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

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とを接続して吸気音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。

Images