JP5637794B2 - 樹脂製インテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、スロットルボディが接続される入り口からサージタンクを経て複数に分岐した出口管まで連続し、各出口管がサージタンクの底部から延び出してサージタンクに対向するように立ち上がり、サージタンクおよび出口管部でアッパー部材およびロア部材とに上下に２分割した樹脂製インテークマニホールドに関する。

樹脂製インテークマニホールドは下記の特許文献１〜４等に開示され、近年、軽量化、製造コストの低下、省燃費などを意図して実用されている。また、特許文献１〜４には樹脂製インテークマニホールドの成形性の面で複数に分割して成形する技術が開示されている。

特許文献１は、各出口管がサージタンクの底部から延び出してサージタンクに対向するように立ち上がり、サージタンクおよび出口管部でアッパー部材およびロア部材とに上下に２分割した樹脂製インテークマニホールドを開示している。

下記特許文献２、３、４は、補強のためにリブを形成した樹脂製インテークマニホールドを開示している。特許文献２は、インテークマニホールドの各出口管の剛性を向上させるために、スロットル接続部と出口管下流端との間にスティフナを設けることを開示している。

特許文献３は、インテークマニホールドのコンパクト化及び剛性向上を図ると共に、インテークマニホールドを樹脂製とした場合の吸気騒音を抑えるために、スロットル部と出口管下流端とをオフセット配置することを開示している。

特許文献４は、サージタンクの側面部を傾斜させて設け、この傾斜させた側面部に、複数の出口管の開口部を、エンジンに対して前後にずらして配置したインテークマニホールドにおいて、サージタンクと、出口管の開口部が開口するフランジとの間に板状のリブを設けて補強することを開示している。

特開２００２−１３８９１３号公報 特開平１１−０５０９２３号公報 特開２００７−１０７４８１号公報 特開２００２−１０６４２７号公報

ところで、特許文献１が開示する樹脂製インテークマニホールドは、サージタンクと出口管とが対向し合うので、この対向し合う前後方向のコンパクト化に好適であるが、複数の出口管は、サージタンクとはそれからの延び出し部で繋がるだけで、各出口管どうしはその延び出し部間と接続フランジを持った出口部間以外は離れている。このため、エンジンや車体走行時の振動や揺れの影響で損傷しやすい。従って、ステー等の部材を用いてスロットルを取り付けるか、あるいは特許文献２、３、４が開示するようなリブによる補強技術の採用が必要である。

しかし、特許文献１が開示する樹脂製インテークマニホールドは、特許文献２、３、４が開示する樹脂製インテークマニホールドと形態が異なり、サージタンクと出口管との間の振動や振れを抑えるリブ形態は特許文献２、３、４には開示されていないし、示唆する記載もない。

特許文献２に開示の構成では、スティフナを設けることにより剛性が向上するが、部品点数及び組立工数が増加してコスト高となる。また、補強箇所が少ないので、応力が集中し、耐久性に劣るという問題がある。また、特許文献３に開示の構成では、吸気分配が悪い。また、形状が複雑なため、３分割して製造するようになっているが、成形時の樹脂流動性が悪い。また、特許文献４に開示の構成では、リブが板状であるので強度に欠けると共に、連結箇所が少ないので、応力が集中し、耐久性に劣るという問題がある。

また、アッパー部材をインジェクション成形する際の樹脂射入口となるゲートは、サージタンクの接続フランジがある入り口と、各出口管の出口がある共通接続フランジとの間の樹脂注入の流れ方向および、注入する樹脂ボリュームを考慮すると、アッパー部材のほぼ中央となるサージタンクの背部壁の割線縁に配置されることになる。この場合、ボリュームがあって流れ経路上、注入位置から最も遠くなる共通接続フランジ側への樹脂流れが遅れ、成形不良の原因になりやすい。

これに、成形時に樹脂を二次注入する方式を採用するにも注入工程増によりコスト上昇の原因になる。また、分割数を増大するとその分コスト高になる。

本発明は、このような問題に鑑み、コンパクト化に有利な屈曲形態にて２分割にすることでボリュームが大きくなるアッパー部材において、耐久性、成形性、低コスト性を満足できる樹脂製インテークマニホールドを提供することを主たる目的とし、別部材を用いることなく、スロットルの取付け剛性を向上させると共に、吸気の気筒分配の気筒間ばらつきを抑えることをさらなる目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の樹脂製インテークマニホールドは、スロットルボディが接続される入り口からサージタンクを経て複数に分岐した出口管まで連続し、各出口管がサージタンクの底部から延び出してサージタンクと対向するように立ち上がり、サージタンクおよび出口管でアッパー部材およびロア部材とに上下に２分割した樹脂製インテークマニホールドにおいて、アッパー部材側に、入り口と各出口管との間を一体に繋ぐ、入り口から延びて横方向に広がり各出口管に繋がる横向き補強リブと、入り口から横向き補強リブと横断面Ｔ字状に延びて出口管の配列域の中央部に繋がる縦向き補強リブを形成したことを特徴としている。

