JP2017025994A

JP2017025994A - 締結装置

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Publication number: JP2017025994A
Application number: JP2015143954A
Authority: JP
Inventors: 渡邉　雅之; Masayuki Watanabe; 雅之渡邉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: JP6512009B2

Abstract

【課題】ボルト締結時におけるボルトと被締結部材との供回りを防ぎ、且つ、ボルト締結後におけるボルトの緩みを防ぐ締結装置を提供する。【解決手段】締結装置１は、ボルト２、第１被締結部材１０、第２被締結部材２０および傾斜部１２，２５を備える。第１被締結部材１０は、ボルト２が挿通する第１孔１１を有する。第２被締結部材２０は、ボルト２が挿通する第２孔２１、および、第１被締結部材１０が埋め込まれる凹部２３を有する。傾斜部１２，２５は、ボルト２の径方向外側に位置する第１被締結部材１０の外壁、および、その第１被締結部材１０の外壁に当接する第２被締結部材２０の凹部２３の内壁に設けられ、凹部２３の開口２８側から底面２４側へ向けてボルト２側へ傾斜する。これにより、傾斜部１２，２５を構成する第１被締結部材１０の外壁と、第２被締結部材２０の凹部２３の内壁とが当接する。【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトの軸力により被締結部材を締結する締結装置に関する。

従来、ボルトの軸力により被締結部材を締結する締結装置が知られている。
特許文献１に記載された締結装置は、ボルトの軸力によりワッシャと被締結部材と基台とをこの順で締結するものである。この締結装置は、ボルト頭部のワッシャ側をテーパ面とし、ワッシャのボルト頭部側の面をボルト頭部のテーパ面に対応したテーパ溝としている。また、ボルト頭部のテーパ面およびワッシャのテーパ溝にはそれぞれ、ボルトの中心軸から放射状に延びる複数の溝が設けられている。
さらに、この締結装置が備える円盤状のワッシャは、被締結部材に設けられた円筒形の凹部に挿入されている。ワッシャと凹部には、円の中心からずれた位置にボルト孔が設けられている。これにより、この締結装置は、ボルトとワッシャと被締結部材との相対回転を規制し、ボルトの緩みを防いでいる。

特開２０１４−１０５８６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された締結装置は、ボルト頭部にテーパ面と複数の溝を設け、ワッシャにテーパ溝と複数の溝を設けているので、ボルトおよびワッシャの構成が複雑になり、それらの部品コストが大きなものとなる。
また、特許文献１に記載された締結装置は、ワッシャの径方向の外壁と、被締結部材の凹部の径方向の内壁との間に、ワッシャを凹部に挿入するための僅かな隙間が設けられていると考えられる。そのため、ボルト締結時において、その隙間分、ワッシャと被締結部材とが相対回転することが懸念される。
さらに、ボルト締結後において、外部からの振動などにより、ワッシャと被締結部材とが相対回転すると、ボルトとワッシャとが供回りし、被締結部材からボルトが緩むおそれがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボルト締結時におけるボルトと被締結部材との供回りを防ぎ、且つ、ボルト締結後におけるボルトの緩みを防ぐことの可能な締結装置を提供することを目的とする。

本発明の締結装置は、ボルト、第１被締結部材、第２被締結部材および傾斜部を備える。第１被締結部材は、ボルトが挿通する第１孔を有する。第２被締結部材は、ボルトが挿通する第２孔、及び、第１被締結部材が埋め込まれる凹部を有する。傾斜部は、ボルトの径方向外側に位置する第１被締結部材の外壁、及びその第１被締結部材の外壁に当接する第２被締結部材の凹部の内壁に設けられ、凹部の開口側から底面側へ向けてボルト側へ傾斜している。

これにより、ボルトの締結時において、傾斜部を構成する第１被締結部材の外壁と、第２被締結部材の凹部の内壁とが当接し、ボルトの軸力により第１被締結部材と第２被締結部材とが互いに押し合う。そのため、締結装置は、ボルトの締結時において、第１被締結部材と第２被締結部材との相対回転を防ぐことで、ボルトのトルクによりボルトと第１被締結部材とが供回りすることを防ぐことができる。

