JP6277801B2 - 吸気装置および吸気装置の製造方法 - Google Patents

吸気装置および吸気装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、吸気装置および吸気装置の製造方法に関する。
従来、流体通路を開閉するための弁体を備えた吸気制御弁が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、吸気通路(流体通路)が形成された枠状のボディ(フレーム)と、枠状のボディに支持され、ボディ内側の吸気通路を開閉するように開位置と閉位置との間を回動されるバルブ(弁体)とを備えた蝶弁式制御弁(吸気制御弁)が開示されている。
また、従来、隔壁により内部空間が2分割された内燃機関用のサージタンクにおいて、吸気系の共振周波数を変更して幅広いエンジン運転領域で効果的な過給効果を得るために、隔壁に形成した開口部に上記特許文献1に記載された蝶弁式制御弁(吸気制御弁)を設ける構成が知られている。この構成では、バルブ(弁体)が組み込まれた枠状のボディ(フレーム)が、サージタンク側の隔壁を貫通する開口部に嵌め込まれる。そして、ボディに支持されたバルブを開位置に回動させることによって、ボディ内側に形成された吸気通路(流体通路)を介してサージタンク内の2つの空間を連通させる。さらには、バルブを閉位置に回動させることによって、ボディ内側に形成された吸気通路を塞いで2つの空間を互いに分離させる。
しかしながら、隔壁に形成された開口部に枠状のボディが嵌め込まれ、その枠状のボディ内側に形成された吸気通路をバルブにより開閉する構成では、バルブにより開閉される吸気通路の断面積(開口面積)を十分に確保することが困難となる。すなわち、限られた内容積のサージタンクにおいては隔壁を貫通する開口部を大径化することは困難な上に、その開口部に嵌め込まれた枠状のボディが介在する分、隔壁の開口部の開口面積よりも吸気通路の断面積は狭められる。このため、バルブを開いて2つの空間を連通させる場合に、吸気通路の断面積が減少することに起因して吸気通路を流通する吸気の圧力損失が増加するため、吸気通路を流通する吸気量が減少して十分な過給効果を得ることができないという問題点がある。
そこで、サージタンクにバルブ(弁体)を直接組み付けてサージタンクの隔壁に形成された開口部を開閉させることにより、バルブ開時の吸気通路の開口面積を増加させる構成が考えられる。
特開2008−144768号公報
サージタンクにバルブ(弁体)を直接組み付けて隔壁の開口部(流体通路)を開閉させる構成においては、たとえば、バルブが組み付けられた部材を含む複数の部材を振動溶着を用いて接合して1つのサージタンクを形成する方法が挙げられる。しかしながら、サージタンク内を2分割する隔壁部分は、複数の部材同士を振動溶着を用いて接合する過程で変形しやすくなる。特に、振動溶着時の荷重の掛け方に起因してバルブ周辺の隔壁部分(シール部分)に反りや捻れなどの撓み変形が生じた場合、隔壁に形成された開口部(流体通路)まわりにおいてバルブ(弁体)が隔壁のシール部分(シール面)に一様に当接できなくなり、シール性が低下するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、弁体が開位置となった場合にサージタンク内の2つの空間を連通させる流体通路を流通する吸気量を増加して過給効果を向上させ、かつ、弁体が閉位置となった場合の良好なシール性を確保することが可能な吸気装置および吸気装置の製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における吸気装置は、内燃機関用のサージタンクを含む吸気装置本体と、サージタンクに回動可能に取り付けられ、サージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように隔壁から離間する開位置と隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体と、を備え、吸気装置本体は、弁体が組み込まれた第1部材と、第2部材とが接合されることにより形成されるとともに、第1部材は、流体通路の近傍に配置され、第1部材と第2部材との接合時に第1部材を保持する冶具を受けるための冶具受け部を有し、第1部材は、弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、冶具受け部は、アクチュエータ取付部に設けられており、冶具によりアクチュエータ取付部の冶具受け部が保持された状態で、第1部材および第2部材が互いに接合されて吸気装置本体が形成されるように構成されており、アクチュエータ取付部は、冶具受け部としての冶具挿入穴を有し、第1部材は、サージタンクの内部を2分割する隔壁を有するミドルピースであり、第2部材は、隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、冶具挿入穴は、ミドルピースとアッパピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにアッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴と、ミドルピースとロアピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴とを有する。
この発明の第1の局面による吸気装置では、上記のように、弁体が組み込まれた第1部材に、流体通路の近傍に配置されるとともに第1部材と第2部材との接合時に第1部材を保持する冶具を受けるための冶具受け部を設けることによって、第1部材と第2部材とを互いに接合して吸気装置本体を製造する際に、隔壁における流体通路の近傍に配置された冶具受け部を介して第1部材を冶具により保持した状態で第2部材に接合することができる。すなわち、流体通路近傍の隔壁部分(シール部分)に反りや捻れなどの撓み変形を極力生じさせることなく第1部材と第2部材とを接合してサージタンクを形成することができる。これにより、吸気装置本体製造後も、弁体が回動される隔壁部分(シール部分)の平坦性が流体通路まわりにおいて保たれるので、弁体が閉位置となった場合の良好なシール性を確保することができる。
また、第1の局面による吸気装置では、上記のように、サージタンクを含む吸気装置本体と、サージタンクに回動可能に取り付けられ、サージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように隔壁から離間する開位置と隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体とを備えることによって、弁体を回動させて隔壁に形成された流体通路を直接的に塞ぐことができる。すなわち、隔壁に形成された開口部をそのまま弁体により開閉される流体通路として用いることができる分、流体通路の断面積を増加させることができる。これにより、弁体を開位置に回動させて2つの空間を連通させる場合に、流体通路を流通する吸気の圧力損失を減少させることができるので、流体通路を流通する吸気量を増加して過給効果を向上させることができる。
また、第1部材は、弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、冶具受け部は、アクチュエータ取付部に設けられており、冶具によりアクチュエータ取付部の冶具受け部が保持された状態で、第1部材および第2部材が互いに接合されて吸気装置本体が形成されるように構成されている。これにより、比較的流体通路に近いアクチュエータ取付部の部分に冶具受け部が設けられているので、冶具によりアクチュエータ取付部の冶具受け部を保持することによって、流体通路近傍の部分を容易に保持した状態で第1部材と第2部材とを互いに接合することができる。これにより、第1部材と第2部材との接合時に、流体通路近傍の弁体が当接するシール部分(シール面)が撓むのを容易に抑制することができる。
また、アクチュエータ取付部は、冶具受け部としての冶具挿入穴を有する。これにより、アクチュエータ取付部に設けられた冶具挿入穴に冶具を挿入することにより、アクチュエータ取付部の冶具受け部を冶具により容易に保持することができる。
また、第1部材は、サージタンクの内部を2分割する隔壁を有するミドルピースであり、第2部材は、隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、冶具挿入穴は、ミドルピースとアッパピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにアッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴と、ミドルピースとロアピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴とを有する。これにより、隔壁を有するミドルピースに対してアッパピースを接合する際には、ミドルピース内のアッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴を介してアッパピースとの接合箇所近傍の冶具受け部(ミドルピース)の部分を確実に保持することができる。また、ミドルピースに対してロアピースを接合する際には、ミドルピース内のロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴を介してロアピースとの接合箇所近傍の冶具受け部(ミドルピース)の部分を確実に保持することができる。
上記第1の局面による吸気装置において、好ましくは、第1部材は、サージタンクの内部を2分割する隔壁を有しており、冶具受け部は、隔壁に形成された流体通路を取り囲む平坦面からなる冶具受け面を含み、冶具により平坦面からなる冶具受け面が支持された状態で、第1部材および第2部材が互いに接合されるように構成されている。このように構成すれば、冶具により平坦面からなる冶具受け面を直接的に支持することによって、隔壁の流体通路を取り囲む部分(シール部分近傍)を確実に保持した状態で第1部材と第2部材とを互いに接合することができる。これにより、第1部材と第2部材との接合時に、流体通路近傍の弁体が当接するシール部分(シール面)が撓むのを確実に抑制することができる。
