JP6239301B2 - 樹脂部品の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂部品を被取付体にボルトで取り付ける取付構造に関する。

従来より、自動車には、軽量化と低コスト化とを両立するために多くの樹脂部品が適用され、該各樹脂部品は、ボルトを用いて自動車各部の被取付体に取り付けられることがある。上記各樹脂部品の被取付体への取付部分は、エンジンの回転や走行時に発生する振動によって繰り返し荷重がかかり、クリープ現象によって取付部分の樹脂が変形してボルトが緩むおそれがあるため、円筒状の補強用カラーを介して樹脂部品を被取付体にボルトで取り付けるのが一般的である。

ところで、補強用カラーを介して樹脂部品を被取付体にボルトで取り付ける際、補強用カラーを介すことによってボルトの頭部と樹脂部品との間に隙間が生じると、樹脂部品がガタついてしまうので、樹脂部品を被取付体に取り付けた際に、ボルトの頭部と樹脂部品との間に隙間が無くなるようにする必要がある。

これに対応するために、例えば、特許文献１に開示されている樹脂部品の取付構造では、被取付体にボルトの軸部が螺合する螺合穴が形成される一方、樹脂部品に補強用カラーが圧入される貫通孔が形成され、補強用カラーは、ボルトの軸部が挿通する捜通孔を有している。上記貫通孔の反被取付体側開口周縁には、放射状に延びる突条部が開口周縁に沿って等間隔に複数突設され、上記挿通孔が上記螺合穴に対応するよう上記樹脂部品を上記被取付体に重ねた状態で、ボルトの軸部を挿通孔に挿通させ、且つ、螺合孔に螺合させることにより、ボルトの頭部で各突条部を塑性変形させるとともに、被取付体の螺合孔周縁とボルトの頭部とで補強用カラーを挟み込んで被取付体に樹脂部品を取り付けている。

特開平１１−５９３３７号公報

しかし、特許文献１では、各突条部が放射状に延びているので、樹脂部品を被取付体にボルトで取り付ける際に各突条部が塑性変形すると、ボルトの頭部の各突条部に対応する箇所に偏って負荷がかかることになる。すると、クリープ現象が起きると、樹脂部品の変形が偏って発生してしまい、ボルトの緩む進行を早めてしまうおそれがある。

また、各突条部は、貫通孔の開口周縁から外側方に延び、その突出部分の高さは、補強用カラーの端部より突出しているので、ボルトを螺合穴に螺合する際、ボルトの頭部が補強用カラーの端部よりも先に各突条部に接触するようになる。すると、塑性変形する各突条部の樹脂がボルトの頭部と補強用カラーとの間に入り込んでしまい、クリープ現象が起こると、上記ボルトの頭部と補強用カラーとの間に入り込んだ樹脂が変形して、ボルトの緩みを促進させてしまうおそれもある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クリープ現象が起こってもボルトが緩みにくい樹脂部品の取付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、本発明は、樹脂部品においてボルトの頭部が接触する部分の形状に工夫を凝らしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、ボルトの軸部が螺合する螺合穴を有する被取付体と、上記ボルトの軸部が挿通する挿通孔を有する筒状補強用カラーと、該補強用カラーを圧入する貫通孔が形成された取付部を有する樹脂部品とを備え、上記貫通孔の反被取付体側開口周縁には、環状突条部が突設され、上記補強用カラーの筒中心方向の長さは、上記取付部の厚みより長くなるよう設定され、上記補強用カラーが上記環状突条部の突出端よりも飛び出すよう上記貫通孔に圧入された状態で上記挿通孔が上記螺合穴に対応するよう上記取付部の反環状突条部側を上記被取付体に重ね、この状態で上記ボルトの軸部を上記挿通孔に挿通させ、且つ、上記螺合穴に螺合させることにより、上記補強用カラーを上記被取付体の螺合穴周縁と上記ボルトの頭部とで圧縮変形させるとともに、当該ボルトの頭部で上記環状突条部を塑性変形させて上記被取付体に上記樹脂部品を取り付けるようにしたことを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記環状突条部の体積Ｖ_ａは、上記ボルトを上記螺合穴に螺合させる際に上記補強用カラーが圧縮変形する体積をＶ_ｂとすると、Ｖ_ａ≦Ｖ_ｂを満たすよう設定されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記環状突条部は、突出高さをｈ、突出部分の幅をｗとすると、ｈ/ｗ≦１を満たすよう設定されていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、上記補強用カラーの筒中心方向の長さＬは、上記取付部の厚みをＥとすると、Ｌ≧Ｅ＋ｈを満たすよう設定されていることを特徴とする。

