JP4119962B2 - 内燃機関用エアクリーナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入口を有するケースと空気出口を有するキャップとからなるハウジングと、周縁シール部が前記ケースの周縁部とキャップの周縁部とにより挟まれる構造のエレメントと、前記エレメントの周縁シール部が前記ケース及びキャップの周縁部に挟持された状態で挟持力を付与する挟持機構とを有する内燃機関用エアクリーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内燃機関用エアクリーナとしては特開平７−２４７９２３号公報に記載のものが知られている。
前記内燃機関用エアクリーナ６０は、図８（Ａ）に示すように、空気入口６１を有するケース６２と空気出口６３を有するキャップ６４とからなるハウジング６０ｈを備えている。キャップ６４とケース６２とはヒンジ機構６５によって開閉可能な状態で連結されており、そのヒンジ機構６５の反対側にキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部とをクランプしてハウジング６０ｈを閉じるクランプ装置６７が設けられている。ハウジング６０ｈ内にはエレメント６６がセットされ、そのエレメント６６の周縁シール部６６ｅがキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部との間に挟持される。クランプ装置６７は、キャップ６４、ケース６２の周縁部とエレメント６６の周縁シール部６６ｅとの間のシール性を確保するため、一般的に、板バネ等を使用してキャップ６４及びケース６２の周縁部を堅固にクランプしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した内燃機関用エアクリーナ６０は、板バネ等を使用してキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部とを堅固にクランプする構造のため、例えば、内燃機関のバックファイヤ圧力が空気出口６３を介してハウジング６０ｈ内に加わった場合に、その過大圧力の逃げ場がほとんどない。このため、バックファイヤ圧力により、キャップ６４やケース６２が破損したり、クランプ装置６７が破壊されるなどのトラブルが生じることがある。
【０００４】
これに対して、図８（Ｂ）に示すように、キャップ７３の中央部分をスプリング７２によって軸方向から押え、そのキャップ７３がケース７４に対してスプリング７２の変形分だけ軸方向に変位可能な構造にしたエアクリーナ７０がある（実開昭５７−１７１１７１号公報）。しかし、前記エアクリーナ７０の場合、中央における一個のスプリング７２の力でキャップ７３の周縁部とケース７４の周縁部との間をシールする構造のため、必要なシール性能を確保するためには大きなバネ定数のスプリング７２を使用する必要がある。このため、バックファイヤ圧力でスプリング７２が動作（変位）する以前に、キャップ７３等の周縁部が先に破損、変形するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バックファイヤ圧力によりキャップやケース等が破損、変形しないようにするとともに、バックファイヤ等が発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、空気入口を有するケースと空気出口を有するキャップとからなるハウジングと、周縁シール部が前記ケースの周縁部とキャップの周縁部とにより挟まれる構造のエレメントと、前記エレメントの周縁シール部を挟持する前記ケース及びキャップの周縁部に挟持力を付与する挟持機構とを有する内燃機関用エアクリーナであって、前記挟持機構の挟持力は、前記ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わることで、前記キャップの周縁部と前記ケースの周縁部との間に働く離隔力よりも小さく設定されており、前記ケースと前記キャップとの間には、前記離隔力により変位した前記キャップを元の位置まで導くことができるガイド機構が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、挟持機構の挟持力は、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わることで、キャップの周縁部とケースの周縁部との間に働く離隔力よりも小さく設定されている。このため、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わると、キャップの周縁部は挟持機構の挟持力に抗してケースの周縁部から離れ、そのハウジングが開放される。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジングの外に逃がされ、ケースやキャップの破損あるいは変形を防止できる。
また、ケースとキャップとの間には、前記離隔力により変位した前記キャップを元の位置まで導くことが可能なガイド機構が設けられている。このため、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、挟持機構の挟持力で前記キャップは元の位置まで戻される。これによって、ハウジングのシール性が再び確保され、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【０００８】
請求項２の発明によると、ガイド機構と挟持機構は複数セット設けられており、それらのガイド機構と挟持機構とがハウジングの周方向においてほぼ等間隔に配置されている。このため、バックファイヤ圧力がハウジングの周方向における任意の位置に局部的に加わった場合でもそのバックファイヤ圧力を確実に外部に逃がすことができる。
請求項３の発明によると、ケースとキャップとはヒンジ機構によって連結されており、そのケースとキャップとの回動自由端側にガイド機構と挟持機構とが設けられている。このため、ヒンジ機構を備える内燃機関用エアクリーナについてもガイド機構及び挟持機構を有効に使用できるようになる。
【０００９】
ここで、請求項４に示すように、ケースとキャップとの相対移動方向に延びる棒体と、前記棒体に対してその棒体の軸方向に移動可能な可動部材とからガイド機構を構成し、前記棒体の先端部分に形成された第１バネ受けと、前記可動部材に形成された第２バネ受けと、前記棒体の周囲に装着されて、前記第１バネ受けと第２バネ受けとを離す方向に付勢されており、挟持力を発生させるバネ材とから挟持機構を構成すれば、ガイド機構と挟持機構との部品を共用でき、コスト的に好ましい。
また、請求項５に示すように、棒体を所定角度だけ傾斜可能な状態でケースあるいはキャップに取付けるようにすれば、キャップとケースとが例えばヒンジ機構で連結されている場合でも、キャップ等の移動と共に棒体が傾斜し、可動部材が棒体によってスムーズにガイドされる。
また、請求項６に示すように、バネ材のバネ定数を3〜5N／mmに設定し、キャップの周縁部とケースの周縁部とにより挟持されるエレメントの周縁シール部の面圧を1kPa〜100kPaに設定するのが設計上好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
［実施形態１］
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施形態１に係る内燃機関用エアクリーナについて説明する。図１は内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図等、図２は図１（Ａ）のIIA部及びIIB部拡大図、図３はバックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図４は図３のIV部拡大図である。また、図５は挟持＆ガイド機構のスプリング特性を表すグラフである。
