JPS6025648B2 - ヘリカル・コニカル・スプリング・ロツク・ワツシヤ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はへりカル・コニカル・スプリング・ロック・
ワッシャー、さらに詳述するならば、関連する昭和５世
王特許磯第１２９７０６号の「皿形ばね座金」が有する
効果をさらに発展させると共に製造原価の低減を一層配
慮しているヘリカル・コニカル・スプリング・ロック・
ワツシヤーに関する。

従来、スプリング・ロック・ワッシャーとして、矩形断
面を有するスプリング・ワツシヤー、コニカル・スプリ
ング・ワッシャ−、歯付き座金（ｌｎｔｅｍａｌｏｒＥ
ｘｔｅｍａＩＴｏｏｔｈＬｏｃｋＷａｓｈｅｒ）等があ
る。スプリング・ワッシャーは平鋼線を連続して螺旋状
に巻き、一巻き毎に切断して製作されるもので、緩み止
め座金として、材料費、および製造原価の面より最も安
価になる。

しかし、このスプリング・ワッシャーの緩み止め効果は
甚だしく疑問視され、ある自動車メーカにおいては全面
的に使用を廃止している。その理由はボルト・ナットの
締付け時における共廻りによる導入軸力の不安定と綿付
け後のばね効果の不足に起因するものと考えられるにあ
る。また、別の緩み止め座金として、鋼板より製作され
る皿ばね座金（ＣｏｎｉｃａｌＳｐｒｉｎｇＷａｓｈｅ
ｒ）、歯付座金（ｌｎｔｅｍａｌ ｏｒ ＥｘにｒＭＩ
Ｔｏｏｔｈ ＬｏｃｋＷａｓｈｅｒ）がある。

それ等は安定軸力導入と緩み止め効果は前述のスプリン
グ・ワッシャーのそれに優る点もあるが、しかし、材料
歩留まりが４０〜５０％に過ぎず、また、プレス作業に
なるため、製造原価は著しく高価になる俄点を有してい
る。この発明の目的は、コイル状帯鋼から螺旋状に巻き
付け、一巻き毎に切断して作り、材料の歩留まりを向上
し、また、大中に板淳を減少するにもかかわらず、ワッ
シャ・ボディへの打刻と＼板面に適当な轡曲形状を附与
することにより、全体的にばね圧を向上し、優秀な安定
軸力の導入と緩み止め効果を得させると共に大中な製造
原価低減をはかろうとするヘリカル・コニカル・スプリ
ング・ロック・ワツシヤーの提供にある。それらを課題
として、この発明のへりカル・コニカル・スプリング・
ロック・ワッシャーは、先ず、予めワッシャ−のりング
幅を有する帯状薄板材を長さ方向において湾曲し、リン
グ状にして切断され、上方および下方座面を有し、また
、そのリング幅方向において、その上方座面をふくらま
せ、かつ、その下方座面をへこませるように、湾曲され
たヘリカル・コニカル・ワツシヤ・ボディと、打刻に対
応する形状をやや縮少した突出部をその下方座面に突出
するように、そのワッシャ・ボディの上方座面に打刻さ
れ、また、ボルト・ナット等の締付け方向に緩やかな傾
斜内側面を、ボルト、ナット等の緩め方向に急な傾斜内
側面をそれぞれ有し、しかも、その上方座面にある閉口
底辺縁をそのワッシャ・ボディの外周緑に近接させ、か
つ、その上方座面にある開口尖緑をそのワッシャ・ボデ
ィの中心に向けてその外周縁に沿って円周方向に適宜の
間隔に配列された複数の三角錐状打刻とを含む構成にな
し、また、予めヮッシャーのリング幅を有する帯状薄板
材を長さ方向において湾曲し、リング状にして切断され
、上方および下方座面を有するヘリカル・コニカル・ワ
ッシャ・ボディと、打刻に対応する形状をやや縮小した
突出部をその下方座面に突出するように、そのワッシャ
・ボディの上方座面に打刻され、また、ボルト、ナット
等の締付け方向に緩やかな傾斜内側面を、ボルト、ナッ
ト等の緩め方向に急な煩斜内側面をそれぞれ有し、しか
も、その上方座面にある関口底辺緑をそのヮッシャ・ボ
ディの外周緑に近接させ、かつ、その上方座面にある開
ロ尖縁をそのワッシャ・ボディの中心に向けてその外周
緑に沿って円周方向に適宜の間隔に配列された複数の三
角錐状打刻と、そのワッシャ・ボディの轍方向に対する
コニカル角度よりも大きい角度に押し下げられて、その
ワッシヤ・ボディの内周に形成されたワッシャ・クラウ
ンとを含む構成になし、さらに、その板材の厚さの１／
４なし、し１′２の範囲の打刻深さでそれら三角錐状打
刻をそのヮッシヤ・ボディの上方座面に打刻する構成に
している。

