(57)【要約】      （修正有）【課題】  ボルトやネジなどの緩み止め効果に優れており、且つ、その優れた効果を維持することができるワッシャーを提供する。【解決手段】  ワッシャー１は、反発弾性体４と一対の薄肉剛性板２・３とを、薄肉剛性板２・３の間に、反発弾性体４を介在させた状態で積層し、その中央部に、締結部材を挿通するボルト孔６を、厚み方向に貫通して設け、反発弾性体４を、ゴムシート４ｂと帆布４ａとを積層したものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結部材の緩みを防止するワッシャーであって、反発弾性体と一対の薄肉剛性板とが、前記薄肉剛性板の間に、前記反発弾性体を介在させた状態で、積層されており、その中央部に、前記締結部材を挿通するボルト孔が、厚み方向に貫通して設けられ、前記反発弾性体が、ゴムと帆布とを積層したもの、または、ゴムと剛性を有する薄板とを積層したもの、或は、硬質の合成樹脂であることを特徴とするワッシャー。
【請求項２】
締結部材の緩みを防止するワッシャーであって、一対の薄肉剛性板の間に反発弾性体を介在させた積層体を備え、この積層体の中央部に、前記締結部材を挿通するボルト孔が、厚み方向に貫通して設けられており、且つ前記積層体の外周が、前記反発弾性体の膨出を阻止するための環状体で覆われていることを特徴とするワッシャー。
【請求項３】
前記反発弾性体が、ゴムまたは合成樹脂であることを特徴とする請求項２記載のワッシャー。
【請求項４】
前記反発弾性体が、ゴムと帆布とを積層したもの、または、ゴムと剛性を有する薄板とを積層したものであることを特徴とする請求項２記載のワッシャー。
【請求項５】
前記反発弾性体が、前記環状体に接着されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のワッシャー。
【請求項６】
前記反発弾性体が、前記薄肉剛性板に接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワッシャー。
【請求項７】
前記薄肉剛性板と前記環状体とが接着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のワッシャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやネジ等の締結部材の緩み止めに用いるワッシャーに関し、詳しくは、一対の薄肉剛性板の間に介在させた反発弾性体の変形を抑えることによって、その反発力を増し、緩み止めの効果を向上させたワッシャーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボルトやネジなどの締結部材の緩みを防止するため、例えば、鉄・黄銅・ステンレスなどの金属を用いて形成されている平ワッシャーや、皿バネ等の座金が用いられている。これらのような座金を、締結部材と被締結部材との間に挟んだ状態にして締結部材を締め込むと、座金の材料自体の弾性やバネ弾性等によって反発力が生じ、この反発力で締結部材の回転を拘束して、緩まないようにしているのである。
【０００３】
上記のような座金の他に、緩み止め機能を備えたものとして、ボルト孔を中央部に形成している椀型の座金の窪んだ面に、ボルト孔を中央部に設けた肉厚円盤状のゴムを配設している継手金具がある。この継手金具は、主として、コンクリートセグメントの継手部の締結ボルトにおける止水を目的としているものであるが、緩み止めの効果も備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、この継手金具を、締結部材の緩み止めとして改良したものが、図１０（ａ）に示すワッシャー１００である。このワッシャー１００は、天然ゴムを用いて形成している肉厚円盤状の反発弾性体１０４と、一対の薄肉金属板１０２・１０３とを、一対の薄肉金属板１０２・１０３の間に、反発弾性体１０４を介在させた状態で積層したもので、中心部には、厚み方向に貫通するボルト孔１０６が設けられている。
【特許文献１】実開昭６０−７６１９８号公報（第１０頁および第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、平ワッシャーや皿バネ等の座金は、振動や繰返し荷重等によって緩み易いという問題がある。また、上記の継手金具は、主として、止水を目的にしており、圧縮力を受けると、ゴムの一部が締結部材と被締結部材の孔との隙間に入り込む変形をするため、緩み止めに必要な反発力が低下し易い。ワッシャー１００についても、その反発弾性体１０４が横方向に変形し易いことから、ワッシャー１００の剛性が低下し易い、つまり緩み止めに必要な反発力が低下し易い。
【０００６】
