JP3944953B2 - 内燃機関用吸気装置およびスロットルボディ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用吸気装置およびスロットルボディにおける接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）用吸気装置において、スロットルボディおよびインテークマニホールド等の吸気管構成部材からなる吸気管の接続は、互いの接続箇所にフランジを設け、フランジ同士を４本程度のボルトでねじ締めして行われることが一般的である。このようなボルトによるねじ締めは、部材同士を位置決めし、それから複数のボルトを締め付ける必要があるため、組付け工数が多くなるという問題がある。また、ボルトを締め付けるための工具を装着し、操作する作業空間が必要であるから、作業空間が狭いとエンジンあるいはエアクリーナといった周辺装置の存在が締め付け作業を困難にし、スロットルボディと吸気管構成部材との組付け作業性を悪化させる原因となる。
【０００３】
さらに、吸気装置の軽量化を目的としてスロットルボディや吸気管構成部材等の吸気装置を構成する部材を樹脂で成形してボルトで接続する場合、ボルトによる締付力により吸気内壁面が変形し、▲１▼全閉時にスロットル弁から吸気下流側に空気が漏れてアイドル回転数が増加したり、▲２▼スロットル弁が吸気内壁面に接触する恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許番号第５３４１７７３号に開示される吸気装置では、樹脂製のインテークマニホールドの入口とスロットルボディとをピンで接続することにより、接続に伴う部材の変形を防止している。
しかしながら、機械的強度が低い細いピンに応力が集中し、ピンやピンを止めておく部材が変形や損傷しやすいので、高い信頼性を確保できないという問題がある。さらに、部材が樹脂で形成されているとはいえ、ピンによる接続では十分な接続力を発生することができず、接続箇所ががたつく原因になる。
【０００５】
本発明の目的は、容易に接続可能なエンジン用吸気装置およびスロットルボディを提供することにある。
本発明の他の目的は、狭い作業空間で容易に接続可能なエンジン用吸気装置およびスロットルボディを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、少ない作業工数で容易に接続可能なエンジン用吸気装置およびスロットルボディを提供することにある。
【０００６】
本発明のまた他の目的は、組付作業性に優れ、接続信頼性が高いエンジン用吸気装置およびスロットルボディを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用吸気装置によると、スロットルボディと吸気管構成部材とは、係止部と、弾性変形することにより係止部に係合する弾性部との係合、ならびに、係止部と弾性部との係合位置に対し吸気通路を挟んでスロットルボディおよび吸気管構成部材に互いに係合可能に設けられた剛性係合部の係合により、接続用の他の部材を用いることなく接続することができる。したがって、弾性部を弾性変形させることにより、狭い作業空間においてもスロットルボディと吸気管構成部材とを少ない工数で容易に接続することができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載のエンジン用吸気装置によると、スロットルボディと吸気管構成部材とを係止部と弾性部との係合側でねじ結合することにより、スロットルボディと吸気管構成部材とを強固に接続することができる。
本発明の請求項３記載のエンジン用吸気装置によると、ねじ結合手段を一つだけにすることにより、狭い組付け空間においてスロットルボディと吸気管構成部材とを容易にかつ強固に接続することができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載のエンジン用吸気装置によると、吸気管構成部材はスロットルボディよりも軟らかい材質で形成されているので、スロットルボディと吸気管構成部材とを接続する接続力がスロットルボディよりも吸気管構成部材に加わりやすい。したがって、スロットルボディの吸気内壁面が変形することを防止できるので、スロットルボディに収容されたスロットル弁がスロットルボディの吸気内壁面と接触したり、全閉時においてスロットル弁の吸気下流側に空気が漏れたりすることを防止できる。
