(57)【要約】【課題】  被締結物をより長期間にわたって固定、保持することができるボルトおよびナットが開発されることが望ましい。【解決手段】  ボルト１０は、雄ねじ部１２と、雄ねじ部１２の最小径よりも小さい径をもつ軸部１６とを有している。ナット３０は、雌ねじ部３２と、ボルト１０の雄ねじ部１２を収容可能な雄ねじ部収容空間３４と、端面３０ａから所定量突出するようにして設けられた弾性体３８とを有している。被締結物５０を固定する際に、雄ねじ部１２および雌ねじ部３２の螺合を解放して端面１２ａ、３２ａ同士を接触させた状態でボルト１０に所定の軸力を生じさせることにより、ボルト１０およびナット３０は締結される。【選択図】  図５
2005214360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結物を固定するために、雄ねじ部を有するボルトと、前記ボルトの前記雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部を有するナットとを備える締結構造であって、
前記ボルトを前記ナットに対して締結される方向へ相対的に回転させることによって、前記ボルトの前記雄ねじ部と前記ナットの前記雌ねじ部とを螺合させた状態から、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合を解放して、前記雄ねじ部の軸方向後端側端面と前記雌ねじ部の軸方向先端側端面とを接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせて前記ボルトと前記ナットとを締結させた状態とさせることができる
ことを特徴とする締結構造。
【請求項２】
雄ねじ部と、当該雄ねじ部の軸方向後端側端部に連結された軸部であって当該雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、を有するボルトと、
前記ボルトの前記雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部であって、前記雄ねじ部の最小径よりも小さい径をもつ前記軸部が有する軸方向長さよりも短い軸方向長さをもつ雌ねじ部を有するナットと、を備え、
前記ナットの前記雌ねじ部の軸方向先端側には、前記雄ねじ部が有する最大径以上の径と当該雄ねじ部が有する軸方向長さ以上の軸方向長さとを有する空間が存在する
ことを特徴とする締結構造。
【請求項３】
前記ナットは、軸方向後端側端面から所定量突出するようにして設けられた弾性体を更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の締結構造。
【請求項４】
前記被締結物と前記ナットとの間に配置可能な弾性体を更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の締結構造。
【請求項５】
ナットが有する雌ねじ部に対して螺合可能な雄ねじ部を有するボルトにおいて、
前記ナットに締結させる方向へ相対的に回転させることによって、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを螺合させた状態から、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合を解放して、前記雄ねじ部の軸方向後端側端面と前記雌ねじ部の軸方向先端側端面とを接触させた状態で所定の軸力を生じて前記ナットと締結した状態となる
ことを特徴とするボルト。
【請求項６】
雄ねじ部と、
頭部と、
前記雄ねじ部と前記頭部とを連結し、前記雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のボルト。
【請求項７】
雄ねじ部と、当該雄ねじ部の軸方向後端側端部に連結された軸部であって当該雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、を有するボルトに対応するナットにおいて、
対応する前記ボルトの雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部であって、前記雄ねじ部の最小径よりも小さい径をもつ前記軸部が有する軸方向長さよりも短い軸方向長さを有する雌ねじ部と、
前記雌ねじ部から軸方向先端側へ延設された雄ねじ部収容空間であって、対応する前記ボルトの前記雄ねじ部が有する最大径以上の内径と当該ボルトの雄ねじ部が有する軸方向長さ以上の軸方向長さとを有する雄ねじ部収容空間と、
を備えることを特徴とするナット。
【請求項８】
前記ナットの軸方向後端側端面から所定量突出するようにして設けられた弾性体を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト、ナット、およびボルトとナットとを組み合わせた締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品や構造部品などの被締結物をボルト及びナットを用いて固定することは広く一般的に行われており、ボルト及びナットによる被締結物の固定を確実なものにするために、従来から様々な方法が考えられている。例えば、特許文献１に開示されているねじの緩み止めに関する技術、特許文献２に開示されている軸力の程度を視認する技術、あるいは特許文献３で開示されているスタッドに関する技術等が用いられて、より確実な被締結物の固定が図られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８８２１５号公報
