JP4358323B2 - 組立工作物およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概括的に、他の工作物に取付可能な予め組み立てられた半完成品としての工作物（以下、単に組立工作物と記載する）、特に、これら工作物の間の製造公差、位置ズレ、熱膨張特性の差異を補償する組立工作物、および、その製造方法に関し、更に詳細には、組立工作物の一部を構成する締結具により金属製自動車エンジンに取付、締結可能なプラスチック製の組立工作物、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の工作物を第２の工作物に取り付けるために締結具が広く利用されている。製品の組立ラインその他の作業において、ある工作物に１または複数の締結具を前もって組み込んでおけば、その後の工程において、この工作物と他の工作物との組立作業が楽になることは良く知られている。自動車工業における内燃機関へのロッカーアームカバーまたはマニフォールドの組立作業は、こうした締結具を前もって組み込んだ組立工作物を用いることにより、大きな経済的利益をもたらす多くの作業の代表例の一つである。例えば、米国特許第4,732,519 号は、バルブカバーの対応する開口部に保持させた１以上の締結具を有するバルブカバーであって、後の工程でこれら締結具を用いて、バルブカバーを自動車エンジンの頭部部分に取り付けるようにしたバルブカバー組立体を開示している。また、この米国特許第4,732,519 号は、締結具がバルブカバー組立体の下側取付面から突き出ないように、バルブカバー組立体に対して十分な軸方向の遊びを締結具に持たせた保持方法を教示しており、締結具を締付ける前に、バルブカバー組立体の取り付けおよびエンジン頭部部分の対応穴と締結具の位置決めを容易にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
高分子技術の進歩は、かつて金属製であることを要求したもの対し、比較的軽量で、しかもコストの安い成形可能なプラスチック製の工作物を生産し、使用することを可能にしている。このことは、上述の自動車エンジン頭部に取り付けられるバルブカバーをはじめ、温度変化のある環境で使用する構成要素に対しても言えることである。しかし、プラスチック、更に一般には、他の殆どの材料は、成形上および製造上の公差を含んでいるので、例えば、組立工作物を取り付ける第２の工作物の対応穴に対し、組立工作物に保持した締結具の横方向位置ズレが生じる。また、プラスチックおよびその他の材料は、特に工作物を貫通して延びる締結具の近傍に応力および歪みの集中を受け易い。そして、締付け固定した工作物が異種の材料から成っていて、極端な温度変化を受ける場合は、温度により生ずる応力および歪みの差は、、特にプラスチック製のものを金属製のものに締付け取り付ける場合に工作物の何れか一方または両方に悪影響を与える。現在知られている締結具を有する組立工作物は、その製造上および成形上の公差、第１と第２の工作物間における締結具の位置ズレ、プラスチックおよびその他の材料が受け易い締結具の締付け時に生ずる応力および歪みの集中または異種材料から成る工作物の熱膨張率差の何れをも補償しない。
【０００４】
従って、本発明は上記従来技術における諸問題を克服し、１以上の締結具により第２の工作物に締付け固定可能な組立工作物の技術的進歩およびその製造方法を目指すものである。
【０００５】
本発明の他の目的は、新規な組立工作物およびその製造方法を提供することにある。この組立工作物によれば、組立工作物と、それを取り付ける第２の工作物との間における位置ズレ、組立工作物の製造公差、組立工作物、特にプラスチック製組立工作物が受け易い締結具締付け時に生ずる応力および歪みおよび異種材料から成る工作物の熱的特性の差異の何れもが補償される。
【０００６】
本発明の更に特別な目的は、新規な組立工作物を提供することにある。この組立工作物は、これを貫通する開口部に保持させたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、この締結具は組立工作物の開口部に対して、軸方向および横方向に位置決めが可能であるため、組立工作物に保持されている締結具の干渉を受けずに、第２の工作物に組立工作物を位置決め、固定することができる。
【０００７】
