JP6700601B2

JP6700601B2 - 内燃機関の吸気系部品

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Publication number: JP6700601B2
Application number: JP2016167241A
Authority: JP
Inventors: 義則犬塚; 龍介木村
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-08-29
Also published as: CN107795416B; DE102017119338A1; US20180058395A1; US10309351B2; CN107795416A; JP2018035698A

Description

本発明は、多孔質材料により形成された多孔質成形体と、多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関の吸気系部品に関する。

この種の吸気系部品としては、例えば特許文献１に記載の車載内燃機関のエアクリーナがある。特許文献１に記載のエアクリーナでは、濾紙や不織布、連続気泡のスポンジなどの多孔質材料により形成された多孔質成形体によってエアクリーナのハウジングの壁部が形成されている。同文献には、ハウジングの樹脂成形部を成形する際に、多孔質成形体をインサートすることが開示されている。

特開２００２−２１６６０号公報

ところで、多孔質成形体によってハウジングの壁部を形成する場合、インサート成形に先立ち、多孔質材料を熱プレスして所定の形状に成形するとともに充填密度を高めることで壁部の剛性が高められる。しかしながら、この場合、インサート成形の際に、多孔質成形体の外縁部に溶融樹脂が含侵されにくくなる。そのため、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度が低く、樹脂成形部から多孔質成形体の外縁部が剥離するなどの問題が生じるおそれがある。

本発明の目的は、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることのできる内燃機関の吸気系部品を提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関の吸気系部品は、多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備えるものであり、前記外縁部の充填密度は、前記多孔質成形体における前記樹脂成形部の外側に位置する一般部の充填密度よりも低くされている。

同構成によれば、多孔質成形体の外縁部の充填密度が、一般部の充填密度よりも低くされているため、樹脂成形部を成形する際に、溶融樹脂が外縁部に含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

本発明によれば、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

内燃機関の吸気系部品の一実施形態について、吸気系部品としてのエアクリーナの縦断面構造を示す断面図。図１の一部を拡大して示す拡大断面図。（ａ）は熱プレス前の不織布シートの断面図、（ｂ）は熱プレス後の不織布シート（不織布成形体）の断面図。同実施形態の樹脂成形工程を説明する図であって、不織布成形体の低密度部及び成形型を中心とした断面図。

以下、図１〜図４を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、エアクリーナは車載内燃機関の吸気通路に設けられるものであり、インレット１８を有する第１ハウジング１０、アウトレット２８を有する第２ハウジング２０、及び第１ハウジング１０の上部開口１１と同上部開口１１に向かい合う第２ハウジング２０の下部開口２１との間に介設されたフィルタエレメント３０を備えている。

第１ハウジング１０は、上部開口１１を取り囲む周壁１２と底壁１３とを備えている。上部開口１１の周縁には、外周側に向けて突出する環状のフランジ１６が形成されている。インレット１８は、筒状をなしており、周壁１２の外周面に突設されている。

第２ハウジング２０は、下部開口２１を取り囲む周壁２２と頂壁２３とを備えている。下部開口２１の周縁には、外周側に向けて突出する環状のフランジ２６が形成されている。アウトレット２８は、筒状をなしており、周壁２２の外周面に突設されている。

フィルタエレメント３０は、例えば濾紙や不織布などの濾材シートを襞折りすることにより形成された濾過部３１と、濾過部３１の外周縁に設けられた環状のシール部３２とを有している。

第１ハウジング１０のフランジ１６と第２ハウジング２０のフランジ２６とによりシール部３２が挟持されることにより、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との間がシールされている。

次に、第１ハウジング１０の構造について詳細に説明する。
第１ハウジング１０は、不織布シートにより形成された不織布成形体１４と、硬質樹脂材料により形成され、不織布成形体１４の外縁部４６を包み込む樹脂成形部１５とを有している。不織布成形体１４は、インサート成形により樹脂成形部１５と一体に形成されている。

