JP5953039B2

JP5953039B2 - 樹脂製部材の組み付け構造

Info

Publication number: JP5953039B2
Application number: JP2011278664A
Authority: JP
Inventors: 征爾谷
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: JP2013130082A

Description

本発明は、樹脂製部材のボルトを用いた組み付け構造に関する。

金属製のシリンダヘッドに対して、樹脂製の吸気マニホールドをボルトで組み付ける場合、一端が上記ボルトの座面に接触し、他端が上記吸気マニホールドに接触するように、吸気マニホールドの取り付けフランジに金属製のインサート部材を配置し、上記ボルトの座面と上記シリンダヘッドとによって金属製のインサート部材が挟み込まれるように構成することで、ボルト締結時の上記取り付けフランジの強度を補強する技術が従来から知られている。

例えば、特許文献１には、シリンダヘッドに組み付けられる吸気マニホールドのフランジに断面Ｕ字形状の通路を形成し、該通路に金属製でＵ字状のインサート部材を挿入し、このインサート部材の一端側を取り付けボルトの座面に接触させ、他端側をシリンダヘッドに接触させることで、上記取り付けボルトの締結時における上記フランジの強度を補強している。

特開２００３−１２９９１０

しかしながら、このような特許文献１においては、上記吸気マニホールドのフランジが、シリンダヘッドに接触した状態で、上記取り付けボルトで取り付けられるため、上記取り付けボルトの座面を支持するために金属製のインサート部材が必要であり、その分、重量が増加してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、外周にボス部が形成された樹脂製部材を、上記ボス部にてボルトにより他部材に固定する樹脂製部材の組み付け構造において、上記樹脂製部材は、上記他部材に対して上記ボス部が離間した状態で固定され、上記ボス部は、上記樹脂製部材の外周側に向かって開口し、上記ボルトが挿入される凹溝を有するとともに、その上面が上記ボルトの座面のうち上記樹脂製部材の内周側に位置する半周部分と接触可能となるよう形成され、上記凹溝は、上記ボルトの軸方向視で半円形状となるよう形成され、上記樹脂製部材と上記他部材と間には、上記ボス部よりも上記樹脂製部材の内周側の位置に、シール部材が挟み込まれていることを特徴としている。

また、上記樹脂製部材は、より具体的には、内燃機関のシリンダヘッドカバーであって、上記ボス部がその周囲に所定の間隔で複数設けられている。

本発明によれば、ボス部は、ボルトの座面のうち樹脂製部材の内周側に位置する半周部分がボス部の上面に対して接触可能となるよう形成されているので、ボルトによる樹脂製部材と他部材との締結性能を悪化させることなく、ボス部全体を相対的に小さくすることができ、重量増加を招くことなく樹脂製部材をボルトにより他部材に組み付けることができる。また、樹脂製部材は、他部材に対してボス部が離間した状態で固定されているので、ボルトの座面と他部材とによってボス部が挟持されることがなく、ボルトによる締め付けに際して、ボス部の保護のために、一端がボルトの座面に接触し、他端が他部材に接触するような金属製のスリーブを必要とすることはないので、その分、部品点数を削減して、重量を低減することができる。

本発明が適用されたエンジンのシリンダヘッドカバーの平面図。本発明が適用されたエンジンのシリンダヘッドカバーの下面図。本発明の要部であるシリンダヘッドカバーとエンジンのシリンダヘッドとの組み付け構造を模式的にした説明図。本発明の要部であるシリンダヘッドカバーのボス部を拡大して示した説明図。本発明の第２実施例におけるボス部の平面図。本発明の第２実施例におけるボス部の断面図。本発明の第３実施例におけるボス部の平面図。本発明の第３実施例におけるボス部の断面図。本発明の第４実施例におけるボス部の正面図。本発明の第４実施例におけるボス部の断面図。本発明のその他の実施例におけるボス部の断面図。

図１〜図４を用いて本発明の第１実施例について説明する。ここで、図１及び図２は、本発明が適用されたエンジンのシリンダヘッドカバー１を模式的に示した説明図であって、図１は平面図、図２は下面図に相当するものである。図３は、シリンダヘッドカバー１とエンジンのシリンダヘッド２との組み付け構造を模式的にした説明図である。また、図４は、シリンダヘッドカバー１に設けられたボス部６を拡大して示した説明図である。

