WO2023053470A1 - ワッシャ及び締結構造、締結解除方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　締結状態では緩まず、メンテナンスなどのために簡単に緩めることができる。 【解決手段】　ねじ棒１２の先端部分にワッシャ２を挟んでナット１を適用して取付対象物１１を被取付部材１３に固定する締結構造である。ナット１は、締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている斜面部１Ａａを円周方向に沿って有する第１面１Ａを備え、ワッシャ２は、第１面１Ａの斜面部１Ａａに対応して形成される斜面部２Ａａを円周方向に沿って有する第２面２Ａを備える。ワッシャ２とナット１とは、第１面１Ａの斜面部と第２面２Ａの斜面部とが噛み合うように上下に重ね合わせて取り付けられ、ナット１及びワッシャ２の外形は、第１面１Ａの斜面部１Ａａと第２面２Ａの斜面部２Ａａとが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、円周方向において一致する。

Description

ワッシャ及び締結構造、締結解除方法

　本発明は、ワッシャ及び締結構造、締結解除方法に関する。

　昔から緩み止めに関して、スプリングワッシャを用いる方法、ダブルナットを用いる方法、ナットとボルトに割ピンを貫通させる方法、など数多くの工夫がなされて実用に供されているが、効果が不十分で振動等により緩みが生じたり、機構や加工が複雑で高価なものであったりする。

　そこで、ナット内面に設けた孔にロックピンを貫入することでナット内面を押し拡げて緩み止め圧力を発生させるロック用ピン機構や、ナット内面から少し離した位置に斜めに貫通したロックピン挿入孔をあけ、ロックピン挿入孔の長さよりも少し長くかつ先端を尖らせたロックピンを挿入後にボルトの雄ねじ部に当該ナットを手で回してはめ込み締めていきワッシャまで到達後に、レンチ等の市販工具を用いて強く締め込むことで二つのワッシャ間に挟まれた固定対象物が固定され、さらに締め込むとロックピンがワッシャに押されてロックピン先端が雄ねじ部にしっかりと接することで雄ねじ部を押して緩み止め効果が生じ、より強く締め込むとロックピン先端が雄ねじ部に杭のごとく食い込むことにより緩み止め効果がさらに大きくなるロック用ピン機構が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）

特開２００９－２９３７９３号公報 特開２０１１－１７９６７９号公報

　特許文献１，２記載のものは、ナット内面を押し広げることで固定したり、ロックピン先端をボルトのねじ棒に食い込ませて固定したりするので、メンテナンスなどの場合に、ナットを緩めると、前記ねじ棒のねじ部分が損傷され、再利用することができなくなる。

　本発明は、締結状態では緩まず、メンテナンスなどの場合に簡単に緩めることができ、ねじ棒、ナット、ワッシャなどの再利用が可能である、ワッシャ及び締結構造、締結解除方法を提供する。

　本発明は、取付対象物を取り付けるためのねじ棒を被取付部材の取付穴に貫通させて前記ねじ棒の先端部分を突出させ、前記先端部分にワッシャを挟んでナットを適用して前記取付対象物を前記被取付部材に固定する締結構造であって、前記ナットは、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている斜面部を円周方向に沿って有する第１面を備え、前記ワッシャは、前記ナットにおける第１面の斜面部に対応して形成される斜面部を円周方向に沿って有する第２面を備え、前記ワッシャとナットとは、前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが互いに噛み合うように上下に重ね合わせて取り付けられ、前記ナット及びワッシャの外形は、前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、円周方向において一致するように形成されている、ことを特徴とする。

　ここで、「円周方向において一致する」とは、斜面部の斜面同士は位相が合っており、ナットとワッシャを重ねると二つの斜面部は隙間なくぴったり重なり、外観上あたかも一つのナットであるかのように見えることを意味し、例えば断面六角形のナットとワッシャであれば、外形を形成する、６つの角部も同じ位置で重なり合うことになる。

　このようにすれば、ナットとワッシャとの接触面は、対応する所定形状の斜面が形成される斜面部を有するので、ナットとワッシャが上下に重ね合わされた状態で、前記斜面部の働きによって、激しい振動を受けても緩まず、締結状態は維持される。一方、締結を解除したいときには、ワッシャとナットを一緒に回転することで、ねじ棒、ナット、ワッシャなどを傷つけることなく、緩めることができ、締結状態が簡単に解除される。よって、ねじ棒、ナット、ワッシャなどの構成要素の再利用が可能である。

