特開 2024-17088 締結部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024017088

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】締結部材

(51)【国際特許分類】

   F16B 31/02 20060101AFI20240201BHJP

   F16B 37/00 20060101ALI20240201BHJP

   F16B 41/00 20060101ALI20240201BHJP

   F16B 35/00 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

F16B31/02 Z

F16B37/00 Z

F16B41/00 A

F16B35/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119491

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小杉 正則

(57)【要約】

【課題】比較的体格の大きな検出装置を配設可能な締結部材を提供する。
【解決手段】六角ナットであるホイールナット２０のナット本体部２１の座面２１ｂと反対側に形成された筒状部２２は、筒状部２２の外形が、ナット本体部２１の二面幅以下とされている。筒状部２２は、円筒とされており、内部空間Ｃに磁気センサ含む検出装置１００が配設される。ナット本体部２１の二面幅に適合するレンチによって、筒状部２２にトルクが加わらないので、筒状部２２の厚みを薄くでき、内部空間Ｃを大きくできる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

六角ナットの座面と反対側、あるいは、六角ボルトのネジ部と反対側に形成された筒状部を有し、
前記筒状部は、前記筒状部の外形の大きさが前記六角ナットあるいは前記六角ボルトの二面幅以下であり、かつ、前記二面幅に適合するレンチによって締め付けトルクが加わらない形状とされている、締結部材。

【請求項2】

前記筒状部の内部空間に、センサを含む検出装置が設けられる、請求項１に記載の締結部材。

【請求項3】

前記筒状部は、円筒である、請求項１または請求項２に記載の締結部材。

【請求項4】

前記検出装置は、通信部と電源部を含む、請求項２に記載の締結部材。

【請求項5】

前記検出装置は、封止用樹脂によって封止されている、請求項２に記載の締結部材。

【請求項6】

前記筒状部は、前記六角ナットあるいは前記六角ボルトと異なる部材で形成されており、前記筒状部は、前記六角ナットあるいは前記六角ボルトに固定される、請求項１または請求項２に記載の締結部材。

【請求項7】

前記筒状部は、樹脂から形成されている、請求項６に記載の締結部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、締結部材に関する。

【背景技術】

【0002】

特表２０１７－５２９４９９号公報（特許文献１）には、ナット、特に車両用のホイールナットまたはアクスルナットであって、センサ素子が内部に配設される凹部を備えたナットが開示されている。この特許文献１に記載されたナットでは、ナット本体のレンチ面に凹部が形成され、その中にセンサ素子と、センサ素子の信号を無線で送信する送信ユニットが配設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１７－５２９４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ナット本体のレンチ面の面積は限られ、また、レンチ面の強度を確保するため、レンチ面に形成する凹部を大きくすることは難しい。このため、レンチ面に形成した凹部内にセンサ素子等の検出装置を配設する場合、検出装置の体格を小さくする必要がある。このため、比較的体格の大きな検出装置をナット等の締結部材に配設可能な締結部材の構成が望まれている。

【0005】

本開示の目的は、比較的体格の大きな検出装置を配設可能な締結部材を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る締結部材は、六角ナットの座面と反対側、あるいは、六角ボルトのネジ部と反対側に形成された筒状部を有する。筒状部は、筒状部の外形の大きさが六角ナットあるいは六角ボルトの二面幅以下であり、かつ、二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない形状とされている。好ましくは、締結部材の筒状部の内部空間に、センサを含む検出装置が設けられていてもよい。

【0007】

六角ナットの座面と反対側、あるいは、六角ボルトのネジ部と反対側に形成された筒状部は、筒状部の外形の大きさが六角ナットあるいは六角ボルトの二面幅以下とされており、かつ、二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない形状とされている。レンチを用いて締結部材を締め付ける際に（あるいは、緩める際に）、筒状部にトルクが加わらないので、筒状部の厚みを薄くすることができ、筒状部の内部空間を比較的大きくできる。したがって、検出装置の体格が比較的大きな体格であっても、この内部空間に検出装置を配設することが可能になる。なお、本開示において、「座面」とは、「六角ナットの締め付けのとき、直接力を受ける面の部分」であり、たとえば、六角ナットと被締結部材（被締結要素）が接触する面である。

【0008】

好ましくは、筒状部は円筒であってよい。
筒状部が円筒であれば、レンチによるトルクが筒状部に加わることを、より確実に抑制することができる。

【0009】

好ましくは、検出装置は、通信部と電源部を含んでもよい。
検出装置が、通信部と電源部を備え、その体格が比較的大きくなっても、筒状部の内部空間に検出装置を配設することができる。

