JP2015166621A - ボルト締結構造およびそれを用いたボルト締結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でボルト軸力のばらつきを抑えることのできるボルト締結構造およびそれを用いたボルト締結方法を提供する。【解決手段】本発明のボルト締結構造は、被締結物（３ａ、３ｂ）に挿入されるボルト（１）と、このボルトの頭部（１ａ）と前記被締結物との間に設けられる２枚の座金（４）と、これら２枚の座金の間に設けられる円環状のスペーサ（５）と、前記２枚の座金の間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネ（６）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、被締結物をボルトで締結するボルト締結構造およびそれを用いたボルト締結方法に関する。

被締結物をボルトで締結する場合、ボルトの頭部と被締結物との間に座金を挿入することが一般的である。図１２に従来のボルト締結構造を示す。同図に示すように、被締結物１０３ａと被締結物１０３ｂとをボルト１０１で締結するためには、まず座金１０４を装着したボルト１０１を被締結物１０３ａ，１０３ｂのボルト穴１０３ａ’，１０３ｂ’に挿入し、次いでボルト１０１の先端部に形成されたねじ部１０１ｂにナット１０２を装着し、次いで工具等を用いてボルト１０１をナット１０２に対して締め付けるという手順を踏む。

座金１０４は、ボルト１０１の頭部１０１ａと被締結物１０３ａの接触面である座面１０３ａ’’の陥没を防止したり、ねじ締結時のボルト軸力のばらつきを小さくしたり、ボルト１０１のゆるみを低減したりする機能があり、ボルト締結構造において重要な部品である。

また、ボルトやナットを締め付ける際、適正なボルト軸力を付与するために通常はトルクレンチなどトルク検出機能を持った締め付け具を用い、図１３に示すようなボルト軸力−トルクの関係からトルクを管理して締め付けを行うトルク法が多く用いられている。

しかし、ボルト軸力−トルクの関係は、雄ねじと雌ねじとの接触部、およびボルトの頭部と被締結物（あるいは座金）との接触部の２箇所の摩擦の影響を受けて大きく変動する。そのため、これら接触部の潤滑条件（摩擦係数）により、例えば図１４に示すようにボルト軸力−トルク線図の傾きがばらつきやすく、トルク法では、所定のトルクで締め付けてもボルト軸力が不足したり、反対にボルト軸力が高くなり過ぎたりすることがあった。

より正確なボルト締結方法として、回転角度法がある。この回転角度法は、例えば図１５に示すように、所定の軽度のトルク（スナグトルク）まで一旦締め付けた後（図１５（ａ）参照）、所定の角度だけボルトを回転させることにより所定のボルト軸力を得る（図１５（ｂ）参照）という手法である。

しかし、回転角度法は最初に所定の軽度のトルクを検知する必要があるが、座面やねじ部の摩擦係数などの影響で同じトルクでも軸力が異なる場合がある。そのため、同じトルクが検出された位置から同じ回転角度でボルトを締めても所定のボルト軸力にならない場合があった。

一方、トルクによらず所定の軸力を得る方法として特許文献１および特許文献２が公知である。特許文献１には、凸部を設けた特殊な座金を用い、座金の凸部が塑性変形するのを検知してボルトの締め付けを終了させる方法が記載されている。また、特許文献２は、弾性変形する２つの特殊な座金により所定のボルト軸力でボルトの締め付けを終了させる方法が記載されている。

特開２０１１−２５６９９５号公報 特開平１−３２１１７６号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２は、座金の塑性変形あるいは弾性変形を利用して締め付け終了時におけるボルト軸力を適正値に管理するという方法であるため、その適正値が高い場合（即ち、要求されるボルト軸力が高い場合）は、座金は高い強度が要求される。そのため、座金に特殊材料を用いなければならない、座金の厚さを厚くしなければならない等の課題がある。

