JP3815520B2

JP3815520B2 - インテークマニホールドカバー

Info

Publication number: JP3815520B2
Application number: JP7990697A
Authority: JP
Inventors: 等木野; 条治春日井; 俊吉須崎; 尽生石戸谷
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10274116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気系を構成するインテークマニホールドを被覆するインテークマニホールドカバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの燃焼室に導入される空気の温度が高くなるとエンジン出力が低下する。このためエンジンの吸気系を構成するインテークマニホールドもエンジン室内の熱により加熱されないものが好ましい。従来、インテークマニホールドがエンジン室内で加熱されこれによりその中を流れる空気が加熱されるのを防ぐために、インテークマニホールド冷却ダクトを設け、冷たい外気をこのダクトにより導入し、インテークマニホールドの外周面に吹き付けて冷却することがなされていた。
【０００３】
また、発明協会公開技報（公技番号８９−６２８４）に見られるように、サージタンク及びインテークマニホールドの空気室及び空気通路内に挿入サージタンク及び挿入インテークマニホールドを挿入し、両者間に空気層を介在させた二重構造とし、形成された空気層で断熱を図りエンジンルームの熱を遮断している。ダクトを設ける方法では、インテークマニホールドの全外周面に外気を当てるのが難しく、断熱が十分でない。また、挿入インテークマニホールドを用いる方法、挿入作業が難しく、確実な空気層の形成が困難であるという問題がある。
【０００４】
さらに、従来のダクト方法及び挿入方法のものは防音性に乏しく、インテークマにホールドを通る空気により伝搬された騒音がエンジンルーム内に漏れ出すという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、インテークマニホールドのより一層の高断熱性及び防音性を図るため、より断熱性及び防音性に優れたインテークマニホールドカバーを提供することを課題とする。
【０００６】
すなわち、本発明のインテークマニホールドカバーは、インテークマニホールド全体を覆い複数に分割した形状の一組の被接合成形体を溶接して一体化したインテークマニホールドカバーであって、一組の該被接合成形体は、オレフィン系樹脂を主成分とする引張弾性率が１０００〜３，０００ＭＰａの表側層と、オレフィン系樹脂を主成分とする発泡体で構成されている発泡中間層と、オレフィン系樹脂を主成分とする引張強度が３〜２０ＭＰａの裏側層と、から構成される合成樹脂シート基材を空圧成形により成形され、該合成樹脂シート基材の周縁部をフランジ状として、互いに対向する一対の該フランジ状周縁部を低剛性の前記裏側層で溶着一体化することを特徴とする。
【０００７】
本発明のインテークマニホールドカバーは、発泡層を備えているためインテークマニホールドカバー自体の断熱性及び吸音性が高い。このためインテークマニホールドとこのカバーの間に形成される空気層による断熱及び遮音に加え、二重に断熱及び防音されることになる。そしてこのインテークマニホールドカバーは空圧成形で成形したものであるため発泡層に大きな押圧力が作用せず、発泡層が維持されて成形できる。
【０００８】
本発明のインテークマニホールドカバーを発泡層を含めオレフィン系樹脂で成形することにより容易にリサイクルが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のインテークマニホールドカバーは、インテークマニホールド全体を覆い複数に分割した形状の一組の被接合成形体を溶接して一体化したものでる。カバー自体が両端に開口を持つ大きな筒状をなす。上流側の開口はインテークマニホールドの上流側になるサージタンクにより閉じられる構造とすることができる。また、下流側の開口も複数個のポートを一体的に連結するフランジ状被固定部材で閉じる構造とすることができる。また、下流側の開口はここのポートごとに開口を形成し、各ポートをそれぞれ覆う櫛歯状とすることができる。
【００１０】
さらに、インテークマニホールドと共にサージタンクを覆うものでも良い。なお、このインテークマニホールドカバーはインテークマニホールドの外周面から所定間隔を隔てて覆うもので両者間に所定の空間を形成するものとするのが好ましい。
