JP2006273292A - 割締め部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 締結ボルトに作用する曲げ荷重を低減して、締結ボルトの小径・軽量化を図ることのできる割締め部品を提供する。
【解決手段】 軸部材１３が係合される軸孔８と、この軸孔８に開口する切割り溝９を設け、切割り溝９の両側位置に、軸孔８の周縁部から径方向外側に延出する第１，第２アーム部１０，１１を設ける。第１アーム部１０に、切割り溝９と交差するボルト挿通孔１５を形成し、第２アーム部１１に、切割り溝９と交差するねじ孔１６を形成する。第１アーム部１０のボルト挿通孔１５から締結ボルト１７を挿入して第２アーム部１１のねじ孔１６に締結ボルト１７を締め込み、軸孔８を縮径して軸部材１３を締結固定する。第１アーム部１０に球面状の凹部１９を形成し、締結ボルト１７に装着されるワッシャ２０に凹部１９に摺動自在に係合する球面状の凸部２１を形成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、軸部材の締結に用いられる割締め部品に関するものである。

自動二輪車の変速シフト軸とシフトペダルの連結部等には割締め構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

この割締め構造は、例えば、シフトペダル等が割締め部品として構成され、その割締め部品には、軸部材が嵌合される軸孔と、この軸孔に開口する切割り溝が設けられている。そして、割締め部品の切割り溝の両側位置には、軸孔の周縁部から切り割り溝に沿って径方向外側に延出する一対のアーム部が設けられ、軸孔に軸部材を嵌入した状態において、一対のアーム部が締結ボルトによって締め込まれるようになっている。

具体的には、一方のアーム部に、切割り溝に交差するようにボルト挿通孔が形成されると共に、他方のアーム部に、同様に切割り溝に交差するねじ孔が形成されており、締結ボルトをボルト挿通孔に嵌挿してその先端部をねじ孔に締め込み、それによって軸孔を縮径して軸部材を締結固定するようになっている。
実開昭５４−１５９６５１号公報

しかし、上記従来の割締め部品は、締結ボルトを締め込んでいくと、その締め込み力によって一対のアーム部が両者の先端部を近接させるように変形するため、締結ボルトの締め込みに伴って締結ボルトの頭部に接触する一方のアーム部側の座面の角度が変化するようになる。このため、締結ボルトが強く締め込まれると、締結ボルトの頭部とアーム部との片当たりによって締結ボルトに曲げ荷重が作用することとなる。したがって、従来の割締め部品においては、この曲げ荷重に打ち勝つために締結ボルトの剛性の確保が必要であり、このため、締結ボルトの小径化・軽量化には制限があった。

そこでこの発明は、締結ボルトに作用する曲げ荷重を低減して、締結ボルトの小径・軽量化を図ることのできる割締め部品を提供しようとするものである。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、軸部材（例えば、後述の実施形態における軸部材１３）が係合される軸孔（例えば、後述の実施形態における軸孔８）と、この軸孔に開口する切割り溝（例えば、後述の実施形態における切割り溝９）と、この切割り溝の両側位置において前記軸孔の周縁部から径方向外側に延出する一対のアーム部（例えば、後述の実施形態における第１アーム部１０、第２アーム部１１）と、この一方のアーム部に、前記切割り溝と交差するように形成されたボルト挿通孔（例えば、後述の実施形態におけるボルト挿通孔１５）と、他方のアーム部に、前記切割り溝と交差するように形成されたねじ孔（例えば、後述の実施形態におけるねじ孔１６）と、前記一方のアーム部のボルト挿通孔から挿入されて他方のアーム部のねじ孔に締め込まれる締結ボルト（例えば、後述の実施形態における締結ボルト１７）と、を備え、前記締結ボルトの締め込みによって前記軸孔を縮径させて軸部材を締結固定する割締め部品において、前記一方のアーム部の前記締結ボルトの頭部（例えば、後述の実施形態における頭部１８）が位置される側の面に、前記挿通孔の端部が開口する球面状の凹部（例えば、後述の実施形態における凹部１９）を形成する一方で、この凹部に摺動自在に係合される球面状の凸部（例えば、後述の実施形態における凸部２１）を有するワッシャ（例えば、後述の実施形態におけるワッシャ２０）を設け、このワッシャに前記締結ボルトを嵌挿して、このワッシャを前記締結ボルトの頭部と前記凹部の間に介装するようにした。

この発明の場合、軸孔に軸部材を係合した状態で締結ボルトが締め込まれると、締結ボルトから両アーム部に両アーム部を相互に近接させる方向の荷重が入力される。このとき、締結ボルトの頭部の座面は、他方のアーム部のねじ孔に対して略直角な姿勢を維持したまま他方のアーム部に向かって変位するため、締結ボルトの頭部に当接するワッシャは、その接触状態を維持するように球面状の凹部内を摺動する。これにより締結ボルトの頭部から一方のアーム部には、締結ボルトに大きな曲げ荷重を作用させることなく締結荷重が入力されるようになる。

