JP5839842B2 - 樹脂製インテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、主としてエンジンのシリンダヘッドに締結固定される樹脂製のインテークマニホールドにかかわり、特に、エンジン側と締結するフランジ部分に形成された、結合箇所（取付用貫通孔）がブランチ管やブランチ管同士を連結する連結リブで覆われて隠れてしまう場合にも、結合箇所に対して、締結工具をアプローチさせることのできる樹脂製インテークマニホールドに関する。

自動車における内燃機関では、シリンダ内にガソリンと空気の混合気体を送り込み、燃焼させた後、排気する。そのため、混合気体や排気を流すための配管が必要となる。そして、車両の小型化を行う上で、これらの配管は複雑に取り回される。したがって、エンジン側へこれらの配管を連結しようとすると、締結部分が配管などによって覆われ、締結工具が届かない場合が生じる。そこで、これら配管の取り回し具合は、エンジンとの締結場所および締結工具の接近を考慮した上で決められる。

例えば、特許文献１では、複数の吸気管がある場合に、２本のパイプの間に締結手段を挿入できるだけのスペースが形成できるように、複数のパイプの配置を規定する。また、特許文献２は、エアクリーナケースから延設されたマニホールドパイプ同士の間にあるエアクリーナを一部えぐった形状とし、エンジンとの取付フランジに締結用の操作工具が届くようにしたものである。

特開２００９−０４１３９０号公報 特開平１１−０６２７３８号公報

従来は、インテークマニホールドも、金属や樹脂といった素材を組み合わせて形成されていた。しかし、上記の特許文献１を含めて、近年では耐高熱性を有する樹脂部材による複数の部品を溶着などの手段で接合し、形成される場合が多くなってきつつある。

このような樹脂製のインテークマニホールドは、金属製のインテークマニホールドと比較して、成形が容易である一方、強度が低下するといった欠点もある。しかし、強度が低いという問題は、インテークマニホールド全体を一体に形成し、各部に補強用のリブや連結リブを形成させることで実質上問題のないようにすることができる。特に、一定長を有し、屈曲させたブランチ管については、ブランチ管同士を連結リブで繋ぎ、一体構造とすることで、振動などに対する強度は、実用上なんら問題はないレベルまで高めることができる。

しかし、連結リブはブランチ管同士の間の空間を埋めるように形成されるので、シリンダヘッドに取り付ける際に、結合箇所（締結用の孔）に対して締結工具を接近させることができない、若しくは、結合箇所自体が、ブランチ管や連結リブで隠れてしまうといった問題が生じた。

このような問題に対しては、特許文献１は、なんらの対策も行われておらず、樹脂による吸気管同士の間は相変わらず隙間を空けている。すなわち、特許文献１のような形態では、樹脂製のパイプ毎の剛性を保つことが容易でないという課題がある。

また、特許文献２では、締結部分には、エアクリーナケースといった、構成要素の形状を変形することで、対応しようとしている。しかし、これでは、設計の自由度が低下してしまう。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたもので、剛性を保持したまま、シリンダヘッド等のエンジン側への取り付けを可能にする樹脂製のインテークマニホールドを提供するものである。

より具体的に本発明の樹脂製インテークマニホールドは、
エンジン側と結合される樹脂製のインテークマニホールドであって、
前記エンジン側シリンダヘッドと締結するための複数の結合箇所を有するフランジ部と、
前記フランジ部から延設され、一方向に屈曲された複数のブランチ管と、
前記ブランチ管同士を連結し、前記フランジ部取付側から見た時に前記結合箇所の少なくとも１つを覆う連結リブと、
前記連結リブで覆われた前記結合箇所と対向する前記連結リブの箇所に形成した開口部と、
前記開口部の中心軸に向かって前記連結リブを凹ませることで突設されたガイド突起部が形成され、前記ガイド突起部は、ドレイン孔を有することを特徴とする。

また、本発明の樹脂製インテークマニホールドは、複数の樹脂製部材を溶着することで形成され、さらに、ガイド突起部は、前記複数の樹脂製部材の溶着箇所から前記開口部の中心軸に向かって突設されていることを特徴とする。

本発明の樹脂製インテークマニホールドは、吸気が通るブランチ管同士を連結する連結リブに、エンジン側に締結する締結孔などからなる結合箇所まで締結工具が接近できるように開口部を設け、その開口部の周囲には、開口部の中心軸に向けて突設されたガイド突起部を形成したので、フランジ部に形成した結合箇所が、連結リブなどで隠れてしまっても、インテークマニホールドをエンジン側に締結することができる。

