JP2020084969A - 自動車用吸気装置及びその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブで制御される吸気装置について、エンジンの検査の信頼性維持と組み立ての容易性とを達成可能な構造を提供する。【解決手段】スロットルバルブは、弁体６とスロットルボデー１とを備えており、スロットルボデー１は、吸気ダクト３に設けた押さえ部３ａと吸気マニホールド４とで挟まれており、押さえ部３ａと吸気マニホールド４とは、ボルト１６によって固定される。スロットルボデー１と吸気マニホールド４とは、係止爪２４と係止穴２５とからなる係止手段によって連結されている。検査工程を終えたら、吸気ダクト３のみを取り外して出荷する。スロットルボデー１は吸気マニホールド４に取り付いたままであるため、品質保証機能に優れている。吸気ダクト３は後付けできるため、自動車の組み立ての手間を軽減できる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載される内燃機関に使用される吸気装置、及びその組み立て方法に関するものである。

自動車用内燃機関において、気筒に供給される吸気量はスロットルバルブによって制御されている。スロットルバルブは、弁体とスロットルボデーとを備えていて、スロットルボデーは吸気マニホールドに固定されている。すなわち、スロットル装置はユニット化されていて、吸気マニホールドに固定されている。また、スロットルボデーには吸気ダクトが接続されているが、一般に、スロットルボデーは吸気マニホールドに固定されて、吸気ダクトはスロットルボデーに固定されているため、組み立てが面倒であった。

そこで、スロットルボデーの取付けを簡易化する技術が考えられており、その例が特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１には、エアダクトとインテークマニホールドとを嵌め合わせて、インテークマニホールドに突設した爪部とエアダクトとを結束バンドで締結すると共に、両者で形成された空間にスロットルボデーを配置することが開示されている。

特開２０１３−６０８４４号公報

さて、自動車におけるエンジン回りの組み立ての流れを見ると、エンジンをエンジン工場で製造してから所定の検査を行っており、検査に合格したら組み立て工場に搬送し、組み立てラインで自動車に組み込まれている。

エンジンには様々の検査項目があるが、吸気系に関する検査項目の１つとして、スロットルバルブが適正に作動するか否かの検査があり、この検査は、スロットルボデーを吸気マニホールドに固定すると共に、スロットルボデーに吸気ダクトを接続した状態で行っている。すなわち、エンジンとして完成した状態で検査を行っている。従って、検査する状態で、吸気ダクトはエアクリーナに接続されている。

そして、検査をパスしたエンジンは組み立て工場に搬送されて自動車に組み込まれるが、この場合、検査後の搬送態様の一つとして、吸気ダクト及びスロットルボデーをエンジンに取付けた状態のままで搬送する態様がある。すなわち、エンジンを完成品の状態で搬送する態様がある。この搬送態様を採用すると、スロットルバルブを検査状態と同じ状態に保持できるため品質保証の点では優れているが、吸気ダクトやエアクリーナが繋がったままでは嵩張るため、保管や搬送が厄介である。

また、吸気ダクトはエンジンの上方に配置されているが、吸気ダクトの下方には、後付けされる多数本のワイヤー類やハーネス類が存在するため、吸気ダクトとスロットルボデーとが組み付けられたままで組み立て工場に出荷されると、吸気ダクトがワイヤー類やハーネス類の接続作業の邪魔になるという問題がある。従って、自動車としての組み立ての作業性の点からは、エンジンの検査工程を終えたら吸気ダクトは分離しておき、組み立て工場において最後に組み付けたいという要望が強い。

従って、検査工程を経てから組み立てに至る態様の一つとして、吸気ダクト及びスロットルボデーをそれぞれエンジンから分離して、組み立て工場においてスロットルボデー及び吸気ダクトを組み付け直すという態様があるが、この場合は、スロットルボデーは取付け直すことになるため、検査時と条件が微妙に変化してしまう場合がある。

結局、スロットルボデーを吸気マニホールドに（エンジンに）組み付けたままで出荷して高い品質を保持したいという要望と、組み立てラインでの作業性向上の要望とが相反している。

この点は特許文献１も同様であり、特許文献１は、スロットルボデーの組み付け作業を容易化できるが、エンジン工場において検査工程を終えた後に、スロットルボデーと吸気ダクトとを取り付けたままで組み立て工場に出荷するか、又は、スロットルボデー及び吸気ダクトを取り外してから出荷するかせねばならないことは上記の場合と同じであるため、スロットルバルブの品質保証と組み付けの作業性とが相反することに変わりはない。

なお、一つの対応策として、吸気ダクトを２分割方式にして、検査工程を終えたら上流側の部分を取り外すという態様があり有り得るが、これでは、締結場所が増えるため、組み立ての手間の軽減にはならない。

