(57)【要約】【課題】パイプなどの湾曲部を有した被締結体を含んでいても、ワッシャと被締結体との間に生じる空間を小さくすることができ、しかも汎用性の高い締結構造体を提供する。【解決手段】この締結構造体１Ｘは、ボルト４とナットとワッシャ３とにより、湾曲部を有する被締結体５を含む複数の被締結体を締結するものであって、ワッシャ３は、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部３１が基部３２の中央部に形成され、ボルト４の頭部４０における雄ねじ部４１の周囲に軸対称の凹部４２が形成され、かつ、この凹部４２の開放側端縁４２ａがワッシャ３の突出部３１を形成する傾斜面３１Ｂに平面的に重合する位置にあり、ボルト４の凹部４２の開放側端縁４２ａがワッシャ３の傾斜面３１Ｂを押圧することにより、ワッシャ３の基部３２が被締結体５の湾曲に沿うように変形してなる。【選択図】図１
2008180369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、により、湾曲部を有する被締結体を含む複数の被締結体を締結する締結構造体であって、
前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、
前記ボルトの頭部における雄ねじ部の周囲及び前記ナットにおける雌ねじ部の周囲の少なくとも一方に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合する位置にあり、
ボルト及びナットの少なくとも一方の凹部の開放側端縁がワッシャの傾斜面を押圧することにより、ワッシャの基部が被締結体の湾曲に沿うように変形してなることを特徴とする締結構造体。
【請求項２】
請求項１に記載された締結構造体において、
前記ワッシャの挿通孔の周縁がボルトの雄ねじ部の谷部に噛み合っていることを特徴とする締結構造体。
【請求項３】
雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、により、湾曲部を有する被締結体を含む複数の被締結体を締結する締結構造体であって、
前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、
該突出部は複数の切れ込みが形成されてなり、
ボルトの頭部下面又はナット下面がワッシャの突出部を押圧することにより、ワッシャの基部が被締結体の湾曲に沿うように変形してなることを特徴とする締結構造体。
【請求項４】
雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、
前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、
前記ボルトの頭部における雄ねじ部の周囲に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合するものであることを特徴とする締結用組部材。
【請求項５】
雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、
前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、
前記ナットにおける雌ねじ部の周囲に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合するものであることを特徴とする締結用組部材。
【請求項６】
請求項４又は５に記載された締結用組部材において、
前記ワッシャは、厚みがボルトの雄ねじ部のピッチよりも薄いことを特徴とする締結用組部材。
【請求項７】
雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、
前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、該基部の変形が大きくなるよう該突出部には４以上で８以下の切れ込みが形成されてなることを特徴とする締結用組部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の被締結体の内、少なくとも一方が湾曲部を有するものである複数の被締結体を締結する締結構造体及びそれに用いられる締結用組部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばパイプ、棒材、波板等のように湾曲部を有する被締結体と、同様のものあるいは湾曲部を有さない別の被締結体と、をボルト、ナット及びワッシャにより締結してなる締結構造体がある。例えば、図１３に示す例では、ともにパイプである２個の被締結体５、６を互いに直交方向に配設してボルト１０４、ナット１０２及びワッシャ１０３Ａ、１０３Ｂにより締結している。すなわち、両被締結体５、６に設けられた締結用孔５ａ、５ａ、６ａ、６ａを同一軸線上に位置させた後、ワッシャ１０３Ａを介してボルト１０４の雄ねじ部１４１を締結用孔５ａ、５ａ、６ａ、６ａに挿通し、被締結体６を貫通した雄ねじ部１４１にワッシャ１０３Ｂを介してナット１０２を螺合させ、ナット１０２を締め付けることによりナット１０２及びワッシャ１０３Ｂとボルト１０４の頭部１４０及びワッシャ１０３Ａが両被締結体５、６を強固に締結している。このような締結構造体は、ボルト１０４とナット１０２を図において上下逆にしたり、被締結体６がパイプに替えて平坦な板であるなど、様々な態様がある。
