JP3824106B2

JP3824106B2 - 樹脂製インテークマニホールド

Info

Publication number: JP3824106B2
Application number: JP7990597A
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: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10274115A

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】
【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とともに必要部品点数の少ないよりシンプルでかつ断熱性及び防音性に優れたインテークマニホールドを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は断熱性、遮音性を満足するために樹脂製インテークマニホールドカバーの使用を検討した。そして、樹脂製インテークマニホールドカバーの設計の過程で、カバーとともにサージタンクを一体的に形成し、部品点数の削減を図るべく試行錯誤を重ねた。その結果、複数個の吸気パイプを一体的に固定するフランジ状固定板を仕切板として使用することにより容易にサージタンクと断熱及び遮音用の空間を形成できることに思い至り、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明の樹脂製インテークマニホールドは、サージタンクを形成する仕切板と該仕切板に固定され該仕切板の一方の面に開口し他面側より延びる複数の吸気パイプとからなるマニホールド部材と、該仕切板の周端部を一体的に内包し該仕切板の該開口側に該サージタンクを形成し、該仕切板の該他面側で複数の該吸気パイプを所定間隔を隔てる空間部を形成して覆い、該サージタンクおよび該マニホールド部材の延びる方向に二分した形状の一対の被接合樹脂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と、からなる。
【０００７】
本発明の樹脂製インテークマニホールドは、インテークマニホールドカバーを構成する一対の被接合樹脂成形体をマニホールド部材を内包するようにインサートして一体的に接合することにより、サージタンクと空間部が同時に形成され、部品点数の削減と製作工程の簡素化が達成される。
なお、インテークマニホールドカバーとともにマニホールド部材を樹脂製とすることにより両者の一体性がより高くなる。また、インテークマニホールドカバーはその内側に内面より突出し先端が吸気パイプの外周面に当接し吸気パイプの延びる方向に延びて前記空間部を複数の小空間に区画するリブを持つ構成とすることができる。これにより空間部をより小さい小空間に区画でき、空間部での空気の対流を阻止しより一層断熱性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂製インテークマニホールドは、マニホールド部材とインテークマニホールドカバーとからなる。マニホールド部材は、仕切板とこの仕切板に固定されこの仕切板の一方の面に開口し他面側より延びる複数の吸気パイプとから構成されている。
【０００９】
仕切板は複数の吸気パイプをそれらの一端側で一体的に固定する固定具として機能すると共にサージタンクを形成する隔壁としても機能する。従って仕切板は複数の吸気パイプを保持固定するのに必要な十分な強度を持つ必要がある。また、仕切板はサージタンクを形成する一部の隔壁となるため他の部材、ここではインテークマニホールドカバーと組み合わされる。従って、仕切板とインテークマニホールドカバーとの当接部分で確実な固定及び気密性を確保するため仕切板の当接部分となる周縁部には、シール性の高いゴム等のシール材を介在させるのが好ましい。
【００１０】
吸気パイプはインテークマニホールドの主要部品でサージタンクの空気をエンジンの各気筒に分配する。吸気パイプは従来のものをそのまま使用できる。特に樹脂製の吸気パイプは組み合わされるインテークマニホールドカバーが樹脂製であることもあり、一体化が容易である。なお、吸気パイプのエンジン側にも仕切板を設けることができる。このエンジン側の仕切板によりインテークマニホールドカバーで形成される空間部を区画すると共に、各吸気パイプをシリンダブロックの吸気口に固定する固定具として使用しても良い。
