特許 6983113 排気系部品締結構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983113

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】排気系部品締結構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   F01N13/08 E

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-109376(P2018-109376)

(22)【出願日】2018年6月7日

(65)【公開番号】特開2019-210898(P2019-210898A)

(43)【公開日】2019年12月12日

【審査請求日】2020年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】河野 健太

(72)【発明者】

【氏名】畠山 由章

(72)【発明者】

【氏名】高原 亮策

【審査官】 楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１７４３８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １３／０８

Ｆ１６Ｌ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の排気系部品に設けられ、第１のフランジ傾斜面を有する第１のフランジと、
前記第１の排気系部品とは異なる第２の排気系部品に設けられ、第２のフランジ傾斜面を有する第２のフランジと、
締結力発生箇所と、締結時に前記第１のフランジ傾斜面と対向する第１の締結傾斜面と、締結時に前記第２のフランジ傾斜面と対向する第２の締結傾斜面と、を有し、前記締結力発生箇所で生じる力に応じて、前記第１および第２の締結傾斜面によって前記第１および第２のフランジを径方向に締め付けて締結する締結部材と、を備える排気系部品締結構造であって、
前記第１のフランジ傾斜面と前記第２のフランジ傾斜面とでなす角により画定される総合フランジ角度から、前記締結部材の前記第１の締結傾斜面と第２の締結傾斜面とでなす角により画定される締結傾斜面角度を減算して得られる角度を差分角度としたとき、
前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きく、
前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記総合フランジ角度が、その他の範囲における前記総合フランジ角度より大きく設定されていることにより、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きい、排気系部品締結構造。

【請求項2】

前記第１のフランジの前記第１のフランジ傾斜面とフランジ端面とでなす角度を第１のフランジ角度とし、前記第２のフランジの前記第２のフランジ傾斜面とフランジ端面とでなす角度を第２のフランジ角度としたとき、
前記総合フランジ角度は、前記第１のフランジ角度と、前記第２のフランジ角度との和により画定され、
前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記第１のフランジ角度と、前記第２のフランジ角度は略等しい、請求項１に記載の排気系部品締結構造。

【請求項3】

前記締結部材と、前記第１および第２のフランジとの回転位置を位置決めするための位置決め部を更に備える、請求項１または請求項２に記載の排気系部品締結構造。

【請求項4】

前記所定の部分は、前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±４５°よりも広い範囲であって、±７５°よりも狭い範囲に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気系部品締結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気系部品締結構造に関する。詳しくは、締結部材が、第１の排気系部品の第１のフランジおよび第２の排気系部品の第２のフランジを径方向に締め付けて締結する構造である、排気系部品締結構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、締結部材としてのカップリングを用いて、内燃機関の第１の排気系部品のフランジおよび第２の排気系部品のフランジからなる一対のフランジを、径方向に締め付けて締結する締結構造が知られている。
このような締結構造において、特許文献１に示されるような、揺動可能に連結された複数の円弧状部材の端部同士をボルトにより連結する構造のカップリングを用いて、一対のフランジを締結する締結構造が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−３４４５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示されるような締結構造においては、１つのボルトを締め込むことにより容易に締結できる構造を採用しているため、一対のフランジに対するカップリングの接触状態が、場所によって不均一となるという問題がある。具体的には、ボルトの締め込み部分、すなわち締結力発生箇所の周辺については、一対のフランジとカップリングとの接触力が高くなり、それ以外の部分では、接触力が低くなる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一対のフランジに対するカップリングの接触状態を改善することにより、一対のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる、排気系部品締結構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明は、第１の排気系部品（例えば、過給機のタービンハウジング１０）に設けられ、第１のフランジ傾斜面（例えば、第１のフランジ傾斜面１２）を有する第１のフランジ（例えば、第１のフランジ１１）と、前記第１の排気系部品とは異なる第２の排気系部品（例えば、触媒ケース２０）に設けられ、第２のフランジ傾斜面（例えば、第２のフランジ傾斜面２２）を有する第２のフランジ（例えば、第２のフランジ２１）と、
締結力発生箇所（例えば、締結力発生箇所３６）と、締結時に前記第１のフランジ傾斜面と対向する第１の締結傾斜面（例えば、第１の締結傾斜面４０）と、締結時に前記第２のフランジ傾斜面と対向する第２の締結傾斜面（例えば、第２の締結傾斜面４１）と、を有し、前記締結力発生箇所で生じる力に応じて、前記第１および第２の締結傾斜面によって前記第１および第２のフランジを径方向に締め付けて締結する締結部材（例えば、カップリング３０、６０、７０）と、を備える排気系部品締結構造であって、
前記第１のフランジ傾斜面と前記第２のフランジ傾斜面とでなす角により画定される総合フランジ角度（例えば、総合フランジ角度θ）から、前記締結部材の前記第１の締結傾斜面と第２の締結傾斜面とでなす角により画定される締結傾斜面角度（例えば、締結傾斜面角度φ）を減算して得られる角度を差分角度（例えば、差分角度α）としたとき、
前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きい。

