説明

軸力緩衝座金

【課題】ワッシャ面内で均等に面接触し、ワッシャ自体が傾いたり片寄って変形したりせず、軸廻りに均等な軸力緩衝作用を発揮し得る座金を提供する。
【解決手段】ボルト軸Sに挿通され、当該ボルト軸Sと螺合する2つの螺合体Oの各対向面間に挟設されて取り付けられる軸力緩衝座金であって、中空部2を有する所定形状の挟設断面要素1が、設置対象であるボルト軸S周りへ円環状に連なって、全体としてチューブ状またはコイル状の円環体を形成してなる。ボルト軸S周りのいずれの位相においても、挟設断面要素1の外形状及び中空部2の断面積は等しく形成される。このような軸力緩衝座金は取り付け状態では前記挟設断面要素の所定形状が潰れて変形することで、ボルト軸断面内で等しいボルト軸S方向への弾性反力を付与しながら挟設される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はボルト軸の軸力を緩衝させる機能を有する座金(ワッシャのほか、封止機能を有するガスケットを含む)に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、軸力を緩衝させる機能を有するワッシャとして、ワッシャに切り起こし部分を形成することにより、ナット側面の緩み方向側に突っ張り効果を与えるものが開示される(特許文献1参照)。この実施例として、ワッシャの軸対称位置に、三角形状の切り起こし部分が形成され、それぞれが表面側又は裏面側に切り起こされることで、ナットの側面に突っ張り効果を与える事によりナットの緩みを防止する、とされる。
【0003】
また従来、激しい振動が繰り返して与えられてもナットが緩むことのないコイルばねワッシャとして、所要の横断面を持つ長尺帯鋼を用いて所要の外径と内径で、巻回が1回り以上であって、かつその両端の連接面を、中心を通る横断線に、軸方向に離隔対応して設けたものが開示される(特許文献2参照)。これは、横断面が矩形のばね鋼が、その長手幅を互いに軸方向に対応されて所要外径で所要ピッチのコイル状に1回以上2回以内に巻回されてなり、ねじ部を軸心に対して左右バランスして締め付けるねじ部に対する締付け力が偏心になることがなく、よって激しい振動を受けるような箇所においてもボルト頭部またはナットは緩むことがない、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−258275号公報
【特許文献2】特開平09−133122号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら上記前者のワッシャは、切り起こし部分がワッシャ面上で不均一に形成されているため、突っ張り効果の作用点が軸断面内の偏った箇所となるおそれがある。このような突っ張り効果の作用点の偏りは、応力集中の発生にもつながり、取り付けたときにワッシャ自体が傾いたり片寄って変形したりする可能性がある。
【0006】
また上記後者のコイルばねワッシャは、軸方向周りに螺旋巻回された側端面が当接してコイルばねの作用を発現させるため、軸方向へのコイルの構成上、当接座面は巻き端から一周未満の部分周に限られてしまい、前記ナット緩み防止用ワッシャと同様、緩み止め作用がワッシャ面内で偏って表れるおそれがある。このため軸廻りに均等な緩み止め効果を発揮し続けることができないという問題があった。
【0007】
そこで本発明では、ワッシャ面内で均等に面接触し、ワッシャ自体が傾いたり片寄って変形することなく、軸廻りに均等な緩み止め効果を発揮し続けることのできる軸力緩衝座金を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決すべく、本発明は以下(1)〜(7)の手段を講じている。
(1)本発明の軸力緩衝座金は、ボルト軸Sに挿通され、当該ボルト軸Sと螺着する2つの螺着体Oの各対向面間に挟設されて取り付けられるものであり、
中空部2を有する所定形状の挟設断面要素1が、設置対象であるボルト軸S周りへ円環状
