JP4452201B2 - 吸気マニホールド - Google Patents

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Description

この発明は、エンジンの各気筒に空気を分配する吸気マニホールドに係り、詳しく、エンジンからクランクケースへ漏れ出たブローバイガス(PCVガス)などのガスをエンジンへ還元するためのガス通路を備えた吸気マニホールドに関する。
従来、この種の吸気マニホールドとして、例えば、下記の特許文献1に記載された吸気装置がある。この吸気装置は、吸気マニホールドのエアコネクタ内に、エアの流れ方向に平行にエアを上下に二分する仕切壁が設けられる。仕切壁の一部には、上下の通路を連通する連通穴が設けられる。そして、エアコネクタには、上記した連通穴に一端が開口し他端がエアコネクタの外部に引き出されたガス導入パイプが設けられる。このガス導入パイプを通じて吸気マニホールドにPCVガスなどが導入されるようになっている。この装置では、ガス導入パイプから導入されるPCVガスが、連通穴において仕切壁の上下に配分され、さらに、エアコネクタから各ランナー(分岐管)などに分配されるようになっている。
特開2002−322953号公報(第2−3頁、図2,3)
ところが、上記した特許文献1に記載の吸気装置では、ガス導入パイプから導入されたガスが仕切壁の上下に二分されるものの、その後のガスの流れは自由であり、複数の分岐管の入口もエアコネクタからの距離がそれぞれ異なることから、各分岐管へガスを均等に分配することが難しかった。
また、近年は、エンジンシステムの軽量化やコンパクト化の要請から、吸気マニホールドについても軽量でコンパクトなものが求められている。ここで、吸気マニホールドを樹脂成形することで軽量化を図ることが考えられるが、樹脂成形した吸気マニホールドについて、PCVガスなどのためのガス通路を一体的に形成する具体的な技術については、特許文献1には何も示唆されていない。
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その第1の目的は、エンジンの複数の気筒にPCVガスなどのガスを均等に分配することを可能とした吸気マニホールドを提供することにある。この発明の第2の目的は、第1の目的に加え、製造が容易で軽量な吸気マニホールドを提供することにある。
上記第1の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、集合管と、集合管から分岐した複数の分岐管とを備えた吸気マニホールドであって、各分岐管の出口が設けられるフランジと、フランジの近傍にて、使用状態における各分岐管の天側に位置するように設けられ、フランジとは反対の方向の斜め上方へ張り出した平板状をなす張り出し部と、張り出し部に設けられる一つのガス導入口と、各分岐管にそれぞれ開口されたガス導出口と、張り出し部に設けられ、ガス導入口から各ガス導出口へ複数に分岐して延びるガス通路と、ガス通路は、ガス導入口から各ガス導出口にかけて段階的に分岐して延び、ガス導入口を中心に左右対称となるトーナメント分岐形状をなすことにより、ガス導入口から各ガス導出口までの圧力損失が互いに等しく設定されることとを備え、集合管、各分岐管及びフランジは樹脂成形され、張り出し部は各分岐管と一体的に形成されたことを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、ガス通路は、ガス導入口から各ガス導出口にかけて段階的に分岐して延び、ガス導入口を中心に左右対称となるトーナメント分岐形状をなすことにより、ガス導入口から各ガス導出口までの圧力損失が互いに等しく設定されるので、ガス導入口から導入されるガスは、各ガス導出口に達するまでに、各分岐部分にて段階的に均等に振り分けられる。また、ガス通路の各部位相互で流路抵抗が等しくなり、ガス導入口に導入されるガスの圧力がガス通路の各部位に均等に作用することになる。
また、ガス導入口、各ガス導出口及びガス通路が、各分岐管の出口が設けられるフランジの近傍に設けられるので、各ガス導出口は、エンジン本体の吸気ポートの近くに配置されることになる。従って、各分岐管の長さに違いがあったとしても、各ガス導出口には、エンジンの各気筒で発生する同等の負圧が作用することになる。