この場合、好ましくは、冶具受け面は、流体通路の縁部に沿って設けられた弁体のシール部が当接するシール面よりも外側に配置されている。このように構成すれば、シール面に冶具を接触させることなく、冶具により第1部材のシール面よりも外側の冶具受け面を支持した状態で第2部材を接合することができる。これにより、吸気装置本体が形成された後もシール面は冶具による打痕(押圧荷重の跡形)などなく平坦性が保たれるので、弁体による流体通路のシール性を十分に確保することができる。
この発明の第2の局面における吸気装置の製造方法は、内燃機関用のサージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように隔壁から離間する開位置と隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体を、第1部材に組み込む工程と、弁体が組み込まれた第1部材と、第2部材とを振動溶着により互いに接合して内燃機関用のサージタンクを含む吸気装置本体を形成する工程とを備え、吸気装置本体を形成する工程は、第1部材の流体通路の近傍に配置された冶具受け部が冶具により保持された状態で、第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合する工程を含み、第1部材は、弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、冶具受け部は、アクチュエータ取付部に設けられており、吸気装置本体を形成する工程は、アクチュエータ取付部の冶具受け部が冶具により保持された状態で、第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合する工程を含み、第1部材は、サージタンクの内部を2分割する隔壁を有するミドルピースであり、第2部材は、隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、吸気装置本体を形成する工程は、アッパピースおよびロアピースのうち剛性が相対的に大きい側のピースと冶具受け部が冶具により保持された状態のミドルピースとを振動溶着により接合した後、アッパピースおよびロアピースのうち剛性が相対的に小さい側のピースと、剛性が相対的に大きい側のピースとミドルピースとが接合されかつ冶具受け部が冶具により保持された状態のミドルピースとをさらに接合する工程を含む。
この発明の第2の局面による吸気装置の製造方法では、上記のように、第1部材の流体通路の近傍に配置された冶具受け部が冶具により保持された状態で、第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合して吸気装置本体を形成することによって、第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合して吸気装置本体を製造する際に、隔壁における流体通路の近傍に配置された冶具受け部を介して第1部材を冶具により保持した状態で第2部材に接合することができる。すなわち、流体通路近傍の隔壁部分(シール部分)に反りや捻れなどの撓み変形を極力生じさせることなく第1部材と第2部材とを接合してサージタンクを形成することができる。これにより、吸気装置本体製造後も、弁体が回動される隔壁部分(シール部分)の平坦性が流体通路まわりにおいて保たれるので、弁体が閉位置となった場合の良好なシール性が確保された吸気装置を得ることができる。
また、第2の局面による吸気装置の製造方法では、上記のように、サージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように隔壁から離間する開位置と隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体を第1部材に組み込む工程と、弁体が組み込まれた第1部材と、第2部材とを振動溶着により互いに接合して吸気装置本体を形成する工程とを備えることによって、弁体を回動させて隔壁に形成された流体通路を直接的に塞ぐことができる。すなわち、隔壁に形成された開口部をそのまま弁体により開閉される流体通路として用いることができる分、流体通路の断面積を大きく確保する吸気装置本体を得ることができる。これにより、弁体を開位置に回動させて2つの空間を連通させる場合に、流体通路の断面積が増加される分、流体通路を流通する吸気の圧力損失を減少させることができるので、流体通路を流通する吸気量を増加して過給効果が向上された吸気装置を得ることができる。
また、第1部材は、弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、冶具受け部は、アクチュエータ取付部に設けられており、吸気装置本体を形成する工程は、アクチュエータ取付部の冶具受け部が冶具により保持された状態で、第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合する工程を含む。これにより、比較的流体通路に近いアクチュエータ取付部の部分に冶具受け部が設けられているので、冶具によりアクチュエータ取付部の冶具受け部を保持することによって、流体通路近傍の部分を容易に保持した状態で第1部材と第2部材とを振動溶着により互いに接合することができる。これにより、第1部材と第2部材との接合時に、流体通路近傍の弁体が当接するシール部分(シール面)が撓むのを容易に抑制することができる。
また、第1部材は、サージタンクの内部を2分割する隔壁を有するミドルピースであり、第2部材は、隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、吸気装置本体を形成する工程は、アッパピースおよびロアピースのうち剛性が相対的に大きい側のピースと冶具受け部が冶具により保持された状態のミドルピースとを振動溶着により接合した後、アッパピースおよびロアピースのうち剛性が相対的に小さい側のピースと、剛性が相対的に大きい側のピースとミドルピースとが接合されかつ冶具受け部が冶具により保持された状態のミドルピースとをさらに接合する工程を含む。これにより、剛性が相対的に大きく振動溶着時の耐荷重性が良好なピースと隔壁を有するミドルピースとを先に接合して歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体を形成し、その後、歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体に対して剛性が相対的に小さい側のピースを接合して吸気装置本体を製造することができる。これにより、3つの部材を振動溶着により互いに接合する場合であっても、弁体が回動される隔壁部分(シール部分(シール面))の平坦性が確保されるとともに完成時の設計寸法が精度よく得られた吸気装置本体を容易に得ることができる。
この場合、好ましくは、冶具受け部は、ミドルピースとアッパピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにアッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴と、ミドルピースの隔壁に形成された流体通路を取り囲む平坦面からなる冶具受け面と、ミドルピースとロアピースとの接合時に冶具が挿入されるとともにロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴とを含み、吸気装置本体を形成する工程は、ミドルピースの平坦面からなる冶具受け面が冶具により支持されかつミドルピースの第2冶具挿入穴に冶具が挿入された状態で、ミドルピースとロアピースとを振動溶着により互いに接合する工程と、ミドルピースの第1冶具挿入穴に冶具が挿入された状態で、ロアピースが接合された後のミドルピースとアッパピースとを振動溶着により互いに接合する工程とを含む。
このように構成すれば、剛性が相対的に大きく振動溶着時の耐荷重性が良好なロアピースに対して、ミドルピース内のロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴に冶具が挿入されるのと同時に冶具により冶具受け面が支持されることでロアピースとの接合箇所近傍の冶具受け部の部分が確実に保持(支持)されたミドルピースを先に接合して、歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体を形成することができる。そして、剛性が相対的に小さいアッパピースに対しても、ミドルピース内のアッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴に冶具が挿入されてアッパピースとの接合箇所近傍の冶具受け部の部分が確実に保持されたロアピース接合後のミドルピースを接合して歪みの発生を低く抑えることができる。これにより、3つの部材を振動溶着により互いに接合する場合であっても、弁体が回動される隔壁部分の平坦性が確保されるとともに完成時の設計寸法が精度よく得られた吸気装置本体を確実に得ることができる。
なお、本出願では、上記第1の局面による吸気装置において、以下のような構成も考えられる。
(付記項)
すなわち、上記第1の局面による吸気装置において、冶具受け部は、冶具受け部としての冶具挿入穴を有し、冶具挿入穴は、第1部材と第2部材との接合方向に直交する方向に延びている。このように構成すれば、第1部材と第2部材とを対向させてこの方向に互いに接合する際に、接合方向と直交する側方(外側)から冶具を冶具挿入穴に挿入することができる。これにより、第1部材と第2部材との接合時に第1部材における冶具受け部を容易に支持することができる。
本発明によれば、上記のように、弁体が開位置となった場合にサージタンク内の2つの空間を連通させる流体通路を流通する吸気量を増加して過給効果を向上させ、かつ、弁体が閉位置となった場合の良好なシール性を確保することが可能な吸気装置を得ることができる。