本発明の目的は、簡易な構成でボルト軸力のばらつきを抑えることのできるボルト締結構造およびそれを用いたボルト締結方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明に係るボルト締結構造は、被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる２枚の座金と、これら２枚の座金の間に設けられる円環状のスペーサと、前記２枚の座金の間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記２枚の座金が前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記２枚の座金が前記スペーサと圧接する構成としたことを特徴としている。

第１の発明では、皿バネを２枚の座金の間でボルトの軸方向に圧縮変形させながらボルトを締め付ける構成となっているため、ボルト軸力は皿バネの反力と釣り合いながら変化する。そのため、ボルト軸力は、従来のように、雄ねじと雌ねじとの接触部、およびボルトの頭部と被締結物（あるいは座金）との接触部の摩擦の影響を受けて大きく変動することがなくなる。即ち、ボルト軸力の変動が一定の許容範囲内に抑えられる。したがって、第１の発明によれば、ボルトの締め付け管理を適正に行うことができる。しかも、２枚の座金とスペーサと皿バネという簡易な構成によって適正なボルトの締め付け管理を実現できる。

ここで、第１の発明に係るボルト締結構造を用いた場合において、前記皿バネを圧縮変形させて、前記２枚の座金が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第１工程と、前記第１工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第２工程と、により前記ボルトを前記被締結物に締結するようにすれば、簡単な作業で所定のボルト軸力を得ることができるため、好適である。

また、上記目的を達成するために、第２の発明に係るボルト締結構造は、被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる１枚の座金と、この座金と前記被締結物との間に設けられる円環状のスペーサと、前記座金と前記被締結物との間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記座金と前記被締結物とが前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記座金が前記スペーサと圧接する構成としたことを特徴としている。

第２の発明では、皿バネを座金と被締結物との間でボルトの軸方向に圧縮変形させながらボルトを締め付ける構成となっているため、ボルト軸力は皿バネの反力と釣り合いながら変化する。そのため、ボルト軸力は、従来のように、雄ねじと雌ねじとの接触部、およびボルトの頭部と被締結物（あるいは座金）との接触部の摩擦の影響を受けて大きく変動することがなくなる。即ち、ボルト軸力の変動が一定の許容範囲内に抑えられる。したがって、第２の発明によれば、ボルトの締め付け管理を適正に行うことができる。しかも、１枚の座金とスペーサと皿バネという簡易な構成によって適正なボルトの締め付け管理を実現できる。

ここで、第２の発明に係るボルト締結構造を用いた場合において、前記皿バネを圧縮変形させて、前記座金が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第３工程と、前記第３工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第４工程と、により前記ボルトを前記被締結物に締結するようにすれば、簡単な作業で所定のボルト軸力を得ることができるため、好適である。

また、上記目的を達成するために、第３の発明に係るボルト締結構造は、被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる円環状のスペーサと、前記ボルトの頭部と前記被締結物との間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記ボルトの頭部と前記被締結物とが前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記ボルトの頭部が前記スペーサと圧接する構成としたことを特徴としている。

第３の発明では、皿バネをボルトの頭部と被締結物との間でボルトの軸方向に圧縮変形させながらボルトを締め付ける構成となっているため、ボルト軸力は皿バネの反力と釣り合いながら変化する。そのため、ボルト軸力は、従来のように、雄ねじと雌ねじとの接触部、およびボルトの頭部と被締結物（あるいは座金）との接触部の摩擦の影響を受けて大きく変動することがなくなる。即ち、ボルト軸力の変動が一定の許容範囲内に抑えられる。したがって、第３の発明によれば、ボルトの締め付け管理を適正に行うことができる。しかも、スペーサと皿バネという簡易な構成によって適正なボルトの締め付け管理を実現できる。

ここで、第３の発明に係るボルト締結構造を用いた場合において、前記皿バネを圧縮変形させて、前記ボルトの頭部が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第５工程と、前記第５工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第６工程と、により前記ボルトを前記被締結物に締結するようにすれば、簡単な作業で所定のボルト軸力を得ることができるため、好適である。

