JP5496840B2 - センサ取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、内部を被測定流体が流れる自動車用内燃機関の部材、特にインテークマニホールドにセンサを取り付けるためのセンサ取付構造に関する。

自動車の内燃機関に空気を供給する吸気システムおよび内燃機関から排気ガスを排出する排気システムにおいては、内部を流れる流体の流量が厳密に制御されている。特に、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）を備える吸気システムにおいては、外部から吸入された空気と燃料とからなる混合気体に添加される排気ガスの割合を制御するために、前記混合気体および排気ガスが流入するインテークマニホールドのサージタンクの内圧を測定することが必要となる。そのため、インテークマニホールドには圧力センサが取り付けられており、内部を流れる流体の圧力が正確に測定されている。

従来、このような圧力センサの取付構造としては、２本のボルトにより圧力センサをインテークマニホールドに締結することが一般的であった（特許文献１参照）。しかし、２本のボルトにより圧力センサをインテークマニホールドに締結する場合、部品点数および組み付け工数が多くなる。さらに、圧力センサを所定位置に固定するためには、一対のナットをインテークマニホールドに圧入する際に、非常に高い精度でナットを位置決めすることが求められていた。

特開２００３−９７３１２号公報

ところで、圧力センサはその機能を発揮するために取付姿勢を保持する必要がある。しかし、圧力センサを１個の締結具により一点でインテークマニホールドに固定した場合、センサに内燃機関の振動が伝達すると、センサが固定部を中心にして回転してしまうため、圧力センサの姿勢を保持することが困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、一点でセンサをインテークマニホールドに固定すると共に、インテークマニホールドに設けた位置決め部によってセンサの回転を阻止することにより、少ない部品でセンサを固定し且つセンサの姿勢を保持することである。

上記課題を解決するため、本発明に係るセンサ取付構造は次の手段を採用する。
すなわち、第１の発明に係るセンサ取付構造は、被測定流体が内部を流れる自動車用内燃機関のインテークマニホールドにセンサを取り付けるためのセンサ取付構造であり、インテークマニホールドにはセンサを取り付けるための固定部と位置決め部が外面に設定されており、センサはインテークマニホールドの固定部において１個の締結具によりインテークマニホールドに一点固定されており、前記インテークマニホールドの位置決め部において該締結具により締結されるセンサの回転を阻止することのできる係合構成とされていることを特徴とする。

このセンサ取付構造によれば、固定部において１個の締結具によりセンサをインテークマニホールドに固定し、位置決め部がセンサの回転を阻止することにより、センサの固定および姿勢保持ができる。そのため、従来の取付構造と比べて部品点数および取り付けに必要な作業工程を削減することができ、結果的に製造コストの低減を図ることができる。

第２の発明に係るセンサ取付構造は、第１の発明に係るセンサ取付構造であって、インテークマニホールドの位置決め部における締結具によるセンサの回転を阻止する係合構成は、締結具による締結方向で見て前記インテークマニホールドの位置決め部と前記センサとは内燃機関の振動によっては接触しない隙間が形成されて構成されていることを特徴とする。

このセンサ取付構造によれば、締結具による締結方向において、センサが内燃機関の振動によってインテークマニホールドの位置決め部に接触することが防止でき、結果的に位置決め部との接触によるセンサの振動の増大を抑制することができる。また、接触による部品の磨耗を防止することができる。そのため、センサの振動の増大によるセンサの作動不良や故障を防止することができる。

第３の発明に係るセンサ取付構造は、第１または第２の発明に係るセンサ取付構造であって、インテークマニホールドの固定部の配設位置は位置決め部の配設位置より、内燃機関の振動源からインテークマニホールドに振動が伝達される経路の上流位置に配設されていることを特徴とする。

このセンサ取付構造によれば、センサを位置決め部で固定した場合と比べて、センサに伝わる振動を低減することができ、結果的に振動によるセンサの作動不良などを防止することができる。また、センサの振動が小さくなるため、相対的に小さな隙間によって、締結具の締結方向におけるセンサと位置決め部との接触を防止することができる。

