JP2013108381A

JP2013108381A - 吸気マニホールド

Info

Publication number: JP2013108381A
Application number: JP2011252639A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Miyashita; 洋一宮下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US8683971B2; CN103122812A; CN103122812B; US20130125851A1

Abstract

【課題】量産性の向上や製造コストの低減を実現した吸気マニホールドを提供する。
【解決手段】第２分割体２２のリッド１７は、分岐管第２半部１３ｂの前端面よりも一段下がった位置（すなわち、振動溶着の加振方向と直交する方向で離間する位置）にあり、左右方向（すなわち、加振方向）においても分岐管第２半部１３ｂから離間している。分岐管第２半部１３ｂとリッド１７とは上下一対の連結リブ２５，２６によって連結され、更に両連結リブ２５，２６と分岐管第２半部１３ｂとリッド１７とは連結壁２７によって相互に連結されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動溶着法によって製造される樹脂製の吸気マニホールドに係り、詳しくは量産性の向上や製造コストの低減を実現する技術に関する。

自動車用多気筒エンジンでは、シリンダヘッドにおける吸気ポート側壁面に吸気マニホールドを締結し、この吸気マニホールドを介して新気（空気や混合気）を各気筒の燃焼室に供給することが一般的である。吸気マニホールドは、エアクリーナやスロットルボディを通過した新気を一時的に貯留する吸気チャンバと、吸気チャンバ内の新気を各気筒の吸気ポートに分配する分岐管とから構成されたものがある。吸気マニホールドの製造方法としては、アルミニウム合金を素材とするダイキャスト成型が採用されることもあるが、近年では軽量化や低コスト化等を図るべく樹脂を素材とする射出成形が出現している。

樹脂射出成形の場合、吸気チャンバや各分岐管に中空部（新気の流通路）を形成することが難しいため、個別に成型された熱可塑性樹脂製の分割体を振動溶着によって一体化させる方法が採られることが多い（特許文献１参照）。例えば、特許文献１の吸気マニホールドは第１〜第３分割体を振動溶着によって一体化させたものであり、第１分割体が吸気導入部とサージタンク主半部と分岐管主半部とを構成し、第２分割体がサージタンク主半部に溶着されるサージタンク副半部を構成し、第３分割体が分岐管主半部に溶着される分岐管副半部と吸気導入部に形成された開口部を閉鎖するリッド部とを構成している。引用文献１の場合、第１分割体における分岐管主半部の溶着側端面と開口部の溶着側端面とは、振動溶着時の加振方向で隣接するとともに、加振方向と直交する方向で同一の位置に設けられている。そのため、第３分割体では、分岐管副半部とリッド部とが同一平面上に連続している。
特開２００８−２９７９６０号公報

引用文献１の場合、分岐管副半部とリッド部とが同一平面上で連続していることから、振動溶着工程における第１分割体との相対摺動があっても、第３分割体を一体品にすることができる。しかしながら、分岐管副半部とリッド部とが離間している場合や異なる平面上に存在している場合、これらは別体の部品で構成せざるを得ず、吸気マニホールドの構成部品点数が増大する他、振動溶着の工程を１回多くする必要が生じる。そして、振動溶着工程では、保持治具への部品の固定、加振装置の起動、保持治具からの完成品の取り外し等に多大な工数を要することから、構成部品点数の増大もあいまって量産性の低下や製造コストの上昇が避けられなかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、量産性の向上や製造コストの低減を実現した吸気マニホールドを提供することを目的とする。

本発明の第１の側面では、吸気導入部（１１）と分岐管部（１３）とを有するとともに複数の分割体（２１〜２３）を振動溶着によって接合してなる吸気マニホールド（１０）であって、分岐管第１半部（１３ａ）および吸気導入部を有する第１分割体（２１）と、前記分岐管第１半部に接合される分岐管第２半部（１３ｂ）および前記吸気導入部に接合される付加体（１７）を有する第２分割体と（２２）を含み、前記分岐管第２半部と前記付加体とは、所定の距離をもって離間するとともに、連結部（２５〜２７）によって互いに連結された。

