JP6797323B1 - ねじ締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が良く、かつ組立て作業性の良い構成で、低軸力領域でも使用可能で、軸力低下を防止しながら、ワッシャの内外周の止水機能を兼ね備えたねじ締結具を提供する。【解決手段】頭部２と、ねじ部１３が形成された軸部４と、を有するボルト１０と、軸部４に挿入され頭部２に接触するワッシャ本体２０Ａと、このワッシャ本体２０Ａの外周側に設けられるシール部材４０と、を有するワッシャ２０と、を備え、ワッシャ本体２０Ａの座面２１が被締結部材に接触した状態で、シール部材４０が被締結部材に止水状態で接触するねじ締結具において軸部４に、ワッシャ２０内周の開口部周縁に全周的に止水状態でかしめ固定されるかしめ部３０が設けられていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、ねじ締結具に関し、特に止水機能を有するねじ締結具に関する。

従来のこの種のねじ締結具としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。すなわち、樹脂成形品（部品）が係合される頭部と、ねじが形成された軸部と、を備えた固定ボルトと、固定ボルトの軸部に挿入され、固定ボルトの頭部と車両パネル（被締結部材）とに直接又はワッシャを介して面当たりするシールワッシャとを備えている。シールワッシャは、ワッシャ本体の外周側に設けられ前記車両パネルに圧接される第１のシール部と、ワッシャ本体の内周側に設けられ頭部の下面及び軸部の外周面の少なくとも一方に圧接される第２のシール部と、を備えている。ワッシャ本体は、車両パネルに接触する座面と、座面を取り囲むように設けられる凹部と、を有し、この凹部に第１のシール部が固定され、車両パネルに締結した際に、ワッシャ本体の座面が車両パネルに接触して十分な軸力を確保した状態で、第１のシール部が車両パネルに適切な接触圧で接触し、外周側からの水の浸入を止水するようになっていた。

特開２０１３−２６２１号公報

しかしながら、特許文献１に示されるシールワッシャは、第１のシール部と第２のシール部のゴム材がワッシャ本体に設けられた貫通孔を通じて連結される複雑な形状であり、成形性が悪いことから、生産性悪化とコスト上昇が予想される。
また、車両への組付け時、シールワッシャは、樹脂成型品にボルトが取付けられた後に挿嵌されるため、組付け作業性が悪い。そこで、シールワッシャを予めボルトに装着してアッセンブリとしておくことが考えられる。しかし、アッセンブリ化するための工程が必要となり、コストがかさむ。また、アッセンブリとしたとしても、輸送時に外れるおそれもある。
また、シールワッシャの第２のシール部は、ボルトの頭部側の軸部外周面に圧接される構成で、軸部の径よりも小径の場合、シールワッシャを装着する際には、軸部の先端側から頭部側まで、第２のシール部を拡径させた状態で挿し通す必要があるが、その間には軸部の径より大径のねじ山を乗り越える必要があり、時間がかかり作業性が悪い。
さらに、シールワッシャがボルトと別体で、第１及び第２のシール部が設けられたことで、シールワッシャとボルト頭部との接触面と、シールワッシャと相手部品との接触面との、２つの接触面が金属面接触するまで締め付ける必要があるので、軸力消費が多くなり、低軸力領域の使用は難しい。

本発明の目的は、生産性が良く、かつ組立て作業性の良い構成で、低軸力領域でも使用可能であり、ワッシャの内外周の止水機能を兼ね備えたねじ締結具を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
頭部と、ねじが形成された軸部と、を有するボルトと、
前記軸部に挿入され頭部に接触するワッシャと、
該ワッシャの外周側に固定されるシール部材と、を有し、
前記ワッシャは、被締結部材に接触する座面と、該座面を取り囲むように設けられた凹部と、を有し、該凹部に前記シール部材が固定され、前記座面が前記被締結部材に接触した状態で前記シール部材が前記被締結部材に止水状態で接触するねじ締結具において、
前記軸部に、前記ワッシャ内周の開口部周縁に全周的に止水状態でかしめ固定されるかしめ部が設けられ、
前記シール部材の外周には、無負荷状態で、前記ワッシャの凹部に接着される前記シール部材の接着部の外径端よりも外側に張出す張出し部を有し、
前記張出し部の前記被締結部材と反対側の背面は、ねじ先端方向に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する傾斜面となっていることを特徴とする。

本発明によれば、ワッシャの内周側の止水は、軸部に設けたかしめ部によって行い、弾性材によるシール部はワッシャの外周側のみでよいので、成形性がよい。
また、ワッシャは、かしめ部によってボルトと一体化されているので、ワッシャをボルトの軸部に挿入する作業が不要で、締結時の組付け作業も簡単である。
また、ワッシャ本体の座面が被締結部材に接触するまでに必要な荷重は、外周側のシール部を圧縮するだけとなるので、低軸力領域の使用が可能となる。