第５の発明では、第４の発明において、上記補強用カラーは、上記取付部より圧縮強度の高い材質からなることを特徴とする。

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、上記貫通孔の内周面及び上記補強用カラーの外周面は、当該補強用カラーの筒中心軸に沿って真っ直ぐに延びていることを特徴とする。

第７の発明では、第１から第６のいずれか１つの発明において、上記補強用カラーの外周面は、上記被取付体に上記樹脂部品を取り付けた際、上記貫通孔の内周面全域に亘って接触していることを特徴とする。

第１の発明では、ボルトを締め付ける際に当該ボルトの頭部で塑性変形する環状突条部が貫通孔の開口周縁に沿って連続しているので、ボルトを締め付けた状態でボルトの頭部に加わる力が貫通孔周縁において均一になる。したがって、クリープ現象が起きても貫通孔周縁における樹脂の変形に偏りがなくなり、貫通孔周縁における樹脂の変形が偏ることでボルトの緩む進行が早まるといったことを防ぐことができる。また、ボルトを締め付ける際、ボルトの頭部が環状突条部よりも先に補強用カラーに接触するので、塑性変形する環状突条部の樹脂がボルトの頭部と補強用カラーとの間に入り込むことがなく、ボルトの頭部と補強用カラーとの間に入り込んだ樹脂がクリープ現象によって変形してボルトが緩んでしまうということを防ぐことができる。

第２の発明では、塑性変形した環状突条部の締付トルクに寄与する割合が圧縮変形した補強用カラーの締付トルクに寄与する割合より小さくなるとともに、締付トルク全体の約半分以下になるので、クリープ現象によって環状突条部の樹脂が変形して締付トルクが低下しても、締付トルクの低下を約半分以下に抑えることができる。

第３の発明では、環状突条部の突出部分の幅ｗが高さｈに対して小さ過ぎてボルトを締め付ける際にボルトの頭部に接触する環状突条部が折れて壊れてしまうということがなく、使用時に故障の無い取付構造にできる。

第４の発明では、ボルトを締め付ける際、ボルトの頭部が補強用カラーの一端開口周縁に接触した後、環状突条部に接触する前に、補強用カラーの他端開口周縁が被取付体に接触するようになる。したがって、ボルトの頭部が環状突条部を塑性変形させる際に、補強用カラーの他端開口周縁が被取付体に接触しているので、貫通孔の被取付体側開口周りの樹脂が補強用カラーと被取付体との間に入り込むことがなく、補強用カラーと被取付体との間に入り込んだ樹脂がクリープ現象によって変形してボルトが緩むということを防ぐことができる。

第５の発明では、クリープ現象が起こった際、樹脂部品の貫通孔周りよりも補強用カラーの方が変形し難くなるので、被取付体への樹脂部品の固定を確実に維持することができる。

実施形態１に係るオイルストレーナに補強用カラーを取り付ける前の分解斜視図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図２（ａ）相当図であり、ボルトの締付作業を開始した直後の状態を示す。 図２（ａ）相当図であり、ボルトの締付作業の途中の状態を示す。 図２（ａ）相当図であり、ボルトの締付作業が終了した直後の状態を示す。 実施形態２の図４相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る取付構造が適用された樹脂製オイルストレーナ１（樹脂部品）を示す。該オイルストレーナ１は、自動車用エンジンのオイルパン内（図示せず）に配置され、エンジンの潤滑経路の一部に使われるものである。