【００１１】
インテークマニホールドカバーは仕切板の周端部を一体的に内包し、この仕切板の開口側にサージタンクを形成し、この仕切板の他面側に複数の吸気パイプを所定間隔を隔てる空間部を形成して覆うものである。このカバーは形成されるサージタンクおよび内包して覆うマニホールド部材の延びる方向に二分した形状の一対の被接合樹脂成形体で構成されている。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を形成する。下流側は複数個の吸気パイプを一体的に連結するフランジ状仕切板で閉じる構造とすることができる。また、下流側の開口は各吸気パイプごとに開口を形成し、各パイプをそれぞれ覆う櫛歯状とすることができる。
【００１２】
このインテークマニホールドカバーはポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂等でで形成するのが好ましい。より高い耐熱性、強度を必要とする場合にはガラス繊維等の補強材の配合された繊維強化樹脂を選択することができる。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、プロピレンとエチレン等のオレフィンとの共重合体樹脂、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】
なお、樹脂のリサイクルを容易にするためマニホールド部材とインテークマニホールドカバーとは同じ樹脂あるいは同系統の樹脂で成形するのが好ましい。
また、一対の被接合樹脂成形体を溶着させるため、溶着部分はフランジ状とし、この部分を接合部分とするのが好ましい。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、溶着部分に作用する大きな力に耐えることが可能となる。
【００１４】
一対のこれら被接合樹脂成形体は、所定の形状に射出成形、ブロー成形等で形成できる。精密な成形体が得られる射出成形が好ましい。しかし、形状が単純なもの等ブロー成形で必要な精度の成形体が得られればブロー成形でも良い。
このインテークマニホールドカバーはその内側にその内面より突出し先端が吸気パイプの外周面に当接しかつ吸気パイプの延びる方向に延びて空間部を複数の小空間に区画するリブを持つように形成するのが好ましい。これにより空間部が小空間に分けられ、空間部における空気の対流が抑制され断熱性が向上する。また、吸気パイプか゜カバーで押さえられることになり吸気パイプの振動が抑制される。
【００１５】
一対の被接合樹脂成形体は一体的に接合される。この接合時にマニホールド部材が組み込まれ、その仕切板が内包される。接合には振動溶接を使用できる。また、他の溶着法、接着剤による接合等、公知の接合方法を採用できる。なお、形状が複雑な場合には、必要な部分を別途成形し、これらの被接合樹脂成形体に組み込むことができる。なお、マニホールド部材を組み込む際、カバーと当接する部分に接着剤を介在させて一体的に接合したり、あるいはシール材を介在させて当接部分の気密性を高めることもできる。
【００１６】
【作用】
本発明の樹脂製インテークマニホールドは、マニホールド部材の複数の吸気パイプを一体的に固定する仕切板をサージタンクの隔壁として利用している。そして、インテークマニホールドカバーを構成する一対の被接合樹脂成形体でこの仕切板を内包するようにマニホールド部材をインサートして一体的に接合した構成としている。これにより仕切板の一方の側にサージタンクを形成し、他方の側に複数の吸気パイプを収納する空間部を形成して部品点数の削減と製作工程の簡素化を達成している。
【００１７】
そして、吸気パイプはインテークマニホールドカバーの空間部に収納されているためエンジンルーム内の高温に晒されることがない。このため吸気パイプの加熱によるエンジン出力の低下が防止される。
【００１８】
【実施例】
本発明の樹脂製インテークマニホールドの全体斜視図を図１に、樹脂製インテークマニホールドを構成するマニホールド部材およびインテークマニホールドカバー２を一部組み込んだ分解斜視図を図２に示す。なお、図２はインテークマニホールドカバー２を構成する一対の第１被接合成形体２１及び第２被接合成形体２２とともに第１被接合成形体にマニホールド部材１を組み付けた展開斜視図として示した。また、図１のＡ−Ａ矢視断面図を図３に示す。
