JP4846523B2 - ボルト締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、マグネシウム合金で構成された第１の部材と金属で構成された第２の部材とをボルトで締結するボルト締結構造に関する。

移動体としての自動車は、近年、更なる燃費の向上が求められるようになってきている。このような更なる燃費の向上に対応するために、自動車の車体自体の軽量化が求められて、実用金属の中で最も軽いマグネシウム合金で構成された部品を車体に取り付けることが多くなってきている。

一方、マグネシウム合金が電位的に最も卑であるため、該マグネシウム合金で構成された部品は、異種金属で構成された部品との間に水などが付着すると、該異種金属で構成された部品との間に電位差が生じて、電流が流れる。そして、マグネシウム合金で構成された部品は、所謂電食と称する腐食が発生する。この種の腐食を防止するために、マグネシウム合金で構成された部品を固定する従来から種々のボルト締結構造（例えば、特許文献１参照）が用いられてきた。

特許文献１に示されたボルト締結構造は、マグネシウム合金又は他の金属で構成された部材に、マグネシウム合金で構成された部品を重ねて、少なくとも外表面が絶縁材料で構成された絶縁ワッシャ内を通った鋼などで構成されたボルトを、前述したマグネシウム合金で構成された部品とマグネシウム合金又は他の金属で構成された部材とにねじ込んで、これらの部品と部材とを固定してきた。
特開２００２−１８８６１６号公報

しかしながら、前述した特許文献１に示されたボルト締結構造では、前述した部品の外表面が平坦に形成されているので、該部品と前記絶縁ワッシャと前記ボルトのボルト頭との近傍に水などの液体が溜まり易かった。前述した部品の外表面が平坦に形成されているので、前記部品と前記ボルトのボルト頭との近傍に溜まった前述した水などの液体が、ボルトと前述した部品との双方に同時に付着してしまう。このため、従来のボルト締結構造は、マグネシウム合金で構成された部品とボルトとの間に電位差が生じて、マグネシウム合金で構成された部品が電食してしまうことがあった。

したがって、本発明の目的は、水などの液体が付着してもマグネシウム合金で構成された部材が腐食されてしまうことを抑制できるボルト締結構造を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のボルト締結構造は、マグネシウム合金で構成された第１の部材と金属で構成された第２の部材とを、ボルト頭が前記第１の部材上に重ねられるボルトで固定するボルト締結構造において、前記第１の部材と前記第２の部材とには、それぞれ、前記ボルトがねじ込まれるねじ孔が設けられており、前記ボルトのボルト頭と前記第１の部材との間には、内側に前記ボルトのボルト軸部を通しかつ少なくとも外表面が絶縁材料で構成されているとともに当該ボルトのボルト頭よりも平面形の大きな絶縁ワッシャが設けられ、前記第１の部材には、前記第２の部材に重ねられる本体部と、前記ねじ孔が形成されているとともに前記本体部から立設した立設部と、が設けられており、かつ、前記立設部の断面形よりも前記絶縁ワッシャの平面形が大きく形成されている、ことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明のボルト締結構造は、請求項１記載のボルト締結構造において、前記絶縁ワッシャの内周面には、弾性を有する樹脂で構成されたシール部材が取り付けられていることを特徴としている。

請求項１に記載した本発明のボルト締結構造によれば、マグネシウム合金で構成された第１の部材に本体部から立設してボルトがねじ込まれるねじ孔が形成された立設部を設けている。このため、第１の部材のボルトがねじ込まれる部分が、他の部分（本体部）よりも突出した格好となっている。

このため、ボルトのボルト頭と絶縁ワッシャとの近傍に水などの液体が付着しても、該付着した水などの液体が速やかに本体部に向かって流れるか、絶縁ワッシャ上に位置付けられる。このため、水などの液体がボルトと第１の部材との双方に同時に付着することを防止できるとともに、ボルトのボルト頭と絶縁ワッシャとの間などからねじ孔内に浸入することを防止できる。

また、ボルトのボルト頭とマグネシウム合金で構成された第１の部材との間に該ボルトのボルト頭よりも大きな絶縁ワッシャを設けている。このため、絶縁ワッシャとボルトのボルト頭との近傍に付着した水が第１の部材にも付着することを防止できる。

