ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド
【課題】複数の偏平管を積層して構成したＥＧＲ通路において、偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合でも、この積層体の端部をジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために別途加工を行う必要がなく、作業コストを抑制することの可能な、ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドを提供する。
【解決手段】ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド１１は、被挿入部５２における上面部は、被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板５４として構成され、偏平管４１・４１・・・が積層されてその端部が被挿入部５２に挿入された状態で、調整板５４が偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方向に押圧されることにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着され、調整板５４が被挿入部本体５３に接合される。
【解決手段】ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド１１は、被挿入部５２における上面部は、被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板５４として構成され、偏平管４１・４１・・・が積層されてその端部が被挿入部５２に挿入された状態で、調整板５４が偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方向に押圧されることにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着され、調整板５４が被挿入部本体５３に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドに関し、詳しくは、ＥＧＲ通路を内蔵するシリンダヘッドの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の内燃機関において、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減化や燃費向上を達成するために、排気再循環装置（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置）が用いられている。
窒素酸化物は、エンジン燃焼室の燃焼温度が高くなることによって、空気中の窒素が酸化して発生する。排気再循環装置は、不活性な（酸素量の少ない）気体となった排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を、シリンダヘッドの排気側から吸気側に再び環流して吸入空気と混合させ、燃焼室内の燃焼温度を低下させることにより、発生する窒素酸化物の低減を図るものである。
【０００３】
上記の排気再循環装置では、熱交換器用の伝熱管（ＥＧＲ通路）をシリンダヘッドのウォータージャケットの内部に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲ通路が備える中空管の内部で流通させることにより、ＥＧＲガスを効率的に冷却する技術が用いられている。そして、そのような排気再循環装置の中空管として複数の偏平管を積層してＥＧＲ通路を構成し、この偏平管の間に冷却水を流通させることにより、ＥＧＲガスを効率的に冷却する技術が知られている(例えば、特許文献１を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術においては、図７（ａ）に示す如く、筒状部材であるジョイント部材に偏平管の積層体の端部を挿入した状態で、ナットを用いてジョイント部材をシリンダヘッドに固定することにより、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドに組付けることがある。この場合、ＥＧＲ通路において偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合は、この積層体の端部をジョイント部材と接続するために別途加工が必要な場合があった。
【０００６】
具体的には、図７（ｂ）に示す如く、偏平管の積層体の厚みがジョイント部材の挿入口よりも大きい（図７（ｂ）中の幅Ｌ１）場合は、そのままでは積層体をジョイント部材に挿入できないため、積層体の厚みを小さくする加工が必要であった。また、図７（ｃ）に示す如く、偏平管の積層体の厚みがジョイント部材の挿入口より小さい（図７（ｃ）中の幅Ｌ２）場合は接続部分のシール性及び溶接時の加工精度を確保するためにその隙間を埋める加工が必要であった。つまり、偏平管の積層体とジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために、余分な工数が必要な場合があり、作業コストの増加の原因となっていたのである。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、複数の偏平管を積層して構成したＥＧＲ通路において、偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合でも、この積層体の端部をジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために別途加工を行う必要がなく、作業コストを抑制することの可能な、ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管と、前記複数の偏平管の端部が挿入される筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材と、を備えるＥＧＲ通路であって、前記被挿入部における少なくとも一つの側面部は、被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成され、前記偏平管が積層されてその端部が前記被挿入部に挿入された状態で、前記調整板が前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧されることにより、それぞれの前記偏平管の端部が密着され、前記調整板及び前記偏平管が前記被挿入部本体に接合されるものである。
【００１０】
請求項２においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管を積層する、積層工程と、筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材において、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成された被挿入部に、前記偏平管の端部を挿入する、挿入工程と、前記調整板を前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧して、それぞれの前記偏平管の端部を密着させる、押圧工程と、前記調整板及び前記偏平管を前記被挿入部本体に接合する、接合工程と、を備えるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記カップ部材がヘッド部材に嵌合されることにより、請求項１に記載のＥＧＲ通路がウォータージャケットの内部に配設され、前記ＥＧＲ通路の内部が前記カップ部材を介して、前記ウォータージャケットの外部である排気ポート側及び吸気ポート側と連通されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
本発明により、複数の偏平管を積層して構成したＥＧＲ通路において、偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合でも、この積層体の端部をジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために別途加工を行う必要がなく、作業コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態に係るＥＧＲ通路を備えた内燃機関の概略図。
【図２】同じくＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【図３】同じくＥＧＲ通路におけるカップ部材を示した斜視図。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ偏平管の接合時の状態を示した図。
