JP2008215179A

JP2008215179A - 取付構造

Info

Publication number: JP2008215179A
Application number: JP2007053261A
Authority: JP
Inventors: Wataru Akai; 亘赤井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】第１の部材と第２の部材とを取付位置に容易に位置付け、且つ、それらの部材の取り付けを容易に行う。
【解決手段】本発明の取付構造１０は、第１の部材１２の取付面１４にフランジ１８を有する第２の部材４４を取り付けるべく、取付面１４に関して形成された第１の溝５８と、フランジ１８に形成された第２の溝６０と、それらに同時に差し込まれる挿入部材６４とを備える。前記第１の溝５８は、前記取付面１４から延出され、それとの間に空間Ｓを形成する断面Ｌ字状の部材５６の内、前記取付面１４と平行する内側面５６ｉに形成される。前記第２の溝６０は、前記フランジ１８の内、そのフランジ１８が前記空間Ｓに差し込まれた状態で前記第１の溝５８に対向する位置に形成される。それら第１の溝５８と第２の溝６０とへの挿入部材６４の差し込みは前記フランジ１８が前記空間Ｓに差し込まれた状態で行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１の部材の取付面にフランジを有する第２の部材を取り付ける取付構造に関する。

ある部材の異なる部材への取り付けは、ボルトを用いて達成され得る。例えば、特許文献１には、ボルトを用いてエンジンに補機を取り付ける補機取付構造が開示されている。この補機取付構造は、エンジンのシリンダブロックとそれに接合されるチェーンケースやオイルポンプ等のケーシングとに適当間隔を設けて互いに対向するように一対の取付ボス部を設けると共に、補機にその一対の取付ボス部間に挿入可能な取付片を設け、これら取付ボス部と取付片とを単一の取付ボルトにて連結するものである。

実開平６−８３９２５号公報

上記特許文献１に記載の補機取付構造では、一対の取付ボス部と取付片とが正確に位置合わせされてから、単一の取付ボルトが、手前側の取付ボス部および取付片のそれらを貫通する孔に差し込まれ、そして他方の奥側の取付ボス部のねじ穴に螺合されることが必要とされる。しかしながら、その補機取付構造にはそれらを互いに正確に位置決めする機構が備えられていない。したがって、補機の取り付けに際して、一対の取付ボス部と取付片とを互いに正確に位置合わせするのは容易でなく、エンジンに補機を取り付けることは容易でなかった。

他方、多くの機械の組み立て現場、例えば工場では、ある部材の異なる部材への取り付けをボルトで行う場合、それらのボルトの締結には一般的に電動機械が用いられる。しかしながら、それらボルトの締結を行う作業スペースが狭いあるいはある物の陰に隠れている場合、それらボルトの締付を電動機械で行えないという問題があった。そして、そのような場合、それを手作業で行うのも容易でなかった。

そこで、本発明はこのような課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、ある部材と異なる部材とを取付位置に容易に位置付け、且つ、ある部材の異なる部材への取り付けを容易に行うことにある。

上記目的を達成するために、本発明の取付構造は、第１の部材の取付面にフランジを有する第２の部材を取り付ける取付構造であって、前記第１の部材の前記取付面から延出され該取付面との間に空間を形成する断面Ｌ字状の部材に形成された第１の溝であって、前記取付面と平行する前記断面Ｌ字状の部材の内側面に形成された第１の溝と、前記第２の部材の前記フランジに形成された第２の溝であって、前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で前記第１の溝に対向する位置に形成された第２の溝と、前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で前記第１の溝と前記第２の溝とに同時に差し込まれる挿入部材と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で、前記第２の溝と前記第１の溝とは対向することになる。したがって、前記第１の部材と前記第２の部材とを容易に取付位置に位置付けることが可能になる。また、上記構成によれば、前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で第１の溝と第２の溝とに同時に差し込まれる挿入部材が備えられるので、その状態で第１の溝と第２の溝とに同時に挿入部材を差し込むことで、第１の部材の取付面にフランジを有する第２の部材を取り付けることが出来る。したがって、前記第１の部材への前記第２の部材の取り付けを容易に行うことが可能になる。

