JP7162358B2 - ワッシャ及び締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、第１締結対象との間に第２締結対象が挟まれるワッシャ及び当該ワッシャを備える締結構造に関する。

下記特許文献１に記載のロックワッシャでは、表側面をナットが押圧すると共に、裏側面と被取付部材との間に取付対象物が挟まれて、被取付部材と取付対象物とが締結される。

ここで、このようなロックワッシャでは、特に振動する場合にナットが回転して緩むことを抑制できるのが好ましい。

特開２０２０－１４３７８１号公報

本発明は、上記事実を考慮し、締結部材の緩みを抑制できるワッシャ及び当該ワッシャを備える締結構造を得ることが目的である。

本発明の第１態様のワッシャは、締結部材が押圧する表側面と、第１締結対象との間に第２締結対象が挟まれて前記第１締結対象と前記第２締結対象とが締結される裏側面と、前記裏側面の内周側部分に設けられると共に、内周側に開放され、表側が前記締結部材によって弾性変形される変形凹部と、を備える。

本発明の第２態様のワッシャは、本発明の第１態様のワッシャにおいて、前記変形凹部が周方向全体に設けられる。

本発明の第３態様のワッシャは、本発明の第１態様又は第２態様のワッシャにおいて、前記変形凹部が前記締結部材より外周側まで配置される。

本発明の第４態様のワッシャは、本発明の第１態様～第３態様の何れか１つのワッシャにおいて、裏側面の外周側部分に設けられる抑制凹部を備える。

本発明の第５態様のワッシャは、本発明の第４態様のワッシャにおいて、前記抑制凹部が延伸される。

本発明の第６態様のワッシャは、本発明の第４態様又は第５態様のワッシャにおいて、複数の前記抑制凹部が連絡される。

本発明の第７態様のワッシャは、本発明の第４態様～第６態様の何れか１つのワッシャにおいて、周方向側に前記抑制凹部が複数設けられる。

本発明の第８態様のワッシャは、本発明の第４態様～第７態様の何れか１つのワッシャにおいて、径方向側に前記抑制凹部が複数設けられる。

本発明の第９態様のワッシャは、本発明の第４態様～第８態様の何れか１つのワッシャにおいて、複数の前記抑制凹部の深さ寸法が互いに相違される。

本発明の第１０態様のワッシャは、本発明の第４態様～第９態様の何れか１つのワッシャにおいて、軸方向に対し前記抑制凹部の側面が傾斜される。

本発明の第１１態様の締結構造は、裏側面の内周側部分に設けられると共に、内周側に開放される変形凹部を備えるワッシャと、前記ワッシャの表側面を押圧する締結部材と、前記ワッシャの前記裏側面側に配置される第１締結対象と、前記裏側面と前記第１締結対象との間に挟まれて前記第１締結対象と締結されると共に、前記ワッシャの前記変形凹部より表側が前記締結部材によって弾性変形される第２締結対象と、を備える。

本発明の第１態様のワッシャでは、表側面を締結部材が押圧すると共に、裏側面と第１締結対象との間に第２締結対象が挟まれて、第１締結対象と第２締結対象とが締結される。

ここで、ワッシャでは、裏側面の内周側部分に変形凹部が設けられると共に、内周側に変形凹部が開放されており、変形凹部より表側が締結部材によって弾性変形される。このため、ワッシャの反力により締結部材の緩みを抑制できる。

本発明の第２態様のワッシャでは、変形凹部が周方向全体に設けられる。このため、ワッシャの変形凹部より表側が締結部材によって効果的に弾性変形できて、ワッシャの反力を大きくできる。

本発明の第３態様のワッシャでは、変形凹部が締結部材より外周側まで配置される。このため、ワッシャの変形凹部より表側が締結部材によって効果的に弾性変形できて、ワッシャの反力を大きくできる。