本発明の一実施形態による吸気装置の配置位置を示した概略図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の構成を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の隔壁に形成された流体通路を示した平面図である。 図4の500−500線に沿った流体通路およびこの流体通路に回動可能に設けられる吸気制御弁を示した断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置における弁体の一方端部側(Y2方向側)の支持構造を示した拡大断面図である。 図3の510−510線に沿った弁体の「開位置」における流体通路の断面図である。 図3の510−510線に沿った弁体の「閉位置」における流体通路の断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置における弁体の他方端部側(Y1方向側)の支持構造を示した拡大断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において弁体の一方端部および他方端部の両方がサージタンクに支持された状態を示した平面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において吸気制御弁がサージタンクに組み付けられた状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置においてアクチュエータ取付部の構成を示した側面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において吸気制御弁をミドルピースに組み込む工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において吸気制御弁をミドルピースに組み込む工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において吸気制御弁が組み込まれたミドルピースとロアピースとを接合する工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置において吸気制御弁が組み込まれたミドルピースとアッパピースとを接合する工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の逃がし部を上方に窪ませた変形例を示した断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図1〜図16を参照して、本発明の一実施形態による吸気装置100の構成について説明する。
本発明の一実施形態による吸気装置100は、図1に示すように、自動車用のV型6気筒エンジン10に設けられる吸気装置である。吸気装置100は、サージタンク1と、サージタンク1の内部に設けられる吸気制御弁2と、サージタンク1の下流に配置される3本の第1吸気ポート3aおよび3本の第2吸気ポート3bとを含む吸気装置本体105を備えている。また、構造的には、図2に示すように、吸気装置100の吸気装置本体105は、サージタンク1と、第1吸気ポート3aおよび第2吸気ポート3bとを一体的に含んで構成されている。そして、吸気装置本体105の内部に、吸気制御弁2(図1参照)が取り付けられている。なお、V型6気筒エンジン10は、本発明の「内燃機関」の一例である。
サージタンク1には、図示しないエアクリーナおよびスロットル110を介して吸気が流入される。また、サージタンク1は、サージタンク1の内部を第1サージタンク領域11および第2サージタンク領域12に2分割する隔壁4を有している。吸気制御弁2は、隔壁4の一部に形成された開口部からなる流体通路41を開閉する機能を有している。また、吸気制御弁2は、アクチュエータ120による駆動力によって流体通路41を開閉するように構成されている。なお、アクチュエータ120は、ECU(Engine Control Unit)130から送信される信号に基づいて駆動される。
3本の第1吸気ポート3aは、隔壁4の上側(Z1側)に形成された第1サージタンク領域11と、V型6気筒エンジン10の第1バンク10aに設けられた3つの気筒110aとをそれぞれ接続する。また、3本の第2吸気ポート3bは、隔壁4の下側(Z2側)に形成された第2サージタンク領域12と、V型6気筒エンジン10の第2バンク10bに設けられた3つの気筒110bとをそれぞれ接続する。第1バンク10aの3つの気筒110aは、互いに点火時期が連続しないNo.1、No.3およびNo.5からなる気筒群であり、第2バンク10bの3つの気筒110bは、互いに点火時期が連続しないNo.2、No.4およびNo.6からなる気筒群である。吸気装置100は、吸気制御弁2による流体通路41の開閉動作をエンジン回転に応じて適切に行うことにより、吸気系の共振周波数を変更して幅広いエンジン運転領域で効果的な過給効果を得る目的で設けられている。以下、吸気装置100の構成をより詳細に説明する。
吸気装置本体105(サージタンク1)は、図2および図3に示すように、樹脂製のアッパピース101と、樹脂製のロアピース102と、アッパピース101およびロアピース102に挟み込まれた樹脂製のミドルピース103とにより構成されている。アッパピース101およびロアピース102は、それぞれ、接合部101aおよび接合部102aを有している。また、ミドルピース103は、Z1側に形成された接合部103aと、Z2側に形成された接合部103bとを有している。アッパピース101の接合部101aは、アッパピース101のフランジ状の縁部(平面的な外形形状)に沿って継ぎ目なく環状に形成されており、接合面(Z2側の下面)がミドルピース103の上側(Z1側)の接合部103aに対向するように形成されている。また、ロアピース102の接合部102aは、ロアピース102のフランジ状の縁部(平面的な外形形状)に沿って継ぎ目なく環状に形成されており、接合面(Z1側の上面)がミドルピース103の下側(Z2側)の接合部103bに対向するように形成されている。また、ミドルピース103の接合部103aおよび接合部103bについても、ミドルピース103のフランジ状の縁部(平面的な外形形状)に沿って継ぎ目なく環状に形成されている。なお、ミドルピース103は、本発明の「第1部材」の一例である。また、アッパピース101およびロアピース102は、本発明の「第2部材」の一例である。
なお、接合部101a〜103bは、吸気装置本体105全体の外形形状に合わせてアッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103を繋ぎ合せる役割を有している。したがって、接合部101a〜103bは、各部材の形状に合わせて平面的および立体的な曲りや高低差(起伏)を有して環状に形成された接合面を有している。また、各々の接合面は、互いを確実にシールし合うような形状を有して形成されている。
そして、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103が、後述する振動溶着を用いた製造プロセスによって接合部101a〜103bが各々の対向関係(Z方向)を保ちながら互いに接合(溶着)されることにより、内部にサージタンク1を形成するとともに第1吸気ポート3aおよび第2吸気ポート3bを含めて一体構造物となった吸気装置本体105が得られる。なお、アッパピース101とロアピース102との間に隔壁4を有するミドルピース103が介在することにより、サージタンク1は、第1サージタンク領域11と第2サージタンク領域12とに内部が2分割される。また、第1サージタンク領域11および第2サージタンク領域12は、上下方向(Z方向)に重なりを有して配置されている。また、アッパピース101およびミドルピース103により、第1サージタンク領域11および3本の第1吸気ポート3aが構成され、ロアピース102およびミドルピース103により、第2サージタンク領域12および3本の第2吸気ポート3bが構成されている。
また、ミドルピース103は、接合部103a(接合部103b)における吸気の流入側(Y1側)に一体的に形成されたフランジ状の接続部150と、弁体21が回動される流体通路41のY2側の近傍位置に一体的に形成されたアクチュエータ取付部160とをさらに有している。接続部150には、スロットル110(図1参照)側から延びる吸気路140(図1参照)が接続される。また、サージタンク1では、隔壁4などの部分よりも厚み(Z方向)の大きいアクチュエータ取付部160および軸部材固定部42によって、吸気制御弁2の後述する弁体21(回動軸23)が回動軸線L1まわりに回動可能に支持されている。
アクチュエータ取付部160は、図4〜図6に示すように、断面が円形状を有してY方向に延びる回動軸支持孔131を有している。すなわち、アクチュエータ取付部160は、回動軸支持部としての機能を併せ持つ。回動軸支持孔131は、サージタンク1の内側(Y1側)から外側(Y2側)に向かって順番に、小径部131a、中径部131bおよび大径部131cと内径が段階的に大きくなるように構成されている。
サージタンク1の隔壁4に形成された開口部からなる流体通路41は、図3および図4に示すように、サージタンク1の吸気の流入側とは反対側(Y2方向側)の端部近傍で、かつ、第1吸気ポート3aおよび第2吸気ポート3bが配置される側とは反対側(X2方向側)の端部近傍に設けられている。また、流体通路41の断面形状は、吸気制御弁2の弁体21の外形形状に対応した形状を有している。また、流体通路41は、図4に示すように、平面視で、Y方向に延びる長穴形状に形成されている。
また、図3、図4、図7および図8に示すように、隔壁4における流体通路41のX2側には、第1サージタンク領域11側に配置された縁部411が形成されている。また、隔壁4における流体通路41のX1側には、第2サージタンク領域12側に配置された縁部412(図4、図7および図8参照)が形成されている。ここで、縁部412は縁部411に対して弁体21が介在する分、若干下側(Z2方向)に配置されている。また、図7および図8に示すように、縁部412は、隔壁4の他の部分よりも大きい厚みを有している。また、縁部411の下面(Z2側)には、流体通路41の内側に向かって上方に傾斜する傾斜面からなるシール面411aが形成されている。また、縁部412の上面(Z1側)には、流体通路41の内側に向かって下方に傾斜する傾斜面からなるシール面412aが形成されている。また、図4に示すように、シール面411aおよびシール面412aは、流体通路41の縁部411および412に沿ってそれぞれ設けられている。