【特許文献２】特開２００１−７４０１８号公報
【特許文献３】特開２００２−１４７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボルトおよびナットを用いて被締結物を固定する場合には、ボルトに生じる軸力が最適な状態となるように、ボルトおよびナットの締結状態を調整することが好ましい。ボルトに必要以上の軸力を生じさせてしまうと、ボルト、ナット、あるいは被締結物に対して非常に大きな負荷がかかってしまうおそれがある。一方、ボルトに十分な軸力が生じていないと、ボルトおよびナットによる被締結物の固定の程度が比較的弱いものとなってしまうことがある。また、ボルト、ナットあるいは被締結物に埃等の異物が付着している場合や表面が比較的粗い場合には、被締結物を固定する際にボルトに生じさせる軸力を最適な状態に安定させることが難しい。
【０００５】
従って、被締結物をボルトおよびナットによって固定する場合には、最適な大きさの軸力をボルトに生じさせて被締結物を固定するとともに、被締結物の固定後においてもボルトに生じている軸力を最適な状態に保って被締結物の固定状態を保持することが、非常に好ましい。
【０００６】
本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、ボルトに最適な軸力を生じさせた状態で被締結物を固定、保持することができるボルト、ナット、及びボルトとナットとを組み合わせた締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、被締結物を固定するために、雄ねじ部を有するボルトと、前記ボルトの前記雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部を有するナットとを備える締結構造に関する。当該締結構造は、前記ボルトを前記ナットに対して締結される方向へ相対的に回転させることによって、前記ボルトの前記雄ねじ部と前記ナットの前記雌ねじ部とを螺合させた状態から、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合を解放して、前記雄ねじ部の軸方向後端側端面と前記雌ねじ部の軸方向先端側端面とを接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせて前記ボルトと前記ナットとを締結させた状態とさせることができる。
【０００８】
この締結構造によれば、ボルトの雄ねじ部の端面とナットの雌ねじ部の端面同士を接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることができるので、雄ねじ部および雌ねじ部の螺合によってボルトおよびナットを締結させる場合に比べて、外部からもたらされうる力や振動の影響を受けにくい。
【０００９】
なお、本明細書において「締結構造」とは、ボルトおよびナットが締結状態にある構造だけでなく、締結状態にない構造も含む概念である。従って「締結構造」は、ボルトおよびナットを含む締結具が相互に組み合わされる前の分離した状態と、相互に組み合わされて結合した状態と、を含むものである。また「軸方向」とは、ボルトとナットとを締結する際に、ボルトがナットに対して相対的に移動する方向を指す。
【００１０】
本発明の他の態様は締結構造に関する。当該締結構造は、雄ねじ部と、当該雄ねじ部の軸方向後端側端部に連結された軸部であって当該雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、を有するボルトと、前記ボルトの前記雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部であって、前記雄ねじ部の最小径よりも小さい径をもつ前記軸部が有する軸方向長さよりも短い軸方向長さをもつ雌ねじ部を有するナットと、を備え、前記ナットの前記雌ねじ部の軸方向先端側には、前記雄ねじ部が有する最大径以上の径と当該雄ねじ部が有する軸方向長さ以上の軸方向長さとを有する空間が存在する。
【００１１】
この締結構造によれば、ボルトおよびナットに対し締結回転を付与してボルトの雄ねじ部を空間に収容すると、ボルトの雄ねじ部の端面とナットの雌ねじ部の端面同士を接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることができる。このため、この締結構造は、雄ねじ部および雌ねじ部の螺合によってボルトおよびナットを締結させる場合に比べて、外部からもたらされうる力や振動の影響を受けにくい。
【００１２】