【図５】（ａ）から（ｅ）はそれぞれの実施形態に係るＥＧＲ通路におけるカップ部材を示した断面図。
【図６】別実施形態に係るＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来技術に係るＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１６】
［内燃機関１０の構成］
まず始めに、本発明の一実施形態に係るＥＧＲ通路を内蔵するシリンダヘッド１１を備えた内燃機関１０の概略について、図１を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側及び下側をそれぞれ内燃機関１０の上方及び下方とし、同じく左側及び右側を内燃機関１０の左側方及び右側方とし、同じく紙面手前側及び紙面奥行側を内燃機関１０の前方及び後方として説明する。
【００１７】
図１に示す如く、内燃機関１０はシリンダブロック２１の上面にシリンダヘッド１１が配設されて構成される。そして、シリンダヘッド１１には、スロットルバルブ２２ａを備える吸気管２２、及び、排気管２３が接続されている。
シリンダブロック２１には、上面に開口部を有する円筒形状のシリンダ２１ａが形成されており、シリンダ２１ａの内部には図示しないピストンがシリンダ２１ａの軸心方向に往復して摺動可能に収容されている。
【００１８】
シリンダヘッド１１の内部には燃焼室１４が形成されており、シリンダヘッド１１がシリンダブロック２１に配設された際には、燃焼室１４はシリンダブロック２１のシリンダ２１ａと連通される。また、燃焼室１４には図示しない点火プラグが配設される。
シリンダヘッド１１の内部には、吸気管２２と燃焼室１４とを連通する吸気ポート１２が形成されており、吸気ポート１２の燃焼室１４を挟んだ反対側の位置には、排気管２３と燃焼室１４とを連通する排気ポート１３が形成されている。吸気ポート１２及び排気ポート１３には、燃焼室１４に対して開閉するための図示しない吸気弁及び排気弁がそれぞれ設けられる。
【００１９】
また、シリンダヘッド１１の内部には排気ポート１３等を冷却するために、中空状のウォータージャケット１５が形成されている。ウォータージャケット１５の内部には図示しない冷却水が満たされており、シリンダヘッド１１の外部において図示しない冷却ポンプやラジエータと接続されている。そして、冷却ポンプを駆動させることによって、ウォータージャケット１５の内部を冷却水が流通し、シリンダヘッド１１の内部を冷却するように構成されている。本実施形態においては、冷却水はウォータージャケット１５の内部を前後方向に向かって流れるように構成されている。
【００２０】
内燃機関１０は、ＥＧＲパイプ３１、ＥＧＲクーラーであるＥＧＲ通路４０、及び、ＥＧＲバルブ３２で構成されるシリンダヘッド１１の排気再循環装置を備える。ＥＧＲ通路４０は、複数の偏平管４１・４１・・・と、偏平管４１・４１・・・の両端部に連結された、第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０と、を備えている。そして、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１におけるウォータージャケット１５の内部に配設され、ＥＧＲ通路４０の内部（各偏平管４１・４１・・・の内部）はシリンダヘッド１１に嵌合される第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０を介して、ウォータージャケット１５の外部と連通される。
【００２１】
ＥＧＲ通路４０は、冷却装置に配設され、冷却対象を冷却するための部材であって、図１に示す如く、左右に長手方向を有する長尺部材である。ＥＧＲ通路４０には、例えば冷却される対象である高温のＥＧＲガス等が流通する、複数の偏平管４１・４１・・・が軸心を左右方向に向けて配設されている。本実施形態において、それぞれの偏平管４１・４１・・・は、上下に平面を有する略平筒形状に形成され、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成されている（図２及び図３を参照）。そして、各偏平管４１・４１・・・が上下方向に積層されてＥＧＲ通路４０における冷却通路を構成しているのである。
【００２２】
それぞれの偏平管４１・４１・・・の製造方法は、一枚の板状部材を管状にして閉じる方法や、二枚の板状部材の端部を接合する方法、円管状のパイプを押し潰して変形させる方法などがあるが、その方法は限定されるものではない。
【００２３】
そして、それぞれの偏平管４１・４１・・・における軸心方向の中途部の間隙には、例えば冷却水が流通する、流通経路が形成されている。つまり、ＥＧＲ通路４０は、偏平管４１・４１・・・の間に形成された流通経路に冷却水を流通させながら、偏平管４１・４１・・・内において左右方向に冷却対象を流通させることにより、冷却対象を冷却する構成としている。
このように、ＥＧＲ通路４０においては、冷却対象の流通路である複数の偏平管４１・４１・・・が長手方向に形成されるとともに、各偏平管４１・４１・・・の間に冷却水が流通する流通経路が形成されている。
【００２４】
ＥＧＲパイプ３１は、シリンダヘッド１１の排気ポート１３の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における右側である第一カップ部材４９の側に配設され、排気管２３とＥＧＲ通路４０における第一カップ部材４９とを連通している。また、ＥＧＲバルブ３２は、シリンダヘッド１１の吸気ポート１２の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における左側である第二カップ部材５０の側に配設され、第二カップ部材５０と吸気管２２の間に介装されて両者を連通している。換言すれば、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１の内部に配置されて、ＥＧＲパイプ３１とＥＧＲバルブ３２とを連通するのである。
【００２５】
上記の如く構成された内燃機関１０においては、スロットルバルブ２２ａが開かれることにより、図１中の矢印Ａに示す如く吸気管２２に空気が流入する。そして、図１中の矢印Ｂの如く吸気ポート１２を通じてシリンダヘッド１１に空気が流入し、燃料とともに燃焼室１４で燃焼する。その後、排気ガスが図１中の矢印Ｃの如くシリンダヘッド１１から排気ポート１３を通じて流出し、さらに図１中の矢印Ｄの如く排気管２３を通じて外気に排出されるのである。
【００２６】
内燃機関１０の駆動中にＥＧＲバルブ３２が開かれると、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が図１中の矢印Ｅの如くＥＧＲパイプ３１に流入する。そして、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｆの如くＥＧＲ通路４０へと導かれ、ＥＧＲ通路４０を流通する際にウォータージャケット１５の内部を流れる冷却水によって冷却される。その後、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｇの如く、ＥＧＲバルブ３２を介して吸気管２２へと還流されるのである。
【００２７】
内燃機関１０においては上記の如く、本実施形態に係るシリンダヘッド１１の排気再循環装置を駆動させることにより、不活性な（酸素量の少ない）気体となったＥＧＲガスをシリンダヘッド１１の排気管２３から吸気管２２に再び環流して吸入空気と混合させている。これにより、燃焼室１４の内部の燃焼温度を低下させることで窒素酸化物の低減化を図っているのである。
【００２８】
［ＥＧＲ通路４０の構成］
次に、ＥＧＲ通路４０の構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、第一カップ部材４９と第二カップ部材５０との形状や構成については略同一のため、本実施形態においては第二カップ部材５０のみを説明し、第一カップ部材４９の詳細な説明は省略する。
【００２９】
ヘッド部材であるシリンダヘッド１１には、ＥＧＲ通路４０が組みつけられる。具体的には図２及び図３に示す如く、第二カップ部材５０は、偏平管４１の幅と略同一の内幅を有する角筒状の被挿入部５２と、被挿入部５２を支持する支持部５１とを有している。支持部５１は、短円筒形状の外周部５１ａと、外周部５１ａの一端側から外周部５１ａの内部を通って反対側に突出し、その先に被挿入部５２が配設される内周部５１ｂと、を備える。外周部５１ａの上下側のそれぞれには、第二カップ部材５０をシリンダヘッド１１に固定する際にシリンダヘッド１１に当接する突起部５５が上方及び下方に突出して形成されている。
【００３０】
そして、偏平管４１・４１・・・が積層された積層体の端部が被挿入部５２に挿入されて接合された状態で、第二カップ部材５０がシリンダヘッド１１に挿入されることにより、ＥＧＲ通路４０がシリンダヘッド１１に組付けられるのである。なお、この際には、反対側の第一カップ部材４９も同時にシリンダヘッド１１に挿入されることになる。