【００１９】
マニホールド部材１は図２に明らかなように、４本の吸気パイプ１１と上流側仕切板１２と下流側仕切板１３とからなる。上流側仕切板１２は４本の吸気パイプ１１の上流側端部を一体的に固定している。各吸気パイプ１１の上流側の開口は上流側仕切板１２の反対側に開口している。また、下流側仕切板１３はその要部断面を拡大して図４に示すように、４本の吸気パイプ１１の下流側端部をシール部材１３１を介して固定している。そして各吸気パイプ１１の下流側の開口は下流側仕切板１３の反対側に開口している。マニホールド部材１を構成する４本の吸気パイプ１１、上流側仕切板１２はそれぞれナイロン６で作られ、一体的に接合して製造されたものである。なお、下流側仕切板１３は別途ナイロン６で作られ、そこに吸気パイプの下流側端部が挿入されて保持固定される。
【００２０】
インテークマニホールドカバー２は、図２に示すように、第１被接合成形体２１及と第２被接合成形体２２とで構成されている。第１被接合成形体２１は、上流側よりサージタンク部２１１、カバー部２１２及びフランジ部２１３とから形成されている。
サージタンク部２１１はその内部にサージタンク空間２１１ａを形成するもので、その上流側にはエアクリーナに連通する開口２１１ｂを持つフランジ状固定部２１１ｄが一体的に形成されている。
【００２１】
フランジ部２１３はシリンダブロック（図示せず）の吸気口側にガスケット（図示せず）を介して固定される部分で、フランジ状の被固定部２１３ａとこの被固定部２１３ａの一方の面に形成された４個の筒部２１３ｂとからなる。この筒部２１３ｂの端面にはマニホールド部材１の下流側仕切板１３が装着される凹部が形成されかつこの凹部に下流側仕切板１３に開口する吸気パイプ１１の開口と一致して連通するシリンダ孔が開口している。さらにこの凹部の外周部分の一部に溶着部分２１ｄが形成されている。なお、筒部２１３ｂの端面に形成された凹部と下流側仕切板１３とは接着剤で固定しても、予め下流側仕切板１３をフランジ部１３にインサート成形しておいても良い。
【００２２】
カバー部２１２はサージタンク部２１１とフランジ部２１３とを連結し４本の吸気パイプ１１を収納する空間部２１ａを区画するとともにこれら４本の吸気パイプ１１を一方の側より覆う。このカバー部２１２の内面には吸気パイプ１１の外周面に当接し空間部２１ａを小空間に区画する突条２１２ａと第２被接合成形体２２と当接して空間部２１ａを小空間に区画する連結部２１２ｂをもつ。
【００２３】
また、サージタンク部２１１とカバー部２１２の境界部分の内面にはマニホールド部材１の上流側仕切板１２の外周部分が装着される係合溝２１ｃが形成されている。また、第１被接合成形体の内面側の端部には端部を一周するフランジ状の溶着部２１ｂが形成されている。溶着部２１ｂについては後で詳説する。
第２被接合成形体２２は第１被接合体２１のサージタンク部２１１に対向してサージタンク空間２１１ａを区画するサージタンク部２２１と、第１被接合体２１のカバー部２１２に対向して４本の吸気パイプ１１を収納する空間部２１ａを区画するとともにこれら４本の吸気パイプ１１を他方の側より覆うカバー部２２２を持つ。このカバー部２２２も他方のカバー部２１２と同様に吸気パイプ１１の外周面に当接し空間部２１ａを小空間に区画する突条２２２ａと第２被接合成形体２２と当接して空間部２１ａを小空間に区画する連結部２２２ｂをもつ。
【００２４】
また、第２被接合成形体２２は、第１被接合体２１と同様に、サージタンク部２２１とカバー部２２２の境界部分の内面にはマニホールド部材１の上流側仕切板１２の外周部分が装着される係合溝（図示せず）をもち、第２被接合成形体２２の内面側の端部には端部を一周する溶着部２２ｂをもつ。
第１被接合成形体２１および第２被接合成形体２２のそれぞれの溶着部２１ｂおよび２２ｂはそれらの拡大断面図を図５に示すように、両者が互いに対向して当接するように形成されている。第１被接合成形体２１の溶着部２１ｂはその内面側の中央に断面方形の突条２１ｃをもつ。また、この突条２１ｃと背向する外面側に振動溶着機（図示せず）の一方の振動端子が装着される装着溝２１ｄをもつ。
【００２５】
