JP3835117B2

JP3835117B2 - Intake duct and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3835117B2
Application number: JP2000144930A
Authority: JP
Inventors: 等木野; 豊小笠原; 伸二伊藤
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: JP2001323853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンへ空気を供給する通路としての吸気ダクトとその製造方法に関し、詳しくは吸気時の騒音が低減された吸気ダクトとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジンの吸気系では、吸気時にエアクリーナホースあるいは吸気ダクトなどの吸気ダクトにおいて騒音が発生するという問題がある。この吸気騒音は、特にエンジンの低速回転時に耳障りである。そこで従来より、図７に示すように、吸気ダクト 100にサイドブランチ 101及び／又はレゾネータ 102を設け、ヘルムホルツの共鳴理論などに基づいて計算される特定周波数の騒音を低減することが行われている。
【０００３】
ところがサイドブランチ 101は、長いものでは約30cmの長さにもなり、レゾネータ 102の容積は大きいものでは14リットルもの大きさとなる。そのためこれらの吸音装置のエンジンルーム内に占めるスペースが大きくなり、他の部品の搭載の自由度が低くなるという不具合が生じる。
【０００４】
そこで実開昭64-22866号公報には、吸気ダクト内にオリフィスを配置し、オリフィスの位置で吸気を絞ることで吸気騒音を低減することが開示されている。このように吸気通路を絞ることにより、音響質量が大きくなり、低音域の吸気音を低減することができる。
【０００５】
また実開平３-43576号公報には、エアクリーナケースに並列に接続された２本の吸気ダクトと、２本の吸気ダクトからそれぞれ分岐した分岐管と、各分岐管が共に連結された共通のレゾネータを有し、一方の吸気ダクトにおける分岐管の接続部の上流側に運転状態に応じて選択的に開く開閉弁を備えた吸気音低減装置が開示されている。
【０００６】
この実開平３-43576号公報に開示の装置によれば、エンジン回転数に応じて開閉弁を制御して吸気ダクトを１本又は２本に切り替えることにより、エンジン回転数に応じて吸入空気量を制御し、かつ吸気騒音を低減することができる。
【０００７】
ところが上記した吸気通路を絞る方法では、エンジンの高速回転時に吸入空気量が不足して出力が低下するという不具合がある。
【０００８】
また実開平３-43576号公報に開示の装置では、開閉弁を駆動するために電子制御回路、電磁開閉弁、あるいはダイヤフラムアクチュエータなどを用いているので、コスト面から好ましいものではない。また電子制御回路や電磁開閉弁などが必要であるため、複雑な装置となり高価となるばかりかメンテナンス工数も多大である。
【０００９】
そこで特開平11−343938号公報には、熱可塑性樹脂繊維を含む不織布から加熱圧縮成形により形成された吸気ダクトが開示されている。このように吸気ダクトを不織布成形体から形成することにより、吸気音を効果的に低減することができる。また同公報には、吸気音が低減される理由として以下の三つの理由が考えられ、これらの相乗効果によって吸気騒音が低減されると考えられるとの記載がある。
（１）不織布は弾性体であるので制振作用を有し、管壁の振動による音波の発生が抑制される。
（２）不織布の繊維間の多数の隙間に入り込んだ音波は、隙間の粘性と熱伝導の作用によりそのエネルギーが弱まり、また音圧の変動に伴い繊維自身が共振して音エネルギーが減衰する。
（３）管壁の少なくとも一部がある程度の通気性を有することにより、音波の一部がその管壁を通過することで定在波の発生が抑制される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが不織布成形体は、一般の樹脂成形体に比べて高価であるため、不織布成形体から形成された吸気ダクトは従来の吸気ダクトに比べてきわめて高価となるという問題があった。そこで不織布の使用量を低減すべく鋭意研究を行った結果、ダクト本体の管壁の一部に開口を形成し、その開口を不織布で覆うだけでも十分に吸気騒音を低減できることが明らかとなった。
【００１１】
しかしながら、さらなる研究の結果、ダクト本体の管壁の一部に開口を形成しその開口を不織布で覆った吸気ダクトでは、開口と不織布をもたない吸気ダクトに比べて吸気圧損が大きいという不具合があることが明らかとなった。
【００１２】
また開口を不織布で覆うには、熱板溶着など熱溶着法を用いるのが簡便で生産性も高く好ましい。しかしながら例えば断面楕円形などの扁平形状のダクト本体の管壁の一部に開口を形成し、その開口に不織布を熱溶着する場合には、溶着時の加圧力によってダクト本体が変形するため、加圧力が均一に伝わらず溶着が不均一となるという問題があった。このように不織布の溶着が不均一になると溶着強度が低下し、不均一さの程度が大きい場合には不織布とダクト本体の間に生じた隙間から音が漏れ、不織布による吸気騒音の低減作用が損なわれるという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ダクト本体の管壁の一部に形成された開口が不織布などの多孔質部材で覆われた吸気ダクトにおいて、吸気圧損を低減することを一つの目的とする。また、このような吸気ダクトを安定して製造するとともに、ダクト本体の開口へ多孔質部材を均一に熱溶着して溶着強度を向上させることをもう一つの目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の吸気ダクトの特徴は、樹脂製の大筒部と大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち大筒部の内外を連通する小筒部とよりなるダクト本体と、小筒部の開口の先端を覆う多孔質部材と、よりなる吸気ダクトであって、小筒部は開口の先端にフランジ部をもち、多孔質部材は、大筒部の管壁とフランジ部との間に受け治具を挿入し加圧治具と受け治具とで多孔質部材とフランジ部を加圧することでフランジ部に接合されていることにある。
【００１５】
また本発明の吸気ダクトの製造方法の特徴は、樹脂製の大筒部と大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち大筒部の内外を連通する小筒部とよりなるダクト本体を形成する第１工程と、熱可塑性材料を含む多孔質部材を開口を覆うように小筒部に熱溶着する第２工程と、よりなる吸気ダクトの製造方法であって、小筒部は開口の先端にフランジ部をもち、大筒部の管壁とフランジ部との間に受け治具を挿入し、加圧治具と受け治具とで多孔質部材とフランジ部を加圧することで多孔質部材をフランジ部に熱溶着することにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ダクト本体の管壁の一部に開口を形成しその開口を不織布で覆った吸気ダクトでは、開口と不織布をもたない吸気ダクトに比べて吸気圧損が大きいという問題がある。この原因は、不織布にはある程度の通気性があるために、吸気時に不織布を通過してダクト本体内へ外気が流入する副流が発生する。この副流がダクト本体の入口開口から吸入された空気流である本流に影響を及ぼすため、吸気圧損が大きくなると考えられる。