　この場合、請求項２に記載のように、前記第１面及び第２面は、同一形状の斜面部を１つ、２つ、３つあるいは６つずつ有するものである、ことが望ましい。つまり、６を割り切れる数だけの斜面部を有する、ことが望ましい。

　請求項３に記載のように、前記ナット及びワッシャは、断面六角形で、外形が同寸法である、ことが望ましい。

　請求項４に記載のように、前記ワッシャは、前記第２面とは反対側の面は、中央部に向かって徐々に凹んでいる円錐凹部形状に形成されている、ことが望ましい。

　請求項５に記載のように、前記斜面部は、最も低い位置と最も高い位置との高低差が斜面数に応じてねじピッチの１／斜面数より大きくなっている、ことが望ましい。すなわち、例えば斜面が１つの場合は１／１（＝１）、２つの場合は１／２，３つの場合は１／３、６つの場合は１／６よりそれぞれ大きくなっている、ことが望ましい。

　請求項６に記載のように、前記斜面部の斜面は、前記ねじ棒の軸線を中心にして、円周方向に沿って同じ傾斜角度を維持しながら螺旋状に形成されている、ことが望ましい。

　請求項７に記載のように、前記ワッシャ又は前記ナットの一方又は両方の斜面部の外周面は、前記ワッシャ又は前記ナットの平行対辺幅と同じ大きさの径の湾曲面とされ、前記湾曲面は、前記斜面部の最も低い位置付近から立ち上がっている、ことが望ましい。

　また、請求項８の発明は、請求項１～７のいずれか１項に記載の締結構造における締結解除方法であって、ナット及びワッシャの外周部に係合する係合部と、前記係合部に連接される把持部とを有する工具を用い、前記工具の係合部を前記ナットの外周部に係合させて、前記ナットを一旦締め付け回転方向へ回転し、前記ナット及び前記ワッシャの外形が、円周方向において一致している状態にする工程と、前記工程に続いて、前記工具の係合部を、前記ナットに加えて前記ワッシャにも係合させ、前記ナット及び前記ワッシャを一緒に緩め方向に回転させる工程とを有する、ことを特徴とする。

　さらに、請求項９の発明は、取付対象物を被取付部材にボルト又はナットを用いて取り付ける場合に、前記ボルト頭部又は前記ナットと前記取付対象物との間に設けられるワッシャであって、重ねた状態で用いられる第１及び第２の部材からなり、前記第１部材は、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている斜面部を円周方向に沿って有する第１面を備え、前記第２部材は、前記ナットにおける第１面の斜面部に対応して形成される斜面部を円周方向に沿って有する第２面を備え、前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、前記第１及び第２部材の外形は、円周方向において一致するように形成されている、ことを特徴とする。

　請求項１０の発明は、取付対象物を被取付部材にボルト又はナットを用いて取り付ける場合に、前記ボルト頭部又は前記ナットと前記取付対象物との間にワッシャが設けられる締結構造であって、前記ワッシャは、重ねた状態で用いられる第１及び第２の部材を備え、前記第１部材は、円周方向に沿って斜面部が、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている第１面を備え、前記第２部材は、円周方向に沿って斜面部が前記ナットにおける第１面の斜面に対応して形成され前記ナットの第１面に接触する第２面を備え、前記第１面と第２面とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、前記第１及び第２部材の外形は、円周方向において一致するように形成されている、ことを特徴とする。

　請求項１１の発明は、請求項１０に記載の締結構造における締結解除方法であって、ボルト頭部又はナット、及びワッシャの外周部に係合する係合部と、前記係合部に連接される把持部とを有する工具を用い、工具の係合部を、前記ボルト頭部又はナット、及び前記第１及び第２の部材のうち前記ボルト頭部又は前記ナット側にある部材に係合させ、前記ボルト頭部又はナット及び前記ボルト頭部又はナット側にある部材を一旦締め付け回転方向へ回し、前記第１及び第２の部材の外形が、円周方向において一致している状態にする工程と、前記工程に続いて、前記工具の係合部を、前記ボルト頭部又はナットと前記第１及び第２の部材とに係合させ、前記ボルト頭部又はナットと前記第１及び第２の部材とを緩め方向に回転させる工程とを有する、ことを特徴とする。