【００３１】
偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を第二カップ部材５０の被挿入部５２に挿入してＥＧＲ通路４０を構成する方法について、より詳細に説明する。
被挿入部５２における一つの側面部である上面部は、右側方視で略Ｕ字状に形成された被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部である下面部との距離を調整可能な調整板５４として構成されている（図５（ａ）を参照）。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体５３に挿入した状態で、図３中の矢印ａに示す如く調整板５４が偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方向に押圧されるのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。
【００３２】
その後、調整板５４及び偏平管４１・４１・・・が溶接等により被挿入部本体５３に接合されるのである。
このように、偏平管４１・４１・・・の積層体の両端部に第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０が接合されることにより、ＥＧＲ通路４０が形成されるのである。
【００３３】
上記の如く、ＥＧＲ通路４０の製造方法は、積層工程と、挿入工程と、押圧工程と、接合工程と、を備える。
具体的には、積層工程においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管４１・４１・・・を積層し、積層体を形成するのである。
次に、挿入工程においては、筒状の被挿入部５２と被挿入部５２を支持する支持部５１とを有する第二カップ部材５０において、一つの側面部が被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板５４として構成された被挿入部５２に、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を挿入するのである。
次に、押圧工程においては、調整板５４を偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方に押圧して、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部を密着させるのである。
そして、接合工程においては、調整板５４及び偏平管４１・４１・・・を溶接等により被挿入部本体５３に接合するのである。
【００３４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・を積層した際の積層体の厚みにばらつきが生じた場合でも、積層体の端部を第二カップ部材５０とのシール性を確保しつつ接続するための加工を不要とすることが可能となる。具体的には、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが異なった場合でも、図３に示す如く積層方向から調整板５４で押圧する構成としているため、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を密着させることができる。
【００３５】
また、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが大きい場合でも調整板５４を被挿入部本体５３に対して分割する構成としているため、積層体の端部を被挿入部５２に挿入することが可能となる。加えて、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが小さい場合でも、積層方向から調整板５４で押圧する構成としているため、被挿入部５２との間に隙間が生じない。つまり、偏平管４１・４１・・・の積層体と第二カップ部材５０とのシール性を確保しつつ接続するための余分な工数が不要となるため、作業コストを抑制できるのである。
【００３６】
被挿入部本体５３における上側で、調整板５４が配置される部分よりも左側には、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部が当接するように、偏平管４１・４１・・・の軸心方向に対して直交する方向に受け面５３ａが形成されている。そして、受け面５３ａの高さ寸法ｈは以下の数式１で定められている。
【００３７】
【数１】
【００３８】
上記数式１において、ｈｐｌは偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みの最大値、ｈｐｓは偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みの最小値、ｔは調整板５４の厚みを示している。つまり、受け面５３ａの高さ寸法ｈは積層体の厚みにおける最大値と最小値の差に、調整板５４の厚みを加えた長さに形成されているのである。
また、受け面５３ａの下辺は、偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みが最小値ｈｐｓである場合の積層体の上辺よりもやや下側に位置するように配置されている。
【００３９】
本実施形態に係る被挿入部５２は上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みのばらつきを吸収する構成としている。つまり、積層体の厚みが最大となっても、最小となっても、調整板５４の左側辺を受け面５３ａに当接させることができるため、偏平管４１・４１・・・の内部を外部と連通させずに接合することができるのである。
【００４０】
上記の如く構成されたＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に組付ける際には、第一カップ部材４９、偏平管４１・４１・・・、及び、第二カップ部材５０の順に、シリンダヘッド１１に開口された組付孔１１ａに挿入する。そして、第二カップ部材５０の突起部５５を組付孔１１ａに当接して、ＥＧＲ通路４０の位置決めを行う（この際、反対側の第一カップ部材４９についても同様に組付孔（図１を参照）に挿入して位置決めを行う）。さらに、中空の円筒状に形成されたナット６０の雄ねじ部６１を、組付孔１１ａに形成された雌ねじ部１１ｂに螺入することで、ＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に固定するのである。
【００４１】
なお、本実施形態においては上記の如くＥＧＲ通路４０をナット６０でシリンダヘッド１１に固定する構成としたが、第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０のそれぞれをシリンダヘッド１１の固定孔に圧入するなど、異なる方法で組付ける構成とすることも可能である。
【００４２】
［偏平管４１の接合方法］
次に、偏平管４１・４１・・・の積層体を第二カップ部材５０に接合する方法について、図４を用いて説明する。本実施形態においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く、第二カップ部材５０の内周部５１ｂと被挿入部本体５３との接続部分における内周側のうち、偏平管４１・４１・・・の積層方向と平行な辺に、二本の突起辺５１ｃ・５１ｃが形成されている。
そして、ＥＧＲ通路４０を第二カップ部材５０に溶接する際には、図示しないレーザー溶接機から突起辺５１ｃにレーザーＲを照射し、レーザーＲを図４（ａ）に示す矢印ｒの如く突起辺５１ｃに沿って走査するのである。
【００４３】
本実施形態では上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・と被挿入部本体５３との間に生じる隙間Ｓを、図４（ｂ）に示す如く、レーザーＲによって溶融した突起辺５１ｃで埋めることができる。つまり、偏平管４１・４１・・・の曲線部と被挿入部本体５３との間に発生する略三角形状の隙間Ｓを塞ぐことにより、ＥＧＲ通路４０を第二カップ部材５０に組付ける際のシール性を確保する構成としているのである。
【００４４】
［別実施形態］
次に、他の実施形態に係るＥＧＲ通路について、図５を用いて説明する。以下に記載するＥＧＲ通路については、第二カップ部材における被挿入部の構成のみが異なるため、当該部分のみを図示して説明することとする。
【００４５】
前記第一実施形態に係る第二カップ部材５０は、図５（ａ）に示す如く、一つの側面部である上面部が被挿入部本体５３に対して分割された調整板５４として構成されている。