このワッシャー１００および、Ｍ２４平ワッシャー（鉄製：外径４４ｍｍ×内径２５ｍｍ×厚み４．０ｍｍ）、Ｍ２４皿バネ（鉄製：外径５０ｍｍ×内径２５．４ｍｍ×厚み３．０ｍｍ）について、鉛直方向の繰り返し荷重に対する変位を、図１１のグラフに示す。グラフは縦軸が鉛直方向の荷重を表し、横軸が鉛直方向の変位を表している。
【０００７】
繰返し荷重は、図１０（ｂ）に示すような圧縮試験機１１０を用い、圧縮試験機１１０の試料受台１１０ａに、ワッシャー１００などの試料をセットし、ラム１１０ｂの先端に取り付けられている押圧部１１０ｃを上下させることによって、荷重を繰返し負荷した。
【０００８】
図１１のグラフより、ワッシャー１００（実線）は、繰返し荷重に対し安定した耐力を示しているが、荷重を負荷するごとに履歴ループが右側へ移動し、徐々に履歴ループの傾きが減少していることから、剛性が低下していることがわかる。Ｍ２４平ワッシャー（破線）は、鉛直方向の荷重に対して鉛直方向の変位が少なく、高い剛性を示しているが、荷
重を繰返し受けていると、著しい耐力の低下が見られる。また、Ｍ２４皿バネ（一点鎖線）は、耐力が低く大きな荷重を負荷すると、グラフに示すように座屈現象が生じる。
【０００９】
本発明は、ボルトやネジなどの緩み止め効果に優れており、且つ、その優れた効果を維持することができるワッシャーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる請求項１記載のワッシャーは、反発弾性体と一対の薄肉剛性板とを、前記薄肉剛性板の間に、前記反発弾性体を介在させた状態で積層し、その中央部に、前記締結部材を挿通するボルト孔を、厚み方向に貫通して設け、前記反発弾性体を、ゴムと帆布とを積層したもの、または、ゴムと剛性を有する薄板とを積層したもの、或は、硬質の合成樹脂とすることを特徴としている。
【００１１】
このような請求項１記載のワッシャーによれば、前記反発弾性体は、横方向へ変形しにくくなるため剛性が増し、このために、前記ワッシャーの反発力が増して、前記締結部材が緩みにくくなる。
【００１２】
即ち、前記反発弾性体を、ゴムと帆布とを積層したもの、または、ゴムと剛性を有する薄板とを積層したものにすると、前記反発弾性体は、帆布や薄板によってゴムの変形が阻害され、圧縮力を受けた場合、前記帆布や薄板がないものに比べて、内部の圧力を高めることができるため、緩み止めに必要な反発力を増すことができる。また、前記反発弾性体を、変形しにくい硬質の合成樹脂とした場合も同様に、前記ワッシャーの反発力を増すことができる。
【００１３】
また、前記反発弾性体のゴム厚や合成樹脂の厚みを変更することで、前記反発弾性体の剛性の調節を行なうことができるため、サイズを変えることなく、緩み止めに必要な反発力を高めたりすることが可能になる。なお、前記発弾性体の剛性の調節は、１０〜２００ｋＮ／ｍｍの範囲で行なえば良い。
【００１４】
本発明にかかる請求項２記載のワッシャーは、締結部材の緩みを防止するワッシャーであって、一対の薄肉剛性板の間に反発弾性体を介在させた積層体を設け、この積層体の中央部に、前記締結部材を挿通するボルト孔を、厚み方向に貫通して設け、且つ前記積層体の外周を、前記反発弾性体の膨出を阻止するための環状体で覆うことを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載のワッシャーによれば、前記積層体の外周を、前記反発弾性体の膨出を阻止する前記環状体で覆うことにより、その緩み止めの効果を向上させることができる。
【００１６】
即ち、前記ワッシャーを通常の方法、つまり、前記ワッシャーを、前記締結部材と被締結部材との間に挟んだ状態にして、前記締結部材を締め込むと、前記積層体の前記反発弾性体は圧縮されて、前記薄肉剛性板の外周面よりも外側へ膨出しようとし、且つ、内周面よりも内側に膨出しようとする。
【００１７】
しかしながら、前記反発弾性体は、内側方向への変形が前記孔に挿通された前記締結部材によって阻止され、外側方向の変形が前記環状体によって阻止されるため、圧縮力を受けた際の内圧を高くすることができ、前記締結部材の回転を拘束する前記積層体の反発力を増すことができるからである。
【００１８】
前記ワッシャーは、前記一対の薄肉剛性板で前記反発弾性体を挟んだ形状になっているため、締結面の形状等に関係なく効果を発揮することができる。
【００１９】
請求項３記載のワッシャーは、反発弾性体をゴム、または合成樹脂とすることを特徴としている。このようにゴムや合成樹脂を用いると、これらは塑性変形しにくいことから、前記ワッシャーが、繰返し荷重や振動を受けた場合でも緩み止め効果を維持することができる。
【００２０】
