JP6234830B2 - 部材の結合構造 - Google Patents

Description

本発明は、一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造に関する。

車両等に搭載される内燃機関は、複数の気筒を包有するシリンダブロックの下部にクランクケース及びオイルパンを、上部にシリンダヘッドを剛結し、前方からタイミングチェーンカバーを装着するとともに、上方からシリンダヘッドカバーを装着する構成をとることが多い（例えば、下記特許文献を参照）。

特開２０１１−２０２７４３号公報

タイミングチェーンカバーにシリンダヘッドカバーが上方から被さる場合、タイミングチェーンカバーの上縁部とシリンダヘッドカバーの前縁部との間にガスケットを介在させた状態で両者を締結することがある。

燃費性能等に対する要求の高まりにより、近時の内燃機関においては、これに付随する各種装置、例えば吸排気バルブの開閉タイミングを可変制御するための可変バルブタイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等が大形化しつつある。特に、電動モータを駆動源としてカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させるモータドライブＶＶＴでは、モータの体格が大きい。故に、当該モータと係合するタイミングチェーンカバーの上縁を、一部が上方に突出した非直線状に成形する必要がある。これは、タイミングチェーンカバーとシリンダヘッドカバーとの間のシールラインが非直線化することを意味する。

図６に、タイミングチェーンカバー１ｘとシリンダヘッドカバー２ｘとの間のシールラインを例示する。タイミングチェーンカバー１ｘの上縁部及びシリンダヘッドカバー２ｘの前縁部にはそれぞれ、略水平方向に延びるとともに互いに垂直方向にずれている二つの平坦縁１１ｘ、１２ｘ、２１ｘ、２２ｘと、両部材１、２の外側部に位置する斜縁１３ｘ、１４ｘ、２３ｘ、２４ｘと、二つの平坦縁１１ｘ、１２ｘ、２１ｘ、２２ｘを連接するように連なる斜縁１５ｘ、２５ｘとが形成されている。図中左方の平坦縁１１ｘ、２１ｘが右方の平坦縁１２ｘ、２２ｘよりも上方に偏倚しているのは、図中左方に所在する吸気カムシャフトに組み付けられるモータドライブＶＶＴのモータとシリンダヘッドカバー２ｘとの干渉を避ける意図である。

ガスケット３ｘは、両部材１ｘ、２ｘにより挟み付けられて圧縮されながら、両部材１ｘ、２ｘ間をシールする。このガスケット３ｘは、両部材１ｘ、２ｘのうちの一方、例えばシリンダヘッドカバー２ｘに予め接着している。

ガスケット３ｘの略全域を均等に挟圧するためには、平坦縁１１ｘと平坦縁２１ｘとの間の距離ｄ１ｘ、平坦縁１２ｘと平坦縁２２ｘとの間の距離ｄ２ｘ、斜縁１３ｘと斜縁２３ｘとの間の距離ｄ３ｘ、斜縁１４ｘと斜縁２４ｘとの間の距離ｄ４ｘ、並びに斜縁１５ｘと斜縁２５ｘとの間の距離ｄ５ｘが、全て等しくなくてはならない。そのため、タイミングチェーンカバー１ｘに対してシリンダヘッドカバー２ｘを接近させる過程では、図７に示すように、平坦縁１１ｘ、１２ｘよりも先に斜縁１３ｘ、１４ｘ、１５ｘがガスケット３ｘに接触する。

そして、斜縁１３ｘ、１４ｘ、２３ｘ、２４ｘの垂直方向に対する傾斜角度が、斜縁１５ｘ、２５ｘの垂直方向に対する傾斜角度よりも大きい（即ち、斜縁１５ｘがより垂直に近く、斜縁１３ｘ、１４ｘがより水平に近い）場合には、内側方に位置する斜縁１５ｘがまずガスケット３ｘに接触し、その後に外側方に位置する斜縁１３ｘ、１４ｘがガスケット３ｘに接触することになる。先にガスケット３ｘに接触した斜縁１５ｘは、図７に白抜き矢印で表しているように、ガスケット３ｘを内側方に引っ張り込んでしまう。その結果、側端部のシール性が悪化することがあった。

