JP2014105843A - ワッシャ - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトなどにより部材を締結する際に、締付けによるボルトの軸力を維持できているかを特定の軸力をもって確認することができるワッシャを提供する。
【解決手段】ワッシャとワッシャを覆う盆状部材を組み合わせた事により、ボルトなどを用いて部材を締結させる際に皿状のばねワッシャが軸力により弾性変形し、皿状のばねワッシャをカバーした盆状部材がその変形分だけ皿状のばねワッシャを覆い隠すようになる。このとき設定した軸力により、盆状部材が皿状のばねワッシャを完全に覆い隠すように設定しており、どれくらい軸力がかかっているかを目視で容易に確認することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトをナットなどにより締結させる際に座面の保護や緩み防止などのために使用するワッシャに関するものである。

従来の締結部品においては、ワッシャの外周部を中心部に向かって上り勾配と成すと共に、この外周部に対して内周部を突出状に形成することによって、ボルトを用いて二つの部材を締結する際に、ボルトの締め付け力の確認を目視によって容易にすることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０２０１０号公報

従来の締結部品においては、ボルトなどにより部材を締結する際に、所定の締付力により締付けが確実に成されたかをワッシャの変形を目視することにより確認することはできたが、ワッシャの変形が塑性を伴う変形であったため、締付けによるボルトの軸力を維持できていることは確認できず、かつワッシャが塑性変形することにより再利用することができないという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、締付状態での変形量の確認を容易に行うことのできるワッシャを得るものである。

本発明に係るワッシャは、締付けられた際にワッシャが締付け軸力により外周端から中心部に向かって、弾性状態を維持して同心円状に変形する円錐皿状のばねワッシャとそのばねワッシャをカバーする盆状部材を組み合わせたものである。

また、本発明に係るワッシャは、締付けられた際にワッシャが締付け軸力により外周端から中心部に向かって、弾性状態を維持して同心円状に変形する円錐皿状のばねワッシャとし、円錐皿面に円周方向に所定間隔を置いて配置した開口を設けたたものである。

さらに、本発明に係るワッシャは、締付けられた際にワッシャが締付け軸力により外周端から中心部に向かって、弾性状態を維持して同心円状に変形する皿状のばねワッシャとし、内径部に被締結部材側に向けて円筒状に突出させた測定部を形成したものである。

この発明は、盆状部材の変位状態をみることで、締付状態での変形量の確認を容易に行うことが出来る。

また、この発明は、円錐皿面に円周方向に所定間隔を置いて配置した開口部の変位状態をみることで、締付状態での変形量の確認を容易に行うことが出来る。

さらに、この発明は、内径部に被締結部材側に向けて円筒状に突出させた測定部の変位状態をみることで、締付状態での変形量の確認を容易に行うことが出来る。

本発明の実施の形態１に係るボルト締付け開始前の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るワッシャの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る盆状部材の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るボルト締付け完了後の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るワッシャに設定軸力調整用として放射状のスリットを設けたワッシャの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るワッシャに設定軸力調整用として渦巻状のスリットを設けたワッシャの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るワッシャに設定軸力調整用として板厚を変化させたワッシャの断面図である。 本発明の実施の形態２に係るボルト締付け開始前の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係るボルト締付け完了後の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るワッシャの締付け開始前の断面図である。 本発明の実施の形態３に係るワッシャの締付け完了後の断面図である。

実施の形態１．
以下、図１ないし図４を用いて本発明の実施の形態１に係るワッシャについて説明する。本実施の形態に係るワッシャ１及び盆状部材６は、ボルト２とナット３を用い被締結部材４ａ、４ｂを締結する際にその間に介在させる。ワッシャ１は、中心部に貫通孔５を備えた皿状のばねワッシャ（円盤部１ａ）であって、このワッシャ１は前記 円盤部１ａの外周縁から中心部に向かって上り勾配をなした円錐状に形成されている。また、ワッシャ１は、前記ボルト２又は前記ナット３が前記ボルト２の軸方向に当接する第１の当接部１ｂと外周縁部に円周状に形成され前記被締結部材４ｂに当接する第２の当接部１ｃとを備えて締結時の軸力を被締結部材４ｂに伝達する。盆状部材６は、中心部に貫通孔７を備えた盆状部材６であって、この盆状部材６は外周縁から円筒型の壁状に縁取りがされている。また、盆状部材６は、前記ワッシャ１を覆いかぶせるように配置する。

