JP2005133940A - 締結具および締結ボルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじ込むに従って２つの部材が傾斜姿勢となる場合であっても、変位荷重がほとんど加わらない構造の締結具を実現する。
【解決手段】 本締結具における締結ボルト１は、外周部に雄ネジ１１が設けられた棒状のボルト本体１０と、このボルト本体１０の端部に設けられてボルト本体１０よりも大径の頭部２０とを有し、上記頭部２０の下面は、ボルト貫通孔３１を設けた第一部材３のテーパ状座面３１に当接されるようにボルト本体１０に向けて縮径するテーパ面とすると共にこのテーパ面が曲面仕上げされたテーパ曲面２１とする。これにより、締結ボルト１をねじ込む第二部材４のネジ孔４０が傾斜しているような場合でも、テーパ曲面２１が第一部材３におけるテーパ状座面３１上を適宜にスライドし、ボルト本体１０のねじ込み方向をネジ孔４０の軸線方向と略一致させるので、無理なく締結ボルト１をネジ孔４０と同心上に進入させて行くことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、締結ボルトや部材の座面に大きな変位荷重が加わることなく２つの部材を固定させる締結具および締結ボルトに関するものである。

従来より、締結ボルトは、雄ネジを設けた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けた頭部とからなる構造を有し、様々な機械要素に用いられている。このような締結ボルトは、例えば、第一部材に設けたボルト貫通孔にボルト本体を通し、第二部材に設けたネジ孔にボルト本体を螺合させて、これら２つの部材を固着させる。
また、上記締結ボルトは、図９（ａ）に示すような締結具としての軸継手に使用される。この場合、締結ボルト５０１は、２本の軸５０５を連結させる軸継手において軸５０５を固定するための締付体５０７の締め付けに用いられる（特許文献１）。この締付体５０７は、中心部に軸５０５（他の部材）を挿通する軸孔部５７１を設けると共に半径方向にすり割溝５７２を設け、且つ、すり割溝５７２の対向する一方の端部５０３（第一部材）にボルト貫通孔５３０を設けると共に他方の端部５０４（第二部材）にネジ孔５４０を設けたものであり、締結ボルト５０１は、このボルト貫通孔５３０を通してネジ孔５４０に螺合される。従って、上記締結ボルト５０１をねじ込んで行くと、すり割溝５７２の間隔が狭められて締付体５０７の軸孔部５７１を縮径させ、この縮径による軸孔部５７１の面圧によって軸５０５を締め付け固定させる。
特開２００１−２９５８５１号公報 特開平１１−１２５２６５号公報

ところで、上記締結ボルト５０１で２つの部材５０３，５０４等を固着させる場合、部材５０３，５０４に設けたネジ孔５４０が実際には直角ではなく多少傾いて形成されている場合があり、その場合、締結ボルト５０１の頭部５２０における下面角部５２２がボルト貫通孔５３０を設けた部材５０３の座面５３１と略点当りとなり、この座面５３１や締結ボルト５０１に大きな変位荷重や曲げ応力が加わった状態になる。そのため、締結ボルト５０１による締結力が不十分となり、締め付けが緩み易い等の問題が生じる。また、締結ボルト５０１自体も頭部５２０とボルト本体５１０とが曲がって形成されている場合もあり、その場合でも、上記同様に締結ボルト５０１の締結力が不十分となり、締め付けが緩み易い等の問題が生じる。

一方、図９（ａ）に示す軸継手６００にあっては、上記締結ボルト５０１をねじ込むに従って締付体５０７のすり割溝５７２の対向する各端部５０３，５０４が傾斜姿勢となり、これに伴って一方の端部５０３の座面５３１も傾斜される。そのため、図９（ｂ）に示すように、締結ボルト５０１の頭部５２０の下面角部５２２が上記座面５３１と略点当りとなり局部的にきつい片当りを起こし、締結ボルト５０１や座面５３１に大きな変位荷重が加わる。従って、締結ボルト５０１のねじ込みには強い力を要し、しかも、締結ボルト５０１の締付け時に局部的にきつい片当りを起こすことで、上記座面５３１と下面角部５２２との片当り部分に焼付きを起こし、締結ボルト５０１の締付け力が安定せず十分に軸力に変換されなかった。また、上記座面５３１を形成する一方の端部５０３の肉厚が薄い場合やアルミ等の軟質素材で締付体５０７を形成する場合等には、この座面５３１が陥没してしまい（図９（ｂ）中の破線Ｋ）、締結ボルト５０１の締め付けが弱体化して、軸５０５の締結力が不十分になることがある。

また、締結ボルト５０１の頭部下面の角部５２２が座面５３１と略点当りとなることで、その座面５３１や締結ボルト５０１には大きな曲げ応力が加わった状態になる。そのため、軸継手の回転時に締結体５０７が振動すると、その振動による負荷が更に座面５３１や締結ボルト５０１に加わり、その結果、座面５３１に亀裂Ｖ（図９（ｂ）参照）が生じたり、また、振動により締結ボルト５０１の締め付けが緩む等の不具合が起こる。
なお、すり割溝を２箇所に設けて締付体が２分割されて２本の締結ボルト５０１を用いて締付ける場合も（特許文献１の図１）、各々の締結ボルト５０１を均等に締付けることは実際上困難であり、上記同様の問題が生じ得る。
本発明は、締結ボルトの緩みを防止して部材に対する締結力が強化される締結具および締結ボルトを実現するものである。

