JP2022533679A - エンジンシリンダヘッドへの斜め取付けのためのシリンダヘッド吸入面のノッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼エンジンのシリンダヘッド（１５）の取付壁に、燃焼エンジン構成要素のハウジング（４２）の取付フランジ（１９）を傾斜させて取り付ける機構であって、シリンダヘッドが、取付装置（１２０）を使用して取付フランジ（１９）が当接して取り付けられる取付リム（３０）を備える、傾斜式取付機構において、上記取付装置が、シリンダヘッドにおいて取付リム面（３０）から作られたノッチ（１００）の壁に当接して装着される案内／取付インサート（１１０）を備えることを特徴とする傾斜式取付機構に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃エンジンに関する。

本発明は、また、吸入口に水／空気熱交換器を有する熱エンジンが設けられた自動車に関する。

本発明は、より具体的には、熱エンジンの壁、詳細には熱エンジンのシリンダヘッドの壁に斜めにハウジングを固定することに関する。

自動車は、美観や乗り心地のために、装備品が必要とする空間を減らすことを益々強いられている。詳細には、内燃エンジンとも呼ばれる熱エンジンを備える車両は、エンジンおよびエンジンの部品または補機を含む駆動機構を収容するエンジン室を備え、それらエンジンおよびエンジンの部品または補機の大きさは益々小さくなっており、そのことが、エンジンおよびエンジンの部品または補機の緊密化についての改善に対する要望を引き起こす。

このように、一方で、エンジンおよびエンジンの部品または補機の体積を減らすことによって、他方で、エンジンと補機とを互いに巧みに配置することによって、エンジン室の空間の最適化が図られる。

熱エンジンは、周知の方式では、シリンダヘッドがその上に装着されるシリンダハウジングを備える。シリンダヘッドには、シリンダに至る空気吸入導管が形成されている。シリンダヘッドは、「吸気」面と呼ばれる面であって、シリンダヘッドに形成されシリンダに連結された吸入導管に吸入空気またはガスを導くことができる吸入ディストリビュータが固定される面と、「排気」面と呼ばれる面であって、エンジンのシリンダ内の燃焼から燃焼ガスを回収するために排気マニホルドが固定される面とを有する。

吸入空気および／またはガスは、たとえばターボ圧縮機の圧縮段である圧縮機によって流入中に前以て圧縮されて、吸入ディストリビュータに向けて導かれる。エンジンの効率および出力を向上するために、吸入空気は、エンジンのシリンダに取り込まれる前に冷却される。このように、冷却器段が、吸入空気の循環方向において、シリンダヘッドの上流の空気吸入回路に設置される。この冷却器段は、たとえば、高温圧縮空気が熱の一部を水または冷却液にそれを介して伝導する空気／水交換器を備える。

熱交換器は、吸入空気の流れ方向の下流に固定フランジによって延在するハウジング内に収容され、そのハウジングは、たとえばシリンダヘッドの陥凹と共にチャンバを形成する。そのチャンバは、吸入ディストリビュータプレナムの一部である。

エンジンの重量を軽減するために、ハウジングは、フランジによってシリンダヘッドの吸気面に対して固定される。このハウジングの固定は、強力な機械的応力に耐えなければならず、その応力は、鋼または合金鋼などの金属材料から成る高強度の構成要素を必要とする。

さらに、エンジン室の空間の使い方を最適化するために、ハウジングは、シリンダヘッドの吸気面に対して斜め方向に固定される。吸気面は、実質的に垂直面内に延在する。

公報ＤＥ１０２０１４２１７３１４－Ａ１は、熱エンジンシリンダヘッドの吸気面に対するハウジングの固定部を開示し、その固定部は、互いに実質的に直交する２つの支持壁を備え、それら支持壁は、シリンダヘッドの２つの直交面に当接して固定される。

この固定部の問題は、シリンダヘッドの上端部に２つの直交する支持面を必要とすることであり、その支持面は、シリンダヘッドの上端部に過度な厚さを生じさせ得る。

別の問題は、固定部が交換器ハウジングの一部であり、そのことがエンジンの重量の増加を生じる。

さらに別の問題は、この固定部が、シリンダヘッドの上端部に近接する機構、すなわちシリンダヘッドの固定トラックまたは吸気面に平行な第１の支持または固定面に垂直なシリンダハウジング上の第２の支持面を必要とすることである。

