JP2013148188A - ワッシャ - Google Patents

Abstract

【課題】
ボルトなどの締め付けが終了したことを視覚的に把握できるほか、経年によるボルトなどの緩みも防止できるワッシャを提供すること。
【解決手段】
ワッシャをベース体１１と押圧板２１と弾性体３１で構成する。ベース体１１は、ボルトＢの軸部Ａを挿通可能な筒部１３と、該筒部１３の一端から外周側に展開するプレート１４と、を有する。押圧板２１は、プレート１４と対向する平面状で、筒部１３を挿通するための中孔２３を有する。弾性体３１は、プレート１４と押圧板２１の間に挟み込まれる。そして筒部１３の一端にツバ１６を設けて、ベース体１１と押圧板２１を一体化する。このワッシャを組み込んだボルトＢを締め付けると、やがて弾性体３１が外部に露出して、締め付けの終了を把握できる。さらに弾性体３１が劣化した場合でも、筒部１３の存在でボルトＢの緩みを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボルトの頭部やナットと接するように組み込むワッシャに関する。

ワッシャは、座金とも呼ばれる基礎的な機械要素で、ごく薄い円盤状で中心に孔があいており、ボルトやナットを用いて部品などを固定する際、ボルトの頭部やナットと接するように組み込む。ワッシャを組む込むことで、締め付けの後、部品などに作用する応力が緩和され、ボルトの頭部やナットの陥没を防止でき、経年によるボルトやナットの緩みを抑制できる。なおワッシャには様々な種類が存在しており、単純な平ワッシャのほか、弾性変形で反力を発生するスプリングワッシャや弾性ワッシャなども使用されている。

さらに特殊な機能を有するワッシャとして、後記特許文献のようなものが提案されている。この二件の特許文献は、ネジやボルトなどの締め付け状態を簡単に把握できることを目的としており、特許文献１の図１では、小ネジの頭部の下にゴム製のワッシャを組み込む構成が開示されている。小ネジを締め付けることでワッシャが押し潰され、小ネジからワッシャの外縁がはみ出すことで、締め付けの終了を視覚的に把握できる。そのほか特許文献１では、ワッシャにバネ部や可動片を組み込み、その変位を利用して締め付けを把握できる構成も開示されている。

また特許文献２では、ボルトやナットの締め付け忘れや締め付け不足を一見するだけで判断できる座金が開示されている。この座金は、いずれとも円盤状の座金ベースと押出用金具で構成され、その間にゲル状物質などの可塑材を挟み込んである。ボルトなどを締め付けると、座金ベースと押出用金具が押し潰され、座金ベースの漏出孔から可塑材が外部に漏れ出し、締め付けが終了したことを視覚的に把握できる。さらに、可塑材の物性や漏出孔の内径などを調整することで、適正なトルクで締め付けが終了したことを把握できる。

特開平６−２８０８３７号公報 特開２００５−１４０３１４号公報

特許文献１では、小ネジを締め付けることでワッシャが押し潰され、締め付けの終了を視覚的に把握できる。ただしワッシャがゴム製であれば、紫外線や化学物質などの影響を受けやすく、条件によっては短期間で劣化して、小ネジが緩む恐れがある。またワッシャにバネ部や可動片を組み込む構成についても、その変位量には限度があり、遠方からの視認性に課題が残り、大規模な建築などでは使用が難しい。

特許文献２では、可塑材を収容するため、座金ベースに円盤状の溝を形成してあるほか、座金ベースの側周面に複数の漏出孔を形成してあり、製造工程の複雑化が避けられず、製品価格の抑制が難しい。また可塑材は、座金ベースと押出用金具の間に挟み込まれており、可塑材が漏出孔から噴出した後も、座金ベースと押出用金具が密着しているとは限らない。そのため可塑材の漏出が続いた場合や、可塑材の劣化や収縮が進んだ場合、座金ベースと押出用金具に隙間が生じて、ボルトやナットが緩む恐れがある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、ボルトなどの締め付けが終了したことを視覚的に把握できるほか、経年によるボルトなどの緩みも防止できるワッシャの提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ボルトの軸部等を挿通可能な筒部と該筒部の一端から外周側に展開するプレートとからなるベース体と、前記プレートと対向し且つ前記筒部を挿通するための中孔を有する押圧板と、前記プレートと前記押圧板との間に挟み込まれ且つ圧縮でこれらの外縁から露出する弾性体と、を備え、前記筒部の両端のうち前記プレートの反対側には、前記押圧板の抜け出しを防止するツバを設けたことを特徴とするワッシャである。

