JP5973978B2

JP5973978B2 - シールワッシャ

Info

Publication number: JP5973978B2
Application number: JP2013232252A
Authority: JP
Inventors: 孝宏山内; 成朝松本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: JP2015094381A

Description

本発明は、シールワッシャに関する。

オイルを供給する配管をつなぐアイジョイントをターボベアリング等に取り付ける場合、シール性を有するシールワッシャ（sealing washer）を用いてボルト締結される。従来、上下２枚のシールワッシャを使用する。しかし、アイジョイントにシールワッシャを組付ける際、下側のシールワッシャが落下してしまうため、組付け性（作業性）が悪い。また、組付け後にシールワッシャの組付け確認を行う際、シールワッシャがボルト座面やアイジョイントの下に隠れてしまい組付け確認がしづらかった。

特許文献１には、一対のリング部を連結部により連結し、連結部には折り曲げ可能な可曲部を設けたガスケットが記載されている。

図１１は、従来の上下連結形状のワッシャ構造を示す図であり、図１１（ａ）はその展開した展開図、図１１（ｂ）はその折り曲げた状態を示す正面図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の平面図である。図１１に示すように、上下連結形状のワッシャ１００は、一対のリング部１０１，１０２と、一対のリング部１０１，１０２を連結する連結部１０３と、を備える。連結部１０３は、リング部１０１，１０２よりも板厚が薄肉であってもよい。
このような上下連結仕様のガスケットをワッシャとして用いれば、ワッシャの上下が連結されているので、下側のワッシャが落下しない利点がある。

実開昭６４−２７５７５号公報

しかしながら、このような従来の上下連結形状のワッシャにあっては、連結部によって下側のワッシャが落下しないなどの作業性の向上が図れるものの、締結時にシールワッシャの上側がボルトと共に回されるいわゆる供廻りが発生した場合、締結時の捻じれや変形が発生し、ワッシャシール部の面圧が低下してシール性が悪化するという課題があった。

図１２は、アイジョイント側から見た従来の上下連結形状のワッシャ１００の面圧を示す図である。上下連結形状のワッシャ１００は、図１２の矢印に示すように、締結時に、供廻りが発生する。但し、連結部１０３によって上ワッシャ１０１の過度の供廻りは規制される。しかしながら、連結部１０３の回転方向外側には引張り応力が、またその内側には圧縮応力が生じることで連結部１０３は変形し、これに伴い、連結部１０３に連結された上ワッシャ１０１の一部が面方向に対して歪１０４（図１２の網掛け参照）が発生する。上ワッシャ１０１の面に歪が発生することで、シール部もまた歪み易く、シール部の面圧が低下してしまう。

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、締結時の連結部の変形を抑制し、面圧を保つシールワッシャを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、シール対象物と締結部材との間をシールするシールワッシャであって、前記締結部材を挿入可能な円環状に形成された円環部と、前記締結部材の締結時に前記円環部の回転を規制する規制部と、前記円環部と前記規制部とを連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記円環部と前記連結部の接続部位における前記円環部の接線方向であって前記締結部材の締付方向とは逆方向に延設され、かつ、前記連結部は、前記円環部から前記規制部まで直線状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、締め付け時の連結部の変形を抑制することができ、シール性の低下を防止することができる。

また、ワッシャの位置決めが容易になり、ボルト等の締結部材でワッシャが隠れていても、ワッシャの存在の確認を行うことができる。その結果、組み付けの作業効率を向上させることができる。

前記規制部は、円環状に形成され、前記連結部は、前記規制部と前記連結部の接続部位における前記規制部の接線方向に延設されていることを特徴とする。

また、上下連結形状のシールワッシャを実現することができ、下側のワッシャが落下することがない。また、シール対象を挟む形になるので組み付けが容易である。さらに、ワッシャの位置決めが容易になり、ボルト等の締結部材でワッシャが隠れていても、ワッシャの存在の確認を行うことができる。その結果、組み付けの作業効率を向上させることができる。

前記連結部は、前記円環部の中心と前記規制部の中心とを結ぶ直線と交差するように延設されている。

このような構成によれば、連結部が円環部の中心と前記規制部の中心とを結ぶ直線と交差するように延設されているので、連結部の変形を防止することができる。また、連結部の変形が少ないことで、ボルトを押し上げる方向に力が働かず、ワッシャ内部の歪の発生を防止して面圧を保ち、シール性の低下を防止することができる。

