JP5912053B2

JP5912053B2 - 締結装置、着脱装置

Info

Publication number: JP5912053B2
Application number: JP2012042810A
Authority: JP
Inventors: 悦夫西村
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013177945A

Description

本発明は、互いにシールされる二つの部材を締結する技術に関する。

例えば、吸気系モジュールにおいて、インテークマニホールド（第一部材）の開口部にスロットル装置（第二部材）を組み込んでボルトにより締結し、接合部分をシール部材により密封する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

また、ボルト等の雄螺子を被固定部材の雄螺子挿入穴に挿入した際に仮固定する技術が知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００４−２３２５９４号公報特開２００６−６４０４６号公報

ボルトによりスロットル装置とインテークマニホールドの連結を締結した後に、メンテナンスや部品交換のために、再びスロットル装置をインテークマニホールドから外す場合、ボルトを緩めても、スロットル装置とインテークマニホールドの間がシール部材により固着されていることがある。インテークマニホールドの開口部にスロットル装置を挿入して組みつける特許文献１のような吸気モジュール構造の場合、この固着を解除するためには大きな力が必要となる。インテークマニホールドに組みつけられるスロットル装置には、スロットルシャフトの端部にスロットルバルブの開度を検知する開度センサが備えられており、開度センサには、電気信号の入出力を行うコネクタが設けられていることから、インテークマニホールドから張り出して備えられることが多い。したがって、固着を解除するには、スロットル装置の開度センサカバー部分を掴んでインテークマニホールドから引き離すことが容易な方法として考えられるが、そうとすると、開度センサカバー部分に応力がかかりセンサのセンシング機能の故障を引き起こしたり、さらに開度センサカバーが変形したり破損したりする虞がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ボルトにより第一部材に締結された第二部材を、ボルトと共に第一部材から外す技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る締結装置は、第一部材と第二部材とを締結する締結装置であって、前記第一部材に設けられた雌螺子部と、前記雌螺子部に螺合される雄螺子部を有し、周方向に係止溝を有する螺子部材と、前記第二部材に設けられ、前記螺子部材を通す貫通孔と、前記第二部材における前記貫通孔の壁面に設けられ、前記貫通孔に挿入される前記螺子部材の前記係止溝に臨む係止孔と、前記係止孔に挿入され、先端が前記係止溝に挿入される係止部材とを備える。

また、本発明に係る着脱装置は、雌螺子部を有する第一部材と、前記雌螺子部に螺合される雄螺子部を有し、周方向に係止溝を有する螺子部材と、前記螺子部材を通す貫通孔と、前記貫通孔の壁面に設けられ、前記貫通孔に挿入される前記螺子部材の前記係止溝に臨む係止孔とを有する第二部材と、前記係止孔に挿入され、先端が前記係止溝に挿入される係止部材とを備える。

本発明によれば、ボルトにより第一部材に締結された第二部材をボルトと共に第一部材から外すことができる。

吸気系モジュールを示す分解斜視図である。スロットル装置及び収容部を示す分解断面図である。スロットル装置及び収容部を示す断面図である。インテークマニホールドを示す正面図である。アクチュエータケースを示す正面図である。螺子部材とアクチュエータケースとインテークマニホールドとの位置関係を示す分解断面図である。螺子部材と介在部と固定部とを示す分解断面図である。螺子部材を示す右側面図である。第一状態における螺子部材と介在部とを示す断面図である。第二状態における螺子部材と介在部と固定部とを示す断面図である。第三状態における螺子部材と介在部と固定部とを示す断面図である。第四状態における螺子部材と介在部と固定部とを示す断面図である。第五状態における螺子部材と介在部と固定部とを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

この実施形態では、本発明の締結装置、着脱装置を内燃機関の吸気系モジュールに適用した場合について説明する。

まず、吸気系モジュールの構造について説明する。

図１は、吸気系モジュールを示す分解斜視図である。吸気系モジュールは、空気の流路を形成するインテークマニホールド１と、インテークマニホールド１の流路に開口した開口部に取り付けられて流路の一部を形成するスロットル装置２と、スロットル装置２を貫通してインテークマニホールド１に締結される螺子部材３ｘ，３ｙとを有する。インテークマニホールド１は、流入する空気を、図示しない内燃機関の複数のシリンダへ分配する。スロットル装置２は、空気の流量を調節する。螺子部材３ｘ，３ｙは、スロットル装置２をインテークマニホールド１へ押圧しながらインテークマニホールド１に固定される。

