JP2008163892A - インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】通路切替手段をボルト（ネジ）を使用することなく組み付けることができるとともに、小型化を図ることができるインテークマニホールドを提供すること。
【解決手段】インテークマニホールド１０は、ロアポート２０と、切替バルブボディ４０と、アッパポート３０と有し、ロアポート２０とアッパポート３０とで切替バルブボディ４０を挟み込んだ状態で一体化され、ロアポート２０の湾曲部内側とアッパポート３０の湾曲部内側にサージタンク１１が形成されるとともに、切替バルブボディ４０、ロアポート２０の延長部２２ａ、およびアッパポート３０によってショートポート１２が形成されている一方、ロアポート２０、切替バルブボディ４０の一部（下部）、およびアッパポート３０によってロングポート１３が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに組み付けられるインテークマニホールドに関する。より詳細には、吸気通路を切り替える（吸気通路の等価管長を変化させる）切替手段を備えるインテークマニホールドに関するものである。

従来より、吸気通路を切り替える（吸気通路の等価管長を変化させる）ための切替弁を備えるインテークマニホールドが実用化されている。このようなインテークマニホールドでは、エンジンの運転状態に応じて切替弁を開閉制御し吸気通路を切り替えて、吸気通路の等価管長を変化させることにより、吸気慣性効果を利用してエンジンの全回転数領域に渡って高い充填効率を確保するようになっている。

この種のインテークマニホールドとして、例えば、図１２に示すように、中心部にサージタンク１０８と、同タンク１０８に連通する４本の分岐パイプ１０９とを備え、サージタンク１０８の中において、各分岐パイプ１０９の途中に、吸気通路を切り替えるための切替バルブ１１０が組み付けられたインテークマニホールド１０７がある。このインテークマニホールド１０７では、スロットルボディ１０４のスロットルバルブ１０５が開いたときにボア１０３に流れ込む空気が、切替バルブ１１０が開いているときには、分岐パイプ１０９の中間口１１１から入り、同パイプ１０９を通って各分岐パイプ１０９の出口側の開口１１２から流れ出る。一方、切替バルブ１１０が閉じているときは、分岐パイプ１０９の入口１１３から入り、同パイプ１０９を通って出口側の開口１１２から流れ出る。このように切替バルブ１１０を開閉制御して、インテークマニホールド１０７における吸気通路の等価管長を変化させている（特許文献１）。
特開２００５−３０７９３３号公報

しかしながら、上記したインテークマニホールド１０７を含め従来のインテークマニホールドでは、通常、通路切替手段がガスケットを介してボルトによって組み付けられており、エンジンの振動などによってボルトが緩んでしまうおそれがあった。そして、ボルトが緩み外れてしまうと、外れたボルトがエンジン内に侵入してエンジンが破損するおそれがあった。
また、通路切替手段はインテークマニホールドの中心に形成されたサージタンク内に組み付ける必要があり、組立作業性が悪く生産効率が良くなかった。
さらに、通路切替手段をボルトで組み付けるための組付部（フランジ等）を形成する必要があり、インテークマニホールドの小型化を阻む要因になっていた。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、通路切替手段をボルト（ネジ）を使用することなく組み付けることができるとともに、小型化を図ることができるインテークマニホールドを提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るインテークマニホールドは、第１吸気通路と、前記第１吸気通路よりも長い第２吸気通路と、前記第１吸気通路に設けられ、エンジンの運転状況に応じて吸入空気の流路を前記第１吸気通路あるいは前記第２吸気通路のいずれかに切り替える通路切替手段とを備えるインテークマニホールドにおいて、第１管路部材と、前記通路切替手段が配設された第２管路部材と、第３管路部材とを有し、前記第２管路部材が前記第１管路部材と前記第３管路部材とによって挟み込まれた状態で、前記第１管路部材、前記第２管路部材、および前記第３管路部材が一体化されており、前記第１吸気通路が、少なくとも前記第２管路部材と前記第３管路部材とにより構成され、前記第２吸気通路が、前記第１管路部材、前記第２管路部材の一部、および前記第３管路部材により構成されていることを特徴とする。

