JP5854601B2 - 樹脂製インテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のエンジンに燃焼用の空気を供給するための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、軽量化や製造コスト削減の観点から従来のアルミニウム合金等の軽合金製に替わって採用されてきている。インテークマニホールドは、スロットルボディから流入した空気の流れの脈動を吸収するサージタンクと、空気をエンジンの複数の気筒に個別に導くための分岐管と、これらをエンジンに取り付けて固定するためのフランジ等を有して構成されている。樹脂製インテークマニホールドは、通常、樹脂を金型成形していくつかの部品を作製し、これを振動溶着して一体化することにより製造されている。

インテークマニホールドは、車両衝突の際に破壊することにより衝突による衝撃を吸収し、乗員や他の構造、特に燃料系統を保護する機能を有する場合がある。そのような目的を達成するために、種々の改良が提案されている。例えば、特許文献１では、車両の進行方向に対して横置きされ、内燃機関の前面側に接続される内燃機関用吸気装置のインテークマニホールドが開示されている。この技術では、エンジンに取り付けるためのフランジにつながる部分の分岐管の肉厚を他の部分の肉厚より大きくすることで、他の部分の破壊を先行させ、エンジンとの接続部分に取り付けられた燃料噴射弁や燃料配管へのダメージを軽減するようにしている。

特開２００２−１７４１５２号公報

しかしながら、上述した従来技術では、衝突の強さによっては破壊がエンジンとの接続部にまで及び、また、衝突の方向や破壊の仕方によっては、フランジの車体幅方向の一部に衝撃が集中する。その結果、フランジへの付け根の部分で破断が起き、さらに燃料噴射弁に接続する燃料配管が破壊される等の可能性がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、分岐管のフランジへの接続部の強度を高めることでこの部分の破壊を防止し、燃料が噴出する等の危険を回避することができるような樹脂製インテークマニホールドを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の樹脂製インテークマニホールドは、吸気の脈動を抑制するサージタンクと、該サージタンクからエンジンの各気筒に延びて各気筒に個別に吸気を導く複数の分岐管と、前記複数の分岐管を前記エンジンに接続するためのフランジと、前記フランジ近傍において前記複数の分岐管どうしを連結して補強するように前記フランジの表面に立設された補強板とを備える樹脂製インテークマニホールドであって、前記補強板には、前記フランジの長手方向に延びる副板部が形成され、かつ、前記補強板には、前記エンジンに燃料を送る燃料配管を取り付けるための燃料配管固定ボスが設けられているとともに、前記各分岐管の前記補強板が連結されている箇所にそれぞれ、燃料噴射弁を取り付けるための燃料噴射弁固定ボスが形成され、前記補強板は、前記フランジの前記分岐管側に設けられているとともに、前記補強板は、前記フランジに直交し、かつ前記フランジの長手方向に沿って延びる主板部と、この主板部の先端側に前記フランジ表面と平行に、かつ前記フランジに長手方向に沿って延びるように形成された前記副板部とを備えている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、フランジ近傍において複数の分岐管どうしを連結する補強板に、フランジの長手方向に延びる副板部を形成することによりこれを補強したので、一部の分岐管に加わる衝撃が補強板の全体に負荷されて、フランジ近傍に固定される燃料噴射弁固定部（固定ボス）周りの特定箇所が破断の起点となることを防止する。なお、副板部は補強板と所定の角度を持って交差するリブの作用をする。
また、燃料配管固定部（ボス）および燃料配管が燃料噴射弁と近い位置に集約されて配置されており、補強板が強化されている結果、燃料配管および燃料噴射弁等の燃料系をまとめて保護することができ、衝突の際の燃料噴出の事態を回避して、安全性を向上させることができる。

また、フランジの一部に負荷される衝撃がフランジ全体に負荷されるようになるため、フランジの一部の特定箇所からの破断をさらに防止しやすくなる。

請求項２に記載の樹脂製インテークマニホールドは、請求項１に記載の発明において、
前記補強板の前記主板部には、前記フランジ面と平行に、かつ前記フランジの長手方向に
沿って延びる補強リブが形成されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の樹脂製インテークマニホールドは、請求項２に記載の発明にお
いて、前記補強板の前記主板部には、前記副板部から前記フランジに向かって前記フラン
ジに直交するように延びるリブがさらに形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明においては、フランジの長手方向に延びる副板部をさらに長手方向に補強することができるので、より一層、衝撃を補強板の全体に分散させて負荷することができる。また、フランジ面と平行に延びるリブを形成することで、従来から形成される縦方向のリブと併せて、格子状のリブを形成することができるので、衝撃を補強板全体に負荷させるとともに補強板自体の強度を高めることができる。