前記ナットは、軸方向後端側端面から所定量突出するようにして設けられた弾性体を更に備えていてもよい。この場合、弾性体の弾性作用がボルトに生じる軸力の大きさを左右するので、ナットの端面からの弾性体の突出量を調節することによってボルトに生じさせる軸力を調整することが可能である。
【００１３】
前記被締結物と前記ナットとの間に配置可能な弾性体を更に備えていてもよい。この場合、弾性体の弾性作用がボルトに生じる軸力の大きさを左右するので、弾性体の大きさや性質を調節することによってボルトに生じさせる軸力を調整することが可能である。
【００１４】
本発明の他の態様は、ナットが有する雌ねじ部に対して螺合可能な雄ねじ部を有するボルトに関する。当該ボルトは、前記ナットに締結させる方向へ相対的に回転させることによって、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを螺合させた状態から、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合を解放して、前記雄ねじ部の軸方向後端側端面と前記雌ねじ部の軸方向先端側端面とを接触させた状態で所定の軸力を生じて前記ナットと締結した状態となる。このボルトによれば、ボルトの雄ねじ部の端面とナットの雌ねじ部の端面同士を接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることができる。
【００１５】
ボルトは、雄ねじ部と、頭部と、前記雄ねじ部と前記頭部とを連結し、前記雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、を備えていてもよい。このような構造を有するボルトを用いることにより、ボルトの雄ねじ部の端面とナットの雌ねじ部の端面同士を接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることが可能である。
【００１６】
本発明の他の態様は、雄ねじ部と、当該雄ねじ部に連結された軸部であって当該雄ねじ部側の端部の径が前記雄ねじ部の最小径よりも小さい軸部と、を有するボルトに対応するナットに関する。当該ナットは、対応する前記ボルトの雄ねじ部に対して螺合可能な雌ねじ部であって、前記雄ねじ部の最小径よりも小さい径をもつ前記軸部が有する軸方向長さよりも短い軸方向長さを有する雌ねじ部と、前記雌ねじ部から軸方向先端側へ延設された雄ねじ部収容空間であって、対応する前記ボルトの前記雄ねじ部が有する最大径以上の内径と当該ボルトの雄ねじ部が有する軸方向長さ以上の軸方向長さとを有する雄ねじ部収容空間と、を備える。このナットによれば、ボルトの雄ねじ部をナットの雄ねじ部収容空間に収容すると、ボルトの雄ねじ部の端面とナットの雌ねじ部の端面同士を接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることが可能である。
【００１７】
前記ナットの軸方向後端側端面から所定量突出するようにして設けられた弾性体を更に備えていてもよい。この場合、ナットの端面からの弾性体の突出量を調節することによってボルトに生じさせる軸力を調整することが可能である。
【００１８】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものや、各発明の表現方法を適宜変更したものについても、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ボルトの雄ねじ部の一端面とナットの雌ねじ部の一端面とを接触させた状態でボルトに所定の軸力を生じさせることができるので、ボルトに生じる所定の軸力を比較的簡単に最適なものに調整して被締結物を固定、保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であって、ボルト１０及びナット３０の締結状態を示す断面図である。図１（ａ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２との螺合による締結状態を示し、図１（ｂ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２の一端面とナット３０の雌ねじ部３２の一端面とを接触させることによる締結状態を示す。
【００２２】
被締結物５０を固定するために用いられる本実施の形態の締結具は、ボルト１０と、このボルト１０に対応するようにして設けられたナット３０と、ボルト１０とナット３０との間に被締結物５０を介して挿入されるワッシャー６０と、を備えている。
【００２３】
図２は、ボルトの外観構成を示す図である。ボルト１０は、雄ねじ部１２と、軸方向の一端部側に形成された頭部１４と、雄ねじ部１２および頭部１４を連結する軸部１６と、を有している。
【００２４】
ボルト１０の軸部１６は、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２に示すように円柱状の形状を有しており、全体にわたって雄ねじ部１２が有する最小径よりも小さい径を有している。なお本実施の形態において、雄ねじ部１２のうち最小径を有する部分は、雄ねじ部１２を構成する溝部分１３である。また、この軸部１６は、雄ねじ部１２に対応するようにして設けられる後述のナット３０の雌ねじ部３２が形成する最小径よりも小さい径を有する。ボルト１０の頭部１４は、六角形状を有しており、軸部１６よりも大きい径を有している。