　本発明は、円周方向に延び所定形状の斜面を形成している斜面部を利用し、ボルト頭部又はナットの接触面とワッシャの接触面とを形成するようにしているので、前記斜面部の作用により、激しい振動を受けても緩まず、締結を解除したいときには、ボルト頭部やナットなどを簡単に緩めることができる。

（ａ）はナットとワッシャとを組み合わせてなる、本発明に係る締結構造を示す図、（ｂ）はナットとワッシャのみを示す図である。 前記締結構造（斜面部が２つの場合の締結構造）に用いるナットを示し、（ａ）は上側から見た斜視図、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 ナットについて斜面部が１つの場合の説明図である。 前記締結構造（斜面部が３つの場合の締結構造）に用いるナットを示し、（ａ）は上側から見た斜視図、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 前記締結構造（斜面部が２つの場合の締結構造）に用いるワッシャを示し、（ａ）は上側から見た斜視図、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 前記締結構造（斜面部が３つの場合の締結構造）に用いるワッシャを示し、（ａ）は上側から見た斜視図、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 ワッシャの下部に丸いふち（円盤部）設けた場合に実施例（斜面部が２つの場合の締結構造）を示し、図４（ａ）（ｂ）は図３（ａ）（ｂ）と同様の図である。 ワッシャの下部に丸いふち（円盤部）設けた場合に実施例（斜面部が３つの場合の締結構造）を示し、図８（ａ）（ｂ）は図５（ａ）（ｂ）と同様の図である。 斜面部の数が２つの場合の回転による位置変化によるワッシャの緩み難さの説明のための斜視図であると同時に図１０の論理的な説明図である。 前記締結構造に用いるワッシャの緩み難さの位置変化を示す図である。 ２つのワッシャを用いる締結構造の一例を示す斜視図である。

　以下、本発明に係る実施の形態を、図面に沿って説明する。
　図１（ａ）はナットとワッシャとを組み合わせてなる、本発明に係る締結構造を示す図、図１（ｂ）はナットとワッシャのみを示す図、図２は前記締結構造（斜面部が２つの場合の締結構造）に用いるナットを示し、図２（ａ）は上側から見た斜視図、図２（ｂ）は下側から見た斜視図である。

　図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明に係る締結構造の一例は、被取付部材１３に取付対象物１１を取り付けるために被取付部材１３から延びるねじ棒１２（例えば、ボルトのねじ棒部分）を、取付対象物１１の取付穴を貫通させて取付対象物１１の表面１１ａ（被取付部材１３側と接する表面とは反対側の表面）からねじ棒１２の先端部分（先端ねじ棒部分）を突出させ、その先端部分にナット１を、ワッシャ２を挟んで適用して取付対象物１１を被取付部材１３に固定する構造である。

　ナット１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ワッシャ２と重なり合い接触する側の面１Ａ（第１面）に、ナット１の締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように２つの斜面部１Ａａ，１Ａａを円周方向に沿って形成されている。１つの斜面部１Ａａが、１つの斜面を形成している。

　２つの斜面部１Ａａ，１Ａａは、斜面傾斜角度と斜面面積は同じで、円周方向において位相がずれているが、同じ形状である。つまり、ナット１の面１Ａにおいて、全体の１/２ずつが、真っすぐな傾斜角度の斜面を有する斜面部１Ａａ，１Ａａとして形成されている。２つの斜面部１Ａａ，１Ａａは同じ形状であるが、形は相対的になっていて、一方の斜面（斜面部１Ａａ）の最低位置が他方の斜面の最高位置となっている。

　斜面部１Ａａが２つである場合には、斜面部１Ａａの境界（境い目）は２つあるので、２つの段差が形成される。２つの段差の高さと形状とは同じである。よって、例えば２つのナット１の同じ面１Ａ（第１面）同士を、隙間なくぴったりと重なるように接触させることができる。

　図２（ｂ）において、ナット１の前側半分に形成される斜面部１Ａａに基づいてさらに説明すると、Ａ部が（斜面部１Ａａの）斜面で最も低い位置にあり、Ｂ部が斜面で最も高い位置にある。斜面開始位置は、断面六角形の平行対辺の丁度中央位置にしているが、ナット１の面１Ａ全体の１/２ずつが、真っすぐな傾斜角度の斜面を有する同じ形状の斜面部１Ａａ，１Ａａであれば、図２（ｂ）に示す場合とは別の位置から斜面部１Ａａ，１Ａａの斜面を開始してもかまわない。