本発明の第４態様のワッシャでは、裏側面の外周側部分に抑制凹部が設けられる。このため、ワッシャの回転を抑制できる。

本発明の第５態様のワッシャでは、抑制凹部が延伸される。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第６態様のワッシャでは、複数の抑制凹部が連絡される。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第７態様のワッシャでは、周方向側に抑制凹部が複数設けられる。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第８態様のワッシャでは、径方向側に抑制凹部が複数設けられる。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第９態様のワッシャでは、複数の抑制凹部の深さ寸法が互いに相違される。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第１０態様のワッシャでは、軸方向に対し抑制凹部の側面が傾斜される。このため、ワッシャの回転を効果的に抑制できる。

本発明の第１１態様の締結構造では、ワッシャの表側面を締結部材が押圧すると共に、ワッシャの裏側面と第１締結対象との間に第２締結対象が挟まれて、第１締結対象と第２締結対象とが締結される。

ここで、ワッシャでは、裏側面の内周側部分に変形凹部が設けられると共に、内周側に変形凹部が開放されており、変形凹部より表側が締結部材によって弾性変形される。このため、ワッシャの反力により締結部材の緩みを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る締結構造を示す断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１実施形態のワッシャを示す図であり、（Ａ）は、裏面図であり、（Ｂ）は、断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２実施形態のワッシャを示す図であり、（Ａ）は、裏面図であり、（Ｂ）は、断面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第３実施形態のワッシャを示す図であり、（Ａ）は、裏面図であり、（Ｂ）は、断面図であり、（Ｃ）は、拡大断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第４実施形態のワッシャを示す図であり、（Ａ）は、裏面図であり、（Ｂ）は、断面図である。

［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る締結構造１０が断面図にて示されている。なお、図面では、締結構造１０の一側を矢印Ａで示し、締結構造１０の他側を矢印Ｂで示している。

図１に示す如く、本実施形態に係る締結構造１０には、第１締結対象としての板状の取付板１２が設けられており、取付板１２は、例えば各種の機械（自動車等の移動手段を含む）に設置される。また、取付板１２には、第１孔としての円状の取付孔１２Ａが貫通形成されている。

取付板１２には、締結相手としてのボルト１４が設けられている。ボルト１４の他側には、押圧部としての円板状又は多角形板状の頭部１４Ａが同軸上に設けられており、頭部１４Ａは、取付板１２の他側に固定（例えば溶接）されると共に、取付板１２の取付孔１２Ａと同軸上に配置されている。ボルト１４の一側には、略円柱状の脚部１４Ｂが同軸上に設けられており、脚部１４Ｂは、頭部１４Ａから一側に延出されて、取付孔１２Ａに貫通及び嵌合されている。また、脚部１４Ｂの外周面には、雄ネジ１４Ｃが形成されている。

取付板１２の一側には、第２締結対象としての板状の締結板１６が設けられている。締結板１６には、第２孔としての円状の締結孔１６Ａが貫通形成されており、締結孔１６Ａは、取付板１２の取付孔１２Ａと同軸上に配置されると共に、ボルト１４の脚部１４Ｂが貫通及び嵌合されている。

締結板１６の一側には、締結部材としての筒状のナット１８が設けられている。ナット１８の外周は、多角形状にされており、ナット１８の内周面には、雌ネジ（図示省略）が形成されている。雌ネジは、ボルト１４（脚部１４Ｂ）の雄ネジ１４Ｃと螺合されており、ナット１８内には、脚部１４Ｂが貫通されている。

締結板１６とナット１８との間には、略円環板状のワッシャ２０（座金）が設けられており、ワッシャ２０内には、ボルト１４の脚部１４Ｂが貫通及び嵌合されている。ワッシャ２０の一側面及び他側面は、それぞれ表側面２０Ａ及び裏側面２０Ｂにされており、表側面２０Ａ及び裏側面２０Ｂは、それぞれナット１８側及び締結板１６側に配置されている。上述の如くボルト１４の雄ネジ１４Ｃとナット１８の雌ネジとが螺合されて、ボルト１４の頭部１４Ａとナット１８との間に取付板１２、締結板１６及びワッシャ２０が挟持されることで、取付板１２と締結板１６とが締結されており、ワッシャ２０の表側面２０Ａがナット１８によって他側に押圧されて、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂと取付板１２との間に締結板１６が挟まれている。