【００１０】
本発明の請求項５記載のエンジン用吸気装置によると、スロットルボディよりも軟らかい材質、例えば樹脂により吸気管構成部材を成形できるので、弾性部を吸気管構成部材と一体に容易に成形できる。したがって、弾性係合手段を構成する部品点数が減少し、組付け工数が低減する。
本発明の請求項７記載のスロットルボディによると、吸気管構成部材と接続するための係合部を吸気通路を挟んで少なくとも二つ設け、それらのうち一方が弾性変形を伴って係合する弾性係合手段を構成し、他方が弾性係合手段よりも高い剛性で係合する剛性係合手段を構成している。したがって、弾性係合手段および剛性係合手段を構成する部材以外の接続用部材を用いることなく、弾性係合手段を構成する部材を弾性変形させることにより狭い作業空間においてもスロットルボディと吸気管構成部材とを少ない工数で容易に接続することができる。
【００１１】
本発明の請求項８記載のスロットルボディによると、スロットルボディの弾性係合手段を構成する係合部側にねじ結合手段を装着する装着部を設けることにより、スロットルボディと吸気管構成部材とを強固に接続することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用吸気装置を図１および図２に示す。
図１および図２に示す吸気装置１のスロットルボディ１０、ならびに図示しないインテークマニホールドの吸気管構成部材としての接続部材４０は吸気通路１００を形成している。スロットルボディ１０および接続部材４０は樹脂で成形されている。さらに接続部材４０は、スロットルボディ１０よりも軟らかいナイロンまたはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂で成形されている。接続部材４０はスロットルボディ１０よりも吸気下流側のエンジン側に位置する部材であり、スロットルボディ１０と接続した図２に示す状態でスロットルボディ１０を支持している。スロットルボディ１０および接続部材４０の各接続面１０ａ、４０ａは平面状に形成されており、図２に示す接続した状態で面接触している。接続面１０ａと４０ａとの間をＯリング４５がシールしている。
【００１３】
スロットルボディ１０内に回動自在に収容されたスロットル弁２０は、運転者のアクセル操作量に応じてスロットル軸２１とともに回動し、吸気流量を制御している。スロットルボディ１０は、吸気通路１００を形成する筒部１１、ならびに接続部材４０と係合するフランジ部１２を有している。フランジ部１２には、吸気通路１００を挟んで径方向反対側の対角線上に、係止部としての溝１３、剛性係合部としてのテーパ面１４が形成されている。さらに溝１３、テーパ面１４は、スロットル軸２１を挟んで直交する位置に形成されている。
【００１４】
接続部材４０には、スロットルボディ１０の溝１３、テーパ面１４と対応するように接続部材４０の対角線上に弾性部および係合部としての腕４１と、剛性係合部としてのテーパ面４３ａを設けた腕４２とが一体成形されている。腕４１の径方向内側に溝１３に嵌合可能な断面三角形状の突起４１ａが形成されており、腕４１の付け根の径方向内側に突起４１の突出方向に張り出した張出面４１ｂが形成されている。爪４３は、腕４２の突出側端部に径方向内側に突出して形成されており、この爪４３にスロットルボディ１０のテーパ面１４と係合可能なテーパ面４３ａが形成されている。溝１３および腕４１は弾性係合手段を構成し、テーパ面１４およびテーパ面４３ａは剛性係合手段を構成している。
【００１５】
次に、吸気装置１の組付け手順について説明する。
(1) 図１に示すように、接続部材４０に対しテーパ面１４側のフランジ部１２が近づくようにスロットル軸２１と直交する方向にスロットルボディ１０を傾ける。そして、テーパ面４３ａにテーパ面１４を合わせながら腕４１を径方向外側に倒し、スロットルボディ１０の接続面１０ａと接続部材４０の接続面４０ａとを当接させる。
【００１６】
