JP5491253B2

JP5491253B2 - かしめ構造

Info

Publication number: JP5491253B2
Application number: JP2010077850A
Authority: JP
Inventors: 寛森田; 禎杉本
Original assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011207099A

Description

本発明はアルミニウム及びアルミニウム合金（以下、アルミニウム合金と総称する）と樹脂板部材とのかしめ構造に関し、特に内燃機関のシリンダーヘッドカバーに樹脂製バッフルプレートをかしめるのに適している。

エンジンの燃焼室より漏出するブローバイガス中からオイルミストを分離回収する方法としてＰＣＶ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＣｒａｎｋｃａｓｅＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）システムが採用されている。
ＰＣＶシステムには、シリンダーヘッドカバーにＰＣＶルームを形成したものが広く採用されている。
このＰＣＶルームはアルミニウム合金製のシリンダーヘッドカバーの内側に複数の隔壁部を形成し、その上からバッフルプレートを重ね合せることで蛇行するガス通路を形成することでＰＣＶガスとオイルを分離する機能を有する（特許文献１）。
ここで従来は、シリンダーヘッドカバーをアルミニウム合金を用いたダイカスト鋳造により製造する際にかしめボス部を形成し、これに金属製のバッフルプレートをスピンカシメ固定していた。

スピンカシメによるかしめ方法を、模式図４に示す。
金属製のバッフルプレート１２０に設けたかしめ穴１２１にシリンダーヘッドカバーの内側に形成したかしめボス部１１を挿通し、バッフルプレート１２０の片面がシリンダーヘッドカバーに当接するように重ね合せた状態にする。
次に、回転中心軸を所定の角度αに傾斜させた回転治具１にて押圧することで、かしめボス部の頂部を潰し、連結固定する方法である。
従って、かしめボス部の頂部は回転加圧により外部が広がるようにして潰れることになるため金属製のバッフルプレート側にも変形応力が加わる。

近年、自動車部品のさらなる軽量化及び低コスト化のニーズが高く、バッフルプレートの樹脂化が検討されている。
しかし、予備的に試験したところ樹脂製のバッフルプレートは金属製のバッフルプレートよりも潰れに対する強度が弱く、従来の金属製のバッフルプレートと同様にかしめると樹脂製のバッフルプレートがかしめ穴部で破損したり、その後の耐久性に問題が生じたりした。
一方、かしめによるかしめボス部の潰し量を少なくすると樹脂製のバッフルプレートに固定ガタが生じる。
そこで本発明者らは、アルミニウム合金部材と樹脂板部材とのかしめ構造を精意検討した結果、本発明に至った。

特開平５−２４００２２号公報

本発明は、シリンダーヘッドカバー等のアルミニウム合金部材と樹脂製バッフルプレート等の樹脂板部材とのかしめ構造であって、かしめ信頼性の高いかしめ構造の提供を目的とする。

本発明に係るかしめ構造は、アルミニウム合金部材と樹脂板部材とのかしめ構造であって、アルミニウム合金部材は、基部から突出したかしめボス部を有し、樹脂板部材は前記かしめボス部を挿通しアルミニウム合金部材に重ね合せるためのかしめ穴を有し、当該かしめ穴は前記かしめボス部の頂部側に面取部を形成してあり、前記かしめボス部を頂部からかしめ加圧した際に生じる潰し部の少なくとも一部を前記面取部に逃がしてあることを特徴とする。
ここで面取部は、かしめ穴の内周端面部（コーナー部）を除肉したことを意味し、面取り方法はＣ面取りでもＲ面取りでもよいが面取り精度を安定させるためには、前記面取部はＣ面取り形状になっていて、面取り角度が３０±１０°であるのが良く、さらに好ましくは面取り深さが１±０．５ｍｍであるのがよい。

本発明に係るかしめ構造は、自動車部品のように振動が加わり耐久性が要求される部位に適用でき、前記アルミニウム合金部材はシリンダーヘッドカバーであり、前記樹脂板部材はバッフルプレートであるシリンダーヘッドカバーの樹脂製バッフルプレートかしめ構造であってよい。

本発明に係るかしめ構造にあっては、樹脂板部材のかしめ穴に面取りによるかしめボス部の潰し逃がし部を形成したので樹脂板のかしめ穴に過度の変形応力が生じるのを防止できるとともに固定ガタを抑えることができるので振動によるかしめ部の亀裂、破損が生じない耐久性に優れたかしめ構造が得られる。

