(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリープを生じ得る樹脂部品本体と、前記樹脂部品本体に設けられた挿入孔と、前記挿入孔に熱圧入されてその内部を締結部材が貫通するカラーと、を備えた樹脂部品の締結部構造において、
前記挿入孔の壁部は、前記樹脂部品本体の前記クリープにより、前記挿入孔の径方向に突出するように変形する変形部を生じ得て、前記カラーは、大径部と前記大径部に連続し前記挿入孔の開口端側に向かって軸方向外方に延在する小径部とを有し、前記大径部のみが、前記挿入孔の前記壁部に熱圧入により圧着して装着される一方で、前記小径部は、前記挿入孔の前記壁部に熱圧入をされることなく前記樹脂部品本体の前記クリープによる前記変形部の発生を許容し、前記カラーは、前記変形部により前記挿入孔から抜け止めされることを特徴とする樹脂部品の締結部構造。
【請求項２】
前記小径部は、前記大径部から連続し径が前記軸方向外方に向かって漸減するテーパ部であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂部品の締結部構造。
【請求項３】
前記小径部は、更に前記テーパ部から連続し前記軸方向外方に延在する小円筒部を有することを特徴とする請求項２に記載の樹脂部品の締結部構造。
【請求項４】
前記挿入孔の一端部は、前記大径部が前記テーパ部へと連なる境界線又はその近傍を始点として径が漸増するテーパ部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の樹脂部品の締結部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品の締結部構造に関し、特にカラーが樹脂部品の挿入孔に熱圧入された樹脂部品の締結部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の運輸機械の分野において、金属部品を用いていた構成部分に対して軽量で成形が容易な樹脂部品を置換して適用し、全体構成の軽量化を図ると共に形状設計の自由度を向上せんとする取り組みが多々見られるようになってきている。特に最近は、エンジニアリングプラスチックに関する研究開発が加速度的になされてきており、その強度や耐環境性等における材質特性の向上はめざましく、かかる材料置換の動きは急である。
【０００３】
とはいえ、樹脂部品においては、その剛性や強度に一定の限界があるため、樹脂の剛性や強度を超える高耐力を要求される部分には金属部品を組み合わせて適用する必要がある。このように樹脂部品に金属部品を部分的に組み合わせて適用する場合には、部品全体の信頼性を確保すべく、樹脂部品に対して金属部品を強固かつ確実に装着することが極めて重要である。
【０００４】
かかる状況を鑑み、樹脂部品に金属部品を収容するための凹部や挿入孔を形成しておき、壁面に微細な複数の溝からなるローレット加工部や、鍔部及び溝部を適宜組み合わせて形成した凹凸部を有する金属部品を、樹脂部品の凹部や挿入孔に熱圧入してその圧着力を向上せんとする提案がなされている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平８−３００３９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５６９４４号公報
【特許文献３】特開２００２−１８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されるものは、樹脂射出成形品の収容穴内に円柱状の金属部品を熱圧入する構成において、円柱状の金属部品の表面に微細な複数の溝からなるローレット加工部を設けて、熱圧入時に溶融した樹脂をローレット加工部の微細な複数の溝に入り込ませることにより、収容穴内に熱圧入された金属部品をより強固に保持しようという構成に過ぎない。つまり、かかる構成であると、ローレット加工部の微細な複数の溝に入り込み固着した樹脂が、金属部品の抜止めに機能しているに過ぎず、その抜止め耐力には一定の限界がある。
【０００６】
また、特許文献２で提案されるものは、サーモスタットのサーモケース等の樹脂部品の挿入孔内に円筒状の金属部品を熱圧入する構成において、円筒状の金属部品の表面に微細な複数の溝からなるローレット加工部を設けると共に複数の溝状凹部を設けて、熱圧入時に溶融した樹脂をローレット加工部の微細な複数の溝に入り込ませると共に複数の溝状凹部にも入り込ませ、収容穴内に熱圧入された金属部品をより強固に保持しようという構成である。かかる構成であると、確かに特許文献１で提案される構成よりも挿入孔内に熱圧入された金属部品を一層強固に保持できるが、ローレット加工部に加えて複数の溝状凹部を形成するのは煩雑であり、製造工程やコストの面からは改善の余地がある。
【０００７】
また、特許文献３で提案されるものは、樹脂成形品の挿入孔内に階段円筒状の金属部品を熱圧入する構成において、階段円筒状の金属部品の各凹部の表面に微細な複数の溝からなるローレット加工部を設けると共に各凹部を区画する複数の鍔部を設けて、熱圧入時に溶融した樹脂をローレット加工部の微細な複数の溝に入り込ませると共に複数の鍔部を挿入孔の壁部に侵入させ、収容穴内に熱圧入された金属部品をより強固に保持しようという構成である。かかる構成であると、確かに特許文献１及び２で提案される構成よりも挿入孔内に熱圧入された金属部品を一層強固に保持できるが、ローレット加工部に加えて複数の鍔部を形成しつつ全体で階段状にするのは非常に煩雑であり、製造工程やコストの面からは一層の改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、より簡便な構成で、樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーが確実に抜止めされ得る樹脂部品の締結部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成すべく、本発明は、クリープを生じ得る樹脂部品本体と、前記樹脂部品本体に設けられた挿入孔と、前記挿入孔に熱圧入されてその内部を締結部材が貫通するカラーと、を備えた樹脂部品の締結部構造において、前記挿入孔の壁部は、前記樹脂部品
