JPH0367056A - 合成樹脂製マニホルドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車のエンジン本体を構成するインテー
クマニホルド及びエフジ−ストマニホルドに係り、特に
、分割成形した部品を組み立てたインサート部材により
インサート成形してなる合成樹脂製マニホルドとその製
造方法に関する。

（従来の技術〉 自動車のエンジン本体は多数の部品によって構成されて
いるが、その中でもマニホルドは重要な役割を持ってい
る。マニホルドにはインテークマニホルド（吸気マニホ
ルド）とエフジ−ストマニホルド（排気マニホルド）が
ある。インテークマニホルドは気化器でガス状になった
空気とガソリンの混合ガスを各シリンダに供給する分岐
管であり、エフジ−ストマニホルドは燃焼したガスをシ
リンダヘッドの排気口から排気管に供給する分岐管であ
るが、特にインテークマニホルドは高い性能が求められ
る。

インテークマニホルドは混合ガスを均一に分散させ、各
種のストレスに耐えなければならない。即ち、エンジン
冷却装置におけるクーラントが１０５ｋＮ／ｍ３の圧力
下において１１０℃に力ａ熱され、インテークマニホル
ドを通過する混合ガスが圧力　０．６６〜Ｉ　Ｂａｒ、
温度は還流温度となる。インテークマニホルドの材料は
、このような雰囲気の中に５００時間おかれても強度等
の特性を少なくとも７０％保持しなければならないとさ
れている。

また、インテークマニホルドはボルトによってシリンダ
に締め付けられるから、充分な圧縮応力を有し、その境
界面からの混合ガスの漏れを絶対に防止しなければなら
ず、そのために接合面は充分に平滑であることが求めら
れる。さらに、高温における常時加わる荷重に対する耐
クリープ性、エンジンの運転に対する耐疲労性、荷重下
の温度変化に対する耐熱応力性等のほが、スパナ、レン
チ等の落下に対する耐衝撃性が要求される。

インテークマニホルドは、上記のような負荷応力に対処
するために、従来は一般にアルミダイキャストにより製
造されている。アルミニウｌ＼製インテークマニホルド
は使用中に生じる上記のような激しいクリープ及び疲労
応力に耐えるものの、材料及び製造方法による次のよう
な問題があった。

即ち、燃費向上のために自動車部品の軽量化が図られて
いるなかで、アルミニウムは密度が１．３７と重く、重
量の点で問題がある。また、燃費向上の対策とともに、
エンジンの高性能化、即ち、低騒音、低振動化が求めら
れているが、アルミニウム製であるために振動が大きく
、音伝導率が高く、騒音低減には充分満足できるもので
はなかった。ｔ、ｆ、２、ダイキャスト法で製造される
ので、形状が正確で、寸法精度のよいものが得られるも
のの、パリ取りや穴加工等の二次加工が必要となりコス
トアップの要因となっていた。また、インテークマニホ
ルドは混合ガスを均一に分散させることが必要であり、
そのためには、内面は平滑面であることが望ましいが、
ダイキャスト製品であるために内面が粗く、流動抵抗が
大きくなるとともに、さらに、デザインの自由度が小さ
いという問題がある。

一方、近年、自動車部品では外板パネルや足回り部品か
ら、さらに、エンジン部品まで樹脂化が進められている
。これは、コスト低減、大量生産化と一体成形による工
数低減といった経済的な面とともに、軽量化、機能化を
図るためである。

エンジン部品としてのき或樹脂製インテークマニホルド
はフォード自動車、ビーティーアールパーマリアールビ
ー社（ＢＴＲＰｅｒｎ＋ａｌｉ　ＲＰ　Ｌｔｄ、）、フ
ァイバーグラス社（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ　Ｌｔｄ、）
によって最初に製造されている。

このマニホルドは、まず、金型内に中子を入れ、通常の
方法でき或樹脂を射出成形し、成形が終了し材料が硬化
した後、取り出した成形品を中子を入れたまま加熱オイ
ルバスの中に入れて金属を溶融し、必要な中空を残すよ
うにしたものである。

これが溶融金属中子による製造方法であり、基本的には
従来のダイキャスト法と同様である。

中子の材料は４５％の錫を含む錫／ビスマス合金からな
る低融点合金が用いられ、トランスファー金型によって
成形される。材料はアクリル熟可塑性添加剤を含有した
ポリプロピレンマレエート樹脂をベースにしている。こ
の材料はＸ５２と呼ばれ、優れた熱安定性、熱伝導性、
高い機械的強度を持ち、含水及び炭化水素の環境に長時
間浸漬しても充分耐え、トランスファー成形に適してい
るといわれている。

