JP2004124741A - エアクリーナ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エアクリーナケースのエア導出通路の湾曲部にエアフローセンサを取り付けた場合であっても、高精度に流量を測定することができるエアクリーナを提供する。
【解決手段】エアクリーナの第１のケース部材１には、外部からエアーを取り入れるためのエア導入通路１ｂが形成される。第１のケース部材１に組み合わされる第２のケース部材２には、クリーナエレメント３によって濾過されたエアーを内燃機関へ導くためのエア導出通路２ｂが形成される。エア導出通路２ｂは、エアフローセンサ７が取り付けられ且つ湾曲する管状の湾曲部５を有する。湾曲部５内には、実質的に円筒の内周面８ａを有する整流筒８が設けられる。整流筒８は、前記湾曲部５とは別体で成形されると共に湾曲部５に溶着される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系に設置され、エアフローセンサを備えるエアクリーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気系には、エアーの流量を測定するエアフローセンサが取り付けられる。エアフローセンサは、吸引されたエアーの流量等を測定し、その値をデータとして、吸気と燃料との混合比率を制御する制御システム等に出力する。従来のエアフローセンサの取付位置は、比較的エアクリーナから離れており、スロットルボディ側に近い位置が一般的であった。
【０００３】
近年、エアクリーナに近接した位置若しくはエアクリーナケースの中にエアフフローセンサを取り付けることが検討されている。エアクリーナケースには、外部から取り入れたエアーを濾過するクリーナエレメントが収納されている。エアフローセンサに異物が付着するのを防止するために、エアフローセンサは濾過されたエアーを内燃機関へ導くエアクリーナケースのエア導出通路に取り付けられる（例えば特許文献１の２頁には、清浄されたエアーを内燃機関に導くためのエアクリーナケースのエア導出通路にエアフローセンサを取り付けることが記載されている）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０３９２１公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エアクリーナのエア導出通路は、エンジンレイアウトの関係により、湾曲される管状の湾曲部を有する場合がある。この湾曲部の近傍にはエアフローセンサの取付スペースが生じることが多い。このためスペースの有効利用を図るために湾曲部にエアフローセンサを取り付けることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、湾曲部ではエアーの流れに剥離等が生じて乱流に近い状態になるので、湾曲部にエアフローセンサを取り付けてもエアフローセンサの出力ノイズが増大し、高精度な流量の測定ができないという問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、エアクリーナケースのエア導出通路の湾曲部にエアフローセンサを取り付けた場合であっても、高精度に流量を測定することができるエアクリーナ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、外部からエアーを取り入れるためのエア導入通路が形成される成形品の第１のケース部材と、前記第１のケースに組み合わされ、クリーナエレメントによって濾過されたエアーを内燃機関へ導くためのエア導出通路が形成される成形品の第２のケース部材と、を備えるエアクリーナにおいて、前記エア導出通路は、エアフローセンサが取り付けられ且つ湾曲する管状の湾曲部を有し、前記湾曲部内には、実質的に円筒の内周面を有する整流筒が設けられ、前記整流筒は、前記湾曲部とは別体で成形されると共に前記湾曲部に溶着されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、湾曲部内に実質的に円筒の内周面を有する整流筒が設けられるので、整流筒内でエアーの流れが層流に近くなり、エアフローセンサでエアーの流量を高精度に測定することができる。また、実質的に円筒の内周面を有する整流筒を湾曲する管状の湾曲部と一体に成形しようとしても、型で抜けないアンダーカットが生じてしまうが、整流筒を湾曲部とは別体で成形すると共に湾曲部に溶着することで、湾曲部内に、整流筒を容易に設けることができる。