（１）本発明に係る締結具は、ボルト貫通孔を設けた第一部材と、ネジ孔を設けた第二部材と、上記第一部材のボルト貫通孔に挿通させて上記第二部材のネジ孔にねじ込んでこれらの部材を締結させる締結ボルトとを備えた締結具において、上記第一部材におけるボルト貫通孔の座面は、テーパ溝に形成されたテーパ状座面とし、上記締結ボルトは、外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径で上記ボルト貫通孔の座面に当接される頭部とを有し、且つ、上記頭部の下面がボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。
これによると、上記第一部材と上記第二部材とが傾斜しているような場合あるいは締結ボルト自体が曲がっているような場合等であっても、締結ボルトの頭部下面とボルト貫通孔の座面とがテーパ同士のため、局部的なきつい片当りが防止され、締付け時の変位荷重が上記テーパ状座面で受け止められる。従って、ボルト締付け時に座面に作用する変位荷重や焼付きを大幅に緩和することができる。

（２）また、本発明に係る締結具は、中心部に軸を挿通する軸孔部を設けるとともに軸方向にすり割溝を設け、且つ該すり割溝の対向する一端部に座面を有したボルト貫通孔を設けると共に他端部にネジ孔を設けた締付体と、上記締付体における一端部のボルト貫通孔を通して他端部のネジ孔に螺合させて該締付体を周方向に締付ける締結ボルトとを備えた締結具において、上記締付体におけるボルト貫通孔の座面は、テーパ溝に形成されたテーパ状座面とし、上記締結ボルトは、外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径で上記ボルト貫通孔の座面に当接される頭部とを有し、且つ、上記頭部の下面がボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。
これにより、締結ボルトを締付けるに従って締付体のすり割溝の対向する端面が傾斜しボルト貫通孔の座面が傾斜されてきても、締結ボルトの頭部下面とボルト貫通孔の座面とがテーパ同士のため、局部的なきつい片当りが防止され、締付け時の変位荷重が上記テーパ状座面で受け止められる。よって、ボルト締付け時に座面に作用する変位荷重や焼付きを大幅に緩和することができる。

そして、締付け時の座面に作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルトの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。また、上記テーパ状座面に対する変位荷重が大幅に緩和される結果、このテーパ状座面を形成する締付体の一端部の強度が向上するので、この一端部を薄肉化することができる。また、締結ボルトの頭部下面のテーパ面がボルト貫通孔のテーパ状座面に没入されるので、締結ボルトの頭部を締付体の一端部に深く潜り込ませることができる。

一方、この締結具が軸継手の如く回転体に用いられるときには、回転時に締結ボルトは遠心力を受ける。すると、締結ボルトは、頭部下面のテーパ面がボルト貫通孔のテーパ状座面とテーパ嵌合されているので、遠心力を受ける締結ボルトには頭部のテーパ面がボルト貫通孔のテーパ状座面に押付けられて引抜き方向の力が作用する。従って、回転時においては締結ボルトの雄ネジと締付体のネジ孔との螺合による軸力が増幅されることとなり、軸に対する締付体の締結力が強化され、伝達トルクを増強することができる。

（３）上記締結ボルトが上記すり割溝の中間部分よりも外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔と上記ネジ孔が形成されていてもよい。
これにより、中心の軸孔部に配置した軸に対する締付けの作用点を軸の軸芯から遠ざけて締付体による軸の締付け力を大きくすることができ、その結果、軸への伝達トルクを一層向上させることができる。
しかも、締結具が軸継手の如く回転体に用いられるときには、上記した回転時の遠心力が締結ボルトにより大きく作用することとなり、その結果、回転時の締結ボルトの軸力が一層増幅されるので、軸に対する締付体の締結力が一層強化され、伝達トルクの低下を低減することができる。

（４）上記ボルト貫通孔の中心線が上記ネジ孔の中心線に対して外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔と上記ネジ孔とがオフセットされていてもよい。
これにより、締結ボルトの締付けに伴って第一部材と第二部材が傾斜しても、上記オフセットのスペース分締結ボルトの姿勢が融通されるので、締結ボルトの頭部下面のテーパ面が片当りを起こすことなくテーパ状座面に略全周的に当接させることができる。従って、締付け時の座面に作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルトの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。

（５）上記締結ボルトにおける頭部下面のテーパ面は、外側に膨らむ曲面仕上げが施されたテーパ曲面に形成されていてもよい。
これにより、上記第一部材と上記第二部材とを固着させるとき、第二部材のネジ孔が傾斜しているような場合、あるいは締結ボルト自体が曲がっているような場合であっても、上記頭部下面のテーパ曲面が上記ボルト貫通孔のテーパ状座面上を適宜にスライドしてボルト本体の姿勢が第二部材のネジ孔の軸線方向と略一致される。従って、ボルト本体のねじ込みが第二部材のネジ孔の軸線方向と略一致され、無理なく締結ボルトを上記ネジ孔と同心上に進入させて行くことができる。よって、第二部材のネジ孔が傾斜している場合等でも、ボルト締付け時に締結ボルトのテーパ曲面がボルト貫通孔のテーパ状座面に略全周的に接触され、局部的な片当りが生じない。

（６）上記締結ボルトにおける頭部下面のテーパ面には、摩擦抵抗を低減させる安定化剤がコーティングされていてもよい。
これにより、締付け時の座面に作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルトの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。