【０００３】
上述したような締結構造体にあっては、被締結体が湾曲部を有するものであっても平坦なものであっても、特に区別することなく通常のボルト、ナット及びワッシャを用いることが一般的である。中には、湾曲部を有する被締結体を対象とした締結構造体のために、例えば、特許文献１には、ワッシャ（座金）を、被締結体の所定の湾曲部に対応させた曲面にして、被締結体とワッシャとを密着させるものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５０２１３号公報
【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、前者の通常のボルト、ナット及びワッシャを用いる締結構造体は、被締結体が湾曲しているのに対しワッシャは平坦であるので、ワッシャと被締結体とは面接触状態にはならず線接触状態となる。そのため、ワッシャの外周縁付近では被締結体との間に空間が生じることとなり、ワッシャに物体が触れた場合にその一部を剥ぎ取ったり、人体が触れた場合にそれを傷つけたりする可能性がある。一方、後者の所定の湾曲部に対応させた曲面を有するワッシャを用いた締結構造体は、被締結体の曲面部の形状など態様が多種多様であることから、被締結体に合わせてワッシャを製作しなければならず汎用性が低い。
【０００６】
本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、湾曲部を有した被締結体を含んでいても、ワッシャと被締結体との間に生じる空間を小さくすることができ、しかも汎用性の高い締結構造体を提供することにあり、また、その締結構造体に用いる締結用組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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の締結構造体は、雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、により、湾曲部を有する被締結体を含む複数の被締結体を締結する締結構造体であって、前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、前記ボルトの頭部における雄ねじ部の周囲及び前記ナットにおける雌ねじ部の周囲の少なくとも一方に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合する位置にあり、ボルト及びナットの少なくとも一方の凹部の開放側端縁がワッシャの傾斜面を押圧することにより、ワッシャの基部が被締結体の湾曲に沿うように変形してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の締結構造体は、請求項１に記載された締結構造体において、前記ワッシャの挿通孔の周縁がボルトの雄ねじ部の谷部に噛み合っていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の締結構造体は、雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、により、湾曲部を有する被締結体を含む複数の被締結体を締結する締結構造体であって、前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、該突出部は複数の切れ込みが形成されてなり、ボルトの頭部下面又はナット下面がワッシャの突出部を押圧することにより、ワッシャの基部が被締結体の湾曲に沿うように変形してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の締結用組部材は、雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、前記ボルトの頭部における雄ねじ部の周囲に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の締結用組部材は、雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、前記ナットにおける雌ねじ部の周囲に、軸対称の凹部が形成され、かつ、この凹部の開放側端縁がワッシャの突出部を形成する傾斜面に平面的に重合するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の締結用組部材は、請求項４又は５に記載された締結用組部材において、前記ワッシャは、厚みがボルトの雄ねじ部のピッチよりも薄いことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の締結用組部材は、雄ねじ部と頭部を有するボルトと、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有するナットと、中央にボルトの雄ねじ部が挿通する挿通孔を有するワッシャと、を備える締結用組部材であって、前記ワッシャは、軸対称で断面視略台形状に突出する突出部が基部の中央部に形成され、切れ込み近傍で該基部の変形が大きくなるよう該突出部には４以上で８以下の切れ込みが形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の締結構造体によれば、ボルト及びナットの少なくとも一方の凹部の開放側端縁がワッシャの突出部の傾斜面を押圧することにより、ワッシャの基部が被締結体の湾曲に沿うように変形するので、多種多様の曲面部を有する被締結体においてワッシャと被締結体との間に生じる空間を小さくすることができ、しかも汎用性の高いものとなる。また、本発明の締結用組部材を用いれば、本発明の締結構造体を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１、２は、本発明の第１の実施形態に係る締結構造体１Ｘを説明するための断面図である。第１の実施形態は、図１３に示したような場合における被締結体５の湾曲部を、ボルト４の頭部４０とワッシャ３により締結するものである。もう一つの被締結体６（図１、２では省略している）は、パイプのように湾曲部を有するものであっても平坦な板であっても構わない。もう一つの被締結体６が湾曲部を有するものである場合は、後述の本発明の第２の実施形態が適用可能である。
【００１６】
被締結体５は、例えば長円筒状のパイプであり外郭全体が湾曲部である。図１は被締結体の径方向に切断した正面断面図であり、図２は径方向と直交する方向、すなわち、被締結体の軸心方向に切断した側面断面図である。図１及び図２の（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態である。なお、図１、２においてボルト４の雄ねじ部４１の下部は省略されているが、雄ねじ部４１は被締結体６を挿通し、ナット２’が螺合されている。
【００１７】
ボルト４は、頭部４０と雄ねじ部４１を有して一体形成される。図３はボルト４を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａで切断した要部断面図、（ｃ）は下方から見た平面図である。頭部４０は角柱（例えば正六角形の角柱）であり、図における頭部４０の下方に雄ねじ部４１が形成される。ボルト４の寸法は、用いられる構造物（例えば橋梁、精密機械など）によって大きく異なるが、例えば、雄ねじ部４１の外径（ねじ山部の直径）１０ｍｍ、内径（谷部の直径）８ｍｍ、ピッチ（ねじ山の間隔）２ｍｍとしている。ボルト４は、硬度が大きく、金属製（例えば鉄やステンレスなど）である。
【００１８】
ボルト４の頭部４０における雄ねじ部４１の周囲には、軸対称の凹部４２が形成されている。この凹部４２は、その開放側端縁４２ａがワッシャ３の後述する突出部３１の傾斜面３１Ｂに平面的に重合する位置にある。ここで、軸対称とは、ボルト４の中心軸Ｔに関して対称の意である。また、開放側端縁４２ａの径方向寸法等は、後述するワッシャ３を参照することによってより明りょうとなる。この凹部４２は、開放側端縁４２ａから底部に向かって傾斜する側面４２Ａと、底面４２Ｂからなる。従って、雄ねじ部４１は底面４２Ｂの中心部に位置している。図３（ｃ）において、開放側端縁４２ａが描く線、側面４２Ａと底面４２Ｂの交点４２ｂが描く線、雄ねじ部４１の山部４１ａが描く線は、実質的に同心円であり、開放側端縁４２ａが描く円の直径は、例えば１６ｍｍとしている。また、凹部４２の深さは例えば４ｍｍ、凹部４２の側面４２Ａの傾斜θ１は例えば中心軸Ｔに対して約１５度としている。
【００１９】
なお、通常の転造などによる製造装置を使用すると、雄ねじ部４１の頭部４０直近にまでねじ山を形成するのは容易ではなく、本実施形態では、頭部４０近傍にねじ山が形成されていない部分が存在する。しかし、特別な製造装置を使用するなどして、雄ねじ部４１の頭部４０に至るまでねじ山を形成すると、後述の第２の実施形態におけるナット２の場合と同様に、締め付けにより雄ねじ部４１の谷部にワッシャ３を噛み合わせることができて望ましい。
【００２０】
図４はワッシャ３を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂで切断した断面図である。このワッシャ３は、軸対称でかつ側面断面視略台形状に基部３２の中央部から突出形成した突出部３１を有する。従って、突出部３１を形成する傾斜面３１Ｂも軸対称に形成される。また、突出部３１の上部３１Ａにボルト４の雄ねじ部４１が挿通する挿通孔３３を有している。また、突出部３１の上部３１Ａは傾斜がほとんどないか又は非常に少ない。基部３２は、若干傾斜しているか或いは平らでもよい。突出部３１の高さは、例えば３ｍｍ、突出部３１の傾斜面３１Ｂの傾斜φは、ボルト４の凹部４２の開放側端縁４２ａが突出部３１の傾斜面３１Ｂに接触できるように、凹部４２の側面４２Ａの傾斜θ１と同じかそれよりもやや大きく、例えば中心軸Ｘに対して約２０度としている。なお、中心軸Ｘは、前述した図３におけるボルト４の中心軸Ｔと共通である。