内燃機関用エアクリーナ１（以下、エアクリーナ１という）は、図１（Ａ）に示すように、空気入口１２を有するケース１１と、空気出口１４を有するキャップ１３とからなるハウジング１０を備えている。
【００１１】
ケース１１は、ハウジング１０の略下半分を構成する部材であり、上部開放型の容器状に成形されている。ケース１１には、上部開口１１ｈの周縁に後記するエレメント３０の周縁シール部３２を支持するエレメント支持部１１ｕが、図１（Ｂ）、図２（Ａ）に示すように、一定幅で形成されている。そして、そのエレメント支持部１１ｕのほぼ中央に上部開口１１ｈの縁に沿って突条１１ｔが形成されている。ここで、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のB矢視拡大図、図２（Ａ）は図１（Ａ）のIIA矢視拡大図である。
【００１２】
キャップ１３は、ハウジング１０の略上半分を構成する部材であり、下部開放型の容器状に成形されている。キャップ１３には、下部開口１３ｈの周縁にエレメント３０の周縁シール部３２を上方から押えるとともに、その周縁シール部３２の位置決めを行なう押え溝１３ｄが一定幅で形成されている。また、押え溝１３ｄの外壁１３ｘは、下部開口１３ｈの位置よりも一定寸法だけ下方に突出しており、その外壁１３ｘの突出部分の内側にケース１１のエレメント支持部１１ｕが収納されるようになっている。
ハウジング１０を構成するケース１１及びキャップ１３は、例えば、合成樹脂により形成される。
【００１３】
エレメント３０は、吸入空気を濾過する部材であり、一般に不織布によりエレメント本体３１が形成されている。そして、そのエレメント本体３１の外周縁に、不織布で一体に成形された軟質の周縁シール部３２が設けられている。エレメント３０は、周縁シール部３２がケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟み込まれることで、ハウジング１０内においてほぼ水平に保持されるとともに、ケース１１とキャップ１３との間をシールする。
即ち、ケース１１のエレメント支持部１１ｕが本発明のケースの周縁部に相当し、キャップ１３の押え溝１３ｄが本発明のキャップの周縁部に相当する。
【００１４】
ハウジング１０の周方向には、複数セット（一般的には四セット）の挟持＆ガイド機構４０がほぼ等間隔で設けられている。
挟持＆ガイド機構４０は、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとに対してほぼ一定の挟持力を付与するとともに、前記挟持力以上の離隔力を受けてキャップ１３がケース１１から瞬間的に離れた後、そのキャップ１３を元の位置まで戻す働きをする。
【００１５】
挟持＆ガイド機構４０は、図２に示すように、長軸ボルト４１と、ナット４２と、コイルバネ４７とを備えている。長軸ボルト４１は軸部４１ｊを有しており、その軸部４１ｊの上端部にコイルバネ４７の上端を受けるフランジ状の第１バネ受け４１ｂが形成されている。また、軸部４１ｊの下端には小径軸部４１ｓが設けられており、その小径軸部４１ｓの外周面に雄ねじ４１ｎが形成されている。
【００１６】
ナット４２は、同軸に設けられた頭部４２ｈと筒部４２ｔとを備えており、その筒部４２ｔの内壁面に長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎが螺合される雌ねじ４２ｗが形成されている。ここで、ナット４２の筒部４２ｔの外径寸法は、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの外径寸法とほぼ等しい値に設定されている。このため、雌ねじ４２ｗと雄ねじ４１ｎとが限界位置まで螺合した状態で、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの外周面とナット４２の筒部４２ｔの外周面とは連続した状態となる。
【００１７】
ナット４２は、ケース１１に形成されたナット支持部４３に上向きに支持されている。ナット支持部４３は、図２に示すように、ケース１１のエレメント支持部１１ｕの外側に形成されており、ナット４２の筒部４２ｔを通す貫通孔４３ｋ（図２（Ｂ）参照）と、そのナット４２の頭部４２ｈを収納する凹部４３ｅとを上下に備えている。ナット４２は、筒部４２ｔの先端が貫通孔４３ｋから若干上方に突出する状態で、ナット支持部４３に保持されている。この状態で、ナット４２の雌ねじ４２ｗに対して長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎが螺合されると、その長軸ボルト４１はナット４２を介してケース１１に連結された状態で、そのケース１１のエレメント支持部１１ｕに対してぼぼ直角に立設される。
【００１８】
長軸ボルト４１の軸部４１ｊは、キャップ１３に形成されたボルト受け部４５の孔部４５ｋに通される。ボルト受け部４５は、キャップ１３の押え溝１３ｄの外側に形成されており、前述の孔部４５ｋと、その孔部４５ｋの周囲でコイルバネ４７の下端を受ける第２バネ受け４５ｒと、コイルバネ４７の略下半分を周方向から支えるガイド壁４５ｗとから構成されている。ここで、孔部４５ｋは、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの軸心とその孔部４５ｋの軸心とが若干捩じれても、両者４５ｋ，４１ｊが軸方向に相対移動可能なように、下側が若干拡開している（図示されていない）。また、ガイド壁４５ｗは、所定強度を確保した状態で薄肉化を実現するため、薄い二枚の壁体を部分的に繋ぎ合わせる構造となっている。
【００１９】
次に、エアクリーナ１の組付け手順を簡単に説明する。
先ず、エレメント３０の周縁シール部３２がケース１１のエレメント支持部１１ｕ上にセットされた状態で、キャップ１３がケース１１に被せられる。このとき、キャップ１３の押え溝１３ｄの外壁１３ｘがケース１１のエレメント支持部１１ｕを周方向から覆うことで、ケース１１に対してキャップ１３が位置決めされる。また、キャップ１３の押え溝１３ｄによってエレメント３０の周縁シール部３２の位置決めが行なわれ、エレメント３０の周縁シール部３２は、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟まれる。
【００２０】
次に、図２に示すように、各々のキャップ１３のボルト受け部４５にコイルバネ４７が上方からセットされ、そのコイルバネ４７及びボルト受け部４５の孔部４５ｋに長軸ボルト４１の軸部４１ｊが通される。そして、長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎがケース１１のナット支持部４３に保持されたナット４２の雌ねじ４２ｗに螺合される。長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎとナット４２の雌ねじ４２ｗとが螺合すると、その螺合に伴って長軸ボルト４１の第１バネ受け４１ｂとボルト受け部４５の第２バネ受け４５ｒとの間の距離が減少し、コイルバネ４７は軸方向に縮められる。
【００２１】
そして、コイルバネ４７が軸方向に縮められることにより生じたバネ力が、長軸ボルト４１を介してケース１１のエレメント支持部１１ｕをキャップ１３側に引付けるとともに、キャップ１３の押え溝１３ｄをケース１１側に押圧する。即ち、コイルバネ４７のバネ力がエレメント３０の周縁シール部３２を挟持するキャップ１３の押え溝１３ｄとケース１１のエレメント支持部１１ｕとに対して挟持力を付与する。そして、全ての長軸ボルト４１がナット４２に対してほぼ限界位置まで螺合された状態で、エアクリーナ１の組付けが終了する。
【００２２】
ここで、エアクリーナ１の組付けが終了した段階（通常組付け状態）で、エレメント３０の周縁シール部３２の面圧が1kPa〜100 kPaになるように、挟持＆ガイド機構４０の設置数、コイルバネ４７のバネ定数、及び通常組付け状態におけるコイルバネ４７の縮み量が設定されている。コイルバネ４７は、通常組付け状態からさらに約30mm縮み可能に構成されており、そのコイルバネ４７のバネ定数は3〜5N/mmに設定されている。