また、仮に、水没したとしても、張り出し部に加わる水圧が張り出し部に作用し、シール部材の接触面圧を高めることができる。
特に、弾性材料の経年劣化により、へたりが生じ、シール部材接触面圧が低下していても、張出し部が、水圧により、接触面圧を発生させることで、止水性能を維持することができる。また、締め付けた状態で外側に膨らむ構成ではなく、無負荷状態で張出す構成としているので、へたりが生じても、張出し形状が維持される。
また、本発明の他の態様は、前記シール部材に、複数の環状凸部が同心円状に設けられ、これら複数の環状凸部の高さが、シール部材の外径端側から内径端側に向かって段階的に低くなっている構成とする。
水の浸入部であるシール部材の外径端側から確実にシール部材を圧縮でき、接触面圧を高くすることができる。また、環状凸部により、被締結部材との接触面積を減らすことで、圧縮荷重を軽減することができ、軸力消費を抑制できる。
また、前記シール部材の内径端部には、欠肉部を設けてもよい。
被締結部材に締結する際に、シール部材の内径端部がワッシャ本体の座面側にはみ出し、はみ出し部が、座面と被締結部材の間で噛み込まれ、軸力低下および止水性能低下が生じるおそれがある。シール部材の内径端部に、欠肉部を設けておけば、シール部材の内径端部のワッシャの座面側へのはみ出しを防止することができ、噛み込みによる軸力低下及び止水性能低下を防止することができる。

また、前記シール部材は、前記ワッシャ本体に設けられた固定孔に嵌合する嵌合部を有する構成とする。
このようにすれば、シール部材が嵌合部で保持されるので、保管時、運搬時、作業時等において、外周部が他の部品等と干渉した場合でも、ワッシャからのシール部材の剥離を防止することができる。
また、前記固定孔と前記嵌合部には、前記固定孔から前記嵌合部が抜ける方向に対して互いに係合する抜け止め部を設けることができる。
このように抜け止め部を設ければ、剥離防止効果を発揮することができる。
また、嵌合部の先端は、ワッシャの頭部側端面と同一面を含む、固定孔の内部側に位置することが好適である。 このようにすれば、装着作業の際に、嵌合部が取付部分と干渉するおそれがなく、スムースに装着することができる。
また、本発明の他の態様は、シール部材は、ワッシャの凹部に接着固定されている。
このようすれば、構成を簡素化することができる。
接着固定する場合にも、シール部材の内径端部には欠肉部を設けることができる。
また、シール部材の内周とワッシャの座面の外周との間に隙間を設けてもよい。
このようにすれば、欠肉部を形成することなく、内径端部の噛み込みを防止することができる。
シール部材は撥水性の部材とすることができる。
撥水性を有していれば、シール部材にへたりが生じても、被締結部材側に撥水性を有していれば、止水性能を維持することができる。

以上の通り、本発明によれば、生産性が良く、かつ組立て作業性の良い構成で、低軸力領域でも使用可能であり、ワッシャの内外周の止水機能を兼ね備えねじ締結具を実現できる。

図１（Ａ）は本発明の参考例に係るねじ締結具の断面図、（Ｂ）はシール部の拡大断面図、（Ｃ）はかしめ部の拡大断面図、（Ｄ）はシール部の欠肉部の他の形態を示す部分断面図である。 図２（Ａ）は図１のねじ締結具の正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線拡大断面図である。 図３（Ａ）は、ねじ締結具、取付板のボルト取付部、車体パネル及びナットの関係を示す斜視図、図３（Ｂ）はねじ締結具をボルト取付部に装着した状態の斜視図である。 図４は締結状態の断面図である。 図５（Ａ），（Ｂ）は、シール部材の内径端部に欠肉部が無い場合のはみ出し状態の説明図、（Ｃ），（Ｄ）は本発明の欠肉部を設けた場合の説明図である。 図６（Ａ）は本発明の実施形態１に係るシール部材の構成例を示す図、（Ｂ）は実施形態２に係るシール部材の構成例を示す図である。 図７は参考例の変形例１に係るシール部材の抜け止め部の構成例を示しており、（Ａ）は抜け止め部の部分平面図、（Ｂ）は（Ａ）の抜け止め部の部分断面図、（Ｃ）は（Ａ）の抜け止め部の他の形態の部分平面図、（Ｄ）は抜け止め部をザグリ形状としたねじ締結具の部分平面図である。 図８（Ａ）は参考例の変形例２に係るシール部材の構成例を示す図、（Ｂ）は本発明の実施形態３に係るシール部材の構成例を示す図である。 図９（Ａ）は参考例の変形例３に係るシール部材の構成例を示す図、（Ｂ）は締め付け圧縮時の膨らみによって張出し部が形成された構成を示す説明図である。