本発明によるワッシャは、ベース体と押圧板と弾性体の三要素で構成される。ベース体と押圧板は、いずれとも従来のワッシャと同様の平面状で、対向するように配置され、これらの中心にはボルトの軸部などを差し込むことができる。また弾性体は、ベース体と押圧板の間に挟み込まれる。

ベース体は単純な平面状ではなく、円筒状の筒部と、その一端から外周側に展開する平面状のプレートと、で構成され、筒部の中にはボルトの軸部などを差し込むことができる。なお筒部の内径は、従来のワッシャの孔と同様、ボルトの軸部を無理なく差し込める大きさとする。またプレートの形状は自在だが、通常は単純な円盤状とする。

押圧板は、ベース体のプレートに対向する板で、その大きさはプレートとほぼ同一とする。また押圧板の中心付近には、ベース体の筒部を差し込むための中孔を設ける。中孔の内径は、筒部の外径よりもわずかに大きくする。そのため筒部を中孔に差し込むと、押圧板は、筒部に沿って自在に移動できる。

筒部を中孔に差し込むだけでは、押圧板は簡単にベース体から離脱できる。これを防止するため、筒部の端には外周側にせり出すツバを設ける。当然ながらツバは、プレートの反対側に位置する。ツバは、筒部を中孔に差し込んだ後、筒部の端部を塑性変形させて設けられ、以降、押圧板は、プレートとツバに挟まれた範囲を自在に移動でき、ベース体から離脱できない。

弾性体は、ゴムやゲルなどの変形性に優れた固体を用いており、プレートと押圧板の間に挟み込まれる。そのため、プレートと押圧板を押し付ける圧縮荷重が作用した際は、弾性変形による反力を発生して、従来の弾性ワッシャと同様の機能を発揮する。また弾性体は、単に反力を発生するだけではなく、圧縮荷重の増大に連れて平面状に広がっていき、一定の限度を超えると、プレートや押圧板の外縁から外部に露出する。なお弾性体は、圧縮荷重で内周側にも変形するが、これは筒部で規制される。

本発明によるワッシャにボルトなどの軸部を差し込み、ボルトの頭部やナットを締め付けていくと、徐々に弾性体が押し潰されていき、やがてプレートや押圧板の外縁から弾性体が露出し始める。これによって、締め付けが終了したことを視覚的に把握できる点は、前記の特許文献と同じである。当然ながら、弾性体の形状や材質などは、用途に応じて調整してあり、圧縮荷重が所定の大きさとなった際、弾性体が露出し始める。

なお弾性体の視認性を向上するため、反射材として金属粉を含有させることができ、また、蛍光塗料などで様々な着色を施すこともできる。さらに、弾性体を内周側と外周側の二重構造として、双方を異なる色彩とすると、締め付けの初期段階では、外周側の弾性体だけが露出して、締め付けトルクが適正となった際、初めて内周側の弾性体が露出して、より精密に作業を進めることができる。

ボルトの頭部と被固定物の間にワッシャを挟み込み、ボルトを締め付けていくと、弾性体のほか、プレートとツバを介して筒部も押し潰され、締め付けの後、ボルトの頭部と被固定物の間に筒部が挟み込まれる。そのため、経年などで弾性体が劣化がした場合でも、ボルトの頭部と被固定物の境界には、筒部が隙間なく挟み込まれており、ボルトの緩みを防止できる。

請求項２記載の発明は、プレートや押圧板の形状を限定するもので、プレートと押圧板のいずれか一方または両方の外縁には、対向する押圧板またはプレートに向けて突出する屈曲部を設けたことを特徴とする。屈曲部は、プレートや押圧板の外縁全周をある程度の角度で曲げて突出させたもので、その先端が対向する押圧板やプレートに接触することで、反力を発生する。そのためボルトを締め付けた際、屈曲部が相手方に接触しているならば、弾性体が劣化した場合でも、ボルトの頭部と被固定物の間に反力が作用して、ボルトの緩みを防止できる。

また屈曲部を設けることで、プレートと押圧板の外縁同士の隙間が狭くなる。そのため、押し潰された弾性体が屈曲部から外部に露出する際、必然的に薄く引き延ばされ表面積が増大して、弾性体の視認性が向上する。そのほか屈曲部については、対向する押圧板やプレートと常時接触している構成のほか、ボルトを締め付けていき、プレートと押圧板が接近した段階で接触し始める構成とすることもできる。

