(57)【要約】【課題】設計自由度を向上させることができる吸気マニホールド装置を提供する。【解決手段】吸気マニホールド装置１０Ａの吸気マニホールド１２は、熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されたハウジング１８を有する。ハウジング１８及び熱交換器１４は、熱交換器１４がハウジング１８内に収容された状態でボルト４０により締結され、ボルト４０の軸力により冷媒導入管５８が導入ポート３６に嵌入されると共に冷媒導出管６０が導出ポート３８に嵌入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、
前記吸気マニホールドは、前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成されて前記熱交換器を収容するハウジングを有し、
前記ハウジングを構成する壁部には、導入ポート及び導出ポートが設けられ、
前記熱交換器には、
当該熱交換器に冷媒を導入する冷媒導入管と、
前記熱交換器から前記冷媒を導出する冷媒導出管と、が設けられ、
前記ハウジング及び前記熱交換器は、当該熱交換器が前記ハウジング内に収容された状態でボルトにより締結され、
前記ボルトの軸力により前記冷媒導入管が前記導入ポートに嵌入されると共に前記冷媒導出管が前記導出ポートに嵌入されることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項２】
請求項１記載の吸気マニホールド装置において、
前記ハウジングにおける前記導入ポート及び前記導出ポートに対向する内面には、前記熱交換器の挿入方向に沿って第１係合部が設けられ、
前記熱交換器には、前記第１係合部に対して前記熱交換器の挿入方向にスライド可能に係合する第２係合部が設けられ、
前記第１係合部及び前記第２係合部のいずれか一方が案内溝であって、
前記第１係合部及び前記第２係合部のいずれか他方が前記案内溝に挿入する凸部であることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項３】
請求項２記載の吸気マニホールド装置において、
前記第１係合部及び前記第２係合部は、複数組設けられていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項４】
請求項３記載の吸気マニホールド装置において、
前記第１係合部及び前記第２係合部のクリアランスは、各組で異なることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
前記導入ポートを構成する壁面と前記冷媒導入管との間には、導入シール部材が配設され、
前記導出ポートを構成する壁面と前記冷媒導出管との間には、導出シール部材が配設されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
前記ボルトは、複数設けられており、前記導入ポート及び前記導出ポートのそれぞれの近傍に位置していることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、吸気マニホールドに内蔵されてガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、熱交換器が挿入可能な開口部を吸気マニホールドに形成し、その開口部を閉塞するカバー部を熱交換器に設けた構成が開示されている。このカバー部には、熱交換器に冷媒を導入する冷媒導入管と熱交換器から冷媒を導出する冷媒導出管とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５１５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、冷媒導入管及び冷媒導出管をカバー部に設ける必要があるため、設計自由度が制限されるという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、設計自由度を向上させることができる吸気マニホールド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る吸気マニホールド装置は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、前記吸気マニホールドは、前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成されて前記熱交換器を収容するハウジングを有し、前記ハウジングを構成する壁部には、導入ポート及び導出ポートが設けられ、前記熱交換器には、当該熱交換器に冷媒を導入する冷媒導入管と、前記熱交換器から前記冷媒を導出する冷媒導出管と、が設けられ、前記ハウジング及び前記熱交換器は、当該熱交換器が前記ハウジング内に収容された状態でボルトにより締結され、前記ボルトの軸力により前記冷媒導入管が前記導入ポートに嵌入されると共に前記冷媒導出管が前記導出ポートに嵌入されることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、冷媒導入管及び冷媒導出管をカバー部に設ける必要がなく吸気マニホールドの壁部に位置させることができるので、設計自由度を向上させることができる。
