JP5906706B2 - インテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いる樹脂製のインテークマニホールドに関する。

インテークマニホールドは、エンジンの複数のシリンダヘッドに対して空気を分岐して供給する車両用部品であり、空気が供給されるサージタンクと、サージタンクに接続される複数の吸気通路とを備えている。インテークマニホールドでは、吸気管からサージタンクに供給された空気が各吸気通路に分岐して流れ込み、これによって各シリンダヘッドに対して空気が供給される。インテークマニホールドは、軽量化や高生産性の観点から樹脂製の製品が主流となっている。樹脂製のインテークマニホールドの多くは、複数の分割体の周縁にフランジを形成し、各フランジを振動溶着によって一体に接合する振動溶着工法によって製造されている。

特許文献１には、複数の部材を高周波振動で溶着することにより形成されるインテークマニホールドが開示されている。このインテークマニホールドは、ロア部材とアッパー部材と内部パイプをそれぞれ射出成形により形成し、ロア部材に内部パイプを圧入固定した後、ロア部材とアッパー部材を重ね合わせて振動溶着させて、複数の吸気パイプやサージタンクを形成する。

特開平９−１７７６２４号公報

しかし、特許文献１に開示されているマニホールドは、複数の部材を溶着して吸気パイプやサージタンクを形成するため、製造工数が増加しコストが高くなるという問題があった。また、溶着する箇所を母材部分と同等の強度にするためには溶着フランジを設けて接合する必要があるため、重量が増しコストが高くなるという問題があった。

上記問題に鑑み、本発明は、溶着工程をなくして、一度の成形工程で吸気通路やサージタンクを一体的に形成するインテークマニホールドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るインテークマニホールドの特徴構成は、空気を導入する吸気管と、前記吸気管とつながるサージタンクと、前記サージタンクから分岐して４気筒エンジンに空気を導入する第１吸気通路および第２吸気通路と、前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の前記サージタンクと反対側の端部に形成される第１フランジとを備え、前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率は一定であり、前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の内周壁面にはパーティングラインまたは溶着跡がなく、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路は合流しつつ前記サージタンクに連通しており、前記第１吸気通路および前記第２吸気通路は、それぞれが２気筒分の吸気通路を構成し、前記第１吸気通路の曲率の小さい側の外周壁に、前記第１吸気通路に向けて突出しつつ前記第１フランジと交差する方向に沿う第１溝が形成され、前記第２吸気通路の曲率の小さい側の外周壁に、前記第２吸気通路に向けて突出しつつ前記第１フランジと交差する方向に沿う第２溝が形成され、前記吸気管と前記サージタンクと前記第１吸気通路と前記第２吸気通路と前記第１フランジとを一体的に樹脂で形成する点にある。

このような特徴構成を得るためには、一度の成形によりインテークマニホールドを一体的に形成する必要がある。このようにして形成されたインテークマニホールドは、製造過程において溶着工程を行う必要がないので、製造工数を減らしてコストを下げることができる。また、溶着フランジ部分を設ける必要がないので材料の使用量を減らして軽量化できると共に、小型化を図ることができる。それにより、インテークマニホールドのコストを下げることができる。

また、本発明のインテークマニホールドにおいて、前記第１フランジにおける前記第１吸気通路の周縁部および前記第２吸気通路の周縁部に５個の第１フランジ締結孔が開孔されており、そのうち２個が前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率が小さい側に設けられた外側締結孔であり、他の３個が前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率が大きい側に設けられた内側締結孔であり、前記内側締結孔の軸方向両側の延長上には前記第１吸気通路および前記第２吸気通路が存在しないと好適である。

このような構成とすれば、必要最小限の開孔でインテークマニホールドとエンジンの吸気ポートとの間の気密を保持することができる。また、内側締結孔の軸方向両側の延長上には第１吸気通路および第２吸気通路が存在しないので、回転スライド中子型を用いて第１吸気通路および第２吸気通路を成形により形成した場合でもその影響を受けることなく内側締結孔を成形により形成することができる。

また、本発明のインテークマニホールドにおいて、前記外側締結孔は前記第１溝と前記第１フランジとが交差する箇所および前記第２溝と前記第１フランジとが交差する箇所にそれぞれ開孔されていると好適である。

第１溝と第１フランジとが交差する箇所および第２溝と第１フランジとが交差する箇所に外側締結孔が開孔されているので、外側締結孔の軸方向両側の延長上には第１吸気通路および第２吸気通路が存在しない。そのため、回転スライド中子型を用いて第１吸気通路および第２吸気通路を成形により形成した場合でもその影響を受けることなく外側締結孔を成形により形成することができる。

