JP2012026278A - 吸気系部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】第１部材と第２部材の溶着部及び第３部材と第２部材の溶着部が重畳する場合であっても、吸気系部品内側に突出する溶着用鍔部を形成することなく、溶着の強度を安定することができ、且つ溶着時間の短縮を図ることができる吸気系部品を提供する。
【解決手段】互いに分割された第１部材，第２部材及び第３部材を加圧しつつ溶着させて形成される吸気系部品であって、前記第１部材と前記第２部材の溶着部及び前記第２部材と前記第３部材の溶着部が重畳して溶着される部位に前記第２部材と前記第１部材の溶着部と、前記第２部材と前記第３部材の溶着部の重畳を避けるように第１の治具受面が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも三部材に分割された第１部材，第２部材及び第３部材を互いに振動溶着によって溶着させて製造される樹脂製の吸気系部品に関する。
従来より、吸気系部品として、樹脂製インテークマニホールドでは、複数の分割体を振動溶着させて製造されることが行われていた。また、レゾネータ等のタンク室を一体的に形成すれば、別体でタンク室を形成する場合に比べて、製造工数やコストの観点から望ましい。
このように、溶着される複数の分割体によって形成され、タンク室を一体的に設けても製造工数・コストの上昇を抑えて製造することができる樹脂製インテークマニホールドとして、種々の構造が知られている。
特開２００４−３０８６０４号公報
特許文献１に記載されたインテークマニホールドは、第１ピースの外周縁に外方へ突出するように形成されて、第２ピースとの溶着用の外側溶着鍔部が配設され、第１ピースにおける第３ピースとの溶着用の部位が、第１ピースの第２ピースとの溶着時における外側溶着鍔部を支持する加圧治具との干渉を防止可能に、周壁部の内周面側に突出する内側溶着鍔部を備えている。
このように特許文献１に記載されたインテークマニホールドは、第１ピースと第３ピースとの溶着時、周壁部の内側溶着鍔部は、周壁部の内周側に配置される加圧治具によって、支持可能となって、その加圧治具は、スライドさせる必要のない簡便な構造で済み、溶着コストを増加させず、また、内側溶着鍔部を周壁部の内周側で強固に支持することができるので、溶着時間を不必要に長くしなくとも済み、溶着工数を増加させないようになっている。
また、他のインテークマニホールドでは、図６に示すように、ポートカバー１１０とポート１２０とを溶着した後、チャンバ１３０を溶着するように製造されている。このような構造によると、分岐管路１１２のタンク室１３１と連通する一端との反対端では、ポートカバー１１０とポート１２０との溶着部と、ポート１２０とチャンバ１３０との溶着部が重畳することから、ポート１２０とチャンバ１３０とを溶着する場合に加圧治具１４１とスライド治具１４２との距離Ｌを離して溶着を行う必要がある。このような溶着方法を採用している理由は、振動溶着による溶着において、ワークに加圧・振動を加える加圧治具１４１は、ワークの加圧方向に当接させる必要があり、スライド治具１４２のようにスライド構造を採用することができないので、加圧治具１４１とスライド治具１４２との距離Ｌを離さなければワークに加圧・振動を加えることができないためである。
上述した従来のインテークマニホールドの構成によると、特許文献１に記載されたインテークマニホールドは、内側溶着鍔部が分岐管路内に突出しているので、吸気管路の容積を十分に確保できず、また、内側溶着鍔部が吸気流体の円滑な流通を阻害するといった問題があった。
また、図６に記載したインテークマニホールドは、加圧治具１４１とスライド治具１４２との距離Ｌが離れているため、十分に溶着部に振動を加えることが難しく、溶着強度が安定せず、溶着時間が上昇するといった問題があった。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ポートとポートカバーの溶着部及びポートとチャンバの溶着部が重畳する場合であっても、分岐管路内に突出する内側溶着鍔部を形成することなく、溶着の強度を安定することができ、且つ溶着時間の短縮を図ることができる吸気系部品を提供することを目的とする。
