JP2019095303A - リークテスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リークテスト装置の大型化を抑制すること。【解決手段】複数の気筒８１を有するシリンダブロック８の上面及び下面に対向配置されると共に、シリンダブロック８の上面及び下面に形成された開口部をシールするシール部材３１及び４１をそれぞれ有するマスキングプレート３及び４と、マスキングプレート３及び４をシリンダブロック８に押圧するアクチュエータ５と、を備え、アクチュエータ５によってマスキングプレート３及び４を押圧しつつ、シリンダブロック８内にエアを充填し、シリンダブロック８のエアリークを検査するリークテスト装置。マスキングプレート３及び４には、互いに向かい合って突出する連結部材３２及び４２がそれぞれ設けられており、マスキングプレート３及び４をシリンダブロック８に押圧する際に、連結部材３２及び４２を嵌合することによって、マスキングプレート３及び４を連結する。【選択図】図２

Description

本発明はリークテスト装置に関する。

シリンダブロックのリークテスト装置として、マスキングプレートを用いてシリンダブロックの開口部をシールし、シリンダブロック内にエアを充填する装置が知られている。

例えば、特許文献１には、対向配置された一対のマスキングプレートを連結するリークテスト装置が開示されている。

特開２０１０−２４３２９０号公報

発明者は、対向配置された一対のマスキングプレートを連結するリークテスト装置に関し、以下の課題を見出した。
特許文献１に開示されているリークテスト装置には、一対のマスキングプレート同士を連結するシャフトが設けられている。シャフトは、一対のマスキングプレートのそれぞれに貫通し、一対のマスキングプレート同士の間隔を調節している。しかしながら、シャフトが一対のマスキングプレートの外側まで突出しているため、シャフト方向に装置が大型化する虞がある。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、リークテスト装置の大型化を抑制することができるリークテスト装置を提供することを目的とする。

本発明に係るリークテスト装置は、複数の気筒を有するシリンダブロックの上面及び下面に対向配置されると共に、前記シリンダブロックの上面及び下面に形成された開口部をシールするシール部材をそれぞれ有する一対のマスキングプレートと、前記一対のマスキングプレートを前記シリンダブロックに押圧するアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータによって前記一対のマスキングプレートを押圧しつつ、前記シリンダブロック内にエアを充填し、前記シリンダブロックのエアリークを検査するリークテスト装置であって、前記一対のマスキングプレートには、互いに向かい合って突出する連結部材がそれぞれ設けられており、前記一対のマスキングプレートを前記シリンダブロックに押圧する際に、前記連結部材同士を嵌合することによって、前記一対のマスキングプレート同士を連結する。

本発明に係るリークテスト装置では、前記一対のマスキングプレートに、互いに向かい合って突出する連結部材がそれぞれ設けられている。つまり、連結部材が一対のマスキングプレートを貫通せずに設けられている。したがって、リークテスト装置の大型化を抑制することができる。

本発明により、リークテスト装置の大型化を抑制することができるリークテスト装置を提供することができる。

本実施の形態に係るリークテスト装置の分解斜視図である。 本実施の形態に係るリークテスト装置の断面図である。 本実施の形態に係るリークテスト方法を示す模式図である。 連結部材の一部を拡大した縦断面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う連結部材の横断面図である。 連結部材の一部を拡大した縦断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う連結部材の横断面図である。 加圧力を測定した結果を示すグラフである。 テスト容積を測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るリークテスト装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るリークテスト装置の概略を示す分解斜視図である。図２は、本実施の形態に係るリークテスト装置の断面図である。図２に示すように、リークテスト装置１は、（一対の）マスキングプレート３及び４、及びアクチュエータ５を備える。なお、図１では、マスキングプレート３及び４についてのみ示している。また、図１及び図２では、シリンダブロック８についても図示している。

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

図１に示すように、マスキングプレート３及び４は、対向配置された一対の板状部材である。マスキングプレート３及び４は、ｘｙ面に平行に配置されており、例えば、図１に示すように矩形状の板を用いて構成することができる。図２に示すように、マスキングプレート３は、アクチュエータ５に接続されている。アクチュエータ５は、例えば、油圧シリンダを用いて構成される。

