JP2006022948A

JP2006022948A - 締結構造

Info

Publication number: JP2006022948A
Application number: JP2004360267A
Authority: JP
Inventors: Akira Okubo; 明大窪; Hisahiro Takeuchi; 寿浩竹内; Koji Tagome; 浩司田米; Tadamichi Tokuhisa; 忠道徳久; Katsunori Itakura; 克典板倉; Yasushi Okamoto; 康岡本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-01-26
Also published as: GB0511608D0; GB2415025A; GB0620508D0; GB2415025B; GB2428279A; GB2428279B

Abstract

【課題】二部材間のすべりを抑え、異音の発生やねじの緩みを防止し得る締結構造を提供する。
【解決手段】第１部材及び第２部材間に、研磨剤を含有させた研磨剤保持層を形成し、第１部材及び第２部材の締結状態において、一部を第１部材及び第２部材の各表面に埋設するように、研磨剤を第１部材及び第２部材に狭持させ、第１部材の締結面に、第２部材の締結面を重ねて、両者を締結具により締結する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通しボルト等の締結具を用いて二部材を締結した締結構造に係り、特に、二部材間のすべりを抑え、異音の発生やねじの緩みを防止し得る締結構造に関するものである。

二部材を締結した締結構造においては、二部材の締結面に水平な方向から二部材のいずれかに外力が負荷されると、二部材の締結面にすべりが生じ、異音の発生やねじの緩みの原因となる。そのため、従来の二部材を締結した締結構造では、二部材の締結面における摩擦係数を増加させ、締結力を増加させる必要があり、このような手段として、ボルト等の締結具のサイズを大きくする、締結具の数を増やす、締結具の他にピンを併用する、締結面に接着剤を塗布する、締結面にローレット加工、ショット処理又は溶射処理を施す等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、これらの手段では、十分な効果が得られなかったり、部材に変更又は加工が必要となることから、現状の部材を使用することができなくなったり、別工程による処理を施す必要があることから、作業工程が煩雑となってしまう等の問題を有していた。

このような問題を解決する手段としては、二部材間にシリコンカーバイドの結晶状微粒子を介在させ、この結晶状微粒子を両部材に掛け渡すブリッジにした締結部構造が報告されている（例えば、特許文献２参照。）。この締結部構造においては、一方の部材の締結面に接着剤を塗布し、次いで、この表面にシリコンカーバイド結晶状微粒子を均等に散布した後、二部材の締結面を重ね合わせ、締結具により締結する方法が開示されている。

特開２０００−１５４８４９号公報特開２００２−１３０２２３号公報

しかしながら、上記のシリコンカーバイド結晶状微粒子を用いた締結部構造では、塗布した接着剤層表面にシリコンカーバイド結晶状微粒子を散布するため、工程数が煩雑となるといった問題や、シリコンカーバイド結晶状微粒子の飛散による粉塵の悪影響が生じてしまうといった問題を有しており、さらには、締結後に硬化した接着剤層が、締結面のすべりや軸力のクリープを発生させるといった問題を有している。

したがって、本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、二部材間のすべりを抑え、異音の発生やねじの緩みを防止し得る締結構造を提供することを目的としている。

本発明の締結構造は、金属製の第１部材の締結面に、金属製の第２部材の締結面を重ねて、両者を締結具により締結する締結構造であって、上記第１部材及び第２部材間に、研磨剤を含有させた研磨剤保持層が形成されており、上記第１部材及び第２部材の締結状態において、一部を上記第１部材及び第２部材の各表面に埋設するように、上記研磨剤が上記第１部材及び第２部材に狭持されていることを特徴としている。

本発明によれば、第１部材及び第２部材の一方の締結面に研磨剤を含有させた研磨剤保持層を形成させることによって、研磨剤を締結面に均一に配置することができ、さらに、この研磨剤保持層を挟み込むように第１部材及び第２部材を締結させた状態において、一部を第１部材及び第２部材の各表面に埋設するように、研磨剤が第１部材及び第２部材に狭持されることによって、第１部材及び第２部材間の摩擦係数を増加させ、すべりタフネスを向上させることができ、第１部材及び第２部材間のすべりを抑え、異音の発生やねじの緩みを防止することができる。また、第１部材及び第２部材間の摩擦係数が増加することから、締結具の縮小化が可能となり、コストダウンや軽量化といった効果を奏することもできる。

