JP2004132325A

JP2004132325A - 内燃機関の吸気系部品の締結構造

Info

Publication number: JP2004132325A
Application number: JP2002299897A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Harai; 原井　雅利
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】吸気通路を有する一方の部品と吸気通路を有する他方の部品を、これらの間に平ガスケットと金属製のプレートを介在してボルトで締結するものにおいて、平ガスケット部と金属製プレート部における気体の洩れを防止する。
【解決手段】吸気通路３を有する一方の部品１の接合面６と、吸気通路９を有する他方の部品２の接合面１０ａとの間に、平ガスケット１５と金属製のプレート１６を介在する。前記平ガスケット１５が接する側の一方の部品１に複数のボルト挿通穴８を設け、前記金属製のプレート１６が接する他方の部品の接合面１０ａ部に、前記複数のボルト挿通穴８に対応する複数のナット１１を設ける。ボルトを前記ボルト挿通穴８から前記平ガスケット１５と金属製のプレート１６を通じて前記ナット１１に螺合して締結する。前記他方の部品２における接合面１０ａに、隣接するナット１１の中間部に位置して突起１４を設ける。
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気系部品の締結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸気系部品の締結構造として、図６示すように、樹脂製のサージタンク１０１と金属製のスロットルボディ１０２との締結において、金属製の支持プレート１０３と金属製のスロットルボディ１０２との接合面の間に平ガスケット１０４を介在し、スロットルボディ１０２に設けられたボルト穴（図示せず）及び支持プレート１０３のボルト穴１０５を貫通してサージタンク１０１のねじ穴１０６に螺合させた連結ボルト（図示せず）にて、サージタンク１０１とスロットルボディ１０２とを締結したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３３２１８２号公報（第３頁［００１５］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術においては、前記サージタンク１０１が合成樹脂製であることから、前記ねじ穴１０６に、図７に示すようにナット１０７を嵌入固着するとよい。この場合、その樹脂のかみ込みを考慮して、図７のＨ１で示すように、ナット１０７の先端面１０７ａをサージタンク１０１の接合面１０８より外側へ突出させることがある。
【０００５】
しかし、前記のようにナット１０７の先端面１０７ａを突出させると、ボルト１０９をナット１０７に螺合して締結した場合に、サージタンク１０１と支持プレート１０３との間はＯリング１１０でシール性が確保されるとしても、支持プレート１０３と平ガスケット１０４との間及び平ガスケット１０４とスロットルボディ１０２との間において、吸気洩れが生じるおそれがある。
【０００６】
この吸気洩れの原因は、吸気通路１１１の外周において、その周方向に複数のボルト１０９とナット１０７を適宜間隔に配置してこれらを締め付けると、支持プレート１０３における前記ボルト１０９の設置ピッチ間の中央部が、平ガスケット１０４の反力により、平ガスケット１０４の反対側へたわみ、このたわんだ部分において、支持プレート１０３と平ガスケット１０４との間及び平ガスケット１０４とスロットルボディ１０２との間に隙間が生じ、この隙間から吸気洩れが生じるからである。
【０００７】
この洩れ量を測定した結果、図８に示すような結果が得られた。測定条件は、ナット１０７の寸法をシムにて調整し、吸気通路１１１に９８ＫＰａの圧力をかけ、水没状態で行った。この測定結果から、ナット１０７の出寸法Ｈ１が０〜０．２５ｍｍまでは漏れがなく、０．２５ｍｍ以上において、特性Ａで示すようにナット１０７の突出寸法Ｈ１の増加に比例して洩れが増加した。
【０００８】
そこで本発明は、前記のように、ナットの先端を突出させるとともに金属製のプレートと平ガスケットを介在して部品を締結する構造において、金属製のプレートと平ガスケットの部分において前記のような吸気洩れを防止する内燃機関の吸気系部品の締結構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、吸気通路を有する一方の部品の接合面と、吸気通路を有する他方の部品の接合面との間に、平ガスケットと金属製のプレートを介在し、前記平ガスケットが接する側の一方の部品に複数のボルト挿通穴を設け、前記金属製のプレートが接する他方の部品の接合面部に、前記複数のボルト挿通穴に対応する複数のナットを設け、ボルトを前記ボルト挿通穴から前記平ガスケットと金属製のプレートを通じて前記ナットに螺合して締結するようにし、前記他方の部品における接合面に、隣接するナットの中間部に位置して突起を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気系部品の締結構造である。