本発明の目的は、これらの問題を克服することであり、本発明の主題の態様の１つは、エンジン部品のハウジングの固定フランジをシリンダヘッドに斜めに固定するための機構である。

本発明は、より具体的には、熱エンジンのシリンダヘッドの固定壁に、そのエンジンの部品のハウジングの固定フランジを斜めに固定する機構であって、シリンダヘッドが、固定装置を使用して固定フランジが当接してシリンダヘッドに対して固定される固定トラックを備える、機構において、固定装置が、シリンダヘッドにおいて固定トラックの面から形成されたノッチの壁に当接して装着される固定／案内インサートを備えることを特徴とする機構に関する。

有利には、固定装置は、シリンダヘッドにおいて固定トラックの面から形成されたノッチの壁に当接して装着される固定／案内インサートを備える。固定装置は、フランジをシリンダヘッドに対して締結または固定することによる負荷に耐えることができる。ノッチは、シリンダヘッドの固定トラックの面から形成される座ぐりでもよく、装置を精密に固定するように位置決めすることを可能にし、詳細には、シリンダヘッド壁の厚さが薄い領域を避ける。

本発明の別の特徴によれば、
－ インサートは、シリンダヘッドの固定トラックの面から斜めに延出する管状導管を備える。

有利には、固定インサートは、シリンダヘッドの固定トラックの面から斜めに延出する管状導管を備え、管状導管は、シリンダヘッドに対するフランジの組付けを容易にし、シリンダヘッドの固定トラックに対するフランジの固定を確実にするために、固定フランジと協働することが可能である。

－ ノッチは、固定トラックと平行な支持部分を備える。

有利には、ノッチまたは座ぐりは、フランジをシリンダヘッドに対して固定することによる負荷を十分に分散し吸収するために、シリンダヘッドの固定トラックと平行な座ぐりの底に支持部分を備える。

－ ノッチは、支持部分と直交する側方支持面をノッチの下方端部に備える。

有利には、ノッチは、フランジをシリンダヘッドに対して固定することによる負荷を十分に分散し吸収するために、前方支持部分に直交し、ノッチの下方端部に配置された側方支持面を備える。

－ インサートは、ノッチに受け入れられるように成されたねじ留基部を備える。

有利には、固定装置は、ノッチに受け入れられるように成されたねじ留基部を備える。このために、台の寸法は、ノッチの寸法より実質的に小さい。

－ インサートのねじ留基部は、ノッチの支持部分および側方支持面にそれぞれ当接して装着される前方支持面および側方支持面を備える。

有利には、インサートのねじ留基部は、荷重を伝達するために、少なくともノッチの支持部分および側方支持面と接触する必要がある。

－ ねじ留基部は、平行六面体形状を有する。

有利には、一実施形態によれば、インサートの台は、前方面および側方支持面をノッチの支持部分および支持面それぞれに対して確実に接触させ支持するために、平行六面体形状を有する。

－ ねじ留基部が、円筒形である。

有利には、インサートの台が、作るのに容易な円筒形状を有する。

－ 円筒形ねじ留基部は、平坦部分を備える。

有利には、円筒形台は、ノッチの第２の支持面に当接して装着される第２の支持壁としての平坦部分を備え、それによって、フランジをシリンダヘッドに対して固定するための荷重を確実に伝達する。

－ ノッチの深さは、インサートのねじ留基部の厚さより浅く、または等しい。

有利には、ノッチの深さは、インサートのねじ留基部の厚さより浅く、または等しく、それによって、フランジとシリンダヘッドとの間に配置される封止接合部の圧縮の調整を可能にするために、インサートのねじ留基部の僅かな頭出しを生じさせることができる。