また、隔壁4には、図3〜図5に示すように、軸部材固定部42が一体的に形成されている。軸部材固定部42は、流体通路41のY1方向側の端部に設けられている。また、軸部材固定部42は、図4、図5および図9に示すように、断面が円形状を有してY方向に延びる軸部材支持孔421を有している。軸部材支持孔421には、図5および図9に示すように、金属(ステンレス鋼やアルミニウム合金など)からなるブッシュ部材422が一体的に設けられている。ブッシュ部材422は、サージタンク1のミドルピース103の樹脂成形時に隔壁4と一体的に形成(インサート成形)されている。また、図3〜図5および図9に示すように、隔壁4の軸部材固定部42近傍には、後述する軸部材215(図9参照)を軸部材固定部42に挿入するための凹状の逃がし部43が設けられている。凹状の逃がし部43は、下側(Z2方向側)に窪むとともにY方向に延びるように形成されている。また、図9に示すように、逃がし部43の底面43aは、軸部材支持孔421の下端と同じ高さ位置に配置されている。
ここで、本実施形態では、吸気制御弁2は、図3、図7、図8および図10に示すように、サージタンク1に回動可能に取り付けられ、隔壁4の流体通路41を開閉するように、隔壁4から離間する開位置(図7に示す位置)と隔壁4に当接する閉位置(図8に示す位置)との間を回動軸線L1まわりに回動される弁体21と、弁体21の外周に配置されるシール部材22とを備えている。すなわち、本実施形態の吸気制御弁2では、弁体21がサージタンク1に直接的に回動可能に取り付けられており、弁体21をサージタンク1に取り付けるためのフレーム(ボディ)などは設けられていない。また、弁体21は、回動軸線L1の延びる方向(Y方向)の一方端部21aおよび他方端部21bの両方がサージタンク1(ミドルピース103)に回動可能に支持されている。
また、弁体21は、図10に示すように、一方端部21aおよび他方端部21bの両方がサージタンク1に回動可能に支持されている状態において、回動軸線L1および回動軸線L1に直交する方向の中心線C1の両方に対して対称な外形形状を有している。また、弁体21は、平面視で、流体通路41(図4参照)に対応する外形形状を有している。また、弁体21のうち、一方端部21aの近傍および他方端部21bの近傍には、それぞれ、一方端部21aおよび他方端部21bの先端に向かって先細りするテーパ形状部21cおよび21dが設けられている。
弁体21は、樹脂製である。また、図5および図6に示すように、一方端部21aには、弁体21とともに回動する金属(ステンレス鋼やアルミニウム合金など)からなる回動軸23が一体的に設けられている。また、図5および図9に示すように、他方端部21bには、弁体21とともに回動する金属(ステンレス鋼やアルミニウム合金など)からなる第1軸受24が一体的に設けられている。金属製の回動軸23および第1軸受24は、弁体21の樹脂成形時に弁体21と一体的にインサート成形される。
詳細には、弁体21の一方端部21a側(Y2側)には、回動軸保持部211が形成されており、回動軸23は、回動軸保持部211により保持されている。また、弁体21の他方端部21b側(Y1側)には、軸受保持部212が形成されており、第1軸受24は、軸受保持部212により保持されている。回動軸保持部211は、図6および図11に示すように、弁体21がサージタンク1に回動可能に支持された状態で、Y2方向側の端面211aがアクチュエータ取付部160のY1方向側の端面13bに対向して当接するように構成されている。また、軸受保持部212は、図9および図11に示すように、Y1方向側の端面212aが軸部材固定部42のY2方向側の端面42aに対向して当接するように構成されている。
また、回動軸23は、図5に示すように、弁体21から突出した先端部側から根元部側に向かって順番に、細軸部231と、細軸部231よりも外径が大きい太軸部232と、回動軸保持部211により保持される保持部233とを有している。また、回動軸23は、図6に示すように、ミドルピース103のアクチュエータ取付部160に固定された円筒形状の第2軸受213により回動可能に支持されている。第2軸受213は、回動軸23がアクチュエータ取付部160の回動軸支持孔131に挿入された状態で、回動軸23の太軸部232の外周面232aと回動軸支持孔131の小径部131aの内周面131dとの間の隙間に圧入されて取り付けられる。これにより、回動軸23は、第2軸受213により回動可能に支持される。また、第2軸受213は、金属(ステンレス鋼やアルミニウム合金など)からなり、第2軸受213の内周面213aには、回動軸23の太軸部232の外周面232aとの摺動抵抗を低減するためのコーティングが施されている。
また、回動軸支持孔131の第2軸受213が取り付けられる小径部131aよりも外側の中径部131bにおいて、回動軸23の細軸部231の外周面231aと、回動軸支持孔131の中径部131bの内周面131eとの間の隙間に回動軸シール部材214が取り付けられている。回動軸シール部材214は、回動軸23の細軸部231の外周部に環状に設けられるとともに、内側に突出する環状の内側突出部214aと、外側に突出する外側突出部214bとを有している。回動軸23の細軸部231は、外周面231aが環状の内側突出部214aに線接触するように構成されている。また、環状の回動軸シール部材214は、U字状の断面形状を有し、U字状の開口側がサージタンク1の外側(Y2側)に向いた状態で設けられている。また、外側突出部214bは、回動軸支持孔131の中径部131bの内周面131eに環状に面接触するように構成されている。これにより、サージタンク1の外側から内部に向かう外気を効果的に遮断することが可能である。
また、回動軸23は、図11に示すように、弁体21がサージタンク1に回動可能に取り付けられた状態で、アクチュエータ取付部160から外部に突出するように配置される。回動軸23のアクチュエータ取付部160から外部に突出した部分(細軸部231のY2側の端部近傍領域)には、回動軸23を回動させるアクチュエータ120の軸取付部120aが取り付けられる。すなわち、アクチュエータ120は、サージタンク1の外側においてアクチュエータ取付部160に固定されている。
第1軸受24は、図9に示すように、隔壁4の軸部材固定部42に固定された軸部材215により回動可能に支持されるように構成されている。軸部材215は、金属(ステンレス鋼やアルミニウム合金など)からなり、第1軸受24に対して摺動する摺動部215aと、摺動部215aよりも拡径された圧入部215bとを有している。軸部材215は、外径が拡大された圧入部215bが軸部材支持孔421に設けられた金属製のブッシュ部材422に圧入されることにより固定される。また、第1軸受24の内周面24aには、摺動部215aの外周面215cとの摺動抵抗を低減するためのコーティングが施されている。
また、弁体21の表側および裏側には、図10に示すように、回動軸線L1と直交する方向に延びる複数の横リブ216aと、複数の横リブ216aを互いに連結する複数の縦リブ216bとが一体的に形成されている。横リブ216aは、弁体21の長手方向(Y方向)の中央部近傍では、長手方向と直交するX方向の両端部近傍まで延びている。また、横リブ216aは、長手方向の中央部から両端部に向かうにしたがって長さが短くなる。このように弁体21の長手方向の中央部の横リブ216aをX方向に長くなるように形成して弁体21の長手方向の中央部の機械的強度を向上させている。
シール部材22は、ゴムなどの弾性部材からなり、弁体21の閉位置においてサージタンク1の隔壁4に当接することにより隔壁4と弁体21との間をシールする機能を有する。具体的には、シール部材22は、図7および図8に示すように、隔壁4の流体通路41の縁部に沿って設けられたシール面411aおよびシール面412aに当接するように構成されている。また、シール部材22は、シール面411aおよびシール面412a側に突出する突起部221を有している。シール部材22は、図8に示すように、弁体21の閉位置において突起部221がシール面411aおよびシール面412aに当接して押し潰された状態で、隔壁4と弁体21との間をシールする。なお、詳細は後述するが、弁体21が組み付けられたミドルピース103が、ロアピース102およびアッパピース101に対して適切な製造プロセスを用いて接合されることにより、弁体21の外周に配置されたシール部材22は、流体通路41の縁部411に沿って設けられたシール面411aおよび縁部412に沿って設けられたシール面412aの全域に亘って確実に当接して流体通路41をシールするように構成されている。
また、図3〜図5に示すように、アクチュエータ120は、アクチュエータ取付部160のY2側の端面にねじ部材9(図3参照)を用いて取り付けられている。また、アクチュエータ取付部160を側方から見た場合、図12に示すように、アクチュエータ取付部160には、中心部(回動軸線L1)をY方向に貫通する回動軸支持孔131まわりに形成された冶具受け部161が設けられている。冶具受け部161は、複数(5つ)の冶具挿入穴161a〜161eを有している。冶具挿入穴161a〜161eは、回動軸支持孔131の内周壁131fと、この内周壁131fから半径方向外側に放射状に延びる所定の肉厚を有するリブ132と、アクチュエータ取付部160の外形を形成する所定の肉厚を有する外周壁131gとによって各々が隔てられている。
また、図5に示すように、冶具挿入穴161dは、アクチュエータ取付部160のY2側の端面部から矢印Y1方向に沿って接合部103aが形成された位置に対応する位置まで延びている。同様に、冶具挿入穴161bは、アクチュエータ取付部160のY2側の端面部から矢印Y1方向に沿って接合部103bが形成された位置に対応する位置まで延びている。なお、冶具挿入穴161a〜161eの全てがこのような深さ位置(Y1側)まで延びている。また、冶具挿入穴161a〜161eの延びる方向(Y方向)は、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103の接合方向(Z方向)と直交する方向である。