このようにして製造された合成樹脂製インテークマニホ
ルドはアルミニウｌ＼製品よりも２５％の軽量化と、コ
ストダウンを達成した。

さらに、合成樹脂製インテークマニホルドとしてはナイ
ロンマニホルドが知られている。材料としてはガラス繊
維強化のナイロン６６が使用され、製造方法はインサー
ト成形法であり、マニホルドを混合ガス通路の方向と平
行な面で２つ割にした形状のものを成形し、これを突き
きわせで製造するものである。

第５図〜第７図は上記インサート成形法を示す説明図で
ある。この方法は、まず、２つ割りの部品１０．１１を
射出成形法により成形し、これを突き合わせて完成品の
金型内にインサートとして挿入する。接合部分１３を密
閉するために接合用の材料１５を用いて第２回の射出を
行い、接合部分１３を盛り上がらせることによって一体
に成形するものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記合成樹脂製インテークマニホルドにあっては、軽量
化、低騒音化、コスダウンのような樹脂化による利点は
あるものの、形状及び製造方法において次のような問題
があった。

第１に、溶融金属中子による製造方法において、大型成
形品ではそれだけ中子の重量が大きくなり、合成樹脂を
変形させたり、重すぎて金型内へのセットがし難いとい
う問題がある。また、中空構造にするには中子を溶融し
なければならないが、大型成形品では溶融に時間がかか
りすぎるという問題がある。さらに、溶融金属中子によ
る製造方法は基本的にはダイキャスト法と同じであるか
ら、デザインの自由度が小さくインテークマニホルドと
しての形状が制限されるという問題がある。

第２に、２つ割り部品のインサート成形法では中子の問
題は解決できるものの、接合部分の接着強度の信頼性に
問題がある。また、複雑な大型成形品においては２つ割
り部品の成形が困難であるという問題がある。

この発明は上記のような従来技術の有する問題点に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、樹脂化に
よる高性能化（低騒音化、低振動化、軽量化）の利点を
生かしながら、製造が簡単で大量生産可能な合成樹脂製
マニホルドを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を解決するべく、本願発明の第１請求項による
合成樹脂製マニホルドは、分割成形したガス吸入部と、
デリバリパイプ部と、シリンダヘッド接合部とからなる
内部構造体の表面に被覆層を設けたことを特徴とするも
のである。

第２請求項による合成樹脂製マニホルドの製造方法は、
ガス吸入部と、デリバリパイプ部と、シリンダヘッド接
合部とを各別に成形し、次いで、前記各部品を組み合わ
せてインサート部材となし、前記インサート部材を射出
成形機の金型内にセットした後、インサート成形により
表面に被覆層を設けて一体に成形することを特徴とする
ものである。

（作　用） 分割成形された３つの部品は単に嵌合させるだけで組み
立てることができ、また、内部構造体と被覆層の２重構
造であるから、充分な剛性を有し、肉厚の調整が容易で
ある。

また、インサート部材となる３つの分割成形品からなる
内部構造体は中空構造体であるから、軽量であって金型
内に容易にセットすることができ、作業性が良い。

（実施例） 次に、この発明を第１図ないし第４図に示す実施例に基
づき詳細に説明する。

第１図はインテークマニホルドの一例を示す斜視図、第
２図は分割方法を示す説明用側面図、第３図は内部構造
体を構成する分割部品を示す説明用斜視図、第４図は要
部断面図である。

まず、この発明に係るインテークマニホルドの構造につ
いて説明すると、インテークマニホルド２０はガス吸入
部２１と、デリバリバイブ部２３と、シリンダヘッド接
合部２５とからなる内部構造体２４と表面層を形成する
被覆層３０とからなる。

デリバリバイブ部２３の両端がガス吸入部２１の側面と
、シリンダヘッド接合部２５にそれぞれ嵌合し、被覆層
３０により各嵌合部をシールし１強度を保持している。

前記ガス吸入部２１は有底の筒状体に形成され、一端を
開口させて気化器接合口２７とし、外面には補強用リブ
２９とニップルボス部３１．３２が設けられている。ま
た、デリバリパイプ部２３は略Ｕ字状に湾曲し、４本の
パイプは独立しており、外面にはニップルボス部３３．
３５が設けられている。さらに、シリンダヘッド接合部
２５の接合面３７はシリンダヘッドと密着して接合し、
混合ガスの漏れを防止するために平滑面に形成され、周
縁にはボルト穴４１が穿設されている。