【００１０】
前記整流筒は、外周に張り出すように略環状に形成された鍔部を有し、前記鍔部の一方の端面は、前記湾曲部の上流側の端面にスピン溶着され、前記鍔部の他方の端面は、略円筒状に形成される前記クリーナエレメントに接触して、前記第１のケース部材及び前記第２のケース部材で構成されるケース内を濾過前後のダスティサイドとクリーンサイドとに区画してもよい。
【００１１】
整流筒を湾曲部に溶着させる方法には、例えば振動溶着、超音波溶着、スピン溶着が考えられる。振動溶着及び超音波溶着は振動を伴うので、溶着治具がシール面を磨耗させ、シール面を傷付けるおそれがある。この発明によれば、整流筒を第２のケース部材に対して回転させるスピン溶着によって整流筒を湾曲部に溶着するので、溶着の際に溶着治具がシール面（すなわち環状の鍔部の他方の端面）を傷付けるのを防止できる。
【００１２】
前記第２のケース部材は、前記湾曲部の内面側を成形するための中子が、前記湾曲部の湾曲中心の回りに回転可能に設けられる金型によって成形されてもよい。
【００１３】
さらに本発明は、エアフローセンサが取り付けられ且つ湾曲する管状の湾曲部を有し、クリーナエレメントによって濾過されたエアーを内燃機関へ導くためのエア導出通路が形成されるケース部材を備えるエアクリーナの製造方法であって、前記湾曲部の内面側を成形するための中子が、湾曲部の湾曲中心の回りに回転可能に設けられる金型を用いて前記ケース部材を成形する工程と、前記実質的に円筒の内周面を有する整流筒を、前記湾曲部とは別体で成形する工程と、前記整流筒を前記湾曲部に溶着する工程を備えることを特徴とするエアクリーナの製造方法により、上述した課題を解決する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態におけるエアクリーナを説明する。図１はエアクリーナの断面図を示す。エアクリーナは、互いに組み付けられる第１のケース部材１と第２のケース部材２とで構成されるケースと、第１のケース部材１と第２のケース部材２との間に挟まれてケース内をダスティサイドとクリーンサイドとに区画する略円筒状のクリーナエレメント３とを備える。
【００１５】
第１のケース部材１は、樹脂の成形品からなる。クリーナエレメント３が収納される略箱状のケース本体１ａの壁部には、外部からケース本体１ａにエアーを取り入れるための管状のエア導入通路１ｂが一体に成形される。ケース本体１ａの底部には、クリーナエレメント３の内部に突出してクリーナエレメント３を位置決めする円筒状の突起部１ｃが形成され、突起部１ｃの周囲には、クリーナエレメント３の軸線方向の端面に接触してケース内を濾過前後のダスティサイドとクリーンサイドに区画する環状のシール面１ｄが形成される。
【００１６】
クリーナエレメント３は、平板状の濾材を菊花状にジグザグに折り曲げて製造され、その全体が略円筒状に形成される。クリーナエレメント３の軸線方向の両端には、濾材３ａの軸線方向の端を塞ぐホットメルト部３ｂ，３ｂ及び端面シール部３ｃ，３ｃが設けられる。エア導入通路１ｂから吸い込まれるエアーは、クリーナエレメント３を半径方向の外側から内側に向かって通過し、清浄エアーとなって第２のケース部材２に形成されるエア導出通路２ｂから内燃機関へと導かれる。
【００１７】
第２のケース部材２も樹脂の成形品からなる。クリーナエレメント３が収納される箱状のケース本体２ａの底部には、エア導出通路２ｂが一体に成形される。エア導出通路２ｂは、湾曲する管状の湾曲部５と、この湾曲部５の下流側から直線状に延びる直管部６とで構成される。湾曲部５は湾曲中心ＣＰを中心として略円弧形状に湾曲されていて、その上流側の端はケース本体２ａ内に突出している。この湾曲部５の、湾曲中心ＣＰから離れた側の外壁には、エアフローセンサ７が挿入される開口５ａが形成される。またケース本体２ａの壁部の端には、第１のケース部材を第２のケース部材に接合するためのフランジ２ｃが形成され、第１のケース部材１を第２のケース部材２に接合すると、クリーナエレメント３が収納される箱状の空間が形成されると共に消音室４が形成されるようになっている。