　Ａ部からＢ部に向かう斜面の傾斜角度（＝α°）は、Ａ部とＢ部の平均的な高低差がねじ棒１２のねじピッチの必ず１/２（斜面部の数が１つのときは１／１（＝１）、３つのときは１／３、６つのときは１／６）より大きくなるようにしている。ここで、平均的な高低差とは、厳密に言えば、斜面部１Ａａの内周側の段差と外周側の段差には僅かに高さの差が生じるので、その平均値の意味である。

　なお、前記実施の形態では、斜面部１Ａａの斜面はＡ部からＢ部に向かって直線的な定角度の上昇平面で形成されているが、ねじ棒１２の軸線を中心にして、斜面を円周方向(円弧方向）に沿って同じ傾斜角度を維持しながら螺旋状に形成するようにしてもよい。この場合には、斜面部の斜面が円周方向に沿った湾曲面となる。このような斜面形状を有するナットやワッシャは、例えば３Ｄプリンターを利用して製造することができる。

　また、斜面部の数は、２つに限定されず、例えば六角ナットの場合には、６を割れる数であればよく、１つでも３つでも６でもよい。１つの場合は、例えば図２（ｂ）において、Ｂ部分に段差が形成されるが、図３に示すように、ナット１’の面１Ａｂにおいて全体について斜面傾斜角度を一定に保ちながらＢ部において面一になるように平行に下方に下げれば、Ｂ部分における段差をほとんどなくすことができる。

つまり、図２（ｂ）における斜面部１Ａａ，１Ａａ同士がＢ部において一様に連結され、結果として、図３に示すように、あたかも円周方向に沿って斜面が連続して１つの傾斜部１Ａｂしか存在しないようになる。このような場合を、面１Ａ’における「斜面部の数は１つである」と、この明細書においては称することとする。

　斜面部が１つの場合、Ａ部の段差高さｔは斜面部が２つの場合（図２（ｂ）参照）のときの段差の２倍となる。図３ではＤ部はＣ部よりも高さが高くなるので、Ｄ部ではナットの厚さがＣ部より厚くなることになる。これに対して、２つの斜面部１Ａａ，１Ａａを有する図２（ｂ）の場合にはＤ部とＣ部は同じ高さ（ナットの厚さが同じ）である。

　なお、図４（ａ）（ｂ）に斜面部が３つの場合のナット２１を示す。３つの傾斜部２１Ａａ，２１Ａａ，２１Ａａをナット２１の面２１Ａに有する。

　一方、ワッシャ２にも、図５（ａ）に示すように、ナット１と接触する側の面（第２面）には、ナット１の接触側と全く同じ形状で同じ傾斜角度を持つ２つの斜面部２Ａａ，２Ａａが同様に形成されている。断面六角形の外形との関係で斜面部２Ａａ，２Ａａの傾斜開始位置もナット１側の斜面部１Ａａ，１Ａａと同じであるので、ナット１とワッシャ２との斜面部１Ａａ，１Ａａ，２Ａａ，２Ａａ同士を接触させて重ねると、ナット１とワッシャ２とは隙間なく重なる。これは、斜面部１Ａａ，１Ａａ，２Ａａ，２Ａａの位置は、ナット１とワッシャ２との間で位相を合わせてあるからである。

　ナット１とワッシャ２とは、いずれも断面六角形で、外形が同寸法であるが、ワッシャ２は、斜面部２Ａａ，２Ａａを有する円筒状の係合部２Ａが断面六角形状のワッシャ本体２Ｂ上に設けられたものである。ナット１との合わせ面（接触面）を形成する係合部２Ａは、ワッシャ２平行対辺幅ＡＦと同じ大きさの外径ｒを有する円筒状で、斜面部２Ａａの最も低い位置付近からワッシャ本体２Ｂより立ち上がっている（図５（ａ）参照）。

　斜面部が形成される部分の外周面を、円筒状に丸く加工して湾曲面としているが、ワッシャ２側ではなく、ナット１側の斜面部１Ａａが形成される部分の外周面を湾曲面としてもよいし、ワッシャ２側とナット１側との傾斜部が形成される部分両方の外周面を湾曲面に加工するようにしてもよい。

