JP4455416B2 - インテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、自動車エンジンに用いられるインテークマニホールドに係り、特に、管体部とフランジ部、コレクタ部とを異なる材料をから構成したインテークマニホールドに関する。

図８は、従来のアルミニウムダイキャスト製のインテークマニホールドを示す図である。このインテークマニホールドは、複数本のブランチ管１と、コレクター部２と、これらブランチ管１をエンジンへ固定するためのフランジ部３とが一体構造とされているものである。

従来のインテークマニホールドには、一体構造の鋳造品が一般に使用されていたが、金型の製作費は非常に高価であり、しかも設計変更の対応が困難であるなどの問題点がある。

そこで、近年では、インテークマニホールドのブランチ管１、コレクター部２、フランジ部３をそれぞれ別々の部品として、これらの部品からインテークマニホールドを組み立てることが行われている。

この種のインテークマニホールドとしては、例えば、フランジ部、コレクター部をアルミ鋳造品とし、ブランチ管に鋼管を用い、ブランチ管にフランジ部、コレクター部を亜鉛はんだにより接合したものが知られている（特許文献１）。

また、ブランチ管、フランジ部、コレクター部の各部品にアルミ鋳造品を用い、これらを嵌め合わせて、その嵌合部分を中周波誘導加熱により接合し、その後、冷却して焼き嵌めをしたものが知られている（特許文献２）。
特開平９−１７７６２３号公報 特許第２６６７９６６号

特許文献１、２に挙げたようなインテークマニホールドでは、いくつかの部品に分けているので、一体鋳造品に比べて、大幅なコストダウンが可能で、設計変更が容易になる利点がある。

しかしながら、部品を組み付けてから、溶接やロウ付けなどにより、接合しなければならない。そして、組み付けによる誤差が不可避的に生じる。また、接合の際に熱変形が生じ、寸法精度の確保が困難であるというも問題がある。寸法精度という観点からすると、一体鋳造品の場合は、はるかに高精度のものができ、優位性がある。このように、一体鋳造品と部品を接合したものとでは、一方の利点が他方の欠点になる。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、インテークマニホールドのブランチ管に金属管を使用し、コレクターやフランジ部を別部材としながらも、寸法精度の確保と、低コストで設計変更の容易な対応を両立し得るようにしたインテークマニホールドを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、前記コレクター、フランジ部の双方若しくは一方と、金属管からなる前記ブランチ管と、がインサート成形による一体構造を有することを特徴とするものである。

また、本発明は、空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、フレア部を両端部に有する金属管からなる前記ブランチ管と、前記ブランチ管の一端部が嵌合する孔を有するフランジ部と、前記ブランチ管の他端部が嵌合する孔を有するコレクター部と、前記フレア部を介して前記フランジ部、コレクター部をそれぞれ前記ブランチ管に固定するリテーナ部材と、からなることを特徴とするものである。

さらに、本発明は、空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、
フレア部を両端部に有する金属管からなる前記ブランチ管と、前記ブランチ管の一端部が締まり嵌めにより嵌合する孔を有するフランジ部と、前記ブランチ管の他端部が締まり嵌めにより嵌合する孔を有するコレクター部と、からなることを特徴とするものである。

本発明によれば、インテークマニホールドのブランチ管に金属管を使用し、コレクター部やフランジ部を別部材としながらも、フランジ部、コレクター部を金型成形であるがゆえの精密な寸法精度を確保できる一方で、ブランチ管について低コストで設計変更の容易な対応を両立することができる。また、ブランチ管、コレクター部、フランジ部が別部材であるにもかかわらず、溶接やロウ付けによる接合をする必要がなく、機械的な接合構造により組み付け誤差を少なくすることができる。

以下、本発明によるインテークマニホールドの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態によるインテークマニホールドを示す。図１において、参照番号１０は、インテークマニホールドの全体を示す。

このインテークマニホールド１０は、空気通路部を形成するブランチ管１１が４本配列されている。これらのブランチ管１１の一端にはフランジ部１２が連結され、このフランジ部１２はエンジンのシリンダヘッドに取り付けられる。ブランチ管１１の他端に結合されるコレクター部１３は、コレクタタンクに取り付けられる。

この実施形態では、ブランチ管１１には、金属管が用いられている。この金属管は、直管を所要の形状に曲げ加工したものを用いてもよいし、金属板を材料にして、それをプレス加工より半円筒の成形し、これを溶接により管体形状に接合したものを用いてもよい。そして、ブランチ管１１の両端部には、外側にフランジ状に張り出したフレア部１４が形成される。

これに対して、フランジ部１２とコレクター部１３は、この実施形態では、射出成形により成形された樹脂製の部品である。そして、これらのフランジ部１２とコレクター部１３とブランチ管１１との接合は、成形と同時に行われるものである。