このインテークマニホールドカバーを構成する一組の被接合成形体は、発泡層を有する合成樹脂シート基材を空圧成形により成形したものである。この一組の被接合成形体は、目的とするインテークマニホールドカバーを軸方向に二分した形状の一対のものとすることができる。一対の被接合成形体は中央にインテークマニホールドを配置した状態でこのマニホールドを覆い内部にこのマニホールドを収納するように閉じ、両者を一体的に溶接して形成される。
【００１１】
空圧成形とは、真空成形とか圧空成形として知られている成形方法で、加熱されて軟化した樹脂シート基材の両側に作用する空気圧の差、すなわち、空圧により型面に樹脂シート基材を押しつけ、あるいは減圧により型面に基材を引きつけ、型面に沿った形状に成形する方法である。この空圧成形では樹脂シート基材に作用する力は樹脂シート基材を変形させるに必用な比較的小さな力で良いため発泡樹脂シートもその発泡構造を破壊することなく成形できる利点がある。
【００１２】
本発明のインテークマニホールドカバーはオレフィン系樹脂で形成するのが好ましい。オレフィン系樹脂は、結晶性で剛性及び耐熱性の高いポリプロピレン樹脂、結晶性の高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エラストマーとして知られているエチレンープロピレン樹脂、これら結晶性オレフィンと各種ゴムとの混合物であるＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）等が知られ、高い剛性を持つものから低い剛性を持つものまで任意に選択できる。
【００１３】
オレフィン系樹脂は容易にオレフィン系樹脂同士でブレンド可能で、所定の特性を付与するために広い範囲でブレンドされている。このためオレフィン系樹脂で作られたインテークマニホールドカバーを構成する中実層及び発泡層にそれぞれ異なったオレフィン系樹脂を用い、リサイクル時に２者が混合されても、オレフィン系樹脂として再利用できる。このためリサイクルが極めて容易である。
【００１４】
なお、本発明のインテークマニホールドカバーは、表側層及び裏側層を中実層とし中間に発泡層を持つ３層積層構造を持つ成形体とするのが好ましい。この３層積層構造の成形体は中間に発泡層を持つ３層積層構造のシート基材を圧空成形することにより得られる。
インテークマニホールドカバーの表側層は型面に当接して型成形される層である。表側層の表面にしぼ加工等の装飾を施すことも型面に装飾を形成することにより可能となる。この表側層を形成する樹脂としてはその表側層に必要な特性を持つ樹脂を選択する必用がある。剛性とか硬さを必用とする場合にはポリプロピレンあるいはポリプロピレンを多量に含む樹脂を選択するのが好ましい。
【００１５】
中間層を構成する発泡層は架橋したオレフィン樹脂発泡体とするのが好ましい。架橋により耐熱性が向上し、空圧成形性が向上する。裏側層を形成する樹脂もその期待される特性により選択される。例えば、裏側面が溶着される場合には溶着性の優れたエラストマーを含む、表側層の樹脂に対してより低い剛性を持つオレフィン樹脂とするのが好ましい。インテークマニホールドカバーが軽量でしかも高い曲げ剛性を求められる場合には、表側層及び裏側層の少なくとも一方、好ましくは両層を比較的薄いものとするのが好ましい。具体的には成形体の状態で表側層及び裏側層は０．１〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
【００１６】
自動車のエンジンルーム内で使用されるインテークマニホールドカバーは、剛性及び耐熱性の高いポリプロピレンを表側層の樹脂に使用するのが好ましい。そして一対の被接合成形体を各被接合成形体の裏側面で溶着して一体化するには裏側層を形成する樹脂として溶着の容易な低剛性のオレフィン樹脂を用いるのが好ましい。具体的には、表側層を形成する樹脂は引張弾性率が１０００〜３，０００ＭＰａであり、裏側層を形成する樹脂は引張強度が３〜２０ＭＰａとするのが好ましい。表側層が１０００ＭＰａ以下では製品の剛性が不足するようになり、３０００ＭＰａ以上では真空成形に賦形性が悪く加工性に劣る。また、裏側層の硬度が３ＭＰａ以下では真空成形の延伸時に破断しやすく、２０ＭＰａ以上では賦形性が悪く加工性に劣る。
【００１７】