に連なって、全体としてチューブ状またはコイル状の円環体を形成してなり、ボルト軸S周りのいずれの位相においても、挟設断面要素1の外形状及び中空部2の断面積は等しく形成されることを特徴とする。
【0009】
このような軸力緩衝座金は取り付け状態では前記挟設断面要素の所定形状が潰れて変形することで、ボルト軸断面内で等しい軸方向への弾性反力を付与しながら挟設される。
【0010】
(2)前記挟設断面要素1の外形及び中空部2の断面は、共に真円形/長円形/多角形のいずれかまたはいずれかの扁平形状で構成されると共に、互いに相似形状であることが好ましい。
(3)前記挟設断面要素1には、全ての円環位相に亘って閉曲線状に連なる切り込み部3が形成され、
この切り込み部3が、挟設断面要素1内の中空部2を所定の切り込み方向3aに開放させることが好ましい。
(4)前記(3)記載の切りこみ部3は、挟設断面要素1内の切り込み方向3aが、ボルト軸周りの円環位相の変化に応じて一定割合で可変することで、座金全体としてコイル状の円環体を形成してなることが好ましい。
【0011】
例えば後述する実施例1において切り込み部3はボルト軸S周りの位相変化に応じて挟設断面要素1内の円周方向周りに切り込み方向3aを可変させ、切り込み方向3aは挟設断面要素1の外周周りに可変した螺旋方向を向く。これにより切り込み部3はボルト軸Sを中心点とした平面視にて、うずまき放射状の曲線を形成する(図2)。すなわち実施例1では図4に示される矩形断面の長尺ばね鋼が、円環体の円環方向Ha周りに螺旋状に湾曲しながら伸長形成されることでコイル状の円環体を構成する。このとき長尺ばね鋼の側面には、コイルの巻き方向に沿って円輪状の挟設断面要素1が表れる(図5)。
【0012】
(5)或いは前記(3)記載の切りこみ部3は、挟設断面要素1内の切り込み方向3aが、ボルト軸Sに対して常に一定の方向を向いてなることが好ましい。
【0013】
例えば後述の実施例5において切り込み部3は円環形状の最内側部に沿って一定の幅(切り込み高さ)で形成され、切り込み方向3aは常にボルト軸Sと正対する方向を向く(図12)。また後述の実施例6において切り込み部3は円環形状の最外側部に沿って一定の幅(切り込み高さ)で形成され、切り込み方向3aは常にボルト軸Sと相反する離間方向を向く(図13)。このように、円環方向Haを中心としてみた挟設断面要素1内の切り込み方向3aが、ボルト軸Sを中心とする円環位相のすべての位置において、ボルト軸Sに対して常に一定の角度と向くものであればよい。
【0014】
(6)また、上記いずれかの軸力緩衝座金において、円環形状の外側部側に第一切り込み部31を有する第一座金51と、円環形状の内側部側に第二切り込み部32を有する第二座金52とが、一方の外周面と他方の内周面の少なくとも一カ所以上が面接触した状態で組み合され、全体として円環体を形成してなるものとしてもよい。
【0015】
例えば後述の実施例7,8では、円環形状の最外側部に沿って第一切り込み部31を有する第一座金51と、第一座金51の周面の上下両部分からその外側にかけて覆設され、円環形状の最内側部に沿って第二切り込み部32を有する第二座金52とが、互いに接着剤等で固定されることなく、かしめまたは嵌入によって組み合されてなる。第一座金51と第二座金52とが組み合された状態で、各々の上下部それぞれにおいて、一方の内面と、他方の外面とが曲面で面接触し、中空部2を有した挟設断面要素1を非固定(すなわち接着も固定もしていない)の2構成材の組み合わせで形成する。取り付け状態で軸力緩衝のために断面が変形すると、各接触面が面接触したまま摺動し、各座金の弾性反力が内応力として釣り合った状態となる。
【0016】
(7)前記いずれかの座金において、螺着体Oの各対向面と対向する上面及び下面には、平面からなる当接座面4が形成され、取り付け状態では各当接座面4と上下の対向面とがそれぞれ当接し密着することが好ましい。
【0017】
