JP2011231657A - 樹脂製吸気マニホルドのステー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製吸気マニホルドの剛性を向上させ、振動を抑制するとともに、吸気管底部および吸気集合部からの放射音を低減する樹脂製吸気マニホルドのステー構造
【解決手段】第１分割体３を含む２以上の分割体３〜６が結合されて、複数の吸気通路11〜14が形成される樹脂製吸気マニホルドのステー構造において、気筒列方向に見て、吸気通路はＣ字状に湾曲形成され、吸気通路の上部出口端11ｂ〜14ｂに機関側フランジ７が設けられ、吸気通路の下部入口端11ａ〜14ａに吸気集合室８が設けられるとともに、吸気集合室８にスロットル側フランジ９が設けられ、機関側フランジと、スロットル側フランジとは、第１分割体に一体成形され、かつ、第１分割体には、機関側フランジに隣接する吸気通路を構成する吸気管底部22ａと吸気集合室の壁体側部８ｄとを上下に連結するステー部50が、一体成形されたことを特徴とする樹脂製吸気マニホルドのステー構造。
【選択図】図５

Description

本発明は多気筒内燃機関に備えられる樹脂製吸気マニホルドのステー構造に関し、特に２以上の分割体が結合されて複数の吸気通路が形成される樹脂製吸気マニホルドのステー構造に関する。

３分割構成の樹脂製吸気マニホルドにおいて、吸気集合部から垂下するステー部が吸気集合部に一体成形されたものが、例えば、下記特許文献１に示されている。
しかしながら、下記特許文献１に示されたものは、ステー部が機関側フランジとは独立している。また、吸気集合部には補強リブを形成することで剛性を与えており、ステー部で樹脂製吸気マニホルドの剛性を補うものではない。
したがって、ステー部が吸気集合室の放射音低減に作用せず、放射音低減用に上記のような個別の補強リブを要するものであった。

特開２００７−１０７４８１号公報（図２、図４）

本発明は、樹脂製吸気マニホルドにおいて、樹脂製吸気マニホルドの剛性を向上させ、振動を抑制するとともに、吸気管底部および吸気集合部からの放射音を低減するステー構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１分割体を含む２以上の分割体が結合されて、複数の吸気通路が形成される樹脂製吸気マニホルドのステー構造において、前記樹脂製吸気マニホルドが多気筒内燃機関に取り付けられた状態でその気筒列方向に見て、前記吸気通路はＣ字状に湾曲形成され、前記吸気通路の上部出口端に機関側フランジが設けられ、前記吸気通路の下部入口端に吸気集合室が設けられるとともに、同吸気集合室にスロットル側フランジが設けられ、前記機関側フランジと、前記スロットル側フランジとは、前記第１分割体に一体成形され、かつ、同第１分割体には、前記機関側フランジに隣接する前記吸気通路を構成する吸気管底部と前記吸気集合室の壁体側部とを上下に連結するステー部が、一体成形されたことを特徴とする樹脂製吸気マニホルドのステー構造である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の樹脂製吸気マニホルドのステー構造において、前記ステー部の上端部は、前記機関側フランジに延設されて一体成形されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の樹脂製吸気マニホルドのステー構造において、前記ステー部の下端部は、前記吸気集合室の壁体側部を垂下し、同下端部で前記ステー部が前記多気筒内燃機関に接続されることを特徴とする。

請求項１の発明の樹脂製吸気マニホルドのステー構造によれば、第１分割体がステー部により、多気筒内燃機関に取り付けられた状態で気筒列方向に見て、Ｏ字状に形成されることで、樹脂製吸気マニホルドの剛性が向上し、振動が抑制されるとともに、吸気管底部および吸気集合室からの放射音が低減する。そのため、吸気集合室等に設ける放射音低減用の補強リブを削減できるので、樹脂製吸気マニホルドの重量が低減し、コストが削減される。
また、第１分割体は上記のようにＯ字状に一体成形されるので、成形後の反りが低減し、他の分割体との溶着結合が安定的になされるため、樹脂製吸気マニホルドの品質が向上する。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ステー部の上端部が機関側フランジに延設されることにより、ステー部の取り付け剛性も向上し、樹脂製吸気マニホルドの剛性がさらに向上する。

請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、多気筒内燃機関に接続される機関側フランジ部とステー部とが同一成形体に形成されることとなり、ボルト締結による接続において、接続部となるボルト締結孔の位置精度が向上し、多気筒内燃機関へのボルト締結が精度よく行われるとともに、締結後の樹脂製吸気マニホルドは、その上下で多気筒内燃機関に固定されるので、振動がより抑制され、放射音が低減する。