上記オイルストレーナ１は、水平に長く延びる略直方体形状をなしており、該オイルストレーナ１の一側上端には、エンジンの本体部（被取付体）１０（図２乃至図５に示す）のポンプに接続される流出口２ａを有する接続部１ａが設けられ、上記オイルストレーナ１の他側下端には、オイルを吸い込む吸込口２ｂを有する略円筒状のオイル吸込部１ｂが設けられている。

そして、上記オイルストレーナ１の内部は、図示しないが中空でフィルタが備えられており、オイルパン内に貯留するオイルを吸込口２ｂから吸い込んでフィルタで濾過した後、流出口２ａから本体部１０の潤滑経路へ供給するようになっている。

上記接続部１ａは、上記オイルストレーナ１の長手方向一側のＬ字状に曲がった部分であり、上記接続部１ａの流出口２ａ周りには、エンジンの本体部１０にオイルストレーナ１を取り付けるためのフランジ部（取付部）３が上記流出口２ａを挟んで１８０°反対側に一対形成されている。

上記フランジ部３は、上記オイルストレーナ１の幅方向に突出する厚みＥの板状をなし、上記流出口２ａの中心軸方向に見て略菱形状をなしている。

上記フランジ部３の略中央には、上記流出口２ａの中心軸と平行となる貫通孔３ａが形成され、該貫通孔３ａの一方の開口周縁（本体部１０の反対側の開口周縁）には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、環状突条部３ｂが突設されている。

該環状突条部３ｂは、突出部分の高さがｈ、突出部分の幅がｗであり、ｈ＝ｗを満たすよう設定されている（図４参照）。尚、本実施形態１では、環状突条部３ｂをｈ＝ｗとなるように設定しているが、環状突条部３ｂは小さな構造であるため製造誤差によりｈ≒ｗとなるものもｈ＝ｗに含まれるものとする。

上記環状突条部３ｂ体積Ｖ_ａは、貫通孔３ａの中心線方向と直交する方向の断面積をＳ_ａとすると、Ｖ_ａ＝Ｓ_ａ×ｈで導かれ、上記環状突条部３ｂの内周面は、上記貫通孔３ａの内周面と面一になっている。

上記貫通孔３ａには、挿通孔４ａを有する短い円筒状のアルミニウム合金製補強用カラー４が圧入可能となっている。

つまり、補強用カラー４の外周面は、筒中心線に沿って真っ直ぐに延びている。

上記補強用カラー４の筒中心軸方向の長さＬは、上記フランジ部３の厚みＥより長くなるように設定され、上記補強用カラー４は、筒中心軸方向に圧縮変形可能となっている。

上記オイルストレーナ１は、上記エンジンの本体部１０にボルト５で固定されるようになっている。

該ボルト５は、上記補強用カラー４の挿通孔に挿通可能な軸部５ａ及び該軸部５ａに連続する頭部５ｂからなっていて、該頭部５ｂの軸部５ａ側には、フランジ板５ｃが設けられている。尚、本実施形態のフランジ板５ｃは、ボルト５に一体のものであるが、ボルト５と別体であるフランジ板（ワッシャー）のようなものも頭部５ｂの一部と定義する。

また、上記本体部１０の上記オイルストレーナ１を取り付ける位置には、上記ボルト５の軸部５ａが螺合する螺合穴１０ａが凹陥形成されている。

そして、上記補強用カラー４を上記貫通孔３ａに上方の開口（反ボルト５挿入側の開口）から圧入して上記環状突条部３ｂの突出端よりも飛び出した状態にし、その状態で上記挿通孔４ａが螺合穴１０ａに対応するようオイルストレーナ１のフランジ部３の反環状突条部３ｂ側を本体部１０に重ねるようになっている。

また、オイルストレーナ１のフランジ部３をエンジンの本体部１０に重ねた状態でボルト５の軸部５ａを挿通孔４ａに挿通させ、且つ、螺合穴１０ａに螺合させることにより、補強用カラー４を本体部１０の螺合穴１０ａ周縁とボルト５の頭部５ｂとで圧縮変形させるとともに、ボルト５の頭部５ｂで環状突条部３ｂを塑性変形させて本体部１０にオイルストレーナ１を取り付けるようになっていて、補強用カラー４の外周面は、貫通孔３ａの内周面全域に亘って接触している。