【００１８】
そこで鋭意研究した結果、ダクト本体の管壁の一部に内外を連通する小筒部を形成し、その小筒部の先端に不織布を配置することにより吸気圧損が低減されることが明らかとなった。本発明の吸気ダクトは、このような発見に基づいてなされたものである。
【００１９】
すなわち本発明の吸気ダクトは、ダクト本体と多孔質部材とから構成され、ダクト本体は樹脂製の大筒部と、大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち大筒部の内外を連通する小筒部とから構成されている。そして多孔質部材は、小筒部の開口の先端を覆うように配置されている。このような構成とすることにより、多孔質部材はダクト本体からオフセットされた状態となり、小筒部をもたずダクト本体側面の開口に多孔質部材が直接固定された吸気ダクトに比べて吸気圧損を低減することができる。ダクト本体の材質としては、ＰＰ、高密度ＰＥ、ＰＡなど各種の熱可塑性樹脂から選択して用いることができる。
【００２０】
小筒部の高さは、高くするほど吸気圧損の低減量を多くすることができる。つまり多孔質部材を通過して進入した空気による副流が小筒部内を流れる間に整流されて本流に対する影響が小さくなると考えられ、小筒部が高いほど整流される時間が長くなるため吸気圧損がより低減されると考えられる。しかしながら小筒部の高さは３〜10mm程度で十分であり、あまり高くしすぎると吸気ダクトに大きな凸部が形成されることとなってスペース面や材料コスト面で不具合が生じる。
【００２１】
吸気時に生じる騒音は、主として吸気ダクトの内部で発生する音波の定在波に起因し、定在波の周波数は吸気ダクト長、吸気ダクト径及び吸気ダクトの材質などによって決まる。そこで本発明では、開口をもつ小筒部を大筒部の管壁の一部に形成し、小筒部の開口を多孔質部材で覆っている。これにより前述の三つの作用が奏され、吸気騒音が低減される。
【００２２】
小筒部は、その開口の形状を大筒部の長手方向に長い長方形状あるいは楕円形状とすることが好ましく、大筒部の周方向に延びる幅を大筒部の周長の１／20以上とすることがさらに望ましい。このような開口に多孔質部材を配置することにより、理由は不明であるが吸気騒音をより低減することができる。開口の短手方向の幅が大筒部の周長の１／20より小さくなると、多孔質部材を配置した効果を得にくくなり吸気騒音が大きくなってしまう。また開口の短手方向の幅の上限には特に制限がないものの、幅を大きくしても吸気騒音低減の効果はほとんど変化がなく、多孔質部材量の増大によりコストが上昇するという不具合がある。したがって、コストの問題に加えて成形工程あるいは多孔質部材の接合工程などを考慮した現実的な開口幅としては、大筒部の周長の１／20以上で１／４以下程度とすることが好ましい。
【００２３】
また開口の長手方向の長さが長いほど吸気騒音を低減することができるが、多孔質部材の量が多くなるためコスト増大の不具合も大きくなってしまう。そのバランスを考慮すると、開口の長さは上記した開口の幅より大きければよく、大筒部の全長の１／４以下とするのが好ましい。なおこの長さは、エンジンの必要吸気量、吸気ダクトの径あるいは通気抵抗などによって適宜調整される値である。
【００２４】
開口の長手方向の中心は、大筒部の端部から大筒部の全長の１／４の位置にあることが望ましい。このようにすることにより、吸気騒音を一層低減することができる。吸気ダクト内では、吸気ダクトの長さと同じ半波長の一次共鳴音、吸気ダクトの長さと同じ波長の二次共鳴音、吸気ダクトの長さの２／３の波長の三次共鳴音などが発生し、これらが吸気騒音となる。そして共鳴音を低減するには、各音波の節に相当する位置を外して開口を設けることが好ましい。したがって開口の長手方向の中心を、大筒部の端部から大筒部の全長の１／４の位置とすれば、特に大きな音量となる一次共鳴音及び二次共鳴音を効果的に低減することができる。
【００２５】
また開口の長手方向の中心は、大筒部の外気取り入れ口に対向する端部から大筒部の全長の１／４の位置とすることがさらに好ましい。こうすることで開口をエンジンからより遠ざけることができ、エンジンからの騒音が開口及び多孔質部材を透過して聞こえるのを抑制できるので、騒音を一層抑制することができる。
【００２６】
多孔質部材は各種材質の繊維、紙あるいは発泡体などから形成されたものを用いることができるが、熱可塑性繊維から形成された不織布あるいは織布、編布などが特に望ましい。熱可塑性樹脂繊維製の不織布などを用いれば、複雑な形状の吸気ダクトであっても、熱プレス成形などで容易に賦形することができるので、開口の形状に容易に適合させることができる。また熱溶着によって小筒部の開口に接合できるので、開口を覆う工程の工数を低減することができる。熱可塑性樹脂繊維は不織布などの一部を構成していてもよいし、全体が熱可塑性樹脂繊維から構成されていてもよい。また熱可塑性ではない繊維に熱可塑性樹脂製のバインダを含浸させた布でも、熱可塑性樹脂繊維から形成された布と同様に熱プレス成形などによる賦形と開口への熱溶着が可能である。なお多孔質部材を開口に固定するには、熱溶着に限らず接着あるいは機械的な係合による固定方法なども利用できる。
【００２７】
多孔質部材の通気性が高すぎると、吸気ダクト内の音波が開口及び多孔質部材を透過して外部に漏れるため、騒音が増大するという不具合がある。そこで通気性の程度は、圧力差98Paのときの空気の通気量が１ｍ² 当たり6000m³/h以下とすることが望ましい。なお通気量とは、試験体により区画された２室間の圧力差を98Paに設定した時に、試験体の単位面積あたりを通過する単位時間あたりの空気量をいう。単位面積当たり6000m³/h以下という限定は、もちろん圧力差が98Paの空気の場合の限定であり、吸気の圧力が異なれば通気量の限定数値も異なることはいうまでもない。
【００２８】
圧力差98Paのときの空気の１ｍ² 当たりの通気量が6000m³/hを超えると、開口及び多孔質部材を通過する音波が多くなって透過音が大きくなる。また通気量がゼロであると、 200Hz以下の低周波数域の騒音の抑制作用が小さくなるが、従来の吸気ダクトに比べれば騒音を抑制することができる。通気量がゼロの不織布とするには、多孔質部材の外側表面に膜状の表皮層を形成すればよい。内側表面に表皮層を形成しても通気量をゼロとすることはできるが、前述した（２）の理由による騒音の低減が困難となるので好ましくない。なお多孔質部材における圧力差98Paのときの空気の通気量は、ゼロより大きく4200m³/h未満であることが好ましく、０＜通気量＜3000m³/hの範囲が特に好ましい。
【００２９】
