JP4303588B2 - 空気吸入装置および該装置の装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車エンジンの空気吸入装置に関する。特に、本発明は、該空気吸入装置の空気集合室モジュール（１０）と吸入ダクトモジュール（１１）の着脱可能な連結に関する。本発明はさらに空気吸入装置を自動車エンジンに装着する方法に関する。

よく知られた吸入装置がヨーロッパ特許No.0 467 408 （米国特許No.5,144,918に該当）に開示されている。この吸入装置は、吸入通路モジュールと集合室モジュールを含んでいる。該吸入通路モジュールは複数の吸入通路を有し、これら吸入通路は一方側が内燃機関に接続され他方側は前記集合室モジュールに接続される。集合室モジュールと吸入通路モジュールの接合部は円形の接合面をなしており、接合はねじ締付けあるいは一体化によりなされる。吸入通路モジュールが内燃機関に接続する部分は高い温度に曝されるので、該吸入通路モジュールは高品質の耐熱材料で製作しなければならない。

接合面が円形であることと接合面におけるねじへの接近性の故に、吸入装置を取外し可能に連結するには、吸入通路モジュールを内燃機関に連結する前に先ず集合室モジュールを吸入通路モジュールに取り付けなければならない。しかしながら、エンジンルームのスペースが限られている場合、吸入装置は内燃機関に非常に困難な状況で取り付けられるか、あるいは全然取り付けることができない。さらに、集合室モジュールと吸入通路モジュールは同じ材質で製作されており、費用が嵩む。

本発明の目的は、少なくとも上記した従来技術の不利な点を避けて費用効果的で取付け容易な吸入装置を提供することである。この目的は、空気集合室モジュールと吸入ダクトモジュールを含む本発明の空気吸入装置により達成される。該空気吸入装置の好ましい実施形態は、少なくとも１つの取外し可能な連結部を含む着脱式連装置と少なくとも１つの係止部を有する。前記少なくとも１つの取外し可能な連結部は、前記空気集合室モジュールを貫通して挿入されて該空気集合室モジュールを前記吸入ダクトモジュールに固定する取外し可能な連結部材を含む。前記少なくとも１つの係止部は前記空気集合室モジュールあるいは吸入ダクトモジュールのうちの１つに取り付けられるブラケットと前記空気集合室モジュールあるいは吸入ダクトモジュールのうちの他の１つに取り付けられて前記ブラケットに確実に接触する対向部材を含む。

本発明によれば、空気集合室モジュールは着脱可能な連結によって吸入ダクトモジュールに連結することができ、費用効果的でエンジンルームで容易に取付け作業を行うことができる。

吸入ダクトモジュールの材質は空気集合室モジュールの材質よりも強度が高いので、空気集合室モジュールには補強部材が設けられ、該補強部材は、前記取外し可能な連結部材が締付けに際して、前記空気集合室モジュールの変形を実質的に防止するように働く。好ましい実施形態では、前記補強部材はスリーブである。このような好ましくは金属製の補強部材を設けることにより、前記取外し可能な連結部材による締付力が最大になった場合でも、締付力による変形は該補強部材によって克服されるので、前記空気集合室モジュールは変形を受けなくて済む。

本発明の有利な別の実施形態では、空気集合室モジュールの保持ブラケットに設けられた軸受ブッシングが補強手段となる。該軸受ブッシングは該軸受ブッシングに比べてより低い強度の材質で製作することができる空気集合室モジュールに嵌入される。空気集合室モジュールの射出成形時に該軸受ブッシングを覆うことも可能である。該軸受ブッシングは、連結力が分散されるように空気集合室モジュールの着脱式連結部の部分を貫通する。さらに有利な実施形態では、該軸受ブッシングは空気集合室モジュールと吸入ダクトモジュールとを完全に貫通して該軸受ブッシングがこれら両部材に接触する面を有するようにされる。締付部材、例えばボルトが軸受ブッシングを貫通して空気集合室モジュールと吸入ダクトモジュールを着脱可能に連結する。

本発明のさらに好ましい実施形態では、補強構造物は空気集合室モジュールの材質よりは強度が高く吸入ダクトモジュールよりは強度が低い材料で構成される。例えば、そのような強度特性の材質の補強構造物は空気集合室モジュールのホルダに取り付けられるインサートとすることができる。該インサートは、着脱脱式連結部において発生する連結力の少なくとも一部がより高い強度を有する吸入ダクトモジュールに分散されるように該吸入ダクトモジュールのブラケットと連結される。これにより、空気集合室モジュールの着脱式連結部の領域が降伏して連結が緩むことが防止される。