射出成形に用いられる金型には、フランジ部１２とコレクター部１３のそれぞれ製品形状に対応するキャビティが形成されており、ブランチ管１１は金型に入れるインサートとして用いられる。なおブランチ管１１には、あらかじめフレア部１４が加工されている。

このようにブランチ管１１をインサートに利用することにより、フランジ部１２とコレクター部１３の成形とこれらとコレクター部１３の一体構造化を同時に行うことができる。なお、射出成形により、ブランチ管１１の端部では、フレア部１４が樹脂に接着し、フランジ部１２、コレクター部１３の抜け止めを防止することになる。
以上のように、本実施形態によるインテークマニホールド１０によれば、ブランチ管１１をインサートにした金型を用いてフランジ部１２およびコレクター部１３とブランチ管１１との一体構造を実現しているので、金型を使った射出成形であるがゆえに、精密な寸法精度を確保できる。他方、インテークマニホールドが対象とする様々なエンジンに対応させるためにブランチ管１１の曲がり形状や長さをエンジンに合わせる必要があるところ、ブランチ管１１そのものは、別に金属管を加工したものを用いるので、柔軟にしかもコストをかけることなく設計変更への対応が容易である。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態によるインテークマニホールドについて、図２を参照しながら説明する。
図２は、第２実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管１１とフランジ部２０との接合部分の断面図である。この図２では、コレクター部１３との接合構造は同じであるため、コレクター部は省略してある。
この第２実施形態では、ブランチ管１１については、第１実施形態と同様に、金属管が用いられる。ただし、ブランチ管１１の両端部で外側にフランジ状に張り出したフレア部１４は、組み立て時に折り曲げる点が異なる。
フランジ部２０は、第１実施形態と同様に樹脂製である点は同じであるが、別途、部品として用意されたものである。そして、フランジ部２０と組み合わせる部品としてリテーナ部材２２が用いられている。このリテーナ部材２２は、リング状の樹脂製部品であり、突起部２３が上面をぐるりと一周りするように形成されている（図３参照）。フランジ部２０には、ブランチ管１１の外径とほぼ等しい径の孔２４が形成されている。フランジ部２０の底面には、孔２４と同芯的に環状溝２５が形成されており、リテーナ部材２２は環状溝２５に嵌合するようになっている。

図３に示すように、ブランチ管１１の一端をフランジ部２０の孔２４に挿入してから、ブランチ管１１の管端にフレア加工を施せば、これによりフレア部１４が形成される。そして、リテーナ部材２２を環状溝２５に嵌め合わせ、超音波を加えて突起部２３を溶かすことにより、リテーナ部材２２を溶着することができる。

以上のように、本実施形態によれば、金属管からなるブランチ管１１と、射出成形品である樹脂製のフランジ部２０、コレクター部１３とを用い、フランジ部２０およびコレクター部１３をリテーナ部材２２を用いてブランチ管１１に嵌合させた一体構造を実現しているので、精密な寸法精度の確保と、ブランチ管１１について設計変更の容易さの確保を両立させることができる。また、溶接やロウ付けの必須な従来品と異なり、溶接やロウ付けによる接合をする必要がないので、機械的な接合構造により正確な組み付けを行うことができる。

次に、図４は、第２実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管１１とフランジ部２０の接合構造の他の例を示す。

図４の接合構造では、図３に示した環状溝２５の替わりに、フレア部１４の外径とほぼ同じ径で、内周にねじが形成されている環状溝２６がフランジ部２０の底面に孔２４と同心的に形成されている。リテーナ部材としては、環状溝２６にねじで螺合するリテーナ部材２７が用いられている。リテーナ部材２７がねじ式の場合には、シール性能を補完するために、環状溝２６の段部とフレア部１４の間にＯリング２８を設けている。

以上のような接合構造の場合、ブランチ管１１の一端をフランジ部２０の孔２４に挿入してから、ブランチ管１１の管端にフレア加工を施し、その後で、リテーナ部材２７を締め込めばよい。

次に、図５は、第２実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管１１とフランジ部２０の接合構造の他の例を示す。

この図５では、溝２５に樹脂２９を流し込み、これにより、リテーナ部材２２を代替するようにしている。この場合、樹脂２９の代わりに接着材を充填してもよい。

第３実施形態
次に、図６は、本発明の第３実施形態によるインテークマニホールドを示す。図６は、第３実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管１１とフランジ部２０との接合部分の断面図である。この図６では、接合構造は同じであるため、コレクター部は省略してある。
この第３実施形態では、ブランチ管１１は、第１実施形態と同様に、金属管が用いられる。ただ、ブランチ管１１の管端近くには、Ｏリング２８を装着するために、周回する凸部３０が形成されている。

フランジ部２０は、第２実施形態と同様に別途、射出成形により成形された樹脂製である点は同じである。フランジ部２０には、孔３２が形成されており、こり場合、孔３２には、Ｏリング２８が脱落しないように段が形成されている。

