JP4552820B2

JP4552820B2 - 吸気ダクト

Info

Publication number: JP4552820B2
Application number: JP2005278614A
Authority: JP
Inventors: 等木野; 裕岩尾
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: US7322381B2; CN1940284A; CN100575692C; US20070068589A1; JP2007085315A

Description

本発明は、内燃機関に外気を導入するための吸気ダクトに関し、詳しくは吸気時の騒音を低減させうる吸気ダクトに関する。

自動車エンジンの吸気系では、吸気時に吸気ダクトから騒音が発生するという問題がある。この吸気騒音は、特にエンジンの低速回転時に耳障りである。

そこで、吸気時の騒音を低減させうる吸気ダクトとして、吸気通路の内外を連通する開口を吸気ダクトの管壁に設け、この開口を塞ぐように通気性部材を配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この吸気ダクトは、図１５に示されるように、内燃機関に外気を導入する吸気通路８０を内部にもつ中空筒状をなし、吸気通路８０外部とを連通する開口８１を管壁に有するダクト本体８２と、開口８１を塞ぐように配設された通気性部材としての多孔質シート８３とを備えている。ダクト本体８２は、熱可塑性樹脂よりなる２個の分割体８４が一体的に結合されてなるもので、分割体８４に多孔質シート８３がインサート成形されている。

このインサート成形では、所定の型内に多孔質シート８３を配置した状態でキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を注入して、溶融樹脂を多孔質シート８３の外縁に含浸させる。そして、多孔質シート８３を構成する繊維等の隙間に侵入した樹脂と繊維等とが複雑に絡み合った状態で冷却固化させて、多孔質シート８３の外縁に樹脂が含浸した接合部８３ａを形成し、分割体８４に多孔質シート８３を接合する。

このように管壁に形成された開口８１を多孔質シート８３で塞いだ吸気ダクトによれば、吸気通路８０内で発生した音波の一部が多孔質シート８３を介して通過することで定在波の発生が抑制されること等により、吸気騒音を低減させることができる。
特開２００２−１０６４３１号公報

ところが、前述した従来の吸気ダクトでは、ダクト本体８２を構成する分割体８４に対して、分割体８４と略同等の肉厚を有する多孔質シート８３が、対面同士を突き合わせた状態（多孔質シート８３の外周面と開口８１を区画する分割体８４の内周面とが突き合わされた状態）で接合されている。このため、分割体８４に対する多孔質シート８３の接合の強度不足により、例えば多孔質シートの外縁が外方にめくれる等の不都合が発生するおそれがあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ダクト本体に対する通気性部材の接合強度を向上させた吸気ダクトを提供することを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明の吸気ダクトは、熱可塑性樹脂よりなる複数の分割体が一体的に結合されて、内燃機関に外気を導入する吸気通路を内部にもつ中空筒状に形成され、該吸気通路と外部とを連通する開口を該分割体の管壁に有するダクト本体と、前記分割体にインサート成形されることで前記開口を塞ぐように配設され、前記熱可塑性樹脂が含浸した接合部を外縁に有する通気性部材とを備えた吸気ダクトであって、前記開口及び前記通気性部材は前記吸気通路が延びる方向に長い略矩形状をなし、前記分割体は、前記開口の内周縁の一対の長辺部分において、該開口の内縁に沿って該開口の長手方向に延びると共に該分割体の管壁から外方に突出する一対の縦壁部を有し、前記通気性部材の一対の長辺部分における前記接合部が厚さ方向に挟持されるように該縦壁部の対向内面に埋設されていることを特徴とするものである。

この吸気ダクトでは、分割体の開口を塞ぐ通気性部材が分割体にインサート成形されており、分割体の熱可塑性樹脂が通気性部材の外縁に含浸して接合部とされている。すなわち、所定の型内に通気性部材を配置した状態でキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を注入するインサート成形により、熱可塑性樹脂が通気性部材の外縁に含浸して通気性部材を構成する繊維等の隙間に侵入し、樹脂と繊維等とが複雑に絡み合った状態で冷却固化させることで、前記接合部が形成されている。