【００２５】
ナット３０は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような六角形状を有する袋ナットであり、ボルト１０の雄ねじ部１２に対して螺合可能な雌ねじ部３２と、雌ねじ部３２から軸方向先端側へ延設された雄ねじ部収容空間３４と、を有している。なお、ここでいう軸方向とは、ボルト１０とナット３０とを締結する際にボルト１０がナット３０に対して相対的に移動する方向を指し、本実施の形態では図１（ａ）、図１（ｂ）の矢印Ｘの方向を意味する。
【００２６】
ナット３０の雌ねじ部３２が有する軸方向長さは、ボルト１０の軸部１６が有する軸方向長さよりも短い。ナット３０の雄ねじ部収容空間３４は、ボルト１０の雄ねじ部１２が有する最大径以上の径を有するとともに、ボルト１０の雄ねじ部１２が有する軸方向長さ以上の軸方向長さを有している。従って、ナット３０の雄ねじ部収容空間３４は、ボルト１０の雄ねじ部１２をすっぽりと収容することができる大きさを有している。
【００２７】
図３は、本実施の形態で用いられるワッシャー６０を示す図である。ワッシャー６０は、中央孔６２をもつリング形状を有しており、ナット３０と被締結物５０とが直接接触してしまうことを防いで、ナット３０が被締結物５０に対して食い込まないように被締結物５０およびナット３０を保護している。本実施の形態のワッシャー６０は、切れ目を有するバネ型のワッシャー６０が用いられており、切れ目を境にしたワッシャー端部６４同士が食い違うような構造を有している。このようなバネ型構造を有するワッシャー６０は、「ワッシャー端部６４同士の食い違い」と「ワッシャー６０を構成する材質が本質的にもつ弾性」とが利用されて、軸方向へ比較的優れた弾性をもつ弾性体として機能する。
【００２８】
次に、上述のような構成を有するボルト１０、ナット３０およびワッシャー６０を用いて被締結物５０を固定する方法について図１を参照して説明する。
【００２９】
まず、被締結物５０に設けられているボルト貫通孔５２に、ボルト１０を雄ねじ部１２から挿入する。そして、ワッシャー６０の中央孔６２に、被締結物５０のボルト貫通孔５２を貫いているボルト１０を、雄ねじ部１２から挿入する。そして、ボルト１０の雄ねじ部１２にナット３０の雌ねじ部３２を嵌め込むようにしてボルト１０及びナット３０を重ね合わせて、ボルト１０とナット３０とを締結する方向へナット３０を回転させる。このように、ボルト１０がナット３０に対して締結される方向へ相対的に回転させられることによって、図１（ａ）に示すようにボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２とが螺合した状態となる。
【００３０】
そして、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２とを螺合させた状態から、ボルト１０とナット３０とを締結する方向へナット３０を更に回転させて、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２との螺合を解放する。これにより、図１（ｂ）に示すように、ボルト１０の雄ねじ部１２がナット３０の雄ねじ部収容空間３４内に収容される。
【００３１】
ボルト１０の雄ねじ部１２がナット３０の雄ねじ部収容空間３４内に収容されると、ワッシャー６０の軸方向への弾性作用により、ナット３０がワッシャー６０を介してボルト１０に対し押し当てられて、ナット３０の雌ねじ部３２の軸方向先端側端面３２ａと雄ねじ部１２の軸方向後端側端面１２ａとが接触し、ボルト１０には所定の軸力が生じて、ボルト１０とナット３０とは締結した状態となる。この時、ボルト１０に生じる軸力は、ボルト１０、ナット３０、ワッシャー６０および被締結物５０の大きさ等の相対関係によって決定され、以下のような軸力がボルト１０に発生することとなる。
【００３２】
被締結物５０の固定後における締結具の各部品および被締結物５０に関して、ボルト１０の軸部１６が挿入される被締結物５０のボルト貫通孔５２の軸方向の長さをＡ、ワッシャー６０の軸方向の長さをＢ’、ナット３０の雌ねじ部３２の軸方向の長さをＣ、ボルト１０の軸部１６の軸方向の長さをＤとすると、以下の式（１）が成立した状態で被締結物５０は締結具によって固定される。
【００３３】
Ａ＋Ｂ’＋Ｃ＝Ｄ      （１）
このとき被締結物５０とナット３０とに挟まれたワッシャー６０は、そのバネ型の構造によってもたらされる弾性作用のために、自然長Ｂの場合に比べてΔｔだけ軸方向へ縮んだ状態となっており、以下の式（２）が成立する。
【００３４】
Ｂ’＝Ｂ−Δｔ      （２）
一方、ボルト１０、ナット３０および被締結物５０の軸方向への縮み量は、ワッシャー６０の縮み量に比べて無視できる程度に小さいと仮定する。この場合、被締結物５０の固定時にボルト１０に生じる軸力Ｆは専らワッシャー６０の縮み量によってもたらされていると考えられるため、ワッシャー６０の有する軸方向への弾性に関連するヤング率をＥｗとすると、ボルト１０に生じる軸力Ｆの大きさは以下の式（３）によって表される。