このインテークマニホールドでは、第１管路部材と、通路切替手段が配設された第２管路部材と、第３管路部材とを有している。そして、これら３つの管路部材が一体化されて、第１吸気通路と、第１吸気通路よりも長い第２吸気通路と、通路切替手段とを備えるインテークマニホールドが構成されている。具体的には、第２管路部材が第１管路部材と第３管路部材とによって挟み込まれた状態で、第１管路部材、第２管路部材、および第３管路部材が一体化されて、第１吸気通路が、少なくとも第２管路部材と第３管路部材とにより構成され、第２吸気通路が、第１管路部材、第２管路部材の一部、および第３管路部材により構成されている。

このように、このインテークマニホールドでは、通路切替手段（実際には通路切替手段が配設された第２管路部材）を第１管路部材と第３管路部材とで挟み込むことにより組み付け、固定している。従って、従来のインテークマニホールドのように、通路切替手段をボルト（ネジ）によって組み付け、固定する必要がない。これにより、組立作業性が良くなり生産効率の向上を図ることができる。
そして、通路切替手段を第１管路部材と第３管路部材とで挟み込むため、通路切替手段を管路側に寄せて配置することできるとともに、通路切替手段の組み付けにボルトを使用しないのでフランジ等の組付部を形成する必要がなくなるため、インテークマニホールドの小型化を図ることもできる。

本発明に係るインテークマニホールドにおいては、前記第１管路部材あるいは前記第３管路部材の少なくとも一方は湾曲部を有し、前記湾曲部内側に、サージタンクが形成されており、前記通路切替手段が、前記サージタンク内に突出して配置されていることが望ましい。

このように、通路切替手段を、第１管路部材あるいは第３管路部材の少なくとも一方に形成された湾曲部内側に位置するサージタンク内に突出して配置することにより、第２管路部材の接続部における完全シール性を不要にすることができる。これにより、第２管路部材の接続部にガスケットを配置する必要がなくなり、部品点数の更なる削減を図ることができるとともに、組立作業性がさらに良くなり生産効率の更なる向上を図ることができる。

これに対して、第１吸気通路および第２吸気通路からインテークマニホールド外部へ空気が漏れると、エンジンへの吸入空気の充填効率が低下してしまう。このため、第１吸気通路および第２吸気通路に対しては完全シール性が要求される。

そこで、本発明に係るインテークマニホールドにおいては、前記第１管路部材あるいは前記第３管路部材の少なくとも一方には、前記第１管路部材と前記第３管路部材とをインテークマニホールド外周で直接接合するための延長部が形成されていることが望ましい。

このように、第１管路部材あるいは第３管路部材の少なくとも一方に、第１管路部材と第３管路部材とをインテークマニホールド外周（外部に接する部分）で直接接合するための延長部を形成することにより、インテークマニホールド内に吸入された空気が外部に漏れないようにすることができる。つまり、第１吸気通路および第２吸気通路において、インテークマニホールドの外部に対する完全シール性を確保することができる。その結果として、エンジンへの吸入空気の充填効率の低下を防止することができる。

ここで、上記したように、通路切替手段をサージタンク内に突出して配置することにより、第２管路部材の接続部における完全シール性を不要にすることができる。しかしながら、第２管路部材の接続部におけるシール性が極端に悪いと、隣り合うポート間における空気漏れが発生してしまい、各気筒ごとに吸入吸気量がばらついてしまうという問題が生じる。

そこで、本発明に係るインテークマニホールドにおいては、前記延長部と前記第２管路部材との対向面には、ラビリンスシール構造が形成されていることが望ましい。
そして、前記ラビリンスシール構造は、少なくとも一対の凹凸形状を含んでいることがより好ましい。

このように、延長部と第２管路部材との対向面に、ラビリンスシール構造を形成することにより、第２管路部材の接続部において必要なシール性を簡単な形状で確保することができる。そして、少なくとも一対の凹凸形状を含むラビリンスシール構造にすることにより、第２管路部材の接続部においてより高いシール性を確保することができる。その結果として、隣り合うポート間におけるシール性が確保されて空気漏れが発生しなくなり、各気筒ごとに吸入吸気量がばらつくことを防止することができる。