シリンダヘッドカバー１は、樹脂材料からなり、型成形により形成される。このシリンダヘッドカバー１は、図１及び図２に示すように、細長い矩形の深皿形状を呈し、その外周縁の全周に、鍔状のフランジ３が形成されている。

このフランジ３のフランジ面３ａには、シール部材としてのガスケット４が配置されるシール溝５が、全周に亘って連続するよう形成されている。ガスケット４は、図３に示すように、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との間をシールするものである。

そして、フランジ３の外周側には、シリンダヘッドカバー１の周方向に所定の間隔で複数のボス部６が形成されている。このボス部６は、シリンダヘッドカバー１の外周側に位置し、フランジ３と同じ厚さとなるよう形成されている。このボス部６は、図１〜図４に示すように、取り付けボルト７が挿入される凹溝８を有している。

図３に示すように、取り付けボルト７は、筒部７ａがネジ部７ｂに比べて大径となったいわゆる段付きボルトであり、シリンダヘッドカバー１をシリンダヘッド２に固定するためのものである。

凹溝８は、取り付けボルト７の円筒部７ａ基端周囲の環状の座面７ｃのうち、シリンダヘッドカバー１の内周側に位置する半周部分（半分）がボス部６の上面６ａに対して接触可能となるように、取り付けボルト７の軸方向視で半円形状となるよう形成されている。換言すれば、この第１実施例における凹溝８は、ボス部６の外周側の端面に形成された断面が半円形状の切り欠きであり、シリンダヘッドカバー１の外周側に向かって開口している。

なお、図１及び図４における９は、ボス部６に設けられたリブであり、このようなリブ９は、ボス部６の剛性向上に寄与するものである。

このような第１実施例のシリンダヘッドカバー１の組み付け構造においては、図３に示すように、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との間にガスケット４が挟み込まれているので、ボス部６がシリンダヘッド１に対して離間した状態で、シリンダヘッドカバー１がシリンダヘッド２に対して固定される。

そのため、取り付けボルト７によりシリンダヘッドカバー１をシリンダヘッド２に固定する際に、取り付けボルト７の座面７ｃと、シリンダヘッド２とによってボス部６が挟持されることがないので、取り付けボルト７による締め付けに際して、ボス部６の保護のために、一端が取り付けボルト７に接触し、他端がシリンダヘッド２に接触するような金属製のスリーブを必要とすることはない。

つまり、この第１実施例のシリンダヘッドカバー１の組み付け構造においては、金属製のスリーブを必要としないため、その分、部品点数を削減でき、重量を低減することができる。

また、この第１実施例においては、ボス部６がガスケット４よりも外周側に位置し、取り付けボルト７による締結位置とガスケット４の位置とは所定距離離間している。そのため、図３に示すように、ボス部６は、取り付けボルト７の締め付け時に、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２とに挟み込まれたガスケット４の反発により、ボス部６の外周側（ボス部６の先端側）がガスケット４側（ボス部６の基端側）に比べてシリンダヘッド２側に位置するように撓み、外周側に傾いた状態となる。つまり、シリンダヘッドカバー１の組み付け構造において、ボス部が固定用のボルトを挿入するための貫通穴を有するように形成されていたとしても、上記ボルトの締め付け時には、上記ボス部が全体的に傾いてしまうため、上記ボルトの座面の全てが上記ボス部の上面に対して接触するということはなく、一般的に、上記ボルトの座面のうちガスケットに近い側の座面、つまりガスケットに近接する上記ボス部基端側の座面が上記ボス部の上面に対して接触することになる。このような現象は、エンジンの熱により樹脂材料からなるシリンダヘッドカバーの剛性が低下するほど促進され、一層顕著に現れる。

そこで、この第１実施例では、取り付けボルト７の座面７ｃのうち、取り付けボルト７の締め付け時にシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との締結に実際に寄与する部分となるシリンダヘッドカバー１の内周側に位置する半周部分のみが、ボス部６の上面６ａに対して接触可能となるように、ボス部６の外周側に凹溝８を形成する。換言すれば、取り付けボルト７の座面７ｃのうち、取り付けボルト７の締め付け時に実際にボス部６の上面６ａに接触する可能性のある部分であるガスケット４側の半周部分が、ボス部６の上面６ａに対して接触可能となるように、ボス部６の外周側に凹溝８を形成する。