【００２３】
図５は、横軸にコイルバネ４７の縮み量（通常組付け状態からの縮み量）、縦軸に通常組付け状態からのバネ力の増加量を表している。即ち、［バネ力の増加量］は、［縮み量］×［バネ定数］で表される。なお、通常組付け状態からコイルバネ４７が縮んだ分だけキャップ１３はケース１１から離れるため、縮み量はキャップ１３の移動量に等しくなる。
キャップ１３及びケース１１は、通常組付け状態からコイルバネ４７が約30mm縮んだ状態（最大に縮んだ状態）でも、そのバネ力で破損あるいは変形しない強度を有している。
【００２４】
即ち、挟持＆ガイド機構４０が本発明の挟持機構及びガイド機構に相当する。また、挟持＆ガイド機構４０の長軸ボルト４１が本発明の棒体に相当し、挟持＆ガイド機構４０のボルト受け部４５が本発明の可動部材に相当する。また、コイルバネ４７が本発明のバネ材に相当する。
【００２５】
次に、内燃機関の運転時にエアクリーナ１に対してバックファイヤ圧力が加わった場合におけるそのエアクリーナ１の動作説明を行なう。
バックファイヤは、燃焼が爆発サイクル中に完了せず、次のサイクルで吸気弁が開いた時まで継続する現象をいう。このため、バックファイヤが生じると過大圧力がエアクリーナ１の空気出口１４を介してハウジング１０内に加わる。一般的に、バックファイヤ圧力は約200kPa〜約400kPa程度であり、前記エアクリーナ１におけるエレメント３０の周縁シール部３２の面圧（1kPa〜100 kPa）よりも十分に大きい。このため、ハウジング１０内にバックファイヤ圧力が加わることで、キャップ１３の押え溝１３ｄとケース１１のエレメント支持部１１ｕとの間に働く離隔力は、挟持＆ガイド機構４０の挟持力（コイルバネ４７のバネ力）よりも大きくなる。
【００２６】
このため、バックファイヤ圧力がハウジング１０内に加わると、コイルバネ４７のバネ力に抗してキャップ１３の押え溝１３ｄがケース１１のエレメント支持部１１ｕから離れ（最大で30mm離れ）、図３、図４に示すように、ハウジング１０が開放される。このとき、キャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋにはケース１１の長軸ボルト４１が通されているため、キャップ１３はケース１１と共にエレメント３０の周縁シール部３２を挟持する挟持位置（図１（Ａ）に示す位置）からハウジング１０を開放する離隔位置（図３に示す開放位置）まで長軸ボルト４１に沿って移動する。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジング１０の外に逃がされ、ケース１１やキャップ１３の破損あるいは変形が防止される。
【００２７】
さらに、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、キャップ１３はコイルバネ４７のバネ力によって、前記離隔位置から前記挟持位置（元の位置）まで長軸ボルト４１に沿って戻される。即ち、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、エアクリーナ１はコイルバネ４７のバネ力、ケース１１の長軸ボルト４１及びキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋの働きで、通常組付け状態に戻される。このため、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【００２８】
また、挟持＆ガイド機構４０は、ハウジング１０の周方向においてほぼ等間隔に配置されているため、バックファイヤ圧力がハウジングの周方向における任意の位置に局部的に加わった場合でもそのバックファイヤ圧力を確実に外部に逃がすことができる。
また、バックファイヤが発生したときに、エアクリーナ１からの圧力放出が可能になるため、吸気系全体での過大圧力の影響を無くすことができ、例えば、キャップ１３、ケース１１の肉厚を薄くすることが可能になる。さらに、内燃機関のスロットルボディ等の部品へのダメージも少なくできる。
【００２９】
［実施形態２］
以下、図６、図７に基づいて本発明の実施形態２に係る内燃機関用エアクリーナについて説明する。ここで、図６（Ａ）は本実施形態に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のB矢視拡大図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のC矢視拡大図である。また、図７（Ａ）はバックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のB矢視拡大図である。
本実施形態に係る内燃機関用エアクリーナ１００（以下、エアクリーナ１００という）は、ケース１１とキャップ１３とをヒンジ機構１２０及び挟持＆ガイド機構４０により連結する構成であり、基本構成は実施形態１のエアクリーナ１と同様である。このため、実施形態１のエアクリーナ１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３０】
エアクリーナ１００のヒンジ機構１２０は、キャップ１３に形成された空気出口１４の下側に配置されている。ヒンジ機構１２０は、図６（Ｃ）に示すように、キャップ１３の押え溝１３ｄの外側でその押え溝１３ｄと平行に設けられた短軸１２２と、その短軸１２２をケース１１のエレメント支持部１１ｕの外側で軸回りに回転可能に支持する軸受け部１２４とから構成されている。これによって、キャップ１３は、ケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に回動可能となる。
【００３１】
ここで、ヒンジ機構１２０は、ケース１１に対してキャップ１３が閉じられた状態で、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟まれるエレメント３０の周縁シール部３２に挟持力を付与できるように構成されている。
ケース１１とキャップ１３との回動自由端側には、挟持＆ガイド機構４０が配置されている。挟持＆ガイド機構４０はケース１１とキャップ１３との幅方向両側に設けられており、一方の挟持＆ガイド機構４０の下側にケース１１の空気入口１２が配置されている。
【００３２】
挟持＆ガイド機構４０は、基本的には実施形態１で説明した挟持＆ガイド機構４０と同じ構造である。しかし、ケース１１に対して長軸ボルト４１を若干傾斜可能な状態で連結するために、ナット４２の形状等に改良が加えられている。即ち、ナット４２はその頭部４２ｈの外周面が球面状に成形されている。また、ナット４２を保持するケース１１のナット支持部４３は、貫通孔４３ｋの内径寸法がナット４２の筒部４２ｔの外径寸法よりも若干大きな値に設定されている。これによって、ナット支持部４３に保持されたナット４２及びそのナット４２に接続された長軸ボルト４１の軸心をケース１１に対して若干傾斜させることが可能となる。
【００３３】
さらに、キャップ１３のボルト受け部４５は、長軸ボルト４１の軸部４１ｊが通される孔部４５ｋが下側で拡開するようにテーパ状に形成されている。したがって、キャップ１３のボルト受け部４５は孔部４５ｋのテーパ分だけ長軸ボルト４１の軸心に対して傾斜することが可能となる。
このため、キャップ１３がケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に回動する際、図７（Ｂ）に示すように、キャップ１３の移動と共にケース１１に対して長軸ボルト４１が若干傾斜し、さらにその長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋが若干傾斜することで、キャップ１３のボルト受け部４５はケース１１の長軸ボルト４１に沿ってスムーズに移動できるようになる。
【００３４】
次に、内燃機関の運転時にエアクリーナ１００に対してバックファイヤ圧力が加わった場合におけるそのエアクリーナ１００の動作説明を行なう。
