JP6987214B2 - 締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、締結構造に関する。

従来から、ボルトによって２つの固定部材を固定する際、固定部材とボルトとの間のシール性を確保するためのシールワッシャが知られている。シールワッシャとしては、例えば金属によってリング状に形成されたワッシャ本体と、ワッシャ本体の表面に弾性材料によって形成されたシール部と、を備えるものがある。シールワッシャは、ボルトの頭部又はボルトの頭部に接するワッシャと、固定部材との間をシール部によってシールする。
しかしながら、例えば絶縁被膜を有する複数の部材を締結固定する場合等では、シール性を確保しながら複数の部材を同電位に導通させることが困難になる可能性があった。

日本国特開２０１３−２６２１号公報

本発明が解決しようとする課題は、シール性を確保しながら複数の固定部材を導通状態で固定することができる締結構造を提供することである。

実施形態の締結構造は、ワッシャと、導電性の環状部材と、導電性のねじと、を備える。ワッシャは、導電性の本体と、第１シール部と、第２シール部と、を備える。本体は、環状の板状体と、突出部と、を有する。突出部は、板状体の外周部から厚さ方向に突出する。第１シール部は、板状体の内周部での内周面及び厚さ方向の両面を覆う。第２シール部は、突出部の少なくとも先端部を覆う。環状部材は、ワッシャの厚さ方向での突出部と同じ側で本体及び第１シール部に接するとともに、第２シール部とともに第１固定部材に接する。ねじは、第１固定部材と第１固定部材の厚さ方向での第２シール部及び環状部材とは反対側に配置される第２固定部材とを固定する。ねじは、頭部と、軸部と、を有する。頭部は、ワッシャの厚さ方向での突出部とは反対側で第１シール部に接する。軸部は、ワッシャ、環状部材及び第１固定部材の貫通孔に挿入されるとともに第２固定部材に電気的な接続状態で固定される。

実施形態の締結構造の斜視図。 実施形態の締結構造の分解斜視図。 実施形態の締結構造の締結前後を示す断面図。

以下、実施形態の締結構造を、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の締結構造１０の斜視図である。図２は、実施形態の締結構造１０の分解斜視図である。図３は、実施形態の締結構造１０の締結前後を示す断面図である。
以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、締結構造１０の左右方向は、Ｘ軸方向と平行である。締結構造１０の前後方向は、Ｙ軸方向と平行である。締結構造１０の軸線方向は、Ｚ軸方向と平行である。

実施形態の締結構造１０は、例えば、電気設備等に備えられる各種の盤の筐体に設けられている。盤は、電力変換装置、電源装置及びモータ駆動装置等を構成する配電盤、分電盤及び制御盤等である。筐体は、各種の電気機器を内部に収容する。各種の電気機器は、変圧器、開閉器、遮断器、計測機器及び制御装置等を備える。

図１、図２及び図３に示すように、実施形態の締結構造１０は、ねじ１１と、第１ワッシャ（請求項１のワッシャの一例）１２と、第１ワッシャ１２に重ね合わせて用いる第２ワッシャ（請求項の環状部材の一例）１３と、を備える。締結構造１０は、例えば、厚さ方向に積層配置される第１固定部材２１及び第２固定部材２２を固定する。第１固定部材２１及び第２固定部材２２の厚さ方向は軸線方向と平行である。

第１固定部材２１及び第２固定部材２２は、導電性の各本体２１ａ，２２ａと、電気的絶縁性の各被膜（被覆層）２１ｂ，２２ｂと、を備える。各被膜２１ｂ，２２ｂは、各本体２１ａ，２２ａの表面を覆う。第１固定部材２１及び第２固定部材２２は、締結構造１０の非締結状態で互いの被膜２１ｂ，２２ｂを介して接することにより電気的に絶縁されている。