本発明の一実施形態に係る樹脂製吸気マニホルドの、正面側斜視図である。 図１中ＩＩ矢視による、樹脂製吸気マニホルドの、平面図である。 図１に示す実施形態の樹脂製吸気マニホルドの、多気筒内燃機関に取り付ける側の斜視図、すなわち、背面側斜視図である。 図３中ＩＶ矢視（図１中ＩＶ矢視）による、樹脂製吸気マニホルドの、背面立面図である。 図４中Ｖ−Ｖ矢視（図２中Ｖ−Ｖ矢視）による、樹脂製吸気マニホルドの側面立面図である。 図５と同じ向きで示す、本発明の実施形態の一変形例に係る樹脂製吸気マニホルドの側面立面図である。

本発明の一実施形態に係る樹脂製吸気マニホルドのステー構造を、図１〜図５を参照して説明する。
なお、図中、付記された白抜き矢印は、吸気の流れ方向を模式的に示し、黒小矢印は、ＥＧＲガスの流れ方向を模式的に示すものである。
また、明細書中「上流」、「下流」とは、「吸気」または「ＥＧＲガス」の流れ方向に基づく。「吸気」とは、樹脂性吸気マニホルドの上流側で燃料が供給される場合は空気と燃料の混合気、樹脂性吸気マニホルドの下流側で燃料が供給される場合は空気である。

本実施形態に係る樹脂製吸気マニホルド（以下、単に「吸気マニホルド」という）１は、図２に示されるように、図示しない車両に搭載される多気筒内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）２に備えられるものである。
本実施形態では、内燃機関２は直列４気筒内燃機関であり、図示しない４つのシリンダが気筒列方向Ａに直列に並んでいる。

図１に示されるように、吸気マニホルド１は、中央部に位置する第１分割体３と、第１分割体３の上部を覆う第２Ａ分割体４および第２Ｂ分割体５と、第１分割体３の下部を覆う第３分割体６とから構成される。
これらの第１分割体３、第２Ａ分割体４、第２Ｂ分割体５、第３分割体６の部材は、各々合成樹脂の射出成形により所定の形状に成形され、振動溶着、超音波溶着、熱溶着などにより溶着結合されて、複数の吸気通路11、12、13、14が形成された吸気マニホルド１を構成する。

吸気通路11、12、13、14の上部出口端11ｂ、12ｂ、13ｂ、14ｂには、共通の一体の機関側フランジ７が設けられ、吸気通路11、12、13、14の下部入口端11ａ、12ａ、13ａ、14ａには、共通の一体の吸気集合室８が連通して設けられる。
吸気通路11、12、13、14は、図１に示されるように（また、図５に明示されるように）、吸気マニホルド１が内燃機関２に取り付けられた状態でその気筒列方向Ａに見て、内燃機関２から離れる方向に凸の、Ｃ字状に湾曲形成されている。

吸気通路11、12の上部、すなわち上部出口端11ｂ、12ｂ側はそれぞれ、第１分割体３に形成された吸気管内側半体21、22と、第２Ａ分割体４に形成された吸気管上外側半体31、32とが溶着接合されてその間に形成される。
また、その下部、すなわち下部入口端11ａ、12ａ側はそれぞれ、第１分割体３に形成された吸気管内側半体21、22と、第３分割体６に形成された吸気管下外側半体41、42とが溶着接合されてその間に形成される。

吸気通路13、14の上部、すなわち上部出口端13ｂ、14ｂ側はそれぞれ、第１分割体３に形成された吸気管内側半体23、24と、第２Ｂ分割体５に形成された吸気管上外側半体33、34とが溶着接合されてその間に形成される。
また、その下部、すなわち下部入口端13ａ、14ａ側はそれぞれ、第１分割体３に形成された吸気管内側半体23、24と、第３分割体６に形成された吸気管下外側半体43、44とが溶着接合されてその間に形成される。

吸気集合室８は、第１分割体３に形成された集合室壁上半体８ａと、第３分割体６に形成された集合室壁下半体８ｂとが溶着接合されて、一体の壁体８ｃが構成され、その中に形成される。
また、吸気集合室８には、その壁体８ｃの気筒列方向Ａ略中央の上部に、内燃機関２から離反する方向で斜め上方に接合面９ａを向けたスロットル側フランジ９が設けられている。

