JP4801720B2

JP4801720B2 - 複合部材の固定構造

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Publication number: JP4801720B2
Application number: JP2008313629A
Authority: JP
Inventors: 良明角谷; 浩嗣小嶋; 一也吉島; 喬裕山崎
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP2010138726A; US8297900B2; US20100143074A1; DE102009044746B4; DE102009044746A1

Description

この発明は、例えば自動車用エンジンにおいて、合成樹脂製のシリンダヘッドカバーと金属製のオイルコントロールバルブのハウジングとよりなる複合部材を、シリンダヘッド上に配置されたカムキャップ等の他部材に固定するようにした複合部材の固定構造に関するものである。

従来、この種の複合部材の固定構造としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成が提案されている。
特許文献１に記載の従来構成では、合成樹脂製のシリンダヘッドカバーに対して、金属製のオイルコントロールバルブハウジング（以下、単にＯＣＶハウジングという）がインサート成形されることにより、複合部材が構成されている。複合部材にはボルト挿通孔が形成され、このボルト挿通孔を通してシリンダヘッド上のカムキャップの雌ネジにボルトが螺合されることにより、複合部材がカムキャップに対して固定されている。前記ボルト挿通孔の外周において、シリンダヘッドカバーに対するＯＣＶハウジングの接合面には環状の溝部が形成され、その溝部には接着剤が収容されている。そして、複合部材のインサート成形時に、溝部内に樹脂が流れ込むことにより、接着剤が溝部内に封止されて、その接着剤によりシリンダヘッドカバーとＯＣＶハウジングとの接合面間がシールされるとしている。

また、特許文献２に記載の従来構成では、合成樹脂製のシリンダヘッドカバーに対して、金属製のＯＣＶハウジングが組み付けられることにより、複合部材が構成されている。ＯＣＶハウジングにはボルト挿通孔を有するボス部が突設されるとともに、シリンダヘッドカバーにはボス部の外周に嵌合される筒状部が形成されている。そして、ボルト挿通孔を通してシリンダヘッド上のカムキャップの雌ネジにボルトが螺合されることにより、複合部材がカムキャップに対して固定されている。前記ボス部の基部外周面と筒状部の内周面との間には、環状のシール部材が介装されている。そして、このシール部材により、ボルト挿通孔の外周において、シリンダヘッドカバーとＯＣＶハウジングとの接合面間がシールされる。
特開２００７−１０７４７９号公報特開２００７−１００６５７号公報

ところが、これらの従来の複合部材の固定構造においては、次のような問題があった。
特許文献１に記載の従来構成では、ＯＣＶハウジング上の溝部内に接着剤を収容した状態で、複合部材のインサート成形が行われる。このため、成形型内における複合部材の成形時に、成形型内に注入された合成樹脂の流動圧力等により、接着剤が溝部内から漏れ出しやすく、このような場合には、所望のシール特性を確保することが困難である。それだけではなく、溝部内から漏れ出した接着剤がシリンダヘッドカバーの外側に達して、そのシリンダヘッドカバーの外側が汚れたり、あるいは成形時に漏れ出した接着剤により成形型の型面が汚れたりする不都合があった。

また、特許文献２に記載の従来構成では、複合部材のシリンダヘッドカバーとＯＣＶハウジングとを成形後の後工程で組み付けるとともに、その組み付け時にシリンダヘッドカバーとＯＣＶハウジングとの接合面間にシール部材を介装させる工程が必要である。このため、組み付け作業が面倒で時間がかかるという問題があった。