樹脂成形部１５は、前述したフランジ１６と、インレット１８と、周壁１２の一部を構成する部位であって、フランジ１６とインレット１８との間に介在する樹脂壁部１７、並びに樹脂壁部１７の外周面及びフランジ１６から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ１９とを構成している。

不織布成形体１４は、周壁１２のうち樹脂成形部１５を除いた部分と、底壁１３全体とを構成している。
不織布成形体１４は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維により構成されている。

不織布成形体１４は、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍの厚さの不織布シート４０（図３（ａ）参照）を熱プレスすることにより成形されている。
不織布成形体１４は、厚肉部４１、厚肉部４１に比べて不織布シート４０の圧縮度が大きくされた、すなわち繊維充填密度（以下、単に充填密度）が高くされた一般部４３、及び厚肉部４１と一般部４３との間に位置し、厚肉部４１から一般部４３にかけて肉厚が徐々に薄くされた徐変部４２を有している。厚肉部４１と、徐変部４２のうちの肉厚が比較的厚い部位が、吸気音を吸収する効果（以下、吸音効果）を奏する。

厚肉部４１は、第１ハウジング１０の底壁１３の中央部から、同中央部よりもインレット１８から離間する側（図１の右側）の周壁１２にわたって設けられている。厚肉部４１の肉厚は、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍであることが、不織布成形体１４の体格の増大を抑制しつつ吸音効果を好適に発揮する上で好ましい。

一般部４３は、徐変部４２の外縁全体にわたって設けられている。一般部４３の肉厚は、例えば１ｍｍ〜３ｍｍであることが、不織布成形体１４の成形性を容易にしつつ不織布成形体１４の剛性を確保する上で好ましい。

一般部４３の外縁全体には、緩衝部４４及び圧縮部４５を介して前記外縁部４６が形成されている。緩衝部４４は樹脂成形部１５の外側において樹脂成形部１５と隣り合って設けられている。圧縮部４５は、樹脂成形部１５の内外の境界位置に形成されている。

緩衝部４４及び外縁部４６の最大厚さは、一般部４３の厚さよりも大きくされており、緩衝部４４及び外縁部４６の充填密度は、一般部４３の充填密度よりも低くされている。圧縮部４５は、緩衝部４４及び外縁部４６よりも圧縮されており、緩衝部４４及び外縁部４６よりも充填密度が高くされている。

次に、第２ハウジング２０について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、第２ハウジング２０は、不織布シートにより形成された不織布成形体２４と、硬質樹脂材料により形成され、不織布成形体２４の外縁部４６を包み込む樹脂成形部２５とを有している。不織布成形体２４は、インサート成形により樹脂成形部２５と一体に形成されている。

樹脂成形部２５は、前述したフランジ２６と、アウトレット２８と、周壁２２の一部を構成する部位であって、フランジ２６とアウトレット２８との間に介在する樹脂壁部２７、並びに樹脂壁部２７の外周面及びフランジ２６から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ（図示略）とを構成している。

不織布成形体２４は、周壁２２のうち樹脂成形部２５を除いた部分と、頂壁２３全体とを構成している。
不織布成形体２４は、前述した第１ハウジング１０の不織布成形体１４と同様な不織布シート４０を熱プレスすることにより形成されている。

不織布成形体２４は、頂壁２３全体と、頂壁２３に連なる周壁２２の一部を構成する一般部４３を有している。不織布成形体２４は、厚肉部４１や徐変部４２を有していない。一般部４３の肉厚は、１〜３ｍｍであることが、不織布成形体２４の成形性を容易にしつつ不織布成形体２４の剛性を確保する上で好ましい。

一般部４３の外縁全体には、第１ハウジング１０の不織布成形体１４と同様にして、緩衝部４４及び圧縮部４５を介して外縁部４６が形成されている。
次に、第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０をインサート成形により製造する方法について説明する。なお、第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０の製造方法は基本的に同一であることから、第２ハウジング２０の製造方法について説明することにより、第１ハウジング１０の製造方法についての説明を省略する。