次に上記実施の形態１の動作について説明する。図１において、上記ワッシャ１、盆状部材６とナット３を用いてボルト２と被締結部材４ａ、４ｂの締付けを行うと、締付軸力を与えた場合に前記円盤部１ａの外周縁部が前記ボルト２の軸方向に沿って変形し前記 円盤部１ａが前記被締結部材４ｂ側に向けて凹状に弾性変形し、図１に示すワッシャ１と前記被締結部材４ｂの隙間ｈ１が、図４に示す隙間ｈ２に減少する。設定した締付軸力を与えると、この隙間ｈ２がなくなり隙間よりワッシャ１が見えなくなる。その事により設定した締付軸力を与えている事が確認できる。

このように、本発明は、皿状のばねワッシャと前記皿状のばねワッシャを覆う盆状部材を組み合わせた事により、ボルトなどを用いて部材を締結させる際に皿状のばねワッシャが軸力により弾性変形し、皿状のばねワッシャをカバーした盆状部材がその変形分だけ皿状のばねワッシャを覆い隠すようになる。設定した軸力により、盆状部材が皿状のばねワッシャを完全に覆い隠すように設定しており、どれくらい力がかかっているかを目視で容易に確認し、かつ再利用することができる。
また別の方法として、ワッシャ１、ワッシャ２を着色する事によりその視認性をあげる事ができる。たとえばワッシャ１を赤色に着色し、ワッシャ２を青色に着色すれば、ワッシャ１の赤色が見えなくなり、盆状部材の青色だけになることにより確認を容易にすることも可能である。

また、ボルト２とナット３の締結が緩んだ場合は、緩んだ分だけワッシャ１により盆状部材６が押し戻されｈ２の部分に隙間ができワッシャ１が見えるようになることによりボルト２とナット３に緩みが生じたことが判る。

以上、本実施の形態のようなワッシャ１は、設定軸力をワッシャ１の厚さや直径により調整するが、図５のワッシャ８ように皿状の面にスリット９を複数個、放射状に等間隔で配置すればワッシャのばね常数を小さくできるため、所定の軸力に対して変形量を大きくすることができるため、設定軸力の調整が容易なワッシャ８が得られる。図５では半径方向に長軸を有する楕円状のスリット９が円周方向に等間隔で８つ設けてあるが、このスリット６の形状や数はこれに限定されるものではなく、楕円以外の小判状あるいは線状であってもよく、また個数も８個以上あるいは８個以下でもあってもよい。
また、図６のワッシャ１０のスリット１１のごとく渦巻状にすれば、所定の軸力に対して更に変形量を大きくした、設定軸力を調整できるワッシャ８が得られる。
また、図７のワッシャ１２のごとくワッシャの皿状の部分の厚さ（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を外周側ほど薄くするように変化させる事により外周側の変形量を大きくして、変形量の確認が容易なワッシャ１２が得られる。

なお、上記の説明では、盆状部材６は外周縁から円筒型の壁状の縁取りは、ワッシャ１との隙間を隠すことで所定の締付力が生じていることを確認する例を説明したが、壁状の縁取りの下端部と被締結部材４ｂとの間隔を測定することで締付力を確認してもよい。
さらに、上記の説明では、盆状部材６は外周縁から円筒型の壁状に縁取りをした例を示したが、この形状に限定されるものではない。例えば、外周縁から円筒型の壁の無い円板状のものであっても、円板面と被締結部材表面の間の間隔を測定することで、上記の実施の形態と同様に締付力を確認することは可能である。

