JP4515313B2 - 締結機構及びその締結機構により締結された構造体 - Google Patents

Description

本発明は、起振源を有する第１の被締結部材と、第２の被締結部材とを締結するための制振性を有する締結機構及びその締結機構により締結された構造体に関する。前記構造体としては、例えば、内燃機関のシリンダヘッド（第１の被締結部材）と、内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー（第２の被締結部材）とを締結した構造体が挙げられる。その場合、動弁機構が起振源となる。

図１４は、従来の内燃機関の動弁室付近を示す要部縦断面図である。図１４に示すように、従来の内燃機関１００では、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との間に形成された動弁室１３０には、バルブ１４０を駆動する動弁機構１５０が配置されている。動弁機構１５０は、図示しないカムホルダを介して、シリンダヘッド１２０に取り付けられている。また、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との結合部分には、動弁室１３０に充満している潤滑オイルのミストが外部に漏れないように、動弁室１３０を密閉するためのシール部材１６０が介装されている。

従来は、ボルト１７０を使用して、第１の被締結部材であるシリンダヘッド１２０と、第２の被締結部材であるシリンダヘッドカバー１１０とを締結していた。具体的には、シリンダヘッドカバー１１０に形成された挿通孔１１１を挿通させたボルト１７０のネジ部１７１を、シリンダヘッド１２０に形成された雌ねじ１２１に螺合させた後、ボルト１７０の頭部１７２を回転させることにより、シリンダヘッドカバー１１０をシリンダヘッド１２０に締結していた。

動弁機構１５０の作動時には、動弁機構１５０で発生した振動が、シリンダヘッド１２０とボルト１７０を介してシリンダヘッドカバー１１０に伝達される。このとき、シリンダヘッドカバー１１０とボルト１７０との間に隙間が生じると、シリンダヘッドカバー１１０ががたつき、騒音が発生する。特に、シリンダヘッドカバー１１０の剛性が低い場合は騒音が発生し易い。また、シリンダヘッドカバー１１０の固有振動数が振動成分のｎ倍の場合は、振動が増幅されるため、大きな騒音が発生する。

そのため、従来は、シリンダヘッドカバー１１０とボルト１７０との間に、例えば、ゴム、樹脂材料、マグネシウム合金などの自己減衰性（吸振性）を有する制振部材１８０を介装させることにより、ボルト１７０からシリンダヘッドカバー１１０に伝達される振動を減衰させていた。あるいは、シリンダヘッドカバー１１０自体の肉厚を厚くし、剛性を上げることにより、シリンダヘッドカバー１１０の固有振動数を上昇させ、騒音を抑制していた。なお、ここでは、内燃機関の場合について説明したが、起振源を有する他の機械の場合も同様である。

なお、動弁機構の作動時に発生する振動を抑制することを目的とした従来技術としては、特許文献１に開示されているものがある。この従来技術は、有頂円筒形をなすタペット本体と、その頂壁の上面の凹孔内に嵌合されたシムとからなる内燃機関用タペットにおいて、タペット本体やシムの振動を吸収して、タペットより発する騒音を低減させることを目的としたものであって、前記タペット本体における頂壁とシムとの対向面の少なくともいずれか一方に、粘弾性材の上下の面に基板と拘束板が螺着された制振合板を、基板側を頂壁又はシムに固着して設けている。
特開２０００−４５７１８号公報（段落００１３〜００１８、図１）

図１４に示した従来の内燃機関１００では、制振部材１８０としてゴムを用いた場合は、振動伝達の程度を減らそうとすると、ゴムの量が増加するため、シリンダヘッドカバー１１０をシリンダヘッド１２０に締結する機構が大型化するという問題があった。また、制振部材１８０として樹脂材料やマグネシウム合金を用いた場合は、樹脂材料とマグネシウム合金はクリープ性を有するため、長期の使用によって締結の強度が低くなるという問題があった。さらに、例えばゴム材料から成る制振部材１８０やシール部材１６０が劣化してへたりが生じた場合は、制振部材１８０のシリンダヘッドカバー１１０に対する面圧やシール部材１６０のシリンダヘッドカバー１１０及びシリンダヘッド１２０に対する面圧が低くなり、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との結合部分に隙間が生じるため、シリンダヘッドカバー１１０ががたつき、騒音が発生するという問題や、前記隙間から油が漏れるという問題が起こる。

