JP6036539B2 - インテークマニホールド - Google Patents

Description

この発明は、自動車用エンジンの吸気系の一部を構成するインテークマニホールドに関するものである。

従来、この種のインテークマニホールドとしては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特許文献１には、マニホールド本体を合成樹脂よりなる上部成形体と下部成形体とに分割して構成し、それらの成形体を振動溶着等の手段により接合してなる水平対向エンジン用のインテークマニホールドに示されている。

特許文献２には、マニホールド本体の下流側の端部に別体の流量調節バルブを組み込んだ構成が示されている。この流量調節バルブは、エンジンの吸気量を制御するためのものである。

特開平１１−１４１４２４号公報 特開２００５−６１２３１号公報

特許文献１に示すようにマニホールド本体が湾曲した形状では、流量調節バルブのバルブケースを振動溶着等により接合する際に、マニホールド本体の下流側端部に湾曲部の外側へ向かって反りが発生するという問題がある。また、特許文献２の構成においては、流量調節バルブがインテークマニホールドのマニホールド本体内に挿入されて、ボルトや接着剤によって固定されている。このような構成においては、マニホールド本体と流量調節バルブのケースとの肉厚が重なり、車両軽量化に反する。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、車両軽量化に貢献できるだけではなく、マニホールド本体に対するバルブケースの溶着時に、マニホールド本体に反りが発生することを抑制することができるインテークマニホールドを提供することにある。

上記の目的を達成するために、このインテークマニホールドは、マニホールド本体の下流側を湾曲し、その端部に流量調節バルブのバルブケースを接合したインテークマニホールドにおいて、マニホールド本体とバルブケースとの接合部を、マニホールド本体の端部外周縁に突出形成したフランジ部と、バルブケースの端部外周縁に突出形成したフランジ部とで構成し、前記接合部に、湾曲部の外周側と同じ側が前記湾曲部の内周側と同じ側よりもバルブケース下流側端部からの高さが高くなる高さ変化部を形成している。

従って、このインテークマニホールドにおいては、流量調節バルブがマニホールド本体の端部に接合されているため、マニホールド本体と流量調節バルブの肉厚が重なることはなく、軽量化に貢献できる。また、マニホールド本体の下流側端部に反りが発生しようとしても、その反りがマニホールド本体とバルブケースとの間の接合部に設けられた高さ変化部によって抑止される。よって、マニホールド本体とバルブケースとを高精度に溶着することができる。

前記のインテークマニホールドによれば、軽量化を達成できるとともに、マニホールド本体に反りが発生することを抑制できるという効果を発揮する。

第１実施形態のインテークマニホールドを示す正面図。 図１のインテークマニホールドを示す平面図。 図２の３−３線における部分拡大断面図。 第２実施形態のインテークマニホールドを示す部分正面図。 別の実施形態のインテークマニホールド示す部分正面図。

（第１実施形態）
以下に、水平対向４気筒エンジンのインテークマニホールドに具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。なお、この実施形態においては、図１及び図２の左右方向をインテークマニホールドの左右方向とし、図２の上下方向をインテークマニホールドの前後方向として説明する。

図１及び図２に示すように、この実施形態のインテークマニホールドのマニホールド本体１１は、全体が例えばポリアミド樹脂等の耐熱性の合成樹脂により形成されている。マニホールド本体１１の中央部には、サージタンク１２が設けられている。サージタンク１２の左右両側には、左右一対ずつ，つまり片側２本ずつ導入管１３が左右方向に向かって突設され、それらの先端部は下方に向かって湾曲されている。前記導入管１３は、水平対向４気筒エンジン３０の両側バンクの各一対の燃焼室にそれぞれ接続される。なお、エンジンが水平対向６気筒タイプの場合は、インテークマニホールドは、その導入管１３が片側３本ずつになる。

図１及び図２に示すように、前記サージタンク１２の前面には、エアを取り入れるための開口１４が形成されている。この開口１４には、図示しないエアクリーナによって濾過されたエアをサージタンク１２内に送るための図示しないエアダクトが接続される。そして、サージタンク１２内のエアが、各導入管１３を介してエンジン３０の燃焼室に供給される。

