JP4948627B2 - Fastening structure and engine mount structure - Google Patents
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Description
本発明は、締結構造およびエンジンマウント構造に関し、特に、アルミニウム部品同士をボルト締結する締結構造およびエンジンマウント構造に関する。 The present invention relates to a fastening structure and an engine mount structure, and more particularly to a fastening structure and an engine mount structure for fastening aluminum parts to each other by bolts.
自動車は、軽量化のために、各種部品のアルミニウム化、部品点数の削減を推進されている。エンジン(内燃機関)を車体に取り付けるエンジンマウント構造では、エンジン側ブラケットやエンジンマウント用防振ゴム装置の構成部品(例えば、インナカラー)をアルミニウムにより構成したり、エンジンと車体とを連結するトルクロッドを省略したりすることが推進されている(例えば、特許文献1)。 In order to reduce the weight of automobiles, various parts are made of aluminum and the number of parts is reduced. In the engine mount structure for mounting the engine (internal combustion engine) to the vehicle body, the components (for example, inner collar) of the engine side bracket and the vibration isolator for engine mount are made of aluminum, or the torque rod that connects the engine and the vehicle body Is being promoted (for example, Patent Document 1).
アルミニウムは、鉄系金属に比して耐力が低いため、アルミニウム部品同士をボルト締結する場合、ボルト締め付け力を増大することに限界がある。このため、アルミニウム部品同士をボルト締結する場合、十分なボルト締め付け力を確保できず、使用過程で、締結面間の滑りや弛みを生じる虞がある。 Since aluminum has a lower yield strength than iron-based metals, there is a limit to increasing the bolt tightening force when bolting aluminum parts together. For this reason, when aluminum parts are bolted together, a sufficient bolt tightening force cannot be ensured, and there is a risk of slipping or loosening between the fastening surfaces in the process of use.
特に、エンジンマウントにおけるように、振動や回転力を入力される過酷な状態下でのアルミニウム部品同士のボルト締結に、長期間に亘って安定した締結状態が保たれることを期待することが難しい。このことは、トルクロッドの省略によってエンジンマウントに入力される振動や回転力が増大すると、より顕著なものになる。 In particular, as in an engine mount, it is difficult to expect that a bolted bolt between aluminum parts under a harsh state where vibration and rotational force are input will maintain a stable fastening state over a long period of time. . This becomes more prominent when the vibration or rotational force input to the engine mount increases due to the omission of the torque rod.
本発明が解決しようとする課題は、アルミニウム部品同士のボルト締結が長期間に亘って安定した締結状態を保つように改善することである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the bolt fastening between aluminum parts so as to maintain a stable fastening state over a long period of time.
本発明による締結構造は、2個のアルミニウム部品(10、24)同士をボルト締結する締結構造であって、前記2個のアルミニウム部品(10、24)より高硬度の硬質粒子(34)を表裏両面に分散配置されたアルミニウムワッシャ(30)が前記2個のアルミニウム部品(10、24)の締結面間に挟まれている。 The fastening structure according to the present invention is a fastening structure in which two aluminum parts (10, 24) are bolted to each other, and hard particles (34) having higher hardness than the two aluminum parts (10, 24) are front and back. Aluminum washers (30) distributed on both sides are sandwiched between the fastening surfaces of the two aluminum parts (10, 24).
この締結構造によれば、ボルト締結による軸力によって硬質粒子(34)がアルミニウムワッシャ(30)と締結すべきアルミニウム部品(10、24)の双方に喰い込むことにより、締結面間の滑りが阻止され、高度な弛み止めが行われる。 According to this fastening structure, sliding between the fastening surfaces is prevented by the hard particles (34) biting into both the aluminum washer (30) and the aluminum parts (10, 24) to be fastened by the axial force due to the bolt fastening. Advanced slack prevention is performed.
本発明による締結構造は、好ましくは、前記2個のアルミニウム部品(10、24)は、互いに異なる0.2%耐力を有し、前記アルミニウムワッシャ(30)の0.2%耐力が、前記2個のアルミニウム部品の0.2%耐力間の値であるか、前記2個のアルミニウム部品(10、24)の高い方の0.2%耐力と同じ値である。 In the fastening structure according to the present invention, preferably, the two aluminum parts (10, 24) have different 0.2% proof stresses, and the aluminum washer (30) has a 0.2% proof stress. It is a value between the 0.2% proof stresses of the individual aluminum parts or the same value as the higher 0.2% proof stress of the two aluminum parts (10, 24).