バックファイヤ生じると、過大圧力がエアクリーナ１００の空気出口１４を介してハウジング１０内に加わるため、ハウジング１０内の圧力は空気出口１４と対向する位置で最も大きくなる。空気出口１４は、図６（Ａ）等に示すように、ヒンジ機構１２０の上方において挟持＆ガイド機構４０側に向けられた状態で形成されているため、バックファイヤ圧力が加わった場合のハウジング１０内の圧力は挟持＆ガイド機構４０の近傍で最も大きくなる。
【００３５】
このため、内燃機関の運転時にバックファイヤが発生すると、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、挟持＆ガイド機構４０のコイルバネ４７のバネ力に抗して、キャップ１３がケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に上方に回動し、ハウジング１０内の最も圧力が大きくなる部位が開放される。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジング１０の外に逃がされ、ケース１１やキャップ１３の破損あるいは変形を防止できる。このとき、ケース１１に対して長軸ボルト４１が若干傾斜し、その長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋが若干傾斜することで、キャップ１３のボルト受け部４５はケース１１の長軸ボルト４１に沿ってスムーズに移動できるようになる。
【００３６】
バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、キャップ１３はコイルバネ４７のバネ力によって、ヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に下方に回動し、前記離隔位置からエレメント３０の周縁シール部３２を挟持する挟持位置（元の位置）まで戻される。即ち、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、エアクリーナ１００はコイルバネ４７のバネ力等の働きで、通常組付け状態に戻される。このため、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、ケース１１の長軸ボルト４１を傾斜可能にし、その長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５をスムーズに沿わせるようにしたが、その長軸ボルト４１をキャップ１３の回動軌跡に合わせて予め湾曲させておくことも可能である。
また、実施形態１では挟持＆ガイド機構４０を四セット備えるエアクリーナ１を例示し、実施形態２では挟持＆ガイド機構４０を二セット備えるエアクリーナ１００を例示したが、挟持＆ガイド機構４０の数はエアクリーナ１，１００のサイズに応じて適宜変更可能である。
【００３８】
また、実施形態１、２では、長軸ボルト４１をケース１１側、ボルト受け部４５をキャップ１３側に設ける例を示したが、長軸ボルト４１をキャップ１３側、ボルト受け部４５をケース１１側に設けることも可能である。
また、実施形態１、２では、挟持機構とガイド機構とを一体化した挟持＆ガイド機構４０を使用する例を示したが、挟持機構とガイド機構とを別体化することも可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態により把握される発明であって特許請求の範囲に記載されていない発明を以下に追記する。
（１） 請求項３に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
ヒンジ機構はバックファイヤ圧力が加わり難い位置に配置されており、ガイド機構及び挟持機構はバックファイヤ圧力が加わり易い位置に配置されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
このため、効率的にバックファイヤ圧力をハウジングの外に逃がすことができる。
（２） 請求項４に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
棒体は、ケース側に設けられており、
可動部材は、キャップ側に設けられており、前記棒体が通される孔部を有していることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
（３） 請求項４に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
棒体は、ヒンジ機構によるキャップの回動軌跡に合わせて湾曲された状態で成形されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わっても、過大なバックファイヤ圧力がハウジングの外に逃がされ、ケースやキャップの破損あるいは変形を防止できる。また、バックファイヤが発生した後も内燃機関の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）及びＡ図のB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図２】図１（Ａ）のIIA矢視拡大図（Ａ図）及び図１（Ａ）のIIB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図３】バックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図である。
【図４】図３のIV矢視拡大図である。
【図５】挟持＆ガイド機構のスプリング特性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態２に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）、Ａ図のB矢視拡大図（Ｂ図）及びＡ図のC矢視拡大図（Ｃ図）である。
【図７】バックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）及びＡ図のB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図８】従来の内燃機関用エアクリーナの縦断面図（Ａ図、Ｂ図）である。
【符号の説明】
１０ ハウジング
１１ ケース
１１ｕ エレメント支持部（周縁部）
１２ 空気入口
１３ キャップ
１３ｄ 押え溝（周縁部）
１４ 空気出口
１０ ハウジング
３０ エレメント
３２ 周縁シール部
４０ 挟持＆ガイド機構（挟持機構、ガイド機構）
４１ 長軸ボルト（棒体）
４１ｂ 第１バネ受け
４５ ボルト受け部（可動部材）
４５ｒ 第２バネ受け
４７ コイルバネ（バネ材）
１２０ ヒンジ機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入口を有するケースと空気出口を有するキャップとからなるハウジングと、周縁シール部が前記ケースの周縁部とキャップの周縁部とにより挟まれる構造のエレメントと、前記エレメントの周縁シール部が前記ケース及びキャップの周縁部に挟持された状態で挟持力を付与する挟持機構とを有する内燃機関用エアクリーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内燃機関用エアクリーナとしては特開平７−２４７９２３号公報に記載のものが知られている。
