JP6565657B2 - 吸気装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸気装置及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、ベース部材及びカバー部材を振動溶着により接合してなる吸気装置及びその製造方法に関する。

近年、例えば、直列３、４気筒ガソリンエンジンの吸気装置（「インテークマニホールド」とも称される。）において、低速トルクの向上のためにロングポート化にする意向が高まっている。しかし、直列３、４気筒ガソリンエンジンが搭載される車両はエンジンコンパートメントが狭い。そのため、ロングポート化するにあたり、できる限り大きく円を描くようにポートを巻き、ポートの内側をサージタンクとする構造が一般的である。

上述のポートの内側をサージタンクとする構造では、サージタンク容積が増大することにより、以下の問題がある。すなわち、サージタンクの圧力を受ける面積が大きくなることにより耐圧強度の低下を招く。また、スロットルバルブからエンジンヘッドの吸気バルブまでの容積が増加することにより燃料性能が悪化する。さらに、サージタンクの剛性が低くなり、サージタンクが共鳴することにより放射音が増加する。

そこで、上述の問題を解決する従来の吸気装置として、例えば、図９に示すように、サージタンク１０２を形成する空間形成部１０３及び空間形成部１０３の外側に並設される複数の吸気管１０４を備える樹脂製のベース部材１０５と、空間形成部１０３に溶着されて空間形成部１０３との間でサージタンク１０２を形成する樹脂製のカバー部材１０７と、を備える吸気装置１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。この吸気装置１０１では、空間形成部１０３は、環状の外周壁１１１と、外周壁１１１にその内側空間を区画するように連なる横断リブ１１２と、を備える。そして、外周壁１１１及び横断リブ１１２のそれぞれがカバー部材１０７に溶着されるとともに、横断リブ１１２で区画された外周壁１１１の内側空間の一部Ｓ１ａによりサージタンク１０２が形成される。

特開２０１２−４１８７０号公報

しかし、上記従来の吸気装置１０１では、空間形成部１０３は、外周壁１１１及び横断リブ１１２のみを備え、横断リブ１１２が長すぎるため、ベース部材１０５及びカバー部材１０７を振動溶着する際に、振動による共鳴や加圧により横断リブ１１２がたわむことで溶着できない、もしくは接合が不十分になる可能性がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ベース部材及びカバー部材を振動溶着により強固且つ容易に接合することができる吸気装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、サージタンクを形成するための空間形成部及び該空間形成部の外側に並設される複数の吸気管を備える樹脂製のベース部材と、前記空間形成部に接合されて該空間形成部との間で前記サージタンクを形成する樹脂製のカバー部材と、を備える吸気装置であって、前記空間形成部は、環状の外周壁と、前記外周壁にその内側空間を区画するように連なる横断リブと、前記外周壁及び前記横断リブに架け渡される補強リブと、を備え、前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれが前記カバー部材に接合されているとともに、前記横断リブで区画された前記外周壁の内側空間の一部により前記サージタンクが形成されており、前記補強リブは、隣り合う前記吸気管の間で前記吸気管の軸方向に延びているとともに、その底端側が隣り合う前記吸気管を連絡する板状の連絡部に連なっていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸気管は、前記外周壁から外側に立ち上がる立壁を有し、前記補強リブの横端側は、前記外周壁の前記立壁の連結部の近傍に連なっていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれの端面は、面一とされていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吸気装置の製造方法であって、前記空間形成部を構成する前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれを前記カバー部材に突き合わせた状態で、前記ベース部材と前記カバー部材を互いに突合せ方向に加圧する加圧工程と、前記加圧工程による加圧状態で、前記ベース部材と前記カバー部材を振動溶着により接合する接合工程と、を備えることを要旨とする。

