JP6390794B2 - 吸気ポート用インサートの金型アッセンブリ - Google Patents

吸気ポート用インサートの金型アッセンブリ Download PDF

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Description

この発明は、内燃エンジンの吸気ポートに挿入されるスリーブを有する樹脂製インサートを成型するための金型アッセンブリに関する。
内燃エンジンの吸入空気の温度上昇を抑制するために、シリンダヘッドの吸気ポートと吸気マニホールドの各枝管とをそれぞれ樹脂製のスリーブを介して接続することが知られている。
スリーブを介した吸気ポートと吸気マニホールドとの接続に関して、日本国特許庁が２００７年に公開したＪＰ ２００７-０５６７９４ Ａはスリーブと吸気ポートの壁面との間にスペースを空けることで、吸気ポートの壁面の温度が吸気に伝わりにくくすることを提案している。
日本国特許庁が２００９年に発行したＪＰ２００９-０５２４９１Ａはさらに、スリーブの壁面に貫通孔を形成することで外側のスペースに溜まった燃料をスリーブの内側へと排出することを提案している。
こうしたスリーブは内燃エンジンのシリンダヘッドと吸気マニホールドに挟持される樹脂製のフランジを含めた吸気ポート用インサートとして提供される。フランジにはスリーブの吸気導入口が形成される。
内燃エンジンが気筒毎に２個の吸気ポートを備える場合には、吸気マニホールドの枝管及び枝管に接続されるスリーブの吸気導入口は各気筒について１個のままとし、スリーブを中間で二股に分岐させて各気筒の２個の吸気ポートにそれぞれ挿入している。つまり、各スリーブが１個の吸気導入口と２個の吸気導出口とを備えている。
しかしながら、スリーブのこのような構成はスリーブの構造や形状を複雑化し、吸気ポート用インサートの一体成型を難しくする要因となる。
この発明の目的は、したがって、途中で二股に分岐するスリーブを備えた吸気ポート用インサートの一体成型を容易にすることである。
以上の目的を達成すべく、この発明は、内燃エンジンに吸気を導入する吸気ポートに挿入されるスリーブを有し、スリーブは吸気が流入される１個の吸気導入口と吸気が流出される２個の吸気導出口を備える樹脂製インサート、を成形するため金型アッセンブリを提供する。金型アッセンブリはインサートの外周面の形状を構成する外型と、インサートの内周面の形状を構成する内型と備える。内型は互いに組み合わせた状態でスリーブの内周面を成型し、互いに逆方向に型抜きされる吸気導入口側金型と吸気導出口側金型とを備える。金型アッセンブリはスリーブの吸気導入口の最も離れた壁面間の距離が、２個の吸気導出口の最も離れた壁面間の距離よりも小さいインサートに適用される。吸気導入口側金型は、吸気導入口から吸気導出口に向けて突出する二股の突起を有し、吸気導出口側金型は、吸気導出口から吸気導入口に向けて突出する一対の突起を有する。金型アッセンブリは吸気導入口側金型の二股の突起が、吸気導出口側金型の一対の突起の間に嵌合した状態で、スリーブの内周面の形状を構成する。
この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
ＦＩＧ．１はこの発明による金型アッセンブリを用いて成形される樹脂製インサートを備える内燃エンジンのシリンダヘッドの斜視図である。 ＦＩＧ．２はスリーブとフランジからなる樹脂製インサートの吸気導入口側から眺めた概略斜視図である。 ＦＩＧ．３は吸気導出口側から眺めた樹脂製インサートの概略斜視図である。 ＦＩＧ．４は樹脂製インサートを整形するための金型アッセンブリの分解斜視図である。 ＦＩＧ．５は金型アッセンブリを構成する第１-第５金型と樹脂製インサートを側方から眺めた側面図と透視図との合成図である。 ＦＩＧ．６は第１金型の斜視図である。 ＦＩＧ．７は第２金型と第３金型の斜視図である。 ＦＩＧ．８は第４金型の斜視図である。 ＦＩＧＳ．９Ａと９Ｂは第５金型の斜視図と要部横断面図である。 ＦＩＧ．１０は第１金型と第５金型の内型の型見切り線の位置を説明する、金型アッセンブリ要部の平面図と横断面図の合成図である。 ＦＩＧＳ．１１Ａと１１Ｂはスリーブの内周面の平面図及び内周面を整形するための第１金型と第５金型の組み合わせ状況を説明する平面図である。 ＦＩＧＳ. １２Ａと１２Ｂは樹脂製インサートの平面図及び第１金型と第４金型と第５金型の組み合わせ状態の平面図である。