アクチュエータ５が動作すると、マスキングプレート３は、ｚ軸方向に移動する。一方、マスキングプレート４は、例えば、床に載置されており、ｚ軸方向に固定されている。したがって、マスキングプレート３がｚ軸負方向に移動すると、マスキングプレート３及び４は、シリンダブロック８に押圧される。なお、図２では、アクチュエータ５がマスキングプレート３に接続されている場合を図示したが、アクチュエータ５は、マスキングプレート４に接続されても良く、また、マスキングプレート３及び４の両方に接続されてもよい。

図２に示すように、マスキングプレート３及び４は、シリンダブロック８の上面（換言すると、ｘｙ面に平行かつｚ軸正方向側の面）及び下面（換言すると、ｘｙ面に平行かつｚ軸負方向側の面）に対向配置される。図２に示すように、シリンダブロック８は、ｚ軸方向に延設された複数の気筒８１を備える構造体である。また、シリンダブロック８の上面及び下面には、開口部が設けられている。シリンダブロック８の上面及び下面に設けられた開口部のうち一部又は全てが、複数の気筒８１に連通している。シリンダブロック８は、例えば、自動車のエンジンに用いられる。

ここで、図２に示すように、マスキングプレート３のｚ軸負方向側の板面には、シール部材３１が設けられている。また、マスキングプレート４のｚ軸正方向側の板面には、シール部材４１が設けられている。シリンダブロック８の上面及び下面に設けられた開口部は、シール部材３１及び４１を用いてシールされる。シール部材３１及び４１は、例えば、シリンダブロック８の上面及び下面の周縁部に沿うような環状のゴム材を用いて構成される。

具体的には、まず、図２に示すように、アクチュエータ５を動作してマスキングプレート３をｚ軸負方向に向かって移動する。マスキングプレート３をｚ軸負方向に向かって移動すると、マスキングプレート３及び４がシリンダブロック８に押圧される。そして、シール部材３１及び４１がシリンダブロック８の上面及び下面に押圧されて密着する。したがって、シール部材３１及び４１は、シリンダブロック８の上面及び下面に設けられた開口部をシールする。

さらに、マスキングプレート３は、ｚ軸負方向側の板面に、連結部材３２が設けられている。また、マスキングプレート４は、ｚ軸正方向側の板面に、連結部材４２が設けられている。図２に示すように、連結部材３２及び４２は、互いに向かい合って突出している。詳細は後述するが、連結部材３２及び４２は、互いに嵌合されて、マスキングプレート３及び４を連結する。図２においては、連結部材３２及び４２が、複数の気筒８１のそれぞれの中に配置される場合を図示した。しかしながら、連結部材３２及び４２が設けられる位置は、マスキングプレート３及び４の板面であればどの位置であってもよい。

連結部材３２及び４２は、高強度かつ耐磨耗性に優れた材料を用いて構成されることが好ましい。連結部材３２及び４２は、例えば、炭素工具鋼（ＪＩＳ規格のＳＫ材）又は合金工具鋼（ＪＩＳ規格のＳＫＳ材）を用いて構成される。なお、連結部材３２及び４２を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

マスキングプレート３を押圧する際には、例えば、アクチュエータ５をマスキングプレート３の中央部分に接続し、加圧する。そのため、マスキングプレート３の中央部分近傍に応力が集中し、マスキングプレート３がｚ軸正方向に張り出すように湾曲する。したがって、マスキングプレート３の端部近傍において十分にシール部材３１をシリンダブロック８に密着させるために、マスキングプレート３を押圧する加圧力を大きくする必要がある。

