JP2010127207A

JP2010127207A - 過給器用エアホース膨張防止装置

Info

Publication number: JP2010127207A
Application number: JP2008303824A
Authority: JP
Inventors: Tokuhito Inoue; 徳人井上; Masatoshi Nakamura; 正寿中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】過給時にエアホースを外側から加圧することでエアホースの膨張を抑制または防止する過給器用エアホース膨張防止装置を提供する。
【解決手段】加圧筒１２でエアホース１６を包囲し、過給器３０から供給される圧縮空気で加圧筒１２の内部に形成された圧力室１４をエアホース１６の内部と同じ圧力に保つことで、過給時においてもエアホース１６の膨張を防止する。過給圧ａで内側から加圧されたエアホース１６を、過給圧ａと等しい圧力ｂで加圧された圧力室１４で包囲することにより、エアホース１６を膨張させる過給圧ａと、エアホース１６を収縮させる圧力ｂとが釣り合うことでエアホース１６の変形、つまり膨張と収縮の何れも起こさない構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は過給器用エアホース膨張防止装置に関する。

従来から、ターボチャージャーとインタークーラーとの間をホースで接続し、ホースの外周に膨張防止用のバンドを巻き付けて締結することでホースの膨張を防ぐ構造が存在する（例えば、特許文献１参照）。あるいは複数種類のゴムおよび樹脂で構成され、耐熱、耐圧構造とした多層構造のエアホースが存在する（例えば、特許文献２参照）。さらにターボチャージャーと吸気マニホールド間をゴム製のサージホースで連結し、サージホース自体の弾性を利用してサージングを防止するサージホース構造が存在する（例えば、特許文献３参照）。
特開平０９−３２４６４２号公報特開２００５−２１４２９４号公報特開２００４−２３２６００号公報

エンジンに対して過給器による過給を行う際、過給器からエンジンへ向かうエアホースは過給のＯＮ・ＯＦＦに伴う過給圧の変化によって膨張と収縮を繰り返す。この伸縮はゴム製などのエアホース耐久性に影響を与えるため、上記特許文献１のようにエアホース外周面を外側から剛体で抑える構成が存在するが、剛体との接触でエアホースを傷つける可能性がある。

さらに、上記特許文献２の構成では圧力によるエアホースの膨張そのものに対処することができない。また上記特許文献３の構成ではサージホースの弾性でサージングを防止する関係上、ホースの伸縮を抑えることができない。

本発明は上記事実を考慮し、過給時にエアホースを外側から加圧することでエアホースの膨張を抑制または防止する過給器用エアホース膨張防止装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明における過給器用エアホース膨張防止装置は、作動することにより空気を圧縮しエンジン側に供給する過給器と、前記過給器と、圧縮空気を冷却するインタークーラーが設けられている場合には前記過給器と前記インタークーラーとを接続し、前記インタークーラーが設けられていない場合は前記過給器と前記エンジンとを接続し、前記過給器で圧縮された圧縮空気を前記エンジンの吸気側へ供給するエアホースと、過給時に過給圧で閉止される隙間を備えたフレキシブル構造の剛体によって構成され、前記エアホースの外周面を包囲すると共に、前記過給器からの過給圧によって外側より前記エアホースの外周面を加圧する加圧筒と、前記過給器より前記加圧筒に至る流路に設けられ、前記加圧筒から前記過給器への逆流を防ぐ逆流防止弁と、を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、過給時には加圧筒によって外側からエアホースの外周面を過給圧で加圧するので、エアホースの膨張を抑制または防止し、また加圧筒をフレキシブルな剛体とすることでエアホースの形状に追随し非過給時には圧が抜けやすい構成とすることができる。