【００３５】
Ｆ＝Ｅｗ・（Ｂ−Ｂ’）＝Ｅｗ・Δｔ      （３）
このように、被締結物５０を固定する際にボルト１０に生じる軸力は、締結具の各部品および被締結物５０のサイズや弾性特性などによって決定される。このため、被締結物５０の特性に応じて調整された締結具を適宜用いることにより、常に最適な軸力をボルト１０に生じさせた状態で被締結物５０を固定することが可能となる。
【００３６】
以上説明したように本実施の形態の締結構造によれば、最適な軸力を生じさせた状態のボルト１０によって被締結物５０を確実に固定することができる。ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２とを螺合させた状態で被締結物５０を固定するタイプの締結具を用いた場合には、最適な軸力をボルト１０に生じさせるために、ナット３０に対するボルト１０の締結回転の状態の緻密な調整が必要であった。しかしながら、本実施の形態における締結具では、上記の式（１）〜式（３）を参照して最適な軸力がボルト１０に生じるように、ボルト１０、ナット３０、被締結物５０、および弾性体として作用するワッシャー６０のサイズ等の特性を予め調整しておけば、ナット３０に対するボルト１０の締結回転状態の緻密な調整は不要である。すなわち、ボルト１０の雄ねじ部１２がナット３０の雄ねじ部収容空間３４に収容される所定回転数以上の締結回転数をボルト１０、ナット３０に対し付与すれば、常に最適な軸力を発生させた状態のボルト１０によって被締結物５０が固定されることとなる。従って、「ボルト１０およびナット３０に所定回転数以上の締結回転を付与する」という簡単な作業によって、ボルト１０に生じさせる軸力を常に最適な状態で一定化させることができる。
【００３７】
また、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２とを螺合させた状態で被締結物５０を固定するタイプの締結具と比べると、本実施の形態の締結具は外部から加えられる力、振動の影響を受けにくい。このため、本実施の形態の締結具を用いれば、ボルト１０に最適な軸力を生じさせた状態が長期間維持されるため、被締結物５０は長期間にわたって最適な状態で固定、保持されることとなる。
【００３８】
次に、本実施の形態の一変形例について図４を参照して説明する。
【００３９】
図４は、ボルト１０及びナット３０の締結状態を示す断面図であって、図４（ａ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２との螺合による締結状態を示し、図４（ｂ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２の一端面とナット３０の雌ねじ部３２の一端面とを接触させることによる締結状態を示す。上述の実施の形態では、被締結物５０とナット３０との間にワッシャー６０を配置させた場合について説明したが、図４に示すようにワッシャー６０を取り除いて、被締結物５０のサイズに応じてボルト１０およびナット３０のサイズを適宜調整した場合にも、上述と同様の作用、効果を奏しうる。
【００４０】
すなわち、被締結物５０の固定後における締結具の各部品および被締結物５０の大きさに関して、ボルト１０の軸部１６が挿入される被締結物５０のボルト貫通孔５２の軸方向の長さをＡ、ナット３０の雌ねじ部３２の軸方向の長さをＣ、ボルト１０の軸部１６の軸方向の長さをＤとすると、以下の式（４）が成立した状態で被締結物５０は締結具によって固定される。
【００４１】
Ａ＋Ｃ＞Ｄ      （４）
ただし、ボルト貫通孔５２の軸方向の長さＡとナット３０の雌ねじ部３２の軸方向の長さＣとの和と、ボルト１０の軸部１６の軸方向の長さＤと、の大きさに関する相対関係は、ボルト１０、ナット３０あるいは被締結物５０の強度や弾性などの特性に基づいて適宜調整することが必要である。例えば、ボルト１０、ナット３０、被締結物５０が有する弾性の程度が比較的小さい場合には、ボルト貫通孔５２の軸方向の長さＡとナット３０の雌ねじ部３２の軸方向の長さＣとの和がボルト１０の軸部１６の軸方向の長さＤよりもわずかに大きい程度に調整することによって、ボルト１０に最適な所定軸力を生じさせることが好ましい。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図５および図６は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。図５はボルト１０及びナット３０の締結状態を示す断面図であり、図５（ａ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２との螺合による締結状態を示し、図５（ｂ）は、ボルト１０の雄ねじ部１２の一端面とナット３０の雌ねじ部３２の一端面とを接触させることによる締結状態を示す。図６は、ワッシャー６０の構成を示す概略図である。
【００４３】
