JP2017502205A - 摩擦溶接構造部材、水冷式内燃機関のシリンダヘッド、水冷式内燃機関および水冷式内燃機関が搭載された機械装置 - Google Patents
摩擦溶接構造部材、水冷式内燃機関のシリンダヘッド、水冷式内燃機関および水冷式内燃機関が搭載された機械装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
好ましくは、摩擦接合部材における第1の摩擦溶接界面と第2の摩擦溶接界面とは、同一の平面および/または同一の曲面に位置している。
また、本発明は、水冷式内燃機関が取り付けられる機械装置であって、前記機械装置に取り付けられる水冷式内燃機関は、上記の水冷式内燃機関である機械装置をさらに提供する。
図1に示す摩擦溶接構造部材は、第1の部材10Bと、第2の部材10Cと、摩擦接合部材10Aとを備える。第1の部材10Bは、第2の部材10Cにおける対応する貫通孔に挿通され、かつ、第1の部材10Bには、第2の部材10Cの下部を支持するための支持段差12Bが設けられている。摩擦接合部材10Aの下部には、第1の部材10Bと面接触する第1の摩擦溶接界面10Hが設けられており、さらに第2の部材10Cと面接触する第2の摩擦溶接界面11Hも設けられている。摩擦接合部材10Aは、位置が相対的に固定される第1の部材10Bと第2の部材10Cとを押圧しつつ、圧力の存在下で回転することによって、第1の摩擦溶接界面10Hと第2の摩擦溶接界面11Hの温度を上昇させる。また、摩擦接合部材10Aは、圧力が存在したまま移動を停止することによって、第1の摩擦溶接界面10Hと第2の摩擦溶接界面11Hの温度を低下させて冷却させることによって、第1の部材10Bと第2の部材10Cとを摩擦接合部材10Aを介して接続させて摩擦溶接構造部材が形成される。第1の部材10Bと第2の部材10Cとを摩擦接合部材10Aを介して接続してなる摩擦溶接構造部材では、摩擦接合部材の内孔11Aが第1の部材の内孔11Bと連通するようになっている。
Claims (34)
- 支持段差(12B)が設けられる第1の部材(10B)と、
前記第1の部材(10B)と対応する貫通孔が設けられていると共に、下部が前記第1の部材(10B)の支持段差(12B)に支持される第2の部材(10C)と、
第1の部材(10B)と面接触する第1の摩擦溶接界面(10H)と、第2の部材(10C)と面接触する第2の摩擦溶接界面(11H)とが下部に設けられている摩擦接合部材(10A)と、を備え、
前記摩擦接合部材(10A)は、位置が相対的に固定される第1の部材(10B)と第2の部材(10C)とを押圧しつつ、圧力の存在下で移動することによって、第1の摩擦溶接界面(10H)と第2の摩擦溶接界面(11H)の温度を上昇させ、かつ圧力が存在したまま移動を停止させることによって、第1の摩擦溶接界面(10H)と第2の摩擦溶接界面(11H)の温度を低下させて冷却させることによって、前記第1の部材(10B)と前記第2の部材(10C)とを摩擦接合部材(10A)を介して接続させて構成されることを特徴とする摩擦溶接構造部材。 - 第1の部材(10B)には、第1の部材の内孔(11B)が設けられており、
摩擦接合部材(10A)には、摩擦接合部材の内孔(11A)が設けられており、
第1の部材(10B)と第2の部材(10C)とを摩擦接合部材(10A)を介して接続してなる摩擦溶接構造部材では、摩擦接合部材の内孔(11A)は、第1の部材の内孔(11B)と連通していることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。 - 摩擦接合部材(10A)の外周縁および/または摩擦接合部材(10A)の内周縁には、摩擦接合部材係合縁(12A)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 摩擦接合部材(10A)には、摩擦接合部材補強縁(10D)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 摩擦接合部材(10A)における摩擦溶接界面(10H)と摩擦溶接界面(11H)とは、同一の平面および/または同一の曲面に位置していることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 前記摩擦接合部材(10A)は、段差状となっており、摩擦接合部材(10A)における摩擦溶接界面(10H)と摩擦溶接界面(11H)とは、落差を有する平面および/または曲面に位置していることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 摩擦接合部材(10A)は、位置が相対的に固定される第1の部材(10B)と第2の部材(10C)とを押圧しながら、圧力の存在下で回転移動または往復移動することを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 第1の部材(10B)、第2の部材(10C)および/または摩擦接合部材(10A)は、金属材および/または合成材料によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の摩擦溶接構造部材。
- 第1の部材(10B)、第2の部材(10C)および/または摩擦接合部材(10A)は、アルミ合金、マグネシウム合金および/またはチタン合金材料によって形成されることを特徴とする請求項8に記載の摩擦溶接構造部材。
- 回転押付治具(10K)と、
回転押付治具(10K)にそれぞれ固定される第1の係止爪(11K)および第2の係止爪(12K)と、を備え、
そのうち、第1の係止爪(11K)および第2の係止爪(12K)のうちの少なくとも1つの先端には、少なくとも1つのスクレーパー(11G、12G)が設けられていることを特徴とする摩擦溶接構造部材のクリップ装置。 - 第1の係止爪(11K)の先端に、摩擦溶接界面のスリットに接近する第1のスクレーパー(11G)が設けられ、
