(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
内燃機関の複数のシリンダ室に空気を導く吸気マニホールドと、該吸気マニホールドに内蔵され前記空気を冷却するインタークーラとを有した吸気マニホールド装置において、
前記吸気マニホールドの第1孔部に挿通される締結部材と、
前記インタークーラに設けられ前記締結部材の締結される被締結部と、
前記吸気マニホールドの内壁に臨む前記インタークーラの長尺な側面に装着され、前記被締結部が固定されるプレート部材と、
前記インタークーラに装着され前記吸気マニホールドの第2孔部に挿通される配管接続部材と、
を備え、
前記締結部材が前記吸気マニホールドの前記内燃機関側外側から前記被締結部に対して締結されることで前記インタークーラが前記プレート部材を介して前記吸気マニホールドの前記内燃機関側内壁に固定され、その固定部位及び前記配管接続部材が前記シリンダ室に接続される複数の分岐管側となるように固定されると共に、
前記締結部材と前記被締結部との間に第1シール部材が設けられ、前記配管接続部材と前記内燃機関側内壁との間に第2シール部材が設けられ、前記第1及び第2シール部材によって前記内燃機関側内壁に開口した前記第1及び第2孔部と前記インタークーラとの間のシールがそれぞれなされることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【背景技術】
【0002】
従来から、吸気マニホールドの内部を通過する空気を冷却するためのインタークーラが収納された吸気マニホールド装置が知られている。
【0003】
このような吸気マニホールド装置は、例えば、特許文献1に開示されるように、所定容積を有し吸気導入口と複数の分岐通路との間となるコレクタ部を備え、前記コレクタ部にインタークーラが収納されている。このコレクタ部を含むマニホールドは樹脂製材料から形成され、内部を通過する高温の空気によって生じる熱収縮等を考慮し、インタークーラの熱交換部とコレクタ部の内壁面との間には所定間隔の隙間が設けられると共に、この隙間を通じた高温の空気の下流側への流通を抑制するための複数のリブが設けられている。
【0004】
しかしながら、上述した吸気マニホールド装置では、断面長方形状に形成されたインタークーラの長尺側を保持する構成としているため、ボルトによる締結部位を増やすことで前記インタークーラを強固に固定できるという利点が得られる一方で、両者の間のシール部分が広範囲となるためシール性の確保が困難であるという問題が生じる。
【0005】
これに対し、特許文献2に開示されたインタークーラでは、ケースに対して前記インタークーラの短尺側を保持する構成としているため、上述した特許文献1の吸気マニホールド装置と比較してシール範囲を狭くできシール性を確保しやすい。その一方で、ケースに対してインタークーラの長尺側の一端のみで保持する構成(片持ち構造)としているため、前記インタークーラがケースに対して振動しやすいという問題がある。
【0006】
上述した特許文献1及び2で生じる課題を解決するために、特許文献3に開示された吸気マニホールド装置では、マニホールドを構成する一組のハウジングを射出成形した後に、その内部にインタークーラを収納して前記ハウジングの端部同士を溶着することで、前記ハウジングの内部のシール性を確保する構成としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した特許文献3の吸気マニホールド装置では、吸気マニホールド内部の気密性は確保されるが、ハウジングの射出成形からインタークーラの収納、前記ハウジング同士の溶着までを短時間で連続的に行う必要があるため、その製造が非常に難しく、しかも、製造コストが増加してしまうという問題がある。また、樹脂製材料からなるハウジングを加熱させた後に冷却することでインタークーラを密着させ固定する構造であるため、高い精度が要求され製造コストの増加を招くこととなる。
【0009】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で製造コストを抑制しつつインタークーラの内部への固定を確実に行うことが可能な吸気マニホールド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室に空気を導く吸気マニホールドと、吸気マニホールドに内蔵され空気を冷却するインタークーラとを有した吸気マニホールド装置において、