請求項２に記載の本発明における過給器用エアホース膨張防止装置は、請求項１に記載の構成において、前記加圧筒は吸気流の上流側と下流側とで径が異なるリングを一部重複させながら複数連ねた構造であり、過給時には前記加圧筒で包囲された範囲外部分の前記エアホースが過給圧で膨張することで前記リングに密着し、前記エアホースと前記加圧筒との間隙を封止するシール構造を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、クランプを用いずに、加圧筒そのものでエアホースを緊縛するシール構造とすることで、より安価で単純な構成とすることができる。

本発明に係る過給器用エアホース膨張防止装置は上記構成としたので、過給時にエアホースを外側から加圧することでエアホースの膨張を抑制または防止することができるという優れた効果が得られる。

＜構造の概要＞
本発明の第１実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置の実施形態を図１に従って説明する。

図１には、本発明が適用された第１実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置が示されている。本発明に係る過給器とは、排気タービンでコンプレッサを駆動するターボチャージャーでも、クランク軸でコンプレッサを駆動するスーパーチャージャーでもよく、特に過給の方法に関しては限定されない。

過給器システム１０の一部を形成する過給器３０からインタークーラー３６までの部分はゴムや樹脂など柔軟性のある素材で形成されたエアホース１６で接続され、過給器３０で圧縮された空気は第１給気口３４よりエアホース１６を経由してインタークーラー３６へ供給されるようになっている。

エアホース１６の周囲には加圧筒１２が配置されている。加圧筒１２は過給器３０より過給圧と同じ圧力の空気を供給する第２給気口３２と圧力管１８で接続され、加圧筒１２と圧力管１８の接続部２２には逆流防止弁２０が備えられている。

加圧筒１２はフレキシブル構造の剛体であり、図１（Ｂ）に示すように、冷間圧延鋼板などで形成された剛性のあるリング部材１２Ａが軸方向に互いに嵌合しながら複数連結され、筒状の空洞となった圧力室１４を形成している。

加圧筒１２はリング部材１２Ａ同士の微小な間隙によりフレキシブル構造とされ、圧力室１４は非過給時にはリング部材１２Ａ同士の微小な間隙により外気と連通している。過給時には過給圧によりリング部材１２Ａが外側に押されてスライドし、加圧筒１２が長手方向に伸びることにより、リング部材１２Ａ同士の微小な間隙は封止され、第２給気口３２から供給された圧縮空気の圧力を維持する構成とされている。

＜作用効果＞
次に本発明の第１実施形態の作用および効果について説明する。

図２に示すように、過給器３０とインタークーラー３６とを接続するエアホース１６は、非過給時には図２（Ａ）に示すように初期状態の形状（円筒状）を維持しているが、過給時には図２（Ｂ）に示すように、過給圧ａによって内側から加圧され、弾性変形することにより径方向外側に凸となるように膨張する。

過給器システム１０は作動と停止を繰り返す毎に上記のようにエアホース１６が膨張と収縮を繰り返し、結果として柔軟な素材で形成されたエアホース１６の耐久性に影響を与え、例えばエアホース１６から異音発生などの虞がある。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態においては、加圧筒１２でエアホース１６をカバーし、過給器３０から供給される圧縮空気で加圧筒１２の内部に形成された圧力室１４をエアホース１６の内部と同じ圧力に保つことで、過給時においてもエアホース１６の膨張を防止する。

すなわち、過給圧ａで内側から加圧されたエアホース１６を、過給圧ａと等しい圧力ｂで加圧された圧力室１４でカバーすることにより、エアホース１６を膨張させる過給圧ａと、エアホース１６を収縮させる圧力ｂとが釣り合うことでエアホース１６の変形、つまり膨張と収縮の何れも起こさない構成とされている。

過給器３０とインタークーラー３６は狭いエンジンルームに配置されることがある関係上、エアホース１６は直線的な形状とできない可能性があり、加圧筒１２もまたエアホース１６をカバーするため、同様にエアホース１６の形状に合わせる必要が生じる。

このとき、非過給時であれば加圧筒１２を構成するリング部材１２Ａは互いに微小な間隙をもつため、全体としてフレキシブルな構造であり、エアホース１６の形状に合わせて加圧筒１２の形状を変化させることができる。