【００１０】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記突起を、隣接するナット間の略中央部に設けた内燃機関の吸気系部品の締結構造である。
【００１１】
請求項３記載の第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記突起を、他方の部品とともに一体成形した内燃機関の吸気系部品の締結構造である。
【００１２】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１又は第２又は第３の発明において、前記一方の部品がスロットルボディであり、前記他方の部品が合成樹脂製のインテークマニホールドである内燃機関の吸気系部品の締結構造である。
【００１３】
本発明において、他方の部品に設けたナットの先端面が他方の部品の接合面から突出していると、ボルトによって部品相互を締結した場合に、介在された金属製のプレートに、隣接するナットの中間部が他方の部品側へ撓むような力が作用するが、他方の部品側に突起を設けたことによリ、前記の撓みが阻止される。したがって、金属製のプレートにおける平ガスケット側の面の平面性が高くなり、該プレートと平ガスケットとの間及び平ガスケットと一方の部品との間における面圧が高くなって気体の洩れが防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図５に示す実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図の実施例は、内燃機関の吸気系におけるスロットルボディ１を一方の部品とし、インテークマニホールド２を他方の部品として、これらを締結する場合の例を示す。
【００１６】
スロットルボディ１は、金属材料により、内部に円形状の吸気通路３を有する円筒状に形成され、そのインテークマニホールド２との接合側端にフランジ４が一体形成されている。前記吸気通路３内には吸気量を調節するスロットルバルブ５が開閉可能に備えられている。また、前記フランジ４の接合面６にはＰセンサやパージポートへの溝通路７が形成されている。更に、フランジ４にはボルト挿通穴８が貫通して形成されているとともに、該ボルト挿通穴８がスロットルボディ１の周方向において適宜間隔を有して複数配設されており、図の実施例においては図３に示すように、四方においてＬ１〜Ｌ４の間隔で計４個配設されている。
【００１７】
前記インテークマニホールド２には、前記スロットルボディ１の吸気通路３と合致する吸気通路９が形成され、該吸気通路９の外周部には前記スロットルボディ１を接合するための接合部１０が設けられている。該インテークマニホールド２は合成樹脂で形成されている。
【００１８】
前記インテークマニホールド２の接合部１０には、前記スロットルボディ１に形成したボルト挿通穴８と合致する位置に、ボルト挿通穴８と同数のナット１１が、その先端面１１ａを前記接合部１０における接合面１０ａに露出させた状態で埋設的に固設されている。１１ｂはねじ穴を示す。該ナット１１は、例えばインテークマニホールド２の成形時にインサート成形により固設する。
【００１９】
前記ナット１１の先端面１１ａは通常、樹脂のかみ込みを考慮して、接合面１０ａと面一（出寸法０）か、或いは接合面１０ａから０．３ｍｍ程度の範囲内で突出するようにしている。すなわち、図５で拡大図示するように、出寸法Ｈ１を０〜０．３ｍｍとしている。
【００２０】
また、前記インテークマニホールド２における接合部１０の接合面１０ａ側には、前記吸気通路３とナット１１との中間を通り、吸気通路３の外周に沿った環状の溝１２が形成されており、該溝１２内にゴム等の弾性材料からなる環状のガスケット１３が、その表面側を接合面１０ａより突出させた状態に嵌合して備えられている。
【００２１】
更に、前記インテークマニホールド２の接合面１０ａには、前記隣接するナット１１，１１の中間部に位置し、かつ、前記ガスケット１３の外側に位置して突起１４が突設されている。該突起１４は、インテークマニホールド２とともに合成樹脂により一体成形されている。
【００２２】
該突起１４の配置と形状について説明する。