第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す上述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態では、ナット３０が、軸方向後端側端面３０ａから突出するようにして設けられた弾性体３８を更に具備している（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。この弾性体３８は、ナット３０の軸方向後端側端面３０ａに形成された収容溝部４０内に埋め込まれるようにして設けられており、軸方向後端側端面３０ａから所定量ｈだけ突出するような軸方向長さを有している。収容溝部４０の軸方向長さをＩとすると、弾性体３８の軸方向長さＨに関して以下の式（５）が成立する。
【００４５】
Ｈ＝Ｉ＋ｈ      （５）
なお、弾性体３８には、比較的優れた弾性を示す構造、材質を有するものを用いることができ、例えば螺旋構造を有するバネやゴム等を用いることも可能である。
【００４６】
本実施の形態におけるワッシャー６０は、図６に示すように切れ目のないリング状の形状を有している。このような構成を有するワッシャー６０の軸方向への弾性の程度は、バネ型のワッシャー６０（図３参照）に比べて、無視できる程度に小さい。
【００４７】
他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同様である。
【００４８】
上述のような構成を有するボルト１０、ナット３０およびワッシャー６０を用いて被締結物５０を図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように固定する場合について以下説明する。
【００４９】
本実施の形態においても、上述の第１の実施の形態の場合と同様にしてボルト１０およびナット３０が締結される。すなわち、被締結物５０に設けられているボルト貫通孔５２およびワッシャー６０の中央孔６２にボルト１０を雄ねじ部１２から挿入する。そして、ボルト１０とナット３０とが締結される方向へナット３０を回転させて、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２とを螺合させた後に（図５（ａ）参照）、更にナット３０を回転させて、ボルト１０の雄ねじ部１２とナット３０の雌ねじ部３２との螺合を解放し、ボルト１０の雄ねじ部１２がナット３０の雄ねじ部収容空間３４内に収容されて、ボルト１０及びナット３０が締結される（図５（ｂ）参照）。
【００５０】
上述のようにしてボルト１０及びナット３０が締結されると、弾性体３８の軸方向への弾性作用により、ナット３０がワッシャー６０及び弾性体３８を介してボルト１０に対し押し当てられて、ナット３０の雌ねじ部３２の軸方向先端側端面３２ａと雄ねじ部１２の軸方向後端側端面１２ａとが接触し、ボルト１０には所定の軸力が生じて、ボルト１０とナット３０とは締結した状態となる。この時、ボルト１０に生じる軸力は、ボルト１０、ナット３０、ワッシャー６０、被締結物５０のサイズ等の特性に加えて弾性体３８の特性に基づく相対関係によって決定され、以下のような軸力がボルト１０に発生することとなる。
【００５１】
被締結物５０の固定後における締結具の各部品および被締結物５０の大きさに関して、ボルト１０の軸部１６が挿入される被締結物５０のボルト貫通孔５２の軸方向の長さをＡ、ワッシャー６０の軸方向の長さをＢ、ナット３０の雌ねじ部３２の軸方向の長さをＣ、ボルト１０の軸部１６の軸方向の長さをＤ、締結後の弾性体３８の軸方向後端側端面からの突出量をｈ’とすると、以下の式（６）が成立した状態で被締結物５０は締結具によって固定される。
【００５２】
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋ｈ’＝Ｄ      （６）
このとき弾性体３８は、その弾性作用のために、自然長ｈの場合に比べてΔｔ’だけ軸方向へ縮んだ状態となっている。一方、ボルト１０、ナット３０、ワッシャー６０および被締結物５０の軸方向への縮み量は、弾性体３８の縮み量に比べて無視できる程度に小さいと仮定する。この場合、ボルト１０に生じる軸力Ｆは専ら弾性体３８の縮み量によってもたらされると考えられ、弾性体３８の有する軸方向への弾性に関連するヤング率をＥｗ’とすると、ボルト１０に生じている軸力Ｆの大きさは以下の式（７）によって表される。
【００５３】
Ｆ≒Ｅｗ’・（ｈ−ｈ’）＝Ｅｗ’・Δｔ’      （７）
このように、被締結物５０を固定する際にボルト１０に生じる軸力は締結具の各部品、被締結物５０、弾性体３８のサイズ等の特性によって決定される。このため、被締結物５０のサイズ等の特性に応じて調整がなされた締結具を適宜用いることにより、常に最適な軸力をボルト１０に生じさせることが可能となる。
【００５４】
以上説明したように本実施の形態の締結構造を用いる場合にも、最適な軸力を生じさせた状態のボルト１０によって被締結物５０を確実に固定することができ、常に最適な軸力が生じた状態のボルト１０およびナット３０によって、被締結物５０は長期間にわたって最適な状態で固定、保持されることとなる。また、ボルト１０およびナット３０に対して所定回転数以上の締結回転数を与えればボルト１０には最適な軸力が生じるため、ボルト１０およびナット３０の締結回転状態の緻密な調整も不要となる。