一方、第二実施形態に係る第二カップ部材１５０は、図５（ｂ）に示す如く、側面部である上面部及び下面部の二箇所が被挿入部本体１５３に対して分割された調整板１５４・１５５として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体１５３に挿入し、その端面を受け面１５３ａに当接させた状態で、図５（ｂ）中の矢印ｂに示す如く調整板１５４・１５５を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板１５４・１５５及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体１５３に接合されるのである。
【００４６】
また、第三実施形態に係る第二カップ部材２５０は、図５（ｃ）に示す如く、側面部である上面部、前側面部、及び後側面部の三箇所が被挿入部本体２５３に対して分割された調整板２５４・２５５・２５６として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体２５３の上に載置し、その端面を受け面２５３ａに当接させた状態で、図５（ｃ）中の矢印ｃ１・ｃ２に示す如く調整板２５４・２５５・２５６を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板２５４・２５５・２５６及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体２５３に接合されるのである。
【００４７】
また、第四実施形態に係る第二カップ部材３５０は、図５（ｄ）に示す如く、側面部である上面部、下面部、及び後側面部の三箇所が被挿入部本体３５３に対して分割された調整板３５４・３５５・３５６として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体３５３に隣接させ、その端面を受け面３５３ａに当接させた状態で、図５（ｄ）中の矢印ｄ１・ｄ２に示す如く調整板２５４・２５５・２５６を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板３５４・３５５・３５６及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体３５３に接合されるのである。
【００４８】
また、第五実施形態に係る第二カップ部材４５０は、図５（ｅ）に示す如く、側面部である上面部、下面部、前側面部、及び後側面部の四箇所全てが被挿入部本体４５３に対して分割された調整板４５４・４５５・４５６・４５７として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端面を被挿入部本体の受け面４５３ａに当接させた状態で、図５（ｅ）中の矢印ｅ１・ｅ２に示す如く調整板４５４・４５５・４５６・４５７を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板４５４・４５５・４５６・４５７及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体に接合されるのである。
【００４９】
上記の如く、第二カップ部材における被挿入部は、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成されれば良く、調整板の枚数は一枚に限定されるものではない。また、調整板による押圧方向は、偏平管４１・４１・・・の積層方向に限定されるものではなく、上記の如く積層方向と直交する方向に押圧する構成としたり、積層方向及び直交方向の双方に押圧する構成としたりすることも可能である。これにより、偏平管４１・４１・・・を積層する際に、偏平管４１・４１・・・が積層方向と直交する方向にずれた場合でも、その位置ずれを吸収することが可能となる。
【００５０】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係るＥＧＲ通路について、図６を用いて説明する。以下に記載するＥＧＲ通路については、第二カップ部材５５０をシリンダヘッド１１に組み付ける構成のみが異なるため、当該部分のみを図示して説明することとする。また、前記第一実施形態と略同一の構成には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
第六実施形態に係る第二カップ部材５５０は、図６に示す如く、前記第一実施形態に係る第二カップ部材５０と同様に被挿入部５５２と支持部５５１とを有している。支持部５５１は、短円筒形状の外周部５５１ａと、外周部５５１ａの一端側から外周部５５１ａの内部を通って反対側に突出し、その先に被挿入部５５２が配設される内周部５５１ｂと、を備える。また、外周部５５１ａと内周部５５１ｂとの接続部分には、図６に示す如く左側方に突出する突出部５５１ｄが輪状に形成されている。
【００５２】
そして、中空の円筒状に形成されたナット５６０の雄ねじ部５６１を、組付孔１１ａに形成された雌ねじ部１１ｂに螺入することで、ＥＧＲ通路の第二カップ部材５５０をシリンダヘッド１１に固定する。ナット５６０の内周面５６０ａは、内側に突出して形成されている。そして、ナット５６０が螺入された際に内周面５６０ａの右側で直交する右端面が外周部５５１ａの左端面と当接することにより、第二カップ部材５５０が押圧され、固定されるのである。
【００５３】
上記の構成において、ナット５６０の内周面５６０ａはその内径Ｒが、第二カップ部材５０の突出部５５１ｄにおける外径ｒよりも大きく形成されている。具体的には、図６に示す如く、内周面５６０ａと突出部５５１ｄの外周面との間に所定の距離Ｄだけ離れた隙間が形成されているのである。換言すれば、突出部５５１ｄは、内周面５６０ａ内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃを覆うようにして左側方に突出して形成されているのである。この隙間の距離Ｄは、水の表面張力による毛細管現象が生じない程度の間隔が確保されている。
【００５４】
一方、ＥＧＲ通路４０の偏平管４１・４１・・・でＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガスが偏平管４１・４１・・・の内部で液化して凝縮水が発生する場合がある。ＥＧＲ通路４０はシリンダヘッド１１において、吸気ポート１２の側に傾斜して配設されている（図１を参照）。このため、偏平管４１・４１・・・の内部で発生した凝縮水は吸気ポート側（図１における左側）に流れることになる。
【００５５】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・の内部で凝縮水が発生しても、凝縮水は図６中に示す矢印ｆの如く第二カップ部材５５０からナット５６０の側に流れることとなる。即ち、内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃへの凝縮水の浸入を防ぐ構成としているのである。つまり、距離Ｄだけ離れた隙間には、毛細管現象によって凝縮水が入り込まない。また、上記の如く突出部５５１ｄが隙間Ｃを覆うように形成されており、さらにＥＧＲ通路４０はシリンダヘッド１１において左側に傾斜しているため、凝縮水が隙間Ｃの近傍に流れ込むことを防止できるのである。
【００５６】
上記の如く、本実施形態においては凝縮水が内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃへ入り込むのを防止している。これにより、凝縮水が滞留することによる第二カップ部材５５０やナット５６０の腐食を防止し、いわゆるすきま孔食が発生することを防いでいるのである。
【符号の説明】
【００５７】
１１ シリンダヘッド
４０ ＥＧＲ通路
４１ 偏平管
５０ 第二カップ部材
５２ 被挿入部
５３ 被挿入部本体
５４ 調整板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドに関し、詳しくは、ＥＧＲ通路を内蔵するシリンダヘッドの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の内燃機関において、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減化や燃費向上を達成するために、排気再循環装置（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置）が用いられている。
窒素酸化物は、エンジン燃焼室の燃焼温度が高くなることによって、空気中の窒素が酸化して発生する。排気再循環装置は、不活性な（酸素量の少ない）気体となった排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を、シリンダヘッドの排気側から吸気側に再び環流して吸入空気と混合させ、燃焼室内の燃焼温度を低下させることにより、発生する窒素酸化物の低減を図るものである。
【０００３】