本体の前記クリープにより、前記挿入孔の径方向に突出するように変形する変形部を生じ得て、前記カラーは、大径部と前記大径部に連続し前記挿入孔の開口端側に向かって軸方向外方に延在する小径部とを有し、前記大径部のみが、前記挿入孔の前記壁部に熱圧入により圧着して装着される一方で、前記小径部は、前記挿入孔の前記壁部に熱圧入をされることなく前記樹脂部品本体の前記クリープによる前記変形部の発生を許容し、前記カラーは、前記変形部により前記挿入孔から抜け止めされることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記樹脂部品本体は、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３に相当し、前記カラーの大径部は、カラー本体部２１、３１に相当する。
【００１１】
また本発明は、第１の特徴に加えて、前記小径部は、前記大径部から連続し径が前記軸方向外方に向かって漸減するテーパ部であることを第２の特徴とする。
【００１２】
また本発明は、第２の特徴に加えて、前記小径部は、更に前記テーパ部から連続し前記軸方向外方に延在する小円筒部を有することを第３の特徴とする。
【００１３】
また本発明は、第２又は第３の特徴に加えて、前記挿入孔の一端部は、前記大径部が前記テーパ部へと連なる境界線又はその近傍を始点として径が漸増するテーパ部を有することを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の特徴によれば、樹脂部品本体に設けられた挿入孔の壁部は、樹脂部品本体のクリープにより、挿入孔の径方向に突出するように変形する変形部を生じ得て、カラーは、大径部と大径部に連続し挿入孔の開口端側に向かって軸方向外方に延在するた小径部とを有し、大径部のみが、挿入孔の壁部に熱圧入により圧着して装着される一方で、小径部は、挿入孔の壁部に熱圧入をされることなく樹脂部品本体のクリープによる変形部の発生を許容し、カラーは、変形部により挿入孔から抜け止めされるので、より簡便な構成で、樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーを確実に抜止めすることができる。
【００１５】
本発明の第２の特徴によれば、カラーの小径部は、カラーの大径部から連続し径が軸方向外方に向かって漸減するテーパ部であるため、微細な複数の溝からなるローレット加工部や、鍔部や溝部を適宜形成した凹凸部を設けることなく、単純な製造工程で製造コスト押さえながら樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーを確実に抜止めすることができる。
【００１６】
本発明の第３の特徴によれば、カラーの小径部は、更にカラーのテーパ部から連続し軸方向外方に延在する小円筒部を有するものであるため、カラーと挿入孔の壁部との間の空間を所望に狭くできて、樹脂部品本体のクリープによる変形部の抜止め効果を増大でき、樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーをより確実に抜止めすることができる。
【００１７】
本発明の第４の特徴によれば、樹脂部品本体に設けられた挿入孔の一端部は、カラーの大径部がテーパ部へと連なる境界線又はその近傍を始点として径が漸増するテーパ部を有するものであるため、樹脂部品本体に設けられた挿入孔が、カラーの挿入性を向上するためにテーパ部を有する場合であっても、樹脂部品本体のクリープによる変形部を確実にカラーのテーパ部や小円筒部に及ぼすことができ、樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーを確実に抜止めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における樹脂部品の締結部構造につき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態における樹脂部品である車両用吸気マニホールドの側面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線による拡大断面図である。また、図３は、本実施形態における吸気マニホールドの挿入孔に挿入されるカラーの部分断面図であり、図４は、本実施形態における変形例のカラーの部分断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態における樹脂部品としては、車両用吸気マニホールド１を例に挙げて説明する。もちろん、かかる樹脂部品は、吸気マニホールドに限定されるものではなく、詳細は後述するカラーの挿入孔を有する締結部を備えたものであれば他の構造体であってもよい。また、樹脂材料の種類としては、仕様に応じて、ポリアミド等のエンジニアリングプラスティックの他、樹脂に繊維材を混合した複合材料も使用可能である。
