締結部材及び締結方法
【課題】ナットやボルトの締結部材を用いた締め付け部分に、大きな衝撃や振動が繰り返し作用したような場合でも、金属疲労による破損が防止でき、また、弛みにくく極めて安定した締付固定が可能であり、さらに、構成が簡易であって使用及び製造が容易な締結部材を提供する。
【解決手段】この締結部材１は、ボルト１０とナット２０とを備えて被締結体３０、３１を締結する締結部材であって、前記ボルト１０は、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部１２が該ボルト１０と一体もしくは別体に設けられ、、前記ナット２０は、前記テーパ部１２に摺動可能に圧接係止される。
【解決手段】この締結部材１は、ボルト１０とナット２０とを備えて被締結体３０、３１を締結する締結部材であって、前記ボルト１０は、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部１２が該ボルト１０と一体もしくは別体に設けられ、、前記ナット２０は、前記テーパ部１２に摺動可能に圧接係止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結部材及び当該締結部材を用いた締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品、部材の締付固定に使用する締結部材として、ねじ作用により被締結体を締結するナット及びボルトは種々の分野に広く使用されてきた。これらのナット及びボルトは部品、部材を締め付けて固定するためのものであるが、これらの締結部分に振動や衝撃が繰り返して作用するとナットやボルトが弛むという問題があり、ナットやボルトの弛み止めを目的として平板ワッシャやスプリングワッシャを使用することが従来から行われてきた。また、他にはこれらの締結部材のねじ山に接着剤等を施した部品も使われている。
【０００３】
ナットやボルトの弛み止めを目的として座金付ナット(特許文献１、特許文献２参照)や、ナットの内周面を部分的にテーパ面に形成したもの（特許文献３参照）、あるいは、座金をナットに一体に取り付けた構成のもの（特許文献４参照）等が提案されている。また、ダブルナット方式によって締付固定する方法、例えば２つのナットをテーパ面によって嵌合させ、一方のテーパ面を軸芯に対して偏芯させ楔作用により強固に締め付ける構成としたもの（特許文献５参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２１２０号公報
【特許文献２】特開平９−７２３２５号公報
【特許文献３】特開平３−２６８１７号公報
【特許文献４】特開９−５３６２８号公報
【特許文献５】特開平９−４２２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の座金付のナットやダブルナットでは一定の弛み止め作用を有するのであるが、ナットあるいはボルトの締め付け部分に繰り返して大きな振動や衝撃が作用するような場合には、締め付け部分が弛みやすいという課題があった。また、弛み止めさせるためナット等に加工を施す場合に、加工が複雑になるという課題もあった。また、過度に締め付けたり、増し締めを繰り返したりすることでボルトに金属疲労が蓄積し、破損してしまう事象が多くあった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ナットやボルトの締結部材を用いた締め付け部分に、大きな衝撃や振動が繰り返し作用したような場合でも、金属疲労による破損が防止でき、また、弛みにくく極めて安定した締付固定が可能であり、さらに、構成が簡易であって使用及び製造が容易な締結部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
この締結部材は、ボルトとナットとを備えて被締結体を締結する締結部材であって、前記ボルトは、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部が該ボルトと一体もしくは別体に設けられ、前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止されることを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、強固な締め付けを必要とせずに部材を確実に締結し、弛み、脱落、疲労破壊の防止作用を備えた締結部材として好適に使用することができる。また、本発明に係る締結部材は極めて簡易な構造として提供されるため、使い勝手が良く製造が容易である等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図２】図１の締結部材のボルトの例を示す概略図である。
【図３】図１の締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図４】図１の締結部材のナットの変形例を示す概略図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図７】本発明の第四の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図８】本発明の第五の実施形態に係る締結部材のボルトの例を示す概略図である。
【図９】本発明の第五の実施形態に係る締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第六の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図１１】図１０の締結部材のテーパ部材の例を示す概略図である。
【図１２】図１０の締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図１３】本発明の第七の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図１４】図１３の締結部材のテーパ部材の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明の第一の実施形態に係る締結部材１の例を説明する概略図を図１に示す。同図１は、締結部材１を用いて被締結体３０と被締結体３１とを締結した状態を示す断面図である。ここで、締結部材１はボルト１０とナット２０とを備えて構成される。さらに、本実施形態に係るボルト１０の概略図を図２（ａ）（正面図（上半断面図））、図２（ｂ）（側面図）に示す。なお、ボルト１０は断面形状が円形であって、ネジ山は設けられていない。また、本実施形態に係るナット２０の概略図を図３（ａ）（正面断面図）、図３（ｂ）（側面図）に示す。なお、ナット２０においても、ネジ山は設けられていない。ボルト１０及びナット２０は、金属材料もしくは樹脂材料を用いて形成される。
【００１２】
本実施形態における締結部材１は、ボルト１０の両端側に、抜け止め機構２、３が設けられる。ボルト１０の一端側（図１中の右端側）に設けられる抜け止め機構２は、ボルト１０に設けられたナット装着部１１と、当該ナット装着部１１に係止されるナット２０とを備えて構成される。さらに、ナット装着部１１は、端部１０ａに向かって（すなわち図１中の端部１０ｂから端部１０ａに向かう方向）、ボルト１０の軸線方向と直交する断面の断面積が徐々に拡大するテーパ部１２を有する。ナット２０は、後述の圧接力発生手段を備えてテーパ部１２に摺動可能に圧接係止される。
ここで、ナット２０は、当接する被結合体（ここでは被結合体３１）の貫通穴３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい外形寸法（ここでは外径）となる形状に形成されている。これによって、同図１に示すように、被締結体３１の抜け止め作用を奏することができる。
また、以上のことから、ボルト１０の長さは、全ての被締結体が所定の締結状態となった際に、ナット装着部１１が被締結体（ここでは右端の被締結体３１）の端部３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）に配置されるように設定する必要がある。
なお、ナット２０とテーパ部１２とが面接触をするように公差等を考慮した上で各部材の寸法・位置を設定することが好適である。
【００１３】
一方、ボルト１０の他端側（図１中の左端側）に設けられる抜け止め機構３は、ボルト１０のボルトヘッド部１３である。本実施形態のボルトヘッド部１３は、略円板状であって、被締結体３０の貫通穴３０ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい外形寸法（ここでは外径）を有する。これによれば、ボルトヘッド部１３が被締結体３０の抜け止め作用を奏する。なお、ボルトヘッド部１３は、略円板状に限定されるものではなく、四角形状、六角形状等様々な形状を採用し得る。
【００１４】