また、前記ゴム厚や合成樹脂の厚みを変更することで、前記反発弾性体の剛性の調節を行なうことができるため、サイズを変えることなく、緩み止めに必要な反発力を高めたりすることが可能になる。なお、前記発弾性体の剛性の調節は、１０〜２００ｋＮ／ｍｍの範囲で行なえば良い。
【００２１】
なお、前記ゴムとしては引張強度等の機械的性能に優れた天然ゴムが好ましく、使用する箇所によっては耐油性・耐熱性・耐薬品性・耐寒性などを有するゴムを用いることもできる。
【００２２】
請求項４記載のワッシャーは、反発弾性体がゴムと帆布とを積層したもの、またはゴムと剛性を有する薄板とを積層したものにすることを特徴としている。
【００２３】
このように、前記反発弾性体を、ゴムと帆布とを積層したもの、またはゴムと剛性を有する薄板とを積層したものにすると、ゴムの変形を前記帆布や前記薄板で拘束して、圧縮力を受けた際の前記反発弾性体の内圧を高めることができる。これにより、前記反発弾性体の反発力を増すことができるため、緩み止め効果的を向上させることができる。
【００２４】
なお、前記帆布にはクリープ伸びの少ないポリエステル帆布が好ましく、これを用いると、使用中に前記帆布の伸びが生じにくく、ゴムの変形が抑えられるため、前記反発弾性体の反発力の低下を防ぐことができる。
【００２５】
請求項５記載のワッシャーは、反発弾性体を環状体に接着することを特徴としており、こうすることによって前記反発弾性体の変形をより拘束することができ、前記積層体の剛性を高めることができる。前記反発弾性体の接着は、接着剤や加硫接着などにより行なうことができるが、接着剤は乾燥した後にある程度弾力性を有しているものが好ましい。
【００２６】
請求項６記載のワッシャーは、反発弾性体を薄肉剛性板に接着することを特徴としている。こうすると、上記請求項５のワッシャーの作用と同様、前記反発弾性体の変形をより拘束することができ、前記積層体の剛性を高めることができる。前記反発弾性体の接着は、接着剤や加硫接着などにより行なうことができる。
【００２７】
請求項７記載のワッシャーは、薄肉剛性板と環状体とを接着すること特徴としている。こうすると、圧縮荷重を接着層である程度支持することができるので、剛性をより高めることができる。なお、接着は接着剤や加硫接着などにより行うことができるが、接着剤は乾燥した後にある程度弾力性を有しているものが好ましい。
【００２８】
なお、上記請求項５〜７において使用可能な接着剤の例として、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、酢酸ビニル樹脂系等の樹脂系接着剤や、合成ゴム系接着剤、天然ゴム系接着剤等を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかるワッシャーは、ボルトやネジなどが緩みにくく、高い安全性が要求される締結箇所や常時振動が加わるような締結箇所にも、安心して使用することができる。
【００３０】
また、締結部材が緩みにくいため、保守点検の際に、増し締めなどを行なう手間が省けるし、保守作業がしにくい締結箇所に用いることで、締結部材の増し締めを頻繁に行わなくても済むため、保守作業の効率化を図ることができる。
【００３１】
さらに、本発明のワッシャー１枚で、従来のスプリングワッシャーとプレートワッシャーとを併用する場合と同じような使い方ができるため、部品点数が減り締結作業の簡略化を図ることができる。
【００３２】
反発弾性体を環状体や薄肉剛性板に接着したり、環状体と薄肉剛性板とを接着すると積層体の剛性が高まり、より緩みにくいワッシャーとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明に係るワッシャーの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
図１（ａ）は、ワッシャー１の斜視図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ部の部分拡大図である。図１に示すように、ワッシャー１は、板状の反発弾性体４と、一対の薄肉鋼板２・３とを、一対の薄肉鋼板２・３の間に反発弾性体４を介在させた状態で積層し、中心部に厚み方向に貫通するボルト孔６を設けたものである。
【００３５】
薄肉鋼板２・３は、厚み３ｍｍの鋼板を直径６６ｍｍの円形状に形成したもので、中央部に直径２４ｍｍのボルト用の孔を設けている。反発弾性体４は、図１（ｂ）に示すように、厚み１ｍｍの帆布４ａ数枚と、機械的性能に優れている天然ゴムのゴムシート４ｂとを交互に積層したもので、直径６６ｍｍ×厚み３０ｍｍの肉厚円板状に形成し、その中央
部に直径２４ｍｍのボルト用の孔を設けている。
【００３６】