さらに、ボルト締結後においても、ボルトの軸力により第１被締結部材と第２被締結部材とが互いに押し合う。そのため、外部からの振動などによって第１被締結部材と第２被締結部材とが相対回転することが防がれる。したがって、締結装置は、ボルト締結後におけるボルトの緩みを防ぐことができる。

本発明の第１実施形態による締結装置の断面図である。図１のＩＩ方向の平面図である。本発明の第２実施形態による締結装置の断面図である。図３のＩＶ方向の平面図である。本発明の第３実施形態による締結装置の断面図である。比較例の締結装置の断面図である。図６のＶＩＩ方向の平面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１および図２に示す。第１実施形態の締結装置１は、ボルト２の軸力により、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とを締結するものである。第１被締結部材１０としてワイヤーハーネスなどが例示され、第２被締結部材２０としてトランスミッションなどが例示される。但し、締結装置１が締結する複数の被締結部材１０，２０はそれらに限るものでなく、締結装置１は種々の被締結部材１０，２０同士の締結に適用することが可能なものである。

まず、締結装置１の構成について説明する。
図１に示すように、締結装置１が備えるボルト２は、いわゆる汎用品であり、頭部３、その頭部３から延びる軸部４、及び、その軸部４の頭部３とは反対側の端部に設けられたねじ部５を有する。
第１被締結部材１０は、ボルト２の軸部４が挿通可能な第１孔１１を有する。図２に示すように、第１被締結部材１０は、ボルト２の軸方向から見て、矩形状である。なお、第１被締結部材１０は、ボルト２の軸方向から見て例えば多角形状または楕円形状など、非円形であればよい。

図１に示すように、第２被締結部材２０は、ボルト２の軸部４が挿通可能な第２孔２１を有する。第２孔２１の内壁には、ボルト２のねじ部５が螺合する雌ねじ２２が設けられている。
また、第２被締結部材２０は、第１被締結部材１０が埋め込まれる凹部２３を有する。この凹部２３は、ボルト２の軸方向から見て、第１被締結部材１０に対応した形状である。

ボルト２の径方向外側に位置する第１被締結部材１０の外壁には、第１傾斜部１２が設けられている。第１傾斜部１２は、凹部２３の開口２８側から底面２４側へ向けてボルト２側へ傾斜している。また、第１傾斜部１２は、ボルト２の軸方向から見て、第１被締結部材１０の外壁のうちボルト２の軸Ｏを挟んだ両側に平行に設けられている。なお、図２では、第１被締結部材１０における凹部２３の底面２４側の下面１３と第１傾斜部１２との境界線を破線αで示している。

第２被締結部材２０の凹部２３の内壁において第１傾斜部１２に対応する位置には、第２傾斜部２５が設けられている。第２傾斜部２５は、第１傾斜部１２とほぼ同一の傾斜角で、凹部２３の開口２８側から底面２４側へ向けてボルト２側へ傾斜している。また、第２傾斜部２５も、第１傾斜部１２と同様に、ボルト２の軸方向から見て、凹部２３の内壁のうちボルト２の軸Ｏを挟んだ両側に平行に設けられている。なお、図２では、第２被締結部材２０における凹部２３の底面２４と第２傾斜部２５との境界線を破線βで示している。

第１傾斜部１２と第２傾斜部２５により「傾斜部」が構成される。第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とは、仮にそれらの傾斜面に僅かな公差が生じたとしても、面接触、線接触または点接触のいずれかにより当接可能である。なお、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが当接した状態で、第１被締結部材１０の下面１３と、凹部２３の底面２４との間には所定の空間３０が形成されている。

次に、締結装置１の作用について説明する。
図１に示すように、第１被締結部材１０の第１孔１１から第２被締結部材２０の第２孔２１へボルト２の軸部４を挿入し、第２孔２１に形成された雌ねじ２２にボルト２のねじ部５を螺合する。これにより、第１被締結部材１０および第２被締結部材２０にはボルト２の軸力Ｆが作用する。このとき、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが当接する箇所には、斜面に垂直な力Ｆ０が作用する。その力Ｆ０は、２つの分力Ｆ１，Ｆ２に分解することが可能である。このうち、ボルト２の径方向に作用する分力Ｆ２は、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とがボルト２の径方向に互いに押し合う力となる。ここで、上述したように、傾斜部１２，２５は、ボルト２の軸方向から見て、ボルト２の軸Ｏを挟んだ両側に平行に設けられている。そのため、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とが相対回転することが防がれる。したがって、締結装置１は、ボルト２の締結時において、ボルト２と第１被締結部材１０とが供回りすることを防ぐことができる。