【００２１】
ワッシャ３の突出部３１の幅（径方向の長さ）は、ボルト４の凹部４２の開放側端縁４２ａが突出部３１の傾斜面３１Ｂに接触できるように設定する。すなわち、ボルト４の凹部４２の開放側端縁４２ａが描く円の直径に対し、基部３２と傾斜面３１Ｂとの交点３１ａが描く円の直径は大きく、傾斜面３１Ｂと上部３１Ａとの交点３１ｂが描く円の直径は小さい。そして、交点３１ａが描く円、交点３１ｂが描く円、挿通孔３３の周縁３３ａが描く円は実質的に同心円である。これらの円の直径は、例えば、順に１８ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍとしている。
【００２２】
ワッシャ３の厚さ（板厚）は強度の点から薄すぎてはならないが、後述のように被締結体の湾曲に沿うように変形させる点では薄い方が望ましい。ワッシャ３の厚さは、例えば１ｍｍである。なお、上記のように雄ねじ部４１の頭部４０に至るまでねじ山を形成した場合は、締め付けにより雄ねじ部４１の谷部にワッシャ３が噛み合うように、基部３２の厚さが雄ねじ部４１のピッチ（ねじ山のピッチ）よりも薄いことが望ましい。
【００２３】
ワッシャ３の素材は、被締結体の湾曲に沿うように変形するために、弾力性があり、変形に耐え得るものである必要がある。更に望ましくは、ばね性質があって、締結を緩めるとほぼ元の状態に回復し、再利用できるようなものが良い。具体的には、金属であり、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼などである。
【００２４】
次に、締結構造体１Ｘ全体を説明する。先ず、図１、２の（ａ）に示すように、２個の被締結体５、６（被締結体６は不図示）を配設し、締結用孔５ａ、５ａ、６ａ、６ａを同一軸線上に位置させた後、締結用孔５ａに挿通孔３３を合わせて被締結体５の外側面にワッシャ３を置き、ボルト４の雄ねじ部４１を挿通孔３３、締結用孔５ａ、５ａ、６ａ、６ａに挿通し、被締結体６を貫通した雄ねじ部４１にナット２’（図示せず）を螺合させる。このとき、ボルト４の凹部４２の開放側端縁４２ａが突出部３１を形成する傾斜面３１Ｂに平面的に重合する位置にあり、接触している状態となる。
【００２５】
この状態からナット２’を回していくと、開放側端縁４２ａが傾斜面３１Ｂを押圧する。ここで、ワッシャ３は以下のように変形する。すなわち、傾斜面３１Ｂには下方向とともに横方向の力が働き、被締結体５の軸心方向では、図２（ｂ）に示すように、突出部３１の一部が凹部４２に進入し、交点３１ｂ及び挿通孔３３の径が縮まる。一方、被締結体の径方向では、図１（ｂ）に示すように、交点３１ｂ及び挿通孔３３の径が伸び、基部３２が被締結体５の湾曲に沿うように変形する。
【００２６】
更にナット２’を回して締め付け十分な締結力が得られると、締結（締め付け）完了状態となる。挿通孔３３は、被締結体の軸心方向に延びた楕円形になっている。
【００２７】
ここで、ボルト４の凹部４２の深さの寸法はワッシャ３における突出部３１の基部３２からの高さよりも大きくしておき、締め付けによって凹部４２に突出部３１の一部が進入したとき、凹部４２の底面４２Ｂが突出部３１の動きを制約しないようにする。また、被締結体の軸心方向において挿通孔３３の周縁がボルト４の雄ねじ部４１に接触すると、交点３１ｂ及び挿通孔３３の径の縮みはほぼ無くなり、被締結体の径方向における交点３１ｂ及び挿通孔３３の径の延びもほぼ無くなる。従って、被締結体５の湾曲に沿うように十分に変形させるためには、締め付ける前の挿通孔３３の径と雄ねじ部４１の内径の余裕を十分に取っておく必要がある。
【００２８】
このように、ナット２’を回して締め付けるにつれてワッシャ３は変形するが、そのメカニズムは以下のように考えられる。締め付け時に、ワッシャ３の傾斜面３１Ｂはボルト４の開放側端縁４２ａによって下向き（被締結体５に向かう向き）に圧力を受ける。一方、ワッシャ３は被締結体５からは上向きの圧力を受けるが、被締結体の径方向におけるその圧力は被締結体５の湾曲のため、被締結体の軸心方向における圧力よりも小さくなる。その結果、被締結体の軸心方向における横方向の力は被締結体の径方向における力よりも大きくなり、突出部３１の交点３１ｂの径は被締結体の軸心方向に縮むことになる。それに応じて被締結体の径方向では、突出部３１の交点３１ｂの径は被締結体の軸心方向で縮んだ分だけ延び、交点３１ｂの径が延びるに従って基部３２も被締結体５の湾曲に沿って変形することになる。
【００２９】