【００２１】
かかる車両用吸気マニホールド１においては、図示を省略するスロットルボディがスロットルボディ取付け端部２に固定され、シリンダヘッド取付け端部３が図示を省略するエンジンのシリンダヘッドに固定される。かかる構成において、スロットルボディ取付け端部２から流入された空気は、吸気マニホールド１の内部を流速や圧力が調節されながら通過して、シリンダヘッド取付け端部３からシリンダヘッドへと流入される。ここにおいて、吸気マニホールド１は、各々が樹脂製の成形品である第１接合部材４、第２接合部材５及び第３接合部材６からなる３ピース構造であり、第１接合部材４及び第２接合部材５、並びに第１接合部材４及び第３接合部材６が、互いに接合されて一体化されている。もちろん吸気マニホールド１は、このような３ピース構造に限定されるものではなく、吸気マニホールドとしての機能を発揮する限り、他の接合構造を採用してもよい。
【００２２】
ここで、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３には、吸気マニホールド１をシリンダヘッドに対して図示しないボルト等の締結部材を、詳細は後述するカラーを介して挿通して固定するために、貫通した挿入孔１０が設けられる。かかる挿入孔１０は、シリンダヘッド取付け端部３に設けられることに限定されるものではなく、スロットルボディ取付け端部２においても同様な構成が適用されてもよい。
【００２３】
図２に示すように、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０は、その一端部において、カラーを簡便に挿入するために挿入孔１０の径が漸増して拡開したテーパ部１１が設けられる。より詳しくは、テーパ部１１は、挿入孔１０の一端部において、境界線１２から挿入孔１０の径が漸増して拡開していく形状を有する。かかる境界線１２は、挿入孔１０の壁部がテーパ部１１になだらかに変化するように、挿入孔１０の壁部とテーパ部１１との間に所定の曲率を有するＲ形状部が設けられることを排除するものではない。このようにＲ形状部が設けられた場合には、境界線１２は仮想的なものとなり、挿入孔１０の壁部とテーパ部１１とが仮想的に交わる位置が境界線１２の位置となる。なお、図中、挿入孔１０のシリンダヘッド側にテーパ部１１が設けられているが、もちろんこれに限定されるものではなく、締結部材等とのかね合いを考慮して、シリンダヘッドから遠い側にテーパ部１１を設けることもできる。また、かかるテーパ部１１は、カラーを簡便に挿入するためのものであり、作業治具等とのかね合いでカラーの挿入性が確保できるのであれば、必ずしも設ける必要はない。
【００２４】
図３に示すように、かかるシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入されるカラー２０は、金属製の円筒状部材であり、その中央部には円筒部であるカラー本体部２１を有し、その両端部にはカラー本体部２１から連続しかつ外径が漸減するテーパ部２２を有する。より詳しくは、カラー本体部２１は、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に対して所定の圧入代を有する外径を有し、テーパ部２２は、境界線２３からカラー本体部２１の外径よりも径が漸減していく形状を有する。また、カラー２０の内部には、カラー２０を貫通する挿通孔２４が設けられており、吸気マニホールド１をシリンダヘッドに対して固定するための締結部材は、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入されたカラー２０の挿通孔２４に挿通された後シリンダヘッドに対して締め込まれ、吸気マニホールド１をシリンダヘッドに対して締結固定する。かかるカラー２０は、鉄製のパイプ材を加工して用いてもよいし、鉄板材を丸めて接合し円筒状にするなどして用いてもよい。なお、境界線２３は、カラー本体部２１がテーパ部２２になだらかに変化するように、カラー本体部２１とテーパ部２２との間に所定の曲率を有するＲ形状部が設けられることを排除するものではない。このようにＲ形状部が設けられた場合には、境界線２３は仮想的なものとなり、カラー本体部２１とテーパ部２２とが仮想的に交わる位置が境界線２３の位置となる。
【００２５】
シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入されるカラーの変形例としては、図４に示す構造のものが挙げられる。
【００２６】
図４に示すように、かかるシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入される変形例のカラー３０は、図３に示すカラー２０に対して、その両端部にカラー本体部よりも小径の小円筒部が付加的に設けられていることが相違し、他の構造は同様である。つまり、カラー３０も、金属製の円筒状部材であり、その中央部には大径の円筒部であるカラー本体部３１を有し、その両端部に向けカラー本体部３１から連続しかつ外径が漸減するテーパ部３２を有し、更にその両端部においてテーパ部３２から連続しかつ外径がカラー本体部３１の外径よりも小さい小円筒部３３を有する。より詳しくは、カラー本体部３１は、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に対して所定の圧入代を有する外径を有し、テーパ部３２は、境界線３４からカラー本体部３１の外径よりも径が漸減していく形状を有し、小円筒部３３は、境界線３５からカラー本体部３１の外径よりも小さい一定の外径を維持する形状を有する。