上記の排気再循環装置では、熱交換器用の伝熱管（ＥＧＲ通路）をシリンダヘッドのウォータージャケットの内部に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲ通路が備える中空管の内部で流通させることにより、ＥＧＲガスを効率的に冷却する技術が用いられている。そして、そのような排気再循環装置の中空管として複数の偏平管を積層してＥＧＲ通路を構成し、この偏平管の間に冷却水を流通させることにより、ＥＧＲガスを効率的に冷却する技術が知られている(例えば、特許文献１を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術においては、図７（ａ）に示す如く、筒状部材であるジョイント部材に偏平管の積層体の端部を挿入した状態で、ナットを用いてジョイント部材をシリンダヘッドに固定することにより、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドに組付けることがある。この場合、ＥＧＲ通路において偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合は、この積層体の端部をジョイント部材と接続するために別途加工が必要な場合があった。
【０００６】
具体的には、図７（ｂ）に示す如く、偏平管の積層体の厚みがジョイント部材の挿入口よりも大きい（図７（ｂ）中の幅Ｌ１）場合は、そのままでは積層体をジョイント部材に挿入できないため、積層体の厚みを小さくする加工が必要であった。また、図７（ｃ）に示す如く、偏平管の積層体の厚みがジョイント部材の挿入口より小さい（図７（ｃ）中の幅Ｌ２）場合は接続部分のシール性及び溶接時の加工精度を確保するためにその隙間を埋める加工が必要であった。つまり、偏平管の積層体とジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために、余分な工数が必要な場合があり、作業コストの増加の原因となっていたのである。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、複数の偏平管を積層して構成したＥＧＲ通路において、偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合でも、この積層体の端部をジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために別途加工を行う必要がなく、作業コストを抑制することの可能な、ＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路の製造方法、及び、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管と、前記複数の偏平管の端部が挿入される筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材と、を備えるＥＧＲ通路であって、前記被挿入部における少なくとも一つの側面部は、被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成され、前記偏平管が積層されてその端部が前記被挿入部に挿入された状態で、前記調整板が前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧されることにより、それぞれの前記偏平管の端部が密着され、前記調整板及び前記偏平管が前記被挿入部本体に接合されるものである。
【００１０】
請求項２においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管を積層する、積層工程と、筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材において、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成された被挿入部に、前記偏平管の端部を挿入する、挿入工程と、前記調整板を前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧して、それぞれの前記偏平管の端部を密着させる、押圧工程と、前記調整板及び前記偏平管を前記被挿入部本体に接合する、接合工程と、を備えるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記カップ部材がヘッド部材に嵌合されることにより、請求項１に記載のＥＧＲ通路がウォータージャケットの内部に配設され、前記ＥＧＲ通路の内部が前記カップ部材を介して、前記ウォータージャケットの外部である排気ポート側及び吸気ポート側と連通されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
本発明により、複数の偏平管を積層して構成したＥＧＲ通路において、偏平管を積層した際の厚みにばらつきが生じた場合でも、この積層体の端部をジョイント部材とのシール性を確保しつつ接続するために別途加工を行う必要がなく、作業コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態に係るＥＧＲ通路を備えた内燃機関の概略図。
【図２】同じくＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【図３】同じくＥＧＲ通路におけるカップ部材を示した斜視図。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ偏平管の接合時の状態を示した図。
【図５】（ａ）から（ｅ）はそれぞれの実施形態に係るＥＧＲ通路におけるカップ部材を示した断面図。
【図６】別実施形態に係るＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来技術に係るＥＧＲ通路の組付け部分を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１６】
［内燃機関１０の構成］
まず始めに、本発明の一実施形態に係るＥＧＲ通路を内蔵するシリンダヘッド１１を備えた内燃機関１０の概略について、図１を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側及び下側をそれぞれ内燃機関１０の上方及び下方とし、同じく左側及び右側を内燃機関１０の左側方及び右側方とし、同じく紙面手前側及び紙面奥行側を内燃機関１０の前方及び後方として説明する。
【００１７】
図１に示す如く、内燃機関１０はシリンダブロック２１の上面にシリンダヘッド１１が配設されて構成される。そして、シリンダヘッド１１には、スロットルバルブ２２ａを備える吸気管２２、及び、排気管２３が接続されている。
シリンダブロック２１には、上面に開口部を有する円筒形状のシリンダ２１ａが形成されており、シリンダ２１ａの内部には図示しないピストンがシリンダ２１ａの軸心方向に往復して摺動可能に収容されている。
【００１８】
シリンダヘッド１１の内部には燃焼室１４が形成されており、シリンダヘッド１１がシリンダブロック２１に配設された際には、燃焼室１４はシリンダブロック２１のシリンダ２１ａと連通される。また、燃焼室１４には図示しない点火プラグが配設される。
シリンダヘッド１１の内部には、吸気管２２と燃焼室１４とを連通する吸気ポート１２が形成されており、吸気ポート１２の燃焼室１４を挟んだ反対側の位置には、排気管２３と燃焼室１４とを連通する排気ポート１３が形成されている。吸気ポート１２及び排気ポート１３には、燃焼室１４に対して開閉するための図示しない吸気弁及び排気弁がそれぞれ設けられる。
【００１９】
また、シリンダヘッド１１の内部には排気ポート１３等を冷却するために、中空状のウォータージャケット１５が形成されている。ウォータージャケット１５の内部には図示しない冷却水が満たされており、シリンダヘッド１１の外部において図示しない冷却ポンプやラジエータと接続されている。そして、冷却ポンプを駆動させることによって、ウォータージャケット１５の内部を冷却水が流通し、シリンダヘッド１１の内部を冷却するように構成されている。本実施形態においては、冷却水はウォータージャケット１５の内部を前後方向に向かって流れるように構成されている。
【００２０】
内燃機関１０は、ＥＧＲパイプ３１、ＥＧＲクーラーであるＥＧＲ通路４０、及び、ＥＧＲバルブ３２で構成されるシリンダヘッド１１の排気再循環装置を備える。ＥＧＲ通路４０は、複数の偏平管４１・４１・・・と、偏平管４１・４１・・・の両端部に連結された、第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０と、を備えている。そして、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１におけるウォータージャケット１５の内部に配設され、ＥＧＲ通路４０の内部（各偏平管４１・４１・・・の内部）はシリンダヘッド１１に嵌合される第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０を介して、ウォータージャケット１５の外部と連通される。
