垫圈和紧固结构的制作方法

1.本发明涉及一种垫圈和紧固结构。

背景技术：

2.通常，当将被安装物安装到安装对象时使用螺栓或螺母。在这种情况下，尽管通过旋转螺栓或螺母进行紧固，但是不限定尺寸，并且螺栓或螺母的下面与被安装物的被安装面(座面)摩擦。随着强力紧固，摩擦被安装面的力增加；因此，当被安装面上被涂覆涂料时，涂料可能会被剥离，并且可能会摩擦涂料下的被安装面。
3.在这种情况下，被安装面变得粗糙，并且如果变得更糟，表面则变得凹凸不平。这样，使用螺栓或螺母安装的产品的商品价值会降低。
4.此外，为了维护等频繁地反复对螺栓或螺母进行松动和紧固，即使在这种情况下，被安装面也可能变得粗糙，并且可能需要更换构成被安装面的部分的部件，或者需要对被安装面进行清理修补。
5.作为解决该问题的手段之一，考虑通过在螺栓的头部或螺母与被安装面之间夹设平垫圈(平圆垫圈)进行紧固以避免直接接触。然而，实际上，当螺栓或螺母被强力紧固时，平垫圈也与螺栓或螺母共旋转，并且即使存在程度的差异，也存在着平垫圈损伤被安装面的风险。
6.因此，提出了在平垫圈与被安装面之间夹设橡胶垫圈进行紧固的方案(例如，参见专利文献1)。
7.引用文献列表
8.专利文献
9.专利文献1：jp 60-98210a

技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.然而，在专利文献1记载的技术中，需要橡胶垫圈那样的额外部件，并且部件数量增加。
12.因此，本发明的目的是提供一种在不增加部件数量的情况下在紧固和松动时不损伤被安装面的垫圈和紧固结构。
13.技术问题的解决方案
14.权利要求1的发明是一种被夹设在被安装物的被安装面与螺母或螺栓头部之间使用的垫圈，所述垫圈包括：垫圈主体；和中央凹部，其形成在所述垫圈主体的被安装面侧，其中，所述中央凹部的内形等于或大于所述螺母或所述螺栓头部的外形。这里，如图7的(a)～(c)所示，所述中央凹部包括不具有从平坦表面突出的部分而仅从平坦表面凹陷的凹部形状的凹部。
15.因此，当螺母或螺栓紧固和松动时，垫圈不共旋转，并且可以避免损伤被安装物的
被安装面。
16.如权利要求2所记载的，优选地，第一环状凸部形成在所述垫圈主体的被安装面侧，和所述中央凹部由所述第一环状凸部形成。
17.因此，所述中央凹部可以利用所述第一环形凸部容易地形成在所述垫圈主体的被安装面侧。
18.如权利要求3所记载的，优选地，所述垫圈与所述螺母或所述螺栓头部一体成型。
19.因此，由于所述垫圈是所述螺母或所述螺栓头部的一部分，因此操纵变得容易。
20.在这些情况下，如权利要求4所记载的，优选地，第二环状凸部形成在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧，和所述第二环状凸部的外形等于或小于所述螺母或所述螺栓头部的外形。
21.如权利要求5所记载的，优选地，所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧为平坦面。
22.如权利要求6所记载的，优选地，所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧的表面形成有从与该表面正交的方向观察时具有对应于所述螺母或所述螺栓头部的形状并且所述螺母或所述螺栓头部嵌合在其中的凹部。
23.因此，通过凹部避免了所述螺母或所述螺栓的空转。
24.如权利要求7所记载的，优选地，侧部凸部设置在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧的左右侧部的至少一者上，和所述侧部凸部的中心侧的侧面是限制所述螺母或所述螺栓旋转的面。
25.如权利要求8所记载的，优选地，侧部凸部设置在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧上的左右侧部，直线状的凹部形成在所述侧部凸部之间，和所述凹部的宽度等于或略微大于所述螺母或所述螺栓头部的宽度(所谓的两面宽度)。
26.另外，如权利要求9所记载的，优选地，所述侧部凸部形成为使得上面的高度沿着逆时针方向逐渐降低。
27.如权利要求10所记载的，优选地，所述第一环状凸部的高度约为0.2～1.0mm。
28.因此，加工变得容易。
