JP6400647B2 - ワッシャ及び車両構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ワッシャと、ワッシャを用いた車両構造体に関するものである。

特許文献１に記載されているように、車両の操縦安定性を向上させるための技術が開発されている。車両の操縦安定性を向上させる技術は、特許文献１以外にも考えられるが、締結部に厚めのワッシャを入れることで車両の操縦安定性を向上させることも、そのような技術の一つである。この技術に着目した本発明者は、締結部にワッシャを組み込むことで、どのように操縦安定性が変化するのかを確認する実験を行った。

具体的には、ワッシャを使用しない場合と、厚みが４ｍｍのワッシャを使用した場合と、厚みが８ｍｍのワッシャを使用した場合について、操縦安定性を確認した。この実験によると、ワッシャを使用しない場合は操縦安定性が芳しくなく、厚みが４ｍｍのワッシャを用いた場合は、やや操縦安定性が芳しくなかった。一方、厚みが８ｍｍのワッシャを用いた場合は良好な操縦安定性が得られた。

特開２０１２−２１９８４１号公報

しかしながら、ワッシャの厚みが増すと、重量が増加するという問題が生じる。そこで、本発明者はワッシャの厚みを抑制しつつ、操縦安定性を良好にする車両構造体を得ることができないかと考えた。この点を検討するため、まず、座面圧の解析値を取得することにした。具体的には、厚みが２ｍｍのワッシャを使用した場合と、４ｍｍのワッシャを使用した場合と、８ｍｍのワッシャを使用した場合の解析値を取得した。なお、各々のワッシャの直径は略２２ｍｍである。この結果は図７に示すようなものであった。図７の縦軸はカラー端部における座圧面の大きさであり、横軸は径方向の長さである。図７については、図８に示した平ワッシャ１０１の右半分側と当接する部位における解析値のみが示されている。

図７に示した結果が得られることにより、厚みが８ｍｍのワッシャを使用した場合、内径側でも外径側でも座面圧が高くなるように分布していることが分かった。これは、締結部の剛性を高めることに繋がる。一方、ワッシャの厚みが薄くなるほど、外径側の座面圧が低くなることが確認された。そこで、本発明者は、ワッシャの厚みを抑制しても、ワッシャの内径側及び外径側の座面圧を確保できる構造とすれば、ワッシャの厚みの増加を抑制しつつ、車両の操縦安定性を高めることができるのではないかと考えた。

本件の発明は、このような経緯を経て考え出されたものであり、本発明の課題は、ワッシャの厚みを抑制しても、ワッシャの内径側及び外径側の座面圧を確保することが可能な構造にすることである。

上記課題を解決するため、次のような手段を採用する。第一の手段は、車両の締結部に用いられるワッシャであって、環状の溝により、座面が内側当接面と外側当接面の二つに区分された構成とする。

第二の手段は、第一の手段において、溝の深さが、前記溝の径方向の長さよりも短い構成とする。

第三の手段は、第一又は第二の手段のワッシャが車両部品とボルトの頭部との間に介在する車両構造体であって、環状の溝と車両部品により区画される環状の空間を備えた構成とする。

第一の手段では、ワッシャの厚みを抑制しても、ワッシャの内径側及び外径側の座面圧を確保することが可能となる。

第二の手段では、ワッシャの剛性を確保しつつ内側当接面と外側当接面に区分することが可能となる。

第三の手段では、ワッシャの重量を抑制しつつ、操縦安定性を確保した車両構造体とすることが可能となる。

実施の形態のワッシャについて、溝が備えられた面を上方に表した斜視図である。 図１とは反対側の面を上方に表した斜視図である。 実施の形態のワッシャとボルトと車両部品（カラー）との関係を示した模式図である。 図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図４のＶ領域の部分拡大図である。 本実施の形態のワッシャと厚みが８ｍｍの平ワッシャについて、カラー端部における座面圧の解析値とワッシャの径方向の位置との関係を表した図である。ただし、解析値は径方向に異なる６点で取得した。 厚みが２ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍの平ワッシャについて、カラー端部における座面圧の解析値とワッシャの径方向の位置との関係を表した図である。ただし、解析値は径方向に異なる６点で取得した。 試験におけるボルトとワッシャと車両部品（カラー）との位置関係を表した模式図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。図１は実施の形態のワッシャ１について、溝２が備えられた面を上方に表した斜視図である。図２は図１とは反対側の面を上方
に表した斜視図である。図３は実施の形態のワッシャとボルトと車両部品７との関係を示した模式図である。図４は図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は図４のＶ領域の部分拡大図である。

本実施の形態のワッシャ１は、図１及び図２に示すように、円盤の中央に貫通孔９２を備えたドーナツ状を基本的な形態とし、その片面に環状の溝２を備えた構成である。このワッシャ１は、車両の締結部９８に用いられるものであり、車両部品７と当接する座面５に環状の溝２を備えている。この座面５は、この環状の溝２により、内径側の部位と外径側の部位との二つに区分されている。環状の溝２より内径側の部位は、車両部品７と当接する内側当接面３であり、平面状に構成されている。また、環状の溝２より外径側の部位は、車両部品７と当接する外側当接面４であり、平面状に構成されている。

図３に示すように、このワッシャ１を車両部品７とボルト６の頭部６１との間に介在させて締結した車両構造体８には、ボルト６の頭部６１から車両部品７に向けて荷重が加えられる。この荷重は、車両部品７と当接していない部位に伝わることは無いため、環状の溝２と車両部品７により区画される環状の空間９３は、荷重の伝達経路とはならず、内側当接面３と外側当接面４のみが荷重の伝達経路となる。したがって、ワッシャ１の内側当接面３と外側当接面４に分散するように荷重が伝達されることになる。