図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの内周側部分には、円環板状の変形凹部２０Ｃが同軸上に形成されており、変形凹部２０Ｃは、ワッシャ２０の周方向全体に配置されている。変形凹部２０Ｃは、ワッシャ２０の周方向全体において、ワッシャ２０の内周側に開放されており、変形凹部２０Ｃの外周は、ワッシャ２０の周方向全体において、ナット１８（ナット１８のワッシャ２０との接触部分）の外周の内周側に配置されている。

ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分には、溝状で断面矩形状の抑制凹部２０Ｄが形成されており、抑制凹部２０Ｄは、ワッシャ２０の径方向に延伸されて、長手方向両端がそれぞれワッシャ２０の外周側及び内周側（変形凹部２０Ｃ側）に開放されている。抑制凹部２０Ｄは、ワッシャ２０の周方向に複数配置されており、複数の抑制凹部２０Ｄは、ワッシャ２０の周方向に等間隔に配置されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

以上の構成の締結構造１０では、ボルト１４及びナット１８によって取付板１２と締結板１６とが締結されており、ワッシャ２０の表側面２０Ａがナット１８によって他側に押圧されて、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂと取付板１２との間に締結板１６が挟まれている。

ここで、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの内周側部分に変形凹部２０Ｃが形成されると共に、変形凹部２０Ｃがワッシャ２０の内周側に開放されており、ワッシャ２０の変形凹部２０Ｃより表側がナット１８によって凹状に弾性変形されている。このため、ワッシャ２０の反力により、ワッシャ２０とナット１８との間、ボルト１４（雄ネジ１４Ｃ）とナット１８（雌ネジ）との間、ワッシャ２０と締結板１６との間、及び、取付板１２と締結板１６との間の摩擦力（押圧力）を増加できる。しかも、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂが、内周側の変形凹部２０Ｃによって締結板１６との接触面積を減少できて、外周側部分において締結板１６に対する摩擦力（押圧力）を増加でき、ワッシャ２０の回転抵抗トルクを大きくできる。

これにより、締結構造１０が設置される機械が振動する場合でも、ワッシャ２０及びナット１８の回転を抑制できて、ナット１８の緩みを抑制できる。しかも、従来の螺旋状に曲げられたスプリングワッシャ（バネ座金）を使用する必要をなくすことができ、部品価格及び組付け費用を低減できる。

さらに、変形凹部２０Ｃが、ワッシャ２０の周方向全体に形成されると共に、ワッシャ２０の周方向全体においてナット１８の外周より外周側まで配置されている。このため、ワッシャ２０の変形凹部２０Ｃより表側がナット１８によって凹状に効果的に弾性変形できて、ワッシャ２０の反力を大きくでき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を効果的に抑制できて、ナット１８の緩みを効果的に抑制できる。

また、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分に抑制凹部２０Ｄが形成されている。このため、抑制凹部２０Ｄの裏側面２０Ｂとの間の角部が締結板１６に食い付くことができて、裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

さらに、抑制凹部２０Ｄが、ワッシャ２０の径方向に延伸されると共に、ワッシャ２０の周方向に複数形成されている。このため、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

［第２実施形態］
図３（Ａ）には、本発明の第２実施形態に係る締結構造３０のワッシャ２０が裏面図にて示されており、図３（Ｂ）には、当該ワッシャ２０が断面図にて示されている。

