(57)【要約】【課題】吸気マニホルド１とコレクタ２とを差し込み式に組み立てる際に良好なシール性を確保するとともに、弾性シール部材３の熱的劣化を抑制する。【解決手段】コレクタ２側の第２筒状部２２に、断面がテーパ状の山形をなす保持溝２３を形成し、弾性シール部材３の内周面１１ａに、これに対応する突起部３２を形成する。弾性シール部材３を第２筒状部２２に予め取り付け、その外周面３ｂ上に吸気マニホルド１側の第１筒状部１１を圧入する。弾性シール部材３と第２筒状部２２との間では、突起部３２と保持溝２３との噛み合いにより良好なシール性が得られ、突起部３２の外周側への反力により第１筒状部１１との間でも良好なシール性が得られる。吸入空気流により低温となる第２筒状部２２と弾性シール部材３との接触面積が大となるので、弾性シール部材３の放熱が促進され、温度上昇が抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる複数のブランチ部からなる吸気マニホルドと、この吸気マニホルドのブランチ部の先端に取り付けられるコレクタと、上記ブランチ部先端の第１筒状部と該第１筒状部の内周に挿入される上記コレクタ側の第２筒状部との間にそれぞれ配置された略円筒状の弾性シール部材と、を含む内燃機関の吸気系シール構造であって、
上記第２筒状部の外周面には、断面がテーパ状の山形をなす保持溝が形成され、上記弾性シール部材の内周面には、上記保持溝に嵌合するように断面がテーパ状の山形をなす突起部が形成され、かつ装着状態で両者のテーパ面が互いに圧接して突起部のテーパ面が押し潰されるように、それぞれの寸法が設定されており、
上記第２筒状部に予め取り付けられた弾性シール部材の外周に、上記第１筒状部が圧入されることを特徴とする内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項２】
上記保持溝の谷底面と上記突起部の頂面との間に間隙が設けられているとともに、上記第２筒状部の外周面と上記弾性シール部材の内周面との間に間隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項３】
上記第１筒状部の内周面に接する上記弾性シール部材の外周面が、凹凸形状をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項４】
上記弾性シール部材は、第１筒状部の底壁面と第２筒状部の先端面との間に挟まれる底壁部を有し、第１筒状部の底壁面と接する該底壁部の外側面が、凹凸形状をなしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項５】
上記第１筒状部の内周面および上記弾性シール部材の外周面が、それぞれテーパ状をなしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項６】
上記保持溝および上記突起部は、挿入方向に多段に設けられており、上記第２筒状部の外周面の径が、該第２筒状部の先端側に向かうに従って小径となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項７】
上記保持溝および上記突起部は、挿入方向に多段に設けられており、各々の突起部の高さが、第２筒状部の基端側のものほど低くなっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【請求項８】
上記保持溝および上記突起部は、挿入方向に多段に設けられており、それぞれのテーパ面の接触面積が、上記第２筒状部の先端側のものほど小さくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の吸気系シール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気マニホルドとコレクタとを弾性シール部材を介して接続するようにした吸気系シール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリンダヘッドに取り付けられる複数のブランチ部からなる吸気マニホルドと、この吸気マニホルドのブランチ部の先端に設けられるコレクタと、を互いに別部材とし、かつボルトで互いに固定した構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８３０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
部品点数および組立工数の削減を図るために、吸気マニホルドとコレクタとを互いに差し込み式に組み付ける場合に、両者間のシール構造として、十分なシール性能が要求されるのは勿論のこと、シリンダヘッドやシリンダブロックからの放熱によって吸気マニホルドが高温となるため、シール部材として、耐熱性の高い材料が必要になる、という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる複数のブランチ部からなる吸気マニホルドと、この吸気マニホルドのブランチ部の先端に取り付けられるコレクタと、上記ブランチ部先端の第１筒状部と該第１筒状部の内周に挿入される上記コレクタ側の第２筒状部との間にそれぞれ配置された略円筒状の弾性シール部材と、を含む内燃機関の吸気系シール構造であって、