以下、この発明に係るヘリカル・コニカル・スプリング
・ロック・ワツシヤーの望ましい具体例について、図面
を参照して説明する。

第１乃至４図を参照するに、この発明のへりカル・コニ
カル・スプリング・ロック・ワツシヤ−の具体例が全体
を符号１０で示されている。

このヘリカル・コニカル・スプリング・ロック・ワッシ
ャー１川ま、先ず、予めワッシャーのリング幅を有する
コイル状帯鋼材を連続的に螺旋状に巻き付け、一巻き毎
に切断してワツシヤ・ボディー１にする。しかも、その
ワツシヤ・ボディー１は、第３図に示されるように、上
方および下方座面１４，１５の外周側１４ａ，１５ａを
水平面に対して小角度を有する皿形に、また、上方およ
び下方座面１４，１５の中心側１４ｂ，１５ｂを水平若
しくは下方に轡曲させたワツシヤ・クラウン１６にそれ
ぞれ形成していると共に、第１，２および４図に示され
るように、ワツシヤ・ボディー１は両端面１２，１３に
へりカル曲げによる喰違いを生じている。さらに、その
ワッシャ・ボディ１１の上方座面１４には円周方向に適
宜の間隔を置かれた多数の三角錐状打刻２０が行なわれ
て、ヘリカル・コニカル・スプリング・ロック・ワツシ
ヤー１０１こ形成される。

それらの三角錐状打刻２川ま外周緑に偏ってワッシャ・
ボディー１の上方座面１４に行なわれ、ボルト、ナット
等の緒付け方向には緩やかな傾斜内側面１８をおよびボ
ルト、ナット等の緩め方向には急な煩斜内側面１９を有
している。また、その打刻２０は、ワツシヤ・ボディ１
１の上方座面１４にある自身の関口の底辺縁２１をワツ
シャ・ボディ１１の外周縁に近接させると共にその閉口
の尖緑２２をワッシャ・ボディ１１の中心に向け、しか
もワツシヤ・ボディ１１の外周縁に沿って円周方向に適
宜の間隔でワッシャ・ボディー１の上方座面１４に形成
されている。さらに、第３および４図から理解されるよ
うに、三角錐状打刻２０換言するならば、窪み状の三角
錐形酸打刻２川まワッシャ・ボディー１の外周縁側にお
いて深く、中心に向かって段々浅くなると共に細まり、
その尖端２２をワツシャ・ボディー１のリング幅の半分
附近にとどめている。さらにまた、打刻２川ま第４図に
示すように、穣やかな傾斜内側面１８の傾斜角（ボルト
・ナット等の綿付け回転方向における傾斜角）Ｑを４５
ｏ〜６０ｏの範図に、急な傾斜内側面１９の傾斜角（ボ
ルト、ナット等の締付け回転方向に対して逆方向におけ
る傾斜角）８を９０ｏ〜４５０の範囲になし、打刻深さ
ｔ３をコイル状帯鋼材の板厚ｔ，の１／４〜１／２の範
囲において、上方座面１４上に打刻されている。また、
上記打刻２０‘こ対応して、下方座面１５上に形成され
る突出部１７の外形は、打刻を形成するパンチ工具の下
型の窪みによって成型されるものであって打刻２０自身
の窪みよりも小さく形成されるが、しかし、然程正確さ
を要するものではない。

第５および６図は、板中Ｂを有する最尺またはフープ状
の平鋼板３川こ三角錐状打刻２０を形成する場合の応力
状況とそれによる板変形の状況を示すもので、平鋼板３
０の中立線ａから外側緑ｂ側に伸長するようにして、三
角錐状打刻２０を平鋼板３０の表面に適宜の間隔を置い
て、設けると、平鋼板３０は第４図に示すように、板厚
ｔ，から板厚りこ圧縮変形され、外側緑ｂの附近は平鋼
板３０の長さ方向において、大きく伸長され、また、中
立線ａの附近の伸びは零である。

従って、平鋼板３０は、第５図に示されるように、内側
緑ｃの外側に曲率中心を有するようにして、外側緑ｂが
内方に大きく轡曲させられ、中立線ａから内側縁ｃまで
の平鋼板３０の部分は第６図の応力線図に示すように、
中立線ａから内側縁ｃに向かって順次大きな圧縮応力を
受ける。この圧縮応力は中立線ａから内側緑ｃまでの平
鋼板３０の部分を裏面側に誉曲させ、ワッシャ−に形成
されたとき、第３図に示す板中方向の断面形状を有する
ワッシャ・クラウンを形成する。

