(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製部材（２１）の取付フランジ（２２）を貫通するボルト（２８）を被締結部材（２）に形成したネジ孔（２1 ）に螺合することにより、前記ボルト（２８）の頭部（３０）で取付フランジ（２２）の押圧面（２９）を押圧して該取付フランジ（２２）の結合面（２３）を被締結部材（２）の結合面（２０）に締結する樹脂製部材の締結構造において、
前記取付フランジ（２２）は押圧面（２９）側から結合面（２３）側に向けて縮径するテーパー孔（２７）を備えるとともに、前記ボルト（２８）は取付フランジ（２２）の厚さに応じた軸方向寸法（Ｌ）を有して前記テーパー孔（２７）に嵌合するテーパー部（３１）と、このテーパー部（３１）に連なるように設けられて前記ネジ孔（２1 ）に螺合するネジ部（３２）とを備え、前記テーパー部（３１）の大径側一端には、その一端より径方向外方に張出して前記取付フランジ（２２）の押圧面（２９）に当接する前記ボルト頭部（３０）の平坦な座面が連続しており、また前記テーパー部（３１）の小径側他端と、該他端よりも小径に形成された前記ネジ部（３２）との間に、前記被締結部材（２）の取付面（２０）に当接する段部が形成され、前記テーパー孔（２７）の内周面に環状のリブ（２７1 ）が突設されることを特徴とする、樹脂製部材の締結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製部材を被締結部材にボルトで締結する樹脂製部材の締結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる樹脂製部材の締結構造は、実開平７−３５７５３号公報、実公昭６０−３２４０９号公報により既に知られている。上記実開平７−３５７５３号公報に記載されたものは、樹脂製のインテークマニホールドをエンジンのシリンダヘッドにボルトで結合する際に段付きボルトを使用することにより、ボルトの過剰な締結力で樹脂製のインテークマニホールドが損傷するのを防止するようになっている。また上記実公昭６０−３２４０９号公報に記載されたものは、樹脂製のヘッドカバーやタイミングベルトカバーをエンジン本体にボルトで結合する際に、前記樹脂製部材の取付フランジに埋設した金属カラーにボルトを挿通してエンジン本体に螺入することにより、そのボルトの締結力を金属カラーで支持して取付フランジの損傷を防止するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、樹脂製部材は成形時にヒケやソリ等の変形が発生することが避けられず、そのために樹脂製部材のボルト孔相互間のピッチが被締結部材側のボルト孔相互間のピッチと一致しなくなってしまう場合がある。このような状態で樹脂製部材を被締結部材に結合すると、そのボルト孔の内周面がボルトの外周面によって強くこじられて損傷したり、ボルトを締め込むのに必要なトルクが増加して締結不良が発生したりする可能性がある。また金属カラーを用いた場合には、その樹脂製部材をリサイクルする際に金属カラーを取り外す必要があるため、リサイクル性が大幅に低下してしまう問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、樹脂製部材を損傷させることなく被締結部材に正確に結合するとともに、樹脂製部材のリサイクル性を確保することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、樹脂製部材の取付フランジを貫通するボルトを被締結部材に形成したネジ孔に螺合することにより、前記ボルトの頭部の平板状座面で取付フランジの押圧面を押圧して該取付フランジの結合面を被締結部材の結合面に締結する樹脂製部材の締結構造において、前記取付フランジは押圧面側から結合面側に向けて縮径するテーパー孔を備えるとともに、前記ボルトは取付フランジの厚さに応じた軸方向寸法を有して前記テーパー孔に嵌合するテーパー部と、このテーパー部に連なるように設けられて前記ネジ孔に螺合するネジ部とを備え、前