29.如权利要求11所记载的，优选地，在所述垫圈主体的周围形成有紧固工具的嵌合部可脱离地嵌合到其中的花键形状或多边形形状的凹凸。
30.因此，紧固作业变得容易。
31.权利要求12的发明是一种紧固结构，其通过在被安装物的被安装面与螺母或螺栓头部之间夹设垫圈而安装，其中所述垫圈为如权利要求1～6中任一项所述的垫圈。
32.因此，在通过所述螺母或所述螺栓紧固和松动时，所述被安装物的被安装面不会被所述垫圈的共旋转损伤。此外，部件的数量没有增加。
33.通过相对于先前的不共旋转的垫圈(即，被安装面)应用不旋转的功能而获得权利要求13的发明。即，本发明提供一种紧固结构，其使用螺母和螺栓将被安装物固定到安装对象，其中所述紧固结构设置有：在所述螺母或所述螺栓头部中的一者的下侧的垫圈，其中直径大于所述螺母或所述螺栓头部的外形的中央凹部形成在所述螺母或螺栓头部的相反侧，和在所述螺母或所述螺栓头部中的另一者的下侧的另一垫圈，其中直线状的凹部形成在所述螺母或所述螺栓头部那侧，并且所述凹部的宽度等于或略微大于所述螺母或所述螺栓头部的宽度。
34.因此，在通过所述螺母或所述螺栓紧固和松动时，所述被安装物的被安装面不会被所述垫圈的共旋转损伤，同时避免了所述螺母或所述螺栓的空转。
35.权利要求14的发明是一种紧固结构，其使用螺母和螺栓将被安装物固定到安装对象，其中所述紧固结构设置有：在所述螺母和所述螺栓头部中的一者的下侧的第一垫圈，所述第一垫圈在所述螺母或所述螺栓头部那侧的正面和背面上形成有凹凸；和在所述第一垫圈和所述被安装物之间的第二垫圈；在所述第二垫圈中，在前端面上具有将要与所述第一垫圈的凹凸配合的凹凸的环状凹部形成在所述第一垫圈中，并且内形等于或大于所述螺母或所述螺栓头部的外形的中央凹部形成在所述被安装物那侧。
36.发明的有益效果
37.在本发明中，不仅可以在不增加部件数量的情况下避免在紧固和松动时损伤被安装物的被安装面，而且可以通过组合螺栓和螺母来避免在紧固和松动时螺栓头部的共旋转。
附图说明
38.图1是示出使用根据本发明实施方案1的垫圈的紧固结构的截面图。
39.图2是沿着图1的ii-ii线的截面图。
40.图3是沿着图1的iii-iii线的截面图。
41.图4是垫圈的上面侧的立体图。
42.图5是垫圈的下面侧的立体图。
43.图6的(a)、(b)和(c)分别是被安装面的擦伤的说明图。
44.图7的(a)、(b)和(c)分别是说明变形例的图。
45.图8是示出共旋转防止工具的示例的图。
46.图9是垫圈的下面侧的立体图。
47.图10是垫圈的上面侧的立体图。
48.图11是示出使用根据本发明实施方案2的垫圈的紧固结构的截面图。
49.图12是示出使用根据本发明实施方案1和2的垫圈的紧固结构的截面图。
50.图13是示出垫圈的其他实施方案的图。
51.图14的(a)、(b)和(c)分别是示出其他实施方案的图。
52.图15是使用市售的包括两片组的防松动垫圈的图。
53.图16的(a)、(b)、(c)和(d)是在使用根据本发明的垫圈作为被安装面sa的安装侧的垫圈的情况下的说明图。
54.图17的(a)和(b)是示出其他实施方案的图。
55.图18是根据图17的(a)和(b)所示的其他实施方案的垫圈的操作的说明图。
56.图19的(a)、(b)和(c)是示出其他实施方案的图。
57.图20是根据图19的(a)、(b)和(c)所示的其他实施方案的垫圈的使用的说明图。
具体实施方式
58.以下，参照附图说明根据本发明的实施方案，但本发明并不限于下述实施方案。
59.(实施方案1)
60.图1是示出使用根据本发明实施方案1的垫圈的紧固结构的截面图。图2是沿着图1的ii-ii线的截面图。图3是沿着图1的iii-iii线的截面图。图4是垫圈的上面侧的立体图。图5是垫圈的下面侧的立体图。
61.如图1～图5所示，根据本发明的垫圈1例如通过夹设在被安装到安装对象(未示出)上的被安装物s的被安装面sa与螺母2之间而使用。
62.在垫圈1中，在与被安装物s的被安装面sa接触的一侧形成有从环状且盘状的垫圈主体1a向被安装面sa突出的第一环状凸部3(下面3b)。形成这种构成的第一环状凸部3(下面3b)的原因在于，如果垫圈1与被安装物s的被安装面sa接触的第一面的中央部分附近为凹状，则可以避免垫圈1的中央部分与被安装物s的被安装面sa直接接触。