以下に、本発明を、図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
まず、本発明の参考例１に係るねじ締結具の全体構成について、図１（Ａ）及び図２を参照して説明する。図１（Ａ）は、本参考例に係るねじ締結具のワッシャ部分を断面にして示す一部断面正面図、図２（Ａ）乃至（Ｃ）はねじ締結具の外観を示す図である。以下の説明では、主として図１（Ａ）を参照し、必要に応じて図２を参照して説明するものとする。
このねじ締結具１は、頭部２と、ねじ部１３が形成された軸部４と、を有するボルト１
０と、軸部４に嵌合するシール部材４０付きのワッシャ２０と、をカシメ固定して一体的に組付けた構成となっている。
頭部２は、頂部側の長方形状等の四角形状の大径部２ａと、軸部４側の円柱状の小径部２ｂとを有し（図２（Ａ），（Ｂ）参照）、小径部２ｂが大径部２ａの対向する２辺間の間隔よりも小径となっている。小径部２ｂの軸部４側の端面が頭部座面２ｃとなっており、軸部４に挿入されたワッシャ２０が接している。
軸部４は、頭部２側からねじ先に向けて、ワッシャ２０が装着される嵌合軸部１１と、ねじの無い首下部１２と、ねじが形成されたねじ部１３と、ねじ部１３の先端からさらにねじ先側に延びるねじの無い小径のガイド部１４とから構成されている。嵌合軸部１１の径は、ねじ成形前径、首下部１２の径は、ねじ部１３の谷径以上、ガイド部１４は要求寸法に応じた径である。
軸部４には、首下部１２と嵌合軸部１１の境界部に、ワッシャ２０の開口部周縁に全周的に止水状態で接触する環状のかしめ部３０が設けられ、このかしめ部３０と頭部座面２ｃとの間でワッシャ２０が軸方向に移動不能に固定されている。

図１（Ｃ）は、このかしめ部３０を拡大して示している。
かしめ部３０は、首下部１２の嵌合軸部１１との境界部が中心軸線Ｎに対して直交方向外側に向けて断面山形に張り出した構成で、張り出した外径側の先端部３０ａはワッシャ２０の金属の座面２１に円環状に被さっている。
一方、かしめ部３０がワッシャ２０の開口部周縁２２と接する面は、かしめ部３０の最大径となる先端部３０ａから径方向中心側に向かって徐々に頭部２側に傾斜する傾斜面３１となっている。ワッシャ２０の開口部周縁２２の形状も、かしめ部３０の傾斜面３１に倣った傾斜面となっている。このかしめ部３０の傾斜面３１と開口部周縁２２の形状については、図示するような円錐面状になるとは限らず、かしめ加工時に接触面間に加わる力と各部材の塑性変形によって種々の形状となるが、基本的にくさび状に食い込み、止水状態で接触している。
本実施形態１のねじ部３は転造によって成形されるもので、かしめ部３０についても転造時に成形される。すなわち、首下部１２の転造時に、図１（Ｃ）に１点鎖線で示す素材部分１５を径方向内方に圧縮することにより、金属材料の一部を変形させてかしめ部３０を成形するもので、開口部周縁角部が圧潰されてかしめ部３０の傾斜面３１がくさび状に食い込み、外径側の先端部３０ａがワッシャ２０の座面２１の開口部周縁２２に円環状に被着される。かしめ部３０は首下部１２とワッシャ２０の座面２１との付け根に位置する首下部３２に対応する。首下部３２は、テーパ形状又は複合Ｒ形状等となっている。

次に、図１（Ａ），（Ｂ）を参照して、ワッシャ２０について説明する。
ワッシャ２０は金属製で、ワッシャ２０の座面２１を全周的に取り囲むように配置される弾力性を有する環状のシール部材４０が設けられている。ワッシャ２０には、このシール部材４０が装着される環状の凹部２４が設けられている。
凹部２４は、座面２１と平行な底面２４ａと、底面２４ａと座面２１の間の段差部２４ｂとを有し、底面２４ａにシール部材４０の端面が密接した状態で装着され、段差部２４ｂにシール部材４０の内周面が接触した状態で装着されている。円環状のシール部材４０は、後述する締め付け時に被締結部材との接触圧によって圧縮変形し、シール部材４０にて取り囲まれるワッシャ２０の座面２１が被締結部材に着座することで、軸力を確実に確保することができる。
また、シール部材４０は、ワッシャ２０の外端部に設けた凹部２４に装着されているので、ワッシャ２０の座面２１の面積を大きくとることができ、また、被締結部材の穴径が異形の場合や、円形でも一般的な穴径よりも大きい場合でも、軸力受圧面積を確保するために、容易に設計することができる。