記テーパー部の大径側一端には、その一端より径方向外方に張出して前記取付フランジの押圧面に当接する前記ボルト頭部の平坦な座面が連続しており、また前記テーパー部の小径側他端と、該他端よりも小径に形成された前記ネジ部との間に、前記被締結部材の取付面に当接する段部が形成され、樹脂製部材のテーパー孔の内周面に環状のリブが突設されることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、取付フランジのテーパー孔に嵌合するボルトのテーパー部が該取付フランジの厚さに応じた軸方向寸法を有しているため、テーパー孔の周囲に作用するボルトの締結力を抑制して樹脂製の取付フランジの損傷を防止することができ、しかも従来の金属カラーを取付フランジに埋設する必要がないので樹脂製部材のリサイクルが容易になる。また取付フランジの変形によりテーパー孔の位置がずれていても、そのテーパー孔はボルトのテーパー部との当接により位置修正されるため、テーパー孔を傷めることなく取付フランジの変形を矯正して樹脂製部材を被締結部材に正しく結合することができる。更にボルトのテーパー部を取付フランジのテーパー孔に挿入するとき、テーパー部の小径部をテーパー孔の大径部に嵌合させれば良いので、前記挿入を容易に行うことができる。
【０００７】
また、ボルトのネジ部を被締結部材のネジ孔に螺入したとき、テーパー部他端の端面（ネジ部との間に形成される段部）が被締結部材の結合面に当接してボルトの螺入量が規制されるため、樹脂製部材の取付フランジおよび弾性シール部材はテーパー部の軸方向寸法により決定される所定の締結力で圧縮される。従って、ボルトの外周に嵌合する金属カラーを樹脂製部材の取付フランジに埋設することなく、樹脂製部材を一定の締結力で被締結部材に結合することができ、過剰な締結力で樹脂製の取付フランジが損傷するのを確実に防止することが可能となる。さらにテーパー部の外周面がテーパー孔の内周面のリブに当接して接触面積が減少するため、ボルトの締め込み荷重、あるいはスタッドボルトに対するナットの締め込み荷重を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した参考例および本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３は参考例を示すもので、図１はエンジンの要部断面図、図２は図１の２−２線矢視図、図３は図２の３−３線拡大断面図である。
【００１０】
図１に示すように、直列４気筒のエンジンＥは一体に結合されたシリンダブロック１およびシリンダヘッド２を備える。シリンダブロック１には４個のシリンダ３…が形成されており、各々のシリンダ３にピストン４が摺動自在に嵌合する。シリンダヘッド２には燃焼室５に連なる吸気ポート６および排気ポート７が形成されており、吸気ポート６を燃焼室５に接続する吸気口８が吸気弁９により開閉されるとともに、排気ポート７を燃焼室５に接続する排気口１０が排気弁１１により開閉される。シリンダヘッド２の上部とヘッドカバー１２とによって区画された動弁室１３の内部に、カムシャフト１４と、ロッカーシャフト１５と、ロッカーシャフト１５に枢支されて吸気カム１６により駆動される吸気ロッカーアーム１７と、ロッカーシャフト１５に枢支されて排気カム１８により駆動される排気ロッカーアーム１９とが収納される。
【００１１】
図２および図３を併せて参照すると明らかなように、アルミニューム合金製のシリンダヘッド２の結合面２０に、樹脂製のインテークマニホールド２１の取付フランジ２２に形成した結合面２３が、ゴムあるいは発泡ゴムで形成した板状の弾性シール部材２４を介して結合される。インテークマニホールド２１には４個のシリンダ３…に対応して４個の吸気通路２５…が形成されており、各吸気通路２５は弾性シール部材２４に形成した開口２６を介して前記結合面２０に開口する吸気ポート６に連通する。
【００１２】