また、経年変化、水分の浸入などにより多孔質部材の厚さや特性が変化し、開口及び多孔質部材を透過する透過音及び吸気ダクト先端の吸気口から放射される出口音のバランスが崩れて吸気騒音を抑制する性能が変化する場合がある。
【００３０】
そこで多孔質部材は所定機能が付与された機能層をもつことが望ましい。この機能層としては、撥水層、目詰まり防止層などが例示され、例えばそれぞれの機能を有する繊維をその部分に混在させた不織布などを用いることができる。またそれぞれの機能をもつフィルムを多孔質部材に積層して用いてもよい。
【００３１】
この機能層の位置は、多孔質部材の厚さ方向で適宜設定できる。例えば撥水層を用いる場合には、多孔質部材の表面層あるいは中間層に設けることが望ましい。これにより水分の浸入が防止され、多孔質部材の特性の変化が防止されるため吸気騒音低減効果を長期間維持することができる。またエアクリーナへの水の浸入も抑制されるので、エアクリーナエレメントの通気性が損なわれることによるエンジン不調も抑制できる。
【００３２】
なお多孔質部材で開口を覆う方法としては、一体成形法、加熱溶着法、接着法、機械的係合法など、公知の種々の方法を採用することができる。多孔質部材を開口より大きな面積に形成して覆えばよいが、コスト面からは開口面積とほぼ同等のできるだけ小さな面積で開口全体を覆うようにすることが望ましい。
【００３３】
さて本発明の吸気ダクトの製造方法における第１工程では、樹脂製の大筒部と大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち大筒部の内外を連通する小筒部とよりなるダクト本体が形成される。この第１工程は、大筒部を一対の半割形状として射出成形あるいはプレス成形で製造し、その後一体化することもできるが、ブロー成形を用いるのが好ましい。ブロー成形によれば、大筒部と小筒部とからなる成形品をブロー成形で一体として形成し、離型後に大筒部の両端と小筒部の先端を切除することによって、本発明にいうダクト本体を容易に製造することができる。ダクト本体の材質としては、ＰＰ、高密度ＰＥ、ＰＡなど各種の熱可塑性樹脂から選択して用いることができる。
【００３４】
第２工程では、熱可塑性材料を含む多孔質部材が小筒部の開口を覆うように熱溶着される。熱溶着法としては、熱板溶着法、振動溶着法など公知の溶着方法を用いることができる。例えば小筒部の先端を切り落としただけの開口端面に多孔質部材を溶着することができる。
【００３５】
しかしながら熱溶着時には、両者を加圧して圧接させる必要があるので、大筒部の剛性が低い場合には加圧力によって大筒部が変形し、溶着が不均一となる場合がある。そこで小筒部の先端にフランジ部を形成しておく。このようにすれば、大筒部の管壁とフランジ部との間に受け治具を挿入し、加圧治具と受け治具とで多孔質部材とフランジ部を加圧することができ、大筒部に加圧力が伝わらないようにすることができるので、大筒部の変形を防止しつつ熱溶着することが可能となる。
【００３６】
多孔質部材は熱溶着可能で所定の通気性及び柔軟性を有するものを用いることができるが、熱可塑性繊維から形成された不織布あるいは織布、編布などが特に望ましい。熱可塑性樹脂繊維製の不織布などを用いれば、複雑な形状の吸気ダクトであっても、熱プレス成形などで容易に賦形することができるので、開口の形状に容易に適合させることができる。なお熱可塑性樹脂繊維は不織布などの一部を構成していてもよいし、全体が熱可塑性樹脂繊維から構成されていてもよい。また熱可塑性ではない繊維に熱可塑性樹脂製のバインダを含浸させた布でも、熱可塑性樹脂繊維から形成された布と同様に熱プレス成形などによる賦形が可能であり、開口への熱溶着も可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例及び試験例により本発明を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例）
図１及び図２に本発明の一実施例の吸気ダクトを示す。この吸気ダクトは、自動車の外気取り入れ口に配置される入口端部11と、エンジンのインテークマニホールドに固定される出口端部12を有する筒状の大筒部10と、入口端部11側の一側面から突出し大筒部10の内外を連通する小筒部20とからなるダクト本体１と、小筒部20の開口周縁部に設けられたフランジ部21に熱溶着され開口を覆う不織布２とから構成されている。
【００３９】
小筒部20は、周方向の長さ（幅）が大筒部10の一般周長の１／５とされ、長さは大筒部10全長の１／４であって、その開口は長方形状に形成されている。また小筒部20の長手方向の中心は、入口端部11から全長の１／４の位置にある。
【００４０】
以下、この吸気ダクトの製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。
【００４１】
先ず高密度ＰＥからなるパリソンを成形型内に導入し、ブロー成形によって図３に示す成形体３を形成する。この成形体３は、大筒部10となる大径部30と、大径部30の一部の管壁から膨出し小筒部20となる首部31と、首部31の先端から膨出する頭部32とから構成されている。
【００４２】
次に切断刃具４を用い、大径部30の両端を切除するとともに、頭部32を首部31の近傍で切除する。これにより図４に示すように大筒部10と小筒部20が形成されるとともに、小筒部20の先端にはフランジ部21が形成される。
【００４３】
一方、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維製不織布（目付量 700g/m²、厚さ 1.5mm、通気量3500m³/h・m²）を所定形状に裁断し、必要であれば熱プレスによって所定形状に付勢して、不織布２を用意しておく。この不織布２には、低融点ＰＥＴ繊維よりなるバインダ繊維が30重量％含まれている。
【００４４】
そして不要部分が切除された成形体３を、図５に示すような受け治具５に配置する。受け治具５は板状の受け部50をもち、受け部50が大筒部10とフランジ部21の間に挿入される。その状態で図示しない熱板がフランジ部21の表面に当接され、フランジ部21が溶融して熱板が除去された直後に不織布２がフランジ部21に載せられる。そして図示しない押圧部材が矢印方向に不織布２をフランジ部21に押圧する。
【００４５】
このとき、フランジ部21は受け部50によって支持されているので、不織布２とフランジ部21は押圧部材と受け部50によって加圧されるとともに、その加圧力は大筒部10には加わらない。したがって大筒部10の変形が防止されているので、不織布２はフランジ部21に均一に溶着され、高い溶着強度で溶着される。溶着後、受け治具５が除去され、本実施例の吸気ダクトが得られる。
【００４６】
なお本実施例では大筒部10まで受け治具５内に配置しているが、図６に示すように剛性を有する板状の受け治具51を大筒部10とフランジ部21の間に挿入して熱溶着しても同様の作用効果が奏されることはいうまでもない。
【００４７】
