JPWO2014073587A1 - 非磁性体の組付構造 - Google Patents

Abstract

非磁性体のインテークマニホールド（１０）に、回転体（１９）が回転可能に挿通する中空部（２３）を形成する。中空部（２３）にマグネット（２６）を保持するマグネット保持部（２７）を開口端部（２５）側より挿入する。中空部（２３）の外周部に形成された係止部（３０）に、ポジションセンサ（２２）を組み付ける。このようにマグネット保持部（２７）及びポジションセンサ（２２）を組み付けた状態で、カバー（３５）を開口端部（２５）を塞ぐようにスピン溶着する。このカバー（３）５によって、マグネット保持部（２７）及びポジションセンサ（２２）の回転軸方向の移動を規制する。

Description

本発明は、ポジションセンサを組付可能な非磁性体の組付構造に関する。

非磁性体である内燃機関の合成樹脂製のインテークマニホールドには、タンブル制御弁やスワール制御弁等の吸気流動制御弁が取り付けられるとともに、この吸気流動制御弁の回転体に取り付けられたマグネットの磁束変化を検出することによって、この吸気流動制御弁の開度を検出するポジションセンサが設けられる（特許文献１参照）。このようなポジションセンサの組付構造としては、例えば、回転体が挿通するインテークマニホールドの中空部内に、上記のマグネットを保持するマグネット保持部が中空部の開口端部側より挿入されて、回転体の一端に組み付けられる。この中空部の開口端部は別体のカバーにより密封状態に閉塞される。ポジションセンサは、例えばビスやボルト等の固定具を用いて、インテークマニホールドのマグネットに対向する部分に締結固定される。

特開２０１１−１９０７２７号公報

しかしながら、上述したような組付構造では、ポジションセンサをインテークマニホールドに締結するための固定具と、中空部の開口端部を閉塞するカバーと、が個別に必要となるために、部品点数が多くなるとともに、大型化や重量増加を招く、という問題がある。

そこで、部品点数を削減するために、中空部を塞ぐカバーにセンサを一体的に設けることも考えられる。しかしながら、この場合には、簡素化のためにポジションセンサを具備しない仕様の車両を製造する場合に、例えば中空部の一端が開口していない（開口端部の無い）インテークマニホールドを入れ子型を用いて鋳造する必要があり、鋳造時に型の段取り作業が発生し、生産性が著しく低下する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、回転体とともに回転軸周りに回転するマグネットの磁束変化を検出することによって、上記回転体の回転位置を検出するポジションセンサを組付可能な非磁性体の組付構造において、上記回転体が回転可能に挿通する中空部を有する非磁性体と、上記非磁性体の中空部の開口端部を塞ぐように、上記非磁性体の中空部の開口端部に固定されるカバーと、を有している。上記非磁性体の中空部には、上記マグネットを保持するマグネット保持部を上記開口端部側より挿入することで、このマグネット保持部が上記回転体の端部と一体的に回転するように組付可能である。上記非磁性体の中空部の外周部には、上記ポジションセンサが開口端部側より回転軸方向にスライド可能に組付可能な係止部が設けられる。

そして、上記マグネット保持部及び上記ポジションセンサを上記非磁性体に組み付けた状態で、上記カバーを上記非磁性体に固定した場合、このカバーによって、上記マグネット保持部の回転軸方向の移動が拘束されるとともに、上記ポジションセンサの回転軸方向の移動が拘束される。

このように本発明によれば、非磁性体の中空部の開口端部を閉塞するカバーが、上記マグネット保持部及びポジションセンサの軸方向の移動を拘束することにより、これらマグネット保持部及びポジションセンサを非磁性体側に安定的に保持・固定する機能を兼用している。従って、カバーとは別体の固定具を用いてマグネット保持部やポジションセンサを非磁性体に固定する場合に比して、部品点数が削減されるとともに構造が簡素化され、小型化・軽量化を図ることができる。

また、カバーに対してマグネット保持部やポジションセンサが別体に構成されているために、ポジションセンサを用いない仕様の製品の場合に、単にポジションセンサ（及びマグネット保持部）を省略し、ポジションセンサを用いる場合と同じカバーによって、中空部の開口端部を閉塞することが可能であり、カバーや非磁性体に変更を加える必要がない。このようにポジションセンサを用いる製品とポジションセンサを用いない製品との間で、非磁性体及びカバーに同じものを変更を加えることなく共通して使用することができるために、ポジションセンサ（及びマグネット保持部）の組付工程を除いて、両者の組立工程を共通化することができ、生産性に優れている。