本発明によれば、簡易な構成でボルト軸力のばらつきを抑えることができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るボルト締結構造を示す部分断面図である。 図１に示す座金の詳細図である。 図１に示すスペーサの詳細図である。 図１に示す皿バネの詳細図である。 本発明の第１実施形態における時間とボルトの締付トルクとの関係を示す図である。 変形例１に係るスペーサを取り付けた状態を示す図である。 変形例２に係る皿バネの詳細図である。 変形例２に係る皿バネを取り付けた状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るボルト締結構造を示す部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボルト締結構造を示す部分断面図である。 本発明の第４実施形態に係るボルト締結構造を示す部分断面図である。 従来技術に係るボルト締結構造を示す部分断面図である。 従来技術において締付トルクとボルト軸力との関係を示す図である。 従来技術において締付トルクとボルト軸力との関係を示す図である。 従来の回転角締付法において、（ａ）締付トルクに対するボルト軸力の関係、（ｂ）ボルトの回転角度に対するボルト軸力の関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るボルト締結構造Ａ１を示しており、（ａ）はボルト１を締め付ける前の状態の部分断面、（ｂ）はボルト１を締め付けた状態の部分断面を示している。図１に示すように、第１実施形態に係るボルト締結構造Ａ１は、被締結物３ａのボルト穴３ａ’および被締結物３ｂのボルト穴３ｂ’に挿入されるボルト１と、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間に設けられる２枚の座金４と、これら２枚の座金４の間に挟まるように設けられたスペーサ５と、２枚の座金４の間であってスペーサ５の径方向における外側に設けられる皿バネ６と、を備えて構成される。このボルト締結構造Ａ１は、被締結物３ａと被締結物３ｂとを、ボルト１およびナット２により締め付けて強固に締結するものである。より詳細には、ボルト１の先端部に形成されたねじ部１ｂにナット２が螺合することによって、被締結物３ａと被締結物３ｂとは締結される。

図２は、座金４の詳細を示す図であり、（ａ）は座金４の正面図、（ｂ）は座金４の底面図を示している。図２に示すように、座金４は、中央部にボルト１を挿入するための穴（内径ｄ_１）が形成された円環状の部材（外径ｄ_２、厚さｔ_１）であって、平坦な上面４ａおよび下面４ｂが形成された標準的な平座金である。

図３は、スペーサ５の詳細を示す図であり、（ａ）はスペーサ５の正面図、（ｂ）はスペーサ５の底面図を示している。図３に示すように、スペーサ５は中央部にボルト１を挿入するための穴（内径ｄ_３）が形成された円環状の部材（外径ｄ_４、厚さｔ_２）であって、平坦な上面５ａおよび下面５ｂが形成される。なお、座金４とスペーサ５の寸法関係は、ｄ_１＝ｄ_３＜ｄ_４＜ｄ_２である。

図４は、皿バネ６の詳細を示す図であり、（ａ）は皿バネ６のＡ−Ａ’断面図、（ｂ）は皿バネ６の底面図を示している。図４に示すように、皿バネ６は中央部にボルト１を挿入するための穴（内径ｄ_５）が形成された標準的な皿バネの構造から成る（外径ｄ_６、高さＨ_１）。ここで、皿バネ６と座金４の寸法関係は、ｄ_６＜ｄ_２であり、皿バネ６とスペーサ５との寸法関係は、ｄ_５＞ｄ_４である。また、皿バネ６の常態における高さＨ_１とスペーサ５の厚さｔ_２との関係は、ｔ_２＜Ｈ_１である。

なお、皿バネ６と座金４とスペーサ５との上記した寸法関係はあくまで一例であり、以下に述べるように皿バネ６がボルト１の軸方向に圧縮変形された際に、座金４がスペーサ５と圧接する関係となっていれば、あらゆる寸法関係とすることができる。