平面からなる当接座面4は例えば、後述の実施例2,6,8のように、等幅の同心二重円で構成された孔あき円形で構成される。平面からなるものとすることで、取り付け状態であって螺着体Oによる締付力が所定トルク以下の初期締付け時において、上下接触面にかかる応力を分散し、締付の増加によっても位置ズレすることなくボルト軸回りに安定して取り付けられる。
【発明の効果】
【0018】
本発明では上記手段を講じることにより、円環体を構成する挟設断面要素がボルト軸周りに等しい形状及び厚さからなり、ワッシャ面内で均等に面接触し、ワッシャ自体が傾い
たり片寄って変形したりすることなく、軸廻りに均等な軸力緩衝作用を発揮し続けることのできる軸力緩衝座金を提供するものとなった。
特に後述する実施例6、8では上下それぞれの当接座面4が、円柱端状に上下方向に張り出してなる張り出し脚部40の中央面として形成され、張り出し脚部が当接座面の面強度を確保し、変形しにくくしたがってより安定した取り付け状態を確保し得る。
なお他の形態として、後述の実施例1、4、5のように、挟設断面要素1の上下部分が、それぞれ均等な断面円弧曲面からなる当接頂部4Tを有したものでもよい。この場合、挟設断面要素1が中空部2とともに弾性変形する(例えば図6の白抜き矢印参照)ことで、締付トルクに応じて接触面積の増加割合が大きくなるとともに、弾性反力の増加割合が小さくなる。これにより形状変化量が所定範囲内に制限され、必要な所定以上の軸力緩衝機能を確保することができる(図6)。
また他の形態として、後述の実施例3のように、上下それぞれに鋭角で交差した2平面の角部による当接頂部4Tを有していてもよい。この場合、当接頂部4Tは潰れ代となり、塑性変形により螺着体Oの当接面に追従して密着することができる(図9,10)。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施例1の軸力緩衝座金の斜視外観図。
【図2】実施例1の軸力緩衝座金の平面図。
【図3】実施例1の軸力緩衝座金の正面図。
【図4】図1のA−A部端面図。
【図5】図3のB−B線側面視ボルト軸断面図。
【図6】実施例1の軸力緩衝座金の取り付け状態例を示す正面視構造説明図。
【図7】本発明の実施例2の軸力緩衝座金の平面図。
【図8】実施例2の軸力緩衝座金の側面視ボルト軸断面図。
【図9】本発明の実施例3の軸力緩衝座金の平面図。
【図10】実施例3の軸力緩衝座金の側面視ボルト軸断面図。
【図11】本発明の実施例4の軸力緩衝座金の平面図及び側面視ボルト軸断面図。
【図12】本発明の実施例5の軸力緩衝座金の平面図及び側面視ボルト軸断面図。
【図13】本発明の実施例6の軸力緩衝座金の平面図及び側面視ボルト軸断面図。
【図14】本発明の実施例7の軸力緩衝座金の平面図及び側面視ボルト軸断面図。
【図15】本発明の実施例8の軸力緩衝座金の平面図及び側面視ボルト軸断面図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下本発明を実施するための形態例につき実施例1〜8として示す各図と共に説明する。本発明の軸力緩衝座金は、ボルト軸Sに遊挿される円環孔Hを有した円環体からなり、ボルト軸Sと螺着する2つの螺着体Oの各対向面間に挟設されて取り付け状態となる。いずれの実施例においても、中空部2を有する所定形状の挟設断面要素1が、設置対象であるボルト軸S周りへ円環状に連なって、全体としてチューブ状またはコイル状の円環体を形成してなる(実施例1〜3はコイル状の円環体、実施例4〜8はチューブ状の円環体)。
【0021】
そしてボルト軸S周りのいずれの位相においても、挟設断面要素1の外形状及び中空部2の断面積は等しく形成される。このような軸力緩衝座金は取り付け状態ではボルト軸周りにワッシャ面内で均等に面接触し、前記挟設断面要素の所定形状が潰れて変形することで、ボルト軸断面内で等しい軸方向への弾性反力を付与しながら挟設される。この取り付け状態では、ワッシャ自体が傾いたり片寄って変形したりすることなく、軸廻りに均等な軸力緩衝効果を発揮し得る。
【0022】
(円環体の一体形成又は組み合わせ形成)