そして、この吸気ダクトでは、前記分割体は、前記吸気通路が延びる方向に長い略矩形状をなす前記開口の内周縁の一対の長辺部分において、該開口の内縁に沿って該開口の長手方向に延びると共に該分割体の管壁から外方に突出する一対の縦壁部を有し、前記通気性部材の一対の長辺部分における前記接合部が厚さ方向に挟持されるように該縦壁部の対向内面に埋設されている。このため、インサート成形時には、縦壁部に相当するキャビティ部分に流入した熱可塑性樹脂は、通気性部材の厚さ方向の両面及び端面の３方向から通気性部材の外縁に含浸することになる。このため、縦壁部が突出する長さを通気性部材の厚さに対して十分に長く確保することで、樹脂の含浸量を増加させるとともに、前記接合部における樹脂と繊維等とをより確実に絡ませることが可能となる。また、通気性部材の接合部が厚さ方向に挟持されるように縦壁部の対向内面に埋設されているので、接合部と縦壁部とは機械的結合力によっても接合されている。また、開口及び通気性部材において、長辺部分の長い範囲にわたって、縦壁部と接合部との接合を確保することができる。したがって、分割体と通気性部材との接合強度を確実に向上させることができる。

また、通気性部材の接合部が縦壁部に埋設された部分においては、通気性部材の外縁が外方にめくれるような不都合を効果的に防止することができる。

本発明の吸気ダクトの好適な態様において、各前記縦壁部は、長手方向の中央部分が最大の高さを有し、長手方向の両端に向かうに連れて高さが徐々に低くされている。さらに好適な態様において、前記分割体は、前記開口の内縁に沿って短手方向に延びるとともに前記通気性部材の短辺部分における前記接合部の外面を覆う一対の被覆突起部を、該開口の一対の短辺部分に有し、前記通気性部材の短辺部分における前記接合部の内面は前記分割体の内壁面と略面一状態とされている。

この吸気ダクトでは、略矩形状の短辺部分において、通気性部材の外縁が外方にめくれるような不都合を被覆突起部で効果的に防止することができる。また、通気性部材の短辺部分における接合部の内面が分割体の内壁面と略面一状態とされていることから、吸気通路内で空気をスムーズに流すのに有利となり、通気性部材を配設することに起因する吸気圧損の増大を抑えることができる。

本発明の吸気ダクトによると、分割体及び通気性部材の肉厚に関係なく、接合部の接合性を良くすることができ、分割体に対する通気性部材の接合性を信頼性の高いものとすることが可能となる。

以下、本発明の吸気ダクトの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態）
図１は、本実施形態の吸気ダクトの開口及び通気性部材部分を示す、図６のＢ−Ｂ線断面図である。図２は、この吸気ダクトの開口及び通気性部材部分を示す、図５のＡ−Ａ線断面図である。図３は、この吸気ダクトの要部を拡大して示す、図６のＢ−Ｂ線における部分断面図である。図４は、この吸気ダクトの要部を拡大して示す、図６のＣ−Ｃ線における部分断面図である。図５は、この吸気ダクトを吸気口側から見た正面図である。図６は、この吸気ダクトの側面図である。図７は、この吸気ダクトの平面図である。図８は、この吸気ダクトのレゾネータ部分を主に示す、図６のＤ−Ｄ線断面図である。図９は、この吸気ダクトの分割体の結合構造を示す、図７のＦ−Ｆ線断面図である。図１０は、この吸気ダクトの分割体のシール構造を示す、図７のＧ−Ｇ線断面図である。図１１は、この吸気ダクトの分割体の位置決め構造を示す、図６のＥ−Ｅ線断面図である。

