JP5828807B2 - 吸気マニホールド - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジンに付設される吸気マニホールドに係り、詳しくは、衝突時に効果的な衝撃吸収が行われるようにする技術に関する。

自動車用多気筒エンジンでは、シリンダヘッドにおける吸気ポート側壁面に吸気マニホールドを締結し、この吸気マニホールドを介して新気（空気や混合気）を各気筒の燃焼室に供給することが一般的である。吸気マニホールドには、エアクリーナやスロットルボディを通過した新気を導入するための吸気導入管と、吸気導入管から導入された新気を一時的に貯留する吸気チャンバと、吸気チャンバ内の新気を各気筒の吸気ポートに分配する分岐管とから構成されたものがある。吸気マニホールドの製造方法としては、アルミニウム合金を素材とするダイキャスト成型が採用されることもあるが、近年では軽量化や低コスト化等を図るべく樹脂を素材とする射出成形品が出現している。

自動車の進行方向に直角に配置されるエンジンの前面に樹脂製の吸気マニホールドを装着する場合、吸気マニホールドに軸方向に延びる脆弱部を設けることにより、衝突時の衝撃力の吸収等を図る技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の構成によれば、自動車が他の車両や路上の構造物に衝突すると、脆弱部に沿って吸気マニホールドが破壊されることで衝撃力が吸収されるとともに、水平断面形状が潰される（前後に扁平になるように潰される）ことで吸気マニホールドの占有体積が減少しクラッシュストロークも大きくなる。
特許２６９９９１５号公報

本発明者等は、スロットルバルブが取り付けられる吸気導入管と、吸気導入管からの吸入空気を貯留する吸気チャンバと、吸気チャンバからエンジンの吸気ポートに吸入空気を送給する分岐管とを備え、分岐管が吸気導入管の外周に一体的に形成された吸気マニホールドを開発した。しかしながら、この吸気マニホールドの場合、吸気導入管と分岐管との接合部位の強度や剛性が非常に高くなり、特許文献１の方法では衝突時の衝撃吸収が十分に行えないことが判明した。すなわち、衝突時に吸気導入管におけるスロットルバルブが取り付けられた部位が分岐管や吸気チャンバから分離せず（吸気導入管が好適な部位で破断せず）、エンジンの円滑な後退が阻害されること等によって効果的な衝撃吸収が行われなくなるのである。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、自動車の衝突時に効果的な衝撃吸収が行われるようにした吸気マニホールドを提供することを目的とする。

本発明の第１の側面では、多気筒型のエンジン（１）に付設される樹脂製の吸気マニホールド（１０）であって、スロットルバルブ（８）からの吸入空気を導入する吸気導入管（１１）と、前記吸気導入管から導入された吸入空気を貯留する吸気チャンバ（１２）と、その一部が前記吸気導入管の外周に沿って延在し、前記吸気チャンバ内の吸入空気を前記エンジンの各吸気ポートにそれぞれ供給する複数本の分岐管（１３〜１６）とを備え、前記分岐管のうち前記吸気導入管の外周に沿って延在するもの（１６）の内側の管壁と前記吸気導入管の管壁の一部とが共用壁（３１）をもって一体に形成され、前記吸気導入管における前記スロットルバルブ側の部分と前記共用壁との境界部位に脆弱部（３５，３６）が設けられた。

本発明の第２の側面では、前記脆弱部は、前記吸気導入管における前記境界部位の内周に沿って形成された円弧状あるいは円環状のスリット（３５）である。

本発明の第３の側面では、前記脆弱部は、前記分岐管または前記吸気導入管における前記境界部位の外周に当該吸気導入管の軸方向に沿って形成された複数の直線状スリット（３６）である。

本発明によれば、衝突時に脆弱部が破断することにより、吸気導入管におけるスロットルバルブが取り付けられた部位が分岐管や吸気チャンバから分離し、エンジンの円滑に後退すること等によって効果的な衝撃吸収が実現される。

実施形態に係る自動車用エンジンの斜視図である。 実施形態に係る吸気系部品の分解斜視図である。 実施形態に係る吸気マニホールドの要部正面図である。 実施形態に係る吸気マニホールドの要部斜視図である。 図３中のＶ−Ｖ拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を自動車用直列４気筒エンジン（以下、単にエンジンと記す）の吸気マニホールドに適用した実施形態を詳細に説明する。なお、吸気マニホールドにおける各部位の説明にあたっては、便宜上、図１中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。

≪実施形態の構成≫
図１，図２に示すように、本実施形態のエンジン１は、図示しないシリンダブロックの上面に締結されたシリンダヘッド２、シリンダヘッド２の上面に締結されたヘッドカバー３等を有している。シリンダヘッド２の吸気サイド（前面）に形成された吸気フランジ２ａには、４つの吸気ポート５ａ〜５ｄが左右方向に並んで開口するととともに、右端側の吸気ポート５ｄの右方にＥＧＲガス供給孔６が開口している。シリンダヘッド２には、ＥＧＲガス供給孔６を覆うかたちでＥＧＲブロック７が締結され、このＥＧＲブロック７を介してＥＧＲガス供給孔６からのＥＧＲガスが後述の吸気導入管１１内に供給される。

＜吸気マニホールド＞
図１，図２に示すように、吸気マニホールド１０は、シリンダヘッド２の吸気フランジ２ａおよびＥＧＲブロック７の前面（図２参照）に締結されており、右端に締結されたスロットルバルブ８からの新気（吸入空気）が流入する吸気導入管１１と、吸気導入管１１から新気が流入する吸気チャンバ１２と、吸気チャンバ１２内の新気をエンジン１の各吸気ポート５ａ〜５ｄにそれぞれ導く第１〜第４分岐管１３〜１６とを備えている。

