(57)【要約】本発明は、ワークピースに対向する端面部(12)を含み、端面部(12)に同心的な環状の周回ウェブ(14)が設けられ、該周回ウェブ(14)の外周側における端面部(12)の領域(18)がウェブ(14)に向けて外周側から円錐テーパ形状とされ、そのテーパ面が外周側から内周側に向けてワークピースから離間するよう傾斜しているワッシャ(10)、ボルト又はナットに関するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースに対向する端面部(12)を含み、該端面部(12)に同心的な環状の周回ウェブ(14)が設けられ、該ウェブ(14)の外周側における前記端面部(12)の領域(18)が前記ウェブ(14)に向けて外周側から円錐テーパ形状とされ、そのテーパ面が外周側から内周側に向けて前記ワークピースから離間するよう傾斜しているワッシャ(10)、ボルト又はナットにおいて、
円錐テーパ形状とされた前記領域(18)の傾斜が、ワークピース平面に対して1.5〜2.5°の角度であることを特徴とするワッシャ(10)、ボルト又はナット。
【請求項２】
請求項１記載のワッシャ(10)、ボルト又はナットにおいて、前記ウェブ(14)の内周側における前記端面部(12)の領域(16)が、前記ワークピースを基準として、より深く配置されていることを特徴とするワッシャ(10)、ボルト又はナット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のワッシャ(10)、ボルト又はナットにおいて、前記ウェブ(14)が、アールの付けられた略Ｖ字断面形状を有し、そのアール付き先端部（20）が前記ワークピースを指向していることを特徴とするワッシャ(10)、ボルト又はナット。
【請求項４】
請求項３記載のワッシャ(10)、ボルト又はナットにおいて、前記ウェブ(14)の断面における側面部(22,24)が互いに80〜90°の角度をなしていることを特徴とするワッシャ(10)、ボルト又はナット。
【請求項５】
請求項２記載のワッシャ(10)、ボルト又はナットにおいて、前記ウェブ(14)の内周側における前記端面部(12)の前記領域(16)が、前記ワークピースを基準として、前記ウェブ(４)よりも0.2〜0.4 mm深く配置されていることを特徴とするワッシャ(10)、ボルト又はナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースに対向する端面部を高い摩擦係数が得られる形状としたワッシャ、ボルト又はナットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業では、高性能化が求められ、より高い要求が課されていることに基づき、結合部材のために利用可能な構造スペースの縮小や、動力伝達容量の増大等の問題が顕在化している。これに関連して、ストラットバー、プッシュロッド、横ショックアブソーバ等の結合部においては、主として横力が作用する。より大きな横力(FT)を吸収するためには、公式FC＝FT/μTに基づき、より大きなクランプ力(FC)、又はより大きな摩擦係数(μT)が必要となる。
【０００３】
より大きなクランプ力は、より高いボルト締結力によってのみ得ることができる。更に、より高いボルト締結力を得るには、より大径のボルトを使用するか、又はボルトをその素材の降伏点に到達するまで締結する必要がある。大径ボルト用のスペースを確保するのが困難であり、しかも降伏点まで締結することが安全性の見地から許容できない場合、残された選択肢は摩擦係数を高めることである。
【０００４】
従来技術において、プーリ等の利用分野では、例えばダイヤモンドディスクを使用して摩擦係数を高めることが試みられてきた。しかし、このような解決策は、比較的高価な部材や追加的な部品が必要とされることにより、コストが高く、しかも手間のかかる方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術に鑑み、本発明の課題は、組み立てに際して挿入しなければならない追加的な部材を必要とせずに、摩擦係数を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ワークピースに対向するワッシャ、ボルト又はナットの端面部に本発明に係る独自のプロファイル形状を持たせて上記課題を解決するものである。この点につき、突部又はリブ等によるプロファイル形状では所望の結果が達成できなかった。そこで本発明は、上記課題の解決手段として、端面部に同心的な環状の周回ウェブを設けたプロファイル形状を初めて採択したものである。
【０００７】
