(57)【要約】【課題】  一定のトルクで締め付け力を管理できるようにしたトルクリミッター付きナットを提案する。【解決手段】  ホイール１を貫通して延びるスタッドボルト２に螺合するナット本体４と、このナット本体４に、軸方向には拘束され回転方向にはフリーとされて結合された筒状の回転カバー５と、筒状の回転カバー５の内側に、回転方向には拘束され軸方向にはフリーとされて収容され、前端面が前記ナット本体４の後端面とラチェット歯４６、６１を介して係合可能とされた回転爪６と、を有し、回転爪６のラチェット歯６１がナット本体４側のラチェット歯４６に、回転カバー５の後端面側に設けた押し駒８と、この押し駒８と回転爪６の間に挟まれた皿ばね７によって押し付けられている。【効果】  一定のトルクでホイールを締め付けることができる。過少あるいは過大トルクでの締め付けを防止して、安全性を向上し、また、ホイールや他の部品に対する悪影響を少なくできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトに螺合するためのナット部と、該ナット部に対し軸方向に拘束されるとともに前記軸方向を略中心に回転可能とされ、回転を与える工具を回転方向に係合可能とした回転カバーと、前記回転カバーの内側に該回転カバーに対し回転方向に拘束され軸方向に移動可能に収容された回転係合部材と、前記ナット部と前記回転係合部材とを両者間に加わる押圧力によって回転方向に係合させるとともに所定負荷を超える回転力では前記係合を解くトルクリミット機構と、回転カバーの後部側に設けた押し駒と、この押し駒と前記回転係合部材と間に配置され、前記回転部材に押圧力を付与する弾性部材とを備えることを特徴とするトルクリミッター付き締結部材。
【請求項２】
ナットに螺合するためのボルト部と、該ボルト部に対し軸方向に拘束されるとともに前記軸方向を略中心に回転可能とされ、回転を与える工具を回転方向に係合可能とした回転カバーと、前記回転カバーの内側に該回転カバーに対し回転方向に拘束され軸方向に移動可能に収容された回転係合部材と、前記ボルト部と前記回転係合部材とを両者間に加わる押圧力によって回転方向に係合させるとともに所定負荷を超える回転力では前記係合を解くトルクリミット機構と、回転カバーの後部側に設けた押し駒と、この押し駒と前記回転係合部材と間に配置され、前記回転部材に押圧力を付与する弾性部材とを備えることを特徴とするトルクリミッター付き締結部材。
【請求項３】
前記押し駒は、前記係合が解かれる所定負荷を調整するために軸方向位置の変更が可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクリミッター付き締結部材。
【請求項４】
前記トルクリミット機構は、ナット部又はボルト部後端面に設けたラチェット歯と、回転係合部材前端面に設けたラチェット歯とを係脱させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトルクリミッター付き締結部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車にホイールを取り付ける目的に好適なトルクリミッター付き締結部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車にホイールを取り付ける際に、自動車整備工場などでは、トルクレンチなどを使用して締め付け力を管理しているので安全が確保できており問題はないが、走行中にタイヤがパンクした場合などは、ユーザーがタイヤ交換、即ちホイールの着脱を行うことが必要になる。しかし一般ユーザーは、この場合、車載の工具でナット（またはボルト）を締め付けるので締め付けのトルクを一定にできず、締め付け不足となったり、締め過ぎでネジ山を潰すなどの問題を生じている。従来、締め付け力を管理できるよう、トルクリミッター機構を付加したネジやねじ回しがいくつか提案されており（特許文献１〜３参照）、このようなネジを用いれば、一般ユーザーにおいても締め付けトルクを特に意識することなく適正なトルクでボルト、ナットの締め付け作業が可能になる。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−４３３２２号公報
【特許文献２】実開平７−１０５３７号公報