－ ねじ留基部は、前方支持面に対して斜めに延出する軸周りの回転によって生成される貫通孔を備える。

有利には、孔が、座ぐり内に第１の支持面から開けられる。その孔は、固定インサートの台を通って延出する固定スクリューを挿入するように成される。

－ フランジは、上端部の固定壁に、管状導管を囲むように成された通しチャネルを備える。

有利には、固定フランジは、フランジの上端部で固定壁を貫通して形成された通しチャネルを備え、その通しチャネルが、固定フランジ、したがってエンジンの部品のハウジングをシリンダヘッドに対して組付けることを容易にするために、固定装置の管状導管を受け入れるように成されている。

－ 管状導管の長さは、フランジの通しチャネルの長さより短い。

有利には、固定装置の管状導管の長さは、圧力によってフランジがシリンダヘッドに対して確実に保持されるように、フランジの通しチャネルの長さより短い。

本発明の他の特徴および利点が、非限定的例として提示され、添付図面に示された本発明の特定の実施形態に関する以下の説明を読むことによって、理解されるであろう。

シリンダヘッドの吸気面の概略前面図である。 熱エンジンのシリンダヘッドの概略図である。 固定フランジがシリンダヘッドに対して装着された、シリンダヘッドの断面図である。 固定／強化インサートの概略図である。 シリンダヘッドの方に向けられた、一実施形態による固定インサートの前面図である。 一実施形態による固定機構の断面図である。 固定／強化インサートの概略図である。

以下の説明において、同一の参照番号は、同一の構成要素または類似の機能を有する構成要素を示す。

上方／下方との用語は、自動車の正規直交基準系に関し、その基準系は、たとえば車両の両車軸を通って延在する車両の平面内の２つの水平軸と、その平面に対して垂直であり、たとえば車両のエンジンからエンジンカバーへ上方に向かう直交軸とを有する。

本発明は、自動車の熱エンジンまたは内燃エンジンの部品をエンジンに斜めに固定する配置を提案する。

図１および２は、熱エンジンのシリンダヘッド１５、特にシリンダヘッド１５の吸気面１４を示す。

図３によれば、吸入ディストリビュータが、シリンダヘッドの吸入開口を覆うようにシリンダヘッドに当接して装着される。吸入ディストリビュータは、エンジンの部品または補機のハウジング４２をシリンダヘッドに固定するのを可能にする固定フランジ１９によって形成され、この場合、部品は、図４に示されているように、水／空気熱交換器１１である。

本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、熱交換器１１のハウジング４２、詳細にはハウジングの固定フランジ１９を、固定手段を用いて、熱エンジンのシリンダヘッド１５の吸気面１４に対して斜めに固定することを記述する。すなわち、吸入空気流軸は、シリンダヘッドの吸気面１４の平面に対して斜めであり、固定手段、たとえばスクリューの固定軸は、シリンダヘッドの吸気面１４の平面に対してやはり斜めである。固定軸とシリンダヘッドの吸気面の平面に直交する軸とで形成される角度は、４５°未満、詳細には２０°～４５°である。ただし、ハウジングは、エンジンの別の部品または補機のハウジングでもあり得る。

周知のように、自動車の熱エンジンは、空気吸入回路と連携する。その回路は、自動車の前面の領域で捕捉した冷たい空気をエンジンへ導く。その空気は、空気フィルタ、吸入バルブ、ターボ圧縮機という圧縮機であり得る圧縮段を含み得るエンジンの部品を通過する。空気の圧縮は空気の温度を上昇させ得、吸入空気がエンジンに導入される前に吸入空気の温度を下げるために、一般に空気／水タイプの熱交換器を通る経路を加えることが知られている。空気は、また、排気回路から取られた再循環排気ガスと混合することができ、それによって、再循環空気／ガス吸気混合体の温度が上昇する。混合は、一般に、空気循環方向において熱交換器の上流で行われる。

圧縮中に、または再循環ガスと混合することによって高温になった吸入空気は、エンジンに流入する前に温度を下げるために、図４のように、名称「ＷａｔｅｒＣＡＣ」によって知られる水／空気タイプの熱交換器１１を通って流れる。熱交換器は、シリンダヘッド１５の吸気面１４に当接して固定されたハウジング４２に収容される。