このような構成では、入り口からサージタンクを経て複数に分岐した出口管まで連続し、各出口管がサージタンクから延び出してサージタンクと対向するように立ち上がってコンパクト化に有利な、ほぼＶ字状ないしはＵ字状の屈曲形態を満足する。そして、サージタンクおよび出口管でアッパー部材およびロア部材とに２分割する最低分割数にて、ボリュームの小さなロア部材はもとより、ボリュームの大きなアッパー部材も型成形することができる。

特に、アッパー部材側は、各出口管上部のサージタンク上部からの延び出し口部で繋がった屈曲形態をなしているために、サージタンク上部と複数の出口管との繋がり部を起点に離接方向に振動若しくは揺動の影響を考慮しておく必要がある。そこでアッパー部材では、サージタンク上部と各出口管上部とを、補強リブによって入り口と各出口管との間で一体に繋ぐ構造としている。そのため、上記の振動や揺動に対する強度と剛性および、複数の出口管どうしがそれらの配列方向に振動したり揺れたりすることに対する強度と剛性の双方を高められる。

また、サージタンクから各出口管までは、吸気の層流化の観点から、一定の長さを必要とする。従って、サージタンク上部の反エンジン側となる背部壁の割線縁がインジェクション成形時の注入位置に選択された場合は、注入された樹脂はサージタンクから各出口管まで長い距離を流れなければならない。しかし、サージタンク上部と各出口管上部とを繋ぐ補強リブの部分が樹脂流れの近道となり、樹脂流れの遅れによる成形不良を回避することができる。

また、このような構成では、上記に加え、さらに、板状の横向き補強リブを縦向き補強リブで補強するので、横向き補強リブの振動に対する強度を高められる。その上、インジェクション成形時にサージタンクの入り口から補強リブを通じた各出口管の出口側への樹脂流れが複数得られるので、樹脂の流動性がさらに改善され、結果アッパー部材の強度が向上する。

上記において、さらに、平面視した状態で、スロットルボディが接続される入り口は出口管の配列域の中央部に対向しているものとすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、入り口から延出される補強リブを、各出口管に最短距離で繋げることができるので、樹脂製インテークマニホールド全体の剛性をさらに向上させることができる。また、入り口が、出口管の配列域の中央部に対向しているため、吸気の気筒分配の気筒間ばらつきを小さくすることができる。

本発明の樹脂製インテークマニホールドによれば、アッパー部材のサージタンク上部と各出口管上部とが、入り口と各出口管との間で補強リブにより一体に繋ぐだけで、サージタンク上部と複数の出口管との繋がり部を起点に離接方向に振動したり揺れたりすることに対する強度と剛性および、複数の出口管どうしがそれらの配列方向に振動したり揺れたりすることに対する強度と剛性の双方を、ボリュームの小さなロア部材を伴い高めることができる。結果、エンジンの振動や、車体走行中の振動、加減速負荷、遠心負荷などの影響で損傷するのを防止することができる。

また、各出口管の吸気の層流化に必要な長さを確保するのに、出口管への樹脂の注入経路がサージタンクに比して遠くなっても、サージタンクからの延び出し部分を経由した正規の樹脂流れに加え、サージタンクの入り口から補強リブを通じた各出口管の出口側への樹脂流れが得られて、サージタンク側から各出口管側への樹脂流れを促進させられ、各出口管の出口側にボリュームの大きな共通の接続フランジがある場合でも高い成形性を確保できる。

上記に加え、さらに、補強リブを、入り口から延びて横方向に広がり各出口管に繋がる横向き補強リブと、入り口から横向き補強リブと横断面Ｔ字状に延びて出口管の配列域の中央部に繋がる縦向き補強リブとを備えているものとして、横向き補強リブの振動に対する強度を高められる。その上、インジェクション成形時にサージタンクの入り口から補強リブを通じた各出口管の出口側への樹脂流れが複数得られるので、樹脂の流動性がさらに改善され、強度が向上する。