本実施形態では、Ｏリング２８を利用してブランチ管１１を孔３０に圧入することにより、フランジ部２０に接合する構造になっている。このため、Ｏリング２８の外径と孔３２の径の関係は、締め代を見込んだ寸法に設定されている。

図７に示す接合構造は、同じく圧入形式である点は図６と同様であるが、フレア部１４をカシメるようにした点と、孔３２の内周面に形成した溝３３にＯリング２８を装着した点が図６と異なっている。

以上のような第３実施形態によれば、圧入するだけで、ブランチ管１１と、フランジ部２０およびコレクタ部との接合を可能であるので、製造コストの低減が図れる。しかも、精密な寸法精度を確保と、ブランチ管１１について設計変更の容易さの確保を両立させることができる点、また、溶接やロウ付けの必須な従来品と異なり、溶接やロウ付けによる接合をする必要がないので、正確な組み付けを行うことができる点は、第１実施形態並び第２実施形態と同様である。

以上、本発明について、フランジ部およびコレクタ部を樹脂製とする好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、第２実施形態および第３実施形態については、フランジ部およびコレクタにダイカスト製やプレス加工品などの金属部品を用いることが可能である。

本発明の第１実施形態によるインテークマニホールドを示す断面図。 本発明の第２実施形態によるインテークマニホールドの要部を示す断面図。 本発明による第２実施形態によるインテークマニホールドの組み立て順序を示す断面図。 本発明の第２実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管とフランジ部との他の接合構造例を断面図。 本発明の第２実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管とフランジ部とのさらに他の接合構造例を断面図。 本発明による第３実施形態によるインテークマニホールドの組み立て順序を示す断面図。 本発明の第３実施形態によるインテークマニホールドにおいて、ブランチ管とフランジ部との他の接合構造例を断面図。 従来のインテークマニホールドを示す斜視図。

符号の説明

１０ インテークマニホールド
１１ ブランチ管
１２ フランジ部
１３ コレクター部
１４ フレア部
２０ フランジ部
２２ リテーナ部材
２４ 孔
２５ 環状溝
２６ 環状溝
２７ リテーナ部材
２８ Ｏリング
３０ 凸部
３２ 孔

Claims (10)

1. 空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、
   前記コレクター、フランジ部の双方若しくは一方と、金属管からなる前記ブランチ管と、がインサート成形による一体構造を有することを特徴とするインテークマニホールド。
2. 前記ブランチ管の両端部には、それぞれフレア部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
3. 前記フランジ部、コレクター部の双方若しくは一方は、樹脂を材質とすることを特徴とする請求項１または２に記載のインテークマニホールド。
4. 空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、
   フレア部を両端部に有する金属管からなる前記ブランチ管と、前記ブランチ管の一端部が嵌合する孔を有するフランジ部と、前記ブランチ管の他端部が嵌合する孔を有するコレクター部と、前記フレア部を介して前記フランジ部、コレクター部をそれぞれ前記ブランチ管に固定するリテーナ部材と、からなることを特徴とするインテークマニホールド。
5. 前記リテーナ部材を前記フランジ部、コレクター部の底部にそれぞれ形成された環状溝に嵌合させ、超音波溶着により溶着したことを特徴とする請求項４に記載のインテークマニホールド。
6. 前記リテーナ部材は、前記フランジ部、コレクター部の底部にそれぞれ形成された環状溝に螺合するねじを有することを特徴とする請求項４に記載のインテークマニホールド。
7. 空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、
   フレア部を両端部に有する金属管からなる前記ブランチ管と、前記ブランチ管の一端部が締まり嵌めにより嵌合する孔を有するフランジ部と、前記ブランチ管の他端部が締まり嵌めにより嵌合する孔を有するコレクター部と、からなることを特徴とするインテークマニホールド。
8. 前記フランジ部、コレクター部の孔のそれぞれ周壁と、前記ブランチ管の両端部の間にＯリングを介装して該ブランチ管の両端部が圧入されたことを特徴とする請求項７に記載のインテークマニホールド。
9. 空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドにおいて、
   金属管からなる前記ブランチ管の両端部を、それぞれフランジ部およびコレクター部に嵌合し、その両端部に抜け止め用のフレア部をカシメにより形成したことを特徴とするインテークマニホールド。
10. 空気通路部を形成する複数のブランチ管と、前記ブランチ管の一端をエンジンのシリンダヘッドに連結するフランジ部と、ブランチ管の他端を結合するコレクター部とからなるインテークマニホールドの製造方法において、
    前記ブランチ管に金属管を用い、前記フランジ部およびコレクターを成形する金型に前記金属管をインサートとして利用し、前記コレクターおよびフランジ部をインサート成形し、前記ブランチ管に一体的に接合することを特徴とするインテークマニホールドの製造方法。

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