また、開口部の周囲には開口部の中心軸に向かって突設されたガイド突起部が形成されるので、もし、開口部の奥の結合箇所を目視できなくても、締結工具の先をガイド突起部に沿わせて挿入することで、結合箇所に対する操作を行うことができる。

また、このガイド突起部は、連結リブに対するリブとみなせる位置に形成されるので、締結工具を挿入するための開口部を形成しても、全体の強度が低下することがないという効果を奏する。

また、本発明の樹脂製インテークマニホールドは複数の樹脂製部材を溶着することで形成され、ガイド突起部はその溶着箇所から形成されるため、それぞれの樹脂製部材の溶着部分を補強するという効果を奏する。

本発明の樹脂製インテークマニホールドの溶接前の状態を示す図である。 本発明の樹脂製インテークマニホールドのアッパー部材をフランジ部側から見た図である。 本発明の樹脂製インテークマニホールドを下方から見た図である。 本発明の樹脂製インテークマニホールドの開口部周辺の断面を示す図である。 アッパー部材とロア部材の溶着部とガイド突起部との関係を示す図である。 横向き連結リブとガイド突起部との関係を示す断面図である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、以下は本発明の実施形態の一例であり、本発明の趣旨の範囲内で、変更することが可能である。

図１に本発明の樹脂製インテークマニホールドの図を示す。本発明の樹脂製インテークマニホールド１は、樹脂製のアッパー部材２とロア部材３から構成されている。両部材は、突き合わされ、超音波溶着といった方法で、接合され、一体の樹脂製インテークマニホールド１となる。本発明の樹脂製インテークマニホールド１は、スロットルボディが接続されるサージタンク４とサージタンク４下方から延設された複数のブランチ管５、６、７と、ブランチ管の先端の開口をエンジンのシリンダヘッドに接続するためのフランジ部８を含む。

なお、ここではブランチ管は３本あるとして説明を続けるが、ブランチ管の本数は３本に限定されるものではない。また、ブランチ管を含め、以下の説明で同じ名称の部材が複数個ある場合は、「等」を付けて示す。例えば、３本あるブランチ管をまとめて呼ぶ場合は「ブランチ管５等」のごとくである。

また、ブランチ管はアッパー部材２とロア部材３に分割されているので、アッパー部材２側を指す場合は、「ｕ」をつけ、ロア部材３側を指す場合は「ｄ」を付ける。具体的には、アッパー部材２側のブランチ管６は「ブランチ管６ｕ」であり、ロア部材３側のブランチ管７は「ブランチ管７ｄ」等である。もちろん、アッパー部材２およびロア部材３が溶着されてブランチ管となる。

サージタンク４は、エンジンの各気筒に吸気を送る際の脈動を緩和するための空間であり、上下に開口が設けられている。サージタンク４の上側の開口（以下「上部開口４ａ」と呼ぶ。）には、スロットルボディ（図示せず）が接続される。また、下側は、サージタンク４の下方にサージタンク４の底部４ｂが形成され、そこからエンジン側に各ブランチ管の延び出し口５ａ、６ａ、７ａが形成されている。

なお、本明細書中では、説明のために、図１に示すように、フランジ部８の方向を「エンジン側」と呼び、反対側を「サージタンク側」と呼ぶ。また、サージタンク４の上部開口４ａ方向を上方向と呼び、底部４ｂ側を下方向と呼ぶ。

サージタンク４の下側の開口は、このブランチ管５等の延び出し口５ａ等である。なお、延び出し口も、３本まとめて示す場合は、「延び出し口５ａ等」と示す。また、サージタンク４には、吸気中にブローバイガスやその他の添加物を混入させるための、二次添加ガス注入口４ｅ、４ｆ、４ｇが複数設けられている。

ブランチ管５等は、サージタンク４の底部４ｂからエンジン側に開口する延び出し口５ａ等から延設されている。ブランチ管５等は、サージタンク４の底部４ｂから、サージタンク４の上部開口４ａ近くまで立ち上がり、さらに吸気ポートが形成されたシリンダヘッドの面（「シリンダヘッドの吸気ポート面」もしくは単に「吸気ポート面」と呼ぶ。）に密着出来る角度に屈曲する。ブランチ管５等には、屈曲した先に設けられる開口端にシリンダヘッドの吸気ポート面と密着固定されるフランジ部８を有している。