なお、特許請求の範囲に記載の第一部材は、例えば本実施形態のインテークマニホールド１に対応する。また、特許請求の範囲に記載の第二部材は、例えば本実施形態のスロットル装置２に対応する。

インテークマニホールド１は、上流側が図示しないエアクリーナに連通しており下流側がスロットル装置２の上流側に連通する吸気管１２と、吸気管１２の下流側に設けられておりスロットル装置２の一部を収容している収容部１３と、収容部１３の下流側に設けられており上流側がスロットル装置２の下流側に連通するサージタンク１６と、サージタンク１６に連通しており夫々の下流端が図示しない複数のシリンダの夫々に連通している複数の分配管１７とを有する。

スロットル装置２は、上流側が吸気管１２の下流側に連通し下流側がサージタンク１６の上流側に連通する円筒状のスロットルボデー２３（ボア）と、スロットルボデー２３内でスロットルボデー２３の中心軸に垂直に設けられているスロットルシャフト２４と、スロットルボデー２３内に位置しスロットルシャフト２４に固定されている円板状のバタフライバルブであるスロットルバルブ２５と、スロットルシャフト２４の基端に設けられ内部にアクチュエータを有するアクチュエータケース３２と、アクチュエータケース３２の開口部を覆うように設けられた開度センサを有するセンサカバー３３とを有する。スロットルバルブ２５は、二つのスクリュ（ボルト）によりスロットルシャフト２４に固定されている。

図２は、スロットルボデー２３及び収容部１３を示す分解断面図であり、図３は、スロットルボデー２３が収容部１３内へ挿入された状態におけるスロットルボデー２３及び収容部１３を示す断面図であり、図４は、インテークマニホールド１を示す正面図であり、図５は、アクチュエータケース３２を示す正面図である。ここで、螺子部材３ｘ，３ｙ側から見るインテークマニホールド１及びアクチュエータケース３２の面を正面とする。図２及び図３は、図１に示されたII−II線矢視断面を示す。

スロットルボデー２３が収容部１３内へ挿入される間、スロットルシャフト２４は図１に示されたII−II線上を移動する。

図３に示されたように、スロットルボデー２３が収容部１３内へ挿入された状態において、スロットルボデー２３の管は、吸気管１２及びサージタンク１６に連通する。これにより、エアクリーナから吸気系モジュールへ流入する空気は、吸気管１２、スロットルボデー２３、サージタンク１６、複数の分配管１７の夫々を通って複数のシリンダの夫々へ流出する。

次に、スロットルボデー２３及び収容部１３について説明する。

収容部１３は、スロットルボデー２３が挿入される開口である挿入口１３１と、内壁のうち円筒の内壁面を成しておりスロットルボデー２３の円筒の外壁面を覆っている円筒内壁面１３２と、内壁のうちスロットルボデー２３の上流端に接合する平面である接合内壁面１３４ａと、内壁のうちスロットルボデー２３の下流端に接合する平面である接合内壁面１３４ｂと、接合内壁面１３４ａ内に形成された開口でありスロットルボデー２３の上流端に連通する内壁開口１３６ａと、接合内壁面１３４ｂ内に形成された開口でありスロットルボデー２３の下流端に連通する内壁開口１３６ｂと、スロットルボデー２３の中心軸に対して互いに反対側に設けられており螺子部材３ｘ，３ｙを夫々固定する固定部１９ｘ，１９ｙとを有する。

スロットルボデー２３は、外壁のうち円筒の外壁面を成している円筒外壁面２３２と、外壁のうち上流端に形成された平面であり接合内壁面１３４ａに接合する接合外壁面２３４ａと、外壁のうち下流端に形成された平面であり接合内壁面１３４ｂに接合する接合外壁面２３４ｂと、接合外壁面２３４ａ内に形成された開口であり内壁開口１３６ａに連通する外壁開口２３６ａと、接合外壁面２３４ｂ内に形成された開口であり内壁開口１３６ｂに連通する外壁開口２３６ｂと、接合外壁面２３４ａ内で外壁開口２３６ａの周囲に形成された環状溝２８０ａと、接合外壁面２３４ｂ内で外壁開口２３６ｂの周囲に形成された環状溝２８０ｂと、環状溝２８０ａ内に嵌入されている環状の弾性体であるガスケット２７ａと、環状溝２８０ｂ内に嵌入されている環状の弾性体であるガスケット２７ｂとを有する。