また、集合管及び各分岐管が樹脂成形されるので、軽量となる。また、ガス導入口及びガス通路が、各分岐管と一体的に形成された張り出し部に設けられるので、ガス通路を各分岐管の内部に設ける場合に比べて、ガス通路の成形が容易となる。
上記第1の目的を達成するために、請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、使用状態においてガス導入口が上方に配置され、各ガス導出口が下方に配置されることを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、請求項に記載の発明の作用に加え、使用状態においてガス導入口が上方に配置され、各ガス導出口が下方に配置されるので、ガス通路は、ガス導入口から各ガス導出口へかけて下向きの通路となる。
上記第2の目的を達成するために、請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、集合管及び各分岐管は、少なくとも二つの樹脂成形体を一体的に接合することで形成され、ガス導入口及びガス通路は、各分岐管を形成する二つの樹脂成形体に一体成形された張り出し部に設けられ、張り出し部は、二つの樹脂成形体のそれぞれに一体成形された張り出し片を互いに接合することで形成されることを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、請求項1又は2に記載の発明の作用に加え、集合管及び各分岐管が、複数の樹脂成形体を一体的に接合することで形成されるので、個々の樹脂成形体の成形が比較的容易となることで、本来複雑な形状を有する集合管及び各分岐管の製造が比較的容易となる。また、ガス導入口及びガス通路が、各分岐管を形成する二つの樹脂成形体に一体成形された張り出し部に設けられるので、ガス通路を各分岐管の内部に設ける場合に比べて、ガス通路の成形が容易となる。更に、張り出し部は、二つの樹脂成形体のそれぞれに一体成形された張り出し片を互いに接合することで形成されるので、各分岐管の形成と同時に張り出し部が形成される。
上記第2の目的を達成するために、請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、各分岐管を形成する二つの樹脂成形体は互いに溶着により接合されるものであり、各張り出し片の接合面には、ガス通路を構成する通路溝が形成され、その通路溝を挟ん
で一対をなす溶着代が形成され、各溶着代の外側にバリ隠しが形成されることを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、請求項に記載の発明の作用に加え、各分岐管を形成するために二つの樹脂成形体を互いに溶着させるとき、各張り出し片の接合面の溶着代も互いに溶着して各張り出し部が同時に形成される。このとき、溶着代の外側にてバリ隠しが溶着部分を覆うことになり、溶着部分のバリが隠れる。
請求項1に記載の発明によれば、吸気マニホールドがエンジンに装着されて使用されることにより、エンジンの複数の気筒にPCVガスなどを均等に分配することができる。また、樹脂成形により製造が容易で軽量な吸気マニホールドを得ることができる。
請求項に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、ガス通路内に水分が溜まることを防止することができる。
請求項に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明の効果に加え、樹脂成形により製造が容易で軽量な吸気マニホールドを得ることができる。
請求項に記載の発明によれば、請求項に記載の発明の効果に対し、同時溶着により製造がより容易となり、バリ隠しにより製品としての外観も向上させることができる。
以下、本発明の吸気マニホールドを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、この実施形態の吸気マニホールド1を正面図により示す。図2に、同じく吸気マニホールド1を平面図により示す。図3に、同じく吸気マニホールド1を左側面図により示す。