円環体は実施例1〜6のように、バネ鋼によって一体形成されたものとすることが好ましい。特にコイル状の円環体は、図4に示すような横長矩形断面の長尺のバネ鋼が、円環方向Ha軸周りに一定の対軸断面傾斜角度θをもって螺旋状に湾曲伸長し、全体として円環状に連なって一体的に構成される。このため、周方向にも当接座面内にも均等な圧接力を発揮する。
【0023】
また、円環体は別部材が組み合わせで形成されたものでもよい。例えば実施例7,8のように円環形状の最外側部に沿って第一切り込み部31を有する第一座金51と、円環形状の最内側部に沿って第二切り込み部32を有する第二座金52とが内外に嵌め合わされて全体としてチューブ状の円環体を構成するものとしてもよい。後述する実施例7,8は、切り込み方向3aが常にボルト軸Sと相反する第一切り込み部31を有した第一円環体51と、切り込み方向3aが常にボルト軸Sと対向する第二切り込み部32を有した第一円環体52とが、それぞれの上下外面と上下内面同士で接触して組み合わせ形成される。
【0024】
(挟設断面要素1及び中空部2の形状)
挟設断面要素1の外形及び中空部2の断面は、共に真円形/長円形/多角形のいずれか
またはいずれかの扁平形状で構成されると共に、互いに相似形状である。これは挟設断面要素1が一定の肉厚で外周縁を構成することを意味する。これにより、取り付け時にボルト軸S方向の締付力を受けた場合、ボルト軸Sに沿った所定以上の弾性反力を確保することができる。
【0025】
(切り込み部3)
挟設断面要素1には、実施例1,2,3及び実施例5,6のように、全ての円環位相に亘って閉曲線状に連なる切り込み部3が形成されたものとしてもよい。この切り込み部3は、挟設断面要素1内の中空部2を所定の切り込み方向3aに開放させる。又実施例7,8のように、異なる箇所に切り込み部3が形成された2つの挟設断面要素1からなる2つの円環体同士を組み合わせて使用してもよい。
【0026】
また特に前記切りこみ部3は、実施例1,2及び3のように、挟設断面要素1内の切り込み方向3aが、ボルト軸周りの円環位相の変化に応じて一定割合で可変することで、座金全体としてコイル状の円環体を形成してなることが好ましい。
【0027】
或いは前記切りこみ部3は、実施例5,6のように、挟設断面要素1内の切り込み方向3aが、ボルト軸Sに対して常に一定の方向を向いてなるものとしてもよい。後述する実施例5の切り込み部3、及び実施例7,8の第二切り込み部32は常にボルト軸Sと正対する方向を向く。後述する実施例6の切り込み部3、及び実施例7,8の第一切り込み部31は常にボルト軸Sと相反する離間方向を向く。
【0028】
なお必要に応じて実施例4のように、切り込み部4を有さずに閉曲線で囲まれた挟設断面要素1からなるチューブ体による円環体とすることもできる(図11)。
【0029】
(当接座面4)前記いずれかの座金において、螺着体Oの各対向面と対向する上面及び下面には、湾曲面または平面からなる当接座面4、あるいは当接頂部4Tが上下位置かつボルト軸S周りの位相方向に均等に形成され、取り付け状態では各当接座面4と上下の対向面とがそれぞれ当接し密着するものとしている。特に後述する実施例6、8では上下それぞれの当接座面4が、円柱端状に上下方向に張り出してなる張り出し脚部40の中央面として形成される。
【0030】
なお上下に異なる形状の当接座面4又は当接頂部4Tを有していてもよく、この場合には上下に異なって弾性変形した状態として、弾性反力の生じ方によって軸力緩衝性をコントロールすることができる。
【0031】
また当接座面4と当接頂部4Tとがそれぞれ下部及び上部に組み合わされていてもよく、この場合には例えば当接座面4によって取り付け時の位置の安定性を確保し、当接頂部4Tによって締付後の対向面との密着あるいは弾性反力を確保することができる。
【実施例1】
【0032】