(2) 腕４１を戻して溝１３に突起４１ａを嵌合、つまり係合させることにより、図２に示すように接続部材４０とスロットルボディ１０との接続が完了する。テーパ面１４とテーパ面４３ａとの係合、ならびに突起４１ａと溝１３との係合により接続部材４０から離隔する方向へのスロットルボディ１０の動きを規制している。さらに、テーパ面４３ａがテーパ面１４を接続面４０ａ側に剛性で押しているので、スロットルボディ１０と接続部材４０との軸方向のがたつきを防止している。また、腕４１の張出面４１ｂとフランジ部１２の外側面１２ａとが径方向で当接してスロットルボディ１０を腕４２側に押すことによりスロットルボディ１０の径方向の動きが規制されているので、スロットルボディ１０の径方向のがたつきが防止されている。
【００１７】
第１実施例では、溝１３と突起４１ａとの係合、ならびにテーパ面１４とテーパ面４３ａとの係合により、▲１▼スロットルボディ１０および接続部材４０以外の部材、ならびに組付け工具を用いることなくスロットルボディ１０と接続部材４０とを、少ない組付工数で容易に接続することができる。さらにテーパ面同士は変形せずに係合するので、腕４１の弾性変形のための空間があれば狭い組付け空間でもスロットルボディ１０と接続部材４０とを容易に接続することができる。▲２▼接続用の別部材や組付け工具を用いる場合に比べ組付け工数が減少する。▲３▼接続による応力が溝１３、テーパ面１４、突起４１ａ、テーパ面４３ａに分散して加わるので、係合箇所の損傷を防止し、信頼性が向上する。
【００１８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図３および図４に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
アクセルレバー３０は図示しないワイヤでアクセルペダルと連結されており、運転者のアクセル操作量に応じてスロットル軸２１とともに回動する。スプリング３１はアクセルレバー３０を全閉方向に付勢している。スロットルボディ１０に設けられた全閉ストッパ３３が全閉レバー３２を係止することによりスロットル弁２０の全閉位置が規定される。また、全開レバー３４が図示しない全開ストッパに係止されることによりスロットル弁２０の全開位置が規定される。
【００１９】
回転センサ３５はスロットル弁２０の開度を検出するセンサであり、開度検出信号をコネクタ３６から図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）に送出するものである。
第２実施例では、溝１３と突起４１ａ、ならびにテーパ面１４とテーパ面４３ａとの係合によりスロットルボディ１０と接続部材４０とを接続した後、溝１３と突起４１ａとの係合側で、接続部材４０にインサート成形されたカラー５１とボルト５０とをねじ結合している。これにより、スロットルボディ１０と接続部材４０との接続を強固にし、接続部材４０からのスロットルボディ１０の離脱を確実に防止できる。第２実施例では一組のボルト５０およびカラー５１によりねじ結合手段を構成しているが、溝１３と突起４１ａとの係合側において、複数のボルト５０およびカラー５１でスロットルボディ１０と接続部材４０とを結合してもよい。
【００２０】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図５に示す。第２実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
溝１３およびテーパ面１４は筒部１１を挟んで径方向反対側の対角線上に吸気通路を挟んで二組形成されている。さらに二つの溝１３と二つのテーパ面１４とはスロットル軸２１挟んで反対側に形成されている。腕４１、４２も、溝１３、テーパ面１４と対応するように対角線上に吸気通路を挟んで二組形成されている。
【００２１】
スロットルボディ１０と接続部材４０とを組付ける場合、第１実施例と同様に、接続部材４０に対し二つのテーパ面１４を有する側のフランジ部１２が近づくようにスロットルボディ１０を傾ける。そして、腕４２に形成されたテーパ面にテーパ面１４を合わせながら腕４１を径方向外側に倒し、スロットルボディ１０の接続面と接続部材４０の接続面とを当接させる。腕４１を戻して溝１３に突起４１ａを嵌合させ、接続部材４０とスロットルボディ１０との接続を完了する。
【００２２】
第３実施例では、溝１３およびテーパ面１４、ならびに腕４１、４２を二組設けたことにより、スロットルボディ１０と接続部材４０との接続をより強固にしている。さらに、例えば接続による応力により一部の係合部材が損傷してもスロットルボディ１０と接続部材４０との接続状態を維持できる。