そのような予備的打刻加工によって生じる平鋼板３０の
蜜曲性を利用することにより、この発明のへりカル・コ
ニカル・スプリング・ロック・ワッシャ１川ま通常のス
プリング・ワッシャ加工機の加工工程で製造されるスプ
リング・ワッシャ−よりもはるかに薄い平鋼板から容易
に製造できる。次に、第７図を参照して、この発明のへ
りカル・コニカル・スプリング・ロック・ワツシヤ−１
０を使用して、ボルト４０および座付きナット４１によ
り被締付け物４２を他の被締付け物（図示せず）に締め
付ける場合について述べる。

第７図において、左方断面は緒付け初期状態を、右方断
面は締付完了状態をそれぞれ示している。今、第７図左
方断面に示されるように、座付きナット４１が締付け初
期状態にあるならば、スプリング・ロック。ワッシャー
１川まその自由高さら（第３図参照）を高さｔ６まで押
し付けられ、スプリング・ロック・ワッシャ−１０の外
周および内周は共にワツシャ・ボディ１１の板中方向の
轡曲高さら‘こなって被締付け物４２の縦付け面４４に
接触する。そのナット４１の続付けトルクは締付け始め
からその縦付け初期状態まで極めて小さい。さらに、ナ
ット４１の締付けが進行すると、先ず、スプリング。

ロック・ワッシャー１０の下方座面１５上の突出部１７
の頂部が被綾付け物４２の締付け面４４に喰い込み、下
方座面１５の摩擦係数を著しく増大し、ナット４１の回
転によるスプリング・ロック・ワツシヤー１０の共廻り
を防止する。次いで、座付きナット４１が轡曲高さｔ５
によるワッシャ。ボディ１１の板中方向の複円周自由支
持はね反力および三角錐状打刻２０と突出部１７による
ばね力に抗して締付けを進行し、轡曲高さちが零になる
と、スプリング・ロック・ワッシャー１０‘ま平旦化し
、ナット座面４３と締付け面４４との間に圧着される。
この状態において、打刻２０の急な傾斜内側面１９の一
部は打刻形状によるばね力によりナット座面４３の外周
部に弾性的に喰い込み、縦付けを完了する（第７図右方
断面参照）。

さらに、この発明のへりカル・コニカル・スプリング・
ロックリワッシャー１０の機能を、従来の皿形ばね座金
、歯付き座金のそれらと比較して述べるに、従来の皿形
ばね座金においてはその座金の外周線が被締付け物の綿
付け座面に、またその座金の内周緑がナットのナット座
面にそれぞれ接触し、その座金のばね反力は単円周自由
支持ばねの作用をなすので、そのように、単円周自由支
持ばねとして要求されるその皿形ばね座金は板厚を厚く
せねばならない。

例えば、ＪＩＳの強度規格１の（引張強さ１００ｋ９／
柵）、寸法ＭＩ０（ねじ径１０肋）のボルト用の皿形ば
ね座金のための板厚は１．８肌程度を要求される。これ
に対して、この発明のへ１」カル・コニカル・スプリン
グ・ロック・ワッシャ−１川ま、第７図左方断面より容
易に理解されるように、板中方向の轡曲鏡貝５により複
円周自由支持ばね効果および小さな三角錐状打刻２０と
突出部１７によるばね反力の相乗効果により、板厚を薄
くできる。すなわち、この発明のスプリング・ロック・
ワッシャー１０はＪＩＳの強度規格ｌｍ、寸法ＭＩＯの
ボルト用皿形ばね座金に要求された板厚１．８側を１．
０〜０．８肋に減少できる。さらに、従来の皿形ばね座
金は締付け中の座金の下方座面と被統付け物の締付け面
との間の廻り止めおよび縦付け後の緩み止めの手段とし
て、ばね反力以外何等の有効な手段を施されていないの
に対し、この発明のへりカル・コニカル・スプリング・
ロック・ワッシャーＩ０‘ま、多数の三角錐状打刻２０
がヮッシャ・ボディ１１の上方座面１４に打刻され、そ
れらに対応して下方座面１５上に形成された突出部１７
が、ボルトの締付け中、彼緒付け物の締付け面に喰い付
くので、ワッシャー１０の下方座面と被締付け物の縦付
け面との間の摩擦係数を著しく高め、ナット若しくはボ
ルト座面の縦付けトルクによる共廻りを防止し、ナット
若しくはボルトの座面および被締付け物の緒付け面は、
緒付け初期において、ワッシャー１０の上方および下方
座面１４，１５の中間平坦部に接触し、また、稀付け終
期において、打刻２０の緩やかな傾斜面、すなわち、打
刻２０の緩やかな傾斜内側面１８に対応する緩やかな傾
斜外側面に沿って糟べり、安定したトルク係数を保持し
ながら締付けられ、かつ、締付け完了後において、打刻
２０の急な額斜面、すなわち、打刻２０の急な傾斜内側
面１９に対応する急な傾斜外側面の一部が経時変化によ
りナット若しくはボルト座面の外周部に僅かながら弾性
変形的および塑性変形的に喰い込むので、緩み止め効果
を十分に発揮する。また、従来の歯付き座金は鋭角的歯
緑の隅角によって、被締付け物の締付け座面に傷を発生
し、座金目身は歯形状による座面積を減少される偽点を
有している。さらにまた、従来の皿形ばね座金および歯
付き座金は、板金の打抜き加工により製造されるので、
その材料損失が５０〜６０％に達し、材料費が高くつく
と同時に、その製造がプレス作業によるため、工具費、
時間当り生産量の関係からそれらの製造原価を著しく高
くしている。