図１に示すように、前記マニホールド本体１１は、下側分割体１１１と上側分割体１１２とに分割して構成されている。下側分割体１１１は上面が開放され、上側分割体１１２は下面が開放されている。前記サージタンク１２の開口１４は、下側分割体１１１の前面に形成されている。そして、下側分割体１１１の上部に上側分割体１１２が振動溶着によって接合固定されることにより、前記サージタンク１２及び複数の導入管１３が一体に形成されている。

図３に示すように、前記マニホールド本体１１における各導入管１３の下流側端部には、流量調節バルブ１５が組み付けられている。各流量調節バルブ１５には、前記マニホールド本体１１と同じ材質であるポリアミド樹脂等の耐熱性の合成樹脂よりなる筒状のバルブケース１６が備えられている。各バルブケース１６内には、隔壁１７が形成されている。そして、この隔壁１７によって、バルブケース１６の内部にマニホールド本体１１の左右方向外側の第１流路１８と内側の第２流路１９とが区画形成されている。この場合、第１流路１８の断面積が第２流路１９の断面積よりも大きくなるように設定されている。

図２及び図３に示すように、左右の導入管１３において、前後方向に隣接する流量調節バルブ１５のバルブケース１６には、バルブシャフト２０が貫通状態で回転可能に支持されている。各バルブケース１６の第１流路１８内においてバルブシャフト２０には、弁体としての弁板２１が固定されている。バルブケース１６の外側において各バルブシャフト２０には、モータ等のアクチュエータ２２が接続されている。そして、このアクチュエータ２２によってバルブシャフト２０が回転されることにより、図３に実線及び鎖線で示すように、弁板２１が第１流路１８を開放する位置及び閉鎖する位置に切換えられる。この切換えにより、導入管１３を介してエンジン３０の燃焼室に供給されるエアの流量が調節される。なお、図示しないが、バルブケース１６の内側または外側には、弁板２１を前記開放及び閉鎖の両切換位置に規制するためのストッパが設けられている。

図１及び図３に示すように、前記マニホールド本体１１における各導入管１３の下流側端部は、下流側ほど拡張した形状となるように形成されている。これに対して、流量調節バルブ１５のバルブケース１６は、上流側ほど拡張し、下流側に集束する形状となるように形成されている。そして、バルブケース１６内の流路１８，１９の有効断面積がバルブシャフト２０や弁板２１の存在により減少することが、この導入管１３及びバルブケース１６の形状の拡張によって是正されるとともに、流量調節バルブ１５の下流側開口から流出されるエアの速度が増加するようになっている。

図３に示すように、前記バルブケース１６の上流側端部の外周縁には、フランジ部２３が突出形成されている。そのフランジ部２３の上面には、溶着代となる突条２３１が形成されている。導入管１３の下流側端部の外周縁には、バルブケース１６側のフランジ部２３と対応するフランジ部２４が突出形成されている。そのフランジ部２４の下面には、バルブケース１６側の突条２３１に接合可能な溶着代となる突条２４１が形成されている。突条２４１の内周側及び外周側に間隔をおいて位置するように、フランジ部２４の下面にはリブ２４２，２４３が形成され、突条２４１とリブ２４２，２４３との間には溝２４４，２４５が形成されている。

そして、導入管１３の下流側端部にバルブケース１６が配置されて、それらの溶着代である突条２３１，２４１が互いに接合された状態で、導入管１３及びバルブケース１６の少なくとも一方に振動が付与されることにより、溶着用突条２３１，２４１間に摩擦が生じて発熱し、溶着用突条２３１，２４１が溶融されて固着されている。つまり、導入管１３の下流側端部とバルブケース１６の上流側端部とが、溶着代としての突条２３１，２４１において振動溶着により一体に固定されている。