本実施形態に係る締結構造３０は、上記第１実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、本実施形態に係る締結構造３０では、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分に複数の抑制凹部２０Ｄが網状に形成されており、第１群の抑制凹部２０Ｄ（以下「抑制凹部２０Ｄ１」という）と第２群の抑制凹部２０Ｄ（以下「抑制凹部２０Ｄ２」という）とは、それぞれ同一方向に延伸されている。第１群の抑制凹部２０Ｄ１は、互いに等間隔に配置されると共に、第２群の抑制凹部２０Ｄ２は、互いに等間隔に配置されており、第１群の抑制凹部２０Ｄ１の間隔と第２群の抑制凹部２０Ｄ２の間隔とは、同一にされている。第１群の抑制凹部２０Ｄ１と第２群の抑制凹部２０Ｄ２とは、互いに交差（本実施形態では直交）されて連通されており、抑制凹部２０Ｄの長手方向両端は、ワッシャ２０の外周側又は内周側（変形凹部２０Ｃ側）に開放されている。

ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

特に、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分では、抑制凹部２０Ｄが、延伸されると共に、ワッシャ２０の径方向側及び周方向側に複数形成されている。このため、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

さらに、抑制凹部２０Ｄと抑制凹部２０Ｄとが互いに交差されて連通されている。このため、抑制凹部２０Ｄと抑制凹部２０Ｄとの交差部分における抑制凹部２０Ｄの裏側面２０Ｂとの間の角部が締結板１６に効果的に食い付くことができて、裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

［第３実施形態］
図４（Ａ）には、本発明の第３実施形態に係る締結構造４０のワッシャ２０が裏面図にて示されている。さらに、図４（Ｂ）には、当該ワッシャ２０が断面図にて示されており、図４（Ｃ）には、当該ワッシャ２０が拡大断面図にて示されている。

本実施形態に係る締結構造４０は、上記第１実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図４の（Ａ）～（Ｃ）に示す如く、本実施形態に係る締結構造４０では、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分に円環状の抑制凹部２０Ｄが同軸上に一対形成されており、抑制凹部２０Ｄは、ワッシャ２０の周方向全体において、ワッシャ２０の周方向に延伸されている。抑制凹部２０Ｄは、断面台形状にされており、抑制凹部２０Ｄは、両側面がワッシャ２０の軸方向に対し傾斜されて、ワッシャ２０径方向の寸法（幅寸法）がワッシャ２０の表側へ向かうに従い小さくされている。また、ワッシャ２０の外周側の抑制凹部２０Ｄは、ワッシャ２０の内周側の抑制凹部２０Ｄに比し、ワッシャ２０軸方向における寸法（深さ寸法）が大きくされている。

ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

特に、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分では、抑制凹部２０Ｄが、ワッシャ２０の周方向に延伸されると共に、ワッシャ２０の径方向に複数形成されている。このため、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

さらに、抑制凹部２０Ｄの両側面がワッシャ２０の軸方向に対し傾斜されると共に、ワッシャ２０の外周側の抑制凹部２０Ｄがワッシャ２０の内周側の抑制凹部２０Ｄに比しワッシャ２０軸方向における寸法を大きくされている。このため、抑制凹部２０Ｄの裏側面２０Ｂとの間の角部が締結板１６に効果的に食い付くことができて、裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

なお、本実施形態では、ワッシャ２０の外周側の抑制凹部２０Ｄがワッシャ２０の内周側の抑制凹部２０Ｄに比しワッシャ２０軸方向における寸法を大きくされる。しかしながら、ワッシャ２０の内周側の抑制凹部２０Ｄがワッシャ２０の外周側の抑制凹部２０Ｄに比しワッシャ２０軸方向における寸法を大きくされてもよい。

［第４実施形態］
図５（Ａ）には、本発明の第４実施形態に係る締結構造５０のワッシャ２０が裏面図にて示されており、図５（Ｂ）には、当該ワッシャ２０が断面図にて示されている。