また、カラー３０の内部にも、カラー３０を貫通する挿通孔３６が設けられており、吸気マニホールド１をシリンダヘッドに対して固定するための締結部材は、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入されたカラー３０の挿通孔３６に挿通された後シリンダヘッドに対して締め込まれ、吸気マニホールド１をシリンダヘッドに対して締結固定する。かかるカラー３０も、鉄製のパイプ材を加工して用いてもよいし、鉄板材を丸めて接合し円筒状にするなどして用いてもよい。なお、境界線３４は、カラー本体部３１がテーパ部３２になだらかに変化するように、カラー本体部３１とテーパ部３２との間に所定の曲率を有するＲ形状部が設けられることを排除するものではない。このようにＲ形状部が設けられた場合には、境界線３４は仮想的なものとなり、カラー本体部３１とテーパ部３２とが仮想的に交わる位置が境界線３４の位置となる。かかる事情は、境界線３５においても、テーパ部３２と小円筒部３３との間で同様である。
【００２７】
かかるカラー２０、３０が、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入された構成が、吸気マニホールド１、つまり樹脂部品の締結部構造となる。
【００２８】
次に、本実施形態における樹脂部品の締結部構造の作用につき、まず図３に示すカラー２０から、図５及び６を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図５は、図３に示すカラー２０が吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入された状態を示す断面図であり、図６は、図５に示す状態から吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０周囲でのクリープに起因して変形部が形成された状態を示す断面図である。
【００３０】
図５に示すように、カラー２０は、テーパ部２２を有するいずれかの端部を、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０のテーパ部１１を有する端部に対向させた後、テーパ部１１を有する端部から挿入孔１０の壁部に沿って挿入されていき、挿入孔１０内にその全体が収容された時点で挿入完了となる。ここで、カラー２０は、熱や高周波が印加されて高温とされており、その高温状態を維持しかつ所定の圧入代でもって、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に熱圧入される。かかる挿入完了状態では、カラー２０が、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の壁部に圧着されており、挿入孔１０側から受ける緊縛力は、主としてカラー本体部２１の部分に印加されている。なお、かかる挿入完了状態においては、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の径が漸増して拡開したテーパ部１１が開始する境界線１２の位置とカラー２０のカラー本体部２１の径が漸減していくテーパ部２２が開始する境界線２３の位置とは、実質的に公差範囲内で一致している。ここで、境界線１２の位置と境界線２３の位置とが公差範囲内で一致するとは、詳細は後述するカラー２０の抜止め特性を考慮して、境界線１２の位置が境界線２３の位置と一致する、又は境界線１２の位置が境界線２３の位置よりも挿入孔１０の外方近傍にばらつくように設定されていることをいう。また、かかる挿入完了時には、カラー２０の両端部とそれらに対応するシリンダヘッド取付け端部３の両端部とは、各々面位置になっている。
【００３１】
図５に示すようなカラー２０がシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に対して熱圧入されたカラー２０の挿入完了状態においては、カラー本体部２１に対しては挿入孔１０の壁部を通じて緊縛力が働いているわけであるが、このことはシリンダヘッド取付け端部３に対しては挿入孔１０の壁部から圧縮力が働いていることを意味する。そして、このようにシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０にカラー２０が挿入された状態で、つまりシリンダヘッド取付け端部３が挿入孔１０の壁部から圧縮力を受けた状態で、吸気マニホールド１は完成品として車両に装着されて経時的な使用をなされる。そうすると、その経時的な変化により、リンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の周囲にはクリープによる変形が生ずることになる。
【００３２】
このようなクリープによるリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０周囲の変形の状態を図６に示す。図６に示すように、リンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の周囲にはクリープによる変形が生じ、カラー２０のテーパ部２２に向かって上下の変形部３ａ、３ｂが形成される。つまり、変形部３ａ、３ｂは、挿入孔１０の壁部とカラー２０のテーパ部２２との間の空間に突出して延在するもので、カラー２０がテーパ部２２を有するが故にその形成が許容されるものである。
【００３３】