本実施形態の吸気ダクトは、熱可塑性樹脂としてのＰＰ（ポリプロピレン）よりなる第１分割体１及び第２分割体２が一体的に結合されて、内燃機関に外気を導入する吸気通路３を内部にもつ中空筒状に形成され、吸気通路３と外部とを連通する開口４を第２分割体２の管壁に有するダクト本体５と、第２分割体２にインサート成形されることで開口４を塞ぐように配設され、前記熱可塑性樹脂が含浸した接合部（図３参照）６を外縁に有する通気性部材７と、第１分割体１に一体に設けられたレゾネータ８とを備えている。

第１分割体１と第２分割体２とは、複数の嵌合部９により、着脱可能に、一体的に結合されている。嵌合部９は、図９に示されるように、第１分割体１の端部に一体に設けられた嵌合枠１０と、第２分割体２の端部に一体に設けられ、嵌合枠１０と嵌合・脱着可能な嵌合爪１１とから構成されている。

また、第１分割体１と第２分割体２の端部同士は、吸気通路３の全長にわたって長手方向に延びる、所謂ラビリンスシール構造をなすシール部１２により確実にシールされている。シール部１２は、図１０に示されるように、第１分割体１の端部付近に一体に設けられ、第１分割体１の外面から断面Ｌ字状に突出して係合凹部１３を形成するＬ状係合部１４と、第２分割体２の端部に一体に設けられ、係合凹部１３内に係合可能な係合凸部１５とから構成されている。

さらに、第１分割体１と第２分割体２とは、両者を結合する際の作業性を向上させたり、両者の位置ずれを防止したりする位置決め部（図６参照）１６により位置が規制されている。位置決め部１６は、図１１に示されるように、第１分割体１の端部付近に一体に設けられて第１係合段部を形成する第１突片１７と、第２分割体の端部に一体に設けられ、第１係合段部と係合可能な第２係合段部を形成する第２突片１８とから構成されている。

こうして、第１分割体１と第２分割体２とは、位置決め部１６により両者の位置が規制されるとともに、シール部１２により吸気通路３の全長にわたって確実にシールされた状態で、複数の嵌合部９により確実に結合されている。そして、一体的に結合された第１分割体１及び第２分割体２により構成されたダクト本体５は、一端側に吸気口１９を有し、他端側に図示しないエアクリーナに接続される排気口２０を有している。なお、このダクト本体５は、吸気口１９の近傍に、吸気口１９側の剛性を向上させるための支柱部２１を有している。この支柱部２１は、第２分割体２から一体に隆起して設けられている。支柱部２１の先端が第１分割体１に当接することで、所定の荷重以下でダクト本体５が吸気口１９付近で潰れることを防止している。

そして、本実施形態に係る吸気ダクト５では、前述したように、第２分割体２の管壁の所定部位に、吸気通路３と外部とを連通する前記開口４が形成されており、第２分割体２にインサート成形されることで、開口４を塞ぐように通気性部材７が第２分割体２に一体に接合されている。この開口４は、吸気通路３が延びる方向に長い長方形状をなしている。

第２分割体２は、開口４の内周縁の一部（開口４の一対の長辺部分）に、開口４の内縁に沿って長手方向に延びるとともに第２分割体２の管壁から外方に突出する一対の縦壁部（図１及び図５参照）２２を有している。この縦壁部２２は、吸気ダクト５の管軸に対して略直角方向に延びている。また、縦壁部２２は、長手方向の中央部分が最大の高さ（吸気ダクト５の管軸に対して略直角方向に延びる長さ）を有し、長手方向の両端に向かうに連れて高さが徐々に低くされている（図３及び図４参照。なお、図３は、縦壁部２２の長手方向の略中央部分における図６のＢ−Ｂ線断面図であり、図４は、縦壁部２２の長手方向の端部付近における図６のＣ−Ｃ線断面図である。）。そして、開口４の一対の長手部分に長手方向に延びる一対の縦壁部２２の対向内面には、通気性部材７の一対の長辺部分における接合部６が埋設されている。