この締結構造によれば、アルミニウムワッシャ(30)と締結すべきアルミニウム部品(10、24)の0.2%耐力の適正設定により、硬質粒子(34)がアルミニウムワッシャ(30)と締結すべきアルミニウム部品(10、24)の双方に確実に喰い込むことになる。 According to this fastening structure, the hard particles (34) are to be fastened to the aluminum washer (30) by appropriately setting the 0.2% proof stress of the aluminum parts (10, 24) to be fastened to the aluminum washer (30). It will surely bite into both parts (10, 24).
本発明による締結構造は、好ましくは、前記硬質粒子(34)の平均粒径が、50μm以上125μm以下である。 In the fastening structure according to the present invention, preferably, the average particle diameter of the hard particles (34) is 50 μm or more and 125 μm or less.
この締結構造によれば、硬質粒子(34)の平均粒径の適正設定により、締結部の摩擦係数の向上とボルト締結の残存軸力の長期間確保とを両立でき、締結面間の滑り防止による高度な弛み止めが長期間に亘って行われる。 According to this fastening structure, by appropriately setting the average particle diameter of the hard particles (34), it is possible to achieve both improvement in the friction coefficient of the fastening portion and securing of the long axial force of the bolt fastening, and prevention of slipping between the fastening surfaces. A high degree of loosening prevention is performed over a long period of time.
本発明によるエンジンマウント構造は、アルミニウム製のエンジン側ブラケット(10)とエンジンマウント用防振ゴム装置(20)のアルミニウム製部品(24)とをボルト締結するエンジンマウント構造であって、上述の発明による締結構造によって前記エンジン側ブラケット(10)と前記アルミニウム製部品(24)とがボルト締結されている。 The engine mount structure according to the present invention is an engine mount structure in which an aluminum engine-side bracket (10) and an aluminum component (24) of an anti-vibration rubber device for engine mount (20) are fastened with bolts. The engine-side bracket (10) and the aluminum part (24) are fastened with bolts by the fastening structure.
このエンジンマウント構造によれば、エンジン側ブラケット(10)とエンジンマウント用防振ゴム装置(20)のアルミニウム製部品(24)とが高度な弛み止め状態でボルト締結され、トルクロッドの省略を可能にする。 According to this engine mount structure, the aluminum bracket (24) of the engine side bracket (10) and the vibration isolator for engine mount (20) are bolted in a highly slack-proof state, and the torque rod can be omitted. To.
本発明による締結構造によれば、アルミニウム部品同士のボルト締結において、これらアルミニウム部品の締結面間に挟まるワッシャとしてアルミニウムワッシャが用いられ、アルミニウムワッシャの表裏両面に締結すべきアルミニウム部品より高硬度の硬質粒子が分散配置されていることにより、ボルト締結による軸力によって硬質粒子がアルミニウムワッシャと締結すべきアルミニウム部品の双方に喰い込む。これにより、締結面間の滑りが阻止され、高度な弛み止めが行われる。 According to the fastening structure of the present invention, in the bolt fastening between aluminum parts, an aluminum washer is used as a washer sandwiched between the fastening surfaces of these aluminum parts, and is harder than the aluminum parts to be fastened on both the front and back surfaces of the aluminum washer. Since the particles are dispersedly arranged, the hard particles bite into both of the aluminum parts to be fastened with the aluminum washer by the axial force due to the bolt fastening. As a result, slippage between the fastening surfaces is prevented, and a high degree of loosening prevention is performed.
以下に、本発明による締結構造を適用されたエンジンマウント構造の一つの実施例を、図1〜3を参照して説明する。 Below, one Example of the engine mount structure to which the fastening structure by this invention was applied is described with reference to FIGS.