【0007】

（１）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記第１のフランジ傾斜面と前記第２のフランジ傾斜面とでなす角により画定される総合フランジ角度から、前記締結部材の前記第１の締結傾斜面と第２の締結傾斜面とでなす角により画定される締結傾斜面角度を減算して得られる角度を差分角度としたとき、前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きい。
よって、前記第１および第２のフランジに対する前記締結部材の接触状態を改善することができ、その結果、前記第１および第２のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0008】

（２）（１）に記載の排気系部品締結構造において、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記総合フランジ角度が、その他の範囲における前記総合フランジ角度より大きく設定されていることにより、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きい。

【0009】

（２）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記総合フランジ角度が、その他の範囲における前記総合フランジ角度より大きく設定されている。
よって、フランジの形状の工夫により、前記第１および第２のフランジに対する前記締結部材の接触状態を改善することができ、その結果、前記第１および第２のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0010】

（３）（２）に記載の排気系部品締結構造において、前記第１のフランジの前記第１のフランジ傾斜面とフランジ端面とでなす角度を第１のフランジ角度（例えば、第１のフランジ角度θ１）とし、前記第２のフランジの前記第２のフランジ傾斜面とフランジ端面とでなす角度を第２のフランジ角度（例えば、第２のフランジ角度θ２）としたとき、前記総合フランジ角度は、前記第１のフランジ角度と、前記第２のフランジ角度との和により画定され、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記第１のフランジ角度と、前記第２フランジ角度は略等しい。

【0011】

（３）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記第１のフランジ角度と、前記第２のフランジ角度は略等しい。
よって、締結時において、バランス良く前記第１および第２のフランジに対して締結部材を押しつけることができる。

【0012】

（４）（２）〜（３）に記載の排気系部品締結構造において、前記締結部材と、前記第１および第２のフランジとの回転位置を位置決めするための位置決め部を更に備える。

【0013】

（４）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記締結部材と、前記第１および第２のフランジとの回転位置を位置決めするための位置決め部を更に備えているため、締結部材の締結力発生箇所が配置される前記１８０°の位置と、その反対側となる、総合フランジ角度θが大きく設定される前記±９０°の範囲との相対的な回転位置関係が、常に適切に位置決めされる。

【0014】

（５）（１）に記載の排気系部品締結構造において、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記締結傾斜面角度が、その他の範囲における前記締結傾斜面角度より小さく設定されていることにより、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記差分角度が、その他の範囲における前記差分角度よりも大きい。

【0015】

（５）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記±９０°の範囲内の所定の部分における前記締結傾斜面角度が、その他の範囲における前記締結傾斜面角度より小さく設定されている。

【0016】

よって、締結部材の形状の工夫により、前記第１および第２のフランジに対する前記締結部材の接触状態を改善することができ、その結果、前記第１および第２のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0017】