（７）また、本発明に係る締結ボルトは、外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径の頭部とを有する締結ボルトにおいて、上記頭部下面は、ボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成され、且つ該テーパ面が外側に膨らむ曲面仕上げが施されたテーパ曲面に形成されていることを特徴とするものである。
これにより、例えば、上記第一部材と上記第二部材とを固着させるとき、第二部材のネジ孔が傾斜しているような場合、あるいは締結ボルト自体が曲がっているような場合であっても、上記頭部下面のテーパ曲面が上記ボルト貫通孔のテーパ状座面上を適宜にスライドしてボルト本体の姿勢が第二部材のネジ孔の軸線方向と略一致される。従って、ボルト本体のねじ込みが第二部材のネジ孔の軸線方向と略一致され、無理なく締結ボルトを上記ネジ孔と同心上に進入させて行くことができる。よって、第二部材のネジ孔が傾斜している場合等でも、ボルト締付け時に締結ボルトのテーパ曲面がボルト貫通孔のテーパ状座面に略全周的に接触され、局部的な片当りが生じない。

また、ねじ込み時、そのテーパ曲面と第一部材のテーパ状座面とがなだらかに接触するので、ねじ込み時の抵抗が小さくねじ込み易い。また、この締結ボルトは、頭部下面のテーパ曲面がテーパ状座面に略全周的に当接してねじ込まれるから、傾いたネジ孔等にねじ込んだ場合でも、頭部下面が平坦な従来のボルトのように頭部の下面角部が座面に引っ掛かってねじ込み難くすることもない。また、締付け時の座面に作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルトの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができ、軸力も安定する。

そして、この締結ボルトは、締結ボルトのねじ込みが完了すると、頭部下面のテーパ曲面と第一部材のテーパ状座面とがテーパ嵌合されるので、締結後においてはテーパ嵌合による緩み止め効果が発揮される。しかも、この締結ボルトは、傾いたネジ孔等にねじ込んだ場合でも、テーパ状座面におけるテーパ曲面の接触位置が略全周的に同じ高さになるので、上記テーパ嵌合力が頭部の略同じ高さ位置に均等に作用する。従って、上記緩み止め効果が確実に発揮され、２つの部材間に対する強固な締結力を確実に発揮することができる。

本発明に係る締結具によれば、締付体におけるボルト貫通孔の座面に作用するボルト締付け時の焼付きや変位荷重が大幅に緩和されるから、締結ボルトの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができ、その結果、締結力を十分に確保することができる。
本発明に係る締結ボルトによれば、本締結ボルトをねじ込む部材が傾斜したり、あるいは締結ボルト自体が曲がっているような場合であっても、座面や締結ボルトに大きな変位荷重が加わることがなく、第一部材と第二部材とを無理なく固定させることができる。また、緩み止め効果が確実に発揮され、２つの部材間に対する強固な締結力を確実に発揮することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明に係る締結具である。
図１（ａ）に示すように、この締結具は、ボルト貫通孔３０およびテーパ状座面３１を設けた第一部材３と、ネジ孔４０を設けた第二部材４と、これらの部材３，４を締結させる締結ボルト１とを備えるものである。
締結ボルト１は、外周部に雄ネジ１１が設けられた棒状のボルト本体１０と、このボルト本体１０の端部に設けられてボルト本体１０よりも大径で円柱状の頭部２０とを有する。この締結ボルト１は、六角穴付きボルトであって、上記頭部２０の上面に六角レンチを嵌め込むための六角穴（図２を参照）が設けられると共に頭部２０の側面にローレット加工が施されている。また、上記頭部２０の下面は、ボルト本体１０の先端側に向けて縮径するテーパ面とし、且つ、このテーパ面を外側に膨らむクラウニング（曲面）が施されたテーパ曲面２１とする。このテーパ曲面２１は、ボルト貫通孔３０に形成されたテーパ溝からなるテーパ状座面３１に当接される。

上記テーパ曲面２１のテーパ角度θ１は、図１（ａ）に示すように、座面となる上記テーパ状座面３１のテーパ角度θ２よりも大きくしてもよいし、上記テーパ角度θ２と略等しくしてもよい等、任意に設定できる。また、上記テーパ曲面２１の曲率は、任意に設定でき、例えば、上記テーパ状座面３１上での上記テーパ曲面２１のスライド性をよくするうえで、頭部２０の大きさ、テーパ曲面２１でのテーパ部の長さやそのテーパ角度等にもよるが、５Ｒ〜１２００Ｒ程度に設定される。

そして、この締結ボルト１は、既存の六角穴付きボルト（例えば、Ｍ６サイズ＜頭部径φ１０ｍｍ＞）の頭部２０の下半分程度を上記テーパ曲面２１とするようにプレスや旋盤等で加工して形成してもよく、これにより、同じサイズの皿ビスよりも頭部２０の側方への張り出しが少なくなって頭部２０のコンパクト化を図ることができる。
なお、上記締結ボルト１は、頭部２０を円柱状とした六角穴付きボルトとするが、この頭部２０を六角柱状に形成した六角ボルトでもよい。