図１及び図３に示すように、前記導入管１３とバルブケース１６との間の接合部には、高さ変化部としての段差面２６を設けることによって高低差２５が形成されている。この高低差２５は、バルブケース１６においては、弁板２１を有する第１流路１８側、すなわち導入管１３の湾曲部の外側（以下、湾曲外側という）が高くなるように形成されている。つまり、段差面２６の高部２６１が導入管１３のサージタンク１２と反対側、段差面２６の底部２６２がサージタンク１２側に位置している。前記弁板２１は、第１流路１８を開放した直立状態において、その上端がバルブケース１６の上端より低いところに位置するようになっている。

図１〜図３に示すように、前後に隣接する左右各一対の流量調節バルブ１５におけるバルブケース１６の下流側端部間には、取付座２７が一体に形成されている。各取付座２７には、インテークマニホールド全体を図示しないボルトによりエンジン３０のシリンダブロック３０１上に固定するための複数の取付孔２８が形成されている。

次に、以上のように構成されたインテークマニホールドの作用を説明する。
エンジンの稼働時には、エアクリーナからの濾過済みエアがサージタンク１２に供給され、そのサージタンク１２から導入管を介してエンジン３０の燃焼室に吸入される。この場合、エンジンの低回転時には、流量調節バルブ１５の弁板２１により第１流路１８が閉じられて、第２流路１９を介して少量のエアがエンジンに吸引される。また、エンジンの高回転時には、流量調節バルブ１５の弁板２１が第１流路１８を開放する位置に配置されて、第１，第２流路１８，１９を介して大量のエアがエンジンに吸引される。従って、エンジン回転数に応じて適切な量のエアがエンジンに吸引される。そして、流量調節バルブ１５のバルブケース１６が下流側に向かって集束する形状になっているため、第１，第２流路１８，１９内のエアは増速されてエンジンに供給される。従って、燃焼室内のスワール流またはタンブル流の速度を充分に確保できる。これらのことから、エンジンの高効率運転が可能になる。

そして、エンジンの高効率の運転のためだけではなく、成形時の型抜きのためには、流量調節バルブ１５のバルブケース１６の上流側を拡げて、下流側を絞る形状が要求される。この場合、図３に２点鎖線で示すように、バルブケース１６と導入管１３との接合部に高低差２５を設けることなく、その接合部をバルブシャフト２０に近いところで直線的に形成した場合は、バルブケース１６の上下両端の開口間の距離が短くなって側壁の傾斜角度が急になり、バルブケース１６内の流路の有効断面積の変化量が大きくなる。この場合には、バルブケース１６内のエア流が乱れるおそれがあって、エンジンの高効率運転には好ましくない。また、逆に、前記接合部がバルブシャフト２０から上方へ離れたところで直線的に形成した場合は、バルブケース１６が大形化して、製造時等において取り扱いが面倒になる。

これに対し、この実施形態においては、導入管１３とバルブケース１６の接合部に高低差２５が形成されていて、接合部のほぼ半部をバルブシャフト２０の位置から上方へ離すことができるため、流路の有効断面積の変化が少なくなる。このため、エンジンを効率的に運転できる。また、接合部の残りの半部がバルブシャフト２０側に位置しているため、バルブケース１６の大形化を抑制して、製造時等における取り扱いが容易になる。

さらに、バルブケース１６と導入管１３との振動溶着に際しては、マニホールド本体１１とバルブケース１６とが接合状態で治具（図示しない）にセットされて、両者１１，１６のうちの少なくとも一方に振動が付与される。このとき、前記振動と、両者１１，１６の接合圧力とにより、図１に矢印で示す方向に、導入管１３の下流側端部に湾曲外側への反りが発生しようとする。ところが、導入管１３とバルブケース１６との間の接合部に、サージタンク１２から離れる側が高い高低差２５が設けられているため、導入管１３に発生する反りがこの高低差２５によって抑止される。これにより、マニホールド本体１１の導入管１３とバルブケース１６とが高精度に溶着される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） このインテークマニホールドにおいては、マニホールド本体１１の下流側の端部に流量調節バルブ１５のバルブケース１６が溶着されている。そして、マニホールド本体１１とバルブケース１６との間の接合部には、サージタンク１２から離れる側，つまり湾曲外側が高くなるように高低差２５が設けられている。