吸気導入管１１は、右方（上流側）から吸気マニホールド１０の中央部まで延びた後に上方に向けて略Ｌ字状に屈曲し、下流端が吸気チャンバ１２の前面に接続している。吸気チャンバ１２は、吸気マニホールド１０の最上部に位置しており、内部に図示しないチャンバ室を有している。第１〜第４分岐管１３〜１６は、上流端が吸気チャンバ１２の前部に接続しており、前方に向けて略円弧状に屈曲した後、下流端が締結フランジ（図示せず）を介してシリンダヘッド２の吸気フランジ２ａに締結されている。なお、第３，第４分岐管１５，１６は、吸気導入管１１の外周に一部が巻き回されており、少なくともその下部が吸気導入管１１と一体となっている。

吸気マニホールド１０は、熱可塑性樹脂の射出成形品である第１，第２分割体２１，２２を構成要素としており、これら分割体２１，２２が振動溶着によって互いに接合されることで製造される。第１分割体２１は、吸気導入管１１および第１〜第４分岐管１３〜１６の後方部分と、吸気チャンバ１２とをなしている。また、第２分割体２２は、吸気導入管１１および第１〜第４分岐管１３〜１６の前方部分をなしている。

図５に示すように、吸気マニホールド１０の第２分割体２２において、吸気導入管１１の管壁と第４分岐管１６の管壁とは共用壁３１をもって一体に形成されている。そして、図３〜図５に示すように、第４分岐管１６におけるスロットルバルブ８側の部分と共用壁３１との境界部位には、第４分岐管１６の右側壁の一部を覆うかたちで径方向外側に向けて拡がる境界フランジ３３が設けられている。

図３〜図５に示すように、境界フランジ３３には、脆弱部として、吸気導入管１１の内周に沿うかたちで円弧状スリット３５がその内側に設けられるとともに、吸気導入管１１の軸方向に沿うかたちで複数本（図示例では、７本）の直線状スリット３６が外周面から右側面に連続するように設けられている。

≪実施形態の作用≫
エンジン１が運転を開始すると、ピストンのレシプロ運動に伴ってエアクリーナから新気が負圧吸引され、この新気がスロットルバルブ８を介して吸気マニホールド１０に流入する。吸気マニホールド１０に流入した新気は、吸気導入管１１から吸気チャンバ１２に導入された後、第１〜第４分岐管１３〜１６を介してシリンダヘッド２の吸気ポート５ａ〜５ｄに供給され、吸気弁が開放した際に燃焼室に供給される。

一方、自動車が他の車両や路上の構造物等に正面から衝突し、エンジン１がエンジンルーム内で後退することがある。この際、吸気マニホールド１０における吸気導入管１１と第４分岐管１６との間に境界フランジ３３が形成され、この境界フランジ３３の内外に脆弱部として円弧状スリット３５と直線状スリット３６とが設けられているため、衝撃によって吸気導入管１１が境界フランジ３３で容易に破断する。これにより、スロットルバルブ８が吸気マニホールド１０（すなわち、エンジン１）から分離され、エンジン１が円滑に後退することによって効果的な衝撃吸収が行われる。なお、吸気導入管１１における後部（第１分割体２１側）は、比較的肉厚が薄いことから、境界フランジ３３の破断時に容易に破断する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、自動車用直列４気筒エンジンの吸気マニホールドに本発明を適用したものであるが、本発明は、自動車や産業機械等に用いられる直列６気筒エンジンやＶ型６気筒エンジン等の吸気マニホールドにも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、第３，第４分岐管の一部が吸気導入管の外周に巻き回されたものとしたが、直管状の分岐管と吸気導入管とが所定の角度をもって接するものとしてもよい。また、上記実施形態では吸気導入管と共用壁との境界部位に境界フランジを形成するようにしたが、例えば、境界部位における吸気導入管の内周あるいは外周に円周状スリットを形成するようにしてもよい。その他、吸気マニホールドや各分割体の具体的構造や形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設定可能である。

１ エンジン
２ シリンダヘッド
５ａ〜５ｄ 吸気ポート
８ スロットルバルブ
１０ 吸気マニホールド
１１ 吸気導入管
１２ 吸気チャンバ
１６ 第４分岐管
３１ 共用壁
３３ 境界フランジ
３５ 円弧状スリット（脆弱部）
３６ 直線状スリット（脆弱部）

Claims (3)

1. 多気筒型のエンジンに付設される樹脂製の吸気マニホールドであって、
   スロットルバルブからの吸入空気を導入する吸気導入管と、
   前記吸気導入管から導入された吸入空気を貯留する吸気チャンバと、
   その一部が前記吸気導入管の外周に沿って延在し、前記吸気チャンバ内の吸入空気を前記エンジンの各吸気ポートにそれぞれ供給する複数本の分岐管とを備え、
   前記分岐管のうち前記吸気導入管の外周に沿って延在するものの内側の管壁と前記吸気導入管の管壁の一部とが共用壁をもって一体に形成され、
   前記吸気導入管における前記スロットルバルブ側の部分と前記共用壁との境界部位に脆弱部が設けられたことを特徴とする吸気マニホールド。
2. 前記脆弱部は、前記吸気導入管における前記境界部位の内周に沿って形成された円弧状あるいは円環状のスリットであることを特徴とする、請求項１に記載された吸気マニホールド。
3. 前記脆弱部は、前記分岐管または前記吸気導入管における前記境界部位の外周に当該吸気導入管の軸方向に沿って形成された複数の直線状スリットであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された吸気マニホールド。

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