前記規制部は、前記シール対象物を貫通した前記締結部材が挿入された状態で、前記締結部材が締結される被締結部材と前記シール対象物との間に配置されることを特徴とする。

このような構成によれば、上下連結形状のシールワッシャにより組み付けの作業効率を向上させることができ、円環部は、締結部材とシール対象物との間をシールし、規制部は、被締結部材とシール対象物との間をシールすることができる。

前記規制部は、前記締結部材とは異なる他の締結部材で前記被締結物に締結固定されていることを特徴とする。

このような構成によれば、異なる他の締結部材で被締結物に締結固定することができる。
前記連結部は、前記円環部と前記連結部の接続部位における前記円環部の接線方向であって前記締結部材の締付方向とは逆方向に延設され、前記連結部方向の力と前記円環部の円の接線方向の力とのなす角度が、略１８０°になるように前記規制部側に延設されることを特徴とする。
前記規制部は、円環状に形成され、前記連結部は、前記規制部と前記連結部の接続部位における前記規制部の接線方向に延設され、前記連結部方向の力と前記規制部の円の接線方向の力とのなす角度が、略１８０°になるように前記円環部側に延設されることを特徴とする。
このような構成によれば、連結部と円環部との連結部分変形が少なく、円環部のシール面に歪は発生しない効果がある。

本発明によれば、締結時の連結部の変形を抑制し、面圧を保つシールワッシャを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るシールワッシャの構造を示す図である。上記実施形態に係るシールワッシャをオイルを供給する配管をつなぐアイジョイントに組み付けた状態を示す斜視図である。上記実施形態に係るシールワッシャの連結部側から見た正面図である。上記実施形態に係るシールワッシャのボルト締結時の押し下げる方向を説明する模式図である。上記実施形態に係るシールワッシャの締結時の変形をシミュレーションした結果を示す説明図である。上記実施形態に係るシールワッシャのボルト締結時に連結部にかかる力を説明する説明図である。上記実施形態に係るシールワッシャの変形例１を示す模式図である。上記実施形態に係るシールワッシャの変形例２を示す模式図である。上記実施形態に係るシールワッシャの変形例３を示す模式図である。上記実施形態に係るシールワッシャの変形例４を示す模式図である。従来の上下連結形状のワッシャ構造を示す図である。アイジョイント側から見た従来の上下連結形状のワッシャの面圧を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態）
本発明の実施形態について、図１乃至図１０を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るシールワッシャの構造を示す図であり、図１（ａ）はその展開状態を示す平面図、図１（ｂ）はその折り曲げた状態を示す正面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の平面図である。

図２は、シールワッシャをオイルを供給する配管をつなぐアイジョイントに組み付けた状態を示す斜視図である。図３は、図２のシールワッシャの連結部側から見た正面図である。

図１〜図３に示すように、シールワッシャ１０は、ボルト（締結部材）３を挿入可能な円環状に形成された円環部１１と、ボルト３の締結時に円環部１１の回転を規制する規制部１２と、円環部１１と規制部１２とを連結する連結部１３と、を備える。

図２、図３に示すように、シールワッシャ１０は、オイルを供給する配管をつなぐアイジョイント（シール対象物）１とボルト（締結部材）３のボルトヘッド３ａとの間をシールするとともに、アイジョイント１とターボチャージャ（被締結部材）２との間をシールする。

本実施形態では、シールワッシャ１０は、円環部１１（上ワッシャ；第１ワッシャ）と規制部１２（下ワッシャ；第２ワッシャ）とを連結部１３により連結した上下連結形状のワッシャである。シールワッシャ１０は、アイジョイント（シール対象物）１を貫通したボルト３によって、アイジョイント１と共に被締結部材２に螺嵌される。

以下、各部について具体的に説明する。
<円環部>
円環部１１は、ボルト（締結部材）３を挿入可能な円環状に形成されたワッシャ（第１ワッシャ）であり、シール性を有する材料（例えば金属）からなる。
円環部１１は、ボルト３のボルトヘッド３ａとアイジョイント１の上面１ａとの間をシールする。

<規制部>
規制部１２は、ボルト３の締結時に円環部１１の回転を規制する。
規制部１２は、アイジョイント１と被締結部材２との間に挟み込まれるので、ボルト３のボルトヘッド３ａとは接触せず、円環部１１のように、締結時に円環部１１の上側がボルト３のボルトヘッド３ａと接触してボルト３と共に回される供廻りは発生しない。このため、規制部１２は、円環部１１と同様な形状のワッシャでありながら、円環部１１の回転を規制する働きがある。