次に、シール部材４０について、主として図１（Ｂ）を参照し、一部図２（Ｃ）を補完的に参照して、詳細に説明する。
シール部材４０には、図１（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、同心円状に、複数、この実施形態では、２つの環状凸部４１ａ〜４１ｂが設けられている。以下の説明では、外径側から内径側に向かって、第１環状凸部４１ａ、第２環状凸部４１ｂと、それぞれ区別し
て説明するものとする。なお、環状凸部の数については、２つを例示して説明するが、これに限定されるものではなく、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
第１環状凸部４１ａ、第２環状凸部４１ｂは、いずれも、その突出端部が、ワッシャ２０の座面２１を基準にして、座面２１よりも所定高さだけ軸部４の先端側に突出している。この突出高さは、最も外側に位置する第１環状凸部４１ａの高さｔ１が最も高く、第２環状凸部４１ｂの突出高さｔ２の順に、段階的に低くなっている。図では、各突出高さは誇張して示している。
この突出高さは、第１環状凸部４１ａの頂部、第２環状凸部４１ｂの頂部を結ぶ線Ｌが１直線上に配置され、この線Ｌの軸直角方向に対する角度θは、概ね０〜３°程度に設定されている。０〜３°は一つの目安であって、３°以上でもよい。角度θは、第１環状凸部４１ａ及び第２環状凸部４１ｂの突出高さｔ1,ｔ２と、各頂部間の径方向の間隔（ピッチ）とによって定まるもので、各頂部間の間隔が小さくなれば大きくなり、頂部間の間隔が大きければ小さくなる。具体的には、径方向の間隔が０．５〜３ｍｍ程度、突出高さが０．２ｍｍ程度を想定している。径方向の間隔や突出高さの数値は、一例であって、これらの数値に限定されるものではない。突出高さについては、シール部材４０の材質、弾性特性、表面状態、ぬれ性等によって決定されるものであり、径方向の間隔と突出高さから角度θが設定される。
また、第１環状凸部４１ａと第２環状凸部４１ｂの間には環状の第１谷底部４３ａが設けられ、この第１谷底部４３ａは、ワッシャ２０の座面２１よりも所定量凹んだ位置にある。

シール部材４０の座面２１に隣接する内径端部には、欠肉部４０ａが設けられている。欠肉部４０ａは、ワッシャ２０の座面２１よりも凹んだ環状の溝形状で、座面２１よりも低い環状の溝底部４０ａ１と、内周側傾斜面４０ａ２と、外周側傾斜面４０ａ３と、を備えている。内周側傾斜面４０ａ２は、溝底部４０ａ１から軸部の先端側に向けて徐々に内側に変位するように傾斜して座面２１の外径端２１ａまで延び、外周側傾斜面４０ａ３が軸部４の先端に向けて徐々に外側に開くように傾斜して第２環状凸部４１ｂの頂部まで延びている。
欠肉部４０ａは、上記溝形状に限定されず、たとえば、図１（Ｄ）に示すように、角部を直線状（円錐面状）に切り欠いた面取り部４０ａ５によって構成してもよい。この面取り部４０ａ５の内径端は、ワッシャ２０の座面２１と同一高さに位置しているが、座面２１よりも低くなっていてもよい。これらの欠肉部４０ａの構成は例示であって、これらの形状に限定されるものではなく、シール部材４０の内径端部の肉を所定幅にわたって切り欠いた種々の形状を選択することができる。
一方、シール部材４０の外周面４０ｃは、無負荷状態でワッシャ２０の外径端よりも小さい、ストレート形状となっている。外周面の断面形状は、ストレート形状に限定されず、抜き勾配等のテーパ形状でもよいし、外側に膨らんだ形状でもよく、最大径がワッシャ２０の外径よりも小さくなっていればよい。このようにすれば、輸送時、組付け時の引っ掛け等により剥がれることを防止することができる。この実施形態では、締付けた場合に、図１（Ｂ）及び図４に示すように、シール部材４０の外周面には外側へ張出す肉の膨らみによって張出し部４０ｂが構成される。張出し部４０ｂは、ワッシャ２０の凹部２４に接着されるシール部材４０の接着部の外径端４０ｂ２よりも外側に張出した部分であり、図示例では、ワッシャ２０の外径端より大径に張出している。張出し部４０ｂの頂部と反対側の背面４０ｂ１は、ねじ先端方向に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する傾斜面となる。また、図示例のように、無負荷時のシール部材４０の外周面４０ｃがストレートの形状であっても、圧縮代（突出高さ）を大きくしておけば、張出し量を大きくすることができる。
図示の形態では、張出し部４０ｂの最大径がワッシャ２０の外径よりも大径となっているが、ワッシャ２０の外径より小径であってもよい。