このように、被締結体３０に設けられる貫通穴３０ａ及び被締結体３１に設けられる貫通穴３１ａにボルト１０を挿通し、抜け止め機構２（ここではナット装着部１１及び該ナット装着部１１に係止されるナット２０）及び、抜け止め機構３（ここではボルトヘッド部１３）によって、複数の被締結体３０及び３１（被締結体は２つに限定されるものではない）を両側から挟みこんで締結する作用が生じる。
したがって、本実施形態においては、ボルト１０が挿通可能なように、ナット装着部１１の最大外形寸法（ここではテーパ部１２の最大外径）は、貫通穴３０ａ及び３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも、小さく形成される。
【００１５】
また、本実施形態においては、図１に示すように、テーパ部１２は、当該テーパ部１２側の被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも内方（図１中において端面３１ｂよりも左方）にテーパ形状の始端が位置し、当該被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）にテーパ形状の終端が位置する形状に形成されている。
これによれば、ボルト１０において軸線方向に伸びる変形が発生した場合、あるいは、被締結体３０、３１において軸線方向に縮む変形が発生した場合にも、テーパ部１２とナット２０との構成による作用効果（詳細は後述）を維持することが可能となる。
【００１６】
次に、本実施形態に係るナット２０は、図１に示すように、ナット装着部１１のテーパ部１２に圧接係止される。このとき、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２とは相互に摺動可能に当接(圧接)している。なお、本実施形態に係るナット２０においては、は、テーパ部１２との当接箇所（ここでは、内面２０ｄ）が、テーパ部１２のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されている（図１、図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。なお、内面２０ｄは、テーパ形状である場合に限定されず、例えば、図３（ａ）の断面図で視た場合に曲線状、軸線に平行な直線状等となるような面形状を採用することも考えられる。
【００１７】
本実施形態に係るナット２０の特徴的な構成として、金属材料もしくは樹脂材料からなる２以上の部材（ここでは部材２０ａ及び部材２０ｂの２つ）で形成されると共に、テーパ部１２に摺動可能に圧接係止させる圧接力発生手段を備えている。本実施形態では、圧接力発生手段として付勢部材２２を備えており、一例として、付勢部材２２は、ねじりコイルバネを用いて構成される。
また、部材２０ａと部材２０ｂとは、ピン２３によって相互に回動自在に固定されて、それぞれが図３（ｂ）中の矢印方向に回動自在に構成される。その際に、付勢部材２２によって、部材２０ａと部材２０ｂとは、中央に形成される略円形空間部２０ｃが小さくなる方向（すなわち内径が縮径される方向）に付勢される。この付勢力によって、ナット２０が、クリップのようにテーパ部１２を挟み込む（軸線方向に直交する方向に挟み込む）作用、すなわち、テーパ部１２に圧接係止される作用が生じる。
【００１８】
なお、変形例として、図４（ａ）（正面断面図）、図４（ｂ）（側面図）に示すように、部材２０ａと部材２０ｂとを複数の付勢部材２２（ここでは２つの引っ張りコイルバネ２２ａ、２２ｂ）によって接続する構成等も考えられる。
【００１９】
上記のように、本実施形態における締結部材１によれば、圧接力発生手段による圧接力、すなわち付勢部材２２による付勢力によって、ナット２０が、クリップのようにテーパ部１２を挟み込む作用、すなわち、テーパ部１２に圧接係止される作用が生じる。この圧接力すなわち付勢力は、ナット２０の略円形空間部２０ｃを縮径させる作用を生じさせるために、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を、大径部から小径部に向かう方向（図１中の右側から左側に向かう方向）に摺動させる作用を生じる。すなわち、ナット２０がテーパ部１２に圧接しながら、テーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向（図１中の右側から左側に向かう方向）に移動する作用を生じる。これによって、ナット２０は、被締結体３１を被締結体３０に向かって（図１中の右側から左側に向かう方向に）押動するため、前述の抜け止め機構３（ボルトヘッド１３）とで挟み込みが行われて、被締結体３０と被締結体３１とが締結される。
【００２０】
一方、ナット２０をテーパ部１２に常に圧接させている圧接力すなわち付勢力によって、ナット２０の略円形空間部２０ｃを拡径させる作用は抑制されるため、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を、小径部から大径部に向かう方向（図１中の左側から右側に向かう方向）に摺動させる作用は抑制される。すなわち、ナット２０がテーパ部１２の小径部から大径部に向かう方向（図１中の左側から右側に向かう方向）に移動する作用は抑制されるため、被締結体３０と被締結体３１との締結における緩み止め効果が奏される。
【００２１】
また、前述の通り、従来の締結部材の場合には、ナットあるいはボルトの締め付け部分に衝撃や振動が繰り返し作用するような場合には、締め付け部分が弛みやすいという課題があり、さらに締め付けが強固になれば、衝撃や振動に起因する金属疲労・破壊の課題が生じていた。
しかし、本実施形態における締結部材１によれば、通常の使用環境下で想定される衝撃・振動が加われば加わるほどに、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を大径部から小径部に向かう方向に摺動する作用が促進される。これは、テーパ形状を有するテーパ部１２に対してナット２０を常に圧接させている構成によって得られる作用効果である。この作用効果は経験的にも明らかであるが、現象として、衝撃力・振動力が、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２のテーパ面との接触状態を、静止摩擦係数に支配される静止状態から、動摩擦係数に支配される摺動状態への移行の要因となり、ナット２０の圧接力におけるテーパ面方向の分力によって、テーパ面上を摺動する作用が生じるものと考えられる。このような作用の結果、ナット２０がテーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向に移動する作用が促進されるため、ボルト１０の軸線方向に生じる締結力（抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１とを挟みこむ力）を増加させることができ、被締結体３０と被締結体３１との締結をより一層安定した状態（確実に締結されて緩みが無い状態）にすることが可能となる。
このように、従来の悪影響要素であった衝撃・振動という外力によって、締結を安定化させる作用が得られることは、本発明における締結部材に特有で顕著な効果であると言える。
なお、摺動時の摩擦係数を低減するために、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２のテーパ面との間の当接箇所に潤滑油を施してもよい。
【００２２】
続いて、本実施形態における締結部材１を用いて締結を行う締結方法について、図１を用いて説明する。
手順としては、先ず、被締結体３０と被締結体３１とを所定の締結位置に配置して、貫通穴３０ａと貫通穴３１ａとを一致させる。次に、貫通穴３０ａと貫通穴３１ａにボルト１０を端部１３ａから挿通する。
【００２３】
次に、ナット装着部１１のテーパ部１２にナット２０を圧接係止させて、抜け止め機構２を所定の組み立て状態（図１参照）とする。
なお、この状態であっても、抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１との脱落が防止できるので、この工程をもって締結方法を終了させることも考えられる。
【００２４】
次の工程として、ボルトヘッド部１３を軽くハンマーのような道具で叩く等によって、ボルト１０に衝撃を与える。これによって、前述の通り、ナット２０がテーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向に移動する作用が促進されるため、ボルト１０の軸線方向に生じる締結力（抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１とを挟みこむ力）を増加させることができ、被締結体３０と被締結体３１との締結をより一層安定した状態（確実に締結されて緩みが無い状態）にすることが可能となる。
なお、その他の方法として、振動発生手段（不図示）をボルトヘッド部１３に連結もしくは当接させて、ボルト１０に振動を与えてもよい。また、ボルト１０に代えて（もしくは共に）ナット２０に衝撃もしくは振動を与える方法も考えられる。