【０００８】
上記の吸気マニホールド装置において、前記ハウジングにおける前記導入ポート及び前記導出ポートに対向する内面には、前記熱交換器の挿入方向に沿って第１係合部が設けられ、前記熱交換器には、前記第１係合部に対して前記熱交換器の挿入方向にスライド可能に係合する第２係合部が設けられ、前記第１係合部及び前記第２係合部のいずれか一方が案内溝であって、前記第１係合部及び前記第２係合部のいずれか他方が前記案内溝に挿入する凸部であってもよい。
【０００９】
このような構成によれば、簡易な構成で熱交換器をハウジング内に円滑に挿入することができる。また、ハウジングにおける導入ポート及び導出ポートに対向する内面に第１係合部を設けて熱交換器に第２係合部を設けている。そのため、熱交換器をハウジング内の所定位置まで挿入した後で、ボルトの軸力により熱交換器を導入ポート及び導出ポート側に移動させることができる。よって、冷媒導入管を導入ポートに嵌入させると共に冷媒導出管を導出ポートに嵌入させることができる。
【００１０】
上記の吸気マニホールド装置において、前記第１係合部及び前記第２係合部は、複数組設けられていてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、熱交換器をハウジング内に一層円滑に挿入することができる。
【００１２】
上記の吸気マニホールド装置において、前記第１係合部及び前記第２係合部のクリアランスは、各組で異なっていてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、クリアランスの比較的大きい第１係合部及び第２係合部を係合させた後で、クリアランスの比較的小さい第１係合部及び第２係合部を係合させることができる。これにより、熱交換器がハウジングに当たることを抑制しつつ熱交換器をハウジング内に円滑に挿入することができる。
【００１４】
上記の吸気マニホールド装置において、前記導入ポートを構成する壁面と前記冷媒導入管との間には、導入シール部材が配設され、前記導出ポートを構成する壁面と前記冷媒導出管との間には、導出シール部材が配設されていてもよい。
【００１５】
このような構成によれば、熱交換器とハウジングとの間に冷媒が漏出することを抑制することができる。
【００１６】
上記の吸気マニホールド装置において、前記ボルトは、複数設けられており、前記導入ポート及び前記導出ポートのそれぞれの近傍に位置していてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、ボルトの軸力により冷媒導入管を導入ポートに確実に嵌入させることができると共に冷媒導出管を導出ポートに確実に嵌入させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導入管及び導出管を吸気マニホールドの壁部に位置させることができるので、吸気マニホールド装置の設計自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る吸気マニホールド装置の側面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２】図２Ａは、図１ＢのＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿った断面図であり、図２Ｂは、上記吸気マニホールド装置の一部拡大断面図である。
【図３】熱交換器を吸気マニホールド内に組み付ける手順を示す一部断面説明図である。
【図４】図４Ａは、変形例に係る導入接続部及び導出接続部を説明する断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの一部拡大断面図であり、図４Ｃは、本発明の第２実施形態に係る吸気マニホールド装置の一部拡大断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る吸気マニホールド装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
本発明に係る吸気マニホールド装置は、車両等に搭載される多気筒の内燃機関に適用されるものであって、過給器により圧縮されたガスを冷却して複数のシリンダ室に導く。この吸気マニホールド装置に導かれるガスは、内燃機関の吸気通路から導かれる気体であって、内燃機関の排気ガスと空気とが混合された気体であってもよいし、排気ガスを含まない空気であってもよい。
【００２２】
（第１実施形態）