本発明の補強部材としてスリーブを設ける実施形態においては、該スリーブは、吸入ダクトモジュールの材質よりも弱い材質の空気集合室モジュールに支持される少なくとも２つの接触面を持つように形成される。これらの接触面を形成するために、前記スリーブは、１．回転対称形状、２．一端側が空気集合室モジュールに止められる形状、３．肩部を有する段付き形状に形成される。スリーブを空気集合室モジュールに圧入する場合は段付き形状とする必要がある。スリーブが射出成形で鋳込まれる場合は、肩部はある長さだけ部分的に拡大され再び縮小される形状にしてもよい。このようにすれば、組付け作業中にスリーブが空気集合室モジュールから偶発的に脱落することはなくなる。

着脱式連結機構が対向部材を有する係止部と補強部材を備えたねじ連結部の両方で構成される場合は、前記補強部材は前記係止部の反対側に設けるのが有利である。そうすると、係止部と対向部材（これもヒンジ式とすることも可能）は連結力を吸収することができる。その結果、連結部の一部分のみに接近できればよくなり、狭くて隠れた部分があるスペースでの装着にとって有利となる。

本発明の他の実施形態では、空気集合室モジュールと吸入ダクトモジュール間を適切にシールするためのガスケットが設けられ、該ガスケットは前記両モジュールのうちの一方に固定される。このようにすると、前記ガスケットが組付作業中に外れて漏洩が生じることがなくなる。例えば、ガスケットをどちらか一方のモジュールに接着剤で接着してもよい。あるいは、ガスケットがどちらか一方のモジュールに設けられた窪みに少なくとも部分的に装入されるようにしてもよい。

本発明の吸入装置装着方法は３つの主要な組付けステップに分けられる。第１の組付けステップにおいては、補強構造物がより低い強度の材質で製作された空気集合室モジュールに取り付けられる。第２の組付けステップでは、吸入ダクトモジュールが内燃機関に連結される。第３の組付けステップでは、空気集合室モジュールが吸入ダクトモジュールに連結される。

本発明のその他の目的、利点、および特徴は、添付の図面を参照した以下の本発明の詳細説明により明らかとなるであろう。

第１図は本発明の第１の好ましい実施例に係わる空気吸入装置の前面図を示す。空気吸入装置は空気集合室モジュール１０と吸入ダクトモジュール１１を含む。該吸入ダクトモジュール１１は、互いに平行に取付けられた複数の吸入ダクト１２と１つのシリンダヘッドフランジ１３を有する。該シリンダヘッドフランジ１３には前記吸入ダクトモジュール１１をシリンダヘッド１６（第２図参照）に取り付けるための取付け穴１４および切欠き部１５が設けられている。該吸入ダクトモジュール１１は前記空気集合室モジュール１０に着脱式連結機構を介して連結されている。該連結機構は取外し可能な１つの連結部１７と少なくとも２つの係止部１８を含み、これら連結部１７、１８はそれぞれ空気集合室モジュール１０の反対側に取り付けられる。連結部１７、１８は、第２図および第３図の説明においてさらに詳しく説明される。

第２図は空気吸入装置の第１の好ましい実施例の第１図における２−２断面を示す。該２−２断面線はねじ連結部１７を通っている。第２図においては、第１図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。第２図において、空気吸入装置は内燃機関１９のシリンダヘッド１６に連結されている。該シリンダヘッド１６と前記シリンダヘッドフランジ１３との連結は、第１図に示される前記切欠き部１５に掛かってシリンダヘッド１６に締め付けられるヘッドボルト２０によって行われる。アルミ鋳造品からなる前記吸入ダクトモジュール１１がシリンダヘッドから外れることがないように、六角ボルト２１が前記取付け穴１４を通して装着され前記ヘッドボルト２０とともに吸入ダクトモジュール１１をシリンダヘッド１６に締め付けている。

前記空気集合室モジュール１０は気密に溶接された２つの半殻体２２からなっている。この気密に接合された２つの半殻体２２は、例えばポリアミド製である。これら２つの半殻体が接合される部分にはビード２３が形成されている。２つの半殻体２２は集合室２４を囲み、該集合室から空気が個々の吸入ダクト１２に入る。