また、コンパクト化に有利なほぼＶ字状ないしはＵ字状の屈曲形態を、２分割という最低分割数にて実現するので、接合回数が少なく、容易に組み立てられる。また、２分割されたそれぞれの部材は、左右および上下の対称性が高く、樹脂注入口から最も遠い箇所までに、補強リブとなる樹脂流路を設けるので、概ね左右に開く成形型と上下に開く成形型との組み合わせにて型成形できる。これらの観点から、コストの低減に大きく寄与するという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る樹脂製インテークマニホールドの１つの例をアッパー部材とロア部材に分離して示す斜視図。 同インテークマニホールドのアッパー部材の側面図である。 同インテークマニホールドのアッパー部材の背面図である。 同インテークマニホールドの前後方向に切断して見た断面図である。

本実施の形態に係る樹脂製インテークマニホールドの具体例について、図１〜図４を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

図１、図４に示す例での本実施の形態の樹脂製インテークマニホールド１００は、図４に示すようにスロットルボディ２０が接続される入り口１からサージタンク２を経て複数に分岐した出口管３まで連続し、各出口管３がサージタンク２から延び出してサージタンク２と対向するように立ち上がった側面視でほぼＶ字状ないしはＵ字状の屈曲形態をなしている。また、このＶ字若しくはＵ字に沿って、サージタンク２および出口管３の部分でアッパー部材１１およびロア部材１２の上下に２分割している。

本実施の形態の樹脂製インテークマニホールド１００は、例えば、樹脂材料ＰＡ６ＧＦ３０（ポリアミド６＋ガラス３０％入り）が好適に用いられる。これにより、必要な強度、耐熱性が得られる。しかし、樹脂材料は上記の材料に限られることはない。

ところで、このような樹脂製インテークマニホールド１００の屈曲形態では、既述したように、サージタンク２と出口管３とが対向し合うのでこの対向し合う前後方向のコンパクト化に好適であるが、複数の出口管３は、サージタンク２とはそれからの延び出し口３ａで繋がるだけで、各出口管３どうしもその延び出し口３ａ間と共通の接続フランジ３ｃを持った出口３ｂ間以外は離れたままである。このため、エンジンや車体走行時の振動や揺れの影響で損傷しやすい。

そこで、本実施の形態の樹脂製インテークマニホールド１００は、図１、図４に示すように、アッパー部材１１側を、各出口管上部３０１ａとサージタンク上部２０１ａが延び出し口３ａで繋がった屈曲形態とし、さらに、入り口１と各出口管３との間を一体につなぐ略水平の横向き補強リブ３１を配置している。

このように、屈曲形態をなして繋がったサージタンク上部２０１ａと各出口管上部３０１ａとが、横向き補強リブ３１によって入り口１と各出口管３との間で一体に繋がれているので、サージタンク上部２０１ａと複数の出口管上部３０１ａとの繋がり部である上部延び出し口３ａ１を起点に離接方向に振動したり揺れたりすることに対する強度および剛性、また複数の出口管３どうしがそれらの配列方向に振動したり揺れたりすることに対する強度および剛性の双方を高められる。

しかも、アッパー部材１１のサージタンク上部２０１ａと各出口管上部３０１ａとが、入り口１と各出口管上部３０１ａとの間で横向き補強リブ３１により一体に繋がれるだけで、接合一体化されたロア部材１２を伴い、サージタンク２と複数の出口管３との延び出し口３ａでの繋がり部を起点に離接方向に振動したり揺れたりすることに対する強度と剛性および、複数の出口管３どうしがそれらの配列方向に振動したり揺れたりすることに対する強度と剛性の双方を高められるので、エンジンの振動や、車体走行中の振動、加減速負荷、遠心負荷などの影響で損傷するのを防止することができ、耐久性が向上する。

また、アッパー部材１１をインジェクション成形するのに、各出口管３の出口３ｂがある共通の接続フランジ３ｃとの間の樹脂注入の流れ方向や注入する樹脂ボリュームを考慮して、樹脂製インテークマニホールド全体のほぼ中央となるサージタンク２の背部壁２ａの割線縁２ｄを注入位置に選択した場合、各出口管３の吸気の層流化に必要な長さを確保するのに、出口３ｂへの樹脂の注入経路がサージタンク２の入り口１に比して遠くなっても、サージタンク２からの延び出し部分を経由した正規の樹脂流れに加え、サージタンク２の入り口１から横向き補強リブ３１を通じた各出口管３の出口３ｂ側への樹脂流れが得られる。これによって、成形性が向上し、二次注入工程等採用せずに歩留まり良く成形でき製品コストが低減する。