【００２１】
ＥＧＲ通路４０は、冷却装置に配設され、冷却対象を冷却するための部材であって、図１に示す如く、左右に長手方向を有する長尺部材である。ＥＧＲ通路４０には、例えば冷却される対象である高温のＥＧＲガス等が流通する、複数の偏平管４１・４１・・・が軸心を左右方向に向けて配設されている。本実施形態において、それぞれの偏平管４１・４１・・・は、上下に平面を有する略平筒形状に形成され、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成されている（図２及び図３を参照）。そして、各偏平管４１・４１・・・が上下方向に積層されてＥＧＲ通路４０における冷却通路を構成しているのである。
【００２２】
それぞれの偏平管４１・４１・・・の製造方法は、一枚の板状部材を管状にして閉じる方法や、二枚の板状部材の端部を接合する方法、円管状のパイプを押し潰して変形させる方法などがあるが、その方法は限定されるものではない。
【００２３】
そして、それぞれの偏平管４１・４１・・・における軸心方向の中途部の間隙には、例えば冷却水が流通する、流通経路が形成されている。つまり、ＥＧＲ通路４０は、偏平管４１・４１・・・の間に形成された流通経路に冷却水を流通させながら、偏平管４１・４１・・・内において左右方向に冷却対象を流通させることにより、冷却対象を冷却する構成としている。
このように、ＥＧＲ通路４０においては、冷却対象の流通路である複数の偏平管４１・４１・・・が長手方向に形成されるとともに、各偏平管４１・４１・・・の間に冷却水が流通する流通経路が形成されている。
【００２４】
ＥＧＲパイプ３１は、シリンダヘッド１１の排気ポート１３の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における右側である第一カップ部材４９の側に配設され、排気管２３とＥＧＲ通路４０における第一カップ部材４９とを連通している。また、ＥＧＲバルブ３２は、シリンダヘッド１１の吸気ポート１２の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における左側である第二カップ部材５０の側に配設され、第二カップ部材５０と吸気管２２の間に介装されて両者を連通している。換言すれば、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１の内部に配置されて、ＥＧＲパイプ３１とＥＧＲバルブ３２とを連通するのである。
【００２５】
上記の如く構成された内燃機関１０においては、スロットルバルブ２２ａが開かれることにより、図１中の矢印Ａに示す如く吸気管２２に空気が流入する。そして、図１中の矢印Ｂの如く吸気ポート１２を通じてシリンダヘッド１１に空気が流入し、燃料とともに燃焼室１４で燃焼する。その後、排気ガスが図１中の矢印Ｃの如くシリンダヘッド１１から排気ポート１３を通じて流出し、さらに図１中の矢印Ｄの如く排気管２３を通じて外気に排出されるのである。
【００２６】
内燃機関１０の駆動中にＥＧＲバルブ３２が開かれると、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が図１中の矢印Ｅの如くＥＧＲパイプ３１に流入する。そして、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｆの如くＥＧＲ通路４０へと導かれ、ＥＧＲ通路４０を流通する際にウォータージャケット１５の内部を流れる冷却水によって冷却される。その後、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｇの如く、ＥＧＲバルブ３２を介して吸気管２２へと還流されるのである。
【００２７】
内燃機関１０においては上記の如く、本実施形態に係るシリンダヘッド１１の排気再循環装置を駆動させることにより、不活性な（酸素量の少ない）気体となったＥＧＲガスをシリンダヘッド１１の排気管２３から吸気管２２に再び環流して吸入空気と混合させている。これにより、燃焼室１４の内部の燃焼温度を低下させることで窒素酸化物の低減化を図っているのである。
【００２８】
［ＥＧＲ通路４０の構成］
次に、ＥＧＲ通路４０の構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、第一カップ部材４９と第二カップ部材５０との形状や構成については略同一のため、本実施形態においては第二カップ部材５０のみを説明し、第一カップ部材４９の詳細な説明は省略する。
【００２９】
ヘッド部材であるシリンダヘッド１１には、ＥＧＲ通路４０が組みつけられる。具体的には図２及び図３に示す如く、第二カップ部材５０は、偏平管４１の幅と略同一の内幅を有する角筒状の被挿入部５２と、被挿入部５２を支持する支持部５１とを有している。支持部５１は、短円筒形状の外周部５１ａと、外周部５１ａの一端側から外周部５１ａの内部を通って反対側に突出し、その先に被挿入部５２が配設される内周部５１ｂと、を備える。外周部５１ａの上下側のそれぞれには、第二カップ部材５０をシリンダヘッド１１に固定する際にシリンダヘッド１１に当接する突起部５５が上方及び下方に突出して形成されている。
【００３０】
そして、偏平管４１・４１・・・が積層された積層体の端部が被挿入部５２に挿入されて接合された状態で、第二カップ部材５０がシリンダヘッド１１に挿入されることにより、ＥＧＲ通路４０がシリンダヘッド１１に組付けられるのである。なお、この際には、反対側の第一カップ部材４９も同時にシリンダヘッド１１に挿入されることになる。
【００３１】
偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を第二カップ部材５０の被挿入部５２に挿入してＥＧＲ通路４０を構成する方法について、より詳細に説明する。
被挿入部５２における一つの側面部である上面部は、右側方視で略Ｕ字状に形成された被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部である下面部との距離を調整可能な調整板５４として構成されている（図５（ａ）を参照）。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体５３に挿入した状態で、図３中の矢印ａに示す如く調整板５４が偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方向に押圧されるのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。
【００３２】
その後、調整板５４及び偏平管４１・４１・・・が溶接等により被挿入部本体５３に接合されるのである。
このように、偏平管４１・４１・・・の積層体の両端部に第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０が接合されることにより、ＥＧＲ通路４０が形成されるのである。
【００３３】
上記の如く、ＥＧＲ通路４０の製造方法は、積層工程と、挿入工程と、押圧工程と、接合工程と、を備える。
具体的には、積層工程においては、軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管４１・４１・・・を積層し、積層体を形成するのである。
次に、挿入工程においては、筒状の被挿入部５２と被挿入部５２を支持する支持部５１とを有する第二カップ部材５０において、一つの側面部が被挿入部本体５３に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板５４として構成された被挿入部５２に、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を挿入するのである。
次に、押圧工程においては、調整板５４を偏平管４１・４１・・・の積層方向である下方に押圧して、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部を密着させるのである。
そして、接合工程においては、調整板５４及び偏平管４１・４１・・・を溶接等により被挿入部本体５３に接合するのである。
【００３４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・を積層した際の積層体の厚みにばらつきが生じた場合でも、積層体の端部を第二カップ部材５０とのシール性を確保しつつ接続するための加工を不要とすることが可能となる。具体的には、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが異なった場合でも、図３に示す如く積層方向から調整板５４で押圧する構成としているため、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を密着させることができる。
