(57)【要約】【課題】ガスケット等によるホルダの固定、ホルダと碍子との接触を防止して行う碍子によるヒータエレメントの支持を確実に実現できる内燃機関の吸気予熱装置を提供すること。  【解決手段】吸気予熱装置１０は、枠状のボディ１１と、ボディ１１の開口部１３内に配置されたヒータエレメント３０と、ヒータエレメント３０を支持する碍子２４と、碍子２４を支持する板バネ２６と、板バネ２６と接触して開口部１３の内側面に取り付けられる保持部材１２とを備え、保持部材１２は、内側面に対向する側面部１２Ａと、側面部１２Ａの両端から折曲して設けられた一対の接触面部１２Ｂとを備え、それぞれ吸気の流通方向に沿ったボディ１１の厚さ寸法をＴ１、保持部材１２の一対の接触面部１２Ｂの基端側間の厚さ寸法をＴ２、接触面部１２Ｂの先端側間の厚さ寸法をＴ３としたとき、Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔ３に設定されている。【選択図】図４
2010071117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のボディと、
前記ボディの開口部内に配置されたヒータエレメントと、
前記ヒータエレメントを支持する碍子と、
前記碍子を保持する弾性部材と、
前記弾性部材と接触して前記開口部の内側面に取り付けられる保持部材とを備え、
前記保持部材は、前記内側面に対向する側面部と、前記側面部の両端から折曲して設けられた一対の接触面部とを備え、
それぞれ吸気の流通方向に沿った前記ボディの厚さ寸法をＴ１、前記保持部材の一対の接触面部の基端側間の厚さ寸法をＴ２、当該接触面部の先端側間の厚さ寸法をＴ３としたとき、Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔ３に設定されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気予熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気予熱装置において、
前記碍子には、前記ヒータエレメントの曲げ部を支持する溝が設けられ、
この溝の内面は、複数の異なる曲率半径が組み合わされた曲面で形成され、
前記溝の奥側での曲率半径よりも開放側での曲率半径の方が大きい
ことを特徴とする内燃機関の吸気予熱装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気予熱装置において、
前記碍子には、前記接触面部に近接した角部分に傾斜部が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の吸気予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に用いられる吸気予熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの吸気マニホールドに、吸気を予熱するための吸気予熱装置を設けることが知られている（特許文献１）。このような吸気予熱装置は、枠状のボディと、ボディの開口内に収容された蛇行状のヒータエレメントと、ヒータエレメントの湾曲部分を支持する碍子と、碍子を支持する板バネを備え、板バネはホルダに接している。このホルダは、ボディ開口部の内側面に取り付けられている。
【０００３】
吸気予熱装置の表裏両側（吸気の入口側および出口側の両側）にはガスケットが配置され、吸気予熱装置がこれらのガスケットを介して吸気マニホールドの構成部材間に介装される。この際、特許文献１の吸気予熱装置では、ボディの厚さ寸法よりもホルダの厚さ寸法が大きく設定され、ホルダとガスケットとが直接接触する。このような構成により、ホルダがガスケット間に確実に挟持されることになるから、エンジンの稼働中に生じる振動に対しても、ボディの開口内でのホルダの位置ずれを抑制できる。
【特許文献１】特開昭５８−２９１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の吸気予熱装置においては、ホルダがガスケットによって直接挟持されることで、ホルダが大きく変形してガスケット間で良好に固定されるばかりでなく、碍子を固定してしまうことになる。この場合、ホルダの変形度合いによっては、碍子がヒータエレメントからずれた状態で固定されてしまう場合もあり、このような場合には、ヒータエレメントが碍子によって良好に支持されず、振動による互いの擦れによって摩耗し、耐久性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、ガスケット等によるホルダの固定、ホルダと碍子との接触を防止して行う碍子によるヒータエレメントの支持を確実に実現できる内燃機関の吸気予熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の吸気予熱装置は、枠状のボディと、前記ボディの開口部内に配置されたヒータエレメントと、前記ヒータエレメントを支持する碍子と、前記碍子を保持する弾性部材と、前記弾性部材と接触して前記開口部の内側面に取り付けられる保持部材とを備え、前記保持部材は、前記内側面に対向する側面部と、前記側面部の両端から折曲して設けられた一対の接触面部とを備え、それぞれ吸気の流通方向に沿った前記ボディの厚さ寸法をＴ１、前記保持部材の一対の接触面部の基端側間の厚さ寸法をＴ２、当該接触面部の先端側間の厚さ寸法をＴ３としたとき、Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔ３に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の内燃機関の吸気予熱装置において、前記碍子には、前記ヒータエレメントの曲げ部を支持する溝が設けられ、この溝の内面は、複数の異なる曲率半径が組み合わされた曲面で形成され、前記溝の奥側での曲率半径よりも開放側での曲率半径の方が大きいことが好ましい。