さらに、上記補強用カラー４の筒中心軸方向の長さＬは、上記ボルト５を設定された締付トルクで締め付けた際に上記補強用カラー４が圧縮変形する変形長さをＫ_ｔとすると、Ｌ−Ｋ_ｔ≦Ｅ＋ｈを満たすよう設定されている。このように設定することで、ボルト５を締め付けた状態で本体部１０にフランジ部３の反環状突条部３ｂ側が接触するとともにボルト５の頭部５ｂが環状突条部３ｂに接触するので、オイルストレーナ１のガタつきを確実に無くすことができる。

そして、上記環状突条部３ｂの体積Ｖ_ａは、ボルト５を上記螺合穴１０ａに螺合させる際に上記補強用カラー４が圧縮変形する体積をＶ_ｂとすると、Ｖ_ａ≦Ｖ_ｂを満たすよう設定されている。

尚、図２乃至図４では、分かり易くするために、環状突条部３ｂの突出部分の高さｈ及び幅ｗと補強用カラー４の筒中心軸方向の長さＬとをそれぞれ誇張して記載しており、上記突出部分の高さｈ及び幅ｗは、例えば、ｈ＝０．３〜１．７ｍｍ、ｗ＝０．３〜１．７ｍｍ程度であり、補強用カラー４の筒中心軸方向の圧縮変形長さＫ_ｔは、０．２〜０．３ｍｍ程度である。また、上記Ｖ_ｂは、補強用カラー４における筒中心軸方向と直交する方向の断面積Ｓ_ｂとすると、Ｖ_ｂ＝Ｓ_ｂ×Ｋ_ｔで導かれる。

さらに、環状突条部３ｂの突出部分の高さｈ及び幅ｗは、ｈ＝ｗであることが好ましいが、ｈ/ｗ≦１であればよい。すなわち、ｈ/ｗ＞１の如き突出部分の高さｈが幅ｗに対して大きすぎるようになると、ボルト５を締め付ける際にボルト５の頭部５ｂが環状突条部３ｂに接触して環状突条部３ｂが折れて壊れてしまうからである。

次に、エンジンの本体部１０へのオイルストレーナ１の取り付けについて説明する。

まず、オイルストレーナ１を用意し、当該オイルストレーナ１におけるフランジ部３の貫通孔３ａに、上方の開口（反ボルト５挿入側の開口）から補強用カラー４を圧入し、図２に示すように、環状突条部３ｂの突出端より補強用カラー４を飛び出させる。

次いで、図３に示すように、挿通孔４ａが螺合穴１０ａに対応するよう上記オイルストレーナ１のフランジ部３の反環状突条部３ｂ側を上記本体部１０の下面に重ね、下方からボルト５の軸部５ａを挿通孔４ａに挿通し、且つ、螺合穴１０ａに螺合して、補強用カラー４の下方の開口周縁にボルト５のフランジ板５ｃを接触させる。

さらに、ボルト５を締め付けると、図４に示すように、ボルト５の頭部５ｂが補強用カラー４を貫通孔３ａ内に押し込むとともに上記環状突条部３ｂの突出端に接触し、且つ、上記補強用カラー４の上方の開口周縁が上記本体部１０の螺合穴１０ａ周縁に接触する。

そして、ボルト５をさらに締め付けると、図５に示すように、補強用カラー４が本体部１０の螺合穴１０ａ周縁とボルト５の頭部５ｂとで圧縮変形するとともに、環状突条部３ｂがボルト５の頭部５ｂで塑性変形してエンジンの本体部１０にオイルストレーナ１が取り付けられる。

以上より、本発明の実施形態１によると、ボルト５を螺合穴１０ａに螺合する際に上記ボルト５の頭部５ｂで塑性変形する環状突条部３ｂが貫通孔３ａの開口周縁に沿って連続しているので、ボルト５を締め付けた状態でボルト５の頭部５ｂに加わる力が貫通孔３ａ周縁において均一になる。したがって、クリープ現象が起きても貫通孔３ａ周縁における樹脂の変形に偏りがなくなり、貫通孔３ａ周縁における樹脂の変形が偏ることでボルト５の緩む進行が早まるといったことを防ぐことができる。