前記内燃機関用エアクリーナ６０は、図８（Ａ）に示すように、空気入口６１を有するケース６２と空気出口６３を有するキャップ６４とからなるハウジング６０ｈを備えている。キャップ６４とケース６２とはヒンジ機構６５によって開閉可能な状態で連結されており、そのヒンジ機構６５の反対側にキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部とをクランプしてハウジング６０ｈを閉じるクランプ装置６７が設けられている。ハウジング６０ｈ内にはエレメント６６がセットされ、そのエレメント６６の周縁シール部６６ｅがキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部との間に挟持される。クランプ装置６７は、キャップ６４、ケース６２の周縁部とエレメント６６の周縁シール部６６ｅとの間のシール性を確保するため、一般的に、板バネ等を使用してキャップ６４及びケース６２の周縁部を堅固にクランプしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した内燃機関用エアクリーナ６０は、板バネ等を使用してキャップ６４の周縁部とケース６２の周縁部とを堅固にクランプする構造のため、例えば、内燃機関のバックファイヤ圧力が空気出口６３を介してハウジング６０ｈ内に加わった場合に、その過大圧力の逃げ場がほとんどない。このため、バックファイヤ圧力により、キャップ６４やケース６２が破損したり、クランプ装置６７が破壊されるなどのトラブルが生じることがある。
【０００４】
これに対して、図８（Ｂ）に示すように、キャップ７３の中央部分をスプリング７２によって軸方向から押え、そのキャップ７３がケース７４に対してスプリング７２の変形分だけ軸方向に変位可能な構造にしたエアクリーナ７０がある（実開昭５７−１７１１７１号公報）。しかし、前記エアクリーナ７０の場合、中央における一個のスプリング７２の力でキャップ７３の周縁部とケース７４の周縁部との間をシールする構造のため、必要なシール性能を確保するためには大きなバネ定数のスプリング７２を使用する必要がある。このため、バックファイヤ圧力でスプリング７２が動作（変位）する以前に、キャップ７３等の周縁部が先に破損、変形するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バックファイヤ圧力によりキャップやケース等が破損、変形しないようにするとともに、バックファイヤ等が発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、空気入口を有するケースと空気出口を有するキャップとからなるハウジングと、周縁シール部が前記ケースの周縁部とキャップの周縁部とにより挟まれる構造のエレメントと、前記エレメントの周縁シール部を挟持する前記ケース及びキャップの周縁部に挟持力を付与する挟持機構とを有する内燃機関用エアクリーナであって、前記挟持機構の挟持力は、前記ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わることで、前記キャップの周縁部と前記ケースの周縁部との間に働く離隔力よりも小さく設定されており、前記ケースと前記キャップとの間には、前記離隔力により変位した前記キャップを元の位置まで導くことができるガイド機構が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、挟持機構の挟持力は、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わることで、キャップの周縁部とケースの周縁部との間に働く離隔力よりも小さく設定されている。このため、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わると、キャップの周縁部は挟持機構の挟持力に抗してケースの周縁部から離れ、そのハウジングが開放される。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジングの外に逃がされ、ケースやキャップの破損あるいは変形を防止できる。
また、ケースとキャップとの間には、前記離隔力により変位した前記キャップを元の位置まで導くことが可能なガイド機構が設けられている。このため、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、挟持機構の挟持力で前記キャップは元の位置まで戻される。これによって、ハウジングのシール性が再び確保され、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【０００８】
請求項２の発明によると、ガイド機構と挟持機構は複数セット設けられており、それらのガイド機構と挟持機構とがハウジングの周方向においてほぼ等間隔に配置されている。このため、バックファイヤ圧力がハウジングの周方向における任意の位置に局部的に加わった場合でもそのバックファイヤ圧力を確実に外部に逃がすことができる。
請求項３の発明によると、ケースとキャップとはヒンジ機構によって連結されており、そのケースとキャップとの回動自由端側にガイド機構と挟持機構とが設けられている。このため、ヒンジ機構を備える内燃機関用エアクリーナについてもガイド機構及び挟持機構を有効に使用できるようになる。
【０００９】
ここで、請求項４に示すように、ケースとキャップとの相対移動方向に延びる棒体と、前記棒体に対してその棒体の軸方向に移動可能な可動部材とからガイド機構を構成し、前記棒体の先端部分に形成された第１バネ受けと、前記可動部材に形成された第２バネ受けと、前記棒体の周囲に装着されて、前記第１バネ受けと第２バネ受けとを離す方向に付勢されており、挟持力を発生させるバネ材とから挟持機構を構成すれば、ガイド機構と挟持機構との部品を共用でき、コスト的に好ましい。
また、請求項５に示すように、棒体を所定角度だけ傾斜可能な状態でケースあるいはキャップに取付けるようにすれば、キャップとケースとが例えばヒンジ機構で連結されている場合でも、キャップ等の移動と共に棒体が傾斜し、可動部材が棒体によってスムーズにガイドされる。
また、請求項６に示すように、バネ材のバネ定数を3〜5N／mmに設定し、キャップの周縁部とケースの周縁部とにより挟持されるエレメントの周縁シール部の面圧を1kPa〜100kPaに設定するのが設計上好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
［実施形態１］
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施形態１に係る内燃機関用エアクリーナについて説明する。図１は内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図等、図２は図１（Ａ）のIIA部及びIIB部拡大図、図３はバックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図４は図３のIV部拡大図である。また、図５は挟持＆ガイド機構のスプリング特性を表すグラフである。
内燃機関用エアクリーナ１（以下、エアクリーナ１という）は、図１（Ａ）に示すように、空気入口１２を有するケース１１と、空気出口１４を有するキャップ１３とからなるハウジング１０を備えている。
【００１１】
ケース１１は、ハウジング１０の略下半分を構成する部材であり、上部開放型の容器状に成形されている。ケース１１には、上部開口１１ｈの周縁に後記するエレメント３０の周縁シール部３２を支持するエレメント支持部１１ｕが、図１（Ｂ）、図２（Ａ）に示すように、一定幅で形成されている。そして、そのエレメント支持部１１ｕのほぼ中央に上部開口１１ｈの縁に沿って突条１１ｔが形成されている。ここで、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のB矢視拡大図、図２（Ａ）は図１（Ａ）のIIA矢視拡大図である。
【００１２】
キャップ１３は、ハウジング１０の略上半分を構成する部材であり、下部開放型の容器状に成形されている。キャップ１３には、下部開口１３ｈの周縁にエレメント３０の周縁シール部３２を上方から押えるとともに、その周縁シール部３２の位置決めを行なう押え溝１３ｄが一定幅で形成されている。また、押え溝１３ｄの外壁１３ｘは、下部開口１３ｈの位置よりも一定寸法だけ下方に突出しており、その外壁１３ｘの突出部分の内側にケース１１のエレメント支持部１１ｕが収納されるようになっている。