【０００８】
本発明の内燃機関の吸気予熱装置において、前記碍子には、前記接触面部に近接した角部分に傾斜部が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本発明によれば、保持部材においては、ボディから突出するのは接触面部の先端側であり、この先端側が例えばガスケットによって両側から挟持されることになり、保持部材が良好に固定され、位置ずれが生じるのを防止できる。
【００１０】
また、接触面部の先端側が挟持される保持部材は、接触面部が僅かに内側に変形するだけであり、従来とは異なって大きく内側に変形することがない。このため、接触面部の先端側が碍子に接触したり、碍子をヒータエレメントから離間させるように押しやったりするのを防止でき、ヒータエレメントから離れた状態の碍子が接触面部で固定される心配もない。このことにより、接触面部と碍子との隙間が適正に維持され、保持部材によって碍子を良好に支持できる。さらには、碍子がヒータエレメントから離間しないことで、碍子によってヒータエレメントを良好に支持できる。
【００１１】
以上により、本発明の目的を達成でき、ひいては耐久性に優れた吸気予熱装置を得ることができる。
【００１２】
また、碍子の溝の内面を複数の曲率半径を組み合わせた曲面で形成する場合には、溝の開放側で曲率半径を大きくすることにより、碍子の開放側の内面とヒータエレメントの曲げ部とがより接触し、振動により摩耗した場合に線接触から面接触となることで、さらなる摩耗を抑制できる。
【００１３】
そして、碍子の角部分に傾斜部を設けることで、碍子と保持部材の接触面部との接触をもより防止でき、碍子が保持部材ごとガスケット等で固定されるのをより確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る吸気予熱装置１０が用いられた内燃機関１の概略を示す斜視図である。
【００１６】
本実施形態での内燃機関１の例としては、水冷６気筒のディーゼルエンジンであり、シリンダヘッド２の一方の側面には吸気マニホールド３が設けられている。吸気マニホールド３は、各気筒に対応した６つの吸気ポートを有してシリンダヘッド２に取り付けられるマニホールド本体４と、マニホールド本体４の２気筒分の吸気ポートに吸気を分配する分配管５とを備えている。このような分配管５としては、６気筒の内燃機関１である本実施形態では、合計３体設けられることになり、互いに連通されて吸気管に接続される。ただし、図１では、他の２体の図示およびその連通構造の図示を省略してある。
【００１７】
なお、図１に示した例では、マニホールド本体４が６気筒分の吸気ポートを有し、分配管５が２気筒分の吸気ポートに対応しているが、２気筒分の吸気ポートを有したマニホールド本体を３体用いてもよいし、６気筒分の吸気ポートに分配可能な分配管を１つ用いてもよく、マニホールド本体や分配管の具体的な構成は、その実施にあたって任意に決められてよい。
【００１８】
図１において、本実施形態の吸気予熱装置１０は、２気筒分の吸気ポートに対応した構造であり、吸気の流れ方向の上流側と下流側とに配置される一対のガスケット６を介して、吸気マニホールド３のマニホールド本体４および分配管５間に介装される。なお、図１では、２気筒分を１つの吸気予熱装置１０で対応させた例が示されているが、１気筒毎に吸気予熱装置を用いてもよく、６気筒分を１つの吸気予熱装置で対応させてもよい。
【００１９】
図２は、吸気予熱装置１０の正面図であり、図３は、吸気予熱装置１０の上面図である。
【００２０】
吸気予熱装置１０は、アルミダイキャスト製で四角枠状のボディ１１を備えている。ボディ１１の吸気流通用の内部空間は、中央に配置された一対の保持部材１２により、２気筒分の吸気ポートに対応した２つの開口部１３に区画されている。これらの保持部材１２は、ボディ１１の中央に形成された取付用スリット１４に互いに当接された状態で収容されている。
【００２１】
ボディ１１において、正面略四角形とされた開口部１３の図中左右の内側面には、中央の保持部材１２に対向した別の保持部材１２が配置されている。すなわち、ボディ１１の当該内側面にも、取付用スリット１４が設けられ、この内部に保持部材１２が収容されている。中央および内側面の保持部材１２は、外形形状に若干の違いはあるが基本的な構造は同じである。
【００２２】
各開口部１３内にはそれぞれ、導電性を有する帯状のヒータエレメント３０が複数回蛇行状に折曲した形状で配置されている。ヒータエレメント３０の一端および他端は、ボディ１１を図中上下に貫通するターミナルボルト１５に取り付けられている。具体的に、ボディ１１には貫通孔１６が設けられ、貫通孔１６内には絶縁材としての樹脂製のブッシュ１７およびゴム製のパッキン１８が収容され、ターミナルボルト１５がブッシュ１７およびパッキン１８に対して開口部１３の内側から外方に向けて挿通されている。