吸気マニホールド
の第1孔部に挿通される締結部材と、
インタークーラに設けられ締結部材の締結される被締結部と、
吸気マニホールドの内壁に臨むインタークーラの長尺な側面に装着され、被締結部が固定されるプレート部材と、
インタークーラに装着され
吸気マニホールドの第2孔部に挿通される配管接続部材と、
を備え、
締結部材が吸気マニホールドの内燃機関側外側から被締結部に対して締結されることでインタークーラがプレート部材を介して吸気マニホールドの内燃機関側内壁に固定され、その固定部位及び配管接続部材がシリンダ室に接続される複数の分岐管側となるように固定される
と共に、
締結部材と被締結部との間に第1シール部材が設けられ、配管接続部材と内燃機関側内壁との間に第2シール部材が設けられ、第1及び第2シール部材によって内燃機関側内壁に開口した第1及び第2孔部とインタークーラとの間のシールがそれぞれなされることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、空気を冷却するインタークーラの内蔵された吸気マニホールド装置において、吸気マニホールド
の第1孔部に締結部材を挿通させ、この締結部材をインタークーラの長尺な側面に設けられたプレート部材を介して被締結部へと吸気マニホールドの内燃機関側外側から締結することで、吸気マニホールドの内燃機関側内壁にインタークーラを固定すると共に、その固定部位及び配管接続部材が分岐管側となるように固定している。
また、締結部材と被締結部との間に第1シール部材が設けられ、配管接続部材と内燃機関側内壁との間に第2シール部材が設けられ、第1及び第2シール部材によって内燃機関側内壁に開口した第1及び第2孔部とインタークーラとの間のシールがそれぞれなされる。
【0012】
従って、吸気マニホールドに挿通された締結部材をインタークーラの被締結部へと締結することでプレート部材を介して吸気マニホールドとインタークーラとを確実に締結することができる。
【0013】
その結果、従来技術に係る吸気マニホールド装置等と比較し、簡素な構成とすることで製造コストを抑制しつつ、吸気マニホールドの内部にインタークーラを確実に固定することができる。
また、締結部材と被締結部との間に設けられた第1シール部材と、配管接続部材と内燃機関側内壁との間に設けられた第2シール部材とによって吸気マニホールドとインタークーラとの間のシール性を容易且つ確実に確保することができる。
【0014】
また、吸気マニホールドは、分岐管を有した第1ハウジングと、第1ハウジングに対して内燃機関側とは反対側に設けられる第2ハウジングと、を有し、インタークーラを第1ハウジング側に固定するとよい。これにより、第1ハウジングが分岐管を有して剛性が高く形成されているため、インタークーラを固定するために吸気マニホールドの剛性を予め高く設定しておく必要がなく、しかも、分岐管には内燃機関が接続されるため、インタークーラの固定された第1ハウジングの振動を効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0017】
すなわち、吸気マニホールド装置を構成する吸気マニホールド
の第1孔部に締結部材を挿通させ、この締結部材をインタークーラの端部に設けられたプレート部材を介して被締結部へと吸気マニホールドの外側から締結することで、吸気マニホールドの内部にインタークーラを固定すると共に、その固定部位が分岐管側となるように固定している。これにより、吸気マニホールドに挿通された締結部材をインタークーラの被締結部へと締結することでプレート部材を介して吸気マニホールドとインタークーラとを確実に締結することができる。その結果、従来技術に係る吸気マニホールド装置等と比較し、簡素な構成として製造コストを抑制しつつ、吸気マニホールドの内部にインタークーラを確実に固定することができる。
また、締結部材と被締結部との間に第1シール部材を設け、配管接続部材と内燃機関側内壁との間に第2シール部材を設けることで、第1及び第2シール部材によって吸気マニホールドとインタークーラとの間のシール性を容易且つ確実に確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明に係る吸気マニホールド装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド装置を示す。