ここで、横向き補強リブ３１は、さらに、その平面上、図示例では上面にサージタンク２の入り口１から各出口管３に個別に繋がる図１に示すような梁状補強リブ３１ａが一体に形成されたものとしている。この結果、横向き補強リブ３１のサージタンク２と各出口管３との間で突っ張り、または引っ張り作用をする際の座屈強度、引っ張り強度を梁状補強リブ３１ａによってさらに高められ、耐久性が向上する。同時に、梁状補強リブ３１ａによってサージタンク２側から各出口管３側への樹脂流れを促進する通路断面積を各出口管３にほぼ共通して増大させられ、アッパー部材１１の成形性がさらに向上する。

特に、ボリュームの大きな接続フランジ３ｃに樹脂が流れる際には、大きなボリュームを有する接続フランジ１ａから、横向き補強リブ３１と梁状補強リブ３１ａという断面積の大きな通路が確保されるので、スムーズな樹脂流れを得る事ができる。

なお、入り口１と各出口管３との間は、梁状補強リブ３１ａのみによって一体に繋がれていてもよい。

本実施の形態では、また、図１に示すように、入り口１と各出口管３とを繋ぐ横方向に延びた既述の横向き補強リブ３１に加え、この横向き補強リブ３１のほぼ左右方向中央位置から下方に延びてサージタンク２と各出口管３の配列域との中央に部材を設けてさらに補強している。具体的には中央の出口管３とサージタンク２の間を繋ぐ縦向き補強リブ３２である。

横向き補強リブ３１と縦向き補強リブ３２とが、横断面Ｔ字状となって接続フランジ１ａと接続フランジ３ｃとを接続するので、接続フランジ１ａと接続フランジ３ｃ間の剛性が向上する。同時に、これら横向き補強リブ３１、縦向き補強リブ３２を形成する型内通路は、サージタンク２の背部壁２ａの下端側を樹脂注入口としてインジェクション成形するのに、サージタンク２側から各出口管３側への樹脂流れを促進する横断面Ｔ字型の樹脂流れ通路となり、ボリュームの大きな出口３ｂの共通の接続フランジ３ｃへの樹脂流れがさらによくなる。

特に、ボリュームの大きな共通の接続フランジ３ｃへの樹脂流れにおいて、入り口１に形成する接続フランジ１ａのボリュームは、横向き補強リブ３１上で接続フランジ１ａから各出口管３の共通の接続フランジ３ｃ近くに放射線状に延びて双方を繋げる梁状補強リブ３１ａを通じた共通の接続フランジ３ｃへの樹脂流れを促進するのに好適である。また、横向き補強リブ３１、縦向き補強リブ３２の双方がサージタンク２側から出口管３までの途中に窓等の開口、途切れ部がないことも、サージタンク２側から出口管３側への樹脂流れを促進するのに役立っている。

さらに、横向き補強リブ３１の梁状補強リブ３１ａに対応して、縦向き補強リブ３２の両面にサージタンク２と各出口管３の配列域中央部とを多段に連結する縦向きの梁状補強リブ３２ａを一体形成しており、梁状補強リブ３１ａ同様に縦向き補強リブ３２がサージタンク２と出口管３との間で突っ張り、引っ張る際の強度を高める。また、サージタンク２から出口管３側への樹脂流れ通路を縦方向複数個所（具体的にはサージタンク２の入り口１寄り、出口管３の出口３ｂ寄りの複数個所）に分散して設けているので、出口管３の出口３ｂ側、共通の接続フランジ３ｃ側への樹脂流れを好適に促進できる。

これら横向き補強リブ３１および縦向き補強リブ３２の梁状補強リブ３１ａ、３２ａは、これらが設けられている横向き補強リブ３１や縦向き補強リブ３２自体が振動することも抑制ないしは防止する。その結果、樹脂製インテークマニホールド１００が振動音や共鳴音を生じることだけでなく、樹脂製インテークマニホールド１００自体の劣化を抑制ないしは防止することができる。また、横向き補強リブ３１には、このようなさらなる防振および左右方向での補強を図るため、図１に示すような左右方向の梁状補強リブ３１ｃを下面の前後方向２か所に形成してもよい。