【００２３】
ヒータエレメント３０の端部は、ターミナルボルト１５の頭部とボディ１１との間で挟持されることになるが、ボディ１１とヒータエレメント３０の端部との間には、緩み防止用の金属製のワッシャ１５Ａおよび絶縁用のインシュレータ１５Ｂが介装されている。一方、ボディ１１の外周側において、外方に突出したターミナルボルト１５の雄ネジ部分には、同様なワッシャ１５Ａ、インシュレータ１５Ｂ、あるいはスプリングワッシャ１５Ｃを介してナット２０が螺合されており、ナット２０を締め付けることでヒータエレメント３０の端部が固定されている。
【００２４】
また、ヒータエレメント３０の一端が取り付けられた図中上側のターミナルボルト１５には、外部端子を固定するためのナット２１が螺号されている。これに対して、ヒータエレメント３０の他端が取り付けられた図中下側のターミナルボルト１５間には、導電性を有した導電プレート２２が架設されている。すなわち、一対のヒータエレメント３０は、導電プレート２２を介して電気的に直列接続されている。導電プレート２２とボディ１１との間には、ターミナルボルト１５に架設されるようにして絶縁プレート２３が配置され、導電プレート２２とボディ１１との間の絶縁が図られている。
【００２５】
開口部１３を挟んで対向する断面チャンネル形状の保持部材１２は、それぞれの開口側が対向するように配置されている。保持部材１２の内部には、その長手方向に沿って複数の碍子２４が互いに接触した状態で並設されている。碍子２４には、複数の溝２５が設けられ、これらの溝２５内にヒータエレメント３０の折曲部分が収容されることで、ヒータエレメント３０が碍子２４にて支持されている。
【００２６】
碍子２４と保持部材１２の内側面との間には、碍子２４に対応した湾曲部分を有する弾性部材としての複数の板バネ２６が配置されている。板バネ２６は、碍子２４を開口部１３側に付勢しながら支持している。
【００２７】
図４は、本実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【００２８】
保持部材１２は、取付用スリット１４の内側面に沿った側面部１２Ａと、側面部１２Ａの端部から折曲して設けられ、かつガスケット６（図１参照）と対向して接触する一対の接触面部１２Ｂとを有して断面チャンネル形状（断面Ｃ形状）とされている。接触面部１２Ｂの側面部１２Ａに対する折曲角度は９０°よりも大きく、接触面部１２Ｂが先端に向かうに従って（開口部１３側に向かうに従って）拡開している。
【００２９】
ここで、ボディ１１の吸気の流れ方向（図３での白抜き矢印参照）に沿った厚さ寸法をＴ１とすると、保持部材１２での一対の接触面部１２Ｂの基端側間の厚さ寸法Ｔ２は、Ｔ１よりも小さい。また、一対の接触面部１２Ｂの先端間の厚さ寸法Ｔ３は、Ｔ１よりも大きい。つまり、Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔ３となる。このような設定により、接触面部１２Ｂでは、先端側がボディ１１より突出し、ガスケット６に接触することになる。
【００３０】
この結果、接触面部１２Ｂがガスケット６間で挟持されて、従来と同様に保持部材１２全体が良好に位置固定される。さらに、接触面部１２Ｂでは、先端側がガスケット６で押圧され、基端を支点として互いに略平行となる程度に変形するにとどまるため、接触面部全体がガスケットと接触する従来とは異なって、接触面部１２Ｂの先端側が内側に大きく変形したりせず、碍子２４と接触面部１２Ｂとの間の適正な隙間Ｃ１が維持される。そして、接触面部１２Ｂが碍子２４に接触することもないため、当該碍子２４をヒータエレメント３０から離間させるように側面部１２Ａ側に押しやることもない。
【００３１】
このことにより、碍子２４がヒータエレメント３０から離れた状態で接触面部１２Ｂによって挟持され、固定されるといった不具合が生じない。従って、ヒータエレメント３０を碍子２４にて確実に支持でき、振動によるヒータエレメント３０と碍子２４との擦れを防止して両者の耐久性を向上させることができる。
【００３２】
図４において、本実施形態での碍子２４では、接触面部１２Ｂの先端側に近接した角部分が削がれている。つまり、この角部部分には、開口部１３側に向かうに従って厚さ方向の中央側に位置するように傾斜した傾斜部２４Ａが設けられている。この傾斜部２４Ａにより、内側に変形する接触面部１２Ｂの先端側が碍子２４に一層触れにくくなり、碍子２４をヒータエレメント３０から離間させる方向へ押しやるのをより確実に防止できる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、碍子２４が接触面部１２Ｂで挟持されて固定される心配がなく、摺動自在に維持されるので、ヒータエレメント３０の通電時においても、ヒータエレメント３０の膨張による摺動を許容し、その際の変位を板バネ２６で良好に吸収できる。
【００３４】
図５は、碍子２４を拡大して示す平断面図である。
【００３５】
碍子２４に設けられた溝２５の内面は、複数の曲率が組み合わされた曲面で形成されている。溝２５の奥側ほどヒータエレメント３０の折曲部の曲げ半径に近い曲率半径で曲面が形成され、開放側ほど大きな曲率半径で曲面が形成されており、こうすることで特に開放側では、碍子２４の曲面とヒータエレメント３０との間に隙間Ｃ２が形成され、振動が生じた場合でも、互いが大きく擦れ合うのを抑制している。また、先端接触部分が摩耗した場合、曲率半径が大きくなるので、線接触から面接触となり、さらなる摩耗を防止できる。