図６中で上方の変形部３ａは、カラー２０の挿入完了状態では、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の径が漸増して拡開したテーパ部１１が開始する境界線１２の位置とカラー２０のカラー本体部２１の径が漸減していくテーパ部２２が開始する境界線２３の位置とが、実質的に公差範囲内で一致しているため、実質的にシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の壁部からテーパ部１１が開始する境界線１２よりも上方で、カラー２０のテーパ部２２に沿うように変形して形成されるもので、カラー２０のテーパ部２２を押圧する緊縛力を与える。かかる状態で、カラー２０がその上方に抜けるような荷重を受けたとすれば、カラー本体部２１及びテーパ部２２が上方に移動して挿入孔１０から抜けようとするが、対応して挿入孔１０周囲の変形部３ａは、剪断方向の応力を受けて変形せんとする。このことはカラー本体部２１及びテーパ部２２が、変形部３ａから図中下方の抵抗力を受けることを意味し、カラー２０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ａから図中下方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して抜止めされる。ここで、変形部３ａの変形量は、挿入孔１０の上方は径が拡開したテーパ部１１に連絡するため、カラー２０がテーパ部２２を有することとも相まって、挿入孔１０のテーパ部１１とカラー２０のテーパ部２２との距離が長くなることをも考慮し、テーパ部１１とカラー２０との間の空間をカラー２０の抜止めに必要な所定のレベルで埋めるように設定される。
【００３４】
一方で、図６中で下方の変形部３ｂは、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０下方にはテーパ部が設けられていないため、カラー２０の挿入完了状態では、単にカラー２０のテーパ部２２に沿うように変形して形成されて、カラー２０のテーパ部２２を押圧する緊縛力を与える。かかる状態で、カラー２０がその下方に抜けるような荷重を受けたとすれば、カラー本体部２１及びテーパ部２２が下方に移動して挿入孔１０から抜けようとするが、対応して挿入孔１０周囲の変形部３ｂは、剪断方向の応力を受けて変形せんとする。このことはカラー本体部２１及びテーパ部２２が、変形部３ｂから図中上方の抵抗力を受けることを意味し、カラー２０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ｂから図中上方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して抜止めされる。ここで、変形部３ｂの変形量は、挿入孔１０下方にはテーパ部が設けられていないため、挿入孔１０の壁部とカラー２０との間の空間をカラー２０の抜止めに必要な所定のレベルで埋めるように設定すれば足りる。また、変形部３ｂにおける挿入孔１０とカラー２０との間の空間は、上方の変形部３ａのものに比べて狭いため、カラー２０が、変形部３ｂから受ける剪断抵抗力は、上方の変形部３ａから受けるものと比べて大きな値となる。
【００３５】
次に、本実施形態における樹脂部品の締結部構造の作用を、図４に示す変形例のカラー３０につき、図７及び８を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図７は、図４に示すカラー３０が吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に挿入された状態を示す断面図であり、図８は、図７に示す状態から吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０周囲でのクリープに起因して変形部が形成された状態を示す断面図である。
【００３７】
図７に示すように、カラー３０は、テーパ部３２及び小円筒部３３を有するいずれかの端部を、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０のテーパ部１１を有する端部に対向させた後、テーパ部１１を有する端部から挿入孔１０の壁部に沿って挿入されていき、挿入孔１０内にその全体が収容された時点で挿入完了となる。ここで、カラー３０は、熱や高周波が印加されて高温とされ、所定の圧入代でもって、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に熱圧入されることは、カラー２０と同様である。かかる挿入完了状態では、カラー３０が、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の壁部に圧着され、挿入孔１０側から受ける緊縛力は、主としてカラー本体部３１の部分に印加されている。なお、かかる挿入完了状態では、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の径が漸増して拡開したテーパ部１１が開始する境界線１２の位置とカラー３０のカラー本体部３１の径が漸減していくテーパ部３２が開始する境界線３４の位置とは、実質的に公差範囲内で一致しており、その公差の設定についても、カラー２０におけるものと同様である。また、挿入完了時において、カラー３０の両端部がシリンダヘッド取付け端部３の両端部と面位置になることも、カラー２０における場合と同様である。
【００３８】