こうして、ワッシャ３は、被締結体５の湾曲に沿うように変形することにより被締結体５との間の空間を小さくすることができる。従って、物体が触れた場合にその一部を剥ぎ取ったり、人体が触れた場合にそれを傷つけたりする可能性を減じることができる。殊に、被締結体５の締結用孔５ａが被締結体の径方向或いは被締結体の軸心方向に長く延びている場合、大きめのワッシャ３を用いて適切に締結用孔５ａを塞ぐことも可能である。また、湾曲に沿った変形は、ワッシャ３の被締結体５に対する自然なる逆回転が阻止されたりワッシャ３と被締結体５の接触面積が増えたりするので、緩みを防止する点からも有効である。
【００３０】
ワッシャ３の基部３２は、平面状態から被締結体５の湾曲に沿って変形するため、多種多様な曲面部を有する被締結体５に対応することが可能である。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る締結構造体１Ｙを説明する。この第２の実施形態は、被締結体５の湾曲する面を、第１の実施形態におけるボルト４の頭部４０とワッシャ３ではなく、ナット２とワッシャ３とボルト４’の雄ねじ部４１’により締結するものである。図５、６は、締結構造体１Ｙを説明するための断面図である。もう一つの被締結体６（図５、６では省略している）は、パイプのように湾曲するものであっても平坦な板であっても構わない。もう一つの被締結体６が湾曲部を有するものである場合は、被締結体６側にはボルト４’として前記のボルト４を用いて本発明の第１の実施形態が適用可能である。また、被締結体６が平坦な板の場合は、従来から広く用いられている一般的なものをボルト４’として用いればよい。
【００３２】
図５は被締結体の径方向に沿って切断した正面断面図であり、図６は被締結体の径方向と直行する方向、すなわち、被締結体の軸心方向の側面断面図である。図５及び図６の（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態である。なお、図５、６においてボルト４’の雄ねじ部４１’の下部（ボルト４’の頭部側）は省略されているが、雄ねじ部４１’は被締結体６を挿通している。
【００３３】
図７はナット２を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃで切断した断面図、（ｃ）は下方から見た平面図である。このナット２は、角柱（例えば正六角形の角柱）であり、ボルト４’の雄ねじ部４１’と蝶合する雌ねじ部２１が形成されている。ナット２は、硬度が大きく、金属製（例えば鉄やステンレスなど）である。
【００３４】
この雌ねじ部２１の一方の開口側（図７（ｂ）において下方側）には、軸対称でかつ断面視略台形状の凹部２２が形成されている。この凹部２２は、その開放側端縁２２ａがワッシャ３の突出部３１の傾斜面３１Ｂに平面的に重合する位置にある。ここで、軸対称とは、ナット２の中心軸Ｔに関して対称の意である。この凹部２２は、開放側端縁２２ａから底部に向かって傾斜する側面２２Ａと、底面２２Ｂからなる。従って、雌ねじ部２１の開口は底面２２Ｂの中心部に位置している。図７（ｃ）において、開放側端縁２２ａが描く線、側面２２Ａと底面２２Ｂの交点２２ｂが描く線、雌ねじ部２１の山部２１ａが描く線は、実質的に同心円であり、開放側端縁２２ａが描く円の直径は、例えば１６ｍｍとしている。また、凹部２２の深さは例えば４ｍｍ、凹部２２の側面２２Ａの傾斜θ２は例えば中心軸Ｔに対して約１５度としている。
【００３５】
ワッシャ３は、第１の実施形態におけるワッシャ３と同様のものである。突出部３１の傾斜面３１Ｂの傾斜φは、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが突出部３１の傾斜面３１Ｂに接触できるように、凹部２２の側面２２Ａの傾斜θ２と同じかそれよりもやや大きく、例えば中心軸Ｔに対して約２０度としている。また、ワッシャ３の突出部３１の幅（径方向の長さ）は、ナット２の凹部２２の開放側端縁２２ａが突出部３１の傾斜面３１Ｂに接触できるように設定する。ワッシャ３の厚さは、締め付けにより雄ねじ部４１’の谷部にワッシャ３が噛み合うように、基部３２の厚さが雄ねじ部４１’のピッチ（すなわち、雌ねじ部２１のピッチ）よりも薄いのが望ましい。
【００３６】
次に、締結構造体１Ｙを説明する。先ず、図５、６の（ａ）に示すように、２個の被締結体５、６（被締結体６は不図示）を配設し、締結用孔５ａ、５ａ、６ａ、６ａを同一軸線上に位置させた後、締結用孔５ａに挿通孔３３を合わせて被締結体５の外側面にワッシャ３を置き、もう一つの被締結体６側からボルト４’の雄ねじ部４１’を締結用孔６ａ、６ａ、５ａ、５ａ、挿通孔３３に挿通し、挿通孔３３を貫通した雄ねじ部４１’にナット２を螺合させる。
【００３７】
ナット２を回していくと、凹部２２の開放側端縁２２ａが突出部３１を形成する傾斜面３１Ｂに平面的に重合する位置になり、接触するようになる。更にナット２を回すと、開放側端縁２２ａが傾斜面３１Ｂを押圧する。ここで、ワッシャ３は以下のように変形する。すなわち、傾斜面３１Ｂには下方向とともに横方向の力が働き、被締結体の軸心方向では、図６（ｂ）に示すように、突出部３１の一部が凹部２２に進入し、交点３１ｂ及び挿通孔３３の径が縮まる。一方、被締結体の径方向では、図５（ｂ）に示すように、交点３１ｂ及び挿通孔３３の径が伸び、基部３２が被締結体５の湾曲に沿うように変形する。