＜熱プレス工程＞
まずは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、不織布シート４０を熱プレスすることにより、一般部４３と、一般部４３の外縁に位置し、一般部４３よりも充填密度の低い低密度部４７を有する不織布成形体２４が成形される。なお、本実施形態の低密度部４７は、断面長円形状をなしているが、低密度部４７の断面形状を長方形状などの他の形状に変更することもできる。

＜樹脂成形工程＞
続いて、図４に示すように、成形型５０に不織布成形体２４が載置される。
成形型５０は、第１型５１及び第２型５２により構成されている。第１型５１及び第２型５２の型割面には、キャビティ５３を形成する凹溝５１１，５２１がそれぞれ形成されている。

上記型割面には、不織布成形体２４の一般部４３を収容する収容部５１２，５２２が形成されている。また、上記型割面における凹溝５１１，５２１と収容部５１２，５２２との間には、低密度部４７を挟圧する挟圧部５１３，５２３が形成されている。

不織布成形体２４の低密度部４７の先端部分が成形型５０のキャビティ５３に挿入された状態で成形型５０が型締めされる。このとき、低密度部４７の先端部分に連なる部分が成形型５０の挟圧部５１３，５２３により圧縮される。これにより、低密度部４７の先端部分が前述した外縁部４６となる。

この状態において、キャビティ５３に溶融樹脂が注入される。これにより、図２に示すような樹脂成形部２５が成形される。このとき、低密度部４７は一般部４３よりも充填密度が低いため、外縁部４６には溶融樹脂が含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体１４，２４と樹脂成形部１５，２５との接合強度を高めることができる。

またこのとき、低密度部４７の先端部分に連なる部分が成形型５０の挟圧部５１３，５２３により圧縮されているため、キャビティ５３内の溶融樹脂が低密度部４７の基端部分、すなわち緩衝部４４に回り込むことが好適に阻止される。

そして、成形型５０が型開きされると、挟圧部５１３，５２３により圧縮されていた部分が復元される。これにより、図２に示すように、不織布成形体２４における樹脂成形部２５と一般部４３との間に、一般部４３よりも充填密度の低い緩衝部４４が形成される。また、樹脂成形部１５の内外の境界位置に圧縮部４５が形成される。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の吸気系部品及び内燃機関の吸気系部品の製造方法によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関のエアクリーナのハウジング１０，２０は、不織布により形成された不織布成形体１４，２４と、不織布成形体１４，２４の外縁部４６を包み込むとともに不織布成形体１４，２４と一体に形成された樹脂成形部１５，２５とを備えている。外縁部４６の充填密度は、不織布成形体１４，２４における樹脂成形部１５，２５の外側に位置する一般部４３の充填密度よりも低くされている。

こうした構成によれば、不織布成形体１４，２４の外縁部４６の充填密度、すなわち繊維充填密度が一般部４３の充填密度よりも低くされているため、樹脂成形部１５を成形する際に、溶融樹脂が外縁部４６に含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体１４と樹脂成形部１５との接合強度を高めることができる。

（２）不織布成形体１４における樹脂成形部１５と一般部４３との間には、一般部４３よりも充填密度の低い緩衝部４４が形成されている。
不織布成形体１４の一般部４３は充填密度が高いことから、振動などによる外力により一般部４３と樹脂成形部１５とが相対変位しようとすると、外縁部４６を包み込む樹脂成形部１５に応力が集中しやすくなり、剥離や割れが生じるおそれがある。

これに対して、上記構成によれば、不織布成形体１４に緩衝部４４が形成されているため、一般部４３と樹脂成形部１５との間における外力の伝達が緩衝部４４により吸収される。したがって、一般部４３と樹脂成形部１５との相対変位が許容され、樹脂成形部１５に剥離や割れが生じることを抑制することができる。

（３）不織布シート４０を熱プレスすることにより、一般部４３と、一般部４３よりも充填密度の低い低密度部４７とを有する不織布成形体１４，２４を成形するようにした（熱プレス工程）。また、不織布成形体１４，２４の低密度部４７の先端部分が成形型５０のキャビティ５３に挿入されている状態でキャビティ５３に溶融樹脂を注入することにより樹脂成形部１５，２５を成形するようにした（樹脂成形工程）。