シール部材４０は、射出成型によってワッシャ２０と一体成形されるもので、ワッシャ２０の凹部２４には、軸方向に貫通する固定孔２３が周方向に複数設けられており、シール部材４０の裏面には、この固定孔２３に嵌合するシール材流入部（嵌合部）４２が成形されている。このシール材流入部４２は軸方向に直線的に延びる円柱形状で、固定孔２３に対して嵌合している。
このシール材流入部４２の抜け止め構造として、図２（Ｂ）,（Ｄ）に示すように、ワ
ッシャ２０の頭部側端面２５に固定孔２３を連結するような環状溝３２３ａを設け、環状溝３２３ａに流入固化したランナ部３４２ａによって、抜け止め部を構成している。上記したランナ部３４２ａの溝幅最小径は、頭部２の最大径部、図示例では大径部２ａの角部の外接円Ｃ１よりも外側に位置している。このようにすれば、頭部２を回避して金型の型面によってランナ部３４２ａを密閉することができ、成形が容易となる。
このようにすれば、シール部材４０がランナ部３４２ａで保持され、保管時、運搬時、作業時等において、外周部が他の部品等と干渉した場合でも、ワッシャ２０からシール部材４０が剥離することを防止することができる。
なお、ワッシャ２０の頭部側端面２５に露出するシール材流入部４２及びランナ部３４２ａの露出面は、頭部側端面２５と同一面となっている。シール材流入部４２及びランナ部３４２ａは、ワッシャ２０の頭部側端面２５から突出していないこと、言い換えれば、頭部側端面２５と同一面を含み、頭部側端面２５よりも凹状に窪んでいることが好ましい。
なお、シール部材４０は、特に射出成型する必要はなく、別成形として、後から組み付ける構成としてもよい。
シール部材４０の材料としては、各種樹脂及び各種ゴム材料を用いることができるが、撥水性を備えていれば、より止水効果が向上する。
シール部材４０の撥水性については、例えば、接触角が９０°以上、より好ましくは１００°以上の撥水性材料（ＪＩＳＲ３２５７「基板ガラス表面の濡れ性試験方法」に準拠）を用いれば、経年変化によって、シール部材４０の接触面圧が低下し、さらに、反発力がゼロになって、撥水性によって、止水機能を有する。特に、接触する相手材の表面が撥水加工されていることが好適である。

次に、図３を参照して、本参考例のねじ締結具による締結作業について説明する。
図３（Ａ）に示すように、ねじ締結具１は、たとえば、車体の内装部品あるいは外装部品である樹脂パネル等の取付板３００に設けられたボルト取付部３０１に頭部２が保持され、軸部４が取付板３００に対して直角に突出する状態に維持される。
ボルト取付部３０１は、取付板３００に対して所定間隔を隔てて平行に配置される四角形状の保持板３０３と、保持板３０３の３辺を取付板３００に支持する支持壁３０４を備え、保持板３０３の一辺側が開放された扁平なボックス形状となっている。保持板３０３には開放側の端辺から保持板３０３のほぼ中央まで直線的に延びる溝３０２が設けられている。取付板３００と保持板３０３との間隔は、頭部２の大径部２ａの厚みより若干大きく、溝３０２は、頭部２の小径部２ｂが挿通可能な幅を有している。
ねじ締結具１の装着作業は、頭部２の大径部２ａの天面を、取付板３００に沿ってスライドさせ、小径部２ｂを保持板３０３の溝３０２に差し入れ、図３（Ｂ）に示すように装着する。
この装着作業の際に、図４に示すように、シール材流入部４２及びランナ部３４２ａの露出面が固定孔２３が開口するワッシャ２０の頭部側端面２５と同一面となっているので、シール材流入部４２がボルト取付部３０１の保持板３０３に干渉するおそれがなく、スムースに装着することができる。シール材流入部４２及びランナ部３４２ａがワッシャ２０の頭部側端面２５よりも突出していると、寸法によっては、ボルト取付部３０１の保持板３０３と干渉し、装着に支障がでるおそれがある。
一方、軸部４については、軸部４を被締め付け材である車体パネル１００の軸穴１０１に挿入し、車体パネル１００の内側に突出する軸部４にナット２００を締め付け固定する。図４は、締め付け固定された状態を示している。締め付け時には、まず、シール部材４０が車体パネル１００に接触し、締め付け力が増大するにつれて、シール部材４０が軸方向に圧縮され、金属製のワッシャ２０の座面２１が車体パネル１００に着座し、さらに締め付けることで、ワッシャ２０の座面２１と車体パネル１００との金属接触により、所要の軸力が発揮されるので、長期にわったって、適正な軸力が維持される。
また、上記したように、かしめ部３０によってワッシャ２０をボルト１０に一体的に固定して一つのねじ締結具１としているので、部品点数を減らすことができるとともに、軽量化を図ることができ、また、締結作業も一つのねじ締結具１を締め付けるだけでよいの
で、作業性が飛躍的に向上する。