なお、好ましくは、前記第１の部材はシリンダヘッドであり、前記第２の部材は通路画成部材である。

以下、本発明にかかる取付構造を実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に詳述される実施形態における第１の部材はシリンダヘッドであり、そして第１の部材の取付面に取り付けられるフランジを有する第２の部材はターボチャージャのタービンのタービンハウジングである。しかしながら、本発明の取付構造における第１の部材および第２の部材は、どのような部材であっても良い。例えば、第１の部材がエンジンのシリンダヘッドであるとき、第２の部材は、通路画成部材であるタービンハウジングの他、同様に通路画成部材である排気マニホールド等の排気管や吸気マニホールド等の吸気管であり得る。なお、本明細書における通路画成部材には、排気通路や吸気通路などの通路を区画形成する部材が含まれる。

本実施形態の取付構造１０は、シリンダヘッド１２の取付面１４への、ターボチャージャ１６すなわちフランジ１８を有するターボチャージャ１６の取り付けに適用される。なお、図１は、シリンダヘッド１２にターボチャージャ１６が取り付けられたところを示す概念的な図である。

シリンダヘッド１２は、排気マニホールド一体型のシリンダヘッドである。このようにシリンダヘッド１２に排気マニホールドを一体的に組み込むことで、排気ガスの冷却、排気系の縮小化および軽量化を図ることが可能になる。図１では、シリンダヘッド１２の断面が概念的に描かれ、そこにはそれによって区画形成される吸気通路２０の下流側端部２２および排気通路２４の上流側端部２６が表されている。図１に表したシリンダヘッド１２を含むエンジン２８は直列４気筒エンジンであり、ここで図１において左端から右端に至る順にそれら４つの気筒（図１では明示していない）の各々には＃１、＃２、＃３、＃４の符号が付される。したがって、図１に表された吸気通路２０の下流側端部２２および排気通路２４の上流側端部２６は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４に関する下流側端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄおよび上流側端部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄである。シリンダヘッド１２により区画形成された気筒＃１に関する上流側端部２６ａおよび気筒＃４に関する上流側端部２６ｄはそれぞれ独立している。これに対して、シリンダヘッド１２により区画形成された気筒＃２に関する上流側端部２６ｂおよび気筒＃３に関する上流側端部２６ｃは集合している。

シリンダヘッド１２にはターボチャージャ１６が直接的に接続される。ターボチャージャ１６は、タービン３０とコンプレッサ３２とを備えている。タービン３０は排気ガスにより回転されるタービンホイール３４を含み、コンプレッサ３２はタービンホイール３４にシャフト３６を介して連結されてタービンホイール３４の回転に伴って回転するコンプレッサホイール３８を含む。タービンホイール３４は排気通路２４に配置され、コンプレッサホイール３８は吸気通路２０に配置される。ターボチャージャ１６はエンジン２８への吸気の過給に用いられる。

ターボチャージャ１６はツインエントリターボチャージャである。タービン３０のフランジ１８を形成する板状の部材３９に２系統の導入通路４０、４２が開口するように、タービン３０の外殻形成部材であるタービンハウジング４４は構成されている。タービンハウジング４４は、タービンホイール３４を収容するタービンホイール室４６とその外周を囲むように位置付けられたスクロール室４８とを区画形成する略円盤状部５０と、フランジ１８を上流側端部に有していてスクロール室４８に連通する２系統の導入通路４０、４２を区画形成する枝管部５２とを含む。２系統の排気ガスの導入通路４０、４２の内の一方の系統の導入通路４０はその上流側で分岐してシリンダヘッド１２により区画形成された気筒＃１に関する上流側端部２６ａと気筒＃４に関する上流側端部２６ｄとに連通し、他方の系統の導入通路４２は集合してまとまった気筒＃２に関する上流側端部２６ｂと気筒＃３に関する上流側端部２６ｃとに連通するように、タービンハウジング４４の内の枝管部５２は構成されている（図１参照）。このようにすることで、スクロール室４８の排気入口部４８ａには、一方の系統の導入通路４０を介して気筒＃１からの排気ガスと気筒＃４からの排気ガスとを合流させて導くことが出来、それとは別に、他方の系統の導入通路４２を介して気筒＃２からの排気ガスと気筒＃３からの排気ガスとを合流させて導くことが出来る。したがって、タービンハウジング４４内に排気ガスが積極的に導かれ得る。