本発明の吸気装置によると、空間形成部は、環状の外周壁と、外周壁にその内側空間を区画するように連なる横断リブと、外周壁及び横断リブに架け渡される補強リブと、を備える。そして、外周壁、横断リブ及び補強リブのそれぞれがカバー部材に接合されているとともに、横断リブで区画された外周壁の内側空間の一部によりサージタンクが形成されている。これにより、補強リブにより横断リブの剛性が向上されるので、ベース部材及びカバー部材を振動溶着する際に、振動による共鳴や加圧による横断リブのたわみが抑制される。よって、ベース部材及びカバー部材を振動溶着により強固且つ容易に接合することができる。さらに、横断リブで区画された外周壁の内側空間の一部によりサージタンクが形成されるので、受圧面積が減少することで耐圧強度が向上され、またサージタンクの剛性が高くなることで放射音が低減され、さらにサージタンク容積の減少により燃費性能が向上される。特に、補強リブを備えることにより溶着性が高まるため、サージタンクの高耐圧強度化及び放射音の低減化が効果的に行われる。
さらに、前記補強リブの底端側が、隣り合う前記吸気管を連絡する板状の連絡部に連なっているので、振動溶着の際に連絡部を治具で押さえることで補強リブひいては横断リブの溶着性が更に高められる。
また、前記吸気管が、前記外周壁から外側に立ち上がる立壁を有し、前記補強リブの横端側が、前記外周壁の前記立壁の連結部の近傍に連なっている場合は、補強リブひいては横断リブの剛性が更に高められる。
本発明の吸気装置の製造方法によると、上述の吸気装置の製造方法であって、空間形成部を構成する外周壁、横断リブ及び補強リブのそれぞれをカバー部材に突き合わせた状態で、ベース部材とカバー部材を互いに突合せ方向に加圧する加圧工程と、加圧工程による加圧状態で、ベース部材とカバー部材を振動溶着により接合する接合工程と、を備える。これにより、補強リブにより横断リブの剛性が向上されるので、ベース部材及びカバー部材を振動溶着する際に、振動による共鳴や加圧による横断リブのたわみが抑制される。よって、ベース部材及びカバー部材を振動溶着により強固且つ容易に接合することができる。さらに、横断リブで区画された外周壁の内側空間の一部によりサージタンクが形成されるので、受圧面積が減少することで耐圧強度が向上され、またサージタンクの剛性が高くなることで放射音が低減され、さらにサージタンク容積の減少により燃費性能が向上される。特に、補強リブを備えることにより溶着性が高まるため、サージタンクの高耐圧強度化及び放射音の低減化が効果的に行われる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る吸気装置の斜視図である。 上記吸気装置を２部材に分解した分解斜視図である。 上記吸気装置を４部材に分解した分解斜視図である。 実施例に係るベース部材の溶着面側からみた平面図である。 図４の要部拡大図である。 実施例に係るカバー部材の溶着面側からみた平面図である。 上記吸気装置のベース部材側からみた平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 従来の吸気装置を説明するための説明図である。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜吸気装置＞
本実施形態に係る吸気装置は、サージタンク（２）を形成するための空間形成部（３）及び空間形成部の外側に並設される複数の吸気管（４）を備える樹脂製のベース部材（５）と、空間形成部に接合されて空間形成部との間でサージタンクを形成する樹脂製のカバー部材（７）と、を備える吸気装置（１）である（例えば、図１及び図２等参照）。そして、上記空間形成部（３）は、環状の外周壁（１１）と、外周壁にその内側空間を区画するように連なる横断リブ（１２）と、外周壁及び横断リブに架け渡される補強リブ（１３）と、を備える（例えば、図４等参照）。さらに、上記外周壁（１１）、横断リブ（１２）及び補強リブ（１３）のそれぞれがカバー部材（７）に接合されているとともに、横断リブ（１２）で区画された外周壁（１１）の内側空間の一部（Ｓ１ａ）によりサージタンク（２）が形成されている（例えば、図８等参照）。

本実施形態に係る吸気装置としては、例えば、上記吸気管（４）は、外周壁（１１）から外側に立ち上がる立壁（４ａ）を有し、補強リブ（１３）の横端側（１３ａ）は、外周壁（１１）の立壁（４ａ）の連結部の近傍に連なっている形態（例えば、図４等参照）を挙げることができる。なお、上記「近傍」としては、例えば、外周壁（１１）の補強リブ（１３）の連結部（１３ａ）の中心と外周壁（１１）の立壁（４ａ）の連結部の中心との間隔（Ｌ）が２０ｍｍ（好ましくは１０ｍｍ）以下である状態を挙げることができる（例えば、図５等参照）。

