气缸盖螺栓的紧固构造
【专利说明】气缸盖螺栓的紧固构造
[0001 ]相关申请
[0002]该申请主张2013年8月26日提出申请的日本特愿2013 —174584的优先权，并通过参照引用其整体作为本申请的一部分。
技术领域
[0003]本发明涉及通过将贯穿于气缸盖的气缸盖螺栓螺合于构成发动机箱的气缸以及曲轴箱中的某一者、从而将气缸盖紧固于发动机箱的气缸盖螺栓的紧固构造。
【背景技术】
[0004]例如，在机动二轮车的发动机的组装工序中，如图1所示，在将气缸盖I连结于由气缸3以及曲轴箱4构成的发动机箱2时，使相对较长的气缸盖螺栓8贯穿于气缸盖I的贯穿孔Ia以及气缸3的贯穿孔3a而旋入曲轴箱4的螺纹孔4a。由此，将气缸盖I与曲轴箱4以在它们之间夹入有气缸3的配置而相互连结(参照专利文献I)。
[0005]作为通常使用于这种紧固构造的气缸盖螺栓8，如以往构造的图5所示，使用了张紧螺栓(tens 1n bolt)，该张紧螺栓的中间的圆柱部8b的外径R2比设有旋转操作部8a的上端部的外径Rl以及设有外螺纹Sc(图1)的下端部的外径小。关于由该张紧螺栓构成的气缸盖螺栓8，在紧固时，在外径较小的中间的圆柱部8b产生轴向上的较大的伸长，通过伴随着其回复力带来的较大的拉力(张力)而在轴向上产生的轴向力，将气缸盖固定于发动机箱2(图1)。在该气缸盖螺栓8的头下夹设有平垫圈9。
[0006]由于为了在发动机的组装工序中逐一测量气缸盖螺栓8的轴向力导致作业时间的增加，因此通过将能够利用紧固气缸盖螺栓8的扭矩扳手直接测量的紧固扭矩限定在规定范围内，从而进行气缸盖螺栓8的轴向力的管理。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献I:日本专利第3305615号
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]然而，在所述紧固构造中，气缸盖螺栓8的轴向力的偏差较大。关于其原因，发明人们进行了深刻的研究以及实验，结果明确了如下的事实。即，在由张紧螺栓构成的气缸盖螺栓8的以往的紧固构造中，当进行该螺栓8的紧固作业时，存在如下情况:(I)平垫圈9在气缸盖I的支承面(bearing surface)上滑动，且螺栓8与平垫圈9一齐旋转，滑动面产生于平垫圈9的下表面，(2)螺栓8相对于平垫圈9滑动且旋转，滑动面产生于平垫圈9的上表面，(3)滑动面从上方向下方变化，或从下方向上方变化，这些(I)?(3)随机产生。
[0012]由于滑动面如此不固定，因此即使气缸盖螺栓8的紧固扭矩在规定范围内，与滑动面固定的情况相比，有时也会出现轴向力容易成为偏离基准值的值，轴向力的偏差变大，气缸盖螺栓8产生松动的情况。
[0013]轴向力产生偏差的理由是因为，气缸盖I以铝作为材料，气缸盖螺栓8以及平垫圈9以铁为材料并实施了表面处理，因此摩擦面的材质以及表面粗糙度不同，结果，摩擦面的表面状态不同，导致摩擦系数不同。
[0014]本发明是鉴于所述课题而完成的，目的在于提供一种实现了在紧固后可始终获得大致固定的轴向力的气缸盖螺栓的紧固构造。
[0015]解决课题的手段
[0016]为了实现上述目的，本发明的气缸盖螺栓的紧固构造通过使贯穿气缸盖的气缸盖螺栓螺合于由气缸以及曲轴箱构成的发动机箱、从而将所述气缸盖紧固于所述发动机箱，在设于所述气缸盖螺栓的头部的旋转操作部与所述气缸盖的上表面之间配置有平垫圈以及重叠在该平垫圈之上的、在轴向上产生弹力的弹簧部件，以使所述气缸盖螺栓的所述旋转操作部与所述弹簧部件的摩擦阻力比所述弹簧部件与所述平垫圈的摩擦阻力、以及比所述平垫圈与所述气缸盖上的支承面的摩擦阻力小的方式设定各个接触面积。这里，摩擦阻力指的是静摩擦时的阻力，由接触面积、材质、表面粗糙度等确定，其中，接触面积起主导作用。
[0017]根据该气缸盖螺栓的紧固构造，在进行气缸盖螺栓的紧固的情况下，弹簧部件与平垫圈之间以及平垫圈与气缸盖上的支承面之间因摩擦阻力较大所以难以产生滑动，在摩擦阻力较小的气缸盖螺栓的旋转操作部与弹簧部件之间容易产生滑动。通过像这样产生滑动的位置被特定，使得在紧固后的气缸盖螺栓产生的轴向力的偏差变小。此外，虽然以往以来也将弹簧部件夹设于螺栓，但是相对于以往出于防止螺栓松动的目的而使用弹簧部件，在本发明中，出于获得固定的轴向力的目的而使用了弹簧部件。
[0018]在本发明中，优选的是，使用碟形弹簧作为所述弹簧部件。在开始紧固气缸盖螺栓之前的自由状态下，碟形弹簧以圆形与气缸盖螺栓的支承面线接触，因此摩擦阻力较小。另夕卜，在紧固结束时所述碟形弹簧的外径被设定为比旋转操作部的外径大，因此旋转操作部与碟形弹簧之间的接触面积变小，两者之间的摩擦阻力变小。因此，容易在旋转操作部与碟形弹簧之间产生滑动。而且，碟形弹簧不存在当接触于气缸盖螺栓的支承面以及平垫圈时带来损伤那样的尖锐部位，具有在被施加气缸盖螺栓的紧固所带来的按压力时顺畅地变形成扁平状态的优点。