さらに、第１の部材の立設部の断面形よりも絶縁ワッシャの平面形が大きく形成されているので、該絶縁ワッシャの全周にわたって、該絶縁ワッシャの外縁が第１の部材の立設部よりも外方向に突出する。このため、本体部に向かって流れた水などの液体が立設部の根元などに付着することを防止できる。

請求項２に記載した本発明のボルト締結構造によれば、絶縁ワッシャの内周面にシール部材が設けられているので、ねじ孔内に水などの液体が浸入することをより確実に防止できる。

以上説明したように請求項１に記載の本発明は、ねじ孔内に水などの液体が浸入することを防止できるので、水などの液体が付着してもマグネシウム合金で構成された第１の部材が腐食されてしまうことを抑制することができる。

また、ボルトのボルト頭とマグネシウム合金で構成された第１の部材とに亘って、水などの液体が付着することを防止できるので、マグネシウム合金で構成された第１の部材が腐食されてしまうことを抑制することができる。

さらに、水などの液体が立設部の根元などに付着することを防止できるので、立設部のねじ孔の内周面と立設部の外表面との距離が狭くても、本体部に水などの液体が付着しても、ボルトと第１の部材との間を電荷が移動しにくくなって、マグネシウム合金で構成された第１の部材が腐食されてしまうことをより確実に抑制することができる。

請求項２に記載の本発明は、ねじ孔内に水などの液体が浸入することを確実に防止できるので、水などの液体が付着してもマグネシウム合金で構成された第１の部材が腐食されてしまうことを確実に抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態にかかるボルト締結構造（以下、単に締結構造と記す）を、図１乃至図４に基づいて説明する。本実施形態にかかる締結構造１は、図１に示す第２の部材としての自動車のボディパネル２に、第１の部材としてのマグネシウム合金部材３（以下、単に合金部材と記す）を固定する構造である。

ボディパネル２は、例えば、鋼などの金属で構成されている。ボディパネル２の合金部材３が固定される箇所は、その表面が平坦に形成されている。

締結構造１は、図１及び図２に示すように、前述した合金部材３と、合金部材３とボディパネル２との各々に設けられたねじ孔４，５（図２に示す）と、ボルト６と、絶縁ワッシャ７と、シール部材８とを備えている。

合金部材３は、マグネシウム合金で構成されている。合金部材３は、平板状の本体部９と、本体部９から立設した立設部１０とを一体に備えている。本体部９は、ボディパネル２に重ねられる。立設部１０は、円柱状に形成されている。立設部１０は、ボディパネル２に本体部９が重ねられると、これらのボディパネル２及び本体部９から鉛直方向に沿って上方に向かって立設した格好となる。

ねじ孔４は、合金部材３の立設部１０と本体部９とに亘って設けられ、かつこれらの立設部１０と本体部９との双方即ち合金部材３を貫通している。即ち、立設部１０には、ねじ孔４が形成されている。ねじ孔４は、立設部１０と同軸に配置されている。ねじ孔５は、ボディパネル２に設けられている。ねじ孔４，５は、ボディパネル２に合金部材３の本体部９が重ねられると、互いに連通する。互いに連通したねじ孔４，５には、ボルト６がねじ込まれる（螺合する）。

ボルト６は、鋼などのマグネシウム合金とは異なる金属で構成されている。ボルト６は、円柱状に形成されかつ外周面にねじ溝が形成されたボルト軸部１１と、ボルト軸部１１の端に連なったボルト頭１２とを一体に備えている。ボルト軸部１１とボルト頭１２とは、互いに同軸に配置されている。

ボルト頭１２は、ボルト軸部１１よりも該ボルト軸部１１の外周に突出している。ボルト頭１２は、ボルト軸部１１の端に連なった座部１３と、六角柱状に形成されかつ座部１３に連なった頭部１４とを備えている。座部１３は、薄手の円板状となっている。座部１３が、頭部１４よりもボルト頭１２の外周方向に突出している。座部１３の外径Ｒ１は、ボルト頭１２の外径となっている。また、座部１３の外径Ｒ１は、立設部１０の外径Ｒ２よりも小さい。このため、座部１３は、ボルト軸部１１がねじ孔４，５にねじ込まれると、その全周に亘って外縁部が立設部１０より外周側に突出しない。