前記ワッシャの座面（例えば、後述の実施形態における座面２０ａ）は、前記締結ボルトの頭部の座面（例えば、後述の実施形態における座面１８ａ）よりも外径を大きくすることが望ましい。

この場合、締結ボルトの頭部とワッシャの座面の接触面積をかせぐことができるため、ボルトの頭部及びワッシャの座面にかかる面圧を下げることが可能になる。したがって、硬度や剛性による大幅な制限を受けることなくワッシャの材質として軽量なものを採用も可能となる。

この発明によれば、締結ボルトの頭部に作用する締結荷重がワッシャと一方のアーム部の間の球面接触部を介して常時ほぼ軸方向に作用するようになるため、締結ボルトに作用する曲げ荷重を確実に低減することができる。したがって、この発明によれば締結ボルトの小径・軽量化を図ることが可能になる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、この発明にかかる割締め部品１の構造を示すものであり、図４は、この割締め部品１が適用される自動二輪車を示すものである。割締め部品１は、自動二輪車においては、例えば、シフト軸に結合されるシフトペダル２（図４中Ａ）や、左右のフロントフォーク３ａ，３ｂを連結するトップブリッジやボトムブリッジ等の締結部４（図４中Ｂ）、フロントフォーク３ａ，３ｂの下端と前輪車軸５との締結部６（図４中Ｃ）等に適用される。

割締め部品１は、図１に示すように金属材料から成る部品本体７の一端寄りに軸孔８が形成されると共に、この軸孔８に開口する切割り溝９が形成されている。部品本体７の切割り溝９を挟む両側位置には、軸孔８の周縁部から径方向外側に延出する一対のアーム部１０，１１が設けられ、この一対のアーム部１０，１１を近接方向に変位させることによって軸孔８が縮径されるようになっている。軸孔８の内周面にはスプライン１２が設けられており、このスプライン１２に軸部材１３の雄スプライン１４が噛合されるようになっている。

一方のアーム部１０（以下、「第１アーム部１０」と呼ぶ。）には、切割り溝９に交差するボルト挿通孔１５が形成され、他方のアーム部１１（以下、「第２アーム部１１」と呼ぶ。）には、同様に切割り溝９に交差するようにねじ孔１６が形成されている。ボルト挿通孔１５には、第１アーム部１０の外側から締結ボルト１７が挿入され、その締結ボルト１７の先端部側が第２アーム部１１のねじ孔１６に螺合されるようになっている。

第１アーム部１０の外側の締結ボルト１７の頭部１８が位置される側の面には、略中央部にボルト挿通孔１５の端部が開口するように球面状の凹部１９が形成されている。一方、締結ボルト１７には、頭部１８の座面１８ａに当接するワッシャ２０が嵌装されている。このワッシャ２０は、締結ボルト１７の頭部１８側の座面２０ａが扁平に形成されると共に、頭部と逆側の面に第１アーム部１０の凹部１９に摺動自在に係合される球面状の凸部２１が形成されている。また、ワッシャ２０の座面２０ａは、締結ボルト１７の頭部１８の座面１８ａよりも大径に形成され、ワッシャ２０と頭部１８の径方向の相対的な位置ずれに拘らず頭部１８の座面１８ａがワッシャ２０の座面２０ａに常時平面接触するようになっている。

また、ワッシャ２０のボルト挿通孔２０ｂは、図３に示すように締結ボルト１７の軸１７ａにボルト挿通孔２０ｂが当接したときにも、締結ボルト１７の頭部１８の範囲からはみ出ることがない径に設定されている。

以上の構成において、割締め部品１に軸部材１３を締結固定する場合には、部品本体７の軸孔５に軸部材１３を嵌合し、その状態において、ワッシャ２０を嵌挿した締結ボルト１７によって第１，第２アーム部１０，１１の間を締め込む。このとき、締結ボルト１７の頭部１８はワッシャ２０の座面２０ａに接触し、ワッシャ２０の凸部２１は第１アーム部１０の凹部１９に係合する。

締結ボルト１７の締め込みの開始当初は、図２（Ａ）に示すように第１アーム部１０の外側端面１０ａが締結ボルト１７の軸線ｏに対して９０°の角度を成している。このとき、締結ボルト１７の頭部１８の座面１８ａは軸線ｏに対して９０°となり、その状態においてワッシャ２０の座面２０ａに当接している。

この状態から締結ボルト１７の締め込みが進むと、締め込み荷重（軸力）が締結ボルト１７の頭部１８とワッシャ２０を介して第１アーム部１０に伝達され、このとき、ワッシャ２０の凸部２１と第１アーム部１０の凹部１９の間で両者の球面形状に沿った滑りが生じ、この滑りと共にワッシャ２０の座面２０ａと第１アーム部１０の外側端面１０ａの成す角度α°が図２（Ｂ）に示すように次第に変化する。また、一方、ボルト１７の頭部１８の座面１８ａとワッシャ２０の座面２０ａの間にも、ワッシャ２０の凸部２１と第１アーム部１０の凹部１９の間の滑りに応じて滑りが生じる。
こうして、締結ボルト１７の締め込みが行われると、締結ボルト１７の頭部１８と第１アーム部１０の外側端面１０ａの間の傾斜角α°の変化がワッシャ２０の球面（凸部２１）部分とワッシャ２０の座面２０ａの滑りによって吸収され、締結ボルト１７に作用する曲げ反力が低減される。したがって、このとき、締結ボルト１７には曲げ方向の大きな荷重が殆ど作用しなくなる。