以上説明した本発明の上記複数の実施例によると、溝１３とテーパ面１４とが吸気通路を挟み、かつスロットル軸２１を挟んで反対方向に配置されているので、接続部材４０にスロットルボディ１０を傾けながら接続する際に、スロットル軸２１の回転方向にスロットルボディ１０が傾く。図４に示すように、スロットルボディ１０はスロットル軸２１の長手方向に張出部が多いので、張出部の少ないスロットル軸２１の回転方向にスロットルボディ１０を傾けることにより、狭い空間で周囲部品と干渉することなくスロットルボディ１０と接続部材４０とを組付けることができる。
【００２３】
さらに、組付け時にスロットル軸２１を曲げる方向に力が加わりにくいので、スロットル軸２１の軸受け部やスロットル軸自体の損傷を防止するとともに、スロットル弁２０とスロットルボディ１０の吸気内壁とのクリアランスが過大または過少になることを防止できる。
上記複数の実施例では、スロットルボディ１０および接続部材４０を樹脂で成形したが、スロットルボディを金属、接続部材を樹脂で成形することも可能である。
【００２４】
また上記複数の実施例では、スロットルボディ１０の吸気下流側においてスロットルボディ１０とインテークマニホールドとを弾性係合手段および剛性係合手段により接続したが、スロットルボディの吸気上流側、あるいはスロットルボディの吸気下流側および吸気上流側においてスロットルボディと吸気管構成部材とを弾性係合手段および剛性係合手段により接続してもよい。
【００２５】
以上に述べた実施例では、スロットルボディにはスロットルボディの吸気通路を挟んだ対角上に、吸気管構成部材としての接続部材４０との接続のための弾性係合手段と剛性係合手段とを配置している。そして、弾性係合手段はスロットルボディ１０または接続部材４０の一方に設けられた係止部と、他方に設けられ弾性変形して上記係止部と係合する弾性部とを備えている。また、剛性係合手段はスロットルボディ１０または接続部材４０にそれぞれ設けられた剛性係合部を備えている。
【００２６】
スロットルボディ１０の接続作業においては、まずスロットルボディ１０の吸気通路軸線を傾けて剛性係合手段の両剛性係合部を組み合わせる。その後、剛性係合部を組み合わせたまま、そこを支点としてスロットルボディ１０を揺動させ、弾性係合手段の弾性部と係止部とを接近させる。このとき、弾性部の弾性変形により係止部が弾性部との係合位置に到達することが許容される。その一方で、両剛性係合部の組み合わせ状態は、遊嵌状態から、軸方向への変位を確実に規制し、スロットルボディ１０と接続部材４０とを軸方向に接近させるように付勢する嵌合状態へと移行する。こうして、スロットルボディ１０と接続部材４０とが接続される。接続後は、弾性部の弾性力により両者の係合状態が維持される。
【００２７】
したがって、弾性係合手段を構成する弾性部と係止部とは、吸気通路の軸方向から互いに係合可能に構成されていることが重要である。その一方で、剛性係合手段は、軸と交差する方向に沿って互いに組み合わされ、組み合わせ後も当該剛性係合手段を支点としたスロットルボディ１０の揺動を許容することが重要である。しかも、剛性係合手段は、弾性係合手段に比べて十分に高い剛性、特に吸気通路の軸方向に関して高い剛性をもっており、スロットルボディ１０と接続部材４０とが互いに軸方向に引き離されようとしても、弾性係合手段よりも高く、望ましくはボルトに匹敵する程度の高い強度を発揮することが重要である。
【００２８】
ここで、剛性係合手段と弾性係合手段とはスロットルボディ１０から両翼に延び出すスロットル軸２１を挟んで両側に配置されているため、スロットルボディ１０を装着する際には、スロットル軸２１を平行に移動させて装着作業を行うことができる。剛性係合手段と弾性係合手段とをスロットル軸２１に沿って配置すると、スロットル軸２１を傾けてスロットルボディ１０を装着する必要があり、広い作業スペースを必要とする。また、スロットルボディ１０に、ねじ結合手段であるボルト５０の装着部として装着孔を設けた場合には、ねじ結合手段の数を減らすことができるとともに、信頼性を維持しつつ、弾性係合手段および剛性係合手段による効果を得ることができる。また、かかる構成においては、実使用に耐える接続強度は実質的にボルト５０と剛性係合手段により得て、弾性係合手段は専ら仮接続のための手段とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による接続途中の吸気装置を示す断面図である。