そこで、前述したように、連結部材３２及び４２を用いてマスキングプレート３及び４を連結することにより、マスキングプレート３を押圧する際にマスキングプレート３にかかる応力を分散させ、マスキングプレート３の湾曲を抑制することができる。したがって、連結部材３２及び４２を設けない場合よりも、小さな加圧力を用いてシール部材３１をシリンダブロック８に十分に密着させることができる。小さな加圧力を用いているため、シール部材３１及び４１にかかる応力が小さくなり、シール部材３１及び４１の変形を抑制することができる。したがって、連結部材３２及び４２を設けない場合よりも、シール部材３１及び４１の寿命を長くすることができる。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係るリークテスト装置を用いたリークテスト方法（本実施の形態に係るリークテスト方法）について説明する。図３は、本実施の形態に係るリークテスト方法を示す模式図である。

図３に示すように、エアは、エア源からバルブを介してリークテスト装置１内に供給される。具体的には、マスキングプレート３又は４の少なくとも一方に、エアを供給する供給管が、設けられている。供給管は、エア源とリークテスト装置内とを連通している。エア源から供給されたエアは、供給管を介してリークテスト装置内に導入される。供給管には、図３に示すように、圧力センサが接続されている。圧力センサは、リークテスト装置１内における圧力や圧力の変化等を感知する。リークテスト装置１内の圧力の変化を測定することにより、シリンダブロック８のリークをテストする。

本実施の形態に係るリークテスト装置１では、開口部をシールしたシリンダブロック８の内部にエアを導入し、エアリークを測定する。そのため、エアが導入されるテスト容量が小さいほど、導入するエアの量を抑制することができる。そこで、例えば、図２に示すように、連結部材３２及び４２が複数の気筒８１のそれぞれの中に収容されるように配置すると、連結部材３２及び４２の体積により、シリンダブロック８内に導入することができるエアの体積が小さくなる。したがって、連結部材３２及び４２をシリンダブロック８の外に配置する場合よりも、テスト容量を小さくすることができる。テスト容量を小さくすると、エアを充填する時間が短縮されるため、検査時間を抑制することができる。

次に、図４から図７を参照して、連結部材３２及び４２の連結について詳細に説明する。図４及び図６は、連結部材の一部を拡大した縦断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った連結部材の横断面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う連結部材の横断面図である。なお、図４及び図６に示す矢印は、ロック用流体の導入方向を示す。

図４及び図５は、分離時における連結部材３２及び４２を示す図である。図４に示すように、連結部材３２は、突起部３２ａを有する。また、連結部材４２は、複数の開口部４２ａ、球４２ｂ、ピストンロッド４２ｃ、ピストン４２ｄ、バネ４２ｅ、パイプ４２ｆを有する。

図４に示すように、連結部材３２は、ｚ軸負方向側の端部に、例えば断面円形状の凹部が設けられている。連結部材３２の凹部の内壁には、突起部３２ａが径方向内向きに突出するように設けられている。突起部３２ａは、例えば、連結部材３２の凹部の内壁を一周するように設けられている。

図４に示すように、連結部材４２は、ｚ軸正方向側の端部に、例えば断面が円形である凸部が設けられている。連結部材３２の凹部及び連結部材４２の凸部は、互いに対応した形状であり、嵌合されて連結される。

連結部材４２の凸部の側面には、複数の開口部４２ａが設けられており、複数の開口部４２ａのそれぞれの中に、球４２ｂが配置されている。図５では、連結部材４２の凸部の側面に４つの開口部４２ａが設けられており、４つの開口部４２ａのそれぞれの中に球４２ｂが１つずつ配置されている場合を図示している。詳細は後述するが、球４２ｂは、３個又は４個配置されることが好ましい。球４２ｂは、例えば、ベアリング鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＪ２）を用いて構成される。

また、連結部材４２の凸部の中心部には、ピストンロッド４２ｃが貫通している。ピストンロッド４２ｃの側面には、連結部材４２の複数の開口部４２ａに対応する位置に、溝部が設けられている。つまり、球４２ｂは、連結部材４２の複数の開口部４２ａとピストンロッド４２ｃの溝部とによって形成される空間に収容されている。