【特許文献３】特開平１０−４７３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のトルクリミット機構付きのネジには、自動車にホイールを取り付けるのに使用できるようにしたナットなどの提案はなされていない。また、従来のトルクリミット機構付きのネジは、トルクリミット機構が作動すると、締め付けを行っているナット等が変位するなどしてトルク管理が正確に行えないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情を背景としてなされたものであり、締め付けトルクを一定かつ適正に管理できるようにしたトルクリミッター付き締結部材を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明のトルクリミッター付き締結部材のうち、請求項１記載の発明は、ボルトに螺合するためのナット部と、該ナット部に対し軸方向に拘束されるとともに前記軸方向を略中心に回転可能とされ、回転を与える工具を回転方向に係合可能とした回転カバーと、前記回転カバーの内側に該回転カバーに対し回転方向に拘束され軸方向に移動可能に収容された回転係合部材と、前記ナット部と前記回転係合部材とを両者間に加わる押圧力によって回転方向に係合させるとともに所定負荷を超える回転力では前記係合を解くトルクリミット機構と、回転カバーの後部側に設けた押し駒と、この押し駒と前記回転係合部材と間に配置され、前記回転部材に押圧力を付与する弾性部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載のトルクリミッター付き締結部材の発明は、ナットに螺合するためのボルト部と、該ボルト部に対し軸方向に拘束されるとともに前記軸方向を略中心に回転可能とされ、回転を与える工具を回転方向に係合可能とした回転カバーと、前記回転カバーの内側に該回転カバーに対し回転方向に拘束され軸方向に移動可能に収容された回転係合部材と、前記ボルト部と前記回転係合部材とを両者間に加わる押圧力によって回転方向に係合させるとともに所定負荷を超える回転力では前記係合を解くトルクリミット機構と、回転カバーの後部側に設けた押し駒と、この押し駒と前記回転係合部材と間に配置され、前記回転部材に押圧力を付与する弾性部材とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載のトルクリミッター付き締結部材の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記押し駒が、前記係合が解かれる所定負荷を調整するために軸方向位置の変更が可能となっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載のトルクリミッター付き締結部材の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記トルクリミット機構は、ナット部又はボルト部後端面に設けたラチェット歯と、回転係合部材前端面に設けたラチェット歯とを係脱させるものであることを特徴とする。
【００１０】
上記において、回転カバーは、スパナやレンチなどの回転を与える付け工具を嵌めるなどして回転させることになるので、例えば外壁を断面六角形や四角形として回転を与える工具が回転方向に係合できるようにする。なお、回転方向に工具を係合できればよいので本発明としては係合の形態は特に限定されるものではない。回転カバーは、後述するトルクリミット機構や回転係合部材、弾性部材を覆うことのできる大きさの筒形状が望ましい。したがって、回転カバーは、ボルト部またはナット部の側面に伸長しているのが望ましい。また、回転カバーは、ボルト部またはナット部に対し、回転可能とされているが、全周に亘って回転可能であることが必要とされるものではなく、トルクリミット機構によって回転カバーとナット部またはボルト部の係合が解かれた際に、回転カバーが多少なりとも空回りできるように回転可能になっていればよい。
【００１１】
上記回転カバーに対しては、内部にナット部やボルト部に係合可能な回転係合部材が収納されている。該回転係合部材は、回転カバーに対しては回転方向に係合されて回転カバーに加えられる回転力が伝達される。また、トルクリミット機構に押圧力を伝達できるように、軸方向には移動可能になっている。上記した回転方向での拘束および軸方向での移動可能を達成するための構造は、本発明としては特に限定されないが、例えば、回転カバーの内面と回転係合部材の外面との間でスプライン嵌合させるものを示すことができる。
【００１２】
また、ナット部やボルト部と回転係合部材との間に設けるトルクリミット機構としては、ラチェット歯を用いたものが示される。この例では、ナット部やボルト部の後端面に設けたラチェット歯と、回転係合部材の前端面に設けたラチェット歯とを係脱可能に係合させる。ラチェット歯の形状は、鋸歯状歯等の適宜のものとする。ラチェット歯相互の係合圧力は、弾性部材によって与えられる弾性力によって定まる。
弾性部材は、皿ばね、コイルスプリング、その他の弾性部材とすることができ、所定の弾性力を得られるものであれば、その構成は特に限定されない。