また、ボルト５を締め付ける際、ボルト５の頭部５ｂが環状突条部３ｂよりも先に補強用カラー４に接触するので、塑性変形する環状突条部３ｂの樹脂がボルト５の頭部５ｂと補強用カラー４との間に入り込むことがなく、ボルト５の頭部５ｂと補強用カラー４との間に入り込んだ樹脂がクリープ現象によって変形してボルト５が緩んでしまうということを防ぐことができる。

さらに、塑性変形した環状突条部３ｂの締付トルクに寄与する割合が圧縮変形した補強用カラー４の締付トルクに寄与する割合より小さくなるとともに、締付トルク全体の約半分以下になるので、クリープ現象によって環状突条部３ｂの樹脂が変形して締付トルクが低下しても、その締付トルクの低下を約半分以下に抑えることができる。

それに加えて、環状突条部３ｂの突出部分の幅ｗが高さｈに対して小さすぎてボルト５を締め付ける際にボルト５の頭部５ｂに接触する環状突条部３ｂが折れて壊れてしまうということがなく、使用時に故障の無い取付構造にできる。

そして、フランジ部３より補強用カラー４の方が圧縮強度が高いので、クリープ現象が起こった際、オイルストレーナ１のフランジ部３よりも補強用カラー４の方が変形し難く、本体部１０へのオイルストレーナ１の固定を確実に維持することができる。
《発明の実施形態２》
図６は、本発明の実施形態２に係る取付構造を示す。この実施形態２では、補強用カラー４の構造が実施形態１と異なるだけでその他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを説明する。

すなわち、実施形態２の補強用カラー４の筒中心軸方向の長さＬは、Ｌ≧Ｅ＋ｈを満たすよう設定されているので、ボルト５を締め付ける際、ボルト５の頭部５ｂが補強用カラー４の下方の開口周縁（一端開口周縁）に接触した後、環状突条部３ｂに接触する前に、補強用カラー４の上方の開口周縁（他端開口周縁）が本体部１０に接触するようになる。したがって、ボルト５の頭部５ｂが環状突条部３ｂを塑性変形させる際に、補強用カラー４の上方の開口周縁（他端開口周縁）が本体部１０に接触しているので、貫通孔３ａの本体部１０側開口周りの樹脂が補強用カラー４と本体部１０との間に入り込むことがなく、補強用カラー４と本体部１０との間に入り込んだ樹脂がクリープ現象によって変形してボルト５が緩むということを防ぐことができる。

尚、本発明の実施形態１，２では、補強用カラー４を貫通孔３ａに上方の開口（反ボルト５挿入側の開口）から圧入しているので、貫通孔３ａの内周面の樹脂は、ボルト５を締め付ける前の状態において下側（ボルト５挿入側）に引っ張られている。したがって、ボルト５を締め付ける際、ボルト５の頭部５ｂで貫通孔３ａに補強用カラー４を押し込むと、貫通孔３ａ内周面の樹脂が下側（ボルト５挿入側）に引っ張られなくなる状態に戻るのであって、貫通孔３ａへの補強用カラー４の押込み動作で貫通孔３ａの内周面の樹脂が上側（反ボルト５挿入側）に移動して補強用カラー４と本体部１０との間に入り込むといったことが起き難いようにしている。

また、本発明の実施形態１，２では、補強用カラー４を貫通孔３ａに上方の開口（反ボルト５挿入側の開口）から圧入しているが、貫通孔３ａの下方の開口（ボルト５挿入側の開口）から圧入してもよい。

また、本発明の実施形態１，２では、補強用カラー４をアルミニウム合金で形成しているが、これに限らず、補強用カラー４を鋼材で形成してもよく、補強用カラー４がオイルストレーナ１のフランジ部３（貫通孔３ａ周り）より圧縮強度の高い材質であればよい。

