JP2014224481A - インテークマニホールドの製造方法及びインテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】成形時に生じた吸気管の反りや変形を是正して、寸法精度の悪化を抑制することができるインテークマニホールドの製造方法を提供する。
【解決手段】サージタンク１２から複数の吸気管１３を延出した合成樹脂製のインテークマニホールド１１の製造方法において、吸気管１３の先端部を構成する先端部材１６を治具３１上に位置決めした状態で、その先端部材１６と吸気管１３の本体部１３１とを振動溶着等により固着する。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車用エンジンの吸気系の一部を構成するインテークマニホールドの製造方法及びインテークマニホールドに関するものである。

従来、インテークマニホールドとしては、例えば図４に示すような構成が知られている。この従来構成は、水平対向エンジン用のものである。この従来構成においては、インテークマニホールド４１の全体が耐熱性の合成樹脂により形成され、中央部のサージタンク４２と、そのサージタンク４２の両側に湾曲状に延出された複数の吸気管４３とを備えている。インテークマニホールド４１のサージタンク４２及び吸気管４３は、上面を開口したメイン部４１１と、そのメイン部４１１の開口を塞ぐキャップ部４１２とから構成されている。そして、メイン部４１１及びキャップ部４１２を合成樹脂により成形するとともに、メイン部４１１の開口にキャップ部４１２を振動溶着等で固着することにより、サージタンク４２と複数の吸気管４３とを備えたインテークマニホールド４１が構成されている。

また、従来のインテークマニホールドとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成も提案されている。この従来構成においては、吸気管の先端部が吸気通路ブロックを介してエンジン本体上に装着されている。この場合、吸気管及び吸気通路ブロックの対向端部には、接続フランジがそれぞれ形成されている。そして、接続フランジ間にガスケットを介装した状態で、ボルトにより吸気管と吸気通路ブロックとが接続固定されている。

特開昭６２−９９６６５号公報

ところが、前記従来構成のインテークマニホールドにおいては、次のような問題があった。
図４に記載の従来構成においては、インテークマニホールド４１の全体が合成樹脂により形成されるとともに、サージタンク４２の両側に複数の吸気管４３が湾曲状に延出されているため、成形時に両側の吸気管４３の両端側が上方へ湾曲するように反りや変形が生じやすい。すなわち、図５に示すように、両側の吸気管４３の先端取付面４３１に反りＷが生じたり、図６に示すように、両側の吸気管４３間の寸法Ｌ１が規定寸法Ｌ２に対して狂いを生じたり、図７に示すように、両側の吸気管４３の先端取付面４３１間に段差Ｓが生じたりすることがあった。このような反りや変形は、サージタンク４２の両側の吸気管４３が長いほど生じやすい。しかも、インテークマニホールド４１のサージタンク４２及び吸気管４３をメイン部４１１とキャップ部４１２とから構成した場合、メイン部４１１の上面に開口が存在するため、そのメイン部４１１の成形時に、前記の反りや変形がさらに生じやすくなった。

また、成形時に吸気管４３に生じる反りや変形を低減するために、吸気管４３の反りによって延びる側の外面等に複数のリブを設けることも考えられる。しかしながら、このように吸気管４３にリブを設けた場合には、成形用の型の構造が複雑になるとともに、成形されたインテークマニホールドの構造も複雑になり、しかも、リブが駄肉になって重量が増したり、駄肉部分が厚くなって厚さの違いからひけが生じたりするおそれもあった。

一方、特許文献１に記載の従来構成には、水平対向エンジン用のインテークマニホールドの吸気管の先端部に吸気通路ブロックを接続した構成が示されている。ただし、この特許文献１においては、インテークマニホールドの材質の種類については、開示されていない。従って、前述した各種の問題点との関係は開示されていない。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、吸気管の先端部に対する先端部材の固着に際して、成形時に生じた吸気管の反りや変形による悪影響を抑制することができる合成樹脂製のインテークマニホールドの製造方法及びインテークマニホールドを提供することにある。

上記の目的を達成するために、このインテークマニホールドの製造方法は、サージタンクから複数の吸気管を延出した合成樹脂製のインテークマニホールドの製造方法において、前記吸気管の先端部を構成する先端部材を治具上に位置決めした状態で、その先端部材と吸気管の本体部とを固着することを特徴としている。