面取り角度βに対するかしめ評価結果を示す。（ａ）は樹脂板部材のかしめ穴形状例を示し、（ｂ）は面取り角度β＝３０°のときのかしめ部断面写真を示す。面取り角度β＝０°のときのかしめ部断面写真を示す。スピンカシメの例を示す。シリンダーヘッドカバーに樹脂製のバックルプレートをかしめた例を示す。

本発明に係る実施例として図５に示すように、シリンダーヘッドカバー１０の内部（裏面）に樹脂製のバッフルプレート２０をかしめ部１１ａでかしめた例を説明する。

図２（ａ）に樹脂製のバッフルプレート２０のかしめ穴２１の断面形状例を示す。
バッフルプレート２０は板厚ｔ_０＝２〜３ｍｍであり、かしめ穴径ｄ_１＝６．６ｍｍ〜７．２ｍｍ有している。
アルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造したシリンダーヘッドカバー１０には基部から略円柱状に突出した外径ｄｏ＝約６．２ｍｍ、高さＨ＝約５ｍｍのかしめボス部１１を有する。

図２（ａ）にて、かしめ穴径ｄ_１が最小になるｄ_１＝６．６ｍｍにし、面取り深さｔ_１＝約１ｍｍねらいにして面取り角度βを変更し、かしめ評価した結果した結果を図１の表に示す。
面取り角度β＝３０°のときのかしめ断面写真を図２（ｂ）に示し、β面取り角度β＝０°のときのかしめ断面写真を図３に示す。

この２つの写真を比較すると、バッフルプレートの面取り角度β＝３０°の図２（ｂ）では、かしめ後のボス部潰れ角度β_１が約３２°で、かしめ後のボス高さＨ＝約４．７８ｍｍであり、かしめ穴径ｄ_１＝６．６ｍｍ、ボス径ｄ_０＝６．４８ｍｍであった。
従ってバッフルプレート２０に負荷される応力が小さく、かしめボス部１１とバッフルプレート２０のかしめ穴２１の内周面との間に空間Ｖが残っている。
これに対してバッフルプレートの面取り角度β＝０°の図３では、ボス部潰れ角度β_２＝約４３°で、ボス部の外径とバッフルプレートのかしめ穴径とがｄ_１でほぼ一致していた。即ち、バッフルプレート２０のかしめ穴２１の周囲端面に応力が加わり、変形が大きくなるために前記空間Ｖが認められなくなっていた。
そこで、この空間Ｖが適切に形成されるか否かを潰し評価の結果とした。
図１の表にて潰し評価「×」はバッフルプレート２０に大きな応力が負荷されている。
「△」は空間Ｖが極くわずかしか認められない、「○」は良好、「◎」は最適と判断した。
また、表中「ガタ」はバッフルプレート２０を手で上下させると、わずかでもガタが認められた場合を「△」、ややガタが認められた場合を「×」と評価した。
なお、かしめ圧力３．５ＭＰａ、かしめ時間１．０秒にて試験した。
その結果、面取り角度β＝１５〜４５°の範囲がかしめ性に優れ、特にβ＝２０〜４０°の範囲が優れていることが明らかになった。

１０シリンダーヘッドカバー
１１かしめボス
１１ａかしめ部
２０バッフルプレート

Claims

アルミニウム合金部材と樹脂板部材とのかしめ構造であって、
アルミニウム合金部材は、基部から突出したかしめボス部を有し、樹脂板部材は前記かしめボス部を挿通しアルミニウム合金部材に重ね合せるためのかしめ穴を有し、当該かしめ穴は前記かしめボス部の頂部側に面取部を形成してあり、
前記かしめボス部を頂部からかしめ加圧した際に生じる潰し部の少なくとも一部を前記面取部に逃がしてあることを特徴とするかしめ構造。
前記面取部はＣ面取り形状になっていて、面取り角度が３０±１０°であることを特徴とする請求項１記載のかしめ構造。
前記面取部の面取り深さが１±０．５ｍｍであることを特徴とする請求項２記載のかしめ構造。
前記アルミニウム合金部材はシリンダーヘッドカバーであり、
前記樹脂板部材はバッフルプレートであるシリンダーヘッドカバーの樹脂製バッフルかしめ構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のかしめ構造。