上記締結ボルト１によれば、図１（ａ）に示すように、ボルト貫通孔３０およびテーパ状座面３１を設けた第一部材３と、ネジ孔４０を設けた第二部材４とを重ねて締結させる際、第二部材４のネジ孔４０が上面に対して直角ではなく、角度θに傾いて形成されていた場合でも、締結ボルト１の姿勢（ボルト本体１０のねじ込み方向）を第二部材４のネジ孔４０の軸線方向と略一致させることができる。すなわち、締結ボルト１のねじ込み時、上記頭部２０下面のテーパ曲面２１が第一部材３のテーパ状座面３１に当接されてこのテーパ状座面３１上を適宜にスライドするからである。
これにより、締結ボルト１を無理なく上記ネジ孔４０と同心上に進入させて行くことができる。従って、締結ボルト１をねじ込む第二部材４のネジ孔４０が傾斜している場合であっても、締結ボルト１やテーパ状座面３１に大きな変位荷重が加わることがなく、第一部材３と第二部材４とを緩み無く固定させることができる。

また、この締結具は、図１（ｂ）に示すように、他の部材５を挟み込ませて第一部材３と第二部材４とを締結させるようにしてもよい。この場合、締結ボルト１をねじ込むに従って第一部材３と第二部材４とが傾斜姿勢となっても、上記の場合（図１（ａ））と同様に、上記テーパ曲面２１が上記テーパ状座面３１上を適宜にスライドし、締結ボルト１の姿勢を第二部材４のネジ孔４０の軸線方向と略一致させることができる。従って、第一部材３と第二部材４との間に他の部材５を挟み込ませて締結させる場合でも、締結ボルト１を無理なく上記ネジ孔４０と同心上に進入させて行くことができ、締結ボルト１やテーパ状座面３１に大きな変位荷重が加わることがなく、しかも、部材５を挟んで第一部材３と第二部材４とを緩み無く固定させることができる。
また、上記締結ボルト１は、頭部２０のテーパ曲面２１と第一部材３のテーパ状座面３１とが全周的に略線接触となるので、面圧が小さくねじ込み易い。すなわち、締結ボルトのねじ込みトルク効率がよい。

また、従来の締結ボルト５０１（図９（ａ）、図９（ｂ））では、ねじ込みが完了すると、ボルト頭部５２０の下面が座面５３１と当接するだけであるが、この締結ボルト１は、締結ボルト１のねじ込みが完了すると、締結ボルト１のテーパ曲面２１と第一部材３のテーパ状座面３１とがテーパ嵌合されるので、締結後においてはテーパ嵌合による緩み止め効果が発揮される。
しかも、上記締結ボルト１は、傾いたネジ孔４０にねじ込んだ場合でも、テーパ状座面３１におけるテーパ曲面２１の接触位置が略全周的に同じ高さになるので（図１（ａ）中の符号ｈ、図１（ｂ）中の符号ｈ）、上記テーパ嵌合力が頭部２０の略同じ高さ位置ｈに均等に作用する。従って、上記緩み止め効果が確実に発揮され、部材３，４間に対する強固な締結力を確実に発揮することができる。

そして、上記締結ボルト１におけるテーパ曲面２１のテーパ角度θ１が第一部材３のテーパ状座面３１のテーパ角度θ２よりも大きい場合は、テーパ状座面３１におけるテーパ曲面２１の接触位置ｈが高くなって頭部２０上面側に近づく（図１（ａ）の接触位置ｈは、図１（ｂ）の接触位置ｈよりも高い。）。これにより、テーパ状座面３１の肉厚の厚い部位で、締結ボルト１の頭部２０がテーパ嵌合されるので、締結ボルト１によるテーパ座面３１との間のテーパ嵌合力を大きくできる。従って、上記緩み止め効果が顕著に発揮されて部材３，４間に対する強固な締結力が確実に発揮される。これにより、第一部材３の材質が、例えば、アルミダイキャストのような脆い場合でも、座面３１の強度が増強されるので、破損し難くなる効果も得られる。

他方、上記締結ボルト１は、第一部材３のテーパ状座面３１が鋭角（テーパ角度θ２がボルト貫通孔３０の軸線に対して小さな角度、例えば９０度以下）になる程に、締結ボルト１のテーパ曲面２１に対する上記テーパ座面３１との間のテーパ嵌合力の向きが締結ボルト１の軸線に対して直角方向に近づくこととなるので、上記の緩み止め効果や強固な締結を一層大きく発揮させることができる。
なお、以上の図１に示した例では、第二部材４のネジ孔４０が傾く場合で説明したが、ネジ孔４０は傾くことなく略直角に形成されているものの、締結ボルト１自体の頭部２０とボルト本体１０とが曲がって形成されている場合でも、上記同様に、このような曲がった締結ボルト１の上記テーパ曲面２１が上記テーパ状座面３１上を適宜にスライドし、ボルト本体１０のねじ込みを第二部材４のネジ孔４０の軸線方向と略一致させることができる。従って、このような曲がった締結ボルト１であっても、無理なくネジ孔４０と同心上に進入させて行くことができ、テーパ状座面３１や締結ボルト１に大きな変位荷重が加わることがなく、第一部材３と第二部材４とを無理なく固定させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、本発明に係る締結具としての軸継手である。
図２に示すように、この軸継手６は、中心の軸孔部７１に至るすり割溝７２を設けたＣ字型の２つの締付体７を、板バネ中間体８で連結させたものである。２つの締付体７は、一方の締付体７に駆動軸となる軸５ａが配置され、他方の締付体７に従動軸となる軸５ａが配置される。これにより、この軸継手６によって２本の軸５ａ，５ａを連結させる。
図３（ａ）に示すように、上記締付体７は、すり割溝７２の対向する一方の端部３ａ（第一部材３）にはボルト貫通孔３０が設けられ、また、他方の端部４ａ（第二部材４）には締結ボルト１を螺合させるネジ孔４０ａが設けられている。また、上記ボルト貫通孔３０ａは、入口側に拡径するテーパ溝としたテーパ状座面３１ａが設けられている。このテーパ状座面３１ａは、締結ボルト１のテーパ曲面２１と全周的に当接する。そして、締結ボルト１は、締付体７の一方の端部３ａのボルト貫通孔３０ａに通して他方の端部４ａのネジ孔４０ａに螺合される。