第２被接合成形体２２の溶着部２２ｂは、突条２１ｃに対向する低い突条２２ｃとこの突条２２ｃと間隔を隔てた幅方向の両端側に高い一対の薄壁２２ｅを内面側に、そして他方の振動端子が装着される装着溝２２ｄをもつ。図５から明らかなように、薄壁２２ｅの高さは突条２１ｃと突条２２ｃを加えた高さより僅かに低く形成され、かつ薄壁２２ｅと当接している突条２１ｃおよび突条２２ｃの間には空間２２ｆが形成されている。
【００２６】
これら一対の溶着部２１ｂ、２２ｂはそれらの装着溝２１ｄ、２２ｄに振動溶着機の振動端子が装着され、振動端子により所定の押圧力が付加されるとともに相対振動が付加される。そして一対の突条２１ｃ、２２ｃはそれら表面で擦り合わされその摩擦熱で表面部分が溶融する。溶融に伴い、振動端子の押圧力で溶着部２１ｂ、２２ｂは互いにより接近し、溶融した部分が空間２２ｆに押し出される。この状態で振動の付加が止められ、一対の突条２１ｃ、２２ｃは押圧付加された状態で冷却固化し、両者が一体的に接合される。
【００２７】
これによりインテークマニホールドカバー２が形成され、その内部に空間部２１ａ、サージタンク空間２１１ａが形成され、空間部２１ａにマニホールド部材１が収納固定される。
本実施例ではインテークマニホールドカバー２を構成する第１被接合成形体２１および第２被接合成形体２２はナイロン６樹脂を射出成形することにより成形された。しかし、ナイロン６樹脂以外の樹脂で形成しても、また、真空成形等の他の成形方法で成形することもできる。
【００２８】
本実施例の樹脂製インテークマニホールドは、インテークマニホールドカバー２を構成する第１被接合成形体２１および第２被接合成形体２２の２部品でマニホールド部材１を収納する空間部２１ａとサージタンク空間２１１ａを形成でき、部品点数を最小点数に抑えている。また、インテークマニホールドカバー２の内面に突条２１２ａ、２２２ａおよび連結部２１２ｂ、２２２ｂを設けることにより空間部２１ａが小空間に区画され、空間部２１ａにおける空気の対流が抑制されそれだけ断熱性が向上する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の樹脂製インテークマニホールドは少ない部品点数でサージタンクおよび吸気パイプを被覆するカバーを得ることが可能となる。このため製造が容易であるとともに吸気パイプの断熱性にも優れたものとなっている。
【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の全体斜視図を示す。
【図２】実施例の第１被接合成形体、第２被接合成形体及びマニホールド部材の展開斜視図を示す。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図を示す。
【図４】吸気パイプと下流側仕切板との結合状態を示す拡大断面図を示す。
【図５】溶着部の拡大断面図を示す。
【符号の説明】
１…マニホールド部材２…インテークマニホールドカバー
１１…吸気パイプ１２…上流側仕切板１３…下流側仕切板
２１…第１被接合成形体２２…第２被接合成形体
２１１、２２１…サージタンク部２１２、２２２…カバー部
２１３、２２３…フランジ部２１３２１ｂ、２２ｂ…溶着部
２１ａ…空間部２１１ａ…サージタンク空間

Claims

サージタンクを形成する仕切板と該仕切板に固定され該仕切板の一方の面に開口し他面側より延びる複数の吸気パイプとからなるマニホールド部材と、
該仕切板の周端部を一体的に内包し該仕切板の該開口側に該サージタンクを形成し、該仕切板の該他面側で複数の該吸気パイプを所定間隔を隔てる空間部を形成して覆い、該サージタンクおよび該マニホールド部材の延びる方向に二分した形状の一対の被接合樹脂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と、
からなることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
前記マニホールド部材は樹脂製である請求項１記載の樹脂製インテークマニホールド。
前記インテークマニホールドカバーはその内側にその内面より突出し先端が前記吸気パイプの外周面に当接し該吸気パイプの延びる方向に延びて前記空間部を複数の小空間に区画するリブを持つ請求項１記載の樹脂製インテークマニホールド。
前記サージタンクを形成する前記仕切板と反対側の複数の前記吸気パイプには下流側仕切板が設けられ、該下流側仕切板は前記インテークマニホールドカバーに一体的に固定されている請求項１記載の樹脂製インテークマニホールド。