アクチュエータケース３２は、固定部１９ｘ，１９ｙに夫々重なる介在部２９ｘ，２９ｙと、スロットルシャフト２４を回転可能に支持する軸支部５３を有する。介在部２９ｘは、螺子部材３ｘと固定部１９ｘに挟まれて固定され、介在部２９ｙは、螺子部材３ｙと固定部１９ｙに挟まれて固定される。また、アクチュエータケース３２内には図示しないアクチュエータ及び歯車機構が設けられている。このアクチュエータは、スロットルシャフト２４の基端に接続されており、図示しないＥＣＵ（Engine Control Unit）からの指示に従ってスロットルシャフト２４を回転させ、スロットルバルブ２５の開度を変化させることにより、スロットルボデー２３内の空気の流量を調節する。センサカバー３３内には図示しないセンサが設けられている。このセンサは、アクチュエータの制御のためにスロットルバルブ２５の開度を検出してＥＣＵへ送る。

ここで、スロットルシャフト２４を通りスロットルボデー２３の中心軸に垂直な平面を基準面とする。全閉状態のスロットルバルブ２５は、基準面内に若しくは基準面から一定角度内に位置する。また、接合内壁面１３４ａ及び内壁開口１３６ａの形状と、接合内壁面１３４ｂ及び内壁開口１３６ｂの形状とは、基準面について面対称である。同様に、接合外壁面２３４ａ、外壁開口２３６ａ、環状溝２８０ａ、及びガスケット２７ａの形状と、接合外壁面２３４ｂ、外壁開口２３６ｂ、環状溝２８０ｂ、及びガスケット２７ｂの形状とは、基準面について面対称である。

接合内壁面１３４ａと接合内壁面１３４ｂの夫々は、基準面と所定の角度を成す。接合内壁面１３４ａ上の点は、挿入口１３１から収容部１３内部への挿入方向へ向かって、基準面からの距離が徐々に小さくなる。同様に、接合内壁面１３４ｂ上の点は、挿入方向へ向かって、基準面からの距離が徐々に小さくなる。従って、スロットルボデー２３の中心軸方向（空気の流方向）における収容部１３内の空間の長さは、挿入方向へ向かって徐々に短くなっている。この収容部１３内の空間に合わせて、スロットルボデー２３の中心軸方向の長さは、スロットルシャフト２４の基端から先端への挿入方向へ向かって徐々に短くなっている。これにより、円筒状のスロットルボデー２３を接合外壁面２３４ａ，２３４ｂの平面で夫々切断した断面である外壁開口２３６ａ，２３６ｂの形状は多少楕円になる。内壁開口１３６ａ，１３６ｂの形状は、夫々連通する外壁開口２３６ａ，２３６ｂと同一である。

なお、特許請求の範囲に記載の締結装置は、例えば本実施形態の螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとに対応する。

次に、インテークマニホールド１に対してスロットル装置２を着脱する機構について説明する。

図６は、螺子部材３ｘ，３ｙとアクチュエータケース３２とインテークマニホールド１との位置関係を示す分解断面図である。以下、図６と図７と図９〜図１３とは、図１と図４と図５とに示されたVI−VI線矢視断面を示す。このVI−VI線矢視断面は、螺子部材３ｘ，３ｙの中心軸とスロットルシャフト２４の中心軸とを通る。

図７は、螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとを示す分解断面図である。この図７には、アクチュエータケース３２のうち介在部２９ｘのみが示されており、収容部１３のうち固定部１９ｘのみが示されている。螺子部材３ｙと介在部２９ｙと固定部１９ｙとについても、夫々螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘと同様の構造を有する。

固定部１９ｘは、収容部１３から突出している突出部４１と、突出部４１内に固定され、介在部２９ｘ側に開口を有するインサートナット４２を有する。インサートナット４２は、螺子部材３ｘに螺合される雌螺子が形成された雌螺子部４３を有する。