一方、過給時には加圧筒１２に圧力管１８から圧力ｂが印加されるため、個々のリング部材１２Ａはそれぞれ外側に膨張しようとすることで互いの間隙が封止され、圧力室１４内部の気圧は圧力ｂで維持される。

さらに非過給時には加圧筒１２内部の圧力室１４はリング部材１２Ａ同士の間隙から圧力が抜けているため、大気圧まで減圧される。これにより常時加圧されることによる金属部品におけるストレスの発生や、ガスケット類などの疲労や、非過給時にエアホース１６が外側から押されることによる閉塞を防ぐことができる。

また非過給時にリング部材１２Ａ同士の間隙から微細な異物が混入した場合でも、逆流防止弁２０が接続部２２を閉鎖するため、過給器３０側への異物混入を防止することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置の実施形態を図３に従って説明する。

図３には、本発明が適用された第２実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置が示されている。

図３に示すように、過給器システム１１０の一部を形成する過給器３０からインタークーラー３６まではゴムや樹脂など柔軟性のある素材で形成されたエアホース１６で接続される点は第１実施形態と同様である。

エアホース１６の周囲には加圧筒１１２が形成され、第１実施形態と同様にエアホース１６を外側から覆っている。加圧筒１１２は過給器３０より過給圧と同じ圧力の空気を供給する第２給気口３２と圧力管１８で接続され、加圧筒１２と圧力管１８の接続部２２には逆流防止弁２０が備えられている点もまた第１実施形態と同様である。

第２実施形態においても加圧筒１１２はフレキシブル構造の剛体であり、図３（Ｂ）に示すように、冷間圧延鋼板などで形成された剛性のあるリング部材１１２Ａが複数連結されることで筒状の空洞となった圧力室１４を形成している。

リング部材１１２Ａは図３（Ｂ）に示すように吸気流の上流側と下流側で径が異なるテーパー形状の略円筒構造とされており、小径側端１１２Ｓが隣接したリング部材１１２Ａの大径側端１１２Ｌに入り込む形で複数のリング部材１１２Ａが連結されている。

リング部材１１２Ａの小径部１１２Ｓが隣接するリング部材１１２Ａの大径部１１２Ｌに入り込んだ重複部分１１３においては、非過給時には圧力管１８から圧縮空気が供給されないため、微小な間隙が存在する。

過給時には加圧筒１１２の内部にある小径部１１２Ｓは圧力ｂで加圧されるため、外側へ膨張しようとする一方、大径部１１２Ｌは圧力を受けないため変動がない。このため過給時には膨張しようとする小径部１１２Ｓが内側から大径部１１２Ｌを押圧し、密着することで互いの間隙を封止し、加圧筒１１２の内部に圧力室１４を形成する。

この構成とすることで、第１実施形態と同様の効果をより簡易な構造で実現することができ、コストダウンや軽量化、メンテナンスの簡便化などを図ることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置の実施形態を図４に従って説明する。

図４には、本発明が適用された第３実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置が示されている。

図４に示すように、過給器システム１２０の一部を形成する過給器３０からインタークーラー３６まではゴムや樹脂など柔軟性のある素材で形成されたエアホース１６で接続される点は第１および第２実施形態と同様である。

エアホース１６の周囲には加圧筒１２２が形成され、第１および第２実施形態と同様にエアホース１６を外側から覆っている。加圧筒１２２は過給器３０より過給圧と同じ圧力の空気を供給する第２給気口３２と圧力管１８で接続され、加圧筒１２と圧力管１８の接続部２２には逆流防止弁２０が備えられている点もまた第１および第２実施形態と同様である。

第３実施形態においては、加圧筒１２２はエアホース１６を長手方向全長に亘ってカバーすることなく、その一部のみをカバーしている。すなわち図４に示すようにエアホース１６の長手方向中央付近をカバーし、エアホース１６の長手方向両端部である第１給気口３４およびインタークーラー３６の近傍に関しては加圧筒１２２でカバーせず、大気中に露出した構成とされている。