弾性部材は、回転カバーの後部側に設けた押し駒によって支持されて回転係合部材に押圧力を与える。押し駒は、回転カバーに係合して一定の位置を維持できる構造であればよく、螺合などにより係合できる。また、回転カバーに一体に形成された部位を押し駒として利用することもできる。また、押し駒は、回転係合部材に対する押圧力を調整できるように、回転カバーに対し位置調整可能とすることも可能である。
なお、押し駒は、回転カバーの内部を覆って弾性部材、回転係合部材が外部に露出しないようにするものが望ましい。
上記のように回転カバーと押し駒とによって内部が覆われることで、屋外での使用に際し、埃や雨水の侵入を防止して外部環境からの悪影響を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のトルクリミッター付き締結部材によれば、ナット部またはボルト部と、該ナット部またはボルト部に対し軸方向に拘束されるとともに前記軸方向を略中心に回転可能とされ、回転を与える工具を回転方向に係合可能とした回転カバーと、前記回転カバーの内側に該回転カバーに対し回転方向に拘束され軸方向に移動可能に収容された回転係合部材と、前記ナット部またはボルト部と前記回転係合部材とを両者間に加わる押圧力によって回転方向に係合させるとともに所定負荷を超える回転力では前記係合を解くトルクリミット機構と、回転カバーの後部側に設けた押し駒と、この押し駒と前記回転係合部材と間に配置され、前記回転部材に押圧力を付与する弾性部材とを備えるので、回転カバーを回転すると、その回転力が回転係合部材に伝達される。そして回転係合部材の回転力は係合部を介してナット部またはボルト部に伝達される。ここで、ナット部またはボルト部に締め付けによってあらわれるトルクが、所定の負荷を超えると該係合が解かれ、それ以上には、ナット部またはボルト部が回転しないようになり、所定トルクを超えたトルクがナット部またはボルト部に加わらないようになる。これをラチェット歯で説明すると。締め付けトルクが、ラチェット歯の係合力を上回るとラチェット歯が他方のラチェット歯を乗り越えて回転係合部材が空回りすることになる。
【００１４】
かくして、トルクレンチなどの特別な工具を使用することなく、一定のトルクでホイールなどを締め付けることができ、一般ユーザーも所定のトルクで容易にナットやボルトの締め付け作業を行うことができ、過少あるいは過大トルクでの締め付けを防止して、安全性を向上し、また、ホイールや他の部品に対する悪影響を少なくできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を添付の図を参照して説明する。図１は、ホイール１の貫通孔１１を挿通して外方に伸長しているスタッドボルト２に螺合しているトルクリミッター付きナット３を表しており、該ナット３は、本発明のトルクリミッター付き締結部材に相当する。トルクリミッター付きナット３は、ナット部４、回転カバー５、回転爪６、皿ばね７及び押し駒８を備えている。
【００１６】
ナット部４は、前記スタッドボルト２の雄ネジ２１に螺合する雌ネジ４１が形成されている。ナット部４の前端部４２は錘形とされて、ホイール１側の先端側に形成されているすり鉢状の開口部１２に進入して、ナット部４をスタッドボルト２に強固に固定できるようになっている。ナット部４では、前記前端部４２の後方が主部４３になっており、該主部４３は、前記前端部４２の最大径よりやや小径の円柱状とされている。前端部４２と主部４３の境界部分に周面に沿って環状の係合溝４５が形成されている。また、主部４３の後端面には、鋸歯状の歯でなるラチェット歯４６が周縁に沿って環状に形成されている。
なおラチェット歯４６は、前方を基準にした右回り方向で右方波面が斜行し、左方波面が略直立した鋸歯形状となっている。
【００１７】
回転カバー５は、外周面５１を六角形とした筒体からなっており、前端に、前記ナット部４の係合溝４５に係合する環状内曲部５２が形成されている。これにより、回転カバー５はナット部４に対して、軸方向には拘束され、回転方向にはフリーの状態とされている。
【００１８】
この回転カバー５は、内径をナット部４の主部４３の径と略同一とされ、ナット部４を越えて後方に延びている。回転カバー５の後方側内壁には、１または複数のスプライン溝５４が軸方向に沿って設けられており、その後方内壁には雌ねじ５６が形成されている。
【００１９】
本発明の回転係合部材に相当する回転爪６は、有底円筒体の形状をしており、前記回転カバー５と同軸で底部を前方にして該回転カバー５内でナット部４の後方側に収容されている。回転カバー５の前端面には、前記ナット部４に形成したラチェット歯４６と噛み合うラチェット歯６１が環状に設けられている。また、回転カバー５の外周面には、前記回転カバー５に形成されているスプライン溝５４と嵌まり合うように軸方向に沿って形成された係合突条６２が設けられている。したがって、回転カバー５の内側に収容されたこの回転爪６は、軸方向にはフリーの状態とされ、回転方向に拘束された状態とされている。
【００２０】