また、ブランチ管５等は、サージタンク４の底部４ｂからは複数本形成されている。必ずしもエンジン側の気筒数と同じ数でなくてもよい。そして、ブランチ管５等の間は、ブランチ管連結リブ１０、１２で覆われている。樹脂製のブランチ管５等の間をブランチ管連結リブ１０等で連結することで、樹脂製インテークマニホールド１としての剛性が高くなるからである。なお、ブランチ管連結リブもアッパー部材２およびロア部材３の両方の部材に形成されている。なお、アッパー部材２のブランチ管連結リブ１２ｕは、図１の角度では隠れていて見えない。

また、連結リブは、ブランチ管５等同士の間だけでなく、ブランチ管５等とサージタンク４の間にも形成される。これらは、縦向き連結リブ１４、横向き連結リブ１３があり、サージタンク４とブランチ管５との間にかかる様々な方向からの力に対する剛性を確保する。また、それぞれの連結リブには、補強リブ１３ａ乃至１３ｃ、１４ａ、１４ｂも形成されている。

このように本発明の樹脂製インテークマニホールド１は樹脂製であっても、連結リブと補強リブを各所に設けることで、始動中は常に振動に曝される樹脂製インテークマニホールド１の剛性を保持している。しかし、このように多くの連結リブを設けているため、ブランチ管５等同士の間に空間がない。

図２は、図１のアッパー部材２をエンジン側から見た図である。エンジン側からはシリンダヘッドと接合するフランジ部８が最も手前に見える。フランジ部８の後方には、フランジ部８に続くブランチ管５等が配されている。なお、ロア部材３は接合前であるので、アッパー部材２に設けられたブランチ管５等（５ｕ〜７ｕ）だけが見えている。その後方には、サージタンク４の上部開口４ａがわずかに見える。この図ではサージタンク４の上部開口４ａに接続されるスロットルボディは省略されている。

フランジ部８側の接続面８ｆには、ブランチ管５等の開口端５ｐ、６ｐ、７ｐが開口している。開口端５ｐ等の上部には、燃料噴射インジェクタの取付孔１５、１６、１７が形成されている。フューエルデリバリシステムに接続された燃料噴射インジェクタはフランジ部８のサージタンク４側からこの取付孔１５等に装着される。フランジ部８の開口端５ｐ等の周囲には気密性を向上させるためのガスケト取付溝５ｇ、６ｇ、７ｇが形成されている。

フランジ部８には、フランジ部８を吸気ポート面に接続するための結合箇所２０、２１、２２、２３が形成される。結合箇所２０等は、特に限定されないが、例えば、ボルト締結用の取付孔が好適に用いられる。すなわち、この結合箇所２０等から締結用ボルトを挿入し、吸気ポート面側のボルト孔に螺着する。若しくは、吸気ポート面側からスタッドボルトを立て、スタットボルトに結合箇所を貫通させサージタンク４側からナットで締結する。

以上のようにして、樹脂製インテークマニホールド１自体をシリンダヘッドに締結させる。いずれにしても、締結のための工具はサージタンク４側からアプローチさせて操作を行わなければならない。エンジン側からはエンジン自体が邪魔になり、工具を近づけることができないからである。

ところで、シリンダヘッドに密着させるために、フランジ部８に設けられる結合箇所２０等の位置は、上下左右に対してできるだけ均等な位置が望ましい。締結力に弱い部分ができると、振動などによって経年的に隙間が生まれるおそれがあるからである。一方、結合箇所２０等の数はできるだけ少ないことが、エンジンユニット全体の軽量化および組立の工数削減に繋がり好ましい。

図２では、シリンダヘッド側から見て、左右両側の上下にそれぞれ２箇所、全部で４箇所の結合箇所２０等を設けている。もちろん、結合箇所２０等の配置場所はこれに限定されるものではない。しかし、どのように結合箇所２０等を配置しても、少なくとも１箇所は、サージタンク側から見えない結合箇所ができる場合がある。このような結合箇所ができると、もはやサージタンク４側から締結用の治具をアプローチさせることができない。この結合箇所はここでは、符号２３の結合箇所である。このようにサージタンク４側からは隠れて見えなくなる結合箇所を、「隠れ結合箇所」と呼ぶ。本実施形態では隠れ結合箇所２３である。