（６）（５）に記載の排気系部品締結構造において、前記締結部材は、前記第１および第２のフランジの外周に配置される、３箇所以上の外周締め付け部材（例えば、円弧状部材）を備え、前記±９０°の範囲内に設けられた１箇所以上の外周締め付け部材の前記締結傾斜面角度が、他の外周締め付け部材の締結傾斜面角度よりも小さく設定されている。

【0018】

（６）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記締結部材が、３箇所以上の外周締め付け部材を備え、前記±９０°の範囲内に設けられた１箇所以上の外周締め付け部材の前記締結傾斜面角度が、他の外周締め付け部材の締結傾斜面角度よりも小さく設定されている。
よって、外周締め付け部材の部材単位で締結傾斜面角度φを設定できるため、本発明の締結構造を容易に構成することができる。

【0019】

（７）（１）〜（６）に記載の排気系部品締結構造において、前記所定の部分は、前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±４５°よりも広い範囲であって、±７５°よりも狭い範囲に設けられている。

【0020】

（７）の発明に係る排気系部品締結構造では、前記所定の部分が、前記第１および第２のフランジの中心を基準として、前記締結力発生箇所の位置する方向を１８０°とした場合における、±４５°よりも広い範囲であって、±７５°よりも狭い範囲に設けられている。
よって、より効果的に、前記第１および第２のフランジ同士の締結力の面内分布を均等化させることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、一対のフランジに対するカップリングの接触状態を改善することにより、一対のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる、排気系部品締結構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気系の一部および、排気系部品の締結構造を示す概略図である。

【図2】上記実施形態に係る締結構造のカップリングを示す図である。

【図3】図１におけるＬ−Ｌ断面を模式的に示す図である。

【図4】図３におけるＭ−Ｏ−Ｎ断面を模式的に示す図である。

【図5】図４の下部付近を拡大した拡大図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る締結構造における、一対のフランジ同士の締結力の面内分布を示すグラフである。

【図7】上記実施形態の変形例を示す図であり、図５に対応する図である。

【図8】上記実施形態に係る締結構造における、カップリングの他の構成の例を示す図である。

【図9】上記実施形態に係る締結構造における、カップリングの他の構成の例を示す図である。

【図10】従来構造を示す図であり、図３に対応する図である。

【図11A】従来構造を示す図であり、図４に対応する図である。

【図11B】従来構造を示す図であり、図１１Ａの上部付近を拡大した拡大図である。

【図11C】従来構造を示す図であり、図１１Ａの下部付近を拡大した拡大図である。

【図12】従来構造における、一対のフランジ同士の締結力の面内分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関としてのエンジンの排気系１の一部および、排気系部品の締結構造２を示す概略図である。

【0024】

図１には、第１の排気系部品としての過給機のタービンハウジング１０と、第２の排気系部品としての触媒ケース２０が示されている。タービンハウジング１０は、第１のフランジ１１を備え、触媒ケース２０は、第２のフランジ２１を備えており、これらの第１のフランジ１１と第２のフランジ２１は、一対のフランジ１１、２１を構成する。
そして、この一対のフランジ１１、２１は、締結部材としてのカップリング３０により、径方向に締め付けられて、締結されている。

【0025】

図２は、本実施形態において用いられるカップリング３０を示す図である。
カップリング３０は、揺動可能に連結された複数の円弧状部材の端部同士をボルトにより連結する構造となっており、第１の円弧状部材３１と、第２の円弧状部材３２と、第３の円弧状部材３３とを備える。また、カップリング３０は、第１の円弧状部材３１と第２の円弧状部材３２を揺動可能に連結する揺動連結部３４と、第２の円弧状部材３２と第３の円弧状部材３３を揺動可能に連結する揺動連結部３５と、第１の円弧状部材３１と第３の円弧状部材３３とをボルト３９を用いて連結する締結力発生箇所３６とを備える。