インテークマニホールド２１の取付フランジ２２の両端下部と中央上部とに、合計３個のテーパー孔２７…が形成されており、これらテーパー孔２７…を貫通する３本のボルト２８…をシリンダヘッド２に形成した３個のネジ孔２1 …に螺入することにより、弾性シール部材２４をそれぞれの結合面２０，２３間に挟持した状態でシリンダヘッド２およびインテークマニホールド２１が一体に結合される。
【００１３】
取付フランジ２２に形成された各テーパー孔２７は、該取付フランジ２２の押圧面２９側から結合面２３側に向けて縮径している。各ボルト２８は座面が平坦に形成された座付きの頭部３０と、頭部３０の平坦な座面に大径側一端が連続するテーパー部３１と、テーパー部３１の小径側他端に段部を介して連設したネジ部３２とから構成されるもので、ボルト頭部３０の平坦な座面は取付フランジ２２の押圧面２９に当接し、テーパー部３１は取付フランジ２２の前記テーパー孔２７に嵌合し、ネジ部３２はシリンダヘッド２のネジ孔２1 に螺合する。ボルト２８のテーパー部３１の軸方向寸法Ｌは、取付フランジ２２の厚さに応じた寸法に、例えば取付フランジ２２の厚さと弾性シール部材２４の厚さとの和から所定の締め代を減算した値に設定される。
【００１４】
尚、シリンダヘッド２は本発明の被締結部材を構成し、インテークマニホールド２１は本発明の樹脂製部材を構成する。
【００１５】
而して、３本のボルト２８…でインテークマニホールド２１の取付フランジ２２をシリンダヘッド２に結合すると、シリンダヘッド２の結合面２０と取付フランジ２２の結合面２３とに弾性シール部材２４の両面が挟持され、その弾性シール部材２４の開口２６…を介してシリンダヘッド２の吸気ポート６…とインテークマニホールド２１の吸気通路２５…とが相互に連通する。
【００１６】
ボルト２８のネジ部３２をシリンダヘッド２のネジ孔２1 に螺入したとき、テーパー部３１の端面（即ちテーパー部３１他端とネジ部３２との間に形成される段部）がシリンダヘッド２の結合面２０に当接してボルト２８の螺入量が規制されるため、インテークマニホールド２１の取付フランジ２２および弾性シール部材２４はテーパー部３１の軸方向寸法Ｌにより決定される所定の締結力で圧縮される。従って、ボルト２８の外周に嵌合する金属カラーをインテークマニホールド２１の取付フランジ２２に埋設することなく、インテークマニホールド２１を一定の締結力でシリンダヘッド２に結合することができ、過剰な締結力で樹脂製の取付フランジ２２が損傷するのを確実に防止することが可能となる。  このように金属カラーを使用せずにインテークマニホールド２１を一定の締結力で結合することができるので、インテークマニホールド２１の樹脂素材を再利用する際に前記金属カラーを取付フランジ２２から取り外す必要がなくなり、リサイクル性が大幅に向上する。
【００１７】
ところで、樹脂製のインテークマニホールド２１には射出成形に伴うヒケやソリが発生するため、その取付フランジ２２に形成した３個のテーパー孔２７…相互間のピッチが設計値に対して変化してしまう場合がある。このような場合に、シリンダヘッド２の３個のネジ孔２1 …に対して取付フランジ２２の３個のテーパー孔２７…が位置ずれするため、ボルト２８…がテーパー孔２７…と干渉してスムーズに螺入できなくなる可能性がある。
しかしながら、本参考例によれば、ボルト２８…のテーパー部３１…でテーパー孔２７…を押圧して正しい位置に案内することにより、取付フランジ２２の歪みを矯正しながら該取付フランジ２２をシリンダヘッド２に対して正確に結合することができる。このとき、ボルト２８…から取付フランジ２２に作用する軸直角方向の荷重はテーパー部３１…からテーパー孔２７…へと滑らかに伝達されるため、局所的な荷重によってテーパー孔２７…が損傷するようなこともない。またボルト２８…の挿入時にテーパー部３１…の小径部をテーパー孔２７…の大径部に嵌合させれば良いため、テーパー孔２７…の位置が大きくずれていてもボルト２８…を容易に挿入することができる。
【００１８】
また、前記参考例に対し図４の変形例の如く、取付フランジ２２の結合面２３に、各テーパー孔２７の外周を囲むように環状の溝２２1 を形成すれば、ボルト２８の締結力で取付フランジ２２の歪みを容易に矯正し、その結合面２３を弾性シール部材２４に均一に密着させることができる。