そこで、本発明の課題は、起振源を有する第１の被締結部材と、第２の被締結部材とを締結するための機構であって、小型、高強度で、かつ高い制振性を有する締結機構を提供することにある。また、本発明の他の課題は、第１の被締結部材と第２の被締結部材との結合部分にシール部材が介装されている場合に、第１の被締結部材と第２の被締結部材との結合部分にがたつきが生じることのない締結機構を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明に係る締結機構（１）は、第１の被締結部材（５０）に形成された雌ねじ部（５１）ねじ込まれる第１のねじ軸（１１）と、第２の被締結部材（６０）に形成された貫通孔（６１）に挿通される第２のねじ軸（１２）とを引張ばね体（１３）により連結してなるスプリングボルト（１０）と、第２の被締結部材（６０）の外面側に係止され、貫通孔（６１）を通過した第２のねじ軸（１２）を摺動自在かつ回動不能に保持するワッシャ（３０）と、ワッシャ（３０）の外面側で第２のねじ軸（１２）に螺合するナット（２０）とを備えている（図１参照）。

このように構成された締結機構（１）により第１の被締結部材（５０）と第２の被締結部材（６０）とを締結する際は、まず、第１のネジ軸（１１）を第１の被締結部材（５０）に形成された雌ねじ部（５１）に螺合させた後（図４参照）、第２のネジ軸（１２）を第２の被締結部材（６０）に形成された貫通孔（６１）を挿通させる。次に、図示しない締付工具でナット（２０）を回転させることにより、第２のネジ軸（１２）にナット（２０）を螺合させる（図５及び図６参照）。

この締結機構（１）は、引張ばね体（１３）の引張力で、弾性シール（３１）を介して第２の被締結部材（６０）の外面側に係止されているワッシャ（３０）を、第１の被締結部材（５０）の方向に引っ張ることにより、第１の被締結部材（５０）と第２の被締結部材（６０）とを締結することができる（図６参照）。また、この締結機構（１）は、第１の被締結部材（５０）から締結機構（１）を介して第２の被締結部材（６０）に伝達される振動を、スプリングボルト（１０）の引張ばね体（１３）が弾性変形することにより減衰させることができる（図７参照）。

ワッシャ（３０）の外側面には、固定用治具（又は工具）と係合する係止面（３０ａ・３０ａ）が形成されている（図２参照）。このことにより、締結時に、図示しない締付工具でワッシャ３０の係止面３０ａ・３０ａの位置を固定することで、第２のネジ軸（１２）を回り止めすることができる。その結果、締結時に、スプリングボルト１０が捩れるのを防止できる。なお、引張ばね体（１３）としては、引張りコイルばね（図１参照）や、くの字状に折り曲げられた部分を有する棒状に形成されたばねを用いることができる（図３参照）。

また、ワッシャ（３０）と第２の被締結部材（６０）との間には、弾性シール（３１）が介装される。この弾性シール（３１）は、第２の被締結部材（６０）に形成された挿通孔（６１）と第２のネジ軸（１２）との隙間をシールする（図６参照）。この弾性シール（３１）は、引張ばね体（１３）の引張力によって、常時、第１の被締結部材（５０）の方向に引張られているので、弾性シール（３１）が劣化してへたりが生じた場合でも、弾性シール（３１）の第２の被締結部材（６０）に対する面圧を高く保つことができる。同様に、第１の被締結部材（５０）と第２の被締結部材（６０）との結合部分に介装されているシール部材（図８の１６０）が劣化してへたりが生じた場合でも、シール部材（１６０）の第１の被締結部材（５０）及び第２の被締結部材（６０）に対する面圧を高く保つことができる。したがって、第１の被締結部材（５０）と第２の被締結部材（６０）との結合部分に隙間が生じ、第２の被締結部材（６０）ががたつくことを防止できる。

