(57)【要約】【課題】長期間にわたって複数の板状体を確実に締結しておくことのできるボルト締結構造を提供すること。【解決手段】本発明のボルト締結構造は、面接された少なくとも二枚の板状体１，２をボルト３を貫通させて締結するもので、一方の板状体１が、他方の板状体２に向けて拡径するテーパー孔６を有し、テーパー孔６と同方向に傾斜するテーパー面を外周に有し、かつ、その中央部にボルト貫通孔８が形成されたワッシャー５がテーパー孔６に収納され、他方の板状体２がボルト貫通孔７を有し、ワッシャー５及び他方の板状体２の各ボルト貫通孔７，８にボルト３が貫通され、ボルト３にナット４が螺合されて、一方の板状体１と他方の板状体２とが面接されていることを特徴としている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面接された少なくとも二枚の板状体をボルトを貫通させて締結するボルト締結構造において、
一方の板状体が、他方の板状体に向けて拡径するテーパー孔を有し、
前記テーパー孔と同方向に傾斜するテーパー面を外周に有し、かつ、その中央部にボルト貫通孔が形成されたワッシャーが前記テーパー孔に収納され、
前記他方の板状体がボルト貫通孔を有し、
前記ワッシャー及び前記他方の板状体の各ボルト貫通孔にボルトが貫通され、
前記ボルトにナットが螺合されて、前記一方の板状体と前記他方の板状体とが面接されていることを特徴とするボルト締結構造。
【請求項２】
前記一方の板状体の前記テーパー孔が、拡径側外周縁部に鍔部を有する鍔付ワッシャーの中央部に形成され、
前記鍔付ワッシャーが前記一方の板状体に形成された孔部に収納され、
前記孔部の内径が前記鍔部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のボルト締結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面接された少なくとも二枚の板状体をボルトを貫通させて締結するボルト締結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、金属板などの複数枚の板状体をボルトによって締結するには、通常、図５（ａ）に示されるような構造とする。ここでは、二枚の板状体１０１でもう一枚の板状体１０２を挟んでボルト１０３・ナット１０４によって締結した構造を示してある。このような構造とするのが最も一般的であり、その締結強度は、図５（ｂ）のようになる。即ち、ボルトの締め付けトルクを増やせば、この締結部の破壊強度が上がる。なお、木材などは、剪断によってボルト孔が破損するため、このようなボルトによる締結は行われないのが通常である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２８１０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、金属以外にも破壊強度に優れ、軽量な複合材（例えば、炭素繊維をエポキシ樹脂で固めたようなＣＦＲＰ）なども多用されるようになってきている。このような素材はボルト孔の剪断強度も十分確保できるのでボルトによる締結も強度的には可能である。しかし、このような素材は樹脂を含有しているためクリープが生じ易く、締結トルクを増して締結部の破壊強度を上げることができない。締結トルクをあげると、時間の経過と共にクリープが発生して板状体の厚さが変化し、ボルトとナットにゆるみが生じる可能性があるからである。
【０００５】
従って、本発明の目的は、長期間にわたって複数の板状体を確実に締結しておくことのできるボルト締結構造を提供することにある。なお、本発明は、特に上述したような樹脂を含有する複合材のボルト締結に有効な締結構造を提供するものであるが、複合材以外の金属などの締結にも有効なものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のボルト締結構造は、面接された少なくとも二枚の板状体をボルトを貫通させて締結するもので、一方の板状体が、他方の板状体に向けて拡径するテーパー孔を有し、テーパー孔と同方向に傾斜するテーパー面を外周に有し、かつ、その中央部にボルト貫通孔が形成されたワッシャーがテーパー孔に収納され、他方の板状体がボルト貫通孔を有し、ワッシャー及び他方の板状体の各ボルト貫通孔にボルトが貫通され、ボルトにナットが螺合されて、一方の板状体と他方の板状体とが面接されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボルト締結構造において、一方の板状体のテーパー孔が、拡径側外周縁部に鍔部を有する鍔付ワッシャーの中央部に形成され、鍔付ワッシャーが一方の板状体に形成された孔部に収納され、孔部の内径が鍔部の外径よりも小さいことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のボルト締結構造の実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明する。