前記空気集合室モジュール１０を吸入ダクトモジュール１１に締め付けるために、少なくとも１つの取外し可能な連結部１７が設けられている。各取外し可能な連結部１７は、ボルト２５あるいはクリップのような取外し可能な連結部材であればよい。該ボルト２５を空気集合室モジュール１０の強度を増大するためのスリーブ２６で囲むようにしてもよい。空気集合室モジュールが吸入ダクトモジュール１１並に強い材料からなるのではない場合には、このような補強部材を用いることは特に有利である。例えば、空気集合室モジュール１０がプラスチック製で吸入ダクトモジュール１１が金属製の場合はそうである。前記スリーブ２６は座金２７を介して締め付けるのもよい。前記ボルト２５は前記スリーブ２６を貫通し、そのねじ部２８がスリーブよりも突き出て吸入ダクトモジュール１１にねじ込まれる。空気集合室モジュール１０における力の分布を良好にするために、該スリーブ２６は鍔２９と肩部３０を有し金属材料で製作される。該鍔２９は上半殻体２２に敷かれる座金２７に支えられる。スリーブ２６の前記肩部３０は下半殻体２２に着座され、かくして連結力の一部は下半殻体に伝えられる。該スリーブ２６の端部は吸入ダクトモジュール１１で直に止められる。このようにして、締め付け力が大きくなった場合でも、前記ボルト２５は空気集合室モジュール１０を変形させることなく、スリーブ２６が変形するのみで済む。プラスチックは荷重が連続して掛かる場合には降伏するので、スリーブをプラスチック製とすると時間が経つにつれて連結が緩み、気密が保持できなくなる。

本発明の空気吸入装置の他の実施形態では、空気集合室モジュール１０の熱処理により硬化された部分が補強部材としての役目を果たす。空気集合室モジュール１０のこの硬化された部分は、取外し可能な連結部材、即ちボルト２５の締め付けによる空気集合室モジュール１０の変形を減じるように働く。さらに好ましい実施形態では、空気集合室モジュール１０に接触し取外し可能な連結部材により空気集合室モジュール１０に掛けられる締付力を分散させる働きをする座金２７が補強部材としての役目を果たす。

第３図は本発明の空気吸入装置の第１の好ましい実施例を示す第３図における３−３断面を示す。第３図では、第１図および第２図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。該断面図には、係止部１８が示されており、該係止部は、その一方は吸入ダクトモジュール１１に取り付けられるブラケット３１により、他方は空気集合室モジュール１０に取り付けられた対向部材３２により形成されている。前記ブラケット３１を空気集合室モジュール１０に取り付け対向部材３２を吸入ダクトモジュール１１に取り付けるようにすることも考えられる。前期対向部材３２はインサートホルダ３３に取り付けられたインサート３４で形成されている。該インサート３４は組立て中に脱落することがないようにインサートホルダ３３に圧入されている。好ましくは、インサート３４は吸入ダクトモジュール１１よりもいくらか軟らかく、しかし空気集合室モジュールよりも硬い材料製とされる。該インサート３４は前記ブラケット３１に接触する２つの互いに反対側にある接触面３５を有する。

第４図は本発明の空気吸入装置の第２の好ましい実施例の前面図を示す。第４図では第１図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。この空気吸入装置は互いに平行に取り付けられた５つの吸入ダクト１２を有している。ねじ連結部１７および２つのヒンジ連結部３６が空気集合室モジュール１０と吸入ダクトモジュール１１を連結するために設けられている。該ヒンジ連結部３６については、後で第６図および第７図によりさらに詳細に説明される。

第５図は第４図の空気吸入装置の上面図を示す。第５図では第４図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。前記空気集合室モジュール１０は空気入口管３７を有し、該空気入口管を通って空気が空気集合室２４に入る。空気入口管３７にはフランジ３８が取り付けられ、該フランジを介して空気集合室モジュール１０を隣接する吸気ラインに連結することができる。前記空気集合室２４内に入った空気はそこから吸入ダクト１２を通ってエンジン１９に導かれる。

第６図は本発明の空気吸入装置の第２の好ましい実施例を示す第４図における６−６断面を示す。第６図では、第３図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。ヒンジ連結部３６は、その一方は空気集合室モジュール１０により、他方は吸入ダクトモジュール１１により形成されている。３つのリブ４０を有する第１の保持ブラケット３９が空気集合室モジュール１０に形成され、該第１の保持ブラケット３９には金属製の軸受ブッシング４１が圧入されている。 第２の保持ブラケット４２が、第７図に示すように、吸入ダクトモジュール１１に形成されている。閂４３は第２の保持ブラケット４２と軸受ブッシング４１を貫通している。該閂４３は空気集合室モジュール１０を吸入ダクトモジュール１１に連結する働きをする。