また、特許文献１及び特許文献２に記載の従来構成では、ボルト挿通孔の外周において、シリンダヘッドカバーとＯＣＶハウジングとの接合面間にシールが施されているが、ボルト挿通孔の内周面とボルトの軸部外周面との間にはシールが施されていない。このため、ボルト挿通孔の内周面とボルトの軸部外周面との間を通して、オイル漏れが発生しやすい。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、組み付け作業を簡略化することができるとともに、ボルトによる固定部を適切にシールすることができる複合部材の固定構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、樹脂部材と金属部材とを接合してなる複合部材を、複合部材の挿通孔を通るボルトにより他部材に固定した複合部材の固定構造において、前記挿通孔は、その内周面において、前記樹脂部材に設けられた樹脂部材側挿通孔と前記金属部材に設けられた金属部材側挿通孔とが連続的に形成され、前記ボルトには、該ボルトの頭部とネジ部との間の軸部に段差部を形成するとともに、該ボルトの頭部と前記段差部との間の軸部に、該軸部の外周径方向に環状溝を形成し、前記環状溝には、環状の封止材を嵌合し、前記ボルトのネジ部を前記他部材の雌ネジに螺合した状態で、前記挿通孔内における前記樹脂部材と前記金属部材との接合面より外端開口部側の位置で前記封止材を前記ボルトと前記樹脂部材側挿通孔との間に介在させて前記樹脂部材側挿通孔の内周面に当接させるとともに、前記段差部を前記金属部材側挿通孔内に形成された段差部に当接させることを特徴としている。

従って、この発明において、複合部材と他部材とを固定する場合には、ボルトの環状溝内に封止材を嵌合した状態で、そのボルトを複合部材の挿通孔に挿通する。そして、ボルトのネジ部を他部材の雌ネジに螺合すると、ボルトの軸部上の段差部が金属部材よりなる挿通孔内の段差部に当接して、複合部材の金属部材が他部材に対して締め付け固定される。それとともに、封止材が樹脂部材よりなる挿通孔の内周面に当接して、挿通孔の内周面とボルトの軸部外周面との間が、挿通孔内における金属部材と樹脂部材との接合面よりも挿通孔の外端開口部側の位置でシールされる。

よって、ボルトの締め付けにより、複合部材と他部材との固定、及びその固定部のシールを同時に行うことができて、組み付け作業を簡略化することができる。しかも、封止材により挿通孔の内周面とボルトの軸部外周面との間が、挿通孔内における金属部材と樹脂部材との接合面よりも挿通孔の外端部側の位置でシールされるため、挿通孔の内周面とボルトの軸部外周面との間、及び挿通孔内における金属部材と樹脂部材との接合面間を通して、オイル漏れ等が発生するおそれを防止することができる。

前記の構成において、前記ボルトの頭部と樹脂部材の外側面との間にワッシャを介在させることが望ましい。

さらに、前記の構成において、前記挿通孔の開口部を断面円弧状に形成することが好ましい。
加えて、前記の構成において、前記樹脂部材がシリンダヘッドカバー、金属部材がそのシリンダヘッドカバーに固定されたオイルコントロールバルブのハウジングであって、前記他部材がシリンダヘッドに固定されたカムキャップであるのがよい。

以上のように、この発明によれば、組み付け作業を簡略化することができるとともに、ボルトによる固定部を適切にシールすることができるという効果を発揮する。

以下に、この発明を具体化した実施形態を、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１〜図３に基づいて第１実施形態について説明する。

図１に示すように、自動車用エンジンにおいて、アルミニウム合金等の金属材料よりなるシリンダヘッド１１上には、複合部材１２が図示しない複数のボルトにより固定されている。この複合部材１２は、ポリアミド樹脂系の合成樹脂等よりなる樹脂部材としてのシリンダヘッドカバー１３に、アルミニウム合金等の金属よりなる金属部材としてのオイルコントロールバルブのハウジング（以下、単にＯＣＶハウジングという）１４をインサート成形により接合した複合構造をなしている。複合部材１２内において、シリンダヘッド１１の上面にはアルミニウム合金等の金属よりなる他部材としてのカムキャップ１５が固定されている。

前記複合部材１２のシリンダヘッドカバー１３及びＯＣＶハウジング１４には、ボルト挿通孔１６が上下方向に貫通して形成されている。ボルト挿通孔１６には、外部開口側の大径部１６ａと、内端部側の小径部１６ｂと、それらの間の段差部１６ｃとが形成されている。合成樹脂よりなるシリンダヘッドカバー１３の一部には、前記大径部１６ａの上部側を構成する樹脂筒状部１７がボルト挿通孔１６の外部開口側から大径部１６ａの中間部付近まで延びるように形成されている。そして、この樹脂筒状部１７の下端周縁において、合成樹脂のシリンダヘッドカバー１３と金属のＯＣＶハウジング１４との接合面１８が、ボルト挿通孔１６の大径部１６ａの中間部付近に位置するように形成されている。また、ボルト挿通孔１６の段差部１６ｃが、金属のＯＣＶハウジング１４中に位置するように形成されている。前記大径部１６ａの上端開口は、エッジが形成されないように断面円弧状に形成されている。