ブランチ管５等が金属製であったり、また、あまりブランチ管５等の剛性を考慮する必要のない場合は、従来技術のようにブランチ管５等の間に空間を作り、サージタンク４側から締結工具を接近させることができる。しかし、本発明の樹脂製インテークマニホールド１のように、剛性を確保するために、多くの連結リブを設けると、それは容易ではない。

そこで、本発明では、ブランチ管連結リブ１０等に、締結用工具を隠れ結合箇所２３にアプローチさせるための開口部２５を設ける。より具体的には、フランジ部８の結合箇所２０等のうち、サージタンク４側から隠れて見えなくなる隠れ結合箇所２３をブランチ管連結リブ１０等の１つに対向する位置に配置させ、ブランチ管連結リブ１０等に開口部２５を設ける。

次に図１を再び参照して、より詳細に説明する。アッパー部材２で、ブランチ管連結リブ１０ｕ上の隠れ結合箇所２３に対向する位置に締結工具を挿入するための開口部２５ｕを形成する。さらに、ロア部材３側にも、開口部２５ｕに対向する開口部２５ｄを形成する。アッパー部材２とロア部材３が突き合わされ溶着されると、ブランチ管連結リブ１０を貫通する開口部２５が形成される。

また、ロア部材３の開口部２５ｄの周囲には開口部２５ｕおよび２５ｄの中心軸２５ｃに向かって突出するガイド突起部２６を延設させる。このガイド突起部２６の形状の理解を助けるために、さらに図３を参照する。図３は、樹脂製インテークマニホールド１を下方から見た図である。フランジ部８の隠れ結合箇所２３に対向するブランチ管連結リブ１０に締結工具挿入用の開口部２５が設けられている。そして、その開口部２５の中心軸２５ｃに向かってガイド突起部２６が形成されている。

図３に加えて図１のロア部材３の図を適宜参照するものとして、ガイド突起部２６は、ロア部材３の開口部２５ｄの上部のブランチ管連結リブ１０ｄが、押し出された形状で形成されている。すなわち、ガイド突起部２６が形成された部分の反対側（図１のロア部材３で見える部分）は、逆に凹み構造２７になる。このようにガイド突起部２６が押出形状に形成されることで、後述するようにアッパー部材２との関係で、樹脂製インテークマニホールド１の上部に降り注ぐ水分の排水性を高めている。

開口部２５は、締結工具を隠れ結合箇所２３まで接近させるため、必要な工具が通過するだけの大きさが確保される。また、開口部２５の中心軸２５ｃとは、サージタンク４側から隠れ結合箇所２３に所定の角度でアプローチするラインであって、開口部２５の中心を通過する仮想的な軸である。

ガイド突起部２６は、開口部２５の中心軸２５ｃに向かって延設されているが、工具を隠れ結合箇所２３まで接近させるので、締結工具が隠れ結合箇所２３まで到達しなければならない。また、ブランチ管連結リブ１０と隠れ結合箇所２３の間は空間が空いているため、開口部２５を通過した締結工具は案内がなければ、正確に隠れ結合箇所２３に到達しないおそれもある。開口部２５に締結工具を挿入すると、締結工具の先端は作業者から見えないからである。

また、車両自体の小型化のため、エンジンを含む機器が密集配置されていると、取付作業者は、開口部２５から隠れ結合箇所２３を視認するスペースさえなくなる場合もあるからである。

そこで、ガイド突起部２６には、開口部２５を抜けた部分から開口部２５の外周に沿った、円筒形の部分内側面形状２６ｉが形成されている。なお、図１のロア部材３に示すように、円筒形の部分内側面形状２６ｉの反対側面は、円筒形の部分外側面形状２６ｔを形成する。この部分内側面形状２６ｉがあると、開口部２５から挿入した工具の先端をこの円筒形の部分内側面形状２６ｉに沿わせて挿入することで、確実に隠れ結合箇所２３に到達することができる。

図４には、図３のＡ−Ａの断面図を示す。締結工具３０が、サージタンク４側から、開口部２５を通過して、ガイド突起部２６の部分内側面形状２６ｉに沿って、挿入されている様子を示す。このように、締結工具３０を、ガイド突起部２６の部分内側面形状２６ｉに沿って挿入させることで、操作側となるサージタンク４側から隠れ結合箇所２３の状態が全く見えなくても、締結作業を行うことができる。

