JP7268527B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関には、吸気マニホールドが設けられている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の吸気マニホールドは、吸気が導入される吸気導入口を有するサージタンクと、シリンダヘッドに設けられた各気筒の吸気ポートに対して吸気を導出する複数の分岐管と、複数の分岐管の端部を吸気ポートに締結するためのフランジ部などを有している。

こうした吸気マニホールドは、樹脂成形体からなる複数の部品により分割して構成されている。そして、吸気マニホールドは、複数の部品同士を振動溶着することにより一体化して形成されている。詳しくは、振動溶着装置の固定治具によって一方の部品を固定し、可動治具によって他方の部品を拘束する。そして、各部品の溶着面同士を圧接させた状態で、可動治具を溶着面に沿って振動させることにより、溶着面同士の間に摩擦熱を発生させ、同摩擦熱により溶着面同士を溶着する。

特許第５９８５１４８号公報

ところで、吸気マニホールドにおいては、吸気マニホールドに対して他の部品を取り付けるための円筒状のボス部が外面に突設されているものがある。こうした吸気マニホールドでは、振動溶着によって各部品を一体化する際、曲面形状の外周面を有するボス部を可動治具によって加圧することが難しい。そのため、各部品を振動溶着する際には、ボス部を避けた部分が可動治具によって加圧される。その結果、溶着部のうちボス部の位置に対応する部分においては、加圧力が不足するために他の部分よりも溶着性が低下してしまい、部品同士の接合強度が不足するおそれがある。

なお、こうした問題は内燃機関の吸気マニホールドに限定されるものではなく、エアクリーナなどの他の吸気装置においても同様にして生じ得る。
本発明の目的は、部品同士の接合強度を向上できる内燃機関の吸気装置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装置は、いずれも樹脂製の第１部品及び第２部品が互いに振動溶着されることで形成されている。前記第１部品には、第１溶着ライン部が設けられており、前記第２部品には、前記第１溶着ライン部に沿って延びるとともに前記第１溶着ライン部に溶着された第２溶着ライン部が設けられており、前記第１部品の外面には、筒形突出部が設けられており、前記第１溶着ライン部と前記第２溶着ライン部との対向する方向を対向方向とするとき、前記第１溶着ライン部と前記筒形突出部とは、前記対向方向において並んでおり、前記筒形突出部における前記第１溶着ライン部とは反対側には、前記第１溶着ライン部に沿う平面部が設けられている。

同構成によれば、いずれも樹脂製の第１部品及び第２部品を互いに振動溶着する際、筒形突出部の第１溶着ライン部とは反対側に設けられた平面部を振動溶着装置の治具で押さえて加圧することが可能となる。このため、第１溶着ライン部及び第２溶着ライン部同士が溶着された溶着部のうち、対向方向において筒形突出部と並ぶ部分の溶着性が向上し、当該部分の接合強度を向上させることができる。

本発明によれば、部品同士の接合強度を向上させることができる。

内燃機関の吸気装置の一実施形態である吸気マニホールドを示す斜視図。 図１の要部拡大図であり、第１部品と第２部品との溶着状態を示す斜視図。 図１の要部拡大図であり、第１部品と第２部品との分解状態を示す斜視図。 図２の４－４線に沿った断面図。

以下、図１～図４を参照して、一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、車載用水平対向内燃機関に用いられる吸気マニホールドとして本発明を具体化している。
図１に示すように、吸気マニホールド１０は、内燃機関のシリンダヘッド（図示略）に取り付けられ、導入した吸気を、シリンダヘッドに設けられた各気筒の吸気ポート（図示略）に対して導出するものである。

吸気マニホールド１０は、吸気が導入される吸気導入口７１を有するサージタンク７０と、各気筒の吸気ポートに対して吸気を導出する複数の分岐管８０と、複数の分岐管８０の端部である分岐管端部８１を吸気ポートに締結するための複数のフランジ部９０とを有している。サージタンク７０の幅方向Ｗの両側面には、それぞれ２つの分岐管８０が前後に並んで突設されている。各分岐管８０は、サージタンク７０から幅方向Ｗの外方に向かって延びるとともに屈曲して下方に向かって延びている。４つの分岐管８０のうちの１つの外面には、幅方向Ｗの外方に向かって突出する円筒状の筒形突出部２３が設けられている。筒形突出部２３は、分岐管８０の屈曲部よりも下側の部分に設けられている。なお、筒形突出部２３は、吸気マニホールド１０に対して保護部材などの他の部品を取り付けるためのボスである。