なお、帆布４ａには、クリープ伸びの少ないポリエステル帆布が好適で、これを用いると使用中（つまり、締結ボルトの締付負荷が作用している状態）に帆布４ａが伸びてゴムの拘束力が減少することがなくワッシャー１の反発力の低下を抑えることができる。
【００３７】
このワッシャー１に対し、鉛直方向の圧縮荷重を１０回にわたり、繰返し負荷した場合の荷重履歴曲線を図２のグラフに示す。グラフは縦軸が鉛直方向の荷重を表し、横軸が鉛直方向の変位を表している。なお、ワッシャー１への荷重の負荷は、図１０（ｂ）で説明したのと同じ圧縮試験機を用いて同じ方法で行なったため説明は省略する。
【００３８】
図２のグラフに示すように、各履歴曲線のずれが少ないことから、ワッシャー１は、鉛直方向に繰り返し荷重を受けた場合でも剛性（トルク値）が低下しにくく、安定した反発力を発揮することがわかる。
【００３９】
次に、ワッシャー１の作用を、図３を参照しつつ説明する。
【００４０】
図３（ａ）は二枚の板状の被締結部材２０・２１の端部どうしを、締結ボルト２２およびナット２３とで締結した場合を示しており、ワッシャー１を断面図で表している。二枚の被締結部材２０・２１の端部にあるボルト孔（図示せず）を合わせ、それらのボルト穴に、下側の被締結部材２１から締結ボルト２２を貫通させる。そして、上側の締結部材２０から突出している締結ボルト２２のネジ部に、ワッシャー１を通したあと、ナット２３を螺合させる。
【００４１】
締結ボルト２２が供回りしないように保持し、ナット２３を締付けていくと、ワッシャー１がナット２３と被締結部材２０との間で挟まれて圧縮力を受ける。圧縮力を受けたワッシャー１は、上下の薄肉鋼板２・３の間隔が狭くなるため、反発弾性体４に厚み方向の圧縮力が作用する。反発弾性体４は、帆布４ａによって、ゴムシート４ｂのゴムの変形が抑えられているため、内圧が高くなり剛性が高くなる。これにより、ワッシャー１は、締結ボルト２２およびナット２３の締結力に対して高い反発力を示すようになり、この反発力によって、締結ボルト２２とナット２３との摩擦力が増大し、締結ボルト２２およびナット２３の緩みが防止される。
【００４２】
このようして、被締結部材２０・２１に締結した締結ボルト２２の緩みと、鉄製のＭ２４のサイズの平ワッシャーを用いた場合の締結ボルト２２の緩みとを比較した。なお、被締結部材２０・２１は両方とも１０ｍｍ厚の鋼板で、端部どうしを結合した状態になっている。
【００４３】
締結ボルト２２の緩みの比較は、どちらの場合も、締結ボルト２２の締付トルクを約４０ｋＮ・ｃｍに設定し、結合された二枚の被締結部材２０・２１をそれぞれ、締結ボルト２２の長さ方向に対してほぼ直角で、且つ、互いに逆向きになる方向に繰返し引張り（図３（ｂ）参照）、締結ボルト２２に、約１５０ｋＮの繰り返し引張荷重を負荷した場合の締結ボルト２２の締付トルクの変化を調べることで行なった。
【００４４】
その結果、図４に示すように、平ワッシャーは、荷重を負荷するごとに締付トルクが低下し緩みが生じているのに対し、ワッシャー１は、荷重を４０回負荷しても締付トルクの低下がみられず緩みが生じていないことがわかる。
【００４５】
また、図１（ｃ）に示すように、反発弾性体４の代わりに、高分子ポリエチレンで形成した肉厚円盤状の反発弾性体４’を用いることができる。この反発弾性体４’は、２００ｋＮ／ｍｍ程度の剛性を有しており、中心部にはボルト用の孔が形成されている。このワッシャー１’について、圧縮荷重を繰返し負荷した場合の荷重履歴曲線を、ワッシャー１の場合と同様にして求めた。そのグラフを、図５に示す。
【００４６】
図５のグラフより、ワッシャー１の図２のグラフよりも鉛直方向の変形量が少なく、ワッシャー１よりも高い剛性を有していることがわかる。また、各履歴曲線の左右のずれが少なく、剛性が低下しにくいことがわかる。
【００４７】
なお、高分子ポリエチレンの代わりに、例えば、ポリウレタンなどの硬質の合成樹脂を用いることもできる。
【００４８】
また、本発明にかかるワッシャーの別の実施形態として、図６に示すものがある。図６（ａ）は、ワッシャー１１の斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す斜視図である。
【００４９】
ワッシャー１１は、一対の薄肉鋼板１２・１３の間に、円盤状の反発弾性体１４を介在させた状態で積層した積層体１５の外周を、反発弾性体１４の膨出を阻止する金属製のリング１７で覆ったものである。そして、ワッシャー１１の中心部には、積層体１５を貫通するボルト孔１６が設けられている。
【００５０】
薄肉鋼板１２・１３は、厚み３ｍｍの鋼板が用いられており、直径６６ｍｍの円形状に形成されて中心部に直径２４ｍｍの孔が設けられている。反発弾性体１４は、天然ゴムが使用されており、直径６６ｍｍ×厚み３０ｍｍの肉厚円板状に形成されて中央部に直径２４ｍｍの孔が設けられている。この反発弾性体１４の剛性は、約１５ｋＮ／ｍｍになっている。また、リング１７は、外径７６ｍｍ×内径６６ｍｍ×厚み３６ｍｍの円環状に形成されており、その内面に沿って積層体１５が摺動可能になっている。