前記ボルト挿通孔１６に対応して、カムキャップ１５上には雌ネジ１９が形成されている。この雌ネジ１９には、複合部材１２の外面側からボルト挿通孔１６を通してボルト２０が螺合されている。

前記ボルト２０には、基端側の頭部２０ａと、先端側の小径のネジ部２０ｂと、頭部２０ａとネジ部２０ｂとの間においてネジ部２０ｂより大径の軸部２０ｃとが形成されている。軸部２０ｃとネジ部２０ｂとの境界部には、ボルト挿通孔１６の段差部１６ｃに当接可能な段差部２０ｄが形成されている。軸部２０ｃの外周面には環状溝２１が形成され、その環状溝２１にはボルト挿通孔１６における樹脂筒状部１７の内周面に当接可能な環状の封止材（シールリング）２２が嵌合されている。ボルト２０の頭部２０ａと複合部材１２の外面との間には、ワッシャ２３が介装されている。

次に、前記のように構成された第１実施形態の複合部材の固定構造の作用を説明する。
さて、複合部材１２をシリンダヘッド１１上のカムキャップ１５に固定する場合には、図３に示すように、ボルト２０の環状溝２１内に封止材２２を嵌合した状態で、そのボルト２０を複合部材１２のボルト挿通孔１６に挿通する。そして、ボルト２０のネジ部２０ｂをカムキャップ１５の雌ネジに螺合すると、図２に示すように、ボルト２０の段差部２０ｄが金属のＯＣＶハウジング１４内におけるボルト挿通孔１６の段差部１６ｃに当接し、その段差部１６ｃが押し下げられる。この押し下げにより、複合部材１２のＯＣＶハウジング１４部分が、カムキャップ１５に対して締め付け固定される。

それとともに、前記ボルト２０の環状溝２１内の封止材２２の外周面が、ボルト挿通孔１６内において樹脂筒状部１７の内周面に当接する。この当接により、ボルト挿通孔１６の内周面とボルト２０の軸部２０ｃの外周面との間が、ボルト挿通孔１６の外端部付近においてシールされる。つまり、ボルト挿通孔１６内における合成樹脂のシリンダヘッドカバー１３と金属のＯＣＶハウジング１４との接合面１８よりもボルト挿通孔１６の外端開口部側の位置で、ボルト２０と樹脂筒状部１７との間が封止材２２によりシールされる。

従って、シリンダヘッドカバー１３内のオイルがカムキャップ１５とＯＣＶハウジング１４との間、あるいはＯＣＶハウジング１４とシリンダヘッドカバー１３との間からボルト挿通孔１６内に漏洩したとしても、そのオイルは封止材２２の部分において漏洩が阻止されて、シリンダヘッドカバー１３の外部に漏出することはない。

従って、この第１実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１）この実施形態の複合部材の固定構造においては、ボルト２０を締め付ければ、複合部材１２とカムキャップ１５とが固定されるだけではなく、ボルト２０とシリンダヘッドカバー１３とのシールが同時に行われる。このため、シリンダヘッドカバー１３の組み付け作業を容易かつ能率的に行うことができる。

（２）この複合部材の固定構造では、ボルト挿通孔１６内におけるシリンダヘッドカバー１３とＯＣＶハウジング１４との接合面１８よりもボルト挿通孔１６の外端部側の位置で、封止材２２によりボルト挿通孔１６の内周面とボルト２０の軸部２０ｃの外周面との間がシールされる。このため、ボルト挿通孔１６の内周面とボルト２０の軸部２０ｃの外周面との間、及びボルト挿通孔１６内におけるシリンダヘッドカバー１３とＯＣＶハウジング１４との接合面１８間からのオイル漏れを適切に防止することができる。しかも、前記特許文献１とは異なり、シールのための接着剤を用いないため、その接着剤の漏洩に付随するシール不足や汚れの問題は生じない。

（３）ボルト２０の軸部２０ｃに環状溝２１を形成し、その環状溝２１に封止材２２を嵌合したことにより、その封止材２２は所要の位置から移動することなく、挿通孔１６の内周面に適切に圧接されて、シールに供される。