そして、上記軸継手６に軸５ａを締結させる際は、締付体７の軸孔部７１に軸５ａを挿入した後、この締付体７に取り付けた締結ボルト１をねじ込ませて行く。すると、締結ボルト１におけるテーパ曲面２１となった頭部２０の下面が締付体７のボルト貫通孔３０ａに形成したテーパ状座面３１ａを押圧し、すり割溝７２の間隔を狭めさせて軸孔部７１を縮径させ、この縮径による面圧によって軸５ａを強固に締結させる。
このとき、図３（ｂ）に示すように、すり割溝７２の対向する互いの端部３ａ，４ａが傾斜されてくるが、締結ボルト１のテーパ曲面２１が一方の端部３ａのテーパ状座面３１ａ上で適宜にスライドされ、これにより、締結ボルト１の姿勢がネジ孔４０ａの軸線方向と略一致し、無理なく締結ボルト１をネジ孔４０ａと同心上に進入させて行くことができる。従って、締結ボルト１やテーパ状座面３１ａに変位荷重が加わることがなく、強い力（大きな締付けトルク）を要せずにスムーズにこの締結ボルト１をねじ込むことができる。

また、締結ボルト１を締付けるに従って締付体７のすり割溝７２の対向する端面が傾斜しボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａが傾斜されてきても、締結ボルト１のテーパ曲面２１とボルト貫通孔３１ａのテーパ状座面３１ａとがテーパ同士のため、局部的なきつい片当りが防止され、締付け時の変位荷重が上記テーパ状座面３１ａで受け止められる。よって、ボルト締付け時にテーパ状座面３１ａに作用する変位荷重や焼付きを大幅に緩和することができる。そして、締付け時のテーパ状座面３１ａに作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルト１の締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。

また、締め付け完了後においても、締結ボルト１やテーパ状座面３１ａに変位荷重が加わることがなく、しかも、締結ボルト１のテーパ曲面２１がテーパ状座面３１ａの全周を押圧したテーパ嵌合状態となる。これにより、図９（ｂ）に示した従来のように、座面の陥没によって締結ボルトの締め付けを弱体化し軸の締結力を損なうことがなく強固な固定ができ、且つ軸継手６の回転時に伴う振動によって締結ボルト１が緩むことも防止できる。しかも、テーパ状座面３１ａや締結ボルト１に応力の作用する状態が回避されるので、軸継手６の回転時に伴う振動によって更なる負荷が加わってもテーパ状座面３１ａに亀裂Ｖ（図９（ｂ）参照。）が生じたり締結ボルト１が首折れする等の破損を防止することができる。従って、締付体７による軸５ａの強固な締結を長期にわたって安定的に維持することができる。

一方、この軸継手６の回転時に締結ボルト１は遠心力を受ける。すると、締結ボルト１は、頭部２０下面のテーパ曲面２１がボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａとテーパ嵌合されているので、遠心力を受ける締結ボルト１には頭部２０のテーパ曲面２１がボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａに押付けられて引抜き方向の力が作用する。従って、回転時においては締結ボルト１の雄ネジ１１と締付体７のネジ孔４０ａとの螺合による軸力が増幅されることとなり、軸５ａに対する締付体７の締結力が強化され、伝達トルクを増強することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、本発明に係る締結具としての他の軸継手である。
図４に示すように、この軸継手６ｃに使用される締結ボルト１ａは、頭部２０ａの下面がテーパ面２１ａに形成されて締付体７ｃのボルト貫通孔３０ａに設けたテーパ溝からなるテーパ状座面３１ａに略合致して没入される。すなわち、この締結ボルト１ａの頭部２０ａ下面は、ボルト本体１０の先端側に向けて縮径するテーパ面２１ａに形成されているが、上記実施の形態１のようなテーパ曲面２１が形成されたものではない。また、上記軸継手６ｃの締結体７ｃは、軸孔部７１のすり割溝７２と対向する個所に、この締付体７ｃの縮径を円滑に行わせるための補助溝１３が軸方向に設けられている。その他の構成は、上記実施の形態２のものと同様であり、図４中に図２、図３（ａ）および図３（ｂ）と同一の符号を付して説明を省略する。

