JP4422557B2 - インテークマニホールド - Google Patents

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Description

この発明はインテークマニホールドに関し、より特定的には、車両に搭載される、合成樹脂製の内燃機関用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は、たとえば特開平10−339224号公報(特許文献1)および特許第3032142号公報(特許文献2)に開示されている。
特開平10−339224号公報 特許第3032142号公報
特許文献1では、マニホールド内部に圧力が加わった場合、マニホールド構成部材の外周面積が大きいため、耐圧強度が不足する。また、サージタンク空間とレゾネータ空間を隔離する部材はマニホールド構成部材に挟まれてこれらと接合されないで構成されるため、耐圧強度に寄与せず、耐圧強度が低いという問題があった。
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、剛性が向上し、耐圧強度の高いインテークマニホールドを提供することを目的とする。
この発明の1つの局面に従ったインテークマニホールドは、第一外側体と、第一外側体と接触する中間体と、中間体と接触する第二外側体と、第二外側体に接合されて吸気通路を構成する第三外側体とを備え、吸気通路とサージタンク空間とレゾネータ空間とを構成するインテークマニホールドであって、中間体にはレゾネータ中間面が設けられ、第一外側体と中間体とがサージタンク空間を構成し、レゾネータ中間面がインテークマニホールドの外周面の一部を構成し、インテークマニホールド外周面において中間体と第一外側体とが接合され、かつ、中間体と第二外側体とが接合され、レゾネータ空間は、中間体と第二外側体との間に設けられる
このように構成されたインテークマニホールドでは、サージタンク空間を構成するインテークマニホールドの外周面が第一外側体と中間体の複数の部材で構成されることにより第一外側体がサージタンク構成表面に占める割合が小さくなる。その結果、サージタンク空間の剛性が向上する。さらに中間体によりインテークマニホールドの外周面の一部を構成するため、別部材を設ける必要がない。また、インテークマニホールド外周面において、中間体と第一外周体が接合され、かつ中間体と第二外周体が接合されるため、中間体、第一外側体および第二外側体のそれぞれが接合される。これにより、インテークマニホールドの強度が向上し、耐圧が高まる。
この発明の別の局面に従ったインテークマニホールドは、第一外側体と、第一外側体と接触する中間体と、中間体と接触する第二外側体と、第二外側体に接合されて吸気通路を構成する第三外側体とを備え、吸気通路とサージタンク空間とレゾネータ空間とを構成するインテークマニホールドであって、中間体にはレゾネータ中間面が設けられ、中間体は、第一外側体と第二外側体との間に連続性を持って構成され、中間体の端部は第一外側体および第二外側体に接合され、レゾネータ空間は、中間体と第二外側体との間に設けられる
このように構成されたインテークマニホールドでは、中間体は第一外側体と第二外側体との間に連続性を持って構成され、かつその端部が第一外側体および第二外側体に接合されるため、中間体が強度部材として作用する。これにより、サージタンク空間の剛性、およびインテークマニホールド自体の剛性が向上する。
より好ましくは、サージタンク空間の断面がほぼ円形状となるように中間体が構成されており、インテークマニホールドの内側で中間体と第2外側体とが接合される。この場合、サージタンク空間断面がほぼ円形状となるためサージタンク空間の剛性が向上する。また、第二外側体と中間体とがインテークマニホールドの内側で接合されるため、よりインテークマニホールドの剛性が向上する。
より好ましくは、サージタンク空間とレゾネータ空間との仕切り壁のレゾネータ空間側にサージタンク空間とレゾネータ空間とを接続する連通管が形成されている。
この発明に従えば、剛性が向上し、これにより耐圧が高いインテークマニホールドを提供することができる。
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態に従ったインテークマニホールドの正面図である。図2は、図1中のIIで示す方向から見たインテークマニホールドの側面図である。図1および図2を参照して、インテークマニホールド100は、エアクリーナから送られた空気を分配してエンジンへ供給する部材であり、アッパ1と、アッパ1に接続されるミドル2と、ミドル2と接続されるレゾネータプレート4と、レゾネータプレート4と接合されるロア3とを有する。
図1で示すように、インテークマニホールド100には吸気ポート9が設けられており、エアクリーナにより濾過された空気が吸気ポート9へ導入される。吸気ポート9は空気を受入れ、この空気を複数の経路(図1および図2では4つの経路)に分配し、空気を図2中の空気排出孔10から排出する。図2の空気排出孔10は4つ存在し、それぞれの空気排出孔10から排出された空気は燃焼室へ送られる。