また、第２の側面では、前記吸気導入部に金型挿入用の開口部（３２）が設けられ、前記付加体が前記開口部を覆うリッド（１７）である。

また、第３の側面では、前記連結部は、前記吸気導入部と前記付加体とを連結する複数の連結リブ（２５，２６）を含む。

また、第４の側面では、前記連結部は、前記吸気導入部と前記付加体とを連結する連結壁（２７）を含む。

また、第５の側面では、前記連結部は、振動溶着時の加振方向において前記第１分割体に所定の間隙（Ｓ）をもって対峙した。

また、第６の側面では、前記連結リブは、振動溶着時の加圧方向に延在する。

本発明によれば、第２分割体では分岐管第２半部と付加体とが連結部によって連結されているため、これら分岐管第２半部と付加体とがずれることなく第１分割体に振動溶着され、分岐管第２半部と付加体とが離間していても振動溶着工程や構成部品点数を削減することができる。また、第３の発明によれば、振動溶着時における分岐管第２半部と付加体との相対変位が効果的に抑制される。また、第４の発明によれば、射出成型時における分岐管第２半部から付加体への樹脂流動性が向上するとともに、振動溶着時における分岐管第２半部と付加体との相対変位も抑制される。また、第５の発明によれば、第１分割体と第２分割体との衝突が抑制されることで、円滑な振動溶着が可能となる。また、第６の発明によれば、加圧による付加体の撓み等が生じ難くなり、円滑な振動溶着が実現される。

実施形態に係る自動車用エンジンの搭載状態を示す平面図である。実施形態に係る吸気マニホールドの斜視図である。実施形態に係る吸気マニホールドの分解斜視図である。実施形態に係る第１分割体の要部拡大斜視図である。実施形態に係る第２分割体の要部拡大斜視図である。実施形態に係る吸気マニホールドの要部拡大横断面図である。実施形態に係る第１、第２分割体の振動溶着工程を示す要部拡大斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明を自動車用直列４気筒エンジン（以下、エンジンと記す）の吸気マニホールドに適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、各部材の説明にあたっては、図２中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態のエンジン１は自動車２の車体前部に吸気側が後方となるかたちで横置きに搭載されており、シリンダヘッド３の吸気ポート側壁面３ａには吸気マニホールド１０が締結されている。吸気マニホールド１０にはスロットルボディ５が接続しており、図示しないエアクリーナからの新気がこのスロットルボディ５を介して吸気マニホールド１０に導入される。

＜吸気マニホールド＞
図２に示すように、吸気マニホールド１０は、スロットルボディ５が締結される吸気導入部１１と、吸気導入部１１からの新気が流入する吸気チャンバ１２と、吸気チャンバ１２内の新気をエンジン１の各気筒の吸気ポート（図示せず）に導く分岐管部１３とからなっており、分岐管部１３の後面には吸音材を内装した遮音カバー１５が締結されている。

図３に示すように、吸気マニホールド１０は、吸気導入部１１と吸気チャンバ第１半部１２ａと分岐管第１半部１３ａとを有する第１分割体２１と、吸気導入部１１に接合されるリッド１７（付加体）と前記分岐管第１半部１３ａに接合される分岐管第２半部１３ｂとを有する第２分割体２２と、吸気チャンバ第２半部１２ｂをなす第３分割体２３とから構成されている。第１〜第３分割体２１〜２３は熱可塑性樹脂の射出成形品であり、第１分割体２１に対して第２，第３分割体２２，２３を振動溶着によって接合することで吸気マニホールド１０が製造される。

図４に示すように、第１分割体２１の吸気導入部１１には、射出成型時に分割金型（入れ子）を挿入する都合上、分岐管第１半部１３ａの後端面よりも一段下がった位置に金型開口３１を有する開口部３２が形成されている。なお、開口部３２は、左右方向においても、分岐管第１半部１３ａから離間している。第２分割体２２のリッド１７は、第１分割体２１の開口部３２（金型開口３１）を塞ぐものであり、図５，図６に示すように、分岐管第２半部１３ｂの前端面よりも一段下がった位置（すなわち、後述する振動溶着の加振方向と直交する方向で離間する位置）にあり、左右方向（すなわち、加振方向）においても分岐管第２半部１３ｂから離間している。