さらに、弾性シール（３１）は、ワッシャ（３０）に対して回動不能に取り付けられ、第２のねじ軸（１２）を摺動自在かつ回動不能に保持する（図５参照）。このことにより、締結時に、図示しない固定用治具でワッシャ（３０）の係止面（３０ａ・３０ａ）の位置を固定することで、第２のネジ軸（１２）の回り止めをすることができる。

第１のねじ軸（１１）には、締付工具が係合する係合面が形成されている（図１及び図４参照）。このことにより、締結時に、第１のねじ軸（１１）が基部（１１ａ）に形成された係合面に図示しない締結工具を係合させることで、第１のねじ軸１１（１１）の基部１２ａを容易に回転させることができる。

この締結機構（１）により締結された、第２の被締結部材と第１の被締結部材とから成る構造体としては、例えば、内燃機関のシリンダヘッド（第１の被締結部材）と、内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー（第２の被締結部材）とを締結した構造体が挙げられる。この場合、動弁機構が起振源となる。なお、前記内燃機関としては、カムの回転をバルブに伝達するロッカーアームを含んでいるものが挙げられる。さらに、前記動弁機構としては、バルブのリフト量を変化させるように構成されているものや、バルブのリフト量を連続的に変化させるように構成されているものが挙げられる。これらの可変動弁の構造を採用した動弁機構では、可動部材の数が多くなるため、制振が難しくなる。これに対し、可動部材が多い動弁機構に本発明の締結機構（１）を適用した場合は、スプリングボルト（１０）の引張ばね体（１３）が弾性変形して可動部材で発生した振動を減衰させることにより、騒音の低減を図ることができる。このように、本発明を可動部材が多い動弁機構に適用した場合、効果は顕著である。

本発明によれば、起振源を有する第１の被締結部材と第２の被締結部材とを締結するための機構であって、小型、高強度で、かつ高い制振性を有する締結機構を提供することができる。また、本発明によれば、第１の被締結部材と第２の被締結部材との結合部分にシール部材が介装されている場合に、第１の被締結部材と第２の被締結部材との結合部分にがたつきが生じることのない締結機構を提供することができる。

以下、本発明に係る締結機構及びその締結機構により締結された構造体について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、初めに、締結機構について説明し、次に、この締結機構により締結された構造体について説明する。

（締結機構）
まず、図１〜図７を参照しながら、本発明に係る締結機構について説明する。図１は、本発明に係る締結機構１を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示した締結機構１に含まれるワッシャ３０を示す拡大斜視図であり、（ａ）はワッシャ３０を上方から見た図、（ｂ）はワッシャ３０を下方から見た図である。また、図３は、本発明に係る締結機構の変形例を示す斜視図である。

図１に示す締結機構１は、起振源を有する第１の被締結部材と、第２の被締結部材と締結するための機構であり、スプリングボルト１０と、ナット２０と、ワッシャ３０とを備えている。本実施形態では、第１の被締結部材としては内燃機関のシリンダヘッド、第２の被締結部材としては内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバーを想定している。

スプリングボルト１０は、第１の被締結部材５０に形成された雌ねじ部５１ねじ込まれる第１のねじ軸１１と、第２の被締結部材６０に形成された貫通孔６１に挿通される第２のねじ軸１２と、第１のねじ軸１１と第２のねじ軸１２とを連結する引張ばね体１３とから成る。

第１のねじ軸１１は、六角柱状の基部１１ａと、その基部１１ａから垂直に延びるねじ部１１ｂとから成る。基部１１ａには、締結時に、締付工具が係合する係合面が形成されている。なお、基部１１ａの形状は特に限定されるものではなく、第１の被締結部材に第１のねじ軸１１を螺着させる際に、締付工具を係合させて回転させることができる形状であればよい。

第２のねじ軸１２は、略円柱状の基部１２ａと、その基部１２ａから垂直に延びるねじ部１２ｂとから成る。基部１２ａの側面には、回り止め用の平行面（係止面）１２ｃ・１２ｃが形成されている。

引張ばね体１３としては、引張りコイルばねを用いることができる。この引張ばね体１３は、自体の引張力により、第２の被締結部材６０を第１の被締結部材５０に引き付ける（詳細については図６を参照しつつ後述する）。また、引張ばね体１３は、締結後、自体の弾性変形により、第１の被締結部材５０から締結機構１を介して第２の被締結部材６０に伝達される振動を減衰させる（詳細については図７を参照しつつ後述する）。なお、引張ばね体１３は、振動の減衰性を高めるために、ばね定数の小さい部材（変形し易い部材）であることが好ましい。

