(57)【要約】【課題】締結用座金の摩擦抵抗を、潤滑油を用いて低減できるようにして締結作業での緊締・弛緩の良好な操作性を確保するとともに、締結部材の焼き付き防止の信頼性も高めることを課題としている。【解決手段】ボルト５と被締結部材１２との間に挟み込む座金１０−１などの受圧部品を焼結金属で形成し、その受圧部品を表面に開口した無数の空孔に潤滑油を含ませて使用するようにした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト（５）の締め付け面（５ｂ）に接触してその締め付け面（５ｂ）との間に摩擦を生じながら締め付けられる受圧部品であって、焼結金属で形成されており、表面の外部開放空孔に潤滑油を含ませて使用される受圧部品。
【請求項２】
被締結部材（１２）と前記ボルト（５）の頭部（５ａ）との間に挟む座金（１０）として構成された請求項１に記載の受圧部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボルトによる締め付け圧を受けながらボルトの頭部を受け支える座金などの部品（この発明ではこれを受圧部品と言う）、特に、潤滑油を使用して座面との摩擦抵抗を確実に低減できるようにした受圧部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトを使用する締結では、被締結部材側の座面の傷つき防止などを目的として、溶製金属で形成された座金（ワッシャ）やフランジ付きボルトが採用されている。その座金やフランジ付きボルトのフランジは、ボルトによる締付力が大きいと、その締付力を受けながら相対回転する部分の摩擦抵抗が大きくなってボルトの緊締・弛緩操作がし難くなり、場合によっては摩擦面が焼き付くという問題も起こる。
【０００３】
そこで、締付力を受けながら相対回転する部位、例えば、座金とこの座金に当接して回転しながら座金を締め付けるボルトの座面（頭部の締め付け側の面）との摩擦抵抗を、潤滑油を使用して低減する方法が必要に応じて採られている。また、座面との摩擦抵抗を、給油を行わずに低減する技術や、ボルトとの摩擦係数を調整して締め付け時の軸力を選択できるようにした技術なども開発されている（下記特許文献１、２参照）。
【特許文献１】実公平７−４３４７９号公報
【特許文献２】実開平７−３４２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の例えば座金には、潤滑油を保持する機能がない。そのために、潤滑油を使用して摩擦抵抗を低減しようとすると、締結作業を行うときに潤滑対象の面間に潤滑油が十分に保持されていることが保証されない。例えば、ボルトの緊締・弛緩が繰り返される場合、摩擦を起こす面に塗布した潤滑油が早期に流出してボルトの再締め付け時に潤滑効果が十分に得られなくなることが考えられ、その場合、トルク係数が大きくなるため、ボルトの緊締・弛緩操作がし難くいと言った問題や、摩擦面の焼き付きの問題が十分に解消されない。
【０００５】
また、特許文献１が開示している座金は、フッ素樹脂などで形成される減摩部材を２つの金属製環状のハウジング部材間に挟み、その減摩部材で摩擦抵抗を低減する方法を採用しており、強度に問題のある樹脂製の減摩部材を使用するため、締め付け軸力が大きくなる用途には向かない。
【０００６】
さらに、特許文献２が開示している座金は、ボルトの頭部やナットが当接する面を皿状の斜面にすること、及びその斜面に溝を複数設けることでボルトとの摩擦係数を調整し得るようにしているが、この構造は、斜面や溝の追加工を必要とするためコスト面で不利になる。また、斜面の傾斜角度や溝による斜面の表面状態を変化させてボルトとの摩擦係数や締め付け軸力を調整するので、座金の種類が増え、これもコストを高める要因になる。
【０００７】
この発明は、ボルト締め付け時の摩擦抵抗を、強度に問題のある樹脂部品を使用せずに、また、製造コストを高める追加工を行わずに低減できるようにして締結作業での緊締・弛緩の良好な操作性を確保するとともに、締結部材の焼き付き防止の信頼性も高めることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ボルトの締め付け面に接触してその締め付け面との間に摩擦を生じながら締め付けられる座金などの受圧部品を焼結金属で形成し、この部品を、表面の外部開放空孔に潤滑油を含ませて使用する。
【０００９】