【0020】
この吸気マニホールド装置10は、車両等に搭載される多気筒(例えば、4気筒)の内燃機関に適用されるものであって、図示しない過給器により圧縮された空気を冷却して複数のシリンダ室に導く。
【0021】
吸気マニホールド装置10は、
図1〜
図3に示されるように、例えば、樹脂製材料によって射出成形された吸気マニホールド12と、該吸気マニホールド12に内蔵されたインタークーラ14とを含み、前記吸気マニホールド12は、その幅方向(矢印A方向)と直交する奥行方向(矢印B方向)に分割され、空気の導入される導入部16を有したハウジング本体(第1ハウジング)18と、前記ハウジング本体18の開口部を覆うように接合されるカバーハウジング(第2ハウジング)20とからなる。
【0022】
ハウジング本体18は、その幅方向(矢印A方向)に沿った一端部に導入部16が設けられ、この導入部16には、前記ハウジング本体18の内部と連通する導入口26が開口すると共に、該導入口26から湾曲して幅方向に沿って他端部側へと延在する第1通路部28とを含む。この導入口26は、ハウジング本体18の幅方向と直交方向に開口し、且つ、断面矩形状の第1取付フランジ30の中心に開口している。
【0023】
そして、第1取付フランジ30の四隅には第1取付孔32が厚さ方向に貫通し、車両から取り込まれ内燃機関へと吸入空気を供給するための吸気ダクトやスロットルボディが連結ボルト(図示せず)を介して締結される。
【0024】
また、ハウジング本体18には、その幅方向に沿って互いに等間隔離間した複数の分岐管34が設けられ、前記分岐管34はそれぞれ奥行方向(矢印B方向)に沿って延在し、その一端部が前記ハウジング本体18の内部に設けられた空間部36(
図3参照)と連通し、奥行方向に沿った前方側(矢印B1方向)へと突出した他端部が図示しない内燃機関のシリンダヘッドへとそれぞれ接続される。
【0025】
なお、分岐管34の他端部には、シリンダヘッドに締結するための第2取付フランジ38が形成され、該第2取付フランジ38には互いに所定間隔離間した複数の第2取付孔40が形成される。
【0026】
そして、第2取付フランジ38が、図示しない内燃機関のシリンダヘッド端面に当接した状態で、第2取付孔40に挿通された連結ボルト(図示せず)によって前記分岐管34を含む吸気マニホールド装置10が締結される。
【0027】
さらに、ハウジング本体18には、その幅方向(矢印A方向)に沿って延在する第1空間部42が形成され、後述するカバーハウジング20の第2空間部66と合わさることで空間部36を構成する。この空間部36には、幅方向に沿って長尺な第1インタークーラ装着部44が断面略長方形状に形成され、前記第1インタークーラ装着部44は複数の分岐管34の下方に設けられる。
【0028】
第1インタークーラ装着部44は、奥行方向に沿った前方側(矢印B1方向)の壁部46に形成され、該壁部46が幅方向(矢印A方向)に沿って平面状に形成されると共に、前記壁部46に対して前方側(矢印B1方向)に所定高さだけ膨出した一対の取付部48a、48bを有する。また、壁部46には、幅方向に沿った他端部近傍に上下方向に並んだ一対の挿通孔50が形成され、後述するインタークーラ14の配管接続部材92a、92bが挿通される。
【0029】
取付部48a、48bは、壁部46に対して上方及び下方に設けられ、幅方向に沿って一定幅且つ一直線状に形成され、その幅方向に沿った両端部にはそれぞれ一対のボルト孔52が形成されると共に、幅方向中央部には、断面円形状に膨出したカバー部53が形成される。すなわち、ボルト孔52は、第1インタークーラ装着部44の四隅に設けられている。
【0030】
また、取付部48a、48bには、壁部46から離間する方向、すなわち、奥行方向前方側(矢印B1方向)へと膨出した膨出部54がそれぞれ形成され、この膨出部54は、例えば、断面半円状に形成され、その内部には後述するインタークーラ14の支持ステー76a、76bの一部が挿入される。
【0031】
そして、ボルト孔52には、金属製材料から円筒状に形成されたカラー58(
図2参照)が挿入された状態で締結ボルト(締結部材)56が挿通され、後述するインタークーラ14に螺合されることで両者が第1インタークーラ装着部44に対して固定される。このカラー58の軸方向(矢印B方向)に沿った長さは、ボルト孔52の深さと略同等若しくは若干だけ短く形成される。
【0032】