タービンハウジング４４が上記導入通路４０、４２を区画形成するようにその枝管部５２は全体として幅広に構成されている。また、タービンハウジング４４が区画形成する排気ガスの導入通路４０、４２は概ね環状のスクロール室４８の接線方向位置に位置するように、スクロール室４８と関連付けられている。それ故、タービンハウジング４４のフランジ１８の略円盤状部５０側の部分（図１の紙面裏側の部分）、すなわちフランジ１８の下部（あるいは内側部）１８ｄ（図２参照）を、シリンダヘッド１２の取付面１４に不図示のボルトを用いて取り付けるための作業スペースが狭く且つ見え難くなっている。特に、その下部１８ｄの中程の部分ではそれが顕著である。したがって、取付面１４にフランジ１８の下部１８ｄをボルトで取り付ける場合、それらのボルトを不図示の電動機械で保持して締結することは難しい。すなわち、タービンハウジング４４のフランジ１８の略円盤状部５０側の部分１８ｄをシリンダヘッド１２の取付面１４にボルトを用いて取り付けるのは容易でない。

そこで、ここでは本実施形態の取付構造１０が、シリンダヘッド１２の取付面１４へのタービンハウジング４４の取り付けに採用されている。その取り付けに関して、図３に基づいて説明する。ただし、図３では、上部がカムシャフトカバー５４で覆われたシリンダヘッド１２が概念的に表されていると共に、その取付面１４に取り付けられるタービンハウジング４４の内のフランジ１８近傍の一部が概念的に表されている。

シリンダヘッド１２の取付面１４には、その下部１４ｄから延出された受部５６が設けられている。この受部５６は断面Ｌ字状の部材であり、その取付面１４との間に空間Ｓを形成する。受部５６は、略長方形の取付面１４のシリンダブロック５７側の一辺に沿って延在する。受部５６は、底面部５６ａと、側面部５６ｂとを有し、側面部５６ｂはシリンダヘッド１２の取付面１４と概ね平行する。上記空間Ｓは、底面部５６ａと、側面部５６ｂと、側面部５６ｂに対向する取付面１４の箇所とで定められる。さらに、受部５６の側面部５６ｂの内、取付面１４を向いた取付面１４と平行する内側面５６ｉには、第１の溝５８が形成されている。第１の溝５８は、断面が半円状の、受部５６の全長手方向幅にわたって形成された１本の溝である。

他方、タービンハウジング４４のフランジ１８の下部１８ｄすなわち略円盤状部５０側の部分には、第１の溝５８と対の第２の溝６０が形成されている。タービンハウジング４４のフランジ１８を形成する部材３９は薄板状の部材であり、その長手方向の幅は上記シリンダヘッド１２の取付面１４の幅に対応していて、概ね同じになっている。したがって、第２の溝６０の長さは、第１の溝５８の長さと概ね同じである。第２の溝６０は、フランジ１８の内、枝管部５２側の面１８ｂに形成されている。すなわち、第２の溝６０は、フランジ１８が取り付けられる取付面１４側とは反対方向を向いたフランジ１８の内側の面１８ｂに形成されている。