図７に示すようなカラー３０がシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０に対して熱圧入されたカラー３０の挿入完了状態においては、カラー本体部３１に対しては挿入孔１０の壁部を通じて緊縛力が働いているわけであるが、このことはシリンダヘッド取付け端部３に対しては挿入孔１０の壁部から圧縮力が働いていることを意味し、経時的な変化により、リンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の周囲にはクリープによる変形が生ずることも、カラー２０における場合と同様である。
【００３９】
このようなクリープによるリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０周囲の変形の状態を図８に示す。図８に示すように、リンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０周囲にはクリープによる変形が生じ、カラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３に向かって上下の変形部３ｃ、３ｄが形成される。つまり、変形部３ｃ、３ｄは、挿入孔１０の壁部とカラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３との間の空間に突出して延在するもので、カラー３０がテーパ部３２及び小円筒部３３を有するが故にその形成が許容されるものである。
【００４０】
図８中で上方の変形部３ｃは、カラー３０の挿入完了状態では、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の径が漸増して拡開したテーパ部１１が開始する境界線１２の位置とカラー３０のカラー本体部３１の径が漸減していくテーパ部３２が開始する境界線３４の位置とが、実質的に公差範囲内で一致しているため、実質的にシリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０の壁部からテーパ部１１が開始する境界線１２よりも上方で、カラー３０のテーパ部３２に沿い、更にテーパ部３２に連続する小円筒部３３にも沿うように変形して形成されるもので、カラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３を押圧する緊縛力を与える。かかる状態で、カラー３０がその上方に抜けるような荷重を受けたとすれば、カラー本体部３１及びテーパ部３２が上方に移動して挿入孔１０から抜けようとするが、対応して挿入孔１０周囲の変形部３ｃは、剪断方向の応力を受けて変形せんとする。このことはカラー本体部３１及びテーパ部３２が、変形部３ｃから図中下方の抵抗力を受けることを意味し、カラー３０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ｃから図中下方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して抜止めされる。
【００４１】
ここで、変形部３ｃの変形量は、挿入孔１０の上方は径が拡開したテーパ部１１に連絡し、カラー３０がテーパ部３２を有するため、挿入孔１０のテーパ部１１とカラー３０のテーパ部３２との距離が長くなることをも考慮して設定されることは、カラー２０における場合と同様である。しかし、カラー３０にはテーパ部３２に加えて小円筒部３３が設けられているため、カラー３０の上端部では対応して挿入孔１０のテーパ部１１との距離が短くなっており、このことをも考慮して、変形部３ｃの変形量は、テーパ部１１とカラー３０との間の空間をカラー３０の抜止めに必要な所定のレベルで埋めるように設定される。もちろん、カラー３０の変形部３ｃの変形量をカラー２０の変形部３ａの変形量と同量に設定した場合には、挿入孔１０のテーパ部１１とカラー３０との間の空間が小円筒部３３が設けられている分カラー２０におけるものよりも狭いため、カラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３が押圧される緊縛力が大きくなって、カラー３０が変形部３ｃから受ける剪断抵抗力は大きくなり、挿入孔１０に対してより強固に抜止めされる。
【００４２】
一方で、図８中で下方の変形部３ｄは、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０下方にはテーパ部が設けられていないため、カラー３０の挿入完了状態では、単にカラー３０のテーパ部３２に沿うことはカラー２０における場合と同様であるが、更に小円筒部３３が設けられているため小円筒部３３にも沿うように変形して形成され、カラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３を押圧する緊縛力を与える。かかる状態で、カラー３０がその下方に抜けるような荷重を受けたとすれば、カラー本体部３１及びテーパ部３２が下方に移動して挿入孔１０から抜けようとするが、対応して挿入孔１０周囲の変形部３ｄは、剪断方向の応力を受けて変形せんとする。このことはカラー本体部３１及びテーパ部３２が、変形部３ｄから図中上方の抵抗力を受けることを意味し、カラー３０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ｄから図中上方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して抜止めされる。
【００４３】