本実施形態に係るインテークマニホールドの外観を表す斜視図 図１に示すインテークマニホールドのＩＩａ−ＩＩａ断面図およびＩＩｂ−ＩＩｂ断面図 インテークマニホールドの第１フランジ側から見た正面図 図２（ｂ）に示すインテークマニホールドのＩＶ−ＩＶ断面図 型閉により回転スライド中子型がセットされた状態を表す斜視図 型閉により回転スライド中子型がセットされてインテークマニホールドが形成された状態を表す断面図 図６のＶＩＩ部の部分拡大図 型開により回転スライド中子型をインテークマニホールドから引き抜いている途中を表す断面図 型開により回転スライド中子型をインテークマニホールドから引き抜いている途中を表す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本発明の実施形態に係るインテークマニホールド１の外観を表す斜視図を示す。図２には、図１に示すインテークマニホールド１のＩＩａ−ＩＩａ断面図およびＩＩｂ−ＩＩｂ断面図を示す。図３には、インテークマニホールド１を第１フランジ５０側から見たときの正面図を示す。図４には、図２（ｂ）に示すインテークマニホールドのＩＶ−ＩＶ断面図を示す。

インテークマニホールド１は、直列４気筒エンジンに使用される。インテークマニホールド１は合成樹脂により一体的に形成される。この合成樹脂としては、強度、重量、成形性などを考慮して、例えばポリアミド樹脂（ＰＡ６）にガラス繊維を混入させたものが使用される。

図１ないし図４に示すように、インテークマニホールドは、吸気管１０と、吸気管１０に連結されたサージタンク２０と、サージタンクから分岐した第１吸気通路３０および第２吸気通路４０と、第１吸気通路および第２吸気通路の端部に形成された第１フランジ５０から構成される。

図１および図２（ａ）に示すように、吸気管１０は円筒形状を有しており、その一方の端部である吸気管入口１３には第２フランジ１１が形成されている。第２フランジ１１には４個の第２フランジ締結孔１２が開孔されており、ボルト等により不図示のスロットルボディと気密に締結可能である。吸気管１０は吸気管入口１３と反対側の端部でサージタンク２０と連通している。車外から導入された空気はスロットルボディから吸気管１０を通してサージタンク２０に送られる。

サージタンク２０は吸気管１０から送られた空気を一時的に貯留するために設けられる。図４に示すように、サージタンク２０は、空気を貯留するタンク室２１を有している。
タンク室２１は大容積の一つの空間であり、これにより吸気管１０から導入された空気の吸気脈動や吸気干渉を低減することができると共に、第１吸気通路３０および第２吸気通路４０に送り出す空気の供給量を平均化することができる。図１および図４に示すように、サージタンク２０のうち、第１吸気通路３０につながる半分の部分を第１タンク部２０ａ、第２吸気通路４０につながる半分の部分を第２タンク部２０ｂとする。

第１吸気通路３０および第２吸気通路４０は、サージタンク２０に貯留された空気を分配して、エンジンの各気筒の燃焼室（不図示）へ送り込むために設けられる。通常の吸気通路は１気筒につき１つの通路となるよう構成されるが、本実施形態においては第１吸気通路３０および第２吸気通路４０はそれぞれ２気筒分の吸気通路を構成する。図３および図４に示すように、第１吸気通路３０および第２吸気通路４０はサージタンク２０と合流しつつ連通するように形成されている。また、第１吸気通路３０から第１タンク部２０ａにわたる内周壁面（以下、第１内周壁３３と記載する）および第２吸気通路４０から第２タンク部２０ｂにわたる内周壁面（以下、第２内周壁４３と記載する）には突起などがなく滑らかに連通している。第１内周壁３３および第２内周壁４３は特許請求の範囲の「内周壁面」の一例である。

第１内周壁３３および第２内周壁４３は第１吸気通路３０および第２吸気通路４０を流通する空気の流通方向に沿って湾曲している。図２（ｂ）および図３に示すように、湾曲した第１内周壁３３の曲率の小さい側の内周壁（以下、外側第１内周壁３３ａと記載する）の一部分は内側に突出している。また、湾曲した第２内周壁４３の曲率の小さい側の内周壁（以下、外側第２内周壁４３ａと記載する）の一部分も同様に内側に突出している。
これら内側に突出している部分の空気の流通方向に垂直な断面形状は弓形ないし半円形である。