　ワッシャ２の裏面２Ｂａは、フラットな平面ではなく、図５（ｂ）に示すように、ワッシャ２の外周部から中心部に向かって徐々にテーパー状に凹んでいる凹部形状、つまり円錐凹部形状に凹んでいる。

　つまり、裏面２Ｂａは、中央側に近づくほど、僅かに凹んでいることになる。よって、例えばワッシャ２を水平面上に置いた場合には、外周部分だけが水平面に接触し、中央部は水平面から浮いた状態で水平面には接触しないことになる。

　このような裏面２Ｂａの凹みの大きさは、ナット１を回転させて締め付けて行くに従い、ナット下面に押されて、徐々に小さくなって行くが、最終的にナット１が、ねじ棒１２（ボルト）に対する規定の締付け力に達したときに、ゼロとなる（＝ワッシャ２の、中央部分も含めて全面が水平面に接触する）ように設定されるのが望ましい。

　なお、図６（ａ）（ｂ）に斜面部が３つの場合のワッシャ２２を示す。図４（ａ）（ｂ）に示す、斜面部が３つのナット２１に対応し、３つの傾斜部２２Ａａ，２２Ａａ，２２Ａａを係合部２２Ａに有する。係合部２２Ａはワッシャ本体２２Ｂの上側に設けられている。

　このような凹みを形成するテーパー角度の大きさは、ワッシャ２の厚さと材質を考慮して決定されている。ワッシャが、例えばＭ１６用で、焼入れ炭素鋼で形成され、厚さが４ｍｍであれば、テーパー角度は約０.５°と僅かである。これは、手で感じ取れるかどうかの大きさである。

　また、ワッシャ２は係合部２Ａがワッシャ本体２Ｂ上に設けられたものであるが、図７（ａ）（ｂ）に示すワッシャ２３のように、断面六角形状のワッシャ本体２２Ｂの下部にワッシャ２２と一体になった丸いふち、つまり環状の円盤部２３Ｃを付け、この円盤部２３Ｃの下面に、円錐凹部形状の凹みである凹部２３Ｃａを形成することもできる。

　このようにすれば、ナットを締めるときに、ワッシャの外形が断面六角形の場合よりも大きく、ワッシャ（円盤部２３Ｃ）が接触することになる取付対象物の表面を傷めにくくなる。このことは、実験で確認されている。円盤部２３Ｃの径は、ナット１即ちワッシャ２の角部・角部の間隔と同じかそれ以上の長さとされる。なお、図７（ａ）（ｂ）に示すワッシャ２３と同様な構造で、係合部２４Ａが、３つの傾斜部２４Ａａ，２４Ａａ，２４Ａａを有するワッシャ２４を、図８（ａ）（ｂ）に示す。係合部２４Ａはワッシャ本体２４Ｂの上側に設けられ、凹部２４Ｃａを有する円盤部２４Ｃを備える。

　続いて、前記締結構造において、ナットが緩むのを防止する原理について説明する。
　図１に示すように、ナット１及びワッシャ２を用いて締め付けた状態で、振動を受けると、ねじ棒１２側は回らないとして、ナット１が（反時計回り方向に）回転して緩もうとする。

　ナット１とワッシャ２は、図１に示すように組付けられて一体化しているので、もしナット１とワッシャ２とが一緒に回転してしまうと、緩み止めの効果は発揮されない。しかし、図１に示す締結構造であれば、ワッシャ２は回転せず、ナット１だけが回転しようとするのである。

　その理由は、ナット１とワッシャ２の接触面の最大径は、図５（ａ）に示す通り、ｒである。その一方、ワッシャ２が取付対象物１１に接触する面（裏面）の最大径はＲである。振動でナット１がワッシャ２に対して先に回転するか、ワッシャ２が面に対して先に回るかは、摩擦係数が同じであれば、それぞれの有効摩擦径の大小によって優劣が決まる。

　この実施の形態では、Ｒ＞ｒだから、ワッシャ２が面にしがみつく力（つまり、滑らない・回らない）が勝つために、ワッシャ２は滑ったり回転したりせず、ナット１が先に回転する。