本発明の締結構造は、具体的には、図１に示すように、ワックス等に研磨剤を含有させ、これを金属製の第１部材２の第２部材３を重ねる側の表面に塗布し、研磨剤保持層１を形成した。次いで、研磨剤保持層１を挟み込むように、第１部材２の研磨剤保持層１を有する面と第２部材３上側とを重ね合わせ、軸力ボルト４及びナット５により締結された構造であり、図２に示すように、研磨剤１１とワックス１２等とからなる研磨剤保持層１が二部材１３及び１４に狭持されており、また、締結によって、研磨剤１１の一部が二部材１３及び１４の各表面に埋設された構造である。

本発明の締結構造における研磨剤保持層は、第１部材及び第２部材の締結時において、締結の荷重により研磨剤保持層が面方向に押し潰され、研磨剤保持層の厚さが研磨剤の直径よりも小さくなり、研磨剤の一部が第１部材及び第２部材の各締結面に埋設し得るものであることが必要である。また、本発明の締結構造における研磨剤保持層は、研磨剤の均一な配置を得るために、研磨剤を含有した材料を第１部材又は第２部材の締結面に塗布することにより形成されることが好ましい。この塗布時における研磨剤保持層形成材料は、加熱又は溶剤の添加により液体状であることが好ましく、研磨剤が沈殿し難く、刷毛で塗工しやすく、耐タレ性が良好である等の観点から、５〜２０ｍｍ^２／Ｓの粘度を有するものがより好ましい。さらに、研磨剤保持層形成材料は、塗布後において、常温で硬化し、研磨剤をその配置で固定することができるものであることが好ましい。このような研磨剤保持層形成材料としては、自動車のインナー用、主にドア内部、サイドシル、クロスメンバー、ヒンジ等の袋部や合わせ部に使用される防錆ワックス等が挙げられる。このようなワックスは、ワックス成分１〜５０％を溶剤に分散させて使用することが好適である。

また、本発明の締結構造において、第１部材及び第２部材の少なくとも一方に、締結具により貫通され、かつ、この締結具の外径よりも大径の穴径を有する貫通穴が形成されている場合、及び、第１部材及び第２部材がともに締結前に電着塗装がなされた板金製の部材である場合には、第１部材及び第２部材間のすべり抑制効果や、異音の発生及びねじの緩みの防止効果がより顕著に発揮される。

本発明の締結構造における研磨材としては、締結により金属製の第１部材及び第２部材に研磨剤の一部を埋設させることから、第１部材及び第２部材の材質よりも硬いことが必要である。また、本発明における研磨剤としては、高熱に強く、熱伝導率が高く、熱膨張が少ないものが好ましく、さらには、酸やアルカリに強いことが好ましい。また、電気的には、半導体であることが好ましい。具体的には、高純度の酸化ケイ素質原料を電気抵抗炉で反応させたインゴットを粉砕整粒したもので、緑色の炭化ケイ素結晶からなるものや、シリコンカーバイドや炭化ホウ素の結晶微粒子や、ダイヤモンド微粒子等が挙げられる。また、研磨剤の粒度としては、♯１００〜１２０メッシュが好ましい。

さらに、本発明の締結構造における研磨剤保持層の他の態様としては、金属製ワッシャ及びその両面に接着材を介して配置された研磨剤からなるものであってもよい。具体的には、図３に示すように、ＥＤ電着塗装２１及びプライマー塗装２２（接着剤に相当する）が施された金属製ワッシャー２３表面に、締結母材よりも硬いシリコンカーバイド等の研磨剤２４を接着・焼付けすることにより、本発明の締結構造における研磨剤保持層２５が形成される。そして、ＥＤ電着塗装２６が施された締結母材２７間に、この態様の研磨剤保持層２５を配置した状態で締結すると、研磨剤２４の硬度が金属製ワッシャー及び締結母材よりも高いため、研磨剤２４が金属製ワッシャー２３及び締結母材２７に食い込む又は金属製ワッシャー２３及び締結母材２７表面を変形させることにより、締結面の滑り抵抗を上昇させてより良好な滑り防止効果を発揮することができる。この研磨剤２４の状態をより詳細に説明すると、図４に示すように、締結前（ａ）では、ＥＤ電着塗装２１及びプライマー塗装２２が施された金属製ワッシャ２３表面に、研磨剤２４が配設されているが、締結母材を締結した場合（ｂ）には、研磨剤２４が、ＥＤ電着塗装２１及びプライマー塗装２２を変形させるとともに、金属製ワッシャ２３に食い込み、滑り抵抗の上昇に寄与することが可能となる。