従って、この製造方法においては、成形時に吸気管の本体部に反りや変形が生じていても、その吸気管の本体部に対して先端部材を治具により位置決めした状態で精度良く固着することができる。

前記のインテークマニホールドの製造方法及びその製造方法によって製造されたインテークマニホールドによれば、吸気管の先端部に対する先端部材の固着に際して、成形時に生じた吸気管の反りや変形による悪影響を抑制することができるという効果を発揮する。

一実施形態のインテークマニホールドを示す正面図。 図１のインテークマニホールドにおける吸気管の先端部を拡大して示す部分断面図。 同インテークマニホールドの製造方法を示す正面図。 従来のインテークマニホールドを示す正面図。 図４のインテークマニホールドの製造に際して左右の取付面に反りが生じた状態を示す正面図。 同インテークマニホールドの製造に際して左右の吸気管の間隔寸法に狂いが生じた状態を示す正面図。 同インテークマニホールドの製造に際して左右の取付面間に段差が生じた状態を示す正面図。

以下、インテークマニホールドの製造方法及びインテークマニホールドの一実施形態を図面に従って説明する。まず、この製造方法によって製造される水平対向４気筒エンジンのインテークマニホールドの構成について説明する。なお、この実施形態においては、図１の左右方向をインテークマニホールドの左右方向とし、図１の紙面に対する奥行方向をインテークマニホールドの前後方向として説明する。

図１〜図３に示すこの実施形態のインテークマニホールド１１は、全体が例えばポリアミド樹脂等の耐熱性の合成樹脂により形成されている。
図１に示すように、インテークマニホールド１１の中央部には、サージタンク１２が設けられている。サージタンク１２の左右両側には、複数の吸気管１３が左右ほぼ対称状で下方に向かって湾曲するように延出されている。

図１及び図２に示すように、前記サージタンク１２の前面には、エアを取り入れるための接続口１４が形成されている。この接続口１４には、図示しないエアクリーナによって濾過されたエアをサージタンク１２内に送るための図示しないエアダクトが接続される。前記吸気管１３は、水平対向エンジン１５の両側の各一対の燃焼室と対応するように、左右各一対ずつ設けられている。そして、サージタンク１２内のエアが、各吸気管１３を介してエンジン１５の燃焼室に供給される。

図１に示すように、前記インテークマニホールド１１のサージタンク１２及び吸気管１３は、メイン部１１１とキャップ部１１２とに分割して構成されている。メイン部１１１は上面側が開口され、キャップ部１１２は下面側が開放されている。前記サージタンク１２の接続口１４は、メイン部１１１の前面に形成されている。そして、メイン部１１１の上部開口を塞ぐようにキャップ部１１２が振動溶着によって固着されることにより、前記サージタンク１２及び複数の吸気管１３が一体化されている。

図１及び図２に示すように、前記インテークマニホールド１１の各吸気管１３は、サージタンク１２から延出する本体部１３１と、吸気管１３の先端部を構成する先端部材１６とに分割して構成されている。先端部材１６は、ポリアミド樹脂等の耐熱性の合成樹脂により短い筒状をなすように形成されている。先端部材１６は、本体部１３１と同じ材質で、分子量も同等であることが好ましい。そして、後述するように、本体部１３１の先端に先端部材１６が振動溶着によって固着されることにより、所定長さの吸気管１３が形成されている。

図１及び図２に示すように、前記先端部材１６内には、隔壁１７が形成されている。そして、この隔壁１７によって、先端部材１６の内部にインテークマニホールド１１の左右外側の第１流路１８と内側の第２流路１９とが区画形成されている。この場合、第１流路１８の断面積が第２流路１９の断面積よりも大きくなるように設定されている。各先端部材１６の第１流路１８内には、流量調節バルブ２０がバルブシャフト２１を介して回動可能に配置されている。そして、図示しないアクチュエータによってバルブシャフト２１が回動されることにより、図２に実線及び鎖線で示すように、流量調節バルブ２０が第１流路１８を開放または閉鎖する位置に切換え配置される。これにより、吸気管１３を介してエンジン１５の燃焼室に供給されるエアの流量と流速とがエンジン負荷等に応じて調節される。

