JP2009121601A - 装置のシール構造および同装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの部材を組み付けるためのスタッドボルトとねじ穴との間に設けられるシール剤がそれら部材のシール面に溢れ出ることを抑制する。
【解決手段】内燃機関１０では、スタッドボルト２２を機関本体１４のねじ穴２１に螺合させて固定するとともに、スタッドボルト２２をチェーンケースの貫通孔に挿通した状態で同ボルト２２にナットを螺合することにより、機関本体１４にチェーンケースが締結固定される。スタッドボルト２２およびねじ穴２１の間で硬化する接着剤Ｓ１と、機関本体１４およびチェーンケースの対向面の間で硬化する液状ガスケットとが塗布される。機関本体１４のシール面２４にねじ穴２１を始点に延びる形状の案内溝２５が形成される。この案内溝２５により、ねじ穴２１から溢れ出る接着剤Ｓ１がシール面２４の外縁端に向けて案内される。
【選択図】図５

Description

本発明は、二つの部材が組み付けられた装置に適用されるシール構造、および同装置の製造方法に関するものである。

二つの部材を組み付ける際に、一方の部材（第１部材）に形成されたねじ穴にスタッドボルトを螺合させて固定した上で、他方の部材（第２部材）に形成された貫通孔にスタッドボルトを挿通し、その状態でスタッドボルトにナットを螺合させるといった手法が取られることがある。

また、そうした装置においてスタッドボルトと第１部材（詳しくは、ねじ穴）との間で硬化するシール剤（第１のシール剤）を設けたり（例えば、特許文献１参照）、第１部材と第２部材との対向面（シール面）の間で硬化するシール剤（第２のシール剤）を設けたりすることもある。
特開平２−１２９５０４号公報

上記装置では、第１部材のねじ穴にスタッドボルトを螺合させる際に、同ねじ穴とスタッドボルトとの間隙から第１部材におけるシール面に第１のシール剤が溢れ出ることがある。そして、そのように溢れ出た第１のシール剤は、例えばシール面において硬化する第２のシール剤を途切れさせたり幅を狭くしたりする等して、同第２のシール剤によるシール性能を低下させるおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、二つの部材を組み付けるためのスタッドボルトとねじ穴との間に設けられるシール剤がそれら部材のシール面に溢れ出ることを抑制することのできる装置のシール構造、および同装置の製造に適した製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、スタッドボルトの一方の端部を第１部材のねじ穴に螺合させて固定するとともに、前記スタッドボルトの他方の端部を第２部材の貫通孔に挿通した状態で同他方の端部にナットを螺合することにより、前記第１部材に前記第２部材が締結固定される装置に適用されて、前記スタッドボルトおよび前記ねじ穴の間で硬化する第１のシール剤と、前記第１部材および前記第２部材の対向面の間で硬化する第２のシール剤とが塗布される装置のシール構造において、前記第１部材はその前記対向面に、同対向面の外縁端に向けて前記ねじ穴から溢れ出る第１のシール剤を案内するための溝として、前記ねじ穴を始点に延びる形状の案内溝が形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、スタッドボルトを第１部材のねじ穴に螺合させる際に同ねじ穴から第１のシール剤が溢れ出た場合であっても、その溢れ出た第１のシール剤を案内溝に流入させることができる。そのため、案内溝が形成されない構成、すなわち第１部材のねじ穴から溢れ出た第１のシール剤の全量が同第１部材のシール面（詳しくは、第２のシール剤が硬化する部分）に広がる構成と比較して、第１部材のシール面に第１のシール剤が溢れ出ることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の装置のシール構造において、前記案内溝は、前記第１部材の前記対向面における外縁端まで延びる形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、第１部材のねじ穴から溢れ出た第１のシール剤を同第１部材のシール面を通過させることなく該シール面の外部に排出することが可能になる。そのため、第１部材のねじ穴から溢れ出た第１のシール剤が第１部材のシール面に溢れ出ることを、同第１のシール剤の案内溝への流入によって抑えることに加えて、案内溝を介して第１部材のシール面の外部に排出することによっても抑えることができるようになる。したがって、第１部材のシール面に第１のシール剤が溢れ出ることを好適に抑制することができる。

なお請求項１または２に記載の発明は、請求項３によるように、前記装置がタイミングチェーンを有する内燃機関であって、前記第１部材が内燃機関の本体であり、前記第２部材がチェーンケースであるものにおいて実現することができる。

また請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明が適用されるものにあっては、請求項４によるように、前記第１部材に形成された案内溝の内部において第１のシール剤が硬化している。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール構造が適用される装置の製造方法であって、前記スタッドボルトを前記ねじ穴に螺合させるのに先立って、前記第１部材の姿勢を、前記案内溝が前記ねじ穴から重力方向下方側に向けて延びる姿勢とする工程を備えることをその要旨とする。