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る要部を拡大して示す断面図である。
【００３６】
本実施形態では、保持部材１２の接触面部１２Ｂの形状が第１実施形態とは異なる。他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００３７】
本実施形態の接触面部１２Ｂは、基端側の傾斜面部１２Ｃと、先端側の平行面部１２Ｄとで構成され、各面部１２Ｃ、１２Ｄの連続部分で中折れ部１２Ｅが形成されている。傾斜面部１２Ｃは、側面部１２Ａに対して９０°よりも大きい角度で折曲しており、一対の傾斜面部１２Ｃが開口部１３側に向かって拡開している。平行面部１２Ｄと側面部１２Ａとの成す角度は略９０°であり、一対の平行面部１２Ｄが互いに略平行に形成されている。Ｔ２は傾斜面部１２Ｃの基端側の厚さ寸法であり、Ｔ３は平行面部での厚さ寸法である。
【００３８】
このような接触面部１２Ｂでは、先端側の平行面部１２Ｄがガスケット６に接触することで、保持部材１２全体が確実に挟持され、位置固定される。また、接触面部１２Ｂは、傾斜面部１２Ｃの基端を支点として内側にわずかに変形し、その結果、接触面部１２Ｂと碍子２４とが接触することがなく、それらの隙間Ｃ１が適正に維持される。
【００３９】
従って、本実施形態でも第１実施形態と同様な効果を得ることができ、本発明の目的を達成できる。
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係る要部を拡大して示す断面図である。
【００４０】
本実施形態では、碍子２４の形状が第１実施形態とは異なる。他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００４１】
本実施形態では、碍子２４の開口部１３側の角部分に大きな鉛直な段差部２４Ｂが設けられているが、第１実施形態のような傾斜部２４Ａは設けられていない。しかし、接触面部１２Ｂの基端側に近接した角部分には、側面部１２Ａ側に向かうに従って中央側に位置するようになる面取り状の傾斜部２４Ｃが設けられている。
【００４２】
このような構成でも、保持部材１２がガスケット６で挟持された際に、接触面部１２Ｂと碍子２４とをより接触し難くできる。
【００４３】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００４４】
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００４５】
例えば、第２実施形態での形状を有した保持部材１２と、第３実施形態での形状を有した碍子２４とを組み合わせて用いてもよく、また、第１実施形態での傾斜部２４Ａと、第２実施形態での傾斜部２４Ｃとの両方を有した形状の碍子２４を用いることもできる。
【００４６】
前記実施形態では、ボディ１１内に一対の開口部１３が設けられ、２つの吸気ポートに対応する構成になっていたが、１つの吸気ポートに対応させるように、ボディ１１内に開口部１３を１つ設けてもよく、３つ以上の吸気ポートに対応させるように、３つ以上の開口部１３を設けてもよい。
【００４７】
前記実施形態では、吸気予熱装置１０が吸気マニホールド３に組み込まれる例で説明したが、吸気予熱装置１０としては、吸気マニホールド３とこれに接続される吸気管との間に介装されてもよく、あるいは、吸気管の途中に組み込まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の吸気予熱装置は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関、特に寒冷地で用いられる内燃機関に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸気予熱装置が用いられた内燃機関の概略を示す斜視図。
【図２】吸気予熱装置の正面図。
【図３】吸気予熱装置の上面図。
【図４】前記実施形態の要部を拡大して示す断面図。
【図５】碍子を拡大して示す平断面。
【図６】本発明の第２実施形態に係る要部を拡大して示す断面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る要部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１…内燃機関、１０…吸気予熱装置、１１…ボディ、１２…保持部材、１２Ａ…側面部、１２Ｂ…接触面部、１３…開口部、２４…碍子、２４Ａ，２４Ｃ…傾斜部、２５…溝、２６…弾性部材である板バネ、３０…ヒータエレメント、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…厚さ寸法。
【図１】
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【図２】
2010071117.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010071117.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010071117.tif 000009