図1〜6に示す実施例1のコイル状の軸力緩衝座金において、切り込み部3はボルト軸S周りの位相変化に応じて挟設断面要素1内の円周方向周りに切り込み方向3aを可変させ、切り込み方向3aは挟設断面要素1の外周周りに可変した螺旋方向を向く。これにより切り込み部3はボルト軸Sを中心点とした平面視にて、うずまき放射状の曲線を形成する(図2)。すなわち実施例1では図4に示される矩形断面の長尺ばね鋼が、円環体の円環方向Ha周りに螺旋状に湾曲しながら伸長形成されることでコイル状の円環体を構成する。このとき長尺ばね鋼の側面には、コイルの巻き方向に沿って円輪状の挟設断面要素1が表れる(図5)。取り付け状態では図6に示す白抜き矢印の方向すなわち径外方に弾性変形して挟設断面要素1が中空部2とともに扁平円形となり、これに応じて上下の当接頂部4Tが確保される。
【実施例2】
【0033】
図7、8に示す実施例2のコイル状の軸力緩衝座金において、挟設断面要素1は、横長長円からなり、その上下部に、円環状の水平面からなる当接座面4を有する。取り付け状態においては、所定以上の締め付け力がかかるまでの初期接触の状態から、当接座面4が上下の対向面とそれぞれ当接し密着する。また締め付けによる挟設断面要素の変形量に応じてボルト軸方向の面反力を付与する。
【実施例3】
【0034】
図9、10に示す実施例3のコイル状の軸力緩衝座金において、挟設断面要素1は傾斜四辺を有する菱形からなり、その上下部に、略直角の頂角からなる当接頂部4Tを有する。取り付け状態においては、当接頂部4Tが挟設断面要素の変形量に応じて圧潰する潰れ代の部分となる。
【実施例4】
【0035】
図11に示す実施例4のチューブ状の軸力緩衝座金において、挟設断面要素1は真円形
の外形からなり、座金全体として切り込み部3を有さないチューブ状の円環体からなる。実施例4は圧力密封を目的としたガスケットとして使用することも可能である。
【実施例5】
【0036】
図12に示す実施例5のチューブ状の軸力緩衝座金において、挟設断面要素1は横長楕円の外形からなり、座金全体として円環体の内側部に沿って、同一高さの円形の切り込み部3を有したチューブ状の円環体からなる。実施例5の切り込み部3は単なる切り欠きではなく、ボルト軸S側へ矩形状に張り出した小張り出し縁30が上下一対に形成され、この小張り出し縁30間に切り込み部3がボルト軸内側に張り出して形成される。実施例5は圧力密封を目的としたガスケットとして使用することも可能である。
【実施例6】
【0037】
図13に示す実施例6のチューブ状の軸力緩衝座金において、切り込み部3は円環形状の最外側部に沿って一定の幅(切り込み高さ)で形成され、切り込み方向3aは常にボルト軸Sと相反する離間方向を向く。また実施例6では上下それぞれの当接座面4が、円柱端状に上下方向に張り出してなる張り出し部40の中央面として形成される。
【実施例7】
【0038】
図14に示す実施例7のチューブ状の軸力緩衝座金において、円環体は、円環の内周部(円環孔H側の部分)を構成する第一円環体51と、円環の外周部を構成する第二円環体52との2つの構成材が組み合わされて一つの円環体を構成する。具体的には、切り込み方向3aが常にボルト軸Sと相反する第一切り込み部31を有した第一円環体51と、切り込み方向3aが常にボルト軸Sと対向する第二切り込み部32を有した第一円環体52とが、それぞれの上下外面と上下内面同士で接触して組み合わせ形成される。第一座金51と第二座金52の組み合わせは、第一座金51が第二座金52の内側に開放した第一切り込み部52からその内部に嵌め込まれることで、第二座金52が、第一座金51の上下両面から周外側部にかけて第一座金51の外側を覆ってなる。組み合わせ状態においては、第一座金51の周面の上下部分に第二座金52の内面が常に面接触する。
【実施例8】
【0039】
図15に示す実施例8のチューブ状の軸力緩衝座金において、切り込み部3は円環形状の最内側部に沿って一定の幅(切り込み高さ)で形成され、切り込み方向3aは常にボルト軸Sと正対する方向を向く。また実施例8では上下それぞれの当接座面4が、円柱端状に上下方向に張り出してなる張り出し部40の中央面として形成される。
(実施例の作用効果)上記実施例の軸力緩衝座金は以下の作用効果を有する。
【0040】