ナット２０は、締結時に、スプリングボルト１０の第２のねじ軸１２と螺合する。本実施形態では、ナット２０としては、袋ナット２０を用いている。なお、ナット２０の種類及び形状は、特に限定されるものではない。

ワッシャ３０は、締結時に、第２の被締結部材６０の外面側に係止され、第２の被締結部材６０の貫通孔６１を通過した第２のねじ軸１２を摺動自在かつ回動不能不能に保持する。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、このワッシャ３０の外側面には、締結時に、固定用治具（又は工具）と係合する、回り止め用の平行面（係止面）３０ａ・３０ａが形成されている。

弾性シール３１は、ワッシャ３０と第２の被締結部材６０との間に介装される。弾性シール３１は、ワッシャ３０に対して回動不能に取り付けられており、第２のねじ軸１２を摺動自在かつ回動不能に保持する（図５及び図６参照）。この弾性シール３１は、ゴムや樹脂などを素材とする弾性体であり、第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とを締結した際に、第２の被締結部材６０に形成された貫通孔６１と第２のねじ軸１２の基部１２ａとの隙間をシールする（図６参照）。

ワッシャ３０及び弾性シール３１は、締結時に、第２のねじ軸１２の基部１２ａに形成された平行面１２ｃ・１２ｃと係合して、基部１２ａを回り止めする（図５及び図６参照）。そのため、ワッシャ３０及び弾性シール３１には、平行面１２ｃ・１２ｃと係合する係合孔３０ｂ及び３１ａが形成されている。嵌合孔３０ｂ及び３１ａは、第２のねじ軸１２の基部１２ａの周面と略同一の形状に形成される。

締結時には、第１のねじ軸１１と第１の被締結部材５０との間に、ワッシャ４０が介装される。本実施形態では、ワッシャ４０としては、平板状の丸座金を用いている。なお、ワッシャ４０の種類及び形状は、特に限定されるものではない。

なお、本実施形態では、スプリングボルト１０の引張ばね体としては、引張りコイルばねを用いているが、図３に示すように、引張りコイルばねの代わりに、くの字状に折り曲げられた部分を有する棒状に形成された（ジグザグ状に折れ曲がった）引張ばね体１３´を用いることもできる。この引張ばね体１３´は、図１に示した引張ばね体１３と同様に、自体の引張力により、第２の被締結部材を第１の被締結部材に引き付ける。また、この引張ばね体１３´は、締結後、自体の弾性変形により、第１の被締結部材から締結機構１を介して第２の被締結部材に伝達される振動を減衰させることができる。なお、この引張ばね体１３´は、要は、引張力で伸張方向に弾性変形するものであれば良く、屈曲部のばねの数はいくつでも良い。

このように構成された締結機構１で第１の被締結部材と第２の被締結部材とを締結する際は、まず、図４に示すように、スプリングボルト１０の第１のねじ軸１１のねじ部１１ｂを、第１の被締結部材５０に形成された雌ねじ部５１に螺合させる。第１のねじ軸１１と第１の被締結部材５０との間には、ワッシャ４０を介装する。その後、図示しない締結工具で第１のねじ軸１１の基部１２ａを回転させて、第１のねじ軸１１を第１の被締結部材５０に螺着させる。このことにより、スプリングボルト１０を、第１の被締結部材５０に固着する。

続いて、スプリングボルト１０の第２のねじ軸１２を、第１の被締結部材５０側から第２の被締結部材６０に形成された貫通孔６１を挿通させる。なお、スプリングボルト１０は、既に第１の被締結部材５０に固定されているので、第２のねじ軸１２を貫通孔６１に挿通させることは容易である。