本発明は、一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造において、側端部のシール性が悪化する問題を回避することを所期の目的としている。

本発明では、一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造であって、前記各部材におけるガスケットを介して相手方の部材と対向する接合部位に、前記両部材を締結する方向に対し略直交する方向に延びており部材とガスケットとが接触する平坦縁と、平坦縁に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びており部材とガスケットとが接触する第一斜縁と、前記第一斜縁よりも内方にあって平坦縁に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びており、その接線の前記締結方向に対する交差角度が第一斜縁の接線の前記締結方向に対する交差角度よりも大きくなっており部材とガスケットとが接触する第二斜縁とを設けている部材の結合構造を構成した。

前記第一斜縁が前記平坦縁との間に円弧状をなす縁辺を介して当該平坦縁に連なり、かつ前記第二斜縁の少なくとも一部が円弧状をなしている場合には、前記第二斜縁において円弧状をなす部分の曲率半径を、前記第一斜縁と前記平坦縁との間に介在する縁辺の曲率半径よりも大きく設定することが好ましい。

本発明によれば、一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造において、側端部のシール性が悪化する問題を回避することができる。

本発明の適用対象の一であるタイミングチェーンカバー及びシリンダヘッドカバーの全景を示す正面図。 本発明の一実施形態を示す正面図。 同実施形態の要部拡大正断面図。 同実施形態における、両部材が互いに接近する瞬間を示す正面図。 同実施形態における平坦縁と斜縁とが交差する隅部を模式的に示す正面図。 本発明が解決しようとする課題を説明するための、部材の結合構造を示す正面図。 本発明が解決しようとする課題を説明するための、両部材が互いに接近する瞬間を示す正面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本発明の適用対象の一である、内燃機関のタイミングチェーンカバー１及びシリンダヘッドカバー２を示す。タイミングチェーンカバー１の上縁部は、シリンダヘッドカバー２の前縁部に対向し、両者の間隙にはシールのためのガスケット３が介設される。タイミングチェーンカバー１が金属製であるのに対し、シリンダヘッドカバー２は樹脂成形品である。ガスケット３は、弾性変形可能な例えばゴム製のものである。

本実施形態の内燃機関においては、吸気バルブ及び排気バルブの双方に位相変化型のＶＶＴが実装される。特に、図中左方に所在する吸気カムシャフトには、電動式のモータドライブＶＶＴが組み付けられる。図中右方に所在する排気カムシャフトには、液圧（油圧）駆動されるベーン式のＶＶＴが組み付けられる。モータドライブＶＶＴの駆動源となる電動モータの外形は、ベーン式ＶＶＴのベーンよりも大きい。そのモータは、タイミングチェーンカバー１の左上方の隅角部１０に位置付けられる。

図２ないし図４に、本実施形態における部材の結合構造を示す。このものは、一方の部材であるタイミングチェーンカバー１と他方の部材であるシリンダヘッドカバー２との間にガスケット３を挟み、これを圧縮した状態で両部材１、２を結合する構造である。

図３に示すように、タイミングチェーンカバー１とシリンダヘッドカバー２とは、ボルト４を使用して垂直方向に沿って締結される。ボルト４はいわゆる段付きボルトであり、その段部４１及び頭部４２がそれぞれ各部材１、２に当接することで、両部材１、２の間隔を一定に維持する、即ち圧縮変形後のガスケット３の形状及び寸法を一定に保つ働きをする。

本実施形態において、タイミングチェーンカバー１とシリンダヘッドカバー２との間のシールラインは、正面視屈曲または湾曲して非直線状をなす。詳述すると、ガスケット３を介して接合するタイミングチェーンカバー１の上縁部及びシリンダヘッドカバー２の前縁部にはそれぞれ、略水平方向に延びるとともに互いに垂直方向にずれている二つの平坦縁１１、１２、２１、２２と、各平坦縁１１、１２、２１、２２の外側端に連なる第一斜縁１３、１４、２３、２４と、二つの平坦縁１１、１２、２１、２２を連接するように連なる第二斜縁１５、２５と、第一斜縁１１、１２、２１、２２の外側端（かつ、下端）に連なる最外方の平坦縁１７、１８、２７、２８とが形成されている。