本発明に係る上述したプロファイル形状は、従来技術による形状の何れと対比しても、はるかに大きな横力を吸収することができる。本発明の更なる利点は、完全な水密的結合を実現することが可能なことにある。これは、往々にして必要とされる特性である。すなわち、例えば冬季において、凍結防止剤の塩分と水との結合により、ワッシャ、ナット又はボルトの材料(鋼材)と、ワークピースの材料(最近ではアルミニウムが常用されている)との間に起電列が生じ、これに起因して深刻な侵食が生じる可能性があるからである。したがって、このような特性は、異なる電気化学的ポテンシャルを有する材料を組み合わせて使用する場合に有効な、本発明の特筆すべき利点である。
【０００８】
本発明に係るワッシャ、ボルト又はナットの端面部におけるプロファイル形状により、形状適合性から得られる理論的摩擦係数が高まるため、極めて大きな横力を伝達することが可能となる。本発明によれば、理論的摩擦係数を１とすることが可能である。従来技術においては、表面部の性状に応じて摩擦係数が通常は0.1〜0.3である。本発明による追加的な利点は、完全な水密的結合が達成される点にある。
【０００９】
本発明に係るプロファイル形状は、その円対称性により、ボルト、ナット又はブラインドリベットナット等の結合部材の端面部に直接的に加工し、又はプレス成形することができる。さらに、本発明によれば、本発明に係るプロファイル形状をワッシャに加工した後、そのワッシャを通常のボルト、ナット又はブラインドリベットナットと併用することができ、また、対応するワッシャを圧延、溶接又は接着により各結合部材に対して直接的に一体化することも可能である。
【００１０】
本発明に係る同心的な環状の周回ウェブは、ワークピースの材料内まで貫入し、形状適合性によって大きな横力を伝達可能とするものである。
【００１１】
これに関連して、端面部における周回ウェブの内周側領域は、ワークピースを基準として、ウェブの外周側領域、又は端面部及びワークピース間の接触面の理論的ゼロ点よりも深く配置するのが特に好適である。これにより、常にウェブを最先かつ完全にワークピース母材(通常はアルミニウム又は他の軽金属)に貫入させることができる。その結果、形状適合性、水密性及び高い横力伝達容量を確実に実現することが可能である。
【００１２】
さらに、ウェブの外周側における端面部領域をウェブに向けて外周側から円錐テーパ形状とし、その環状面の表面のワークピースからの距離を外周側から内周側に向けて増加させ、すなわち、テーパ面を外周側から内周側に向けてワークピースから離間するよう傾斜させるのが特に好適である。
【００１３】
円錐テーパ形状とした領域の傾斜角を、ワークピース面に対して1.5〜2.5°とすれば、水密性が最適条件化で達成されるために特に好適であることを確認した。
【００１４】
以下、添付図面に示した実施例に基づき、本発明をさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るワッシャの半径方向断面図である。
【図２】図１における領域Ｘの詳細図である。
【図３】図１のワッシャをワークピースに対向する端面側から示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明に係るワッシャ10の回転軸線に沿う半径方向断面図である。ワッシャ10は、その取り付け時にワークピース（図示せず。）と対向する端面部12を含む。図２及び図３から明らかなとおり、端面部12には同心的な環状の周回ウェブ14が設けられている。
【００１７】
特に図２に明示したとおり、周回ウェブ14の内周側における端面部12の領域16は、ワークピースを基準としてウェブよりも好適には0.2〜0.4 mm深く配置されている。
【００１８】
図２の詳細図から明らかなとおり、周回ウェブ14の外周側における端面部12の領域18は、ワークピースとワッシャ10の表面部との間隔が外周側からウェブ14に向けて増大するよう、ワークピース面に対して1.5〜2.5°の角度で傾斜している。
【００１９】
更に、図２の詳細図から明らかなとおり、ウェブ14はアールの付けられた略Ｖ字断面形状を有し、そのアール付き先端部20はワークピースを指向している。ウェブ14の側面部22, 24は、互いに80〜90°の角度をなしている。
【００２０】
本明細書は、本発明をワッシャに適用した実施例について説明したものである。しかしながら、ワッシャについて記述したと同様に、本発明をナットやブラインドリベットナット、又はボルトヘッドの底面に適用し、ワークピースに対向する端面部に対応する形状を持たせることも可能である。
【００２１】
本発明に係るワッシャは、単体では勿論、対応する結合部材に対して圧延、溶接、接着等によって一体化させた状態でも使用することができる。