次に、図５に示すように、第２のねじ軸１２に、弾性シール３１、ワッシャ３０及びナット２０を順に取り付ける。このとき、第２のねじ軸１２の基部１２ａは、基部１２ａに形成された平行面１２ｃ・１２ｃが弾性シール３１の係合孔３１ａと係合することにより回り止めされる。また、第２のねじ軸１２のねじ部１２ｂの先端は、ワッシャ３０の係合孔３０ｂから突出し、ナット２０の内部に形成された雌ねじ部２１に入った状態となる。なお、弾性シール３１は、第２の被締結部材６０の上面と当接した状態となる。

そして、図示しない固定用治具でワッシャ３０の係止面３０ａ・３０ａの位置を固定して第２のねじ軸１２の回り止めをしつつ、図示しない締付工具でナット２０を回転させることにより、第２のねじ軸１２にナット２０を螺合させる。このとき、第２のねじ軸１２の基部１２ａは弾性シール３１の係合孔３１ａにより回り止めされているので、締結時に、スプリングボルト１０が捩れることはない。

ねじ部１２ｂに螺合されたナット２０を回転させると、第２のねじ軸１２は、ナット２０との螺合によって引き上げられる（図６参照）。このとき、引張ばね体１３は、第２のねじ軸１２に引っ張られて延びるので、引張ばね体１３にはさらなる引張力が発生する。そして、ナット２０をさらに回転させると、図６に示すように、第２のねじ軸１２の基部１２ａの周面がワッシャ３０の係合孔３０ｂと金属接触した状態で、ねじ部１２ｂとナット２０が螺合される。したがって、ナット２０はねじ部１２ｂに強固に螺合される。

以上のようにして、第２のねじ軸１２のねじ部１２ｂにナット２０を螺合させると、締結機構１は、引張ばね体１３の引張力で、弾性シール３１を介して第２の被締結部材６０の外面側に係止されているワッシャ３０を、第１の被締結部材５０の方向に引っ張ることにより、第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とを締結する。そして、この締結機構１は、締結後、第１の被締結部材５０から締結機構１を介して第２の被締結部材６０に伝達される振動を、スプリングボルト１０の引張ばね体１３が弾性変形することにより減衰させる（図７参照）。

第１の被締結部材と第２の被締結部材とを締結したとき、ワッシャ３０と第２の被締結部材６０との間に介装された弾性シール３１は、第２の被締結部材６０に形成された挿通孔６１と第２のねじ軸１２の基部１２ａとの隙間をシールし、前記隙間から動弁室の油が外部に漏れることを防止する。また、弾性シール３１の係合孔３１ａは、第２のねじ軸１２の基部１２ａの周面と密着し、係合孔３１ａと基部１２ａとの間から動弁室の油が外部に漏れることを防止する。

弾性シール３１は、締結時、引張ばね体１３の引張力によりたわむ。従来は、シール部材のたわみのみでシール部材の第２の被締結部材に対する面圧を出していたので、第１の被締結部材と第２の被締結部材との締結は、本来締結に必要な力よりも大きな力で行っていた。そのため、従来は、ＮＶＨ（騒音、振動、ハーシュネス）性能が低かった。これに対して、本発明では、引張ばね体１３の引張力により、弾性シール３１の面圧を出すため、第１の被締結部材と第２の被締結部材との締結を必要以上に大きな力で行う必要がない。したがって、本発明によれば、ＮＶＨ性能を高めることができる。

また、弾性シール３１は、引張ばね体１３の引張力によって、常時、第１の被締結部材５０の方向に引張られているので、弾性シール３１が劣化してへたりが生じた場合でも、弾性シール３１の第２の被締結部材６０に対する面圧を高く保つことができる。同様に、第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０との結合部分に介装されているシール部材１６０（図８参照）が劣化してへたりが生じた場合でも、シール部材１６０の第１の被締結部材５０及び第２の被締結部材６０に対する面圧を高く保つことができる。したがって、第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０との結合部分に隙間が生じ、第２の被締結部材６０ががたつくことを防止できる。即ち、第２の被締結部材６０のがたつきによる騒音の発生や、前記隙間からの油漏れを防げる。

また、スプリングボルト１０の素材を制振合金とすることにより、振動の減衰性をさらに高めることができる。制振合金としては、例えば、Ｍｎ−Ｃｕ系やＦｅ−Ａｌ系などの制振合金を使用することができる。これらの制振合金は、ゴムと同等の高い制振性を有している。なお、制振合金は、前記したＭｎ−Ｃｕ系やＦｅ−Ａｌ系の制振合金に限定されるものではなく、必要とされる強度及び制振性を有するものであれば様々な制振合金を使用することが可能である。