エンジン本体(図示省略)の外壁に取り付けられたエンジン側ブラケット10には締結ボルト12が貫通するボルト通し孔14が貫通形成されている。
A bolt through
エンジンマウント用の防振ゴム装置20は、アウタ筒体22とインナカラー24とを有して当該両者が防振ゴム体26によって連結されており、アウタ筒体22と一体の取付部材28を締結ボルト16によって車体18に固定されている。
An
インナカラー24の中心部にはねじ孔25が形成されており、ボルト通し孔14に通された締結ボルト12がねじ係合している。この締結ボルト12の締結によってインナカラー24がエンジン側ブラケット10と固定連結され、エンジン本体(図示省略)が防振ゴム装置20を介して車体32より支持される。
A
エンジン側ブラケット10は、A356(Al−Si−Cu−Mg)等によるアルミニウム鋳造品である。防振ゴム装置20のインナカラー24は、A6061(AL−Mg−Si合金)等によるアルミニウム展伸材により構成されている。これにより、エンジン側ブラケット10とインナカラー24とは、互いに異なる0.2%耐力を有するものになり、そして、エンジン側ブラケット10の下底面10Aとインナカラー24の上面24Aとを相対向する締結面として、アルミニウム部品同士のボルト締結による締結構造をなす。
The
相対向するエンジン側ブラケット10の下底面10Aとインナカラー24の上面24Aとの間には、アルミニウムワッシャ30が挟まれている。アルミニウムワッシャ30は、中心開口32を締結ボルト12が貫通する円環状の平座金であり、A6061(AL−Mg−Si合金)等によるアルミニウム展伸材により構成されている。
An
図3によく示されているように、アルミニウムワッシャ30の表裏両面(上下両面)には、接着剤層32によって多数の硬質粒子34が分散配置され、硬質粒子層36が形成されている。硬質粒子層36の表層側は結合補助層38によってコーティングされている。
As well shown in FIG. 3, a large number of
接着剤層32を構成する接着剤としては、エポキシ系接着等が挙げられる。結合補助層38を構成する接着剤としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等が挙げられる。
Examples of the adhesive constituting the
硬質粒子層36を構成する硬質粒子34は、エンジン側ブラケット10やインナカラー24を構成するアルミニウムより高硬度のものであればよく、好ましい硬質粒子34として、シリコンカーバイト(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、酸化ジルコニア(ZrO2)等が挙げられる。
The
締結ボルト12の締結によって生じる軸力により、エンジン側ブラケット10の下底面10Aとアルミニウムワッシャ30の上面との間と、インナカラー24の上面24Aとアルミニウムワッシャ30の下面との間に各々圧縮力が作用する。
Due to the axial force generated by fastening of the fastening
これにより、アルミニウムワッシャ30の上面の硬質粒子34は、接着剤層32、結合補助層38を突き破ってアルミニウムワッシャ30とエンジン側ブラケット10の双方に喰い込み、アルミニウムワッシャ30の下面の硬質粒子34は、接着剤層32、結合補助層38を突き破ってアルミニウムワッシャ30とインナカラー24の双方に喰い込む。
Thereby, the
この硬質粒子34の喰い込みによって、アルミニウムワッシャ30とエンジン側ブラケット10との間と、アルミニウムワッシャ30とインナカラー24との間の摩擦係数が飛躍的に増大し、これらの締結面間の滑りが阻止され、高度な弛み止めが行われる。
The biting of the
図4は、アルミニウムワッシャ30とエンジン側ブラケット10およびインナカラー24との0.2%耐力(MPa)と、これらに対する硬質粒子34の喰い込みの関係を示している。ここでは、エンジン側ブラケット10の0.2%耐力をA、インナカラー24の0.2%耐力を0.2%耐力Aより高いBとする。
FIG. 4 shows the relationship between the 0.2% proof stress (MPa) of the
アルミニウムワッシャ30を構成するアルミニウム材の0.2%耐力が0.2%耐力Aより低いと、(a)に示されているように、硬質粒子34は、専らアルミニウムワッシャ30に喰い込み、締結部(締結面間)の摩擦係数μの向上が鈍くなる。これに対し、アルミニウムワッシャ30を構成するアルミニウム材の0.2%耐力が0.2%耐力Bより高いと、(c)に示されているように、硬質粒子34は、専らエンジン側ブラケット10あるいはインナカラー24に喰い込み、やはり、締結部の摩擦係数μの向上が鈍くなる。
When the 0.2% proof stress of the aluminum material constituting the
アルミニウムワッシャ30を構成するアルミニウム材の0.2%耐力が、0.2%耐力Aと0.2%耐力Bとの間であると、(b)に示されているように、硬質粒子34は、アルミニウムワッシャ30とエンジン側ブラケット10あるいはインナカラー24の双方に同程度に喰い込み、締結部の摩擦係数μの向上が顕著になる。
When the 0.2% proof stress of the aluminum material constituting the
このようなことから、アルミニウムワッシャ30の0.2%耐力は、2個のアルミニウム部品(エンジン側ブラケット10とインナカラー24)の0.2%耐力間の値、中でも中間値であることが最も好ましい。
For this reason, the 0.2% proof stress of the
硬質粒子34のエンジン側ブラケット10あるいはインナカラー24に対する喰い込みが不足すると、締結部の摩擦係数向上の鈍化が、アルミニウムワッシャ30に対する喰い込み不足より、顕著になるので、アルミニウムワッシャ30の0.2%耐力は、2個のアルミニウム部品(エンジン側ブラケット10とインナカラー24)の高い方の0.2%耐力と同じ値に設定されてもよい。
If the
図5は、硬質粒子の平均粒径と締結部の摩擦係数との関係を示している。図5より、硬質粒子の平均粒径が60μm以上であると、摩擦係数は略同じ高い値を示すが、硬質粒子の平均粒径が60μm以下になると、摩擦係数が低下し始め、硬質粒子の平均粒径が50μm以下になると、摩擦係数が急激に低下することが分かる。 FIG. 5 shows the relationship between the average particle size of the hard particles and the friction coefficient of the fastening portion. From FIG. 5, when the average particle size of the hard particles is 60 μm or more, the friction coefficient shows substantially the same high value. However, when the average particle size of the hard particles is 60 μm or less, the friction coefficient starts to decrease. It can be seen that when the average particle size is 50 μm or less, the friction coefficient decreases rapidly.