そして、上記軸継手６ｃに軸５ａを締結させる際は、上記実施の形態２の場合と同様に、締付体７ｃの軸孔部７１に軸５ａを挿入した後、締結ボルト１ａを締付体７ｃの周方向に締付けて行く。すると、締結ボルト１ａの頭部２０ａ下面が締付体７ｃのボルト貫通孔３０ａの座面３１ａを押圧して上記すり割溝７２の間隔を狭め、締付体７ｃの軸孔部７１が縮径される。このとき、すり割溝７２と対向する個所に設けた補助溝１３の間隔も狭められることによって軸孔部７１の縮径が円滑に行われる。そして、この補助溝１３の閉塞端１３ａが支点となって軸孔部７１が縮径されるので、すり割溝７２の対向する端面３ａ，４ａの傾斜を緩やかにすることができる。この軸孔部７１の縮径によって、締付体７ｃの軸孔部７１に軸５ａが強固に固定される。

また、締結ボルト１ａを締付けるに従って締付体７ｃのすり割溝７２の対向する端面３ａ，４ａが傾斜し、ボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａが傾斜してくるが、テーパ面２１となった締結ボルト１ａの頭部２０ａ下面がボルト貫通孔３０ａ入口のテーパ状座面３１ａに没入されるので、このテーパ状座面３１ａにおいてテーパ同士のため、局部的なきつい片当りが防止され、締付け時の変位荷重が上記テーパ状座面３１ａで受け止められる。よって、ボルト締付け時にテーパ状座面３１ａに作用する変位荷重や焼付きを大幅に緩和することができる。そして、締付け時のテーパ状座面３１ａに作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルト１の締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。

また、このことは、このテーパ状座面３１ａを形成する締付体７ｃの一端部３ａにかかる負荷が大幅に緩和されることを意味する。従って、締付体７ｃの一端部３ａにおけるすり割溝７２の端面の隆起（図９（ｂ）中の破線Ｌ）が防止され、従来の如く、すり割溝７２の端面の隆起によって軸５ａの締結を阻害することなく、軸５ａへの締結力を十分に確保することができる。
また、締結ボルト１ａの頭部２０ａ下面のテーパ面２１ａをボルト貫通孔３０ａ入口のテーパ状座面３１ａに没入させることによって、締結ボルト１ａを締結体７ｃの一端部３ａに深く潜り込ませることができる。従って、締結ボルト１ａの締付け後の状態においては締結ボルト１ａの頭部２０ａが締付体７ｃの外周面から突出するようなことも防止できる。

しかも、上述したように、ボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａに対する変位荷重が大幅に緩和される結果、このテーパ状座面３０ａを形成する締付体７ｃ一端部３ａの肉厚（テーパ状座面３１ａとすり割溝７２の端面との間の厚さ）を比較的薄く形成することができ、これによって、締結ボルト１ａの頭部２０ａが締付体７ｃの外周面から突出することを一層確実に防止できる。
また、このものも、軸継手６ｃの回転時に締結ボルト１ａは遠心力を受けるが、締結ボルト１は、ボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａとテーパ嵌合されているので、遠心力を受ける締結ボルト１ａには頭部２０ａのテーパ面２１ａがボルト貫通孔３０ａのテーパ状座面３１ａに押付けられて引抜き方向の力が作用する。従って、回転時においては締結ボルト１ａの雄ネジ１１と締付体７ｃのネジ孔４０ａとの螺合による軸力が増幅されることとなり、軸５ａに対する締付体７ｃの締結力が強化され、伝達トルクを増強することができる。

（その他の実施の形態）
（１）本発明の締結具としての軸継手は、例えば、図５（ａ）に示す軸継手６ａのように、締付体７ａは、すり割溝７２ａ，７２ｂが１８０度位置に２個所設けられて２分割された半円状の分割片からなるものに適用してもよい。この場合、２分割された締結体７ａの一つの分割片が一方の端部３ａ（第一部材３）あるいは他方の端部４ａ（第二部材４）を具備する。
また、図５（ｂ）に示す軸継手６ｂのように、締付体７ｂは、すり割溝７２ａ，７２ｂが１８０度位置に２個所設けられて２分割された半円状の分割片からなるものに適用してもよい。この場合、２分割された締付体７ｂの一つの分割片が一方の端部３ａ（第一部材３）と他方の端部４ａ（第二部材４）の両方を具備する。従って、このものは、締付体７ｂとなる一対の分割片が同一構造であるので、その製造上有利である。

（２）また、本発明の軸継手としては、２つの締結体を連結する中間体は、図２示した板バネ中間体８に限らず、図６に示すように、中心孔８１を設けたブロック中間体８ａによって２つの締付体７’，７’と一体形成されたものでもよい。

（３）また、本発明に係る締結ボルトとしては、図７に示す締結ボルト１ｄのように、頭部２０ｄ上面のコーナ部２２がＲ状に形成されたものでもよく、また、このコーナ部２２が面取りされたもの等でもよい。このように、締結ボルト１ｄの頭部２０ｄ上面のコーナ部２２をＲ状等に形成することで、締結ボルト１ｄの頭部２０ｄをボルト貫通孔３０ｄのテーパ状座面３１ｄに没入させることと相まって、更に頭部２０ｄが締付体７ｄの外周面から突出することを抑制できる。