ハウジング１０を構成するケース１１及びキャップ１３は、例えば、合成樹脂により形成される。
【００１３】
エレメント３０は、吸入空気を濾過する部材であり、一般に不織布によりエレメント本体３１が形成されている。そして、そのエレメント本体３１の外周縁に、不織布で一体に成形された軟質の周縁シール部３２が設けられている。エレメント３０は、周縁シール部３２がケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟み込まれることで、ハウジング１０内においてほぼ水平に保持されるとともに、ケース１１とキャップ１３との間をシールする。
即ち、ケース１１のエレメント支持部１１ｕが本発明のケースの周縁部に相当し、キャップ１３の押え溝１３ｄが本発明のキャップの周縁部に相当する。
【００１４】
ハウジング１０の周方向には、複数セット（一般的には四セット）の挟持＆ガイド機構４０がほぼ等間隔で設けられている。
挟持＆ガイド機構４０は、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとに対してほぼ一定の挟持力を付与するとともに、前記挟持力以上の離隔力を受けてキャップ１３がケース１１から瞬間的に離れた後、そのキャップ１３を元の位置まで戻す働きをする。
【００１５】
挟持＆ガイド機構４０は、図２に示すように、長軸ボルト４１と、ナット４２と、コイルバネ４７とを備えている。長軸ボルト４１は軸部４１ｊを有しており、その軸部４１ｊの上端部にコイルバネ４７の上端を受けるフランジ状の第１バネ受け４１ｂが形成されている。また、軸部４１ｊの下端には小径軸部４１ｓが設けられており、その小径軸部４１ｓの外周面に雄ねじ４１ｎが形成されている。
【００１６】
ナット４２は、同軸に設けられた頭部４２ｈと筒部４２ｔとを備えており、その筒部４２ｔの内壁面に長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎが螺合される雌ねじ４２ｗが形成されている。ここで、ナット４２の筒部４２ｔの外径寸法は、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの外径寸法とほぼ等しい値に設定されている。このため、雌ねじ４２ｗと雄ねじ４１ｎとが限界位置まで螺合した状態で、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの外周面とナット４２の筒部４２ｔの外周面とは連続した状態となる。
【００１７】
ナット４２は、ケース１１に形成されたナット支持部４３に上向きに支持されている。ナット支持部４３は、図２に示すように、ケース１１のエレメント支持部１１ｕの外側に形成されており、ナット４２の筒部４２ｔを通す貫通孔４３ｋ（図２（Ｂ）参照）と、そのナット４２の頭部４２ｈを収納する凹部４３ｅとを上下に備えている。ナット４２は、筒部４２ｔの先端が貫通孔４３ｋから若干上方に突出する状態で、ナット支持部４３に保持されている。この状態で、ナット４２の雌ねじ４２ｗに対して長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎが螺合されると、その長軸ボルト４１はナット４２を介してケース１１に連結された状態で、そのケース１１のエレメント支持部１１ｕに対してぼぼ直角に立設される。
【００１８】
長軸ボルト４１の軸部４１ｊは、キャップ１３に形成されたボルト受け部４５の孔部４５ｋに通される。ボルト受け部４５は、キャップ１３の押え溝１３ｄの外側に形成されており、前述の孔部４５ｋと、その孔部４５ｋの周囲でコイルバネ４７の下端を受ける第２バネ受け４５ｒと、コイルバネ４７の略下半分を周方向から支えるガイド壁４５ｗとから構成されている。ここで、孔部４５ｋは、長軸ボルト４１の軸部４１ｊの軸心とその孔部４５ｋの軸心とが若干捩じれても、両者４５ｋ，４１ｊが軸方向に相対移動可能なように、下側が若干拡開している（図示されていない）。また、ガイド壁４５ｗは、所定強度を確保した状態で薄肉化を実現するため、薄い二枚の壁体を部分的に繋ぎ合わせる構造となっている。
【００１９】
次に、エアクリーナ１の組付け手順を簡単に説明する。
先ず、エレメント３０の周縁シール部３２がケース１１のエレメント支持部１１ｕ上にセットされた状態で、キャップ１３がケース１１に被せられる。このとき、キャップ１３の押え溝１３ｄの外壁１３ｘがケース１１のエレメント支持部１１ｕを周方向から覆うことで、ケース１１に対してキャップ１３が位置決めされる。また、キャップ１３の押え溝１３ｄによってエレメント３０の周縁シール部３２の位置決めが行なわれ、エレメント３０の周縁シール部３２は、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟まれる。
【００２０】
次に、図２に示すように、各々のキャップ１３のボルト受け部４５にコイルバネ４７が上方からセットされ、そのコイルバネ４７及びボルト受け部４５の孔部４５ｋに長軸ボルト４１の軸部４１ｊが通される。そして、長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎがケース１１のナット支持部４３に保持されたナット４２の雌ねじ４２ｗに螺合される。長軸ボルト４１の雄ねじ４１ｎとナット４２の雌ねじ４２ｗとが螺合すると、その螺合に伴って長軸ボルト４１の第１バネ受け４１ｂとボルト受け部４５の第２バネ受け４５ｒとの間の距離が減少し、コイルバネ４７は軸方向に縮められる。
【００２１】
そして、コイルバネ４７が軸方向に縮められることにより生じたバネ力が、長軸ボルト４１を介してケース１１のエレメント支持部１１ｕをキャップ１３側に引付けるとともに、キャップ１３の押え溝１３ｄをケース１１側に押圧する。即ち、コイルバネ４７のバネ力がエレメント３０の周縁シール部３２を挟持するキャップ１３の押え溝１３ｄとケース１１のエレメント支持部１１ｕとに対して挟持力を付与する。そして、全ての長軸ボルト４１がナット４２に対してほぼ限界位置まで螺合された状態で、エアクリーナ１の組付けが終了する。
【００２２】
ここで、エアクリーナ１の組付けが終了した段階（通常組付け状態）で、エレメント３０の周縁シール部３２の面圧が1kPa〜100 kPaになるように、挟持＆ガイド機構４０の設置数、コイルバネ４７のバネ定数、及び通常組付け状態におけるコイルバネ４７の縮み量が設定されている。コイルバネ４７は、通常組付け状態からさらに約30mm縮み可能に構成されており、そのコイルバネ４７のバネ定数は3〜5N/mmに設定されている。
【００２３】
図５は、横軸にコイルバネ４７の縮み量（通常組付け状態からの縮み量）、縦軸に通常組付け状態からのバネ力の増加量を表している。即ち、［バネ力の増加量］は、［縮み量］×［バネ定数］で表される。なお、通常組付け状態からコイルバネ４７が縮んだ分だけキャップ１３はケース１１から離れるため、縮み量はキャップ１３の移動量に等しくなる。
キャップ１３及びケース１１は、通常組付け状態からコイルバネ４７が約30mm縮んだ状態（最大に縮んだ状態）でも、そのバネ力で破損あるいは変形しない強度を有している。
【００２４】
即ち、挟持＆ガイド機構４０が本発明の挟持機構及びガイド機構に相当する。また、挟持＆ガイド機構４０の長軸ボルト４１が本発明の棒体に相当し、挟持＆ガイド機構４０のボルト受け部４５が本発明の可動部材に相当する。また、コイルバネ４７が本発明のバネ材に相当する。
【００２５】
次に、内燃機関の運転時にエアクリーナ１に対してバックファイヤ圧力が加わった場合におけるそのエアクリーナ１の動作説明を行なう。
バックファイヤは、燃焼が爆発サイクル中に完了せず、次のサイクルで吸気弁が開いた時まで継続する現象をいう。このため、バックファイヤが生じると過大圧力がエアクリーナ１の空気出口１４を介してハウジング１０内に加わる。一般的に、バックファイヤ圧力は約200kPa〜約400kPa程度であり、前記エアクリーナ１におけるエレメント３０の周縁シール部３２の面圧（1kPa〜100 kPa）よりも十分に大きい。このため、ハウジング１０内にバックファイヤ圧力が加わることで、キャップ１３の押え溝１３ｄとケース１１のエレメント支持部１１ｕとの間に働く離隔力は、挟持＆ガイド機構４０の挟持力（コイルバネ４７のバネ力）よりも大きくなる。