ここで、変形部３ｄの変形量は、挿入孔１０下方にはテーパ部が設けられていないため、挿入孔１０の壁部とカラー３０との間の空間をカラー３０の抜止めに必要な所定のレベルで埋めるように設定すれば足りる。また、変形部３ｄにおける挿入孔１０とカラー３０との間の空間は、上方の変形部３ｃのものに比べて狭いため、カラー３０が、変形部３ｄから受ける剪断抵抗力は、上方の変形部３ｃから受けるものと比べて大きな値となる。また、もちろん、カラー３０の変形部３ｄの変形量をカラー２０の変形部３ｂの変形量と同量に設定した場合には、挿入孔１０とカラー３０との間の空間が小円筒部３３が設けられている分カラー２０におけるものよりも狭いため、カラー３０のテーパ部３２及び小円筒部３３が押圧される緊縛力が大きくなって、カラー３０が変形部３ｄから受ける剪断抵抗力は大きくなり、挿入孔１０に対してより強固に抜止めされる。
【００４４】
次に、本実施形態における樹脂部品の締結部構造の抜止め特性につき、主として図１０を参照して詳細に説明する。ここでは、以上説明してきたカラー２０、３０に加え、比較例として図９に示すカラー４０をも用いた。
【００４５】
図９は、本実施形態における比較例のカラー４０の部分断面図であり、図１０は、本実施形態における締結部構造の抜止め荷重の特性図である。
【００４６】
図９に示すように、比較例のカラー４０は、鉄等の金属製の円筒状部材であり、その中央部には円筒部であるカラー本体部４１を有するが、その両端部にはテーパ部は設けられておらず、単に面取り部Ｃが設けられている。また、カラー４０の内部には、カラー４０を貫通する挿通孔４２が設けられている。
【００４７】
本実施形態における樹脂部品の締結部構造の抜止め特性を測定するに際しては、図１に示すシリンダヘッド取付け端部３を有する構成であって、図２に示す挿入孔１０を備えた車両用吸気マニホールド１を用意した。また、吸気マニホールド１に挿入するカラーとしては、図３に示すカラー２０、図４に示すカラー３０及び比較例として図９に示すカラー４０を各々用意した。なお、吸気マニホールド１は、ポリアミド製のものを用い、カラー２０、３０、４０は、鉄製のパイプ材を各々の形状に加工したものを用いた。
【００４８】
次に、かかる構成のカラー２０、３０、４０を、各々図５等に示すように、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０のテーパ部１１を有する端部から挿入孔１０の壁部に沿って熱圧入し、挿入孔１０内にその全体を収容した。かかる熱圧入時には、カラー２０、３０、４０は、所定温度に加熱され高温状態が等しく維持されており、挿入孔１０への圧入代も等しく設定されているが、その具体的な値は、熱圧入を実効たらしめる所定値に設定されている。また、カラー２０、３０は、挿入孔１０のテーパ部１１とカラー２０、３０のテーパ部２１、３１とが前述した所定の公差範囲内に設定されている。また、かかる挿入完了時には、カラー２０、３０、４０の両端部とそれらに対応するシリンダヘッド取付け端部３の両端部とは各々面位置になっている。
【００４９】
次に、このようにカラー２０、３０を挿入完了した状態の吸気マニホールド１を、各々恒温槽に入れて、図６等に示すクリープによる変形部３ａ等が形成されるまで、各々等しい時間である所定時間を経過させた。また、カラー４０については、テーパ部２２、３２や小円筒部３３が設けられておらず、実質カラー本体部４１が挿入孔１０の壁部に密着しているため、クリープによる変形部は効果的に形成されないものであるが、カラー２０、３０を恒温槽に入れた時間に等しい時間、恒温槽に入れたものである。
【００５０】
そして、このように恒温槽で所定時間経過されてクリープによる変形部３ａ等が形成されたカラー２０、３０に対して、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３を把持して固定した状態で、図６等で図の上方に抜けるように荷重を印加した。ここで、図６等で図の上方に抜けるように荷重を印加したのは、シリンダヘッド取付け端部３の挿入孔１０にテーパ部１１が形成されている上方部が、下方部に比べて挿入孔１０とカラー２０、３０との間の空間が大きいため、その空間に変形部３ａ等が占める割合が低く、つまり変形部３ａ等による抜止めに効果を発する剪断抵抗力が小さく、より低い荷重でカラー２０、３０が挿入孔１０より脱落すると考えたためである。また、カラー４０については、クリープによる変形部は効果的に生じてはいないが、やはりカラー２０、３０のものと等しい時間を恒温槽で経過させたものを用いて、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３を把持して固定した状態で、同様に荷重を印加した。
【００５１】
このように恒温槽で所定時間経過されたカラー２０、３０、４０に対して、吸気マニホールド１のシリンダヘッド取付け端部３を把持して固定した状態で、図６等で図の上方に抜けるように荷重を印加した際に、カラー２０、３０、４０が挿入孔１０から抜けて脱落した荷重Ｆを測定し、その結果を図１０に示す。ここで、クリープに起因する変形部３ａ等の効果を見るために、カラー２０、３０については、挿入孔１０のテーパ部１１が開始する境界線１２から挿入孔１０の上端部までに変形部３ａ等が存在する変形部長さＭ１、Ｍ２を所定範囲で変化するように複数のテストピースを設定した。具体的には、図３、４に示すカラー２０、３０の全長Ｌ１（７．９ｍｍ）やテーパ部２２、３２の長さＬ２（１．９ｍｍ）は一定にして、カラー２０、３０のテーパ部２２、３２のテーパ角Ａやカラー３０の小円筒部３３の長さＬ３を変化させたテストピースを複数個作成し、各々についてカラー２０、３０が挿入孔１０から抜けて脱落する荷重Ｆを測定した。また、カラー４０については、全長Ｌ１は、カラー２０、３０のものと等しく設定し、面取り部Ｃの面取り長さは１ｍｍと一定にしたまま、面取り角Ｃを変化させた。なお、カラー２０、３０、４０のその他の寸法は、外径１０ｍｍ、挿通孔２４、３６、４２の直径７ｍｍの一定値とした。