63.在第一环状凸部3(下面3b)中，形成有成为中央凹部的空间的内周壁面3a的内形(内径)等于或大于螺母2的外形。在垫圈主体1a的中心部分中形成有与螺母2螺合的螺纹棒4所贯通的中心孔1aa。第一环状凸部3的内周壁面3a优选与中心孔1aa同心。
64.另一方面，在垫圈1的与螺母2接触的一侧形成有从垫圈主体1a向螺母2突出的第二环状凸部5。第二环状凸部5的内周壁面5a与中心孔1aa的内周壁面连续。如图3所示，当用于紧固的螺母2具有六角形截面时，第二环状凸部5的外形的尺寸与平行的两面之间的间隔l(两面宽度)大致相同。第二环状凸部5所需要的最小直径等于螺母2的平行的两面的间隔l。
65.如图1所示，在通过螺母2的紧固状态下，螺母2的下面(被安装物s侧的面)仅与垫圈1的上面侧的狭窄的接触部分b(即，第二环状凸部5的上面5b)接触。另一方面，垫圈1的下面侧在具有内形等于或大于螺母2的外形的接触部分a(即，第一环状凸部3的下面3b)处与被安装面sa接触。
66.第二环状凸部5的外径r等于第一环状凸部3的内径r，或者第一环状凸部3的内径r大于第二环状凸部5的外径r。即，这些直径由下式(1)表示(参照图2和图3，r1》r1)。
67.r》r...(1)
68.尽管第一环状凸部3的内径r(凹状部分(中央凹部)的外径)被示为大于第二环状凸部5的外径r，但是内径r可以略微小于外径r。重要的是，凹状部分形成在垫圈2的被安装面sa侧的中央部分中，并且内径r和r1与外径r和r1的关系满足式(1)。
69.当夹着垫圈1相对于螺纹棒4紧固螺母2时，螺母2的下面在摩擦(滑动)垫圈1的上面(第二环状凸部5的上面5b)的同时被紧固；然而，垫圈1根本不与螺母2共旋转并且相对于被安装物s的被安装面sa保持静止。
70.由于垫圈1相对于被安装面sa保持静止，结果，垫圈1不会损伤被安装面sa。这一点在反复实验中也得到了证实。
71.垫圈1不与螺母2共旋转(即，螺母2在垫圈1的上面(第二环状凸部5的上面5b)上滑动，并且垫圈1的下面(第一环状凸部3的下面3b)根本不相对于被安装面sa滑动)的理由是由于以下原因(物理学原理)。
72.平滑的平面上的摩擦力f由下式(2)获得。
73.f＝μ
×
w...(2)
74.(μ：摩擦系数)
75.(w：接触的物体整体的压力)
76.从式(2)可以看出，摩擦力f仅与压力w有关并且与压力w成正比，而与接触部分的面积的大小无关。
77.因此，施加到接触部分b整体的摩擦力f1如下：
78.f1＝μ1(摩擦系数)
×
w1(螺母2的压力)，
79.施加到接触部分a整体的摩擦力f2如下：
80.f2＝μ2(摩擦系数)
×
w2(螺母2的压力)。
81.由于w1和w2是螺母2的压力，因此即使接触部分a和b的面积不同，w1和w2也相同，并且w1＝w2。由于与垫圈1接触的螺母2和被安装物s是由铁制造并且由相同材料制造，所以即使有少许的不同，摩擦系数μ1和μ2也认为彼此大致相等。因此，结果是f1＝f2。由于f1和f2具有相同的值，因此在以下的说明中，假设f1＝f2＝f。
82.但是，当紧固螺母2时(螺母松动时也同样适用)，垫圈1是否引起“共旋转”取决于通过与螺母2的接触部分b的摩擦力f1使垫圈2旋转的力(扭矩＝旋转力t1)与起到使垫圈1相对于被安装面sa不旋转作用的旋转阻力(t2)之间的大小差值。即，获得以下两式(3)。
[0083][0084]
这里，r1是接触部分b的平均半径(参照图3)，r1是接触部分a的平均半径(参照图2)。
[0085]
基于式(1)，由于r1大于r1，所以垫圈1的旋转阻力t2大于螺母2试图使垫圈1旋转的力t1，结果，仅螺母2旋转，而没有旋转垫圈1。
[0086]
当取t2与t1的比时，保持t2/t1＝r1/r1》1.0；然而，r1是由螺母2的尺寸基本确定的值，并且不会改变；因此，r1越大，垫圈1相对于被安装面sa就越牢固不旋转。
[0087]
除了使r1大于r1之外的理由之外，使垫圈1的下面中央为凹状的理由还如下。
[0088]
例如，在图6的(a)中，铺在螺母下面的是一般市售的外径略大、厚度略厚并且经过淬火的平垫圈(黑)。然后，在被安装面上涂覆涂料，并用螺栓的全安全限应力的力紧固。
[0089]
当松开紧固时，如图6的(b)所示，留下白螺母痕迹。如图6的(c)所示，当观察与被安装面上的垫圈的背面接触的部分时，可以看到该部分的中心孔周围的涂料剥落，并且应力集中其上。如图6的(c)所示，可以看到，涂料仅接触达到垫圈的内径和外径(用涂料示为圆形)之间的1/3左右(即，仅达到螺母覆盖的范围的附近)，并且没有其他压痕。