また、規制部１２は、円環状に形成され、下ワッシャ（第２ワッシャ）としての機能を有する。規制部１２は、シール性を有する材料（例えば金属）からなり、被締結部材２とアイジョイント１の下面１ｂとの間をシールする。
規制部１２は、アイジョイント（シール対象物）１を貫通したボルト（締結部材）３が挿入された状態で、ボルト３が締結される被締結部材２とシール対象物１との間に配置される。

<連結部>
連結部１３は、円環部１１と規制部１２とを連結する。
図１に示すように、連結部１３は、円環部１１と連結部１３の接続部位６１における円環部１１の接線方向７１であってボルト３の締付方向（螺入方向）とは逆方向に延設される。

また、連結部１３は、規制部１２と連結部１３の接続部位６２における規制部１２の接線方向７２に延設されている。

また、連結部１３は、円環部１１の中心８１と規制部１２の中心８２とを結ぶ直線８３と交差するように延設されている。

以下、上述のように構成されたシールワッシャ１０の作用効果について説明する。
まず、シールワッシャ１０のボルト締結時に押し下げる方向について説明する。

図４は、シールワッシャ１０のボルト締結時の押し下げる方向を説明する模式図であり、図４（ａ）はその締結前を、図４（ｂ）はその締結後である。図４中、円環部１１、規制部１２、及び連結部１３は、実線により模式的に表している。連結部１３は、例えば１ｃｍである。

図５は、シールワッシャ１０の締結時の変形をシミュレーションした結果を示す説明図であり、図５（ａ）はそのシール面の歪量を、図５（ｂ）は連結部１３のＺ方向変位量を示す。

締付前と締付後の連結部１３の長さは、同一長さである。図４（ｂ）に示すように、締付後は、締付前（図４（ａ）参照）に比べ、斜めの角度θが増大するので、上下の距離Ｌ_２が締結前の距離Ｌ_１より短くなる。このため、シールワッシャ１０の締付時には、円環部１１がアイジョイント（シール対象物）１を挟み込んで密着する（すなわちアイジョイント１を押し下げる）方向に力が働くことになる。
図５（ｂ）に示すように、シミュレーション結果から明らかなように、ボルト３を押し上げる方向に変形しないことが確かめられた。すなわち、図５（ｂ）の矢印に示すように、連結部１３の上側（円環部１１側）には下向きの力Ｆ_Ａが発生し、連結部１３の下側（規制部１２側）には上向きの力Ｆ_Ｂが発生して、ボルト３を押し上げる方向には変位しない。その結果、図５（ａ）に示すように、歪がシール面に発生しないか、発生しても極僅かである（図５（ａ）の網掛け参照）ので、所定の面圧を保つことができる。

次に、シールワッシャ１０の締付時に連結部１３にかかる力の関係について説明する。
図６は、シールワッシャのボルト締付時に連結部にかかる力を説明する説明図であり、図６（ａ）は本実施形態のシールワッシャ１０の連結部１３にかかる力を、図６（ｂ）は従来例のシールワッシャ１００の連結部１０３にかかる力をそれぞれ示す。

図６（ｂ）の破線で囲んだ部分ａ´において、従来のシールワッシャ１００は、締結時、連結部１０３方向に力Ｆ_１を、リング部１０１の円の接線方向に力Ｆ_２を受ける。連結部１０３方向の力Ｆ_１とリング部１０１の円の接線方向の力Ｆ_２とのなす角度θは、ほぼ直角である。このため、連結部１０３とリング部１０１との連結部分が変形し易く、この変形を受けてリング部１０１のシール面に歪が発生する。シール面に歪が発生すると、面圧が低下し、シール性が悪化する。

これに対して、本実施形態では、図６（ａ）の破線で囲んだ部分ａにおいて、シールワッシャ１０の連結部１３方向の力Ｆ_１とリング部１０１の円の接線方向の力Ｆ_２とのなす角度θは、鈍角（ほぼ１８０°）である。したがって、連結部１３と円環部１１との連結部分変形が少なく、円環部１１のシール面に歪は発生しない。