図１Ａ〜図２Ａに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に内蔵された熱交換器（インタークーラ）１４とを備えている。吸気マニホールド１２は、樹脂材料により構成されているが、アルミニウム等の金属材料により構成されていてもよい。
【００２３】
吸気マニホールド１２は、図示しない吸気通路に接続される管状の導入部１６と、導入部１６から導かれたガスを冷却する熱交換器１４を収容するハウジング１８と、熱交換器１４により冷却されたガスを複数のシリンダ室に導く導出部２０とを有している。
【００２４】
ハウジング１８は、導入部１６の延在方向（Ｘ方向）に沿って延在して片側が開口した箱型形状をなしている。すなわち、ハウジング１８には、熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されている。開口部２２は、熱交換器１４に一体的に設けられた平板状のカバー部２４により閉塞される。
【００２５】
カバー部２４は、金属材料で構成されており、複数の取付ボルト２６により吸気マニホールド１２に対して締結される。ただし、カバー部２４は、樹脂材料で構成されると共に熱交換器１４とは別体に設けられていてもよい。カバー部２４及び吸気マニホールド１２を樹脂材料により構成した場合、カバー部２４は、吸気マニホールド１２に対して振動溶着することができるので、部品点数の削減を図ることができる。
【００２６】
ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも上流側には、導入部１６から導かれたガスを熱交換器１４に導くための上流側空間２８が形成されている。ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも下流側には、熱交換器１４により冷却されたガスを一時的に溜める下流側空間３０が形成されている。
【００２７】
ハウジング１８の長手方向の一方の側壁には、冷媒循環通路１００（図２Ｂ参照）の端部が接続される導入接続部３２及び導出接続部３４が設けられている。導入接続部３２は導入ポート３６が形成された管状部材であり、導出接続部３４は導出ポート３８が形成された管状部材である。導入接続部３２及び導出接続部３４は、熱交換器１４のガスの流れ方向（Ｙ方向）に沿って並設されている。
【００２８】
また、図２Ｂに示すように、ハウジング１８には、熱交換器１４を位置決めするためのボルト４０が挿通する一対の挿通孔４４が導入ポート３６及び導出ポート３８のそれぞれの近傍に設けられている。各挿通孔４４には、環状のカラー部材４６が配設されている。
【００２９】
ハウジング１８の長手方向の他方の側壁の内面には、熱交換器１４の挿入方向（Ｚ方向）に延在した第１係合部としての第１案内溝４８及び第２案内溝５０がＹ方向に沿って並設されている。第１案内溝４８の溝幅は、第２案内溝５０の溝幅よりも狭い。
【００３０】
導出部２０は、ハウジング１８の開口部２２とは反対側に向かって延出した３本の分岐管５２と、これら分岐管５２の先端部に跨って設けられたフランジ部５４とを有している。本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、３気筒の内燃機関に適用されるため、分岐管５２が３本であるが、分岐管５２の本数は、内燃機関の気筒数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。３本の分岐管５２は、Ｘ方向に沿って等間隔に並んでおり、各分岐管５２の内孔が下流側空間３０に連通している。フランジ部５４は、複数の固定ボルト５５により図示しないシリンダヘッドに締結される。
【００３１】
熱交換器１４は、アルミニウム等の金属材料で構成されており、Ｘ方向に延在した直方体形状の外形を有している。熱交換器１４には、ガスが流通するガス流路と、ガスを冷却する冷媒が流通する冷媒流路５６（図２Ｂ参照）とが形成されている。ガス流路はＹ方向に延在し、冷媒流路５６はＸ方向に延在している。
【００３２】
熱交換器１４の長手方向の一方の外側面には、冷媒流路５６に冷媒を導入する冷媒導入管５８と、冷媒流路５６から冷媒を導出する冷媒導出管６０と、熱交換器１４を位置決めするためのボルト４０が螺合するボルト穴６２とが設けられている。冷媒導入管５８は導入ポート３６に嵌入され、冷媒導出管６０は導出ポート３８に嵌入される。
【００３３】
すなわち、熱交換器１４においてガスとの熱交換によって熱せられた冷媒は、冷媒導出管６０及び導出ポート３８を介して冷媒循環通路１００に導出され、別の熱交換器により放熱（冷却）された後、導入ポート３６及び冷媒導入管５８を介して熱交換器１４の冷媒流路５６に導入される。
【００３４】