平坦縁１１、１２、１７、１８、２１、２２、２７、２８は、両部材１、２を締結する方向即ち垂直方向に対し略直交する水平方向に延びている。斜縁１３、１４、１５、２３、２４、２５は、平坦縁１１、１２、１７、１８、２１、２２、２７、２８に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びている。特に、第二斜縁１５、２５は、正面視部分円弧状をなす。

タイミングチェーンカバー１の上端部の平坦縁１１は、シリンダヘッドカバー２の前端部の平坦縁２１と平行である。同様に、平坦縁１２は平坦縁２２と平行であり、平坦縁１７は平坦縁２７と平行であり、平坦縁１８は平坦縁２８と平行であり、斜縁１３は斜縁２３と平行であり、斜縁１４は斜縁２４と平行であり、斜縁１５は斜縁２５と平行である。

図中左方の平坦縁１１、２１が右方の平坦縁１２、２２よりも上方に偏倚しているのは、電動式のＶＶＴが当該平坦縁１１、２１の下方に配されるからであり、大形の電動モータがシリンダヘッドカバー２と干渉することを避ける趣旨である。また、液圧式のＶＶＴは、図中右方の平坦縁１２、２２の下方に配される。平坦縁１１、１２、２１、２２が両部材１、２の外側端部から見て高い位置に浮いていることは、両部材１、２を緊締するためのボルト４がＶＶＴと干渉することを避けるために役立っている。

シリンダヘッドカバー２における、右方の平坦縁２２の上方には、液圧式のＶＶＴのベーンに作動液圧を供給するための（作動液の流入口／流出口となる）作動液ポート２０が成形される。作動液ポート２０の上縁は、シリンダヘッドカバー２における左方の平坦縁２１の直上部分の上面と概ね同じ高さにある。この作動液ポート２０には、ＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ。図示せず）が接続される。

両部材１、２により挟み付けられるガスケット３は、両部材１、２のうちの一方に予め接着される。図示例では、ガスケット３を、シリンダヘッドカバー２の前端部の下向面に接着している。

ガスケット３の略全域を均等に挟圧するためには、平坦縁１１と平坦縁２１との間の距離ｄ１、平坦縁１２と平坦縁２２との間の距離ｄ２、第一斜縁１３と第一斜縁２３との間の距離ｄ３、第一斜縁１４と第一斜縁２４との間の距離ｄ４、第二斜縁１５と第二斜縁２５との間の距離ｄ５、平坦縁１７と平坦縁２７との間の距離ｄ６並びに平坦縁１８と平坦縁２８との間の距離ｄ７が、おしなべて均等（ｄ１ないしｄ７の全てが完全に等しいか略等しい）とならなくてはならない。そのため、タイミングチェーンカバー１に対してシリンダヘッドカバー２を接近させる過程では、図４に示すように、平坦縁１１、１２よりも先に斜縁１３、１４、１５がガスケット３に接触する。

しかして、本実施形態では、第二斜縁１５、２５の接線の垂直方向に対する交差角度γ（鋭角とする）が、第一斜縁１３、２３の接線の垂直方向に対する交差角度α（鋭角とする）、及び第一斜縁１４、２４の接線の垂直方向に対する交差角度β（鋭角とする）よりも大きくなるように、第二斜縁１５、２５を寝かせて（水平に近づけて）いる。換言すれば、第二斜縁１５、２５の部分の曲率半径Ｒ１、Ｒ２を所定以上の値に設定し、図６及び図７に示した構造と比べて大きくとっている。この曲率半径Ｒ１、Ｒ２は、第一斜縁１３、２３と平坦縁１７、２７との間に介在する縁辺の曲率半径Ｒ３、Ｒ４よりも大きく、また、第一斜縁１４、２４と平坦縁１８、２８との間に介在する縁辺の曲率半径Ｒ５、Ｒ６よりも大きい。