【００５５】
なお、上述の第２の実施の形態では弾性体３８がナット３０に設けられている場合について説明したが、雄ねじ部１２の軸方向後端側端面１２ａと雌ねじ部３２の軸方向先端側端面３２ａとを接触させた状態でボルト１０およびナット３０を締結した際に（図５（ｂ）参照）ボルト１０に所定の軸力を生じさせるような他の箇所に弾性体３８を設けることも可能である。例えば、ワッシャー６０の軸方向端面から所定量突出させるようにして弾性体３８をワッシャー６０に設けることも可能である。
【００５６】
本発明は、上述の各実施の形態および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００５７】
例えば、ボルト１０の雄ねじ部１２がナット３０の雄ねじ部収容空間３４に収容されてボルト１０およびナット３０が締結した状態で、ナット３０が回転してしまうことを防止するために、図７および図８に示すようなサポートリング７０を用いることも可能である。図７は、ボルト１０およびナット３０に対してサポートリング７０が取り付けられた状態を上方から見た図である。図８は、ボルト１０およびナット３０に対してサポートリング７０が取り付けられた状態を側方から見た図であって、被締結物５０に関しては断面状態が記載されている。
【００５８】
このサポートリング７０は、リング中央孔を有するリング形状を有しており、半径方向（図７の矢印Ｙの方向）に突出する一対のリング突出部７４が設けられている。リング中央孔は、ナット３０の外形に応じた形状を有しており、例えばナット３０の外形が六角形状の場合にはリング中央孔も六角形状を有している。従って、サポートリング７０の中央孔６２にナット３０を嵌め込むようにして被せると、サポートリング７０はナット３０に対して適切にフィットした状態で取り付けられることとなる。
【００５９】
このようなサポートリング７０、ボルト１０およびナット３０が被締結物５０となるホイールに取り付けられる場合について考えてみる。このホイールには、ボルト貫通孔５２と、サポートリング７０のリング突出部７４に対応する形状を有する切り欠き溝５４と、が設けられている。ホイールを含む被締結物５０がボルト１０およびナット３０によって上述のように固定された後、サポートリング７０のリング中央孔がナット３０に対して嵌め込まれて、サポートリング７０とナット３０とを嵌合させる。このときサポートリング７０のリング突出部７４をホイールの切り欠き溝５４に対して嵌め込んで、サポートリング７０とホイールとを嵌合させる。このように、サポートリング７０を、ナット３０に対して嵌合させるとともに被締結物であるホイールに対しても嵌合させることにより、ナット３０が回転してしまうことを防ぎ、ナット３０の脱落を確実に防ぐことができる。
【００６０】
なお、ボルト１０、ナット３０、ワッシャー６０、等の各部品は、用途に応じた色々なタイプのものを適宜選択して用いることができる。例えば、ホイールを車輪に固定するような場合に広く用いられているハブボルト等の部品に対しても本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また、上述の各実施の形態ではナットが雄ねじ部収容空間を有する袋状ナットの場合について説明したが、他のナットを用いることも可能である。ナットの雌ねじ部の軸方向先端側に、雄ねじ部が有する最大径以上の径と当該雄ねじ部が有する軸方向長さ以上の軸方向長さとを有する空間が存在するようなナット、例えば雌ねじ部のみを有するナットを用いる場合にも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であって、ボルト及びナットの締結状態を示す断面図である。
【図２】ボルトを示す図である。
【図３】第１の実施の形態で用いられるワッシャーを示す図である。
【図４】本発明の一変形例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図であって、ボルト及びナットの締結状態を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態で用いられるワッシャーを示す図である。
【図７】サポートリングが取り付けられた状態を上方から見た図である。
【図８】ボルトおよびナットに対してサポートリングが取り付けられた状態を側方から見た図であって、被締結物に関しては断面状態が記載されている。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ボルト、  １２  雄ねじ部、  １４  頭部、  １６  軸部、３０  ナット、  ３０ａ  軸方向後端側端面、  ３２  雌ねじ部、  ３４  雄ねじ部収容空間、  ３８  弾性体、  ５０  被締結物、  ５２  ボルト貫通孔、  ６０  ワッシャー、  ６２  中央孔、  ７０  サポートリング
【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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