ボルト６は、勿論、ボルト頭１２が立設部１０上に重なってボルト軸部１１がねじ孔４，５にねじ込まれる（螺合する）。そして、ボルト６は、ねじ孔４，５にねじ込まれる（螺合する）ことで、ボディパネル２と合金部材３とを固定する。

絶縁ワッシャ７は、円環状に形成されている。絶縁ワッシャ７は、図３及び図４に示すように、鋼などの鉄で構成された円環状の心材１５と、該心材１５の外表面全体にカチオン電着塗装が施されて絶縁材料としてのカチオン電着塗料が付着して形成された絶縁層１６とを備えている。絶縁ワッシャ７は、外表面全体に絶縁材料としてのカチオン電着塗料が付着して絶縁層１６が形成されていることで、その少なくとも外表面の全体が絶縁材料で構成されている。

絶縁ワッシャ７の内径ｒは、ボルト６のボルト軸部１１の外径よりも大きい。絶縁ワッシャ７の外径Ｒは、ボルト６のボルト頭１２の座部１３の外径Ｒ１と立設部１０の外径Ｒ２との双方よりも大きい。このように、絶縁ワッシャ７は、その外径Ｒがボルト頭１２の座部１３の外径Ｒ１よりも大きく形成されることで、図１に示すように、その平面形がボルト６のボルト頭１２の平面形よりも大きく形成されている。

また、絶縁ワッシャ７は、その外径Ｒが立設部１０の外径Ｒ２よりも大きく形成されることで、図１に示すように、その平面形がねじ孔４の長手方向に対して直交する方向の立設部１０の断面形よりも大きく形成されている。絶縁ワッシャ７は、内側にボルト軸部１１を通した状態で、立設部１０とボルト６のボルト頭１２との間に配置される。絶縁ワッシャ７は、立設部１０即ち合金部材３とボルト頭１２即ちボルト６とを電気的に絶縁する。絶縁ワッシャ７は、立設部１０とボルト頭１２との間に配置されると、全周に亘って、該絶縁ワッシャ７の外縁が合金部材３の立設部１０よりも外周側に突出する。

シール部材８は、ゴムなどの弾性を有する樹脂で構成されている、シール部材８は、図３及び図４に示すように、絶縁ワッシャ７の内周面の全周に亘って、該絶縁ワッシャ７の内周面に取り付けられている。シール部材８の厚みは、絶縁ワッシャ７の周方向に均一に形成されている。シール部材８は、弾性変形していない中立状態でその内径がボルト６のボルト軸部１１の外径よりも若干小さく形成されている。

シール部材８は、絶縁ワッシャ７内にボルト軸部１１が通されると、該ボルト軸部１１から押圧されて内径が縮小する方向に弾性変形する。そして、シール部材８は、絶縁ワッシャ７の内周面とボルト軸部１１との間を水密に保って、ねじ孔４，５内水などの液体が浸入することを規制する。

前述した締結構造１は、以下のように組み立てられる。ねじ孔４，５が互いに連通するように、ボディパネル２に合金部材３の本体部９を重ねる。そして、合金部材３の立設部１０上に絶縁ワッシャ７を重ねて、該絶縁ワッシャ７内にボルト６のボルト軸部１１を通す。その後、ボルト軸部１１をねじ孔４，５にねじ込む（螺合する）。こうして、ボディパネル２と合金部材３とを固定して、前述した構造の締結構造１を組み立てる。

本実施形態によれば、マグネシウム合金で構成された合金部材３に本体部９から立設してボルト６がねじ込まれるねじ孔４が形成された立設部１０を設けている。このため、合金部材３のボルト６がねじ込まれる部分（立設部１０）が、他の部分（本体部９）よりも突出した格好となっている。

このため、ボルト６のボルト頭１２と絶縁ワッシャ７との近傍に水などの液体が付着しても、該付着した水などの液体が速やかに、本体部９に向かって流れるか、図２中一点鎖線で示す絶縁ワッシャ７上に位置付けられる。このため、水などの液体がボルト６と合金部材３との双方に同時に付着することを防止できるとともに、水などの液体がボルト６のボルト頭１２と絶縁ワッシャ７との間などからねじ孔４，５内に浸入することを防止できる。したがって、締結構造１は、水などの液体が付着してもマグネシウム合金で構成された合金部材３が腐食されてしまうことを抑制することができる。