請求項４に記載の樹脂製インテークマニホールドは、請求項１から請求項３のいずれか
１項に記載の発明において、前記補強板の前記副板部と前記分岐管は境界部分において互
いの表面が劣角をもって交差するように形成されていることを特徴とする。ここで、劣角
とは、０＜θ＜１８０°であるような角度θのことである。

請求項５に記載の発明においては、交差部がノッチ作用をもっており、衝撃力が加わった際に近傍の部分より先に破断の起点となる。これにより、補強板自体や補強板とフランジの境界部等が破断することを防止する。交差角度は、鋭角にするとノッチ作用が大きくなりすぎ、製造上の便宜等を考慮すると、実用的には９０度前後が適当である。

本発明によれば、フランジと分岐管の接続部を車体の幅方向においてフランジと燃料配管固定部および燃料噴射弁固定部を一体的に補強することにより、当該部分の破損を防ぎ、さらには、燃料配管が破断して燃料が噴出する等の危険を回避できるような樹脂製インテークマニホールドを提供することができる。

本発明の実施形態に係る樹脂製インテークマニホールドの全体を示す平面図である。 図１の樹脂製インテークマニホールドをＡ−Ａ線に沿って破断して示す図である。 図１の樹脂製インテークマニホールドをＢ−Ｂ線に沿って破断して示す図である。 図１の樹脂製インテークマニホールドに燃料系を取り付けた状態を示す平面図である。 図４の樹脂製インテークマニホールドをエンジンに取り付けた状態を側面から示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施形態の樹脂製インテークマニホールドの全体を示す平面図であり、この樹脂製インテークマニホールドは、図示しないスロットルボディから流入する空気の脈動を吸収するサージタンク１０と、空気をエンジン１２（図５参照）の複数の気筒に個別に導くための分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、これらをエンジン１２に取り付けて固定するためのフランジ１６とを有して構成されている。樹脂製インテークマニホールドは、金型成形により形成された樹脂部材を接合することにより作られ、この例では3つの樹脂部材を作製し、これらを振動溶着して一体化することにより製造されている。

サージタンク１０は箱状の部材で、一つの面には、上流側から空気が流入するための吸入口１３が設けられている。この実施例では、上流側にスロットルバルブが設けられるため、吸入口１３の周囲にはスロットルバルブを取り付けるためのフランジ取付面１７が設けられ、別の面には３つの分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃが開口して設けられている。３つの分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの他端にはエンジン１２の３つの気筒（図示略）に接続するためのフランジ１６が設けられている。この例では、設置スペース内の配置の関係で、３つの分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配列方向が入口側と出口側でほぼ９０度捻れた配置になっており、分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃも図示するようなひねられた複雑な構造になっている。フランジ１６が取り付けられるエンジン１２の面は、図５に示すように、垂直よりやや傾斜しており、フランジ１６面も同様に傾斜している。

３本の分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ吸入口１３に続く水平な部分（水平部）１８と、水平部１８の先端から垂直に下降する部分（垂直部）２０と、垂直部２０の下端から各気筒に接続される部分（末端部）２２とを備えている（最前の分岐管１４ａについてのみ符号を示す。）が、各分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの長さを同じにする必要があり、各部の個々の寸法や形状は異なっている。図１に示すように、吸入口１３は矢印で示す車両の進行方向に対して少し傾いた方向に配置されているが、これも各分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの長さを同じにしてランブリングノイズの発生を防ぐためである。

フランジ１６は、エンジン１２の各気筒の位置に対応する分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの流出口２４が長手方向に等間隔に配置された板状の部材で、エンジン１２に固定するためのボルト孔２６が所定箇所に形成されている。分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃの流出口２４に対応する箇所には、それぞれ燃料噴射弁２８（図４参照）を流出口２４に対して所定角度傾斜させて取り付けるための燃料噴射弁固定ボス３０が形成されている。図３に示すように、フランジ１６には、裏面側（エンジン１２側）にリブ部材３２が立設されており、また、ボルト孔２６や燃料噴射弁固定ボス３０の周囲も筒状に補強されており、軽量かつ必要な強度を備えるようになっている。図２に示すように、分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃのフランジ１６への接続部分は充分肉厚に形成され、補強されている。

さらに、フランジ１６の表面側（分岐管側）には、複数の分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃどうしをエンジン１２の長手方向に連結して補強するように補強板３４が立設されている。補強板３４には、燃料噴射弁２８に燃料を送るための燃料配管３６（図４参照）を取り付けるための燃料配管固定ボス３８が設けられている。本実施形態では、固定部材１９を介して燃料配管３６が燃料配管固定ボス３８部に固定される。補強板３４は、フランジ１６と同じ程度の厚さの板から構成されており、フランジ１６面にほぼ直交する主板部４０と、主板部４０の先端側にフランジ１６面と平行に形成された副板部４２と、副板部４２からフランジ１６面に縦に延びる複数の縦リブ４４とを備えている。副板部４２と分岐管１４の境界部の表面の平面どうしは、劣角θ（０＜θ＜１８０°）をもって交差している。この例ではθは９０度である。