特に、シール部材４０を軸部４の中心軸線を含む面で切断した断面形状は角が面取りされた四角形状で、内周側角部に欠肉部４０ａが設けられているので、圧縮されたシール部材４０が座面２１側にはみ出して噛みこむおそれが無く、軸力低下及び止水性能低下を防止できる。
この「はみ出し」について、図５を参照して説明する。
図５（Ａ）は、比較例として、シール部材４０の内径端部４０ａ´に、欠肉部４０ａが無い場合を仮想的に示している。この場合、図５（Ｂ）に示すように、ワッシャ２０の座面２１と被締結部材との間でシール部材４０が圧縮されると、シール部材４０の内径端部４０ａ´がワッシャ２０の座面２１側にはみ出し、ワッシャ２０の座面２１と被締結部材の間で、はみ出し部Ｗを噛み込むおそれがある。
これに対して、本実施形態のように、シール部材４０の内径端部に欠肉部４０ａを設けておけば、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、シール部材４０が圧縮されても、座面２１側にはみ出さない。

止水機能について
次に、図４を参照して止水機能について説明する。
図４に示すように、頭部２側は外部空間に露出しており、水の浸入ルートは、ワッシャ２０の内周側、すなわち、頭部座面２ｃとワッシャ２０の頭部側端面２５との接触面間の隙間からワッシャ２０の内周とボルト１０の嵌合軸部１１及び首下部１２との嵌合面間の隙間を伝って車体パネル１００の軸穴１０１側に至るルートと、ワッシャ２０の外周側、すなわち、ワッシャ２０の座面２１と車体パネル１００との接触面間から車体パネル１００の軸穴１０１に至る第２ルートがある。
第１ルートについては、ワッシャ２０の開口部周縁２２に密接するかしめ部３０によって止水される。特に、かしめ部３０は、傾斜面３１がワッシャ２０の内周の開口部周縁２２にくさび状に食い込んで接触圧が高く保持されているので、優れたシール性が維持されている。
一方、第２ルートについては、ワッシャ２０の外周に設けられたシール部材４０によって、シールされる。
第１環状凸部４１ａ,第２環状凸部４１ｂのシール作用について
水の浸入部であるシール部材４０の外径端側から確実にシール部材４０を圧縮でき、接触面圧を高くすることができる。また、第１,第２環状凸部４１ａ,４１ｂにより、被締結部材との接触面積を減らすことで、圧縮荷重を軽減することができ、軸力消費を抑制できる。また、ワッシャ２０の外径端より大径に張出す張出し部４０ｂが形成されるので、第１環状凸部４１ａの被締結部材との接触面積がワッシャ２０よりも広い範囲に拡がり、全体としては軸力消費を抑制しつつ、シール性を高くすることができる。
また、シール部材４０で、へたりが生じたとしても、上記したように、シール部材４０が撥水性を有する材料で構成されていれば、止水性能を維持することもできる。
さらに、ワッシャ２０の外径端より大径に張出す張出し部４０ｂが形成されるので、仮に、水没したとしても、水圧が張出し部４０ｂに作用し、シール部材４０の接触面圧、この実施形態では第１環状凸部４１ａのシール面圧を確保することができ、止水効果が高ま
る。水圧は張出し部４０ｂの頂部と反対側の背面４０ｂ１に作用し、張出し部４０ｂを被締結部材に向けて押し付けて、第１環状凸部４１ａのシール面圧を高める効果を奏する。

次に、本発明のシール部材の実施形態および上記参考例の各種変形例について説明する。以下の説明では、主として上記参考例と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態１
図６（Ａ）は、実施形態１を示している。
図６（Ａ）に示すように、シール部材４０には、無負荷状態でワッシャ２０の外径端よりも大径に張出す張出し部４０ｂを全周的に設けることもできる。この形態では、第１環状凸部４１ａの一部が外方に張出しており、第１環状凸部４１ａの頂部４１ａ1が、ワッ
シャ２０の外径線Ｍを跨いで、その内側から外側まで延びる幅広の構成となっている。また、張出し部４０ｂの頂部と反対側の背面４０ｂ１は、ねじ先端方向に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する傾斜面となっている。なお、背面４０ｂ１の形状は、図６（Ａ）の形状に限定されない。

実施形態２
図６（Ｂ）は、実施形態２を示している。
図６（Ｂ）は、環状凸部を設けずに、シール部材２４０の被締結部材側の面を平坦なシール面２４１とした構成となっている。この場合でも、外径側に張出し部４０ｂを設けることができるし、内径側に欠肉部４０ａを設けることができる。
シール面２４１はワッシャ２０の座面２１を基準にして、座面２１よりも所定高さｔだけ軸部４の先端側に突出している。
この態様のシール部材２４０は、ワッシャ２０の座面２１が被締結部材に接触するまでに必要な荷重は、上記参考例に比較して高くなるものの、シール部材４０を圧縮するだけなので、上記実施形態と同様に低軸力領域の使用が可能となる。
なお、シール面２４１は、ねじ軸の中心線に対して直交する平面となっているが、二点鎖線で示すように、内径端側から外径端に向けて下方（軸部の先端側）に傾斜する傾斜角を有する構成となっていてもよい。