すなわち、本実施形態の吸気マニホルド１は、ダウンフロータイプの吸気マニホルドであって、スロットル側フランジ９にスロットルボディ10が斜め下向きに取り付けられ、吸気流が降下して吸気集合室８内に流入する（図５参照）。
吸気集合室８と吸気通路11〜14はそれぞれ連通しており、スロットルボディ10から流入した吸気は、吸気集合室８内で方向転換をしつつ各吸気通路11〜14に分配される。

機関側フランジ７は、その複数設けられたボルト締結孔7ｂで、内燃機関２のシリンダヘッド２ａにボルト締結される（図２、図５参照）。吸気通路11〜14の上部出口端11ｂ〜14ｂは、機関側フランジ７の接合面7ａに設けられた出口開口11ｃ〜14ｃ（図３参照）において、内燃機関２のシリンダヘッド２ａに設けられた図示しない吸気ポートにそれぞれ連通する。
吸気ポートは、気筒列方向Ａにおいてシリンダ位置に合わせて設けられるから、通常、ほぼ等ピッチで設けられ、吸気通路11〜14の上部出口端11ｂ〜14ｂも同様ピッチとなる。

しかし、本実施形態の場合、図２に示されるように、吸気集合室８の壁体８ｃの上部において、その中央部にスロットル側フランジ９が、吸気通路11〜14の中央部に分け入るように設けられ、スロットルボディ10が斜め下向きに取り付けられる。
それをかわすために、吸気通路11、12の下部入口端11ａ、12ａと、吸気通路13、14の下部入口端13ａ、14ａとは、気筒列方向Ａにおいて離れるように反対方向に偏移されている。
そのため、吸気通路11、12と吸気通路13、14とは、別体の第２Ａ分割体４、第２Ｂ分割体５によって形成される。

特に、吸気通路12の下部入口端12ａは、スロットルボディ10の駆動モータ等の付属機器をもかわすために、気筒列方向Ａの一方側への偏移が大きくなっており、吸気通路11、12はその方向に曲げられている。
それに対して、大きく偏移した側と対向する他方側へ偏移された吸気通路13、14の下部入口端13ａ、14ａは偏移が比較的小さく、吸気通路13、14の曲がりは比較的小さい。

偏移が少ない吸気通路14の、気筒列方向Ａで他方側には、隣り合わせて沿うように、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス通路15が設けられている。
ＥＧＲガス通路15は、内燃機関２の排気の一部を吸気マニホルド１に環流させるためのものであり、第１分割体３に吸気管内側半体24と並んで形成されたＥＧＲガス管内側半体25と、第２Ｂ分割体５に吸気管上外側半体34と並んで形成されたＥＧＲガス管上外側半体35とが溶着接合されて、その間に形成される。
したがって、ＥＧＲガス通路15が、吸気通路13、14と一体で形成されるので、重量、コストの低減、生産性の向上が図られる。

ＥＧＲガス通路15の上部入口端15ｂは、機関側フランジ７の接合面7ａに設けられた入口開口15ｃにおいて、内燃機関２のシリンダヘッド２ａに設けられた図示しないＥＧＲガス出口と連通する。
なお、ＥＧＲガスは、内燃機関２の排気側から、図示しないＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラ等を経て、シリンダヘッド２ａに設けられた図示しないＥＧＲ通路を通り上記ＥＧＲガス出口まで送られて来て、ＥＧＲガス通路15に流入する。

図３に示されるように、ＥＧＲガス通路15の下流端15ｄは、吸気管内側半体23、24、ＥＧＲガス管内側半体25と、集合室壁上半体８ａとに囲まれた位置で、第１分割体３に形成されたＥＧＲ通路体16の内部に連通している。なお、16ａは、ＥＧＲ通路体16の一端側を塞ぐＥＧＲカバーである。
ＥＧＲ通路体16の内部を通ったＥＧＲガスは、図２に示されるように、ＥＧＲ通路体16の他端側の出口開口16ｂから、スロットル側フランジ９の内部空間に流入し、吸気集合室８内で吸気と混合される。

図１、図２、図５に示されるように、機関側フランジ７と、スロットル側フランジ９とは、第１分割体３に一体成形されている。
また、図５に示されるように、第１分割体３には、機関側フランジ７近傍において吸気通路12の底壁を構成する吸気管内側半体22の、機関側フランジ７に隣接する部分（以下「吸気管底部」という）22ａと、吸気集合室８の壁体側部８ｄとを上下に連結するステー部50が一体成形されている。