また、ボルト２の締結後においても、ボルト２の軸力Ｆにより、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とがボルト２の径方向に互いに押し合う分力Ｆ２は維持される。そのため、外部からの振動が第１被締結部材１０または第２被締結部材２０に伝わる場合でも、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とが相対回転することが防がれる。したがって、締結装置１は、ボルト２の締結後におけるボルト２の緩みを防ぐことができる。

ここで、比較例による締結装置１００について、図６および図７を参照して説明する。
比較例の締結装置１００は、第２被締結部材１２０に凹部が設けられていない。第１被締結部材１１０は、第２被締結部材１２０の上面１２１に載置されている。また、第２被締結部材１２０は、上面１２１から突出する凸部１２２を有する。この凸部１２２は、ボルト２の径方向外側に位置する第１被締結部材１１０の外壁１１２に当接可能である。

第１被締結部材１１０の第１孔１１１からボルト２を挿入し、第２被締結部材１２０の雌ねじ１２３にボルト２のねじ部５を締結する際、ボルト２のトルクにより第１被締結部材１１０は第２被締結部材１２０に対し、図７の矢印Ａの方向へ回転しようとする。このとき、第１被締結部材１１０の外壁１１２と第２被締結部材１２０の凸部１２２とが当接すると、第１被締結部材１１０と第２被締結部材１２０との相対回転が防がれる。

しかし、比較例の締結装置１００は、第２被締結部材１２０および凸部１２２を例えば鋳造などにより成形する場合、凸部１２２の形状精度または寸法精度が低いものとなることが考えられる。その場合、比較例の締結装置１００は、第１被締結部材１１０と第２被締結部材１２０との位置決めが困難になるおそれがある。

さらに、比較例の締結装置１００は、ボルト２の締結後において、外部からの振動が第１被締結部材１１０および第２被締結部材１２０に伝わると、第１被締結部材１１０は第２被締結部材１２０に対し、図７の矢印Ｂの方向へ回転する場合が考えられる。このとき、第１被締結部材１１０の外壁１１２が第２被締結部材１２０の凸部１２２から矢印Ｂの方向へ離れると、それと共にボルト２が緩むことが懸念される。

これに対し、第１実施形態の締結装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、ボルト２の締結時において、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが当接し、ボルト２の軸力により第１被締結部材１０と第２被締結部材２０とが互いに押し合う。そのため、締結装置１は、ボルト２の締結時におけるボルト２と第１被締結部材１０との供回りを防ぐことができる。
さらに、ボルト２の締結後においても、締結装置１は、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０との相対回転を防ぎ、ボルト２の緩みを防ぐことができる。

（２）第１実施形態では、傾斜部１２，２５は、ボルト２の軸方向から見て非円形である。
これにより、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とは、ボルト２の軸Ｏからの距離が異なる複数の箇所または連続した箇所で当接する。したがって、締結装置１は、ボルト２の締結時における第１被締結部材１０の供回り、及び、ボルト２の締結後におけるボルト２の緩みを防ぐことができる。

（３）第１実施形態では、締結装置１は、第１被締結部材１０の下面１３と、凹部２３の底面２４との間に空間３０を有する。
これにより、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とを確実に当接させることが可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３および図４に示す。
第２実施形態の締結装置１が備える第１被締結部材１０は、板状部材がプレス加工等により折り曲げられて形成されたものである。第１被締結部材１０は、ボルト２の径方向外側に位置する外壁に、ボルト２の軸Ｏと平行に形成された第１平行部１４を有する。第１平行部１４は、第１傾斜部１２よりも凹部２３の底面２４側に設けられている。
第２被締結部材２０は、凹部２３の内壁における第１平行部１４に対応する位置に、ボルト２の軸Ｏと平行に形成された第２平行部２６を有する。第２平行部２６は、第２傾斜部２５よりも凹部２３の底面２４側に設けられている。