実施の形態２．
以下、図８および図９を用いて本発明の実施の形態２に係わるワッシャについて説明する。本実施の形態は、実施の形態１の盆状部材６を使用せずに皿状面に形成したスリット（開口）を利用して変形量の確認を行うものである。本実施の形態に係るワッシャ８は前出の図５の形状のものであって、ボルト２とナット３を用い被締結部材４ａ、４ｂを締結する際にその間に介在させる。ワッシャ８は、中心部に貫通孔５を備えた皿状のばねワッシャ（円盤部８ａ）であって、このワッシャ８は前記 円盤部８ａの外周縁から中心部に向かって上り勾配をなした円錐状に形成されている。また、ワッシャ８は、前記ボルト２又は前記ナット３が前記ボルト２の軸方向に当接する第１の当接部８ｂと外周縁部に円周状に形成され前記被締結部材４ｂに当接する第２の当接部８ｃとを備えて締結時の軸力を被締結部材４ｂに伝達する。
さらにワッシャ８は、円盤部８ａの面に径方向に長軸を有するスリット９（開口）を図５あるいは図６のように円周方向に所定の間隔を置いて形成（配置）したものである。このスリット９は図５のように半径方向に沿ったものでもよいし、図６のように半径方向に対して所定の角度だけ振った斜め方向のものであってもよい。

次に上記実施の形態２の動作について説明する。図８において、上記ワッシャ８とナット３を用いてボルト２と被締結部材４ａ、４ｂの締付けを行うと、締付軸力を与えた場合に前記円盤部８ａの外周縁部が前記ボルト２の軸方向に沿って変形し前記円盤部８ａが前記被締結部材側４ｂに向けて凹状に弾性変形し、締付前の状態である図８に示すワッシャ８の高さｈ３（スリット９の開口部の、ワッシャ内径側の開口部の内縁端部と被締結部材の上面との間の距離）が、図９に示す高さｈ４に減少する。この高さの変化を測定することで締結の軸力を知ることができる。
以上のように、スリット９は円盤部８ａの変形に係わるばね定数の調整を行うものであるため、スリットの形状を変更することによって任意の変形強度に対応させることができる。

以上、本実施の形態のようなワッシャは、上記ワッシャ８を用いて締結した際に、上記ワッシャ８本体の 円盤部８ａの面に円周上に等間隔で配置した複数個のスリット９を設けて曲げの弱点部とすることで、所定の軸力に対してワッシャの弾性変形量を大きくし、前記変形量の大きさを測ることで締付けの力を目視によって確認することができる。
また、図６のワッシャ１０を用いて締結した際には、上記ワッシャ１０本体の 円盤部の面に円周上に等間隔で配置した複数個のスリット１１を設けて曲げの弱点部とすることで、所定の軸力に対してワッシャの弾性変形量を大きくし、前記変形量の大きさを測ることで締付けの力を目視によって確認することができる。

実施の形態３．
以下、図１０および図１１を用いて本発明の実施の形態３に係わるワッシャについて説明する。本実施の形態は、実施の形態１の盆状部材６あるいは実施の形態２のスリット（開口）を使用せずに、円錐皿状ワッシャ内径部の軸芯部に形成した測定部を利用して変形量の確認を行うものである。
図１０に示す本実施の形態に係るワッシャ１３は、上記実施の形態２に係るワッシャ８から一部形状変更したものであり、ワッシャ８と同様に中心部に貫通孔９を備えた皿状のばねワッシャ１３であって、このワッシャ１３は中心軸に向かって上り勾配をなして円錐状とし、円盤部の面に円盤部の半径方向に向けた長軸を有するスリット９を形成し、さらに内径部が被締結部材４ｂ側に向けて円筒状に突出させた測定部１３ｄを形成したものである。

次に上記実施の形態３の動作について説明する。図１０において締付けを行うと、図１１に示すように軸力によりワッシャ１３が外周端から中心軸の範囲の面が徐々に被締結部材４ｂ側に向けて凹状に弾性変形し、スリット９を通して見えるワッシャ１３の内部の測定部１３ｄと被締結部材４ｂとの隙間が小さくなることで軸力の確認ができる。このとき内径部の測定部１３ｄを被締結部材４ｂに対して突出させて実施の形態２に比べて隙間ｈ５を小さくしているため、隙間ｈ５の変化の程度の確認（目視あるいは隙間の計測）が更に容易となる。