本発明に係る吸気系部品は、互いに分割された第１部材，第２部材及び第３部材を加圧しつつ溶着させて形成される吸気系部品であって、前記第１部材と前記第２部材の溶着部及び前記第２部材と前記第３部材の溶着部が重畳して溶着される部位に前記第２部材と前記第１部材の溶着部と、前記第２部材と前記第３部材の溶着部の重畳を避けるように第１の治具受面が形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記第１部材が、前記分岐管溝を閉塞して分岐管路を形成するポートカバーであり、前記第２部材が、分岐管溝が形成されたポートであり、前記第３部材が、前記分岐管路の一端に連続すると共に、吸気流体を導入する吸気口を備えたタンク室が形成されたチャンバであり、前記吸気系部品がインテークマニホールドであると好適である。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記第１の治具受面は、前記ポートに形成されていると好適である。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記第１の治具受面は、前記分岐管溝の前記タンク室と連通する一端の反対端に形成されると共に、前記ポートと前記チャンバとの溶着面と平行に前記分岐管溝の外方に突出するリブが形成されると好適である。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記チャンバは第１のスライド治具受部が形成され、前記ポートと前記ポートカバーが溶着された後に前記第１のスライド治具受部と前記第１の治具受面とを振動溶着治具によって挟持することで溶着されると好適である。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記ポートは第２のスライド治具受部が形成され、前記ポートカバーは第２の治具受面が形成され、前記第２のスライド治具受部と前記第２の治具受面とを振動溶着治具によって挟持することで溶着されると好適である。
また、本発明に係る吸気系部品において、前記吸気系部品が、レゾネータであると好適である。
上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
本発明に係る吸気系部品は、互いに分割された第１部材，第２部材及び第３部材を加圧しつつ溶着させて形成される吸気系部品であって、前記第１部材と前記第２部材の溶着部及び前記第２部材と前記第３部材の溶着部が重畳して溶着される部位に前記第２部材と前記第１部材の溶着部と、前記第２部材と前記第３部材の溶着部の重畳を避けるように第１の治具受面が形成されているので、第２部材と第１部材を溶着した後であっても、加圧治具とスライド治具との距離が離れることがないため、十分に溶着部に振動を加えることができ、溶着強度を向上させることができ、溶着時間を短縮することができる吸気系部品を提供することができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、前記第１部材が、前記分岐管溝を閉塞して分岐管路を形成するポートカバーであり、前記第２部材が、分岐管溝が形成されたポートであり、前記第３部材が、前記分岐管路の一端に連続すると共に、吸気流体を導入する吸気口を備えたタンク室が形成されたチャンバであるため、吸気系部品をインテークマニホールドとして構成することができ、ポートカバー，ポート及びチャンバの溶着部が互いに重畳する場合であっても各溶着部に十分に振動を加えることができ、溶着強度を向上させることができ、溶着時間を短縮することができるインテークマニホールドを提供することができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、第１の治具受面がポートに形成されているので、ポートとポートカバーの溶着部とポートとチャンバとの溶着部の重畳を避ける位置に容易に第１の治具受面を形成することができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、第１の治具受面が分岐管溝のタンク室と連通する一端の反対端に形成されると共に、ポートとチャンバとの溶着面と平行に分岐管溝の外方に突出するリブが形成されているので、吸気系部品の外表面に加圧治具やスライド治具を当てることができ、振動溶着時に分岐管路の内周面を加圧治具やスライド治具で損傷することがなく、振動溶着時に異物が生じることがない吸気系部品を提供することができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、チャンバに第１のスライド治具受部が形成されているので、ポートとポートカバーの溶着後に容易にポートとチャンバとの溶着を行うことができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、ポートに第２のスライド治具受部が形成され、ポートカバーに第２の治具受面が形成されているので、容易にポートとポートカバーの溶着を行うことができる。
また、本発明に係る吸気系部品は、レゾネータとして形成されているので、第１部材，第２部材及び第３部材の溶着部が互いに重畳する場合であっても各溶着部に十分に振動を加えることができ、溶着強度を向上させることができ、溶着時間を短縮することができるレゾネータを提供することができる。