自動車のエンジン室内に設置されるエンジンおよびエンジンの部品または補機が必要とする空間を最適化するために、交換器１１のハウジング４２は、エンジンの実質的に垂直な吸気面１４に対して斜めに固定される。吸入空気流軸は、図４に示すように、シリンダヘッドの吸気面１４に対して斜めになる。吸入空気流は、外部からシリンダヘッドに向かって方向Ａ１で流れ、方向Ａ１は、シリンダヘッド１５の吸気面１４の平面に直交する軸と４５°未満、具体的には２０°～４５°の鋭角を成す。本発明の理解を容易にするために、シリンダヘッド１５は、平坦で垂直な吸気面１４を有する概ね平行六面体である。

図３および４によれば、交換器ハウジング４２は、このように、固定フランジ１９が寄与して吸気面１４に対して斜めに、この場合には、吸気面１４の上端部１２に近接して固定される。

固定フランジ１９は、シリンダヘッドの吸気面１４と対向する支持面２０と、支持面２０に対して斜めの反対側の外面２１とを備える。

支持面２０は、シリンダヘッドの吸気面１４に実質的に平行な平坦面を有する固定トラック３０に当接するようになされている。

ハウジング４２は、フランジの外面２１に固定される。それによって、フランジ１９は、エンジンの吸入ディストリビュータの吸気プレナムの一部であるチャンバ１８を画成する。好ましくは、固定フランジ１９は、たとえばフィッティングクリップを用いて交換器ハウジング４２と組み合される。

固定フランジ１９は、フランジの支持面の縁部に配置されるスクリューなどの固定手段を使用してシリンダヘッドに対して固定される。固定手段の固定軸は、フランジ１９の上端部では支持面２０に対して斜めであり、側方縁部および下方端部では支持面２０に直交する。

エンジンおよびエンジンの部品または補機の重量を最適化するために、固定フランジ１９は、プラスチック材であり得る軽量材料から成る。しかしながら、プラスチック材は、フランジ１９を交換器ハウジングと共にシリンダヘッド１５に対して確実に斜めに固定するのに十分な剛性を有さない。

本発明は、図１および３に示されるように、フランジの上方部分での、固定フランジ１９とシリンダヘッド１５との固定機構１０を提案する。シリンダヘッドへのフランジの固定は、スクリューなどの固定手段を備える固定装置を使用して行われ、その固定手段の軸は、シリンダヘッド１５の吸気面１４の平面に直交する軸に対して傾いている。

垂直な支持面、この場合は吸気面１４に斜めに固定すると、固定軸に沿って機械的応力を生じることは周知である。応力は、支持面２０に直交する軸に沿う応力、および構成要素の変形を生じ得る支持面に平行な応力から構成される。シリンダヘッドへのフランジ１９の固定部を強化する装置を設けることが必要になる。

本発明の実施形態によれば、シリンダヘッド１５は、少なくとも１つのノッチ１００、好ましくは図２に示されるように２つのノッチを備え、そのノッチは固定トラック３０の面から形成される。ノッチ１００は座ぐりでもよい。

本説明は、同一である２つのノッチの１つに関する。

一実施形態によれば、ノッチ１００は、シリンダヘッド１５の長手方向軸Ｘに沿って延在し、２～５ｍｍ程度の深さの矩形であり得る支持部分１０１をノッチの底に有する。

ノッチの支持部分１０１は、シリンダヘッド１５の吸気面１４と実質的に平行である。

ノッチは、支持部分１０１に直交し、ノッチの深さ全体に亘る側方支持面１０２を有する。側方支持面１０２は、ノッチ１００の下方端部に配置され、シリンダヘッドの上方部分に向いている。

好ましくは、支持部分１０１および側方支持面１０２は、機械加工によって作られる。支持部分および支持部分に直交する側方支持面は、吸気面全体と同じ工程サイクル中に同じ工具案内基準によって作ることができ、それによって、２つの表面の機械加工作業が容易になり、両表面を作る精度が向上する。

ノッチ１００の底に、支持部分１０１に開口するねじ孔１０３が開けられ、そのねじ孔の軸Ｘ１が、支持部分１０１の平面、したがってシリンダヘッドの吸気面１４に対して実質的に傾いている。