なお、第１被締結部材１０において、凹部２３の開口２８側に位置する第１被締結部材１０の上面１５は、第１平行部１４に対して垂直に形成されている。そのため、第１被締結部材１０の第１平行部１４と第２被締結部材２０の第２平行部２６とが当接した状態で、第１被締結部材１０の上面１５は、ボルト２の軸Ｏに対して垂直となる。したがって、締結装置１は、第１被締結部材１０の上面１５と、第２被締結部材２０の上面２７とを平行にすることが可能である。

さらに、第２実施形態では、凹部２３の底面２４側に位置する第１被締結部材１０の下端部１６と、凹部２３の底面２４とは当接している。ボルト２の軸Ｏを挟んだ第１被締結部材１０の両側において、第１被締結部材１０の下端部１６，１６と、第１被締結部材１０の上面１５との距離γ１、γ２は同一である。また、凹部２３の底面２４は、ボルト２の軸Ｏに対して垂直である。そのため、ボルト２の軸Ｏを挟んだ第１被締結部材１０の両側の下端部１６，１６と、第２被締結部材２０における凹部２３の底面２４とが当接した状態で、第１被締結部材１０の上面１５はボルト２の軸Ｏに対して垂直となる。したがって、締結装置１は、第１被締結部材１０の上面１５と、第２被締結部材２０の上面２７とを平行にすることが可能である。

なお、第２実施形態では、ボルト２の締結時において、第１被締結部材１０の下端部１６と、凹部２３の底面２４とが当接した状態で、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが非接触となる場合が想定される。しかし、この場合であっても、第２実施形態では第１被締結部材１０が板状部材から形成されているので、ボルト２の軸力により、その板状部材が撓み、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが当接する。そのため、締結装置１は、ボルト２の締結時におけるボルト２と被締結部材との供回りを防ぐことができる。さらに、締結装置１は、ボルト２の締結後においても、第１被締結部材１０と第２被締結部材２０との相対回転を防ぎ、ボルト２の緩みを防ぐことができる。

第２実施形態の締結装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態では、第１被締結部材１０はボルト２の軸Ｏと平行に設けられた第１平行部１４を有し、第２被締結部材２０は第１平行部１４に対応する位置でボルト２の軸Ｏと平行に設けられた第２平行部２６を有する。また、第１被締結部材１０の上面１５は、第１平行部１４に対して垂直である。
これにより、第１平行部１４と第２平行部２６とが当接することにより、第１被締結部材１０の上面１５が、ボルト２の軸Ｏに対して垂直となる。したがって、締結装置１は、第１被締結部材１０の上面１５と、第２被締結部材２０の上面２７とを平行にすることが可能である。

（２）第２実施形態では、ボルト２の軸Ｏを挟んだ第１被締結部材１０の両側において、第１被締結部材１０の下端部１６，１６と、凹部２３の底面２４とが当接した状態のとき、第１被締結部材１０の上面１５は、ボルト２の軸Ｏに対して垂直である。
これにより、第１被締結部材１０の上面１５を、ボルト２の軸Ｏに対して垂直にすることが可能である。

（３）第２実施形態では、第１被締結部材１０は、板状部材が折り曲げられて形成されたものである。
第１被締結部材１０の下端部１６と凹部２３の底面２４とが当接した場合でも、板状部材が撓むことにより、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とを当接させることが可能である。

（第３実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。
第３実施形態の締結装置１が備える第１被締結部材１０は、第１傾斜部１２および第１平行部１４を有する。第２被締結部材２０は、第２傾斜部２５および第２平行部２６を有する。第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが当接した状態で、第１被締結部材１０の下面１３と、凹部２３の底面２４との間には所定の空間３０が形成されている。