すなわち、縦壁部２２は、通気性部材７の一対の長辺部分における接合部６の厚さ方向の両面を挟持するように覆う天井部２２ａ及び底壁部２２ｂと、通気性部材７の一対の長辺部分における接合部６の端面を覆う側壁部２２ｃとを一体に有している。なお、天井部２２ａ及び底壁部２２ｂは、縦壁部２２の長手方向の略中央部分で最大の厚さ（吸気ダクト５の管軸に対して略直角方向に延びる長さ）を有し、長手方向の両端に向かうに連れて厚さが徐々に薄くされている。

また、第２分割体２は、開口４の内周縁の他部（開口４の一対の短辺部分）に、開口４の内縁に沿って短手方向に延びるとともに第２分割体２の外面から開口４の内方に向かって突出して通気性部材７の短辺部分における前記接合部６の外面を覆う一対の被覆突起部（図２及び図５参照）２３を有している。

そして、図２に示されるように、通気性部材７の短辺部分における接合部６の内面は、その短辺方向の中央部付近において第２分割体２の内壁面２ａと略面一状態とされている。

通気性部材７は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の不織布よりなる。この通気性部材７は、長手方向に沿う断面形状において長手方向の中央部分が吸気ダクト５の外方に突出するように湾曲した形状（円弧状）をなすとともに、短手方向に沿う断面形状においても円弧状をなすように、長方形の板状体を湾曲して形成されている（図２参照）。

加えて、本実施形態の吸気ダクトにおいては、前述したように、第１分割体１にレゾネータ８が一体に設けられている。このレゾネータ８は、第１分割体１に一体成形されてなる第１室壁部２４と、第１室壁部２４に熱板溶着により一体的に接合されて第１室壁部２４と共に箱状をなして吸気通路３に隣接する共鳴消音室２５を画成する第２室壁部２６とを有している。また、このレゾネータ８は、第１室壁部２４が一体成形された第１分割体１に一体成形されてなる管壁部２７を有している。管壁部２７は、第１室壁部２４の高さよりの低い高さを有し、吸気通路３と、消音室２５とを連通する連通路２８を消音室２５内に画成している。

上記構成を有する本実施形態に係る吸気ダクトは、以下に示す製造方法によりに製造した。

まず、図１２に示されるように、二つの分割体型３１、３２のうち、一つの分割体型３２の所定位置に通気性部材７を配置した。この分割体形３１、３２は、固定部３１ａ、３２ａが形成されている。この固定部３１ａ、３２ａは、長方形板状の通気性部材７の外縁部に対応する位置に形成されており、長方形枠状を有している。

そして、図１３に示されるように、分割体型３１、３２を閉型した。これにより、通気性部材７の外縁部の内周側部分が、固定部３１ａ、３２ａにより挟持されて圧迫される。こうして分割体型３１、３２内の所定位置に通気性部材７を固定した。

そして、通気性部材７を配置した分割体型３１、３２のキャビティ３３内に、図示しない射出成形機のスクリューから溶融樹脂３４を注入した。このとき、通気性部材７は固定部３１ａ、３２ａにより挟持されているため溶融樹脂３４により動かされることはない。溶融樹脂３４は通気性部材７の外縁部から内部に徐々に含浸する。このとき、通気性部材７の一対の長辺部分における外縁部においては、外縁部の厚さ方向の両面及び外縁部の端面の３方向から溶融樹脂が含浸する（図１３参照）。また、通気性部材７の一対の短辺部分における外縁部においては、外縁部の厚さ方向の一面及び外縁部の端面の２方向から溶融樹脂が含浸するなお、通気性部材７外縁部の内周側は固定部３１ａ、３２ａにより押圧されており、この押圧部分は圧縮され密度が高くなっている。このため、この押圧部分から通気性部材７の内部に樹脂が含浸することはない。

その後所定時間冷却することで、通気性部材７の外縁部の外周側部分に含浸した溶融樹脂３４が、通気性部材７を構成するＰＥＴ繊維間に侵入して複雑に絡み合った状態で固化し、接合部６を形成した。こうして、インサート成形により、通気性部材７を、固化した樹脂からなる第２分割体２と一体に接合した。