上記製造方法によれば、第１部材のねじ穴にスタッドボルトを螺合させる際に、重力を利用して同ねじ穴から溢れ出た第１のシール剤を案内溝の内部に流入させることができる。そのため、第１部材のシール面、すなわち第２のシール剤が硬化する部分に第１のシール剤が溢れ出ることを好適に抑制することができるようになる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について説明する。
図１および図２に、本実施の形態にかかるシール構造が適用される内燃機関の概略構成を示す。なお、図２は図１に示す内燃機関１０を矢印Ａ方向から見た構造を示している。

図１および図２に示すように、内燃機関１０にはタイミングチェーン１１が取り付けられている。この内燃機関１０では、タイミングチェーン１１によってクランクシャフト１２とカムシャフト１３とが駆動連結されており、クランクシャフト１２の回転と同期した状態でカムシャフト１３が回転するようになっている。

また内燃機関１０の本体（具体的には、内燃機関１０のクランクシャフト１２やカムシャフト１３、シリンダブロック１５、シリンダヘッド１６等が一体に形成されたものであり、以下では「機関本体１４」という）の上部にはシリンダヘッドカバー１７が取り付けられており、同機関本体１４の下部にはオイルパン１８が取り付けられている。さらに機関本体１４の側部にはチェーンケース３０が取り付けられている。なおシリンダヘッドカバー１７やオイルパン１８、チェーンケース３０はそれぞれ、複数部位においてボルト締結などによって締結固定されることにより、機関本体１４に取り付けられている。

図３に、チェーンケース３０の機関本体１４への取り付け部分のうちの一つの断面を拡大した断面構造を示す。
同図３に示すように、機関本体１４（具体的には、シリンダブロック１５）にはねじ穴２１が形成されており、このねじ穴２１にはスタッドボルト２２が取り付けられている。また、チェーンケース３０の上記ねじ穴２１に対応する位置には貫通孔３１が形成されている。この貫通孔３１にスタッドボルト２２が挿通されており、同スタッドボルト２２にはナット２３が螺合されている。

シリンダブロック１５のねじ穴２１とスタッドボルト２２との間隙には、硬化して強固な固体になる接着剤（図示略）が設けられている。この接着剤は、ねじ穴２１とスタッドボルト２２との間隙を埋めるように設けられている。

ここで、シリンダブロック１５のねじ穴２１としては有底の穴が形成される。そのため、基本的に、このねじ穴２１を介して機関内部のガスやオイルが機関外部に漏れることはない。ただし、シリンダブロック１５は鋳造成型法によって成形されるためにその成型過程において内部に空洞（いわゆる鋳巣）が形成されることがあり、仮にねじ穴２１と機関内部とを連通する形状の「鋳巣」が形成された場合には同ねじ穴２１を介して機関内部のオイルやガスが機関外部に漏れるおそれがある。本実施の形態では、そのようにねじ穴２１を介して機関内部のガスやオイルが機関外部に漏れることを防止するためのシール剤として上記接着剤が設けられる。本実施の形態では、この接着剤が第１のシール剤として機能する。

一方、機関本体１４とチェーンケース３０との対向面（シール面）には、例えば常温硬化型のシリコーンシール剤などの液状ガスケット（図示略）が設けられている。この液状ガスケットは、機関本体１４のシール面２４とチェーンケース３０のシール面３２との間隙を埋めるように設けられる。液状ガスケットは、機関本体１４とチェーンケース３０との間隙を介して機関内部のオイルやガスが機関外部に漏れることを防止するためのシール剤として設けられる。本実施の形態では、液状ガスケットが第２のシール剤として機能する。

図４に、機関本体１４のねじ穴２１およびその近傍をチェーンケース３０側から見た構造を示す。
同図４に示すように、機関本体１４（具体的には、シリンダブロック１５）のシール面２４には、ねじ穴２１を始点に同シール面２４の外縁端まで延びる案内溝２５が形成されている。

本実施の形態の内燃機関１０では、その機関本体１４へのチェーンケース３０の組み付けが以下に記載する各工程（工程１〜工程５）を通じて行われる。
「工程１」
すなわち先ず、工程１において、上記案内溝２５がねじ穴２１を始点に重力方向下方に向けて延びる状態（具体的には、図４に示す状態）になるように機関本体１４の姿勢が調整された上で同機関本体１４が固定される。

「工程２」
次に、工程２において、図５に示すように、シリンダブロック１５のねじ穴２１にスタッドボルト２２が取り付けられる。

なお、スタッドボルト２２には、ねじ穴２１への取り付け以前において接着剤Ｓ１が予め塗布されている。そのため工程２では、スタッドボルト２２とねじ穴２１との間隙が接着剤Ｓ１によって埋められた状態で、有底の穴であるねじ穴２１にスタッドボルト２２が螺入される。したがって、スタッドボルト２２の螺入に際してねじ穴２１内部の圧力が上昇するようになり、その内部圧力によってねじ穴２１の内部の接着剤Ｓ１が外部に溢れ出してしまう。