図に示す実施例においては、前記突起１４の位置は、前記隣接するナット１１間の略中央に配置されている。更に、突起１４は、その中央部表面１４ａを接合面１０ａと平行する平面とし、該中央部表面１４ａからナット１１が位置する側の面（両側面）１４ｂを傾斜面とした台形に形成されている。前記中央部表面１４ａの両側方への長さＬ５は所望に設定するものであるが、図の実施例においては、ナット１１間の距離Ｌ１〜Ｌ４を４５ｍｍ〜５０ｍｍに設定した場合においてＬ５を約１０ｍｍに設定した。
【００２３】
また、突起１４の高さ、すなわち、接合面１０ａから中央部表面１４ａまでの高さＨ２は、前記ナット１１の出寸法Ｈ１、前記隣接するナット１１間の距離Ｌ１〜Ｌ４などにより所望に設定するものであるが、図の実施例では、ナット１１の出寸法Ｈ１を最大の０．３ｍｍと仮定し、ナット１１間の距離Ｌ１〜Ｌ４を約４５〜５０ｍｍとし、突起１４の中央部表面１４ａの長さＬ５を約１０ｍｍとして、突起１４の高さＨ２を０．３５±０．１ｍｍに設定した。
【００２４】
なお、前記突起１４は前記のように隣接するナット１１間の中央部に１個設けることが望ましいが、隣接するナット１１間に複数等間隔に設けてもよい。
【００２５】
前記スロットルボディ１の接合面６とインテークマニホールド２の接合面１０ａとの間には、平ガスケット１５をスロットルボディ１側に位置させ、金属製のプレート１６をインテークマニホールド２側に位置させて介在するようになっている。
【００２６】
前記平ガスケット１５の外周形状は、前記スロットルボディ１における接合面６の外周形状と略同形状に形成され、該平ガスケット１５には、前記吸気通路３に合致する通気穴１７と、前記ボルト挿通穴８に合致するボルト挿通穴１８と前記溝通路７に合致する穴が貫通形成されている。
【００２７】
前記金属製のプレート１６の外周形状は、前記インテークマニホールド２における接合面１０ａの外周形状と略同形状に形成され、該プレート１６には、前記吸気通路９に合致する通気穴１９と、前記ナット１１のねじ穴に合致するボルト挿通穴２０が貫通形成されている。
【００２８】
以上の構造において、スロットルボディ１とインテークマニホールド２との締結について説明する。
【００２９】
先ず、ナット１１、ガスケット１３、突起１４を有するインテークマニホールド２の接合面１０ａ側に金属製のプレート１６を、その一方の面１６ａを接合面１０ａに対向して配置し、該金属製のプレート１６の他方の面１６ｂに平ガスケット１５を、その一方の面１５ａを前記プレート１６に対向して配置し、該平ガスケット１５の他方の面１５ｂにスロットルボディ１におけるフランジ４を配置する。
【００３０】
そして、ボルト２１を、前記フランジ４のボルト挿通穴８、平ガスケット１５のボルト挿通穴１８、金属製のプレート１６のボルト挿通穴２０に挿通してナット１１のねじ穴１１ａに螺合し、締め付ける。
【００３１】
この締め付けにより、金属製のプレート１６の一方の面１６ａはインテークマニホールド２に備えたガスケット１３を圧縮してナット１１の先端面１１ａと突起１４に当たり、平ガスケット１５の一方の面１５ａが金属製のプレート１６の他方の面１６ｂに密着し、スロットルボディ１の接合面６が平ガスケット１５の他方の面１５ｂに密着し、スロットルボディ１の接合面６が平ガスケット１５の他方の面１５ｂに密着して、スロットルボディ１とインテークマニホールド２が締結される。
【００３２】
このボルト２１の締め付け時において、ナット１１の先端面１１ａが前記のように接合面１０ａより突出していると、平ガスケット１５の反力によって金属製のプレート１６に、隣接するナット１１間をインテークマニホールド２側へ撓ませるような力が作用する。
【００３３】
しかし、本発明の実施例においては、前記のように、隣接するナット１１の中間部に突起１４を設けたので、金属製のプレート１６における隣接するナット１１の中間部が突起１４に当たり、金属製のプレート１６の中間部における前記の撓みが阻止される。
【００３４】
したがって、金属製のプレート１６における他方の面１６ｂ、すなわち、平ガスケット１５と対面する側の面の平面性が高くなり、該プレート１６と平ガスケット１５との面圧が高くなる。更に、平ガスケット１５とスロットルボディ１における接合面６との面圧も高くなる。そのため、吸気通路３，９を通る吸気が金属製のプレート１６と平ガスケット１５との間及び平ガスケット１５と接合面６との間から洩れることを防止できる。なお、インテークマニホールド２と金属製のプレート１６間においては、ガスケット１３により吸気の洩れが防止される。
【００３５】
次に、前記の突起１４の高さを０ｍｍから順次高くして、前記スロットルボディ１と平ガスケット１５との間及び平ガスケット１５と金属製のプレート１６との間の気体の洩れを測定した結果を図９に示す。
【００３６】
測定条件は、前記と同様にナット１１の出寸法をシムにて調整し、吸気通路３，９に９８ｋＰａの圧力をかけ、水没状態で行った。また、ナット１１の先端面１１ａを接合面１０ａと面一（出寸法０ｍｍ）にした場合の洩れ特性Ｂを三角印で示し、ナット１１の出寸法Ｈ１を０．３ｍｍにした場合の洩れ特性Ｃを四角印で示す。横軸は突起１４の高さ（ｍｍ）、縦軸は気体の洩れ量（ｍｌ）を示す。