【００５１】
ワッシャー１１は、図６（ｃ）に示すように取付けると、積層体１５がナット２３と被締結部材２０との間で挟まれて圧縮力を受ける。圧縮力を受けた積層体１５は上下の薄肉鋼板１２・１３の間隔が狭くなるため、反発弾性体１４に厚み方向の圧縮力が作用する。
【００５２】
このように、圧縮された反発弾性体１４は、二枚の薄肉鋼板１２・１３の間から半径方向の内側と外側との両方向に向かって膨らむような変形をしようとする。
【００５３】
しかしながら、内側方向にはボルト穴１６に挿通されている締結ボルト２２があるため、反発弾性体１４は内側方向への変形が阻止され、外側方向は、積層体１５の周りにある拘束リング１７によって拘束されているため膨出しないようになっている。
【００５４】
こうして、反発弾性体１４は、二枚の薄肉鋼板１２・１３と拘束リング１７と締結ボルト２２とで囲まれた空間に密封された状態になるため、ゴム本来の剛性に加え圧縮力を受けたことによる内圧の増加によってより剛性が高まり、積層体１５はより大きな反発力を示すようになる。
【００５５】
これにより、ナット２３を締付けると、積層体１５の反発力によって締結ボルト２２とナット２３との摩擦力が増大し、締結ボルト２２が緩みにくくなるのである。
【００５６】
なお、反発弾性体１４として、高分子ポリエチレン、ポリウレタンなどの硬質の合成樹脂を用いることもできる。
【００５７】
また、別の実施形態として、ゴムと帆布とを積層したものを反発弾性体としたワッシャー１１’がある。
【００５８】
このワッシャー１１’は、図７（ａ）に示すように、積層体１５’の反発弾性体１４’は、厚み約１ｍｍの帆布１４ａ’を、厚み約２０ｍｍの二枚の天然ゴムシート１４ｂ’・１４ｃ’で上下から挟み込んだもので、薄肉鋼板１２・１３と同じ直径で厚み２１ｍｍの円盤状に形成されている。なお積層体５’以外の部分はワッシャー１１と同じであるため同じ符号を付し説明は省略する。
【００５９】
このように、反発弾性体１４’を、帆布１４ａ’とゴムシート１４ｂ’・１４ｃ’とを積層したものにすると、ゴムシート１４ｂ’・１４ｃ’のゴムは、帆布１４ａ’によって変形しにくくなる。すると、反発弾性体１４’は、圧縮力を受けた際の内圧が高くなり、反発力を高めることができる（図７（ｂ）参照）。これによって、積層体１５’の反発力が増し、緩み止めの効果を向上させることができる。
【００６０】
このワッシャー１１’について、ワッシャー１１と同様に、鉛直方向の荷重を繰返し負荷した場合の、鉛直方向の変位の変化を図８のグラフに示す。
【００６１】
図８のグラフに示すように、履歴曲線は直線状になっており、しかも各履歴曲線がほぼ重なった状態になっていることから、ワッシャー１１’は鉛直方向に繰り返し荷重を受けてもほとんど剛性が低下せず、安定した反発力を備えていることがわかる。つまり、ワッシャー１１’は、締結部材の緩み止めに対して、優れた効果を発揮することを示している。
【００６２】
なお、帆布１４ａ’の代わりに薄い金属や硬質の合成樹脂などの剛性板を用いても同様の履歴曲線を得ることができる。
【００６３】
さらに、図示は省略するが、ゴムシート１４ｂ’・１４ｃ’の代わりに、硬質の合成樹脂、例えば、高分子ポリエチレンの他に、ポリウレタンなどを用いることができる。
【００６４】
なお、実施形態としては上記したものに限らず、例えば、反発弾性体を径が異なる複数のリング状ゴムで構成することもできる。例えば、図９（ａ）に示すワッシャー１１”の反発弾性体１４”のように、径の異なる複数のリング状ゴム１４ａ”を放射状に配置し、積層体１５”が圧縮された場合に、最も外側のリング状ゴム１４ａ”の外周面が外側へ膨らむような変形をし、且つ最も内側のリング状ゴム１４ｂ”の内周面が、内側に膨らむ変形をするように構成することもできる。なお、図の中でワッシャー１１と同じものには同一の符号を付して表した。
【００６５】
また、図９（ｂ）に示すワッシャー１１”’のように、下の薄肉鋼板１３”’の外周端部を上方に延長して環状の折り曲げ部１３ａ”’を形成することで、下の薄肉鋼板とリングとを一体型にすることもできる。このワッシャー１１”’は、上の薄肉鋼板２に上方から圧力が加わると、薄肉鋼板１２が折り曲げ部１３ａ”’内を摺動しながら下方へ変位してゴムである反発弾性体１４を圧縮するように働くのである。なお、図の中でワッシャー１１と同じものには同一の符号を付して表した。
【００６６】