第２図及び第３図によりさらに詳述する。

インテークマニホルド２０は、まず、ガス吸入部２１と
、デリバリバイブ部２３と、シリンダヘッド接合部２５
の３つの部品を組み合わせてなる内部構造体２４と、前
記内部構造体２４の各接１部のシールと構造体としての
剛性を持たせるために設けた被覆層３０とから構成され
ている。

まず、内部構造体２４を構成するガス吸入部２１につい
て説明する。

前記ガス吸入部２１は一端を開口させ、他端を閉じた有
底の略五角形中空構造体４３であって、開口部には取付
用フランジ４４を設けて気化器接合口２７とし、前記取
付用フランジ４４にはボルト挿通孔４７が穿設されてい
る。また、略五角形中空構造体４３の側面には４つのデ
リバリ孔４５が設けられ、前記デリバリ孔４５の周縁に
は内面が先端外側に傾斜した嵌合用突部４８が突設され
ている。

前記ガス吸入部２１を形成する材料としては、エンジニ
アリングプラスチックや繊維強化プラスチック（Ｆ　Ｒ
Ｐ　）が使用される。

エンジニアリングプラスチックとしてはナイロン、ポリ
カーボネート（ｐｃ）、ポリフェニレンオキサイド（Ｐ
ＰＯ）、ポリオキシメチレン（１０Ｍ）、ポリブチレン
テレフタレート（ＰＢＴ）。

ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテ
ルケトン（ＰＥＥＩＯ、ポリフェニレンサルファイド（
ｐｐｓ）、ポリイミド（ＰＩ）等を使用することができ
る。

″ｉ、ｆＳ、ｉｍ維強化プラスチックのマトリックス樹
脂には耐熱エポキシ、ポリアミノビスマレイミド（ＰＡ
ＢＭ）、ポリイミド、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等があり、また
、強化繊維にはガラス繊維（ＧＥ）、炭素繊維（ＣＦ）
、アルミナ繊維、炭化ケイ素ウィスカ、チタン酸カリウ
ィスカ等があり、これらを組み合わせて使用することが
できる。一般には、熱硬化性としてはガラス繊維強化ポ
リエステル樹脂が使用され、熱可塑性としてはガラス繊
維強化ナイロン樹脂が使用される。

また、前記ガス吸入部２１の成形法はブロー成形法が好
ましい。前記材料を用いたブロー成形法によれば高い耐
熱性や機械的強度、高い剛性、優れた寸法精度など、高
性能の製品が得られる。

次に、内部構造体２４を構成するデリバリパイプ部２３
は、全体が略Ｕ字状に湾曲して形成されており、独立し
た４本のパイプの貫通孔はそれぞれガス吸入部２１の嵌
合口４９がらシリンダヘッド接き部２５の嵌合口５１に
向かって次第に大きく形成されている。

前記デリバリパイプ部２３を形成する材料としては、前
記ガス吸入部２１に用いた材料と同一の材料を用いるこ
とができる。

成形法は従来公知の溶融金属、または結晶ソルト等の中
子を用いる製造方法、あるいはブロー成形法等により成
形することができる。ブロー成形法は成形の容易性から
三次元ブロー成形法によって成形するのが好ましい。

また、内部構造体２４を構成するシリンダへラド接片部
２５は固定板５３にシリンダ接き口５５を穿設し、前記
シリンダ接き口５５の周縁に内面が先端外側に傾斜した
嵌合用突部５７を突設し、さらに、固定板５３の適所に
ボルト挿通孔５９を穿設することによって構成されてい
る。

前記嵌合用突部５７が前記デリバリパイプ部２３の嵌合
口５１に嵌合することによって組み立てられる。

シリンダヘッド接合部２５を成形する材料はエンジンヘ
ッドに固定するためのボルトによる締め付はトルクに耐
え、荷重下による温度変化、特にマニホルド内の温度変
化による熟応力に耐えるものでなければならい。このよ
うな材料としては前記ガス吸入部２１およびデリバリパ
イプ部２３を成形する材料と同一の材料を用いることが
できるが、ガラス繊維強化ポリエステル樹脂が好ましい
。

成形法としては、通常の樹脂成形品と同様に、射出成形
またはトランスファー成形によって成形すればよい。

次に、表面層を形成する被覆層３０は、上記構成に係る
ガス吸入部２１の嵌合用突部４８をデリバリパイプ部２
３の嵌き口４９に嵌合させ、また、シリンダヘッド接合
部２５の嵌合用突部５７をデリバリパイプ部２３の嵌合
口５１に嵌合させて組み立て、これをインサート部材と
して金型内にセットし、射出成形によって形成される。

上記実施例における第３図及び第４図では外面に突設す
る固定用のニップルボス部、ボルト穴等については説明
の簡略化のために省略したが、当然、適宜の箇所に設け
られるものである。