次に、本発明に係る締結機構により締結された、第１の被締結部材と第２の被締結部材とから成る構造体について、図８〜図１２を参照して説明する。ここでは、内燃機関のシリンダヘッド（第１の被締結部材）と、内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー（第２の被締結部材）とを締結した構造体について説明する。なお、図１４に示した従来の内燃機関１００と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

図８に示す構造体７０は、内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０とを、図１に示した締結機構１により締結したものである。この構造体７０では、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との間に形成された動弁室１３０に配置されている動弁機構１５０で発生した振動が、シリンダヘッド１２０と締結機構１を介してシリンダヘッドカバー１１０に伝達されるが、締結機構１の引張ばね体１３が弾性変形することにより前記振動を減衰させることができる（図７参照）。したがって、シリンダヘッド１２０からシリンダヘッドカバー１１０への振動伝達を抑制することができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。

また、図８に示すように、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との結合部に介装されているゴム材料から成るシール部材１６０が劣化してへたりが生じた場合でも、スプリングボルト１０の引張ばね体１３の引張力により、シール部材１６０のシリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０に対する面圧を高く保つことができる。したがって、シリンダヘッドカバー１１０とシリンダヘッド１２０との結合部分に隙間が生じ、シリンダヘッドカバー１１０ががたつくことを防止できる。また、シール部材１６０の密封性を維持することができる。

なお、動弁機構としては、バルブ１４０のリフト量を変化させるように構成されている動弁機構８０（図９及び図１０参照）や、バルブ１４０のリフト量を連続的に変化させるように構成されている動弁機構９０（図１１及び図１２参照）が挙げられる。

図９は動弁機構８０を示す部分破断側面図であり、図１０は、動弁機構８０の構造を説明するための図である。図９及び図１０を参照して、動弁機構８０について簡単に説明すると、カムシャフト８１には、作動角及びバルブ１４０のリフト量が相対的に小さい２つの低速カム８２ａ・８２ｂと、作動角及びバルブ１４０のリフト量が相対的に大きい１つの高速カム８３とが、２つの低速カム８２ａ・８２ｂ間に１つの高速カム８３を挟んだ態様で、互いに隣接して一体形成されている。そして、ロッカーシャフト８４には、低速カム及び高速カムにそれぞれ対応した３つのロッカーアーム８５ａ・８５ｂ・８６が互いに隣接して揺動自在にかつ相対角変位可能に枢支されている。また、ロッカーシャフト８４の軸線と平行に形成されたガイド孔８７内には、ロッカーアーム８５ａ・８５ｂ・８６間の連結・非連結を切り替えるための連結ピン８８が収容されており、ロッカーシャフト８４内に形成された油路８９から連結ピン８８へ油圧を供給することにより連結ピン８８を油圧作動させて、バルブ１４０の駆動に使用するロッカーアームを選択するように構成されている。なお、この動弁機構８０の詳細については、特願２０００−３８８４１０号を参照されたい。

このように構成された動弁機構８０では、バルブの駆動に使用するロッカーアームを切り替えた瞬間に、大きな振動（カムとロッカーアーム、又はロッカーアームとバルブが衝突することにより生じる振動）が発生する。しかし、その振動をスプリングボルト１０の引張ばね体１３（図７参照）が変形することにより減衰させることができる。したがって、シリンダヘッドからシリンダヘッドカバーへの振動伝達を抑制することができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。

図１１は動弁機構９０を示す部分破断側面図であり、図１２は、動弁機構９０の構造を説明するための図である。図１１及び図１２を参照して、動弁機構９０について簡単に説明すると、カム９１の回転をバルブ１４０に伝達するためのロッカーアーム９２は、その上部及び下部には二股が形成されている。ロッカーアーム９２の上部二股には、カム当接部であるローラフォロワ９３と共に、アッパーピン９４によりアッパーリンク９５の一端が連結されている。また、下部二股には、ロアーピン９６によりロアーリンク９７の一端が連結されている。そして、アッパーリンク９５の他端は図示しないカムホルダに固定されたロッカーアームシャフト９８に枢支されており、ロアーリンク９７の他端はクランク部材のクランクピン９９に枢支されている。また、ロッカーアーム９２には、バルブ１４０のステムエンド１４１と当接するアジャストボルト１４２が設けられている。