カバーハウジング20は、ハウジング本体18に対して奥行方向後方側(矢印B2方向)に設けられ、幅方向(矢印A方向)から見て断面略湾曲状に形成される(
図3参照)。このカバーハウジング20には、その幅方向に沿った一端部側に形成される第2通路部60を有し、ハウジング本体18の第1通路部28と合わさることで導入通路62を構成している。
【0033】
また、カバーハウジング20には、第2通路部60に対して他端部側となる上部に複数の接続管64が形成され、ハウジング本体18の分岐管34に接続されると共に、該接続管64の下方には幅方向に沿って延在した第2空間部66とが形成される。そして、第2空間部66がハウジング本体18の第1空間部42と合わさることで空間部36を構成する。
【0034】
この第2空間部66には、幅方向(矢印A方向)に沿って長尺な第2インタークーラ装着部68が形成され、前記第2インタークーラ装着部68には、
図3に示されるように、カバーハウジング20の内壁面に対して略直交するように突出し、後述するインタークーラ14の熱交換部72を保持可能な支持壁70を有する。なお、支持壁70は、カバーハウジング20の幅方向に沿って一直線状に形成される。
【0035】
そして、カバーハウジング20は、ハウジング本体18の開口部位を塞ぐように振動溶着等によって接合され、吸気マニホールド12を構成する。
【0036】
インタークーラ14は、
図1〜
図4に示されるように、例えば、幅方向に長尺な直方体形状の外形を有し、冷却水の流通する複数の冷却水流路(図示せず)を内部に有した熱交換部72と、該熱交換部72の幅方向と直交する奥行方向前方側(矢印B1方向)の端部を覆うプレート部材74と、該プレート部材74に装着される一対の支持ステー76a、76bとを含む。
【0037】
プレート部材74は、例えば、アルミニウム等の金属製材料から板状に形成され、熱交換部72の奥行方向前方側(矢印B1方向)の端部を覆うように溶接等で固定される。このプレート部材74には、熱交換部72よりも幅方向に突出した両端部に高さ方向にそれぞれ突出した4つの締結部78が形成されると共に、幅方向中央部には互いに離間するように上下方向に突出した一対のステー固定部80が形成される。
【0038】
また、締結部78及びステー固定部80を含むプレート部材74の外縁部が、奥行方向前方側(矢印B1方向)に向かって略直交するように折曲されている。
【0039】
そして、締結部78及びステー固定部80には、ねじ孔82を中央に有したナット部材(被締結部)84がそれぞれ設けられ、プレート部材74に対して熱交換部72側(矢印B2方向)に突出するように固定されている。また、締結部78に設けられる4つのナット部材84には、奥行方向前方側(矢印B1方向)となる端部に環状溝を介してシールリング(シール部材)86が装着される。
【0040】
なお、この締結部78はプレート部材74を介してインタークーラ14をハウジング本体18に固定するためのものであり、ステー固定部80は、後述する一対の支持ステー76a、76bを固定するために用いられる。
【0041】
また、プレート部材74の幅方向に沿った他端部近傍には、冷却水の供給・排出される供給ポート(図示せず)及び排出ポート(図示せず)が開口し、それぞれ熱交換部72の冷却水通路(図示せず)と連通している。そして、供給ポート及び排出ポートには筒状の配管接続部材92a、92bが装着され、プレート部材74から所定長さだけ突出している。
【0042】
配管接続部材92a、92bは、図示しない配管の接続される管部94と、該管部94の端部に形成され拡径したフランジ部96とからなり、前記フランジ部96が供給ポート及び排出ポートを塞ぐようにそれぞれ接続されることで管部94と供給ポート及び排出ポートとが連通する。
【0043】
また、配管接続部材92a、92bは、インタークーラ14が吸気マニホールド12の内部に収納された際、その管部94がハウジング本体18の挿通孔50を通じて外部に露出し、接続された図示しない配管を通じて冷却水が供給・排出される。さらに、配管接続部材92a、92bのフランジ部96とハウジング本体18との間にリング状のガスケット98(
図4参照)が設けられ、前記配管接続部材92a、92bと前記ハウジング本体18との間のシールがなされる。
【0044】
支持ステー76a、76bは、
図2〜