本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。

本願発明は、自動車用の吸気装置とその組み立て方法とを含んでおり、吸気装置は請求項１で特定している。

すなわち、本願発明の吸気装置は、
「弁体が内蔵された筒状のスロットルボデーと、前記スロットルボデーの下流側部分が重なる吸気マニホールドと、吸気ダクトの下流側端部に一体に形成されていて前記スロットルボデーを上流側から覆う押さえ部とを有しており、
前記押さえ部を吸気マニホールドにボルトで固定することにより、前記スロットルボデーが押さえ部と吸気マニホールドとで挟み保持されるようになっている」
という基本構成において、
「前記スロットルボデーと吸気マニホールドとに、前記スロットルボデーが容易には離脱しないように連結する係止手段を設けている」
という特徴を保持している。

吸気装置の組み立て方法は、請求項２で特定している。すなわち、この方法は、
「弁体が内蔵された筒状のスロットルボデーと、前記スロットルボデーの下流側部分が重なる吸気マニホールドと、吸気ダクトの下流側端部に一体に形成されていて前記スロットルボデーを上流側から覆う押さえ部とを有しており、
前記押さえ部を吸気マニホールドにボルトで固定することにより、前記スロットルボデーが押さえ部と吸気マニホールドとで挟み保持されるようになっている」
という構成の自動車用吸気装置の組み立て方法であって、
「前記スロットルボデーを押さえ部で前記吸気マニホールドに押さえ保持した状態で行う性能検査工程と、
前記吸気ダクトだけを取り外して前記スロットルボデーは係止手段にて吸気マニホールドに連結されたままにしておく一部分離工程と、
自動車組み立てラインにおいて前記押さえ部を吸気マニホールドにセットしてボルトで締結する工程とを備えている」
というものである。

なお、本願発明でいう「吸気マニホールド」は、シリンダヘッドとスロットルボデーとの間に配置されている吸気分配装置という意味であり、サージタンクも含んでいる。

また、エンジン工場における検査工程では、押さえ部はボルトで吸気マニホールドに固定してもよいし、治具を使用して押さえ保持してもよい。作業性の点からは、後者の態様が好ましいといえる。ボルトが打ち込み式である場合は、検査工程では、治具によって固定することになる。

本願発明では、スロットルボデーは係止手段によって吸気マニホールドに連結されているため、エンジン工場での検査を終えたら、吸気ダクトだけを取り外して、スロットルボデーは吸気マニホールドに取付けられた状態のままで保管・搬送できる。従って、スロットルボデーの状態は検査状態と変化はなくて、検査結果の保証性に優れている。

他方、吸気ダクトは吸気マニホールドから取り外して保管・搬送できるため、保管や搬送に際してエンジンが過剰に嵩張ることはなくて、保管・運搬の手間を大幅に軽減できる。また、自動車組み立てラインでは、ケーブル類やハーネス類を接続してから最後に吸気ダクトを固定できるため、自動車の組み立ての作業性も大きく向上できる。

更に、吸気ダクトはエアクリーナに接続されており、また、エアクリーナにレゾネータが一体に組み込まれていたり、吸気ダクトにレゾネータが接続されていたりすることもあるが、本願発明では、これらエアクリーナやレゾネータも組み立てラインで後付けされるため、エアクリーナやレゾネータは、ケーブル類やハーネス類との関係を殆ど又は全く考慮することなく設計できる。従って、エアクリーナやレゾネータの設計の自由性も向上できる。

更に、本願発明は、押さえ部と吸気マニホールドとでスロットルボデーを挟み保持するものであるため、組み立てラインでの締結作業は簡単であるが、スロットルボデーは既に吸気マニホールドに連結されているため、スロットルボデーの取付け位置の間違いなどもなくて、本締結を迅速に行える。

第１実施形態を弁軸の軸線方向から見た断面図である。 第１実施形態を弁軸の軸線方向と直交した方向から見た断面図である。 第１実施形態を弁軸の軸線方向と直交した方向から見た分離断面図である。 図２の IV-IV視方向から見た分離図である。 （Ａ）は図４の VA-VA視断面図、（Ａ）は図４の VB-VB視断面図である。 検査工程を示す断面図である。 分離工程を示す断面図である。 第２実施形態の断面図である。

(1).実施形態の基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜７に示す第１実施形態を説明する。吸気装置は、両端が開口した筒状のスロットルボデー１を備えたスロットルユニット２と、スロットルボデー１の上流側に接続された吸気ダクト３と、スロットルボデー１の下流側半部に被嵌する吸気マニホールド４とを備えている。

吸気マニホールド４はサージタンクを備えており、図で表示している部分は、サージタンクの入り口部である。そして、吸気ダクト３の下流端に、スロットルボデー１に上流側から深く入り込む大径の押さえ部３ａを一体に設けている一方、吸気マニホールド４の入り口部に、押さえ部３ａが重なる大径部４ａを形成している。

