JP6438723B2

JP6438723B2 - 異種金属部材相互の締結構造

Info

Publication number: JP6438723B2
Application number: JP2014199992A
Authority: JP
Inventors: 辻　智子; 智子辻
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016070359A

Description

本発明は、金属部材相互の締結構造に関し、特に、電着塗装される異種金属部材相互の締結構造に関する。

近年、自動車等の車両における車体の軽量化のために、主に鋼材等の鉄系材料からなる車体構成部材に対してアルミニウム製部材を採用するニーズが高まっている。しかし、アルミニウム製部材を鉄系材料からなる車体構成部材に対して単に接合したのでは、接合される両部材の接触部（両部材の接合に用いられるボルト等の鉄系部材とアルミニウム製部材との接触部も含む）において局部電池形成に伴う電位差腐食が発生するという問題がある。また、アルミニウム製部材の表面に電着塗装を施す場合、アルミニウム製部材の表面に対する電着塗料の付着性を高めるために事前にアルミニウム製部材の表面に化成処理が行われるところ、鉄系材料の車体構成部材とアルミニウム製部材の接触部付近ではアルミニウム製部材表面上への化成被膜の形成が阻害される。したがって、両部材の接触部付近の電着塗料の付着性が低下する。

かかる電位差腐食及び化成被膜形成の阻害（以下、化成処理不良という）の問題は、両部材の接合部に絶縁被膜を施すことで解消するが、絶縁被膜を施すとなると接合部における部材間の導通が遮断され、アルミニウム製部材表面への電着塗装が行えないこととなってしまう。

特許文献１には、屋外に設置される筐体の据付足の雨水等による腐食を防止する技術が開示されている。具体的には、図４及び図５に示すように、ボルトで架台Ｓに据付けられる筐体１０１の据付足１０２において、ボルト挿通孔１０３の架台Ｓ側に据付座面１０４が設けられ、ボルト挿通孔１０３のボルト挿入側にボルト用座面１０５が設けられており、据付座面１０４及びボルト用座面１０５の双方にボルト挿通孔１０３と外部とを連通する連通孔１０４ａ、１０５ａがそれぞれ設けられている。これによれば、ボルト用座面１０５の連通孔１０５ａを通ってボルト挿通孔１０３内に流れ込んだ雨水は据付座面１０４の連通孔１０４ａから速やかに流出し、据付足１０２のボルト挿通孔１０３内が長期間多湿状態にさらされて腐食が生じるというおそれが低減されている。

特開２００１−２６３３１５号公報

しかしながら、アルミニウム製部材及び鉄系材料からなる車体構成部材の接合部に絶縁被膜を施し、電着塗装前に別途導通接点を設け、電着塗装後に導通接点を解消することは、工数アップによる生産性の低下を招く。

また、特許文献１の据付足によれば、据付足におけるボルト挿通孔内の通気性が向上し、挿通孔内部での腐食が生じることはない。しかし、特許文献１はボルト挿通孔内の水抜きに関する技術であり、異種金属部材相互を接触させるという前提が無く、そもそもこの接触により生じる化成処理不良や電位差腐食の課題が発生していない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁処理を施すことなく局部電池形成に伴う電位差腐食及び化成処理不良による不具合を解消し得る、電着塗装される異種金属部材相互の締結構造を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電着塗装される異種金属部材相互の金属製ボルト及びナットによる締結構造において、前記金属製ボルトは、前記異種金属部材のうち螺入方向下側の金属部材と同種の金属材料で形成され、前記異種金属部材のうち螺入方向上側の金属部材が、前記金属製ボルトの挿通孔の周囲に所定間隔をおいて設けられた隆起面と、該隆起面に挟まれた一般面と、を交互に有し、前記異種金属部材相互の締結は、前記金属製ボルトの頭部の座面が前記隆起面に当接して行われ、前記締結状態において、前記螺入方向上側の金属部材は、絶縁部材であるスペーサを介して前記螺入方向下側の金属部材と締結されることで前記螺入方向上側の金属部材と前記螺入方向下側の金属部材の締結部における直接接触が回避されており、前記螺入方向上側の金属部材は、前記金属製ボルト及び前記ナットを介して前記螺入方向下側の金属部材と導通することを特徴とする。