この吸気マニホールド1は、エンジンの複数の気筒に空気を導くためにエンジンに装着されて使用される。吸気マニホールド1は、樹脂により形成されたマニホールド本体2を備える。マニホールド本体2は、エアクリーナ等に接続される集合管3と、その集合管3から分岐した複数の分岐管4とを備える。この実施形態で、吸気マニホールド1は、4気筒のエンジンに対応した四つの分岐管4を有する。吸気マニホールド1は、可変吸気弁(図示略)を内蔵しており、その可変吸気弁を開閉するためにダイアフラム式のアクチュエータ5が組み付けられる。
図1〜3に示すように、集合管3の入口3aには、フランジ6が設けられる。このフランジ6にスロットルボディなどが接続される。吸気マニホールド1の背面側には、エンジンに接続されるフランジ7が設けられる。このフランジ7には、各分岐管4の出口4a(図8参照)がそれぞれ開口する。各分岐管4の出口4aの近傍、すなわちフランジ7の近傍には、エンジンからクランクケースへ漏れ出たブローバイガス(PCVガス)をエンジンへ還元するためのガス通路8を内部に有する張り出し部9が設けられる。この張り出し
部9は、エンジンにおける吸気マニホールド1の使用状態において、各分岐管4の天側、すなわち吸気マニホールド1の上側に位置するように設けられる。図1〜3に示すように、張り出し部9は、吸気マニホールド1の上側にて、斜め上方へ張り出した平板状をなす。この張り出し部9の中央には、一つの管継ぎ手10が突出して設けられる。この管継ぎ手10に対応して、PCVガスを導入するための一つのガス導入口11が設けられる。図1に示すように、この張り出し部9及びその内部のガス通路8の正面形状は、管継ぎ手10(ガス導入口11)から各分岐管4にかけて段階的(二段階)に分岐して延び、管継ぎ手10(ガス導入口11)を中心に左右対称となる、いわゆる「トーナメント分岐形状」をなす。このトーナメント分岐形状の概念図を図4に示す。
この実施形態で、アクチュエータ5や可変吸気弁などの付属部品を除いたマニホールド本体2は、予め複数に分割して樹脂成形された複数の樹脂成形体を一体的に接合することで形成される。図5に、マニホールド本体2を分解して左側面図により示す。この実施形態で、マニホールド本体2は、四つの樹脂成形体としてのロアボディ12、ミドルロアボディ13、ミドルアッパボディ14及びアッパボディ15を互いに一体的に接合することにより形成される。この実施形態では、各ボディ12〜15は、述するように振動溶着により接合される。
張り出し部9と管継ぎ手10は、各分岐管4を形成する二つの樹脂成形体、すなわちミドルアッパボディ14とアッパボディ15のそれぞれに一体成形された一対をなす張り出し片16,17を互いに接合することにより形成される。図6に、対応する二つの張り出し片16,17を拡大して示す。図7に、張り出し部9を拡大して示す。図6に示すように、各張り出し片16,17は、ミドルアッパボディ14、アッパボディ15のそれぞれに対して楔状に形成され、それぞれ平板状をなす。各張り出し片16,17は、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を互いに嵌め合わせることにより接合され、図7に示すように一体をなして張り出し部9を形成する。この張り出し部9に、一つのガス導入口11と、各分岐管4にそれぞれ開口されたガス導出口18(図8,10〜12参照)と、ガス導入口11から各ガス導出口18へ複数に分岐して延びるガス通路8とが形成される。ガス通路8は、トーナメント分岐形状をなすことによって、ガス導入口11から各ガス導出口18までの圧力損失が互いに等しく設定される。換言すると、ガス導入口11及びガス通路8は、各分岐管4を形成するミドルアッパボディ14及びアッパボディ15に一体的に成形された張り出し部9に設けられる。この張り出し部9は、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15のそれぞれに一体成形された張り出し片16,17を互いに接合することで形成される。