【0026】

揺動連結部３４、３５は、弾性を有する薄板状の金属により構成されており、この薄板状の部分が曲がることにより揺動する構造となっている。

【0027】

締結力発生箇所３６は、第１の円弧状部材３１の端部に設けられたの第１の連結フランジ部３７と、第３の円弧状部材の端部に設けられた第２の連結フランジ部３８と、第１および第２の連結フランジ部３７、３８を連結するためのボルト３９とによって構成されている。第１の連結フランジ部３７には、ボルト３９をねじ込むためのめねじ部が設けられている。

【0028】

図３は、図１のＬ−Ｌ断面を示す図であり、排気系部品における一対のフランジ１１、２１を、カップリング３０により締結する排気系部品の締結構造２を示す模式的な図である。

【0029】

図３に示されるように、一対のフランジ１１、２１（図３においては、フランジ１１が確認できる）の外周には、カップリング３０が設けられており、カップリング３０のボルト３９を締め付けることによって、一対のフランジ１１、２１は径方向に締め付けられて、締結される。

【0030】

図４Ａは、図３のＭ−Ｏ−Ｎ断面を模式的に示す図である。
図４Ａに示されるように、一対のフランジ１１、２１は、その端面同士が向き合っている状態で配置されており、その外周にはカップリング３０が設けられている。一対のフランジ１１、２１の間には、図示しないシール部材が配置されており、一対のフランジ１１、２１が締結された状態において、一対のフランジ１１、２１の端面同士の間には、僅かな隙間が存在している。
前述のとおり、カップリング３０のボルト３９を締め付けることによって、一対のフランジ１１、２１は径方向に締め付けられる。その結果、一対のフランジ１１、２１のフランジ傾斜面が、カップリング３０の内面に設けられた、フランジ傾斜面と対向する締結傾斜面によって押されて、一対のフランジ１１、２１同士が近付く方向に力が働く。このような作用により、一対のフランジ１１、２１は締結される。

【0031】

図５は、図４の下側付近を拡大した拡大図である。本実施形態においては、第１のフランジ１１の第１のフランジ傾斜面１２と、第２のフランジ２１の第２のフランジ傾斜面２２とによって画定される総合フランジ角度θ、すなわち、第１のフランジ１１の第１のフランジ角度θ１と第２のフランジ２１の第２のフランジ角度θ２の和である総合フランジ角度θは、フランジの全周において一定とはなっていない。
具体的には、図５に示されるように、一対のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°としたときに、±９０°の範囲内の所定の部分における総合フランジ角度θが、その他の範囲における総合フランジ角度θよりも大きく設定されている。
なお、図５における点線は、例えば図３のＭ−Ｏ断面における第１および第２のフランジ１１、２１の形状を示している。
なお、第１および第２のフランジ角度θ１、θ２は、図５に示すように、フランジの端面と、フランジの傾斜面の間のなす角を意味する。

【0032】

次に、上述の±９０°の範囲内の所定の部分における総合フランジ角度θを、その他の範囲における総合フランジ角度θよりも大きく設定している理由について説明する。

【0033】

図１０、１１は、カップリング３０を用いて一対のフランジ１１、２１を締結する、従来構造を示す図である。図１０は、本実施形態の図３に対応する、従来構造を示す図である。図１１は、本実施形態の図４に対応する、従来構造を示す図である。

【0034】

図１０、図１１に示されるように、従来構造においては、第１のフランジ１１の第１のフランジ傾斜面１２と、第２のフランジ２１の第２のフランジ傾斜面２２とによって画定される総合フランジ角度θ、すなわち、第１のフランジ１１の第１のフランジ角度θ１と第２のフランジ２１の第２のフランジ角度θ２の和である総合フランジ角度θは、フランジの全周において一定である。また、カップリング３０の内面の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４１によって画定されるカップリング内面の締結傾斜面角度φも、カップリング３０の内面全周において一定である。なお、総合フランジ角度θと、締結傾斜面角度φは略同一の角度となっている。