さらに、補強板３４の主板部４０には、図３に示すように、フランジ１６の長手方向に沿って延びる横リブ４６が、この例では２本形成されている。この横リブ４６は高さが板厚程度の線状突起であり、一方は燃料配管固定ボス３８と同じ位置に配置され、これらを連結している。この横リブ４６と縦リブ４４とによって、主板部４０と副板部４２の間の空間に格子状の補強リブ構造が形成されている。

このような構成の樹脂製インテークマニホールドについて、その作用を説明する。樹脂製インテークマニホールドは、図５に示すように、フランジ１６を下方にかつ車両の走行方向に対して後方に向けてエンジン１２に取り付けられる。点Ａと点Ｂの間にスティフナ４８が架設され、全体の支持強度を向上させている。このような配置では、一番後側の分岐管（第１の分岐管１４ａ）の垂直部２０の下端付近の部分が図に矢印で示す走行方向後方に突出している。したがって、車両が正面から衝突した場合は、図５に点Ｃで示す当該部分に荷重が負荷されると想定される。そこで、そのような条件設定下で、本実施形態および、本実施形態と副板部４２および横リブ４６が無い以外は同じ構造の従来品とについてコンピュータによるシミュレーションをした。その結果、この第１の分岐管１４ａのフランジ１６への付け根の辺りが破壊の起点となることが分かった。また、実機での衝突再現試験でもフランジ１６で破断することが確認された。この場合、燃料配管固定ボス３８と燃料噴射弁２８が別々に動くので、燃料配管３６が引っ張られて破損し、燃料が噴出する可能性がある。

一方、本発明の実施形態の樹脂製インテークマニホールドにおけるシミュレーションでは、破壊の起点は第１の分岐管１４ａの補強板３４への付け根の部分、すなわち、補強板３４の副板部４２と分岐管１４の境界部分であり、また、実機での衝突再現試験でも分岐管１４は補強板３４の部分を残した状態で破断した。したがって、衝突時に燃料配管固定ボス３８および燃料噴射弁固定ボス３０が破損することが無いため、燃料配管３６および燃料噴射弁２８の燃料系がそのまま残るので、燃料流出のおそれが低い。

このような結果が得られたのは、本発明の副板部４２および横リブ４６によって補強板３４がエンジンの長手方向すなわち車体の幅方向に一体的に強化されたため、第１の分岐管１４ａ近傍の補強板３４に掛かった力が分散して負荷され、補強板３４が衝撃に耐えることができたこと、および、副板部４２と分岐管１４の境界部の表面の平面どうしが劣角をもって交差しており、これがノッチ効果を発揮してこの部分での破断を促進したことが挙げられる。
なお、上記の説明は車両が正面から衝突した場合についてであるが、衝突が正面をずれた位置で起きた場合も、一部の分岐管１４への衝撃を補強板３４全体で負荷する点で、同様の作用効果を得られるであろうことは充分理解できる。

１０ サージタンク
１２ エンジン
１３ 吸入口
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 分岐管
１６ フランジ
１９ 固定部材
３４ 補強板
４２ 副板部
４６ 横リブ

Claims (4)

1. 吸気の脈動を抑制するサージタンクと、該サージタンクからエンジンの各気筒に延びて各気筒に個別に吸気を導く複数の分岐管と、前記複数の分岐管を前記エンジンに接続するためのフランジと、前記フランジ近傍において前記複数の分岐管どうしを連結して補強するように前記フランジの表面に立設された補強板とを備える樹脂製インテークマニホールドであって、
   前記補強板には、前記フランジの長手方向に延びる副板部が形成され、
   かつ、前記補強板には、前記エンジンに燃料を送る燃料配管を取り付けるための燃料配管固定ボスが設けられているとともに、
   前記各分岐管の前記補強板が連結されている箇所にそれぞれ、燃料噴射弁を取り付けるための燃料噴射弁固定ボスが形成され、
   前記補強板は、前記フランジの前記分岐管側に設けられているとともに、
   前記補強板は、前記フランジに直交し、かつ前記フランジの長手方向に沿って延びる主板部と、この主板部の先端側に前記フランジ表面と平行に、かつ前記フランジに長手方向に沿って延びるように形成された前記副板部とを備えている、
   ことを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
2. 前記補強板の前記主板部には、前記フランジ面と平行に、かつ前記フランジの長手方向に沿って延びる補強リブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂性インテークマニホールド。
3. 前記補強板の前記主板部には、前記副板部から前記フランジに向かって前記フランジに直交するように延びるリブがさらに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂性インテークマニホールド。
4. 前記補強板の前記副板部と前記分岐管は境界部分において互いの表面が劣角をもって交差するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂製インテークマニホールド。

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