JP2005155757A

JP2005155757A - 締結構造

Info

Publication number: JP2005155757A
Application number: JP2003394058A
Authority: JP
Inventors: Eitaro Yamada; 英太郎山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】締結時にワッシャの角度・位相を気にせずに締め付けることができると共に、ワッシャの供回りの発生が防止された締結構造を提供すること。
【解決手段】被係止部が設けられたワッシャを介して、被係止部と当接してワッシャの回転を防止する係止部を備えた被締結部材を、ボルトとナットで締結する締結構造において、被締結部材に、ワッシャの回転に伴って被係止部を係止部との当接状態へ導くガイド溝を設けると共に、被係止部と被締結部材とは、締結中、軸方向において当接しないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、被締結部材をワッシャを介してボルトとナットで締結する締結構造に係り、特に、締結中のワッシャの供回りが防止された締結構造に関する。

従来、ワッシャの供回りを防止するために、ワッシャに突起を設け、被締結部材に嵌合部を設けた締結構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このワッシャの供回りを防止することは、特に、締結剛性を高めることを目的としたテーパ形のワッシャの場合に意義がある。正常時、締付トルクを掛けると、ナットとワッシャの間ですべり、回る。しかし、ナット／ワッシャ間の焼き付きや表面の凹凸（粗さ）による高摩擦抵抗によって、ワッシャのテーパ部分と被締結部材との間ですべり、回ってしまう供回りが発生すると、摺動面が締結軸に対して傾いているために、同じ締付トルクを掛けたときに正常時と供回り発生時で発揮される軸力（締結力）が異なり、具体的には供回り発生時の方が軸力が弱まり、締結力が十分でない不完全な締結を生じさせ得るからである。
特開２０００−１７０７３５号公報

しかしながら、上記従来の供回り防止を図った締結構造では、締結時にワッシャ側の突起と被締結部材側の嵌合部との位置（位相）合わせが必要であり、作業工程が煩雑となる。また、突起と嵌合部との位置が合っていない状態で締結されれば、締結力が不十分な不完全締結となり、締結の緩みや軸折れの原因となり得る。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、特にテーパ形ワッシャにおいて、締結時にワッシャの角度・位相を気にせずに締め付けることができると共に、ワッシャの供回りの発生が防止された締結構造を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、被係止部が設けられたワッシャを介して、該被係止部と当接して前記ワッシャの回転を防止する係止部を備えた被締結部材を、ボルトとナットで締結する締結構造であって、前記被締結部材に、前記ワッシャの回転に伴って前記被係止部を前記係止部との当接状態へ導くガイド溝を設け、前記被係止部と前記被締結部材とは、締結中、軸方向において当接しない、締結構造である。

この態様において、上記ワッシャは、平座のワッシャでもよく、テーパ形のワッシャでもよい。しかし、上述のように、供回りが防止される点については、テーパ形ワッシャの場合の方が得られる有益性が大きいと言える。

この態様によれば、ワッシャに設けられた被係止部がどのような位置・位相にあっても、上記ガイド溝によって被係止部へ導かれ、ワッシャの回転が防止されるため、締結時にワッシャの角度・位相を気にせずに締め付けても、供回りが発生しない。また、締結時に、ワッシャの被係止部と被締結部材との間には軸方向にクリアランスが設けられるため、このような形状を採ることによって締結性能が低下しない。

なお、この態様において、例えば、上記被係止部はテーパ形ワッシャのテーパ斜面上端に設けられた突起として、上記係止部は該突起の回転方向一側面と当接する壁面として、それぞれ実現できる。あるいは、上記被係止部及び上記係止部を鋸歯状の当接面とし、該被係止部と該係止部が、鋸歯の斜面同士で当接し、軸方向において当接しない、ようにしても実現可能である。

本発明によれば、締結時にワッシャの角度・位相を気にせずに締め付けることができると共に、ワッシャの供回りの発生が防止された締結構造を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、締結構造の基本な構造や作用等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

まず、図１〜４を用いて、本発明の一実施例に係る締結構造について説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施例に係る締結構造に用いられるワッシャ１０１及び被締結部１０２の締結前の状態を示す概略図である。本実施例において、ワッシャ１０１は、図示するように、テーパ形のワッシャであるものとする。