【0010】

好ましくは、検出装置は、封止用樹脂によって封止されていてもよい。
この構成によれば、検出装置が樹脂によって封止されるので、検出装置を保護することができる。

【0011】

好ましくは、筒状部は、六角ナットあるいは六角ボルトと異なる部材で形成されており、筒状部は、六角ナットあるいは六角ボルトに固定されていてもよい。

【0012】

たとえば、筒状部を樹脂から形成することにより、検出装置が通信部を備えている場合、電波を伝え易くできる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、比較的体格の大きな検出装置を配設可能な締結部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１に係る締結部材（ホイールナット）によって締結された車輪１０を示す側面図である。

【図2】ホイールの締結部の断面図である。

【図3】ホイールナットの上面図である。

【図4】検出装置の構成の一例を示す図である。

【図5】変形例１のホイールナットを示す斜視図である。

【図6】（Ａ）および（Ｂ）は、変形例１のホイールナットの断面図である。

【図7】変形例２におけるホイールナットの断面図である。

【図8】変形例３におけるホイールナットの断面図である。

【図9】変形例４におけるホイールナットの上面図である。

【図10】変形例５におけるホイールナットの斜視図である。

【図11】実施の形態２に係る締結部材（ホイールボルト）を用いた、ホイールの締結部の断面図である。

【図12】ホイールボルトの上面図である。

【図13】（Ａ）および（Ｂ）は、ホイールボルトの断面図である。

【図14】（Ａ）および（Ｂ）は、変形例６に係るホイールボルトの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0016】

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態（実施の形態１）に係る締結部材（ホイールナット）２０によって締結された車輪１０を示す側面図である。車輪１０は、ホイール１１と、ホイール１１に取り付けられるタイヤ１２とを含む。ホイール１１には、車両のハブ（車軸）４０に設けたハブボルト２５が挿通されるホイール孔１１ａ（図２参照）が設けられており、複数（図１では５つ）のホイールナット２０をハブボルト２５に螺合することにより、ホイール１１がハブに締結される。なお、ホイールナット２０の個数は上記の例に限られず、たとえば、４個、６個、８個、あるいは１０個であってもよい。

【0017】

ホイール１１（車輪１０）は、所定のピッチ円（図１の一点鎖線を参照）上において、ホイールナット２０により、ハブ４０に締結されている。なお、ピッチ円直径（ＰＣＤ：Pitch Circle Diameter）の大きさは、任意であってよく、たとえば、１１４．３ｍｍであってよく、２７５ｍｍであってよい。

【0018】

図２は、ホイール１１の締結部の断面図である。図２に示すようにハブボルト２５は、ハブ（車軸）４０に設けられている（ハブボルト２５は、ハブ４０に固定されている）。ハブボルト２５の先端面には、磁石４００が設けられている。磁石４００はハブボルト２５の先端面に接着等によって固定されておりハブボルト２５の軸方向に直交する方向にＮ極とＳ極を備える。

【0019】

ホイールナット２０は、六角ナットであり、ナット本体部２１と筒状部２２から形成されている。筒状部２２は、ナット本体部２１の座面２１ｂと反対側に形成されている。座面２１ｂは、ナット本体部２１とホイール１１との接触面である。本実施の形態において、筒状部２２には、一体的に、天井部２３が形成されており、所謂、袋ナットの形状をなしている。筒状部２２の内面（内側面）２２ａと天井部２３の内面（天井面）２３ａとに囲まれた空間（筒状部２２の内部空間）Ｃに、検出装置１００が配設されている。検出装置１００は、天井部２３の天井面２３ａに取り付けられて（接着されて）いる。本実施の形態において、ホイール１１とナット本体部２１の接触面は平面であり、座面２１ｂが平面座である例を示している。しかし、ホイール１１とナット本体部２１の接触面の形状は任意であり、たとえば、座面２１ｂの形状は、球面座であってもよく、テーパー座であってもよい。また、座面２１ｂ（ナット本体部２１）とホイール１１との間に座金（ワッシャ）が介在してもよい。

【0020】

図３は、ホイールナット２０の上面図である。（図３は、図２の矢印Ａから見た図である。）本実施の形態において、筒状部２２は円筒である。筒状部２２の外形の直径ｄは、ホイールナット２０（ナット本体部２１）の二面幅Ｗ以下とされている。また、筒状部２２の内側面２２ａは、ナット本体部２１に形成されたネジ部２１ａの径より大きな径を有し、筒状部２２の（径方向の）厚みは、ナット本体部２１の（径方向の）厚みより、小さくなっている。

