(57)【要約】本発明は構造部材（２）とねじ工具用の作用部（１０）を備えたねじ要素（１）とから成る締結構造に関する。構造部材（２）とねじ要素（１）とは締結された状態において互いに接当している。この場合、構造部材（２）に対向したねじ要素（１）の接当面（１１）は凸面状に湾曲した外側面（１２）として形成され、構造部材（２）の接当面（１１）は凹面状に湾曲した内側面（１６）として形成されている。外側面（１２）と内側面（１６）とは構造部材（２）とねじ要素（１）とを貫く１本の共通の縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して同軸配置されている。接当面（１１）は締結構造の軸方向断面で見て湾曲した湾曲セグメントによって表わされ、その際凸面状に湾曲した外側面（１２）の曲率中心点（Ａ；Ａ１，Ａ２）が凹面状に湾曲した内側面（１６）の曲率中心点（Ｂ；Ｂ１，Ｂ２）から縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に離間している結果、接当面（１１）は締結状態において前記双方の湾曲セグメント両端の中間で互いに接当することとなる。
2004504551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材（２）とねじ工具用の作用部（１０）を備えたねじ要素（１）とから成る締結構造であって、前記構造部材（２）とねじ要素（１）とは締結された状態において接当面（１１）を介して互いに接当し、前記構造部材（２）に対向したねじ要素（１）の接当面（１１）は凸面状に湾曲した外側面（１２）として形成され、前記構造部材（２）の接当面（１１）は凹面状に湾曲した内側面（１６）として形成され、前記外側面（１２）と内側面（１６）とは前記構造部材（２）とねじ要素（１）とを貫く１本の共通の縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して同軸配置されている締結構造において、
前記接当面（１１）は締結構造の軸方向断面で見て湾曲した湾曲セグメントによって表わされ、その際凸面状に湾曲した外側面（１２）の曲率中心点（Ａ；Ａ１，Ａ２）が凹面状に湾曲した内側面（１６）の曲率中心点（Ｂ；Ｂ１，Ｂ２）から縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に離間している結果、前記接当面（１１）は締結状態において前記双方の湾曲セグメント両端の中間で互いに接当することを特徴とする締結構造。
【請求項２】
前記ねじ要素（１）は、ねじ頭部（４）と、それに続くねじ先（８）付きねじ部（６）とから成るねじとして形成され、前記凸面状に湾曲した外側面（１２）は前記ねじ頭部（４）のねじ部（６）側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
【請求項３】
前記ねじ要素（１）はナットして形成され、前記凹面状に湾曲した内側面（１６）は該ナットの方に延びるねじ部（６）とともに前記構造部材（２）側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
【請求項４】
前記接当面（１１）は軸方向断面で見た湾曲セグメントが円セグメントとして形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の締結構造。
【請求項５】
前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントは１つの共通の曲率中心点（Ｂ）を有するとともに凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントは縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ａ１，Ａ２）を有し、前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径は前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントに対応する曲率半径よりも長いことを特徴とする請求項４に記載の締結構造。
【請求項６】
前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントは１つの共通の曲率中心点（Ａ）を有するとともに前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントは縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ｂ１，Ｂ２）を有し、前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントに対応する曲率半径は前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径よりも短いことを特徴とする請求項４に記載の締結構造。
【請求項７】
前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントと前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントとはそれぞれ縦軸（Ｘ−Ｘ）に垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２）を有し、該曲率中心点（Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２）は縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間し、前記内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径は外側面（１２）の前記円セグメントに対応する曲率半径よりも長いことを特徴とする請求項４に記載の締結構造。
【請求項８】
前記接当面（１１）を表わす湾曲セグメントは楕円セグメントとして形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の締結構造。