本発明の更に特別な目的は、新規な予め組み立てられたプラスチック製カバー部材を提供することにある。この予め組み立てられたプラスチック製カバー部材は、これを貫通する開口部に保持させたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、この締結具は予め組み立てられたプラスチック製カバー部材の開口部に対して、軸方向および横方向に位置決めが可能であるため、予め組み立てられたプラスチック製カバー部材に保持されている締結具の干渉を受けることなく、このカバー部材を金属製自動車エンジンに位置決め、固定することができる。
【０００８】
本発明の他の目的は、新規な組立工作物およびその製造方法を提供することにある。この組立工作物は、これを貫通する開口部に保持させたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、この締結具は組立工作物を貫通する拡大した開口部内のスリーブ部材を横方向に位置決めするか、またはスリーブ部材の拡大した開口部に対して締結具を横方向に位置決めすることにより、組立工作物に対して横方向に位置決めすることが可能である。
【０００９】
本発明の他の目的は、新規な組立工作物およびその製造方法を提供することにある。この組立工作物は、これを貫通する開口部に保持させたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、このスリーブ部材は、組立工作物を第２の工作物に締付ける際に、弾性スプリング部材としてスリーブ部材に形成した実質的に放射状の形をした第１のフランジ（以下、第１のフランジと言う）により、組立工作物に対して軸方向に位置決めすることが可能である。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、新規な組立工作物およびその製造方法を提供することにある。この組立工作物は、これを貫通する開口部に保持させたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、このスリーブ部材は、組立工作物の外側表面と係合するスリーブ部材の第１のフランジの第１の内側表面と、組立工作物の開口部内に突き出た開口部リブと係合するスリーブ部材の第２のフランジの第２の内側表面とにより、組立済み工作物の開口部に保持されている。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、新規な組立工作物およびその製造方法を提供することにあって、この組立工作物は、これを貫通する開口部に配置、保持されたスリーブ部材と、このスリーブ部材に保持された締結具とを有し、この締結具は、スリーブ部材の第１の端部と係合する締結具の頭部と、スリーブ部材の内側表面から突き出たスリーブリブと係合する締結具の突出シャンクリブとにより、スリーブ部材に保持されている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第２の工作物の取付面に締付け可能な組立工作物において、開口部が貫通、形成された第１の工作物であって、前記開口部が、該第１の工作物の外側表面と該第１の工作物の取付面との間で延在すると共に、前記第１の工作物の取付面から凹んだ部分を有して成る第１の工作物と、軸方向に一直線上に配設された斜面と、前記第１の工作物の取付面から凹んだ部分に設けられたフランジ係合面とを有した突出する開口部リブと、前記第１の工作物を貫通する開口部内に配置、保持されるスリーブ部材であって、該スリーブ部材は、その第１の端部に半径方向の第１のフランジと、その第２の端部に半径方向の第２のフランジとを有し、前記第１のフランジの第１の内側表面は、前記第１の工作物の外側表面に係合し、前記第２のフランジの第２の内側表面は前記開口部リブのフランジ係合面と係合して、該スリーブ部材が前記第１の工作物に保持されるようにしたスリーブ部材と、前記スリーブを貫通して延在し該スリーブ部材に保持されると共に、シャンクおよび頭部を有する締結具とを含み、前記締結具は、前記第１の工作物に対して前記スリーブ部材を通して軸方向に位置決め可能に構成され、前記第１の工作物を貫通する開口部の直径が前記スリーブ部材の直径よりも大きくなっており、これによって、前記締結具が前記第１の工作物に対して横方向に位置決め可能となり、前記組立工作物に保持された前記締結具による干渉を受けずに前記組立工作物を前記第２の工作物の取付面に位置決め、固定できるようにした組立工作物を要旨とする。
【００１３】
更に、本発明の他の特徴によれば、第２の工作物の取付面に締付け可能な組立工作物を形成する方法において、組立工作物を貫通する開口部内にスリーブ部材を配置、保持する段階と、シャンクと頭部を有する締結具をスリーブ部材を通して配置、保持する段階と、締結具をスリーブ部材を通して、組立工作物に対して軸方向に位置決めする段階と、締結具を組立工作物に対して横方向に位置決めする段階とを含み、