第2の係止爪(12K)の先端に、摩擦溶接界面のスリットに接近する第1のスクレーパー(12G)が設けられていることを特徴とする請求項10に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置。 - 前記第1の係止爪(11K)および第2の係止爪(12K)のうちの少なくとも1つの先端に、摩擦溶接の外孔口に接近する少なくとも1つの外孔口スクレーパー(11W)が設けられていることを特徴とする請求項10に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置。
- 前記スクレーパー(11G、12G)および/または前記外孔口スクレーパー(11W)は、前記第1の係止爪(11K)および第2の係止爪(12K)のうちの少なくとも1つの先端に固定手段によって固定されていることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置。
- 前記スクレーパーと第1の部材の内孔との間の隙間(11J)は、0.05〜1ミリメートル、好ましくは0.05〜0.2ミリメートルであることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置。
- 前記スクレーパー(11G、12G)および/または前記外孔口スクレーパー(11W)は、前記第1の係止爪(11K)および第2の係止爪(12K)のうちの少なくとも1つの先端に固定手段によって固定され、かつ摩擦溶接界面のスリットと密着しており、
前記スクレーパー(11G、12G)および/または前記外孔口スクレーパー(11W)は、弾性を有する金属材によって形成されることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置。 - 回転動力源装置と、回転速度調整装置と、アプセット圧力調整装置とを備える摩擦溶接装置であって、
請求項10乃至15のいずれか1項に記載の摩擦溶接構造部材のクリップ装置が取り付けられることを特徴とする摩擦溶接装置。 - 吸気バルブステム孔(8812)と、排気バルブステム孔(8822)と、吸気通路(887)と、排気通路(889)と、シリンダヘッドボルト穴(881)と、ヘッド側ウオータージャケット(83)とを備え、別々に製造された上側シリンダヘッド(87)と下側シリンダヘッド(88)とによって構成される水冷式内燃機関のシリンダヘッド(80)であって、
前記吸気バルブステム孔(8812)、前記排気バルブステム孔(8822)、前記吸気通路(887)、前記排気通路(889)および前記シリンダヘッドボルト穴(881)は、それぞれ前記上側シリンダヘッド(87)に形成される吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、吸気通路上側シリンダヘッド部、排気通路上側シリンダヘッド部およびシリンダヘッドボルト穴上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド(88)に形成される吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、吸気通路下側シリンダヘッド部、排気通路下側シリンダヘッド部およびシリンダヘッドボルト穴下側シリンダヘッド部とを、吸気バルブステム孔用摩擦接合部材(98812)、排気バルブステム孔用摩擦接合部材(98822)、吸気通路用摩擦接合部材(9887)、排気通路用摩擦接合部材(9889)および/またはシリンダヘッドボルト穴用摩擦接合部材(9881)を介して接続することによって構成され、
前記ヘッド側ウォータージャケット(83)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成されるウォータージャケット上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド(88)に形成されるウォータージャケット下側シリンダヘッド部とを、下側シリンダヘッド底部用の摩擦接合部材(988)を介して接続することによって構成されることを特徴とする水冷式内燃機関のシリンダヘッド。 - シリンダヘッド(80)には、燃料噴射器孔(750)が設けられており、
前記燃料噴射器孔(750)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成された燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド(88)に形成された燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部とを、燃料噴射器孔用摩擦接合部材(9750)を介して接続することによって構成されることを特徴とする請求項17に記載のシリンダヘッド。 - シリンダヘッド(80)には、スパークプラグホール(12)が設けられており、
前記スパークプラグホール(12)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成されたスパークプラグホール上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド(88)に形成されたスパークプラグホール下側シリンダヘッド部とを、スパークプラグホール用摩擦接合部材(912)を介して接続することによって構成されることを特徴とする請求項17に記載のシリンダヘッド。 - 吸気バルブステム孔(8812)、排気バルブステム孔(8822)、吸気通路(887)、排気通路(889)、シリンダヘッドボルト穴(881)およびヘッド側ウォータージャケット(83)のうちの少なくとも1つは、溶接ビードによって接続されることを特徴とする請求項17に記載のシリンダヘッド。