図4に示されるように、例えば、板材をプレス成形することで略一直線状且つ長尺に形成され、その長手方向(矢印A方向)に沿った両端部に形成された一対の第1取付端100と、長手方向に沿った中央部に形成される第2取付端102と、前記第1取付端100と前記第2取付端102とを接続する一組のステー部104a、104bとを有する。
【0045】
第1取付端100は、例えば、断面略円形状に形成され、その中心には第1孔部106が形成され、一方、第2取付端102は支持ステー76a、76bの長手方向と直交方向に突出し、その中央に開口した第2孔部108に挿通された固定ボルト110がステー固定部80のナット部材84へと螺合されることで、支持ステー76a、76bが前記プレート部材74の上端部及び下端部近傍に沿って略平行に固定される。この際、一対の第1取付端100がプレート部材74における締結部78に臨むようにそれぞれ配置される。
【0046】
ステー部104a、104bは、第2取付端102を中心として幅方向端部に向かってそれぞれ延在し、その延在方向に沿って凸部112が形成される。この凸部112は、例えば、該延在方向と直交方向に膨出した断面半円状に形成され、支持ステー76a、76bをプレス成形する際に同時に形成される。
【0047】
そして、インタークーラ14は、吸気マニホールド12の内部において第1及び第2インタークーラ装着部44、68へと収納された際、プレート部材74がハウジング本体18側(矢印B1方向)となるように設けられ、前記第1インタークーラ装着部44のボルト孔52に挿通された締結ボルト56が支持ステー76a、76bの第1孔部106を介して締結部78のナット部材84に螺合されることで固定され保持される。
【0048】
また、インタークーラ14の熱交換部72は、
図3に示されるように、その奥行方向後方(矢印B2方向)の端部がカバーハウジング20における第2インタークーラ装着部68の支持壁70の上部に載置されることで保持される。これにより、吸気マニホールド12の内部にインタークーラ14が略水平状態で保持され固定される。
【0049】
本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に吸気マニホールド12に対してインタークーラ14を組み付ける場合について説明する。
【0050】
先ず、
図2に示されるように、吸気マニホールド12を構成するハウジング本体18とカバーハウジング20とが分離された状態で、プレート部材74側からインタークーラ14を前記ハウジング本体18の第1インタークーラ装着部44側(矢印B1方向)に向かって挿入する。なお、この場合、インタークーラ14のプレート部材74には一対の支持ステー76a、76b及び配管接続部材92a、92bが予め装着されている状態とする。
【0051】
次に、インタークーラ14に装着された配管接続部材92a、92bを第1インタークーラ装着部44の挿通孔50に挿通させると共に、4つのボルト孔52に締結部78のナット部材84がそれぞれ臨むように配置する。そして、締結ボルト56をハウジング本体18の外側からカラー58の挿入されたボルト孔52へと挿入し、支持ステー76a、76bの第1孔部106を介して締結部78におけるナット部材84のねじ孔82へと螺合させる。
【0052】
これにより、ハウジング本体18における第1インタークーラ装着部44の取付部48a、48bに対して支持ステー76a、76bの第1取付端100が当接した状態で固定される。この際、ナット部材84に設けられたシールリング86が支持ステー76a、76bの第1取付端100に当接することで、前記ナット部材84と支持ステー76a、76bとの間のシール性が確保される。
【0053】
また、配管接続部材92a、92bは、ハウジング本体18の挿通孔50を通じて管部94が所定長さだけ外部へと露出し、フランジ部96に装着されたガスケット98がハウジング本体18の壁部46との間に挟持されることで両者の間のシール性が確保される。
【0054】
さらに、支持ステー76a、76bの凸部112が、ハウジング本体18における膨出部54の内部に所定間隔離間した状態で挿入されると共に、ステー固定部80に固定された固定ボルト110がカバー部53の内部に挿入される。
【0055】
そして、ハウジング本体18の第1インタークーラ装着部44に対してインタークーラ14が固定された状態で、前記ハウジング本体18の奥行方向後方側(矢印B2方向)となる開口部位を覆うようにカバーハウジング20を装着し、その第2インタークーラ装着部68の支持壁70に対してインタークーラ14の熱交換部72を保持させた状態とする。