ねじ１１は、導電性の材料によって形成されている。ねじ１１は、頭部３１と、頭部３１から突出する軸部３２と、を備える。
頭部３１は、軸線方向での軸部３２側の端部に設けられたフランジ部３１ａを備える。フランジ部３１ａの外形は、例えば頭部３１の表面から径方向外方に突出する円環板状である。径方向は軸線方向に直交する方向と平行である。フランジ部３１ａの軸線方向での軸部３２側の表面は、締結構造１０の締結状態で第１ワッシャ１２に接する座面３１Ａである。座面３１Ａの外径は頭部３１の端部の外径よりも大きい。

軸部３２は、頭部３１のフランジ部３１ａ側の端面に接続されている。軸部３２の外径は頭部３１の端部の外径よりも小さい。軸部３２は、軸線方向での頭部３１側の基部から先端に亘ってねじ山が設けられたねじ部３２ａを備える。

軸部３２は、第１ワッシャ１２、第２ワッシャ１３及び第１固定部材２１の貫通孔２１ｃに挿入される。軸部３２は、例えば、ねじ部３２ａが第２固定部材２２の雌ねじ２２ｃに嵌め合わされることによって第２固定部材２２に締結固定される。例えば、第１固定部材２１の貫通孔２１ｃを形成する壁面は電気的絶縁性の被膜２１ｂによって被覆されている。第２固定部材２２の雌ねじ２２ｃは導電性の本体２２ａによって形成され、雌ねじ２２ｃの表面は電気的絶縁性の被膜２２ｂから露出している。

第１ワッシャ１２の外形は、例えば貫通孔が形成された底部を有する円筒状である。第１ワッシャ１２は、底部を各固定部材２１，２２とは反対側に向けて配置されている。第１ワッシャ１２は、導電性の本体４１と、本体４１の一部を被覆する電気的絶縁性の第１シール部４２及び第２シール部４３と、を備える。
本体４１の外形は、例えば周方向の断面がＬ字型の円環状である。本体４１は、板状体５１と、突出部５２と、径方向突出部５３とを備える。

板状体５１の外形は、例えばＺ方向を軸線方向とする円環板状である。板状体５１の内径は、軸部３２の外径よりも大きく、フランジ部３１ａの座面３１Ａの外径よりも小さい。板状体５１の外径はフランジ部３１ａの座面３１Ａの外径よりも大きい。板状体５１の一部は、締結構造１０の締結状態でねじ１１の座面３１Ａと第２ワッシャ１３とによって軸線方向の両側から挟み込まれる。

突出部５２の外形は、例えばＺ方向を軸線方向とする円筒状である。突出部５２は、板状体５１の外周部５１ａから厚さ方向に突出する。板状体５１の厚さ方向は軸線方向と平行である。
径方向突出部５３の外形は、例えばＺ方向を軸線方向とする円環板状である。径方向突出部５３は、突出部５２の軸線方向での先端部５２ａから径方向の内方及び外方に突出する。

第１シール部４２の外形は、例えば軸線方向の両端部が径方向外方に屈曲した円筒状である。第１シール部４２は、例えば樹脂又はゴム等の電気的絶縁性の弾性材料によって形成されている。第１シール部４２は、板状体５１の内周部５１ｂでの内周面５１Ｂ及び厚さ方向の両面５１ｂＡ，５１ｂＢを覆う。第１シール部４２は、締結構造１０の締結状態でねじ１１の座面３１Ａと第２ワッシャ１３とによって軸線方向の両側から挟み込まれる。

第２シール部４３の外形は、例えば周方向に沿って凹溝が形成された円環状である。第２シール部４３は、例えば樹脂又はゴム等の電気的絶縁性の弾性材料によって形成されている。第２シール部４３は突出部５２の少なくとも先端部５２ａ及び径方向突出部５３の表面を覆う。第２シール部４３は、締結構造１０の締結状態で第１固定部材２１に接する。