ピストンロッド４２ｃは、ピストンロッド４２ｃの溝部よりもｚ軸正方向側に、径方向外向きの突起部が設けられている。ピストンロッド４２ｃの突起部は、例えば、ピストンロッド４２ｃのｚ軸正方向側の端部に設けられる。

ピストンロッド４２ｃは、ｚ軸負方向側の端に、ピストン４２ｄが接続されている。ピストン４２ｄは、ピストンロッド４２ｃの動きに伴って、ｚ軸方向にピストンすることができる。

連結部材４２の内部には、例えば、円柱状の空間が形成されている。ピストン４２ｄの縁部は、連結部材４２の内側壁（円柱状の空間の側壁）に常に接している。つまり、ピストン４２ｄは、連結部材４２内をｚ軸方向に摺動することができる。ピストン４２ｄと連結部材４２の内底面（円柱状の空間の底面）との間隙には、ｚ軸方向に伸縮可能なバネ４２ｅが配置されている。バネ４２ｅは、例えば、バネ鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＰ材）を用いて構成される。

また、連結部材４２は、パイプ４２ｆと接続している。具体的には、パイプ４２ｆの一方の端が、ピストン４２ｄよりもｚ軸正方向側において、連結部材４２の側壁に接続している。つまり、パイプ４２ｆは、連結部材４２内の円柱状の空間に連通している。また、パイプ４２ｆの他方の端は、例えば、アクチュエータ（不図示）のフランジに接続している。

ロック用流体は、アクチュエータから供給されて、パイプ４２ｆを介して連結部材４２内の円柱状の空間に充填される。具体的には、ロック用流体は、ピストン４２ｄと連結部材４２の内天井面（円柱状の空間の天井面）との間隙に、充填される。ロック用流体が充填されると、ピストン４２ｄと連結部材４２の内天井面との間隙の圧力が上昇する。そして、ピストン４２ｄは、バネ４２ｅを圧縮しつつ、ｚ軸負方向に摺動する。ロック用流体は、例えば、エアや油を用いて構成される。なお、連結部材３２及び４２の接続部分を例えばＯリングを用いてシールすると、連結部材３２及び４２が連結された際に、ロック用流体の漏れを抑制することができ、好ましい。

図６及び図７は、連結時における連結部材３２及び４２を示す図である。アクチュエータ５によってマスキングプレート３及び４がシリンダブロック８に押圧されると、連結部材３２の凹部に連結部材４２の凸部が挿入される。図５に示すように、連結時には、突起部３２ａは、球４２ｂよりもｚ軸負方向側に位置している。

連結部材３２及び４２が連結された状態でロック用流体が充填されると、図５に示すように、ピストン４２ｄは、ｚ軸負方向に摺動する。ピストン４２ｄがｚ軸負方向に摺動すると、ピストンロッド４２ｃの突起部により球４２ｂが径方向外側に押し出される。球４２ｂが押し出されると、図７に示すように、球４２ｂの一部が連結部材４２の凸部の外径の外側まで飛び出す。そのため、押し出された球４２ｂに突起部３２ａが引っかかり、連結部材３２及び４２が連結した状態がロックされる。

図４〜図７においては、球４２ｂを４個配置した場合を図示した。球４２ｂを３個又は４個配置すると、応力がそれぞれの球４２ｂに均等にかかり、好ましい。しかしながら、球４２ｂの個数や直径は限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、球４２ｂの個数を増やすと、図４〜７に示した場合よりも大きな力でロックすることが可能である。また、球４２ｂの直径を大きくすることによっても、図４〜７に示した場合よりも大きな力でロックすることが可能である。

本実施の形態に係るリークテスト方法では、開口部をシールしたシリンダブロック８内にエアを導入し、エアの圧力の変化を測定する。したがって、エアが導入されている間中、マスキングプレート３及び４は、シリンダブロック８からマスキングプレート３及び４に向かう方向にエアの圧力をそれぞれ受ける。シリンダブロック８内にエアを導入する際に連結部材３２及び４２が連結した状態がロックされていると、マスキングプレート３及び４は、互いに引き合い、エアの圧力の一部を相殺することができる。