第７図は本発明の空気吸入装置の第２の好ましい実施例の断面図である第６図における７−７断面を示す。第７図では第６図に示す構成と同じ構成部品には同じ参照符号が付してある。第７図に示すように、前記第２の保持ブラケット４２は、閂支持部が２箇所延びていて前記第１の保持ブラケットの１箇所の閂支持部が前記第２の保持ブラケット４２の２箇所の閂支持部の間に収まるように形成されている。閂４３は、これら保持ブラケット３９、４２の閂支持部を貫通し、その頭４４が前記第２の保持ブラケット４２の一端側に接する。閂４３の頭４４と反対側は該閂が脱落しないように脱着可能な止め機構、例えばクリップ４５等で止められている。ヒンジ連結部３６では何時でも必要に応じて連結あるいは取り外しが可能である。しかしながら、通常は単に連結のみが行われる。

本発明の空気吸入装置の装着方法は３つの組付けステップに分けられる。第１の組付けステップでは、スリーブ２６あるいは他の補強構造物が空気集合室モジュール１０に挿入あるいは形成される。先に述べたように、スリーブ２６あるいは補強構造物は空気集合室モジュール１０に比して高い強度を持つ材料で製作されている。第２の組付けステップでは、吸入ダクトモジュール１１が内燃機関１９に連結される。第３の組付けステップでは、空気集合室モジュール１０が吸入ダクトモジュール１１に連結される。

第１の組付けステップに関しては、補強構造物２６を空気集合室モジュール１０に装着するのに異なる方法を用いることができる。１つの方法は、補強構造物２６を空気集合室モジュール１０に圧入することである。この場合、空気集合室モジュール１０は比較的に強度が低い材料、例えばＰＡやＰＰ等の熱可塑性プラスチックよりなっている。補強構造物２６はより高い強度の材料で作られているので、補強構造物２６が圧入される際に空気集合室モジュール１０は若干変形する。補強構造物２６は、該圧入により空気集合室モジュール１０に固定され、少なくとも組付けあるいは取外しの際に脱落することはない。

もう１つの補強構造物２６の空気集合室モジュール１０への装着方法は、補強構造物２６を空気集合室モジュール１０の形成時にその材料で覆うことである。 例えば、空気集合室モジュール１０が熱可塑性プラスチックで製作される場合には、補強構造物２６を射出成形機に配置して射出されたプラスチックで覆うことができる。この方法による際には、補強構造物２６に切欠き部を設けて空気集合室モジュール１０の成形時にその材料が該切欠き部に流れ込むようにすることができる。プラスチック材が固まると、補強構造物２６はその形状に沿って空気集合室モジュール１０と接合されることになる。

第２の組付けステップにおいては、吸入ダクトモジュール１１が内燃機関１９に連結され、その際、空気集合室モジュール１０は未だ吸入ダクトモジュール１１に取り付けられていない。組付けスペースが限られている場合、先ず吸入ダクトモジュール１１がシリンダヘッドフランジ１３を介して内燃機関１９のシリンダヘッド１６に締め付けられる。空気集合室モジュール１０は未だ吸入ダクトモジュール１１に連結されていないので、吸入ダクトモジュール１１の取付けに際して空気集合室モジュール１０が干渉することはない。このようにして、組立作業者は、吸入ダクトモジュール１１をシリンダヘッド１６に取り付ける際にシリンダヘッドフランジ１３に容易に接近することができる。

第３の組付けステップにおいては、空気集合室モジュール１０が吸入ダクトモジュール１１に連結される。吸入ダクトモジュール１１は既にシリンダヘッド１６に取り付けられているので、組立作業者は、組立作業のこの段階では接近が困難なこの取付け部について注意を払う必要がない。吸入ダクトモジュール１１は、一般に寿命が長く、したがって一度内燃機関１９に取り付けられると内燃機関の全使用期間に亘って取り付けられたままであるので、本発明の方法による結果、前記取付け部への接近の困難性は本装置の機能や組付けに対してマイナスの影響を与えないことになる。若し何らかの理由で吸入ダクトモジュール１１を交換しなければならない場合には、空気集合室モジュール１０は本発明による着脱可能な連結機構により吸入ダクトモジュール１１から取り外すことができ、シリンダヘッド１６と吸入ダクトモジュール１１の連結部へは再び接近可能となる。

上記した開示は単に本発明を例示的に記述したに過ぎず、本発明の範囲を限定する趣旨ではない。ここに開示された本発明の意図および実質を具体化した実施形態に対する変更が、この技術分野における当業者にとって可能であり、本発明は請求の範囲に記載の範囲およびそれと均等な範囲内の全てを含むものと解釈されるべきである。