図２に示すように、前記先端部材１６の上端外周縁には、フランジ部２２が突出形成されている。そのフランジ部２２の上面には、溶着代となる突条２２１が形成されている。吸気管１３の本体部１３１の下端外周縁には、先端部材１６側のフランジ部２２と対応するフランジ部２３が突出形成されている。そのフランジ部２３の下面中央部には、先端部材１６側の突条２２１に接合可能な溶着代となる突条２３１が形成されている。フランジ部２３の下面の内周縁及び外周縁には、リブ２３２，２３３が突条２３１から間隔をおいた状態で形成されている。

そして、両フランジ部２２，２３の突条２２１，２３１が互いに接合された状態で、吸気管１３と先端部材１６との間に振動による相対移動が付与されることにより、突条２２１，２３１間に摩擦が生じて、その摩擦熱によってそれらの接合部が溶融されて固着されている。つまり、吸気管１３の本体部１３１の下端部と先端部材１６の上端部とが、溶着代としての突条２２１，２３１間において振動溶着により一体に固着されている。

図２に示すように、前記吸気管１３の先端部材１６の下端外周縁には、取付座２４が一体に形成されている。取付座２４には、複数のボルト挿通孔２４１が形成されている。そして、取付座２４上からボルト挿通孔２４１を介してエンジン１５のシリンダブロック１５１にボルト２５が螺合されることにより、インテークマニホールド１１がシリンダブロック１５１上に装着される。

次に、前記のように構成されたインテークマニホールドの製造方法について説明する。
このインテークマニホールド１１の製造に際しては、メイン部１１１、キャップ部１１２及び先端部材１６が合成樹脂により各別に成形される。そして、メイン部１１１の上部開口にキャップ部１１２が振動溶着によって固着されることにより、サージタンク１２及び吸気管１３の本体部１３１を備えたインテークマニホールド１１が形成される。その後、吸気管１３の本体部１３１の先端に先端部材１６が振動溶着によって固着されて、所定長さの吸気管１３が形成される。

すなわち、図３に示すように、先端部材１６が治具３１上の各位置決め凹部３１１に位置決めされた状態で、それらの先端部材１６上に吸気管１３の本体部１３１が接合配置される。そして、各吸気管１３の本体部１３１の湾曲部が押さえ部材３２により浮き上がらないように押圧されながら、振動溶着機の加振部３３によりサージタンク１２の部分に振動が付与されて、吸気管１３の本体部１３１に対して先端部材１６が溶着固定される。

この場合、前記メイン部１１１の成形時及びメイン部１１１に対するキャップ部１１２の振動溶着時には、サージタンク１２の両側に延出する吸気管１３の本体部１３１に反りや変形が生じやすい。ところが、吸気管１３の本体部１３１に反りや変形を生じていたとしても、その本体部１３１に対して先端部材１６が治具３１により位置決めされた状態で振動溶着されるため、エンジン１５のシリンダブロック１５１に対する所定の取付寸法精度を確保することができる。

すなわち、実施形態のインテークマニホールド１１は、吸気管１３の本体部１３１に先端部材１６を取り付けて吸気管１３を形成する構成であるため、本体部１３１の長さを先端部材１６の長さ分だけ短くできる。この場合、先端部材１６には、反りや変形の問題はほとんど生じない。また、本体部１３１は短いために、反りや変形の度合いが少ない。このため、吸気管１３全体として反りや変形が少ない高精度を確保できる。しかも、先端部材１６を治具３１で位置決めし、かつキャップ部１１２を押さえ部材３２で押さえながら振動溶着が行われるため、本体部１３１に反りや変形が生じていても、本体部１３１と先端部材１６との溶着を正確な位置関係を保つように行うことができる。

先端部材１６が溶着されたインテークマニホールド１１は、先端部材１６がエンジン１５のシリンダブロック１５１に接合されて、ボルト２５によって固定される。
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１） この実施形態においては、サージタンク１２から複数の吸気管１３を延出した合成樹脂製のインテークマニホールド１１の製造方法において、前記吸気管１３の先端部を構成する先端部材１６を治具３１上に位置決めした状態で、その先端部材１６と吸気管１３の本体部１３１とを固着している。