本発明に係るインテークマニホールドによれば、上記した通り、通路切替手段をボルト（ネジ）を使用することなく組み付けることができるとともに、小型化を図ることができる。

以下、本発明のインテークマニホールドを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係るインテークマニホールドは、４気筒エンジンに取り付けられるインテークマニホールドである。

そこで、実施の形態に係るインテークマニホールドについて、図１〜図８を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係るインテークマニホールドの概略構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係るインテークマニホールドの概略構成を示す断面図である。図３は、実施の形態に係るインテークマニホールドの構成部品の概略構成を示す断面図である。図４は、切替バルブボディの概略構成を示す平面図である。図５は、ロアポート側から見た切替バルブボディの矢視図である。図６は、アッパポート側から見た切替バルブボディの矢視図である。図７は、図２に示すＡ−Ａ線における断面図である。図８は、切替バルブボディと第２ミドル部材の延長部２２ａとの接続部分の拡大断面図である。

本実施形態に係るインテークマニホールド１０には、図１および図２に示すように、下方に配置されたロアポート２０と、上方に配置されたアッパポート３０と、切替バルブ４１が配設された切替バルブボディ４０とが備わっている。これらのロアポート２０、アッパポート３０、および切替バルブボディ４０は、すべて合成樹脂の成形体である。そして、ロアポート２０が本発明の第１管路部材に相当し、アッパポート３０が本発明の第３管路部材に相当し、切替バルブボディ４０が本発明の第２管路部材に相当する。

ロアポート２０は、湾曲したパイプ状のものであり、後述するロングポート１３の一部をなしている。このロアポート２０は、図２および図３に示すように、ポート軸線方向に二分割した一対のロア部材２１と第１ミドル部材２２とが接合されて構成されている。そして、第１ミドル部材２２には、インテークマニホールド１０の外周（外部に接する部分）において、アッパポート３０に直接接合する延長部２２ａが設けられている。また、第１ミドル部材２２には、図１に示すように、一側面（図１では手前側側面）に、スロットルバルブを備えるスロットルボディ（不図示）を取り付けるためのフランジ２３が形成されている。

アッパポート３０は、湾曲したパイプ状のものであり、後述するショートポート１２の一部、およびロングポート１３の一部をなしている。このアッパポート３０は、図２および図３に示すように、ポート軸線方向に二分割した一対の第２ミドル部材３１とアッパ部材３２とが接合されて構成されている。第２ミドル部材３１の出口側端部には、４本（４気筒）分のポートを一体に並列に連結する横長形状のフランジ３３が形成されている。このフランジ３３を介して、インテークマニホールド１０が、不図示のエンジンのシリンダヘッドに組み付けられるようになっている。

切替バルブボディ４０は、図４に示すように、２本（２気筒）分の吸入ポート４２を一体成形したものを２つ並列に配置したものであり、後述するショートポート１２の一部をなしている。各吸入ポート４２には、それぞれ切替バルブ４１が設けられており、各切替バルブが４１が連動して揺動するようになっている。この各切替バルブ４１の揺動により、各吸入ポート４２が開閉されるようになっている。

切替バルブボディ４０におけるロアポート２０との接続部には、図５に示すように、各ポートごとに半円状のインロー部４３が形成されている。これにより、インロー部４３がロアポート２０の第１ミドル部材２２の端面内壁に入り込んだ状態で係合してインロー接続することができるようになっている。
一方、切替バルブボディ４０におけるアッパポート３０との接続部には、図６に示すように、各ポートごとに半円状の溶着用リブ４４が形成されている。これにより、溶着用リブ４４を溶融させることにより、切替バルブボディ４０とアッパポート３０の第２ミドル部材３１とを溶着により接合することができるようになっている。