ワッシャ１０１は、ボルトの軸を通すための軸孔１０３、傾斜のついたテーパ斜面１０４、及び、ワッシャ１０１の供回りを防止するための突起部１０５、を有する。

被締結部１０２は、ボルトの軸を通すための軸孔１０６、ワッシャ１０１のテーパ斜面１０４と当接し、受け入れるためのテーパ斜面１０７、締結時に突起部１０５を案内するガイド溝１０８、及び、突起部１０５の回転方向側面と当接してワッシャ１０１の回転を抑制する壁面１０９、を有する。

次いで、図２及び３を用いて、ガイド溝１０８の形状について詳述する。図２（ａ）は、本実施例に係る締結構造に用いられる被締結部１０２の上面図であり、図２（ｂ）は、その中央での縦断面図である。

図示するように、ガイド溝１０８は、テーパ形ワッシャ１０１を受け入れるようにテーパ形にくぼんだ被締結部１０２の上端の縁に沿って設けられる。また、ガイド溝１０８の終端がワッシャ１０１に対するストッパとして機能する壁面１０９となっている。

ガイド溝１０８は、締め付け回転方向（右ねじ方向）に渦巻き状になっており、上から見たとき（図２（ａ））の溝幅が壁面１０９へ向けて徐々に幅広くなっていくと共に、その軸方向の深さも壁面１０９へ向けて徐々に深くなっていく。

この様子を図３に示す。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図２（ａ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、及びＣ−Ｃ’で切った本実施例に係る締結構造に用いられる被締結部１０２の縦断面図である。図から明らかなように、壁面１０９に近づくほどガイド溝１０８は幅広く且つ深くなっている。

よって、締結中、被締結部１０２にワッシャ１０１が挿入されると、その突起部１０５は、ガイド溝１０８により案内されて壁面１０９と当接する状態まで導かれる。

このガイド溝１０８は、例えば、鋳造・鍛造などにより粗材で成形すれば比較的低コストで実現することができる。

次いで、本実施例において、ワッシャ１０１を介して被締結部材をボルト１１０及びナット１１１で締結した状態を図４に示す。図４（ａ）は、本実施例に係る締結構造の締結時の状態を示す縦断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’で切った横断面図である。

図４（ｂ）から明らかなように、ワッシャ１０１は、突起部１０５の右ねじ回転方向側面が壁面１０９と当接し、回転が抑制されている。また、図４（ａ）から明らかなように、ワッシャ１０１の回転が抑制された状態において、突起部１０５は、軸方向において、ガイド溝１０８とは干渉しない。換言すれば、ワッシャ１０１は、軸方向において、そのテーパ斜面１０４のみで被締結部１０２と接する。この突起部１０５の軸方向底面とガイド溝１０８表面との間に設けたクリアランスにより、突起部１０５を設けたことによって締結軸力に影響が及ぶことがない。

このように、本実施例によれば、壁面１０９が突起部１０５を係止することによってワッシャ１０１の右ねじ方向の回転が抑制されるため、締結時のワッシャ１０１の供回りを防止することができると共に、ワッシャ１０１をどのような角度・位相で被締結部１０２に挿入しても、ガイド溝１０８によって突起部１０５が壁面１０９まで導かれるため、締結時にワッシャ１０１の角度・位相を気にせずに（換言すれば、突起部１０５の一側面が壁面１０９と当接するように位置合わせをしなくても）締め付けを行うことができる。

また、軸方向において突起部１０５とガイド溝１０８との間にクリアランスを設けることによって、突起部１０５を設けたことにより締結軸力が低下しない。

なお、当業者には明らかなように、本実施例において、図１〜４に示した突起部１０５及びガイド溝１０８の形状は一例に過ぎず、ワッシャの供回りを抑制しつつ締結軸力に影響を与えないという上記機能を果たす形状であれば任意の形状とすることができる。