また、図３を参照して、ガイド突起部２６の平面部２６ｆは、アッパー部材２とロア部材３を超音波で溶着する際の押さえ形状として利用することもできる。溶着では、できるだけ平坦な部分で上下の部材を狭持して振動させることが必要だからである。

また、開口部２５を挟んでガイド突起部２６の反対側には、ガイド用補強リブ２８が形成されている。このガイド用補強リブ２８は、開口部２５から挿入された締結工具の先端が、挿入の際に横ブレしないように、締結工具の先端を、ガイド突起部２６の反対側からガイドするためのものである。また、ガイド用補強リブ２８は、ガイド突起部２６の近傍に形成されるため、開口部２５やガイド突起部２６を形成したブランチ管連結リブ１０の強度補強の役目も負っている。

図５は、図３のＢ−Ｂ断面を、サージタンク４側から見た図である。サージタンク４から見て、フランジ部８の手前での断面であるので、アッパー部材２とロア部材３によってブランチ管５および６が形成されているのがわかる。また、ガイド突起部２６の反対面には、円筒形の部分外側面形状２６ｔも形成されている。開口部２５は、斜め上方向の円筒形の部分内側面形状２６ｉと側方向のガイド用補強リブ２８によって、挿入される締結工具をガイドするように構成されている。

ここで、ガイド突起部２６の端部２６ｒａ、２６ｒｂは、図５のように、アッパー部材２とロア部材３との溶着部３２ａ、３２ｂに位置し、さらに、ブランチ管５およびブランチ管６の溶着部分３２ａ、３２ｂを架け渡すように形成される。すなわち、ガイド突起部２６は、アッパー部材２とロア部材３が溶着された後は、ブランチ管５および６を連結する一種の連結リブとしての効果を有する。つまり、締結工具を操作するための開口部２５が設けられても、ブランチ管同士の剛性が低下することはない。

図６に図４と同じ断面を示す。ガイド突起部２６は、ブランチ管連結リブ１０の上側からはポケット状に形成された凹み構造２７をしている。一方、アッパー部材２に形成された横向き連結リブ１３は、凹み構造２７と前後方向でオフセットする位置に形成されている。なお、ここで、前後方向とは、エンジン側とサージタンク４側であり、図６中には両端矢印で示した。

そのため、樹脂製インテークマニホールド１の上部からの水３４は、横向き連結リブ１３を伝わり、この凹み構造２７に落ちることとなる（２点鎖線参照）。そこで、この平面部２６ｆにドレイン孔２６ｄ（図３参照）を形成する。このようにすることで、樹脂製インテークマニホールド１の上部から落ちる水３４をこの凹み構造２７に集め、ドレイン孔２６ｄから排出することができる。

本発明は、樹脂製で、サージタンク、ブランチ管、フランジ部が一体成形されたインテークマニホールドに好適に利用することができる。

１ 樹脂製インテークマニホールド
２ アッパー部材
３ ロア部材
４ サージタンク
５、６、７ ブランチ管
８ フランジ部
１０、１２ ブランチ管連結リブ
１３ 横向き連結リブ
１４ 縦向き連結リブ
１５、１６、１７ 燃料噴射インジェクタの取付孔
２０、２１、２２、２３ 結合箇所
２５ 開口部
２６ ガイド突起部
２７ 凹み構造
２８ ガイド用補強リブ
３０ 締結工具
３２ａ、３２ｂ 溶着部
３４ 水

Claims (2)

1. エンジン側と結合される樹脂製のインテークマニホールドであって、
   前記エンジン側シリンダヘッドと締結するための複数の結合箇所を有するフランジ部と、
   前記フランジ部から延設され、一方向に屈曲された複数のブランチ管と、
   前記ブランチ管同士を連結し、前記フランジ部取付側から見た時に前記結合箇所の少なくとも１つを覆う連結リブと、
   前記連結リブで覆われた前記結合箇所と対向する前記連結リブの箇所に形成した開口部と、
   前記開口部の中心軸に向かって前記連結リブを凹ませることで突設されたガイド突起部が形成され、前記ガイド突起部は、ドレイン孔を有する樹脂製インテークマニホールド。
2. 前記インテークマニホールドは、
   複数の樹脂製部材を溶着することで形成され、
   前記ガイド突起部は、
   前記複数の樹脂製部材の溶着箇所から前記開口部の中心軸に向かって突設されたことを特徴とする請求項１に記載された樹脂製インテークマニホールド。