パイプ４２ｆを介して、ピストン４２ｄと連結部材４２の内天井面との間隙から充填されたロック用流体を放出すると、ピストン４２ｄと連結部材４２の内天井面との間隙内の圧力が低下する。そして、ピストン４２ｄは、バネ４２ｅの復元力によってｚ軸正方向に摺動する。そして、ピストンロッド４２ｃの溝部が連結部材４２の開口部に対応する位置に配置されると、連結部材４２の開口部とピストンロッド４２ｃの溝部とによって形成される空間に球４２ｂが収容される。したがって、突起部３２ａの球４２ｂに対する引っかかりが解消され、連結部材３２及び４２のロックが解除される。

以上で説明したように、本実施の形態に係るリークテスト装置１では、マスキングプレート３及び４から互いに向かい合って突出する連結部材３２及び４２を用いて、マスキングプレート３及び４を連結している。連結部材３２及び４２は、マスキングプレート３及び４を貫通していない。したがって、ｚ軸方向にリークテスト装置１が大型化することを抑制することができる。

次に、図８を参照して、加圧力について説明する。図８は、加圧力を測定した結果を示すグラフである。本実施の形態に係るリークテスト装置１は、図８に示すように、連結部材を設けない場合に比較して、約３分の１の加圧力を用いてリークテストを行うことができる。図８に示した測定結果は、連結部材３２及び４２を設けることによって、アクチュエータ５からマスキングプレート３にかかる応力を分散し、エアの圧力に起因する応力を相殺することができたことを示すと考えられる。

図８に示すように、本実施の形態に係るリークテスト装置１では、加圧力を小さくすることができるため、アクチュエータ５を小型化することができる。例えば、油圧シリンダを用いてアクチュエータ５を構成する場合、連結部材を設けない場合よりも、油圧シリンダの直径を約４０％小さくすることができる。

次に、図９を参照して、テスト容積について説明する。図９は、テスト容積を測定した結果を示すグラフである。本実施の形態に係るリークテスト装置１は、図９に示すように、連結部材を設けない場合に比較して、テスト容積を約３０％減少させることができる。図９に示した測定結果は、連結部材３２及び４２を複数の気筒８１のそれぞれの中に収容されるように配置したことによって、シリンダブロック８内においてエアを導入することができる領域の容積が減少し、テスト容積が減少したことを示すと考えられる。

図９に示すように、本実施の形態に係るリークテスト方法では、テスト容積を減少させることができるため、エアの導入に要する時間をそれぞれ約３０％短縮することができる。また、本実施の形態に係るリークテスト方法では、加圧、及び平衡といったリークテストの各フローに要する時間もそれぞれ約３０％短縮することができる。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、リークテスト装置の大型化を抑制することができるリークテスト装置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ リークテスト装置
３、４ マスキングプレート
３１、４１ シール部材
３２、４２ 連結部材
３２ａ 突起部
４２ａ 複数の開口部
４２ｂ 球
４２ｃ ピストンロッド
４２ｄ ピストン
４２ｅ バネ
４２ｆ パイプ
５ アクチュエータ
８ シリンダブロック
８１ 複数の気筒

Claims (1)

1. 複数の気筒を有するシリンダブロックの上面及び下面に対向配置されると共に、前記シリンダブロックの上面及び下面に形成された開口部をシールするシール部材をそれぞれ有する一対のマスキングプレートと、
   前記一対のマスキングプレートを前記シリンダブロックに押圧するアクチュエータと、を備え、
   前記アクチュエータによって前記一対のマスキングプレートを押圧しつつ、前記シリンダブロック内にエアを充填し、前記シリンダブロックのエアリークを検査するリークテスト装置であって、
   前記一対のマスキングプレートには、互いに向かい合って突出する連結部材がそれぞれ設けられており、
   前記一対のマスキングプレートを前記シリンダブロックに押圧する際に、前記連結部材同士を嵌合することによって、前記一対のマスキングプレート同士を連結する、
   リークテスト装置。

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