あるいは、ボルト１０もしくはナット２０への衝撃もしくは振動を、人為的に印加する方法に代えて、使用時に外部環境から受ける外力をそのまま利用する方法も考えられる。
【００２５】
続いて、本発明の第二の実施形態に係る締結部材１について説明する（図５参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００２６】
本実施形態に係るナット２０は、図５（ａ）（正面断面図）、図５（ｂ）（側面図）に示すように、金属材料もしくは樹脂材料を使用してＣ字状もしくはコ字状の一体形状の部材として形成される。また、使用材料の弾性変形領域内でテーパ１２部に圧接係止可能なように、テーパ部１２との当接箇所の内形寸法（ここでは略円形空間部２０ｃの内径）が、該テーパ部における当接箇所の外形寸法（ここではテーパ部１２の使用想定領域における最小外径）よりも小さく形成されていることを特徴とする。
すなわち、本実施形態に係るナット２０において、テーパ部１２に摺動可能に圧接係止させる圧接力発生手段は、テーパ部１２への嵌合時に弾性変形領域内において変形（拡径）したナット２０自身が元の形状に戻ろうとする復元力である。
なお、前述の第一の実施形態と同様に、ナット２０の内面２０ｄをテーパ形状としている。
【００２７】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、本実施形態に係るナット２０は、構造が簡易であるため、使用及び製造が容易であり、製造コストを低下させることが可能となる。
【００２８】
続いて、本発明の第三の実施形態に係る締結部材１について説明する（図６参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００２９】
本実施形態に係るボルト１０は、図６の概略図に示すように、当該ボルト１０の他端側（図１中の左端側）に設けられる抜け止め機構３として、Ｏリング１４を備える構成である。本実施形態においては、ボルト１０の周方向溝１５にＯリング１４を装着した状態で、Ｏリング１４の外形寸法（ここでは外径）が、被締結体３０の貫通穴３０ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい構成とする。これによって、同図６に示すように、被締結体３０の抜け止め作用を奏することができる。一例としてＯリング１４はゴム材料を用いて構成される。
なお、変形例としてＯリング１４に代えて、金属材料もしくは樹脂材料からなるＣリング（不図示）を備える構成としてもよい。
【００３０】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、本実施形態に係るボルト１０は、前述の第一の実施形態と相違して、ボルトヘッド部を有しないため、端部１０ｂ側から貫通穴３０ａ、３１ａに挿通することが可能となる。したがって、同図６に示すように、ナット装着部１１の最大外形寸法（ここではテーパ部１２の最大外径）を、貫通穴３０ａ及び３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きく形成することが可能となるため、テーパ角度の設計自由度の向上、あるいはナット装着部１１の強度向上等の効果が得られる。
【００３１】
続いて、本発明の第四の実施形態に係る締結部材１について説明する（図７参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００３２】
本実施形態に係るボルト１０は、図７の概略図に示すように、前述の第一の実施形態と比較して、テーパ部１２のテーパ角度が大きい形状を有する。また、当該テーパ形状の始端が、当該テーパ部１２側の被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）に位置する形状を有する。
【００３３】
また、本実施形態に係るナット２０は、前述の第一の実施形態もしくは第二の実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、上記ボルト１０に対して内面２０ｄではなく、端面２０ｅを当接（圧接）させて係止される構造を有する。したがって、本実施形態においては、端面２０ｅの形状が、テーパ部１２のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されている。また、ナット２０の内面２０ｄとボルト１０の外周面との間に隙間が形成される構造となる。
【００３４】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、テーパ部１２のテーパ角度（傾斜角度）及び対応するナット２０のテーパ角度（傾斜角度）を大きくすることができるため、より大きな衝撃に対しても、ナット２０の拡径を防止でき、強力な緩み止め効果を発揮することが可能となる。
【００３５】
続いて、本発明の第五の実施形態に係る締結部材１について説明する（図８、図９参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００３６】
本実施形態に係るボルト１０は、図８の概略図に示すように、断面形状が矩形の形状を有する。ここで、図８（ａ）は正面図（上半断面図）、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。なお、本実施形態に係るボルト１０を使用する前提として、被締結体３０、３１における貫通穴３０ａ、３１ａを、ボルト１０が挿通可能な矩形状とする必要があることは言うまでもない。
【００３７】
また、本実施形態に係るナット２０は、図９（ａ）（正面断面図）、図９（ｂ）（側面図）に示すように、前述の図４に示す実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、上記ボルト１０に対して当接する内面２０ｄが直線状に形成される構造となる。
【００３８】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、ボルト１０の断面形状が矩形状であるため、ボルト１０に対して被締結体３０、３１が回動しない効果が得られる。したがって、締結部材１を用いた締結箇所を１箇所のみ設けるような締結構造の場合に、被締結体３０と被締結体３１とが相互に回動しない効果を得ることが可能である。
【００３９】
続いて、本発明の第六の実施形態に係る締結部材１について説明する（図１０参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、ボルト１０のナット装着部１１として、ボルト１０の一端側（図１０中の右端側）の端部に向かって断面積が徐々に拡大するテーパ部１２が当該ボルト１０と別体に設けられている例である。すなわち、テーパ部１２は、ボルト１０に固定されるテーパ部材１６に形成されている。
なお、本実施形態に関しても、基本となる技術的思想は他の実施形態と共通であるため、構成上の相違点を中心に説明する。
【００４０】
本実施形態に係るボルト１０は、図１０の概略図に示すように、ボルトヘッド部１３と反対の一端側（図１０中の右端側）が、ネジ山の無い円柱状に形成されている。当該一端側にテーパ部材１６（図１１参照）が嵌合されて固定される。
【００４１】
ここで、テーパ部材１６は、図１１（ａ）（正面断面図）、図１１（ｂ）（側面図）に示すように、小径部１６ａおよび大径部１６ｂの二つの内径を有する円筒状であって、小径部１６ａ側（図１１（ａ）中の左側）の端面にテーパ部１２が形成されている。
【００４２】
テーパ部材１６をボルト１０に固定する方法について図１０を用いて説明する。先ず、ボルト１０を被締結体（ここでは被締結体３０、３１）に挿通する。次いで、ボルト１０の一端側（図１０中の右端側）にテーパ部材１６をテーパ部１２側から嵌め込む。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置よりも、ボルト１０の他端側（図１０中の左端側）に退避させた状態で、ボルト１０に形成されたリング溝１０ｃに固定用部材（ここでは、Ｃリング１７）を嵌合させる。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置、すなわち、テーパ部材１６の大径部１６ｂにＣリング１７が嵌合される位置まで移動させることによって、テーパ部材１６のボルト１０への固定が完了する。なお、この状態で、ナット２０をテーパ部１２に圧接係止する。このとき、ナット２０とテーパ部材１６とのなじみ等の経時変化を想定して、テーパ部材１６の固定位置を寸法により算定される位置よりもボルト１０の他端側（図１０中の左端側）に微小量（公差として設定）移動させた位置としておくことで、ナット２０とテーパ部材１６（テーパ部１２）との面接触を確保することができる。
【００４３】
これによって、テーパ部材１６がボルト１０の一端側（図１０中の右端側）の方向へ移動することが規制される。なお、テーパ部材１６がボルト１０の他端側（図１０中の左端側）へ移動することに対しては、ナット２０がテーパ部１２に圧接係止されることで規制される。