これにより、本実施形態では、アクチュエータ取付部160における冶具受け部161(冶具挿入穴161a〜161eの集合体構造)は、製造プロセスにおいて、ミドルピース103に対して第2サージタンク領域12(Z2側)を形成するロアピース102が振動溶着によりZ方向に接合される際にミドルピース103側を保持する冶具201(図15参照)を受ける役割を有している。また、冶具受け部161は、製造プロセスにおいて、ミドルピース103に対して第1サージタンク領域11(Z2側)を形成するアッパピース101が振動溶着により接合される際にミドルピース103側を保持する冶具202(図16参照)を受ける役割を有している。
なお、冶具挿入穴161a〜161eのうち、冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bには、ミドルピース103に対してロアピース102を接合する際に用いる冶具201(図15参照)の挿入部201a(図15参照)がそれぞれ挿入されるように構成されている。また、冶具挿入穴161c〜161eには、ミドルピース103に対してアッパピース101を接合する際に用いる冶具202(図16参照)の挿入部202a(図16参照)がそれぞれ挿入されるように構成されている。この際、冶具201の挿入部201aは、接合部103bが形成された位置に対応する位置まで延びる冶具挿入穴161aおよび161bの底部(Y1側)まで挿入される。また、冶具202の挿入部202aは、接合部103aが形成された位置に対応する位置まで延びる冶具挿入穴161c〜161eの底部(Y1側)まで挿入される。なお、冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bは、本発明の「第2冶具挿入穴」の一例であり、冶具挿入穴161c、161dおよび161eは、本発明の「第1冶具挿入穴」の一例である。
また、本実施形態では、図4に示すように、ミドルピース103における隔壁4には、平坦面からなる冶具受け面4aが形成されている。冶具受け面4aは、開口部となる流体通路41を取り囲むようにして隔壁4のZ1側(第1サージタンク領域11が配置される紙面手前側)に形成されており、冶具201(図15参照)を直接的に受ける冶具受け部としての機能を有している。また、冶具受け面4aは、流体通路41の縁部412(縁部411)に沿って設けられた弁体21のシール部材22が当接するシール面412aよりも外側に配置されている。すなわち、冶具受け面4aは、回動軸線L1を境にその半分が縁部411の平坦面からなる上面(Z1側)により構成されるとともに、残りの半分が縁部412の平坦面からなる上面(Z1側)により構成されている。これにより、冶具201の支持部201b(図15参照)により平坦面からなる冶具受け面4aが下方から直接的に支持された状態で、ミドルピース103およびロアピース102を互いに接合することが可能に構成されている。なお、冶具201の支持部201bは、平面的に見て、回動軸線L1近傍を除いて長穴形状(トラック形状)を有するように形成された冶具受け面4aに対応する形状を有している。すなわち、冶具201の支持部201bは、回動軸線L1近傍を除いて、冶具受け面4aに対して周状でかつ連続的に面接触するように構成されている。
本実施形態では、ミドルピース103のアクチュエータ取付部160に形成された冶具受け部161(冶具挿入穴161c〜161e)を冶具201および202の受け部として有効に利用することにより、ミドルピース103に対してロアピース102およびアッパピース101をサージタンク1形成後の設計寸法になるように接合して、吸気装置本体105が製造可能に構成されている。また、ミドルピース103とロアピース102との接合時には、冶具受け部161(冶具挿入穴161aおよび161b)に加えて、隔壁4の冶具受け面4aが冶具201により下支えされる。すなわち、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103が樹脂成形された際に各々の部材(特に、接合部101a、102a、103aおよび103bの部分)に設計寸法から逸脱するような反り変形(個体差)が生じていても、ミドルピース103は冶具201(図15参照)により所定の形状が保たれた(矯正された)状態でロアピース102側に振動溶着されるとともに、ミドルピース103は冶具202(図16参照)により所定の形状が保たれた(矯正された)状態でアッパピース101側に振動溶着される。
これにより、本実施形態では、各々の部材に生じた反り変形に起因して許容値を超える歪が発生したままの状態でミドルピース103に対してロアピース102およびアッパピース101を接合してサージタンク1が形成されてしまうことが抑制されている。また、流体通路41まわりの隔壁4(冶具受け面4a)も同時に冶具201の支持部201b(図15参照)によって下支えされるので、隔壁4におけるシール面411aおよび412aの領域に、振動溶着時の荷重の掛け方に起因して反りや捻れなどの撓み変形が生じるのが効果的に抑制されている。これらにより、吸気装置本体105形成後のサージタンク1内においては、弁体21のシール部材22がシール面411aおよび412aの全域に亘って確実に当接することが図られている。さらには、回動軸線L1が歪むことなく吸気制御弁2が滑らかに回動されることも図られている。
次に、図3、図5、図6および図11〜図16を参照して、吸気装置100の製造プロセスについて説明する。まず、ミドルピース103に対する吸気制御弁2の組付工程について説明する。その後、ミドルピース103に吸気制御弁2が組み込まれた状態で吸気装置本体105全体を組み立てる工程について説明する。
まず、図5および図13に示すように、弁体21の一方端部21aおよび他方端部21bのそれぞれに回動軸23および第1軸受24が一体的に設けられるとともに、弁体21の外周にシール部材22が取り付けられた状態で、ミドルピース103に対して弁体21を傾けながら回動軸23の細軸部231を第2軸受213が装着されていない状態の回動軸支持孔131に挿入する。この際、回動軸23の細軸部231においては、太軸部232よりも外径が小さい分、回動軸支持孔131の小径部131aの内周面131dに対して十分な隙間を有しているとともに、回動軸23の太軸部232においても、第2軸受213の板厚分(たとえば、約1mm)だけ回動軸支持孔131の小径部131aの内周面131dに対して隙間を有している。これにより、回動軸23は、弁体21を傾けながら、容易にミドルピース103の回動軸支持孔131に挿入される。
そして、図13および図14に示すように、弁体21の一方端部21aの回動軸23を回動軸支持孔131に挿入した状態で、弁体21を傾けながら第1軸受24が設けられた他方端部21b側を流体通路41に挿入する。これにより、弁体21の回動軸保持部211は、ミドルピース103のアクチュエータ取付部160に対向して当接されるとともに、軸受保持部212は、隔壁4の軸部材固定部42に対向して当接される。
その後、図14に示すように、弁体21の一方端部21a側において、回動軸23の太軸部232の外周面232a(図6参照)と回動軸支持孔131の小径部131aの内周面131dとの間の隙間に、第2軸受213を圧入する。次に、回動軸23の細軸部231の外周面231a(図6参照)と回動軸支持孔131の中径部131bの内周面131eとの間の隙間に、環状の回動軸シール部材214を嵌め込む。その後、弁体21の他方端部21b側において、隔壁4の凹状の逃がし部43内部のスペースを利用して、軸部材215を弁体21の回動軸線L1に沿って(Y方向に沿って)スライドさせて、圧入部215bを軸部材固定部42に一体的に設けられたブッシュ部材422に圧入する。この際、摺動部215a側から軸部材215を挿入し、摺動部215aが弁体21の第1軸受24に対応する位置に到達するまで軸部材215をY2方向に向かって押し込む。これにより、弁体21の一方端部21aおよび他方端部21bの両方がミドルピース103に対して回動可能に支持される。その後、図11に示すように、回動軸23のアクチュエータ取付部160から外側に突出した部分に、サージタンク1の外側から回動軸23を回動させるアクチュエータ120の軸取付部120aを取り付ける。このようにして、吸気制御弁2がミドルピース103に組み付けられる。
次に、吸気制御弁2が組み込まれたミドルピース103に対してロアピース102が接合される。具体的には、図15に示すように、ロアピース102を図12の状態とは上下逆さまにした状態でロアピース102を冶具203(2点鎖線で示す)に装着する。なお、冶具203は、周状に形成された接合部102aの外側(外周部)を全周に亘って支持するようにしてロアピース102側に固定される。そして、ミドルピース103の接合部103b側をロアピース102に向けた状態でミドルピース103を冶具201(2点鎖線で示す)に装着する。この際、冶具201は、挿入部201aがアクチュエータ取付部160の冶具受け部161における冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bに挿入される。また、挿入部201aは、冶具挿入穴161aおよび161bにおける接合部103bが形成された位置(図5参照)に対応する位置まで挿入される。また、冶具201は、支持部201bが冶具受け面4aを下方(Z1側)から直接的に支持するとともに、周状に形成された接合部103bの外側(外周部)を全周に亘って下方(Z1側)から支持するようにしてミドルピース103側に固定される。
そして、ミドルピース103が下方から上方に向かって矢印Z2方向に移動されてミドルピース103の接合部103bとロアピース102の接合部102aとを対向させる。また、接合部103bを接合部102aに面接触させた状態でミドルピース103(Z1側)がロアピース102(Z2側)に対して所定の荷重(押圧力)を有して押し当てられる。この状態で、ミドルピース103側を静止させたままロアピース102側を水平面内方向に所定時間(たとえば約5秒間)だけ振動させる。これにより、接合部103bと接合部102aとの接合面同士が擦れ合う摩擦熱により互いに溶着されて、ミドルピース103とロアピース102とが接合される。これにより、図12においてミドルピース103とロアピース102とが接合された構造体が形成される。