他方、この発明のへりカル・コニカル・スプリング・ロ
ック・ワッシャー１０は安い製造原価の従来のばね座金
の製造方法をそのまま使用でき、単に、その製造方法に
打刻装置を附加するのみで十分であり、板厚は従来の座
金のいづれよりも薄く、することができ製造原価を安く
し、しかも極めて優秀な緩み止め効果を有している。す
なわち、この発明のへＩＪカル・コニカル・スプリング
・ロック・ワツシヤー１川まボルト締付けにおいて、最
も重要な指定締付けトルクに対する指定軸力を安定させ
る効果および締付け後の外力による緩み止め効果に極め
て優れている。そのようなこの発明のスプリング・ロッ
ク・ワッシャー１０の指定締付けトルクに対する指定軸
力を安定させる効果および緩み止め効果が従来の平座金
、皿形ばね座金、外歯付き座金および内歯付き座金のそ
れらに比して優れていることは第８図より理解されるで
あろう。

すなわち、第８図は、この発明のスプリング・ロック・
ワツシヤ−、従来の平座金、皿形ばね座金、外歯付き座
金、内歯付き座金および座金なしの場合について、締付
けトルク６００ｋ９−仇時のボルト弾性伸び（鞠力）を
示すもので、同一トルクに対して本発明品は極めて安定
した藤力を導入し得ることを示すものである。第８図に
示した比較において、使用ボルトはＭＩＯ×８０および
使用ナットおよびボルトはＪＩＳ規格の強度区分をｌＩ
Ｔとしたものであり、被締付け物は一般構造用圧延鋼材
２種からなり、旋削表面仕上げ、また、使用されたこの
発明のへＩＪカル・コニカル・スプリング・ロック・ワ
ッシャーの厚さは１．０肋、従来の平座金の厚さは１．
５肋、皿形ばね座金の厚さは１．２側、外歯付き座金の
厚さは０．劫吻、内歯付き座金の厚さは０．９吻であっ
た。如上のこの発明によれば、ヘリカル・コニカル・ワ
ツシヤ・ボディが予めワツシヤーのリング幅を有する帯
状薄板材を長さ方向において湾曲し、リング状にして切
断され、上方および下方座面を有し、また、そのリング
幅方向において、その上方座面をふくらませ、かつ、そ
の下方座面をへこませるように湾曲されるか、さらには
、そのヘリカル・コニカル・ワツシヤ・ボディが予めワ
ツシヤーのリング幅を有する帯状薄板材を長さ方向にお
いて湾曲し、リング状にして切断され、上方および下方
座面を有し、しかも、そのワッシャ。