こうして組み立てた組立工作物が、これに保持させた前記締結具による干渉を受ずに、前記第２の工作物の取付面に位置決め、固定することができる方法を要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、他の工作物に取付可能な予め組み立てられた半完成品としての工作物である組立工作物１００の部分断面図を示しており、この組立工作物は第１の工作物１０１を含んでいる。この第１の工作物は締付け具（以下、締結具と言う）１１０により、他の工作物つまり第２の工作物１０の取付面１２に取り付けられる。締結具１１０は、第１の工作物１０１に保持され、かつ、第２の工作物１０の穴１４内に配置可能となっている。この組立工作物の典型的な用例としては、第１の工作物１０１はプラスチックから成形された吸気マニフォールドであり、第２の工作物１０は自動車エンジンの構成成分であるが、更に一般には、第１の工作物１０１および第２の工作物１０の両者は、締結具部材による取り付け、締付けが可能な如何なる部材であっても良く、各工作物は同種の材料、または異種の材料から成っていても良い。
【００１５】
図１、２に示すスリーブ部材１２０は、第１の工作物１０１の外側表面１０４と取付面１０６との間を貫通する開口部１０２内に配置、保持されている。締結具１１０は、シャンクに形成されたネジ部１１２と、頭部１１４を有し、スリーブ部材１２０内に挿通、保持されている。締結具１１０は、第１の工作物を貫通する開口部１０２に対して、スリーブ部材１２０を通して軸方向に十分な遊びを持たせて軸方向に位置決めでき、常に第１の工作物の取付面１０６から突出しないようにできるので、締結具１１０を締付ける前に、組立工作物１００の第２の工作物への取付および第２の工作物１０の対応する穴１４と締結具１１０の位置合わせが容易に行える。また、締結具１１０は、第１の工作物１０１を貫通する開口部１０２に対する横方向への位置決めも可能だから、成形上または製造上の公差その他の因子に起因する締結具１１０のネジ部１１２と穴１４の位置ズレを補償することができる。この種の位置ズレは、組立工作物が複数の締結具を含み、これら締結具が第２の工作物の対応する複数の穴に位置決めしなければならないような適用例、例えばロッカーアームカバーへの適用では特に重要な問題となる。
【００１６】
図３、４、５、８、９を参照すると、第１の工作物１０１の開口部１０２は、その内側表面から突出した開口部リブ１０８を含んでいる。また、スリーブ部材１２０の第１の端部には、実質的に半径方向に広がるの第１のフランジ１２４（以下、第１のフランジと言う）が、そして第２の端部には、実質的に半径方向に広がる第２のフランジ１２６が形成されている。第１のフランジ１２４の第１の内側表面１２５が第１の工作物１０１の外側表面１０４に係合し、第２のフランジ１２６の第２の内側表面１２７が開口部リブ１０８に係合して、スリーブ部材１２０が第１の工作物１０１に保持、連結される。
【００１７】
図５を参照すると、第１の工作物１０１を貫通する開口部１０２は、その内側表面において周方向に配設された複数の少なくとも二つの突出した開口部リブ１０８を有している。この開口部リブ１０８の各々は、その一部を図５に示すように、軸方向に一直線上に配設された斜面１０７と、図８に示すように、スリーブ部材１２０の第２のフランジ１２６の内側表面１２７と係合可能な半径方向に広がる表面（開口部ラジアル面）またはフランジ係合面１０９とを有している。図４には、機械的保全性（ばらばらにならないこと）を改善するため、実質的に開口部１０２の全長に沿って延びている軸方向に傾斜した表面１０７が示されている。本発明によれば、以下の様にしてスリーブ部材１２０を開口部１０２に配置することができる。すなわち、スリーブ部材１２０の第２のフランジ１２６を第２の工作物の外側表面１０４から開口部１０２に挿入し、第２のフランジ１２６の内側表面１２７が、開口部リブ１０８のフランジ係合面１０９に係合するまで、第２のフランジ１２６を傾斜面１０７に沿って押し進めるようにして配置することができる。本発明のこの特徴によれば、開口部リブ１０８およびスリーブ部材１２０の第２のフランジの何れか一方またはその両方が十分に弾性を有し、第２のフランジ１２６が開口部リブ１０８の傾斜面１０７に沿って開口部１０２を通過することができ、最終的にスリーブ部材１２０が第１の工作物１０１の開口部１０２を通して保持、結合される。
【００１８】