［作用］
次に、ボルト締結構造Ａ１の作用について図１および図５を用いて説明する。図５は、ボルト１およびナット２で被締結物３ａおよび被締結物３ｂを締結する過程における、時間とボルト１の締付トルクとの関係を示す図である。

図１（ａ）に示すように、ボルト１を締め付ける前の状態では、皿バネ６の弾性力により、２枚の座金４は、皿バネ６の常態における高さＨ_１だけボルト１の軸方向に間隔を空けた状態に保たれている。このとき、スペーサ５の下面５ｂ（図３参照）は下側の座金４の上面４ａ（図２参照）と接触しているが、スペーサ５の上面５ａと上側の座金４の下面４ｂとは皿バネ６によって接触しない状態、即ち、上側の座金４とスペーサ５との間に隙間が生じた状態に保たれている。

この状態からボルト１を徐々に締め付けると、皿バネ６は上側の座金４によって押圧され、ボルト１の軸方向に圧縮変形する。このとき、皿バネ６は、元に戻ろうとする力（弾性力）で上側の座金４を押し上げる方向（図１の上方向）へ力が働き、この力がボルト１の軸力と釣り合う。そのため、２枚の座金４がスペーサ５と圧接した状態となる時点Ｔａ（図５参照）までは、皿バネ６の弾性変形による反力に応じてボルト１の軸力が変化する。よって、皿バネ６の弾性変形のばらつきがないかぎり、ボルト１の軸力のばらつきは生じないということになる。そして、図５に示すように、ボルト１の締付トルクは、時点Ｔａまでは緩やかな一定の傾きで大きくなる。

時点Ｔａまでボルト１を締め付ける（第１工程）と、図１（ｂ）に示すように、スペーサ５が２枚の座金４と圧接した状態となる。この時点Ｔａから、ボルト１を締め付ける際に生じる摩擦力は急に大きくなる。そのため、時点Ｔａ以降は、図５に示すように、ボルト１の締付トルクが急に増大する。本実施形態に係るボルト締結構造Ａ１において、この時点Ｔａは、座金４、スペーサ５、および皿バネ６の製作誤差の範囲内で多少のばらつきはあるものの、ほぼ一定と言える。

つまり、ボルト１の締付トルクがほぼ同じ値になったときに、上側の座金４の下面４ｂがちょうどスペーサ５の上面５ａと当接することになる。そのため、時点Ｔａのときの締付トルクの値を回転角締め付け法におけるスナグトルクの値（図１５参照）に設定しておけば、時点Ｔａから所定の回転角度だけボルト１を締め付ける（第２工程）ことにより、常に一定のボルト軸力を得ることができる。即ち、一定のボルト軸力でボルトの締め付けの管理を行うことができる。このとき、２枚の座金４の間隔は、スペーサ５の厚さｔ_２と等しい値であるＨ_２（Ｈ_２＝ｔ_２＜Ｈ_１）となる。なお、本実施形態では、入手が容易な標準品の皿バネ６を用いているため、構造が簡単でコストを低減できるうえ、皿バネ６が消耗した際に部品交換を簡単に行えるといった利点もある。

ところで、上記したボルト締結構造Ａ１は、種々の変形が可能である。そこで、以下、ボルト締結構造Ａ１を構成する各要素の変形例を説明する。

［変形例１］
図６は、変形例１に係るスペーサ５−１を２枚の座金４の間に設けた例を示す図であり、同図（ａ）はボルト１を締め付ける前の状態（図１（ａ）に相当する状態）、同図（ｂ）はボルト１を締め付けた後の状態（図１（ｂ）に相当する状態）をそれぞれ示している。