これにより、取り付けボルト７の締め付け時にシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との締結に寄与する範囲のみからなるボス部６を形成することができる。換言すれば、この第１実施例のボス部６は、取り付けボルト７が挿入可能な貫通穴が形成されるような所定の標準ボス部において、当該貫通穴の中心軸を含み、当該貫通穴を２等分するような平面で当該標準ボス部の先端側を切り落とすことによって形成されていることになる。そのため、本発明の第１実施例においては、ボス部６全体を相対的に小さくすることができ、固定用のボルトを挿入するための貫通穴を有するような上記標準ボス部に比べて、ボス部６の重量を略半分程度まで軽量化でき、シリンダヘッドカバー１の重量低減を図ることができる。

また、取り付けボルト７の座面７ｃのうち取り付けボルト７の締め付け時にシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との締結に寄与する部分については、取り付けボルト７の締め付け時にボス部６の上面６ａと接触可能となっているので、取り付けボルト７よる締結性能が悪化してしまうことを防止することができる。

なお、本発明の発明者が行った高温耐久試験では、本発明の第１実施例におけるボス部６のように、取り付けボルト７の座面７ｃのうちシリンダヘッドカバー１の内周側に位置する半周部分のみがボス部６の上面６ａに接触可能となるように構成しても、取り付けボルト７締結時のシール性能や締結性能は、固定用のボルトを挿入するための貫通穴を有するような上記標準ボス部の場合と略同等の性能が得られることが確認されている。

また、上記標準ボス部のように、型成形時にボルト挿入用の貫通穴を形成する場合には、この貫通穴の周囲全周にも上記標準ボス部が存在することになるため、上記標準ボス部の容積が大きくなり、また貫通穴の周囲に溶融樹脂を行き渡らせる必要があることから、型成形時における溶融樹脂の充填時間が長くなる。

しかしながら、上述した第１実施例のように、取り付けボルト７の座面７ｃのうちシリンダヘッドカバー１の内周側に位置する半周部分がボス部６の上面６ａに対して接触するように、ボス部６の外周側に凹溝８が形成されていれば、ボス部６の容積を相対的に小さくすることができ、またシリンダヘッドカバー１を型成形する際に用いる金型のボス部６に相当するキャビティ形状が単純となって、型成形時に溶融樹脂の充填時間を相対的に短くすることができる。そのため、第１実施例のシリンダヘッドカバー１においては、型成形時のサイクルタイムを相対的に短縮させることができ、製造コストを低減することができる。

また、上記標準ボス部のようにボルト挿入用の貫通穴を形成する場合には、型成形時にこの貫通穴の周辺にウエルドラインが生じ、強度低下を招く虞があるが、この第１実施例のボス部６のように上記のような貫通穴のない形状とすることで、型成形時にボス部６にウエルドラインが発生することはなく、相対的にボス部６の強度を向上させることができる。

なお、図３においては、説明の便宜上、取り付けボルト７の座面７ｃのうち、最もシリンダヘッドカバー１の内周側（図３における右側）の部分のみがボス部６の上面６ａに接触しているように図示されているが、実際には、樹脂材料からなるボス部６の弾性により、取り付けボルト７の座面７ｃのうち、シリンダヘッドカバー１の内周側（図３における右側）となる半周部分の略全てに対してボス部６の上面６ａは接触する。

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５及び図６を用いて、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例におけるシリンダヘッドカバー１の組み付け構造は、上述した第１実施例のシリンダヘッドカバー１の組み付け構造と略同一構成となっているが、第２実施例においては、フランジ３の外周側に設けられたボス部１１の形状が上述した第１実施例のボス部６の形状と異なっている。すなわち第２実施例におけるボス部１１は、シリンダヘッド側となる下面側（図６における下方側）が、ボス部の基端側から先端側に向かって斜めに段差なく切り欠かれた形状となっている。詳述すると、ボス部１１は、基端側がフランジ３と同じ厚さになっているものの、先端側ほどフランジ３の厚みに比べて薄くなるように、その基端側から先端側に向かって（図５、図６における右側から左側に向かって）、徐々に薄肉になるように形成されている。