【００４４】
本実施形態では、前述の第四の実施形態と同様に、テーパ部１２のテーパ角度が大きい形状を有するため、同実施形態と同様の効果が得られる。
これに加えて、第四の実施形態と比較して、テーパ部１２がボルト１０とは別体のテーパ部材１６に形成されていることによって、テーパ部１２とナット２０との接触領域を広く設けることができるため、確実な圧接係止を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係るナット２０の例を図１２（図１２（ａ）は正面断面図、図１２（ｂ）は側面図）に示す。このナット２０は、基本的な構成は、前述の第四の実施形態と同様であるが、付勢部材の形状において相違点を有する。具体的には、本実施形態の付勢部材２４は、ナット２０の外周面に沿うリング状に形成され、ナット２０に設けられた嵌合溝２０ｆに嵌合されて固定される構成となっている。図中の符号２０ｇは、ナット２０をナット装着部１１（テーパ部１２）に嵌合させる際に用いる拡径用工具（不図示）を差し込むための孔である。すなわち、ナット２０はピン２５を回動の軸として、内径が拡径・縮径する。
なお、本実施形態に係るナット２０は、上記の構成に限定されるものではなく、前述の第四の実施形態に係るナット２０等を用いてもよい。
【００４６】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、テーパ部１２のテーパ角度（傾斜角度）及び対応するナット２０のテーパ角度（傾斜角度）を大きくすることができ、且つ、テーパ部１２とナット２０との接触領域を広く設けることができるため、より大きな衝撃に対しても、ナット２０の拡径を防止でき、且つ、ナット２０の脱落が防止でき、強力な緩み止め効果を発揮することが可能となる。
【００４７】
続いて、本発明の第七の実施形態に係る締結部材１について説明する（図１３参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第六の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びテーパ部材１６の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００４８】
本実施形態に係るテーパ部材１６は、図１４（ａ）（正面断面図）、図１４（ｂ）（側面図）に示すように、前述の第六の実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、ボルト１０に固定するための構造が異なる。具体的には、内径がボルト１０の外径とほぼ同径の円筒状である、さらに、テーパ部１２が形成されている端面と逆側の端面に、複数個のカシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・が設けられている。
【００４９】
一方、本実施形態に係るボルト１０は、図１３の概略図に示すように、テーパ部材１６のカシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・が、カシメ加工によって嵌め込まれる切欠溝１０ｄが設けられている。なお、図１３に示すように、切欠溝１０ｄを複数個設けておくことによって、テーパ部材１６の取り付け位置の調整が可能となる。
【００５０】
ここで、テーパ部材１６をボルト１０に固定する方法について図１３を用いて説明する。先ず、ボルト１０を被締結体（ここでは被締結体３０、３１）に挿通する。次いで、ボルト１０の一端側（図１３中の右端側）にテーパ部材１６をテーパ部１２側から嵌め込む。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置に合わせて、カシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・を切欠溝１０ｄ内に向けてカシメ加工を行うことによって、テーパ部材１６のボルト１０への固定が完了する。なお、この状態で、ナット２０をテーパ部１２に圧接係止する。このとき、ナット２０とテーパ部材１６とのなじみ等の経時変化を想定して、テーパ部材１６の固定位置を寸法により算定される位置よりもボルト１０の他端側（図１３中の左端側）に微小量（公差として設定）移動させた位置としておくことで、ナット２０とテーパ部材１６（テーパ部１２）との面接触を確保することができる。
【００５１】
これによって、テーパ部材１６がボルト１０の一端側（図１３中の右端側）の方向へ移動することが規制される。なお、テーパ部材１６がボルト１０の他端側（図１３中の左端側）へ移動することに対しては、ナット２０がテーパ部１２に圧接係止されることで規制される。
【００５２】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第六の実施形態の場合と同様である。これに加えて、固定用部材（例えば、Ｃリング１７）を別途設ける必要がないため、部品点数が減ることによるコストダウン効果が得られる。
【００５３】
以上、説明した通り、従来のボルト及びナット（例えば、ネジ山を有する六角ボルト及び六角ナット）や、二次加工を施してある弛み止めナット等の締結部材の場合には、衝撃や振動を受ける環境下で使用するに際して、緩みを防止するために強大な軸力を出さなければならず、その結果ネジ山・座面部分等に金属のなじみやへたり・陥没等が生じ、弛みが発生し得る課題があった。
しかし、本発明に係る締結部材によれば、従来のような強大な軸力を発生させることなく被締結体を締結して緩み防止を図ることが可能となるため、金属どうしの磨耗等を防ぐと共に、ボルトの金属疲労・破損等の防止に顕著な効果が奏される。
【００５４】
また、衝撃や振動を受ける環境下で本発明に係る締結部材を使用すれば、環境要因として発生する衝撃や振動を受けることによって、被締結体の締結がより一層確実化されていくという顕著な効果が奏される。
【００５５】
また、一旦、被締結体が確実に締結された状態となれば、ナットの緩み（緩む方向への摺動）が抑制されて、緩み止め効果が保持できる。
【００５６】
また、本発明に係る締結部材は極めて簡易な構造とすることができるため、使い勝手が良く製造が容易である等の著効を奏する。
【００５７】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１ 締結部材
２、３ 抜け止め機構
１０ ボルト
１１ ナット装着部
１２ テーパ部
１３ ボルトヘッド部
１４ Ｏリング
１６ テーパ部材
１７ Ｃリング
２０ ナット
２２、２４ 付勢部材
３０、３１ 被締結体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結部材及び当該締結部材を用いた締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品、部材の締付固定に使用する締結部材として、ねじ作用により被締結体を締結するナット及びボルトは種々の分野に広く使用されてきた。これらのナット及びボルトは部品、部材を締め付けて固定するためのものであるが、これらの締結部分に振動や衝撃が繰り返して作用するとナットやボルトが弛むという問題があり、ナットやボルトの弛み止めを目的として平板ワッシャやスプリングワッシャを使用することが従来から行われてきた。また、他にはこれらの締結部材のねじ山に接着剤等を施した部品も使われている。
【０００３】
ナットやボルトの弛み止めを目的として座金付ナット(特許文献１、特許文献２参照)や、ナットの内周面を部分的にテーパ面に形成したもの（特許文献３参照）、あるいは、座金をナットに一体に取り付けた構成のもの（特許文献４参照）等が提案されている。また、ダブルナット方式によって締付固定する方法、例えば２つのナットをテーパ面によって嵌合させ、一方のテーパ面を軸芯に対して偏芯させ楔作用により強固に締め付ける構成としたもの（特許文献５参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２１２０号公報
【特許文献２】特開平９−７２３２５号公報
【特許文献３】特開平３−２６８１７号公報
【特許文献４】特開９−５３６２８号公報
【特許文献５】特開平９−４２２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の座金付のナットやダブルナットでは一定の弛み止め作用を有するのであるが、ナットあるいはボルトの締め付け部分に繰り返して大きな振動や衝撃が作用するような場合には、締め付け部分が弛みやすいという課題があった。また、弛み止めさせるためナット等に加工を施す場合に、加工が複雑になるという課題もあった。また、過度に締め付けたり、増し締めを繰り返したりすることでボルトに金属疲労が蓄積し、破損してしまう事象が多くあった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ナットやボルトの締結部材を用いた締め付け部分に、大きな衝撃や振動が繰り返し作用したような場合でも、金属疲労による破損が防止でき、また、弛みにくく極めて安定した締付固定が可能であり、さらに、構成が簡易であって使用及び製造が容易な締結部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