【００１８】
エアフローセンサ７は、開口５ａ内に挿入されてエアーの流量を測定する測定部７ａと、測定部７ａを湾曲部５の略中心位置に保持させる保持部７ｂとを備える。測定部７ａは例えば温度変化によって抵抗値が変動する感熱抵抗素子により構成される。
【００１９】
湾曲部５内には、実質的に円筒の内周面８ａを有する整流筒８が設けられる。整流筒８は第２のケース部材２とは別体の樹脂の成形品からなり、筒状の整流筒本体８ｂと、整流筒本体８ｂから外周に張り出すように略環状に形成された鍔部８ｃとを有する。鍔部８ｃの一方の端面９ａは、湾曲部５の上流側の端面にスピン溶着されている。鍔部８ｃの他方の端面９ｂは、クリーナエレメント３の端面シール部３ｃに接触して、第１のケース部材１及び第２のケース部材２で構成されるケース内を濾過前後のダスティサイドとクリーンサイドとに区画するシール面として機能する。クリーナエレメント３の端面シール部３ｃとのシール性を上げるために、鍔部８ｃの端面９ｂには、平面形状がリング状のリブ１０が端面９ｂから僅かに突出して形成されている。
【００２０】
本実施形態によれば、湾曲部５内に実質的に円筒の内周面８ａを有する整流筒８が設けられるので、整流筒８内でエアーの流れが層流に近くなり、エアフローセンサ７でエアーの流量を高精度に測定することができる。また整流筒８を湾曲部と一体に成形しようとしても、型で抜けないアンダーカット（図中斜線で示す領域Ｓ）が生じてしまうが、整流筒８を湾曲部５とは別体で成形すると共に湾曲部５に溶着することで、湾曲する管状の湾曲部５内に、実質的に円筒の内周面８ａを有する整流筒８を容易に設けることができる。
【００２１】
また整流筒８を第２のケース部材２に対して回転させるスピン溶着によって整流筒８を湾曲部５に溶着するので、溶着の際に溶着治具と鍔部８ｃとが位置ずれを起こしたとしても円周方向にずれるのみで、鍔部８ｃの端面９ｂに形成されたリブ１０を傷付けることもない。
【００２２】
本発明の一実施形態におけるエアクリーナの製造方法について説明する。本実施形態のエアクリーナの製造方法は以下の工程を備える。
【００２３】
まず第１のケース部材１及び第２のケース部材２を金型で成形する。ここで湾曲部５を成形するために、第２のケース部材２は湾曲部５の内面側を成形するための中子が湾曲部５の湾曲中心ＣＰの回りに回転可能に設けられる金型によって成形される。次に円筒の内周面８ａを有する整流筒８を、金型を用いて、第１のケース部材１及び第２のケース部材２とは別体で成形する。次に整流筒８の鍔部８ｃを第２のケース部材２の湾曲部５の上流側の端にスピン溶着する。最後に整流筒８の鍔部８ｃの端面９ｂ（シール面）と第１のケース部材１のシール面１ｄとの間でクリーナエレメント３を挟むようにして、第１のケース部材１を第２のケース部材２に組み付ける。
【００２４】
第２のケース部材２を成形するための金型の一例について説明する。図２及び図３は、第２のケース部材を成形するための金型の垂直断面図を示す（本出願人が提案した特開２００２−６７０８８公報参照）。図２は型を締めた状態、図３は中子を後退させた状態をそれぞれ示している。本実施形態の第２のケース部材２は、厳密にいうとこの金型で製造される成形品と僅かに形状が異なるが、箱状のケース本体２ａに湾曲部５が一体に成形されるという基本的な形状は共通しているので、これらの図に基づいて金型の一例を説明する。
【００２５】
金型は、第２のケース部材２のほぼ下端に沿って延びる見切り線Ｐ−Ｐにて分割された上型１１と下型１２とを有している。上型１１は第２のケース部材２の外面側（図では上面側）の成形に利用され、下型１２は第２のケース部材２の内面側（図では下面側）の成形に利用される。上型１１には、エア導出通路２ｂの直管部６を成形するためのスライド中子１３と、直管部６の口元外周部を成形するためのスライド中子１４とが設けられている。これらのスライド中子１３，１４は不図示のアクチュエータにより直管部６の軸線方向に駆動される。なお、上型１１の構成は図示の例に限らず、種々変更してよい。