【００１９】
また、前記参考例に対し図５の変形例の如く、取付フランジ２２の各テーパー孔２７の小径部側に発生するデッドスペースを利用し、冷却水を流す冷却水通路２２2 ，２２2 を形成することができる。
【００２０】
図６は本発明の実施例を示すものである。本実施例は取付フランジ２２の各テーパー孔２７の内周面にボルト２８のテーパー部３１に接触可能な環状のリブ２７1 を突設したものであり、その他の構成は、参考例と同様である。従って、ボルト２８を螺入する際にテーパー孔２７の位置が大きくずれていても、テーパー部３１とリブ２７1 とが小さい面積で接触するため、小さいトルクでボルト２８を螺入することが可能となる。
【００２１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２２】
例えば、実施例ではシリンダヘッド２およびインテークマニホールド２１の結合部を例示したが、本発明はそれ以外の部材の結合部にも適用することができる。また実施例ではシリンダヘッド２およびインテークマニホールド２１間に板状の弾性シール部材２４を介在させているが、その板状の弾性シール部材２４に代えてＯリング等の環状のシール部材を使用しても良く、シール部材を介在させなくても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、取付フランジのテーパー孔に嵌合するボルトのテーパー部が該取付フランジの厚さに応じた軸方向寸法を有しているため、テーパー孔の周囲に作用するボルトの締結力を抑制して樹脂製の取付フランジの損傷を防止することができ、しかも従来の金属カラーを取付フランジに埋設する必要がないので樹脂製部材のリサイクルが容易になる。また取付フランジの変形によりテーパー孔の位置がずれていても、そのテーパー孔はボルトのテーパー部との当接により位置修正されるため、テーパー孔を傷めることなく取付フランジの変形を矯正して樹脂製部材を被締結部材に正しく結合することができる。更にボルトのテーパー部を取付フランジのテーパー孔に挿入するとき、テーパー部の小径部をテーパー孔の大径部に嵌合させれば良いので、前記挿入を容易に行うことができる。
【００２４】
また、ボルトのネジ部を被締結部材のネジ孔に螺入したとき、テーパー部の端面が被締結部材の結合面に当接してボルトの螺入量が規制されるため、樹脂製部材の取付フランジおよび弾性シール部材はテーパー部の軸方向寸法により決定される所定の締結力で圧縮される。従って、ボルトの外周に嵌合する金属カラーを樹脂製部材の取付フランジに埋設することなく、樹脂製部材を一定の締結力で被締結部材に結合することができ、過剰な締結力で樹脂製の取付フランジが損傷するのを確実に防止することが可能となる。
【００２５】
また特にテーパー部の外周面がテーパー孔の内周面のリブに当接して接触面積が減少するため、ボルトの締め込み荷重、あるいはスタッドボルトに対するナットの締め込み荷重を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係るエンジンの要部断面図
【図２】  図１の２−２線矢視図
【図３】  図２の３−３線拡大断面図
【図４】  前記参考例の変形例を示す図
【図５】  前記参考例の他の変形例を示す図
【図６】  本発明の実施例に係る、前記図３に対応する図
【符号の説明】
２        シリンダヘッド（被締結部材）
２1       ネジ孔
２０      結合面
２１      インテークマニホールド（樹脂製部材）
２２      取付フランジ
２３      結合面
２７      テーパー孔
２７1     リブ
２８      ボルト
２９      押圧面
３０      頭部
３１      テーパー部
３２      ネジ部
Ｌ        軸方向寸法
【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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