[0090]
这被考虑到是因为当紧固市售的平垫圈时，与被安装面接触并进行按压的部分集中在垫圈的中央部分，并且由于螺母的紧固使垫圈的中央部分略微挠曲，导致偏向的按压。这是不可避免的现象。
[0091]
下面的表1示出了紧固平垫圈(市售品：螺栓m16用、紧固扭矩300nm)时的“压痕”的大小的测量结果。
[0092]
表1
[0093]
材质等厚度(mm)外径(mm)压痕的最大直径(mm)钢(生材)2.531.525.0不锈钢33025.5钢(淬火)43125.1
不锈钢54526.5钢(淬火)64525.0
[0094]
如表1所示，与垫圈的尺寸和厚度无关，压痕的最大直径为25～26.5mm，其为六角形螺母的相对的面部间的尺寸(两面宽度)24mm和六角形螺母的相对的角部间的尺寸(对角距离)27.7mm的大致中间值。即，该值与螺母的平均尺寸相同。
[0095]
通过该实验可以看出，与垫圈1的直径的尺寸无关，垫圈实质上与被安装面接触的部分(抵接被安装面的部分)大致与螺母的尺寸相同，因此，r1和r1大致相同，并且螺母倾向于旋转垫圈的扭矩和垫圈抵抗而附着于被安装面的扭矩大致均衡，从而垫圈相对于被安装面旋转。这由共旋转(伴随旋转)的市售平垫圈证实。
[0096]
垫圈1被制造为在被安装面侧的面的中央设有凹状部分，以避免垫圈中央部分与被安装面sa的接触，并且使r1和r1具有不同的值，即，基于实验，r1大于上述的“压痕”(例如，m16大于26.5mm)。以这种方式制造的作为本发明产品的垫圈1具有非常简单的形状。
[0097]
此外，可以使垫圈1的接触部分a的面粗糙(即，触摸的感觉不光滑并粗糙)以故意增大摩擦系数。因此，存在着可以通过增大摩擦系数来减小垫圈1的外径的优势。
[0098]
对于第一环状凸部3和第二环状凸部5，凹凸各自的高度和深度可以为约0.2～1.0mm，并且如果为m16，则为约0.2～0.3mm即可。这几乎不会根据螺母的尺寸和垫圈的厚度而变化。只要是用手触摸就会感到突出或者用手触摸就会感到凹陷的程度的凹凸即可。
[0099]
总之，如果垫圈1的被安装面sa侧的中央部分“不接触”被安装面sa就可以发挥效果，并且因此不需要使凹凸很大。因此，环状凸部3和5的台阶部的角也不需要形成得尖锐。
[0100]
因此，由于接触部分b的内侧的凹状部分(中央凹部)的形状只需使得垫圈中央部分不与被安装面sa接触即可，如图7的(a)、(b)和(c)所示，可以形成不具有从平坦的表面突出的部分而仅为凹陷的凹部形状。在这些情况下，垫圈上面被示为平坦面。
[0101]
在图7的(a)所示的垫圈1a中，中央凹部1aa为具有一定深度的矩形截面的凹部形状，在图7的(b)所示的垫圈1b中，中央凹部1ba为中心部分具有一定深度并且外周部分为弧状的凹部形状，在图7的(a)所示的垫圈1c中，中央凹部1ca为具有靠近中心深度加深的三角形截面的凹部形状。另外，1ab、1bb和1cb是螺纹棒4所贯通的中心孔。
[0102]
作为重复实验的结果，可以确认的是，即使当第二环状凸部5的高度h(参照图4)为零时，即，即使当图3所示的高度h＝0mm并且垫圈的螺母2侧的面为平坦面时，通过使环状凸部3的尺寸r略微大于螺母(或螺栓头部)的外形也发挥出垫圈1的效果(即，尽管螺母2侧相对于垫圈1旋转，但垫圈1相对于被安装面sa不旋转的效果)。
[0103]
制造了用于m16的作为本发明产品的垫圈，并且实际上反复进行了几百次紧固和松动螺母的实验；然而，可以确认的是，作为本发明产品的垫圈从未相对于被安装面旋转(滑动)，而这是自然的物理现象。另外，尽管对被紧固件实施了动态测试(即，振动测试)，但从未发生过其中当松动时作为优先顺序的螺母先旋转并且垫圈相对于被安装面比螺母先旋转的现象。
[0104]
如上所述，作为本发明产品的垫圈1的结构非常简单，具有在紧固螺栓时保护被安装面sa而不会损伤被安装面sa的优异效果，并且由于制造成本便宜，所以具有非常大的经济效益。
[0105]
在使用螺栓和螺母进行紧固的情况下，当螺栓直径小时，可以用手固定螺栓头部，
当螺栓直径大时，则用于旋转螺母的扭矩也变大，从而螺栓头部的共旋转力也变大。在这种情况下，需要扳手等保持螺栓头部并且将该扳手的手柄抵靠在壁上或相邻的螺栓头部上，以防止螺栓头部的共旋转。