この締結部材は、ボルトとナットとを備えて被締結体を締結する締結部材であって、前記ボルトは、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部が該ボルトと一体もしくは別体に設けられ、前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止されることを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、強固な締め付けを必要とせずに部材を確実に締結し、弛み、脱落、疲労破壊の防止作用を備えた締結部材として好適に使用することができる。また、本発明に係る締結部材は極めて簡易な構造として提供されるため、使い勝手が良く製造が容易である等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図２】図１の締結部材のボルトの例を示す概略図である。
【図３】図１の締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図４】図１の締結部材のナットの変形例を示す概略図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図７】本発明の第四の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図８】本発明の第五の実施形態に係る締結部材のボルトの例を示す概略図である。
【図９】本発明の第五の実施形態に係る締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第六の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図１１】図１０の締結部材のテーパ部材の例を示す概略図である。
【図１２】図１０の締結部材のナットの例を示す概略図である。
【図１３】本発明の第七の実施形態に係る締結部材の例を示す概略図である。
【図１４】図１３の締結部材のテーパ部材の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明の第一の実施形態に係る締結部材１の例を説明する概略図を図１に示す。同図１は、締結部材１を用いて被締結体３０と被締結体３１とを締結した状態を示す断面図である。ここで、締結部材１はボルト１０とナット２０とを備えて構成される。さらに、本実施形態に係るボルト１０の概略図を図２（ａ）（正面図（上半断面図））、図２（ｂ）（側面図）に示す。なお、ボルト１０は断面形状が円形であって、ネジ山は設けられていない。また、本実施形態に係るナット２０の概略図を図３（ａ）（正面断面図）、図３（ｂ）（側面図）に示す。なお、ナット２０においても、ネジ山は設けられていない。ボルト１０及びナット２０は、金属材料もしくは樹脂材料を用いて形成される。
【００１２】
本実施形態における締結部材１は、ボルト１０の両端側に、抜け止め機構２、３が設けられる。ボルト１０の一端側（図１中の右端側）に設けられる抜け止め機構２は、ボルト１０に設けられたナット装着部１１と、当該ナット装着部１１に係止されるナット２０とを備えて構成される。さらに、ナット装着部１１は、端部１０ａに向かって（すなわち図１中の端部１０ｂから端部１０ａに向かう方向）、ボルト１０の軸線方向と直交する断面の断面積が徐々に拡大するテーパ部１２を有する。ナット２０は、後述の圧接力発生手段を備えてテーパ部１２に摺動可能に圧接係止される。
ここで、ナット２０は、当接する被結合体（ここでは被結合体３１）の貫通穴３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい外形寸法（ここでは外径）となる形状に形成されている。これによって、同図１に示すように、被締結体３１の抜け止め作用を奏することができる。
また、以上のことから、ボルト１０の長さは、全ての被締結体が所定の締結状態となった際に、ナット装着部１１が被締結体（ここでは右端の被締結体３１）の端部３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）に配置されるように設定する必要がある。
なお、ナット２０とテーパ部１２とが面接触をするように公差等を考慮した上で各部材の寸法・位置を設定することが好適である。
【００１３】
一方、ボルト１０の他端側（図１中の左端側）に設けられる抜け止め機構３は、ボルト１０のボルトヘッド部１３である。本実施形態のボルトヘッド部１３は、略円板状であって、被締結体３０の貫通穴３０ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい外形寸法（ここでは外径）を有する。これによれば、ボルトヘッド部１３が被締結体３０の抜け止め作用を奏する。なお、ボルトヘッド部１３は、略円板状に限定されるものではなく、四角形状、六角形状等様々な形状を採用し得る。
【００１４】
このように、被締結体３０に設けられる貫通穴３０ａ及び被締結体３１に設けられる貫通穴３１ａにボルト１０を挿通し、抜け止め機構２（ここではナット装着部１１及び該ナット装着部１１に係止されるナット２０）及び、抜け止め機構３（ここではボルトヘッド部１３）によって、複数の被締結体３０及び３１（被締結体は２つに限定されるものではない）を両側から挟みこんで締結する作用が生じる。
したがって、本実施形態においては、ボルト１０が挿通可能なように、ナット装着部１１の最大外形寸法（ここではテーパ部１２の最大外径）は、貫通穴３０ａ及び３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも、小さく形成される。
【００１５】
また、本実施形態においては、図１に示すように、テーパ部１２は、当該テーパ部１２側の被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも内方（図１中において端面３１ｂよりも左方）にテーパ形状の始端が位置し、当該被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）にテーパ形状の終端が位置する形状に形成されている。
これによれば、ボルト１０において軸線方向に伸びる変形が発生した場合、あるいは、被締結体３０、３１において軸線方向に縮む変形が発生した場合にも、テーパ部１２とナット２０との構成による作用効果（詳細は後述）を維持することが可能となる。
【００１６】
次に、本実施形態に係るナット２０は、図１に示すように、ナット装着部１１のテーパ部１２に圧接係止される。このとき、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２とは相互に摺動可能に当接(圧接)している。なお、本実施形態に係るナット２０においては、は、テーパ部１２との当接箇所（ここでは、内面２０ｄ）が、テーパ部１２のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されている（図１、図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。なお、内面２０ｄは、テーパ形状である場合に限定されず、例えば、図３（ａ）の断面図で視た場合に曲線状、軸線に平行な直線状等となるような面形状を採用することも考えられる。
【００１７】
本実施形態に係るナット２０の特徴的な構成として、金属材料もしくは樹脂材料からなる２以上の部材（ここでは部材２０ａ及び部材２０ｂの２つ）で形成されると共に、テーパ部１２に摺動可能に圧接係止させる圧接力発生手段を備えている。本実施形態では、圧接力発生手段として付勢部材２２を備えており、一例として、付勢部材２２は、ねじりコイルバネを用いて構成される。
また、部材２０ａと部材２０ｂとは、ピン２３によって相互に回動自在に固定されて、それぞれが図３（ｂ）中の矢印方向に回動自在に構成される。その際に、付勢部材２２によって、部材２０ａと部材２０ｂとは、中央に形成される略円形空間部２０ｃが小さくなる方向（すなわち内径が縮径される方向）に付勢される。この付勢力によって、ナット２０が、クリップのようにテーパ部１２を挟み込む（軸線方向に直交する方向に挟み込む）作用、すなわち、テーパ部１２に圧接係止される作用が生じる。
【００１８】
なお、変形例として、図４（ａ）（正面断面図）、図４（ｂ）（側面図）に示すように、部材２０ａと部材２０ｂとを複数の付勢部材２２（ここでは２つの引っ張りコイルバネ２２ａ、２２ｂ）によって接続する構成等も考えられる。
【００１９】