また、切替バルブボディ４０と第２ミドル部材２２の延長部２２ａとのポート間における接続面には、図７に示すように、ラビリンスシール構造４５が形成されている。このラビリンスシール構造４５は、図８に示すように、切替バルブボディ４０側に形成された断面三角形状の凸部４６と、延長部２２ａ側に形成された断面三角形状の凹部４７とで構成されている。これにより、切替バルブボディ４０と第２ミドル部材２２の延長部２２ａとのポート間における接続面において、必要なシール性を確保することができるようになっている。

そして、インテークマニホールド１０においては、図１、図２に示すように、ロアポート２０とアッパポート３０とで切替バルブボディ４０を挟み込んだ状態で一体化され、ロアポート２０の湾曲部内側とアッパポート３０の湾曲部内側にサージタンク１１が形成されている。また、切替バルブボディ４０、ロアポート２０の延長部２２ａ、およびアッパポート３０によってショートポート（第１吸気通路）１２が形成されている。一方、ロアポート２０、切替バルブボディ４０の一部（下部）、およびアッパポート３０によってロングポート（第２吸気通路）１３が形成されている。そして、ショートポート１２の入口側の開口１２ａおよびロングポートの入口側の開口１３ａが、それぞれサージタンク１１内に配置されている。

このように、インテークマニホールド１０では、切替バルブボディ４０がロアポート２０とアッパポート３０とにより挟み込まれて固定されている。従って、従来のインテークマニホールドのように、切替バルブボディ４０をボルト（ネジ）によって組み付けて固定する必要がない。このため、組立作業性が良く生産効率の向上を図ることができる。
また、切替バルブボディ４０をロアポート２０とアッパポート３０とにより挟み込んでいるため切替バルブボディ４０をロアポート２０側に寄せて配置することができることと、ボルトを使用しないためにフランジ等の組付部を形成する必要がなくなることとから、インテークマニホールド１０の小型化を図る（高さを短縮する）こともできる。さらに、従来は必要であったボルトとナット、フランジ等の組付部、およびガスケットが不要になるため、部品点数を低減することもできる。
また、ボルトを使用していないので、ボルト脱落によって引き起こされる不具合が一切発生しない。

そして、サージタンク１１内には、図１に示すフランジ２３に組み付けられるスロットルボディに備わるスロットルバルブ（不図示）により流量調整された吸入空気が導入されるようになっている。このとき、サージタンク１１内に流れ込む空気は、切替バルブ４１が開いているときには、ショートポート１２を流れてエンジンに供給され、切替バルブ４１が閉じているときには、ロングポート１３を流れてエンジンに供給されるようになっている。

続いて、上記した構成を有するインテークマニホールド１０の製造方法について、図９を参照ながら簡単に説明する。図９は、本実施形態に係るインテークマニホールドの製作手順を説明するための説明図である。
まず、ロア部材２１と第１ミドル部材２２とを振動溶着により接合してロアポート２０を製作する。同様に、第２ミドル部材３１とアッパ部材３２とを振動溶着により接合してアッパポート３０を製作する。次に、ロアポート２０に切替バルブボディ４０を嵌め込む。具体的には、切替バルブボディ４０に形成されたインロー部４３をロアポート２０の第１ミドル部材２２の端面内壁に入れ込んで係合させてインロー接続する。そして、ロアポート２０と切替バルブボディ４０とが一体になったものに対して、アッパポート３０を振動溶着により接合する。この接合により、インテークマニホールド１０の外周部における接合箇所において、完全シール性が確保され、図１、図２に示すインテークマニホールド１０が完成する。

そして、インテークマニホールド１０においては、切替バルブボディ４０をボルトを使用することなく組み付けて固定している。また、インテークマニホールド１０の外周（外部に接する）接合部分は、溶着されているため完全シール性が確保されている。従って、インテークマニホールド１０から吸入空気が漏れないので、エンジンへの吸入空気の充填効率の低下を防止することができる。

このようにして製作されたインテークマニホールド１０は、不図示のエンジンのシリンダヘッドに対し、フランジ３３を介して組み付けられる。また、インテークマニホールド１０のフランジ２３には、スロットルバルブを備えるスロットルボディおよび吸気配管が組み付けられる。そして、エンジンの吸気系に組み付けられたインテークマニホールド１０は、次のように作用する。