【００３８】
更にナット２を回して締め付けると、被締結体５の軸心方向において挿通孔３３の周縁３３ａがボルト４’の雄ねじ部４１’に接触し、更には、図６（ｃ）に示すように雄ねじ部４１’の谷部に噛み合うことになる。このように噛み合うと十分な締結力が得られるため、ほぼ締結（締め付け）完了状態となる。挿通孔３３は、被締結体の軸心方向に延びた楕円形になっている。
【００３９】
ここで、ナット２の凹部２２の深さの寸法はワッシャ３における突出部３１の基部３２からの高さよりも大きくしておいて、締め付けによって凹部２２に突出部３１の一部が進入したとき、凹部２２の底面２２Ｂが突出部３１の動きを制約しないようにする。また、締結体の軸心方向において挿通孔３３の周縁がボルト４’の雄ねじ部４１’に接触すると、突出部３１の交点３１ｂ及び挿通孔３３の径の縮みはほぼ無くなり、被締結体の径方向における突出部３１の交点３１ｂ及び挿通孔３３の径の延びもほぼ無くなる。従って、被締結体５の湾曲に沿うように十分に変形させるためには、締め付ける前の挿通孔３３の径と雄ねじ部４１’の谷部の径の余裕を十分に取っておく必要がある。
【００４０】
なお、締め付けによりワッシャ３は多少回転することもあるので、締結完了状態のワッシャ３における楕円形の方向は、被締結体５の湾曲の方向から若干ずれる場合もある。
【００４１】
こうして、ワッシャ３は、挿通孔３３の周縁３３ａがボルト４’の雄ねじ部４１’の谷部に噛み合うことで強力な締結力を得ることができるとともに、被締結体５の湾曲に沿うように変形することにより被締結体５との間の空間を小さくすることができる。従って、物体が触れた場合にその一部を剥ぎ取ったり、人体が触れた場合にそれを傷つけたりする可能性を減じることができる。殊に、被締結体５の締結用孔５ａが被締結体の径方向又は被締結体の軸心方向に延びている場合、大きめのワッシャ３を用いて適切に締結用孔５ａを塞ぐことも可能である。また、湾曲に沿った変形は、ワッシャ３の被締結体５に対する自然なる逆回転が阻止されたりワッシャ３と被締結体５の接触面積が増えたりするので、緩みを防止する点からも有効である。
【００４２】
ワッシャ３の基部３２は、平面状態から被締結体５の湾曲に沿って変形するため、多種多様な曲面部を有する被締結体５に対応することが可能である。
【００４３】
以上、本発明の実施形態に係る締結構造体とそれを形成することができる締結用組部材について説明した。第１の実施形態と第２の実施形態は独立であり、どちらかだけが実施される場合もあるし、いずれもが実施される場合もある。第１の実施形態のためにはボルト４とワッシャ３が少なくとも組み合わされ、第２の実施形態のためにはナット２とワッシャ３が少なくとも組み合わされ、１組の締結用組部材として市場に提供される。或いは、組み合わせて使用されることを前提に、各々が単独で市場に提供されることも有り得る。
【００４４】
図８に示すのは、第１の実施形態と第２の実施形態をともに行った実験結果の写真である。（ａ）は左に、（ｂ）は右に、それぞれ視点を少し傾けて写したものである。被締結体５、６は同形状のものであり、円柱部（中央の白い部分）とその一の底面に一体に形成された部分円柱部（黒い部分）とから成る。この締結構造体は、被締結体５、６を円柱部の他の底面で接し、それぞれの部分円柱部の湾曲した側面の締結用孔においてボルト４とワッシャ３、ナット２とワッシャ３を用いて手締めで締結したものである。実験結果において、左側と右側のワッシャ３、３はともに被締結体の湾曲に沿うように変形している。なお、変形の程度は、左側（ボルト４側）のワッシャ３の方が良好であった。これは、ボルト４側のワッシャ３には、締め付けの最初から最後までボルト４の軸方向の圧力がかかり、回転方向の力がかからないためと考えられる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る締結構造体１Ｚについて説明する。この締結構造体１Ｚは、第１の実施形態に係る締結構造体１Ｘと同様に、被締結体５の湾曲部を、ボルトの頭部とワッシャにより締結するものである。締結構造体１Ｚで用いられるボルト４’は従来から広く用いられている一般的なものであり、ワッシャ７は第１の実施形態と第２の実施形態に用いられるワッシャ３を変形したものである。
【００４６】
図９はこの締結組部材であるワッシャ７を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄで切断した断面図である。なお、同図（ａ）のＢ−Ｂで切断した断面図は上記図４（ｂ）と同じ形状であるので省略する。このワッシャ７は、軸対称でかつ側面断面視略台形状に基部７２の中央部から突出形成した突出部７１を有し、突出部７１の上部７１Ａにボルト４’の雄ねじ部４１’が挿通する挿通孔７３を有し、その挿通孔７３の周縁７３ａから径方向にほぼ基部７２に至るまで複数の切れ込み７４、７４、・・・が形成されている。例えば、切れ込み７４の幅は２ｍｍ、長さは５ｍｍである。