こうした方法によれば、熱プレス工程において不織布シート４０が熱プレスされることにより、一般部４３と低密度部４７とを有する不織布成形体１４，２４が成形される。また、樹脂成形工程において成形型５０のキャビティ５３に溶融樹脂が注入されることにより、不織布成形体１４，２４の低密度部４７の先端部分を包み込む樹脂成形部１５，２５が成形される。このとき、低密度部４７は一般部４３よりも充填密度が低いため、不織布成形体１４，２４の外縁部４６には溶融樹脂が含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体１４，２４と樹脂成形部１５，２５との接合強度を高めることができる。

（４）樹脂成形工程において、不織布成形体１４，２４の低密度部４７の先端部分が成形型５０のキャビティ５３に挿入されている状態で低密度部４７の先端部分に連なる部分を成形型５０により圧縮するようにした。

こうした方法によれば、樹脂成形工程において、低密度部４７の先端部分に連なる部分が成形型５０により圧縮される。そして、型開きされると、成形型５０により圧縮されていた部分が復元される。これにより、不織布成形体１４，２４における樹脂成形部１５，２５と一般部４３との間に、一般部４３よりも充填密度の低い緩衝部４４が形成される。したがって、緩衝部４４を容易に形成することができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第２ハウジング２０の不織布成形体２４に厚肉部４１を設けるようにしてもよい。また、第１ハウジング１０の不織布成形体１４から厚肉部４１を省略してもよい。

・不織布成形体１４，２４の外側に防水性のフィルムを貼り付けることもできる。この場合、一方の面に上記フィルムが貼り付けられた不織布シート４０を熱プレスすることにより不織布成形体を成形することができる。この場合であっても、樹脂成形工程において不織布成形体１４，２４の内側の面、すなわち上記フィルムとは反対側の面を通じて溶融樹脂が含侵されやすくなる。したがって、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体１４と樹脂成形部１５との接合強度を高めることができる。

・不織布成形体１４，２４の緩衝部４４を省略することもできる。この場合、低密度部４７全体がキャビティ５３に挿入されるように低密度部４７の大きさを適宜変更すればよい。

・例えば連続気泡のスポンジなどの不織布シート４０以外の多孔質材料によって多孔質成形体を形成することもできる。
・吸気ダクトなどのエアクリーナ以外の吸気系部品に対して本発明を適用してもよい。

１０…第１ハウジング、１１…上部開口、１２…周壁、１３…底壁、１４…不織布成形体（多孔質成形体）、１５…樹脂成形部、１６…フランジ、１７…樹脂壁部、１８…インレット、１９…リブ、２０…第２ハウジング、２１…下部開口、２２…周壁、２３…頂壁、２４…不織布成形体（多孔質成形体）、２５…樹脂成形部、２６…フランジ、２７…樹脂壁部、２８…アウトレット、３０…フィルタエレメント、３１…濾過部、３２…シール部、４０…不織布シート、４１…厚肉部、４２…徐変部、４３…一般部、４４…緩衝部、４５…圧縮部、４６…外縁部、４７…低密度部、５０…成形型、５１…第１型、５２…第２型、５３…キャビティ、５１１，５２１…凹溝、５１２，５２２…収容部、５１３，５２３…挟圧部。

Claims

多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関の吸気系部品において、
前記外縁部の充填密度は、前記多孔質成形体における前記樹脂成形部の外側に位置する一般部の充填密度よりも低くされており、
前記多孔質成形体における前記樹脂成形部と前記一般部との間には、前記一般部よりも充填密度の低い緩衝部が形成されている、
内燃機関の吸気系部品。
内燃機関の吸気系部品は、エアクリーナのハウジングであり、
前記樹脂成形部は、前記ハウジングの開口の周縁に形成されたフランジを含む、
請求項１に記載の内燃機関の吸気系部品。