吸気マニホールド１０は、サージタンク７０の上側部分７０Ａ及び分岐管８０の上側部分８０Ａを構成する第１部品２０と、サージタンク７０の下側部分７０Ｂ及び分岐管８０の下側部分８０Ｂを構成する第２部品３０と、分岐管端部８１及びフランジ部９０を有する第３部品４０とに分割して構成されている。第１部品２０、第２部品３０及び第３部品４０は、いずれも硬質の合成樹脂材料によって形成されている。

第１部品２０と第２部品３０とは、互いに振動溶着されることで一体化されている。また、第２部品３０と第３部品４０とは、互いに振動溶着されることで一体化されている。
図２及び図３に示すように、第１部品２０の外周縁部には、第１溶着ライン部２１が全周にわたって設けられている。第１溶着ライン部２１の下面及び上面には、第１溶着ライン面２１ａ及び加圧面２１ｂがそれぞれ設けられている。加圧面２１ｂの外周縁部には、上方に向かって突出する規制リブ２２が設けられている。

図３に示すように、第２部品３０の外周縁部には、第２溶着ライン部３１が全周にわたって設けられている。第２溶着ライン部３１の上面には、第１溶着ライン部２１に沿って延びるとともに第１溶着ライン面２１ａに溶着される第２溶着ライン面３１ａが設けられている。

図２に示すように、第１溶着ライン面２１ａと第２溶着ライン面３１ａとが互いに溶着されることで溶着部５０が形成されている。
本実施形態では、第１溶着ライン部２１と第２溶着ライン部３１とが対向する方向である対向方向が上下方向と一致している。

図２及び図３に示すように、上記筒形突出部２３は、第１部品２０に設けられており、第１溶着ライン部２１の直上に位置している。すなわち、筒形突出部２３は、対向方向において第１溶着ライン部２１と並んで設けられている。

筒形突出部２３の上端部には、前後方向Ｌ及び幅方向Ｗの双方に沿って延びる平面状の上面を有する平面部２４が設けられている。すなわち、平面部２４は、筒形突出部２３における第１溶着ライン部２１とは反対側に位置し、筒形突出部２３の直下に位置する第１溶着ライン部２１に沿って設けられている。平面部２４は、幅方向Ｗにおいて筒形突出部２３の先端と同一位置まで突出している。

第１部品２０の外面には、筒形突出部２３と第１溶着ライン部２１とを連結する平板状の第１リブ６１が設けられている。第１リブ６１は、上下方向及び幅方向Ｗの双方に沿って延びている。

第１部品２０の外面には、筒形突出部２３の前端及び後端から前方及び後方に向かってそれぞれ延びる一対の第２リブ６２が設けられている。すなわち、一対の第２リブ６２は、筒形突出部２３の両側から互いに逆方向に向かって平面部２４に沿って延びている。各第２リブ６２は、前後方向Ｌ及び幅方向Ｗの双方に沿って延びている。

第１部品２０の外面には、第１リブ６１に沿って延びるとともに一対の第２リブ６２の端と第１溶着ライン部２１とを連結する一対の第３リブ６３が設けられている。各第３リブ６３は、上下方向及び幅方向Ｗの双方に沿って延びている。

第１リブ６１、第２リブ６２、第３リブ６３、並びに第１溶着ライン部２１のうち上下方向において筒形突出部２３及び一対の第２リブ６２に対向する部分である対向部６４は、いずれも幅方向Ｗにおいて筒形突出部２３の先端と同一位置まで突出しており、筒形突出部２３を補強する補強リブ６０を構成している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、固定治具１１０及び可動治具１２０を備える振動溶着装置１００を用いて第１部品２０と第２部品３０とを互いに振動溶着する際には、まず、第２溶着ライン面３１ａを上方に向けた状態で第２部品３０を固定治具１１０にて固定する。また、第１溶着ライン面２１ａが第２溶着ライン面３１ａに当接するように、第２部品３０上に第１部品２０を載置するとともに、第１部品２０を可動治具１２０にて拘束する。