【請求項９】
ねじ工具用の作用部（１０）と、ねじ要素（１）のねじ込み方向（Ｅ）に向かって凸面状に湾曲した外側面（１２）として形成されて構造部材（２）の凹面状に湾曲した内側面（１２）と接当する接当面（１１）とを有したねじ要素（１）であって、ねじ要素（１）の外側面（１２）と構造部材（２）の内側面（１６）とは構造部材（２）とねじ要素（１）とを貫く１本の共通の縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して同軸配置されているねじ要素において、
前記接当面（１１）はねじ要素（１）の軸方向断面で見て湾曲した湾曲セグメントによって表わされ、該湾曲セグメントの曲率中心点（Ａ１，Ａ２）は縦軸（Ｘ−Ｘ）から離間し、そのため、凸面状に湾曲した外側面（１２）と構造部材（２）の凹面状に湾曲した内側面（１６）とは締結された状態において前記湾曲セグメント両端の中間で互いに接当することを特徴とするねじ要素。
【請求項１０】
前記ねじ頭部（４）と、それに続くねじ先（８）付きねじ部（６）とから成るねじとして形成され、前記凸面状に湾曲した外側面（１２）はねじ頭部（４）のねじ部（６）側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のねじ要素。
【請求項１１】
ナットとして形成されていることを特徴とする請求項９に記載のねじ要素。
【請求項１２】
前記凸面状に湾曲した外側面（１２）と前記構造部材（２）の凹面状に湾曲した内側面（１６）との接当面（１１）を表わす湾曲セグメントは円セグメントとして形成されていることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載のねじ要素。
【請求項１３】
前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントは１つの共通の曲率中心点（Ｂ）を有するとともに前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントは縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ａ１，Ａ２）を有し、前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径は前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントに対応する曲率半径よりも長いことを特徴とする請求項１２に記載のねじ要素。
【請求項１４】
前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントは１つの共通の曲率中心点（Ａ）を有するとともに前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントは縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ｂ１，Ｂ２）を有し、前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントに対応する曲率半径は凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径よりも短いことを特徴とする請求項１２に記載のねじ要素。
【請求項１５】
前記凹面状に湾曲した内側面（１６）の円セグメントと前記凸面状に湾曲した外側面（１２）の円セグメントとはそれぞれ縦軸（Ｘ−Ｘ）に垂直な方向に互いに離間した曲率中心点（Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２）を有し、該曲率中心点（Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２）は縦軸（Ｘ−Ｘ）に対して垂直な方向に互いに離間し、前記内側面（１６）の円セグメントに対応する曲率半径は前記外側面（１２）の円セグメントに対応する曲率半径よりも長いことを特徴とする請求項１２に記載のねじ要素。
【請求項１６】
前記凸面状に湾曲した外側面（１２）と前記構造部材（２）の凹面状に湾曲した内側面（１６）との接当面（１１）を表わす湾曲セグメントは楕円セグメントとして形成されていることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載のねじ要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、構造部材とねじ工具用の作用部を備えたねじ要素とから成る締結構造であって、前記構造部材とねじ要素とは締結された状態において接当面を介して互いに接当し、前記構造部材に対向したねじ要素の接当面は凸面状に湾曲した外側面として形成され、前記構造部材の接当面は凹面状に湾曲した内側面として形成され、前記外側面と内側面とは前記構造部材とねじ要素とを貫く１本の共通の縦軸に対して同軸配置されている締結構造に関する。
【０００２】
本発明は同じく、ねじ工具用の作用部と、ねじ要素のねじ込み方向に向かって凸面状に湾曲した外側面として形成されて構造部材の凹面状に湾曲した内側面と接当する接当面とを有したねじ要素であって、ねじ要素の外側面と構造部材の内側面とは構造部材とねじ要素とを貫く１本の共通の縦軸に対して同軸配置されているねじ要素にも関する。
【０００３】
この種の締結構造ないしねじ要素はたとえば自動車車輪ないし車輪リムを車輪ねじによって自動車に固定するために使用される。
【０００４】
公知の締結手段は、ねじ要素のねじ込みが反復される場合、ねじ要素の外側面または構造部材の内側面あるいはその両方がしばしば変形し、損傷されるという欠点を有するが、これは構造部材に対するねじ要素外側面の接当が、ねじ要素と構造部材との寸法設計次第で、凹面状に湾曲した構造部材内側面のねじ込み方向前方端縁部かまたは後方端縁部において生ずることに起因している。この種の変形は取付けにあたって定まったトルクを行使する際に大きな問題を招来することとなる。さらに前記の許容差限界状態において極端に異なる接当支持状態、すなわちいわゆる外端接当支持または内端接当支持が生じ、それとともにねじ要素頭部の摩擦トルクも非常に相異するものとなる。