図6は、硬質粒子の平均粒径と耐久試験後の締結部の残留軸力との関係を示している。図6より、硬質粒子の平均粒径が125μm以下であると、残留軸力は略同じ高い値を示すが、硬質粒子の平均粒径が125μm以下になると、残留軸力が急激に低下することが分かる。 FIG. 6 shows the relationship between the average particle size of the hard particles and the residual axial force of the fastening portion after the durability test. From FIG. 6, when the average particle size of the hard particles is 125 μm or less, the residual axial force shows substantially the same high value. However, when the average particle size of the hard particles is 125 μm or less, the residual axial force decreases rapidly. I understand.
このようなことから、硬質粒子34の平均粒径は、締結部の摩擦係数の向上とボルト締結の残存軸力の長期間確保との両立のために、50μm以上125μm以下であることが好ましく、60μm以上125μm以下であることがより好ましい。硬質粒子層36の厚さは、アルミニウムワッシャ30の板厚を2mmとするとき、100μm以上400μm以下であることが好ましい。硬質粒子層36の厚さが薄すぎると、硬質粒子34の喰い込み効果が十分に得られず、硬質粒子層36の厚さが厚すぎると、摩擦係数のばらつきが大きくなり、ボルト締結の残存軸力が低下する。
For this reason, the average particle size of the
また、アルミニウムワッシャ30とエンジン側ブラケット10とインナカラー24とがすべてアルミニウム製であることにより、これらの間に電位差が生じることがなく、耐食性が向上する。
Further, since the
以上、エンジンマウント構造について説明したが、本発明による締結構造は、エンジンマウント構造への適用に限られるものでなく、各種のアルミニウム部品同士をボルト締結する締結構造に適用することができる。また、本発明による締結構造が適用されるアルミニウム部品同士のボルト締結は、上述の実施例のものに限られることはなく、図7に示されているように、一方のアルミニウム部品50にスタッドボルト52が取り付けられ、他方のアルミニウム部品54にスタッドボルト52が貫通するボルト通し孔56が貫通形成され、スタッドボルト52の先端側にナット58がねじ係合する型式のものにも適用することができる。
Although the engine mount structure has been described above, the fastening structure according to the present invention is not limited to application to the engine mount structure, and can be applied to a fastening structure in which various aluminum parts are bolted together. Further, the bolt fastening between the aluminum parts to which the fastening structure according to the present invention is applied is not limited to that of the above-mentioned embodiment, and as shown in FIG. 52, a bolt through
10 エンジン側ブラケット
20 エンジンマウント用防振ゴム装置
22 アウタ筒体
24 インナカラー
30 アルミニウムワッシャ
32 接着剤層
34 硬質粒子
36 硬質粒子層
38 結合補助層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記2個のアルミニウム部品より高硬度の硬質粒子を表裏両面に分散配置されたアルミニウムワッシャが前記2個のアルミニウム部品の締結面間に挟まれている締結構造。 It is a fastening structure that bolts two aluminum parts together,
A fastening structure in which an aluminum washer in which hard particles harder than the two aluminum parts are dispersedly arranged on both front and back surfaces is sandwiched between fastening surfaces of the two aluminum parts.
請求項1から4の何れか一項に記載の締結構造によって前記エンジン側ブラケットと前記アルミニウム製部品とがボルト締結されているエンジンマウント構造。 An engine mount structure that bolts an aluminum engine-side bracket and an aluminum component of an anti-vibration rubber device for engine mount,
An engine mount structure in which the engine side bracket and the aluminum part are bolted together by the fastening structure according to any one of claims 1 to 4.
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