このとき、可動治具１２０の加圧部１２０ａは、加圧面２１ｂの外周縁部に設けられた規制リブ２２の内側において、第１溶着ライン部２１の加圧面２１ｂに当接するとともに、筒形突出部２３に設けられた平面部２４及び各第２リブ６２の上面に当接する。

次に、図４に示すように、可動治具１２０の加圧部１２０ａによって第１溶着ライン部２１の加圧面２１ｂ、平面部２４及び各第２リブ６２とを加圧することで、第１溶着ライン面２１ａと第２溶着ライン面３１ａとが圧接される。

このとき、平面部２４及び各第２リブ６２に印加される圧力は、第１リブ６１及び各第３リブ６３を通じて第１溶着ライン部２１に伝達されるため、溶着ライン面２１ａ，３１ａ同士が好適に圧接される。

次に、前後方向Ｌに沿って、すなわち各溶着ライン面２１ａ，３１ａに沿って可動治具１２０を振動させることで、第１溶着ライン面２１ａと第２溶着ライン面３１ａとの間に摩擦熱を発生させる。この摩擦熱によって、第１溶着ライン面２１ａと第２溶着ライン面３１ａとが溶着されることで第１部品２０と第２部品３０とが一体化される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）筒形突出部２３における第１溶着ライン部２１とは反対側には、第１溶着ライン部２１に沿う平面部２４が設けられている。

こうした構成によれば、いずれも樹脂製の第１部品２０及び第２部品３０を互いに振動溶着する際、筒形突出部２３の第１溶着ライン部２１とは反対側に設けられた平面部２４を振動溶着装置１００の可動治具１２０で押さえて加圧することが可能となる。このため、第１溶着ライン部２１及び第２溶着ライン部３１同士が溶着された溶着部５０のうち、対向方向において筒形突出部２３と並ぶ部分５１の溶着性が向上し、当該部分５１の接合強度を向上させることができる。したがって、部品２０，３０同士の接合強度を向上させることができる。

（２）第１部品２０の外面には、筒形突出部２３と第１溶着ライン部２１とを連結する第１リブ６１が設けられている。
こうした構成によれば、第１部品２０及び第２部品３０を互いに振動溶着する際、可動治具１２０を介して筒形突出部２３の平面部２４を加圧すると、平面部２４に印加される圧力が、第１リブ６１を介して第１溶着ライン部２１に伝達される。このため、第１溶着ライン部２１及び第２溶着ライン部３１同士が溶着された溶着部５０のうち、対向方向において筒形突出部２３と並ぶ部分５１の溶着性が更に向上し、当該部分５１の接合強度を更に向上させることができる。したがって、部品２０，３０同士の接合強度を更に向上させることができる。

（３）第１部品２０の外面には、筒形突出部２３の両側から互いに逆方向に向かって平面部２４に沿って延びる一対の第２リブ６２と、第１リブ６１に沿って延びるとともに一対の第２リブ６２と第１溶着ライン部２１とを連結する一対の第３リブ６３とが設けられている。

こうした構成によれば、第１部品２０及び第２部品３０を互いに振動溶着する際、可動治具１２０を介して筒形突出部２３の平面部２４を加圧すると、平面部２４に印加される圧力が、第１リブ６１を介して第１溶着ライン部２１に伝達される。また、当該圧力が、一対の第２リブ６２及び一対の第３リブ６３を介して第１溶着ライン部２１に伝達される。このため、平面部２４に印加される圧力が分散されることにより、筒形突出部２３の変形を抑制することができる。

また、上記構成によれば、筒形突出部２３の平面部２４に加えて、一対の第２リブ６２についても可動治具１２０で押さえて加圧することが可能となる。このため、第１溶着ライン部２１及び第２溶着ライン部３１同士が溶着された溶着部５０のうち、対向方向において筒形突出部２３と並ぶ部分５１の溶着性がより一層向上し、当該部分５１の接合強度をより一層向上させることができる。したがって、部品２０，３０同士の接合強度を一層向上させることができる。