第４の発明に係るセンサ取付構造は、第１から第３のいずれかの発明に係るセンサ取付構造であって、締結具はネジを有する部材であることを特徴とする。

このセンサ取付構造によれば、ネジを有する部材による締結は容易に外すことができるため、センサが故障した際に、溶接などによってセンサが固定されている場合と比べて容易にセンサを交換することができる。

第５の発明に係るセンサ取付構造は、第１から第４のいずれかの発明に係るセンサ取付構造であって、センサは圧力センサであることを特徴とする。

このセンサ取付構造によれば、圧力センサはインテークマニホールドの内部と連通したホースを介してインテークマニホールドの内圧を測定することが可能であるため、センサを取り付ける自由度を向上することができる。

本発明に係るセンサ取付構造によれば、１個の締結具によりセンサをインテークマニホールドに固定し、位置決め部によりセンサの回転を阻止することによって、センサの固定および姿勢保持ができる。そのため、従来の取付構造と比べて部品点数および取付に必要な作業工程を低減することができ、結果的に製造コストの削減を図ることができる。

エンジンに取り付けられたインテークマニホールドの側面図である。 インテークマニホールドの正面図である。 インテークマニホールドの側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面における一部の拡大図である。 圧力センサの正面図である。 圧力センサの上面図である。 圧力センサを装着したインテークマニホールドの側面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面における一部の拡大図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について、図面を参照しながら説明する。最初に、インテークマニホールド１０について説明する。

インテークマニホールド１０は、自動車等に設置される大気を内燃機関（以下、エンジンという）内部に導入する樹脂製の装置であり、燃料と混合された大気をエンジンの有する複数の気筒に分配する役割を有する。ここで、図１はエンジン１００に取り付けられたインテークマニホールド１０の側面図であり、図２はインテークマニホールド１０の正面図であり、図３はインテークマニホールド１０の側面図である。なお、図１においてエンジン１００の一部のみを示す。

インテークマニホールド１０は、エンジン用取付フランジ１２によりエンジン１００に装着された状態（図１参照）で自動車に搭載されており、インテークマニホールド１０はエンジン１００に大気を導入するためにエンジン１００と内部が連通している。また、インテークマニホールド１０の外面には、インテークマニホールド１０の内部を流れる流体の圧力を測定するために圧力センサ５０が装着されており、圧力センサ５０はホース５２を介してインテークマニホールド１０の内部と連通している。

図２および図３に示されるように、インテークマニホールド１０は、中央にサージタンク１４が設けられており、このサージタンク１４と連通しており且つサージタンク１４の周囲を囲む複数（本実施形態においては４本）の分岐通路１６を有する。分岐通路１６はエンジン用取付フランジ１２に形成された吸気導出孔１８と連通しており、インテークマニホールド１０がエンジン１００に取り付けられた場合、吸気導出孔１８を介してインテークマニホールド１０とエンジン１００とは連通する。

インテークマニホールド１０の一側面（図２において右側の外面）には、スロットル（図示しない）と接続するためのスロットル装着部２０と排気ガス再循環装置（図示しない、以下、ＥＧＲという）と接続するためのＥＧＲパイプ装着部２２とを有する。スロットル装着部２０には、燃料と混合された外気をスロットルから導入するための吸気導入口（図示しない）がサージタンク１４と連通するよう形成されている。また、ＥＧＲパイプ装着部２２には、排気ガスをＥＧＲから導入するためのＥＧＲガス導入口（図示しない）がサージタンク１４と連通するよう形成されている。

インテークマニホールド１０の前記一側面の反対面（図２において左側の外面）には、圧力センサ５０を装着するための固定部３０および位置決め部４０と、ホース５２を接続するためのサージタンク１４と連通するホース接続部２４とが形成されている。図４に示されるように、固定部３０は円筒形状に形成されており、内部に金属製のナット３２が圧入されている。なお、ナット３２は一般的な圧入の他、誘導加熱若しくは超音波などによる熱間圧入、冷間圧入、またはインサート成型などによって固定部３０内に配設することが可能である。一方、位置決め部４０は、略円柱状の基部４２と、基部４２の先端に基部４２より径の小さい係合ピン４４とを有しており、基部４２と係合ピン４４との間には段差状の肩部４６が形成されている。ここで、固定部３０の先端面は肩部４６が形成する面より長さＬだけ外方に位置している。