[0106]
然而，这样的操作并不简单，并且当共旋转力大时，上述扳手以强的力咬入壁或相邻的螺栓头部，在螺母的紧固结束后拆卸扳手需要大的力。例如，在约m36的情况下，为了移除扳手需要费时费力的锤击并且移除扳手，另外，还可能发生扳手弹跳。
[0107]
为了避免这样的情况，如图8所示的共旋转防止工具被设计并市售，然而，结构变得复杂，并且价格昂贵。
[0108]
因此，为了解决这样的问题，下面说明其中应用实施方案1的垫圈的功能，并且在垫圈的一个侧面额外地加工凹槽以提供防止螺栓头部的“共旋转”的功能的实施方案2。
[0109]
(实施方案2)
[0110]
如图9所示，在作为本发明产品的垫圈11中，在与被安装面sa接触的一侧，与实施方案1类似，具有凹陷的中央部分的环状凸部11b从垫圈主体11a突出设置。另一方面，如图10所示，在与被安装面sa接触的一侧的相反侧，沿着直径方向形成具有一定宽度的直线槽11c(直线状的凹部)。
[0111]
直线槽11c的宽度等于或略微大于六角形螺栓的头部的平行的两面之间的间隔l，并且具有其中嵌合用于紧固的六角螺栓的头部(或螺母)的尺寸。附图标记11d表示螺纹杆所贯通的中心孔。
[0112]
图11示出了其中垫圈11安装在螺栓12的螺栓头部12a与被安装物s之间的状态。在用于将被安装物s安装到安装对象u的紧固结构中，平垫圈14(市售品)安装到螺母13侧。如图12所示，可以使用根据实施方案1的垫圈1代替平垫圈14。
[0113]
如上所述，通过将垫圈11简单地配置在螺栓头部12a的下侧，即使旋转并紧固螺母13，螺栓12(螺栓头部12a)也不会共旋转。
[0114]
可以防止螺栓头部12a的共旋转的原理如下。当紧固螺母13时存在在物理学中广为人知的公式。
[0115]
t＝k
×w×
d(或w＝t/(k
×
d))
ꢀꢀꢀꢀ
...(4)
[0116]
(t：螺母的紧固扭矩(＝旋转螺母的力))
[0117]
(d：螺栓直径)
[0118]
(w：螺栓的紧固轴向力，即，将螺母压到被安装面的“压力”)
[0119]
(k：从“螺母下面与被安装面(座面)彼此摩擦的摩擦系数”和“螺母的母螺纹部与螺栓的公螺纹部彼此摩擦的摩擦系数”计算的物理常数。
[0120]
如果将两个摩擦系数计算为“相同”值μ，则可获得下式(5)。
[0121]
·
当μ＝0.05时：k＝0.079
[0122]
[0123]
相反，当用螺母13紧固螺栓12时，紧固扭矩的约50％被螺母13和被安装面之间的摩擦消耗，约40％被螺母13的母螺纹部与螺栓12的公螺纹部的摩擦消耗，并且约10％用于紧固力(螺栓轴向力)。这是关系者众所周知的物理知识。
[0124]
即，在螺栓头部“共旋转”的现象中，当用扭矩t紧固螺母时，如上所述，紧固扭矩的约40％被螺母13的母螺纹部与螺栓12的公螺纹部的摩擦消耗；因此“t
×
40％”的扭矩通过摩擦力传递到螺栓12的公螺纹部，这成为倾向于旋转螺栓12的螺栓头部12a的扭矩。
[0125]
如果该扭矩为t0，则获得下式(6)。
[0126]
t0＝t
×
0.4
ꢀꢀꢀꢀ
...(6)
[0127]
接着，从螺栓头部12a侧观察，其中在安装了根据实施方案2的垫圈11的状态下旋转并紧固螺母13的上述现象如下。
[0128]
当用扭矩t旋转螺母13侧时，通过t0(t
×
40％)的扭矩螺栓头部12a试图“共旋转”；然而，“共旋转”被设置在垫圈11中的直线槽11c阻止，螺栓头部12a不单独旋转，并且试图与垫圈11一体地共同旋转。
[0129]
另一方面，以与垫圈1的接触部分a的方式相同，在垫圈11中，附着于被安装面sa(为了防止垫圈11旋转)的力(防止旋转的扭矩t2)为来自上式(2)和(3)的t2＝(被安装面压力w)
×
(被安装面摩擦系数μ)
×
(距离r)。
[0130]
因此，当螺母13用扭矩t紧固时，t2(防止垫圈11旋转的扭矩)与t0(试图与垫圈11共旋转的扭矩)之比被表示如下：
[0131]
t2/t0＝(w
×
μ
×
r)/(t
×
0.4)
[0132]
其中由于“t
×
0.4”为来自式(6)～(4)的w＝t/(k
×
d)，所以
[0133]
＝[{t/(k
×
d))}
×
μ
×
r]/(t
×
0.4)
[0134]
＝(r
×