また、インテークマニホルド２０の形状、構造は上記実
施例に限定されるものではなく、適宜変形、変更が可能
である。

また、ガス吸入部２１．デリバリバイブ部２３、及びシ
リンダヘッド接き部２５の嵌合構造についてはこの発明
の要旨を変更しない限り適宜の嵌合構造に変更できるこ
とは当然である。

次に、上記構成に係るインテークマニホルド２０の製造
方法について説明する。

まず、予め、インテークマニホルド２０を３つの部品、
即ち、ガス吸入部２１と、デリバリパイプ部２３と、シ
リンダヘッド接合部２５に分割成形する。前記部品の成
形法は特に限定されないが、ガス吸入部２１とデリバリ
パイプ部２３はブロー成形法によって成形し、シリンダ
ヘッド接合部２５は射出成形またはトランスファー成形
によって成形するのが好ましい。

次いで、このようにして成形した前記３つの部品を内部
構造体２４として組み立ててインサート部材とする。組
み立ての際には変形を防止するために各嵌合部を瞬間接
着剤で接着しておくことが好ましい。また、内部構造体
２４はそのまま金型内にセットしてもよいが、射出圧に
よる変形を防止するために予め剛性を保持させておくこ
とが好ましい。例えば、インサート部材２６を窒素ガス
で凍結して剛性を保持させるとか、中空部に水を入れて
凍らせることにより剛性を保持させる方法等を取ること
ができる。

最後に、前記内部構造体２４をインサート部材として射
出成形機の金型内にセットし、射出成形することにより
被覆層３０を形成すればよい。

射出成形は通常のインサート成形と同様に、インサート
部材を金型内に浮かせるためのサポートピンを適宜設け
て置けばよい。、 尚、上記実施例ではインテークマニホルドについて説明
したが、前記構造及び製造方法はエフジ−ストマニホル
ドにも当然適用することができる。

以上本実地例によると以下のような効果を奏することが
できる。

まず、燃費向上のために軽量化が図られている自動車部
品の中で、アルミニウム製インテークマニホルドは重量
の点で問題があったが、この実施例では平均密度が１．
１　となり、薄肉化により重量を約４０％低減すること
ができた。

また、合成樹脂製であるために、アルミニウム製インテ
ークマニホルドに比し制振性が大きく、低騒音が可能と
なった。

また、パリ取りや穴加工等の２次加工が不要となり、イ
ンサート部材は中空構造体であるから可溶中子をインサ
ート成形後溶融除去する手間がかからないとともに、分
割成形品を組み立ててインサート成形するのでデザイン
の自由度が大きくなった。

さらに、内部構造体を３つの部品に分割成形し、これを
インサート成形により被覆層を形成するので、従来のき
成樹脂製マニホルドに比し製造方法が容易であるととも
に、充分な強度を有することができる。

〈発明の効果） 以上詳述したように、この発明によれば次のような効果
を奏することができる。

この発明に係るインテークマニホルドは分割成形した３
つの部品を中空構造の内部構造体として組み立て、これ
をインサート部材とするので金型内へのセットが容易で
あるとともに、中子が不要である。また、前記構成によ
り、デザインの自由度が大きくマニホルドの形状は制限
されない。

また、外面全体に被覆層を設ける２重構造であるから、
嵌合部を完全にシールできるとともに、充分な剛性を保
持することができる。

また、各部品はそれぞれ使用条件に合った材料を使用す
ることができ、当然、合成樹脂製マニホルドとして樹脂
化による高性能化を図ることができる。

この発明の製造方法は分割成形した部品を組み立ててイ
ンサート成形するので、どんな形状や構造のものでも製
造することができ、製造が簡単で大量生産が可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実地例を示し、第１図は
インテークマニホルドの一例を示す斜視図、第２図は分
割方法を示す説明用側面図、第３図は分割部品を示す説
明用斜視図、第４図は要部断面図、第５図以下は従来の
インサート成形法の一例を示し、第５図は２分割した部
品の斜視図、第６図は製品の斜視図、第７図は要部横断
面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分割成形したガス吸入部と、デリバリパイプ部と
   、シリンダヘッド接合部とからなる内部構造体の表面に
   被覆層を設けたことを特徴とする合成樹脂製マニホルド
   。
2. （２）ガス吸入部と、デリバリパイプ部と、シリンダヘ
   ッド接合部とを各別に成形し、次いで、前記各部品を組
   み合わせてインサート部材となし、前記インサート部材
   を射出成形機の金型内にセットした後、インサート成形
   により表面に被覆層を設けて一体に成形することを特徴
   とする合成樹脂製マニホルドの製造方法。