これにより、図４に示しているように、タイミングチェーンカバー１に対してシリンダヘッドカバー２を接近させる過程で、ガスケット３が予め接着していない側の部材、即ちタイミングチェーカバー１の外側方に位置する第一斜縁１３、１４がまずガスケット３に接触し、しかる後内側方に位置する第二斜縁１５がガスケット３に接触することになる。従って、タイミングチェーンカバー１の第二斜縁１５がガスケット３を内側方に引っ張り込んでしまうことが阻止される。

因みに、交差角度αと交差角度βとは、同等としてもよいし、一方を他方に比べて大きくしてもよい。図示例では、交差角度αを交差角度βと等しくしている。第二斜縁１５がガスケット３を図中左方に引っ張り込むことに鑑みれば、図中右方の第一斜縁１４、２４に係る交差角度βは必ず第二斜縁１５、２５に係る交差角度γよりも小さい（即ち、第一斜縁１４、２４が第二斜縁１５、２５よりも垂直に近い）必要があるが、左方の第一斜縁１３、２３に係る交差角度αは必ずしも交差角度γよりも小さい必要はないと言える。

加えて、本実施形態では、平坦縁１１、２１とこれに連なる第二斜縁１５、２５とが交差する隅部１６、２６の曲率半径を所定以上の値に設定し、図６及び図７に示した構造と比べて大きくとっている。

上述した第二斜縁１５、２５の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、並びに隅部１６、２６の曲率半径の効用に関して補足する。図５（Ｂ）に示すように、第二斜縁１５、２５の曲率半径や隅部１６、２６の曲率半径が小さいと、部材１、２の製造ばらつきにより、第二斜縁１５、２５や隅部１６、２６におけるガスケット３の圧縮が弱まるおそれが高まる。例えば、シリンダヘッドカバー２の斜縁２５の位置が図中に鎖線で表しているように締結方向と直交する方向（右方）に偏倚した場合、第二斜縁１５、２５や隅部１６、２６においてガスケット３が十分に強く挟圧されなくなり、当該箇所でのシール性が顕著に悪化する。

翻って、図５（Ａ）に示すように、第二斜縁１５、２５の曲率半径Ｒ１、Ｒ２や隅部１６、２６の曲率半径を大きくとってあれば、部材１、２の製造ばらつきが生じたとしても、第二斜縁１５、２５や隅部１６、２６におけるガスケット３の圧縮が弱まりにくい。例えば、シリンダヘッドカバー２の斜縁２５の位置が図中に鎖線で表しているように締結方向と直交する方向（右方）に偏倚した場合にも、第二斜縁１５、２５及び隅部１６、２６におけるガスケット３の挟圧は強く、当該箇所でのシール性はさほど悪化しない。

本実施形態では、一方の部材１と他方の部材２との間にガスケット３を挟みこれを圧縮した状態で両部材１、２を結合する構造であって、前記各部材１、２におけるガスケット３を介して相手方の部材と対向する接合部位（タイミングチェーンカバー１の上縁部及びシリンダヘッドカバー２の前縁部）に、前記両部材１、２を締結する方向（垂直方向）に対し略直交する方向（水平方向）に延びている平坦縁１１、１２、２１、２２と、当該接合部位の側端部付近で平坦縁１１、１２、２１、２２に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びている第一斜縁１３、１４、２３、２４と、当該接合部位の側端部よりも内側方において平坦縁１１、１２、２１、２２に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びており、その接線の前記締結方向に対する交差角度γが前記第一斜縁１３、１４、２３、２４の接線の前記締結方向に対する交差角度α、βよりも大きくなる第二斜縁１５、２５とを設けている部材１、２の結合構造を構成した。

本実施形態によれば、内側方にある第二斜縁１５が外側方にある第一斜縁１３、１４よりも先にガスケット３に接触してガスケット３を内側方に引っ張り込むことが抑止される。従って、側端部のシール性が悪化することが回避される。シール性を確保する目的で部材１、２の公差を小さくする（部材１、２の寸法精度を厳格化する）必要性が小さくなるので、部材１、２の製造コストの低減にも寄与し得る。