第２ワッシャ１３は、例えば菊座（歯付き座金）である。第２ワッシャ１３は、例えば、円環板状部１３ａと、複数の外歯（請求項の歯部の一例）１３ｂとを備える。
円環板状部１３ａの内径は、軸部３２の外径よりも大きく、第１ワッシャ１２の第１シール部４２の内径よりも小さい。円環板状部１３ａは、締結構造１０の締結状態で第１ワッシャ１２の第１シール部４２及び第１固定部材２１に接する。

複数の外歯１３ｂは、円環板状部１３ａの外周部に周方向に沿って所定間隔を空けて配置されている。複数の外歯１３ｂの外径は、第１ワッシャ１２の第１シール部４２の外径よりも大きく、かつ第１ワッシャ１２の第２シール部４３の内径よりも小さい。

複数の外歯１３ｂは、例えば、周方向に沿って交互に軸線方向の異なる方向に屈曲しながら円環板状部１３ａの外周部から径方向外方に突出する。複数の外歯１３ｂのうち軸線方向での第１ワッシャ１２側に屈曲する外歯１３ｂは、締結構造１０の締結状態で第１ワッシャ１２の板状体５１に接する。複数の外歯１３ｂのうち軸線方向での第１固定部材２１側に屈曲する外歯１３ｂは、締結構造１０の締結状態で第１固定部材２１の被膜２１ｂを貫通して本体２１ａに接する。

図１及び図３に示すように、例えば、第２固定部材２２の本体２２ａは接地されている。第１固定部材２１及び第２固定部材２２は締結構造１０の非締結状態で電気的に絶縁されているので、第１固定部材２１の本体２１ａの電位は不定である。

締結構造１０の締結状態では、ねじ１１のねじ部３２ａと第２固定部材２２の雌ねじ２２ｃとは、嵌め合わされることによって導通状態となる。ねじ１１と第２固定部材２２の本体２２ａとは、同電位である。ねじ１１のフランジ部３１ａと第１ワッシャ１２の板状体５１とは、接することによって導通状態となる。ねじ１１と第１ワッシャ１２の本体４１とは、同電位である。

第２ワッシャ１３の複数の外歯１３ｂと第１ワッシャ１２の板状体５１及び第１固定部材２１の本体２１ａとは、接することによって導通状態となる。第１ワッシャ１２の本体４１と第２ワッシャ１３と第１固定部材２１の本体２１ａとは、同電位である。第１固定部材２１及び第２固定部材２２の互いの本体２１ａ，２２ａは、ねじ１１、第１ワッシャ１２の本体４１及び第２ワッシャ１３を介して導通状態及び同電位である。

締結構造１０の締結状態では、第１ワッシャ１２の第１シール部４２は、ねじ１１の座面３１Ａと第２ワッシャ１３とによって軸線方向の両側から挟み込まれる。ねじ１１の座面３１Ａと第２ワッシャ１３との間は、第１シール部４２によってシールされる。第１ワッシャ１２の第２シール部４３は、第２ワッシャ１３よりも径方向外方で第１固定部材２１に接する。第１ワッシャ１２の本体４１と第１固定部材２１との間は第２シール部４３によってシールされる。

以上説明した実施形態によれば、有底円筒状の第１ワッシャ１２を備えることにより、第１ワッシャ１２の板状体５１及び第１シール部４２と第１固定部材２１との間に、導通用の第２ワッシャ１３を配置することができる。第１ワッシャ１２は、第２ワッシャ１３を介してねじ１１のフランジ部３１ａと第１固定部材２１の本体２１ａとを導通状態及び同電位にすることができる。ねじ１１は、軸部３２が第２固定部材２２の雌ねじ２２ｃに嵌め合わされる。このため、第１固定部材２１及び第２固定部材２２の互いの本体２１ａ，２２ａを導通状態及び同電位にすることができる。