それから、積層体の厚みは拘束リングの高さと同じような寸法でなくても、積層体に圧縮力が作用した場合に、反発弾性体の変形を拘束リング１７によって確実に拘束することができれば良いため、例えば、図９（ｃ）のワッシャー１１””のように、反発弾性体１４””の厚みを厚くして無負荷状態での積層体１５””の厚みの寸法が拘束リング１７””の高さよりも大きくなるようにしておくこともできる。
【００６７】
また、ワッシャーの積層体は上記実施形態のように、円形に限ることはなく、例えば四角形状にすることもできる。
【００６８】
次に、上下の薄肉鋼板と拘束リングとの隙間がワッシャーの緩み止め効果に及ぼす影響について説明する。ワッシャーは図６（ａ）と同じものを使用し、図１２の（ａ）と（ｂ）とに示すように、上下の薄肉鋼板１２・１３の径をやや小さくして拘束リング１７との間に隙間Ｓが生じるようにしている。
【００６９】
このワッシャー１１に対して、積層体１５を上下方向（鉛直方向）に圧縮する荷重を負荷しその鉛直荷重―変位履歴曲線を求めた。これに使用した治具を図１３に示す。この治具１２０は、上下に肉厚円板状の押え板１２１と受け板１２２とがそれぞれ配設されており、押え板１２１と受け板１２２との間にはボルトに見立てた貫通棒１２３を配置している。この貫通棒１２３によって反発弾性体は内側へ膨らまないようになっている。貫通棒１２３は両部端をそれぞれ、押え板１２１と受け板１２２とに各々設けた挿入孔１２１ａ・１２２ａに挿入された状態で取り付けられており、押え板１２１の挿入孔１２１ａはワッシャーを治具にセットした際、内面上部と貫通棒１２３の上面との間に、ある程度隙間が形成される奥行きを有している。
【００７０】
この治具１２０に、ワッシャー１１を押え板１２１と受け板１２２との間に挟み、且つ、貫通棒１２３を貫通させた状態でセットする。この治具１２０を図１０（ｂ）に示す圧縮試験機１１０の試料受台１１０ａに載置し、押圧部１１０ｃで押え板１２１を押圧しワッシャー１１の反発弾性体を圧縮する。
【００７１】
図１４〜１６のグラフは隙間Ｓをそれぞれ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍにした各ワッシャー１１の荷重―変位履歴曲線を示している。
【００７２】
隙間Ｓ＝１．５ｍｍのワッシャー１１に鉛直荷重を負荷した場合、約２６０ｋＮの荷重を負荷しても反発弾性体１４が隙間Ｓからはみ出すことがなく、荷重―変位履歴曲線からも剛性の低下は見られない。
【００７３】
隙間Ｓ＝１．６ｍｍのワッシャー１１場合は、鉛直荷重が２２０ｋＮ付近に達したあたりから反発弾性体１４がはみ出し、荷重―変位履歴曲線は傾きが急に変化して緩くなり、積層体１５の剛性の大幅な低下が見られた。
【００７４】
隙間Ｓ＝１．８ｍｍのワッシャー１１の場合は、鉛直荷重が１２０ｋＮになったあたりから反発弾性体１４がはみ出す現象が見られ、荷重―変位履歴曲線の傾きも急に変化して緩くなり、積層体１５の剛性の大幅な低下が見られた。
【００７５】
したがって、図１４〜１６のグラフに示す荷重―変位履歴曲線から、鉛直荷重が２６０Ｎ／ｍｍ2以内の場合、つまり、反発弾性体１４の圧縮応力が０〜２００Ｎ／ｍｍ2の範囲内であれば、隙間Ｓが０〜１．５ｍｍの範囲（即ち、上下の薄肉鋼板１２・１３の外径と拘束リング１７の内径との差が０〜３．０ｍｍの範囲）内にあると、反発弾性体１４が隙間Ｓからはみ出ることがなく、積層体１５は剛性を維持することができ、ワッシャー１１は安定した緩み止めの効果を発揮する。
【００７６】
この隙間Ｓの大きさは、反発弾性体１４の材質の硬度等によって変えれば良く、材質が天然ゴムの場合だと隙間Ｓの大きさは０．２〜０．６ｍｍが製作上望まし。
【００７７】
隙間Ｓが０．２ｍｍを下回ると、薄肉鋼板１２・１３を拘束リング１７に嵌入しづらくなり、０．６ｍｍを上回ると、薄肉鋼板１２・１３と拘束リング１７とのガタつきが大きくなる。
【００７８】
また、上下の薄肉鋼板１２・１３や拘束リング１７を、反発弾性体１４に接着させると、積層体１５の剛性を高めたり、積層体１５の拘束リング１７からの抜けを防止することができる。
【００７９】
つまり、図１７（ａ）に示すように、上下の薄肉鋼板１２・１３と反発弾性体１４とを加硫接着し一体にすると、上下の薄肉鋼板１２・１３と反発弾性体１４との間にずれが生じなくなり、反発弾性体１４の変形がより拘束され積層体１５の剛性を高めることができる。
【００８０】
そして、接着層Ｃを上下の薄肉鋼板１２・１３と拘束リング１７との隙間Ｓを塞ぐように設けると、反発弾性体１４を封じ込めることができ、隙間Ｓからのはみ出しがなくなり積層体１５の剛性の低下を抑えることができる。
【００８１】
この接着層Ｃを図１７（ｂ）に示すように、反発弾性体１４の外周面に延長するようにして、接着層Ｄを反発弾性体１４と拘束リング１７との間に設けることにより、積層体１５と拘束リング１７とが堅固に接着され、積層体１５と拘束リング１７とが分離するのを防ぐことができる。