この際、ミドルピース103は冶具201により所定の形状が保たれるとともにロアピース102は冶具203により所定の形状が保たれた状態で接合部103bおよび接合部102aが溶着される。特に、隔壁4における流体通路41まわり(周状の冶具受け面4aの部分)は撓むことなく、その平坦性が保たれる。これにより、弁体21が組み付けられた状態での隔壁4における流体通路41の縁部411のシール面411aおよび縁部412のシール面412aの各々の平坦性(シール部材22との平行度)が保たれる。さらには、弁体21を回動させる回動軸線L1が歪むことなく第2サージタンク領域12(図12におけるZ2側)の空間形状が形成される。その後、冶具201および冶具203が取り外される。
続いて、ロアピース102が先に接合されたミドルピース103に対して、アッパピース101が接合される。具体的には、図16に示すように、アッパピース101を冶具204(2点鎖線で示す)に装着する。なお、冶具204は、周状に形成された接合部101aの外側(外周部)を全周に亘って支持するようにしてアッパピース101側に固定される。そして、ミドルピース103の接合部103a側をアッパピース101に向けた状態でミドルピース103を冶具202(2点鎖線で示す)に装着する。この際、冶具202は、挿入部202aがアクチュエータ取付部160の冶具受け部161における冶具挿入穴161c〜161eに挿入される。また、挿入部202aは、冶具挿入穴161c〜161eにおける接合部103aが形成された位置(図5参照)に対応する位置まで挿入される。また、冶具202は、周状に形成された接合部103aの外側(外周部)を全周に亘って支持するようにしてミドルピース103側に固定される。
そして、ミドルピース103が下方から上方に向かって矢印Z1方向に移動されてミドルピース103の接合部103aとアッパピース101の接合部101aとを対向させる。また、接合部103aを接合部101aに面接触させた状態でミドルピース103(Z2側)がアッパピース101(Z1側)に対して所定の荷重(押圧力)を有して押し当てられる。この状態で、ミドルピース103側を静止させたままアッパピース101側を水平面内方向に所定時間(たとえば約5秒間)だけ振動させる。これにより、接合部103aと接合部101aとの接合面同士が擦れ合う摩擦熱により互いに溶着されて、ミドルピース103とアッパピース101とが接合される。
この際、ミドルピース103側は冶具202により所定の形状が保たれるとともにアッパピース101は冶具204により所定の形状が保たれた状態で接合部103aおよび接合部101aが溶着される。この場合においても、ロアピース102との接合時に冶具受け面4aの部分の平坦性が既に得られているので、弁体21が組み付けられた状態での隔壁4における流体通路41の縁部411のシール面411aおよび縁部412のシール面412aの各々の平坦性(シール部材22との平行度)も維持される。さらには、回動軸線L1が歪むことなく第1サージタンク領域11(図12におけるZ1側)の空間形状が形成される。その後、冶具202および冶具204が取り外される。
このように、本実施形態では、アッパピース101およびロアピース102のうち剛性が相対的に大きい側のロアピース102とミドルピース103とをまず接合し、その後、剛性が相対的に小さい側のアッパピース101と、ロアピース102およびミドルピース103が接合された状態でのミドルピース103とを接合する。最後に、図3に示すように、2つのねじ部材9を用いて、アクチュエータ120をアクチュエータ取付部160に取り付ける。このようにして、吸気装置本体105が組み立てられて吸気装置100は製造される。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、上記のように、弁体21が組み込まれたミドルピース103に、流体通路41の近傍に配置されるとともにミドルピース103とロアピース102との接合時にミドルピース103を保持する冶具201(図15参照)を受けるための冶具受け部161(冶具挿入穴161aおよび161b)および冶具受け面4aをアクチュエータ取付部160に設け、かつ、ミドルピース103とアッパピース101との接合時にミドルピース103を保持する冶具202(図16参照)を受けるための冶具受け部161(冶具挿入穴161c〜161e)をアクチュエータ取付部160に設ける。そして、本実施形態における吸気装置100の製造プロセスでは、ミドルピース103の流体通路41の近傍に配置された冶具受け部161(冶具挿入穴161aおよび161b)および冶具受け面4aが冶具201により保持された状態でミドルピース103とロアピース102とを振動溶着により互いに接合し、かつ、冶具受け部161(冶具挿入穴161c〜161e)が冶具202により保持された状態でミドルピース103とアッパピース101とを振動溶着により互いに接合して、吸気装置本体105を形成する。
これにより、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103を互いに接合して吸気装置本体105を製造する際に、隔壁4における流体通路41の近傍に配置された冶具受け部161(冶具挿入穴161aおよび161b)および冶具受け面4aを介してミドルピース103を冶具201により保持した状態でロアピース102に接合し、かつ、冶具受け部161(冶具挿入穴161c〜161e)を介してミドルピース103を冶具202により保持した状態でアッパピース101に接合することができる。すなわち、流体通路41近傍の隔壁4部分(シール面411aおよび412a)に反りや捻れなどの撓み変形を極力生じさせることなくミドルピース103とロアピース102およびアッパピース101とを各々接合してサージタンク1を形成することができる。これにより、吸気装置本体150の製造後も、弁体21が回動される隔壁4の部分(シール面411aおよび412a)の平坦性が流体通路まわりにおいて保たれるので、弁体21が閉位置となった場合の良好なシール性を確保することができる。
また、本実施形態では、上記のように、サージタンク1を含む吸気装置本体105と、サージタンク1に回動可能に取り付けられ、サージタンク1の内部を2分割する隔壁4に形成された流体通路41を開閉するように隔壁4から離間する開位置と隔壁4に当接する閉位置との間で回動される弁体21とを備えることによって、弁体21を閉位置に回動させた場合に隔壁4に形成された流体通路41を弁体21により直接的に塞ぐことができるので、隔壁4に形成された開口部をそのまま弁体21により開閉される流体通路41として用いることができる。すなわち、枠状のボディに形成された流体通路を弁体により開閉するような構成とは異なり、弁体21により開閉される流体通路41の断面積が隔壁4に形成された開口部の断面積よりも狭まらないので、その分、流体通路41の断面積を増加させることができる。これにより、弁体21を開位置にして2つの空間を連通させる場合に、流体通路41の断面積が増加される分、流体通路41を流通する吸気の圧力損失を減少させることができるので、流体通路41を流通する吸気量を増加して過給効果を向上させることができる。また、枠状のボディ(フレーム)やボディの外周面のガスケットを吸気装置本体105に設ける必要がないので、その分、部品点数を削減して構造を簡素化することができるとともに、弁体21の組付工程も簡素化することができる。
また、本実施形態では、ミドルピース103は、弁体21を回動するアクチュエータ120を取り付けるためのアクチュエータ取付部160を有し、アクチュエータ取付部160に冶具受け部161を設ける。そして、吸気装置100の製造プロセスでは、冶具201(図15参照)によりアクチュエータ取付部160の冶具受け部161が保持された状態でミドルピース103およびロアピース102が互いに接合され、かつ、冶具202(図16参照)によりアクチュエータ取付部160の冶具受け部161が保持された状態でミドルピース103およびアッパピース101が互いに接合されて吸気装置本体105を形成する。これにより、比較的流体通路41に近いアクチュエータ取付部160の部分に冶具受け部161(冶具挿入穴161a〜161e)が設けられているので、冶具201(冶具202)によりアクチュエータ取付部160の冶具受け部161を保持することによって、流体通路41近傍の隔壁4の部分を容易に保持した状態でミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)とを互いに接合することができる。これにより、ミドルピース103とロアピース102およびアッパピース101との接合時に、流体通路41近傍の弁体21が当接するシール面411aおよび412aが撓むのを容易に抑制することができる。また、冶具201(冶具202)によりアクチュエータ取付部160が保持されることによって、ミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)との接合時に弁体21の回動軸23が挿通される回動軸支持孔131が歪む(押し潰されて変形する)のを確実に抑制することができる。
また、本実施形態では、冶具受け部161としての冶具挿入穴161a〜161eを有するようにアクチュエータ取付部160を構成する。これにより、アクチュエータ取付部160に設けられた冶具挿入穴161a〜161eに冶具201または冶具202を挿入することにより、アクチュエータ取付部160の冶具受け部161を冶具201または冶具202により容易に保持することができる。