（４）また、本発明の軸継手としては、図７に示すように、上記締結ボルト１ｄがすり割溝７２の中間線７２０（中間部分）よりも外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔３０ｄと上記ネジ孔４０ｄが形成されていてもよい。なお、この場合でも、テーパ形状等のため締結ボルトの頭部２０ｄを外周に突出させることなくボルト貫通孔３０ｄ内に配置させることができる。
これにより、中心の軸孔部７１に配置した軸５ｄに対する締付けの作用点を軸５ｄの軸芯から遠ざけて締付体７ｄによる軸５ｄの締付け力を大きくすることができ、その結果、軸５ｄへの伝達トルクを一層向上させることができる点で有利である。
しかも、軸継手の回転時の遠心力が締結ボルト１ｄにより大きく作用することとなり、その結果、回転時の締結ボルト１ｄの軸力が一層増幅されるので、軸５ｄに対する締付体７ｄの締結力が一層強化され、伝達トルクを一層増強することができる。

（５）また、図９（ａ）に示すように、締付体７ｅとして、ボルト貫通孔３０ｅの中心線３００がネジ孔４０ｅの中心線４００に対して外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔３０ｅと上記ネジ孔４０ｅとがオフセットされていてもよい。
これにより、締結ボルト１ａの締付けに伴ってすり割溝７２の対向する端部３ｅ，４ｅ（第一部材３ｅと第二部材４ｅ）が傾斜しても、上記オフセットのスペース分締結ボルト１ａの姿勢が融通されるので、締結ボルト１ａの頭部２０ａ下面のテーパ面２１ａ（あるいはテーパ曲面でもよい）が片当りを起こすことなくテーパ状座面３１ｅに略全周的に当接させることができる。従って、締付け時のテーパ状座面３１ｅに対する焼付きや変位荷重が大幅に緩和されるため、締結ボルト１ａの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。

（６）また、上記締結ボルト１，１ａにおける頭部２０，２０ａ下面（テーパ面２１ａあるいはテーパ曲面２１）には、摩擦抵抗を低減させる安定化剤がコーティングされていてもよい。これにより、締付け時のテーパ状座面３１に作用する焼付きが大幅に緩和されるため、締結ボルト１，１ａの締付け力が安定し且つ十分に軸力に変換することができる。なお、上記安定化剤は、締結ボルト１，１ａの頭部２０，２０ａ下面のみならず雄ネジ１１部分を含む全体的にコーティングされていてもよい。そして、上記安定化剤としては、ｎ−ブテン、イソブテン、これらの単体の重合体、あるいは共重合体等が例示される。より具体的には、ポリイソブチレンとしては、例えば、ＢＡＳＦ社製の商品名「Ｇｌｉｓｓｏｐａｌ」、商品名「Ｏｐｐａｎｏｌ」が挙げられ、イソブテン、ｎ−ブテンの重合物（ポリブテン）としては、例えば、日本石油化学（株）社製の商品名「テトラックス」、「ハイモール」、「エバータック」、「日石ポリブテン」、「ＳＶ−７０００」、Ｅｘｘｏｎ社製の商品名「ＶＩＳＴＡＮＥＸ」、出光石油化学（株）社製の商品名「出光ポリブテン」、日本油脂（株）社製の商品名「Ｐｏｌｙｖｉｓ」及びＡｍｏｃｏ社製の商品名「Ｉｎｄｏｐｏｌ」、ＢＰ社製の商品名「Ｎａｐｖｉｓ」等が挙げられる。

（７）その他に、本発明の締結具としては、軸継手に限らず、２本のパイプを連結する配管継手や、柱・フレーム・軸等の他の部材にセンサー等を取り付けるためのカラーにも適用することができ、他にも、一体形成または別体形成された第一部材３と第二部材４とからなる種々の締結具に適用することができる。

（実施例）
実施例１〜３としてボルトの頭部の下面がテーパ曲面に形成された締結ボルト（図１（ａ）の締結ボルト１）を用い、また、実施例４〜６として頭部の下面が単なるテーパ面に形成された締結ボルト（図４の締結ボルト１ａ）を用い、これらの締結ボルトによって軸を挟持させた締付体を締付けたときの伝達トルクを測定した。ここで、伝達トルクとは、締結ボルトを所定の締付トルクで締付けた後、軸を回転しないように固定し、締付体を回転方向に負荷を掛けたときに、締付体が回転し始めたときのトルク値をいう。
実施例１および実施例４では、締結ボルトとしては、頭部のサイズがＭ５サイズ（頭部直径が８．５mm）のものを用い、締付体としては、図３（ａ）に示すＣリング型の締付体７を用いた。

実施例２および実施例５は、締結ボルトとしては、頭部のサイズがＭ６サイズ（頭部直径が１０ｍｍ）のものを用いた他は、実施例１と同様である。
実施例３および実施例６は、締結ボルトとしては、頭部のサイズがＭ６サイズ（頭部直径が１０ｍｍ）のものを用い、締付体としては、図５（ａ）に示す半円状分割片を一対にした締付体７ａを用いた。従って、この実施例３および実施例６では、締結ボルトが２本使用される。
なお、上記実施例１〜３で用いた締結ボルトにおいて、頭部下面におけるテーパ曲面の曲率は、Ｍ５サイズの実施例１の締結ボルトが７Ｒであり、Ｍ６サイズの実施例２および３の各締結ボルトが８Ｒである。

一方、比較例１〜３として、締結ボルトは、その構造を図９（ｂ）に示す締結ボルト５０１を用いた。
比較例１では、締結ボルトの頭部サイズがＭ５サイズ（頭部直径が８．５mm）で、締付体が図３（ａ）に示すＣリング型のものである。この比較例１は、実施例１，４に対応する。
比較例２では、締結ボルトの頭部サイズがＭ６サイズ（頭部直径が１０mm）で、締付体が図３（ａ）に示すＣリング型のものである。この比較例２は、実施例２，５に対応する。