μ)/(0.4
×k×
d)。
[0135]
当r由直径d表示时，r＝d/2，因此获得下式：
[0136]
t2/t0＝(d
×
μ)/(0.8
×k×
d)
[0137]
根据式(5)，由于当摩擦系数μ＝0.05时k＝0.079，当摩擦系数μ＝0.1时k＝0.14，当摩擦系数μ＝0.2时k＝0.26，因此获得下式(7)。
[0138][0139]
根据上述计算，为了阻止螺栓头部12a的共旋转(即，为了使t2与t0之比为1.0以上的值)，即使在摩擦系数最小的不利情况下(式(7)的情况)，垫圈11的与被安装面sa接触的接触部分a侧的凹径仅需要大约为螺栓直径的1.3倍以上。
[0140]
当在m16的情况下进行计算，垫圈的凹径可以为21mm(＝16
×
1.3)以上。顺便说一下，由于用于市售的m16的垫圈的外径约为32mm，所以利用原样的外径尺寸在内侧形成这种凹径就足够了，并且即使需要也无需提供具有非常大的外径的垫圈。
[0141]
类似地，例如，在m36的情况下，由于必要的凹径大约为47mm并且一般市售的平垫圈的外径约为66mm，因此有充分的余量，可以说是同样的。
[0142]
如果将实施方案1和2成对组合和使用，如图12所示，即使紧固螺母13，但是两个垫
圈1和11不旋转，从而螺母13侧和螺栓头部12a侧的接触部分都不会损伤，并且垫圈1和11的接触部分被保护。另外，由于螺栓头部12a侧不共旋转，因此不需要特别的防旋转工具等，并且能够进行理想的螺栓紧固作业。
[0143]
如上所述，参照附图说明了本发明的实施方案，但在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种追加和变形。
[0144]
(i)例如，在图1所示的实施方案中，本发明适用于设置在螺母与被安装物的被安装面之间的垫圈，然而，本发明不限于此，并且可以同样适用于设置在螺栓头部与被安装物之间的垫圈。
[0145]
(ii)在图10所示实施方案中，为了防止螺母或螺栓相对于垫圈旋转，形成有其中使螺母或螺栓头部嵌合的直线槽11c；然而，如图13所示，代替形成这样的直线槽11c，在垫圈11a的表面上可以形成从与该表面正交的方向观察时具有对应于螺母或螺栓头部的形状(即，尺寸相同的尺寸形状)的六角形凹部11ac(或者，形成十二角形凹部(即，双六角形凹部)。这是因为，这样的凹部形状使得在制造过程中容易地通过按压等制造小直径螺栓。
[0146]
(iii)在图1～图7所示的实施方案中，使用“螺栓+垫圈”的组合，但如图14的(a)、(b)和(c)所示，即使当螺母或螺栓(螺栓头部)与垫圈一体成型时，这种情况也包含在本发明中。例如，如图14的(a)所示，可以将螺栓(螺栓头部)与垫圈一体成型以提供具有不旋转功能的六角形带头螺栓21。这里，螺栓头部为六角形截面的原因之一是防止用扳手等卡住当紧固螺母时的共同旋转。
[0147]
如果螺栓头部不旋转，则不需要扳手等的卡住，在保持不旋转功能时螺栓头部可以形成为圆形，如图14的(b)所示，也可以提供具有圆形头部的螺栓22。与加工具有六边形截面的头部相比，这种构成可以廉价地制造带头螺栓。形状可以不是完美的圆形，也可以是任何多边形。
[0148]
另外，由于设计可以自由变更，因此即使在外观上(例如，带有箭头等)希望将方向性赋予螺栓头部而完成紧固，也可以在不偏离初始的设定位置的情况下完成紧固。
[0149]
此外，可以将不旋转垫圈和六角形螺母一体成型，并且如图14的(c)所示设置在螺纹棒部分的中途以提供贯通螺栓23。当紧固螺栓时，不总是使用带头螺栓。在没有头部的一个贯通螺栓的两端设置螺母的情况很常见。在这种情况下，当为了紧固/松动而旋转一个螺母时，在另一端的螺母倾向于共同旋转，然而，如图14的(c)所示，获得了具有防止共同旋转的功能的螺母，并且利用价值增加。
[0150]
(iv)另一方面，如图15所示，在作为包括两片组的市售防松动垫圈、在其表面具有由倾斜面引起的凹凸的第一垫圈101、101(例如，参见jp s48-4142 b和gb 1043843 a)被安装在螺母13和被安装面sa之间并使用的情况下，当螺母13由于振动向松动侧旋转时，两个第一垫圈101彼此滑动，并且体积膨胀，因此螺母13不会松动。
[0151]