本発明の弾性部材に相当する皿ばね７は、凹面側を向き合わせて対を構成し、この実施形態では２対（４枚）の皿ばね７が回転爪６の後方に開口する内側空洞６３に収容されている。また、押し駒８は、円柱形状に形成され、前記回転カバー５に形成した雌ネジ５６と螺合できるように外面が雄ネジ部８２とされている。また、押し駒８の前方側には、回転爪６の内側空洞６３に進入できるようにした小径の円柱状突部８１が形成されている。なお、押し駒８の後端面には、ドライバーや六角レンチのような工具を用いて、回転カバー５の雌ねじ部５６にねじ込めるようにネジ溝や六角孔を形成しても良い。
【００２１】
以上のように構成されたこのトルクリミッター付きナット３において、押し駒８を雌ねじ５６にねじ込むことによって皿ばね７が圧縮され、この圧縮の弾発力で回転爪６がナット部４に押し付けられて回転爪６側のラチェット歯６１とナット部４側のラチェット歯４６が互いに噛み合う。この状態で回転カバー５を回転させると、その回転力が回転爪６に伝達される。そして回転爪６の回転力はラチェット歯６１、４６の係合部を介してナット部４に伝達される。回転カバー５の回転が締め付け方向の場合、上記のようにトルクがナット部４に伝達されてスタッドボルト２にナット部４が締め込まれる。そして、締め付け力が増して、ナット部４に締め付けによってあらわれる反力（トルク）が、相互に係合しているラチェット歯６１、４６の乗り越え（空転）に要するトルクを上まわると、皿バネ７による押圧力に抗してラチェット歯６１がラチェット歯４６を乗り越えて回転爪６が空回りすることになり、ある一定のトルクを越えてナット部４が締め付けられるのを制限する。回転カバー５の回転方向が上記と反対の弛め方向の場合には、ラチェット歯６１、４６の波面形状によってラチェット歯６１がラチェット歯４６を乗り越える現象は起こらないので、回転カバー５の回転力がそのままナット部４に伝達される。
【００２２】
ラチェット歯６１、４６の乗り越えに要するトルクは、ラチェット歯６１、４６相互の係合圧力や、ラチェット歯４６、６１の斜面４６ａ、６１ａの傾斜角によって設定することができる。ラチェット歯４６、６１相互の係合圧力は、皿ばね７のばね乗数の選定や、押し駒８のねじ込みによる押し代によって設定することができる。押し駒８と回転カバー５の後端部５５の間に目盛り等を設けて押し駒８の位置を調整することで、制限されるトルクを容易に設定または調整できるようにすることもできる。
【００２３】
上記の実施形態において、ナット部４をボルト部、即ち、ナット部４とスタッドボルト２が一体となっている形態のボルト部とすることで、トルクリミッター付きボルトとして、ホイールボルトタイプに対応することもできる。
【００２４】
また、ナット部（ボルト本体）４のラチェット歯４６と回転爪６のラチェット歯６１を離隔させるための比較的弱いばねを組み込むと共に、前記皿ばね７のばね力を開放させるためのカム機構を組み込み、このカム機構を押し駒８を通して錠などで操作できるようにし、タイヤやホイールの盗難防止機能を付加することもできる。皿ばね７のばね力を開放することで、回転カバー５は常時から回りの状態として、ナット部（ボルト本体）４の回転をできないようにして盗難を防止できる。
【００２５】
なお、この実施形態では、トルクリミッター付き締結部材を自動車のホイールを締結するものとして説明したが、本発明の用途がこれに限定されるものではなく、その他の固定されたボルト、ナット、雌ねじ部などに締結する目的で使用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記で説明した事項に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態のトルクリミッター付きナットの一部を断面で表した正面図である。
【図２】同じく、トルクリミッターの作用によりナット部と回転係合部材との係合が解かれた状態を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        ホイール
２        スタッドボルト
３        トルクリミッター付きナット
４        ナット部
４２      前端部
４５      係合溝
４６      ラチェット歯
５        回転カバー
５２      環状内曲部
５４      スプライン溝
５６      雌ネジ
６        回転爪
６１      ラチェット歯
６２      係合突条
７        皿ばね
８        押し駒
８２      雄ネジ部
【図１】
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【図２】
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