【００２６】
このため、バックファイヤ圧力がハウジング１０内に加わると、コイルバネ４７のバネ力に抗してキャップ１３の押え溝１３ｄがケース１１のエレメント支持部１１ｕから離れ（最大で30mm離れ）、図３、図４に示すように、ハウジング１０が開放される。このとき、キャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋにはケース１１の長軸ボルト４１が通されているため、キャップ１３はケース１１と共にエレメント３０の周縁シール部３２を挟持する挟持位置（図１（Ａ）に示す位置）からハウジング１０を開放する離隔位置（図３に示す開放位置）まで長軸ボルト４１に沿って移動する。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジング１０の外に逃がされ、ケース１１やキャップ１３の破損あるいは変形が防止される。
【００２７】
さらに、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、キャップ１３はコイルバネ４７のバネ力によって、前記離隔位置から前記挟持位置（元の位置）まで長軸ボルト４１に沿って戻される。即ち、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、エアクリーナ１はコイルバネ４７のバネ力、ケース１１の長軸ボルト４１及びキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋの働きで、通常組付け状態に戻される。このため、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【００２８】
また、挟持＆ガイド機構４０は、ハウジング１０の周方向においてほぼ等間隔に配置されているため、バックファイヤ圧力がハウジングの周方向における任意の位置に局部的に加わった場合でもそのバックファイヤ圧力を確実に外部に逃がすことができる。
また、バックファイヤが発生したときに、エアクリーナ１からの圧力放出が可能になるため、吸気系全体での過大圧力の影響を無くすことができ、例えば、キャップ１３、ケース１１の肉厚を薄くすることが可能になる。さらに、内燃機関のスロットルボディ等の部品へのダメージも少なくできる。
【００２９】
［実施形態２］
以下、図６、図７に基づいて本発明の実施形態２に係る内燃機関用エアクリーナについて説明する。ここで、図６（Ａ）は本実施形態に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のB矢視拡大図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のC矢視拡大図である。また、図７（Ａ）はバックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のB矢視拡大図である。
本実施形態に係る内燃機関用エアクリーナ１００（以下、エアクリーナ１００という）は、ケース１１とキャップ１３とをヒンジ機構１２０及び挟持＆ガイド機構４０により連結する構成であり、基本構成は実施形態１のエアクリーナ１と同様である。このため、実施形態１のエアクリーナ１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３０】
エアクリーナ１００のヒンジ機構１２０は、キャップ１３に形成された空気出口１４の下側に配置されている。ヒンジ機構１２０は、図６（Ｃ）に示すように、キャップ１３の押え溝１３ｄの外側でその押え溝１３ｄと平行に設けられた短軸１２２と、その短軸１２２をケース１１のエレメント支持部１１ｕの外側で軸回りに回転可能に支持する軸受け部１２４とから構成されている。これによって、キャップ１３は、ケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に回動可能となる。
【００３１】
ここで、ヒンジ機構１２０は、ケース１１に対してキャップ１３が閉じられた状態で、ケース１１のエレメント支持部１１ｕとキャップ１３の押え溝１３ｄとの間に挟まれるエレメント３０の周縁シール部３２に挟持力を付与できるように構成されている。
ケース１１とキャップ１３との回動自由端側には、挟持＆ガイド機構４０が配置されている。挟持＆ガイド機構４０はケース１１とキャップ１３との幅方向両側に設けられており、一方の挟持＆ガイド機構４０の下側にケース１１の空気入口１２が配置されている。
【００３２】
挟持＆ガイド機構４０は、基本的には実施形態１で説明した挟持＆ガイド機構４０と同じ構造である。しかし、ケース１１に対して長軸ボルト４１を若干傾斜可能な状態で連結するために、ナット４２の形状等に改良が加えられている。即ち、ナット４２はその頭部４２ｈの外周面が球面状に成形されている。また、ナット４２を保持するケース１１のナット支持部４３は、貫通孔４３ｋの内径寸法がナット４２の筒部４２ｔの外径寸法よりも若干大きな値に設定されている。これによって、ナット支持部４３に保持されたナット４２及びそのナット４２に接続された長軸ボルト４１の軸心をケース１１に対して若干傾斜させることが可能となる。
【００３３】
さらに、キャップ１３のボルト受け部４５は、長軸ボルト４１の軸部４１ｊが通される孔部４５ｋが下側で拡開するようにテーパ状に形成されている。したがって、キャップ１３のボルト受け部４５は孔部４５ｋのテーパ分だけ長軸ボルト４１の軸心に対して傾斜することが可能となる。
このため、キャップ１３がケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に回動する際、図７（Ｂ）に示すように、キャップ１３の移動と共にケース１１に対して長軸ボルト４１が若干傾斜し、さらにその長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋが若干傾斜することで、キャップ１３のボルト受け部４５はケース１１の長軸ボルト４１に沿ってスムーズに移動できるようになる。
【００３４】
次に、内燃機関の運転時にエアクリーナ１００に対してバックファイヤ圧力が加わった場合におけるそのエアクリーナ１００の動作説明を行なう。
バックファイヤ生じると、過大圧力がエアクリーナ１００の空気出口１４を介してハウジング１０内に加わるため、ハウジング１０内の圧力は空気出口１４と対向する位置で最も大きくなる。空気出口１４は、図６（Ａ）等に示すように、ヒンジ機構１２０の上方において挟持＆ガイド機構４０側に向けられた状態で形成されているため、バックファイヤ圧力が加わった場合のハウジング１０内の圧力は挟持＆ガイド機構４０の近傍で最も大きくなる。
【００３５】
このため、内燃機関の運転時にバックファイヤが発生すると、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、挟持＆ガイド機構４０のコイルバネ４７のバネ力に抗して、キャップ１３がケース１１に対してヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に上方に回動し、ハウジング１０内の最も圧力が大きくなる部位が開放される。これによって、過大なバックファイヤ圧力がハウジング１０の外に逃がされ、ケース１１やキャップ１３の破損あるいは変形を防止できる。このとき、ケース１１に対して長軸ボルト４１が若干傾斜し、その長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５の孔部４５ｋが若干傾斜することで、キャップ１３のボルト受け部４５はケース１１の長軸ボルト４１に沿ってスムーズに移動できるようになる。
【００３６】
バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、キャップ１３はコイルバネ４７のバネ力によって、ヒンジ機構１２０の短軸１２２を中心に下方に回動し、前記離隔位置からエレメント３０の周縁シール部３２を挟持する挟持位置（元の位置）まで戻される。即ち、バックファイヤ圧力が外部に逃げた後は、エアクリーナ１００はコイルバネ４７のバネ力等の働きで、通常組付け状態に戻される。このため、バックファイヤが発生した後もそのまま内燃機関の運転を継続することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、ケース１１の長軸ボルト４１を傾斜可能にし、その長軸ボルト４１に対してキャップ１３のボルト受け部４５をスムーズに沿わせるようにしたが、その長軸ボルト４１をキャップ１３の回動軌跡に合わせて予め湾曲させておくことも可能である。
また、実施形態１では挟持＆ガイド機構４０を四セット備えるエアクリーナ１を例示し、実施形態２では挟持＆ガイド機構４０を二セット備えるエアクリーナ１００を例示したが、挟持＆ガイド機構４０の数はエアクリーナ１，１００のサイズに応じて適宜変更可能である。
【００３８】
また、実施形態１、２では、長軸ボルト４１をケース１１側、ボルト受け部４５をキャップ１３側に設ける例を示したが、長軸ボルト４１をキャップ１３側、ボルト受け部４５をケース１１側に設けることも可能である。
また、実施形態１、２では、挟持機構とガイド機構とを一体化した挟持＆ガイド機構４０を使用する例を示したが、挟持機構とガイド機構とを別体化することも可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態により把握される発明であって特許請求の範囲に記載されていない発明を以下に追記する。
（１） 請求項３に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
ヒンジ機構はバックファイヤ圧力が加わり難い位置に配置されており、ガイド機構及び挟持機構はバックファイヤ圧力が加わり易い位置に配置されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
このため、効率的にバックファイヤ圧力をハウジングの外に逃がすことができる。
（２） 請求項４に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
棒体は、ケース側に設けられており、
可動部材は、キャップ側に設けられており、前記棒体が通される孔部を有していることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
（３） 請求項４に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
棒体は、ヒンジ機構によるキャップの回動軌跡に合わせて湾曲された状態で成形されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わっても、過大なバックファイヤ圧力がハウジングの外に逃がされ、ケースやキャップの破損あるいは変形を防止できる。また、バックファイヤが発生した後も内燃機関の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）及びＡ図のB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図２】図１（Ａ）のIIA矢視拡大図（Ａ図）及び図１（Ａ）のIIB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図３】バックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図である。
【図４】図３のIV矢視拡大図である。
【図５】挟持＆ガイド機構のスプリング特性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態２に係る内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）、Ａ図のB矢視拡大図（Ｂ図）及びＡ図のC矢視拡大図（Ｃ図）である。
【図７】バックファイヤ圧力が加わったときの内燃機関用エアクリーナの一部破断側面図（Ａ図）及びＡ図のB矢視拡大図（Ｂ図）である。
【図８】従来の内燃機関用エアクリーナの縦断面図（Ａ図、Ｂ図）である。
【符号の説明】
１０ ハウジング
１１ ケース
１１ｕ エレメント支持部（周縁部）
１２ 空気入口
１３ キャップ
１３ｄ 押え溝（周縁部）
１４ 空気出口
１０ ハウジング
３０ エレメント
３２ 周縁シール部
４０ 挟持＆ガイド機構（挟持機構、ガイド機構）
４１ 長軸ボルト（棒体）
４１ｂ 第１バネ受け
４５ ボルト受け部（可動部材）
４５ｒ 第２バネ受け
４７ コイルバネ（バネ材）
１２０ ヒンジ機構
Claims (6)
- 空気入口を有するケースと空気出口を有するキャップとからなるハウジングと、周縁シール部が前記ケースの周縁部とキャップの周縁部とにより挟まれる構造のエレメントと、前記エレメントの周縁シール部を挟持する前記ケース及びキャップの周縁部に挟持力を付与する挟持機構とを有する内燃機関用エアクリーナであって、
前記挟持機構の挟持力は、前記ハウジング内にバックファイヤ圧力が加わることで、前記キャップの周縁部と前記ケースの周縁部との間に働く離隔力よりも小さく設定されており、
前記ケースと前記キャップとの間には、前記離隔力により変位した前記キャップを元の位置まで導くことができるガイド機構が設けられていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。 - 請求項１に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
ガイド機構と挟持機構とは複数セット設けられており、それらのガイド機構と挟持機構とがハウジングの周方向においてほぼ等間隔に配置されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。 - 請求項１に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
ケースとキャップとはヒンジ機構によって連結されており、そのケースとキャップとの回動自由端側にガイド機構と挟持機構とが設けられていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用エアクリーナであって、
ガイド機構は、ケースとキャップとの相対移動方向に延びる棒体と、前記棒体に対してその棒体の軸方向に移動可能な構成の可動部材とを有しており、
挟持機構は、前記棒体の先端部分に形成された第１バネ受けと、前記可動部材に形成された第２バネ受けと、前記棒体の周囲に装着されて、前記第１バネ受けと第２バネ受けとを離す方向に付勢されており、挟持力を発生させるバネ材とを有していることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。 - 請求項４に記載の内燃機関用エアクリーナであって、
棒体は、所定角度だけ傾斜可能な状態でケースあるいはキャップに取付けられていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。 - 請求項４又は請求項５のいずれかに記載の内燃機関用エアクリーナであって、
バネ材のバネ定数は3〜5N／mmに設定されており、キャップの周縁部とケースの周縁部とにより挟持されるエレメントの周縁シール部の面圧が1kPa〜100kPaに設定されていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
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