(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、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）を２個のアルミニウム部品（１０、２４）の締結面間に挟み込む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のアルミニウム部品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。
【請求項２】
前記２個のアルミニウム部品は、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％耐力間の値である請求項１に記載の締結構造。
【請求項３】
前記２個のアルミニウム部品は、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の０．２％耐力が前記２個のアルミニウム部品の高い方の０．２％耐力と同じ値である請求項１に記載の締結構造。
【請求項４】
前記硬質粒子の平均粒径が、５０μｍ以上１２５μｍ以下である請求項１から３の何れか一項に記載の締結構造。
【請求項５】
アルミニウム製のエンジン側ブラケットとエンジンマウント用防振ゴム装置のアルミニウム製部品とをボルト締結するエンジンマウント構造であって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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示し斜視図。
【図２】本実施例によるエンジンマウント構造の要部の断面図。
【図３】本発明による締結構造に用いられるワッシャ部材の拡大断面図。
【図４】アルミニウムワッシャと締結対象のアルミニウム部品の０．２％耐力と硬質粒子の喰い込みとの関係を示す説明図。
【図５】硬質粒子の平均粒径と締結部の摩擦係数との関係を示すグラフ。
【図６】硬質粒子の平均粒径と締結部の残存軸力との関係を示すグラフ。
【図７】本発明による締結構造の他の実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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