【0056】
最後に、ハウジング本体18の開口端部とカバーハウジング20の開口端部とをお互い塞ぐように組み付けた状態で固定し、例えば、振動溶着機によって互いの当接面同士を溶着することで一体的に接合され、前記ハウジング本体18及びカバーハウジング20からなる吸気マニホールド12の内部にインタークーラ14の固定された吸気マニホールド装置10が完成する。
【0057】
次に、上述したようにインタークーラ14が吸気マニホールド12の内部に組み付けられた吸気マニホールド装置10の動作について説明する。
【0058】
この吸気マニホールド装置10を構成する吸気マニホールド12の導入部16へ図示しない吸気ダクトやスロットルボディを通じて空気が供給され、その空気が導入通路62及び空間部36へと流れた後、インタークーラ14の熱交換部72を下方から上方へと通過することで、冷却水流路(図示せず)を循環する冷却水との間で熱交換がなされる。この冷却された空気が、カバーハウジング20における複数の接続管64へと分配され複数の分岐管34を通じて図示しない内燃機関のシリンダヘッドへとそれぞれ供給される。
【0059】
以上のように、本実施の形態では、吸気マニホールド12の内部にインタークーラ14を収納し、そのプレート部材74の四隅に設けられた締結部78のナット部材84に対してハウジング本体18の外側からボルト孔52へ挿通させた締結ボルト56を螺合することで固定可能としている。また、冷却水の供給・排出される配管が接続される配管接続部材92a、92bを、インタークーラ14の供給ポート及び排出ポートへと接続し、ハウジング本体18の挿通孔50を通じて外部に露出させている。
【0060】
従って、吸気マニホールド12を貫通するボルト孔52及び挿通孔50のみをシールリング86及びガスケット98でシールすることによって、吸気マニホールド12とインタークーラ14との間のシール性を容易且つ確実に確保することができる。
【0061】
また、配管接続部材92a、92bのフランジ部96とハウジング本体18との間にガスケット98を挟持することでシールすると共に、複数のナット部材84の端部に設けられたシールリング86を支持ステー76a、76bに当接させシールすることで、汎用品であるガスケット98やシールリング86を用いてインタークーラ14のプレート部材74とハウジング本体18との間のシールを確実に行うことができるため、従来技術に係る吸気マニホールド装置等と比較し製造コストの削減を図ることができる。
【0062】
その結果、インタークーラ14が内蔵された吸気マニホールド装置10において、簡素な構成で製造コストを抑制しつつ、前記インタークーラ14と吸気マニホールド12との間のシール性を確保しながら互いに確実に連結することが可能となる。
【0063】
また、インタークーラ14を、複数の分岐管34を有したハウジング本体18側(矢印B1方向)に固定することにより、カバーハウジング20と比較して前記ハウジング本体18が複数の分岐管34を有することで剛性が高く形成されているため、前記インタークーラ14を固定するために吸気マニホールド12の剛性を予め高く設定しておく必要がない。
【0064】
さらに、分岐管34には、重量物である内燃機関のシリンダヘッドが接続されるため、該分岐管34に近接した部位に重量を有するインタークーラ14のプレート部材74を固定する構造とすることで、吸気マニホールド12の振動を抑制することが可能となる。
【0065】
さらにまた、分岐管34の延在方向に沿った長さ範囲内にインタークーラ14のプレート部材74を固定できるため、該インタークーラ14の保持強度をより高めることが可能となる。
【0066】
またさらに、樹脂製材料からなるハウジング本体18のボルト孔52に、金属製材料からなる円筒状のカラー58を挿入することで、前記ボルト孔52に挿通された締結ボルト56をインタークーラ14のナット部材84へと螺合させ締結する際、前記締結ボルト56の端部がカラー58に当接することで、軸方向への締付荷重が前記カラー58へ付与され前記ボルト孔52に対して直接付与されることが回避される。そのため、ハウジング本体18が締結ボルト56の締付荷重によって潰され変形してしまうことが防止される。
【0067】
なお、本発明に係る吸気マニホールド装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。