図６に示すように、変形例１に係るスペーサ５−１は、その内径ｄ_７が皿バネ６の外径ｄ_６より大きくなるように形成されている。そのため、皿バネ６は、スペーサ５−１の径方向における内側に配置されることになる。この構成であっても、ボルト１を締め付けると、皿バネ６がボルト１の軸方向に圧縮変形されて、２枚の座金４がスペーサ５−１と圧接した状態（第１工程）となり、その後所定の回転角度だけボルト１を締め付けるようにすれば（第２工程）、常に一定のボルト軸力を得ることができる。

［変形例２］
図７は、変形例２に係る皿バネ６−１を示す図であり、同図（ａ）は皿バネ６−１のＡ−Ａ’断面図、同図（ｂ）は皿バネ６−１の底面図である。図７に示すように、変形例２に係る皿バネ６−１は、皿バネの機能とスペーサの機能とを併せ持った一体型の構成である。具体的には、皿バネ６−１は、円環状で高さＨ_３のスペーサ部６−１ｂと、そのスペーサ部６−１ｂの外周に連続して設けられた皿バネ部６−１ａと、を備えて構成される。そして、皿バネ６−１は常態において、高さＨ_１に保持されている。

この皿バネ６−１を図１に示す皿バネ６の代わりに用いた例を図８に示す。図８（ａ）に示すように、ボルト１を締め付ける前の状態では、２枚の座金４は皿バネ６−１によって高さＨ_１だけ隙間が空いている。図８（ｂ）に示すように、ボルト１を締め付けると皿バネ部６−１ａがボルト１の軸方向に圧縮変形されて、２枚の座金４でスペーサ部６−１ｂを圧接した状態（第１工程）となる。この状態では、２枚の座金４の間隔はスペーサ部６−１ｂの高さと同じＨ_３となる。その後、所定の回転角度だけボルト１を締め付けるようにすれば（第２工程）、常に一定のボルト軸力を得ることができる。また、この変形例では皿バネとスペーサが一体構造となっているため、部品点数を低減できるうえ、作業効率も向上する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るボルト締結構造Ａ２について図９を参照しながら説明する。第２実施形態に係るボルト締結構造Ａ２は、座金４を１枚しか用いていない点で上述した第１実施形態に係るボルト締結構造Ａ１と構成が異なるが、それ以外の構成は同じである。そこで、以下、その異なる構成を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、符号を同じにしている。

図９は、本発明の第２実施形態に係るボルト締結構造Ａ２を示しており、（ａ）はボルト１を締め付ける前の状態の部分断面、（ｂ）はボルト１を締め付けた状態の部分断面を示している。図９に示すように、第２実施形態に係るボルト締結構造Ａ２は、被締結物３ａのボルト穴３ａ’および被締結物３ｂのボルト穴３ｂ’に挿入されるボルト１と、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間に設けられる１枚の座金４と、この座金４と被締結物３ａとの間に挟まるように設けられたスペーサ５と、座金４と被締結物３ａとの間であってスペーサ５の径方向における外側に設けられる皿バネ６と、を備えて構成される。

［作用］
次に、ボルト締結構造Ａ２の作用について説明する。図９（ａ）に示すように、ボルト１を締め付ける前の状態では、皿バネ６の弾性力により、座金４と被締結物３ａとの間は、皿バネ６の常態における高さＨ_１だけボルト１の軸方向に間隔を空けた状態に保たれている。このとき、スペーサ５の下面５ｂは被締結物３ａの上面と接触しているが、スペーサ５の上面５ａと座金４の下面４ｂとは皿バネ６によって接触しない状態、即ち、座金４とスペーサ５との間に隙間が生じた状態に保たれている。