本実施形態に係る締結構造５０は、上記第１実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、本実施形態に係る締結構造５０では、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分にディンプル状の抑制凹部２０Ｄが複数形成されている。抑制凹部２０Ｄの周面は、球面状にされており、抑制凹部２０Ｄは、側面が全周においてワッシャ２０の軸方向に対し傾斜されて、径方向寸法がワッシャ２０の表側へ向かうに従い小さくされている。第１群の抑制凹部２０Ｄ（以下「抑制凹部２０Ｄ３」という）、第２群の抑制凹部２０Ｄ（以下「抑制凹部２０Ｄ４」という）及び第３群の抑制凹部２０Ｄ（以下「抑制凹部２０Ｄ５」という）は、ワッシャ２０の内周側から外周側に向けて等間隔に配置されており、第１群の抑制凹部２０Ｄ３、第２群の抑制凹部２０Ｄ４及び第３群の抑制凹部２０Ｄ５は、それぞれワッシャ２０の周方向に等間隔に配置されている。第１群の抑制凹部２０Ｄ３と第３群の抑制凹部２０Ｄ５とは、ワッシャ２０周方向の位置が一致されており、第２群の抑制凹部２０Ｄ４は、第１群の抑制凹部２０Ｄ３間及び第３群の抑制凹部２０Ｄ５間のワッシャ２０周方向中央の位置に配置されている。

ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

特に、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの外周側部分では、抑制凹部２０Ｄがワッシャ２０の径方向側及び周方向側に複数形成されている。このため、ワッシャ２０の裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

さらに、抑制凹部２０Ｄの側面が全周においてワッシャ２０の軸方向に対し傾斜されている。このため、抑制凹部２０Ｄの裏側面２０Ｂとの間の角部が締結板１６に効果的に食い付くことができて、裏側面２０Ｂの締結板１６に対する摩擦力を一層増加でき、ワッシャ２０及びナット１８の回転を一層抑制できて、ナット１８の緩みを一層抑制できる。

なお、上記第１実施形態～第４実施形態では、ナット１８と締結板１６との間にワッシャ２０が挟まれる。しかしながら、ボルト１４（締結部材）の頭部１４Ａと取付板１２（第２締結対象）との間にワッシャ２０が挟まれてもよい。

１０ 締結構造
１２ 取付板（第１締結対象）
１６ 締結板（第２締結対象）
１８ ナット（締結部材）
２０ ワッシャ
２０Ａ 表側面
２０Ｂ 裏側面
２０Ｃ 変形凹部
２０Ｄ 抑制凹部
３０ 締結構造
４０ 締結構造
５０ 締結構造

Claims (10)

1. 締結部材が押圧する表側面と、
   第１締結対象との間に第２締結対象が挟まれて前記第１締結対象と前記第２締結対象とが締結される裏側面と、
   前記裏側面の内周側部分に周方向全体において設けられると共に、内周側に開放され、前記表側面が表側において突出されないと共に、表側が前記締結部材によって弾性変形される変形凹部と、
   を備えるワッシャ。
2. 前記変形凹部が前記締結部材より外周側まで配置される 請求項１記載のワッシャ。
3. 前記裏側面の外周側部分に設けられる抑制凹部を備える 請求項１又は請求項２記載のワッシャ。
4. 前記抑制凹部が延伸される請求項３ 記載のワッシャ。
5. 複数の前記抑制凹部が連絡される請求項３又は 請求項４記載のワッシャ。
6. 周方向側に前記抑制凹部が複数設けられる請求項３～請求項５の何れか１項 記載のワッシャ。
7. 径方向側に前記抑制凹部が複数設けられる請求項３ ～請求項６の何れか１項記載のワッシャ。
8. 複数の前記抑制凹部の深さ寸法が互いに相違される請求項３ ～請求項７の何れか１項記載のワッシャ。
9. 軸方向に対し前記抑制凹部の側面が傾斜される請求項３ ～請求項８の何れか１項記載のワッシャ。
10. 裏側面の内周側部分に周方向全体において設けられると共に、内周側に開放され、表側面が表側において突出されない変形凹部を備えるワッシャと、
    前記ワッシャの前記表側面を押圧する締結部材と、
    前記ワッシャの前記裏側面側に配置される第１締結対象と、
    前記裏側面と前記第１締結対象との間に挟まれて前記第１締結対象と締結されると共に、前記ワッシャの前記変形凹部より表側が前記締結部材によって弾性変形される第２締結対象と、
    を備える締結構造。

Images