変形例１
図７は、上記参考例の変形例１を示している。
この変形例１は、シール部材４０の抜け止め部の変形例である。
図７（Ａ），（Ｂ）は、固定孔２３の裏面（頭部側）側の開口縁に面取り部２３ａを設けた構成例である。シール材流入部４２の先端部には、径大に膨出する膨出部４２ａが設けられ、膨出部４２ａが面取り部２３ａに係合してシール材流入部４２の抜け止めが図られている。面取り部２３ａは固定孔２３の開口角部を円錐面形状にカットした構成で、膨出部４２ａの面取り部２３ａとの接触面は、面取り部２３ａに対応して頭部側に向けて逆円錐面形状に拡径する構成となっている。この変形例では、膨出部４２ａと面取り部２３ａが、固定孔２３からシール材流入部４２が抜ける方向に対して互いに係合する抜け止め部を構成している。
このようにシール部材４０が膨出部４２ａで保持されるので、保管時、運搬時、作業時等において、外周部が他の部品等と干渉した場合でも、ワッシャ２０からシール部材４０が剥離することを防止することができる。
なお、ワッシャ２０の頭部側端面２５に露出するシール材流入部４２の露出面４２ｂは、ワッシャ２０の頭部側端面２５から突出していないこと、言い換えれば、頭部側端面２５と同一面を含み、頭部側端面２５よりも凹状に窪んでいることが好ましい。
この固定孔２３の面取り部２３ａも、図７（Ａ）に示すように、頭部２の最大径部、図示例では大径部２ａの角部の外接円Ｃ１よりも外側に位置させることにより、頭部２を回避して金型の型面によって面取り部２３ａを密閉することができ、成形が容易となる。頭部２の径が大きく、外接円Ｃ１が、図７（Ｃ）に示すように、面取り部２３ａに近接する場合には、面取り部２３ａの形状を、面取り部２３ａの外周円を一部切断したカット部２３ｂを有するような優弧形状とすることもできる。
なお、抜け止め部の形状としては、上記したような円錐形状の膨出部４２ａと面取り部２３ａに限るものではなく、たとえば、図７（Ｄ）に示すような、段差のついた円筒状のザグリ部２２３ａとなっていてもよい。すなわち、膨出部４２ａがザグリ部２２３ａに係合してシール材流入部４２の抜け止めが図られる。

変形例２
図８（Ａ）は、変形例２を示している。
図８（Ａ）は、最も単純な例で、単純な平ワッシャ形状のシール部材３４０で、内周面３４４と外周面３４５は、座面２１に対して直交する方向に直線状に延び、シール面３４１と反対側の背面が、凹部２４の底面２４ａに接着材３４３によって貼り付けられている。この場合にも、締め付け時におけるシール部材３４０の内径端の噛み込みを防止するために、シール部材３４０の内径端に欠肉部３４０ａが設けられている。型成形ではないので、欠肉部３４０ａは、複雑な形状ではなく、面取り形状によって構成することができる。
このような貼り付け構成のシール部材３４０の形態は、型成形が困難な材料を使用する場合に好適である。
なお、この形態例では、接着材３４３を使用しているが、シール部材３４０の材料が溶着可能な材料であれば溶着することも可能であるし、機械的に結合してもよい。さらに、機械的な結合を接着材による結合を組み合わせてもよい。

実施形態３
図８（Ｂ）は、本発明の実施形態３を示している。
この実施形態３は、シール部材３４０の外周に、無負荷状態で、ワッシャ２０の外径端よりも外側に張出す張出し部４０ｂを設けたものである。

変形例３
図９は、変形例３を示している。
図９（Ａ）には無負荷状態、図９（Ｂ）には、図９（Ａ）の無負荷状態から締め付けて外周面３４５に張出し部３４０ｂが形成された状態が示されている。このように、無負荷状態でシール部材３４０の外周面３４５がストレートの形状であったとしても、外側への膨らみによって張出し部３４０ｂが形成され、圧縮代を大きくしておけば、張出し量を大きくすることができる。
図示例では、無負荷時のシール部材３４０の外周面３４５はワッシャ２０の外周面とほぼ同一径で、膨らんだ分だけワッシャ２０の外周面から張り出すことになる。シール部材３４０の外径は、ワッシャ２０の外径よりも小径であってもよく、要するに外周面の膨らみによって形成される張出し部が、ワッシャ２０の外径よりも大径となるように構成されていればよい。なお、無負荷状態のシール部材３４０の外周面３４５の形状については、直線状には限定されない。
また、この変形例３は、シール部材３４０の内径端の噛み込みを防止するために、シール部材３４０の内周面３４４と、ワッシャ２０の段差部２４ｂとの間に、隙間ｇが設けられている。このように隙間ｇを設ければ、変形例４のような欠肉部３４０ａが不要である。
隙間ｇの大きさは、シール部材の内周面も、締め付け時に内側に変形するので、変形を吸収可能な大きさに設定される。