【００４７】
切れ込み７４、７４、・・・の数は４以上であり、８以下である。それにより、突出部７１は４以上８以下のブロック（突出片）に分割されている。後述の図１１で示すように、切れ込み７４、７４、・・・は４個以上あれば十分に被締結体５の湾曲に沿うように基部７２が変形することができる。他方、切れ込み７４、７４、・・・の数が多すぎると、突出片が押圧されたとき、突出片のみが内方に傾くように変形し、基部７２までは変形し難くなる。従って、切れ込み７４、７４、・・・の数は８以下であるのが適切である。本実施形態では、切れ込み７４、７４、・・・の数は４であり、突出部７１は突出片７１１、７１２、７１３、７１４から成る。
【００４８】
締結構造体１Ｚ全体を説明する。図１０は締結開始時の状態を示すものであり、（ａ）は被締結体の径方向に沿って切断した正面断面図であり、（ｂ）被締結体の径方向と直行する方向、すなわち、被締結体の軸心方向に沿って切断した側面断面図である。先ず、同図に示すように、締結構造体１Ｘの場合と同様に、被締結体５、６（被締結体６は不図示）、ワッシャ７、ボルト４’、ナット２’（図示せず）を配設する。ボルト４’の頭部４０’の下面４０Ａ’はワッシャ７の突出部７１、すなわち突出片７１１、７１２、７１３、７１４の上部７１１Ａ、７１２Ａ、７１３Ａ、７１４Ａに接触している状態となる。ここで、被締結体の径方向に突出片７１１、７１３、被締結体の軸心方向に突出片７１２、７１４を配置させている。
【００４９】
ナット２’を回していくと、ボルト４’の頭部４０’の下面４０Ａ’が突出片７１１、７１２、７１３、７１４を押圧し、その上部７１１Ａ、７１２Ａ、７１３Ａ、７１４Ａには下向き（被締結体５に向かう向き）に圧力がかかる。突出片７１１、７１２、７１３、７１４は、切れ込み７４、７４、・・・によって分離されているために、互いに独立に変形し、また、独立に基部７２まで圧力を伝達する。一方、基部７２には被締結体５から上向きの圧力がかかるが、基部７２に接触する被締結体５の部分の表面形状によってその大きさは異なってくる。すなわち、突出片７１１、７１３の外方の基部７２に接触する被締結体５の部分は湾曲しているため、基部７２のその部分の上向きの圧力は、突出片７１２、７１４の外方の基部７２の部分の上向きの圧力よりも小さい。そのため、突出片７１１、７１３とその外方の基部７２の部分は下向きに移動するように変形するので、突出片７１２、７１４の外方の基部７２の部分は端になるにつれて下向きに変形する。従って、基部７２は被締結体５の湾曲に沿うように変形することになる。
【００５０】
なお、配設する際にワッシャ７の切れ込み７４、７４、・・・がいずれの場所に位置していても、基部７２は被締結体５の湾曲に沿うように変形する。例えば、突出片７１１、７１２の間と突出片７１３、７１４の間の切れ込み７４、７４が被締結体の径方向に有った場合、突出片７１１、７１２、７１３、７１４は、突出片７１１、７１２の間か突出片７１３、７１４の間の切れ込み７４、７４に近づくにつれて下向きに変形する。
【００５１】
図１１に示すのは、第３の実施形態の実験結果の写真である。被締結体５は部分円柱部（左の黒い部分）から成り、被締結体６は２個の円柱部（中央の白い部分とその右の黒い部分）が一体に形成されて成る。この締結構造体は、被締結体５の平らな側面と被締結体６の一の底面を接し、被締結体５の湾曲した側面の締結用孔においてボルト４’とワッシャ７、被締結体６の他の底面の締結用孔においてナット２’、を用いて手締めで締結したものである。実験結果において、ワッシャ７は被締結体５の湾曲に沿うように変形している。
【００５２】
次に、本発明の第４の実施形態に係る締結構造体１Ｚ’について説明する。この締結構造体１Ｚ’は、第２の実施形態に係る締結構造体１Ｙと同様に、被締結体５の湾曲部を、ナットとワッシャにより締結するものである。締結構造体１Ｚ’で用いられるナット２’は従来から広く用いられている一般的なものであり、ワッシャ７は第３の実施形態に係る締結構造体１Ｚに用いられるものと同じものである。
【００５３】
図１２は締結開始時の状態を示すものであり、（ａ）は被締結体の径方向に沿って切断した正面断面図であり、（ｂ）被締結体の軸心方向に沿って切断した側面断面図である。先ず、同図に示すように、締結構造体１Ｙの場合と同様に、被締結体５、６（被締結体６は不図示）、ワッシャ７、ナット２’、ボルト４’（図示せず）を配設する。ナット２’を回していくと、ナット２’の下面２０Ａ’がワッシャ７の突出部７１、すなわち突出片７１１、７１２、７１３、７１４を押圧し、以下、締結構造体１Ｚと同様にしてワッシャ７は変形する。
【００５４】
こうして、締結構造体１Ｚ、１Ｚ’において、ワッシャ７は、被締結体５の湾曲に沿うように変形することにより被締結体５との間の空間を小さくすることができる。その結果、前述の締結構造体１Ｘ、１Ｙで説明したのと同様な効果を得ることが可能である。しかも、凹部４２が形成されたボルト４又は凹部２２が形成されたナット２ではなく、一般的なボルト４’やナット２’との組み合わせであるので、締結構造体を形成する際にかかるコストを低減することができる。