冷媒導入管５８と導入ポート３６を構成する壁面との間には、環状の導入シール部材６４が配設され、冷媒導出管６０と導出ポート３８を構成する壁面との間には、環状の導出シール部材６６が配設されている。これにより、熱交換器１４とハウジング１８との間に冷媒が漏出することを抑制することができる。また、冷媒導入管５８と導入ポート３６を構成する壁面との間には、組付誤差吸収分のクリアランスが形成されているが、導入シール部材６４によって導入ポート３６内での冷媒導入管５８のガタツキを抑制することができる。冷媒導出管６０についても同様である。一対のボルト穴６２は、冷媒導入管５８及び冷媒導出管６０のそれぞれの近傍に設けられている。
【００３５】
熱交換器１４の長手方向の他方の外側面には、Ｚ方向に沿って延在した第２係合部としての第１凸部６８及び第２凸部７０がＹ方向に沿って並設されている。第１凸部６８は第１案内溝４８に挿入され、第２凸部７０は第２案内溝５０に挿入される。第１案内溝４８の溝側面と第１凸部６８とのＹ方向の第１クリアランスは、第２案内溝５０の溝側面と第２凸部７０とのＹ方向の第２クリアランスよりも小さい。ただし、第１クリアランス及び第２クリアランスは、互いに異なる大きさであっても同じ大きさであっても構わない。
【００３６】
第１凸部６８及び第１案内溝４８は、冷媒導入管５８が導入ポート３６に嵌入されると共に冷媒導出管６０が導出ポート３８に嵌入された状態で第１凸部６８が第１案内溝４８から抜け出ないように設定されている。第２凸部７０及び第２案内溝５０についても同様である。
【００３７】
本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、熱交換器１４の吸気マニホールド１２への組み付け方法について説明する。
【００３８】
図３に示すように、熱交換器１４を吸気マニホールド１２のハウジング１８内に組み付ける場合、開口部２２を介して熱交換器１４をハウジング１８内に挿入する。このとき、第２クリアランスが第１クリアランスよりも大きいため、第２案内溝５０に第２凸部７０を挿入した後で第１案内溝４８に第１凸部６８を挿入することにより、第１凸部６８を第１案内溝４８に容易に挿入することができる。また、第１クリアランスが比較的小さいため、熱交換器１４のハウジング１８に対する振れ幅を小さくすることができる。よって、簡易な構成で熱交換器１４がハウジング１８に当たることを抑制しつつ熱交換器１４をハウジング１８内に円滑に挿入することができる。
【００３９】
熱交換器１４をハウジング１８内に所定位置まで挿入すると、各ボルト４０を熱交換器１４のボルト穴６２に螺合することにより、熱交換器１４をハウジング１８に対して締結する。そうすると、各ボルト４０の軸線はＸ方向に延在しているため、これらボルト４０の軸力により熱交換器１４が導入ポート３６及び導出ポート３８側に移動する。
【００４０】
このとき、第１凸部６８の第１案内溝４８に対する挿入状態が維持されると共に第２凸部７０の第２案内溝５０に対する挿入状態が維持されている。そのため、位置ずれすることなく、冷媒導入管５８が導入ポート３６に嵌入されると共に冷媒導出管６０が導出ポート３８に嵌入され、熱交換器１４がハウジング１８に対して位置決めされる。
【００４１】
そして、カバー部２４を複数の取付ボルト２６により吸気マニホールド１２に締結することにより、熱交換器１４の吸気マニホールド１２への組み付けが完了する。
【００４２】
本実施形態によれば、冷媒導入管５８及び冷媒導出管６０をカバー部２４に設ける必要がなく、吸気マニホールド１２の壁部に位置させることができるので、設計自由度を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、ハウジング１８における導入ポート３６及び導出ポート３８に対向する内面に第１案内溝４８及び第２案内溝５０を形成し、熱交換器１４に第１凸部６８及び第２凸部７０を設けている。そのため、熱交換器１４をハウジング１８内に所定位置まで挿入した後で、ボルト４０の軸力により熱交換器１４を導入ポート３６及び導出ポート３８側に移動させることができる。よって、冷媒導入管５８を導入ポート３６に嵌入させると共に冷媒導出管６０を導出ポート３８に嵌入させることができる。
【００４４】
また、第１凸部６８を第１案内溝４８に挿入すると共に第２凸部７０を第２案内溝５０に挿入している（凸部と案内溝を２組設けている）ので、凸部と案内溝が１組である場合と比較して熱交換器１４をハウジング１８内に一層円滑に挿入することができる。なお、本実施形態において、凸部と案内溝は１組又は３組以上であってもよい。
【００４５】
さらに、導入ポート３６及び導出ポート３８のそれぞれの近傍にボルト４０が位置しているので、これらボルト４０の軸力により冷媒導入管５８を導入ポート３６に確実に嵌入させることができると共に冷媒導出管６０を導出ポート３８に確実に嵌入させることができる。
【００４６】
本実施形態は、上述した構成に限定されない。本実施形態では、ハウジング１８の長手方向の一方の側壁の内面に第１案内溝４８及び第２案内溝５０を形成し、ハウジング１８の長手方向の他方の外側面に導入接続部３２及び導出接続部３４を設けてもよい。