すなわち、前述のように、吸気通路11、12、13、14は、吸気マニホルド１が内燃機関２に取り付けられた状態でその気筒列方向Ａに見て、内燃機関２から離れる方向に凸のＣ字状に湾曲形成され、その湾曲部の内方に吸気集合室８が配置されているので、ステー部50の上端部50ａが、機関側フランジ７に隣接する吸気管底部22ａに一体成形されるとともにステー部50が垂下して、吸気集合室８の壁体側部８ｄに連結されるように一体成形される。

図３、図４に示されるように、ステー部50はその上端部50ａが、上述のようにスロットルボディ10をかわすために大きく偏移した側の吸気通路12の吸気管内側半体22の、機関側フランジ７に隣接する吸気管底部22ａに配置されて接続し、直下に垂下して吸気集合室８の壁体側部８ｄに連結される。また、ステー部50には図示のように上下に亘って縦リブ50ｂが配されてており、ステー部50の強度と剛性が高められている。
したがって、大きく偏移した一方側となる吸気通路11、12側の、吸気マニホルド１の剛性が十分に確保される。

一方、他方側となる吸気通路13、14側に於いては、スロットル側フランジ９を挟んで、ステー部50と気筒列方向Ａで略対称位置に、プレート状のステー板51が、吸気通路13の吸気管内側半体23の、機関側フランジ７に隣接する吸気管底部23ａと、吸気集合室８の壁体８ｃの上部とを一体成形で連結するように形成されている。

またさらに、上述のように、吸気通路14の他方側の側方に並んで、ＥＧＲガス管内側半体25とＥＧＲガス管上外側半体35とが溶着接合されたＥＧＲガス通路15が形成されているので、ＥＧＲガス通路15もステーとして寄与し、吸気通路13、14側の、吸気マニホルド１の剛性が確保される。
したがって、吸気マニホルド１は、ステー部50の他に、プレート状のステー板51、ＥＧＲガス通路15を加えることで、剛性のバラツキが均一化され、気筒列方向Ａにおいてバランス良く剛性を向上することができる。

また、ステー部50の下端部50ｃは、吸気集合室８の壁体側部８ｄをさらに垂下し、下端部50ｃが多気筒内燃機関２の、例えば、シリンダブロックまたはクランクケースの側面に接続される。接続は、例えば、下端部50ｃに設けられたボルト締結孔50ｄを用いたボルト締結によって行われる。

上記のような、本実施形態の吸気マニホルド１によれば、機関側フランジ７と、スロットル側フランジ９とが第１分割体３に一体成形され、かつ、第１分割体３には、機関側フランジ７に隣接する吸気通路12を構成する吸気管底部22ａと吸気集合室８の壁体側部８ｄとを上下に連結するステー部50が一体成形されたため、内燃機関２に取り付けられた状態で気筒列方向Ａに見て、第１分割体３がステー部50によりＯ字状に形成されることで、吸気マニホルド１の剛性が向上し、振動が抑制されるとともに、吸気通路12の吸気管内側半体22の、機関側フランジ７に隣接する吸気管底部22ａおよび吸気集合室８からの放射音が低減する。そのため、従来、吸気集合室８等に設けられた放射音低減用の補強リブが、本実施形態のごとく削減されるので、吸気マニホルド１の重量が低減し、コストが削減される。
また、第１分割体３は上記のようにＯ字状に一体成形されるので、成形後の反りが低減し、他の分割体２Ａ、２Ｂとの溶着結合が安定的になされるため、吸気マニホルド１の品質が向上する。

そして、ステー部50の下端部50ｃが吸気集合室８の壁体側部８ｄから垂下し、下端部50ｃで内燃機関２に接続されるので、内燃機関２に接続される機関側フランジ部７とステー部50とが同一成形体、すなわち第１分割体３に形成されることとなり、接続のためのボルト締結孔の位置精度が向上し、内燃機関２へのボルト締結が精度よく行われる。また、締結後の吸気マニホルド１は、その上下で内燃機関２に固定されるので、振動がより抑制され、放射音が低減する。

また、本実施形態においては、気筒列方向Ａにおいて吸気集合室８の中央部に、スロットル側フランジ９が、吸気通路11〜14の中央部に分け入るように設けられ、かかるスロットル側フランジ９にスロットルボディ10が斜め下向きに取り付けられるので、吸気マニホルド１自体の上記振動抑制効果と相俟って、スロットルボディ10等の吸気系上流側機器が安定して保持され、それらへの振動伝播低減効果が一層向上する。特に、前述のように駆動モータを備え重量が加わるスロットルボディ等の場合は有効である。

次に、図６に、本実施形態の一変形例を示して説明する。
本変形例は、図６に示すようにステー部50’の一部が、上記実施形態のステー部50と異なる他は、上記実施形態と同じであるので、以下異なる点のみ説明し、他の説明は省略する。