本実施の形態のワッシャ１は、溝２が形成されている面と反対側の面は環状の溝が形成されておらず、外径側から内径側にまで亘り平面状となっている。このワッシャ１の外径側端部においては、溝２が形成されている面側にも、その反対側の面側にも面取りがなされている。

図４及び図５に示すことから理解されるように、本実施の形態のワッシャ１は、溝２の深さｌｄが溝２の径方向の長さｌｗよりも短く構成されている。したがって、ワッシャ１の剛性を確保しつつ内側当接面３と外側当接面４に区分することが可能となる。なお、本実施例においては、溝２の深さｌｄと溝２の径方向の長さｌｗの比が２：５〜１：４の範囲となるように設定している。また、本実施の形態のワッシャ１は、内側当接面３の面積が外側当接面４の面積よりも、大きく構成されている。そして、内側当接面３の径方向の長さｌｉは、外側当接面４の径方向の長さｌｏよりも長く構成されている。なお、溝２の径方向の長さｌｗは、内側当接面３の径方向の長さｌｉと外側当接面４の径方向の長さｌｏを足し合わせた長さ（ｌｉ＋ｌｏ）よりも短く構成されており、ｌｗと（ｌｉ＋ｌｏ）の比は、１：２〜１：３の範囲となるように設定されている。なお、本実施の形態の溝２の径方向の長さｌｗは、内側当接面３の径方向の長さｌｉよりも短く構成されており、外側当接面４の径方向の長さｌｏよりも長く構成されている。

インパネリンフォースと車両のボデーの締結箇所におけるワッシャ１の使用と操縦安定性との関係を評価した。なお、各々のワッシャ１は金属製であり、直径は略２２ｍｍである。ワッシャ１と当接する車両部品７にはカラーが用いられており、ボルト６にはフランジボルトが用いられている。発明品の貫通孔９２の直径は７．３ｍｍとし、内側当接面３の径方向の長さｌｉは３．２ｍｍとし、溝２の径方向の長さｌｗは１．７ｍｍとし、外側当接面４の径方向の長さｌｏは１．５ｍｍとし、溝２の深さｌｄは０．５ｍｍとした。評価結果を表１に表す。

ワッシャを使用しない場合は操縦安定性が芳しくなく、厚みが４ｍｍの平ワッシャを用いた場合は、やや操縦安定性が芳しくなかった。厚みが８ｍｍの平ワッシャを用いた場合と、厚さ４ｍｍのワッシャの座面５に環状の溝２を設けた発明品を用いた場合は、良好な操縦安定性が得られた。つまり本発明品を使用することにより、ワッシャの厚みの増加を抑制しつつ、良好な操縦安定性を得ることができた。また、ワッシャの厚みを抑制できたことから、ワッシャ１やボルト６の重量を抑制することが可能となり、更には、締結箇所として必要となるスペースを抑制することが可能となった。

厚さが４ｍｍの本発明品と厚さが８ｍｍの平ワッシャについて、カラー端部（車両部品７の端部）における座面圧を解析した結果を図６に示す。なお、図３は実施の形態のワッシャ１とボルト６とカラー（車両部品７）との関係を示した模式図である。図６に示される事項から理解されるように、厚さが４ｍｍの本発明品の座面圧は厚さが８ｍｍの平ワッシャ１０１と似た分布を示すものとなった。また、図６と図７に示された事項を比較することで理解されるように、厚みが同じ平ワッシャ１０１に比して、本発明品では座面圧のばらつきが抑制されるものとなった。また、ワッシャ１の外径側と内径側の双方の座面圧を確保することが可能となった。

本実施の形態のワッシャ１を用いると、通常の平ワッシャ１０１を用いる場合に比して、座面５に当接する相手側の部材のへたりが抑制されたこともわかった。

以上、実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、ワッシャの使用箇所はインパネリンフォースとボデーの締結箇所であることに限らず、各所で使用することが可能である。

ワッシャは両面を面取りしている必要は無い。両面とも面取りがされていない形態とすることも可能であるし、片面だけ面取りがなされた形態とすることも可能である。

溝の位置や幅や長さ、ワッシャの厚みなどは、実施の形態の構成に限ることは無い。例えば、溝の位置は、相手側の部材と接触する面の略真ん中に配置することも可能である。この場合、内側当接面の径方向の長さと、外側当接面の径方向の長さは略同じとなる。

１ ワッシャ
２ 溝
３ 内側当接面
４ 外側当接面
５ 座面
６ ボルト
７ 車両部品
８ 車両構造体
６１ 頭部
９３ 空間

Claims (3)

1. 車両の締結部に用いられるワッシャであって、
   環状の溝により、座面が内側当接面と外側当接面の二つに区分された面がワッシャの片側のみに設けられ、前記溝の深さが、前記溝の径方向の長さよりも短く構成され、溝の深さと溝の径方向の長さの比が２：５〜１：４の範囲であるワッシャ。
2. 請求項１に記載のワッシャが車両部品とボルトの頭部との間に介在する車両構造体であって、
   環状の溝と車両部品により区画される環状の空間を備えた車両構造体。
3. インパネリンフォースと車両のボデーの締結に用いられる請求項１に記載のワッシャ。

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