図面のＦＩＧ．１を参照すると、多気筒内燃エンジンのシリンダヘッド１には吸気マニホールド２が固定される。吸気マニホールド２はエンジンの気筒数に等しい枝管を備える。
この実施形態において、内燃エンジンは４気筒であり、吸気マニホールド２は対応して４本の枝管を備える。吸気マニホールド２はインサートを介してシリンダヘッド１に固定される。シリンダヘッド１は金属製とし、吸気マニホールド２は熱伝導率の低い樹脂製とする。インサート３も樹脂製とする。
ＦＩＧＳ．２と３を参照すると、インサート３は４個のスリーブ３Ａとこれらのスリーブ３Ａを連結するフランジ３Ｂからなる。フランジ３Ｂにはインサート３を挟んで吸気マニホールド２をシリンダヘッド１に固定するための複数のボルト穴１１と複数の位置決め用の突起７が形成される。
インサート３は各スリーブ３Ａをシリンダヘッド１の各吸気ポートに挿入した状態で、位置決め用突起７とボルト穴１１を貫通するボルトによって吸気マニホールド２とともにシリンダヘッド１の所定位置に固定される。
内燃エンジン２は各気筒に２個の吸気ポートと吸気バルブを備える。そのために、各スリーブ３Ａは途中で二股に分岐する。つまり、各スリーブ３Ａは吸気マニホールド２の枝管からの空気を流入させる１個の吸気導入口４と、吸気導入口４から導かれた空気が流出されて吸気ポートに流入させる２個の吸気導出口５とを備える。吸気導入口４から導かれた空気はスリーブ３Ａの内側で分岐し、各吸気導出口５から各吸気ポートへ流入する。
ＦＩＧ．１０を参照すると、各吸気導入口４の幅は対応する２個の吸気導出口５の幅の合計に等しく設定される。ここで、吸気導入口４の幅及び吸気導出口５の幅は各スリーブ３Ａの吸気導入口４の中心を結ぶ直線方向の寸法、すなわち図の左右方向の寸法を意味する。吸気導入口４の高さは吸気導出口５の高さに等しく設定される。この設定により、吸気導入口４の断面積と吸気導出口５の断面積は等しくなる。
図に示す寸法Ｘはスリーブ３Ａの２個の吸気導出口５の各中心を結ぶ線に沿って計測した吸気導入口４の壁面間の距離（吸気導入口４の最も離れた壁面間の距離）を表す。図に示す寸法Ｙは同方向に計測した２個の吸気導出口５の最も離れた壁面間の距離に相当する。スリーブ３Ａに分岐部が形成されるため、寸法Ｙは二股に分岐した後のスリーブ３Ａの分岐部の壁厚と分岐部間に充填される樹脂の厚さを含むことになり、必然的に吸気導入口４の寸法Ｘより大きくなる。
この発明の実施形態による金型アッセンブリ２０は、以上のように構成されたインサート３の成型に適用される。
ＦＩＧ．４を参照すると、金型アッセンブリ２０は第１金型Ａから第５金型Ｅに至る５個の金型Ａ-Ｅによって構成される。
ＦＩＧ．５を参照すると、金型Ａ‐Ｅは図に示すように組み合わされる。図の太線に示されるのが金型アッセンブリ２０によって成型されるインサート３である。インサート３の成型は金型アッセンブリ２０の内側に樹脂を射出することで行なわれる。そのために、金型アッセフンブリ２０には図示されない樹脂の射出孔が設けられる。
５個の金型Ａ-Ｅのうち第１金型Ａはスリーブ３Ａの内周面を成型するための内型であり、第２金型Ｂと第３金型Ｃはフランジ３Ｂを成型するための外型である。第４金型Ｄはスリーブ３Ａの基端部の外周面を成型するための外型である。第５金型Ｅは第１金型Ａと共働してスリーブ３Ａの内周面を成型する内型と、スリーブ３Ａの先端部の外周面を成型する外型との２つの機能を併せ持つ。