図１および図２に示すように、第１吸気通路３０および第１タンク部２０ａの外周壁は第１内周壁３３の湾曲に沿うように湾曲している。第２吸気通路４０および第２タンク部２０ｂの外周壁も同様に第２内周壁４３の湾曲に沿うように湾曲している。図１に示すように、外周壁のうち外側第１内周壁３３ａおよび外側第２内周壁４３ａの内側突出部分に対応する箇所には第１溝３１および第２溝４１が形成されている。第１溝３１および第２溝４１の空気の流通方向に垂直な断面形状は弓形ないし半円形である。

第１フランジ５０は第１吸気通路３０および第２吸気通路４０と不図示の各気筒の吸気ポートとを気密に締結するために設けられる。図１および図３に示すように、第１フランジ５０は第１吸気通路３０の端部である第１吸気出口３２および第２吸気通路４０の端部である第２吸気出口４２の周囲に一体的に形成され、空気の流通方向に垂直な断面の形状は上底より下底が長い台形状である。上底側が外側第１内周壁３３ａおよび外側第２内周壁４３ａの側である。第１フランジ５０における第１吸気出口３２および第２吸気出口４２の周縁部には、吸気ポートと締結するための５個の第１フランジ締結孔５１が開孔されている。

第１フランジ締結孔５１のうち２個の締結孔（以下、外側締結孔５１ａと記載する）は上底側、すなわち第１吸気通路３０および第２吸気通路４０の曲率の小さい側に開孔され、３個の締結孔（以下、内側締結孔５１ｂと記載する）は下底側、すなわち第１吸気通路３０および第２吸気通路４０の曲率の大きい側に開孔されている。具体的には、外側締結孔５１ａは第１溝３１および第２溝４１と第１フランジ５０とが交差する箇所にそれぞれ開孔され、内側締結孔５１ｂは第１吸気通路３０および第２吸気通路４０を挟むように開孔されている。内側締結孔５１ｂの軸方向両側の延長上には第１吸気通路３０および第２吸気通路４０を含むその他インテークマニホールド１の他の部分が存在しない。そのため、成形で内側締結孔５１ｂを形成するときには、アンダーカットを用いる必要はない。インテークマニホールド１の成形方法については後述する。

上述したように５個の第１フランジ締結孔５１を開孔することにより、第１フランジ５０と吸気ポートとをボルト等で締結するときに、第１吸気通路３０および第２吸気通路４０はそれぞれ１個の外側締結孔５１ａと２個の内側締結孔５１ｂによる３点締めで締結されて気密が保持される。すなわち、３個の内側締結孔５１ｂのうち中央の１個は第１吸気通路３０と第２吸気通路４０の両方の締結に兼用される。このように開孔することにより、必要最小限の開孔で気密を保持することができる。

次に、インテークマニホールド１の製造方法について説明する。インテークマニホールド１は樹脂製であり、射出成形により形成される。本実施形態では、インテークマニホールド１の成形金型に第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０を使用することにより、サージタンク２０ならびに第１吸気通路３０および第２吸気通路４０を同時に形成することができる。これにより、一度の成形でインテークマニホールド１全体を一体的に形成することができる。本実施形態で使用する成形金型は、第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０以外は可動型、固定型等、通常の射出成形で使用する金型と同じなので、その説明は省略する。

図５に、型閉により第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０がセットされた状態を表す斜視図を示す。図６に、型閉により第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０がセットされて、インテークマニホールド１を成形した状態を表す断面図を示す。図７に図６のＶＩＩ部の部分拡大図を示す。図８および図９に、型開により第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０をインテークマニホールド１から引き抜いている途中を表す断面図を示す。

射出成形により、第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型はそれぞれ第１内周壁３３および第２内周壁４３を形成する。図５に示すように、中子型の挿入方向に垂直な断面の面積はインテークマニホールド１の第１フランジ５０側（以下、手前側と記載する）で大きく、そこからサージタンク２０側（以下、奥側と記載する）に向かうに従い小さくなる形状でかつ湾曲している。また、第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型のうち、外側第１内周壁３３ａおよび外側第２内周壁４３ａの内側突出部分が形成される箇所には、第１中子溝６１および第２中子溝７１が凹形状に加工されている。第１中子溝６１および第２中子溝７１の断面形状は弓形ないし半円形である。このように一つの金型で第１内周壁３３または第２内周壁４３を形成するので、第１内周壁３３および第２内周壁４３にはパーティングラインや溶着跡、突起などが存在しない。これにより、サージタンク２０と第１吸気通路３０および第２吸気通路４０とを滑らかに連通させることができる。