ボディの鞠方向に対するコニカル角度よりも大きい角度
に押し下げられたワッシャ・クラウンをそのワッシャ・
ボディの内周に形成し、加えて、複数の三角錐状打刻が
そのワッシャ・ボディの外周緑に沿って円周方向に適宜
の間隔で、そのワッシャ・ボディの上方座面に打刻され
ているので、材料の歩留まりが向上され、そのワッシャ
・ボディのそのリング幅方向の湾曲、換言するならば板
幅方向の湾曲による複円周自由支持はね効果が得られ、
大中な板厚減少にもかかわらず、全体的にばね圧が向上
され、ばらつきの極めて小さい優秀な安定軸力導入およ
び緩み止め効果が得られ、さらに、製造原価が大中に低
減される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るヘリカル・コニカル・スプリン
グ・ロック・ワッシャーの斜視図、第２図は第１図に示
したヘリカル・コニカル・スプリング・ロック・ワッシ
ャーを一部切欠断面して示した立面図、第３図は第２図
の切欠断面した部分の拡大断面図、第４図は第２図の両
端面の部分の拡大図、第５図は長尺若しくはフープ状の
平鋼板に適宜の間隔で三角錐状打刻を行なう場合の平面
図、第６図は第５図に示した平鋼板の打刻された部分の
応力状況を示す図、第７図は第１図のへりカル・コニカ
ル・スプリング・ロック・ワツシヤーの綿付け初期およ
び締付け完了を示す部分の縦断面図、第８図は締付けト
ルク６００ｋ９一肌時のボルトの弾性伸び（即ち導入軸
力）の比較図である。 １０……へＩＪカル・コニカル・スプリング・ロック・
ワツシヤー、１１……ワツシヤ・ボデイ、１２，１３・
・・・・・端面、１４・・・・・・上方座面、１５・・
・・・・下方座面、１６・・・・・・ワッシャ・クラウ
ン、１７・…・・下方座面上の突出部、２０・・・・・
・上方座面上の三角錐状打刻。 髪ノ図 第２図 第３図 第４図 笑う図 祭る図 繁７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予めワツシヤーのリング幅を有する帯状薄板材を長
   さ方向において湾曲し、リング状にして切断され、上方
   および下方座面を有し、また、そのリング幅方向におい
   て、その上方座面をふくらませ、かつ、その下方座面を
   へこませるように、湾曲されたヘリカル・コニカル・ワ
   ツシヤ・ボデイと、 打刻に対応する形状をやや縮小し
   た突出部をその下方座面に突出するように、そのワツシ
   ヤ・ボデイの上方座面に打刻され、また、ボルト、ナツ
   ト等の締付け方向に緩やかな傾斜内側面を、ボルト、ナ
   ツト等の緩め方向に急な傾斜内側面をそれぞれ有し、し
   かも、その上方座面にある開口底辺縁をそのワツシヤ・
   ボデイの外周縁に近接させ、かつ、その上方座面にある
   開口尖縁をそのワツシヤ・ボデイの中心に向けてその外
   周縁に沿つて円周方向に適宜の間隔に配列された複数の
   三角錐状打刻とを含むヘリカル・コニカル・スプリング
   ・ロツク・ワツシヤー。 ２ そのヘリカル・コニカル・ワツシヤ・ボデイが板厚
   ０．８〜１．０ｍｍを有する帯状鋼材からなり、そして
   、 その三角錐状打刻がその鋼材の板厚の１／４ないし
   １／２の範囲の打刻深さでそのワツシヤ・ボデイの上方
   座面に打刻されるところの特許請求の範囲第１項記載の
   ヘリカル・コニカル・スプリング・ロツク・ワツシヤー
   。 ３ 予めワツシヤーのリング幅を有する帯状薄板材を長
   さ方向において湾曲し、リング状にして切断され、上方
   および下方座面を有するヘリカル・コニカル・ワツシヤ
   ・ボデイと、 打刻に対応する形状をやや縮小した突出
   部をその下方座面に突出するように、そのワツシヤ・ボ
   デイの上方座面に打刻され、また、ボルト、ナツト等の
   締付け方向に緩やかな傾斜内側面を、ボルト、ナツト等
   の緩め方向に急な傾斜内側面をそれぞれ有し、しかも、
   その上方座面にある開口底辺縁をそのワツシヤ・ボデイ
   の外周縁に近接させ、かつ、その上方座面にある開口尖
   縁をそのワツシヤ・ボデイの中心に向けてその外周縁に
   沿つて円周方向に適宜の間隔に配列された複数の三角錐
   状打刻と、 そのワツシヤ・ボデイの軸方向に対するコ
   ニカル角度よりも大きい角度に押し下げられて、そのワ
   ツシヤ・ボデイの内周に形成されたワツシヤ・クラウン
   とを含むヘリカル・コニカル・スプリング・ロツク・ワ
   ツシヤー。 ４ そのヘリカル・コニカル・ワツシヤ・ボデイが板厚
   ０．８〜１．０ｍｍを有する帯状鋼材からなり、そして
   、 その三角錐状打刻がその鋼材の板厚の１／４ないし
   １／２の範囲の打刻深さでそのワツシヤ・ボデイの上方
   座面に打刻されるところの特許請求の範囲第３項記載の
   ヘリカル・コニカル・スプリング・ロツク・ワツシヤー
   。