図8に、ミドルアッパボディ14を正面図により示す。図9に、アッパボディ15を正面図により示す。図10に、アッパボディ15を背面図により示す。図11に、図8の張り出し片16の部分を拡大して示す。図12に、図10の張り出し片17の部分を拡大して示す。図8,10〜12に示すように、各張り出し片16,17の接合面には、ガス通路8を構成する通路溝16a,17aが形成される。アッパボディ15の通路溝17aの中央には、ガス導入口11が形成される。各通路溝16a,17aの末端は、各分岐管4に連通しており、各分岐管4にそれぞれ開口するガス導出口18を形成する。二つの張り出し片16,17の通路溝16a,17aは互いに整合する形状を有する。これら通路溝16a,17aの形状からガス通路8の形状が分かる。すなわち、図1に示すガス通路8は、ガス導入口11から各ガス導出口18にかけて段階的に分岐して延び、ガス導入口11を中心に左右対称となるトーナメント分岐形状をなしている。図8,10〜12から分かるように、ガス導入口11、各ガス導出口18及びガス通路8は、各分岐管4の出口4aの近傍に設けられ、使用状態における各分岐管4の天側に配置されると共に、ガス導入口11が上方に配置され、各ガス導出口18が下方に配置されるようになっている。
図13に、図11のA−A線断面図を示す。図14に、図12のB−B線断面図を示す。この実施形態では、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を振動溶着により接合するときに、各張り出し片16,17を同時に振動溶着により接合するようになっている。図11,13に示すように、ミドルアッパボディ14の張り出し片16の接合面には、ガス通路8を構成する通路溝16aが形成され、その通路溝16aを挟んで一対をなす凸条をなす溶着代16bが形成され、各溶着代16bの外側には、段条をなすバリ隠し16cが形成される。同様に、図12,14に示すように、アッパボディ15の張り出し片17の接合面には、ガス通路8を構成する通路溝17aが形成され、その通路溝17aを挟んで一対をなす凸条をなす溶着代17bが形成され、各溶着代17bの外側には、凸条をなすバリ隠し17cが形成される。
図15に、二つの張り出し片16,17を互いに対応させて断面図により示す。図16に、溶着した張り出し片16,17、すなわち張り出し部9を断面図により示す。ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を互いに嵌め合わせる過程で、各張り出し片16,17は、図15に示すように、互いに整合して嵌め合わされることになる。そして、嵌合状態で、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を振動溶着することにより、両張り出し片16,17でも振動溶着が行われ、各張り出し片16,17の溶着代16b,17bが互いに融合して溶着する。これにより、図16に示すような張り出し部9が得られ、同図16に示すように、ガス通路8は扁平な断面形状を有する。
図17に、振動溶着の方法を概念図により示す。この振動溶着には、上下一対をなす押さえ型21,22を含む振動溶着装置23が使われる。両押さえ型21,22の間に、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を嵌め合わせた状態で挟み、所定の圧力を加えながら、張り出し部9の長手方向(図11,12に矢印Fで示す方向)へ所定の振動を付与する。ここで、圧力として、例えば、「1675kgf」程度の力が加えられる。また、振動は、「1.5mm」程度の振幅で適宜自動調節される振動周波数が付与される。
以上説明したこの実施形態の吸気マニホールド1の構成によれば、張り出し部9に設けられるガス通路8は、ガス導入口11から各ガス導出口18までの圧力損失が互いに等しく設定されるので、ガス通路8の各部位相互で流路抵抗が等しくなり、ガス導入口11に導入されるPCVガスの圧力がガス通路8の各部位に均等に作用することになる。このため、吸気マニホールド1がエンジンに装着されて使用されることにより、エンジンの各気筒にPCVガスを均等に分配することができる。
また、この実施形態によれば、張り出し部9に設けられるガス通路8が、ガス導入口11から各ガス導出口18にかけて段階的に分岐して延び、ガス導入口11を中心に左右対称となるトーナメント分岐形状をなしている。このため、ガス導入口11から導入されるPCVガスは、各ガス導出口18に達するまでに、各分岐部分にて段階的に均等に振り分けられることになる。このため、ガス通路8の圧力損失を互いに等しくしただけの場合に比べ、エンジンの各気筒に対してPCVガスをより一層均等に分配することができる。