上記第２筒状部の外周面には、断面がテーパ状の山形をなす保持溝が形成され、上記弾性シール部材の内周面には、上記保持溝に嵌合するように断面がテーパ状の山形をなす突起部が形成され、かつ装着状態で両者のテーパ面が互いに圧接して突起部のテーパ面が押し潰されるように、それぞれの寸法が設定されており、
上記第２筒状部に予め取り付けられた弾性シール部材の外周に、上記第１筒状部が圧入されることを特徴としている。
【０００５】
このような構成においては、コレクタ側の第２筒状部と弾性シール部材との間は、保持溝と突起部のテーパ面同士が圧接することで、高いシール性が得られる。そして、テーパ状の山形をなす保持溝と突起部との嵌合の反力として、弾性シール部材が半径方向外側へ付勢されるため、吸気マニホルド側の第１筒状部内周面と弾性シール部材との間でも、高いシール性が得られる。
【０００６】
また、機関の運転中、吸気マニホルドはシリンダヘッドやシリンダブロックからの放熱を受けて高温となるのに対し、コレクタの第２筒状部は吸入空気の通流により冷却されて相対的に低温となる。本発明のシール構造では、断面が山形をなす保持溝と突起部との噛み合いによって、弾性シール部材と第２筒状部との間で、熱伝導の経路となる接触面積が大となる。従って、弾性シール部材の温度上昇が抑制され、その耐熱性が向上する。
【０００７】
望ましくは、上記保持溝の谷底面と上記突起部の頂面との間に僅かな間隙が設けられているとともに、上記第２筒状部の外周面と上記弾性シール部材の内周面との間に僅かな間隙が設けられている。このような間隙がないと、半径方向の僅かな寸法公差によって、第１筒状部内に圧入する際に必要な挿入力が急激に増加してしまう。これに対し、予め間隙を設けておくことで、半径方向の寸法公差を容易に吸収することができる。
【０００８】
本発明の望ましい一つの態様では、上記第１筒状部の内周面に接する上記弾性シール部材の外周面が、凹凸形状をなしている。このように凹凸形状とすると、実質的な接触面積が減少し、高温となる第１筒状部から弾性シール部材への熱の流入が抑制される。
【０００９】
また、本発明の一つの態様では、上記弾性シール部材は、第１筒状部の底壁面と第２筒状部の先端面との間に挟まれる底壁部を有し、第１筒状部の底壁面と接する該底壁部の外側面が、凹凸形状をなしている。このように凹凸形状とすると、やはり実質的な接触面積が減少し、高温となる第１筒状部から弾性シール部材への熱の流入が抑制される。
【００１０】
本発明においては、必要な挿入力を低減するために、上記第１筒状部の内周面および上記弾性シール部材の外周面が、それぞれテーパ状をなすようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の一つの態様では、上記保持溝および上記突起部が、挿入方向に多段に設けられており、上記第２筒状部の外周面の径が、該第２筒状部の先端側に向かうに従って小径となっている。従って、第２筒状部の先端側ほど半径方向外側への反力が小さくなり、必要な挿入力が低減する。
【００１２】
また、本発明の一つの態様では、上記保持溝および上記突起部が、挿入方向に多段に設けられており、各々の突起部の高さが、第２筒状部の基端側のものほど低くなっている。あるいは、それぞれのテーパ面の接触面積が、上記第２筒状部の先端側のものほど小さくなっている。これらの構成でも、やはり必要な挿入力が低減する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る吸気系シール構造によれば、吸気マニホルドとコレクタとを互いに差し込み式に組み付けることができ、かつ弾性シール部材により高いシール性が得られるとともに、その熱的劣化を抑制して十分な耐久性を確保することができる。また、耐熱性の低い材料の使用によるコストダウンが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、この発明をＶ型６気筒内燃機関の吸気装置に適用した実施例を示しており、内燃機関の左右バンク間に、図示せぬシリンダヘッドに接続された吸気マニホルド１が配置され、その上方に、偏平な円盤状をなすコレクタ２が配置される。上記吸気マニホルド１は、左右のバンクに交互に振り分けられる６本のブランチ部の基部が、ほぼ１列に並んで配置された構成であって、各ブランチ部の基部が、第１筒状部１１として上方へ向かって開口した筒状に形成されている。なお、６個の第１筒状部１１は、ほぼ１列に並ぶように、互いに部分的に一体に連続している。この第１筒状部１１の位置に対応して、上記コレクタ２の下面中央部には、下方へ向かって筒状に突出した６個の第２筒状部２２が設けられている。この第２筒状部２２は、上記第１筒状部１１の内周に差し込み式に挿入される。そして、両者の接続部には、それぞれ耐熱性ゴムなどからなる略円筒状の弾性シール部材３が配置されている。
【００１６】
図２は、上記第１，第２筒状部１１，２２および弾性シール部材３の断面図（半断面図）を示している。図示するように、吸気マニホルド１側の第１筒状部１１は、単純な円筒面からなる内周面１１ａを有し、かつここから内周側に張り出した底壁面１２を備えている。コレクタ２側の第２筒状部２２の外周面２２ａには、周方向に沿った３本の保持溝２３が形成されており、各々の保持溝２３は、上下の側面２３ａ，２３ｂがテーパ面となった山形の断面形状を有している。上記底壁面１２は、上記第２筒状部２２の先端面２４に対向している。
【００１７】