第３実施形態においても、第１平行部１４と第２平行部２６とが当接することで、第１被締結部材１０の上面１５と、第２被締結部材２０の上面２７とを平行にすることが可能である。
また、第３実施形態においても、第１傾斜部１２と第２傾斜部２５とが互いに押し合うので、締結装置１は、ボルト２の締結時におけるボルト２と被締結部材との供回りを防ぎ、ボルト２の締結後におけるボルト２の緩みを防ぐことができる。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、第２被締結部材２０の第２孔２１に形成した雌ねじ２２にボルト２のねじ部５を螺合する構成とした。これに対し、他の実施形態では、第２被締結部材２０の第２孔２１からボルト２のねじ部５を突出させ、そこにナットを取り付ける構成としてもよい。

（２）上述した実施形態では、第１被締結部材１０の第１孔１１から第２被締結部材２０の第２孔２１へボルト２を挿入する構成とした。これに対し、他の実施形態では、第２被締結部材２０の第２孔２１から第１被締結部材１０の第１孔１１へボルト２を挿入し、第１被締結部材１０の上面１５でナットを取り付ける構成としてもよい。また、第１被締結部材１０の第１孔１１に雌ねじを形成し、その雌ねじにボルト２のねじ部５を螺合してもよい。

（３）上述した実施形態では、締結装置１は、頭部３、軸部４及びねじ部５を有するボルト２を使用した。これに対し、他の実施形態では、締結装置１は、軸部４の両端部分にそれぞれ雌ねじが形成されたボルトを使用してもよい。

（４）上述した実施形態では、第１被締結部材１０の全体を第２被締結部材２０の凹部２３に埋め込む構成とした。これに対し、他の実施形態では、第１被締結部材１０の少なくとも一部を第２被締結部材２０の凹部２３に埋め込む構成としてもよい。
このように、本発明は、上述した複数の実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１・・・締結装置
２・・・ボルト
１０・・・第１被締結部材
１１・・・第１孔
１２・・・第１傾斜部（傾斜部）
２０・・・第２被締結部材
２１・・・第２孔
２３・・・凹部
２４・・・底面
２５・・・第２傾斜部（傾斜部）

Claims

ボルト（２）と、
前記ボルトが挿通する第１孔（１１）を有する第１被締結部材（１０）と、
前記ボルトが挿通する第２孔（２１）、及び、前記第１被締結部材が埋め込まれる凹部（２３）を有する第２被締結部材（２０）と、
前記ボルトの径方向外側に位置する前記第１被締結部材の外壁、及びその第１被締結部材の外壁に当接する前記第２被締結部材の前記凹部の内壁に設けられ、前記凹部の開口（２８）側から底面（２４）側へ向けて前記ボルト側へ傾斜する傾斜部（１２，２５）と、を備えた締結装置。
前記傾斜部は、
前記ボルトの径方向外側に位置する前記第１被締結部材の外壁に設けられる第１傾斜部（１２）と、
前記第２被締結部材の前記凹部の内壁において前記第１傾斜部に対応する位置に設けられる第２傾斜部（２５）と、を有するものである請求項１に記載の締結装置。
前記傾斜部は、前記ボルトの軸方向から見て非円形である請求項１または２に記載の締結装置。
前記ボルトの径方向外側に位置する前記第１被締結部材の外壁において前記ボルトの軸（Ｏ）と平行に設けられる第１平行部（１４）と、
前記第２被締結部材の前記凹部の内壁において前記第１平行部に対応する位置に前記ボルトの軸と平行に設けられる第２平行部（２６）と、をさらに備え、
前記凹部の前記開口側に位置する前記第１被締結部材の上面（１５）は、前記第１平行部に対して垂直である請求項１から３のいずれか一項に記載の締結装置。
前記ボルトの軸を挟んだ前記第１被締結部材の両側において、前記凹部の前記底面側に位置する前記第１被締結部材の下端部（１６）と、前記凹部の前記底面とが当接した状態のとき、前記第１被締結部材の前記上面は、前記ボルトの軸に対して垂直である請求項４に記載の締結装置。
前記第１被締結部材は、板状部材が折り曲げられて形成されたものである請求項１から５のいずれか一項に記載の締結装置。
前記第１被締結部材における前記凹部の前記底面側の下面（１３）と、前記凹部の前記底面との間に空間（３０）を有するものである請求項１から６のいずれか一項に記載の締結装置。