【0035】

そして、このような従来構造において、１箇所のボルト３９を締め込むことによりフランジの全周を締結する構造を採用したとき、ボルト３９の締め込み部分、すなわち締結力発生箇所３６（１８０°の部分）の周辺の一対のフランジ１１、２１は、カップリング３０により強く押圧され、その結果、強い締結力が働く。その一方、締結力発生箇所３６から最も遠い部分（０°の部分）の周辺は、一対のフランジ１１、２１が押圧される力が比較的弱くなり、締結力が弱くなる。

【0036】

図１２は、従来構造における、ボルト３９の締結トルクと、一対のフランジ１１、１２同士の締結力の面内分布との関係を示すグラフである。ここで一対のフランジ１１、１２同士の締結力とは、一対のフランジ１１、２１同士が向かい合う締結面内において、フランジ同士が押し合う方向の力、すなわち圧縮力を意味する。

【0037】

図１２に示されるように、従来構造においては、締結力発生箇所から最も遠いポイントＢ（０°の部分）の締結力は、締結力発生箇所（１８０°の部分）の近傍であるポイントＡの締結力に比べて、かなり低い値となっている。また、ポイントＣ、Ｄ（９０°、−９０°の部分）の締結力ついては、ポイントＡの締結力とポイントＢの締結力の間の値となっている。すなわち、従来構造においては、一対のフランジに対するカップリングの接触状態が不均一であるため、一対のフランジ同士の締結力の面内分布も不均一となっている。

【0038】

したがって、従来構造において、フランジの締結面全面にわたって十分な締結力を得るためには、すなわち、ポイントＢにおいても強い締結力を得るためには、非常に強い締結トルクをボルト３９にかける必要がある。

【0039】

本実施形態においては、締結傾斜面角度φは、フランジの全周において一定である。そして、図４、図５に示したとおり、第１のフランジ１１の第１のフランジ傾斜面１２と、第２のフランジ２１の第２のフランジ傾斜面２２とによって画定される総合フランジ角度θ、すなわち、第１のフランジ１１の第１のフランジ角度θ１と第２のフランジ２１の第２のフランジ角度θ２の和θは、フランジの全周において一定とはなっていない。
具体的には、一対のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°としたときに、±９０°の範囲内の所定の部分における総合フランジ角度θが、その他の範囲における総合フランジ角度θよりも大きく設定されている。

【0040】

このように、±９０°の範囲内の所定の部分における総合フランジ角度θを、その他の範囲における総合フランジ角度θよりも大きく設定することにより、１箇所のボルト３９を締め込んだときに、締結力発生箇所から遠い部分（±９０°の範囲内の所定の部分）においても、カップリング３０により一対のフランジ１１、２１が強く押圧され、一対のフランジ１１、２１に対するカップリングの接触状態が改善し、一対のフランジ１１、２１の締結力の面内分布が均等化される方向となる。すなわち、締結構造として、１箇所のボルト３９を締め込むことによりフランジの全周を締結する構造を採用している場合であっても、フランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0041】

なお、前記±９０°の範囲内の所定の部分において、第１のフランジ角度θ１と第２のフランジ角度θ２は、同じ角度でなくても、本発明の効果は得られる。しかしながら、第１のフランジ角度θ１と第２のフランジ角度θ２を略等しい角度とすることが好ましい。この場合、締結時において、バランス良く一対のフランジ１１、２１に対してカップリングを押しつけることができる。

【0042】

なお、カップリング３０と、一対のフランジ１１、２１の相対的な回転位置を位置決めするための、図示しない位置決め部を備えていることが好ましい。この位置決め部は、例えば、カップリング３０に設けられた凹部と、一対のフランジ１１、２１それぞれに設けられた凸部により構成され、この凹部と凸部が係合することにより、回転位置の位置決めが行われる。
このような構造により、カップリング３０の締結力発生箇所３６が配置される前記１８０°の位置と、その反対側となる、総合フランジ角度θが大きく設定される前記±９０°の範囲との相対的な回転位置関係が、常に適切に位置決めされる。
なお、凸部はフランジ自体ではなく、一対のフランジ１１、２１を備える排気系部品それぞれに設けられていてもよい。もちろん、カップリング３０側に凸部を設けて、フランジ側に凹部を設けてもよい。