上記のように、本実施形態における締結部材１によれば、圧接力発生手段による圧接力、すなわち付勢部材２２による付勢力によって、ナット２０が、クリップのようにテーパ部１２を挟み込む作用、すなわち、テーパ部１２に圧接係止される作用が生じる。この圧接力すなわち付勢力は、ナット２０の略円形空間部２０ｃを縮径させる作用を生じさせるために、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を、大径部から小径部に向かう方向（図１中の右側から左側に向かう方向）に摺動させる作用を生じる。すなわち、ナット２０がテーパ部１２に圧接しながら、テーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向（図１中の右側から左側に向かう方向）に移動する作用を生じる。これによって、ナット２０は、被締結体３１を被締結体３０に向かって（図１中の右側から左側に向かう方向に）押動するため、前述の抜け止め機構３（ボルトヘッド１３）とで挟み込みが行われて、被締結体３０と被締結体３１とが締結される。
【００２０】
一方、ナット２０をテーパ部１２に常に圧接させている圧接力すなわち付勢力によって、ナット２０の略円形空間部２０ｃを拡径させる作用は抑制されるため、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を、小径部から大径部に向かう方向（図１中の左側から右側に向かう方向）に摺動させる作用は抑制される。すなわち、ナット２０がテーパ部１２の小径部から大径部に向かう方向（図１中の左側から右側に向かう方向）に移動する作用は抑制されるため、被締結体３０と被締結体３１との締結における緩み止め効果が奏される。
【００２１】
また、前述の通り、従来の締結部材の場合には、ナットあるいはボルトの締め付け部分に衝撃や振動が繰り返し作用するような場合には、締め付け部分が弛みやすいという課題があり、さらに締め付けが強固になれば、衝撃や振動に起因する金属疲労・破壊の課題が生じていた。
しかし、本実施形態における締結部材１によれば、通常の使用環境下で想定される衝撃・振動が加われば加わるほどに、ナット２０の内面２０ｄがテーパ部１２のテーパ面上を大径部から小径部に向かう方向に摺動する作用が促進される。これは、テーパ形状を有するテーパ部１２に対してナット２０を常に圧接させている構成によって得られる作用効果である。この作用効果は経験的にも明らかであるが、現象として、衝撃力・振動力が、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２のテーパ面との接触状態を、静止摩擦係数に支配される静止状態から、動摩擦係数に支配される摺動状態への移行の要因となり、ナット２０の圧接力におけるテーパ面方向の分力によって、テーパ面上を摺動する作用が生じるものと考えられる。このような作用の結果、ナット２０がテーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向に移動する作用が促進されるため、ボルト１０の軸線方向に生じる締結力（抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１とを挟みこむ力）を増加させることができ、被締結体３０と被締結体３１との締結をより一層安定した状態（確実に締結されて緩みが無い状態）にすることが可能となる。
このように、従来の悪影響要素であった衝撃・振動という外力によって、締結を安定化させる作用が得られることは、本発明における締結部材に特有で顕著な効果であると言える。
なお、摺動時の摩擦係数を低減するために、ナット２０の内面２０ｄとテーパ部１２のテーパ面との間の当接箇所に潤滑油を施してもよい。
【００２２】
続いて、本実施形態における締結部材１を用いて締結を行う締結方法について、図１を用いて説明する。
手順としては、先ず、被締結体３０と被締結体３１とを所定の締結位置に配置して、貫通穴３０ａと貫通穴３１ａとを一致させる。次に、貫通穴３０ａと貫通穴３１ａにボルト１０を端部１３ａから挿通する。
【００２３】
次に、ナット装着部１１のテーパ部１２にナット２０を圧接係止させて、抜け止め機構２を所定の組み立て状態（図１参照）とする。
なお、この状態であっても、抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１との脱落が防止できるので、この工程をもって締結方法を終了させることも考えられる。
【００２４】
次の工程として、ボルトヘッド部１３を軽くハンマーのような道具で叩く等によって、ボルト１０に衝撃を与える。これによって、前述の通り、ナット２０がテーパ部１２の大径部から小径部に向かう方向に移動する作用が促進されるため、ボルト１０の軸線方向に生じる締結力（抜け止め機構２及び３によって、被締結体３０と被締結体３１とを挟みこむ力）を増加させることができ、被締結体３０と被締結体３１との締結をより一層安定した状態（確実に締結されて緩みが無い状態）にすることが可能となる。
なお、その他の方法として、振動発生手段（不図示）をボルトヘッド部１３に連結もしくは当接させて、ボルト１０に振動を与えてもよい。また、ボルト１０に代えて（もしくは共に）ナット２０に衝撃もしくは振動を与える方法も考えられる。
あるいは、ボルト１０もしくはナット２０への衝撃もしくは振動を、人為的に印加する方法に代えて、使用時に外部環境から受ける外力をそのまま利用する方法も考えられる。
【００２５】
続いて、本発明の第二の実施形態に係る締結部材１について説明する（図５参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００２６】
本実施形態に係るナット２０は、図５（ａ）（正面断面図）、図５（ｂ）（側面図）に示すように、金属材料もしくは樹脂材料を使用してＣ字状もしくはコ字状の一体形状の部材として形成される。また、使用材料の弾性変形領域内でテーパ１２部に圧接係止可能なように、テーパ部１２との当接箇所の内形寸法（ここでは略円形空間部２０ｃの内径）が、該テーパ部における当接箇所の外形寸法（ここではテーパ部１２の使用想定領域における最小外径）よりも小さく形成されていることを特徴とする。
すなわち、本実施形態に係るナット２０において、テーパ部１２に摺動可能に圧接係止させる圧接力発生手段は、テーパ部１２への嵌合時に弾性変形領域内において変形（拡径）したナット２０自身が元の形状に戻ろうとする復元力である。
なお、前述の第一の実施形態と同様に、ナット２０の内面２０ｄをテーパ形状としている。
【００２７】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、本実施形態に係るナット２０は、構造が簡易であるため、使用及び製造が容易であり、製造コストを低下させることが可能となる。
【００２８】
続いて、本発明の第三の実施形態に係る締結部材１について説明する（図６参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００２９】
本実施形態に係るボルト１０は、図６の概略図に示すように、当該ボルト１０の他端側（図１中の左端側）に設けられる抜け止め機構３として、Ｏリング１４を備える構成である。本実施形態においては、ボルト１０の周方向溝１５にＯリング１４を装着した状態で、Ｏリング１４の外形寸法（ここでは外径）が、被締結体３０の貫通穴３０ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きい構成とする。これによって、同図６に示すように、被締結体３０の抜け止め作用を奏することができる。一例としてＯリング１４はゴム材料を用いて構成される。
なお、変形例としてＯリング１４に代えて、金属材料もしくは樹脂材料からなるＣリング（不図示）を備える構成としてもよい。
【００３０】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、本実施形態に係るボルト１０は、前述の第一の実施形態と相違して、ボルトヘッド部を有しないため、端部１０ｂ側から貫通穴３０ａ、３１ａに挿通することが可能となる。したがって、同図６に示すように、ナット装着部１１の最大外形寸法（ここではテーパ部１２の最大外径）を、貫通穴３０ａ及び３１ａの内形寸法（ここでは内径）よりも大きく形成することが可能となるため、テーパ角度の設計自由度の向上、あるいはナット装着部１１の強度向上等の効果が得られる。
【００３１】
続いて、本発明の第四の実施形態に係る締結部材１について説明する（図７参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００３２】
本実施形態に係るボルト１０は、図７の概略図に示すように、前述の第一の実施形態と比較して、テーパ部１２のテーパ角度が大きい形状を有する。また、当該テーパ形状の始端が、当該テーパ部１２側の被締結体（ここでは被締結体３１）の端面３１ｂよりも外方（図１中において端面３１ｂよりも右方）に位置する形状を有する。
【００３３】