以下、具体的な実施例により本発明の効果を詳細に説明する。
１．締結構造の作製
＜実施例１＞
防錆ワックス（商品名：ＮＯＸ−ＲＵＳＴＨＳ７００、パーカー興産社製）に、研磨剤であるシリコンカーバイド結晶状微粒子（商品名：緑色炭化ケイ素、フローラ貿易社製）を含有させ、これを第１部材である自動車のボディー相当部品の第２部材を重ねる側の表面に塗布し、研磨剤保持層を形成した。次いで、図１に示すように、第２部材である自動車用サブフレーム３を治具に固定し、研磨剤保持層１を挟み込むように、ボディー相当部品２の研磨剤保持層１を有する面とサブフレーム３上側とを重ね合わせ、軸力ボルト４及びナット５により締結力３０００ｋｇｆで締結し、実施例１の締結構造を作製した。ここで、実施例１の締結構造における研磨剤周辺を拡大すると、図２に示すように、研磨剤１１と防錆ワックス１２とからなる研磨剤保持層がボディー相当部品（第１部材）１３とサブフレーム（第２部材）１４に狭持されており、また、締結によって、研磨剤１１の一部がボディー相当部品１３及びサブフレーム１４の各表面に埋設されている。

＜比較例１＞
実施例１において、研磨剤を含有させた研磨剤保持層を設けなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の締結構造を作製した。

＜比較例２＞
防錆ワックス（商品名：ＮＯＸ−ＲＵＳＴ７７０、パーカー興産社製）に、研磨剤であるシリコンカーバイド結晶状微粒子（商品名：緑色炭化ケイ素、フローラ貿易社製）を含有させ、これを第１部材である自動車のボディー相当部品の第２部材を重ねる側の表面に塗布し、研磨剤保持層を形成した。その後の工程については、実施例１と同様にして比較例２の締結構造を作製した。ここで、比較例２の締結構造における研磨剤周辺を拡大すると、図５に示すように、研磨剤１１と防錆ワックス１５とからなる研磨剤保持層がボディー相当部品（第１部材）１３とサブフレーム（第２部材）１４に狭持されているが、研磨剤保持層が強固に形成されているため、締結によっても、研磨剤１１は、防錆ワックス１５内に固定されており、ボディー相当部品１３及びサブフレーム１４のいずれの表面にも接していない。

＜比較例３＞
第１部材である自動車のボディー相当部品の第２部材を重ねる側の表面に、接着剤（商品名：スティックのり、トンボ鉛筆社製）を塗布し、この表面に研磨剤であるシリコンカーバイド結晶状微粒子（商品名：緑色炭化ケイ素、フローラ貿易社製）を散布し、研磨剤をボディー相当部品表面に固定した。その後の工程については、実施例１と同様にして比較例３の締結構造を作製した。ここで、比較例３の締結構造における研磨剤周辺を拡大すると、図６に示すように、ボディー相当部品（第１部材）１３に対しては接着剤１６を介して、研磨剤１１がボディー相当部品１３及びサブフレーム（第２部材）１４に狭持されており、締結によって、研磨剤１１の一部がサブフレーム１４表面のみに埋設されている。