請求項１の発明は、化成処理不良が生じる部位を被水環境から離間するという思想に基づくものである。

すなわち、この構成によれば、金属製ボルトの座面と金属製ボルトの螺入方向上側の金属部材の隆起面との当接面は化成処理不良が生じて防錆性能が低下するが、水が速やかに隆起面から下方に流出するので金属の腐食が生じにくい。一方、螺入方向上側の金属部材の一般面は金属製ボルトとの接触部から離間しているので良好な化成処理及び電着塗装がなされ、被水環境下にあっても腐食の問題が生じない。

したがって、絶縁処理を施すことなく局部電池形成に伴う電位差腐食及び化成処理不良による不具合を解消することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の接合構造において、前記隆起面が、前記一般面から立ち上がる支持壁により支持されていることを特徴とする。

この構成によれば、隆起面が一般面から立ち上がる支持壁により支持されているので、金属製ボルト及びナットによる締め付けに耐え得る剛性が確保され、強く締め付けても接合時の隆起面と一般面間の距離をより確実に一定に保つことが可能となる。

本発明によれば、金属製ボルトの螺入方向上側の金属部材に設けられた一般面及び隆起面によって化成処理不良が生じる部位（すなわち、金属製ボルトと螺入方向上側の金属部材の当接部位）が被水環境から離間されるので、絶縁処理を施すことなく局部電池形成に伴う電位差腐食及び化成処理不良による不具合を解消することができる。したがって、個別の絶縁処理、電着塗装時の導通確保のための処置を行う必要もなくなり、生産性の低下を招くこともない。

本実施の形態に係る電着塗装される異種金属部材相互の金属製ボルト及びナットによる接合構造１０の分解斜視図である。図１のＡ部の拡大図である。電着塗装される異種金属部材相互が金属製ボルト及びナットにより締結された状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。従来の、ボルトで架台に据付けられる筐体１０１の据付足１０２を上側から見た斜視図である。従来の、ボルトで架台に据付けられる筐体１０１の据付足１０２を下側から見た斜視図である。

次に、本発明の実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。電着塗装される異種金属部材相互の金属製ボルト及びナットによる締結構造を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る電着塗装される異種金属部材相互の金属製ボルト及びナットによる締結構造１０の分解斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る締結構造１０は、車両の車体のフェンダ２０とアッパフレーム４０を、全面が絶縁被覆されたスペーサ５０を介してフランジ付きの金属製ボルト６０（六角ボルト）及びナット６５（六角ナット）で締結してなる構成を有する。

フェンダ２０はアルミニウム製であり、アッパフレーム４０は鉄系の金属材料からなるので、両者は相互に異種金属部材の関係にある。本実施の形態においてはフェンダ２０を金属製ボルト６０の螺入方向上側の金属部材といい、アッパフレーム４０を螺入方向下側の金属部材という。金属製ボルト６０は、アッパフレーム４０（螺入方向下側の金属部材）と同種の鉄系の金属材料で形成されている。

図２は、図１のＡ部の拡大図である。図示のように、フェンダ２０（螺入方向上側の金属部材）における金属製ボルト６０が挿通される円形の挿通孔２２の周囲２４には、挿通孔２２から見て径方向外方に放射状に延在し、フェンダ２０の上面２０ａと同一面として連続する６面の一般面２６が設けられており、同じく挿通孔２２の周囲２４には、一般面２６に対して隆起し且つ隣接する６面の隆起面２８が交互に設けられている。

したがって、フェンダ２０は、金属製ボルト６０の挿通孔２２の周囲２４に所定間隔をおいて設けられた隆起面２８と、隆起面２８に挟まれた一般面２６と、を交互に有する。

また、フェンダ２０は、隆起面２８における挿通孔２２から見た径方向外方端縁で下方に折曲した傾斜面３０を有し、傾斜面３０は挿通孔２２から見た径方向外方端縁でさらに折曲して上面２０ａに連続する。

さらに、フェンダ２０は、隆起面２８及び傾斜面３０における挿通孔２２の周方向両側端縁で略垂直下方に折曲した、隆起面２８及び傾斜面３０を支える支持壁３２を有し、支持壁３２は下端縁で折曲して一般面２６に連続する。

したがって、挿通孔２２の端縁は、隆起面２８、支持壁３２及び一般面２６からなる、交互に繰り返される略コ字状の凸凹形状となっている。６面の隆起面２８同士に段差は無く、付き合わせた場合に全て面一となる高さであり、隆起面２８と一般面２６は略平行である。かかるフェンダ２０における挿通孔２２の周囲の凸凹形状は、例えば、一対の金型間で金属板をプレスするプレス加工により成形することができる。