図４に概念的に、上記空間Ｓに差し込まれた状態のフランジ１８の下部１８ｄの周囲の部分の拡大断面図を示す。シリンダヘッド１２の取付面１４と受部５６とで形成される空間Ｓは、図４に示されているように、ガスケットＧの一部であるその下部Ｇａと共にタービンハウジング４４のフランジ１８の一部であるその下部１８ｄが差し込まれるだけの空間に設計されている。つまり、その空間ＳにガスケットＧの下部Ｇａおよびフランジ１８の下部１８ｄが入ることで、概ねその空間Ｓはうまる。なお、ガスケットＧは、取付面１４と、フランジ１８すなわちフランジ１８を形成する部材３９との間の概ね全領域に挟まれるように配置される１枚のシート状の部材である。

空間ＳへのガスケットＧの下部Ｇａおよびフランジ１８の下部１８ｄの差し込みは、それらが受部５６の底面部５６ａに当接するまでなされる（図４参照）。このようにそれらの下部Ｇａ、１８ｄが空間Ｓへ差し込まれた状態で、第１の溝５８と第２の溝６０とは対向するように位置付けられている。第１の溝５８と第２の溝６０とはそれぞれ半円状の断面形状を有するので、それらの下部Ｇａ、１８ｄが空間Ｓへ差し込まれた状態で、第１の溝５８と第２の溝６０とは単一の断面円形の差込孔６２を形成する。この単一の差込孔６２は、例えば図３中に矢印Ａで示すようにしてタービンハウジング４４が移動されて、図４に示すようにガスケットＧと共にタービンハウジング４４のフランジ１８がシリンダヘッド１２側に形成された空間Ｓに差し込まれることで形成される。

タービンハウジング４４のフランジ１８がシリンダヘッド１２側に形成された空間Ｓに差し込まれて、第１の溝５８と第２の溝６０とにより形成された差込孔６２には、挿入部材としての断面円形の棒部材６４（図３参照）が、矢印Ｂで示す方向にすなわち差込孔６２の略中心軸線と棒部材６４の中心軸線とが一致した状態で棒部材６４の中心軸線方向に移動されて差し込まれる。すなわち、フランジ１８が空間Ｓに差し込まれた状態で第１の溝５８と第２の溝６０とに同時に、棒部材６４が差し込まれる。棒部材６４の両端部６４ｅは差込孔６２の径よりも小さい径を有し、それ以外の中央部６４ｃを含む部分は差込孔６２の径よりもわずかに大きな径、例えば５０〜１００μｍ程度大きな径を有する。すなわち、棒部材６４は、細長い樽型の棒部材である。したがって、差込孔６２への棒部材６４の挿入は容易に開始される。そして、差込孔６２に棒部材６４が圧入される。この棒部材６４の挿入は、差込孔６２と概ね同じ長さを有する棒部材６４が差込孔６２に完全に差し込まれるまで行われる。これにより、シリンダヘッド１２の取付面１４にタービンハウジング４４を取り付けることが出来る。この状態で、さらに、フランジ１８のボルト孔６６に不図示のボルトを差し込んで貫通させ、それをシリンダヘッド１２の取付面１４のボルト穴６８のねじ山に螺合させることで、シリンダヘッド１２にタービンハウジング４４が完全に取り付け固定されることになる。

上記した如く、本実施形態の取付構造１０は、受部５６に形成された第１の溝５８と、フランジ１８に形成された第２の溝６０と、そして、それらが対向された状態でそれらに同時に差し込まれる棒部材６４とを備えて構成される。そして、それらの各々が上記特徴を備えることで以下の効果が奏される。

フランジ１８の下部１８ｄが上記空間Ｓに差し込まれて、その下面が空間Ｓを区画形成する底面部５６ａに当接した状態で、第１の溝５８と第２の溝６０とが対向するように第１の溝５８と第２の溝６０とは位置付けられて形成される。したがって、シリンダヘッド１２の取付面１４へタービンハウジング４４を取り付けるに際して、それらの相互の位置決めが容易になされる。

