合に応じて、成形面１７及び１
８の一方が異なる傾斜を、並びに対応する成形面２２及
び２３を使用することは有効である。成形面１８及び２
３の傾斜は、滑動工程のために設定されており、この滑
動工程が行なわれる際には、横方向の力がボルト部分２
に作用し、従ってボルト部分２は、回転方向２５に、固
着している安全リング３に対して捩じれようとする。再
緊張作用に対しては、成形面１８及び２３の傾斜角度
が、ネジ部分１１におけるネジのリード角よりも大き
く、しかしながら過度には大きくなく形成されている。
成形面１７及び２２の接線方向角度に記載した制限が該
当しないので、成形面１７及び２２は、成形面１８及び
２３よりも比較的小さな接線方向角度を備えることが有
効とできる。従ってその点では図７〜９に図示されたも
のと逆の構成は、特に有効であると思われる。

【００４０】図１０〜１２においては、別の実施例が図
示されている。またこの図面は、図２〜４の図面に対応
し、従ってこれに関する記載を参照することができる。
スパナ作用面５及び９は、ここでは規則的な１２角形と
して形成されており、従って異なる１２の相対位置が存
在し、これらの相対位置においては、楔面係合部８及び
１４が正確に整向されて係合している。その結果、歯１
６及び２１の数及び付属する成形面１７，１８及び２
２，２３も倍増されている。当接面１５は、ここではボ
ール状に形成されており、従ってこの結合要素が、ホイ
ールボルトとして特に適していることが認められる。

【００４１】図１３は、歯１６，２１の対称な構成と、
対応する対称な楔面係合部８及び１４とを有するボルト
部分２及び安全リング３から成る結合要素１の実施例を
示す。安全リング３は、ここでは特にその下の部分が弾
性的な中空体として形成されている。従ってこの安全リ
ングは、更によく計算された運動を担持できるように、
軸線６の方向に特に弾性的に形成されている。

【００４２】図１４は、ホイールナットとして形成され
ている結合要素を示す。ボルト部分２は、ここではナッ
トの形態で形成されており、第１のスパナ作用面５を、
並びにその内部にネジ部分１１を備えている。安全リン
グ３は、ボルト部分２において、解離不能に、しかしな
がら回転可能に保持されている。互いに適合された楔面
係合部８，１４は、ここでは更にまた対称に形成されて
いる。安全リング３は、ボール状に形成された当接面１
５を備える。従って、本発明が、安全リング３を有する
ナットの組み合わせにも応用可能であることが明らかに
される。

【００４３】図１５〜１７において図示された実施例
は、同様に更にまたボルト部分２及び安全リング３から
構成されている結合要素１を示す。従ってこの図面は、
本質的に図１〜３の図面に一致し、従ってこれに関する
記載を引き合いに出すことができる。楔面係合部８及び
１４の構成が異なる。従ってボルト部分２の頭部４の下
には、横断面がアーチ状に延在する成形面１７，１８が
設けられており、即ちこれらの成形面にあっては、接線
方向角度が、ボルト部分２の捩じれ角度を介して局所的
に変化する。この場合増大する捩じれ角度で接線方向角
度が減少し、即ち成形面１７の傾斜が、増大する捩じれ
角度で小さくなる。相応に安全リング３には、互いにそ
れぞれ１つの歯２１を形成する成形面２２及び２３が形
成かつ配設されている。この実施形においては、楔面係
合部８及び１４の平坦な当接部が、ボルト部分２と安全
リング３との間の優れた６つの角度位置の１つにおいて
のみ存在する。それぞれの相対捩じれは、点状又は線上
の支持部へと導く。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、緩め方向の負荷が生じた
際に作用する力が、ボルト部分を介して作用するのか、
安全リングを介して作用するのかには関係なく、安全作
用をボルト部分のためにもたらす解除可能な結合要素が
得られる。この解除可能な結合要素は、できる限り僅か
な個々の部分から構成され、簡単かつ確実な組立てを可
能とし、最後に多重使用可能性の条件も満たす。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形におけるボルト部分及び安全リン
グから成る結合要素の図面を示す。

【図２】図１によるボルト部分の図面を示す。

【図３】図１による安全リングの図面を示す。

【図４】図３による安全リングを上から見た平面図を示
す。

【図５】第２の実施形におけるボルト部分及び安全リン
グから成る結合要素の図面を示す。

【図６】第２の実施形における安全リングの図面を示
す。

【図７】非対称の楔面係合部を有するボルト部分の図面
を示す。

【図８】非対称の楔面係合部を有する安全リングの図面
を示す。

【図９】図８による安全リングを上から見た平面図を示
す。

【図１０】ボルト部分の第２の実施形の図面を示す。

【図１１】安全リングの第２の実施形の図面を示す。

【図１２】図１１による安全リングを上から見た平面図
を示す。

【図１３】ボルト部分と、中空体として形成された安全
リングとから成る結合要素の図面を示す。

【図１４】ホイールナットとして形成されたボルト部分
と、安全リングとから成る結合要素の図面及び半断面図
を示す。

【図１５】第２の実施形におけるボルト部分及び安全リ
ングから成る結合要素の図面を示す。

【図１６】図１５によるボルト部分の図面を示す。

【図１７】図１５による安全リングの図面を示す。

【符号の説明】

１ 結合要素 ２ ボルト部分 ３ 安全リング ４ 頭部 ５ スパナ作用面 ６ 軸線 ７ 支持面 ８ 楔面係合部 ９ スパナ作用面 １０ 軸部 １１ ネジ部分 １２ 孔部 １３ 相手支持面 １４ 楔面係合部 １５ 当接面 １６ 歯 １７ 成形面 １８ 成形面 １９ 接線方向角度 ２０ 接線方向角度 ２１ 歯 ２２ 成形面 ２３ 成形面 ２４ 回転方向 ２５ 回転方向 ２６ 溝 ２７ 材料ビード ２８ リブ ２９ 接合点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング・ゾンマー ドイツ連邦共和国、ゲミュンデン／ヴォー ラ、エードゥアルト−コルフ−ストラー セ、17 (72)発明者 フランク・ヴァーグナー ドイツ連邦共和国、グローセン・ブーゼッ ク、シュッツェンヴェーク、17