一般面２６と隆起面２８の高低差ｈは、後述する金属製ボルト６０及びナット６５による締結状態において、締結時のボルト変形や形状ばらつきによりボルトのフランジ部が一般面２６に接触しない程度の寸法が必要であるが、好適には一般面２６上に留まる水が隆起面２８まで達しない高さであることが望ましい。本実施の形態においては、両面の高低差ｈは３ｍｍである。

図３は、電着塗装される異種金属部材相互が金属製ボルト及びナットにより締結された状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図示のように、フェンダ２０及びアッパフレーム４０が金属製ボルト６０及びナット６５により締結された状態において、金属製ボルト６０の頭部６２の座面６２ａと隆起面２８が直接当接しており、一般面２６と座面６２ａは離間しており接触していない。また、フェンダ２０は、一般面２６の裏側の面３４において全面が絶縁被覆されたスペーサ５０と当接し、このスペーサ５０を介してアッパフレーム４０と締結されている。アッパフレーム４０は、ナット６５の上面６５ａと直接接触する。なお、フェンダ２０及びアッパフレーム４０が金属製ボルト６０及びナット６５により締結された部位の上部は、ボンネット７０の端部側によって覆われている。

したがって、図３の矢印２００に示すように、アッパフレーム３０は、ナット５２及び金属製ボルト５０を介してフェンダ２０に対して導通する。すなわち、フェンダ２０及びアッパフレーム３０を含む車体全体を一つの陰極（カチオン電着塗装の場合である）として、電着塗装を車体全体に施すことができる。なお、矢印２００の矢視方向は、カチオン電着塗装を行う場合の電流の流れる方向を示している。

本実施の形態によれば、金属製ボルト６０の座面６２ａとフェンダ２０（金属製ボルト６０の螺入方向上側の金属部材）の隆起面２８との当接面は化成処理不良が生じて防錆性能が低下するが、水が速やかに隆起面２８から下方に流出するので金属の腐食が生じにくい。一方、フェンダ２０（螺入方向上側の金属部材）の一般面２６は金属製ボルト６０との接触部から離間しているので良好な化成処理及び電着塗装がなされ、被水環境下にあっても腐食の問題が生じない。

また、一般面２６と隆起面２８の高低差ｈが３ｍｍとなっているので、より確実に隆起面２８を被水環境から離間させることが可能となる。

さらに、隆起面２８は一般面２６から立ち上がる支持壁３２により支持されているから、金属製ボルト６０及びナット６５による締め付けに耐え得る剛性が確保され、強く締め付けても締結時の隆起面２８と一般面２６間の距離をより確実に一定に保つことが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本実施の形態においては異種金属部材としては、金属製ボルト６０により締結される螺入方向上側の金属部材としてアルミニウム製のフェンダ２０を、螺入方向下側の金属部材として鉄系の金属材料からなるアッパフレーム４０を、それぞれ採用しているが、この組み合わせに限られるものではない。互いに締結されて電着塗装される異種金属部材であれば、どのような組み合わせでもよい。

１０異種金属部材相互の締結構造
２０フェンダ（螺入方向上側の金属部材）
２２挿通孔
２４挿通孔の周囲
２６一般面
２８隆起面
３２支持壁
４０アッパフレーム（螺入方向下側の金属部材）
６０金属製ボルト
６２頭部
６２ａ座面
６５ナット

Claims

電着塗装される異種金属部材相互の金属製ボルト及びナットによる締結構造において、
前記金属製ボルトは、前記異種金属部材のうち螺入方向下側の金属部材と同種の金属材料で形成され、
前記異種金属部材のうち螺入方向上側の金属部材が、前記金属製ボルトの挿通孔の周囲に所定間隔をおいて設けられた隆起面と、該隆起面に挟まれた一般面と、を交互に有し、
前記異種金属部材相互の締結は、前記金属製ボルトの頭部の座面が前記隆起面に当接して行われ、
前記締結状態において、前記螺入方向上側の金属部材は、絶縁部材であるスペーサを介して前記螺入方向下側の金属部材と締結されることで前記螺入方向上側の金属部材と前記螺入方向下側の金属部材の締結部における直接接触が回避されており、
前記螺入方向上側の金属部材は、前記金属製ボルト及び前記ナットを介して前記螺入方向下側の金属部材と導通することを特徴とする締結構造。
前記隆起面が、前記一般面から立ち上がる支持壁により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の接合構造。