さらに、フランジ１８の下部１８ｄの取付面１４への取り付けが、フランジ１８を含むタービンハウジング４４の移動および棒部材６４の横方向からの差し込みのみでなされる。したがって、シリンダヘッド１２へのタービンハウジング４４の取り付けが容易になる。また、その棒部材６４の圧入により、ガスケットＧを挟んで、シリンダヘッド１２の取付面１４にフランジ１８が押し付けられた状態でタービンハウジング４４がシリンダヘッド１２に取り付けられるので、その取付部の優れた密閉性および一体性が確保される。また、そのようなタービンハウジング４４の移動および棒部材６４の差し込みのみでそのような取り付けがなされるので、電動機械でそのような取り付けを行うことができる。なお、さらに第２の溝６０が形成されないフランジ１８のその他の箇所はボルトを用いて取付面１４に取り付けられるので、より一層、シリンダヘッド１２へタービンハウジング４４が押し付けられた状態にされる。したがって、シリンダヘッド１２とタービンハウジング４４との境界である取付部の密閉性がより確保される。

なお、上記実施形態では、第１の溝５８と第２の溝６０とは略半円形の断面形状を有したが、それらの断面形状はそれ以外の形状であっても良く、例えばそれらの断面形状は四角形であり得る。図５に示すように、例えば、第１の溝５８´と第２の溝６０´との両断面形状が長方形である場合、それらによって形成される差込孔６２´の断面形状は略正方形になる。この場合、好ましくは、差込孔６２´の断面形状に対応する断面形状を棒部材６４´（不図示）は有する。

また、第１の溝と第２の溝とに差し込まれる挿入部材は、棒状の部材に制限されず、例えば２つの耐熱性を有する板ばねを連結したものであっても良い。これは、弓状形状を有する２つの板ばねを真ん中が膨らむように、すなわち互いの中央部が外向きに突出するように組み合わせたものであり得る。このような第１の溝と第２の溝とに差し込まれる挿入部材は、第１の部材の取付面に第２の部材を押し付けるように、すなわち第１の溝と第２の溝との間隔を拡げるように、それらに力を及ぼすものであるのが好ましい。挿入部材がこのような力を及ぼすことで、第１の部材と第２の部材との間の良好な密閉性が確保される。

なお、上記実施形態では、ボルトにより取り付けるのが難しいフランジの一側部のみに第２の溝を設け、それに対応する取付面の箇所に第１の溝を設け、それらに挿入部材を差し込むことで、フランジのその一側部を取付面に取り付けた。しかしながら、ボルトにより取り付けるのが難しくないフランジの他の部分も、同様にして、取付面に取り付けられても良い。

なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。

実施形態の取付構造を用いて、シリンダヘッドにターボチャージャが取り付けられたところを示す概念的な図である。シリンダヘッドにタービンハウジングが取り付けられたところを示す概念的な側面図である。実施形態の取付構造を説明するための模式的な図である。実施形態の取付構造に関する、シリンダヘッドの取付面側に形成された空間に差し込まれた状態のフランジの下部の周囲の拡大断面図である。他の実施形態に関する、シリンダヘッドの取付面側に形成された空間に差し込まれた状態のフランジの下部の周囲の拡大断面図である。

符号の説明

１２シリンダヘッド
１４取付面
１８フランジ
４４タービンハウジング
５８第１の溝
６０第２の溝
６４棒部材

Claims

第１の部材の取付面にフランジを有する第２の部材を取り付ける取付構造であって、
前記第１の部材の前記取付面から延出され該取付面との間に空間を形成する断面Ｌ字状の部材に形成された第１の溝であって、前記取付面と平行する前記断面Ｌ字状の部材の内側面に形成された第１の溝と、
前記第２の部材の前記フランジに形成された第２の溝であって、前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で前記第１の溝に対向する位置に形成された第２の溝と、
前記フランジが前記空間に差し込まれた状態で前記第１の溝と前記第２の溝とに同時に差し込まれる挿入部材と、
を備えることを特徴とする取付構造。
前記第１の部材はシリンダヘッドであり、前記第２の部材は通路画成部材であることを特徴とする請求項１に記載の取付構造。