図１から図５および図８、９を参照するとスリーブ部材１２０は、その内側表面から突出するスリーブリブ１２２を有しており、より一般的には、複数のスリーブリブ１２２がスリーブの内側表面に周方向に配設されている。図９において、各スリーブリブ１２２は、傾斜面１２１と、半径方向に広がる表面（スリーブラジアル面）１２３を有している。締結具１１０は、ネジ部１１２と頭部１１４の間に突出したシャンクリブ１１６を含んでいる。より一般的には、シャンクリブ１１６は、図示のように複数のまたは連続した環状配置のリブから構成される。図２に示すように、シャンクリブ１１６は傾斜面１１７および半径方向に広がる表面（シャンクラジアル面）１１８を有している。シャンクリブ１１６のシャンクラジアル面１１８がスリーブリブ１２２のスリーブラジアル面１２３と係合可能となっており、かつ、締結具１１０の頭部１１４がスリーブ部材１２０の第１の端部と係合可能な拡大したフランジ部１１５を有しているので、締結具１１０が第１の工作物１０１に保持される。本発明のこの特徴によれば、締結具１１０は第１の工作物に対して軸方向に位置決め可能であって、第２の工作物への位置決め、固定の間に、締結具１１０が第１の工作物の取付面１０６を越えて突出することがなく、次いで第２に工作物１０の穴１４の中に軸方向に沿って延びることができるように構成されている。スリーブリブ１２２の傾斜面１２１およびシャンクリブ１１６の傾斜面１１７は協働すると共に、十分な弾性に富んでいるため、締結具１１０はスリーブ部材１２０を通ることができ、その中に配置、保持される。
【００１９】
図６の実施形態では、第１の工作物１０１を貫通する開口部１０２は、スリーブ部材１２０の第２のフランジ１２６の外径より大きい直径を有しているため、スリーブ部材１２０は第１の工作物１０１の開口部１０２内において横方向に位置決めが可能である。図７の実施形態では、第１の工作物１０１の貫通開口部１０２は、つの直径方向の寸法だけを拡大して、その方向へのスリーブ部材１２０の横方向位置決めができるようにしている。これらの実施例によれば、締結具１１０は軸方向への移動は可能であるが、スリーブ部材１２０に対して横方向には移動できない。しかし、締結具１１０は、これを保持するスリーブ部材１２０と共に第１の工作物１０１に対して横方向への移動が可能となる。スリーブ部材１２０は、第２のフランジ１２６および開口部リブ１０８を適当な寸法にすることにより、常に第１の工作物１０１に保持される。
【００２０】
上記に代わる他の実施例では、スリーブ部材１２０に締結具１１０の外径より拡大した直径を持つ開口部を設け、締結具のスリーブ部材１２０に対する横方向への位置決めを可能とし、以て第１の工作物１０１に対する横方向への位置決めも可能とする。この実施例によれば、締結具１１０はスリーブ部材１２０に対して軸方向にも、また横方向にも移動可能となる。この場合、シャンクリブ１１６とスリーブリブ１２２の寸法を適当に決定することにより、締結具１１０はスリーブ部材１２０に保持される。しかし、スリーブ部材１２０は、第１の工作物の開口部１０２に対して横方向には実質的に固定された状態となる。上記に代わる更に他の実施例では、スリーブ部材１２０が、第１の工作物１０１の開口部１０２に対して横方向に位置決め可能に構成されると共に、締結具１１０がスリーブ部材１２０に対して横方向に位置決め可能に構成される。
【００２１】
図１、２、８、９に図示のスリーブ部材１２０の第１のフランジ１２４は、弾性スプリング部材として形成されている。従って、締結具１１０を用いて第１の工作物１０１を第２の工作物に締付ける際に、スプリング部材が撓むために、スリーブ部材１２０は第１の工作物１０１を貫通する開口部１０２に対して軸方向への位置決めが可能となる。図８は組み込まれた状態におけるスリーブ部材１２０を示している。但し、明示のため締結具を省いて図示している。第１のフランジ１２４は、スリーブ部材１２２の一部を第１の工作物の開口部１０２から引き出すようにスリーブ部材を付勢するため、第２のフランジ１２６は第１の工作物の取付面１０６から後退した状態となる。図９は、締結具１１０（図示せず）の締付け作用により第１の弾性フランジ１２４を変形させて、スリーブ部材１２０を第１の工作物１０１の開口部１０２内を前進させ、第２のフランジ１２６が第２の工作物１０の取付面１２に接座した状態を示している。本発明のこの特徴によれば、撓んだ第１の弾性フランジ部材１２４は締結具１１０に対する戻り止めトルクを維持する。また、この第１の弾性フランジ部材１２４には柔軟性があるため、種々の温度条件下にあっても締結具１１０に対する戻り止めトルクを維持しつつ、第１組立工作物１０１の膨張、収縮を可能にする。また、第１のフランジ１２４は、第１の組立工作物１０１の広い表面領域にわたって締結具１１０の保持負荷を分配し、第２のフランジ１２６は、第２の工作物１０の広い表面領域にわたって締結具１１０の保持負荷を分配する。従って、工作物に掛かる保持力の如何なる集中も低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組立工作物の締結具により第２の工作物に取り付けられる組立工作物の部分断面図である。