また、吸気ポート9近傍には、パージポート7が設けられる。パージポート7はガソリンを燃料とする内燃機関において、燃料タンクから蒸発する燃料成分を導入するための孔であり、燃料蒸気がパージポート7からインテークマニホールド100へ送られる。インテークマニホールド100内に導入された燃料蒸気は空気と同様に空気排出孔10から排出されて燃焼室へ向かう。
また、インテークマニホールド100には、PCV(Positive Crankcase Ventilation)ポート8が設けられる。PCVポート8には、クランクケースからPCVバルブを経て未燃焼ガスが送られ、PCVポート8からインテークマニホールド100内へ導入された未燃焼ガスも、上述の空気および燃料蒸気とともに空気排出孔10から排出される。
図1および図2で示すように、インテークマニホールド100はオイルレベルゲージ5の近傍に設けられている。この実施の形態で示すインテークマニホールド100は、前輪が駆動輪および操舵輪となり、かつ前輪側にエンジンが配置される、いわゆるFF車に搭載されるものであり、エンジン近傍にインテークマニホールド100が設けられる。図2の空気排出孔10は、車両の後方向に向かって開口している。
インテークマニホールド100を構成するアッパ1、ミドル2、ロア3およびレゾネータプレート4の各構成部材は合成樹脂により構成され、それぞれが振動溶着で一体化されている。樹脂によりインテークマニホールド100を構成することにより、吸気温度の低減を図るとともに、成形の自由度が増し、大幅な軽量化とコンパクト化を図ることができる。
図3は、図1中のIII−III線に沿った断面図である。図3を参照して、インテークマニホールド100は、主として吸気通路を構成するアッパ1と、アッパ1に接合され、空気排出孔10を有するミドル2と、ミドル2と接合されるレゾネータプレート4と、レゾネータプレート4およびミドル2と接合されるロア3とを有する。ミドル2は、インテークマニホールド100の上部から下部にまで延びるように形成されており、ミドル内表面201およびミドル外表面202を有する。ミドル内表面201は吸気通路としてのマニホールド内周面111を構成しており、空気の通路を形成する。マニホールド内周面111の面粗度を調整することにより、空気の流入抵抗などを適宜変更することが可能である。ミドル外表面202はマニホールド外周面112を構成しており、大気圧が加えられる。なお、マニホールド内周面111により構成される吸気通路は、エンジン駆動時には負圧とされ、エンジン側へ向かって空気が流れる。
ミドル2は、ミドル2をレゾネータプレート4と接合するための環状接合体211を有する。環状接合体211はミドル2からレゾネータプレート4に向かって延び、レゾネータプレート4を支える、ステイとしての役割を有する。ミドル2は、第2接合部12、第3接合部13、第4接合部14、第5接合部15、第6接合部16および第7接合部17により、他の部材と接合(振動溶着)されている。第2接合部12は、インテークマニホールド100の凹部内に設けられており、ミドル2の環状接合体211とレゾネータプレート4のレゾネータ中間面411とを接続する。第3接合部13は、インテークマニホールド100の下端部に設けられており、ミドル2とレゾネータプレート4とを接合する。第4接合部14は第2接合部12と第3接合部13との間であって、かつレゾネータ空間42内に設けられてミドル2とレゾネータプレート4とを接合する。第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14は図3の断面においてほぼ一直線上に配置される。第4接合部14は、レゾネータ空間42内、すなわち閉ざされた空間に設けられ、インテークマニホールド100の内側に配置される。
第5接合部15は第3接合部13に隣接するように設けられており、カバーとしてのアッパ1とミドル2とを接合する。第6接合部16は空気排出孔10近傍に設けられ、アッパ1とミドル2とを接合する。第7接合部17はアッパ1とミドル2とを接合し、かつレゾネータ空間42と向かい合う。
アッパ1はアッパ内表面101とアッパ外表面102とを有し、ミドル2の一部分を覆い、吸気通路としてのマニホールド内周面111を構成するように配置される。図3では、2つのマニホールド内周面111が第7接合部17により分断された構造を示しているが、これは図1で示すように、2番ポートの吸気通路と3番ポートの吸気通路が同一断面上に現われていることによる。
ロア3はサージタンク空間20を構成する部材である。サージタンク空間は、吸気系の中間部に設けられた容積部であり、圧力変動の平滑化の機能を有する。この実施の形態では、複数の吸気通路が単一のサージタンク空間20に結合されている。サージタンク空間20はロア3とレゾネータプレート4とにより分割されるように構成される。すなわち、サージタンク空間20の表面は、ロア3の表面であるロア内表面301と、レゾネータプレート4の内表面であるレゾネータプレート内表面401とにより構成される。ロア3は、ロア内表面301とロア外表面302とを有する。
第1接合部11がサージタンク空間20に隣接して設けられており、第1接合部11は、レゾネータプレート4とロア3とを接合する。第1接合部11、第2接合部12および環状接合体211はほぼ直線上に並ぶように配置されている。レゾネータプレート4において、サージタンク空間20に向かい合う面がレゾネータプレート内表面401であり、レゾネータ空間42に向かい合う面がレゾネータプレート外表面402である。レゾネータプレート4は連通管41を規定しており、連通管41は、サージタンク空間20とレゾネータ空間42とを繋ぐ役割を果たす。
レゾネータ空間42は吸気音を抑えるために設けられた空間であり、レゾネータプレート4およびミドル2で取囲まれる領域に規定される。レゾネータ空間42は容積室であり、連通管41を取囲むように配置される。レゾネータ空間42は閉ざされた空間であり、連通管41によりサージタンク空間20に向かって開口している。
図4は、図3中のIVで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図4を参照して、第1接合部11では、ロア3とレゾネータプレート4が互いに溶着し、固着される。このような溶着方法として、たとえば振動溶着が挙げられるが、他の溶着方法を採用してもよい。溶着により、ロア3とレゾネータプレート4は一体化され、インテークマニホールド100全体の強度が向上する。なお、他の第2から第7の接合部12から17においても、2つの部材が溶着され、互いに一体化する。
図5は、図3の矢印Xで示す方向から見たアッパの正面図である。図5を参照して、アッパ1はアッパ内表面101を有し、複数の溝が蛇行しながら互いにほぼ同じ方向に延びるように構成されている。アッパ内表面101は凹部形状であり、吸気通路を構成している。吸気通路は、第5接合部15から第6接合部16にまで延びるように配置されている。隣り合う吸気ポートの間に第7接合部17が配置される。第5接合部15から第7接合部17では、相手材との接触面積を多くするように凹凸形状が設けられており、この凹凸形状が相手部材の凹凸形状と嵌り合う構造となっている。
図6は、図3中の矢印Yで示す方向から見たアッパの正面図である。図6を参照して、アッパ外表面102は図1で示されるのと同様に互いに距離を隔てて蛇行するように延びている。
図7は、図3中の矢印Xで示す方向から見たミドルの背面図である。図7を参照して、ミドル2は4つの空気排出孔10を有する。なお、空気排出孔10の数はこの図で示したものに限定されず、エンジンの気筒数だけ空気排出孔10を設けることが可能である。たとえば直列型のエンジンであれば気筒数に応じた空気排出孔10が設けられるのに対し、V型のエンジンでは、気筒数の半分の数の空気排出孔10が設けられる。
空気排出孔10と反対側には、空気を導入するための空気導入孔212が互いに一定の距離を隔てて設けられており、空気導入孔212からミドル2内へ導入された空気は空気排出孔10から排出される。空気導入孔212近辺には、環状接合体211が所定の領域を取囲むように配置される。環状接合体211はミドル2を他の部材(具体的にはレゾネータプレート4)と接合するための部材であり、レゾネータプレート4との接合面積を大きくすることにより、接合を強化し、インテークマニホールド100の強度を向上させる働きがある。環状接合体211は枠形状であり、その外周領域においてレゾネータプレート4が接合される。空気導入孔212の外周が第3接合部13および第4接合部14となり、第3接合部13および第4接合部14でもレゾネータプレート4がミドル2と密着して、互いに一体化されるように接合される。レゾネータプレート4は、第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14と接合されるためミドル2と広い面で接合される。これにより強度の向上のみならず、ミドル2との間での空気の漏れを防ぐことができる。
図8は、図3中の矢印Yで示す方向から見たミドルの正面図である。図8を参照して、ミドル2において、ミドル内表面201が吸気通路を構成するように互いに蛇行して延びており、第5接合部15から第6接合部16まで吸気通路としてのミドル内表面201が延びる。ミドル内表面201は凹部形状、すなわち溝形状であり、空気の通り道となる。ミドル内表面201は、空気導入孔212から空気排出孔10まで延びるよう構成され、かつ4本の吸気通路が互いに分離された形状となっている。
図9は、図3中の矢印Xで示す方向から見たロアの背面図である。図9を参照して、ロア3はロア外表面302を有し、ロア外表面302には、複数本のリブ311が配列されている。リブ311はロア3の強度を高めるための部材であり、ロア外表面302に格子状に設けられる。
図10は、図3中のYで示す方向から見たロアの正面図である。図10を参照して、ロア3はサージタンク空間20を規定するロア内表面301を有し、ロア内表面301はサージタンク空間(分配空間)20の空気を各吸気経路へ導くような分割された形状となっている。すなわち、サージタンク空間20に連なるように吸気通路としてのマニホールド内周面111が設けられており、サージタンク空間20内の空気はそれぞれのマニホールド内周面111側へ分配される。ロア3は第1接合部11から第3接合部13まで延びるように設けられている。第1接合部11および第3接合部13では、相手材との接触面積を増すために凹凸形状とされており、凹凸表面が相手材と接触する。
図11は、図3中の矢印Xで示す方向から見たレゾネータプレートの背面図である。図11を参照して、レゾネータプレート4はサージタンク空間20を構成するレゾネータプレート内表面401を有する。レゾネータプレート内表面401では、サージタンク空間20とレゾネータ空間43とを接続して吸気を減少させるための連通管41が設けられている。連通管41は、レゾネータプレート4の長手方向に延びている。レゾネータプレート4の外周部が第1接合部11および第3接合部13となり、第1接合部11および第3接合部13はロア3と接続する。
図12は、図3中の矢印Yで示す方向から見たレゾネータプレートの正面図である。図12を参照して、レゾネータプレート4は、レゾネータ空間42を構成するレゾネータプレート外表面402を有し、レゾネータプレート外表面402がレゾネータ空間42を取囲む形状とされている。レゾネータプレート外表面402には連通管41が設けられ、連通管41の一方端がレゾネータ空間42に開口し、他方端は図3で示すサージタンク空間20に開口している。レゾネータプレート40は、第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14を構成しており、第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14は、それぞれ相手材としてのミドル2と固定される。
以上のように構成されたインテークマニホールド100の効果について説明する。
まず、図3で示すように、レゾネータプレート4の溶着部が第1接合部11と第2接合部12の2ヵ所となる。第1接合部11と第2接合部12との間にレゾネータ中間面411を設ける。レゾネータ中間面411はマニホールド外周面112を構成している。これにより、図3中のBで示すロア3の深さを小さくできる。具体的には、レゾネータ中間面411が存在しない場合には、ロア3は第2接合部12まで延びる。これによりサージタンク空間20内の圧力が上昇した場合に、この圧力の大部分がロア3に加わり、ロア3の損傷のおそれがある。しかしながら、本発明では、レゾネータ中間面411を設け、ロア3の深さBを小さくできるため、ロア3の剛性を向上させている。
次に、レゾネータプレート4の形状を、立体的な厚みのあるものとする。具体的には、レゾネータ中間面411の長さをAとしている。従来の技術では、レゾネータプレートは他の部材に溶着されていないが、本発明では、第1接合部11、第2接合部12および第4接合部14でレゾネータプレート4が他の部材と溶着される。これにより、ミドル2およびロア3が剛性の大きいレゾネータプレート4を介して互いに結合し、インテークマニホールド100全体の剛性が向上する。
次に、レゾネータプレート4をポートの一部分と一体化し、第3接合部13(外周溶着部)でも溶着する。これにより第1接合部11、第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14でレゾネータプレート4は相手部材と接合される。その結果、レゾネータプレート4は、図3中の矢印501で示す方向に1本の柱のような形状となり、ロア3の変形およびミドル2の変形を抑制することができる。
さらに、従来構造では、レゾネータプレートとインナーが別部材であり、特許第3032142号に記載された技術では、インナーはスナップフィットされていた。本発明では、レゾネータプレート4は溶着部18でロア3と溶着される。これにより、ロア3とレゾネータプレート4の結合が強化され、耐圧が向上する。同時に、スナップフィットを廃止することができる。
さらに、レゾネータプレート4の形状を立体的にすることで、サージタンク空間20が楕円状、すなわちほぼ円形状で角のない形状とすることができ、角部における空気の流れにくい部分をなくすことが可能となる。
この発明に従ったインテークマニホールド100は、第一外側体としてのロア3と、ロア3と接触するレゾネータプレート4と、レゾネータプレート4と接触する第2外側体としてのミドル2とを備え、吸気通路としてのマニホールド内周面111とサージタンク空間20とレゾネータ空間42とを構成する。ロア3とレゾネータプレート4とがサージタンク空間20を構成し、レゾネータプレート4がマニホールド外周面112を構成する。マニホールド外周面112において、レゾネータプレート4とロア3とが第1接合部11で接合され、かつ、レゾネータプレート4とミドル2とが第2接合部12、第3接合部13および第4接合部14で接合される。
レゾネータプレート4は、ロア3とミドル2との間に連続性を持って構成され、かつ、レゾネータプレート4の端部は第1接合部11においてロア3と接合され、第2接合部12および第3接合部13においてミドル2と接合される。
サージタンク空間20の断面がほぼ円形状となるようにレゾネータプレート4が構成されており、インテークマニホールド100の内側でレゾネータプレート4とミドル2とが第4接合部14で接合される。
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明を適用する内燃機関としてのエンジンはガソリンエンジンに限られず、ディーゼルエンジンに対して本発明を適用してもよい。また、適用するエンジンの形状としては、直列型、V型、W型または水平対向型などのさまざまな形状のエンジンに本発明を適用することが可能である。さらに、インテークマニホールド100の配置場所としても、車両の前側、中央側および後側のいずれの部分に配置されてもよい。
さらに、車両用のエンジンだけでなく、発電用のエンジンなどに本発明を適用してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、たとえば車両に搭載されるエンジンのインテークマニホールドとして用いることができる。
この発明の実施の形態に従ったインテークマニホールドの正面図である。 図1中のIIで示す方向から見たインテークマニホールドの側面図である。 図1中のIII−III線に沿った断面図である。 図3中のIVで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図3中の矢印Xで示す方向から見たアッパの背面図である。 図3中の矢印Yで示す方向から見たアッパの正面図である。 図3中の矢印Xで示す方向から見たミドルの背面図である。 図3中の矢印Yで示す方向から見たミドルの正面図である。 図3中の矢印Xで示す方向から見たロアの背面図である。 図3中の矢印Yで示す方向から見たロアの正面図である。 図3中の矢印Xで示す方向から見たレゾネータプレートの背面図である。 図3中の矢印Yで示す方向から見たレゾネータプレートの正面図である。
符号の説明
1 アッパ、2 ミドル、3 ロア、4 レゾネータプレート、5 オイルレベルゲージ、7 パージポート、8 PCVポート、9 吸気ポート、10 空気排出孔、11 第1接合部、12 第2接合部、13 第3接合部、14 第4接合部、15 第5接合部、16 第6接合部、17 第7接合部、18 溶着部、20 サージタンク空間、41 連通管、42 レゾネータ空間、100 インテークマニホールド、101 アッパ内表面、102 アッパ外表面、111 マニホールド内周面、112 マニホールド外周面、201 ミドル内表面、202 ミドル外表面、211 環状接合体、212 空気流入孔、301 ロア内表面、302 ロア外表面、311 リブ、401 レゾネータ内表面、402 レゾネータ外表面、411 レゾネータ中間面。

Claims (4)

  1. 第一外側体と、
    前記第一外側体と接触する中間体と、
    前記中間体と接触する第二外側体と、
    前記第二外側体に接合されて吸気通路を構成する第三外側体とを備え、
    吸気通路とサージタンク空間とレゾネータ空間とを構成するインテークマニホールドであって、
    前記中間体にはレゾネータ中間面が設けられ、
    前記第一外側体と前記中間体とがサージタンク空間を構成し、
    前記レゾネータ中間面が前記インテークマニホールドの外周面の一部を構成し、
    前記インテークマニホールド外周面において前記中間体と前記第一外側体とが接合され、かつ、前記中間体と前記第二外側体とが接合され、
    前記レゾネータ空間は、前記中間体と前記第二外側体との間に設けられる、インテークマニホールド。
  2. 第一外側体と、
    前記第一外側体と接触する中間体と、
    前記中間体と接触する第二外側体と、
    前記第二外側体に接合されて吸気通路を構成する第三外側体とを備え、
    吸気通路とサージタンク空間とレゾネータ空間とを構成するインテークマニホールドであって、
    前記中間体にはレゾネータ中間面が設けられ、
    前記中間体は、前記第一外側体と前記第二外側体との間に連続性を持って構成され、前記中間体の端部は前記第一外側体および前記第二外側体に接合され、
    前記レゾネータ空間は、前記中間体と前記第二外側体との間に設けられる、インテークマニホールド。
  3. 前記サージタンク空間の断面がほぼ円形状となるように前記中間体が構成されており、
    前記インテークマニホールドの内側で前記中間体と前記第二外側体とが接合される、請求項1または2に記載のインテークマニホールド。
  4. 前記サージタンク空間と前記レゾネータ空間との仕切り壁の前記レゾネータ空間側に前記サージタンク空間と前記レゾネータ空間とを接続する連通管が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のインテークマニホールド。
JP2004172590A 2004-06-10 2004-06-10 インテークマニホールド Expired - Fee Related JP4422557B2 (ja)

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