本実施例の吸気ダクトと、小筒部20及び不織布２をもたず大筒部10のみからなること以外は実施例と同様に形成された比較例の吸気ダクトについて、それぞれ自動車の外気取り入れ口とエンジンのインテークマニホールドとの間に配置し、外気取り入れ口における吸気音の音圧レベルを測定した。その結果、本実施例の吸気ダクトは比較例の吸気ダクトに比べて吸気音の音圧レベルが約８ｄＢ低下し、吸気騒音を大きく低減できた。
【００４８】
（試験例）
首部31の高さ（小筒部20の高さ）を０，３，５，７，10mmとして、それぞれ実施例と同様にして吸気ダクトを形成した。首部31の高さ（小筒部20の高さ）が０mmのものは、大筒部10に直接形成された開口に不織布２が溶着されている。また小筒部20及び開口をもたず、大筒部10のみからなること以外は同様の吸気ダクトも用意した。
【００４９】
それぞれの吸気ダクトに空気流量６m³/minで空気を導入した場合の吸気圧損を測定し、結果を小筒部20の高さが０mmの時の値に対する相対値（％）で表１に示す。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１から明らかなように、開口を設けそれを不織布２で覆うことで吸気圧損が増大するが、小筒部20を形成することにより、さらにその高さが高くなるにつれて、吸気圧損が低下していることがわかる。したがって、許容される吸気圧損を満足する小筒部20の高さを選択すればよいことになる。
【００５２】
【発明の効果】
すなわち本発明の吸気ダクトによれば、吸気圧損の増大を抑制しつつ吸気騒音を低減することができ、かつ不織布などの使用量が低減されるのできわめて安価である。
【００５３】
また本発明の吸気ダクトの製造方法によれば、上記吸気ダクトを小さな工数で容易に製造でき、かつ高い溶着強度で不織布などの多孔質部材を溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の吸気ダクトの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の吸気ダクトの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施例の製造方法において形成されたブロー成形体の断面図とその接断位置を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例の製造方法において形成され不要部が切除されたブロー成形体の断面図である。
【図５】本発明の一実施例の製造方法において熱溶着している状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例の製造方法において熱溶着している状態の他の態様を示す断面図である。
【図７】従来の吸気ダクトの斜視図である。
【符号の説明】
１：ダクト本体２：不織布（多孔質部材）３：成形体
４：接断刃具５：受け治具 10：大筒部
20：小筒部 21：フランジ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake duct as a passage for supplying air to an engine and a manufacturing method thereof, and more particularly to an intake duct with reduced noise during intake and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In an intake system of an automobile engine, there is a problem that noise is generated in an intake duct such as an air cleaner hose or an intake duct during intake. This intake noise is particularly disturbing when the engine rotates at a low speed. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 7, a side branch 101 and / or a resonator 102 is provided in the intake duct 100 to reduce noise of a specific frequency calculated based on Helmholtz resonance theory or the like. .
[0003]
However, the side branch 101 is about 30 cm in length, and the resonator 102 has a large volume of 14 liters. For this reason, the space occupied in the engine room of these sound absorbing devices is increased, resulting in a problem that the degree of freedom of mounting other components is reduced.
[0004]
Therefore, Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-22866 discloses that an orifice is arranged in the intake duct and the intake noise is reduced by restricting the intake air at the position of the orifice. By restricting the intake passage in this way, the acoustic mass is increased, and the intake sound in the low frequency range can be reduced.
[0005]
Japanese Utility Model Publication No. 3-43576 discloses two intake ducts connected in parallel to an air cleaner case, branch pipes branched from the two intake ducts, and a common resonator in which the branch pipes are connected together. And an intake noise reduction device that includes an opening / closing valve that selectively opens according to the operating state on the upstream side of the connecting portion of the branch pipe in one of the intake ducts.