介在部２９ｘは、アクチュエータケース３２から突出している突出部５１と、突出部５１へ取り付けられるピン５２とを有する。突出部５１は、螺子部材３ｘ側から固定部１９ｘ側へ貫通し螺子部材３ｘを導く貫通孔８１と、外周壁から貫通孔８１の内壁へ貫通しピン５２を導く係止孔８２とを有する。ピン５２の長さは、係止孔８２の長さより長い。

螺子部材３ｘは、ボルト３７と、円筒状に形成されておりボルト３７を通してボルト３７に固定されるリング３６とを有する。ボルト３７は、固定部１９ｘの雌螺子部４３に螺合される雄螺子が形成された軸である雄螺子部７１と、工具に係合する頭部７２とを有する。リング３６は、ボルト３７の雄螺子部７１に螺合される雌螺子が形成された雌螺子部６１と、リング３６の外周壁に周方向へ形成された溝である係止溝６２とを有する。雄螺子部７１の軸方向の長さは、リング３６の軸方向の長さより長い。

以後、ボルト３７の先端方向を螺子部材３ｘの挿入方向と呼び、ボルト３７の基端方向を螺子部材３ｘの抜去方向と呼ぶ。

アクチュエータケース３２及びセンサカバー３３の材料は、樹脂である。ボルト３７及びリング３６の材料は、炭素鋼等である。アクチュエータケース３２の材料は、ＰＰＳ−ＧＦ（ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂）等である。インテークマニホールド１の材料は、ＰＡ６−ＧＦ（ガラス繊維強化ポリアミド）等である。インサートナット４２の材料は、真鍮等である。なお、アクチュエータケース３２のうち貫通孔８１の材料が金属であっても良い。また、アクチュエータケース３２のうち係止孔８２の材料が金属であっても良い。

次に、ボルト３７にリング３６を取り付ける方法について説明する。

図８は、螺子部材３ｘを示す右側面図である。ボルト３７の先端をリング３６へ挿入し、工具を用いて締める方向へボルト３７の頭部７２を回転させることにより、ボルト３７の雄螺子部７１は、リング３６の雌螺子部６１に締結される。なお、ボルト３７とリング３６は一体として形成されていても良い。

次に、スロットル装置２をインテークマニホールド１へ取り付けるために、螺子部材３ｘと介在部２９ｘを固定部１９ｘへ取り付ける方法について説明する。

図９は、第一状態における螺子部材３ｘと介在部２９ｘとを示す断面図である。まず、螺子部材３ｘのリング３６を、突出部５１の貫通孔８１内へ挿入する。貫通孔８１内のリング３６は、自由に回転することができる。リング３６が貫通孔８１内に挿入されると、貫通孔８１の内壁上の係止孔８２は、リング３６の係止溝６２上に位置し、係止溝６２に臨む。その後、ピン５２を突出部５１の外から係止孔８２内へ圧入する。ピン５２が係止孔８２内へ圧入されると、ピン５２の先端は、係止孔８２から突出し、リング３６の係止溝６２内へ挿入される。このとき、ピン５２と係止孔８２の間の摩擦力により、ピン５２は係止孔８２に固定される。この状態を第一状態とする。

図１０は、第二状態における螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとを示す断面図である。第一状態の後、スロットル装置２のスロットルボデー２３がインテークマニホールド１の収容部１３内へ挿入されると共に、螺子部材３ｘのボルト３７の先端部が固定部１９ｘのインサートナット４２内へ挿入される。この状態を第二状態とする。

図１１は、第三状態における螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとを示す断面図である。第二状態の後、工具を用いて締める方向へボルト３７の頭部７２を回転させることにより、ボルト３７の雄螺子部７１は、インサートナット４２の雌螺子部４３から挿入方向の推力を受ける。ボルト３７の雄螺子部７１がインサートナット４２の雌螺子部４３へ締結され、介在部２９ｘがボルト３７の頭部７２と固定部１９ｘとの間に挟持されることにより、スロットル装置２がインテークマニホールド１へ固定される。この状態を第三状態とする。

このとき、吸気管１２とスロットルボデー２３は連通してガスケット２７ａにより密封され、スロットルボデー２３とサージタンク１６は連通してガスケット２７ｂにより密封される。

次に、スロットル装置２をインテークマニホールド１から取り外すために、螺子部材３ｘと介在部２９ｘを固定部１９ｘから取り外す方法について説明する。例えば、メンテナンス、部品交換を目的として、スロットル装置２をインテークマニホールド１から取り外す場合がある。