一般に、吸気マニホールドにおいて、各分岐管の出口は、エンジン本体の吸気ポートに直接的に接続される。吸気ポートには、エンジン本体の各気筒で生じるほぼ同等の負圧が作用することになる。ここで、この実施形態の吸気マニホールド1の構成によれば、張り出し部9に設けられるガス導入口11、各ガス導出口18及びガス通路8が、各分岐管4の出口4aの近傍に配置されるので、各ガス導出口18は、エンジン本体の吸気ポートの近傍に配置されることになる。従って、仮に、各分岐管4の長さに多少の違いがあったとしても、各ガス導出口18には、エンジンの各気筒で発生するほぼ同等の負圧が作用することになる。このため、各分岐管4の長さの違いにかかわらず、エンジンの各気筒にPCVガスをより一層均等に分配することができる。
また、この実施形態では、張り出し部9に設けられたガス導入口11、各ガス導出口18及びガス通路8が、エンジンでの使用状態における各分岐管4の天側に配置されると共に、ガス導入口11が上方に配置され、各ガス導出口18が下方に配置されるので、ガス通路8は、ガス導入口11から各ガス導出口18にかけて下向きの通路となる。このため、ガス通路8内に侵入する水分に下向きの流れを付与することができ、ガス通路8内に水分が溜まることを防止することができる。この結果、ガス通路8におけるPCVガスの通りを常に良好な状態に保つことができる。
この実施形態では、マニホールド本体2、すなわち集合管3及び各分岐管4が樹脂成形されるので、吸気マニホールド1が軽量となる。また、ガス導入口11及びガス通路8が、各分岐管4と一体的に成形された張り出し部9に設けられるので、ガス通路8各分岐管の内部に形成する場合に比べて、ガス通路8の成形が容易となる。この意味で、PCVガス分配用のガス通路8を備えた吸気マニホールド1を、樹脂成形により比較的容易に製造することができ、軽量化することができる。
この実施形態では、マニホールド本体2、すなわち集合管3及び各分岐管4が、複数の樹脂成形体である、ロアボディ12、ミドルロアボディ13、ミドルアッパボディ14及びアッパボディ15を互いに一体的に接合することにより形成される。従って、個々のボディ12〜14の成形が比較的容易となることで、本来複雑な形状を有するマニホールド本体2の製造が容易となる。これにより、吸気マニホールド1の製造を容易にすることができる。また、ガス導入口11及びガス通路8が、各分岐管4を形成する二つの樹脂成形体、すなわちミドルアッパボディ14及びアッパボディ15に一体成形された張り出し部9に設けられる。従って、ガス通路を各分岐管の内部に形成する場合に比べて、ガス通路8の成形が容易となる。更に、張り出し部9は、ミドルアッパボディ14及びアッパボディ15のそれぞれに一体成形された張り出し片16,17を互いに接合することで形成されるので、各分岐管4の形成と同時に張り出し部9が形成される。この意味でも、単にPCVガス分配用のガス通路を備えた吸気マニホールドに比べて、吸気マニホールド1を一層容易に製造することができ、軽量化を図ることができる。
この実施形態によれば、各分岐管4を形成するためにミドルアッパボディ14及びアッパボディ15を互いに溶着させるとき、各張り出し片16,17の接合面の溶着代16b,17bが互いに溶着して各張り出し部9が同時に形成される。このため、張り出し部を戸別に溶着する場合に比べて、吸気マニホールド1の製造を容易にすることができる。また、溶着の際、溶着代16b,17bの外側にてバリ隠し16c,17cが溶着部分を外側から覆うことになり、溶着部分のバリが隠れる。このため、吸気マニホールド1の製品としての外観を向上させることができる。
この実施形態では、張り出し部9を形成する各張り出し片16,17がそれぞれ平板状をなすので、両者16,17を接合するときに、それぞれに多少の歪みがあったとしても、平板状であるため歪みを吸収することができ、溶着により好適に接合することができる。また、各張り出し片16,17により形成される張り出し部9が、図3,7に示すように、平板状をなして斜めに傾いているので、マニホールド本体2からの張り出し部9の張り出しの程度が押さえられ、張り出し部9が設けられても吸気マニホールド1の全体を比較的コンパクトなものにすることができる。