【0021】

図４は、検出装置１００の構成の一例を示す図である。検出装置１００は、磁気センサ１と、処理装置２と、通信部３と、電源部４とを備える。

【0022】

磁気センサ１は、たとえば、磁気抵抗効果素子（ＭＲ（Magneto Resistive）センサ素子）を用いた磁気センサであってよい。磁気センサ１は、磁気（磁界）の検出方向と磁石４００の磁界の方向との相対的な角度に応じた出力信号を出力する。処理装置２は、磁気センサ１の出力信号（磁気検出信号）に基づいて、ホイールナット２０の締結状態を判定する。処理装置２は、たとえば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを備えてよい。通信部３は、処理装置２の処理結果または処理結果に基づく情報を、無線通信により、外部機器（たとえば、車両に設けた制御装置）に送信する。電源部４は、磁気センサ１、処理装置２、および、通信部３の各々に電力を供給する。

【0023】

本実施の形態によれば、ホイールナット２０は、ナット本体部２１の座面２１ｂと反対側に形成された筒状部２２を有する。筒状部２２は円筒であり、筒状部２２の直径ｄは、ホイールナット２０（ナット本体部２１）の二面幅Ｗ以下とされている。筒状部２２の外形の大きさがナット本体部２１の二面幅Ｗ以下とされ、かつ、筒状部２２が円筒であるため、ナット本体部２１の二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない形状とされているので、レンチを用いてホイールナット２０を締め付ける際に（あるいは、緩める際に）、筒状部２２にレンチのトルクが加わらない。このため、筒状部２２の厚みを薄くすることができ、内部空間Ｃを大きくすることが可能になり、検出装置１００の体格が比較的大きくても、内部空間Ｃに検出装置１００を配設することができる。

【0024】

（変形例１）
図５は、変形例１のホイールナット３０を示す斜視図である。変形例１のホイールナット３０は、ナット本体部３１の座面と反対側に筒状部３２が形成されている。筒状部３２は円筒であり、その直径はナット本体部３１の二面幅以下とされている。図６は、変形例１のホイールナット３０の断面図である。図６（Ａ）に示すように、ホイールナット３０の筒状部３２は、上方が開放された円筒から形成されている。筒状部３２の内側面３２ａは、ナット本体部３１に形成されたネジ部３１ａの径より大きな径を有し、筒状部３２の（径方向の）厚みは、ナット本体部３１の（径方向の）厚みより、小さくなっている。

【0025】

図６（Ｂ）は、ホイールナット３０に検出装置１００を取り付ける一例を示しており、内部空間Ｃに、検出装置１００を樹脂モールドにて固定した例である。検出装置１００を内部空間Ｃに配置し、たとえば、エポキシ樹脂（封止用樹脂）５５を用いて封止するとともに、筒状部３２に接着して固定する。なお、符号５０は、蓋部材である。蓋部材５０は、なくてもよい。

【0026】

変形例１では、上記実施の形態と同様な作用効果を奏するとともに、検出装置１００を封止用樹脂を用いて封止しているので、検出装置１００の保護を行うことができる。

【0027】

（変形例２）
図７は、変形例２におけるホイールナット６０の断面図である。変形例２のホイールナット６０は、ナット本体部６１の座面と反対側に筒状部６５が形成されている。筒状部６５は円筒であり、その直径はナット本体部６１の二面幅以下とされている。ホイールナット６０の筒状部６５は、上方が開放された円筒から形成されている。筒状部６５の内側面６５ａは、ナット本体部６１に形成されたネジ部６１ａの径より大きな径を有し、筒状部６５（径方向の）厚みは、ナット本体部６１の（径方向の）厚みより小さくなっている。

【0028】

この変形例２において、筒状部６５の材質は、ナット本体部６１の材質と異なる。たとえば、筒状部６５の材質は樹脂であり、ナット本体部６１の材質は鋼である。なお、樹脂としては、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）であってよい。樹脂から形成した筒状部６５をナット本体部６１に固定（接着）することにより、ホイールナット６０が形成される。筒状部６５を樹脂から形成することにより、検出装置１００の通信部３が用いる電波を伝え易くすることができる。なお、筒状部６５は、ナット本体部６１と異なる金属（たとえば、アルミニウム）から形成されてもよい。

【0029】

（変形例３）
図８は、変形例３におけるホイールナット７０の断面図である。変形例３のホイールナット７０は、ナット本体部７１の座面と反対側に筒状部７５が形成されている。筒状部７５は円筒であり、その直径はナット本体部７１の二面幅以下とされている。ホイールナット７０の筒状部７５は、天井面７５ｂを有するキャップ状とされている。筒状部７５の内側面７５ａは、ナット本体部７１に形成されたネジ部７１ａの径より大きな径を有し、筒状部７５（径方向の）厚みは、ナット本体部７１の（径方向の）厚みより小さくなっている。