図４および５に示された実施形態によれば、固定装置１２０は、シリンダヘッドの固定トラック３０に対するフランジ１９の組付けおよび固定を容易にすることを可能にする固定／案内インサート１１０を備える。インサート１１０は、ノッチ１００の支持部分１０１に当接して装着される実質的に平行六面体のねじ留基部１１１を備える。ねじ留基部１１１は、支持部分１０１と接触する正方形または矩形であり得る支持面１１５を備える。

好ましくは、ねじ留基部１１の厚さは、シリンダヘッドの固定トラック３０に対する固定フランジ１９の接触および支持を効果的に調整するために、特に、フランジ１９とトラック３０との間に配置される封止接合部（図示せず）の圧縮を調整するために、ノッチ１００の深さと等しいかまたはむしろ僅かに大きい。

ねじ留基部１１１は、インサート１１０のねじ留基部がノッチの受座内にシリンダヘッドに対して装着されると、ノッチ１００の支持部分１０１に開口するねじ孔１０３の軸と軸が一致する貫通孔１１６を備える。

ねじ留基部１１１は、支持部分１０１に当接して装着される正方形または矩形の前方支持面１１５を備える。ねじ留基部の前方支持面１１５の表面積は、ノッチ１００の支持部分１０１の表面積に等しくあり得る。

インサート１１０は、前方支持面１１５に直交する側方支持面１１２を備え、その側方支持面は、シリンダヘッドの上方部分の方に向いているノッチ１００の側方支持面１０２に当接して装着される。

好ましくは、ノッチ１００の支持部分１０１および側方支持面１０２にそれぞれ対向するねじ留基部１１１の前方支持面１１５および側方支持面１１２は、機械加工される。

インサート１１０は、図５に示されるように、固定フランジ１９を確実に組付け保持するために、案内導管２４をさらに備える。好ましくは、案内導管２４は、ねじ留基部１１１、したがって実質的に固定トラック３０の面から、貫通孔１１６の軸と整合する軸に沿って延出する管状導管２５によって形成される。管状導管２５は、円筒形かつ直線状である。管状導管は、貫通孔１１６の断面と少なくとも等しい円筒形内側通路断面を有する。

管状案内導管は、円筒形管状導管２５を受け入れることができる通しチャネルを備える交換器の固定フランジ１９と協働する。好ましくは、管状導管２５の外径は、実質的に、通しチャネルの断面の直径に等しいか、または組立遊隙のために僅かに小さい。

同様に、管状導管２５の長さは、交換器ハウジング４２の固定フランジ１９の通しチャネルの長さより僅かに短い。

図６および７に示される好ましい実施形態によれば、インサート１１０は、ノッチ１００に受け入れられる円筒形ねじ留基部１１１を有する円筒形かつ管状である。円筒形インサート１１０は、ノッチの支持部分１０１に当接して装着される平坦な前方支持面１１５を有する。円筒形インサート１１０の軸は、前方支持面１１５に直交しない。前方支持面１１５に直交する軸は、円筒形インサート１１０の軸と鋭角を成す。

ねじ留基部１１１は、円筒形インサート１１０の軸と軸が整合する貫通孔１１６を備える。ねじ留基部の長さは、ノッチ１００の深さに実質的に等しい。

円筒形ねじ留基部１１１は、管状導管２５によって固定トラック３０の面から延長され、円筒形ねじ留基部１１０と管状導管２５とは同軸である。

好ましくは、円筒形ねじ留基部１１１の外径と管状導管２５の外径とは、インサート１１０の製造を容易にするために等しい。

好ましくは、円筒形ねじ留基部１１１は、前方支持面１１５に直交する平坦部分１１４を備える。平坦部分１１４は、ノッチの側方支持面１０２に当接するようになされる。

インサート１１０は、平行六面体または円筒形のねじ留基部１１０がノッチ１００に受け入れられるように、シリンダヘッド１５に当接して装着される。

前方支持面１１５が、ノッチ１００の支持部分１０１に当接して装着される。

同様に、側方支持壁１１２または平坦部分１１４が、シリンダヘッドの上方部分に向いているノッチ１００の側方支持面１０２に当接して装着される。

交換器ハウジングの固定フランジ１９が、管状導管２５を囲うように装着され、次いで、その全体が、ねじ孔１０３に圧入されたスタッド５１の周りにボルトをねじ込むことによって、シリンダヘッドに対して組付けられる。フランジ１９は、管状導管２５を使用して、シリンダヘッド１５に対して保持される。