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造部分のための解除可能な結合要素
   （１）であって、特にホイールボルトのボルト部分
   （２）と、このボルト部分（２）に回転可能に配設され
   ている安全リング（３）とを有し、その際ボルト部分
   （２）が、第１のスパナ作用面（５）、ネジ部分（１
   １）、及び軸力を安全リング（３）に伝達するための支
   持面（７）を備え、安全リング（３）が、相手支持面
   （１３）、及び軸力を構造部分に伝達するための当接面
   （１５）を備えている結合要素において、ボルト部分
   （２）が、安全リング（３）に向けられたその支持面
   （７）に、両方の回転方向に有効な第１の楔面係合部
   （８）を、また安全リング（３）が、ボルト部分（２）
   に向けられた相手支持面（１３）に、両方の回転方向に
   有効な、対応する第２の楔面係合部（１４）を備えるこ
   と、また、安全リング（３）が、第２のスパナ作用面
   （９）を備えることを特徴とする結合要素。
2. 【請求項２】 ボルト部分（２）又は安全リング（３）
   に対して結合要素（１）の緩め方向に力の作用が生じた
   際に、ボルト部分（２）と安全リング（３）との間に、
   自動的な解除に対抗するように整向された安全作用が生
   じるように、両方の楔面係合部（８，１４）が形成かつ
   配設されてり、その際ボルト部分（２）及び安全リング
   （３）が、軸力の増大の下に互いに離間するように回転
   させられ、一方、共に締め付ける際及び共に緩める際に
   は、ボルト部分（２）及び安全リング（３）の楔面係合
   部（８，１４）が、形状相互補完を維持するように構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の結合要
   素。
3. 【請求項３】 楔面係合部（８，１４）が、両方の円周
   方向で、それぞれの歯（１６，２１）に、円周方向に傾
   斜させられて配設された少なくとも２つの成形面（１７
   及び１８，２２及び２３）を備え、その際ボルト部分
   （２）及び安全リング（３）を互いに離間するように回
   転させる滑動運動を可能にするために、緩め方向で互い
   に接触する成形面（１８，２３）が、比較的小さな平均
   接線方向角度（２０）でもって配設されていることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の結合要素。
4. 【請求項４】 ボルト部分の緩め方向で互いに接触する
   楔面係合部（８，１４）の成形面（１８，２３）の有効
   な接線方向角度（２０）が、ネジ部分（１１）のリード
   角よりもごく僅かに大きく設定されていることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１つに記載の結合要素。
5. 【請求項５】 ボルト部分（２）の緩め方向で互いに接
   触する楔面係合部（８，１４）の成形面（１８，２３）
   の有効な接線方向角度（２０）が、ネジ部分（１１）の
   ネジのリード角よりも２０％にまで大きく設定されてい
   ることを特徴とする請求項４に記載の結合要素。
6. 【請求項６】 両方の円周方向に傾斜させられて配設さ
   れた成形面（１７及び１８，２２及び２３）が、対称に
   形成され、かつ対称に傾斜させられて配設されているこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の結
   合要素。
7. 【請求項７】 両方の円周方向に傾斜させられて配設さ
   れた成形面（１７及び１８，２２及び２３）が、非対称
   に形成され、及び／又は非対称に傾斜させられて配設さ
   れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つ
   に記載の結合要素。
8. 【請求項８】 滑動運動を達成するために、緩め方向に
   互いに接触する成形面（１８，２３）が、平坦でない、
   ネジ山状に延在する成形面として形成されていることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の結合要
   素。
9. 【請求項９】 楔面係合部を介して伝達可能な回転モー
   メントが、安全リング（３）と構造部分との間で伝達可
   能な回転モーメントよりも小さいように、両方の楔面係
   合部（８，１４）、及び／又は軸力を構造部分に伝達す
   るための安全リング（３）の当接面（１５）が形成かつ
   配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
   か１つに記載の結合要素。
10. 【請求項１０】 安全リング（３）の当接面（１５）
    が、高められた摩擦を発生させるために、リブ（２
    ８）、支持条片状の突出部、摩擦を高めるコーティン
    グ、及び放射状に形成された表面等を備えていることを
    特徴とする請求項９に記載の結合要素。
11. 【請求項１１】 安全リング（３）の当接面（１５）
    が、構造部分において、楔面係合部（８，１４）よりも
    大きな摩擦半径を備えることを特徴とする請求項１〜１
    ０のいずれか１つに記載の結合要素。
12. 【請求項１２】 安全リング（３）が、ボルト部分
    （２）に、解離不能に、しかしながら可動に配設されて
    いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに
    記載の結合要素。
13. 【請求項１３】 第１のスパナ作用面（５）がボルト部
    分（２）に、また第２のスパナ作用面（９）が安全リン
    グ（３）に、互いに位置合わせをされるように形成かつ
    配設されており、従ってこれらがスパナでもって共に操
    作可能であるように構成されていることを特徴とする請
    求項１〜１２のいずれか１つに記載の結合要素。
14. 【請求項１４】 ボルト部分（２）及び安全リング
    （３）が、特に接合点（２９）によって互いに角度どお
    りに結合されていることを特徴とする請求項１〜１３の
    いずれか１つに記載の結合要素。