【0030】

この変形例３において、筒状部７５の材質は、変形例２と同様に、樹脂である。筒状部７５を樹脂から形成することにより、検出装置１００の通信部３が用いる電波を伝え易くすることができる。

【0031】

（変形例４）
図９は、変形例４におけるホイールナット８０の上面図である。変形例４のホイールナット８０は、ナット本体部８１の座面と反対側に筒状部８２が形成されている。筒状部８２は７角形の角筒であり、その外形の大きさはナット本体部６１の二面幅Ｗ以下とされている。筒状部８２には天井部８３が形成されており、筒状部８２の内側面８２ａは、ナット本体部８１に形成されたネジ部８１ａの径より径方向に大きく、筒状部８２の厚みは、ナット本体部８１の厚みより小さくなっている。

【0032】

変形例４において、筒状部８２の外形の大きさは、ナット本体部６１の二面幅Ｗ以下とされており、かつ、筒状部８２は７角形の角筒とされ、筒状部８２の（７角形の）２個の面が、同時に、ナット本体部８１のレンチ面と平行になることがなく、ナット本体部８１の二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない形状とされている。したがって、レンチを用いてホイールナット８０を締め付ける際に（あるいは、緩める際に）、筒状部８２にレンチのトルクが加わらない。このため、筒状部８２の厚みを薄くすることができ、内部空間を大きくすることが可能になり、検出装置１００の体格が比較的大きくても、内部空間に検出装置１００を配設することができる。なお、角筒である筒状部８２の多角形の辺の数は、７でなくともよい。たとえば、５角形、８角形、１１角形等、ナット本体部８１の二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない、他の多角形であってよい。

【0033】

（変形例５）
図１０は、変形例５におけるホイールナット９０の斜視図である。変形例５のホイールナット９０は、ナット本体部９１の座面と反対側に筒状部９２が形成されている。筒状部９２は円筒であり、その直径はナット本体部９１の二面幅以下とされている。ホイールナット９０の筒状部９２は、上方が開放された円筒から形成されている。筒状部９２の内側面は、ナット本体部９２に形成されたネジ部の径より大きな径を有し、筒状部６５（径方向の）厚みは、ナット本体部６１の（径方向の）厚みより小さくなっている。

【0034】

変形例５において、筒状部９２には、切り欠き部９５が形成されている。この切り欠き部９５によって、筒状部９２の軽量化を図れるとともに、検出装置１００の通信部３で用いる電波を伝え易くすることができる。なお、切り欠き部９５に代えて、あるいは、加えて、筒状部９２に、孔を形成するようにしてもよい。

【0035】

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る締結部材（ホイールボルト）１１０を用いた、ホイール１１の締結部の断面図である。実施の形態２は、ホイール１１をホイールボルト１１０によってハブ４０に締結する構造である。ハブ４０には、ホイールボルト１１０が螺合するネジ穴４１が形成されており、ネジ穴４１にホイールボルト１１０のネジ部１１１ａを螺合し、締め付けることにより、ホイール１１がハブ４０に締結される。

【0036】

ホイールボルト１１０は、六角ボルトであり、ボルト本体部１１１とネジ部１１１ａと筒状部１１２から形成される。筒状部１１２は、ネジ部１１１ａと反対側に形成されている。ホイールボルト１１０の筒状部１１２は、上方が開放された円筒から形成されており、筒状部１１２の内側面１１２ａに囲まれた空間（内部空間）Ｃに、加速度センサを含む検出装置２００が配設されている。検出装置２００は、ボルト本体部１１１の頂面に取り付けられて（接着されて）いる。

【0037】

図１２は、ホイールボルト１１０の上面図である。筒状部１１２は円筒であり、筒状部１１２の外形の直径ｄは、ホイールボルト１１０（ボルト本体部１１１）の二面幅Ｗ以下とされている。筒状部１１２の（径方向の）厚みは、内部空間Ｃを大きくできるよう、比較的小さい（薄い）ものとされている。

【0038】

図１３は、ホイールボルト１１０の断面図である。図１３（Ａ）に示すように、ホイールボルト１１０の筒状部１１２は、上方が開放された円筒から形成されており、筒状部１１２の内側面１１２ａで囲まれた空間に、内部空間Ｃを有している。図１３（Ｂ）は、ホイールボルト１１０に検出装置２００を取り付ける一例を示しており、内部空間Ｃに、検出装置２００を樹脂モールドにて固定した例である。検出装置２００を内部空間Ｃに配置し、たとえば、エポキシ樹脂（封止用樹脂）１０５を用いて封止するとともに、筒状部１１２およびボルト本体部１１１に接着して固定する。筒状部１１２の材質は、樹脂であってよく、金属であってもよい。