第１の実施形態に係る吸気系部品を説明するための平面図。 第１の実施形態に係る吸気系部品の構成を説明するための分解斜視図。 ポートカバーとポートとの溶着を説明するための図１におけるＡ−Ａ断面図。 ポートとチャンバとの溶着を説明するための図１におけるＡ−Ａ断面図。 第２の実施形態に係る吸気系部品の構成を説明するための断面図。 従来のインテークマニホールドの構造を説明するための図４と同様のＡ−Ａ断面図。
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る吸気系部品を説明するための平面図であり、図２は、本実施形態に係る吸気系部品の構成を説明するための分解斜視図であり、図３は、ポートカバーとポートとの溶着を説明するための図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図４は、ポートとチャンバとの溶着を説明するための図１におけるＡ−Ａ断面図である。なお、本実施形態の説明において、図２における紙面の上下方向を本実施形態における上下方向として定義する。
図１に示すように、本実施形態に係る吸気系部品は、インテークマニホールド１として構成されている。インテークマニホールド１は、吸気流体を導入する吸気口３２を備えたタンク室３１と、このタンク室３１に導入された吸気流体を内燃機関の各シリンダに分配する分岐管路１２を備えている。本実施形態に係るインテークマニホールド１は、直列四気筒の内燃機関に用いられるインテークマニホールドについて説明を行うため、分岐管路１２は内燃機関のシリンダと同数に四本形成されている。吸気口３２は、タンク室３１の端部に形成されたフランジ３４に開口して形成されており、インテークマニホールド１は、フランジ３４を介して図示しない吸気流体の制御を行うスロットルボディに取り付けられる。また、分岐管路１２のタンク室３１と連続する一端の反対端は、図示しない内燃機関に取り付けられるフランジ３５が形成されている。
次に、図２を参照して本実施形態に係るインテークマニホールド１の構造について説明を行う。図２に示すように、本実施形態に係るインテークマニホールド１は、分岐管溝２１が形成された第２部材としてのポート２０と、この分岐管溝２１を閉塞して分岐管路１２を形成する第１部材としてのポートカバー１０と、タンク室３１が形成されると共に、内燃機関に吸気流体を導入するための吐出口３６が形成された第３部材としてのチャンバ３０とから構成されている。
ポート２０は、上側に溶着されるポートカバー１０と下側から溶着されるチャンバ３０とに挟まれるように配置され、ポートカバー１０，ポート２０及びチャンバ３０は、上からこの順に重ね合わせて溶着される。また、ポートカバー１０，ポート２０及びチャンバ３０は、ポリアミド系樹脂やポリプロピレン系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂によって形成されており、各部材の溶着面に振動による摩擦熱を生じさせ、各部材を加圧治具やスライド治具によって加圧しつつ溶着させている。さらに、本実施形態に係るインテークマニホールド１は、分岐管路１２の吐出口３６側において、ポートカバー１０，ポート２０及びチャンバ３０の溶着部が上下方向に重畳するように形成されている。
ポートカバー１０は、分岐管溝２１の開口部を閉塞して分岐管路１２の上面を構成するように閉塞部１３が形成されている。また、ポートカバー１０の外周縁には、ポート２０と溶着するための第２の治具受面１１が形成されている。
ポート２０は、上述したようにタンク室３１と吐出口３６を連絡する分岐管溝２１が形成されている。また、分岐管溝２１の外周縁には、ポートカバー１０と溶着するための第２のスライド治具受部２３が形成されており、ポート２０の下端の外周縁には、チャンバ３０と溶着するための第１の治具受面２２が形成されている。さらに、第１の治具受面２２は、分岐管溝２１の吐出口３６側にポート２０とチャンバ３０の溶着面と平行に且つ分岐管溝２１の外方に突出するリブ２４が形成され、ポートカバー１０とポート２０の溶着部がポート２０とチャンバ３０の溶着部との重畳を避けるように形成されている。
チャンバ３０は、タンク室３１に連続する吸気口３２と、分岐管路１２と連続する吐出口３６が形成されている。また、タンク室３１及び吐出口３６の外周縁にはポート２０と溶着するための第１のスライド治具受部３３が形成されている。
このように、ポートカバー１０とポート２０は、第２の治具受面１１と第２のスライド治具受部２３とを振動溶着することによって互いに溶着され、ポート２０とチャンバ３０は、第１の治具受面２２と第１のスライド治具受部３３とを振動溶着することによって互いに溶着されている。