また、本実施形態では、ミドルピース103とアッパピース101との接合時に冶具202の挿入部202a(図16参照)が挿入されるとともにアッパピース101に近い側に配置された冶具挿入穴161c〜161eと、ミドルピース103とロアピース102との接合時に冶具201の挿入部201a(図15参照)が挿入されるとともにロアピース102に近い側に配置された冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bとを有するように冶具受け部161を構成する。これにより、隔壁4を有するミドルピース103に対してアッパピース101を接合する際にはミドルピース103内のアッパピース101に近い側に配置された冶具挿入穴161c〜161eを介してアッパピース101との接合箇所近傍の冶具受け部161(ミドルピース103)の部分を確実に保持することができる。また、ミドルピース103に対してロアピース102を接合する際にはミドルピース103内のロアピース102に近い側に配置された冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bを介してロアピース102との接合箇所近傍の冶具受け部161(ミドルピース103)の部分を確実に保持することができる。
また、本実施形態では、ミドルピース103は、サージタンク1の内部を2分割する隔壁4を有しており、隔壁4には、流体通路41を取り囲む平坦面からなる冶具受け面4aを形成する。そして、冶具201の支持部201b(図15参照)により平坦面からなる冶具受け面4aが支持された状態で、ミドルピース103およびロアピース102を互いに接合するように構成する。これにより、冶具201の支持部201bにより平坦面からなる冶具受け面4aを直接的に支持することによって、隔壁4の流体通路41を取り囲むシール面411aおよび412a近傍を確実に保持した状態でミドルピース103とロアピース102とを互いに接合することができる。したがって、ミドルピース103とロアピース102との接合時に、流体通路41近傍の弁体21が当接するシール面411aおよび412aが撓むのを確実に抑制することができる。
また、本実施形態では、流体通路41の縁部412に沿って設けられた弁体21のシール部材22が当接するシール面412aよりも外側に冶具受け面4aを配置する。これにより、シール面412aに冶具201の支持部201bを接触させることなく、冶具201の支持部201bによりミドルピース103のシール面412aよりも外側の冶具受け面4aを支持した状態でロアピース102を接合することができる。これにより、吸気装置本体105が形成された後もシール面412aは冶具201の支持部201bによる打痕(押圧荷重の跡形)などなく平坦性が保たれるので、弁体21による流体通路41のシール性を十分に確保することができる。
また、本実施形態では、ミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)との接合方向(Z方向)に直交するY方向に延びるように冶具挿入穴161a〜161eを形成する。これにより、ミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)とをZ方向に対向させてこの方向に互いに接合する際に、接合方向と直交する側方(外側)から冶具201の挿入部201a(冶具202の挿入部202a)を冶具挿入穴161a〜161eに各々挿入することができる。これにより、ミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)との接合時に、ミドルピース103における冶具受け部161(アクチュエータ取付部160)を容易に支持することができる。
また、本実施形態では、ミドルピース103は、ロアピース102に接合される接合部103bと、アッパピース101に接合される接合部103aとを有しており、ミドルピース103の接合部103bに対応する位置において冶具201(挿入部201a)を受けるとともに、ミドルピース103の接合部103aに対応する位置において冶具202(挿入部202a)を受けるようにミドルピース103に冶具受け部161を設ける。これにより、ミドルピース103のロアピース102との接合部103bに対応する位置に冶具201を配置することができ、かつ、ミドルピース103のアッパピース101との接合部103aに対応する位置に冶具202を配置することができるので、ミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)との接合時の押圧力(圧着力)を冶具受け部161を介して冶具201(冶具202)側で適切に受けることができる。これにより、ミドルピース103の接合部103b(接合部103a)を冶具201(冶具202)により安定的に保持した状態でミドルピース103とロアピース102(アッパピース101)とを確実に接合することができる。
また、本実施形態による吸気装置100の製造プロセスでは、剛性が相対的に大きい側のロアピース102と冶具受け部161が冶具201(図15参照)により保持された状態のミドルピース103とを振動溶着により接合した後、剛性が相対的に小さい側のアッパピース101と、剛性が相対的に大きい側のロアピース102とミドルピース103とが接合されかつ冶具受け部161が冶具202(図16参照)により保持された状態のミドルピース103とをさらに接合して吸気装置本体105を形成する。これにより、剛性が相対的に大きく振動溶着時の耐荷重性が良好なロアピース102と隔壁4を有するミドルピース103とを先に接合して歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体を形成し、その後、歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体に対して剛性が相対的に小さい側のアッパピース101を接合して吸気装置本体105を製造することができる。これにより、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103を振動溶着により互いに接合する場合であっても、弁体21が回動される隔壁4の部分(シール面411aおよび412a)の平坦性が確保されるとともに完成時の設計寸法が精度よく得られた吸気装置本体105を容易に得ることができる。
また、本実施形態による吸気装置100の製造プロセスでは、吸気装置本体105を形成する工程は、ミドルピース103の平坦面からなる冶具受け面4aが冶具201の支持部201bにより支持されかつミドルピース103の冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bに冶具201の挿入部201aが挿入された状態で、ミドルピース103とロアピース102とを振動溶着により互いに接合(図15参照)した後、ミドルピース103の冶具挿入穴161c〜161eに冶具202の挿入部202aが挿入された状態で、ロアピース102が接合された後のミドルピース103とアッパピース101とを振動溶着により互いに接合(図16参照)する。これにより、剛性が相対的に大きく振動溶着時の耐荷重性が良好なロアピース102に対して、ミドルピース103内のロアピース102に近い側に配置された冶具挿入穴161aおよび161bに冶具201の挿入部201aが挿入されるのと同時に冶具201の支持部201bにより冶具受け面4aが支持されることでロアピース102との接合箇所近傍の冶具受け部161および冶具受け面4aが確実に保持(支持)されたミドルピース103を先に接合して歪みの少ない(設計寸法が精度よく得られた)構造体を形成することができる。そして、剛性が相対的に小さいアッパピース101に対しても、ミドルピース103内のアッパピース101に近い側に配置された冶具挿入穴161c〜161eに冶具202の挿入部202aが挿入されてアッパピース101との接合箇所近傍の冶具受け部161の部分が確実に保持されたロアピース102接合後のミドルピース103を接合して歪みの発生を低く抑えることができる。これにより、アッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103を振動溶着により互いに接合する場合であっても、弁体21が回動される隔壁4の部分(シール面411aおよび412a)の平坦性が確保されるとともに完成時の設計寸法が精度よく得られた吸気装置本体105を容易に得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、本発明の「吸気装置」を、自動車用のV型6気筒エンジン10に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の吸気装置を、自動車用のエンジン以外の内燃機関に適用してもよいし、V型6気筒以外のV型多気筒エンジンや直列エンジン等に適用してもよい。
また、上記実施形態では、隔壁4により分離された第1サージタンク領域11および第2サージタンク領域12が上下方向(鉛直方向)に並列(隣接)して配置された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1サージタンク領域11および第2サージタンク領域12が水平方向に並列(隣接)して配置された構成であってもよいし、鉛直方向および水平方向以外の方向に並列(隣接)して配置された構成であってもよい。
また、上記実施形態では、弁体21の一方端部21a(Y2方向の端部)に回動軸23を一体的に設けるとともに、弁体21の他方端部21b(Y1方向の端部)に第1軸受24を一体的に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁体21の一方端部21aに第1軸受24を一体的に設けるとともに、弁体21の他方端部21bに回動軸23を一体的に設けてもよいし、弁体21の一方端部21aおよび他方端部21bの両方に回動軸23を一体的に設けてもよい。
また、上記実施形態では、弁体21を樹脂により構成するとともに、回動軸23、第1軸受24、第2軸受213、軸部材215およびブッシュ部材422を金属により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁体21を、金属などの樹脂以外の材料により構成してもよいし、回動軸23、第1軸受24、第2軸受213、軸部材215およびブッシュ部材422を、樹脂などの金属以外の材料で構成してもよい。