【0043】

なお本実施形態においては、図３に示される±６０°の範囲において、総合フランジ角度θが大きく設定されている。

【0044】

図６は、前述の±６０°の範囲における総合フランジ角度θを変化させたときの、一対のフランジ１１、２１同士の締結力、すなわちフランジ締結荷重を示すグラフである。なお、締結傾斜面角度φはカップリング３０の全周において一定である。またボルト３９にかける締結トルクは一定としている。
グラフの横軸には、差分角度αを用いている。これは、第１のフランジ傾斜面１２と前記第２のフランジ傾斜面２２とでなす角により画定される総合フランジ角度θから、締結部材の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４１とでなす角により画定される締結傾斜面角度φを減算することにより算出している。

【0045】

このグラフに示されるように、前述の±６０°の範囲における差分角度αが大きくするほど、すなわち、総合フランジ角度θが大きくするほど、締結力発生箇所３６から一番遠く、締結荷重が最も低くなる位置であるポイントＢにおいて、荷重が上がっていく傾向が得られる。
よって、前述の±６０°の範囲における差分角度αを大きくするほど、一対のフランジ１１、２１に対するカップリングの接触状態が改善し、一対のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布が均等化される方向となり、総合的な締結力も高まる。

【0046】

図７は、本実施形態の変形例を示す図であり、図５に対応する図である。本変形例においては、総合フランジ角度θは、フランジの全周において略一定である。その一方、カップリング３０の内面の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４１によって画定されるカップリング内面の締結傾斜面角度φは、カップリング３０の内面全周において、一定とはなっていない。
具体的には、図７に示されるように、一対のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°としたときに、±９０°の範囲内の所定の部分における締結傾斜面角度φが、その他の範囲における締結傾斜面角度φよりも小さく設定されている。
なお、図７における点線は、例えば図３のＭ−Ｏ断面におけるカップリング３０の内面の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４１の形状を示している。

【0047】

このように、±９０°の範囲内の所定の部分における締結傾斜面角度φを、その他の範囲における締結傾斜面角度φよりも小さく設定することにより、１箇所のボルト３９を締め込んだときに、締結力発生箇所から遠い部分（±９０°の範囲内の所定の部分）においても、カップリング３０により一対のフランジ１１、２１が強く押圧され、一対のフランジ１１、２１に対するカップリングの接触状態が改善し、一対のフランジ１１、２１同士の締結面内の締結力の分布が均等化される方向となる。

【0048】

なお、±９０°の範囲内の所定の部分において、総合フランジ角度θを大きく設定する態様と、締結傾斜面角度φを小さくする態様を組み合わせてもよい。
すなわち、第１のフランジ傾斜面１２と前記第２のフランジ傾斜面２２とでなす角により画定される総合フランジ角度θから、締結部材の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４１とでなす角により画定される締結傾斜面角度φを減算して得られる角度を差分角度αとしたとき、第１および第２のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°とした場合における、±９０°の範囲内の所定の部分における差分角度αが、その他の範囲における差分角度αよりも大きければ、本発明の効果は得られる。
このように、総合フランジ角度θを大きく設定する区間、または締結傾斜面角度φを小さく設定する区間が、±９０°の範囲内に設けられることにより、締結力発生箇所から遠い部分においても、カップリングにより一対のフランジ１１、２１が強く押圧される。よって、一対のフランジ１１、２１に対するカップリングの接触状態が改善し、一対のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布が均等化される方向となり、本発明の効果が得られる。