次に図３及び４を参照して本実施形態に係るインテークマニホールド１の製造方法について説明を行う。本実施形態に係るインテークマニホールド１は、まずポートカバー１０とポート２０が振動溶着によって溶着される。図３に示すように、ポートカバー１０の下端とポート２０の上端とを重ね合わせた状態で振動溶着が行われ、第２のスライド治具受部２３の下端をスライド治具４２によって支持し、第２の治具受面１１の上端から加圧治具４１によって加圧・振動を加えることで溶着が行われる。振動溶着は第２の治具受面１１に形成された溶着突起を振動による摩擦熱で溶解させ、加圧治具４１が第２の治具受面１１を第２のスライド治具受部２３に向けて加圧することで溶着が行われる。
ポートカバー１０とポート２０の溶着後、図４に示すようにポート２０とチャンバ３０の溶着が行われる。ポート２０の下端とチャンバ３０の上端とを重ね合わせた状態で振動溶着が行われ、第１のスライド治具受部３３の下端をスライド治具４２によって支持し、第１の治具受面２２の上端から加圧治具４１によって加圧・振動を加えることで溶着が行われる。このとき、上述したように、分岐管路１２の吐出口３６側は、ポートカバー１０とポート２０の溶着部とポート２０とチャンバ３０の溶着部とが上下方向に重畳しているため、加圧治具４１は第１の治具受面２２に形成されたリブ２４に当接することでポート２０とチャンバ３０との振動溶着を行っている。
以上説明したように、本実施形態に係るインテークマニホールド１は、ポートカバー１０とポート２０の溶着部とポート２０とチャンバ３０の溶着部とが重畳している位置では、第１の治具受面２２に形成されたリブ２４が各溶着部の重畳を避けるように突出して形成されているので、ポートカバー１０とポート２０の溶着後であっても、ポート２０とチャンバ３０の溶着部に十分な加圧及び振動を加えることができ、溶着強度の安定、溶着時間の短縮を実現することができる。
以上、第１の実施形態に係る吸気系部品としてインテークマニホールドを構成した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る吸気系部品はインテークマニホールドに限られない。そこで、次に吸気系部品をレゾネータとして構成した場合について説明を行う。
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る吸気系部品の構成を説明するための断面図である。なお、以下で説明する第２の実施形態に係る吸気系部品では、上述した第１の実施形態に係る吸気系部品と同一又は類似する部材について、同一符号を付してその説明を省略する場合がある。また、図５において示すように、紙面の幅方向を図面の左右方向と定義して以下の説明を行う。
図５に示すように、本実施形態に係る吸気系部品はレゾネータ１ａとして構成されている。レゾネータ１ａは、内燃機関の吸気系統に接続して使用するものであり、外気から空気を導入する際に生じる吸気音を低減するための部材である。このレゾネータ１ａは、外殻をなすハウジングを有しており、該ハウジングは、レゾネータ１ａの上半分をなす第３部材としてのカバー３０ａと、下半分をなす第２部材としてのケース２０ａと、ケース２０ａの下端を閉塞する第１部材としてのアンダーケース１０ａとからなっている。
ケース２０ａは、上側に溶着されるカバー３０ａと下側から溶着されるアンダーケース１０ａとに挟まれるように配置され、カバー３０ａ，ケース２０ａ及びアンダーケース１０ａは、上からこの順に重ね合わせて溶着される。また、カバー３０ａ，ケース２０ａ及びアンダーケース１０ａは、ポリアミド系樹脂やポリプロピレン系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂によって形成されており、各部材の溶着面に振動による摩擦熱を生じさせ、各部材を加圧治具やスライド治具によって加圧しつつ溶着させている。さらに、本実施形態に係るレゾネータ１ａは、左端側において、カバー３０ａ，ケース２０ａ及びアンダーケース１０ａの溶着部が上下方向に重畳するように形成されている。
カバー３０ａの下端に開口する開口部の外周縁には、ケース２０ａと溶着するための第１のスライド治具受部３３ａが形成されている。
ケース２０ａの上端の外周縁には、カバー３０ａと溶着するための第１の治具受面２２ａが形成されており、ケース２０ａの下端の外周縁には、アンダーケース１０ａと溶着するための第２のスライド治具受部２３ａが形成されている。さらに、第１の治具受面２２ａは、左端側に第１の治具受面２２ａと同一の方向に外方に突出するリブ２４ａが形成され、アンダーケース３０ａとケース２０ａの溶着部がケース２０１とカバー３０ａの溶着部との重畳を避けるように形成されている。
アンダーケース１０ａの上端の外周縁には、ケース２０ａと溶着するための第２の治具受面１１ａが形成されている。