このため、この製造方法においては、成形時に吸気管１３の本体部１３１にたとえ反りや変形が生じていても、その吸気管１３の本体部１３１に対して先端部材１６を治具３１により位置決めした状態で固着することにより、高精度に溶着できる。よって、インテークマニホールド１１の成形にともなう寸法精度の悪化を抑制することができて、寸法精度の悪化によりエンジン性能の低下を招くおそれも防止することができる。

また、吸気管１３の先端部を別の先端部材１６で構成しているため、サージタンク１２から延出する吸気管１３の本体部１３１の延出量が短くなって、その本体部１３１に生じる反りや変形を低減することができる。従って、吸気管１３の外周に反りや変形を抑制するための複数のリブを設ける必要がないため、成形用の型構造を簡略化することができるとともに、成形されるインテークマニホールド１１の構造も簡単で、駄肉を少なくして、軽量化やひけの減少化を図ることができる。

（２） この実施形態においては、前記先端部材１６と本体部１３１とを振動溶着している。このため、吸気管１３の本体部１３１と先端部材１６とを接着剤やボルト等の別部材を用いることなく容易かつ堅固に固着することができる。

（３） この実施形態においては、前記吸気管１３及びサージタンク１２が、メイン部１１１とそのメイン部１１１の開口を塞ぐように固着されたキャップ部１１２とよりなる。このため、メイン部１１１上に開口が存在することで、そのメイン部１１１の成形時に反りや変形が生じやすくなったとしても、先端部材１６の存在によって吸気管１３の本体部１３１の反りや変形を少なくして高精度を確保できる。

（４） この実施形態においては、前記メイン部１１１に対してキャップ部１１２を振動溶着した後に、吸気管１３の本体部１３１に先端部材１６を振動溶着している。このように、メイン部１１１に対するキャップ部１１２の振動溶着の後に、吸気管１３の本体部１３１に対する先端部材１６の振動溶着を行っているため、メイン部１１１やキャップ部１１２に反りや変形が発生していても、その反りや変形に影響されることなく、吸気管１３の本体部１３１に先端部材１６を振動溶着することができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 吸気管１３の本体部１３１と先端部材１６とを、振動溶着とは異なった固着手段，例えば接着材を用いたり、ボルトを用いたりして固着すること。

・ インテークマニホールド１１のメイン部１１１とキャップ部１１２とを、振動溶着とは異なった固着手段，例えば接着材を用いたり、ボルトを用いたりして固着すること。
・ 先端部材１６内の隔壁１７及び流量調節バルブ２０を省略すること。

・ 前記実施形態を、水平対向エンジン以外の他のタイプのエンジン，例えばＶ型エンジン用のインテークマニホールドに変更すること。Ｖ型エンジン用のインテークマニホールドは、同エンジンの一対のバンク間に設けられる。

１１…インテークマニホールド、１１１…メイン部、１１２…キャップ部、１２…サージタンク、１３…吸気管、１３１…本体部、１６…先端部材、３１…治具、３３…振動溶着機の加振部。

Claims (6)

1. サージタンクから複数の吸気管を延出した合成樹脂製のインテークマニホールドの製造方法において、
   前記吸気管の先端部を構成する先端部材を治具上に位置決めした状態で、その先端部材と吸気管の本体部とを固着するインテークマニホールドの製造方法。
2. 前記先端部材と本体部とを振動溶着する請求項１に記載のインテークマニホールドの製造方法。
3. 前記インテークマニホールドは、複数の吸気管がサージタンクの両側に設けられている請求項１または２に記載のインテークマニホールドの製造方法。
4. 前記吸気管及びサージタンクは、メイン部とそのメイン部の開口を塞ぐキャップ部とよりなり、メイン部とキャップ部とを固着したことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のインテークマニホールドの製造方法。
5. 前記メイン部に対してキャップ部を振動溶着した後に、吸気管の本体部に先端部材を振動溶着する請求項４に記載のインテークマニホールドの製造方法。
6. サージタンクから複数の吸気管を延出した合成樹脂製のインテークマニホールドにおいて、
   請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたインテークマニホールド。