JP3964690B2

JP3964690B2 - 内燃機関の合成樹脂製マニホルド

Info

Publication number: JP3964690B2
Application number: JP2002034995A
Authority: JP
Inventors: 伸次高橋; 新介北林; 清英堀井
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: JP2003239816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関の吸気マニホルドとして用いられる合成樹脂製マニホルドに関し、特に、ブローバイガス等のガスを各ブランチ通路に分配するための分配通路を一体に備えた合成樹脂製マニホルドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、内燃機関の吸気マニホルドは、軽量化や低コスト化のために、従前の金属製のものに代えて合成樹脂製のものが採用される傾向にある。この合成樹脂製マニホルドの一例として、例えば実開平６−７３３６８号公報に記載されているように、複数のブランチ部を有するマニホルドを、半割状に２つの部材に分割して、それぞれ射出成形等により金型成形し、かつ振動溶着（摩擦溶着とも呼ばれる）によって互いに接合するようにした構成のものが知られている。
【０００３】
また、内燃機関のブローバイガス処理装置の一部として、内燃機関の吸気系において、ブローバイガスをいわゆるＰＣＶバルブを介してスロットル上流側の例えば吸気コレクタ内に導入することが知られている。そして、このブローバイガスを各気筒により均一に分配するために、吸気マニホルドに気筒列方向に沿った分配通路を設け、この分配通路から各ブランチ通路にそれぞれブローバイガスを導入する構成が採用される場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような合成樹脂製マニホルドにおいて、例えばブローバイガスのための分配通路を設けるには、一般にマニホルドとは別の金属管などによって分配通路を構成する必要があり、構成の複雑化や部品点数の増加を招く。
【０００５】
一方、マニホルドと一体に分配通路を形成しつつ該分配通路を含むマニホルド全体を樹脂化するためには、合成樹脂製マニホルドの外側に更に分配通路用の細長い合成樹脂製の蓋部材を接合するようにし、両者間に、気筒列方向に沿った分配通路を構成することが考えられるが、このようにすると、マニホルド全体が３つの合成樹脂製部材から構成されることになり、部品点数や接合工程が増え、好ましくない。
【０００６】
そこで、この発明は、２つの合成樹脂製の部材でもって、分配通路を備えたマニホルドを構成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、請求項１のように、複数本のブランチ部が並んで設けられたマニホルドを、これらのブランチ部の列に沿った方向の分割面において２つの部材に分割して構成するとともに、これらの２つの部材を互いに振動溶着して一体化するようにした内燃機関の合成樹脂製マニホルドにおいて、
各ブランチ部の一方の端部に、全てのブランチ部の外側部をブランチ部の列方向に連続させてなる通路用連続部を設けるとともに、この通路用連続部を横切るように上記分割面を配置して、該通路用連続部を、一方の部材の一部をなすベース部と他方の部材の一部をなすカバー部とに分割し、かつこれらのベース部とカバー部との間に、各ブランチ部内のブランチ通路に連通する分配通路を形成したことを特徴としている。
【０００８】
すなわち、本発明のマニホルドは、各ブランチ部を半割状とするように２つの部材に分割して構成されており、２つの部材の分割面は、全体としては、ブランチ部の列に沿った方向に延びている。ここで、上記通路用連続部を備える一方の端部の付近では、各ブランチ部は半割状とはならず、その周囲の大部分が一方の部材に含まれている。そして、この位置では、２つの部材の分割面は、ブランチ部の外側部における通路用連続部を通り、該通路用連続部がベース部とカバー部とに分割される。例えばブローバイガスを各気筒に分配するための分配通路が上記のベース部とカバー部との間に形成されており、２つの部材を振動溶着することによって、マニホルドが一体に完成するととともに、分配通路が通路状に構成される。なお、ブランチ部のいずれかの端部にコレクタを一体に成形することも可能である。
【０００９】
より具体的な請求項２の発明では、各ブランチ部の端部のフランジ部がブランチ部の列方向に連続しているとともに、このフランジ部の一側部が上記通路用連続部を構成していることを特徴としている。つまり、複数のブランチ部のフランジ部が、コレクタやシリンダヘッド等への取付用のフランジ部として一連に連続しており、このフランジ部の一側部に、分配通路が形成される。従って、このフランジ部は、その大部分が一方の部材に含まれ、その一側部のカバー部のみが他方の部材に含まれる。なお、直列多気筒内燃機関などでは、一般に、ブランチ部の列方向は、内燃機関の気筒列方向に等しいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００１０】
さらに、請求項３の発明では、各ブランチ部は略Ｕ字形に湾曲しており、これらの略Ｕ字形のブランチ部の内側部分が両端部のフランジ部とともに第１の部材として、外側部分が第２の部材として、それぞれ構成されている。そして、一方の端部のフランジ部の一側部に上記通路用連続部が位置し、上記ベース部が上記第１の部材に、上記カバー部が上記第２の部材に、それぞれ設けられている。さらに、これらのベース部とカバー部との間の接合シール線が、各ブランチ部のブランチ通路の通路方向に沿った接合シール線に連続している。つまり、第２の部材は相対的に小型な蓋状の部材として構成され、これを第１の部材に対し振動溶着することで、所定の接合シール線に沿って互いに接合され、各ブランチ部がブランチ通路として構成されるとともに、分配通路が各ブランチ通路に連通するように構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
この実施例は、直列４気筒内燃機関の吸気マニホルドに本発明を適用したものであって、最終的な組立状態を示す図１４のように、この吸気マニホルドは、図示せぬシリンダヘッドに取り付けられるヘッド側フランジ部１と、図示せぬ箱状のコレクタに取り付けられるコレクタ側フランジ部２と、を有し、かつ両フランジ部１，２の間に、各気筒にそれぞれ対応する４本のブランチ部３を備えている。４本のブランチ部３は、内燃機関の気筒列方向に沿って並べられており、それぞれ概ね同様の湾曲形状を有している。つまり、ヘッド側フランジ部１とコレクタ側フランジ部２とは略９０°異なる向きに形成されており、両者を接続するブランチ部３は、それぞれ略Ｕ字形に湾曲している。また、コレクタの長手方向の寸法がシリンダヘッドに比べて短いことから、４本のブランチ部３は、シリンダヘッド側でそれぞれの間隔が拡がるように、図１４のように、前後方向にそれぞれ異なる形で僅かに曲がっている。但し、後述するような振動溶着を可能とするために、矢印Ｘのように側方から見たときの各ブランチ部３の投影形状は基本的に同一である。
【００１３】
図１および図２に示すように、この吸気マニホルドは、２つの部材つまり略Ｕ字形に湾曲した吸気マニホルドの内側部分を構成する第１部材１１と、外側部分を構成する第２部材１２と、から構成されている。これらの第１，第２部材１１，１２は、いずれも熱可塑性合成樹脂、例えばガラス繊維を配合したナイロン（登録商標）樹脂、によって所定形状に射出成形されており、かつ互いに振動溶着により接合されて一体化されることで、吸気マニホルドを構成するようになっている。これらの第１部材１１と第２部材１２とは、基本的に各ブランチ部３の湾曲形状に沿った分割面、より詳しくは、各ブランチ部３を連ねるように、ブランチ部３の列に沿った方向に延びた分割面において、互いに分割されている。この分割面は、振動溶着を可能とするために、略Ｕ字形をなす所定の曲線を、図１４の矢印Ｘの方向（気筒列方向つまりブランチ部３の列の方向）に沿って直線的に平行移動させてなる湾曲面をなす。
【００１４】
第１部材１１は、図３にも示すように、ヘッド側フランジ部１およびコレクタ側フランジ部２を一体に含むように構成されている。つまり、ヘッド側フランジ部１の近傍のブランチ部３端部は、各ブランチ通路４の全周に連続した筒状をなし、この筒状をなすブランチ部３端部と一体にヘッド側フランジ部１が成形されている。このヘッド側フランジ部１は、４本のブランチ部３端部が気筒列方向に一体に連続しており、複数箇所に取付孔５を有している。同様に、コレクタ側フランジ部２は、図４にも示すように、やはりブランチ通路４の開口部が分割されることなく全周に亘って円形に形成され、かつ４個の開口部を含むように気筒列方向に一体に連続しているとともに、その長手方向の両端部に取付部６を備えている。そして、各ブランチ部３の中央部分では、ブランチ通路４がその中心線にほぼ沿って２分割されるように、各ブランチ部３が半割状となっており、ブランチ半割部３Ａとして形成されている。４本のブランチ半割部３Ａは、ヘッド側フランジ部１寄りの部分では互いに分離しているが、この部分を除く大部分では、気筒列方向に互いに一体に連続して成形されている。
【００１５】
一方、第２部材１２は、図１および図２に示すように、ヘッド側フランジ部１およびコレクタ側フランジ部２を含まず、全体として、第１部材１１の外側面を覆う蓋状の形状をなしている。つまり、この第２部材１２は、ブランチ部３を半割状とした４本のブランチ半割部３Ｂを有し、これら４本のブランチ半割部３Ｂは、ヘッド側フランジ部１寄りの先端部を除き、気筒列方向に互いに一体に連続して成形されている。
【００１６】
従って、前述した矢印Ｘ方向から見た第１部材１１と第２部材１２との分割面としては、各フランジ部１，２寄りの両端部を除くブランチ部３の中央部分においては、前述のようにブランチ通路４の中心線にほぼ沿って略Ｕ字形に延びており、その一端は、ヘッド側フランジ部１に近付いたところで、ブランチ通路４を横切るように外側へ延びて、ブランチ部３端部を筒状に残すようにマニホルド外側面に達する。また反対側のコレクタ側フランジ部２付近では、分割面は、ブランチ通路４の中心線の位置から該ブランチ通路４を横切ってコレクタ側フランジ部２の外側部へ向かうように延びており、図１４に符号１３で示すように、４個のブランチ通路４の開口部のすぐ外側に分割面が位置している。特に、このコレクタ側フランジ部２の近傍では、ブランチ部３の端部からコレクタ側フランジ部２に亘って、平面状に分割面が形成されており、図１に明らかなように、ブランチ通路４の本来の位置よりもさらに外側でブランチ半割部３Ａが開口した形となっている。そして、これに対応して、第２部材１２側には、各ブランチ半割部３Ａ内にそれぞれ嵌合する４個の突起部１５が形成されている。これらの突起部１５は、第１部材１１のブランチ半割部３Ａとともにブランチ通路４を断面略円形に構成すべく、断面略半円形に窪んだ形状をなしており、各々の突起部１５の間およびその外側に、第１部材１１と突き合わされる分割面が位置している。
【００１７】
第１部材１１と第２部材１２との分割面、換言すれば互いに突き合わされる両者の接合面には、それぞれに、接合シール線となる溶着部２１，２２が所定幅の線状の突起部として形成されている。これらの溶着部２１，２２は、第１部材１１側と第２部材１２側とで互いに対称に形成されており、これらを互いに突き合わせて振動させることにより、一体に溶着されるようになっている。この溶着部２１，２２は、それぞれのブランチ半割部３Ａ，３Ｂの周囲に沿って形成されている。
【００１８】
また本実施例では、図１４に示すように、コレクタ側フランジ部２の側部が、分配通路を形成するための通路用連続部２３としてブランチ部３の列方向つまり気筒列方向に連続した直線状の肉部を構成している。そして、この通路用連続部２３は、前述したコレクタ側フランジ部２側縁における分割面１３によって、第１部材１１の一部をなすベース部２３Ａと、第２部材１２の一部をなすカバー部２３Ｂと、に分割構成されている。
【００１９】
上記ベース部２３Ａは、図３および図４に示すように、気筒列方向に延びた分配通路用溝部２５を囲むように周囲に溶着部２６を備えている。この溶着部２６は、上記のブランチ半割部３Ａの周囲に沿った溶着部２１に連続している。そして、各気筒にブローバイガスを導入するために４箇所に切欠部２７が設けられており、この切欠部２７が分配通路用溝部２５と各気筒のブランチ通路４とを接続している。
【００２０】
また上記カバー部２３Ｂは、図５〜図９に示すように、ベース部２３Ａ側の上記溶着部２６に合致する溶着部２８を有し、この溶着部２８に囲まれて、同様に分配通路用溝部２９が形成されている。上記溶着部２８は、やはりブランチ半割部３Ｂの周囲に沿った溶着部２２に連続している。また、上記の切欠部２７に対応する切欠部３１を各気筒毎に有している。ここで、上記のカバー部２３Ｂを有する第２部材１２側においては、その溶着部２２，２８に沿って、溶着時のバリの流出を阻止するために、バリ溜め用リブ３０が形成されている。このバリ溜め用リブ３０は、振動溶着の際には、相手側部材つまり第１部材１１と摺接することがなく、かつ振動溶着により溶着部２１，２２，２６，２８同士が溶着した状態では、第１部材１１側の対向する面にごく近接するように、その突出長が設定されている。上記バリ溜め用リブ３０は、図５、図７等に明らかなように、第２部材１２の外周縁のほか、分配通路用溝部２９を囲む溶着部２８の内周側にも設けられており、従って、実質的には、このバリ溜め用リブ３０の内側が分配通路３２となっている。またカバー部２３Ｂの気筒列方向の中央部つまり♯２気筒のブランチ半割部３Ｂと♯３気筒のブランチ半割部３Ｂとの間には、図６、図７等に示すように、突出した管状にコネクタ部３５が成形されており、このコネクタ部３５と上記分配通路３２とを連通させるように、図５のように、溶着部２８およびバリ溜め用リブ３０を延長させることで入口通路部３６が形成されている。なお、ベース部２３Ａ側の溶着部２６も、この入口通路部３６に対応した形状をなしている（図３参照）。
【００２１】
さらに、上記の４箇所の切欠部３１の中央部には、バリ溜め用リブ３０に挟まれた形で分岐通路溝３７がそれぞれ凹設されている。この分岐通路溝３７は、図２に明らかなように、ブランチ通路４を形成するための突起部１５の端面に沿うようにＬ字形に折れ曲がって延びており、その先端がブランチ通路４にそれぞれ達するようになっている。
【００２２】
図１０〜図１３は、上記のように構成された第１部材１１と第２部材１２とを互いに接合した完成状態における要部の断面を示している。これらの第１部材１１と第２部材１２とは、周知の振動溶着によって接合されるものであり、溶着部２１，２２，２６，２８同士を互いに突き合わせた状態で、両者を図１４の矢印Ｘ方向に往復振動させることで、それぞれの接触面部分を発熱溶融させ、一体に溶着している。このように溶着した状態では、ベース部２３Ａとカバー部２３Ｂとの間に、気筒列方向に沿った１本の分配通路３２が形成される。また、第１部材１１側のブランチ半割部３Ａと第２部材１２側のブランチ半割部３Ｂとが突き合わされてブランチ部３が構成されるが、特に、コレクタ側フランジ部２側の端部では、第２部材１２側の各突起部１５がそれぞれ第１部材１１側のブランチ半割部３Ａ内に嵌合して、ブランチ通路４を断面略円形に構成している。そして、この各突起部１５が第１部材１１と組み合わされることにより、上記の分岐通路溝３７の開口面が図１２および図１３に示すように覆われて、分岐通路４１となる。従って、１本の分配通路３２から４本の分岐通路４１が分岐し、それぞれブランチ通路４に連通する。このように、各気筒へ至る分岐通路４１を、第１部材１１と第２部材１２との嵌合面に沿って設けることにより、該分岐通路４１を第２部材１２側の分岐通路溝３７として開放された溝形状に成形することが可能となり、細いピン状の中子を用いることが不要となって、その成形が容易となる。
【００２３】
上記コネクタ部３５には、内燃機関の図示せぬシリンダヘッドから延びたブローバイガス用チューブが接続され、シリンダヘッド側に設けられたＰＣＶバルブを介して排出されたブローバイガスが導入される。このブローバイガスは、上記分配通路３２および分岐通路４１を介して、４気筒に均等に分配されることになる。
【００２４】