例えば図４に示すようにエアホース１６が長手方向中央近傍で曲げられた形状とされているとき、加圧筒１２２はエアホース１６の形状に従って、エアホース１６の屈曲部分であるコーナー１６Ｃを中心としてカバーしている。加圧筒１２２の長手方向両端はクランプ４０などの締結部材で締結され、過給時に圧力室１４からの圧力漏れの発生を防止する。

この構成とすることで、コーナー１６Ｃなどのように、エアホース１６の伸縮による耐久性への影響が大きい部位のみを膨張防止構造とすることができ、スペースや重量、あるいはコストの削減を行うことができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置の実施形態を図５に従って説明する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）には、本発明が適用された第４実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置が示されている。

図５（Ａ）に示すように、過給器システム１３０の一部を形成する過給器３０からインタークーラー３６まではゴムや樹脂など柔軟性のある素材で形成されたエアホース１６で接続される点は第１〜第３実施形態と同様である。

エアホース１６の周囲には加圧筒１３２が形成され、第１〜第３実施形態と同様にエアホース１６を外側から覆っている。加圧筒１３２は過給器３０より過給圧と同じ圧力の空気を供給する第２給気口３２と圧力管１８で接続され、加圧筒１２と圧力管１８の接続部２２には逆流防止弁２０が備えられている点もまた第１および第２実施形態と同様である。

また加圧筒１３２はフレキシブル構造の剛体であり、図５（Ｂ）に示すように、冷間圧延鋼板などで形成された剛性のあるリング部材１３２Ａが複数連結されることで筒状の加圧筒１３２を形成している。

リング部材１３２Ａは吸気流の上流側と下流側で径が異なるテーパー形状の略円筒構造とされており、小径側端１３２Ｓが隣接したリング部材１３２Ａの大径側端１３２Ｌに入り込む形で、複数のリング部材１３２Ａが連結されている。

さらに過給器３０と加圧筒１３２の間を接続する圧力管１８には圧力調整弁４４が設けられており、所定の圧力よりも圧力ｂが高くなると圧力調整弁４４が作動し、加圧筒１３２へ圧縮空気を供給する構成とされている。

第４実施形態においても、第３実施形態と同様に加圧筒１３２はエアホース１６を長手方向全長に亘ってカバーすることなく、その一部のみをカバーしている。すなわち図５（Ａ）に示すようにエアホース１６の長手方向中央付近をカバーし、エアホース１６の長手方向両端部である第１給気口３４およびインタークーラー３６の近傍に関しては加圧筒１３２でカバーせず、大気中に露出した構成とされている点は第３実施形態と同様である。

本実施形態においては、エアホース１６と加圧筒１３２との間隙を封止する手段としてクランプなどの締結手段を用いず、加圧筒１３２の長手方向の両端部をクランプ部４２として、エアホース１６との間隙を封止する構成とされている。

図５（Ｂ）に示すように、第１給気口３４近傍のエアホース１６は加圧筒１３２にカバーされておらず、大気中に露出した露出部１６Ａとされている。過給時にはエアホース１６が過給圧により径方向外側へ膨張し、露出部１６Ａでは大気中に露出しているため図５（Ｃ）に示すように径方向外側へ凸となるように膨張、拡径する。

最も第１給気口３４に近いリング部材１３２Ａの小径側端１３２Ｓあるいは大径側端１３２Ｌは膨張したエアホース１６の露出部１６Ａに外側から枷となる形で干渉する。また他端側となるインタークーラー３６の近傍に関しては、エアホース１６はリング部材１３２Ａの大径側端１３２Ｌに対して十分に膨張するため、同様に枷となる形でリング部材１３２がエアホース１６に干渉する。これにより露出部１６Ａとリング部材１３２Ａとは締結部分１３３で接触し、露出部１６Ａにリング部材１３２Ａが食い込むことで加圧筒１３２の端部を封止するシール構造４２が形成されている。尚、加圧筒１１２の長手方向中央部分に剛体を使用しリング部材１３２Ａを長手方向対称に配置することで第１給気口３４側、インタークーラー３６側共に小径側端１３２Ｓが枷となる形で干渉させ、シール構造を形成することも可能である。