【００２６】
下型１２は、主盤１５と、その主盤１５の下方に配置される型締め盤１６とを有している。主盤１５は、不図示のアクチュエータにより、上型１１に接する成形位置（図２及び図３に示す位置）と、上型１１の下方に離れた待避位置との間で上下方向に駆動される。成形位置に保持された主盤１５と上型１１との間には第２のケース部材２を成形するためのキャビティが形成される。主盤１５の上昇がいわゆる型締め動作に、下降が型開き動作にそれぞれ相当する。
【００２７】
一方、型締め盤１６は、ベース１７と、その上面にボルト１９，１９にて固定されるサポート１８とを有している。型締め盤１６は、主盤１５と一体に上下方向に移動可能であるとともに、主盤１５に対しても上下方向に移動可能である。なお、図３に型締め盤１６を主盤１５に対して下方に後退させた状態を示す。型締め盤１６を主盤１５に対して上昇させると、図２に示すようにベース１７及びサポート１８が主盤１５の下面に接触して主盤１５が上下方向に拘束される。型締め盤１６を主盤１５に対して下降させると、ベース１７及びサポート１８が主盤１５の下面側から離間し、それにより主盤１５の型開き動作が可能となる。
【００２８】
主盤１５にはスライド収納部１５ａが設けられ、そこには湾曲部５の内面を成形するための回転中子２０が設けられている。回転中子２０は、湾曲部５の内面側を成形する。また、回転中子２０の先端はスライド中子１３（図２参照）と密着可能に形成されている。
【００２９】
図２に示したように、回転中子２０を湾曲部５に対応する位置においたとき、案内軸２３は第２のケース部材２の下端よりも外側に突出して主盤１５の内部に入り込む。主盤１５のスライド収納部１５ａには案内軸２３に対応して案内溝２７が形成されている。案内溝２７は回転中子２０の両側に一つずつ設けられ、いずれも湾曲中心ＣＰを中心として円弧状に延びている。回転中子２０の案内軸２３の両端部はこれら案内溝２７に摺動自在に嵌合する。案内軸２３が案内溝２７に沿って案内されることにより、回転中子２０は湾曲部５の成形に適した位置に（図２に実線で示す位置）と、主盤１５内に引き込まれた待避位置（図２に想像線で、図３に実線でそれぞれ示す位置）との間で湾曲中心ＣＰを中心として回転する。
【００３０】
本実施形態の金型では、回転中子２０が成形位置に繰り出された状態で型締め盤１６を主盤１５に当接するまで上昇させると、サポート１８が回転中子２０に下方から当接する。これにより、回転中子２０が下方から押えられ、成形時の圧力で回転中子２０が下にずれるおそれがなくなる。
【００３１】
主盤１５の下面側にはブラケット３１を介して油圧シリンダ３２がピン３３を中心として回転可能な状態で取り付けられている。油圧シリンダ３２のピストンロッド３２ａの先端にはジョイント３４が連結され、そのジョイント３４とホルダ３０とがピン３５を中心として互いに回転可能に連結されている。これらホルダ３０，ブラケット３１，油圧シリンダ３２，ピン３３、ジョイント３４及びピン３５により回転中子２０の回転駆動機構が構成される。このような回転駆動機構によれば、油圧シリンダ３２のピストンロッド３２ａを伸縮させるだけで回転中子２０を成形位置と待避位置との間で回転駆動することができる。
【００３２】
以上の金型においては、上型１１と下型１２とを図２の状態に組み合わせて第２のケース部材を成形する。成形後は型締め盤１６を下降させて主盤１５の拘束を解除する。その後、スライド中子１３を直管部６から抜けるまで右方に後退させ、さらにスライド中子１４を直管部６から抜けるまで右方に後退させる。さらに図３に示すように油圧シリンダ３２を起動して回転中子２０を下方に回転させるとともに、主盤１５を下降させて上型１１から離すことにより型を開く。なお、図３ではスライド中子１３，１４に先行して回転中子２０を回転させた状態を示しているが、回転中子２０の回転は、スライド中子１３，１４を抜いた後に行なってもよい。以上の動作により第２のケース部材１が主盤１５に密着したまま下方に移動する。その後、主盤１５から第２のケース部材１を押し上げて主盤１５から取り外す。以上により型開き動作が終了する。成形を行なう際の型締め動作は上記と逆手順で行なわれる。