また、ボルト６のボルト頭１２とマグネシウム合金で構成された合金部材３との間に該ボルト６のボルト頭１２よりも大きな絶縁ワッシャ７を設けている。このため、絶縁ワッシャ７とボルト６のボルト頭１２との近傍に付着した水が合金部材３にも付着することを防止できる。したがって、マグネシウム合金で構成された合金部材３が腐食されてしまうことを抑制することができる。

絶縁ワッシャ７の内周面にシール部材８が設けられているので、ねじ孔４，５内に水などの液体が浸入することをより確実に防止できる。したがって、締結構造１は、水などの液体が付着してもマグネシウム合金で構成された合金部材３が腐食されてしまうことを確実に抑制することができる。

合金部材３の立設部１０の断面形よりも絶縁ワッシャ７の平面形が大きく形成されているので、該絶縁ワッシャ７の全周にわたって、該絶縁ワッシャ７の外縁が合金部材３の立設部１０よりも外方向に突出する。本体部９に向かって流れた水などの液体が立設部１０の根元（図２中に二点鎖線で示し、立設部１０の本体部９よりの端部の近傍を示す）などに付着することを防止できる。このため、立設部１０のねじ孔 の内周面と立設部１０の外表面との距離Ｌが狭くても、ボルト６と合金部材３との間を合金部材３に付着した水などの液体を通して電荷が移動しにくくなって、マグネシウム合金で構成された合金部材３が腐食されてしまうことをより確実に抑制することができる。

本実施形態では、第２の部材としてのボディパネル２を鋼で構成したが、本発明では、第２の部材をマグネシウム合金で構成しても良い。要するに、本発明では、第２の部材を種々の金属で構成すればよい。

また、前述した実施形態では、絶縁ワッシャ７の心材１５を鋼などで形成し、該心材１５の外表面全体に絶縁層１６を形成している。しかしながら、本発明では、絶縁ワッシャ７の心材１５をアルミニウム合金で構成して、絶縁層１６を陽極酸化によって形成しても良い。また、本発明では、絶縁ワッシャ７全体を絶縁材料で構成しても良い。要するに、本発明では、種々の手段を用いて、絶縁ワッシャ７の少なくとも外表面を絶縁材料で構成すれば良い。

また、本発明では、ボディパネル２、合金部材３即ち立設部１０や絶縁ワッシャ７を、実施形態に記載した形状に限定することなく、種々の形状に形成しても良い。要するに、本発明では、ボルト頭１２の外縁より絶縁ワッシャ７の外縁を全周に亘って外周に位置付けておけばよいとともに、立設部１０の外縁より絶縁ワッシャ７の外縁を全周に亘って外周に位置付けておけばよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る締結構造の平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２に示された締結構造の絶縁ワッシャの断面図である。 図３に示された絶縁ワッシャ内にボルトのボルト軸部を通した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ ボルト締結構造
２ ボディパネル（第２の部材）
３ マグネシウム合金部材（第１の部材）
４，５ ねじ孔
６ ボルト
７ 絶縁ワッシャ
８ シール部材
９ 本体部
１０ 立設部
１１ ボルト軸部
１２ ボルト頭

Claims (2)

1. マグネシウム合金で構成された第１の部材と金属で構成された第２の部材とを、ボルト頭が前記第１の部材上に重ねられるボルトで固定するボルト締結構造において、
   前記第１の部材と前記第２の部材とには、それぞれ、前記ボルトがねじ込まれるねじ孔が設けられており、
   前記ボルトのボルト頭と前記第１の部材との間には、内側に前記ボルトのボルト軸部を通しかつ少なくとも外表面が絶縁材料で構成されているとともに当該ボルトのボルト頭よりも平面形の大きな絶縁ワッシャが設けられ、
   前記第１の部材には、前記第２の部材に重ねられる本体部と、前記ねじ孔が形成されているとともに前記本体部から立設した立設部と、が設けられており、かつ、前記立設部の断面形よりも前記絶縁ワッシャの平面形が大きく形成されている、ことを特徴とするボルト締結構造。
2. 前記絶縁ワッシャの内周面には、弾性を有する樹脂で構成されたシール部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のボルト締結構造。

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