（４）ボルト２０の頭部２０ａとシリンダヘッドカバー１３の外周面との間にワッシャ２３が介在されているため、エンジン振動等によってボルト２０が弛むことを防止でき、シリンダヘッドカバー１３の固定状態を維持できる。

（５）挿通孔１６の開口部を断面円弧状に形成したことにより、挿通孔１６に対するボルト２０の挿入時に、前記開口部によって封止材２２が傷付くことを防止できる。
（参考例）
次に、図４に基づいて、この発明の参考例を前記第１実施形態と異なる部分について説明する。

この参考例においては、環状の封止材３１がボルト２０の頭部２０ａとシリンダヘッドカバー１３の上面との間に介在されている。従って、この封止材３１は、封止機能の外に、ワッシャとしての機能も具備する。

このため、この参考例においては、前記第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（６）封止材３１がワッシャとしての機能をも具備するため、ワッシャが不要になり、部品点数が少なくなって、構成が簡単になる。

（変更例）
なお、この実施形態及び参考例は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記参考例において、第１実施形態と同様に、ボルト２０の軸部２０ｃの外周に環状溝２１を形成し、その環状溝２１に封止材を嵌合すること。すなわち、封止材を環状溝２１及びボルト２０の頭部２０ａの２箇所に設けること。

・この発明の複合部材の固定構造を、前記第１，第２実施形態とは異なる部位に用いること。例えば、合成樹脂板と金属板との複合材よりなるオイルパンをシリンダブロックの下面に固定する構造に用いたり、クランクシャフトとカム軸との間の動力伝達経路をカバーする複合材をシリンダブロックの側面に固定する構造に用いたりすること。あるいは、トランスミッションのハウジングに複合材をオイルハウジング等として固定する構造に用いたりすること。

この発明を自動車用エンジン等における複合部材とカムキャップとの複合部材の固定構造に具体化した第１実施形態を示す部分断面図。図１の一部を拡大して示す部分断面図。図２のボルトを分解して示す部分断面図。参考例を示す部分断面図。

符号の説明

１１…シリンダヘッド、１２…複合部材、１３…樹脂部材としてのシリンダヘッドカバー、１４…金属部材としてのＯＣＶハウジング、１５…他部材としてのカムキャップ、１６…ボルト挿通孔、１６ｃ…段差部、１７…樹脂筒状部、１８…接合面、１９…雌ネジ、２０…ボルト、２０ａ…頭部、２０ｂ…ネジ部、２０ｃ…軸部、２０ｄ…段差部、２１…環状溝、２２…封止材、２３…ワッシャ。

Claims

樹脂部材と金属部材とを接合してなる複合部材を、複合部材の挿通孔を通るボルトにより他部材に固定した複合部材の固定構造において、
前記挿通孔は、その内周面において、前記樹脂部材に設けられた樹脂部材側挿通孔と前記金属部材に設けられた金属部材側挿通孔とが連続的に形成され、
前記ボルトには、該ボルトの頭部とネジ部との間の軸部に段差部を形成するとともに、該ボルトの頭部と前記段差部との間の軸部に、該軸部の外周径方向に環状溝を形成し、
前記環状溝には、環状の封止材を嵌合し、
前記ボルトのネジ部を前記他部材の雌ネジに螺合した状態で、前記挿通孔内における前記樹脂部材と前記金属部材との接合面より外端開口部側の位置で前記封止材を前記ボルトと前記樹脂部材側挿通孔との間に介在させて前記樹脂部材側挿通孔の内周面に当接させるとともに、前記段差部を前記金属部材側挿通孔内に形成された段差部に当接させることを特徴とする複合部材の固定構造。
前記ボルトの頭部と樹脂部材の外側面との間にワッシャを介在させたことを特徴とする請求項１に記載の複合部材の固定構造。
前記挿通孔の開口部を断面円弧状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の複合部材の固定構造。
前記樹脂部材がシリンダヘッドカバー、金属部材がそのシリンダヘッドカバーに固定されたオイルコントロールバルブのハウジングであって、前記他部材がシリンダヘッドに固定されたカムキャップである請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の複合部材の固定構造。