【図２】図１と同様の組立工作物の部分断面図であって、締結具の軸方向位置決めを示す図である。
【図３】組立工作物の部分断面図であって、組立工作物に対するスリーブ部材の横方向位置決めを示す図である。
【図４】組立工作物の部分断面図であって、組立工作物を貫通する開口部を更に詳細に示す図である。
【図５】図４の矢視線Ｉ−Ｉの方向に見た部分平面図である。
【図６】図２の矢視線ＩＩ−ＩＩの方向に見た部分平面図であって本発明の典型的実施例を示す図である。
【図７】図２の矢視線ＩＩ−ＩＩの方向に見た部分平面図であって本発明の他の実施例を示す図である。
【図８】組立工作物の部分断面図であって、本発明の他の特徴を示す図である。
【図９】組立工作物の部分断面図であって、本発明の他の特徴を示す図である。
【符号の説明】
１０…第２の工作物
１００…組立工作物
１０１…第１の工作物
１０２…第１の工作物の開口部
１１０…締結具
１２０…スリーブ部材

Claims (5)

1. 第２の工作物（１０）の取付面に締付け可能な組立工作物（１００）において、
   開口部（１０２）が貫通、形成された第１の工作物（１０１）であって、前記開口部が、該第１の工作物（１０１）の外側表面（１０４）と該第１の工作物（１０１）の取付面（１０）との間で延在すると共に、前記第１の工作物（１０１）の取付面（１０６）から凹んだ部分を有して成る第１の工作物（１０１）と、
   軸方向に一直線上に配設された斜面（１０７）と、前記第１の工作物（１０１）の取付面（１０６）から凹んだ部分に設けられたフランジ係合面（１０９）とを有した突出する開口部リブ（１０８）と、
   前記第１の工作物（１０１）を貫通する開口部（１０２）内に配置、保持されるスリーブ部材（１２０）であって、該スリーブ部材（１２０）は、その第１の端部に半径方向の第１のフランジ（１２４）と、その第２の端部に半径方向の第２のフランジ（１２６）とを有し、前記第１のフランジ（１２４）の第１の内側表面（１２５）は、前記第１の工作物（１０１）の外側表面（１０４）に係合し、前記第２のフランジ（１２６）の第２の内側表面（１２７）は前記開口部リブ（１０８）のフランジ係合面（１０９）と係合して、該スリーブ部材（１２０）が前記第１の工作物（１０１）に保持されるようにしたスリーブ部材（１２０）と、
   前記スリーブを貫通して延在し該スリーブ部材（１２０）に保持されると共に、シャンク（１１２）および頭部（１１４）を有する締結具（１１０）とを含み、
   前記締結具（１１０）は、前記第１の工作物（１０１）に対して前記スリーブ部材（１２０）を通して軸方向に位置決め可能に構成され、
   前記第１の工作物（１０１）を貫通する開口部（１０２）の直径が前記スリーブ部材（１２０）の直径よりも大きくなっており、これによって、前記締結具（１１０）が前記第１の工作物（１０１）に対して横方向に位置決め可能となり、前記組立工作物（１００）に保持された前記締結具による干渉を受けずに前記組立工作物（１００）を前記第２の工作物（１０）の取付面に位置決め、固定できるようにした組立工作物。
2. 前記スリーブ部材（１２０）は、該スリーブ部材（１２０）の内側表面から突出するスリーブリブ（１２２）を有し、前記締結具（１１０）は突出するシャンクリブ（１１６）を有し、この締結具（１１０）の頭部（１１４）はスリーブ部材（１２０）の前記第１のフランジと係合し、該締結具（１１０）の突出した前記シャンクリブ（１１６）は前記スリーブリブ（１２２）と係合して締結具（１１０）を前記第１の工作物（１０１）に保持することを特徴とする請求項１に記載の組立工作物。
3. 組立工作物（１００）は、金属製自動車エンジンの構成要素（１０）に締付け可能なプラスチック製構成要素である請求項１または２に記載の組立工作物。
4. 第１の工作物（１０１）を貫通する前記開口部（１０２）は、一方向にのみ拡大した寸法を有しており、該方向に前記スリーブ部材（１２０）を横方向の位置決めが可能となっている請求項１〜３の何れか１項に記載の組立工作物。
5. 前記第１のフランジ（１２４）は弾性スプリング部材であって、該組立工作物（１００）を第２の工作物（１０）に締め付ける際に、該組立工作物（１００）を貫通する前記開口部（１０２）に対して軸方向に位置決めが可能となっている請求項１〜４の何れか１項に記載の組立工作物。

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