[0006]
According to the device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-43576, the intake air amount is changed according to the engine speed by controlling the on-off valve according to the engine speed and switching the intake duct to one or two. And intake noise can be reduced.
[0007]
However, the above-described method for narrowing the intake passage has a problem that the amount of intake air is insufficient when the engine rotates at a high speed and the output is reduced.
[0008]
Further, the apparatus disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 3-43576 uses an electronic control circuit, an electromagnetic on-off valve, or a diaphragm actuator to drive the on-off valve, which is not preferable from the viewpoint of cost. In addition, since an electronic control circuit, an electromagnetic on-off valve, and the like are required, the apparatus becomes complicated and expensive, and the maintenance man-hour is also great.
[0009]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-343938 discloses an air intake duct formed from a nonwoven fabric containing thermoplastic resin fibers by heat compression molding. By forming the intake duct from the nonwoven fabric molded body in this way, it is possible to effectively reduce intake noise. In addition, the publication describes that the following three reasons are considered as reasons for reducing the intake noise, and that the intake noise is considered to be reduced by a synergistic effect thereof.
(1) Since the nonwoven fabric is an elastic body, it has a vibration damping action, and the generation of sound waves due to vibration of the tube wall is suppressed.
(2) The sound wave that has entered a large number of gaps between the fibers of the nonwoven fabric is weakened due to the viscosity of the gaps and the effect of heat conduction, and the sound energy is attenuated due to the resonance of the fibers themselves as the sound pressure fluctuates.
(3) Since at least a part of the tube wall has a certain degree of air permeability, the generation of a standing wave is suppressed by a part of the sound wave passing through the tube wall.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the nonwoven fabric molded body is more expensive than a general resin molded body, the intake duct formed from the nonwoven fabric molded body has a problem that it is extremely expensive compared to a conventional intake duct. Therefore, as a result of diligent research to reduce the amount of non-woven fabric used, it became clear that intake noise can be sufficiently reduced just by forming an opening in a part of the duct wall of the duct body and covering the opening with the non-woven fabric. .
[0011]
However, as a result of further research, an intake duct in which an opening is formed in a part of the pipe wall of the duct body and the opening is covered with a nonwoven fabric has a problem that the intake pressure loss is larger than an intake duct having no opening and a nonwoven fabric. It became clear that there was.
[0012]
In order to cover the opening with the nonwoven fabric, it is preferable to use a heat welding method such as hot plate welding because of its simplicity and high productivity. However, when an opening is formed in a part of the pipe wall of a flat duct body having an elliptical cross section, for example, and a non-woven fabric is thermally welded to the opening, the duct body is deformed by the pressure applied at the time of welding. There was a problem that the pressure was not transmitted uniformly and welding was not uniform. In this way, when the nonwoven fabric is unevenly welded, the welding strength decreases, and when the degree of unevenness is large, sound leaks from the gap formed between the nonwoven fabric and the duct body, and the nonwoven fabric reduces the intake noise. There is a problem of being damaged.
[0013]
The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces intake pressure loss in an intake duct in which an opening formed in a part of a pipe wall of a duct body is covered with a porous member such as a nonwoven fabric. For one purpose. Another object is to stably manufacture such an air intake duct and improve the welding strength by uniformly heat-welding a porous member to the opening of the duct body.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The feature of the air intake duct of the present invention that solves the above problems is that a large cylindrical portion made of resin and a small cylindrical portion that protrudes outward from a part of the wall of the large cylindrical portion and has an opening at the tip and communicates the inside and outside of the large cylindrical portion A duct body, a porous member covering the tip of the opening of the small tube portion, and an intake duct, the small tube portion having a flange portion at the tip of the opening, and the porous member is a tube of the large tube portion A receiving jig is inserted between the wall and the flange portion, and the porous member and the flange portion are pressurized with the pressurizing jig and the receiving jig to be joined to the flange portion.
[0015]
Further, the manufacturing method of the intake duct of the present invention is characterized by a resin-made large tube portion and a small tube portion projecting outward from a part of the wall of the large tube portion and having an opening at the tip to communicate the inside and outside of the large tube portion. A method of manufacturing an air intake duct, comprising: a first step of forming a duct main body, a second step of thermally welding a porous member containing a thermoplastic material to the small tube portion so as to cover the opening, and a small tube The part has a flange part at the tip of the opening, and a receiving jig is inserted between the tube wall of the large cylinder part and the flange part, and the porous member and the flange part are pressurized with the pressing jig and the receiving jig. In this case, the porous member is thermally welded to the flange portion .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An intake duct in which an opening is formed in a part of the pipe wall of the duct body and the opening is covered with a nonwoven fabric has a problem that the intake pressure loss is larger than an intake duct having no opening and a nonwoven fabric. This is because the non-woven fabric has a certain degree of air permeability, so that a side flow is generated in which outside air flows into the duct body through the non-woven fabric during intake. Since this side flow affects the main flow, which is the air flow sucked from the inlet opening of the duct body, it is considered that the intake pressure loss increases.
[0018]
As a result of intensive research, it has become clear that the intake pressure loss is reduced by forming a small cylindrical part communicating with the inside and outside of a part of the tube wall of the duct body and disposing a nonwoven fabric at the tip of the small cylindrical part. It was. The intake duct of the present invention has been made based on such findings.
[0019]
That is, the air intake duct of the present invention is composed of a duct main body and a porous member, and the duct main body is made of a resin-made large tube portion, and protrudes outward from a part of the wall of the large tube portion and has an opening at the tip, and the large tube portion. It is comprised from the small cylinder part which connects inside and outside. And the porous member is arrange | positioned so that the front-end | tip of the opening of a small cylinder part may be covered. By adopting such a configuration, the porous member is offset from the duct body, and the intake pressure loss is smaller than that of the intake duct in which the porous member is directly fixed to the opening on the side surface of the duct body without the small tube portion. Can be reduced. The material of the duct body can be selected from various thermoplastic resins such as PP, high density PE, and PA.