第１ワッシャ１２は、第１シール部４２及び第２シール部４３によってねじ１１のフランジ部３１ａと第２ワッシャ１３及び第１固定部材２１との間の所望のシール性を確保することができる。
第１ワッシャ１２は、突出部５２の軸線方向での先端部５２ａから径方向に突出する径方向突出部５３を有する。このため、例えば径方向突出部５３を有しない場合に比べて、第２シール部４３と第１固定部材２１との接触面積を増大させることができる。径方向突出部５３は、第２シール部４３と第１固定部材２１との間のシール性を向上させることができる。

第１固定部材２１の被膜２１ｂを貫通して導電性の本体２１ａに接する外歯１３ｂと第１ワッシャ１２の導電性の板状体５１に接する外歯１３ｂとを有する第２ワッシャ１３を備える。このため、ねじ１１と第１固定部材２１との導通状態を容易かつ的確に確保することができる。

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、ねじ１１の頭部３１はフランジ部３１ａを備えるとしたが、これに限定されず、フランジ部３１ａは省略されてもよい。この場合、頭部３１の座面の外径は第１ワッシャ１２の板状体５１の内径よりも大きく設定される。
上述した実施形態では、ねじ１１はねじ部３２ａが第２固定部材２２の雌ねじ２２ｃに嵌め合わされることによって第２固定部材２２に締結固定されるとしたが、これに限定されない。ねじ１１は、例えば第２固定部材２２の本体２２ａに電気的に接する導電性のナット等にねじ部３２ａが嵌め合わされることによって第２固定部材２２に固定されてもよい。
上述した実施形態では、第１ワッシャ１２の本体４１は径方向突出部５３を備えるとしたが、これに限定されず、径方向突出部５３は省略されてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、有底円筒状の第１ワッシャ１２を持つことにより、第１ワッシャ１２の板状体５１及び第１シール部４２と第１固定部材２１との間に導通用の第２ワッシャ１３を配置することができる。第１ワッシャ１２は、第２ワッシャ１３を介してねじ１１のフランジ部３１ａと第１固定部材２１の本体２１ａとを導通状態及び同電位にすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…締結構造、１１…ねじ、１２…第１ワッシャ（ワッシャ）、１３…第２ワッシャ（環状部材）、１３ｂ…外歯（歯部）、２１…第１固定部材、２１ｂ，２２ｂ…被膜（被覆層）、２２…第２固定部材、３１…頭部、３１ａ…フランジ部、３１Ａ…座面、３２…軸部、３２ａ…ねじ部、４１…本体、４２…第１シール部、４３…第２シール部、５１…板状体、５１ａ…外周部、５１ｂ…内周部、５１Ｂ…内周面、５１ｂＡ，５１ｂＢ…両面、５２…突出部、５２ａ…先端部、５３…径方向突出部

Claims (3)

1. 環状の板状体と前記板状体の外周部から厚さ方向に突出する突出部とを有する導電性の本体、前記板状体の内周部での内周面及び厚さ方向の両面を覆う第１シール部、及び前記突出部の少なくとも先端部を覆う第２シール部を備えるワッシャと、
   前記ワッシャの前記厚さ方向での前記突出部と同じ側で前記本体及び前記第１シール部に接するとともに、前記第２シール部とともに第１固定部材に接する導電性の環状部材と、
   前記第１固定部材と前記第１固定部材の厚さ方向での前記第２シール部及び前記環状部材とは反対側に配置される第２固定部材とを固定する導電性のねじと、
   を備え、
   前記ねじは、
   前記ワッシャの前記厚さ方向での前記突出部とは反対側で前記第１シール部に接する頭部と、
   前記ワッシャ、前記環状部材及び前記第１固定部材の貫通孔に挿入されるとともに前記第２固定部材に電気的な接続状態で固定される軸部と、
   を有する
   締結構造。
2. 前記ワッシャは、前記先端部から径方向に突出するとともに前記第２シール部によって覆われる径方向突出部を備える
   請求項１に記載の締結構造。
3. 前記環状部材は、前記第１固定部材の導電性本体の表面を覆う電気的絶縁性の被覆層を貫通して前記導電性本体に接する歯部を備える
   請求項１又は請求項２に記載の締結構造。

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