そして、吸気ダクト３の押さえ部３ａと吸気マニホールド４の大径部４ａとをボルト１６で締結することにより、吸気ダクト３の押さえ部３ａと吸気マニホールド４の大径部４ａとでスロットルボデー１を挟み保持している。吸気ダクト３の上流端は、例えばエアクリーナの出口管に接続されている。

スロットルボデー１は、ストレート筒状（円筒状）の基本形態あり、一端と他端との間の中途部に、軸心と直交した弁軸５が回転自在に挿通されており、弁軸５には、円板状の弁体６がビス等で固定されている。弁軸５の一端部はスロットルボデー１の外側に大きく突出しており、アクチュエータの一例として電動モータ７の内部に入り込んでいる。電動モータ７は、スロットルボデー１の側部に固定された円形のボス部８を有している。

そして、スロットルボデー１の外周のうち吸気ダクト３に入り込んだ部位に第１フランジ９を突設し、吸気マニホールド４に入り込んだ部位に第２フランジ１０を突設しており、フランジ９，１０の上下外側にＯリング１１を配置し、吸気ダクト３の押さえ部３ａと吸気マニホールド４の大径部４ａとには、フランジ９，１０とでＯリング１１を挟み込む段部１２，１３が形成されている。

吸気ダクト３及び吸気マニホールド４とスロットルボデー１との内径は、同一径になっている。従って、吸気ダクト３には、第１フランジ９よりも上流側の部位が嵌まる膨大部３ｂが形成されて、吸気マニホールド４には、第２フランジ１０よりも下流側の部位が嵌まる膨大部４ｂが形成されている。

そして、吸気ダクト３の押さえ部３ａと吸気マニホールド４の大径部４ａとに、互いに重なりあう外向きフランジ１４，１５を一体に形成しており、これらの外向きフランジ１４，１５がボルト１６で締結されている。実施形態では、タップ穴を吸気マニホールド４の外向きフランジ１５に直接形成しているが、吸気マニホールド４の外向きフランジ１５に金属製の鬼目ナットを埋設して、これにボルト１６をねじ込むことも可能である。また、ボルト１６は、ねじ込み式である必要はないのであり、打ち込み式のものも使用できる。

なお、タップ穴は吸気ダクト３の外向きフランジ１４に形成してもよい。図５に明示するように、外向きフランジ１４，１５は周方向に隔てた３か所に形成しているが、軸心を挟んだ２箇所に形成してもよい。

図１のとおり、吸気ダクト３と吸気マニホールド４との合わせ面は、基本的には弁軸５よりも少し下流側にずれている。そこで、図４に明示するように、吸気マニホールド４の大径部４ａに、上流側に突出した突部１８を形成する一方、吸気ダクト３の押さえ部３ａには、突部１８が嵌合する凹部１９を形成し、これら突部を１８と凹部１９との合わせ面に、スロットルユニット２のボス部８が若干のクリアランスを持って嵌まる第１凹所２０と、弁軸５の外側に位置した第２凹所２１とを形成している。図２に示すように、第２凹所２１はキャップ２２で塞がれている。

(2).係止手段・検査工程・組み立て工程
図１，５に示すように、スロットルボデー１の第２フランジ１０に、吸気マニホールド４の外向きフランジ１５に入り込む外向き突出部１０ａを形成しており、これに対応して、吸気マニホールド４の外向きフランジ１５には、外向き突出部１０ａを受けいれる内向き凹部１５ａが形成されている。

そして、各外向き突出部１０ａに、係止手段の一環として、２つ割状の係止爪２４を下向きに突設している一方、吸気マニホールド４の大径部４ａには、同じく係止手段の一環として、係止爪２４が入り込む係止穴２５を形成している。そして、係止爪２４の下端には、外向きに広がった爪部２４ａを形成している一方、係止穴２５には、係止爪２４の爪部２４ａが下方から引っ掛かり係合する大径段部２５ａを形成している。

従って、スロットルボデー１を所定姿勢にして吸気マニホールド４に押し込むと、係止爪２４はいったん弾性に曲がり変形してから元の姿勢に戻って、爪部２４ａが係止穴２５の大径段部２５ａに引っ掛かる。これにより、スロットルボデー１は吸気マニホールド４に対して、容易には外れない状態に保持される。

なお、実施形態では、係止爪２４の爪部２４ａは、上下に傾斜面を有する山形に形成しているため、スロットルボデー１をある程度の力で上に引くと、係止爪２４を係止穴２５から抜き外すことができるが、爪部２４ａを、その上面を水平状にした三角形に形成すると、いわゆる嵌め殺し構造になって、スロットルボデー１は吸気マニホールド４に対して離脱不能に保持される。