また、一組の被接合成形体を溶着させるため、溶着部分はフランジ状とし、溶着の容易な低剛性の裏側層を当接するように、この部分を接合部分とするのが好ましい。一組の接合成形体に被固定部が必要なときには、その被固定部を溶着部分に設けるようにするのが好ましい。溶着部分は一対の被接合成形体の各成形体が積層して一体化して接合されているため、厚さも２倍となりその部分の強度もそれだけ高く、被固定部に作用する大きな力に耐えることが可能となる。
【００１８】
【作用】
本発明のインテークマニホールドカバーは、発泡層を持つ積層構造を持つ。発泡層が優れた断熱性をもたらす。また、発泡層は吸音特性に優れ、表側層、裏側層等の中実層が遮音性を担保する。このため本発明のインテークマニホールドカバーは断熱性、防音特性に優れている。このインテークマニホールドカバーをオレフィン系樹脂で作ることによりリサイクル性に優れたものとなる。
【００１９】
さらに、中間層として発泡層を持つためより一層軽量となる。
【００２０】
【実施例】
本発明のインテークマニホールドカバー１を取り付けたインテークマニホールド２の斜視図を図１に、インテークマニホールドカバー１を構成する一対の第１被接合成形体１１、第２被接合成形体１２およびインテークマニホールド２をそれぞれ分離した各部分の斜視図を図２に、インテークマニホールドカバー１を取り付けたインテークマニホールド２の一部断面の断面拡大図を図３に示す。
【００２１】
このインテークマニホールドカバー１が覆うインテークマニホールド２は図２から明らかなように、サージタンク２１と、このサージタンク２１に一端が固定された４本のパイプ状ポート２２と、ポート２２の他端を一体的に固定するフランジ２３とから構成されている。このインテークマニホールド２を構成するサージタンク２１、ポート２２およびフランジ２３はいずれもポリアミド樹脂で形成されている。
【００２２】
インテークマニホールドカバー１はインテークマニホールド２の延びる方向に二分した形状の一対の第１被接合成形体１１、第２被接合成形体１２で構成されている。いずれの被接合成形体１１、１２も、図３の断面図から明らかなように、３層積層樹脂シート基材を用いて真空成形で成形したものである。この３層積層シート基材は表側層１０１と発泡層１０２及び裏側層１０３とからなる。
【００２３】
表側層１０１は厚さ１．０ｍｍのポリプロピレン樹脂（以下、ＰＰと称する、引張弾性率：１７６０ＭＰａ）で構成され、発泡層１０２は厚３．０ｍｍのＰＰを主成分とした樹脂（見かけ比重０．０６６、引張強度１．４ＭＰａ、発泡倍率１５倍）で構成され、裏側層１０３は厚さ０．３５ｍｍのゴム変成ＰＰ（引張強度０．８ＭＰａ、硬さ：ＪＩＳＡ硬度８６（ＪＩＳＫ６３０１の７０〜９５の範囲にある））で構成されている。なお、発泡層１０２として用いた発泡樹脂は架橋した架橋発泡樹脂である。
【００２４】
この３層積層樹脂は、あらかじめ所定厚さにスライスもしくはＴダイにて形成した発泡層１０２の上面及び下面にカレンダー成形した溶融状態の表側層１０１および裏側層１０３を重ね合わせて一体的に接合して製造した。
次にこの３層積層樹脂シート基材の両面より熱板ヒータまたは加熱炉でその表面温度が１５０〜１８０℃になるまで加熱し、通常の真空成形で成形型面に真空圧で引き付け、その状態で冷却硬化して成形した。その後周縁部分をトリミングして所定形状の被接合体とした。
【００２５】
本実施例ではインテークマニホールド２の上流側から下流側えのながれにほぼ沿って二分した第１被接合体１１と第２被接合体１２との２種類の被接合体を作った。第１被接合成形体１１及び第２被接合成形体１２はいずれもそれらの側部周縁部分がフランジ状に突出した溶着部分１１１、１２１を持つ。これらの溶着部分１１１、１２１はそれぞれ対向して当接するようになっている。
【００２６】
次にこれら第１被接合成形体１１及び第２被接合成形体１２をそれぞれ１８０〜２００℃に加熱された熱板状に置き、溶着部分１１１、１２１のそれぞれの当接面を熱板に３０秒間押し付けて、加熱した。そして直ちにインテークノニホールド２を両側から挟むようにして覆うとともに溶着部分１１１、１２１どうしを当接し、２．０kg/cm²の加圧力で２０秒間押し付けて両者を融着させ、その状態で冷却固化して溶着を完了した。これによりインテークマニホールド２を覆う本実施例のインテークマニホールドカバーを製作した。
【００２７】
次にこのインテークマニホールドカバーの遮音性及び吸音性を調べた。このインテークマニホールドカバーは金属板で作られたものより吸音性に優れ遮音性に欠けるものであった。また、本実施例のインテークマニホールドカバーは射出成形で作られた一層構造のポリプロピレン製のものより吸音性で優れ、ポリプロピレン発泡シート基材を真空成形したものより遮音性で優れていた。