[0019]在本发明中，所述气缸盖螺栓是中间的圆柱部具有比设有所述旋转操作部的上端部以及设有外螺纹的下端部小的外径的张紧螺栓。该张紧螺栓在气缸盖螺栓的紧固时，在外径较小的中间的圆柱部产生轴向上的较大的伸长，通过伴随着其回复力所带来的较大的张力而在轴向上产生的轴向力，将气缸盖与发动机箱彼此稳固地连结。
[0020]在本发明中，能够采用如下结构:所述气缸盖螺栓贯通所述气缸并螺合于所述曲轴箱。在构成发动机箱的气缸与曲轴箱独立设置而成的发动机的情况下，通过将气缸盖螺栓螺合于曲轴箱，能够将气缸盖与曲轴箱以在它们之间夹入有气缸的配置相互连结。
[0021 ]在本发明中，所述气缸盖螺栓一体形成有形成所述旋转操作部的头部。由此，作为气缸盖螺栓，即使不使用双头螺栓，也能够利用一体地具有头部的气缸盖螺栓将气缸盖螺合于发动机箱。
[0022]在本发明中，在使用一体形成有头部的气缸盖螺栓的情况下，作为该气缸盖螺栓，优选的是在头部的下部具有圆板状的凸缘的凸缘螺栓，所述凸缘的外径比自由状态的所述弹簧部件的外径大。由此，在经由形成旋转操作部的头部而进行气缸盖螺栓的紧固时，能够通过具有比弹簧部件的外径大的外径的气缸盖螺栓的圆板状的凸缘所带来的按压力，使弹簧部件顺畅地变形成扁平形状。
[0023]在本发明中，优选的是所述平垫圈通过对铁类材料实施镀铜而成。由此，平垫圈成为对其实施的柔软的镀铜被弹簧部件咬入的状态，进而难以相对于弹簧部件滑动，能够更可靠地将滑动的位置设定于气缸盖螺栓的旋转操作部与弹簧部件之间。
[0024]权利要求书及/或说明书及/或说明书附图所公开的至少两种构成的任意组合也包含在本发明中。特别是权利要求书的各项权利要求的两项以上的任意组合也包含在本发明中。
【附图说明】
[0025]通过参照附图对以下优选的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由添附的权利要求书确定。在附图中，多张附图中的相同的部件编号表示相同或与其相当的部分。
[0026]图1是表示应用本发明的气缸盖螺栓的紧固构造的发动机的局部剖视的主视图。
[0027]图2A是表示本发明的第I实施方式的气缸盖螺栓的紧固构造的主要部分的紧固前的状态的剖视图。
[0028]图2B是表示该气缸盖螺栓的紧固构造的主要部分的紧固后的状态的剖视图。
[0029]图3A是表示本发明的第2实施方式的气缸盖螺栓的紧固构造的主要部分的紧固前的状态的剖视图。
[0030]图3B是表示该气缸盖螺栓的紧固构造的主要部分的紧固后的状态的剖视图。
[0031]图4是表示由所述第I以及第2两实施方式的实验结果得到的气缸盖螺栓的轴向力的偏差的特性图。
[0032]图5是表示以往的气缸盖螺栓的紧固构造的纵剖视图。
【具体实施方式】
[0033 ]以下，一边参照附图一边详细说明本发明的优选实施方式。
[0034]在图1所示的第I实施方式中，作为气缸盖螺栓8，原样采用以往以来使用的气缸盖螺栓，并将气缸盖I以及气缸3连结于曲轴箱4 ο如图2A所示，该气缸盖螺栓8的除旋转操作部8a之外的轴状部是如下所述的张紧螺栓，如上述那样，该张紧螺栓的中间的圆柱部Sb具有比设有旋转操作部8a的上端部的外径Rl以及设有外螺纹Sc(图1)的下端部的外径小的外径R2。此外，虽然未图示，形成于气缸盖螺栓8的轴状部的下端部的外螺纹Sc的外径与上端部的外径Rl大致相等。
[0035]另外，该气缸盖螺栓8是所谓的凸缘螺栓(日文:座付求少卜、英语collarheadbolt)，具有一体形成于轴状部的上端部的头部80以及其下部的圆板状的凸缘82。头部80具有供旋转操作用的扭矩扳手嵌入的六角孔84。这些头部80以及凸缘82形成旋转操作部8a。此外，作为平垫圈11，使用了以往以来使用的、通过对铁类材料的表面实施镀铜而成的平垫圈。[0036 ]在该紧固构造中，在设于气缸盖螺栓8的头部80的下部的凸缘82与气缸盖螺栓8的上表面之间配置有平垫圈11和重叠在该平垫圈11之上的碟形弹簧10。碟形弹簧10是在气缸盖螺栓8的紧固时变形成扁平形状、并通过其回复力在轴向上产生弹力的弹簧部件的一种。气缸盖螺栓8的凸缘82的外径R4、即旋转操作部8a的外径被设定为比气缸盖螺栓8的紧固前的自由状态的碟形弹簧10的外径R5稍大、并且比平垫圈11的外形R3小。
[0037]在将图1的气缸盖I紧固于发动机箱2的曲轴箱4时，在将气缸盖螺栓8的轴状部贯穿于气缸盖I的贯穿孔Ia以及气缸3的贯穿孔3a之后，轴状部的外螺纹8c被旋入曲轴箱4的螺纹孔4a。此时，通过对嵌合于气缸盖螺栓8的旋转操作部8a的扭矩扳手进行旋转操作，从而旋入气缸盖螺栓8。气缸盖螺栓8的旋入扭矩的大小显示于扭矩扳手。该旋入扭矩与轴向力成比例。