また、上記実施形態では、凹状の逃がし部43を、下側(Z2方向側)に窪むように形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図17に示す変形例のように、凹状の逃がし部243を、内面243aが上に凸の形状を有するように上側(Z1方向側)に窪むように形成してもよい。このように構成すれば、凹状の逃がし部243にオイル等の異物が溜まるのを抑制することができるので、オイル等の異物が溜まることに起因して弁体21の開閉動作時の回動動作が不安定になるのを抑制することができる。また、上記実施形態のように、凹状の逃がし部43を下側(Z2方向側)に窪むように形成する場合でも、凹状の逃がし部の深さを小さく(浅く)することにより、凹状の逃がし部43にオイル等の異物が溜まるのを抑制することも可能である。
また、上記実施形態では、アクチュエータ取付部160における冶具挿入穴161c〜161eと、隔壁4の冶具受け面4aとによって、ミドルピース103に本発明の「冶具受け部」を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ミドルピース103とロアピース102との接合時に、隔壁4の凹状の逃がし部43にも冶具201の一部分を当接させるようにして振動溶着を行ってもよい。すなわち、逃がし部43を本発明の「冶具受け部」として用いてもよい。
また、上記実施形態では、ミドルピース103に対してロアピース102およびアッパピース101をこの順に接合して吸気装置本体105を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、アッパピース101が相対的に高い剛性を有しているならば、ドルピース103に対してアッパピース101およびロアピース102をこの順に接合して吸気装置本体105を形成してもよい。この場合、隔壁4のロアピース102と対向する側に本発明の「冶具受け面」が配置されるようにミドルピース103を構成するのが好ましい。
また、上記実施形態では、冶具挿入穴161c、161dおよび161eにより本発明の「第1冶具挿入穴」を構成するとともに、冶具挿入穴161aおよび冶具挿入穴161bにより本発明の「第2冶具挿入穴」を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、本発明の「第1冶具挿入穴」および「第2冶具挿入穴」の個数は上記以外であってもよい。
また、上記実施形態では、ミドルピース103に対してロアピース102およびアッパピース101を順次接合する際に冶具挿入穴161a〜161eに冶具201(挿入部201a)または冶具202(挿入部202a)を挿入してミドルピース103におけるアクチュエータ取付部160を内側から保持した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冶具挿入穴161a〜161eに冶具(挿入部)を挿入することに加えて、アクチュエータ取付部160の外周壁131g(図12参照)を周状に保持するような保持部を冶具201および/または冶具202に設けてもよい。すなわち、アクチュエータ取付部160を内側と外側との両方で保持可能な冶具を用いてミドルピース103を保持した状態で、ロアピース102およびアッパピース101を順次接合してもよい。これにより、サージタンク1形成時(振動溶着時)に、流体通路41まわりの隔壁4の部分をより変形させずにアッパピース101、ロアピース102およびミドルピース103を互いに接合することができる。したがって、弁体21が回動される隔壁4の部分(シール面411aおよび412a)の平坦性を流体通路41まわりにおいてより有効に保つことができる。また、回動軸線L1が歪むのも効果的に抑制することができる。
1 サージタンク
2 吸気制御弁
4 隔壁
4a 冶具受け面(冶具受け部)
10 V型6気筒エンジン(内燃機関)
21 弁体
22 シール部材
41 流体通路
100 吸気装置
101 アッパピース(第2部材)
101a、102a、103a、103b 接合部
102 ロアピース(第2部材)
103 ミドルピース(第1部材)
105 吸気装置本体
120 アクチュエータ
160 アクチュエータ取付部
161 冶具受け部
161a、161b 冶具挿入穴(第2冶具挿入穴)
161c、161d、161e 冶具挿入穴(第1冶具挿入穴)
201、202、203、204 冶具
201a、202a 挿入部
201b 支持部
412a シール面

Claims (5)

  1. 内燃機関用のサージタンクを含む吸気装置本体と、
    前記サージタンクに回動可能に取り付けられ、前記サージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように前記隔壁から離間する開位置と前記隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体と、を備え、
    前記吸気装置本体は、前記弁体が組み込まれた第1部材と、第2部材とが接合されることにより形成されるとともに、前記第1部材は、前記流体通路の近傍に配置され、前記第1部材と前記第2部材との接合時に前記第1部材を保持する冶具を受けるための冶具受け部を有し、
    前記第1部材は、前記弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、
    前記冶具受け部は、前記アクチュエータ取付部に設けられており、
    冶具により前記アクチュエータ取付部の前記冶具受け部が保持された状態で、前記第1部材および前記第2部材が互いに接合されて前記吸気装置本体が形成されるように構成されており、
    前記アクチュエータ取付部は、前記冶具受け部としての冶具挿入穴を有し、
    前記第1部材は、前記サージタンクの内部を2分割する前記隔壁を有するミドルピースであり、
    前記第2部材は、前記隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび前記隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、
    前記冶具挿入穴は、前記ミドルピースと前記アッパピースとの接合時に冶具が挿入されるとともに前記アッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴と、前記ミドルピースと前記ロアピースとの接合時に冶具が挿入されるとともに前記ロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴とを有する、吸気装置。
  2. 前記第1部材は、前記サージタンクの内部を2分割する前記隔壁を有しており、
    前記冶具受け部は、前記隔壁に形成された前記流体通路を取り囲む平坦面からなる冶具受け面を含み、
    冶具により平坦面からなる前記冶具受け面が支持された状態で、前記第1部材および前記第2部材が互いに接合されるように構成されている、請求項1に記載の吸気装置。
  3. 前記冶具受け面は、前記流体通路の縁部に沿って設けられた前記弁体のシール部が当接するシール面よりも外側に配置されている、請求項に記載の吸気装置。
  4. 内燃機関用のサージタンクの内部を2分割する隔壁に形成された流体通路を開閉するように前記隔壁から離間する開位置と前記隔壁に当接する閉位置との間で回動される弁体を、第1部材に組み込む工程と、
    前記弁体が組み込まれた前記第1部材と、第2部材とを振動溶着により互いに接合して前記内燃機関用のサージタンクを含む吸気装置本体を形成する工程とを備え、
    前記吸気装置本体を形成する工程は、前記第1部材の前記流体通路の近傍に配置された冶具受け部が冶具により保持された状態で、前記第1部材と前記第2部材とを振動溶着により互いに接合する工程を含み、
    前記第1部材は、前記弁体を回動するアクチュエータを取り付けるためのアクチュエータ取付部を有し、
    前記冶具受け部は、前記アクチュエータ取付部に設けられており、
    前記吸気装置本体を形成する工程は、前記アクチュエータ取付部の前記冶具受け部が冶具により保持された状態で、前記第1部材と前記第2部材とを振動溶着により互いに接合する工程を含み、
    前記第1部材は、前記サージタンクの内部を2分割する前記隔壁を有するミドルピースであり、
    前記第2部材は、前記隔壁の上面側に配置されるアッパピースおよび前記隔壁の下面側に配置されるロアピースであり、
    前記吸気装置本体を形成する工程は、前記アッパピースおよび前記ロアピースのうち剛性が相対的に大きい側のピースと前記冶具受け部が冶具により保持された状態の前記ミドルピースとを振動溶着により接合した後、前記アッパピースおよび前記ロアピースのうち剛性が相対的に小さい側のピースと、前記剛性が相対的に大きい側のピースと前記ミドルピースとが接合されかつ前記冶具受け部が冶具により保持された状態の前記ミドルピースとをさらに接合する工程を含む、吸気装置の製造方法。
  5. 前記冶具受け部は、前記ミドルピースと前記アッパピースとの接合時に冶具が挿入されるとともに前記アッパピースに近い側に配置された第1冶具挿入穴と、前記ミドルピースの前記隔壁に形成された前記流体通路を取り囲む平坦面からなる冶具受け面と、前記ミドルピースと前記ロアピースとの接合時に冶具が挿入されるとともに前記ロアピースに近い側に配置された第2冶具挿入穴とを含み、
    前記吸気装置本体を形成する工程は、
    前記ミドルピースの平坦面からなる前記冶具受け面が冶具により支持されかつ前記ミドルピースの前記第2冶具挿入穴に冶具が挿入された状態で、前記ミドルピースと前記ロアピースとを振動溶着により互いに接合する工程と、
    前記ミドルピースと前記ロアピースとを振動溶着により互いに接合する工程の後に、前記ミドルピースの前記第1冶具挿入穴に冶具が挿入された状態で、前記ロアピースが接合された後の前記ミドルピースと前記アッパピースとを振動溶着により互いに接合する工程とを含む、請求項に記載の吸気装置の製造方法。
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