【図２】第１実施例による接続完了後の吸気装置を示す断面図である。
【図３】図４のIII −III 線断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による接続完了後の吸気装置をスロットルボディの吸気入口側からみた矢視図である。
【図５】本発明の第３実施例による接続完了後の吸気装置をスロットルボディの吸気入口側からみた矢視図である。
【符号の説明】
１ 吸気装置
１０ スロットルボディ
１１ 筒部
１２ フランジ部
１３ 溝（係止部、弾性係合手段）
１４ テーパ面（剛性係合部、剛性係合手段）
２０ スロットル弁
２１ スロットル軸
４０ 接続部材（吸気管構成部際）
４１ 腕（弾性部、係合部、弾性係合手段）
４１ａ 突起（弾性部、係合部、弾性係合手段）
４２ 腕（剛性係合部、剛性係合手段）
４３ 爪（剛性係合部、剛性係合手段）
４３ａ テーパ面（剛性係合部、剛性係合手段）
５０ ボルト（ねじ結合手段）
５１ カラー（ねじ結合手段）

Claims (9)

1. スロットルボディと、
   前記スロットルボディと接続し、前記スロットルボディと吸気通路を形成する吸気管構成部材とを備えた内燃機関用吸気装置において、
   前記スロットルボディおよび前記吸気管構成部材の一方に設けられた係止部と、前記スロットルボディおよび前記吸気管構成部材の他方に設けられ弾性変形することにより前記係止部に係合可能な弾性部とからなる弾性係合手段と、
   前記弾性係合手段に対し前記吸気通路を挟んで前記スロットルボディおよび前記吸気管構成部材に設けられ互いに係合可能な剛性係合部からなる剛性係合手段とを備え、
   前記剛性係合手段は、前記吸気管構成部材と前記スロットルボディとの接続後に互いに対向して押圧するテーパ面を有し、
   前記弾性係合手段および前記剛性係合手段により、前記スロットルボディと前記吸気管構成部材とが接続されることを特徴とする内燃機関用吸気装置。
2. 前記弾性係合手段側にねじ結合手段を設けることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用吸気装置。
3. 前記ねじ結合手段は一つであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用吸気装置。
4. 前記吸気管構成部材は前記スロットルボディよりも柔らかい材質で形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の内燃機関用吸気装置。
5. 前記弾性部を前記吸気管構成部材と一体成形することを特徴とする請求項４記載の内燃機関用吸気装置。
6. 前記弾性係合手段は、前記吸気管構成部材の径方向内側に張り出した張出面を有し、前記張出面が前記スロットルボディの外周面と径方向で当接して前記スロットルボディを径方向に押すことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の内燃機関用吸気装置。
7. 吸気管構成部材と接続して吸気通路を形成するスロットルボディにおいて、
   前記吸気管構成部材と接続するために前記吸気管構成部材と係合する係合部を前記吸気通路を挟んで少なくとも二つ備え、それらのうち一方が前記吸気管構成部材との間で弾性変形を伴って係合する弾性係合手段を構成するとともに、他方が前記弾性係合手段よりも高い剛性をもって係合する剛性係合手段を構成し、
   前記剛性係合手段は、前記吸気管構成部材と前記スロットルボディとの接続後に互いに対向して押圧するテーパ面を有する、
   ことを特徴とするスロットルボディ。
8. 前記弾性係合手段を構成する前記係合部が設けられた側に、前記スロットルボディと前記吸気管構成部材とを結合するためのねじ結合手段を装着する装着部が設けられていることを特徴とする請求項７記載のスロットルボディ。
9. 前記弾性係合手段は、前記吸気管構成部材の径方向内側に張り出した張出面を有し、前記張出面が前記スロットルボディの外周面と径方向で当接して前記スロットルボディを径方向に押すことを特徴とする請求項７または８記載のスロットルボディ。

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