図５および図６に示すように、型閉により第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０がセットされている状態では、手前側では第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０は離間しており、奥側では接触している。このようにセットして射出成形することにより、大容積を持った一つの空間であるサージタンク２０とそこから分岐している第１吸気通路３０および第２吸気通路４０を一度に形成することができる。よって、特許文献１に開示されているような複数の部材を振動溶着する工程を行うことなく、インテークマニホールド１を形成することができる。

サージタンク２０を形成するために第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０が接触している箇所は、必ずしも全面で接触する必要はない。例えば、図７に示すように、第１回転スライド中子型６０および第２回転スライド中子型７０の一番奥の第１角部６２および第２角部７２にはＲやＣ面といった面取り加工を施してもよい。面取り加工を施すことにより、型閉時において第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０が接触したときに金型が割れたり欠けたりするのを防止することができる。

図８および図９に示すように、離型するときは第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０はそれぞれ第１回転軸６５および第２回転軸７５を中心に回転されて引き抜かれる。図９に示すように、第１回転スライド中子型６０は引き抜き時に第１内周壁３３と接触しないような湾曲形状を有しており、抜きテーパも有している。すなわち、外側第１湾曲面６３、内側第１湾曲面６４は第１回転軸６５に対して一定の曲率を有する面である。第１中子溝６１の中心軸も第１回転軸６５に対して一定の曲率を有している。

図５および図６に示すように、第２回転スライド中子型７０は、第１回転スライド中子型６０に対して左右対称な形状である。よって、第２回転スライド中子型７０も同様に外側第２湾曲面７３、内側第２湾曲面７４および第２中子溝７１の中心軸は第２回転軸７５に対して一定の曲率を有している。ただし、図８に示すように、第１回転スライド中子型６０と第２回転スライド中子型７０は共に、第１フランジ締結孔５１の中心軸に垂直な面に対して斜めに引き抜く必要があるので、第１回転軸６５および第２回転軸７５とは互いに交差するものの平行ではない。

本発明は、車両用の樹脂製のインテークマニホールドに適用することが可能である。

１ インテークマニホールド
１０ 吸気管
２０ サージタンク
３０ 第１吸気通路
３１ 第１溝
３３ 第１内周壁（内周壁面）
４０ 第２吸気通路
４１ 第２溝
４３ 第２内周壁（内周壁面）
５０ 第１フランジ
５１ 第１フランジ締結孔
５１ａ 外側締結孔
５１ｂ 内側締結孔

Claims (3)

1. 空気を導入する吸気管と、
   前記吸気管とつながるサージタンクと、
   前記サージタンクから分岐して４気筒エンジンに空気を導入する第１吸気通路および第２吸気通路と、
   前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の前記サージタンクと反対側の端部に形成される第１フランジとを備え、
   前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率は一定であり、
   前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の内周壁面にはパーティングラインまたは溶着跡がなく、
   前記第１吸気通路と前記第２吸気通路は合流しつつ前記サージタンクに連通しており、
   前記第１吸気通路および前記第２吸気通路は、それぞれが２気筒分の吸気通路を構成し、
   前記第１吸気通路の曲率の小さい側の外周壁に、前記第１吸気通路に向けて突出しつつ前記第１フランジと交差する方向に沿う第１溝が形成され、
   前記第２吸気通路の曲率の小さい側の外周壁に、前記第２吸気通路に向けて突出しつつ前記第１フランジと交差する方向に沿う第２溝が形成され、
   前記吸気管と前記サージタンクと前記第１吸気通路と前記第２吸気通路と前記第１フランジとを一体的に形成する樹脂製インテークマニホールド。
2. 前記第１フランジにおける前記第１吸気通路の周縁部および前記第２吸気通路の周縁部に５個の第１フランジ締結孔が開孔されており、
   そのうち２個が前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率が小さい側に設けられた外側締結孔であり、
   他の３個が前記第１吸気通路および前記第２吸気通路の曲率が大きい側に設けられた内側締結孔であり、
   前記内側締結孔の軸方向両側の延長上には前記第１吸気通路および前記第２吸気通路が存在しない請求項１に記載のインテークマニホールド。
3. 前記外側締結孔は前記第１溝と前記第１フランジとが交差する箇所および前記第２溝と前記第１フランジとが交差する箇所にそれぞれ開孔されている請求項２に記載のインテークマニホールド。

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