この動弁機構９０は、カム９１がローラフォロワ９３と当接した際に、ロッカーアームシャフト９８を中心にしてロッカーアーム９２が揺動することにより、バルブ１４０を開弁させる。このとき、図示しないアクチュエータでクランクピン９９の位置を移動させて、ロアーリンク９７の位置を無段階に連続変化させ、ロッカーアーム９２の回転中心を変化させることにより、バルブ１４０のリフト量を連続的に変化させることができる。なお、この動弁機構９０の詳細については、本出願人により既に提案されている特願２００２−１９６８７２号又は特願２００３−１５７７７４号を参照されたい。

このように構成された動弁機構９０では、ロッカーアーム９２の回転中心が頻繁に変化するのに伴い、モーメントが大きく変化する。そのため、ロッカーアーム９２におけるカム当接部（ローラフォロワ９３）とバルブ当接部（ステムエンド１４１）にかかる荷重もまた大きく変化するので、発生する振動が大きくなる。しかし、その振動をスプリングボルト１０の引張ばね体１３（図７参照）が変形することにより減衰させることができる。したがって、シリンダヘッドからシリンダヘッドカバーへの振動伝達を抑制することができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。

次に、シリンダヘッドカバーの素材に制振合金を用いた場合と、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの結合部分に介装されるシール部材の素材に制振合金を用いた場合と、ボルトの素材に制振合金を用いた場合とについて、図１３を参照して説明する。なお、図１４に示した従来の内燃機関１００と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１３では、３つの場合を同時に図示しているが、これら３つの場合は、それぞれ別々に実施することができる。

図１３に示す構造体７１では、シリンダヘッドカバー７２の素材に制振合金を用いている。制振合金は、減衰率で０．０５％以上のものを用いる。また、制振合金は、軟鋼と同等の機械強度を持つものを用いる。このように、シリンダヘッドカバー７２の素材に制振合金を用いると、シリンダヘッド１２０からシリンダヘッドカバー７２に伝達された振動を、シリンダヘッドカバー７２自体で減衰させることができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。

また、図１３に示す構造体７１では、シール部材７３の素材に制振合金を用いている。制振合金は、減衰率で０．０５％以上のものを用いる。このように、シール部材７３の素材に制振合金を用いると、シリンダヘッド１２０からシール部材７３を介してシリンダヘッドカバーに伝達される振動を、シール部材７３自体で減衰させることができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。また、シール部材７３を制振合金から形成すると、シール部材７３が劣化してへたりが生じることがないので、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッド１２０との結合部分に隙間が生じ、シリンダヘッドカバーががたつくことを防止できる。その結果、シリンダヘッドカバー上に、例えば回転角センサーなどの精密な位置決めを必要とする部品を取り付けることが可能となる。

さらに、図１３に示す構造体７１では、ボルト７４の素材に制振合金を用いている。制振合金は、減衰率で０．０５％以上のものを用いる。このように、ボルト７４の素材に制振合金を用いると、シリンダヘッド１２０からボルト７４を介してシリンダヘッドカバーに伝達される振動を、ボルト７４自体で減衰させることができる。その結果、騒音の低減を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、構造体としては、内燃機関のシリンダヘッド（第１の被締結部材）と、内燃機関の動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー（第２の被締結部材）とを締結した構造体を想定しているが、構造体は、内燃機関に限らず、起振源を有する他の機械とすることもできる。