一方、図示しない射出成形機を用いて、第１分割体１並びにレゾネータ８の第１室壁部２４及び管壁部２７を一体に射出成形するとともに、レゾネータ８の第２室壁部２６を射出成形した。

そして、レゾネータ８の第１室壁部２４と第１室壁部２６とを熱板溶着するとともに、第１分割体１と第２分割体２とを一体的に結合して、本実施形態に係る吸気ダクトを完成した。

本実施形態に係る吸気ダクトでは、通気性部材７の一対の長辺部分においては溶融樹脂３４が通気性部材７の外縁部の３方向から含浸し、通気性部材７の一対の短辺部分の中央付近においては溶融樹脂３４が通気性部材７の外縁部の２方向から含浸するので、十分な量の溶融樹脂３４を通気性部材７の外縁部に含浸させることができる。このため、接合部６の体積は大きくなり、また接合力も強くなる。

すなわち、この吸気ダクトでは、通気性部材７がインサート成形される第２分割体２は、開口４の内周縁の一部（開口４の一対の長辺部分）において、開口４の内縁に沿って第２分割体２の管壁から外方に突出する縦壁部２２を有している。そして、通気性部材７の接合部６の一部（通気性部材７の一対の長辺部分）が厚さ方向に挟持されるように縦壁部２２に埋設されている。このため、通気性部材７の接合部６の長辺部分は、縦壁部２２に機械的にも強固に結合している。

したがって、この吸気ダクトによれば、第２分割体２及び通気性部材７の肉厚に関係なく、接合部６の接合性を良くすることができ、第２分割体２に対する通気性部材７の接合性を信頼性の高いものとすることが可能となる。

また、第２分割体２は、開口４の内縁に沿って短手方向に延びるとともに通気性部材７の短辺部分における接合部６の外面を覆う一対の被覆突起部２３を、開口４の一対の短辺部分に有している。この被覆突起部２３により、通気性部材７の接合部６の短辺部分が外方にめくれることを、確実に規制することができる。

さらに、この吸気ダクトでは、通気性部材７の短辺部分における接合部６の内面が第２分割体２の内壁面２ａと略面一状態とされていることから、吸気通路３内で空気をスムーズに流すのに有利となり、通気性部材７を配設することに起因する吸気圧損の増大を抑えることができる。

（参考形態）
図１４に示す本参考形態に係る吸気ダクトは、第２分割体２が、開口４の内周縁の全体（開口４の一対の長辺部分及び一対の短辺部分）に、開口４の内縁に沿って延びるとともに第２分割体２の管壁から外方に突出する枠状縦壁部２４を有している。この枠状縦壁部２４は、吸気ダクト５の管軸に対して略直角方向に延びている。また、枠状縦壁部２４は、全周にわたって均一の高さを有している。

そして、枠状縦壁部２４の内周面には、通気性部材７の外周縁の全体（通気性部材７の一対の長辺部分及び一対の短辺部分）における接合部６が埋設されている。

すなわち、枠状縦壁部２４は、通気性部材７の外周縁の全体における接合部６の厚さ方向の両面を挟持するように覆う枠状天井部及び枠状底壁部と、通気性部材７の外周縁の全体における接合部６の端面を覆う枠状側壁部とを一体に有している。なお、枠状天井部及び枠状底壁部は、枠状縦壁部２４の全周にわたって均一の厚さを有している。

なお、前記実施形態とは異なり、本参考形態においては、通気性部材７の短辺部分における接合部６の内面は、第２分割体２の内壁面２ａと略面一状態とされていない。

したがって、この吸気ダクトでは、通気性部材７の外周縁の全体にわたって、接合部６が枠状縦壁部２４に埋設されていることから、第２分割体２に対する通気性部材７の接合強度をより向上させることができる。

また、通気性部材７の接合部６の短辺部分が外方にめくれることも、枠状縦壁部２４により確実に規制することができる。

その他の構成及び作用効果は前記実施形態と基本的に同様である。

（その他の実施形態）
本発明の吸気ダクトは、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内で、態様を適宜変更して実施することができる。