【００８２】
また、図１７（ｃ）に示すように、接着層Ｄを上下いずれか一方だけにして製造工程の簡略化を図ることができるし、図１７（ｄ）に示すように、反発弾性体１４の外周面の全面に設けることもできる。
【００８３】
この接着層Ｄの高さは、反発弾性体１４の高ささの１５〜３５％程度が、加工性と、高面圧下における拘束リングからの薄肉鋼板１２・１３や反発弾性体１４の脱落防止効果とを満たすうえで最適な値である。この値が３０％のワッシャー１１と、０％のワッシャー１１との荷重−履歴曲線を図１８と図１９とにそれぞれ示す。これらの図から、同一の鉛直荷重に対して０％のワッシャー１１の変位の方が大きく、０％のワッシャー１１が３０％のワッシャー１１に比べて低剛性になっており、接着層Ｄが剛性に影響することを示している。
【００８４】
その他に、薄肉鋼板と拘束リングとを接着することでもワッシャーの剛性を高めることができる。このことについて、図１７（ｃ）のタイプのワッシャーを使い接着した場合とそうでない場合との剛性の違いについて、鉛直荷重―鉛直変位履歴曲線を求め比較した。各ワッシャーの履歴曲線は、接着有の方を図２０に示し、接着無の方を図２１に示した。
【００８５】
図２０の履歴曲線からは剛性の低下が見られなかったのに対し、図２１の履歴曲線は鉛直荷重が２５０ｋＮ程度になると水平に変化し著しい剛性の低下が見られた。
【００８６】
これまで説明した本発明のワッシャーはいずれもその緩み防止の性能を、サイズ変更をせずに、即ち、ワッシャーの径はそのままにして自由に変えることができる。これは積層体の反発弾性体の厚みを変更することで積層体の剛性が変化し、反発力が変わるためで、厚みを厚くすれば反発弾性体の変位量が大きくなって積層体の剛性が低くなり、逆に厚みを薄くすると反発弾性体の変位量が小さくなって積層体の剛性が高くなるからである。
【００８７】
このことについて、図１７（ｂ）のタイプの二個のワッシャー１１を用いて実験を行なった。各ワッシャー１１の反発弾性体１４の厚みはそれぞれ３１ｍｍ、３７ｍｍにしたものである。そして、各ワッシャー１１の接着層Ｄの長さは、上側が約１０ｍｍ、下側が約５ｍｍになっている。
【００８８】
これらのワッシャー１１にそれぞれ上下方向の圧縮力を負荷し、鉛直荷重―変位履歴曲線をそれぞれ求めた（図２０、２１を参照）。反発弾性体１４の厚みが３１ｍｍのワッシャー１１は、鉛直荷重２６０ｋＮまで剛性の低下が見られなかったのに対して（図２２参照）、反発弾性体１４の厚みが３７ｍｍのワッシャー１１は、鉛直荷重２２０ｋＮ／ｍｍあたりから履歴曲線が水平になり剛性の低下が見られた（図２３参照）。
【００８９】
このように反発弾性体１４の厚みを変えるだけで、ワッシャーの緩み防止の性能を自由に変えることができるので、用途や要求に応じた自由な設計が可能になる。
【００９０】
次に、図６（ａ）に示すタイプのワッシャーについて、薄肉鋼板と拘束リングとの厚みが実際どの程度必要かを述べる。
【００９１】
ワッシャー１１は図３に示した状態で使用されるため、上側の薄肉鋼板１２はナットによって下側の薄肉鋼板１３の方へ押圧されて反発弾性体１４を圧縮する。そうすると、上下の薄肉鋼板１２・１３は三軸応力圧縮下にある反発弾性体１４から反発力を受け、また、これと同等の力が拘束リング１７に作用する。これは、三軸圧縮応力下にある反発弾性体１４は、水と同じように圧力を伝達するからで、反発力、即ち圧縮力となり、ワッシャー１１の内圧は圧縮力を反発弾性体１４との接触面積で除した値となる。
【００９２】
したがって、上下の薄肉鋼板１２・１３および拘束リング１７の厚みは、ワッシャー１１の内圧がこれらの許容引張応力（σt）以下になるように設計しなければならない。すると、上下の薄肉鋼板１２・１３および拘束リング１７との厚み（ｔ）は、次式で表すことができる。
【００９３】
ｔ＝（Ｐ×ｒ）／（σt×σ）
なお、ｔは厚み、Ｐは内圧、ｒは反発弾性体との接触面積、σtは許容引張応力、σはポアソン比を表している。
【００９４】
この式を用いて建築・土木分野での使用に適したワッシャーとするには厚みがどの程度必要かを求めた。上下の薄肉鋼板１２・１３および拘束リング１７はＳＳ４００の鋼板を用い、上下の薄肉鋼板１２・１３の外径を６６ｍｍ、拘束リング１７の内径を６６ｍｍ、ボルト孔１６を２４ｍｍ、反発弾性体１４は外径を６６ｍｍにするとともに、高さを３５ｍｍに規定した。また、許容引張応力は５４Ｎ／ｍｍ2、ポアソン比は０．５の値を用いた。
【００９５】