本発明の第１の好ましい実施例に係わる空気吸入装置の前面図である。 第１図の空気吸入装置における２−２断面図である。 第１図の空気吸入装置における３−３断面図である。 本発明の第２の好ましい実施例に係わる空気吸入装置の前面図である。 第４図の空気吸入装置における上面図である。 本発明の第２の好ましい実施例に係わる空気吸入装置である第４図における６−６断面図である。 本発明の第２の好ましい実施例に係わる空気吸入装置である第６図における６−６断面図である。

Claims (18)

1. 空気集合室モジュール（１０）と、該空気集合室モジュールに着脱式連結方式によって連結される吸入ダクトモジュール（１１）とを含み、前記着脱式連結方式は少なくとも１つの取外し可能な連結部と少なくとも１つの係止部からなる空気吸入装置において、
   前記少なくとも１つの取外し可能な連結部はプラスチック製の前記空気集合室モジュールを貫通して挿入されて該空気集合室モジュールを前記吸入ダクトモジュールに固定する取外し可能なボルト（２５）からなり、
   前記集合室モジュールは気密に溶接された２つの半殻体（２２）からなり、前記取り外し可能なボルトは該空気集合室モジュールを実質的に変形させないような補強部材を介して空気集合室モジュールを前記吸気ダクトモジュールに固定し、前記補強部材がスリーブ（２６）であり前記空気集合室モジュールに挿入され前記ボルトが貫通するように構成され、
   前記少なくとも１つの係止部（１８）は前記空気集合室モジュールあるいは前記吸入ダクトモジュールのうちの一方に取り付けられるブラケット（３１）と前記空気集合室モジュールあるいは前記吸入ダクトモジュールのうちの他方に取り付けられて前記ブラケットと確実に接触する対向部材（３２）を含むことを特徴とする空気吸入装置。
2. 前記スリーブ（２６）は少なくとも２つの接触面で前記空気集合室モジュールに接触していることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
3. 前記スリーブ（２６）の２つの接触面は鍔部（２９）と肩部（３０）であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
4. 前記スリーブ（２６）は金属製であるであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
5. 前記空気集合室モジュール（１０）は熱可塑性プラスチック製であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
6. 前記空気集合室モジュール（１０）はポリアミド製であることを特徴とする請求の範囲第５項記載の空気吸入装置。
7. 前記少なくとも１つの係止部（１８）の対向部材（３２）は前記空気集合室モジュールあるいは前記吸入ダクトモジュールのうちの他方のインサートホルダ（３３）に確実に保持されるインサート（３４）であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
8. 前記インサート（３４）は前記空気集合室モジュールあるいは前記吸入ダクトモジュールのうちの他方の材質よりも軟らかい金属製であって前記空気集合室モジュールあるいは前記吸入ダクトモジュールのうちの一方の材質よりも硬いことを特徴とする請求の範囲第７項記載の空気吸入装置。
9. 前記インサート（３４）は前記ブラケット（３１）に接する２つの接触面を含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の空気吸入装置。
10. 前記吸入ダクトモジュール（１１）はシリンダヘッドフランジ（１３）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
11. 前記空気集合室モジュール（１０）と前記吸入ダクトモジュール（１１）はそれぞれ異なる材質で作られていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
12. 前記吸入ダクトモジュール（１１）の材質は前記空気集合室モジュール（１０）の材質よりも耐熱性が高いことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の空気吸入装置。
13. 前記吸入ダクトモジュール（１１）は金属製であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
14. 前記吸入ダクトモジュール（１１）はアルミニューム鋳造品で製作されたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の空気吸入装置。
15. 前記空気集合室モジュール（１０）と前記吸入ダクトモジュール（１１）間にガスケットが取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の空気吸入装置。
16. 空気集合室モジュール（１０）と吸入ダクトモジュール（１１）を含む前記請求項１記載の空気吸入装置を自動車エンジンに装着する方法において、
    前記空気集合室モジュールの材質よりも高い強度を有するスリーブ（２６）を前記空気集合室モジュールに取付け、次に
    前記吸入ダクトモジュールを前記エンジンに連結し、次に
    前記空気集合室モジュールを前記と吸入ダクトモジュールに取り付けることを特徴とする空気吸入装置の装着方法。
17. 前記スリーブは前記空気集合室モジュール形成の際に該空気集合室モジュールで囲むことで該空気集合室モジュールに設けられることを特徴とする請求項１６記載の空気吸入装置の装着方法。
18. 前記吸入ダクトモジュールのエンジンへの連結はフランジ（１３）を有するマニフォールドをエンジンのシリンダヘッドに連結することを含むことを特徴とする請求項１６記載の空気吸入装置の装着方法。

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