つまり、金型アッセンブリ２０の内型は第１金型Ａと第５金型Ｅによって構成され、外型は第２金型Ｂ-第５金型Ｅによって構成される。図の矢印は各金型Ａ-Ｅの撤去時に加える力の方向を示す。
ＦＩＧ．６を参照すると、第１金型Ａはスリーブ３Ａの内周面を成型するための二股の突起８と、フランジ３Ｂのボルト穴１１を成型するための円柱状の突起９を備える。二股の突起８の間のスペースに充填される樹脂が、ＦＩＧ．１０に示されるスリーブ３Ａの分岐部間の壁面を形成する。
ＦＩＧＳ．９Ａと９Ｂを参照すると、第５金型Ｅは、スリーブ３Ａごとに一対の突起１２Ａと１２Ｂを備える。一対の突起１２Ａと１２Ｂは第１金型Ａと第５金型Ｅを互いに組み合わせた状態で、ＦＩＧ．９Ｂに示すように、二股の突起８の両側面に接するように形成される。一対の突起１２Ａと１２Ｂと突起８とが相接する接触面はいずれも平面に形成される。
ＦＩＧ．１１Ｂを参照すると、第１金型Ａと第５金型Ｅは図に示すように一対の突起１２Ａと１２Ｂの間に突起８を嵌合させる。このようにして組み合わされた一対の突起１２Ａと１２Ｂ及び二股の突起８がスリーブ３Ａの内型として機能する。
再びＦＩＧ．９Ｂを参照すると、第１金型Ａと第５金型Ｅを互いに組み合わせた状態では突起１２Ａと１２Ｂがスリーブ３Ａの両外側寄りの内周面の成型に適用され、二股の突起８がスリーブ３Ａの内側寄りの内周面の成型に適用される。
インサート３の成型後、第１金型Ａは成型位置からＦＩＧ．１０の矢印に示すようにスリーブ３Ａの中心軸ＣＬに沿って縦断方向にインサート３から遠ざかる方向に引き抜き力を加えることで撤去（型抜き）される。第５金型Ｅは成型位置からＦＩＧ．１０の矢印に示すようにスリーブ３Ａの中心軸ＣＬに沿って第１金型Ａの引き抜き力と逆向きに引き抜き力を加えることで撤去（型抜き）される。すなわち、第１金型Ａと第５金型Ｅは、互いに逆方向に型抜きされる。
第１金型Ａと第５金型Ｅの撤去を可能にすべく、ＦＩＧ．１０の太線に示すように、スリーブ３Ａの内周面の形状に合わせて、第１金型Ａと第５金型Ｅとの型見切り線、すなわち境界線、が設定される。その結果、成型作業時の内型は第５金型Ｅの一対の突起１２Ａと１２Ｂの間に第１金型Ａの二股の突起８が嵌合した状態となる。
第１金型Ａと第５金型Ｅとの型見切り線をこのように設定することで、第１金型Ａも第５金型Ｅもスリーブ３Ａの内周面の凹凸と干渉することなくスムーズに撤去することができる。
このようにして、途中で二股に分岐し、かつ２個の吸気導出口５の最も離れた壁面間の距離Ｙが吸気導入口４の最も離れた壁面間の距離Ｘより大きいスリーブ３Ａの内周面の複雑な形状を２種類の金型ＡとＥを用いて成型することが可能となる。
次に、金型アッセンブリ２０の外型について説明する。
ＦＩＧ．７を参照すると、第２金型Ｂと第３金型Ｃは、フランジ３Ｂの外周面を規定する金型であり、組み合わされた状態ではフランジ３Ｂに相当する略矩形のスペースを内側に画成する。第１金型Ａと第５金型Ｅが構成する内型はこのスペースを貫通する。第２金型Ｂと第３金型Ｃからなる外型と内型の間に射出される樹脂によってフランジ３Ｂが形成される。
ＦＩＧ．８を参照すると、第４金型Ｄは４個のスリーブ３Ａに対応する位置に４個の穴１３を備える。穴１３はスリーブ３Ａの基端部の外周面を規定する略角丸矩形断面を有する。穴１３には内型として第１金型Ａの二股の突起８と、第５金型の一対の突起１２Ａ，１２Ｂとが互いに逆向きに貫通する。内型と穴１３の壁面との間に充填された樹脂によってスリーブ３Ａの基端部が形成される。
ＦＩＧ．９Ｂを参照すると、第５金型Ｅは外型をも構成する。外型としての第５金型Ｅは一対の突起１２Ａと１２Ｂを囲む略角丸矩形断面の凹部を備える。一対の突起１２Ａと１２Ｂと二股の突起８とが形成する内型とこの凹部の壁面との間に射出される樹脂によってスリーブ３Ａの先端部が成形される。
再びＦＩＧ．５を参照すると、金型アッセンブリ２０の成型後に、外型を構成する第２金型Ｂと第３金型Ｃは図の矢印に示すようにスリーブ３Ａのフランジ３Ｂと同一平面上で互いに離間する方向への力を加えることで撤去される。