【００５２】
図１０の特性ラインａに示すように、カラー２０が挿入孔１０から抜けて脱落した荷重Ｆは、変形部長さＭ１が０．４５〜１．０ｍｍ程度の範囲内で２３０〜２５０Ｎ程度となった。また、図１０の特性ラインｂに示すように、カラー３０が挿入孔１０から抜けて脱落した荷重Ｆは、変形部長さＭ２が０．４５〜１．３ｍｍ程度の範囲内で３００〜４５０Ｎ程度となった。かかる値は抜止めの耐力荷重としては、実用上十分である。また、挿入孔１０周囲にクリープが発生しているときには、挿入孔１０自体も長孔化し、その壁部とカラー本体部２１、３１との圧着性は低下して緊縛力が減少しているが、かかる緊縛力の減少をも補い得ているものである。なお、カラー３０の脱落荷重Ｆがカラー２０の脱落荷重Ｆよりも大きく、かつその増加する傾きが大きいのは、カラー３０はカラー２０にない小円筒部３３を備えており、その小円筒部３３の分、挿入孔１０のテーパ部１１とカラー３０との間の空間が狭く、対応して変形部３ｃがカラー３０に与える剪断抵抗力が大きく、変形部長さＭ２が増えるに従ってその傾きが大きなものとなるためであると考えられる。また、特性ラインａ、ｂは、変形部長さがゼロ、つまりクリープによる変形が生じていない状態にまで外挿すると、カラー２０、３０が挿入孔１０から抜けて脱落する荷重Ｆが２２５Ｎ程度となるが、この値は、挿入孔１０が変形しておらずかつ挿入孔１０の壁部がカラー本体部２１、３１に圧着している初期状態でのカラー２０、３０が挿入孔１０から抜けて脱落する荷重に相当していた。また、特性ａと特性ｂとを平均し、外挿した特性を参考までに図１０のラインｃに示す。
【００５３】
一方で、図１０の特性ｄに示すように、カラー４０が挿入孔１０から抜けて脱落した荷重Ｆは、挿入孔１０の壁部がカラー４０の面取り部Ｃで多少変形している部分を変形部長さと見ても、変形部長さが極めて小さい０．１〜０．３ｍｍ程度の範囲内で５０〜７０Ｎ程度となり、実用上十分な値とはならなかった。これは、実質的に変形部が生じていない状態で荷重Ｆが印加されると、カラー４０は、挿入孔１０自体も長孔化に伴う緊縛力の低下とも相まって、挿入孔１０内で早期に滑りが発生し、抜止めの抵抗力が低くなったものと考えられる。
【００５４】
図１０の特性ａ〜ｄから理解できるように、カラー本体部２１に加えてテーパ部２２を有するカラー２０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ａから図中下方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して効果的に抜止めされることができ、カラー本体部３１に加えてテーパ部３２及び小円筒部３３を有するカラー３０は、挿入孔１０の壁部やテーパ部１１から受ける緊縛力に加えて変形部３ｃから図中下方の剪断抵抗力を受けて、挿入孔１０に対して抜止めされることができる。
【００５５】
なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本実施形態の樹脂部品の締結部構造によれば、単純な製造工程で製造コスト押さえながら、樹脂部品の挿入孔に熱圧入されたカラーを確実に抜止めすることができるものであり、その汎用普遍的な性格から広範に樹脂部品の締結部構造に適用され得るものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態における樹脂部品である車両用吸気マニホールドの側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線による拡大断面図である。
【図３】本実施形態における吸気マニホールドの挿入孔に挿入されるカラーの部分断面図である。
【図４】本実施形態における変形例のカラーの部分断面図である。
【図５】図３に示すカラーが吸気マニホールドの挿入孔に挿入された状態を示す断面図である。
【図６】図５に示す状態から吸気マニホールドの挿入孔周囲でのクリープに起因して変形部が形成された状態を示す断面図である。
【図７】図４に示すカラーが吸気マニホールドの挿入孔に挿入された状態を示す断面図である。
【図８】図７に示す状態から吸気マニホールドの挿入孔周囲でのクリープに起因して変形部が形成された状態を示す断面図である。
【図９】本実施形態における比較例カラーの部分断面図である。
【図１０】本実施形態における締結部構造の抜止め荷重の特性図である。
【符号の説明】
【００５８】
１………車両用吸気マニホールド
２………スロットルボディ取付け端部
３………シリンダヘッド取付け端部
３ａ……変形部
３ｂ……変形部
３ｃ……変形部
３ｄ……変形部
４………第１接合部材
５………第２接合部材
６………第３接合部材
１０……挿入孔
１１……テーパ部
１２……境界線
２０……カラー
２１……カラー本体部
２２……テーパ部
２３……境界線
２４……挿通孔
３０……カラー
３１……カラー本体部
３２……テーパ部
３３……小円筒部
３４……境界線
３５……境界線
３６……挿通孔
４０……カラー
４１……カラー本体部
４２……挿通孔
Ｃ………面取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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