本変形例において、ステー50’の上端部50ａ’は、単に機関側フランジ７に隣接する吸気通路12を構成する吸気管底部22ａと一体成形されたものではなく、上端部50ａ’は機関側フランジ７まで延設された延設部50ｅを有していて、延設部50ｅも共に、上端部50ａ’と吸気管底部22ａと機関側フランジ７とが連続した一体に成形されている。

すなわち、本変形例によれば、そのような構成を加えたので、上記実施形態の樹脂製吸気マニホルドのステー構造が奏する作用効果に加え、ステー部50’の上端部50ａ’が機関側フランジ７に延設されたことにより、ステー部50’の取り付け剛性も向上し、樹脂製吸気マニホルド１の剛性がさらに向上する。よって、振動抑制効果、放射音低減効果が高められる。

以上、本発明の一実施形態およびその一変形例につき説明したが、本発明はそれらに示されるものに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で、多様な態様を含むことは勿論である。
たとえば、吸気マニホルド１は、上記実施形態および変形例では、第１分割体３と、第２Ａ分割体４および第２Ｂ分割体５と、第３分割体６からなる４分割体で構成されたが、４以外の複数の分割体により構成されてもよい。
機関側フランジ７は、シリンダヘッド２ａに直接接続されることなく、シリンダヘッド２ａとは別個の部材を介してシリンダヘッド２ａに接続されてもよい。例えば、各吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁が取り付けられたインジェクタベースを介在させてもよい。
内燃機関２は、４以外の直列複数の気筒を備えるものであってよく、また１つのバンクが直列複数の気筒から構成されるＶ型または水平対向型の内燃機関であってもよい。
内燃機関２は、車両に搭載されるものに限定されない。

１…吸気マニホルド（樹脂製吸気マニホルド）、２…内燃機関（多気筒内燃機関）、２ａ…シリンダヘッド、３…第１分割体、４…第２Ａ分割体、５…第２Ｂ分割体、６…第３分割体、７…機関側フランジ、８…吸気集合室、８ａ…集合室壁上半体、８ｂ…集合室壁下半体、８ｃ…壁体、８ｄ…壁体側部、９…スロットル側フランジ、10…スロットルボディ、11〜14…吸気通路、11ａ〜14ａ…下部入口端、11ｂ〜14ｂ…上部出口端、15…ＥＧＲガス通路、21〜24…吸気管内側半体、22ａ…吸気管底部、25…ＥＧＲガス管内側半体、31〜34…吸気管上外側半体、35…ＥＧＲガス管上外側半体、41〜44…吸気管下外側半体、50、50’…ステー部、50ａ、50ａ’…上端部、50ｂ…縦リブ、50ｃ…下端部、50ｄ…ボルト締結孔、50ｅ…延設部

Claims (3)

1. 第１分割体(３)を含む２以上の分割体(３〜６)が結合されて、複数の吸気通路(11〜14)が形成される樹脂製吸気マニホルドのステー構造において、
   前記樹脂製吸気マニホルド(１)が多気筒内燃機関(２)に取り付けられた状態でその気筒列方向に見て、前記吸気通路(11〜14)はＣ字状に湾曲形成され、
   前記吸気通路(11〜14)の上部出口端(11ｂ〜14ｂ)に機関側フランジ(７)が設けられ、
   前記吸気通路(11〜14)の下部入口端(11ａ〜14ａ)に吸気集合室(８)が設けられるとともに、同吸気集合室(８)にスロットル側フランジ(９)が設けられ、
   前記機関側フランジ(７)と、前記スロットル側フランジ(９)とは、前記第１分割体(３)に一体成形され、かつ、同第１分割体(３)には、前記機関側フランジ(７)に隣接する前記吸気通路(12)を構成する吸気管底部(22ａ)と前記吸気集合室(８)の壁体側部(８ｄ)とを上下に連結するステー部(50,50')が、一体成形されたことを特徴とする樹脂製吸気マニホルドのステー構造。
2. 前記ステー部(50')の上端部(50ａ')は、前記機関側フランジ(７)に延設されて一体成形されたことを特徴とする請求項１記載の樹脂製吸気マニホルドのステー構造。
3. 前記ステー部(50,50')の下端部(50ｃ)は、前記吸気集合室(８)の壁体側部(８ｄ)を垂下し、同下端部(50ｃ)で前記ステー部(50)が前記多気筒内燃機関(２)に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂製吸気マニホルドのステー構造。

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