【００３７】
ナット１１の出寸法Ｈ１が０ｍｍの場合には、突起１４の高さＨ２が０〜０．５ｍｍまでは漏れがなく、０．５ｍｍ以上から特性Ｂのように洩れが生じた。
【００３８】
ナット１１の出寸法Ｈ１が０．３ｍｍの場合には、突起１４の高さＨ２が０ｍｍの場合で、前記図８と同様に約１８ｍｌの洩れが生じた。また、突起１４の高さＨ２が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲では１０ｍｌの洩れが生じ、０．２ｍｍでは洩れが生じなかった。そして、高さＨ２が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲では洩れがなく、０．６ｍｍ以上からは特性Ｃのように洩れが生じた。
【００３９】
したがって、ナット１１の出寸法の最小（０ｍｍ）と最大（０．３ｍｍ）の両者で洩れを防止できる突起１４の高さＨ２の範囲は約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。しかし、洩れ防止の確実性を考慮して０．０５ｍｍの余裕をとると、図９に示すように、突起１４の高さＨ２を０．３５±０．１ｍｍとすることが望ましい。そこで前記実施例では、突起１４の高さＨ２を０．３５ｍｍ±０．１ｍｍに設定した。
【００４０】
なお、前記実施例は、本発明を金属製のスロットルボディ１と合成樹脂製のインテークマニホールド２との締結に用いた例である。この実施例によれば、前記のように平ガスケット１５と金属製のプレート１６を用いることにより、金属製のスロットルボディと金属製のインテークマニホールドを締結する現状品を、そのスロットルボディを新設することなくそのまま使用して合成樹脂製のインテークマニホールドに変え、かつ、気体の洩れがないようにすることができる。
【００４１】
また、本発明は、前記実施例のようなスロットルボディとインテークマニホールドとの締結に限るものではなく、その他の内燃機関の吸気通路を形成する部品を相互に締結する場合にも適用できるものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のようであるから本発明によれば、部品相互を、これらの接合面間に平ガスケットと金属製のプレートを介在してボルトで締結するものであって、ボルトを螺着する側の部品の接合面にボルトを螺着するナットを有するものにおいて、前記平ガスケットと金属製のプレートとの間及び平ガスケットと一方の部品との間からの気体の洩れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を、スロットルボディとインテークマニホールドの締結に適用した実施例を示す側面図。
【図２】図１における本発明の主要構成部品を分離した状態の要部拡大断面図。
【図３】図２のスロットルボディを接合面側から見た図。
【図４】図２のインテークマニホールドを接合面側から見た図。
【図５】図２におけるナット部分の拡大断面図。
【図６】従来の締結構造を示す一部破断した図。
【図７】図６における構造にナットを設けた場合の説明図。
【図８】図７の構造における気体の洩れ量を示す特性図。
【図９】本発明の構造において、ナットの出寸法と突起の高さによる気体の洩れ量を示す特性図。
【符号の説明】
１　　一方の部品
２　　他方の部品
３，９　　吸気通路
６，１０ａ　　接合面
８　　ボルト挿通穴
１１　　ナット
１３　　ガスケット
１４　　突起
１５　　平ガスケット
１６　　金属製のプレート
１８，２０　　ボルト挿通穴
Ｈ１　　ナットの出寸法
Ｈ２　　突起の高さ

Claims

吸気通路を有する一方の部品の接合面と、吸気通路を有する他方の部品の接合面との間に、平ガスケットと金属製のプレートを介在し、前記平ガスケットが接する側の一方の部品に複数のボルト挿通穴を設け、前記金属製のプレートが接する他方の部品の接合面部に、前記複数のボルト挿通穴に対応する複数のナットを設け、ボルトを前記ボルト挿通穴から前記平ガスケットと金属製のプレートを通じて前記ナットに螺合して締結するようにし、前記他方の部品における接合面に、隣接するナットの中間部に位置して突起を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気系部品の締結構造。
前記突起を、隣接するナット間の略中央部に設けた請求項１記載の内燃機関の吸気系部品の締結構造。
前記突起を、他方の部品とともに一体成形した請求項１又は２記載の内燃機関の吸気系部品の締結構造。
前記一方の部品がスロットルボディであり、前記他方の部品が合成樹脂製のインテークマニホールドである請求項１又は２又は３記載の内燃機関の吸気系部品の締結構造。