また、本実施形態に係るナット２０は、前述の第一の実施形態もしくは第二の実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、上記ボルト１０に対して内面２０ｄではなく、端面２０ｅを当接（圧接）させて係止される構造を有する。したがって、本実施形態においては、端面２０ｅの形状が、テーパ部１２のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されている。また、ナット２０の内面２０ｄとボルト１０の外周面との間に隙間が形成される構造となる。
【００３４】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、テーパ部１２のテーパ角度（傾斜角度）及び対応するナット２０のテーパ角度（傾斜角度）を大きくすることができるため、より大きな衝撃に対しても、ナット２０の拡径を防止でき、強力な緩み止め効果を発揮することが可能となる。
【００３５】
続いて、本発明の第五の実施形態に係る締結部材１について説明する（図８、図９参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びナット２０の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００３６】
本実施形態に係るボルト１０は、図８の概略図に示すように、断面形状が矩形の形状を有する。ここで、図８（ａ）は正面図（上半断面図）、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。なお、本実施形態に係るボルト１０を使用する前提として、被締結体３０、３１における貫通穴３０ａ、３１ａを、ボルト１０が挿通可能な矩形状とする必要があることは言うまでもない。
【００３７】
また、本実施形態に係るナット２０は、図９（ａ）（正面断面図）、図９（ｂ）（側面図）に示すように、前述の図４に示す実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、上記ボルト１０に対して当接する内面２０ｄが直線状に形成される構造となる。
【００３８】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、ボルト１０の断面形状が矩形状であるため、ボルト１０に対して被締結体３０、３１が回動しない効果が得られる。したがって、締結部材１を用いた締結箇所を１箇所のみ設けるような締結構造の場合に、被締結体３０と被締結体３１とが相互に回動しない効果を得ることが可能である。
【００３９】
続いて、本発明の第六の実施形態に係る締結部材１について説明する（図１０参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、ボルト１０のナット装着部１１として、ボルト１０の一端側（図１０中の右端側）の端部に向かって断面積が徐々に拡大するテーパ部１２が当該ボルト１０と別体に設けられている例である。すなわち、テーパ部１２は、ボルト１０に固定されるテーパ部材１６に形成されている。
なお、本実施形態に関しても、基本となる技術的思想は他の実施形態と共通であるため、構成上の相違点を中心に説明する。
【００４０】
本実施形態に係るボルト１０は、図１０の概略図に示すように、ボルトヘッド部１３と反対の一端側（図１０中の右端側）が、ネジ山の無い円柱状に形成されている。当該一端側にテーパ部材１６（図１１参照）が嵌合されて固定される。
【００４１】
ここで、テーパ部材１６は、図１１（ａ）（正面断面図）、図１１（ｂ）（側面図）に示すように、小径部１６ａおよび大径部１６ｂの二つの内径を有する円筒状であって、小径部１６ａ側（図１１（ａ）中の左側）の端面にテーパ部１２が形成されている。
【００４２】
テーパ部材１６をボルト１０に固定する方法について図１０を用いて説明する。先ず、ボルト１０を被締結体（ここでは被締結体３０、３１）に挿通する。次いで、ボルト１０の一端側（図１０中の右端側）にテーパ部材１６をテーパ部１２側から嵌め込む。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置よりも、ボルト１０の他端側（図１０中の左端側）に退避させた状態で、ボルト１０に形成されたリング溝１０ｃに固定用部材（ここでは、Ｃリング１７）を嵌合させる。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置、すなわち、テーパ部材１６の大径部１６ｂにＣリング１７が嵌合される位置まで移動させることによって、テーパ部材１６のボルト１０への固定が完了する。なお、この状態で、ナット２０をテーパ部１２に圧接係止する。このとき、ナット２０とテーパ部材１６とのなじみ等の経時変化を想定して、テーパ部材１６の固定位置を寸法により算定される位置よりもボルト１０の他端側（図１０中の左端側）に微小量（公差として設定）移動させた位置としておくことで、ナット２０とテーパ部材１６（テーパ部１２）との面接触を確保することができる。
【００４３】
これによって、テーパ部材１６がボルト１０の一端側（図１０中の右端側）の方向へ移動することが規制される。なお、テーパ部材１６がボルト１０の他端側（図１０中の左端側）へ移動することに対しては、ナット２０がテーパ部１２に圧接係止されることで規制される。
【００４４】
本実施形態では、前述の第四の実施形態と同様に、テーパ部１２のテーパ角度が大きい形状を有するため、同実施形態と同様の効果が得られる。
これに加えて、第四の実施形態と比較して、テーパ部１２がボルト１０とは別体のテーパ部材１６に形成されていることによって、テーパ部１２とナット２０との接触領域を広く設けることができるため、確実な圧接係止を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係るナット２０の例を図１２（図１２（ａ）は正面断面図、図１２（ｂ）は側面図）に示す。このナット２０は、基本的な構成は、前述の第四の実施形態と同様であるが、付勢部材の形状において相違点を有する。具体的には、本実施形態の付勢部材２４は、ナット２０の外周面に沿うリング状に形成され、ナット２０に設けられた嵌合溝２０ｆに嵌合されて固定される構成となっている。図中の符号２０ｇは、ナット２０をナット装着部１１（テーパ部１２）に嵌合させる際に用いる拡径用工具（不図示）を差し込むための孔である。すなわち、ナット２０はピン２５を回動の軸として、内径が拡径・縮径する。
なお、本実施形態に係るナット２０は、上記の構成に限定されるものではなく、前述の第四の実施形態に係るナット２０等を用いてもよい。
【００４６】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第一の実施形態の場合と同様である。また、特に、テーパ部１２のテーパ角度（傾斜角度）及び対応するナット２０のテーパ角度（傾斜角度）を大きくすることができ、且つ、テーパ部１２とナット２０との接触領域を広く設けることができるため、より大きな衝撃に対しても、ナット２０の拡径を防止でき、且つ、ナット２０の脱落が防止でき、強力な緩み止め効果を発揮することが可能となる。
【００４７】
続いて、本発明の第七の実施形態に係る締結部材１について説明する（図１３参照）。
本実施形態に係る締結部材１は、前述の第六の実施形態と基本的な構成は同じであって、ボルト１０及びテーパ部材１６の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００４８】
本実施形態に係るテーパ部材１６は、図１４（ａ）（正面断面図）、図１４（ｂ）（側面図）に示すように、前述の第六の実施形態と基本的な構成は同じとすることができる。ただし、相違点として、ボルト１０に固定するための構造が異なる。具体的には、内径がボルト１０の外径とほぼ同径の円筒状である、さらに、テーパ部１２が形成されている端面と逆側の端面に、複数個のカシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・が設けられている。
【００４９】
一方、本実施形態に係るボルト１０は、図１３の概略図に示すように、テーパ部材１６のカシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・が、カシメ加工によって嵌め込まれる切欠溝１０ｄが設けられている。なお、図１３に示すように、切欠溝１０ｄを複数個設けておくことによって、テーパ部材１６の取り付け位置の調整が可能となる。
【００５０】
ここで、テーパ部材１６をボルト１０に固定する方法について図１３を用いて説明する。先ず、ボルト１０を被締結体（ここでは被締結体３０、３１）に挿通する。次いで、ボルト１０の一端側（図１３中の右端側）にテーパ部材１６をテーパ部１２側から嵌め込む。次いで、テーパ部材１６を所定の固定位置に合わせて、カシメ用舌片部１６ｃ、１６ｃ、・・・を切欠溝１０ｄ内に向けてカシメ加工を行うことによって、テーパ部材１６のボルト１０への固定が完了する。なお、この状態で、ナット２０をテーパ部１２に圧接係止する。このとき、ナット２０とテーパ部材１６とのなじみ等の経時変化を想定して、テーパ部材１６の固定位置を寸法により算定される位置よりもボルト１０の他端側（図１３中の左端側）に微小量（公差として設定）移動させた位置としておくことで、ナット２０とテーパ部材１６（テーパ部１２）との面接触を確保することができる。