上述の形態の場合、例えば、上記カバー部材（７）は、空間形成部（３）に接合されるカバー部（１７）と、カバー部の外側に並設され且つ吸気管（４）に接合される複数の上流側吸気管（１８）と、を備えることができる（例えば、図１及び図２等参照）。これにより、吸気管及び上流側吸気管により更なるロングポート化を達成できる。この場合、上記カバー部材（７）の底壁（２４）と上流側吸気管（１８）との間には、振動溶着の際に底壁（２４）を押すための治具を挿入可能な空間（Ｓ３）が形成されていることが好ましい（例えば、図８等参照）。振動溶着の際に底壁を治具で押さえることで補強リブひいては横断リブの溶着性が更に高められるためである。

本実施形態に係る吸気装置としては、例えば、上記補強リブ（１３）の底端側（１３ｃ）は、隣り合う吸気管（４）を連絡する板状の連絡部（９）に連なっている形態（例えば、図７及び図８等参照）を挙げることができる。

＜吸気装置の製造方法＞
本実施形態に係る吸気装置の製造方法は、上述の実施形態に係る吸気装置（１）の製造方法であって、空間形成部（３）を構成する外周壁（１１）、横断リブ（１２）及び補強リブ（１３）のそれぞれをカバー部材（１７）に突き合わせた状態で、ベース部材（５）とカバー部材（７）を互いに突合せ方向に加圧する加圧工程と、加圧工程による加圧状態で、ベース部材（５）とカバー部材（７）を振動溶着により接合する接合工程と、を備える（例えば、図８等参照）。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

（１）吸気装置の構成
本実施例に係る吸気装置１は、図１及び図２に示すように、サージタンク２を形成するための空間形成部３及び空間形成部３の外側に並設される複数（図中３本）の吸気管４を備える樹脂製のベース部材５と、空間形成部３に接合（具体的に、振動溶着による接合）されて空間形成部３との間でサージタンク２を形成する樹脂製のカバー部材７と、を備えている。このカバー部材７は、空間形成部３に接合（具体的に、振動溶着による接合）されるカバー部１７と、カバー部１７の外側に並設され且つ吸気管４に接合（具体的に、振動溶着による接合）される複数（図中３本）の上流側吸気管１８と、を備えている。

上記ベース部材５は、図３に示すように、空間形成部３及び吸気管４を構成する一方の半割体を有する本体５ａと、吸気管４を構成する他方の半割体である管体５ｂと、を接合（具体的に、振動溶着による接合）してなされている。また、上記カバー部材７は、カバー部１７及び上流側吸気管１８を構成する一方の半割体を有する本体７ａと、上流側吸気管１８を構成する他方の半割体である管体７ｂと、を接合（具体的に、振動溶着による接合）してなされている。

上記空間形成部３は、図４に示すように、環状の外周壁１１と、吸気管４を横断するように延び且つ外周壁１１にその内側空間を区画するように連なる壁状の横断リブ１２と、外周壁１１及び横断リブ１２に架け渡される壁状の補強リブ１３と、を備えている。この空間形成部３は、外周壁１１、横断リブ１２及び補強リブ１３の底端側が連なる底壁１４を更に備え、全体として一方を開放した箱状に形成されている。この底壁１４の一部は、吸気管４の一部で構成されている。また、底壁１４には、サージタンク２内に空気を導入する導入口１５が形成されている。この導入口１５は、横断リブ１２で区画された外周壁１１の内側空間の一部Ｓ１ａ（即ち、補強リブ１３が存在しない空間）に開口している。よって、外周壁１１の内側空間の一部Ｓ１ａによりサージタンク２が形成される。一方、横断リブ１２で区画された外周壁１１の内側空間の他部Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ（即ち、補強リブ１３が存在する空間）は、カバー部材７との間で閉じた空間とされる。

上記外周壁１１、横断リブ１２、補強リブ１３及び吸気管４の端面は、カバー部材７との振動溶着面をなすように略面一とされている。この吸気管４の端面は、外周壁１１の一辺の外側に並んで配されている。また、吸気管４は、外周壁１１から外側に立ち上がる立壁４ａを有している。そして、補強リブ１３の一方の横端側１３ａは、外周壁１１において中央の吸気管４の立壁４ａの連結部の近傍に連なっている。この外周壁１１の補強リブ１３の連結部の中心と外周壁１１の立壁４ａの連結部の中心との間隔Ｌは約７ｍｍとされている（図５参照）。また、補強リブ１３の他方の横端側１３ｂは、横断リブ１２の中間部に連なっている。