これら横向き補強リブ３１、縦向き補強リブ３２はもとより、これらに設けた梁状補強リブ３１ａ、３１ｃ、３２ａは、左右に開かれる成形型による型成形を損なうものではない。また、サージタンク２の外面には、燃料タンクで蒸発した蒸発燃料を始め、燃料を含んだＥＧＲガス、ブローバイガスを還流対象として、各気筒の吸気側に放出してパージ（ｐｕｒｇｅ）などさせる二次添加用配管を接続する二次添加用パイプ４のほか、ブレーキパイプ１３、ＰＣＶパイプ１４も突設させている。しかし、いずれもサージタンク２側からその側方に突出しているので、左右に開かれる成形型によって他の部分と同時に成形することができる。

また、ロア部材１２は、サージタンク２の底部とこの底部から延び出る各出口管３とで割線６にて２分割された扁平な形態となるので、上下に開かれる簡単な成形型によって型成形できる。従って、ボリュームの小さなロア部材１２はもとより、ボリュームの大きなアッパー部材１１も前記左右に開かれる成形型によって他の部分と同時に成形することができる。すなわち、本発明の樹脂製インテークマニホールド１００は、成形金型として複雑な構成を必要とせず、成形金型のコスト低減および良好な生産性といった効果を奏する。

さらには、本実施の形態の樹脂製インテークマニホールド１００は、図１、図２に示すように、複数の出口管３が、サージタンク２の底部からエンジン側となる前方にやや放射状に広がり、かつ車体の左右方向に均等に分岐して延び出し、平面視して入り口１は、出口管３の出口３ｂ配列域の中央部に対向している。

これにより、横向き補強リブ３１はサージタンク２側から出口管３の側に左右ほぼ対称なセクタ状に延び、各梁状補強リブ３１ａはこのセクタ状の横向き補強リブ３１の上面において、サージタンク２側から各出口管３に向けほぼ等間隔な放射状に延びている。この結果、特にボリュームのある入り口１の接続フランジ１ａから、横向き補強リブ３１および梁状補強リブ３１ａを通じた各出口管３の出口３ｂ側、特にボリュームの大きな各出口３ｂに共通の接続フランジ３ｃへの樹脂流れをより均等に促進できる。

さらに、このような構成では、入り口１から延出される横向き補強リブ３１を、各出口管３に最短距離で繋げることができるので、樹脂製インテークマニホールド１００全体の剛性をさらに向上させることができる。また、入り口１が、出口管３の出口３ｂ配列域の中央部に対向しているため、吸気の気筒分配の気筒間ばらつきを小さくすることができる。

本発明は、コンパクト化に有利であるが、強度、剛性に欠ける屈曲形態樹脂製インテークマニホールドを最小分割のもとに、ボリュームが大きく形態が複雑になるアッパー部材側において、強度、剛性を高めるのに併せ、サージタンク側から距離が遠くなる各出口管の出口側への樹脂流れを促進する補強リブ構造に実用される。

１ 入り口
２ サージタンク
２ａ 背部壁
２ｄ 割線縁
３ 出口管
３ａ 延び出し口
３ａ１ 上部延び出し口
３ａ２ 下部延び出し口
３ｂ 出口
３ｃ 接続フランジ
６ 割線
１１ アッパー部材
１２ ロア部材
２０ スロットルボディ
３１ 横向き補強リブ
３１ａ 梁状補強リブ
３２ 縦向き補強リブ
３２ａ 梁状補強リブ
３３ 連結リブ
３５ 非連結リブ
１００ 樹脂製インテークマニホールド
２０１ａ サージタンク上部
２０１ｂ サージタンク下部
３０１ａ 出口管上部
３０１ｂ 出口管下部

Claims (2)

1. スロットルボディが接続される入り口からサージタンクを経て複数に分岐した出口管まで連続し、各出口管がサージタンクの底部から延び出してサージタンクと対向するように立ち上がり、サージタンクおよび出口管でアッパー部材およびロア部材とに上下に２分割した樹脂製インテークマニホールドにおいて、
   アッパー部材側に、入り口と各出口管との間を一体に繋ぐ、入り口から延びて横方向に広がり各出口管に繋がる横向き補強リブと、
   入り口から横向き補強リブと横断面Ｔ字状に延びて出口管の配列域の中央部に繋がる縦向き補強リブを形成したことを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
2. 平面視して、入り口は出口管の配列域の中央部に対向している請求項１に記載の樹脂製インテークマニホールド。