すなわち、エンジンの低負荷運転時には、切替バルブ４１が開かれて、インテークマニホールド１０（サージタンク１１）に導入された空気は、切替バルブ４１、切替バルブボディ４０、第１ミドル部材２２の延長部２２ａ、およびアッパポート３０を通過、つまりショートポート１２を通過してエンジンへ流れ込む。
一方、エンジンの高負荷運転時には、切替バルブ４１が閉じられて、インテークマニホールド１０（サージタンク１１）に導入された空気は、ロアポート２０、切替バルブボディ４０の一部（下部）、およびアッパポート３０を通過、つまりロングポート１３を通過してエンジンへ流れ込む。

このようにして、インテークマニホールド１０では、切替バルブ４１を開閉制御することにより、エンジンへの空気の吸入経路をショートポート１２またはロングポート１３に切り替えて吸気通路の等価管長を変化させている。これにより、インテークマニホールド１０では、吸気慣性効果を利用してエンジンの全回転数領域に渡って高い充填効率を確保することができる。

ここで、インテークマニホールド１０では、切替バルブボディ４０をサージタンク１１内に突出して配置することにより、切替バルブボディ４０とロアポート２０の第２ミドル部材２２の延長部２２ａとの接続部における完全シール性を不要にしている。なぜなら、この部分で漏れが発生したとしても、サージタンク１１が外部に対っして完全にシールされているため、インテークマニホールド１０の外部に空気が漏れることはないので、エンジンへの吸入空気の充填効率が低下することはないからである。しかしながら、この接続部におけるシール性が極端に悪いと、隣り合うポート間における空気漏れが発生してしまい、各気筒ごとに吸入吸気量がばらついてしまう。

このため、インテークマニホールド１０では、切替バルブボディ４０と第２ミドル部材２２の延長部２２ａとのポート間における接続面に、切替バルブボディ４０側に形成した断面三角形状の凸部４６と、延長部２２ａ側に形成した断面三角形状の凹部４７とによってラビリンスシール構造４５を形成している。これにより、インテークマニホールド１０では、切替バルブボディ４０とロアポート２０の第２ミドル部材２２の延長部２２ａとの接続部において、隣り合うポート間における空気漏れが発生しない程度のシール性を、非常に簡単な構成により確保することができる。その結果として、インテークマニホールド１０では、切替バルブボディ４０と第２ミドル部材２２の延長部２２ａとのポート間における接続面において、隣り合うポート間で空気漏れが発生することなくがないため、各気筒ごとに吸入吸気量がばらつくことを確実に防止することができる。

以上、詳細に説明した通り、本実施の形態に係るインテークマニホールド１０によれば、ロアポート２０と、切替バルブボディ４０と、アッパポート３０とが備わり、ロアポート２０とアッパポート３０とで切替バルブボディ４０を挟み込んだ状態でそれらが一体化されて、ロアポート２０の湾曲部内側とアッパポート３０の湾曲部内側にサージタンク１１が形成されるとともに、切替バルブボディ４０、ロアポート２０の延長部２２ａ、およびアッパポート３０によってショートポート１２が形成されている一方、ロアポート２０、切替バルブボディ４０の一部（下部）、およびアッパポート３０によってロングポート１３が形成されている。
これにより、従来のインテークマニホールドのように、切替バルブボディ４０をボルト（ネジ）によって組み付けて固定する必要がなくなり、組立作業性が非常に良くなって生産効率が向上する。また、切替バルブボディ４０をロアポート２０とアッパポート３０とにより挟み込んでいるため切替バルブボディ４０をロアポート２０側に寄せて配置することができることと、ボルトを使用しないためにフランジ等の組付部を形成する必要がなくなることとから、インテークマニホールド１０の小型化を図る（高さを短縮する）こともできる。さらに、ボルトを使用していないので、ボルト脱落によって引き起こされる不具合が一切発生しない。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、ラビリンスシール構造４５として一対の凸部４６および凹部４７を有するものを例示したが、図１０に示すように、延長部２２ａ側に凹凸を形成してラビリンスシール構造とすることもできる。また、切替バルブ側４０側に凹凸を形成してラビリンスシール構造とすることもできる。さらに、図１１に示すように、一対の凸部および凹部を複数組（図１１では３組）形成してラビリンスシール構造としてもよい。こうすることにより、接続面におけるシール性を高めることができる。