（４）吸気装置は、吸気マニホールド１０である。
こうした構成によれば、ボス部などの筒形突出部２３が外面に設けられている吸気マニホールド１０において、部品２０，３０同士の接合強度を向上させることができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・本実施形態では４気筒の水平対向内燃機関に用いられる吸気マニホールド１０について例示したが、例えば６気筒の水平対向内燃機関に用いられる吸気マニホールドに対して本発明を適用することもできる。この場合、サージタンクの幅方向Ｗの両側面に、それぞれ３つの分岐管が前後に並んで突設される。

・補強リブ６０は、筒形突出部２３の先端と同一位置まで突出していなくてもよい。すなわち、補強リブ６０は、上下方向において溶着部５０と重なる部分のみに設定されていてもよい。

・各第２リブ６２及び各第３リブ６３を省略することもできる。すなわち、第１リブ６１のみが設けられていてもよい。
・本実施形態では第１リブ６１を一つとしたが、第１リブ６１は一つには限定されず、例えば２つの第１リブ６１を前後に間隔をおいて設けてもよい。この場合、平面部２４に印加される圧力が分散されることにより、筒形突出部２３の変形を抑制することができる。

・第１リブ６１は、上下方向に沿って延びるものに限定されず、上下方向に対して傾斜して延びるものであってもよい。
・第１リブ６１を省略することもできる。

・本発明に係る内燃機関の吸気装置は、水平対向内燃機関に用いられる吸気マニホールドに限定されず、直列型の内燃機関やＶ型の内燃機関に用いられる吸気マニホールドに対して本発明を適用することもできる。

・本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気マニホールドに限定されず、例えば、エアクリーナのハウジングや、吸気ダクトなどに適用することもできる。

１０…吸気マニホールド、２０…第１部品、２１…第１溶着ライン部、２１ａ…第１溶着ライン面、２１ｂ…加圧面、２２…規制リブ、２３…筒形突出部、２４…平面部、３０…第２部品、３１…第２溶着ライン部、３１ａ…第２溶着ライン面、４０…第３部品、５０…溶着部、５１…部分、６０…補強リブ、６１…第１リブ、６２…第２リブ、６３…第３リブ、６４…対向部、７０…サージタンク、７０Ａ…サージタンクの上側部分、７０Ｂ…サージタンクの下側部分、７１…吸気導入口、８０…分岐管、８０Ａ…分岐管の上側部分、８０Ｂ…分岐管の下側部分、８１…分岐管端部、９０…フランジ部、１００…振動溶着装置、１１０…固定治具、１２０…可動治具、１２０ａ…加圧部。

Claims (4)

1. いずれも樹脂製の第１部品及び第２部品が互いに振動溶着されることで形成された内燃機関の吸気装置において、
   前記第１部品には、第１溶着ライン部が設けられており、
   前記第２部品には、前記第１溶着ライン部に沿って延びるとともに前記第１溶着ライン部に溶着された第２溶着ライン部が設けられており、
   前記第１部品の外面には、筒形突出部が設けられており、
   前記第１溶着ライン部と前記第２溶着ライン部との対向する方向を対向方向とするとき、
   前記第１溶着ライン部と前記筒形突出部とは、前記対向方向において並んでおり、
   前記筒形突出部は、前記対向方向に交差する方向に延在する軸線を有しており、
   前記筒形突出部における前記第１溶着ライン部とは反対側には、前記第１溶着ライン部に沿う平面部が設けられており、
   前記平面部は、前記対向方向において前記軸線と重なる位置に設けられている、
   内燃機関の吸気装置。
2. 前記第１部品の外面には、前記筒形突出部と前記第１溶着ライン部とを連結するリブが設けられている、
   請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記リブを第１リブとするとき、
   前記第１部品の外面には、前記筒形突出部の両側から互いに逆方向に向かって前記平面部に沿って延びる一対の第２リブと、前記第１リブに沿って延びるとともに一対の前記第２リブと前記第１溶着ライン部とを連結する一対の第３リブと、が設けられている、
   請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記吸気装置は、吸気マニホールドである、
   請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気装置。

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