ＦＩＧＳ．１２Ａと１２Ｂを参照すると、第１金型Ａと第５金型Ｅは前述のように、成型位置から図の矢印に示すようにスリーブ３Ａの中心軸ＣＬに沿って縦断方向に逆向きの引き抜き力を加えることで撤去される。第１金型Ａと第５金型Ｅを撤去した後、第４金型Ｄに第５金型Ｅに加えた引き抜き両と同方向への引き抜き力を加えることで第４金型Ｄも撤去される。
第１金型Ａ，第４金型Ｄ，及び第５金型Ｅの撤去作業と、第２金型Ｂと第３金型Ｃの撤去作業の順番は特に限定されず、いずれを先に行っても良い。
このようにしてＦＩＧ．１２Ａに示す外周面とＦＩＧ．１１Ａに示す内周面とを有するスリーブ３Ａを備えた一体のインサート３を射出成形することが可能となる。
以上説明した実施形態において金型アッセンブリ２０の内型のうち、第１金型Ａが吸気導入口４側の金型を構成し、第５金型Ｅが吸気導出口５側の金型を構成する。
以上のように、この発明の実施形態による金型アッセンブリ２０は、内型として、互いに組み合わせた状態でスリーブ３Ａの内周面を成型し、互いに逆方向に型抜きされる吸気導入口４側の第１金型Ａと吸気導出口５側の第５金型Ｅとを備えている。第１金型Ａはインサート３の成形後にスリーブ３Ａの縦断方向であって吸気導入口４から遠ざかる方向への変位によってインサート３から撤去されるように構成される。吸気導出口５側の第５金型Ｅはインサート３の成形後に吸気導入口４側の第１金型Ａの変位と逆方向への変位によってインサート３から撤去されるように構成される。
内型をこのように構成することで、途中で分岐する複雑な構造と形状を有する複数のスリーブ３Ａを備えたインサート３の一体成型を容易に行なうことができる。
以上、この発明を特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、請求の範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
例えば、この発明においては、インサート３の金型を第１金型Ａ-第５金型Ｅの５個の金型で構成しているが、必須の要件は内型を構成する第１金型Ａと第５金型Ｅであり、その他の金型については任意に設計変更が可能である。
例えば、第４金型Ｄを第５金型Ｅと一体に構成することが可能である。第２金型Ｂと第３金型Ｃの一方または両方を第１金型Ａと一体に構成することが可能である。あるいは第２金型Ｂと第３金型Ｃの一方または両方を第４金型と一体に構成することが可能である。さらには、第２-第５金型Ｂ-Ｅをすべて一体の金型として構成することも可能である。
この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (1)

  1. 内燃エンジンに吸気を導入する吸気ポートに挿入されるスリーブを有し、スリーブは吸気が流入される１個の吸気導入口と吸気が流出される２個の吸気導出口を備える樹脂製インサート、を成形するための金型アッセンブリにおいて、
    インサートの外周面の形状を構成する外型と；
    インサートの内周面の形状を構成する内型と、を備え
    内型は互いに組み合わせた状態でスリーブの内周面を成型し、互いに逆方向に型抜きされる吸気導入口側金型と吸気導出口側金型とを備え、
    スリーブの吸気導入口の最も離れた壁面間の距離が、２個の吸気導出口の最も離れた壁面間の距離よりも小さいインサートに適用され、
    吸気導入口側金型は、吸気導入口から吸気導出口に向けて突出する二股の突起を有し、
    吸気導出口側金型は、吸気導出口から吸気導入口に向けて突出する一対の突起を有し、
    吸気導入口側金型の二股の突起が、吸気導出口側金型の一対の突起の間に嵌合した状態で、スリーブの内周面の形状を構成する、吸気ポート用インサートの金型アッセンブリ。
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