【００４７】
また、ボルト４０は、１つ又は３つ以上であってもよい。さらに、ボルト４０の取付位置は、ボルト４０の軸力により冷媒導入管５８を導入ポート３６に嵌入させると共に冷媒導出管６０を導出ポート３８に嵌入させることが可能であれば、任意に設定することができる。
【００４８】
さらにまた、本実施形態では、導入接続部３２及び導出接続部３４を設けずに、ハウジング１８の壁部に導入ポート３６及び導出ポート３８を直接形成してもよい。この場合、冷媒導入管５８を導入ポート３６からハウジング１８の外側に突出させると共に冷媒導出管６０を導出ポート３８からハウジング１８の外側に突出させ、冷媒導入管５８及び冷媒導出管６０に冷媒循環通路１００の端部を直接接続するようにしてもよい。
【００４９】
また、導入接続部３２及び導出接続部３４は、Ｚ方向に沿って並設されていてもよい。この場合、冷媒導入管５８及び冷媒導出管６０についてもＺ方向に沿って並設されている。
【００５０】
本実施形態において、第１案内溝４８の溝側面には、第１凸部６８に接触して熱交換器１４のハウジング１８内への挿入方向における第１凸部６８の移動を規制する第１ストッパ部が設けられていてもよい。また、第２案内溝５０の溝側面には、第２凸部７０に接触して熱交換器１４のハウジング１８内への挿入方向における第２凸部７０の移動を規制する第２ストッパ部が設けられていてもよい。
【００５１】
第１ストッパ部及び第２ストッパ部は、第１凸部６８が第１ストッパ部に接触すると共に第２凸部７０が第２ストッパ部に接触した状態で、冷媒導入管５８が導入ポート３６に対向すると共に冷媒導出管６０が導出ポート３８に対向するような位置（ボルト穴６２が挿通孔４４に対向する位置）に設けられている。このような第１ストッパ部及び第２ストッパ部を設けることにより、熱交換器１４のハウジング１８内での位置決めを容易に行うことができる。
【００５２】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、導入接続部３２及び導出接続部３４に代えて導入接続部３２ａ及び導出接続部３４ａを設けてもよい。導入接続部３２ａの導入ポート３６ａを構成する内周面には、冷媒導入管５８ａの先端部が配設される環状の配設溝７２が形成されている。冷媒導入管５８ａの先端面には、溝を介して環状の導入シール部材６４ａが装着されている。これにより、導入シール部材６４ａの組付性を向上させることができる。
【００５３】
また、導出接続部３４ａの導出ポート３８ａを構成する内周面には、冷媒導出管６０ａの先端部が配設される環状の配設溝７４が形成されている。冷媒導出管６０ａの先端面には、溝を介して環状の導出シール部材６６ａが装着されている。これにより、導出シール部材６６ａの組付性を向上させることができる。
【００５４】
このような構成によれば、ボルト４０の軸力により冷媒導入管５８ａを導入ポート３６ａに嵌入させると共に冷媒導出管６０ａを導出ポート３８ａに挿入させると、導入シール部材６４ａ及び導出シール部材６６ａが配設溝７２、７４を構成する壁面に押し当てられる。これにより、熱交換器１４とハウジング１８との間に冷媒が漏出することを抑制することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図４Ｃに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂは、吸気マニホールド７８と、カバー部８０とを備えている。吸気マニホールド７８は、開口部２２の外周側に環状凹部８２が形成されたハウジング８４を有している。
【００５７】
カバー部８０は、熱交換器１４に一体的に設けられて開口部２２を閉塞する金属製のカバー部本体８６と、カバー部本体８６の外縁部にインサート成形された樹脂部材８８とを有している。樹脂部材８８には、環状凹部８２に挿入される環状凸部９０が形成されている。
【００５８】
この場合、吸気マニホールド７８の環状凹部８２にカバー部８０の環状凸部９０を挿入して互いに振動溶着させることにより、カバー部８０を吸気マニホールド７８に対して固定することができる。これにより、部品点数の削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０Ａ、１０Ｂ…吸気マニホールド装置
１２、７８…吸気マニホールド        １４…熱交換器
１８、８４…ハウジング              ２２…開口部
２４、８０…カバー部                ３６、３６ａ…導入ポート
３８、３８ａ…導出ポート            ４０…ボルト
５８、５８ａ…冷媒導入管            ６０、６０ａ…冷媒導出管
【図１】
2016169644.tif 000003
【図２】
2016169644.tif 000004
【図３】
2016169644.tif 000005
【図４】
2016169644.tif 000006