＜比較例４＞
第１部材である自動車のボディー相当部品の第２部材を重ねる側の表面に、両面テープ（商品名：両面接着テープ、日東電工社製）を貼着し、この表面に研磨剤であるシリコンカーバイド結晶状微粒子（商品名：緑色炭化ケイ素、フローラ貿易社製）を散布し、研磨剤をボディー相当部品表面に固定した。その後の工程については、実施例１と同様にして比較例４の締結構造を作製した。ここで、比較例４の締結構造における研磨剤周辺を拡大すると、図７に示すように、ボディー相当部品（第１部材）１３に対しては基材１７及び粘着剤１８からなる両面テープ１９を介して、研磨剤１１がボディー相当部品１３及びサブフレーム（第２部材）１４に狭持されており、締結によって、研磨剤１１の一部がサブフレーム１４表面のみに埋設されている。

２．締結構造の評価
次に、上記のようにして作製された実施例１及び比較例１〜４の締結構造について、第２部材３（サブフレーム１４）を固定し、第１部材２（ボディー相当部品１３）に荷重を徐々に負荷していき、ボディー相当部品２及び１３がすべり出す時の荷重Ｆを測定した。この荷重Ｆを締結力３０００ｋｇｆで割ることにより摩擦係数を算出し、二部材を直接締結した比較例１の摩擦係数に対する比を求め、すべり防止の効果を評価した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の実施例１の締結構造では、締結によって、研磨剤１１の一部がボディー相当部品１３及びサブフレーム１４の各表面に埋設されているため、二部材間の摩擦係数が２．９倍にまで増加し、この二部材間のすべりが良好に抑えられ、異音の発生やねじの緩みの防止効果に優れることが示された。

これに対し、比較例２の締結構造では、締結によっても、研磨剤１１が防錆ワックス１５内に固定され、ボディー相当部品１３及びサブフレーム１４のいずれの表面にも接していないため、また、比較例３及び４では、研磨剤１１を固定している接着剤１６及び両面テープ１９が存在することから、締結によっても、研磨剤１１の一部がサブフレーム１４表面にしか埋設されていないため、十分な摩擦係数が得られず、異音の発生やねじの緩みの防止効果が不十分であることが示された。

本発明の締結構造の好適な態様の一例を示した図である。本発明の締結構造の実施例１における研磨剤周辺を拡大した図である。本発明の締結構造における研磨剤保持層の好適な態様の一例を示した図である。本発明の締結構造における研磨剤保持層の好適な態様による滑り抵抗の上昇を説明した図である。なお、（ａ）は締結前の状態であり、（ｂ）は締結後の状態である。本発明に対する比較例２の締結構造における研磨剤周辺を拡大した図である。本発明に対する比較例３の締結構造における研磨剤周辺を拡大した図である。本発明に対する比較例４の締結構造における研磨剤周辺を拡大した図である。

符号の説明

１…研磨剤保持層、２…第１部材、３…第２部材、４…軸力ボルト、５…ナット、
１１…研磨材、１２…防錆ワックス、１３…ボディー相当部品、１４…サブフレーム、
１５…防錆ワックス、１６…接着剤、１７…基材、１８…粘着剤、１９…両面テープ、
２１…ＥＤ電着塗装、２２…プライマー塗装、２３…金属製ワッシャ、２４…研磨剤、
２５…研磨剤保持層、２６…ＥＤ電着塗装、２７…締結母材。

Claims

金属製の第１部材の締結面に、金属製の第２部材の締結面を重ねて、両者を締結具により締結する締結構造であって、
上記第１部材及び第２部材間に、研磨剤を含有させた研磨剤保持層が形成されており、上記第１部材及び第２部材の締結状態において、一部を上記第１部材及び第２部材の各表面に埋設するように、上記研磨剤が上記第１部材及び第２部材に狭持されていることを特徴とする締結構造。
前記第１部材及び第２部材は、ともに締結前に電着塗装がなされた板金製の部材であることを特徴とする請求項１に記載の締結構造。
前記研磨材は、緑色炭化ケイ素、シリコンカーバイド及び炭化ホウ素の結晶微粒子、並びにダイヤモンド微粒子から選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１又は２に記載の締結構造。
前記研磨剤保持層は、研磨剤が配合された防錆ワックスを塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の締結構造。
前記研磨剤保持層は、金属製ワッシャ及びその両面に接着材を介して配置された研磨剤からなることを特徴とする請求項１に記載の締結構造。