ここで、図７及び図８に示すように、隣り合う吸気管４は、板状の連絡部９で連絡されている。そして、補強リブ１３の底端側１３ｃは、連絡部９に連なっている。すなわち、補強リブ１３は、隣り合う吸気管４の間の連絡部９に沿って延びている。

上記カバー部材７は、図６に示すように、ベース部材５の空間形成部３の端面側と略同じ形状に形成されている。すなわち、カバー部材７は、環状の外周凸部２１と、上流側吸気管１８を横断するように延び且つ外周凸部２１にその内側空間を区画するように連なる横断凸部２２と、外周凸部２１及び横断凸部２２に架け渡される補強凸部２３と、を備えている。また、カバー部材７は、外周凸部２１、横断凸部２２及び補強凸部２３の底端側が連なる底壁２４を更に備えている。これら外周凸部２１、横断凸部２２、補強凸部２３及び上流側吸気管１８の端面は、ベース部材５との振動溶着面をなすように略面一とされている。

上記上流側吸気口１８の一端側は、横断凸部２２で区画された外周凸部２１の内側空間の一部Ｓ２ａ（即ち、補強凸部２３が存在しない空間）に開口している。よって、外周凸部２１の内側空間の一部Ｓ２ａによりサージタンク２が形成される。さらに、カバー部材７の底壁２４と上流側吸気管１８との間には、振動溶着の際に底壁２４を押すための治具（図示省略）を挿入可能な空間Ｓ３が形成されている（図８参照）。

（２）吸気装置の組付方法
次に、上記構成の吸気装置１の組付方法について説明する。先ず、本体５ａ及び管体５ｂを振動溶着により接合してなるベース部材５を用意するとともに、本体７ａ及び管体７ｂを振動溶着により接合してなるカバー部材７を用意する。次に、ベース部材５の外周壁１１、横断リブ１２、補強リブ１３及び吸気管４の各端面をカバー部材７の外周凸部２１、横断凸部２２、補強凸部２３及び上流側吸気管１８の各端面に突き合わせる。次いで、治具（図示省略）によりベース部材５及びカバー部材７（特に、吸気管４の連絡部９及びカバー部材７の底壁２４）を突き合せ方向に加圧する。この状態より、ベース部材５及びカバー部材７を相対的に所定の振動方向（例えば、吸気管４を横切る方向等）に振動させることで、両者５、７が振動溶着により接合されて吸気装置１が得られる。

（３）実施例の効果
本実施例の吸気装置１によると、空間形成部３は、環状の外周壁１１と、外周壁１１にその内側空間を区画するように連なる横断リブ１２と、外周壁１１及び横断リブ１２に架け渡される補強リブ１３と、を備える。そして、外周壁１１、横断リブ１２及び補強リブ１３のそれぞれがカバー部材７に接合されているとともに、横断リブ１２で区画された外周壁１１の内側空間の一部Ｓ１ａによりサージタンク２が形成されている。これにより、補強リブ１３により横断リブ１２の剛性が向上されるので、ベース部材５及びカバー部材７を振動溶着する際に、振動による共鳴や加圧による横断リブ１２のたわみが抑制される。よって、ベース部材５及びカバー部材７を振動溶着により強固且つ容易に接合することができる。さらに、横断リブ１２で区画された外周壁１１の内側空間の一部Ｓ１ａによりサージタンク２が形成されるので、受圧面積が減少することで耐圧強度が向上され、またサージタンク２の剛性が高くなることで放射音が低減され、さらにサージタンク容積の減少により燃費性能が向上される。特に、補強リブ１３を備えることにより溶着性が高まるため、サージタンク２の高耐圧強度化及び放射音の低減化が効果的に行われる。

また、本実施例では、吸気管４は、外周壁１１から外側に立ち上がる立壁４ａを有し、補強リブ１３の横端側１３ａは、外周壁１１の立壁４ａの連結部の近傍に連なっている。これにより、補強リブ１３ひいては横断リブ１２の剛性が更に高められる。