本発明に係る締結機構１を示す分解斜視図である。 図１に示した締結機構１に含まれるワッシャ３０を示す拡大斜視図であり、（ａ）はワッシャ３０を上方から見た図、（ｂ）はワッシャ３０を下方から見た図である。 本発明に係る締結機構の変形例を示す斜視図であり、図１に対応する図である。 締結機構１により第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とを締結する手順を説明するための図であり、スプリングボルト１０の第１のねじ軸１１を第１の被締結部材５０に固着させた状態を示している。 締結機構１により第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とを締結する手順を説明するための図であり、スプリングボルト１０の第１ねじ１１に、シール部材３１、ワッシャ３０及びナット２０を順に取り付けた状態を示している。 締結機構１により第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とを締結する手順を説明するための図であり、締結後の状態を示している。 締結後、スプリングボルト１０の引張ばね体１３が弾性変形した状態を示す図である。 締結機構１により締結された第１の被締結部材５０と第２の被締結部材６０とから成る構造体７０を示す図である。 動弁機構８０の構造を説明するための図である。 動弁機構８０の構造を説明するための図である。 動弁機構９０の構造を説明するための図である。 動弁機構９０の構造を説明するための図である。 シリンダヘッドカバー、シール部材及びボルトを制振合金から形成した例場合を示す図である。 従来の内燃機関の動弁室付近を示す要部縦断面図である。

符号の説明

１ 締結機構
１０ スプリングボルト
１１ 第１のねじ軸
１２ 第２のねじ軸
１３ 引張ばね体
２０ ナット
３０ ワッシャ
５０ 第１の被締結部材
６０ 第２の被締結部材

Claims (11)

1. 第１の被締結部材にねじ込まれる第１のねじ軸と、第２の被締結部材に形成された貫通孔に挿通される第２のねじ軸とを引張ばね体により連結してなるスプリングボルトと、
   前記第２の被締結部材の外面側に係止され、前記貫通孔を通過した前記第２のねじ軸を摺動自在かつ回動不能に保持するワッシャと、
   前記ワッシャの外面側で前記第２のねじ軸に螺合するナットとを備え、前記ワッシャの外側面には、固定用治具又は工具と係合する係止面が形成されていることを特徴とする締結機構。
2. 前記引張ばね体は、引張りコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の締結機構。
3. 前記引張ばね体は、くの字状に折り曲げられた部分を有する棒状に形成されたばねである特徴とする請求項１に記載の締結機構。
4. 前記ワッシャと前記第２の被締結部材との間に弾性シールが介装されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の締結機構。
5. 前記弾性シールは、前記ワッシャに対して回動不能に取り付けられ、前記第２のねじ軸を摺動自在かつ回動不能に保持することを特徴とする請求項４に記載の締結機構。
6. 前記第１のねじ軸には、締付工具が係合する係合面が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の締結機構。
7. 第１の被締結部材と第２の被締結部材とから成り、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の締結機構により締結された構造体であって、
   前記第１の被締結部材は起振源を有していることを特徴とする構造体。
8. 前記第１の被締結部材は内燃機関のシリンダヘッドであり、前記第２の被締結部材は前記内燃機関の動弁機構を覆うカムカバーであることを特徴とする請求項７に記載の構造体。
9. 前記内燃機関は、
   カムに当接するカム当接部とバルブに当接するバルブ当接部とを有するロッカーアームを備えており、
   カムの回転に基づいて前記ロッカーアームが揺動することによりバルブを開閉駆動するように構成された動弁機構を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
10. 前記動弁機構は、
    一つのロッカーシャフト上に互いに隣接して揺動自在にかつ相対角変位可能に枢支され、バルブのリフト量が互いに異なる複数のロッカーアームと、
    前記複数のロッカーアーム同士間の連結・非連結を切り換えるべく油圧作動する連結ピンとを備えており、
    前記連結ピンを油圧作動させて使用するロッカーアームを選択することにより、バルブのリフト量を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の構造体。
11. 前記動弁機構は、
    一端部がロッカーアームに第１支点で枢支されて他端部がエンジン本体に第２支点で枢支された第１リンクと、一端部がロッカーアームに第３支点で枢支されて他端部がエンジン本体に第４支点で枢支された第２リンクと、前記第１及び第２リンクの少なくとも一方のリンクにおける他端部を枢支する支点を、カムの回転軸線と平行な軸線まわりに誘導させるクランク部材とを備えており、
    前記クランク部材で前記ロッカーアームの回転中心を変化させることにより、バルブのリフト量を連続的に変化させるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の構造体。

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