なお、上記参考例及びシール部材の各実施形態及び変形例では、凹部２４については、外側が開放された構成となっているが、開放された構成に限定されず、外側が開放されない凹溝形状となっていてもよい。また、頭部２が、部品を保持するための特殊形状となっているが、このような部品保持用に限定されるものではない。また、かしめ部について、ねじの転造と同時にかしめるものについて説明したが、首下部に、かしめるための段差部を設け、軸方向にかしめることによっても成形することができる。

１ ねじ締結具
１０ ボルト
２ 頭部
２ａ 大径部、２ｂ 小径部、２ｃ 頭部座面
４ 軸部
１１ 嵌合軸部、１２ 首下部、１３ ねじ部、１４ ガイド部、１５ 素材部分
２０ ワッシャ
２１ 座面、２１ａ 外径端、
２２ 開口部周縁、
２３ 固定孔、２３ａ 面取り部
２２３ａ ザグリ部
３２３ａ 環状溝、３４２ａ ランナ部
２４ 凹部、２４ａ 底面、２４ｂ 段差部
２５ 頭部側端面
３０ かしめ部
３１ 傾斜面、３２ 斜面
３０ａ 先端部
４０ シール部材、
４０ａ 欠肉部、
４０ａ1 溝底部、４０ａ２ 内周傾斜面、４０ａ３ 外周傾斜面
４０ａ５ 面取り部
４０ａ´ 内径端部
４０ｂ 張出し部
４０ｂ１ 背面
４０ ｃ シール部材の外周面
４１ａ，４１ｂ 第１，第２環状凸部
４２ シール材流入部（嵌合部）、４２ａ 膨出部、４２ｂ 露出面、
４３ａ 第１谷底部
２４０ シール部材
２４１ シール面
３４０ シール部材
３４０ａ 欠肉部
３４３ 接着材
３４４ 内周面、３４５ 外周面
３４０ｂ 張出し部
１００ 車体パネル（被締結部材）、１０１ 軸穴
２００ ナット
３００ 取付板
３０１ ボルト取付部、３０２ 溝、１０３ 保持板、３０４ 支持壁

Claims (10)

1. 頭部と、ねじが形成された軸部と、を有するボルトと、
   前記軸部に挿入され頭部に接触するワッシャと、
   該ワッシャの外周側に固定されるシール部材と、を有し、
   前記ワッシャは、被締結部材に接触する座面と、該座面を取り囲むように設けられた凹部と、を有し、該凹部に前記シール部材が固定され、前記座面が前記被締結部材に接触した状態で前記シール部材が前記被締結部材に止水状態で接触するねじ締結具において、
   前記軸部に、前記ワッシャ内周の開口部周縁に全周的に止水状態でかしめ固定されるかしめ部が設けられ、
   前記シール部材の外周には、無負荷状態で、ワッシャの凹部に接着されるシール部材の接着部の外径端よりも外側に張出す張出し部を有し、
   前記張出し部の前記被締結部材と反対側の背面は、ねじ先端方向に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する傾斜面となっていることを特徴とするねじ締結具。
2. 前記シール部材には、同心円状に複数の環状凸部が設けられ、該複数のシール用環状凸部の高さは、前記シール部材の外径端側から内径端側に向かって段階的に低くなっている請求項１に記載のねじ締結具。
3. 前記シール部材の内径端部には欠肉部が設けられている請求項１または２に記載のねじ締結具。
4. 前記シール部材は、前記ワッシャに設けられた固定孔に嵌合する嵌合部を有している請求項１乃至３のいずれか１項に記載のねじ締結具。
5. 前記固定孔と前記嵌合部には、前記固定孔から前記嵌合部が抜ける方向に対して互いに係合する抜け止め部が設けられている請求項４に記載のねじ締結具。
6. 前記嵌合部の先端は、前記ワッシャの頭部側端面と同一面を含む、前記固定孔の内部側に位置する請求項４又は５に記載のねじ締結具。
7. 前記シール部材は、前記ワッシャの凹部に接着材によって貼り付けられている請求項１または２に記載のねじ締結具。
8. 前記シール部材の内径端部には欠肉部が設けられている請求項７記載のねじ締結具。
9. 前記シール部材の内周とワッシャの座面の外周との間に隙間が設けられている請求項７に記載のねじ締結具。
10. 前記シール部材は撥水性の部材である請求項１乃至９のいずれか１項に記載のねじ締結具。

Images