また、上記した実施の形態では、延長部２２ａをロアポート側にのみ設けたものを例示したが、延長部はアッパポート側にのみ設けることもできるし、ロアポート側とアッパポート側との両方に設けることもできる。

また、上記した実施の形態では、各部材の接合を振動溶着により行っているが、接合方法は振動溶着に限られず、その他の溶着（例えば、熱板による溶着など）や接着などによるものであってもよい。

実施の形態に係るインテークマニホールドの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るインテークマニホールドの概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係るインテークマニホールドの構成部品の概略構成を示す断面図である。 切替バルブボディの概略構成を示す平面図である。 ロアポート側から見た切替バルブボディの矢視図である。 アッパポート側から見た切替バルブボディの矢視図である。 図２に示すＡ−Ａ線における断面図である。 切替バルブボディと第２ミドル部材の延長部２２ａとの接続部分の拡大断面図である。 実施形態に係るインテークマニホールドの製作手順を説明するための説明図である。 ラビリンス構造の変形例を示す断面図である。 ラビリンス構造の変形例を示す断面図である。 従来のインテークマニホールドの一部を破断して示す斜視図である。

符号の説明

１０ インテークマニホールド
１１ サージタンク
１２ ショートポート
１３ ロングポート
２０ ロアポート
２１ ロア部材
２２ 第１ミドル部材
２２ａ 延長部
２３ フランジ
３０ アッパポート
３１ 第２ミドル部材
３２ アッパ部材
３３ フランジ
４０ 切替バルブボディ
４１ 切替バルブ
４２ 吸入ポート
４３ インロー部
４４ 溶着用リブ
４５ ラビリンスシール構造
４６ 凸部
４７ 凹部

Claims (5)

1. 第１吸気通路と、前記第１吸気通路よりも長い第２吸気通路と、前記第１吸気通路に設けられ、エンジンの運転状況に応じて吸入空気の流路を前記第１吸気通路あるいは前記第２吸気通路のいずれかに切り替える通路切替手段とを備えるインテークマニホールドにおいて、
   第１管路部材と、前記通路切替手段が配設された第２管路部材と、第３管路部材とを有し、
   前記第２管路部材が前記第１管路部材と前記第３管路部材とによって挟み込まれた状態で、前記第１管路部材、前記第２管路部材、および前記第３管路部材が一体化されており、
   前記第１吸気通路が、少なくとも前記第２管路部材と前記第３管路部材とにより構成され、
   前記第２吸気通路が、前記第１管路部材、前記第２管路部材の一部、および前記第３管路部材により構成されていることを特徴とするインテークマニホールド。
2. 請求項１に記載するインテークマニホールドにおいて、
   前記第１管路部材あるいは前記第３管路部材の少なくとも一方は湾曲部を有し、
   前記湾曲部内側に、サージタンクが形成されており、
   前記通路切替手段が、前記サージタンク内に突出して配置されていることを特徴とするインテークマニホールド。
3. 請求項１または請求項２に記載するインテークマニホールドにおいて、
   前記第１管路部材あるいは前記第３管路部材の少なくとも一方には、前記第１管路部材と前記第３管路部材とをインテークマニホールド外周で直接接合するための延長部が形成されていることを特徴とするインテークマニホールド。
4. 請求項３に記載するインテークマニホールドにおいて、
   前記延長部と前記第２管路部材との対向面には、ラビリンスシール構造が形成されていることを特徴とするインテークマニホールド。
5. 請求項４に記載するインテークマニホールドにおいて、
   前記ラビリンスシール構造は、少なくとも一対の凹凸形状を含んでいることを特徴とするインテークマニホールド。

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