- 支持段差(30H)が設けられるとともに第1の誘導加熱変形フランジ(30C)が設けられる第1の部材(30A)と、
前記第1の部材(30A)と対応する貫通孔が設けられていると共に、下部が前記第1の部材(30A)の支持段差(30C)に支持され、かつ誘導加熱変形フランジ(30G)が設けられる第2の部材(30E)と、
誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)の周囲を周回するとともに、電気誘導加熱の温度を誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が溶けられるまで上昇させることによって、第1の部材(30A)と第2の部材(30E)とを一体的な構造部材に溶接させる電気誘導加熱コイル(30)と、を備えることを特徴とする電気誘導加熱溶接構造部材。 - 支持段差(30H)が設けられるとともに第1の誘導加熱変形フランジ(30C)が設けられる第1の部材(30A)と、
前記第1の部材(30A)と対応する貫通孔が設けられていると共に、下部が前記第1の部材(30A)の支持段差(30C)に支持され、かつ誘導加熱変形フランジ(30G)が設けられる第2の部材(30E)と、
誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)の周囲を周回するとともに、電気誘導加熱の温度を誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が半溶融状態となるまで上昇させて、部材によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)を押圧して互いに融合した状態で冷却させることによって、第1の部材(30A)と第2の部材(30E)とを一体的な構造部材に溶接させる電気誘導加熱コイル(30)と、を備えることを特徴とする電気誘導加熱溶接構造部材。 - 第1の部材(30A)の誘導加熱変形フランジ(30C)の基部には、凹溝(30D)が設けられ、
第2の部材(30E)の誘導加熱変形フランジ(30G)の基部には、凹溝(30F)が設けられていることを特徴とする請求項21または20に記載の電気誘導加熱溶接構造部材。 - 吸気バルブステム孔(8812)と、排気バルブステム孔(8822)と、吸気通路(887)と、排気通路(889)と、シリンダヘッドボルト穴(881)と、ヘッド側ウオータージャケット(83)とを備え、別々に製造された上側シリンダヘッド(87)と下側シリンダヘッド(88)とによって構成される水冷式内燃機関のシリンダヘッド(80)であって、
前記吸気バルブステム孔(8812)、前記排気バルブステム孔(8822)、前記吸気通路(887)、前記排気通路(889)および前記シリンダヘッドボルト穴(881)は、それぞれ前記上側シリンダヘッド(87)に形成される吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、吸気通路上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気通路上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジおよび/またはシリンダヘッドボルト穴上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成される吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、吸気通路下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気通路下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジおよび/またはシリンダヘッドボルト穴下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって溶けられるまで加熱して溶接することによって構成され、
ヘッド側ウオータージャケット(83)は、上側シリンダヘッド(87)に形成されるウオータージャケット上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、下側シリンダヘッド(88)に形成されるウオータージャケット下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって溶けられるまで加熱して溶接することによって構成されることを特徴とする水冷式内燃機関のシリンダヘッド。 - 吸気バルブステム孔(8812)、排気バルブステム孔(8822)、吸気通路(887)、排気通路(889)、シリンダヘッドボルト穴(881)およびヘッド側ウォータージャケット(83)のうちの少なくとも1つは、溶接ビードによって接続されることを特徴とする請求項24に記載のシリンダヘッド。
- シリンダヘッド(80)には、燃料噴射器孔(750)が設けられており、
前記燃料噴射器孔(750)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成された燃料噴射器孔用上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成された燃料噴射器孔用下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって溶けられるまで加熱して溶接することによって構成されることを特徴とする請求項24に記載のシリンダヘッド。 - シリンダヘッド(80)には、スパークプラグホール(12)が設けられており、