このため、マニホールド本体１１の下流側端部に反りが発生しようとしても、その反りが高低差２５によって抑止される。よって、マニホールド本体１１とバルブケース１６とを高精度に溶着することができる。

（２） このインテークマニホールドにおいては、前記のように、マニホールド本体１１とバルブケース１６との間の接合部には、導入管１３の湾曲外側が高くなるように高低差２５が設けられている。このため、マニホールド本体１１の下流側端部及び流量調節バルブ１５のバルブケース１６の形状を、接合部側が広がるように形成しても、流路１８，１９の有効断面積の変化を少なくすることができる。よって、エンジンの高効率運転に寄与できるとともに、部品が大形化することを防止できる。

（３） このインテークマニホールドにおいては、マニホールド本体１１とバルブケース１６との間の接合部に段差面２６を設けることによって前記高低差２５が形成されている。このため、前記の実施形態の効果を得るために、部材数を増やす必要がなく、簡単な構成を維持できる。

（４） このインテークマニホールドにおいては、導入管１３の端部に流量調節バルブ１５のバルブケース１６が挿入されることなく接合されているため、導入管１３の端部とバルブケース１６の肉厚が重なることはなく、車両軽量化に寄与できる。

（第２実施形態）
次に、インテークマニホールドの第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図４に示すように、マニホールド本体１１の導入管１３の下流側端部と流量調節バルブ１５のバルブケース１６との間の接合部に湾曲外側が高くなる傾斜面３１を形成することによって高低差２５が設けられている。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（４）とほぼ同様な効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ この発明をＶ型６気筒エンジン等のＶ型エンジンや直列４気筒等の直列エンジンに用いられるインテークマニホールドに具体化すること。Ｖ型エンジンのインテークマニホールドでは、前記実施形態のインテークマニホールドと同様に導入管及び流量調節バルブがエンジンの２箇所のバンクに対応して左右に複数ずつ設けられるが、マニホールド本体の形状は前記実施形態のマニホールドと異なる。この形状は、バンク角やエンジン搭載位置等によって決定される。また、直列エンジンのインテークマニホールドは、複数の導入管及び流量調節バルブがシリンダヘッドの一側面にのみ対応して並設される。

・ 図５に示すように、段差面２６を高い部分の両側に低い部分が設けられた凸状に形成すること。あるいは、図示はしないが、段差面２６をジグザグ状に形成すること。
・ 流量調節バルブ１５のバルブケース１６内に３つ以上の複数の流路を形成すること。

・ マニホールド本体１１とバルブケース１６とを接着によって固定すること。この場合も、マニホールド本体１１とバルブケース１６とを接着剤を介して押圧状態で接合する場合に導入管１３が広がろうとするが、この広がりを高低差２５によって抑えることができえる。

１１…マニホールド本体、１２…サージタンク、１３…導入管、１５…流量調節バルブ、１６…バルブケース、１８…第１流路、１９…第２流路、２０…バルブシャフト、２１…弁体、２５…高低差、２６…段差面、３１…傾斜面。

Claims (6)

1. マニホールド本体の下流側を湾曲し、その端部に流量調節バルブのバルブケースを接合したインテークマニホールドにおいて、
   マニホールド本体とバルブケースとの接合部を、マニホールド本体の端部外周縁に突出形成したフランジ部と、バルブケースの端部外周縁に突出形成したフランジ部とで構成し、
   前記接合部に、湾曲部の外周側と同じ側が前記湾曲部の内周側と同じ側よりもバルブケース下流側端部からの高さが高くなる高さ変化部を形成したインテークマニホールド。
2. 高さ変化部を段差によって構成した請求項１に記載のインテークマニホールド。
3. 前記流量調節バルブのバルブケース内に少なくとも２つの流路を形成するとともに、少なくともひとつの流路を開閉する弁体を設けた請求項１または２に記載のインテークマニホールド。
4. マニホールド本体及びバルブケースの接合部側を拡開した請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のインテークマニホールド。
5. 前記マニホールド本体とバルブケースとの接合部を溶着した請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のインテークマニホールド。
6. マニホールド本体を、サージタンクと、そのサージタンクの両側に突設された導入管とによって構成した請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のインテークマニホールド。