【００３３】
なお本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の形態にて実施してよい。例えば、クリーナエレメントには略円筒状のものでなくても、略板形状のものも採用し得る。またエア導出通路は直管部を有することなく、湾曲部のみから構成されてもよい。さらにエアクリーナには消音室を設けなくてもよいし、第１のケース部材及び第２のケース部材の形状も種々に変更し得る。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エア導出通路の湾曲部内に実質的に円筒の内周面を有する整流筒が設けられるので、整流筒内でエアーの流れが層流に近くなり、エアフローセンサでエアーの流量を高精度に測定することができる。また整流筒を湾曲部と一体に成形しようとしても、型で抜けないアンダーカットが生じてしまうが、整流筒を湾曲部とは別体で成形すると共に湾曲部に溶着することで、湾曲する管状の湾曲部内に、実質的に円筒の内周面を有する整流筒を容易に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるエアクリーナを示す断面図。
【図２】第２のケース部材を成形するための金型の垂直断面図（型を締めた状態を示す）。
【図３】第２のケース部材を成形するための金型の垂直断面図（中子を後退させた状態を示す）。
【符号の説明】
１…第１のケース部材
１ｂ…エア導入通路
２…第２のケース部材
２ｂ…エア導出通路
３…クリーナエレメント
５…湾曲部
７…エアフローセンサ
８…整流筒
８ａ…内周面
８ｃ…鍔部
９ａ…鍔部の一方の端面
９ｂ…鍔部の他方の端面
１１…上型（金型）
１２…下型（金型）
２０…回転中子（中子）
ＣＰ…湾曲中心

Claims (4)

1. 外部からエアーを取り入れるためのエア導入通路が形成される成形品の第１のケース部材と、前記第１のケースに組み合わされ、クリーナエレメントによって濾過されたエアーを内燃機関へ導くためのエア導出通路が形成される成形品の第２のケース部材と、を備えるエアクリーナにおいて、
   前記エア導出通路は、エアフローセンサが取り付けられ且つ湾曲する管状の湾曲部を有し、
   前記湾曲部内には、実質的に円筒の内周面を有する整流筒が設けられ、
   前記整流筒は、前記湾曲部とは別体で成形されると共に前記湾曲部に溶着されていることを特徴とするエアクリーナ。
2. 前記整流筒は、外周に張り出すように略環状に形成された鍔部を有し、
   前記鍔部の一方の端面は、前記湾曲部の上流側の端面にスピン溶着され、
   前記鍔部の他方の端面は、略円筒状に形成される前記クリーナエレメントに接触して、前記第１のケース部材及び前記第２のケース部材で構成されるケース内を濾過前後のダスティサイドとクリーンサイドとに区画することを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記第２のケース部材は、前記湾曲部の内面側を成形するための中子が、前記湾曲部の湾曲中心の回りに回転可能に設けられる金型によって成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアクリーナ。
4. エアフローセンサが取り付けられ且つ湾曲する管状の湾曲部を有し、クリーナエレメントによって濾過されたエアーを内燃機関へ導くためのエア導出通路が形成されるケース部材を備えるエアクリーナの製造方法であって、
   前記湾曲部の内面側を成形するための中子が、湾曲部の湾曲中心の回りに回転可能に設けられる金型を用いて前記ケース部材を成形する工程と、
   前記実質的に円筒の内周面を有する整流筒を、前記湾曲部とは別体で成形する工程と、
   前記整流筒を前記湾曲部に溶着する工程を備えることを特徴とするエアクリーナの製造方法。

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