以上、本実施の形態のようなワッシャは、上記ワッシャ７を用いて締結した際に、上記ワッシャ７本体の内径部を被締結部材に対して円筒状に突出させることで、前記変形量の大きさの測定をより容易に行うことができる。

１ ワッシャ
１ａ 円盤部
１ｂ 第１の当接部
１ｃ 第２の当接部
１ｄ 測定部
２ ボルト
３ ナット
４ａ 被締結部材
４ｂ 被締結部材
５ 貫通孔
６ 盆状部材
７ 貫通孔
８ ワッシャ
８ａ 円盤部
８ｂ 第１の当接部
８ｃ 第２の当接部
９ スリット
１０ ワッシャ
１１ スリット
１２ ワッシャ
１３ ワッシャ
１３ｄ 測定部

Claims (9)

1. 中心部に締結用のボルトが貫通する貫通孔を有し締結時に前記ボルト又はナットと被締結部材との間に介装されるワッシャにおいて、
   前記ボルト又は前記ナットが前記ボルトの軸方向に当接する第１の当接部と
   外周縁部に円周状に形成され前記被締結部材に当接する第２の当接部とを備えて締結時の軸力を被締結部材に伝達する円盤部と、
   前記ボルト又はナットと前記第１の当接部との間に介装される盆状部材とを備え、
   締付軸力を与えた場合に前記円盤部の外周縁部が前記ボルトの軸方向に沿って変形し前記円盤部の前記被締結部材側に向けて凹状に弾性変形することを特徴とするワッシャ。
2. 前記盆状部材は中心部に貫通孔を備えた外周縁から壁状に縁取りがされており、前記ワッシャを覆いかぶせるように配置したことを特徴とする請求項１に記載のワッシャ。
3. 前記ワッシャと前記盆状部材をそれぞれ別の色に着色する事によりその視認性を向上させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワッシャ。
4. 前記円盤部は、前記円盤部の外周縁から前記中心部に向かって順次板圧を厚くした
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワッシャ。
5. 中心部に締結用のボルトが貫通する貫通孔を有し締結時に前記ボルト又はナットと被締結部材との間に介装されるワッシャにおいて、
   前記ボルト又は前記ナットが前記ボルトの軸方向に当接する第１の当接部と
   外周縁部に円周状に形成され前記被締結部材に当接する第２の当接部とを備えて締結時の軸力を被締結部材に伝達する円盤部と、
   前記円盤部の前記外周縁部から半径方向に沿って前記中心部に向かう所定位置において円周方向に連ねて前記円盤部上に形成した弱点部を備え、
   締付軸力を与えた場合に前記円盤部の外周縁部が前記ボルトの軸方向に沿って変形し前記円盤部の前記被締結部材側に向けて凹状に弾性変形するとともに、
   前記弱点部の変形が前記円盤部の他の部位に比べて大きくなるようにした
   ことを特徴とするワッシャ。
6. 前記円盤部は、前記第１の当接部が頂部とし前記第２の当接部を底部とした略円推状に形成した
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のワッシャ。
7. 前記弱点部は、前記円盤部の半径方向に長軸を有するスリットとし、前記円盤部の円周方向に所定の間隔で複数個配置した
   ことを特徴とする請求項５に記載のワッシャ。
8. 前記円盤部を前記第１の当接部が頂部とし前記第２の当接部を底部とした略円錐状とし、前記円盤部の半径方向に長軸を有するスリットを前記 円盤部の円周方向に所定の間隔で複数個配置した
   ことを特徴とする請求項７に記載のワッシャ。
9. 前記円盤部を前記第１の当接部が頂部とし前記第２の当接部を底部とした略円錐状とし、前記円盤部の半径方向に長軸を有するスリットを前記円盤部の円周方向に所定の間隔で複数個配置するとともに、前記円盤部の内部の前記スリットを通して目視可能な位置に前記中心部の軸方向変位測定部を形成した、
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のワッシャ。

Images