次に圧力センサ５０について説明する。図５および６に示されるように、圧力センサ５０は、断面が略長方形の筒状に形成されたケーシング５４と、ケーシング５４の一側面からケーシング５４の軸に対して垂直に伸びる円筒状のホース用コネクタ５６と、ケーシング５４の下端に形成された図７において左右方向に伸びる板状のフランジ５８を有する。フランジ５８は、左右の先端が半円状に湾曲しており、且つ一対の円形の係合穴６０ａおよび６０ｂを有している。また、ケーシング５４内部にはセンサ本体（図示しない）が収容されており、センサ本体の出力端子６２が、ケーシング５４の上部に形成された断面が長方形の筒状である出力用コネクタ６４内に配設されている。

図７および図８はインテークマニホールド１０に圧力センサ５０を装着した状態を示す図である。締結具である金属製のボルト３４が圧力センサ５０の係合穴６０ａを介してナット３２に螺合されることで、圧力センサ５０のフランジ５８が固定部３０において一点でインテークマニホールド１０に固定されている。一方、フランジ５８の係合穴６０ｂには位置決め部４０の係合ピン４４が嵌合しているため、ボルト３４により締結された圧力センサ５０がボルト３４を中心に回転することを阻止できる。上述したように、固定部３０の先端面は肩部４６が形成する面より長さＬだけ外方に位置している。そのため、固定部３０において締結されたフランジ５８の下面と肩部４６が形成する面との間にはボルト３４の締結方向（図８において上下方向）で見て長さＬの隙間が形成されており、フランジ５８と肩部４６とは相互に離間している。また、隙間の長さＬは、エンジン１００の振動が伝達した圧力センサ５０およびインテークマニホールド１０が振動しても、圧力センサ５０がボルト３４の締結方向において位置決め部４０に接触しないように設定されている。

また、係合ピン４４の径は係合穴６０ｂの径より小さく、静止状態においては相互に接触していないことが好ましい。これにより圧力センサ５０およびインテークマニホールド１０が振動した際に係合ピン４４と係合穴６０ｂの側壁とが相互に接触して磨耗することを抑制できる。

圧力センサ５０のホース用コネクタ５６にはホース５２の一端が接続されており、ホース５２の他端はインテークマニホールド１０のホース接続部２４に接続されている。そのため、サージタンク１４内の負圧がホース５２により取り出され、圧力センサ５０により検出される。

インテークマニホールド１０の固定部３０の配設位置は、エンジン１００の振動源からインテークマニホールド１０に振動が伝達される経路において、位置決め部４０の配設位置より上流に位置している。すなわち、エンジン１００の振動はエンジン用取付フランジ１２を介してインテークマニホールド１０に伝わり、インテークマニホールド全体に伝播するため、固定部３０は位置決め部４０より取付フランジ１２に近い位置に配設されている。振動源からの距離が長くなるほど振幅は大きくなるため、振動源により近い位置に配置された固定部３０に圧力センサ５０を固定することによって、振動が伝達した際の圧力センサ５０の振動を低減することができる。

本実施形態のセンサ取付構造によれば、１個のボルト３４により圧力センサ５０をインテークマニホールド１０に固定することができるため、部品点数および取付に必要な作業工程を低減することができる。また、２個のボルトを用いて圧力センサ５０を取り付ける場合、圧力センサ５０を所定場所に保持するためには、ボルトを螺合させる２個のナットを非常に正確に位置決めする必要があり、ナットの設置位置の誤差を少なくするために２個のナットは同時に圧入されていた。しかし、本実施形態においては１個のナットを配置するのみで良いため、２個のナットを設置する場合と比べてナットの位置決め工程を簡略化することができ、その結果、圧力センサ５０の取付作業をより容易に行うことができる。また、振動の伝達により圧力センサ５０が振動しても、ボルト３４の締結方向において圧力センサ５０は位置決め部４０の肩部４６に接触しないため、位置決め部４０との接触による圧力センサ５０の振動の増大を抑制できる。したがって、振動の増大による圧力センサ５０の作動不良および故障を防ぐことができる。