この点、本実施の形態では、シリンダブロック１５のシール面２４に上記ねじ穴２１を始点に延びる案内溝２５が形成されている。これにより、スタッドボルト２２をねじ穴２１に螺合させる際に同ねじ穴２１から接着剤Ｓ１が溢れ出た場合であっても、図５中に矢印Ｂで示すように、また図６中に矢印Ｃで示すように、ねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１が案内溝２５に流入するようになる。そのため、そうした案内溝２５が形成されない構成、すなわちねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１の全量がシリンダブロック１５のシール面２４（詳しくは、前記液状ガスケットが硬化する部分）に広がる構成と比較して、同シール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることが抑制されるようになる。なお図６は図５に示すシリンダブロック１５を矢印Ｄ方向から見た構造を示している。

また本実施の形態では、案内溝２５が、シリンダブロック１５のシール面２４における外縁端まで延びる形状に形成されている。これにより、ねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１をシリンダブロック１５のシール面２４を通過させることなく同シール面２４の外部に排出することが可能になる。そのため、上記ねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１がシリンダブロック１５のシール面２４に溢れ出ることが、同接着剤Ｓ１の上記案内溝２５への流入によって抑えられることに加えて、案内溝２５を介してシリンダブロック１５のシール面２４の外部に排出されることによっても抑えられるようになる。したがって、シリンダブロック１５のシール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることが好適に抑制されるようになる。

さらに本実施の形態では、機関本体１４の姿勢を上記案内溝２５が上記ねじ穴２１から重力方向下方側に向けて延びる姿勢とした上で、スタッドボルト２２が上記ねじ穴２１に螺入される。そのため、ねじ穴２１へのスタッドボルト２２の螺入に際して同ねじ穴２１から接着剤Ｓ１が溢れ出た場合に、図５中の矢印Ｂや図６中の矢印Ｃに示すように、その接着剤Ｓ１が重力によって下方に垂れ落ちて案内溝２５の内部に流入するようになる。したがって、シリンダブロック１５のシール面２４、すなわち液状ガスケットが硬化する部分に接着剤Ｓ１が溢れ出ることが好適に抑制されるようになる。なお本実施の形態では、内燃機関１０の組み立て完成時においてシリンダブロック１５に形成された案内溝２５の内部において接着剤Ｓ１が硬化している。

「工程３」
次に、工程３において、図７および図８に示すように、機関本体１４のシール面２４に液状ガスケットＳ２が塗布される。なお、図７はねじ穴２１およびその近傍の断面構造を示しており、図８は図７に示すシリンダブロック１５を矢印Ｅ方向から見た構造を示している。

「工程４」
次に、工程４において、図９に示すように、チェーンケース３０の貫通孔３１にスタッドボルト２２が挿通された状態で、同チェーンケース３０が機関本体１４に仮止めされる。

「工程５」
次に、工程５において、スタッドボルト２２にナット２３が螺合される（図３参照）。これに併せて、複数の部位においてボルトがチェーンケース３０の貫通孔に挿通された状態で機関本体のねじ穴に螺合される。これにより、チェーンケース３０が機関本体１４に組み付けられる。

このように本実施の形態によれば、スタッドボルト２２のねじ穴２１への取り付けに際して、同ねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１がシリンダブロック１５のシール面２４にまで溢れ出ることを抑制することができる。そのため、シール面２４に溢れ出た接着剤Ｓ１によって同シール面２４において硬化する液状ガスケットＳ２が部分的に途切れたり幅が狭くなったりする等といった不都合の発生を抑制することができ、同液状ガスケットＳ２によるシール性能の低下が的確に抑えられるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）シリンダブロック１５のシール面２４にねじ穴２１を始点に延びる形状の案内溝２５を形成し、同案内溝２５によって上記ねじ穴２１から溢れ出る接着剤Ｓ１をシール面２４の外縁端に向けて案内するようにした。そのため、案内溝２５が形成されない構成と比較して、シリンダブロック１５のシール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることを抑制することができる。

（２）案内溝２５を、シリンダブロック１５のシール面２４における外縁端まで延びる形状に形成した。そのため、シリンダブロック１５のシール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることを好適に抑制することができる。

（３）スタッドボルト２２をねじ穴２１に螺合させるのに先立って、機関本体１４の姿勢を、案内溝２５が上記ねじ穴２１から重力方向下方側に向けて延びる姿勢で固定するようにした。そのため、ねじ穴２１にスタッドボルト２２を螺合させる際に、重力を利用して同ねじ穴２１から溢れ出た接着剤Ｓ１を案内溝２５の内部に流入させることができる。そのため、シリンダブロック１５のシール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることを好適に抑制することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・接着剤Ｓ１や液状ガスケットＳ２はシール剤として機能するものであれば任意に変更可能である。