この状態からボルト１を徐々に締め付けると、皿バネ６は座金４によって押圧され、ボルト１の軸方向に圧縮変形する。このとき、皿バネ６は、元に戻ろうとする力（弾性力）で座金４を押し上げる方向（図９の上方向）へ力が働き、この力がボルト１の軸力と釣り合う。そして、座金４がスペーサ５と圧接した状態となる時点までボルト１を締め付け（第３工程）、その後、所定の回転角度だけボルト１を締め付ける（第４工程）ことにより、第１実施形態と同様に、常に一定のボルト軸力を得ることができる。このとき、座金４と被締結物３ａとの間隔はスペーサ５の厚さｔ_２と等しい値であるＨ_２（Ｈ_２＝ｔ_２＜Ｈ_１）となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るボルト締結構造Ａ３について図１０を参照しながら説明する。第３実施形態に係るボルト締結構造Ａ３は、座金４を用いない構成とした点で上述した第１実施形態に係るボルト締結構造Ａ１と構成が異なるが、それ以外の構成は同じである。そこで、以下、その異なる構成を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、符号を同じにしている。

図１０は、本発明の第３実施形態に係るボルト締結構造Ａ３を示しており、（ａ）はボルト１を締め付ける前の状態の部分断面、（ｂ）はボルト１を締め付けた状態の部分断面を示している。図１０に示すように、第３実施形態に係るボルト締結構造Ａ３は、被締結物３ａのボルト穴３ａ’および被締結物３ｂのボルト穴３ｂ’に挿入されるボルト１と、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間に挟まるように設けられたスペーサ５と、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間であってスペーサ５の径方向における外側に設けられる皿バネ６と、を備えて構成される。

［作用］
次に、ボルト締結構造Ａ３の作用について説明する。図１０（ａ）に示すように、ボルト１を締め付ける前の状態では、皿バネ６の弾性力により、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間は、皿バネ６の常態における高さＨ_１だけボルト１の軸方向に間隔を空けた状態に保たれている。このとき、スペーサ５の下面５ｂは被締結物３ａの上面と接触しているが、スペーサ５の上面５ａとボルト１の頭部１ａの下面とは皿バネ６によって接触しない状態、即ち、ボルト１の頭部１ａとスペーサ５との間に隙間が生じた状態に保たれている。

この状態からボルト１を徐々に締め付けると、皿バネ６はボルト１の頭部１ａによって押圧され、ボルト１の軸方向に圧縮変形する。このとき、皿バネ６は、元に戻ろうとする力（弾性力）でボルト１の頭部１ａを押し上げる方向（図１０の上方向）へ力が働き、この力がボルト１の軸力と釣り合う。そして、ボルト１の頭部１ａがスペーサ５と圧接した状態となる時点までボルト１を締め付け（第５工程）、その後、所定の回転角度だけボルト１を締め付ける（第６工程）ことにより、第１実施形態と同様に、常に一定のボルト軸力を得ることができる。このとき、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間隔は、スペーサ５の厚さｔ_２と皿バネ６の厚さとの和に等しい値であるＨ_３（ただし、Ｈ_３＜Ｈ_１）となる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るボルト締結構造Ａ４について図１１を参照しながら説明する。第４実施形態に係るボルト締結構造Ａ４は、上述した第３実施形態に係るボルト締結構造Ａ３の皿バネ６とスペーサ５の代わりに、図７に示す皿バネ６−１を用いた点に特徴がある。そこで、以下では、第３実施形態と相違する点を中心に説明を行い、それ以外の構成についての説明は省略する。

図１１は、本発明の第４実施形態に係るボルト締結構造Ａ４を示しており、（ａ）はボルト１を締め付ける前の状態の部分断面、（ｂ）はボルト１を締め付けた状態の部分断面を示している。図１１に示すように、第４実施形態に係るボルト締結構造Ａ４は、被締結物３ａのボルト穴３ａ’および被締結物３ｂのボルト穴３ｂ’に挿入されるボルト１と、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間に挟まるように設けられた皿バネ６−１（図７参照）と、を備えて構成される。