[0020]
As the height of the small cylinder portion is increased, the amount of reduction in intake pressure loss can be increased. In other words, it is considered that the side flow due to the air that has entered through the porous member is rectified while flowing in the small tube portion, and the influence on the main flow is reduced. Is considered to be further reduced. However, about 3 to 10 mm is sufficient for the height of the small tube portion, and if it is too high, a large convex portion is formed in the intake duct, resulting in problems in terms of space and material cost.
[0021]
Noise generated during intake is mainly due to standing waves of sound waves generated inside the intake duct, and the frequency of the standing wave is determined by the intake duct length, intake duct diameter, intake duct material, and the like. Therefore, in the present invention, the small tube portion having an opening is formed in a part of the tube wall of the large tube portion, and the opening of the small tube portion is covered with a porous member. As a result, the above-described three actions are performed, and intake noise is reduced.
[0022]
The opening of the small tube portion is preferably a rectangular or elliptical shape that is long in the longitudinal direction of the large tube portion, and the width extending in the circumferential direction of the large tube portion is 1/20 or more of the circumferential length of the large tube portion. Is more desirable. By arranging the porous member in such an opening, the intake noise can be further reduced although the reason is unknown. If the width in the short direction of the opening is smaller than 1/20 of the circumference of the large cylinder portion, it is difficult to obtain the effect of disposing the porous member, and intake noise increases. The upper limit of the width in the short direction of the opening is not particularly limited, but even if the width is increased, the effect of reducing the intake noise hardly changes, and there is a problem that the cost increases due to the increase in the amount of the porous member. . Therefore, it is preferable that the actual opening width considering the molding process or the porous member joining process in addition to the cost problem is about 1/20 or more and 1/4 or less of the circumference of the large tube portion. .
[0023]
In addition, the longer the length of the opening in the longitudinal direction, the more the intake noise can be reduced. However, since the amount of the porous member increases, the problem of increasing the cost also increases. In consideration of the balance, the length of the opening may be larger than the width of the opening described above, and is preferably set to ¼ or less of the entire length of the large cylinder portion. This length is a value that is appropriately adjusted depending on the required intake amount of the engine, the diameter of the intake duct, the ventilation resistance, or the like.
[0024]
The center in the longitudinal direction of the opening is desirably located at a position that is 1/4 of the total length of the large tube portion from the end of the large tube portion. By doing so, intake noise can be further reduced. In the intake duct, a primary resonance sound having the same half wavelength as the length of the intake duct, a secondary resonance sound having the same wavelength as the length of the intake duct, and a tertiary resonance sound having a wavelength that is 2/3 of the length of the intake duct are generated. These become the intake noise. In order to reduce the resonance noise, it is preferable to provide an opening by removing the position corresponding to the node of each sound wave. Therefore, if the center in the longitudinal direction of the opening is set to a position that is ¼ of the total length of the large tube portion from the end of the large tube portion, it is possible to effectively reduce the primary resonance sound and the secondary resonance sound that are particularly loud. it can.
[0025]
The center in the longitudinal direction of the opening is more preferably set at a position that is ¼ of the entire length of the large cylinder portion from the end portion facing the outside air intake port of the large cylinder portion. By doing so, the opening can be further away from the engine, and noise from the engine can be suppressed from being heard through the opening and the porous member, so that the noise can be further suppressed.
[0026]
As the porous member, those formed from fibers of various materials, paper, foam, or the like can be used. Nonwoven fabrics, woven fabrics, knitted fabrics, and the like formed from thermoplastic fibers are particularly desirable. If a nonwoven fabric made of thermoplastic resin fibers or the like is used, even an intake duct having a complicated shape can be easily shaped by hot press molding or the like, so that it can be easily adapted to the shape of the opening. Moreover, since it can join to the opening of a small cylinder part by heat welding, the man-hour of the process of covering an opening can be reduced. The thermoplastic resin fiber may constitute a part of a nonwoven fabric or the like, or the whole may be composed of thermoplastic resin fibers. Further, even in a cloth in which a non-thermoplastic fiber is impregnated with a binder made of a thermoplastic resin, it can be shaped by hot press molding or the like and thermally welded to the opening in the same manner as a cloth formed from a thermoplastic resin fiber. In order to fix the porous member to the opening, not only heat welding but also a fixing method by adhesion or mechanical engagement can be used.
[0027]
If the air permeability of the porous member is too high, the sound wave in the air intake duct passes through the opening and the porous member and leaks to the outside, which increases the noise. Therefore, it is desirable that the degree of air permeability is 6000 m ³ / h or less per 1 m ² of air flow when the pressure difference is 98 Pa. The air flow rate means the amount of air per unit time passing through the unit area of the test specimen when the pressure difference between the two chambers partitioned by the test specimen is set to 98 Pa. Of course, the limitation of 6000 m ³ / h or less per unit area is a limitation in the case of air with a pressure difference of 98 Pa, and it goes without saying that the limit value of the air flow rate is different if the pressure of intake air is different.
[0028]
When the air flow rate per 1 m ² of air when the pressure difference is 98 Pa exceeds 6000 m ³ / h, the sound wave passing through the opening and the porous member increases and the transmitted sound increases. If the airflow is zero, the noise suppression effect in the low frequency range of 200 Hz or less is reduced, but the noise can be suppressed as compared with the conventional intake duct. In order to obtain a non-woven fabric with zero air flow, a membrane-like skin layer may be formed on the outer surface of the porous member. Even if a skin layer is formed on the inner surface, the air flow rate can be reduced to zero, but it is not preferable because it is difficult to reduce noise due to the reason (2) described above. Note aeration amount of air when the pressure difference 98Pa in the porous member is preferably larger 4200m less than ³ / h than zero, 0 <particularly preferred range of the air permeability of <3000 m ³ / h.
[0029]
In addition, the thickness and characteristics of the porous member change due to aging, moisture intrusion, etc., and the balance between the transmitted sound that passes through the opening and the porous member and the outlet sound radiated from the intake port at the tip of the intake duct is disrupted. Noise suppression performance may change.