・シリンダブロック１５のねじ穴２１へのスタッドボルト２２の螺合に先立って、機関本体の姿勢を案内溝２５が重力方向下方側に向けて延びる姿勢で固定する必要はない。
・案内溝２５がシール面２４の外縁端まで延設されていなくてもよい。こうした構成によっても、案内溝の容量（詳しくは、その内部に溜め得る接着剤の量）を前記ねじ穴２１から溢れ出る接着剤の全量と同程度以上の量に設定することにより、機関本体１４のシール面２４に接着剤Ｓ１が溢れ出ることを抑制することができる。なお同構成において、案内溝の容量を前記ねじ穴２１から溢れ出る接着剤の全量より若干少ない量に設定することも可能である。こうした構成では、シール面２４に少量の接着剤Ｓ１が溢れ出るおそれがあるとはいえ、液状ガスケットＳ２が塗布される部分に多量の接着剤Ｓ１が到達することを抑制することができる。

・ねじ穴２１を始点に延びる形状であれば、案内溝２５の延設形状は任意に変更可能である。
・本発明は、機関本体にチェーンケースを取り付ける部分におけるシール構造に限らず、内燃機関の他の部分におけるシール構造にも適用することができる。また、内燃機関以外の装置のシール構造にも、本発明は適用することができる。

本発明は、第１部材のねじ穴に固定されたスタッドボルトを第２部材の貫通孔に挿通した状態で同スタッドボルトにナットを螺合することによって第１部材に第２部材が締結固定されるとともに、スタッドボルトおよびねじ穴の間で硬化する第１のシール剤と、第１部材および第２部材の対向面の間で硬化する第２のシール剤とが塗布される装置であれば、本発明は適用することができる。

本発明を具体化した一実施の形態が適用される内燃機関の概略構成を示す略図。 内燃機関を図１の矢印Ａ方向から見た構造を示す略図。 チェーンケースの機関本体への取り付け部分のうちの一つの断面を拡大して示す部分断面図。 機関本体のねじ穴およびその近傍をチェーンケース側から見た構造を示す側面図。 内燃機関の製造にかかる工程の一つを示す工程図。 シリンダブロックを図５における矢印Ｄ方向から見た構造を示す側面図。 内燃機関の製造にかかる工程の一つを示す工程図。 シリンダブロックを図７における矢印Ｅ方向から見た構造を示す側面図。 内燃機関の製造にかかる工程の一つを示す工程図。

符号の説明

１０…内燃機関（装置）、１１…タイミングチェーン、１２…クランクシャフト、１３…カムシャフト、１４…機関本体（第１部材）、１５…シリンダブロック、１６…シリンダヘッド、１７…シリンダヘッドカバー、１８…オイルパン、２１…ねじ穴、２２…スタッドボルト、２３…ナット、２４…シール面、２５…案内溝、３０…チェーンケース（第２部材）、３１…貫通孔、３２…シール面。

Claims (5)

1. スタッドボルトの一方の端部を第１部材のねじ穴に螺合させて固定するとともに、前記スタッドボルトの他方の端部を第２部材の貫通孔に挿通した状態で同他方の端部にナットを螺合することにより、前記第１部材に前記第２部材が締結固定される装置に適用されて、前記スタッドボルトおよび前記ねじ穴の間で硬化する第１のシール剤と、前記第１部材および前記第２部材の対向面の間で硬化する第２のシール剤とが塗布される装置のシール構造において、
   前記第１部材はその前記対向面に、同対向面の外縁端に向けて前記ねじ穴から溢れ出る第１のシール剤を案内するための溝として、前記ねじ穴を始点に延びる形状の案内溝が形成されてなる
   ことを特徴とする装置のシール構造。
2. 請求項１に記載の装置のシール構造において、
   前記案内溝は、前記第１部材の前記対向面における外縁端まで延びる形状に形成されてなる
   ことを特徴とする装置のシール構造。
3. 請求項１または２に記載の装置のシール構造において、
   前記装置はタイミングチェーンを有する内燃機関であって、
   前記第１部材は前記内燃機関の本体であり、
   前記第２部材はチェーンケースである
   ことを特徴とする装置のシール構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置のシール構造において、
   前記第１部材は、その前記案内溝の内部において前記第１のシール剤が硬化してなる
   ことを特徴とする装置のシール構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール構造が適用される装置の製造方法であって、
   前記スタッドボルトを前記ねじ穴に螺合させるのに先立って、前記第１部材の姿勢を、前記案内溝が前記ねじ穴から重力方向下方側に向けて延びる姿勢とする工程を備える
   ことを特徴とする装置の製造方法。

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