そうして、建築・土木分野で通常使用されている圧縮力１０〜５００ｋＮの範囲で厚みを求めると、上下の薄肉鋼板１２・１３と拘束リング１７との厚みは０．１５〜６．８ｍｍとなった。これに安全率を１．５程度見込んだ最適厚みは０．３〜１０．５ｍｍとなる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】（ａ）は本発明にかかるワッシャーの実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の部分拡大図で、（ｃ）は、別の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１（ａ）のワッシャーに、鉛直方向の繰返し荷重を負荷した場合の、鉛直方向の変位の変化を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、図１（ａ）のワッシャーを用いて、板状の被締結部材どうしを、締結ボルトで連結した状態を示す説明図であり、（ｂ）は、被締結部材の引張方向を示す説明図である。
【図４】（ａ）は、図１（ａ）のワッシャー、または、Ｍ３０の平ワッシャーを用いて被締結部材に締結したボルトに対し、繰返し荷重を負荷した場合のボルトの緩みを示すグラフである。
【図５】図１（ａ）のワッシャーの反発弾性体を、高分子ポリエチレンに変更したワッシャーに対し、鉛直方向の繰返し荷重を負荷した場合の、鉛直方向の変位の変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、本発明にかかるワッシャーの別の実施形態を示す斜視図で、（ｂ）は、その断面図を示し、（ｃ）はその使用状態を示している。
【図７】（ａ）は、本発明にかかるワッシャーのさらに別の実施形態を示す斜視図で、（ｂ）は、その使用状態を示している。
【図８】図７（ａ）のワッシャーに、鉛直方向の繰返し荷重を負荷した場合の、鉛直方向の変位の変化を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、反発弾性体にリング状のゴムを用いた本発明のワッシャーを示す縦断面図で、（ｂ）は下の薄肉剛性板と拘束リングとが一体型になった本発明のワッシャーを示す縦断面図で、（ｃ）は積層体の厚みを拘束リングの高さよりも大きい寸法に設定したワッシャーである。
【図１０】（ａ）は従来のワッシャーを示す斜視図で、（ｂ）はこの従来のワッシャーを圧縮試験機に取り付けた状態を示す説明図で、締結用部品を一部断面図を用いて表している。
【図１１】従来のワッシャーに鉛直方向の荷重を負荷した場合の、鉛直方向の変位の変化を示すグラフで、平ワッシャーと皿バネとの変化についても合わせて示している。
【図１２】（ａ）本発明にかかるワッシャーの一実施形態の平面図で、（ｂ）はその中心縦断面図である。
【図１３】ワッシャーを圧縮試験機にセットするために用いる治具の概略図である。
【図１４】隙間Ｓ＝１．５ｍｍのワッシャーの鉛直荷重―変位履歴曲線を示すグラフである。
【図１５】隙間Ｓ＝１．６ｍｍのワッシャーの鉛直荷重―変位履歴曲線を示すグラフである。
【図１６】隙間Ｓ＝１．８ｍｍのワッシャーの鉛直荷重―変位履歴曲線を示すグラフである。
【図１７】（ａ）〜（ｂ）は本発明にかかるワッシャーの実施形態であって、上下の薄肉剛性板や環状体を加硫接着によって反発弾性体と一体にしたワッシャーの中心縦断面図である。
【図１８】接着層Ｄの高さが反発弾性体の３０％高さになっているワッシャーの鉛直荷重―鉛直変位履歴曲線を示すグラフである。
【図１９】接着層Ｄの高さが反発弾性体の０％高さになっているワッシャーの鉛直荷重―鉛直変位履歴曲線を示すグラフである。
【図２０】薄肉鋼板と拘束リングとを接着したワッシャーの鉛直荷重―鉛直変位履歴曲線を示すグラフである。
【図２１】薄肉鋼板と拘束リングとを接着していないワッシャーの鉛直荷重―鉛直変位履歴曲線を示すグラフである。
【図２２】反発弾性体の厚みを薄くした本発明にかかるワッシャーの実施形態の鉛直荷重―変位履歴曲線を示すグラフである。
【図２３】反発弾性体の厚みを厚くした本発明にかかるワッシャーの実施形態の鉛直荷重―変位履歴曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
１、１’、１”’、１””    ワッシャー
２、１２       薄肉鋼板
３、１３、１３”’       薄肉鋼板
３ａ”’                 取り曲げ部
４、４’、１４、１４”   反発弾性体
４ａ’１４ａ’          帆布
４ｂ、１４ｂ’、１４ｃ’ ゴムシート
１５、１５’、１５”     積層体
６、１６                ボルト孔
１７、１７””   拘束リング
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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