本発明の一実施例に係る組付構造が適用される内燃機関のインテークマニホールドの要部を示す斜視図。 上記インテークマニホールドのポジションセンサが組み付けられる部分を示す斜視図。 上記インテークマニホールドのポジションセンサが組み付けられる部分を示す正面図。 上記インテークマニホールドのポジションセンサが組み付けられる部分を示す断面図。 ポジションセンサを採用する場合の組付手順を示す説明図。 ポジションセンサを採用しない場合の組付手順を示す説明図。

以下、図示実施例により本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る非磁性体としての４気筒型内燃機関のインテークマニホールド１０の要部を示す斜視図である。このインテークマニホールド１０は、複数の合成樹脂部品を組み立てて構成されており、シリンダヘッドの吸気ポートに接続する吸気通路１５が内部に形成された４本の吸気ブランチ１１が連結壁部１２を介して気筒列方向に並設されており、厚肉化されたフランジ部１３において、シリンダヘッド（図示省略）に複数本のボルトを用いて締結固定される。フランジ部１３には、上記のボルトが挿通するボルト孔１４が貫通形成されるとともに、各吸気ブランチ１１の吸気通路１５がヘッド取付面に開口形成されている。なお、符号１４Ａはボルト締結用の工具との干渉を回避するための干渉回避溝である（図１，図５，図６参照）。

このフランジ部１３には、吸気の流動を調整する吸気流動制御弁として、吸気のタンブル流動成分を調整するＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）１７が取り付けられている。このＴＣＶ１７は、吸気ブランチ１１内の吸気通路１５に配設されて、この吸気通路１５の一部を開閉する合計４つの弁体１８と、これら４つの弁体１８を挿通するとともに、インテークマニホールド１０のフランジ部１３の近傍を気筒列方向に貫通する回転体１９と、を有している。回転体１９は、インテークマニホールド１０のフランジ部１３に回転可能に支持されるとともに、断面多角形状（この実施例では四角形状）をなしており、同じく断面多角形状に形成された各弁体１８の嵌合孔に嵌合することによって、この回転体１９と一体的に各弁体１８が回転するように構成されている。

回転体１９の一方の端部には、アクチュエータとしてのモータ２０が取り付けられており、このモータ２０により回転体１９の回転角度位置を変更することによって、各弁体１８が回転し、タンブル流動成分が調整される。このモータ２０の動作は図示せぬ制御部によって機関運転状態に応じて制御される。

そして、回転体１９の他方の端部の近傍に、弁体１８の開度に応じた回転体１９の回転位置を検出するポジションセンサ２２を組付可能な組付構造２１が設けられている。このポジションセンサ２２により検出された信号は、上記の制御部に入力されて、モータ２０のフィードバック制御や吸入空気量制御などの他の制御等に用いられる。

次に、図２〜図６を参照して、本実施例の要部をなすポジションセンサ２２の組付構造２１について具体的に説明する。

図４にも示すように、インテークマニホールド１０には、回転体１９が挿通する円筒状の中空部２３が、回転体１９の回転軸２４に沿う回転軸方向に延長形成されている。この中空部２３は、一方の端部である開口端部２５において開口している。

この中空部２３の開口端部２５の近傍には、部分的に大径化したマグネット収容部２８が形成されており、このマグネット収容部２８に、永久磁石であるマグネット２６を保持するマグネット保持部２７が回転軸２４周りに回転可能に収容配置されている。このマグネット保持部２７は、開口端部２５側より中空部２３内に挿入されて、回転体１９の一端に組付けられる。つまり、マグネット保持部２７は、内部にマグネット２６を収容・保持するとともに、回転体１９の一端が嵌合する断面四角形状の嵌合溝２９を有しており、この嵌合溝２９に回転体１９の一端が嵌合することで、回転体１９とマグネット保持部２７とが回転軸周りに一体的に回転するように構成されている。つまり、回転体１９の一端がマグネット保持部２７を介してインテークマニホールド１０に回転可能に支持されている。