［作用］
次に、ボルト締結構造Ａ４の作用について説明する。図１１（ａ）に示すように、ボルト１を締め付ける前の状態では、皿バネ部６−１ａの弾性力により、スペーサ部６−１ｂは被締結物３ａの上面からやや浮き上がった状態に保持されている。そして、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間は、皿バネ６−１の常態における高さＨ_１だけボルト１の軸方向に間隔を空けた状態に保たれている。

この状態からボルト１を徐々に締め付けると、皿バネ６−１はボルト１の頭部１ａによって押圧され、ボルト１の軸方向に圧縮変形する。このとき、皿バネ６−１は、元に戻ろうとする力（弾性力）でボルト１の頭部１ａを押し上げる方向（図１１の上方向）へ力が働き、この力がボルト１の軸力と釣り合う。そして、ボルト１の頭部１ａがスペーサ部６−１ｂと圧接した状態となる時点までボルト１を締め付け、その後、所定の回転角度だけボルト１を締め付けることにより、第３実施形態と同様に、常に一定のボルト軸力を得ることができる。このとき、ボルト１の頭部１ａと被締結物３ａとの間隔は、スペーサ部６−１ｂの高さＨ_３（ただし、Ｈ_３＜Ｈ_１）となる。

以上説明したように、上記した実施形態によれば、簡易な構成であっても、ボルト軸力を適正に管理することができる。なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、第２実施形態において、図７に示す皿バネ６−１を用いることができる。また、第２実施形態において、図６に示すスペーサ５−１を用いることができる。

Ａ１〜Ａ４ ボルト締結構造
１ ボルト
１ａ ボルトの頭部
３ａ 被締結物
３ｂ 被締結物
４ 座金
５，５−１ スペーサ
６，６−１ 皿バネ

Claims (6)

1. 被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる２枚の座金と、これら２枚の座金の間に設けられる円環状のスペーサと、前記２枚の座金の間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、
   前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記２枚の座金が前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記２枚の座金が前記スペーサと圧接する構成とした
   ことを特徴とするボルト締結構造。
2. 請求項１に記載のボルト締結構造を用いたボルト締結方法であって、
   前記皿バネを圧縮変形させて、前記２枚の座金が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第２工程と、
   により前記ボルトを前記被締結物に締結することを特徴とするボルト締結方法。
3. 被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる１枚の座金と、この座金と前記被締結物との間に設けられる円環状のスペーサと、前記座金と前記被締結物との間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、
   前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記座金と前記被締結物とが前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記座金が前記スペーサと圧接する構成とした
   ことを特徴とするボルト締結構造。
4. 請求項３に記載のボルト締結構造を用いたボルト締結方法であって、
   前記皿バネを圧縮変形させて、前記座金が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第３工程と、
   前記第３工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第４工程と、
   により前記ボルトを前記被締結物に締結することを特徴とするボルト締結方法。
5. 被締結物に挿入されるボルトと、このボルトの頭部と前記被締結物との間に設けられる円環状のスペーサと、前記ボルトの頭部と前記被締結物との間かつ前記スペーサの径方向における外側または内側に設けられ、常態において前記スペーサの厚さを超える高さの皿バネと、を備え、
   前記ボルトを締め付ける前は、前記皿バネによって前記ボルトの頭部と前記被締結物とが前記ボルトの軸方向に前記皿バネの高さの分だけ間隔が空けられた状態に保持され、前記ボルトを締め付けることにより前記皿バネを前記ボルトの軸方向に圧縮変形させて、前記ボルトの頭部が前記スペーサと圧接する構成とした
   ことを特徴とするボルト締結構造。
6. 請求項５に記載のボルト締結構造を用いたボルト締結方法であって、
   前記皿バネを圧縮変形させて、前記ボルトの頭部が前記スペーサと圧接する状態まで前記ボルトを締め付ける第５工程と、
   前記第５工程の後に、前記ボルトを所定の回転角度だけ締め付ける第６工程と、
   により前記ボルトを前記被締結物に締結することを特徴とするボルト締結方法。