このように、アンダーケース１０ａとケース２０ａは、第２の治具受面１１ａと第２のスライド治具受部２３ａとを振動溶着することによって互いに溶着され、ケース２０ａとカバー３０ａは、第１の治具受面２２ａと第１のスライド治具受部３３ａとを振動溶着することによって互いに溶着されている。
本実施形態に係るレゾネータ１ａは、アンダーケース１０ａとケース２０ａの溶着後、ケース２０ａとカバー３０ａの溶着が行われる。即ち、ケース２０ａの上端とカバー３０ａの下端とを重ね合わせた状態で振動溶着が行われ、第１のスライド治具受部３３ａの上端をスライド治具によって支持し、第１の治具受面２２ａの下端から加圧治具によって加圧・振動を加えることで溶着が行われる。このとき、上述したように、図６における左端側は、アンダーケース１０ａとケース２０ａの溶着部とケース２０ａとカバー３０ａの溶着部とが上下方向に重畳しているため、加圧治具は第１の治具受面２２ａに形成されたリブ２４ａに当接することでケース２０ａとカバー３０ａとの振動溶着を行っている。
以上説明したように、本実施形態に係るレゾネータ１ａは、アンダーケース１０ａとケース２０ａの溶着部とケース２０ａとカバー３０ａの溶着部とが重畳している位置では、第１の治具受面２２ａに形成されたリブ２４ａが各溶着部の重畳を避けるように突出して形成されているので、アンダーケース１０ａとケース２０ａの溶着後であっても、ケース２０ａとカバー３０ａの溶着部に十分な加圧及び振動を加えることができ、溶着強度の安定、溶着時間の短縮を実現することができる。
また、上述した第１の実施形態に係るインテークマニホールド１では、直列四気筒の内燃機関に適用されるインテークマニホールドについて説明したが、内燃機関の形式はこれに限られず例えば、直列六気筒の内燃機関に適用するために、分岐管路を６本形成しても構わない。このように、適用される内燃機関の形式に応じて分岐管路の形状や数を適宜増減しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１ インテークマニホールド， １０，１１０ ポートカバー， １１，１１ａ 第２の治具受面， １２，１１２ 分岐管路， １３ 閉塞部， ２０，１２０ ポート， ２１ 分岐管溝， ２２，２２ａ 第１の治具受面， ２３，２３ａ 第２のスライド治具受部， ２４，２４ａ リブ， ３０，１３０ チャンバ， ３１，１３１ タンク室， ３２ 吸気口， ３３，３３ａ 第１のスライド治具受部， ３４，３５ フランジ， ３６ 吐出口， ４１，１４１ 加圧治具， ４２，１４２ スライド治具， １ａ レゾネータ， １０ａ アンダーケース， ２０ａ ケース， ３０ａ カバー。

Claims (7)

  1. 互いに分割された第１部材，第２部材及び第３部材を加圧しつつ溶着させて形成される吸気系部品であって、
    前記第１部材と前記第２部材の溶着部及び前記第２部材と前記第３部材の溶着部が重畳して溶着される部位に前記第２部材と前記第１部材の溶着部と、前記第２部材と前記第３部材の溶着部の重畳を避けるように第１の治具受面が形成されていることを特徴とする吸気系部品。
  2. 請求項１に記載の吸気系部品において、
    前記第１部材が、前記分岐管溝を閉塞して分岐管路を形成するポートカバーであり、
    前記第２部材が、分岐管溝が形成されたポートであり、
    前記第３部材が、前記分岐管路の一端に連続すると共に、吸気流体を導入する吸気口を備えたタンク室が形成されたチャンバであり、
    前記吸気系部品がインテークマニホールドであることを特徴とする吸気系部品。
  3. 請求項２に記載の吸気系部品において、
    前記第１の治具受面は、前記ポートに形成されていることを特徴とする吸気系部品。
  4. 請求項３に記載の吸気系部品において、
    前記第１の治具受面は、前記分岐管溝の前記タンク室と連通する一端の反対端に形成されると共に、前記ポートと前記チャンバとの溶着面と平行に前記分岐管溝の外方に突出するリブが形成されることを特徴とする吸気系部品。
  5. 請求項４に記載の吸気系部品において、
    前記チャンバは第１のスライド治具受部が形成され、前記ポートと前記ポートカバーが溶着された後に前記第１のスライド治具受部と前記第１の治具受面とを振動溶着治具によって挟持することで溶着されることを特徴とする吸気系部品。
  6. 請求項５に記載の吸気系部品において、
    前記ポートは第２のスライド治具受部が形成され、前記ポートカバーは第２の治具受面が形成され、前記第２のスライド治具受部と前記第２の治具受面とを振動溶着治具によって挟持することで溶着されることを特徴とする吸気系部品。
  7. 請求項１に記載の吸気系部品において、
    前記吸気系部品が、レゾネータであることを特徴とする吸気系部品。
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