係止爪２４が係止穴２５に嵌まっていることにより、スロットルボデー１は所定の姿勢でスロットルボデー１に保持される。すなわち、係止爪２４と係止穴２５とは、スロットルボデー１を所定の姿勢に保持する位置決め機能も備えている。

そこで、エンジン工場において吸気装置の性能を検査するに当たっては、図６に示すように、上下の治具（クランプ装置）２６，２７を使用して、吸気ダクト３と吸気マニホールド４の外向きフランジ１４，１５とを挟み付けることにより、ボルト１６で組み立てたのと同じ状態を実現できる。そして、この状態で吸気装置のを性能検査を終了したら、治具２６，２７による固定を解除して、図７に示すように、吸気ダクト３を取り外す。

そして、エンジンは、スロットルボデー１が吸気マニホールド４に取り付けられた状態のままで保管されたり組み立て工場に出荷される一方、吸気ダクト３は別部材として保管・出荷されて、組み立て工場では、ボルト１６によって本締結される。

このように、検査工程及び組み立て工程を通じて、スロットルボデー１は係止手段によって吸気マニホールド４に取付けられたままであるため、完成品は検査結果のままの性能を保持している。従って、信頼性と品質に優れている。他方、吸気ダクト３は、ケーブル類やハーネス類などの接続を終えてから最後に取付けできるため、ケーブル類やハーネス類などの接続作業は、吸気ダクト３やエアクリーナなどに邪魔されることなく迅速に行える。従って、自動車の組み立ての手間を大幅に軽減できる。

検査工程においても、ボルト１６によって押さえ部３ａを吸気マニホールド４に固定しておくことは可能であるが、図６のように治具２６，２７を使用すると、手間を軽減できると共に、打ち込み式のボルトも採用できる利点がある。

(3).他の実施形態・その他
図８に示す第２実施形態では、スロットルボデー１の第２フランジ１０に設けた外向き突出部１０ａの全体が、吸気ダクト３及び吸気マニホールド４の外向きフランジ１４，１５の間に介在しており、スロットルボデー１の外向き突出部１０ａにもボルト１６が貫通している。従って、吸気ダクト３及び吸気マニホールド４の外向きフランジ１４，１５とスロットルボデー１の外向き突出部１０ａとが、ボルト１６によって共締めされている。

そして、係止手段として、外向き突出部１０ａの外端に係止爪２４を下向きに突設している一方、吸気マニホールド４の外向きフランジ１５の外端面に、係止爪２４が係合する係合溝２８を形成している。この実施形態では、係止爪２４と係合溝２８とはボルト１６の外側に位置しているため、シール性に全く影響しない。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、係止手段としては、実施形態のような係止爪と係止穴又係合溝との組み合わせには限らず、樹脂製又は金属製のクリップやスナップリングなどを使用することも可能である。

本願発明は、自動車用の吸気装置及び組み立て方法に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ スロットルボデー
２ スロットルユニット
３ 吸気ダクト
３ａ 押さえ部
４ 吸気マニホールド
４ａ 大径部
１４，１５ 外向きフランジ
１６ ボルト
２４ 係止手段を構成する係止爪
２５ 係止手段を構成する係止穴
２６，２７ 治具

Claims (2)

1. 弁体が内蔵された筒状のスロットルボデーと、前記スロットルボデーの下流側部分が重なる吸気マニホールドと、吸気ダクトの下流側端部に一体に形成されていて前記スロットルボデーを上流側から覆う押さえ部とを有しており、
   前記押さえ部を吸気マニホールドにボルトで固定することにより、前記スロットルボデーが押さえ部と吸気マニホールドとで挟み保持されるようになっている構成であって、
   前記スロットルボデーと吸気マニホールドとに、前記スロットルボデーが容易には離脱しないように連結する係止手段を設けている、
   自動車用の吸気装置。
2. 弁体が内蔵された筒状のスロットルボデーと、前記スロットルボデーの下流側部分が重なる吸気マニホールドと、吸気ダクトの下流側端部に一体に形成されていて前記スロットルボデーを上流側から覆う押さえ部とを有しており、
   前記押さえ部を吸気マニホールドにボルトで固定することにより、前記スロットルボデーが押さえ部と吸気マニホールドとで挟み保持されるようになっている、
   という構成の自動車用吸気装置の組み立て方法であって、
   前記スロットルボデーを押さえ部で前記吸気マニホールドに押さえ保持した状態で行う性能検査工程と、
   前記吸気ダクトだけを取り外して前記スロットルボデーは係止手段にて吸気マニホールドに連結されたままにしておく一部分離工程と、
   自動車組み立てラインにおいて前記押さえ部を吸気マニホールドにセットしてボルトで締結する工程とを備えている、
   自動車用吸気装置の組み立て方法。

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