請求項１記載の発明のように、ワッシャをベース体と押圧板と弾性体で構成して、ボルトやナットの締め付けで弾性体を外部に露出させることで、締め付けが終了したことを視覚的に把握できる。この弾性体は、ゴムなどを素材としており、金属バネなどと比べて変形量が格段に大きく、遠方からの視認性にも優れており、様々な箇所で効果を発揮する。またベース体や押圧板は、プレス加工で成形可能で、製品価格を抑制できる。

さらに本発明は、中心を貫く筒部を有しており、ボルトの締め付け後、ボルトの頭部と被固定物の境界には、この筒部が隙間なく挟み込まれる。そのため弾性体が劣化した場合でも、ワッシャの厚さが縮小することはなく、ボルトの緩みを防止できる。なお本発明は、ツバによってベース体と押圧板が分離不能であり、使用時の取り扱いは従来のワッシャと全く同じである。

請求項２記載の発明のように、プレートと押圧板のいずれか一方または両方の外縁に屈曲部を設けることで、ボルトなどを締め付けた際、屈曲部が対向する押圧板やプレートと接触する。そのため締め付け後、弾性体が劣化した場合でも、ボルトの頭部と被固定物の間には、屈曲部の接触による反力が作用するため、ボルトの緩みを防止できる。そのほか、押し潰された弾性体が外部に露出する際、屈曲部を通過することで薄く引き延ばされ、表面積が増大する。そのため、弾性体が一段と視認しやすくなる。

本発明によるワッシャの形状例を示す斜視図と縦断面図である。 図１のワッシャの使用状態を示す斜視図である。 図１のワッシャの使用状態を示す縦断面図である。

図１は、本発明によるワッシャの形状例を示している。このワッシャは、ベース体１１と押圧板２１と弾性体３１の三要素で構成され、ベース体１１と押圧板２１は、いずれとも薄鋼板をプレス加工で成形した円盤状である。ベース体１１は、円筒形の筒部１３の下端から円盤状のプレート１４が半径方向に展開した形状で、筒部１３の内径は、従来のワッシャと同様、差し込まれるボルトＢの軸部Ａの外径よりもわずかに大きい。またプレート１４の外縁全周には、斜め上方に突出する屈曲部１５を設けてある。

押圧板２１は、ベース体１１と対になる円盤状で、ベース体１１の筒部１３を差し込むため、中心に中孔２３を設けてある。中孔２３の内径は、筒部１３の外径よりもわずかに大きい。また押圧板２１の外縁全周には、斜め下方に突出する屈曲部２５を設けてある。次に弾性体３１は、ゴムを環状に切り抜いたもので、同心円状で並ぶ内周部３３と外周部３４が一体となっている。なお内周部３３と外周部３４は、内部を含めて異なる色彩となっている。弾性体３１は、プレート１４と押圧板２１で挟み込まれ、且つ筒部１３の外周側から屈曲部１５、２５の内周側に収容される。

プレート１４の上面に弾性体３１を配置した後、筒部１３と中孔２３を同心に揃えて、押圧板２１をベース体１１に載せると、中孔２３から筒部１３の先端が突出する。この状態で筒部１３の上方を押し広げて下方に折り曲げると、図１の左下のように、ツバ１６が形成され、押圧板２１はベース体１１から離脱不能になり、ワッシャが完成する。ワッシャが完成すると、図１の右下の縦断面のように、ベース体１１と押圧板２１の屈曲部１５、２５同士が接触しており、ベース体１１と押圧板２１の間に弾性体３１が挟み込まれている。

縦断面で示すように、押圧板２１の中孔２３の内径は、筒部１３の外径よりもわずかに大きく、押圧板２１は、筒部１３を案内としてプレート１４とツバ１６で挟まれた範囲に限り、上下に移動できる。また上下の屈曲部１５、２５が接触しており、弾性体３１は完全に覆い隠されている。そして、ボルトＢの軸部Ａを筒部１３に差し込み締め付けていくと、やがて筒部１３が変形して、同時に押圧板２１が押し下げられ、圧縮された弾性体３１が水平方向に膨らみ、限度を超えると屈曲部１５、２５の外縁から外部に露出し始める。

図２は、図１のワッシャの使用状態を示している。この図では、鋼板などの被固定物ＦをボルトＢで据え付けることを想定しており、被固定物Ｆの上にワッシャを載置して、さらにワッシャの中心にボルトＢを差し込んでいる。ボルトＢを締め付ける前の時点では、ワッシャにはある程度の厚さがあり、ボルトＢが被固定物Ｆから大きく突出している。

ボルトＢを締め付けていくと、図２の中央のように、押圧板２１が徐々に押し下げられ、その外縁の屈曲部２５が押し広げられ、わずかに直径が大きくなる。さらに内部の弾性体３１が押し潰され、その外周部３４が屈曲部２５の外縁から露出する。ただしこの段階は、あくまでも締め付けの途中であり、ここで作業を終えてはならない。