なお、本発明に係るセンサ取付構造は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その他の各種形態で実施することができる。
例えば、位置決め部４０の係合ピン４４と嵌合する係合穴６０ｂは、楕円形の穴、Ｕ字溝、または凹状の有底穴等であってもよい。また、係合穴６０ｂを、楕円形の穴またはＵ字溝にした場合には、固定部３０と圧力センサ５０の成形および固定に必要な精度を下げることができる。
また、上記実施形態においては圧力センサ５０が用いられているが、取り付けられるセンサは温度センサ等の他の種類のセンサであっても良い。
また、圧力センサ５０をインテークマニホールド１０に固定するための締結具としてボルト３４が用いられているが、例えば、タッピングスクリューなどの様々な形状の締結具が使用可能である。なお、圧力センサ５０の交換を容易にするために、締結具はネジを有する部材であることが好ましい。
また、上記実施形態においては、肩部４６により形成される面より固定部３０の先端面を突出させることによって長さＬの隙間が形成されているが、圧力センサ５０と位置決め部４０との間のボルト３４の締結方向の隙間は他の形状によってもたらされても良い。例えば、図５においてフランジ５８の左半分の下面が右半分の下面より上方に位置するように右半分より左半分を薄く成形することによって、圧力センサ５０と位置決め部４０との間にボルト３４の締結方向の隙間を設けても良い。
また、位置決め部４０は、圧力センサ５０の回転を阻止する形状であれば良く、例えば圧力センサ５０の回転方向においてフランジ５８の両側にインテークマニホールド１０の外面から突出する棒状部材であっても良い。また、インテークマニホールド１０の分岐通路１６の外壁が圧力センサ５０に向かって突出する形状であっても良い。

１０ インテークマニホールド
１２ エンジン用取付フランジ
１４ サージタンク
２４ ホース接続部
３０ 固定部
３２ ナット
３４ ボルト（締結具）
４０ 位置決め部
４２ 基部
４４ 係合ピン
４６ 肩部
５０ 圧力センサ（センサ）
５２ ホース
５４ ケーシング
５６ ホース用コネクタ
５８ フランジ
６０ａ，６０ｂ 係合穴
１００ エンジン

Claims (4)

1. 被測定流体が内部を流れる自動車用内燃機関のインテークマニホールドにセンサを取り付けるためのセンサ取付構造であって、
   前記インテークマニホールドには前記センサを取り付けるための固定部と位置決め部が外面に設定されており、
   前記センサは、前記インテークマニホールドの固定部において１個の締結具によりインテークマニホールドに一点固定されており、前記インテークマニホールドの位置決め部において該締結具により締結されるセンサの回転を阻止することのできる係合構成とされており、
   前記インテークマニホールドの位置決め部における締結具によるセンサの回転を阻止する係合構成は、前記締結具による締結方向で見て前記インテークマニホールドの位置決め部と前記センサとは内燃機関の振動によっては接触しない隙間が形成されて構成されていることを特徴とするセンサ取付構造。
2. 請求項１に記載のセンサ取付構造であって、
   前記インテークマニホールドの固定部の配設位置は位置決め部の配設位置より、内燃機関の振動源からインテークマニホールドに振動が伝達される経路の上流位置に配設されていることを特徴とするセンサ取付構造。
3. 請求項１又は２に記載のセンサ取付構造であって、
   前記締結具はネジを有する部材であることを特徴とするセンサ取付構造。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ取付構造であって、
   前記センサは圧力センサであることを特徴とするセンサ取付構造。
   

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