圧力調整弁４４はエアホース１６の露出部１６Ａが圧力ａにより十分に膨張するまでは閉鎖されており、加圧筒１３２へ圧縮空気は供給されない。このため露出部１６ａとリング部材１３２Ａとで加圧筒１３２の端部を封止するまでは加圧筒１３２から圧力ｂが漏出する虞はない。

インタークーラー３６に最も近い他端側のリング部材１３２Ａもまた同様に、過給時に膨張するエアホース１６の露出部１６Ａに食い込むことにより加圧筒１３２の端部を封止するシール構造４２とされている。加圧筒１３２の内部では、圧力ｂにより加圧筒１３２でカバーされた部分のエアホース１６Ｂは外側から加圧されるため、膨張することなく元の形状を維持する。

この構成とすることで、簡易な構造でエアホース１６の膨張防止構造を実現することができ、コストダウンや軽量化、メンテナンスの簡便化などを図ることができる。且つコーナー１６Ｃなどのように、エアホース１６の伸縮による耐久性への影響が大きい部位のみを膨張防止構造とすることができ、スペースや重量、あるいはコストの削減を行うことができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち、上記実施形態では過給器３０からインタークーラー３６へ至る給気路としてエアホース１６を例に挙げたが、これに限定せず他の構成であっても本発明を適用することができる。例えばインタークーラーよりインテークマニホールドへ至るエアホースに関しても本発明を適用することができる。

また、インタークーラーを備えた過給システムを例としたが、これに限定せず本発明を応用することができる。すなわち、例えばインタークーラーを経由せず、直接エンジンへ過給する構成であっても過給器からエンジンへのエアホースに関して本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置を示す概念図およびリング部材の形状を示す斜視図である。図１に示される過給器用エアホース膨張防止装置の作用効果を示す概念図である。本発明の第２実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置を示す概念図およびリング部材の形状を示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置を示す概念図である。本発明の第４実施形態に係る過給器用エアホース膨張防止装置を示す概念図およびシール構造を示す概念図である。

符号の説明

１０過給器システム
１２Ａリング部材
１２加圧筒
１４圧力室
１６エアホース
１８圧力管
２０逆流防止弁
２２接続部
３０過給器
３２第２給気口
３４第１給気口
３６インタークーラー
４０クランプ
４２シール構造

Claims

作動することにより空気を圧縮しエンジン側に供給する過給器と、
前記過給器と、圧縮空気を冷却するインタークーラーが設けられている場合には前記過給器と前記インタークーラーとを接続し、前記インタークーラーが設けられていない場合は前記過給器と前記エンジンとを接続し、前記過給器で圧縮された圧縮空気を前記エンジンの吸気側へ供給するエアホースと、
過給時に過給圧で閉止される隙間を備えたフレキシブル構造の剛体によって構成され、前記エアホースの外周面を包囲すると共に、前記過給器からの過給圧によって外側より前記エアホースの外周面を加圧する加圧筒と、
前記過給器より前記加圧筒に至る流路に設けられ、前記加圧筒から前記過給器への逆流を防ぐ逆流防止弁と、
を備えたことを特徴とする過給器用エアホース膨張防止装置。
前記加圧筒は吸気流の上流側と下流側とで径が異なるリングを一部重複させながら複数連ねた構造であり、
過給時には前記加圧筒で包囲された範囲外部分の前記エアホースが過給圧で膨張することで前記リングに密着し、前記エアホースと前記加圧筒との間隙を封止するシール構造を備えたことを特徴とする請求項１に記載の過給器用エアホース膨張防止装置。