【0049】

なお、総合フランジ角度θを大きく設定する区間、または締結傾斜面角度φを小さく設定する区間は、±４５°よりも広い範囲であって、±７５°よりも狭い範囲に設定することが好ましい。さらに好ましくは、±６０°の範囲である。このような範囲に設定することにより、より効果的に、一対のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布を均等化させることができる。
なお、図２に示されるような、３箇所の円弧状部材３１、３２、３３を備えるカップリングを用いる場合は、３箇所の円弧状部材のうち、締結力発生箇所３６から遠い側の円弧状部材３２の内周面の締結傾斜面角度φを、他の円弧状部材３１、３３の内周面の締結傾斜面角度φよりも小さく設定することにより、本発明の効果が得られる。この場合、円弧状部材の部材単位で締結傾斜面角度φを設定すればよいため、本発明の締結構造を容易に構成することができる。
特に、３箇所の円弧状部材３１、３２、３３を備えるカップリングを用いる場合は、容易に前述の±６０°の範囲の締結傾斜面角度φを小さく設定することが可能であることから、簡単な構成で、非常に効果的に、一対のフランジ同士の締結面内の締結力の分布を均等化することが可能であり、総合的な締結力も向上する。

【0050】

なお、カップリングとしては、図２に示されるカップリング３０に限らず、各種のカップリングを採用することができる。
例えば、図８に示されるような、３箇所の揺動部６５、６６、６７を備え、４箇所の円弧状部材６１、６２、６３、６４を備えるカップリング６０を採用してもよい。
この場合において、カップリング６０における、締結力発生箇所３６から遠い側の円弧状部材６２、６３の内面の締結傾斜面角度φを、他の円弧状部材３１、３３の内周面の締結傾斜面角度φよりも小さく設定することにより、本発明の効果が得られる。

【0051】

このように、締結部材としてのカップリングとして、３箇所以上の外周締め付け部材としての円弧状部材を備えるカップリングを用いるときは、前述の±９０°の範囲内に設けられている１箇所以上の円弧状部材の内周面の締結傾斜面角度φを小さく設定することが好ましい。この場合、円弧状部材の部材単位で締結傾斜面角度φを設定できるため、本発明の締結構造を容易に構成することができる。
例えば、４〜５箇所の円弧状部材を備えるカップリングを用いる場合は、締結力発生箇所から遠い側の１〜２箇所の円弧状部材の内周面の締結傾斜面角度φを小さく設定する。
また、６〜７箇所の円弧状部材を備えるカップリングを用いる場合は、締結力発生箇所から遠い側の１〜３箇所の円弧状部材の内周面の締結傾斜面角度φを小さく設定する。

【0052】

なお、円弧状部材の配置数が偶数の場合は、締結力発生箇所３６から遠い側の２箇所の円弧状部材の内周面の締結傾斜面角度φを小さく設定することが好ましい。これにより、バランス良く一対のフランジ１１、２１を適切に締め付けることができる。
なお、外周締め付け部材は、通常は円弧状部材であるが、例えば外周締め付け部材の配置数が多い場合などにおいては、必ずしも円弧形状でなくてもよい。

【0053】

また、カップリングとして、図９に示されるような、１箇所の揺動連結部７３と、２箇所の円弧状部材７１、７２を備えるカップリング７０を採用してもよい。カップリング７０の揺動連結部７３は、第１の円弧状部材７１の一端側に設けられた第１の折り返し部７５と、第２の円弧状部材７２の一端側に設けられた第２の折り返し部７６と、第１および第２の折り返し部７５、７６を連結する環状部材７７によって構成されている。また、締結力発生箇所７４は、ボルト７８と、ナット７９とにより構成されており、ナット７９にボルト７８をねじ込むことにより締結力が発生する。
このようなカップリングを用いた場合においても、前述の±９０°の範囲内の所定の部分における締結傾斜面角度φを、その他の範囲における締結傾斜面角度φよりも小さく設定することにより、１箇所のボルト３９を締め込んだときに、締結力発生箇所から遠い部分（±９０°の範囲内の所定の部分）においても、カップリング３０により一対のフランジ１１、２１が強く押圧され、一対のフランジ１１、２１に対するカップリングの接触状態が改善し、一対のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布が均等化される方向となる。
例えば、第１の円弧状部材７１、第２の円弧状部材７２の内面の締結傾斜面角度φについて、締結力発生箇所３６に近い部位は大きく設定し、締結力発生箇所３６から離れていくのに従って、その角度φを連続的に小さく変化する構成としてもよい。もちろん、不連続で変化する態様としてもよい。