【０００５】
本発明の目的は、締結構造又はねじ要素を繰り返して使用しても接当面の変形または損傷ができるだけ少ない、冒頭部で述べたタイプの締結構造又はねじ要素を提供し、極端な外端ないし内端接当支持を回避することである。
【０００６】
前記目的の１つは、本発明により、前記接当面が締結構造の軸方向断面で見て湾曲した湾曲セグメントによって表わされ、その際凸面状に湾曲した外側面の曲率中心点（単数または複数）が凹面状に湾曲した内側面の曲率中心点（単数または複数）から縦軸（長手軸）に対して垂直な方向に離間している結果、前記接当面は締結状態において前記双方の湾曲セグメント両端の中間で互いに接当することを特徴とする締結構造によって達成される。
【０００７】
さらに前記目的の１つは、本発明により、前記接当面はねじ要素の軸方向断面で見て湾曲した湾曲セグメントによって表わされ、該湾曲セグメントの曲率中心点は縦軸から離間し、そのため、凸面状に湾曲した外側面と構造部材の凹面状に湾曲した内側面とは締結された状態において前記湾曲セグメント両端の中間で互いに接当することを特徴とするねじ要素によって達成される。
【０００８】
本発明による解決は、凹面状に湾曲した構造部材内側面のねじ込み方向前方端縁部または後方端縁部に生ずる不適な圧接状態は外側面の曲率と内側面の曲率とにそれぞれ対応する曲率中心点が縦軸に対して垂直な方向に互いに離間していないことに起因するという知見を基礎としている。このため外側面と内側面との接当は内側面のねじ込み方向前方端縁部または後方端縁部で生ずることとなる。こうした不適な圧接状態によって外側面と内側面との変形ならびに損傷が生じ、その結果、たとえば定まったトルクによる締結に不備が招来されることとなる。
【０００９】
本発明による締結構造にあっては、曲率中心点を縦軸に対して垂直な方向に互いに離間させることにより外側面と内側面との接当がねじ込み方向中間部で生ずるため、変形に対して相対的に敏感な端縁部にはなんらの荷重もかからないかまたは僅かな荷重がかかるにすぎないこととなる。したがってこの締結構造ないしねじ要素は反復して使用される場合にあっても定まったトルクでの締結を保証する。本発明により締結時の接当支持状態は限定され、摩擦トルクを決定する直径は僅かな許容差内で変化するにすぎず、その結果最終的に、所望の締結力の変動も僅かに抑制されることとなる。
【００１０】
本発明のその他の好適な実施形態は従属請求項ならびに以下の説明に詳述されている。
【００１１】
以下図面に表わした好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
図面に示した図中において同一部品には常に同一の符号を付してある。
図１および２はねじ込み方向Ｅに向かって構造部材２にねじ込まれる本発明によるねじ要素１−−たとえば、ねじ−−の縦軸Ｘ−Ｘを通る軸方向断面を示したものである。ねじ要素１はねじ頭部４と、それに続く自由端に配置されたねじ先８付きねじ部６とを有している。ねじ頭部４は作用部１０と、構造部材２に対向する、少なくとも１つの曲率中心点Ａを中心に凸面状に湾曲した外側面１２として形成された接当面１１とから成っている。作用部１０はたとえば六角頭、六角穴付き頭部、マイナス溝付き頭部、十字溝付き頭部等として形成されていてよい。構造部材２はねじ部６を受け入れる孔１４と、凸面状に湾曲した外側面１２を受け入れる接当面１１とを有している。前記接当面１１は少なくとも１つの曲率中心点Ｂを中心に凹面状に湾曲した内側面１６として形成されている。凸面状に湾曲した外側面１２と凹面状に湾曲した内側面１６とは１本の縦軸Ｘ−Ｘに同軸配置されている。
【００１２】
図１に軸方向断面を示した実施形態において、前記ねじの外側面１２は凸面状に湾曲し、その曲率中心点Ａ１，Ａ２は内側面１６の曲率中心点Ｂとは異なり縦軸Ｘ−Ｘ上には位置していない。このため前記双方の面の接当はねじ込み方向において前方端縁部または後方端縁部あるいは凹形ないし凸形の円弧端ではなく、内側面１６の中間部に生ずることとなる。
【００１３】
図２は本発明による第二の実施形態の軸方向断面を示したものであり、該実施形態において構造部材２の内側面１６は凹面状に湾曲し、その曲率中心点Ｂ１，Ｂ２は外側面１２の曲率中心点Ａとは異なり前記縦軸Ｘ−Ｘ上には位置していない。この構成によっても前記双方の面の接当が内側面１６の端縁部あるいは凹形ないし凸形の円弧端で生じないようにすることができる。
【００１４】
本発明は図示、説明した実施例に限定されず、本発明の趣旨と同一の効果を実現するあらゆる実施形態を含むものであり、たとえば、凹面状に湾曲した内側面１６内に配されたねじ部６にねじ嵌めされるナットもねじ要素として使用することが可能である。また、凹面状に湾曲した内側面１６の湾曲セグメントも外側面１２の湾曲セグメントもともに軸方向断面で見てそれぞれ２つの中心点Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２を中心に湾曲した態様の、図１と２に示した実施形態のコンビネーションも考えることが可能である。さらにこれらの湾曲セグメントは円セグメント状（円弧状）に形成し得るだけでなく、たとえば楕円セグメント状に形成することも可能である。
【００１５】
さらに本発明は前記説明においても請求項１に記載された特徴コンビネーションに限定されているものではなく、全体として開示されたすべての個別特徴のうちの一定の特徴を任意に組み合わせたその他のいずれのコンビネーションを特徴としていてもよい。これは基本的に請求項１に記載したいずれの個別特徴をも実際に省くことができもしくはそれを本出願の他の個所に開示した少なくとも１つの個別特徴によって代替してもよいことを意味している。そのかぎりで請求項１は本発明を規定する第一の試みとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による締結構造の第１の実施形態の縦方向断面図
【図２】
本発明による締結構造の第２の実施形態の縦方向断面図
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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