図１及び図２に、第一実施形態を示す。ここでは、二枚の板状体１によってもう一枚の板状体２を挟んでボルト３・ナット４によって締結した構造を示してある。なお、図１は、後述するワッシャー５のもたらす作用を分かりやすく示すため各部材の間に隙間を形成させて示してあるが、実際は三つの板状体１，２は面接状態で締結されている。本実施形態における板状体１は金属であり、板状体２はＣＦＲＰである。各板状体１には、締結部にテーパー孔６が穿孔されている。各板状体１のテーパー孔６は、円形孔であり、その内周面が拡径されている。各テーパー孔６は、各板状体１と締結される板状体２側に拡径側が位置されている。
【０００９】
各テーパー孔６には、金属製のワッシャー５が収納されている。ワッシャー５の外形は、テーパー孔６の内部形状にほぼ等しくされており、ワッシャー５の厚さは板状体１の厚さにほぼ等しい。即ち、ワッシャー５の外周面は、収納されるテーパー孔６と同じ方向に傾斜されたテーパー面とされている。各ワッシャー５の中央には、ボルト３を挿通させるボルト貫通孔７が形成されている。一方、一対の板状体１に挟まれる板状体２の締結部には、ボルト３を挿通させるボルト貫通孔８が形成されている。
【００１０】
板状体１のテーパー孔６のワッシャー５を収納させ、板状体１−板状体２−板状体１と積層させ、ボルト貫通孔７及びボルト貫通孔８にボルト３を挿通させ、ボルト３の先端にナット４を螺合させて締結を行う。なお、テーパー孔６及びワッシャー５の拡径方向は上述したとおりである。また、ここでは、板状体１とボルト３の頭部との間、及び、板状体１とナット４との間に平ワッシャー９を配置させている。平ワッシャー９の外径は、テーパー孔６の縮径側よりも十分に大きければよい。平ワッシャー９を用いない場合は、ボルト３の頭部やナット４の外形がテーパー孔６の縮径側よりも十分に大きければよい。
【００１１】
このような締結構造を構築すると、一対の板状体１の何れか一方又は両方と板状体２との間にズレを起こすような力（どのような方向であっても良い）が生じた場合、テーパー孔６の内周面とワッシャー５の外周面との二つのテーパー面によって、ワッシャー５が板状体２に押し付けられる形になる。また、その反作用で板状体１はボルト３の頭部又はナット４に押し付けられる形になる。この結果、ボルト締結トルクを増したのと同じ効果が得られ、良好な締結強度が実現される。
【００１２】
このボルト締結力を増加させるのと同じ効果は、板状体１，２の間にズレを生じさせるような力が働いた場合にのみ作用する。このため、通常時のボルト締結トルクを増す必要はなく、ＣＦＲＰである板状体２にクリープを生じさせにくくできる。また、ワッシャー５が板状体２に押し付けられることで、ボルト３及びナット４の締結トルクを増すのと同様な効果が得られるが、これと同時に、一対のワッシャー５によって板状体２にボルト貫通孔７を圧縮することになり、ボルト貫通孔７の孔強度を向上させるという効果もある。
【００１３】
また、本実施形態の場合は、一対の板状体１でもう一枚の板状体２を挟み込む構造としたので、ＣＦＲＰである板状体２の両側から均等に締結強度を向上させることになるので好ましい。ただし、図３に示される第二実施形態のように、一枚の板状体１ともう一枚の板状体２とをボルト３及びナット４によって締結するような構造であっても同様の効果がある。この第二実施形態の構造は、上述した第一実施形態のものに準じているため、同一又は同等の構成部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。なお、第二実施形態においては、ワッシャー５とナット４とでＣＦＲＰである板状体２のボルト貫通孔７周辺を圧縮することで、ボルト貫通孔７の孔強度が向上される。
【００１４】