【0039】

検出装置２００は、検出装置１００とほぼ同様な構成であり、磁気センサと、処理装置と、通信部と、電源部とを備える（いずれも図示せず）。加速度センサは、ホイールボルト１１０に加わる加速度を検出し、処理装置は、加速度センサの出力信号に基づいて、ホイールボルト１１０の締結状態を判定する。通信部は、処理装置の処理結果または処理結果に基づく情報を、無線通信により、外部機器（たとえば、車両に設けた制御装置）に送信する。電源部は、磁気センサ、処理装置、および、通信部の各々に電力を供給する。

【0040】

実施の形態２によれば、ホイールボルト１１０は、ネジ部１１１ａと反対側に形成された筒状部１１２を有する。筒状部１１２は円筒であり、筒状部１１２の直径ｄは、ホイールボルト１１０（ボルト本体部１１１）の二面幅Ｗ以下とされている。筒状部１１２の外形の大きさがナット本体部２１の二面幅Ｗ以下とされ、かつ、筒状部１１２が円筒であるため、ボルト本体部１１１の二面幅に適合するレンチによるトルクが加わらない形状とされているので、レンチを用いてホイールボルト１１０を締め付ける際に（あるいは、緩める際に）、筒状部１１２にレンチのトルクが加わらない。このため、筒状部１１２の厚みを薄くすることができ、内部空間Ｃを大きくすることが可能になり、検出装置２００の体格が比較的大きくても、内部空間Ｃに検出装置２００を配設することができる。また、検出装置２００を封止用樹脂を用いて封止しているので、検出装置２００の保護を行うことができる。

【0041】

（変形例６）
図１４は、変形例６に係るホイールボルト１２０の断面図である。変形例６のホイールボルト１２０は、ネジ部１２１ａと反対側に筒状部１２２が形成される。図１４（Ａ）に示すように、ボルト本体部１２１と筒状部１２２は別体に形成されており、筒状部１２２は円筒であり、天井面１２２ｂを有するキャップ状とされている。円筒の筒状部１２２の直径は、ボルト本体部１２１の二面幅以下とされており、筒状部１２２の内面１２２ａと天井面１２２ｂで囲まれた空間に内部空間Ｃが形成されている。天井面１２２ｂには、検出装置２００が取り付けられて（接着されて）いる。

【0042】

図１４（Ｂ）に示すように、筒状部１２２は、ボルト本体部１２１の二面幅の中に収まるように、ボルト本体部１２１に固定される。筒状部１２２の材質は、樹脂であり、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）であってよい。筒状部１２２を樹脂から形成することにより、検出装置２００の通信部が用いる電波を伝え易くできる。

【0043】

上記の各実施形態では、検出装置１００、２００に処理措置を設けているが、処理装置の機能を、車両に設けた制御装置で行ってもよい。この場合、磁気センサあるいは加速度センサの出力信号を、通信部を通じて車両の制御装置に送信する。また、検出装置に設けられるセンサは、磁気センサや加速度センサに限られない。たとえば、距離センサやリミットセンサ（リミットスイッチ）、歪みセンサ等であってもよい。

【0044】

上記実施の形態では、締結部材として、車両のホイール１１を締結するホイールナットあるいはホイールボルトの例を示したが、本開示はこれに限られない。締結部材として、六角ナットあるいは六角ボルトを用いていれば、どのような構造物の締結部材であってもよい。

【0045】

上記実施の形態および上記変形例は、技術的に矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせることもできる。たとえば、ホイールボルトの筒状部は、ボルト本体部と一体的に形成されたものであってよく、切り欠きや孔を備えてもよく、角筒であってもよい。

【0046】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0047】

１ 磁気センサ、２ 処理装置、３ 通信部、４ 電源部、１０ 車輪、１１ ホイール、１１ａ ホイール孔、１２ タイヤ、２０，３０，６０，７０，８０，９０ ホイールナット、２１，３１，６１，７１，８１，９１ ナット本体部、２１ｂ 座面、２２，３２，６５，７５，８２，９２，１１２，１２２ 筒状部、２５ ハブボルト、５０ 蓋部材、５５，１０５ 封止用樹脂、１００，２００ 検出装置、１１０，１２０ ホイールボルト、１１１，１２１ ボルト本体部、１１１ａ，１２１ａ ネジ部、４００ 磁石、Ｃ 内部空間、Ｗ 二面幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】