また、本実施例では、カバー部材７は、空間形成部３に接合されているカバー部１７と、カバー部１７の外側に並設され且つ吸気管４に接合されている複数の上流側吸気管１８と、を備える。これにより、吸気管４及び上流側吸気管１８により更なるロングポート化を達成できる。

また、本実施例では、カバー部材７の底壁２４と上流側吸気管１８との間には、振動溶着の際に底壁２４を押すための治具を挿入可能な空間Ｓ３が形成されている。これにより、振動溶着の際に底壁２４を治具で押さえることで補強リブ１３ひいては横断リブ１２の溶着性が更に高められる。

さらに、本実施例では、補強リブ１３の底端側１３ｃは、隣り合う吸気管４を連絡する板状の連絡部９に連なっている。これにより、振動溶着の際に連絡部９を治具で押さえることで補強リブ１３ひいては横断リブ１２の溶着性が更に高められる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、カバー部１７及び上流側吸気管１８を備えるカバー部材７を例示したが、これに限定されず、例えば、上流側吸気管１８を備えずにカバー部１７のみを備えるカバー部材としてもよい。この場合、ベース部材５の吸気管４の一端側がサージタンク２内に開口する。

また、上記実施例では、その横端側１３ａが外周壁１１の立壁４ａの連結部の近傍に連なる補強リブ１３を例示したが、これに限定されず、例えば、その横端側１３ａが外周壁１１の隣り合う立壁４ａの連結部の中間側に連なる補強リブとしてもよい。さらに、上記実施例では、その底面側１３ｃが隣り合う吸気管４の間の連絡部９に連なる補強リブ１３を例示した。参考形態として、例えば、その底面側１３ｃが吸気管４に連なる補強リブが挙げられる。なお、上記実施例における横断リブ１２や補強リブ１３の配置場所、形状、大きさ、本数等は特に限定されず、サージタンク容積や補強性等を考慮して適宜選択できる。

さらに、上記実施例では、横断リブ１２で区画された外周壁１１の内側空間の他部Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃをカバー部材７との間で閉じた空間とする形態を例示したが、これに限定されず、例えば、外周壁１１の内側空間の他部Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを排気ガスを吸気側に戻すための空間や共鳴空間として利用してもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

乗用車、バス、トラック等の車両などで使用されるエンジンの燃焼室に空気を導入するための吸気装置に関する技術として広く利用される。

１；吸気装置、２；サージタンク、３；空間形成部、４；吸気管、５；ベース部材、７；カバー部材、９；連絡部、１１；外周壁、１２；横断リブ、１３；補強リブ、１３ａ；横端側、１３ｃ；底端側、Ｓ１ａ；外周壁の内側空間の一部。

Claims (4)

1. サージタンクを形成するための空間形成部及び該空間形成部の外側に並設される複数の吸気管を備える樹脂製のベース部材と、前記空間形成部に接合されて該空間形成部との間で前記サージタンクを形成する樹脂製のカバー部材と、を備える吸気装置であって、
   前記空間形成部は、環状の外周壁と、前記外周壁にその内側空間を区画するように連なる横断リブと、前記外周壁及び前記横断リブに架け渡される補強リブと、を備え、
   前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれが前記カバー部材に接合されているとともに、前記横断リブで区画された前記外周壁の内側空間の一部により前記サージタンクが形成されており、
   前記補強リブは、隣り合う前記吸気管の間で前記吸気管の軸方向に延びているとともに、その底端側が隣り合う前記吸気管を連絡する板状の連絡部に連なっていることを特徴とする吸気装置。
2. 前記吸気管は、前記外周壁から外側に立ち上がる立壁を有し、
   前記補強リブの横端側は、前記外周壁の前記立壁の連結部の近傍に連なっている請求項１記載の吸気装置。
3. 前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれの端面は、面一とされている請求項１又は２に記載の吸気装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吸気装置の製造方法であって、
   前記空間形成部を構成する前記外周壁、前記横断リブ及び前記補強リブのそれぞれを前記カバー部材に突き合わせた状態で、前記ベース部材と前記カバー部材を互いに突合せ方向に加圧する加圧工程と、
   前記加圧工程による加圧状態で、前記ベース部材と前記カバー部材を振動溶着により接合する接合工程と、を備えることを特徴とする吸気装置の製造方法。

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