【００３５】
また、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが大きい場合でも調整板５４を被挿入部本体５３に対して分割する構成としているため、積層体の端部を被挿入部５２に挿入することが可能となる。加えて、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みが小さい場合でも、積層方向から調整板５４で押圧する構成としているため、被挿入部５２との間に隙間が生じない。つまり、偏平管４１・４１・・・の積層体と第二カップ部材５０とのシール性を確保しつつ接続するための余分な工数が不要となるため、作業コストを抑制できるのである。
【００３６】
被挿入部本体５３における上側で、調整板５４が配置される部分よりも左側には、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部が当接するように、偏平管４１・４１・・・の軸心方向に対して直交する方向に受け面５３ａが形成されている。そして、受け面５３ａの高さ寸法ｈは以下の数式１で定められている。
【００３７】
【数１】
【００３８】
上記数式１において、ｈｐｌは偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みの最大値、ｈｐｓは偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みの最小値、ｔは調整板５４の厚みを示している。つまり、受け面５３ａの高さ寸法ｈは積層体の厚みにおける最大値と最小値の差に、調整板５４の厚みを加えた長さに形成されているのである。
また、受け面５３ａの下辺は、偏平管４１・４１・・・の積層体における厚みが最小値ｈｐｓである場合の積層体の上辺よりもやや下側に位置するように配置されている。
【００３９】
本実施形態に係る被挿入部５２は上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・の積層体の厚みのばらつきを吸収する構成としている。つまり、積層体の厚みが最大となっても、最小となっても、調整板５４の左側辺を受け面５３ａに当接させることができるため、偏平管４１・４１・・・の内部を外部と連通させずに接合することができるのである。
【００４０】
上記の如く構成されたＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に組付ける際には、第一カップ部材４９、偏平管４１・４１・・・、及び、第二カップ部材５０の順に、シリンダヘッド１１に開口された組付孔１１ａに挿入する。そして、第二カップ部材５０の突起部５５を組付孔１１ａに当接して、ＥＧＲ通路４０の位置決めを行う（この際、反対側の第一カップ部材４９についても同様に組付孔（図１を参照）に挿入して位置決めを行う）。さらに、中空の円筒状に形成されたナット６０の雄ねじ部６１を、組付孔１１ａに形成された雌ねじ部１１ｂに螺入することで、ＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に固定するのである。
【００４１】
なお、本実施形態においては上記の如くＥＧＲ通路４０をナット６０でシリンダヘッド１１に固定する構成としたが、第一カップ部材４９及び第二カップ部材５０のそれぞれをシリンダヘッド１１の固定孔に圧入するなど、異なる方法で組付ける構成とすることも可能である。
【００４２】
［偏平管４１の接合方法］
次に、偏平管４１・４１・・・の積層体を第二カップ部材５０に接合する方法について、図４を用いて説明する。本実施形態においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く、第二カップ部材５０の内周部５１ｂと被挿入部本体５３との接続部分における内周側のうち、偏平管４１・４１・・・の積層方向と平行な辺に、二本の突起辺５１ｃ・５１ｃが形成されている。
そして、ＥＧＲ通路４０を第二カップ部材５０に溶接する際には、図示しないレーザー溶接機から突起辺５１ｃにレーザーＲを照射し、レーザーＲを図４（ａ）に示す矢印ｒの如く突起辺５１ｃに沿って走査するのである。
【００４３】
本実施形態では上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・と被挿入部本体５３との間に生じる隙間Ｓを、図４（ｂ）に示す如く、レーザーＲによって溶融した突起辺５１ｃで埋めることができる。つまり、偏平管４１・４１・・・の曲線部と被挿入部本体５３との間に発生する略三角形状の隙間Ｓを塞ぐことにより、ＥＧＲ通路４０を第二カップ部材５０に組付ける際のシール性を確保する構成としているのである。
【００４４】
［別実施形態］
次に、他の実施形態に係るＥＧＲ通路について、図５を用いて説明する。以下に記載するＥＧＲ通路については、第二カップ部材における被挿入部の構成のみが異なるため、当該部分のみを図示して説明することとする。
【００４５】
前記第一実施形態に係る第二カップ部材５０は、図５（ａ）に示す如く、一つの側面部である上面部が被挿入部本体５３に対して分割された調整板５４として構成されている。
一方、第二実施形態に係る第二カップ部材１５０は、図５（ｂ）に示す如く、側面部である上面部及び下面部の二箇所が被挿入部本体１５３に対して分割された調整板１５４・１５５として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体１５３に挿入し、その端面を受け面１５３ａに当接させた状態で、図５（ｂ）中の矢印ｂに示す如く調整板１５４・１５５を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板１５４・１５５及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体１５３に接合されるのである。
【００４６】
また、第三実施形態に係る第二カップ部材２５０は、図５（ｃ）に示す如く、側面部である上面部、前側面部、及び後側面部の三箇所が被挿入部本体２５３に対して分割された調整板２５４・２５５・２５６として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体２５３の上に載置し、その端面を受け面２５３ａに当接させた状態で、図５（ｃ）中の矢印ｃ１・ｃ２に示す如く調整板２５４・２５５・２５６を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板２５４・２５５・２５６及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体２５３に接合されるのである。
【００４７】
また、第四実施形態に係る第二カップ部材３５０は、図５（ｄ）に示す如く、側面部である上面部、下面部、及び後側面部の三箇所が被挿入部本体３５３に対して分割された調整板３５４・３５５・３５６として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端部を被挿入部本体３５３に隣接させ、その端面を受け面３５３ａに当接させた状態で、図５（ｄ）中の矢印ｄ１・ｄ２に示す如く調整板２５４・２５５・２５６を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板３５４・３５５・３５６及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体３５３に接合されるのである。
【００４８】
また、第五実施形態に係る第二カップ部材４５０は、図５（ｅ）に示す如く、側面部である上面部、下面部、前側面部、及び後側面部の四箇所全てが被挿入部本体４５３に対して分割された調整板４５４・４５５・４５６・４５７として構成されている。そして、偏平管４１・４１・・・の積層体の端面を被挿入部本体の受け面４５３ａに当接させた状態で、図５（ｅ）中の矢印ｅ１・ｅ２に示す如く調整板４５４・４５５・４５６・４５７を偏平管４１・４１・・・の積層方向である上下方向、及び、前後方向に押圧するのである。これにより、それぞれの偏平管４１・４１・・・の端部が密着される。その後、調整板４５４・４５５・４５６・４５７及び偏平管４１・４１・・・が被挿入部本体に接合されるのである。
【００４９】
上記の如く、第二カップ部材における被挿入部は、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成されれば良く、調整板の枚数は一枚に限定されるものではない。また、調整板による押圧方向は、偏平管４１・４１・・・の積層方向に限定されるものではなく、上記の如く積層方向と直交する方向に押圧する構成としたり、積層方向及び直交方向の双方に押圧する構成としたりすることも可能である。これにより、偏平管４１・４１・・・を積層する際に、偏平管４１・４１・・・が積層方向と直交する方向にずれた場合でも、その位置ずれを吸収することが可能となる。