此时，由于第一垫圈101的凹凸而产生的痕迹形成为擦伤，并且安装面sa被损伤。另外，当被安装面sa硬到不会被擦伤的情况下，存在垫圈101相对于被安装面sa滑动而无法发挥防松功能的问题。
[0152]
在这种情况下，如图16的(a)～(d)所示，在两个垫圈之中，作为不旋转垫圈的第二垫圈1d可以作为安装在被安装面sa一侧的垫圈使用，并且背面(被安装面sa侧的面)的形状可以被设定为使得背面侧的第一环状凸部3的摩擦有效直径大于螺母13下面的有效直径。
即使第二垫圈1d的相对于被安装面sa的背面侧没有凹凸，但是第二垫圈1d也不会滑动，从而不会损伤被安装面sa。在第二垫圈1d的上面形成有凸部5a，其具有与第一垫圈101的凹凸啮合的凹凸。
[0153]
同时，即使当被安装面的硬度高并且被安装面不会被第一垫圈101的背面的凹凸卡住时(在这种情况下，垫圈的防松动不起作用)，由于第二垫圈1d的效果，垫圈也不会滑动，从而第一垫圈101的效果不会劣化。
[0154]
如上所述，通过使用作为不旋转垫圈的第二垫圈1d，床面(floor surface)的垫圈的外形变大，并且发挥有利的功能。即，第二垫圈1d的床面侧为平面，并且由于平面，所以感觉上第二垫圈1d容易滑动；然而，实际上，施加到被安装面的有效摩擦直径的尺寸的效果优于凹凸的摩擦力(＝摩擦有效直径小)的效果，并且第二垫圈1d不滑动。
[0155]
(v)如图9和图10所示，当与被安装面sa接触一侧相反的一侧设置有肩部11e(侧部凸部)以在直径方向上形成具有一定宽度的直线槽11c(直线状的凹部)时，如图17的(a)所示，期望垫圈11b的肩部11ba和11bb具有倾斜面的形状。
[0156]
用这种方式构成是因为，当垫圈被安装在螺栓头部12a的正下方时，在使用垫圈11(参照图9和图10)的情况下，可能不会实现图18的(a)所示的状态，相反，螺栓头部12a可能骑在肩部11e上以实现图18的(b)所示的状态，这要避免。这样发生了安装错误，因为从紧固螺母的一侧看不到螺栓头部12a(因为螺栓头部在床面的背侧，所以看不到螺栓头部)。在未注意到这一点的情况下，旋转螺母并按原样地结束紧固，从而获得图18的(b)所示的状态。在这种状态下，螺栓会因轻微的振动而瞬间松动。
[0157]
因此，例如，如图17的(a)所示，通过改良垫圈的形状，即使在螺母的紧固开始时，如图18的(b)所示，螺栓头部12a的角部位于垫圈11b的肩部11ba和11bb(侧部凸部)上，肩部11ba和11bb的上面为高度沿着逆时针方向(即，逆时针旋转方向)逐渐降低的倾斜面；因此，当螺母在紧固侧略微旋转时，在螺母紧固侧看不到的螺栓头部12a沿着倾斜面自动地共同旋转并滑动，并且可以平稳地嵌入正规位置(参照图18的(a))。
[0158]
这样的肩部(侧部凸部)不需要设置在垫圈的左右侧部上，并且可以仅设置在左右侧部的至少一者上。即，与图17的(b)所示的垫圈11c类似，肩部11ca可以仅设置在左右侧部的一者(一侧)上，并且性能不变。另外，肩部11ba、11bb和11ca的中心侧的侧面不需要是平面，并且可以是限制螺母或螺栓的旋转的面。另外，肩部的倾斜面的高度沿着逆时针方向逐渐降低。
[0159]
(vi)尽管在市售的螺纹紧固机中，反作用力支架是必不可少的，但是根据本发明的垫圈，例如，如图19的(a)、(b)和(c)所示，即使当螺母旋转时，垫圈1e也不旋转。即，如果在垫圈主体1b的整个外周上设置花键形状(或多边形形状)的凹凸部，并在在该部分接收反作用力，则如图20所示，固定到螺纹紧固机t的外侧罩ta嵌合到垫圈主体1b的外周的凹凸部，使得螺栓紧固作业可以使用螺纹紧固机t进行而不需要反作用力支架。因此，可以避免手被夹在反作用力支架中的情形。
[0160]
附图标记列表
[0161]
1,1a,1b,1c,1d,1e 垫圈
[0162]
1aa,1ba,1ca 中央凹部
[0163]
1a,1b 垫圈主体
[0164]
1aa,1ab,1bb,1cb 中心孔
[0165]
2 螺母
[0166]
3 第一环状凸部
[0167]
3a 内周壁面
[0168]
3b 下面
[0169]
4 螺纹棒
[0170]
5,5a 第二环状凸部
[0171]
5a 内周壁面
[0172]
5b 上面
[0173]
11,11a 垫圈
[0174]
11a,11aa 垫圈主体
[0175]
11b,11ab 环状凸部
[0176]
11c 直线槽
[0177]
11ac 凹部