ボルトＢを完全に締め付けると、図２の下方のように、押圧板２１がほぼ平面状になり、屈曲部２５の外縁からは、弾性体３１の外周部３４のほか内周部３３も露出する。内周部３３と外周部３４は、色彩が全く異なるため、この様子は外部から容易に把握できる。

このように、弾性体３１を内周部３３と外周部３４の二重構造とすることで、単にボルトＢの締め付けを視覚的に把握できるだけではなく、締め付けトルクが適正であることを視覚的に把握できるようになり、作業の信頼性が一段と向上するほか、後に、締め付け忘れなどを確認する際も、単に弾性体３１の色彩を把握すればよく、短時間で確実に行うことができる。

図３は、図１のワッシャの使用状態を縦断面で示している。この図では、コンクリートＣ中からスタッドボルトＳが垂直に突出しており、これを利用してコンクリートＣの表面に板状の被固定物Ｆを据え付けることを想定している。被固定物ＦにスタッドボルトＳを差し込み、さらにスタッドボルトＳにワッシャを差し込んだ後、ナットＮを螺合させる。そしてナットＮを締め付けていくと、徐々にワッシャが押し潰されていく。

ナットＮはツバ１６と接触しており、締め付けを開始すると、ツバ１６と隣接する筒部１３に圧縮荷重が作用する。これによって筒部１３の上方が外周側に押し広げられ、見かけ上、ツバ１６が外周側に延びていく。同時に、ツバ１６を介して押圧板２１が押し下げられ、連動して弾性体３１が押し潰され、水平方向に膨らんでいく。

プレート１４と押圧板２１の双方の屈曲部１５、２５の外縁同士は、ナットＮの締め付け前から接触しているが、押し潰された弾性体３１は、その境界をわずかに押し広げて外部に流出していく。その際、弾性体３１が薄膜化するため、表面積が増大して視認性に優れる。

弾性体３１のうち外周部３４は、締め付けの途中で完全に外部に露出してしまい、その後は内周部３３が露出していく。内周部３３と外周部３４の色彩を極端に変えることで、締め付けの途中であるか、または終了したかを簡単に把握できる。なお、単に締め付けの有無を確認できればよい場合、弾性体３１を内周部３３と外周部３４に区画する必要はなく、単純な環状としても構わない。

ナットＮを締め付けた後、被固定物ＦとナットＮの境界には、筒部１３が隙間なく挟み込まれている。また屈曲部１５、２５同士が接触している。そのため弾性体３１が劣化した場合でも、ワッシャの厚さが縮小することない。しかも締め付けによる圧縮荷重により、筒部１３や屈曲部１５、２５は、反力を発生するため、ナットＮが緩むことはない。

この図では、ベース体１１と押圧板２１の両方に屈曲部１５、２５を設けているが、これをいずれか一方だけとすることもできる。また屈曲部１５、２５は、ナットＮなどを締め付けることで、対向する押圧板２１やベース体１１と接触し始める構成とすることもできる。さらに、屈曲部１５、２５を一切設けない構成も可能である。

１１ ベース体
１３ 筒部
１４ プレート
１５ 屈曲部（ベース体側）
１６ ツバ
２１ 押圧板
２３ 中孔
２５ 屈曲部（押圧板側）
３１ 弾性体
３３ 内周部
３４ 外周部
Ａ 軸部
Ｂ ボルト
Ｃ コンクリート
Ｆ 被固定物
Ｎ ナット
Ｓ スタッドボルト

Claims (2)

1. ボルト（Ｂ）の軸部（Ａ）等を挿通可能な筒部（１３）と該筒部（１３）の一端から外周側に展開するプレート（１４）とからなるベース体（１１）と、
   前記プレート（１４）と対向し且つ前記筒部（１３）を挿通するための中孔（２３）を有する押圧板（２１）と、
   前記プレート（１４）と前記押圧板（２１）との間に挟み込まれ且つ圧縮でこれらの外縁から露出する弾性体（３１）と、
   を備え、
   前記筒部（１３）の両端のうち前記プレート（１４）の反対側には、前記押圧板（２１）の抜け出しを防止するツバ（１６）を設けたことを特徴とするワッシャ。
2. 前記プレート（１４）と前記押圧板（２１）のいずれか一方または両方の外縁には、対向する前記押圧板（２１）または前記プレート（１４）に向けて突出する屈曲部（１５、２５）を設けたことを特徴とする請求項１記載のワッシャ。

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