比較例３では、締結ボルトの頭部サイズがＭ６サイズ（頭部直径が１０mm）で、締付体が図５（ａ）に示す半円状分割片を一対にした締付体７ａを用いた。従って、この比較例３では、締結ボルトが２本使用される。この比較例３は、実施例３，６に対応する。
なお、締付体および締結ボルトの材質は、実施例１〜６、比較例１〜３のいずれも、鋼である。
そして、実施例１，４および比較例１では、締結ボルトを締付けトルク７．６Ｎ・ｍの力で締付けた。また、実施例２，３，５，６および比較例２，３では、２本の締結ボルトをそれぞれ締付けトルク１３．４Ｎ・ｍの力で締付けた。

次いで、締結ボルトを締付けた後、軸を回転しないように固定して、締付体に回転方向の力を加えて行き、締付体が回転し始めたときトルク値（伝達トルク）を測定した。この測定結果を表１に示す。

表１より、伝達トルク値において、実施例１〜３、実施例４〜６は、各々が対応する比較例１〜３に比べて、いずれも約５０％〜９０％の割合で大きい。
また、頭部下面がテーパ曲面の締結ボルトである実施例１〜３は、頭部下面が単なるテーパの締結ボルトである実施例４〜６に比べて、約５％〜３０％の割合で伝達トルク値が大きい。
このことから、実施例１〜３に使用されたテーパ曲面の締結ボルトや、実施例４〜６に使用されたテーパの締結ボルトによれば、頭部下面が平坦面形状の従来の締結ボルト（図９（ｂ））に比べて、軸を強く締結させ、伝達トルクを大きくできることが分かる。

実施の形態１による締結具の構成を示す側面図である。 実施の形態２による締結具としての軸継手の全体構成を示す側面図である。 実施の形態２における軸継手の構成を示す一部断面図である。 実施の形態３による締結具としての軸継手の構成を示す一部断面図である。 実施の形態２，３における軸継手の他の例を示す断面図である。 実施の形態２，３における軸継手のさらに他の例を示す側面図である。 他の実施の形態による締結具としての軸継手の構成を示す断面図である。 さらに他の実施の形態による締結具としての軸継手の構成を示す断面図である。 従来の締結具としての軸継手の構成を示す一部断面図である。

符号の説明

１ 締結ボルト
３ 第一部材
３ａ 一方の端部（第一部材）
４ 第二部材
４ａ 他方の端部（第二部材）
５ 他の部材
５ａ 軸（他の部材）
６ 軸継手
７ 締付体
１０ ボルト本体
１１ 雄ネジ
２０ 頭部
２１ テーパ曲面
３１，３１ａ テーパ状座面
３０，３０ａ ボルト貫通孔
４０，４０ａ ネジ孔
７２ すり割溝
ｈ テーパ状座面でのテーパ曲面の接触位置高さ

Claims (7)

1. ボルト貫通孔を設けた第一部材と、ネジ孔を設けた第二部材と、上記第一部材のボルト貫通孔に挿通させて上記第二部材のネジ孔にねじ込んでこれらの部材を締結させる締結ボルトとを備えた締結具において、
   上記第一部材におけるボルト貫通孔の座面は、テーパ溝に形成されたテーパ状座面とし、
   上記締結ボルトは、外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径で上記ボルト貫通孔の座面に当接される頭部とを有し、且つ、上記頭部の下面がボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とする締結具。
2. 中心部に軸を挿通する軸孔部を設けるとともに軸方向にすり割溝を設け、且つ該すり割溝の対向する一端部に座面を有したボルト貫通孔を設けると共に他端部にネジ孔を設けた締付体と、
   上記締付体における一端部のボルト貫通孔を通して他端部のネジ孔に螺合させて該締付体を周方向に締付ける締結ボルトとを備えた締結具において、
   上記締付体におけるボルト貫通孔の座面は、テーパ溝に形成されたテーパ状座面とし、
   上記締結ボルトは、外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径で上記ボルト貫通孔の座面に当接される頭部とを有し、且つ、上記頭部の下面がボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とする締結具。
3. 請求項２に記載の締結具において、
   上記締結ボルトが上記すり割溝の中間部分よりも外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔と上記ネジ孔が形成されていることを特徴とする締結具。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の締結具において、
   上記ボルト貫通孔の中心線が上記ネジ孔の中心線に対して外寄りに配置されるように上記ボルト貫通孔と上記ネジ孔とがオフセットされていることを特徴とする締結具。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の締結具において、
   上記締結ボルトにおける頭部下面のテーパ面は、外側に膨らむ曲面仕上げが施されたテーパ曲面に形成されていることを特徴とする締結具。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の締結具において、
   上記締結ボルトにおける頭部下面のテーパ面には、摩擦抵抗を低減させる安定化剤がコーティングされていることを特徴とする締結具。
7. 外周部に雄ネジが設けられた棒状のボルト本体と、このボルト本体の端部に設けられてボルト本体よりも大径の頭部とを有する締結ボルトにおいて、
   上記頭部下面は、ボルト本体の先端側に向けて縮径するテーパ面に形成され、且つ該テーパ面が外側に膨らむ曲面仕上げが施されたテーパ曲面に形成されていることを特徴とする締結ボルト。
   
   

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