【0054】

本実施形態の排気系部品締結構造によれば、以下の効果を奏する。

【0055】

（１）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、第１のフランジ傾斜面１２と第２のフランジ傾斜面２２とでなす角により画定される総合フランジ角度θから、カップリング３０の第１の締結傾斜面４０と第２の締結傾斜面４２とでなす角により画定される締結傾斜面角度φを減算して得られる角度を差分角度αとしたとき、第１および第２のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°とした場合における、±９０°の範囲内の所定の部分における差分角度αが、その他の範囲における差分角度αよりも大きい。
よって、前記第１および第２のフランジに対する前記締結部材の接触状態を改善することができ、その結果、前記第１および第２のフランジ同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0056】

（２）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、前述の±９０°の範囲内の所定の部分における総合フランジ角度θが、その他の範囲における総合フランジ角度θより大きく設定されている。
よって、フランジの形状の工夫により、第１および第２のフランジ１１、２１に対するカップリング３０の接触状態を改善することができ、その結果、第１および第２のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0057】

（３）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、前述の±９０°の範囲内の所定の部分における前記第１のフランジ角度θ１と、前記第２のフランジ角度θ２は略等しい。
よって、締結時において、バランス良く第１および第２のフランジ１１、２１に対してカップリング３０を押しつけることができる。

【0058】

（４）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、カップリング３０と、第１および第２のフランジ１１、２１との回転位置を位置決めするための位置決め部を更に備えているため、カップリング３０の締結力発生箇所３６が配置される前述の１８０°の位置と、その反対側となる、総合フランジ角度θが大きく設定される前記±９０°の範囲との相対的な回転位置関係が、常に適切に位置決めされる。

【0059】

（５）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、前述の±９０°の範囲内の所定の部分における締結傾斜面角度φが、その他の範囲における締結傾斜面角度φより小さく設定されている。
よって、カップリング３０の形状の工夫により、第１および第２のフランジ１１、２１に対するカップリング３０の接触状態を改善することができ、その結果、第１および第２のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布を改善することができる。

【0060】

（６）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、カップリング３０が、３箇所以上の円弧状部材を備え、前述の±９０°の範囲内に設けられた１箇所以上の円弧状部材の締結傾斜面角度φが、他の円弧状部材の締結傾斜面角度φよりも小さく設定されている。
よって、円弧状部材の部材単位で締結傾斜面角度φを設定できるため、本発明の締結構造を容易に構成することができる。

【0061】

（７）本実施形態に係る排気系部品締結構造では、前述の所定の部分が、第１および第２のフランジ１１、２１の中心を基準として、締結力発生箇所３６の位置する方向を１８０°とした場合における、±４５°よりも広い範囲であって、±７５°よりも狭い範囲に設けられている。
よって、より効果的に、第１および第２のフランジ１１、２１同士の締結力の面内分布を均等化させることができる。

【0062】

なお、本実施形態においては、内燃機関の排気系部品締結構造について説明したが、この締結構造は、内燃機関に限らず、様々な排気系部品の締結構造に採用可能である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１…エンジン（内燃機関）の排気系
２…排気系部品の締結構造
１０…過給機のタービンハウジング（第１の排気系部品）
１１…第１のフランジ
１２…第１のフランジ傾斜面
２０…触媒ケース（第２の排気系部品）
２１…第２のフランジ
２２…第２のフランジ傾斜面
３０、６０、７０…カップリング（締結部材）
３１、３２、３３…円弧状部材（外周締め付け部材）
３６…締結力発生箇所
４０…第１の締結傾斜面
４１…第２の締結傾斜面
６１、６２、６３、６４…円弧状部材（外周締め付け部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】