好ましくは、固定装置１２０は、３００００～２０００００Ｎ／ｍｍ程度の十分な剛性を有する金属材料から成る。

目的が達成される。すなわち、本固定機構が、一方で、十分な剛性を確保し、他方で、容易な組付けを確保しながら、ハウジングの固定フランジをシリンダヘッドの吸気面に対して斜めに固定することを可能にする。案内インサートが、組付けミスを防止することを可能にする。本機構は、シリンダヘッドの上端部に配置しても、そうでなくてもよい。

自明であるが、本発明は、例として上記に説明されたこの概説の実施形態のみに限定されることはなく、全ての変形形態を含む。

諸図は、シリンダヘッドの上端縁部での固定を示しているが、固定は、シリンダヘッドの吸気面の下方に設定することもできる。

Claims (14)

1. 熱エンジンのシリンダヘッド（１５）の固定壁に、前記熱エンジンの部品のハウジング（４２）の固定フランジ（１９）を斜めに固定する固定機構であって、前記シリンダヘッドが、固定装置（１２０）を使用して前記固定フランジ（１９）が当接して固定される固定トラック（３０）を備える、機構において、
   前記固定装置が、前記シリンダヘッドにおいて前記固定トラック（３０）の面から形成されたノッチ（１００）の壁に当接して装着される固定／案内インサート（１１０）を備えることを特徴とする機構。
2. 前記固定／案内インサート（１１０）が、前記シリンダヘッドの前記固定トラックの面から斜めに延出する管状導管（２５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の固定機構。
3. 前記ノッチ（１００）が、前記固定トラック（３０）と平行な支持部分（１０１）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の固定機構。
4. 前記ノッチ（１００）が、座ぐりの下方端部に、前記支持部分（１０１）に直交し、前記シリンダヘッド（１５）の上方部分に向いた側方支持面（１０２）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の固定機構。
5. 前記固定／案内インサート（１１０）が、前記管状導管（２５）を支持し、前記ノッチ（１００）に受け入れられるように成されたねじ留基部（１１１）を有することを特徴とする、請求項４に記載の固定機構。
6. 前記固定／案内インサートの前記ねじ留基部（１１１）が、前記ノッチの前記支持部分（１０１）および前記側方支持面（１０２）にそれぞれ当接して装着される前方支持面（１１５）および側方支持面（１１２）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の固定機構。
7. 前記ねじ留基部（１１１）が、平行六面体形状を有することを特徴とする、請求項５または６に記載の固定機構。
8. 前記ねじ留基部（１１１）が円筒形であることを特徴とする、請求項５または６に記載の固定機構。
9. 前記円筒形ねじ留基部（１１１）の第２の支持壁が、平坦部分（１１４）から成ることを特徴とする、請求項８に記載の固定機構。
10. 前記ノッチ（１００）の深さが、前記固定／案内インサート（１１０）の前記ねじ留基部（１１１）の厚さより浅く、または等しい、ことを特徴とする、請求項５から９のいずれか一項に記載の固定機構。
11. 前記ねじ留基部（１１１）が、前方支持面（１１５）に対して斜めに延出する軸周りの回転によって生成される貫通孔（１１６）を備えることを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載の固定機構。
12. 前記管状導管（２５）の管路断面が、前記貫通孔（１１６）に連続していることを特徴とする、請求項１１に記載の固定機構。
13. 前記フランジ（１９）が、上端部の固定壁に、前記管状導管（２５）を囲むように成された通しチャネルを備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の固定機構。
14. 前記管状導管の長さが、前記フランジ（１９）の前記通しチャネルの長さより短いことを特徴とする、請求項１３に記載の固定機構。

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