[0178]
11d,11ad 中心孔
[0179]
11e,11ba,11bb,11ca 肩部
[0180]
12 螺栓
[0181]
12a 螺栓头部
[0182]
13 螺母
[0183]
21,22,23 螺栓
[0184]
a,b 接触部分
[0185]
h 高度
[0186]
l 间隔
[0187]
s 被安装物
[0188]
sa 被安装面
[0189]
r,r 距离
[0190]
u 安装对象

技术特征：

1.一种被夹设在被安装物的被安装面与螺母或螺栓头部之间使用的垫圈，所述垫圈包括：垫圈主体；和中央凹部，其形成在所述垫圈主体的被安装面侧，其中，所述中央凹部的内形等于或大于所述螺母或所述螺栓头部的外形。2.根据权利要求1所述的垫圈，其中，第一环状凸部形成在所述垫圈主体的被安装面侧，和所述中央凹部由所述第一环状凸部形成。3.根据权利要求1或2所述的垫圈，其中，所述垫圈与所述螺母或所述螺栓头部一体成型。4.根据权利要求1或2所述的垫圈，其中，第二环状凸部形成在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧，和所述第二环状凸部的外形等于或小于所述螺母或所述螺栓头部的外形。5.根据权利要求1、2或4所述的垫圈，其中，所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧为平坦面。6.根据权利要求1、2或4所述的垫圈，其中，所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧的表面形成有从与该表面正交的方向观察时具有对应于所述螺母或所述螺栓头部的形状并且所述螺母或所述螺栓头部嵌合在其中的凹部。7.根据权利要求1～3中任一项所述的垫圈，其中，侧部凸部设置在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧的左右侧部的至少一者上，和所述侧部凸部的中心侧的侧面是限制所述螺母或所述螺栓旋转的面。8.根据权利要求1～3中任一项所述的垫圈，其中，侧部凸部设置在所述垫圈主体的螺母或螺栓头部侧的左右侧部上，直线状的凹部形成在所述侧部凸部之间，和所述凹部的宽度等于或略微大于所述螺母或所述螺栓头部的宽度。9.根据权利要求7或8所述的垫圈，其中，所述侧部凸部形成为使得上面的高度沿着逆时针方向逐渐降低。10.根据权利要求2所述的垫圈，其中，所述第一环状凸部的高度约为0.2～1.0mm。11.根据权利要求1～10中任一项所述的垫圈，其中，在所述垫圈主体的周围形成有紧固工具的嵌合部可脱离地嵌合到其中的花键形状或多边形形状的凹凸。12.一种紧固结构，其通过在被安装物的被安装面与螺母或螺栓头部之间夹设垫圈而安装，所述垫圈为根据权利要求1～11中任一项所述的垫圈。13.一种紧固结构，其使用螺母和螺栓将被安装物固定到安装对象，所述紧固结构包括：在所述螺母或所述螺栓头部中的一者的下侧的垫圈，其中直径大于所述螺母或所述螺栓头部的外形的中央凹部形成在所述螺母或螺栓头部的相反侧，和在所述螺母或所述螺栓头部中的另一者的下侧的另一垫圈，其中直线状的凹部形成在所述螺母或所述螺栓头部那侧，并且所述凹部的宽度等于所述螺母或所述螺栓头部的宽度或者略微大于所述螺母或所述螺栓头部。
14.一种紧固结构，其使用螺母和螺栓将被安装物固定到安装对象，所述紧固结构包括：在所述螺母和所述螺栓头部中的一者的下侧的第一垫圈，所述第一垫圈在所述螺母或所述螺栓头部那侧的正面和背面上形成有凹凸；和在所述第一垫圈和所述被安装物之间的第二垫圈；其中，在所述第二垫圈中，在前端面上具有将要与所述第一垫圈的凹凸配合的凹凸的环状凹部形成在所述第一垫圈中，并且内形等于或大于所述螺母或所述螺栓头部的外形的中央凹部形成在所述被安装物那侧。

技术总结

本发明提供一种在不增加部件数量的情况下在紧固和松动时具有防旋转功能并且不损伤被安装面的垫圈，还提供通过应用防旋转功能来防止螺栓旋转的紧固结构。通过被夹设在被安装物(S)的被安装面(Sa)与螺母(2)或螺栓头部之间而使用垫圈(1)。第一环状凸部(3)形成在所述被安装面(Sa)那侧。所述第一环状凸部(3)的内形大于所述螺母(2)或所述螺栓头部的外形。形大于所述螺母(2)或所述螺栓头部的外形。形大于所述螺母(2)或所述螺栓头部的外形。