次に、シールワッシャ１０のアイジョイント（シール対象）１への組み付けについて説明する。

<組み付けの順番（図２、図３参照）>
（１）図１（ｂ）に示すように、シールワッシャ１０を折り曲げる。

（２）アイジョイント１にシールワッシャ１０を取り付ける。この時点では、ボルト３がアイジョイント１に挿入されていない。このため、シールワッシャ１０は、アイジョイント１に固定されない。しかし、シールワッシャ１０がアイジョイント１を挟む形になるので、シールワッシャ１０はある程度保持され、シールワッシャ１０とアイジョイント１との位置ずれやシールワッシャ１０の脱落はない。

（３）図２、図３に示すように、アイジョイント１とシールワッシャ１０の穴位置を合わせながらボルト３を挿入する。

（４）シールワッシャ１０が組み付けられたアイジョイント１を持ってそのままターボチャージャ２に取り付ける。

ここで、シールワッシャ１０は、例えば工場等の納入時点で曲がった状態で納入される態様でもよく、組み付け直前に折り曲げる態様でもよい。

以上説明したように、本実施形態のシールワッシャ１０は、ボルト３を挿入可能な円環状に形成された円環部１１と、ボルト３の締結時に円環部１１の回転を規制する規制部１２と、円環部１１と規制部１２とを連結する連結部１３と、を備え、連結部１３は、円環部１１と連結部１３の接続部位６１における円環部１１の接線方向７１であってボルト３の締付方向とは逆方向に延設されている。

そして、シールワッシャ１０は、ボルト３によって、アイジョイント（シール対象物）１を貫通してアイジョイント１と共に被締結部材２に螺嵌される。円環部１１（上ワッシャ；第１ワッシャ）は、ボルト３のボルトヘッド３ａとアイジョイント１の上面１ａとの間をシールし、規制部１２（下ワッシャ；第２ワッシャ）は、被締結部材２とアイジョイント１の下面１ｂとの間をシールする。

この構成により、締め付け時の連結部１３の変形を抑制することができ、シール性の低下を防止することができる。

また、連結部１３は、規制部１２と連結部１３の接続部位６２における規制部１２の接線方向７２に延設されていることで、締め付け時の連結部１３の変形を抑制することができ、シール性の低下を防止することができる。

また、連結部１３は、円環部１１の中心と規制部１２の中心とを結ぶ直線と交差するように延設されていることで、連結部１３が円環部の中心と前記規制部の中心とを結ぶ直線と交差するように延設されているので、連結部１３の変形を防止することができる。また、連結部１３の変形が少ないことで、ボルト３を押し上げる方向に力が働かず、ワッシャ内部の歪の発生を防止して面圧を保ち、シール性の低下を防止することができる。

例えば、図５（ｂ）に示すように、締め付け時の連結部１３の変形を抑制することができる。また、図５（ａ）に示すように、連結部１３の変形が少ないことで、ボルト３を押し上げる方向に力が働かず、ワッシャ内部（円環部１１の内部）の歪の発生を防止して面圧を保ち、シール性の低下を防止することができる。

〔変形例〕
次に、本実施形態に係るシールワッシャの変形例について説明する。
図７は、本実施形態に係るシールワッシャの変形例１を示す模式図である。
図７に示すように、シールワッシャ２０は、シール性を有し、円で形成される円環部２１と、円環部２１の締付方向に対する動きを規制する規制部２２と、円環部２１の接線方向であって締結部材３の締付方向とは逆方向に延設されている連結部２３と、を備える。シールワッシャ２０は、折り曲げない状態で、円環部２１と規制部２２と連結部２３とが被締結部材の同一平面に配置されている。

規制部２２は、シール機能はなく、また形状も円形に限らず任意である。規制部２２は、円環部２１の締付方向に対する動きを規制するものであればどのようなものでもよく、例えば位置決め可能な突起部や把持部、溶接部であってもよい。

図８は、本実施形態に係るシールワッシャの変形例２を示す模式図である。
図８に示すように、シールワッシャ３０は、シール性を有し、円環部３１と、円で形成され、円環部３１の締付方向に対する動きを規制する規制部３２と、円環部３１と規制部３２のそれぞれの円の接線をなすように円環部３１と規制部３２を連結する連結部３３と、を備える。シールワッシャ３０は、折り曲げない状態で、円環部３１と規制部３２と連結部３３とが被締結部材の同一平面に配置されている。

このような構成によれば、複数の部分をシールする場合にそれぞれのワッシャの位置決めを容易にすることができるとともに、締め付け時の連結部の変形を抑制することができる。