[0030]
Therefore, it is desirable that the porous member has a functional layer provided with a predetermined function. Examples of the functional layer include a water repellent layer, a clogging prevention layer, and the like. For example, a nonwoven fabric in which fibers having respective functions are mixed can be used. Moreover, you may use the film which has each function laminated | stacked on a porous member.
[0031]
The position of this functional layer can be appropriately set in the thickness direction of the porous member. For example, when a water repellent layer is used, it is desirable to provide it on the surface layer or intermediate layer of the porous member. This prevents moisture from entering and prevents changes in the characteristics of the porous member, so that the intake noise reduction effect can be maintained for a long time. In addition, since water permeation into the air cleaner is also suppressed, engine malfunction due to a loss of air permeability of the air cleaner element can be suppressed.
[0032]
As a method of covering the opening with the porous member, various known methods such as an integral molding method, a heat welding method, an adhesion method, and a mechanical engagement method can be employed. The porous member may be formed so as to cover an area larger than the opening, but it is desirable to cover the entire opening with an area as small as possible, which is almost equal to the opening area, from the cost viewpoint.
[0033]
In the first step of the method of manufacturing the intake duct according to the present invention, the resin-made large tube portion and the small tube portion projecting outward from a part of the wall of the large tube portion and having an opening at the tip and communicating the inside and outside of the large tube portion A duct body is formed. In the first step, the large cylindrical portion can be manufactured by injection molding or press molding with a pair of halves and then integrated, but blow molding is preferably used. According to blow molding, a molded product made up of a large tube portion and a small tube portion is integrally formed by blow molding, and after releasing, the both ends of the large tube portion and the tip of the small tube portion are cut off, whereby the duct referred to in the present invention The main body can be easily manufactured. The material of the duct body can be selected from various thermoplastic resins such as PP, high density PE, and PA.
[0034]
In the second step, the porous member containing the thermoplastic material is heat-welded so as to cover the opening of the small tube portion. As the heat welding method, a known welding method such as a hot plate welding method or a vibration welding method can be used. For example, the porous member can be welded to the opening end face obtained by cutting off the tip of the small tube portion.
[0035]
However, at the time of heat welding, since it is necessary to pressurize and press the two, if the rigidity of the large tube portion is low, the large tube portion may be deformed by the applied pressure, resulting in uneven welding. Therefore, a flange portion is formed at the tip of the small tube portion . If it does in this way, a receiving jig can be inserted between the pipe wall and flange part of a large cylinder part, and a porous member and a flange part can be pressurized with a pressurization jig and a receiving jig, and a large cylinder part Therefore, it is possible to prevent the large tube portion from being deformed and to perform heat welding while preventing deformation of the large tube portion.
[0036]
A porous member that can be heat-welded and has a predetermined air permeability and flexibility can be used, but a nonwoven fabric, a woven fabric, a knitted fabric or the like formed from thermoplastic fibers is particularly desirable. If a nonwoven fabric made of thermoplastic resin fibers or the like is used, even an intake duct having a complicated shape can be easily shaped by hot press molding or the like, so that it can be easily adapted to the shape of the opening. The thermoplastic resin fiber may constitute a part of a nonwoven fabric or the like, or the whole may be composed of thermoplastic resin fibers. In addition, a cloth made by impregnating a non-thermoplastic fiber with a thermoplastic resin binder can be shaped by hot press molding or the like, similar to a cloth formed from a thermoplastic resin fiber. Is possible.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Test Examples.
[0038]
(Example)
1 and 2 show an intake duct according to an embodiment of the present invention. The intake duct includes an inlet end portion 11 disposed at an outside air intake of an automobile, a cylindrical large tube portion 10 having an outlet end portion 12 fixed to an intake manifold of the engine, and one side surface on the inlet end portion 11 side. And a non-woven fabric 2 that is thermally welded to a flange portion 21 provided at the peripheral edge of the opening of the small tube portion 20 and covers the opening. ing.
[0039]
The small tube portion 20 has a circumferential length (width) that is ５ of the general circumferential length of the large tube portion 10 and is ¼ of the overall length of the large tube portion 10, and its opening is rectangular. Is formed. The center of the small cylinder portion 20 in the longitudinal direction is at a position that is 1/4 of the entire length from the inlet end portion 11.
[0040]
Hereinafter, a method for manufacturing the intake duct will be described, and a detailed description of the configuration will be given.
[0041]
First, a parison made of high-density PE is introduced into a mold, and a molded body 3 shown in FIG. 3 is formed by blow molding. The molded body 3 includes a large-diameter portion 30 that becomes the large-tube portion 10, a neck portion 31 that bulges from a part of the wall of the large-diameter portion 30 and a small-tube portion 20, and a head that bulges from the tip of the neck portion 31. It consists of 32 and.
[0042]
Next, using the cutting blade 4, both ends of the large-diameter portion 30 are excised and the head portion 32 is excised in the vicinity of the neck portion 31. As a result, as shown in FIG. 4, a large tube portion 10 and a small tube portion 20 are formed, and a flange portion 21 is formed at the tip of the small tube portion 20.
[0043]
On the other hand, non-woven fabric made of PET (polyethylene terephthalate) fibers (weight per unit area 700g / m ² , thickness 1.5mm, air flow 3500m ³ / h · m ² ) is cut into a predetermined shape, and if necessary, it is formed into a predetermined shape by hot pressing. The nonwoven fabric 2 is prepared by energizing. The nonwoven fabric 2 contains 30% by weight of binder fibers made of low melting point PET fibers.
[0044]
And the molded object 3 from which the unnecessary part was excised is arrange | positioned to the receiving jig 5 as shown in FIG. The receiving jig 5 has a plate-shaped receiving portion 50, and the receiving portion 50 is inserted between the large tube portion 10 and the flange portion 21. In this state, a hot plate (not shown) is brought into contact with the surface of the flange portion 21, and the nonwoven fabric 2 is placed on the flange portion 21 immediately after the flange portion 21 is melted and the hot plate is removed. A pressing member (not shown) presses the nonwoven fabric 2 against the flange portion 21 in the direction of the arrow.