図２及び図３に示すように、インテークマニホールド１０には、中空部２３の外周部に係止部３０が形成されている。この係止部３０は、ポジションセンサ２２の幅広な基部３２が開口端部２５側よりスライド可能に嵌合する構造となっており、詳しくは、ポジションセンサ２２の基部３２を両側から挟み込む断面Ｕ字状の一対のガイド片部３１を有している。この係止部３０にポジションセンサ２２の基部３２を開口端部２５側より挿入し、回転軸方向に沿って所期位置まで押し込んだ状態では、係止部３０によって、ポジションセンサ２２の回転軸方向を除く全ての方向への移動が規制された状態に保持される。

なお、図３にも示すように、ポジションセンサ２２の基部３２の外表面には凹凸部３２Ａが設けられている。この凹凸部３２Ａが適度にガイド片部３１の内面と摺接することによって、挿入抵抗の増加を抑制しつつ、ガイド片部３１との適度な接触を保って、ポジションセンサ２２を安定して係止部３０に保持させることができる。

ポジションセンサ２２は、マグネット２６の径方向外方に所定距離を隔てて配置されるホール素子（図示省略）を内蔵しており、このホール素子により回転体１９とともに回転するマグネット２６の磁束変化を検出することにより、回転体１９の回転位置を検出するものである。このポジションセンサ２２は、インテークマニホールド１０と同様の合成樹脂材料を用いて形成されており、外部機器との接続用コネクタ３３が上記の基部３２から立ち上がるように設けられている。

更に、インテークマニホールド１０の中空部２３の開口端部２５を密閉状態に塞ぐカバー３５が設けられている。このカバー３５は、インテークマニホールド１０と同様の合成樹脂材料により形成された円盤状をなしており、スピン溶着により中空部２３の開口端部２５の周縁部に接合・固定されることで、中空部２３を密封状態に封止するものである。カバー３５の表面には、スピン溶着時にカバー３５を高速回転させるための治具が嵌合する４つの工具孔３６が形成されている。

ポジションセンサ２２を搭載する仕様の車両の場合には、図５に示すように、マグネット保持部２７及びポジションセンサ２２を回転軸方向に沿ってインテークマニホールド１０に組み付けた状態で、カバー３５が中空部２３の開口端部２５にスピン溶着により接合・固定され、このカバー３５によって、マグネット保持部２７の回転軸方向の移動が規制されるとともに、ポジションセンサ２２の回転軸方向の移動が規制されて、マグネット保持部２７及びポジションセンサ２２を所定位置に安定的に保持するように構成されている。

詳しくは、図４に示すように、カバー３５は、中空部２３の開口端部２５よりも大径に形成されており、回転軸方向視で、このカバー３５の外周部分がポジションセンサ２２の一部をも覆うように設定されている。この関係で、図２及び図４に示すように、中空部２３の開口端部２５には、スピン溶着時のカバー３５の径方向の移動を規制するように、カバー３５の外周を囲う浅い円筒状のガイド壁部３７が形成されているが、ポジションセンサ２２が嵌合する係止部３０では、ガイド壁部３７の一部が切り欠かれており、この切り欠かれた部分を埋めるように、ポジションセンサ２２の基部３２にも、断面扇状をなす補助ガイド壁部３７Ａが回転軸方向に張り出すように形成されている。そして、ポジションセンサ２２を係止部３０に嵌合させた状態では、図２にも示すように、中空部２３に形成されたガイド壁部３７と、ポジションセンサ２２に形成された補助ガイド壁部３７Ａ、とが周方向に連続する形となり、両者３７，３７Ａがカバー３５の外周を全周にわたって囲う形となっている。

図４に示すように、互いに溶着されるカバー３５の裏面と中空部２３の開口端部２５の先端面には、両者が所期位置に確実に溶着されるように、互いに嵌合する周方向突起３８や周方向溝３９等が形成されており、カバー３５の周方向突起３８の一部が、ポジションセンサ２２の補助ガイド壁部３７Ａの内側に段付形成された平坦な突き当て面４０に突き当てられるように設定されている。

スピン溶着時には、高速回転するカバー３５の裏面に突き当てられた中空部２３の開口端部２５の先端側が溶融しつつ、カバー３５が回転軸方向に沿って図４の左側へ前進し、最終的には、このカバー３５の周方向突起３８の先端がポジションセンサ２２の突き当て面４０に突き当てられる。この結果、カバー３５が中空部２３の開口端部２５に溶着されるとともに、カバー３５によってポジションセンサ２２が回転軸方向に押し付けられた状態に保持され、かつ、カバー３５の外周縁部とポジションセンサ２２の一部とが溶着された状態となる。一方、マグネット保持部２７はカバー３５の裏面に僅かな隙間を介して対向し、回転軸方向の移動が規制された状態で、中空部２３のマグネット収容部２８内に回転可能に保持される。