図４に第三実施形態を示す。この第三実施形態の構造は、上述した第二実施形態のものに準じているため、同一又は同等の構成部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。以下には、異なる部分についてのみ詳しく説明する。本実施形態では、金属の板状体１のテーパー孔６が別部材として形成されている。板状体１の締結部には、孔部１０が穿孔されている。そして、この孔部１０の内部には、中央にテーパー孔６が形成された鍔付ワッシャー１１が収納されている。鍔付ワッシャー１１におけるテーパー孔６の拡径側外周部には、鍔部が全周にわたって形成されている。
【００１５】
この鍔部に対応して、板状体１の表面には段差が形成されている。孔部１０の内径は、鍔付ワッシャー１１の鍔部外径よりも小さく、鍔部は上述した段差部に引っかかる。鍔付ワッシャー１１の厚さは板状体１の厚さとほぼ等しいかやや薄い。また、平ワッシャー９の外形は孔部１０よりも十分大きい。このような構造とすることで、板状体１，２に外力が働いた際には、ワッシャー５が板状体２に押し付けられると共に、その反力で鍔付ワッシャー１１が斜め上方に押し付けられる。この結果、鍔付ワッシャー１１の鍔部とボルト３の頭部（本実施形態の場合は平ワッシャー９）とで、板状体１の孔部１０の開口縁部を挟み込んで圧縮することになり、孔部１０の孔強度をより一層向上させることができる。
【００１６】
本発明の燃ボルト締結構造は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においてはテーパー孔が円形孔として形成され、ワッシャーも円形とされた。このように形成することで、板状体同士に働く引張力がどの方向からでもワッシャーが有効に作用するので好ましいが、テーパー孔が多角形孔・ワッシャーが多角形であってもほぼ同様の効果が得られる。引張力の方向が予測できるような場合は、（三角形や四角形であっても）テーパー孔の配置を適切化すれば円形孔・円形ワッシャーと全く同様の効果が得られれる。また、テーパー孔を多角形孔・ワッシャーを多角形にすれば、ボルトを軸とした板状体同士の回転を抑止する効果も期待できる。
【００１７】
また、上述した実施形態では、金属の板状体と複合材の板状体とを締結する場合について説明したが、金属と金属、複合材と複合材、あるいはその他の同種又は異種の素材の部材を締結することが可能である。また、テーパー孔を形成させてワッシャーと協働させるには、両者とも滑らかな表面となる金属が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。さらに、ボルト貫通孔や貫通孔に直接ボルトを挿通させずに、円筒状のスリーブを挿通させた後に、このスリーブにボルトを挿通させるようにしても良い（ただし、スリーブが長すぎるとボルト締結が阻害されるので注意が必要）。さらに、ナットは、板状体に固定されたウェルドナットなどでも良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のボルト締結構造によれば、テーパー孔やワッシャーを用いたボルト締結構造とすることで、板状体に外力が作用したときにのみ、ボルト締結力を向上させる作用を発揮させることができ、通常時の締結トルクを大きくする必要がなくな離、種々の効果が得られる。例えば、ボルトを締結する機器の出力トルクが小さくて済むため、機器の小型化やそれに伴う作業性の向上が期待できる。人力で締結する場合は、力が少なくて済むので作業を行いやすくなる。また、締結する素材が潰れやすい素材でも、ボルトによる締結が可能となる。また、定型津する素材が樹脂を含む複合材などである場合は、クリープなどの影響を受けにくくしてボルト締結を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボルト締結構造の第一実施形態を有する断面図である。
【図２】本発明のボルト締結構造の第一実施形態の分解斜視図である。
【図３】本発明のボルト締結構造の第二実施形態を有する断面図である。
【図４】本発明のボルト締結構造の第三実施形態を有する断面図である。
【図５】（ａ）は従来のボルト締結構造を示す断面図である。（ｂ）は締結トルクと締結強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…（一方の）板状体、２…（他方の）板状体、３…ボルト、４…ナット、５…ワッシャー、６…テーパー孔、７，８…ボルト貫通孔、９…平ワッシャー、１０…孔部、１１…鍔付ワッシャー。
【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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