図９は、本実施形態に係るシールワッシャの変形例３を示す模式図である。
図９に示すように、シールワッシャ４０は、シール性を有し、締付方向が逆の円環部４１と、円で形成され、円環部４１の締付方向に対する動きを規制する規制部４２と、円環部４１と規制部４２のそれぞれの円の中心線同士を繋いだ線と交わらない共通内接線をなすように円環部４１と規制部４２を連結する連結部４３と、を備える。シールワッシャ４０は、折り曲げない状態で、締付方向が逆の円環部４１と規制部４２と連結部４３とが被締結部材の同一平面に配置されている。

このような構成によれば、共通内接線で繋げられるようなボルトの締付方向にすることで、ボルトの締付方向が同じになり、組み付け性を向上させることができる。

図１０は、本実施形態に係るシールワッシャの変形例４を示す模式図である。
図１０に示すように、シールワッシャ５０は、シール性を有し、円環部５１と、円環部５１が取り付けられる面とは異なる面（例えば、円環部５１が取り付けられる面に直交する面）に取り付けられ、円環部５１の締付方向に対する動きを規制する規制部５２と、円環部５１の接線方向であって締結部材３の締付方向とは逆方向に延設されている連結部５３と、を備える。規制部５３は、シール性を有する円環部であってもよい。シールワッシャ５１は、円環部５１と連結部５３とが異なる面に配置されている。

このような構成によれば、円環部５１と規制部５３とが同一平面でない場合、又は円環部５１と規制部５３とが複数ある場合にそれぞれのワッシャの位置決めを容易にすることができるとともに、締め付け時の連結部５３の変形を抑制することができる。例えば、直交する面に複数のオイル等の供給穴があってそれぞれの供給穴のシールをするワッシャ同士をつなぐような場合に同様の効果を得ることができる。

以上、上記実施形態に係るシールワッシャについて、図面を参照して詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、ターボチャージャ（被締結部材）の潤滑用オイルを供給する配管をつなぐアイジョイントに組み付けた例であるが、ブレーキオイルなどの他のオイル、またはオイルに限らず流体を供給する配管のジョイント等に汎用に適用することができる。

１アイジョイント（シール対象物）
２ターボチャージャ（被締結部材）
３ボルト（締結部材）
３ａボルトヘッド
１０，２０，３０，４０，５０シールワッシャ
１１，２１，３１，４１，５１円環部（上ワッシャ；第１ワッシャ）
１２，２２，３２，４２，５２規制部（下ワッシャ；第２ワッシャ）
１３，２３，３３，４３，５３連結部
６１円環部と連結部の接続部位
６２規制部と連結部の接続部位
７１円環部の接線方向
７２規制部の接線方向
８１円環部の中心
８２規制部の中心

Claims

シール対象物と締結部材との間をシールするシールワッシャであって、
前記締結部材を挿入可能な円環状に形成された円環部と、
前記締結部材の締結時に前記円環部の回転を規制する規制部と、
前記円環部と前記規制部とを連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、前記円環部と前記連結部の接続部位における前記円環部の接線方向であって前記締結部材の締付方向とは逆方向に延設され、かつ、
前記連結部は、前記円環部から前記規制部まで直線状に形成されている
ことを特徴とするシールワッシャ。
前記規制部は、円環状に形成され、
前記連結部は、前記規制部と前記連結部の接続部位における前記規制部の接線方向に延設されていることを特徴とする請求項１に記載のシールワッシャ。
前記連結部は、前記円環部の中心と前記規制部の中心とを結ぶ直線と交差するように延設されていることを特徴とする請求項２に記載のシールワッシャ。
前記規制部は、前記シール対象物を貫通した前記締結部材が挿入された状態で、前記締結部材が締結される被締結部材と前記シール対象物との間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のシールワッシャ。
前記規制部は、前記締結部材とは異なる他の締結部材で前記被締結部材に締結固定されていることを特徴とする請求項４に記載のシールワッシャ。
前記連結部は、前記円環部と前記連結部の接続部位における前記円環部の接線方向であって前記締結部材の締付方向とは逆方向に延設され、
前記連結部方向の力と前記円環部の円の接線方向の力とのなす角度が、略１８０°になるように前記規制部側に延設されることを特徴とする請求項１にシールワッシャ。
前記規制部は、円環状に形成され、
前記連結部は、前記規制部と前記連結部の接続部位における前記規制部の接線方向に延設され、
前記連結部方向の力と前記規制部の円の接線方向の力とのなす角度が、略１８０°になるように前記円環部側に延設されることを特徴とする請求項１に記載のシールワッシャ。