【００２８】
さらに本実施例のインテークマニホールドカバーを１１０℃、３時間の加熱室に入れ、その形状保持性を調べた。本実施例のインテークマニホールドカバーはこの加熱試験に耐え変形等の問題は発生しなかった。さらに室温でこのインテークマニホールドカバーを開口部より引張速度５０mm/minで第１被接合体２と第２被接合体３とを引き離す引き裂き試験を行った。これによりこのインテークマニホールドカバーは発泡層の部分で破断したが溶着部分２１、３１での剥離は生ぜず、溶着が確実になされていることが明らかになった。
【００２９】
なお、参考までに本実施例で使用したのと同じ３層積層樹脂シート基材を用い、裏側層１０３を型面に押し付ける方法で実施例と同じインテークマニホールドカバーを製作した。これにより表側層が曲げ弾性率の低い樹脂で形成され、溶着される裏側層に曲げ弾性率が高い樹脂となるインテークマニホールドカバーを得た。この比較例のインテークマニホールドカバーは前記した引き裂き試験で溶着部分の剥離が生じ、溶着に問題があるのがわかった。また、これらの表裏を反転させた基材を実施例と同じ方法でインテークマニホールドカバーを製作したが、耐傷付性に劣ることがわかった。
【００３０】
さらに本実施例の表側層を構成する高い曲げ弾性率を持つ樹脂で、表側層及び裏側層をともに形成した３層積層樹脂シート基材を作り、このシート基材を用いて本実施例と同様にしてインテークマニホールドカバーを製作した。このインテークマニホールドカバーは引き裂き試験で溶着部分の剥離が生じ溶着に問題があった。さらに本実施例の裏側層を構成する低い曲げ弾性率を持つ樹脂で表側層及び裏側層をともに形成した３層積層樹脂シート基材を作り、このシート基材を用いて本実施例と同様にしてインテークマニホールドカバーを製作した。このインテークマニホールドカバーは１１０℃、３時間の加熱に耐えることができず変形した。
【００３１】
これらの比較例より表側層に曲げ弾性率の高いオレフィン樹脂を用い、裏側層に曲げ弾性率の低いオレフィン樹脂を用いることにより、耐熱性が高区かつ溶着性の優れたインテークマニホールドカバーが得られることが明らかとなった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の空圧成形されたインテークマニホールドカバーは中間に発泡層を持つため断熱性および吸音性に優れかつ表側層及び裏側層の中実層のために遮音性にも優れている。しかも積層された３層がいずれもオレフィン系樹脂で構成されているため、一体として溶融することにより成形用樹脂として再使用でき、リサイクル性に優れている。また、表側層に曲げ弾性率の高い樹脂、裏側層に曲げ弾性率の低い樹脂を用いることにより、優れた耐熱性と優れた溶着性を持つインテークマニホールドカバーとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のインテークマニホールドカバーを組み付けたインテークマニホールドの斜視図である。
【図２】本発明の実施例のインテークマニホールドカバーを構成する第１被接合成形体及び第２被接合成形体並びにインテークマニホールドの組み付け前の斜視図である。
【図３】インテークマニホールドカバーを取り付けたインテークマニホールドの一部断面の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…インテークマニホールドカバー
２…インテークマニホールド１１…第１被接合成形体
１２…第２被接合成形体２１…サージタンク２２…ポート
２３…フランジ１０１…表側層１０２…発泡層
１０３…裏側層１１１、１２１…溶着部分

Claims

インテークマニホールド全体を覆い複数に分割した形状の一組の被接合成形体を溶接して一体化したインテークマニホールドカバーであって、
一組の該被接合成形体は、オレフィン系樹脂を主成分とする引張弾性率が１０００〜３，０００ＭＰａの表側層と、オレフィン系樹脂を主成分とする発泡体で構成されている発泡中間層と、オレフィン系樹脂を主成分とする引張強度が３〜２０ＭＰａの裏側層と、から構成される合成樹脂シート基材を空圧成形により成形され、該合成樹脂シート基材の周縁部をフランジ状として、互いに対向する一対の該フランジ状周縁部を低剛性の前記裏側層で溶着一体化することを特徴とするインテークマニホールドカバー。
前記発泡体は架橋された架橋発泡体である請求項１記載のインテークマニホールドカバー。