【００２２】
言うまでもなく、本発明に係る端面部の形状は、ナット、ブラインドリベットナット又はボルトの製造に際して対応する端面部に直接的に形成することにより、特に安価に実現することが可能である。
【図１】
2012500948.tif 000003
【図２】
2012500948.tif 000004
【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月11日(2010.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】摩擦係数の高いワッシャ、ボルト又はナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースに対向する端面部を高い摩擦係数が得られる形状としたワッシャ、ボルト又はナットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業では、高性能化が求められ、より高い要求が課されていることに基づき、結合部材のために利用可能な構造スペースの縮小や、動力伝達容量の増大等の問題が顕在化している。これに関連して、ストラットバー、プッシュロッド、横ショックアブソーバ等の結合部においては、主として横力が作用する。より大きな横力(FT)を吸収するためには、公式FC＝FT/μTに基づき、より大きなクランプ力(FC)、又はより大きな摩擦係数(μT)が必要となる。
【０００３】
より大きなクランプ力は、より高いボルト締結力によってのみ得ることができる。更に、より高いボルト締結力を得るには、より大径のボルトを使用するか、又はボルトをその素材の降伏点に到達するまで締結する必要がある。大径ボルト用のスペースを確保するのが困難であり、しかも降伏点まで締結することが安全性の見地から許容できない場合、残された選択肢は摩擦係数を高めることである。
【０００４】
従来技術において、プーリ等の利用分野では、例えばダイヤモンドディスクを使用して摩擦係数を高めることが試みられてきた。しかし、このような解決策は、比較的高価な部材や追加的な部品が必要とされることにより、コストが高く、しかも手間のかかる方法である。
【０００５】
従来技術において、ボルト結合による締結力を高めるため、ワークピースと対向する端面に同心的な環状の周回ウェブを設けたワッシャが特許文献１(英国特許第993021号明細書)に開示されている。このワッシャは、周回ウェブの外周側における端面部の領域がウェブに向けて円錐テーパ形状とされ、外周側から内周側に向けてワークピースから徐々に離間する傾斜を有している。
【０００６】
特許文献２(独国実用新案第9201686号明細書)は、締結力を向上させるための類似のワッシャを開示している。しかし、このワッシャは、ワークピースと対向する複数の同心的な環状の周回ウェブを、平坦な端面部に設けたものである。
【０００７】
これとは対照的に、特許文献３(国際公開第2008/066031号明細書)は、シール材としても機能するワッシャを開示している。このワッシャは、ワークピースに対向する平坦な端面部が、ワッシャの回転軸線に対して60〜89°の傾斜角で外周側から内周側まで在している。なお、本明細書において「平坦」とは、突部やウェブが設けられていないことを意味する。
【０００８】
上掲の先行技術文献は、何れもボルト結合部の締結力を高めるためのワッシャを開示しているが、本発明の意図する横力伝達容量の増大に関して記載するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】英国特許第993021号明細書
【特許文献２】独国実用新案第9201686号明細書
【特許文献３】国際公開第2008/066031号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来技術に鑑み、本発明の課題は、結合部材の摩擦係数を従来技術よりも高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ワークピースに対向するワッシャ、ボルト又はナットの端面部に本発明に係る独自のプロファイル形状を持たせて上記課題を解決するものである。この点につき、突部又はリブ等によるプロファイル形状では所望の結果が達成できなかった。そこで本発明は、上記課題の解決手段として、端面部に同心的な環状の周回ウェブを設け、該ウェブの外周側における端面部領域をウェブに向けて外周側から円錐テーパ形状とし、そのテーパ面を外周側から内周側に向けてワークピースから離間するよう傾斜させ、円錐テーパ形状とした領域の傾斜角を、ワークピース面に対して1.5〜2.5°としたプロファイル形状を初めて採択したものである。
【００１２】
本発明に係る上述したプロファイル形状は、従来技術による形状の何れと対比しても、はるかに大きな横力を吸収することができる。本発明の更なる利点は、完全な水密的結合を実現することが可能なことにある。これは、往々にして必要とされる特性である。すなわち、例えば冬季において、凍結防止剤の塩分と水との結合により、ワッシャ、ナット又はボルトの材料(鋼材)と、ワークピースの材料(最近ではアルミニウムが常用されている)との間に起電列が生じ、これに起因して深刻な侵食が生じる可能性があるからである。したがって、このような特性は、異なる電気化学的ポテンシャルを有する材料を組み合わせて使用する場合に有効な、本発明の特筆すべき利点である。
【００１３】
本発明に係るワッシャ、ボルト又はナットの端面部におけるプロファイル形状により、形状適合性から得られる理論的摩擦係数が高まるため、極めて大きな横力を伝達することが可能となる。本発明によれば、理論的摩擦係数を１とすることが可能である。従来技術においては、表面部の性状に応じて摩擦係数が通常は0.1〜0.3である。本発明による追加的な利点は、完全な水密的結合が達成される点にある。
【００１４】
本発明に係るプロファイル形状は、その円対称性により、ボルト、ナット又はブラインドリベットナット等の結合部材の端面部に直接的に加工し、又はプレス成形することができる。さらに、本発明によれば、本発明に係るプロファイル形状をワッシャに加工した後、そのワッシャを通常のボルト、ナット又はブラインドリベットナットと併用することができ、また、対応するワッシャを圧延、溶接又は接着により各結合部材に対して直接的に一体化することも可能である。
【００１５】
本発明に係る同心的な環状の周回ウェブは、ワークピースの材料内まで貫入し、形状適合性によって大きな横力を伝達可能とするものである。
【００１６】
これに関連して、端面部における周回ウェブの内周側領域は、ワークピースを基準として、ウェブの外周側領域、又は端面部及びワークピース間の接触面の理論的ゼロ点よりも深く配置するのが特に好適である。これにより、常にウェブを最先かつ完全にワークピース母材(通常はアルミニウム又は他の軽金属)に貫入させることができる。その結果、形状適合性、水密性及び高い横力伝達容量を確実に実現することが可能である。
【００１７】
以下、添付図面に示した実施例に基づき、本発明をさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るワッシャの半径方向断面図である。
【図２】図１における領域Ｘの詳細図である。
【図３】図１のワッシャをワークピースに対向する端面側から示す底面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明に係るワッシャ10の回転軸線に沿う半径方向断面図である。ワッシャ10は、その取り付け時にワークピース（図示せず。）と対向する端面部12を含む。図２及び図３から明らかなとおり、端面部12には同心的な環状の周回ウェブ14が設けられている。
【００１９】
特に図２に明示したとおり、周回ウェブ14の内周側における端面部12の領域16は、ワークピースを基準としてウェブよりも好適には0.2〜0.4 mm深く配置されている。
【００２０】
図２の詳細図から明らかなとおり、周回ウェブ14の外周側における端面部12の領域18は、ワークピースとワッシャ10の表面部との間隔が外周側からウェブ14に向けて増大するよう、ワークピース面に対して1.5〜2.5°の角度で傾斜している。
【００２１】
更に、図２の詳細図から明らかなとおり、ウェブ14はアールの付けられた略Ｖ字断面形状を有し、そのアール付き先端部20はワークピースを指向している。ウェブ14の側面部22, 24は、互いに80〜90°の角度をなしている。
【００２２】
本明細書は、本発明をワッシャに適用した実施例について説明したものである。しかしながら、ワッシャについて記述したと同様に、本発明をナットやブラインドリベットナット、又はボルトヘッドの底面に適用し、ワークピースに対向する端面部に対応する形状を持たせることも可能である。
【００２３】
本発明に係るワッシャは、単体では勿論、対応する結合部材に対して圧延、溶接、接着等によって一体化させた状態でも使用することができる。
【００２４】
言うまでもなく、本発明に係る端面部の形状は、ナット、ブラインドリベットナット又はボルトの製造に際して対応する端面部に直接的に形成することにより、特に安価に実現することが可能である。
【国際調査報告】
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