[0045]
At this time, since the flange portion 21 is supported by the receiving portion 50, the nonwoven fabric 2 and the flange portion 21 are pressurized by the pressing member and the receiving portion 50, and the applied pressure is not applied to the large tube portion 10. Therefore, since the deformation of the large cylinder portion 10 is prevented, the nonwoven fabric 2 is uniformly welded to the flange portion 21 and is welded with high welding strength. After welding, the receiving jig 5 is removed, and the intake duct of this embodiment is obtained.
[0046]
In this embodiment, the large cylindrical portion 10 is arranged in the receiving jig 5, but a rigid plate-shaped receiving jig 51 is inserted between the large cylindrical portion 10 and the flange portion 21 as shown in FIG. Needless to say, the same effects can be obtained even if heat welding is performed.
[0047]
With respect to the intake duct of the present embodiment and the intake duct of the comparative example formed in the same manner as in the embodiment except that it does not have the small tube portion 20 and the non-woven fabric 2 but only the large tube portion 10, It was placed between the intake manifold of the engine and the sound pressure level of the intake sound at the outside air intake was measured. As a result, in the intake duct of this example, the sound pressure level of the intake sound was lowered by about 8 dB compared to the intake duct of the comparative example, and the intake noise could be greatly reduced.
[0048]
(Test example)
The height of the neck portion 31 (the height of the small tube portion 20) was set to 0, 3, 5, 7, and 10 mm, and an intake duct was formed in the same manner as in the example. When the neck 31 has a height of 0 mm (the height of the small tube portion 20), the nonwoven fabric 2 is welded to the opening directly formed in the large tube portion 10. In addition, a similar intake duct was also prepared except that it did not have the small tube portion 20 and the opening but consisted of only the large tube portion 10.
[0049]
The intake pressure loss when air was introduced into each intake duct at an air flow rate of 6 m ³ / min was measured, and the result is shown in Table 1 as a relative value (%) with respect to the value when the height of the small tube portion 20 is 0 mm. .
[0050]
[Table 1]

[0051]
As is apparent from Table 1, the intake pressure loss increases by providing an opening and covering it with the nonwoven fabric 2, but by forming the small tube portion 20, the intake pressure loss decreases as the height further increases. You can see that Therefore, it is only necessary to select the height of the small tube portion 20 that satisfies the allowable intake pressure loss.
[0052]
【The invention's effect】
That is, according to the intake duct of the present invention, it is possible to reduce intake noise while suppressing an increase in intake pressure loss, and it is extremely inexpensive because the amount of non-woven fabric used is reduced.
[0053]
Further, according to the method for manufacturing an air intake duct of the present invention, the air intake duct can be easily manufactured with a small man-hour, and a porous member such as a nonwoven fabric can be welded with high welding strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an intake duct according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of an intake duct according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a blow molded article formed by the manufacturing method of one embodiment of the present invention and an explanatory view showing its connection position.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a blow molded article formed in the manufacturing method of one embodiment of the present invention and having unnecessary portions cut away.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where heat welding is performed in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another aspect of the state of heat welding in the manufacturing method of one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a conventional intake duct.
[Explanation of symbols]
1: Duct body 2: Non-woven fabric (porous member) 3: Molded body 4: Contact cutting tool 5: Receiving jig 10: Large tube portion
20: Small cylinder part 21: Flange part

Claims

樹脂製の大筒部と該大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち該大筒部の内外を連通する小筒部とよりなるダクト本体と、該小筒部の該開口の先端を覆う多孔質部材と、よりなる吸気ダクトであって、
前記小筒部は前記開口の先端にフランジ部をもち、
前記多孔質部材は、前記大筒部の管壁と該フランジ部との間に受け治具を挿入し加圧治具と該受け治具とで前記多孔質部材と該フランジ部を加圧することで該フランジ部に接合されていることを特徴とする吸気ダクト。A duct main body comprising a resin-made large tube portion and a small tube portion projecting outward from a part of the tube wall of the large tube portion and having an opening at a tip and communicating between the inside and the outside of the large tube portion; An air intake duct comprising a porous member covering the tip of the opening, and
The small tube portion has a flange portion at the tip of the opening,
The porous member is formed by inserting a receiving jig between the tube wall of the large cylindrical portion and the flange portion, and pressurizing the porous member and the flange portion with the pressurizing jig and the receiving jig. An intake duct characterized by being joined to the flange portion.

樹脂製の大筒部と該大筒部の一部の管壁から外方へ突出して先端に開口をもち該大筒部の内外を連通する小筒部とよりなるダクト本体を形成する第１工程と、熱可塑性材料を含む多孔質部材を該開口を覆うように該小筒部に熱溶着する第２工程と、よりなる吸気ダクトの製造方法であって、
前記小筒部は前記開口の先端にフランジ部をもち、前記大筒部の管壁と該フランジ部との間に受け治具を挿入し、加圧治具と該受け治具とで前記多孔質部材と該フランジ部を加圧することで前記多孔質部材を該フランジ部に熱溶着することを特徴とする吸気ダクトの製造方法。A first step of forming a duct main body comprising a resin-made large tube portion and a small tube portion projecting outward from a part of the tube wall of the large tube portion and having an opening at a tip and communicating between the inside and the outside of the large tube portion; A second step of thermally welding a porous member containing a thermoplastic material to the small cylinder portion so as to cover the opening, and a method of manufacturing an air intake duct,
The small tube portion has a flange portion at a tip of the opening, and a receiving jig is inserted between the tube wall of the large tube portion and the flange portion, and the porous jig is formed by the pressing jig and the receiving jig. A method of manufacturing an air intake duct, wherein the porous member is thermally welded to the flange portion by pressurizing the member and the flange portion.