　さらに、ワッシャ２の裏面が中心に向かって徐々にテーパー状に凹んでいる、傾斜角度の小さな円錐凹部形状になっているから、ナット１の締付け力が小さいときには断面六角形状のワッシャ２の６つの角部の部分だけが面に接触することになる。強い力で締付けられるに従い、ワッシャ２の裏面全体が徐々に面に接触するが、こうなったときの裏面の有効摩擦径は寸法Ｒと寸法ｒとのほぼ平均値となる。一方、ワッシャ２のナット１に接触する側の有効摩擦径は寸法ｒとワッシャ内径との平均値だから、前者の数値がやはり大きくなる。即ち、ワッシャ２は滑り回らない。

このように、図５において、ワッシャ２の表面（斜面部２Ａａ）と裏面２Ｂａで摩擦係数がほぼ同じという条件下でＲ>ｒの関係を利用している。しかし、表面側だけに、裏面２Ｂａに比べて摩擦係数が非常に小さくなる表面処理（例えば、フッ素樹脂を焼き付けたり塗布したりして）を施すことにより、係合部２Ａを形成するための環状加工その物をなくし、図２～４に示すナットの場合と同様に、ワッシャ本体２Ｂ上に直接斜面部を形成することもできる。ただ、強い力で締め付けると表面処理は剥げ落ちがちである。

　なお、ワッシャ裏面には凹んでいるために、鉄で作ればワッシャは弾性体なので、ワッシャ１の外周部分の面への押し付け力が内径部分での押し付け力よりも強く面に接触することになる。これは裏面の幾何学的な先の計算による有効摩擦径（＝寸法Ｒとワッシャの内径のほぼ平均値）を相対的に一層大きくする効果を与えるので、ワッシャ１が回るまいと面にしがみつく摩擦力を一層高める。このことは、Ｍ１６のナットの実験により、ワッシャが回らないことは確認している。

　ワッシャ２が回転しないとなると、振動などでナット１がワッシャ表面に対して緩む方向（反時計回り方向）に回ることになるが、ナット１とワッシャ２間で接触している斜面部の効果で、ナット１が回ろうとすると、ワッシャ２を面に強く押し付けることになる。言い換えれば、ねじ棒（ボルト）を、締め付け時よりも一層強く締め付けるのと同じ効果になる。従ってナット１が緩むことがない。

　Ｍ１６用の試作品を製造し、ナットをトルク３０Ｎｍで締め付けたときの振動試験では、通常のナットは約数千回の揺れを受けると緩んでしまうが、同条件の試験で本発明品は約１００万回の揺れに対しても全く緩まないのが確かめられている。そして、緩めるときには２５～４０Ｎｍ近辺のトルクで簡単に緩めることができた。

　ナット１を締め付けたときには、ナット１とワッシャ２の接触面はどの面においても均一な同じ大きさの押し付け力となる。しかし、一旦振動でナット２が緩みかけたときの挙動は、ナット・ワッシャ双方の接触斜面の方向はＡ部からＢ部に向かって直線方向に上昇するのに対して、緩もうとするナットの回転方向は常に円弧の接線方向となるので、ナットとワッシャの接触面において、互いが滑る相対的な角度は接触位置によって異なることになる。

　例えば図９に示すように、斜面が開始する最低位置（図９でθ＝０°）では、円弧に対する接線方向の斜度は０°だから、緩み難さには寄与しない。他方でθ＝９０°の位置では接線方向と斜面の方向が同一になるから、この部分の斜度は最大となり、α°となる。つまり、最も緩み難い斜度となる。

　図１０は、斜面部の数が２つの場合の斜面の最も低い位置（図２（ｂ）のＡ部）を０°とし、最も高い位置（図２（ｂ）のＢ部）を１８０°として、ワッシャの緩み難さ位置変化を、Ｍ１６（ねじピッチ２ｍｍ）用のワッシャで斜面角度３．５°である場合を理論計算したものである。

　この図１０で、「緩み難さ倍率」とは、その位置での斜面角度を保ったままでもし円弧を一周した場合に発生する斜面の理論的段差ＨをねじピッチＰで除したもの（＝Ｈ／Ｐ）である。この値が１.０のとき、段差はねじピッチと同等になるので、その位置が、ナットが緩むか緩まないかの境界となる。

　値が１.０以下の位置なら接触面で緩み止めの効果は発揮しない。図１０から見て開始位置から３０°辺りまでと、１８０°の最高位置から１５０°辺りまでは１．０以下だから、緩み止め効果に寄与せず、３０°から１５０°の辺りまでが倍率が１．０以上なので緩み止め効果を発揮し、９０°の位置が倍率２.０近くとなって最高の緩み止め効果を発揮していることになる。