なお、上記実施例では、コレクタ側フランジ部２側に分配通路３２を形成する例を示したが、ヘッド側フランジ部１寄りに分配通路を配置することも可能である。また、図示せぬ箱形のコレクタを含めて第１部材１１と第２部材１２とに分割構成することも可能である。また、上記のブローバイガスに限らず、ＥＧＲガス等の分配通路としても同様に適用が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関の合成樹脂製マニホルドによれば、ブローバイガス等のための分配通路を含めて２つの部材で全体を構成することができ、射出成形等により成形した２つの合成樹脂製部材を互いに振動溶着して一体化すればよいので、部品点数および接着工程を最小とできる。そのため、コストを低減できるとともに、接合部における接合不良のない信頼性の高いものとすることができる。
【００２６】
特に請求項２あるいは請求項３のように、一端のフランジ部の近傍に通路用連続部を配置することにより、各部材の成形自体が困難となることがなく、射出成形等による成形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る吸気マニホルドの分解斜視図。
【図２】同じく異なる方向から見た分解斜視図。
【図３】第１部材の全体の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った要部の断面図。
【図５】第２部材のカバー部付近のみを示す要部の平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿った要部の断面図。
【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿った要部の断面図。
【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿った要部の断面図。
【図９】図７のＥ−Ｅ線に沿った要部の断面図。
【図１０】溶着後の状態を示す図６と同様の断面図。
【図１１】溶着後の状態を示す図７と同様の断面図。
【図１２】図１１のＦ−Ｆ線に沿った要部の断面図。
【図１３】図１１のＧ−Ｇ線に沿った要部の断面図。
【図１４】完成した吸気マニホルド全体の平面図。
【符号の説明】
１…ヘッド側フランジ部
２…コレクタ側フランジ部
３…ブランチ部３
１１…第１部材
１２…第２部材
２１，２２，２６，２８…溶着部
２３…通路用連続部
３２…分配通路
４１…分岐通路

Claims

複数本のブランチ部が並んで設けられたマニホルドを、これらのブランチ部の列に沿った方向の分割面において２つの部材に分割して構成するとともに、これらの２つの部材を互いに振動溶着して一体化するようにした内燃機関の合成樹脂製マニホルドにおいて、
各ブランチ部の一方の端部に、全てのブランチ部の外側部をブランチ部の列方向に連続させてなる通路用連続部を設けるとともに、この通路用連続部を横切るように上記分割面を配置して、該通路用連続部を、一方の部材の一部をなすベース部と他方の部材の一部をなすカバー部とに分割し、かつこれらのベース部とカバー部との間に、各ブランチ部内のブランチ通路に連通する分配通路を形成したことを特徴とする内燃機関の合成樹脂製マニホルド。
各ブランチ部の端部のフランジ部がブランチ部の列方向に連続しているとともに、このフランジ部の一側部が上記通路用連続部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製マニホルド。
各ブランチ部は略Ｕ字形に湾曲しており、これらの略Ｕ字形のブランチ部の内側部分が両端部のフランジ部とともに第１の部材として、外側部分が第２の部材として、それぞれ構成されるとともに、
一方の端部のフランジ部の一側部に上記通路用連続部が位置し、上記ベース部が上記第１の部材に、上記カバー部が上記第２の部材に、それぞれ設けられており、
これらのベース部とカバー部との間の接合シール線が、各ブランチ部のブランチ通路の通路方向に沿った接合シール線に連続していることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製マニホルド。