この実施形態では、ガス通路8のための張り出し部9がマニホールド本体2と一体的に形成されるので、ガス通路のための配管を別途設けた場合と比べて、構成部品点数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
(1)前記実施形態では、ガス通路を備えた吸気マニホールドを、4気筒のエンジンに装着される吸気マニホールド1に具体化したが、各気筒数の違いにかかわらず具体化することができる。
)前記実施形態では、予め二分割された張り出し片16,17を、ミドルアッパボディ14とアッパボディ15を接合する工程で同時に接合することで、ガス通路8を有する張り出し部9を形成した。これに対し、張り出し部を予め二分割することなく単一に成形してもよい。
)前記実施形態では、エンジンの各気筒にPCVガスを分配するためのガス通路8を設けたが、ガス通路をPCVガス以外のガスを各気筒に分配するために使用してもよい。例えば、キャニスタからのパージガスを分配するために使用することも可能である。
吸気マニホールドを示す正面図。 吸気マニホールドを示す平面図。 吸気マニホールドを示す左側面図。 トーナメント分岐形状を示す概念図。 マニホールド本体を分解して示す左側面図。 対応する張り出し片の近傍を拡大して示す左側面図。 張り出し部の近傍を拡大して示す左側面図。 ミドルアッパボディを示す正面図。 アッパボディを示す正面図。 アッパボディを示す背面図。 図8の主要部を示す拡大図。 図10の主要部を示す拡大図。 図11のA−A線断面図。 図12のB−B線断面図。 二つの張り出し片の対応を示す断面図。 張り出し部を示す断面図。 振動溶着方法を示す概念図。
1 吸気マニホールド
2 マニホールド本体
3 集合管
4 分岐管
4a 出口
8 ガス通路
9 張り出し部
11 ガス導入口
12 ロアボディ(樹脂成形体)
13 ミドルロアボディ(樹脂成形体)
14 ミドルアッパボディ(樹脂成形体)
15 アッパボディ(樹脂成形体)
16 張り出し片
16a 通路溝
16b 溶着代
16c バリ隠し
17 張り出し片
17a 通路溝
17b 溶着代
17c バリ隠し
18 ガス導出口

Claims (4)

  1. 集合管と、前記集合管から分岐した複数の分岐管とを備えた吸気マニホールドであって、
    各分岐管の出口が設けられるフランジと、
    前記フランジの近傍にて、使用状態における前記各分岐管の天側に位置するように設けられ、前記フランジとは反対の方向の斜め上方へ張り出した平板状をなす張り出し部と、
    前記張り出し部に設けられる一つのガス導入口と、
    前記各分岐管にそれぞれ開口されたガス導出口と、
    前記張り出し部に設けられ、前記ガス導入口から前記各ガス導出口へ複数に分岐して延びるガス通路と、
    前記ガス通路は、前記ガス導入口から前記各ガス導出口にかけて段階的に分岐して延び、前記ガス導入口を中心に左右対称となるトーナメント分岐形状をなすことにより、前記ガス導入口から前記各ガス導出口までの圧力損失が互いに等しく設定されることと
    を備え、前記集合管、前記各分岐管及び前記フランジは樹脂成形され、前記張り出し部は前記各分岐管と一体的に形成されたことを特徴とする吸気マニホールド。
  2. 使用状態において前記ガス導入口が上方に配置され、前記各ガス導出口が下方に配置されることを特徴とする請求項に記載の吸気マニホールド。
  3. 前記集合管及び前記各分岐管は、少なくとも二つの樹脂成形体を一体的に接合することで形成され、前記ガス導入口及び前記ガス通路は、前記各分岐管を形成する二つの樹脂成形体に一体成形された張り出し部に設けられ、前記張り出し部は、前記二つの樹脂成形体のそれぞれに一体成形された張り出し片を互いに接合することで形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の吸気マニホールド。
  4. 前記各分岐管を形成する二つの樹脂成形体は互いに溶着により接合されるものであり、前記各張り出し片の接合面には、前記ガス通路を構成する通路溝が形成され、その通路溝を挟んで一対をなす溶着代が形成され、前記各溶着代の外側にバリ隠しが形成されることを特徴とする請求項に記載の吸気マニホールド。
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