　ところで、ナット１を締め付ける場合は、一般的な工具、ボルト頭部又はナット、及びワッシャの外周部に係合する係合部と、前記係合部に連接される把持部とを有する工具、例えば６角スパナ（あるいは１２角スパナ）を使い、ナット１を締め付け回転方向へ回転すればよい。

　通常のナットの締付けと同じである。ナット１とワッシャ２との間には段差があるので、ナット１だけを回転しても自動的にワッシャ２も一緒に連れ回って締め付けられる。重なっているから、ナット１とワッシャ２の両方にスパナを掛けて一体に回転することも可能である。

　緩める場合には、ナット１だけを回転しても緩まない。ナット１とワッシャ２の両方にスパナをかけて両方を同時に緩め方向へ回転する必要がある。締付け当初はナット１とワッシャ２の位置が重なっているが、時間の経過などにより振動を受けてナット１とワッシャ２の位置が円周方向においてずれた場合には、スパナがナット１には掛かるが、ワッシャ２にはかからないという状態が生じうる。このような状態では緩めることができない。

　このような場合には、スパナでナット１を一旦締め付け方向へ回転し、ワッシャ２の外形とナット１の外形を一致させて合わせると、スパナはストンと落下しナット１とワッシャ２の両方にかかるので、ナット１とワッシャ２とをあわせて緩め方向へ回転すればよい。即ち、ナット２を、一旦締め方向へ回転してから改めて緩めるという二段階の手順を取る必要がある。

このように、ナット１とワッシャ２とを一緒に回転することで、ねじ棒、ナット、ワッシャなどを傷つけることなく、緩めることができ、締結状態が簡単に解除されるので、ねじ棒、ナット、ワッシャなどの構成要素を再利用することができる。

　前述した実施の形態では、斜面部を有するナットとワッシャとの組合せの締結構造であるが、本発明はそれに限らず、図１１に示すように、斜面部を有するワッシャ(図５参照）を、２つを組み合わせて平ワッシャ状とし、通常の平ワッシャと同様に使用する場合に、同様の効果が得られる。１３は通常のナットである。

　即ち、図５に示すワッシャ２，２を２つ作り、傾斜部２Ａａ，２Ａａが形成されている面（第２面）同士を接触させて合わせると、２つ一組で、外形が断面六角形のワッシャができる。斜面部２Ａａに粘着剤をつければ、一体となり一つのワッシャ（本発明ワッシャ）として扱える。

　こうすれば、市販の通常の六角ナットや六角ボルトの頭部の下に本発明を挟んで使えば、前述した実施の形態と同様に、ナットやボルトの緩み止め効果が得られる。なお、ボルト頭部やナットに接触する側のワッシャの裏面は、中央部が凹んだ円錐凹部形状の面とすることなく、フラットな平面とすることも可能である。

　そして、ナットを締め付けるときに、ナットとワッシャの位相を合わせてスパナなどの工具で、一体で締め付ける。振動でナットの位置がずれても、ナットを締め戻してワッシャと位相を合わせれば、一体で緩めることができる。

１，１，１３，２１　ナット
１Ａ，１Ａ’，２１Ａ　面
１Ａａ，１Ａｂ，２１Ａａ　斜面部
２，２２，２３，２４　ワッシャ
２Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ　係合部
２Ａａ，２２Ａａ，２３Ａａ，２４Ａａ　斜面部
２Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ　ワッシャ本体
２３Ｃ，２４Ｃ　円盤部
２Ｂａ，２３Ｃａ，２４Ｃａ　裏面
１１　取付対象物
１１ａ　表面
１２　ねじ棒
１３　被取付部材

Claims (11)