なお、この発明の受圧部品は座金に限定されない。自身が備える座面にボルトを直接接触させて締め付ける部品も存在する。例えば、エンジンのシリンダブロックに取り付けられてクランクシャフトの軸受の役目を果たすベアリングキャップは、ボルト孔の入口の周囲を座面にしてそこにボルトの頭部（フランジ付きボルトのフランジも頭部の一部と考える）を直接着座させるので、ボルトとの摩擦係数が大きいものは焼き付きが起こる可能性がある。従って、この発明は、ベアリングキャップなどに適用したときにもその有効性が発揮される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の受圧部品（例えば座金）は、焼結金属で形成したので、表面に開口している空孔に潤滑油を吸収させて保持することができ、一般的な溶製金属製の座金に比べると潤滑油の保持能力に優れる。
【００１１】
空孔に保持された潤滑油が座金と座面の接触面に徐々に滲み出て潤滑油による潤滑が確実、かつ、十分になされ、しかも内部空孔からの給油となるためにその作用が長く維持される。そのために、ボルトの再締め付け時などにも摩擦面のトルク係数やそのトルク係数のばらつきが小さくなり、締結部材による緊締・弛緩の操作が安定して行えるようになる。また、確実な潤滑によって摩擦面の焼き付きも起こり難くなる。この効果を、油潤滑によって得るので、特許文献２が開示しているような溝などの追加工は必要でない。
【００１２】
さらに、全体が焼結金属で形成され、強度に問題のある樹脂などを含んでいないため、強度面からの使用規制も受け難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の受圧部品の実施の形態を添付図面の図１〜図７に基づいて説明する。図１〜図５は、いずれも座金への適用例を示している。図１の受圧部品は平座金１０−１、図２の受圧部品は角座金１０−２、図３の受圧部品はテーパ座金１０−３、図４の受圧部品は径比厚みを大きくした特殊用途の座金１０−４、図５の受圧部品は座穴付き座金１０−５である。
【００１４】
これらの座金１０−１〜１０−５は、いずれも、焼結金属で形成されており、表面に開口した無数の微細な空孔（図示せず）を有する。その空孔に潤滑油を含ませて使用される。潤滑油は、座金の製造工程や流通過程で油槽に座金を浸漬するなどして空孔に含ませてもよいし、座金を使用する前にその座金の表面に塗布、或いは滴下するなどして含ませてもよい。
【００１５】
材料の焼結金属は純鉄、鉄系合金、銅系合金、アルミニウム系合金などが考えられるが、それに限定されるものではない。
【００１６】
この発明を適用する座金の種類は特に問わないが、摩擦面の焼き付きの抑制を目的としているので、被締結部材１２（図６参照）に設けられた座面１２ａや締結要素であるボルト５の締め付け面（図のそれは頭部５ａの端面）５ｂに対して局部的に接触するばね座金よりも、その接触が面接触になる例示の平座金１０−１などに利用すると効果的と考える。
【００１７】
この発明の受圧部品は、ベアリングキャップなども適用対象となる。図７にそのベアリングキャップの一例を示す。このベアリングキャップ１３は、エンジンのシリンダブロック（図示せず）に取り付けられてクランクシャフトの軸受の役目を果たす部品である。締結用のボルト５を通すボルト孔１３ａを有しており、そのボルト孔１３ａの入口の周囲を座面にしてそこにボルトの頭部を着座させ、この状態でボルトを締め付けてシリンダブロックに固定される。このベアリングキャップなども焼結金属で形成して油を含ませて使用すると、ボルトとの摩擦抵抗が低減されてボルトの緊締を、軸力を下げて行えるようになる。
【００１８】
この発明の受圧部品は、強度面では材料の焼結金属の密度を高めるほどよいが、密度を高めすぎると空孔率(全体積に占める空孔の割合)が低下して含油量が少なくなるので、適度な密度の焼結金属を選んで使用する。
【００１９】
以下に、この発明の効果の確認試験結果を挙げる。効果の確認試験に利用した供試材、試験機材、試験方法、試験設備、試験条件は以下の通りである。
・供試材：材料組成がＦｅ−２質量％Ｃｕ−０．８質量％Ｃで、成形後に１１３０℃で焼結した焼結合金で形成された、寸法がφ２０ｍｍ（外径）×φ１０．５ｍｍ（内径）×５ｍｍ（厚みｔ）の座金(実施例１〜７)と、ＪＩＳ  Ｂ１２５６  に規定された鋼（溶製金属）製の平座金（比較例１、３、５）と、ＦＣ２０の材質の溶製金属で形成された平座金(比較例２、４)。この３種の座金を各１０個準備した。