図６は、ポジションセンサ２２を搭載しない仕様の車両における組付構造を示している。この場合、ポジションセンサ２２を組み付けていないインテークマニホールド１０の中空部２３の開口端部２５に、単にカバー３５をスピン溶着により接合することで、中空部２３の開口端部２５を密封状態に閉塞すれば良い。なお、この例では、回転体１９の端部を回転可能に支持するためにマグネット保持部２７が組み付けられているが、このマグネット保持部２７もポジションセンサ２２と同様に省略することもできる。

このように本実施例では、非磁性体であるインテークマニホールド１０の中空部２３の開口端部２５にカバー３５を接合することによって、このカバー３５により開口端部２５が密封状態に閉塞されることに加え、このカバー３５によってマグネット保持部２７及びポジションセンサ２２の回転軸２４に沿う方向の移動が拘束されることとなり、このカバー３５が、マグネット保持部２７及びポジションセンサ２２をインテークマニホールド１０側に安定的に保持・固定する機能を兼用している。従って、カバー３５とは別体の固定具を用いてマグネット保持部２７やポジションセンサ２２をインテークマニホールド１０に固定するような構造に比して、部品点数が削減されるとともに構造が簡素化され、小型化・軽量化を図ることができる。

また、カバー３５がマグネット保持部２７やポジションセンサ２２とは別体として構成されているために、ポジションセンサ２２を用いない仕様の車両の場合にも、単にポジションセンサ２２（及びマグネット保持部２７）を省略し、ポジションセンサ２２を用いる仕様の車両で用いるものと全く同じカバー３５によって、中空部２３の開口端部２５を閉塞することが可能であり、カバー３５やインテークマニホールド１０に変更を加える必要がない。このようにポジションセンサ２２を用いる仕様の車両と、ポジションセンサ２２を用いない仕様の車両と、の間で、インテークマニホールド１０とカバー３５に何ら変更を加えることなく全く同じものを共通して使用することができるために、生産性を著しく向上することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では内燃機関のインテークマニホールドに本発明を適用しているが、これに限らず、回転体の回転位置を検出するポジションセンサを組付可能な様々な非磁性体に本発明を適用することができる。

Claims (5)

1. 回転体とともに回転軸周りに回転するマグネットの磁束変化を検出することによって、上記回転体の回転位置を検出するポジションセンサを組付可能な非磁性体の組付構造において、
   上記回転体が回転可能に挿通する中空部を有する非磁性体と、
   上記非磁性体の中空部の開口端部を塞ぐように、上記非磁性体の中空部の開口端部に固定されるカバーと、を有し、
   上記非磁性体の中空部には、上記マグネットを保持するマグネット保持部を上記開口端部側より挿入することで、このマグネット保持部が上記回転体の端部と一体的に回転するように組付可能であり、
   上記非磁性体の中空部の外周部には、上記ポジションセンサが開口端部側より回転軸方向にスライド可能に組付可能な係止部が設けられ、
   上記マグネット保持部及び上記ポジションセンサを上記非磁性体に組み付けた状態で、上記カバーを上記非磁性体に固定した場合、このカバーによって、上記マグネット保持部の回転軸方向の移動が規制されるとともに、上記ポジションセンサの回転軸方向の移動が規制される非磁性体の組付構造。
2. 上記カバーが上記非磁性体の中空部の開口端部に溶着により固定される請求項１に記載の非磁性体の組付構造。
3. 上記マグネット保持部及び上記ポジションセンサを上記非磁性体に組み付けた状態では、上記カバーを上記非磁性体の中空部の開口端部と上記ポジションセンサの双方に溶着させる請求項１に記載の非磁性体の組付構造。
4. 上記非磁性体が、内燃機関のインテークマニホールドである請求項１〜３のいずれかに記載の非磁性体の組付構造。
5. 上記ポジションセンサが、吸気の流動を調整する吸気流動制御弁の回転位置を検出するものである請求項４に記載の非磁性体の組付構造。

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