例えば、本実施例では、ガイド溝１０８が被締結部１０２の上端の縁の一部に設けられていないが、縁の全周にわたって設けられてもよく、或いは、一部のみに設ける場合であっても、その範囲は図示した範囲に限られない。

また、１つの突起部１０５を対応する壁面１０９が係止するものとせず、例えば図５に示すように、ワッシャ側に凸部が複数設けられ、被締結部側にも凹部が複数設けられる変形例も考えられる。図５（ａ）は、該変形例に係る締結構造に用いられるワッシャ１０１ａ及び被締結部１０２ａの締結前の状態を示す概略図であり、図５（ｂ）は、該変形例に係る締結構造の係止部分の拡大図である。この変形例では、鋸歯状の凹凸形状がワッシャ１０１ａ及び被締結部１０２ａ双方に設けられる。ただし、図５（ｂ）に示すように、ワッシャ１０１ａ側の鋸歯形状は、被締結部１０２ａ側の鋸歯形状と互いに斜面同士で当接し、ワッシャ１０１ａは被締結部１０２ａと軸方向には当接しない。これにより、被締結部１０２ａは、ワッシャ１０１ａの供回りを抑制しつつ、締結軸力に影響を与えない。また、この鋸歯形状は、図５（ａ）に示すように、ワッシャ１０１ａ及び被締結部１０２ａ双方において全周にわたって設けられているため、ワッシャ１０１ａの角度・位相を気にせずに締め付けることができる。

本発明は、被締結部材をワッシャを介してボルトとナットで締結する締結構造であればおよそあらゆる締結構造に利用できる。例えば、車両において、ホイールとハブシャフトとの締結などに採用できる。

本発明の一実施例に係る締結構造に用いられるワッシャ及び被締結部材の締結前の状態を示す概略図である。（ａ）本発明の一実施例に係る締結構造に用いられる被締結部材の上面図である。（ｂ）本発明の一実施例に係る締結構造に用いられる被締結部材の縦断面図である。（ａ）図２（ａ）のＡ−Ａ’で切った本発明の一実施例に係る締結構造に用いられる被締結部材の縦断面図である。（ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ’で切った本発明の一実施例に係る締結構造に用いられる被締結部材の縦断面図である。（ｃ）図２（ａ）のＣ−Ｃ’で切った本発明の一実施例に係る締結構造に用いられる被締結部材の縦断面図である。（ａ）本発明の一実施例に係る締結構造の締結時の状態を示す縦断面図である。（ｂ）図４（ａ）のＤ−Ｄ’で切った本発明の一実施例に係る締結構造の締結時の状態を示す横断面図である。（ａ）本発明の別の一実施例に係る締結構造に用いられるワッシャ及び被締結部材の締結前の状態を示す概略図である。（ｂ）本発明の別の一実施例に係る締結構造の係止部分の拡大図である。

符号の説明

１０１、１０１ａワッシャ
１０２、１０２ａ被締結部
１０３軸孔
１０４テーパ斜面
１０５突起部
１０６軸孔
１０７テーパ斜面
１０８ガイド溝
１０９壁面
１１０ボルト
１１１ナット

Claims

被係止部が設けられたワッシャを介して、該被係止部と当接して前記ワッシャの回転を防止する係止部を備えた被締結部材を、ボルトとナットで締結する締結構造であって、
前記被締結部材に、前記ワッシャの回転に伴って前記被係止部を前記係止部との当接状態へ導くガイド溝を設け、
前記被係止部と前記被締結部材とは、締結中、軸方向において当接しない、ことを特徴とする締結構造。
請求項１記載の締結構造であって、
前記ワッシャはテーパ形ワッシャである、ことを特徴とする締結構造。
請求項２記載の締結構造であって、
前記被係止部は、前記テーパ形ワッシャのテーパ斜面上端に設けられた突起であり、
前記係止部は、前記突起の回転方向一側面と当接する壁面である、ことを特徴とする締結構造。
請求項１又は２記載の締結構造であって、
前記被係止部は、鋸歯状の当接面であり、
前記係止部は、鋸歯状の当接面であり、
前記被係止部と前記係止部は、鋸歯の斜面同士で当接し、軸方向において当接しない、ことを特徴とする締結構造。