・試験機材：使用ボルト：Ｍ１０×長さ７０ｍｍ、ピッチＰ=１．５ｍｍ
使用ナット：Ｍ１０、材質Ｓ４５Ｃの六角ナット
・試験方法
試験は、「ＪＩＳ  Ｂ１０８４  ねじ部品の締め付け試験方法」に準じて行った。試験方法の概要を図８に示す。この図８に示すように、ロードセル固定プレート１、２間に、軸力測定用のロードセル３とカラー４を挟み、試験する座金１０を表面全体に市販の潤滑剤を塗布して上側のロードセル固定プレート１上に載せ、ボルト５で締め付けた。ボルト５の先端には平座金６とナット７を嵌め、ナット７を試験機のソケットレンチ８で回り止めし、この状態でボルト５を試験機のナットランナー９で締め付け、このときの締め付けトルクと軸力を測定した。このとき、座金１０は、回り止めプレート１１に係合させて回り止めを行った。
【００２０】
試験設備は、高千穂精機株式会社製のトルク−軸力試験機を使用し、ボルトの締め付けには、第一電通株式会社製のナットランナー（能力１２７Ｎｍ）を用いた。また、軸力の測定は、日計電測株式会社製  ＬＣ−５０ＫＮＧ６９４を用いて行った。
試験は、ナットランナー９によるボルト５の締付速度：４ｒｐｍ、試験場所の雰囲気温度：室温（２２℃）の条件下で実施し、トルク締め付け（締め付けトルク３２．４Ｎ−ｍ時）でのトルク係数と、トルク締め付け＋角度締め付け（締め付けトルク３２．４Ｎ−ｍの位置からさらにボルトを回転角が６２．５°になるところまで回転）でのトルク係数をＴ＝ｋＦｄの式で求めた。Ｔ：締め付けトルク（Ｎ−ｍ）、ｋ：トルク係数、Ｆ：ボルト軸力、ｄ：ボルトサイズである。
【００２１】
トルク締め付けで得られたトルク係数のデータを表１に、トルク締め付け＋角度締め付けで得られたトルク係数のデータを表２にそれぞれ示す。これらのデータは、１０個のサンプルについて求めたトルク係数の平均値、最大値、最小値、最大値と最小値の差、及び標準偏差（σ）を表している。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
次に、比較例１と同じ比較例５と、実施例１と同一材質、同一密度の焼結合金で形成した実施例７の座金を使用し、繰り返し締め付けでのトルク係数の変化を調べた。この試験は、１回目の締め付けを行う前にサンプルの座金に潤滑油を薄く塗布し、２回目以降はその塗布を行わずに１回目の塗布の効果の持続性を評価した。５回の繰り返し締め付けで得られたトルク係数のデータを表３に示す。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
この試験データからわかるように、焼結金属で形成した座金は、溶製金属で作られた従来品に比べて各回の操作でのトルク係数が小さく、締結部材との摩擦抵抗を、樹脂部品を使用せずに、また、追加工を行わずに低減して締結作業での緊締・弛緩の良好な操作性を確保することができる。また、比較例５は、操作回数の増加に伴ってトルク係数が急増しているが、実施例はそのトルク係数の急増がなく、潤滑油の保持能力が高まって油潤滑効果が持続されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の受圧部品の一例を示す斜視図
【図２】この発明の受圧部品の他の例を示す斜視図
【図３】この発明の受圧部品のさらに他の例を示す斜視図
【図４】この発明の受圧部品のさらに他の例を示す断面図
【図５】この発明の受圧部品のさらに他の例を示す断面図
【図６】図１の受圧部品の使用の一例を示す断面図
【図７】この発明の受圧部品のさらに他の例を示す断面図
【図８】評価試験方法の概要を示す断面図
【００２８】
１、２      ロードセル固定プレート
３          ロードセル
４          カラー
５          ボルト
５ａ        頭部
５ｂ        締め付け面
６          平座金
７          ナット
８          ソケットレンチ
９          ナットランナー
１０，１０−１〜１０−５  座金
１１        回り止めプレート
１２        被締結部材
１２ａ      座面
１３        ベアリングキャップ
１３ａ      ボルト孔
【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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