【００５５】
本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、実施形態に記載したボルト４、ワッシャ３、７、ナット２の大きさ、細かな形状、材質などは、それらが用いられる環境（屋外、屋内などの違い）や被締結体に合わせて任意の種類を用意することが可能である。
【００５６】
また、実施形態に記載したワッシャ３は、突出部３１と挿通孔３３の中心位置が実質的に一致しているものであったが、突出部３１と挿通孔３３の中心位置が偏心しているもの用いることも可能である。この場合、第２の実施形態における被締結体の軸心方向において挿通孔３３の周縁がボルト４’の雄ねじ部４１’の片側に接触した後でも、もう片側は接触していないので、突出部３１の交点３１ｂ及び挿通孔３３の径の縮みを継続し、被締結体５の湾曲に沿う変形も継続することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る締結構造体の正面断面図であり、（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態の各状態を示す。
【図２】同上の締結構造体の側面断面図であり、（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態の各状態を示す。
【図３】同上の締結組部材のボルト示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は下方から見た平面図である。
【図４】同上の締結組部材のワッシャを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る締結構造体の正面断面図であり、（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態の各状態を示す。
【図６】同上の締結構造体の側面断面図であり、（ａ）は締結開始時、（ｂ）は締結途中、（ｃ）は締結完了直前の状態の各状態を示す。
【図７】同上の締結組部材のナット示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は下方から見た平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態と第２の実施形態の実験結果の写真である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る締結構造体の締結組部材のワッシャを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】同上の締結構造体の締結開始時の状態を示すものであり、（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の実験結果の写真である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る締結構造体の締結開始時の状態を示すものであり、（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図１３】湾曲部を有する２個の被締結体を締結する場合の一般例である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ｘ、１Ｙ、１Ｚ、１Ｚ’  締結構造体
２、２’          ナット
２１、２１’      ナットの雌ねじ部
２２              ナットの凹部
２２ａ            ナットの凹部の開放側端縁
２０Ａ’          ナット２’の下面
３、７            ワッシャ
３１、７１        ワッシャの突出部
３１Ｂ            ワッシャ３の突出部３１の傾斜面
３２、７２        ワッシャの基部
３３、７３        ワッシャの挿通孔
４、４’          ボルト
４０、４０’      ボルトの頭部
４０Ａ’          ボルト４０’の頭部４０’の下面
４１、４１’      ボルトの雄ねじ部
４２              ボルトの凹部
４２ａ            ボルトの凹部の開放側端縁
５、６            被締結体
５ａ、６ａ        被締結体の締結用孔
７１１、７１２、７１３、７１４  ワッシャ７の突出部７１を形成する突出片  
【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９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図８】
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【図１１】
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