また、本発明の実施形態１，２では、環状突条部３ｂの突出端が平坦に形成されているが、環状突条部３ｂの突出端に切欠部が数カ所形成されていたり、環状突条部３ｂの突出端が周方向に多少湾曲していても、本発明の効果に影響を及ぼさない。

本発明は、樹脂部品を被取付体にボルトで取り付ける取付構造に適している。

１ オイルストレーナ（樹脂部品）
３ フランジ部（取付部）
３ａ 貫通孔
３ｂ 環状突条部
４ 補強用カラー
４ａ 挿通孔
５ ボルト
５ａ 軸部
５ｂ 頭部
１０ 本体部（被取付体）
１０ａ 螺合穴
Ｌ 補強用カラーの筒中心軸方向の長さ
Ｅ オイルストレーナのフランジ部の厚み
ｈ 環状突条部の突出部分の高さ
ｗ 環状突条部の突出部分の幅

Claims (7)

1. ボルト（５）の軸部（５ａ）が螺合する螺合穴（１０ａ）を有する被取付体（１０）と、
   上記ボルト（５）の軸部（５ａ）が挿通する挿通孔（４ａ）を有する筒状補強用カラー（４）と、
   該補強用カラー（４）を圧入する貫通孔（３ａ）が形成された取付部（３）を有する樹脂部品（１）とを備え、
   上記貫通孔（３ａ）の反被取付体（１０）側開口周縁には、環状突条部（３ｂ）が突設され、
   上記補強用カラー（４）の筒中心軸方向の長さ（Ｌ）は、上記取付部（３）の厚み（Ｅ）より長くなるよう設定され、
   上記補強用カラー（４）が上記環状突条部（３ｂ）の突出端よりも飛び出すよう上記貫通孔（３ａ）に反ボルト（５）挿入側の開口から圧入された状態で上記挿通孔（４ａ）が上記螺合穴（１０ａ）に対応するよう上記取付部（３）の反環状突条部（３ｂ）側を上記被取付体（１０）に重ね、この状態で上記ボルト（５）の軸部（５ａ）を上記挿通孔（４ａ）に挿通させ、且つ、上記螺合穴（１０ａ）に螺合させることにより、上記補強用カラー（４）を上記被取付体（１０）の螺合穴（１０ａ）周縁と上記ボルト（５）の頭部（５ｂ）とで圧縮変形させるとともに、当該ボルト（５）の頭部（５ｂ）で上記環状突条部（３ｂ）を塑性変形させて上記被取付体（１０）に上記樹脂部品（１）を取り付けるようにしたことを特徴とする樹脂部品の取付構造。
2. 請求項１に記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記環状突条部（３ｂ）の体積Ｖ_ａは、上記ボルト（５）を上記螺合穴（１０ａ）に螺合させる際に上記補強用カラー（４）が圧縮変形する体積をＶ_ｂとすると、Ｖ_ａ≦Ｖ_ｂを満たすよう設定されていることを特徴とする樹脂部品の取付構造。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記環状突条部（３ｂ）は、突出部分の高さをｈ、幅をｗとすると、ｈ/ｗ≦１を満たすよう設定されていることを特徴とする樹脂部品の取付構造。
4. 請求項３に記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記補強用カラー（４）の筒中心軸方向の長さＬは、上記取付部（３）の厚みをＥとすると、Ｌ≧Ｅ＋ｈを満たすよう設定されていることを特徴とする樹脂部品の取付構造。
5. 請求項３又は４に記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記補強用カラー（４）は、上記取付部（３）より圧縮強度の高い材質からなることを特徴とする樹脂部品の取付構造。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記貫通孔（３ａ）の内周面及び上記補強用カラー（４）の外周面は、当該補強用カラー（４）の筒中心軸に沿って真っ直ぐに延びていることを特徴とする樹脂部品の取付構造。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の樹脂部品の取付構造において、
   上記補強用カラー（４）の外周面は、上記被取付体（１０）に上記樹脂部品（１）を取り付けた際、上記貫通孔（３ａ）の内周面全域に亘って接触していることを特徴とする樹脂部品の取付構造。

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