例えば、通気性部材を構成する材料としては、特に限定されず、溶融樹脂が通気性部材を構成する繊維等に含浸すればよく、ＰＰ、ＰＥ（ポリエチレン）等を使用してもよい。

また、通気性部材として、例えば、ＰＵＲ（ポリウレタン）フォーム等の連泡発泡体を採用することもできる。

通気性部材を設ける位置や数も特に限定されず、騒音低減効果、エンジンルームに搭載される他の部品との位置関係等を考慮して決定すればよい。

さらに、分割体を構成する熱可塑性樹脂の種類としては、ＰＥ、ＰＡ（ポリアミド）等を用いてもよい。

また、分割体同士を結合する機構として、爪嵌合を用いたが、例えば、ピンと孔、クリップと孔、ボルトとナット等による他の嵌合機構で結合してもよいし、分割体同士を溶着してもよい。

加えて、分割体の個数も２個に限られない。

実施形態に係る吸気ダクトの開口及び通気性部材部分を示す、図６のＢ−Ｂ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの開口及び通気性部材部分を示す、図５のＡ−Ａ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの要部を拡大して示す、図６のＢ−Ｂ線における部分断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの要部を拡大して示す、図６のＣ−Ｃ線における部分断面図である。実施形態に係る吸気ダクトを吸気口側から見た正面図である。実施形態に係る吸気ダクトの側面図である。実施形態に係る吸気ダクトの平面図である。実施形態に係る吸気ダクトのレゾネータ部分を主に示す、図６のＤ−Ｄ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの分割体の結合構造を示す、図７のＦ−Ｆ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの分割体のシール構造を示す、図７のＧ−Ｇ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの分割体の位置決め構造を示す、図６のＥ−Ｅ線断面図である。実施形態に係る吸気ダクトの製造方法を説明する部分断面図であって、分割体型に通気性部材を配置した状態を示す図である。実施形態に係る吸気ダクトの製造方法を説明する部分断面図であって、分割体型のキャビティ内に溶融樹脂を注入した状態を示す図である。参考形態に係る吸気ダクトの開口及び通気性部材部分を示す、要部底面部である。従来の吸気ダクトを示す部分断面図である。

符号の説明

１…第１分割体２…第２分割体
３…吸気通路４…開口
５…タクト本体６…接合部
７…通気性部材２２…縦壁部
２３…被覆突起部２４…枠状縦壁部

Claims

熱可塑性樹脂よりなる複数の分割体が一体的に結合されて、内燃機関に外気を導入する吸気通路を内部にもつ中空筒状に形成され、該吸気通路と外部とを連通する開口を該分割体の管壁に有するダクト本体と、
前記分割体にインサート成形されることで前記開口を塞ぐように配設され、前記熱可塑性樹脂が含浸した接合部を外縁に有する通気性部材とを備えた吸気ダクトであって、
前記開口及び前記通気性部材は前記吸気通路が延びる方向に長い略矩形状をなし、
前記分割体は、前記開口の内周縁の一対の長辺部分において、該開口の内縁に沿って該開口の長手方向に延びると共に該分割体の管壁から外方に突出する一対の縦壁部を有し、前記通気性部材の一対の長辺部分における前記接合部が厚さ方向に挟持されるように該縦壁部の対向内面に埋設されていることを特徴とする吸気ダクト。
各前記縦壁部は、長手方向の中央部分が最大の高さを有し、長手方向の両端に向かうに連れて高さが徐々に低くされていることを特徴とする請求項１記載の吸気ダクト。
前記分割体は、前記開口の内縁に沿って短手方向に延びるとともに前記通気性部材の短辺部分における前記接合部の外面を覆う一対の被覆突起部を、該開口の一対の短辺部分に有し、
前記通気性部材の短辺部分における前記接合部の内面は前記分割体の内壁面と略面一状態とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の吸気ダクト。