【００５１】
これによって、テーパ部材１６がボルト１０の一端側（図１３中の右端側）の方向へ移動することが規制される。なお、テーパ部材１６がボルト１０の他端側（図１３中の左端側）へ移動することに対しては、ナット２０がテーパ部１２に圧接係止されることで規制される。
【００５２】
本実施形態に係る締結部材１の効果は、基本的に、前述の第六の実施形態の場合と同様である。これに加えて、固定用部材（例えば、Ｃリング１７）を別途設ける必要がないため、部品点数が減ることによるコストダウン効果が得られる。
【００５３】
以上、説明した通り、従来のボルト及びナット（例えば、ネジ山を有する六角ボルト及び六角ナット）や、二次加工を施してある弛み止めナット等の締結部材の場合には、衝撃や振動を受ける環境下で使用するに際して、緩みを防止するために強大な軸力を出さなければならず、その結果ネジ山・座面部分等に金属のなじみやへたり・陥没等が生じ、弛みが発生し得る課題があった。
しかし、本発明に係る締結部材によれば、従来のような強大な軸力を発生させることなく被締結体を締結して緩み防止を図ることが可能となるため、金属どうしの磨耗等を防ぐと共に、ボルトの金属疲労・破損等の防止に顕著な効果が奏される。
【００５４】
また、衝撃や振動を受ける環境下で本発明に係る締結部材を使用すれば、環境要因として発生する衝撃や振動を受けることによって、被締結体の締結がより一層確実化されていくという顕著な効果が奏される。
【００５５】
また、一旦、被締結体が確実に締結された状態となれば、ナットの緩み（緩む方向への摺動）が抑制されて、緩み止め効果が保持できる。
【００５６】
また、本発明に係る締結部材は極めて簡易な構造とすることができるため、使い勝手が良く製造が容易である等の著効を奏する。
【００５７】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１ 締結部材
２、３ 抜け止め機構
１０ ボルト
１１ ナット装着部
１２ テーパ部
１３ ボルトヘッド部
１４ Ｏリング
１６ テーパ部材
１７ Ｃリング
２０ ナット
２２、２４ 付勢部材
３０、３１ 被締結体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトとナットとを備えて被締結体を締結する締結部材であって、
前記ボルトは、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部が該ボルトと一体もしくは別体に設けられ、
前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止されること
を特徴とする締結部材。
【請求項２】
ボルトの両端側に抜け止め機構を備えて、複数の被締結体に設けられる貫通穴に該ボルトを挿通し、該抜け止め機構により該複数の被締結体を両側から挟みこんで締結する締結部材であって、
少なくとも一端側の抜け止め機構は、前記ボルトに設けられたナット装着部と、該ナット装着部に係止されるナットとを備え、
前記ナット装着部として、前記一端側の端部に向かって断面積が徐々に拡大するテーパ部が前記ボルトと一体もしくは別体に設けられ、
前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止させるための圧接力発生手段を有し、当接する前記被結合体の貫通穴の内形寸法よりも大きい外形寸法となる形状に形成されていること
を特徴とする締結部材。
【請求項３】
前記ナットは、金属材料もしくは樹脂材料からなる２以上の部材で形成されると共に、前記圧接力発生手段としての付勢部材を備えること
を特徴とする請求項２記載の締結部材。
【請求項４】
前記ナットは、金属材料もしくは樹脂材料を使用して形成されるＣ字状もしくはコ字状部材であって、使用材料の弾性変形領域内で前記テーパ部に圧接係止可能なように、前記テーパ部との当接箇所の内形寸法が、該テーパ部における当接箇所の外形寸法よりも小さく形成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の締結部材。
【請求項５】
前記ナットは、前記テーパ部との当接箇所が、該テーパ部のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の締結部材。
【請求項６】
前記テーパ部は、該テーパ部側の前記被締結体の端面よりも内方にテーパ形状の始端が位置し、該端面よりも外方にテーパ形状の終端が位置する形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の締結部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の締結部材を用いて複数の被締結体を締結する締結方法であって、
前記ナットを、前記テーパ部に圧接係止させた後、
前記ボルトもしくは前記ナットに衝撃もしくは振動を印加することによって、前記ナットを前記テーパ部の大径側から小径側に摺動させて、前記複数の被締結体を締結する前記ボルトの軸線方向に生じる締結力を増加させること
を特徴とする締結方法。
【請求項１】
ボルトとナットとを備えて被締結体を締結する締結部材であって、
前記ボルトは、少なくとも一端側に、端部に向かって拡径するテーパ部が該ボルトと一体もしくは別体に設けられ、
前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止されること
を特徴とする締結部材。
【請求項２】
ボルトの両端側に抜け止め機構を備えて、複数の被締結体に設けられる貫通穴に該ボルトを挿通し、該抜け止め機構により該複数の被締結体を両側から挟みこんで締結する締結部材であって、
少なくとも一端側の抜け止め機構は、前記ボルトに設けられたナット装着部と、該ナット装着部に係止されるナットとを備え、
前記ナット装着部として、前記一端側の端部に向かって断面積が徐々に拡大するテーパ部が前記ボルトと一体もしくは別体に設けられ、
前記ナットは、前記テーパ部に摺動可能に圧接係止させるための圧接力発生手段を有し、当接する前記被結合体の貫通穴の内形寸法よりも大きい外形寸法となる形状に形成されていること
を特徴とする締結部材。
【請求項３】
前記ナットは、金属材料もしくは樹脂材料からなる２以上の部材で形成されると共に、前記圧接力発生手段としての付勢部材を備えること
を特徴とする請求項２記載の締結部材。
【請求項４】
前記ナットは、金属材料もしくは樹脂材料を使用して形成されるＣ字状もしくはコ字状部材であって、使用材料の弾性変形領域内で前記テーパ部に圧接係止可能なように、前記テーパ部との当接箇所の内形寸法が、該テーパ部における当接箇所の外形寸法よりも小さく形成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の締結部材。
【請求項５】
前記ナットは、前記テーパ部との当接箇所が、該テーパ部のテーパ形状と同じ傾斜角度のテーパ形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の締結部材。
【請求項６】
前記テーパ部は、該テーパ部側の前記被締結体の端面よりも内方にテーパ形状の始端が位置し、該端面よりも外方にテーパ形状の終端が位置する形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の締結部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の締結部材を用いて複数の被締結体を締結する締結方法であって、
前記ナットを、前記テーパ部に圧接係止させた後、
前記ボルトもしくは前記ナットに衝撃もしくは振動を印加することによって、前記ナットを前記テーパ部の大径側から小径側に摺動させて、前記複数の被締結体を締結する前記ボルトの軸線方向に生じる締結力を増加させること
を特徴とする締結方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１７９６８２（Ｐ２０１１−１７９６８２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６４０２（Ｐ２０１０−２２６４０２）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（５９２１１９５７９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（５９２１１９５７９）
【Ｆターム（参考）】
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