上記弾性シール部材３は、円筒状部分の下端部から内周側へ張り出した底壁部３１を有し、この底壁部３１は、最終的な組立状態では、第１筒状部１１の底壁面１２と第２筒状部２２の先端面２４との間に挟持される。また、弾性シール部材３の内周面３ａに、上記保持溝２３にそれぞれ対応する周方向に沿った３本の突起部３２が形成されており、各々の突起部３２は、上下の側面３２ａ，３２ｂがテーパ面となった山形の断面形状を有している。弾性シール部材３を第２筒状部２２に装着した状態では、各々の突起部３２が保持溝２３に嵌合するが、このとき、突起部３２の上下の側面３２ａ，３２ｂが僅かに押し潰されるように、それぞれの寸法が設定されている。つまり装着状態では、突起部３２の側面３２ａ，３２ｂが保持溝２３の側面２３ａ，２３ｂに圧接している。また、このとき、保持溝２３の谷底面２３ｃと突起部３２の頂面３２ｃとの間には、僅かな間隙４１が存在し、同様に、第２筒状部２２の外周面２２ａと弾性シール部材３の内周面３ａとの間にも、僅かな間隙４２が残存している。
【００１８】
そして、最終的にコレクタ２を吸気マニホルド１の上に組み付けた状態では、図示するように、第２筒状部２２に予め装着された弾性シール部材３の外周面３ｂの上に、第１筒状部１１が圧入される。この組立状態においては、第１筒状部１１によって弾性シール部材３が内周側へ締め付けられた形となるが、この組立状態においても、上記の間隙４１，４２は、僅かに残存する。
【００１９】
上記のシール構造においては、まず、弾性シール部材３と第２筒状部２２との間は、複数の保持溝２３と突起部３２との噛み合いによって確実にシールされる。特に、それぞれの断面形状がテーパ状の山形をなし、テーパ面となる側面同士が互いに圧接するので、良好なシール性が得られる。なお、上記の間隙４１が存在することで、山形の突起部３２の頂部が半径方向に変形することはなく、テーパ面でのシールが確実に行われる。しかも、半径方向の寸法公差が存在しても、間隙４１，４２によって容易に吸収され、第１筒状部１１の挿入が困難となるようなことがない。
【００２０】
また、各突起部３２が保持溝２３内で変形することにより、半径方向外側への反力が生じ、弾性シール部材３の外周面３ｂが第１筒状部１１の内周面１１ａに押し付けられる。これにより、弾性シール部材３と第１筒状部１１との間でも良好なシール性が得られる。つまり、差し込み式に挿入するだけで、弾性シール部材３と第２筒状部２２との間、および弾性シール部材３と第１筒状部１１との間、の双方で確実なシールが達成され、空気の漏洩を生じることがない。なお、弾性シール部材３の底壁部３１が第１筒状部１１の底壁面１２と第２筒状部２２の先端面２４との間に挟持されることで、さらに付加的にシールがなされる。
【００２１】
一方、吸気マニホルド１の一部である第１筒状部１１はシリンダヘッド等からの受熱により高温となるのに対し、コレクタ２の一部である第２筒状部２２は、内部を低温の吸入空気が通流するため、相対的に低温となる。上記のシール構造では、保持溝２３と突起部３２との噛み合いにより、弾性シール部材３と第２筒状部２２との接触面積が相対的に大となる。従って、弾性シール部材３からの放熱が促進され、その温度上昇が抑制される。そのため、弾性シール部材３の熱的劣化が回避され、その耐久性が向上する。あるいは、耐熱性の低い材料の利用によるコストダウンが可能となる。
【００２２】
次に、図３は、この発明に係るシール構造の第２実施例を示している。この実施例は、第１筒状部１１を挿入する際に必要な挿入力などをさらに改善するために、いくつかの点で、図２の実施例をさらに変更している。まず、弾性シール部材３の外周面３ｂが凹凸形状をなしており、これによって、第１筒状部１１から弾性シール部材３への熱の流入がより少ないものとなっている。なお、突起部３２による反力を外周側へ伝達する必要があるため、突起部３２と対応する位置で外周面３ｂを凸状に残すようにしている。また、弾性シール部材３の底壁部３１の外側面が凹凸形状をなしており、同様に、第１筒状部１１から弾性シール部材３への熱の流入を低減している。
【００２３】
また、第１筒状部１１の内周面１１ａおよび弾性シール部材３の外周面３ｂが全体としてテーパ面をなしている。これにより、第１筒状部１１の挿入が容易となっており、必要な挿入力が低減する。
【００２４】
さらに、保持溝２３を具備した第２筒状部２２の外周面２２ａが先細りのテーパ面となっており、これによっても、必要な挿入力が低減する。また、突起部３２の高さ（半径方向の突出量）は、第２筒状部２２の先端に近いものほど高く、基端に近いものほど低い。これも挿入力の低減に寄与する。
【００２５】
また、挿入力は噛み合う面積が大きいほど増加するため、図示するように、第２筒状部２２の先端に近いものほど保持溝２３と突起部３２との接触面積が小さくなるようにすれば、やはり挿入力が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】吸気マニホルドとコレクタと弾性シール部材との分解斜視図。
【図２】組立状態における要部の断面図。
【図３】第２実施例を示す要部の断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１…吸気マニホルド
２…コレクタ
３…弾性シール部材
１１…第１筒状部
２２…第２筒状部
２３…保持溝
３２…突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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