本実施形態の場合、分岐管第２半部１３ｂとリッド１７とは振動溶着時の加圧方向に延在する上下一対の連結リブ２５，２６によって連結され、更に両連結リブ２５，２６と分岐管第２半部１３ｂとリッド１７とは連結壁２７によって相互に連結されている。なお、図６に示すように、吸気マニホールド１０の完成状態において、両連結リブ２５，２６および連結壁２７と第１分割体２１との間には所定の間隙Ｓが設けられている。

≪実施形態の作用≫
吸気マニホールド１０の製造ラインで第１分割体２１と第２分割体２２とを接合する場合、固定治具に保持された第１分割体２１に対して加振治具に保持された第２分割体２２を押し付けた状態で、第２分割体２２を所定の周波数（例えば、１００〜３００Ｈｚ）をもって振動させる。この際、分岐管第２半部１３ｂおよびリッド１７は、図６，図７中に白抜きの矢印で示すように、分岐管第１半部１３ａと開口部３２とにそれぞれ押し付けられ、オービタルモード（円運動モード）あるいはリニアモード（直線運動モード）で加振される。これにより、第１分割体２１（分岐管第１半部１３ａおよび開口部３２）と第２分割体２２（分岐管第２半部１３ｂおよびリッド１７）との圧接面が摩擦熱によって溶融し、両分割体２１，２２が強固に一体化される。

本実施形態の場合、分岐管第２半部１３ｂとリッド１７とは、両連結リブ２５，２６および連結壁２７によって高い連結強度をもって連結されているため、外力（第１分割体２１と第２分割体２２との摩擦力等）が加わっても左右方向および上下方向に殆ど相対移動することがない。したがって、第２分割体２２が加振された場合においても、分岐管第２半部１３ｂとリッド１７は、相互にずれることなく分岐管第１半部１３ａおよび開口部３２に接合される。また、両連結リブ２５，２６および連結壁２７と第１分割体２１との間に振動溶着の加振幅よりも有意に大きな間隙Ｓ（図６参照）が設けられているため、加振時に両連結リブ２５，２６や連結壁２７が第１分割体２１に衝突して円滑な振動溶着が阻害されることがない。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、自動車用直列４気筒エンジンの吸気マニホールドに本発明を適用したものであるが、本発明は、自動車や産業機械等に用いられる直列６気筒エンジンやＶ型６気筒エンジン等の吸気マニホールドにも当然に適用可能である。また、上記実施形態では吸気導入部の開口部を覆うリッドを付加体としたが、リッドに代えてブラケットやパイプ等を付加体としてもよい。また、上記実施形態では分岐管第２半部と付加体（リッド）とを一対の連結リブと連結壁とによって連結するようにしたが、３枚以上の連結リブで連結するようにしてもよい。その他、吸気マニホールドや第１，第２分割体の具体的構造や形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設定可能である。

１０吸気マニホールド
１１吸気導入部
１３分岐管部
１３ａ分岐管第１半部
１３ｂ分岐管第２半部
１７リッド（付加体）
２１第１分割体
２２第２分割体
２５連結リブ
２６連結リブ
２７連結壁
３２開口部

Claims

吸気導入部と分岐管部とを有するとともに複数の分割体を振動溶着によって接合してなる吸気マニホールドであって、分岐管第１半部および吸気導入部を有する第１分割体と、前記分岐管第１半部に接合される分岐管第２半部および前記吸気導入部に接合される付加体を有する第２分割体とを含み、
前記分岐管第２半部と前記付加体とは、所定の距離をもって離間するとともに、連結部によって互いに連結されたことを特徴とする吸気マニホールド。
前記吸気導入部に金型挿入用の開口が設けられ、
前記付加体が前記開口を覆うリッドであることを特徴とする、請求項１に記載された吸気マニホールド。
前記連結部は、前記吸気導入部と前記付加体とを連結する複数の連結リブを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された吸気マニホールド。
前記連結部は、前記吸気導入部と前記付加体とを連結する連結壁とを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された吸気マニホールド。
前記連結部は、振動溶着時の加振方向において前記第１分割体に所定の間隙をもって対峙したことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された吸気マニホールド。
前記連結リブは、振動溶着時の加圧方向に延在することを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載された吸気マニホールド。