各実施例は、中空部を有した挟設断面要素がボルト軸周りに同一外形状かつ同一面積で連続してなるため、螺着体Oの締結による取り付け状態の当接座面がボルト軸力に応じて増すことにより、当接摩擦力もこれに応じて増すものとなる。特に挟設断面要素の上下部の外形が円形、楕円形又は扁平円形による滑らかな湾曲部分を有するものであれば、当接座面がボルト軸力に正比例して増加するため、当接摩擦力のコントロールが可能である。また素材寸法を変えることにより軸力により座金の塑性変形量を調整出来ることによりボルトに掛かる軸力を緩衝することができ、低軸力から高軸力に対応可能となる。またボルトに過度の軸力が掛かった場合座金が塑性変形を起こすサイズを選定すればボルトの取り替え時期も設定が可能かと思われる。さらに素材寸法及び軸力と変形量をグラフ化すれば座金高さを測定することにより軸力管理に応用出来る。
【0041】
特に実施例2、6は平面からなる当接座面4を有するため、螺着体Oの初期締結による取り付け状態で、当接座面4の面圧により所定以上の軸力緩衝機能を発揮することができる。或いは実施例3は上下方向に鋭角に突出した当接頂部4Tを有するため、取り付け状
態において、当接頂部4Tが挟設断面要素の変形量に応じて圧潰するものであれば、螺着体Oの初期締結による取り付け状態からその潰れ代部分の当接圧により所定以上の軸力緩衝機能を発揮することができる。
【符号の説明】
【0042】
1 挟設断面要素
2 中空部
3 切り込み部
30 小張り出し縁
3a 切り込み方向
4 当接座面
40 張り出し部
4T 当接頂部
H 円環孔
Ha 円環方向
B ボルト
O 螺着体
S ボルト軸


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボルト軸(S)に挿通され、当該ボルト軸(S)と螺着する2つの螺着体(O)の各対向面間に挟設されて取り付けられる座金であって、
中空部(2)を有する所定形状の挟設断面要素(1)が、設置対象であるボルト軸(S)周りへ円環状に連なって、全体としてチューブ状またはコイル状の円環体を形成してなり、ボルト軸(S)周りのいずれの位相においても、挟設断面要素(1)の外形状及び中空部(2)の断面積は等しく形成されることを特徴とする軸力緩衝座金。
【請求項2】
前記挟設断面要素(1)の外形及び中空部(2)の断面は、共に真円形/長円形/多角形のいずれかまたはいずれかの扁平形状で構成されると共に、互いに相似形状である請求項1記載の軸力緩衝座金。
【請求項3】
前記挟設断面要素(1)には、ボルト軸(S)周りの全ての円環位相に亘って閉曲線状に連なる切り込み部(3)が形成され、
この切り込み部(3)が、挟設断面要素(1)内の中空部(2)を所定の切り込み方向(3a)に開放させる請求項1又は2記載の軸力緩衝座金。
【請求項4】
前記切りこみ部(3)は、挟設断面要素(1)内の切り込み方向(3a)が、ボルト軸(S)周りの円環位相の変化に応じて一定割合で可変することで、全体としてコイル状の円環体を形成してなる請求項3記載の軸力緩衝座金。
【請求項5】
挟設断面要素(1)内の前記切りこみ部(3)による切り込み方向(3a)が、ボルト軸(S)に対して常に一定の方向を向いてなる請求項3記載の軸力緩衝座金。
【請求項6】
円環形状の外側部側に第一切り込み部(31)を有する第一座金(51)と、円環形状の内側部側に第二切り込み部(32)を有する第二座金(52)とが、一方の外周面と他方の内周面の少なくとも一カ所以上が面接触した状態で組み合され、全体として円環体を形成してなる請求項1,2,3,4又は5のいずれか記載の軸力緩衝座金。
【請求項7】
螺着体(O)の各対向面と対向する上面及び下面には、平面からなる当接座面(4)がそれぞれ形成され、取り付け状態で各当接座面(4)と上下の対向面とがそれぞれ当接し密着する請求項1、2,3,4又は5のいずれか記載の軸力緩衝座金。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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