図１２は、第四状態における螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとを示す断面図である。第三状態の後にスロットル装置２をインテークマニホールド１から取り外す場合、工具を用いて緩める方向へボルト３７の頭部７２を回転させることにより、インサートナット４２からボルト３７を緩める。この回転により、ボルト３７の雄螺子部７１は、インサートナット４２の雌螺子部４３から抜去方向の推力を受ける。この推力により、螺子部材３ｘは、介在部２９ｘと固定部１９ｘに対して抜去方向へ移動し、係止溝６２内に挿入されたピン５２は、係止溝６２の挿入方向側の側壁面に当接する。この状態を第四状態とする。

図１３は、第五状態における螺子部材３ｘと介在部２９ｘと固定部１９ｘとを示す断面図である。第四状態の後、更にボルト３７を緩めると、螺子部材３ｘは固定部１９ｘから抜去方向の推力を受け、固定部１９ｘに対して抜去方向へ移動する。このとき、ピン５２が係止溝６２から抜去方向の力を受け、係止孔８２がピン５２から抜去方向の力を受けることにより、介在部２９ｘは螺子部材３ｘと共に抜去方向へ移動する。ここで、係止溝６２は、リング３６の周方向に形成されているため、螺子部材３ｘは、ピン５２に対して自由に回転することができる。これにより、リング３６は、ボルト３７と共に回転し、ボルト３７に締結された状態を保つ。更にボルト３７を緩めると、螺子部材３ｘ及び介在部２９ｘは、固定部１９ｘから外れる。この状態を第五状態とする。

この実施形態によれば、螺子部材３ｘ，３ｙを緩めることにより、螺子部材３ｘと共にスロットル装置２をインテークマニホールド１から取り外すことができる。また、ガスケット２７ａ，２７ｂがインテークマニホールド１及びスロットル装置２に固着している場合であっても、金属部分に比べて強度の低い樹脂部分であるセンサカバー３３などに負荷を与えることなく、スロットル装置２をインテークマニホールド１から取り外すことができる。これにより、スロットル装置２の樹脂部分の変形や破損を防ぐことができる。

なお、特許請求の範囲に記載の係止部材は、例えばピン５２に対応する。なお、係止部材は、柱状の部材であっても良いし、板状の部材であっても良い。また、第二部材に複数の係止孔８２が設けられ、夫々に係止部材が挿入されても良い。

１インテークマニホールド、２スロットル装置、３ｘ，３ｙ螺子部材、１９ｘ，１９ｙ固定部、２３スロットルボデー、２７ａ，２７ｂガスケット、２９ｘ，２９ｙ介在部、３２アクチュエータケース、３３センサカバー、３６リング、３７ボルト、４１突出部、４２インサートナット、４３雌螺子部、５１突出部、５２ピン、５３軸支部、６１雌螺子部、６２係止溝、７１雄螺子部、７２頭部、８１貫通孔、８２係止孔。

Claims

第一部材と第二部材とを締結する締結装置であって、
前記第一部材に設けられた雌螺子部と、
前記雌螺子部に螺合される雄螺子部を有し、周方向に係止溝を有する螺子部材と、
前記第二部材に設けられ、前記螺子部材を通す貫通孔と、
前記第二部材における前記貫通孔の壁面に設けられ、前記貫通孔に挿入される前記螺子部材の前記係止溝に臨む係止孔と、
前記係止孔に挿入され、先端が前記係止溝に挿入される係止部材と
を備え、
前記螺子部材は、前記雄螺子部を有するボルトと、外周壁に前記係止溝が形成され、内周壁に前記雄螺子部に螺合される雌螺子が形成されたリングとを有する締結装置。
雌螺子部を有する第一部材と、
前記雌螺子部に螺合される雄螺子部を有し、周方向に係止溝を有する螺子部材と、
前記螺子部材を通す貫通孔と、前記貫通孔の壁面に設けられ、前記貫通孔に挿入される前記螺子部材の前記係止溝に臨む係止孔とを有する第二部材と、
前記係止孔に挿入され、先端が前記係止溝に挿入される係止部材と
を備え、
前記螺子部材は、前記雄螺子部を有するボルトと、外周壁に前記係止溝が形成され、内周壁に前記雄螺子部に螺合される雌螺子が形成されたリングとを有する着脱装置。