さらに、本実施形態では、前記第一斜縁１３、１４が前記平坦縁１７、１８との間に円弧状をなす縁辺を介して当該平坦縁１７、１８に連なり、かつ前記第二斜縁１５、２５の少なくとも一部が円弧状をなしており、前記第二斜縁１５、２５において円弧状をなす部分の曲率半径Ｒ１、Ｒ２を、前記第一斜縁１３、１４と前記平坦縁１７、１８との間に介在する縁辺の曲率半径Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６よりも大きく設定している（但し、Ｒ１ないしＲ６の円弧中心は他方の部材２側でなく一方の部材１側にある）。これにより、第一斜縁１３、１４、２３、２４と比較して内方にある第二斜縁１５、２５の成形の精度（位置や傾斜角度の精度等）が多少低くとも、第二斜縁１５、２５及び隅部１６、２６におけるシール性を高く保つことができる。

また、本実施形態では、前記一方の部材１が内燃機関のタイミングチェーンカバー、前記他方の部材２がシリンダヘッドカバーであり、タイミングチェーンカバー１の上縁部にシリンダヘッドカバー２の前縁部を前記ガスケット３を介して接合する構造であって、前記タイミングチェーンカバー１の上縁部及び前記シリンダヘッドカバー２の前縁部には、前記締結方向である上下方向に沿って位置が互いにずれている二つの平坦縁１１、１２、２１、２２が存在し、各平坦縁１１、１２、２１、２２の外側端にそれぞれ前記第一斜縁１３、１４、２３、２４が連なり、かつ各平坦縁１１、１２、２１、２２の内側端同士を連接するように前記第二斜縁１５、２５が連なっており、上位の平坦縁１１、２１の下方に電動式のＶＶＴが配され、下位の平坦縁１２、２２の上方に液圧式のＶＶＴに作動液圧を供給するための作動液ポート２０が配されている。

このため、モータドライブＶＶＴの駆動源となるモータとシリンダヘッドカバー２とが干渉せず、さらに、作動液ポート２０及びこれに接続されるＯＣＶがシリンダヘッドカバー２の最上縁から上方に大きく突き出すこともなく、内燃機関総体としての外形（特に、上下方向）寸法をコンパクト化でき、限られたエンジンルーム内のスペースに収めることが容易となる。

なお、本発明は、以上に詳述した実施形態には限られるものではない。特に、本発明の適用対象は、内燃機関のタイミングチェーンカバー１及びシリンダヘッドカバー２には限定されない。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造に適用し得る。

１…一方の部材（タイミングチェーンカバー）
１０…電動モータの位置
１１、１２、１７、１８…平坦縁
１３、１４…第一斜縁
１５…第二斜縁
２…他方の部材（シリンダヘッドカバー）
２０…作動液ポート
２１、２２、２７、２８…平坦縁
２３、２４…第一斜縁
２５…第二斜縁
３…ガスケット
α、β…第一斜縁の接線の締結方向に対する交差角度
γ…第二斜縁の接線の締結方向に対する交差角度

Claims (2)

1. 一方の部材と他方の部材との間にガスケットを挟みこれを圧縮した状態で両部材を結合する構造であって、
   前記各部材におけるガスケットを介して相手方の部材と対向する接合部位に、
   前記両部材を締結する方向に対し略直交する方向に延びており部材とガスケットとが接触する平坦縁と、
   平坦縁に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びており部材とガスケットとが接触する第一斜縁と、
   前記第一斜縁よりも内方にあって平坦縁に対し非平行な方向に屈曲または湾曲して延びており、その接線の前記締結方向に対する交差角度が第一斜縁の接線の前記締結方向に対する交差角度よりも大きくなっており部材とガスケットとが接触する第二斜縁と
   を設けている部材の結合構造。
2. 前記第一斜縁が前記平坦縁との間に円弧状をなす縁辺を介して当該平坦縁に連なり、かつ前記第二斜縁の少なくとも一部が円弧状をなしており、
   前記第二斜縁において円弧状をなす部分の曲率半径を、前記第一斜縁と前記平坦縁との間に介在する縁辺の曲率半径よりも大きく設定している請求項１記載の部材の結合構造。

Images