1. 　取付対象物を取り付けるためのねじ棒を被取付部材の取付穴に貫通させて前記ねじ棒の先端部分を突出させ、前記先端部分にワッシャを挟んでナットを適用して前記取付対象物を前記被取付部材に固定する締結構造であって、
   　前記ナットは、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に徐々に高さが低くなるように形成されている斜面部を円周方向に沿って有する第１面を備え、
   　前記ワッシャは、前記ナットにおける第１面の斜面部に対応して形成される斜面部を円周方向に沿って有する第２面を備え、
   　前記ワッシャとナットとは、前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが互いに噛み合うように上下に重ね合わせて取り付けられ、
   　前記ナット及びワッシャの外形は、前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、円周方向において一致するように形成されている、
   　ことを特徴とする締結構造。
2. 　前記第１面及び第２面は、同一形状の斜面部を１つ、２つ、３つあるいは６つずつ有するものである、請求項１記載の締結構造。
3. 　前記ナット及びワッシャは、断面六角形で、外形が同寸法である、請求項１又は２記載の締結構造。
4. 　前記ワッシャは、前記第２面とは反対側の面は、中央部に向かって徐々に凹んでいる円錐凹部形状に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の締結構造。
5. 　前記斜面部は、最も低い位置と最も高い位置との高低差が斜面数に応じてねじピッチの１／斜面数よりより大きくなっている、請求項１～４のいずれか１項に記載の締結構造。
6. 　前記斜面部の斜面は、前記ねじ棒の軸線を中心にして、円周方向に沿って同じ傾斜角度を維持しながら螺旋状に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の締結構造。
7. 　前記ワッシャ又は前記ナットの一方又は両方の斜面部の外周面は、前記ワッシャ又は前記ナットの平行対辺幅と同じ大きさの径の湾曲面とされ、
   　前記湾曲面は、前記斜面部の最も低い位置付近から立ち上がっている、請求項１～６のいずれか１項に記載の締結構造。
8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の締結構造における締結解除方法であって、
   　ナット及びワッシャの外周部に係合する係合部と、前記係合部に連接される把持部とを有する工具を用い、
   　前記工具の係合部を前記ナットの外周部に係合させて、前記ナットを一旦締め付け回転方向へ回転し、前記ナット及び前記ワッシャの外形が、円周方向において一致している状態にする工程と、
   　前記工程に続いて、前記工具の係合部を、前記ナットに加えて前記ワッシャにも係合させ、前記ナット及び前記ワッシャを一緒に緩め方向に回転させる工程とを有する、ことを特徴とする締結解除方法。
9. 　取付対象物を被取付部材にボルト又はナットを用いて取り付ける場合に、前記ボルト頭部又は前記ナットと前記取付対象物との間に設けられるワッシャであって、
   　重ねた状態で用いられる第１及び第２の部材からなり、
   　前記第１部材は、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている斜面部を円周方向に沿って有する第１面を備え、
   　前記第２部材は、前記ナットにおける第１面の斜面部に対応して形成される斜面部を円周方向に沿って有する第２面を備え、
   　前記第１面の斜面部と前記第２面の斜面部とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、前記第１及び第２部材の外形は、円周方向において一致するように形成されている、
   　ことを特徴とするワッシャ。
10. 　取付対象物を被取付部材にボルト又はナットを用いて取り付ける場合に、前記ボルト頭部又は前記ナットと前記取付対象物との間にワッシャが設けられる締結構造であって、
    　前記ワッシャは、重ねた状態で用いられる第１及び第２の部材を備え、
    　前記第１部材は、円周方向に沿って斜面部が、前記ナットの締め付け回転方向に向かって徐々に高さが低くなるように形成されている第１面を備え、
    　前記第２部材は、円周方向に沿って斜面部が前記ナットにおける第１面の斜面に対応して形成され前記ナットの第１面に接触する第２面を備え、
    　前記第１面と第２面とが隙間なく噛み合うように上下に重ね合わせた状態で、前記第１及び第２部材の外形は、円周方向において一致するように形成されている、
    　ことを特徴とする締結構造。
11. 　請求項１０に記載の締結構造における締結解除方法であって、
    　ボルト頭部又はナット、及びワッシャの外周部に係合する係合部と、前記係合部に連接される把持部とを有する工具を用い、
    　工具の係合部を、前記ボルト頭部又はナット、及び前記第１及び第２の部材のうち前記ボルト頭部又は前記ナット側にある部材に係合させ、前記ボルト頭部又はナット及び前記ボルト頭部又はナット側にある部材を一旦締め付け回転方向へ回し、前記第１及び第２の部材の外形が、円周方向において一致している状態にする工程と、
    　前記工程に続いて、前記工具の係合部を、前記ボルト頭部又はナットと前記第１及び第２の部材とに係合させ、前記ボルト頭部又はナットと前記第１及び第２の部材とを緩め方向に回転させる工程とを有する、ことを特徴とする締結解除方法。

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