【００５０】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係るＥＧＲ通路について、図６を用いて説明する。以下に記載するＥＧＲ通路については、第二カップ部材５５０をシリンダヘッド１１に組み付ける構成のみが異なるため、当該部分のみを図示して説明することとする。また、前記第一実施形態と略同一の構成には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
第六実施形態に係る第二カップ部材５５０は、図６に示す如く、前記第一実施形態に係る第二カップ部材５０と同様に被挿入部５５２と支持部５５１とを有している。支持部５５１は、短円筒形状の外周部５５１ａと、外周部５５１ａの一端側から外周部５５１ａの内部を通って反対側に突出し、その先に被挿入部５５２が配設される内周部５５１ｂと、を備える。また、外周部５５１ａと内周部５５１ｂとの接続部分には、図６に示す如く左側方に突出する突出部５５１ｄが輪状に形成されている。
【００５２】
そして、中空の円筒状に形成されたナット５６０の雄ねじ部５６１を、組付孔１１ａに形成された雌ねじ部１１ｂに螺入することで、ＥＧＲ通路の第二カップ部材５５０をシリンダヘッド１１に固定する。ナット５６０の内周面５６０ａは、内側に突出して形成されている。そして、ナット５６０が螺入された際に内周面５６０ａの右側で直交する右端面が外周部５５１ａの左端面と当接することにより、第二カップ部材５５０が押圧され、固定されるのである。
【００５３】
上記の構成において、ナット５６０の内周面５６０ａはその内径Ｒが、第二カップ部材５０の突出部５５１ｄにおける外径ｒよりも大きく形成されている。具体的には、図６に示す如く、内周面５６０ａと突出部５５１ｄの外周面との間に所定の距離Ｄだけ離れた隙間が形成されているのである。換言すれば、突出部５５１ｄは、内周面５６０ａ内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃを覆うようにして左側方に突出して形成されているのである。この隙間の距離Ｄは、水の表面張力による毛細管現象が生じない程度の間隔が確保されている。
【００５４】
一方、ＥＧＲ通路４０の偏平管４１・４１・・・でＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガスが偏平管４１・４１・・・の内部で液化して凝縮水が発生する場合がある。ＥＧＲ通路４０はシリンダヘッド１１において、吸気ポート１２の側に傾斜して配設されている（図１を参照）。このため、偏平管４１・４１・・・の内部で発生した凝縮水は吸気ポート側（図１における左側）に流れることになる。
【００５５】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏平管４１・４１・・・の内部で凝縮水が発生しても、凝縮水は図６中に示す矢印ｆの如く第二カップ部材５５０からナット５６０の側に流れることとなる。即ち、内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃへの凝縮水の浸入を防ぐ構成としているのである。つまり、距離Ｄだけ離れた隙間には、毛細管現象によって凝縮水が入り込まない。また、上記の如く突出部５５１ｄが隙間Ｃを覆うように形成されており、さらにＥＧＲ通路４０はシリンダヘッド１１において左側に傾斜しているため、凝縮水が隙間Ｃの近傍に流れ込むことを防止できるのである。
【００５６】
上記の如く、本実施形態においては凝縮水が内周面５６０ａと直交する右端面と外周部５５１ａの左端面との間の隙間Ｃへ入り込むのを防止している。これにより、凝縮水が滞留することによる第二カップ部材５５０やナット５６０の腐食を防止し、いわゆるすきま孔食が発生することを防いでいるのである。
【符号の説明】
【００５７】
１１ シリンダヘッド
４０ ＥＧＲ通路
４１ 偏平管
５０ 第二カップ部材
５２ 被挿入部
５３ 被挿入部本体
５４ 調整板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管と、前記複数の偏平管の端部が挿入される筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材と、を備えるＥＧＲ通路であって、
前記被挿入部における少なくとも一つの側面部は、被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成され、
前記偏平管が積層されてその端部が前記被挿入部に挿入された状態で、前記調整板が前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧されることにより、それぞれの前記偏平管の端部が密着され、
前記調整板及び前記偏平管が前記被挿入部本体に接合される、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路。
【請求項２】
軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管を積層する、積層工程と、
筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材において、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成された被挿入部に、前記偏平管の端部を挿入する、挿入工程と、
前記調整板を前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧して、それぞれの前記偏平管の端部を密着させる、押圧工程と、
前記調整板及び前記偏平管を前記被挿入部本体に接合する、接合工程と、を備える、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路の製造方法。
【請求項３】
前記カップ部材がヘッド部材に嵌合されることにより、請求項１に記載のＥＧＲ通路がウォータージャケットの内部に配設され、
前記ＥＧＲ通路の内部が前記カップ部材を介して、前記ウォータージャケットの外部である排気ポート側及び吸気ポート側と連通される、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド。
【請求項１】
軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管と、前記複数の偏平管の端部が挿入される筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材と、を備えるＥＧＲ通路であって、
前記被挿入部における少なくとも一つの側面部は、被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成され、
前記偏平管が積層されてその端部が前記被挿入部に挿入された状態で、前記調整板が前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧されることにより、それぞれの前記偏平管の端部が密着され、
前記調整板及び前記偏平管が前記被挿入部本体に接合される、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路。
【請求項２】
軸心方向の中途部における厚みが両端部よりも薄く形成された複数の偏平管を積層する、積層工程と、
筒状の被挿入部と該被挿入部を支持する支持部とを有するカップ部材において、少なくとも一つの側面部が被挿入部本体に対して分割されるとともに対向する側面部との距離を調整可能な調整板として構成された被挿入部に、前記偏平管の端部を挿入する、挿入工程と、
前記調整板を前記偏平管の積層方向、又は／及び、前記偏平管の積層方向と直交する方向に押圧して、それぞれの前記偏平管の端部を密着させる、押圧工程と、
前記調整板及び前記偏平管を前記被挿入部本体に接合する、接合工程と、を備える、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路の製造方法。
【請求項３】
前記カップ部材がヘッド部材に嵌合されることにより、請求項１に記載のＥＧＲ通路がウォータージャケットの内部に配設され、
前記ＥＧＲ通路の内部が前記カップ部材を介して、前記ウォータージャケットの外部である排気ポート側及び吸気ポート側と連通される、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４１５９５（Ｐ２０１２−２４１５９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１５０９（Ｐ２０１１−１１１５０９）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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