このような第２実施例においては、上述した第１実施例の作用効果に加え、ボス部１１の更なる軽量化を実現することができる。

図７及び図８を用いて、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例におけるシリンダヘッドカバー１の組み付け構造は、上述した第１実施例のシリンダヘッドカバー１の組み付け構造と略同一構成となっているが、第３実施例においては、フランジ３の外周側に設けられたボス部１４の形状が上述した第１実施例のボス部６の形状と異なっている。すなわち第３実施例におけるボス部１４は、全体が一定の厚さに形成されているものの、フランジ３よりも薄肉に形成され、かつフランジ面３ａ対してボス部１４の下面１４ｂが、シリンダヘッドカバー１の上方側（図８における上方側）にオフセットするように形成されている。

このような第３実施例においても、上述した第１実施例の作用効果に加え、ボス部１４の更なる軽量化を実現することができる。

図９及び図１０を用いて、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例におけるシリンダヘッドカバー１の組み付け構造は、上述した第１実施例のシリンダヘッドカバー１の組み付け構造と略同一構成となっているが、第４実施例においては、フランジ３の外周側に設けられたボス部１６の形状が上述した第１実施例のボス部６の形状と異なっている。すなわち第４実施例におけるボス部１６は、シリンダヘッド側となる下面側（図９、図１０における下方側）が、複数段の階段状に切り欠かれた形状となっている。ボス部１６は、上記下面側ほど切り欠かれる量が多くなっており、図９に示すように、上部壁１７、中間壁１８、下部壁１９から構成されている。上部壁１７の上面１７ａは、ボス部１６の上面１６ａを構成するものであり、上部壁１７には凹溝８が形成されている。中間壁１８は、上部壁１７よりも一回り小さい矩形板状を呈している。下部壁１９は、中間壁１８よりも一回り小さい矩形板状を呈している。なお、中間壁１８及び下部壁１９は、上部壁１７に比べて、フランジ３からの突出量が少ないため、凹溝８が形成されていない。

このような第４実施例においても、上述した第１実施例の作用効果に加え、ボス部１６の更なる軽量化を実現することができる。

また、この第４実施例においては、ボス部１６のうち、上部壁１７にのみ凹溝８が形成されているが、図１１に示すように、中間壁１８及び下部壁１９のフランジ３からの突出量を多くして、上部壁１７のみならず、中間壁１８及び下部壁１９にも凹溝８が形成されるように、ボス部１６を構成することも可能である。

なお、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との組み付け構造に限定されるものではなく、樹脂材料からなる部材と他部材とのボルトを用いた組み付け構造において、ボルトによる締結位置が他部材に対して離間した状態となっているもの対して適用可能である。具体的には、自動車用部品で言えば、例えば、樹脂製のインテークマニホールドとシリンダヘッドとの組み付け部分や、樹脂製オイルパンとシリンダブロックとの組み付け部分等のガスケットを圧縮するような組み付け構造に適用可能である。

また、上述した実施例では、シリンダヘッドカバー１がシリンダヘッド２に対して複数箇所（図１では、８箇所）で組み付けられ、こらら複数箇所の組み付け部分のうちの全てが凹溝８付きのボス部を有しているが、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド２との複数箇所の組み付け部分のうちの一部（例えば、１箇所）に凹溝８付きボス部を適用し、残りの部分については、凹溝８が設けられボス部に替えて、取り付けボルト７を挿入する貫通穴が形成された上記標準ボス部を適用するようにしてもよい。

１…シリンダヘッドカバー
２…シリンダヘッド
３…フランジ
３ａ…フランジ面
４…ガスケット
５…シール溝
６…ボス部
７…取り付けボルト
７ａ…円筒部
７ｂ…ネジ部
７ｃ…座面
８…凹溝
９…リブ

Claims

外周にボス部が形成された樹脂製部材を、上記ボス部にてボルトにより他部材に固定する樹脂製部材の組み付け構造において、
上記樹脂製部材は、上記他部材に対して上記ボス部が離間した状態で固定され、
上記ボス部は、上記樹脂製部材の外周側に向かって開口し、上記ボルトが挿入される凹溝を有するとともに、その上面が上記ボルトの座面のうち上記樹脂製部材の内周側に位置する半周部分と接触可能となるよう形成され、
上記凹溝は、上記ボルトの軸方向視で半円形状となるよう形成され、
上記樹脂製部材と上記他部材と間には、上記ボス部よりも上記樹脂製部材の内周側の位置に、シール部材が挟み込まれていることを特徴とする樹脂製部材の組み付け構造。
上記樹脂製部材は、内燃機関のシリンダヘッドカバーであって、上記ボス部がその周囲に所定の間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部材の組み付け構造。