以上のように、第１，第２アーム部１０，１１が締め込まれると、部品本体７の軸孔８が縮径され、軸孔８のスプライン１２が軸部材１３の雄スプライン１４に強固に噛合される。この結果、軸部材１３は割締め部品１に締結固定される。

この割締め部品１は、以上のように締結ボルト１７に大きな曲げ荷重が殆ど作用しなくなるため、締結ボルト１７の径を小さくしたり、中空構造を採用して締結ボルト１７の小型・軽量化を図ることも可能になる。そして、締結ボルトの径を小さくした場合には、その分、締結ボルト１７の本数を増やし、締結力の集中を防ぐことができる。それにより、軸部材１３の剛性を下げることも可能になり、車両の軽量化に寄与できるとともに、軸部材１３に対する軸孔８の密着度をより高めることも可能になる。

また、この実施形態の割締め部品１においては、ワッシャ２０の座面２０ａの外径が締結ボルト１７の頭部１８の座面１８ａの外径よりも大きく設定されて、ボルト１７の座面１８ａとワッシャ２０の座面２０ａの接触面積が大きくなっているため、両者の接触部の面圧は小さくなる。このため、ワッシャ２０は、硬度や剛性による大幅な制約を受けることなく材質として軽量の材料を選択することができる。

さらに、この実施形態の割締め部品１の場合、図３に示すようにワッシャ２０のボルト挿通孔２０ｂが、締結ボルト１７の頭部１８の範囲から常にはみ出ることがないように設定されているため、ワッシャ２０と締結ボルト１７の頭部１８との接触面積を常に一定に維持することができる。したがって、締結ボルト１７の締込み時におけるワッシャ２０とボルト１７の間の面圧を一定にすることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、軸孔８と軸部材１３にスプライン１２，１４を形成したが、これらのスプライン１２，１４は必ずしも設けなくても良い。ただし、この実施形態のようにスプライン１２，１４を設けた場合には、軸孔８と軸部材１３をより強固に結合することが可能になる。
また、上記の実施形態においては、ワッシャ２０の外径を締結ボルト１７の頭部１８の外径よりも小さく形成したが、締結ボルト１７の締込み時に締結ボルト１７の頭部１８が第１アーム部１０に当たらなければ、図５に示すようにワッシャ１２０の外径を締結ボルト１７の頭部１８の外径よりも小さくすることも可能である。

この発明の一実施形態を示す割締め部品の部分断面正面図。 同実施形態の割締め部品の締結ボルトの締込み開始当初の拡大断面図（Ａ）と、締結ボルトの締込み後期の拡大断面図（Ｂ）を併せた図。 同実施形態を示す締結ボルトの正面図。 同実施形態を示すものであり、自動二輪車を後部上方側から見た斜視図 この発明の他の実施形態を示す割締め部品の部分断面正面図。

符号の説明

１…割締め部品 ８…軸孔 ９…切割り溝 １０…第１アーム部（一方のアーム部） １１…第２アーム部（他方のアーム部） １３…軸部材 １５…ボルト挿通孔 １６…ねじ孔 １７…締結ボルト １８…頭部 １８ａ…座面 １９…凹部 ２０，１２０…ワッシャ ２０ａ…座面 ２１…凸部

Claims (2)

1. 軸部材が係合される軸孔と、
   この軸孔に開口する切割り溝と、
   この切割り溝の両側位置において前記軸孔の周縁部から径方向外側に延出する一対のアーム部と、
   この一方のアーム部に、前記切割り溝と交差するように形成されたボルト挿通孔と、
   他方のアーム部に、前記切割り溝と交差するように形成されたねじ孔と、
   前記一方のアーム部のボルト挿通孔から挿入されて他方のアーム部のねじ孔に締め込まれる締結ボルトと、を備え、
   前記締結ボルトの締め込みによって前記軸孔を縮径させて軸部材を締結固定する割締め部品において、
   前記一方のアーム部の前記締結ボルトの頭部が位置される側の面に、前記挿通孔の端部が開口する球面状の凹部を形成する一方で、
   この凹部に摺動自在に係合される球面状の凸部を有するワッシャを設け、
   このワッシャに前記締結ボルトを嵌挿して、このワッシャを前記締結ボルトの頭部と前記凹部の間に介装したことを特徴とする割締め部品。
2. 前記ワッシャの座面の外径を、前記締結ボルトの頭部の座面の外径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の割締め部品。
   
   

Images