前記スパークプラグホール(12)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成されたスパークプラグホール用上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成されたスパークプラグホール用下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって溶けられるまで加熱して溶接することによって構成されることを特徴とする請求項24に記載のシリンダヘッド。 - 吸気バルブステム孔(8812)と、排気バルブステム孔(8822)と、吸気通路(887)と、排気通路(889)と、シリンダヘッドボルト穴(881)と、ヘッド側ウオータージャケット(83)とを備え、別々に製造された上側シリンダヘッド(87)と下側シリンダヘッド(88)とによって構成される水冷式内燃機関のシリンダヘッド(80)であって、
前記吸気バルブステム孔(8812)、前記排気バルブステム孔(8822)、前記吸気通路(887)、前記排気通路(889)および前記シリンダヘッドボルト穴(881)は、それぞれ前記上側シリンダヘッド(87)に形成される吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、吸気通路上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気通路上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジおよび/またはシリンダヘッドボルト穴上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成される吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、吸気通路下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジ、排気通路下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジおよび/またはシリンダヘッドボルト穴下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が半溶融状態となるまで加熱させて、部材によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)を押圧して互いに融合した状態で冷却させることによって接続して構成され、
ヘッド側ウオータージャケット(83)は、上側シリンダヘッド(87)に形成されるウオータージャケット上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、下側シリンダヘッド(88)に形成されるウオータージャケット下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が半溶融状態となるまで加熱させて、部材によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)を押圧して互いに融合した状態で冷却させることによって接続して構成されることを特徴とする水冷式内燃機関のシリンダヘッド。 - 吸気バルブステム孔(8812)、排気バルブステム孔(8822)、吸気通路(887)、排気通路(889)、シリンダヘッドボルト穴(881)およびヘッド側ウォータージャケット(83)のうちの少なくとも1つは、溶接ビードによって接続されることを特徴とする請求項28に記載のシリンダヘッド。
- シリンダヘッド(80)には、燃料噴射器孔(750)が設けられており、
前記燃料噴射器孔(750)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成された燃料噴射器孔用上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成された燃料噴射器孔用下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が半溶融状態となるまで加熱させて、部材によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)を押圧して互いに融合した状態で冷却させることによって接続して構成されることを特徴とする請求項28に記載のシリンダヘッド。 - シリンダヘッド(80)には、スパークプラグホール(12)が設けられており、
前記スパークプラグホール(12)は、前記上側シリンダヘッド(87)に形成されたスパークプラグホール用上側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジと、前記下側シリンダヘッド(88)に形成されたスパークプラグホール用下側シリンダヘッド部の誘導加熱変形フランジとを、電気誘導加熱コイル(30)によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)が半溶融状態となるまで加熱させて、部材によって誘導加熱変形フランジ(30C)および誘導加熱変形フランジ(30G)を押圧して互いに融合した状態で冷却させることによって接続して構成されることを特徴とする請求項28に記載のシリンダヘッド。 - 上側シリンダヘッド(87)には、カムシャフト(85)を取り付けるための支持フレームが設けられていることを特徴とする請求項24乃至31のいずれか1項に記載の水冷式内燃機関のシリンダヘッド。
- 本体(70)を備える水冷式内燃機関であって、
前記本体(70)には、請求項23乃至29のいずれか1項に記載のシリンダヘッド(80)が取り付けられていることを特徴とする水冷式内燃機関。 - 水冷式内燃機関が取り付けられる機械装置であって、
前記機械装置に取り付けられる水冷式内燃機関は、請求項30に記載の水冷式内燃機関であることを特徴とする機械装置。
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