JP4453854B2

JP4453854B2 - 車両用吸気ダクト

Info

Publication number: JP4453854B2
Application number: JP2000332480A
Authority: JP
Inventors: 勝博丹下
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002138915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両エンジンの燃焼室へ外気を導入する車両用吸気ダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両では、エンジン補機類の増加やエンジンルーム自体のスペース縮小等によりエンジンルーム内の温度が上昇する傾向にある。エンジンルーム内の温度が上昇すると、エンジンに吸入される空気温度も上昇し、それに伴い空気中の酸素量が減少してエンジン出力が低下するといった不具合が発生する。斯る対策として例えば特開昭５３−３０６６０号公報や特開平１０−７７９２０号公報記載の技術がある。そこにはブロー成形されたダクトの連通管を取り囲む部位の外周に空間をおいて略同心円状に形成されると共に両端部（及び中央部）がダクトの外周面に緊縛及び溶着されてなる消音器を備えた例が開示されている。これらの従来技術によれば、消音器の内部空間が断熱空間として作用するためにエンジンルーム内の熱がダクト内の空気に伝わるのを遮断することができる。両公報技術はどちらも予めブロー成形して連通管を空けておいたダクトをブロー型にセットし、該ダクトに外側から円筒状パリソンが覆い被さるようして型閉じし、その後、ブロー成形を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記公報技術による製法では、その成形方法の特性上、三次元に曲がっている形状には対応できず、エンジン補機類の隙間をぬうように通らざるを得ない吸気ダクトに対して適用できなかった。
また、成形方法の特性上、両端末形状はダクトの外周面に緊縛及び溶着のための溶着代を必要とし、特に大気解放側において、その大気解放側の先端形状をファンネル形状（ラッパ状）にすれば通気抵抗を下げることができるが、端末形状がストレート形状に限定されるため通気抵抗が悪化していた。目標とするエンジン性能が得られない場合はダクト内径を拡大せざるを得ず、そうすると、今度は吸気口からの放射音が悪化し、改善策として新たなレゾネータを追加したりレゾネータ部の容量を増やしたりする必要があった。しかしながら、車室内空間の増加によるエンジンルームスペースの減少，エンジン補器類の増加によりスペース確保が難しい状況にあった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するもので、様々な三次元形状に対応させ、さらに大気解放側の先端形状をファンネル形状にも容易に対応可能にして、スペース確保も簡単な消音器を備える車両用吸気ダクトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明の要旨は、ダクト軸方向の縦割りニ分割の半円筒状体で、中空室のある雨樋状にブロー成形され、さらに、両方又は一方の該半円筒状体に係る内周壁側の所定位置で前記中空室に連通する開孔を設けた一対の該半割り品が、それらの両側縁同士を結合一体化させることにより内側に空気通路を形成し、且つその空気通路を形成する内周壁の内筒ダクト全長がＬ_０であって、空気通路の大気解放側先端からエアクリーナ側へＬ_３の距離の所を起点に、エアクリーナ側へ向けダクト方向長さＬ_４を有して該内周壁に前記開孔が形成され、該開孔の大気解放側先端より空気通路の大気解放側へ向かった長さＬ_５の地点から、エアクリーナ側へ全長がＬ_２の外筒部で中空室を確保しながら前記開孔を覆って内筒ダクトに被着して外周部に消音器を形成することを特徴とする車両用吸気ダクトにある。
ここで、Ｌ_０（１−０．０５）／２≦Ｌ_２≦Ｌ_０（１＋０．０５）／２
Ｌ_０／４≦Ｌ_３≦３Ｌ_０／８
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_４≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_５≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用吸気ダクトについて詳述する。
（１）参考形態１
図１〜図４は、車両用吸気ダクト（以下、単に「吸気ダクト」という。）の一形態で、図１はその分解斜視図、図２は図１の縦断面図、図３は図２の状態から貼着を終えた吸気ダクトの縦断面図、図４は図３のＩＶ-ＩＶ線矢視図である。
【０００８】
吸気ダクトは、ブロー成形型で半円筒状体の半割り品１を一対成形し、両半割り品１の側縁１４同士を結合して一体化したダクトである。
【０００９】
半割り品１はダクト軸方向の縦割りニ分割状態で、中空室１０のある雨樋状にブロー成形されている。ここでの半割り品１ａ,１ｂは、開孔１３ａ,１３ｂの大きさの違いを除けば、吸気ダクトの中心軸を通るようにして両者が対称形にニ分割された半円筒状体になっている。
半割り品１には、ブロー成形によって図２のごとく内周壁１１と外周壁１２と側縁１４と後端部１８とで囲んだ中空室１０が設けられる。そして、半円筒状体の内周壁１１側の所定位置で前記中空室１０に連通する開孔１３が設けられている。ブロー成形時に半円筒状体の内側の所定位置に所定大きさの連通管となる開孔１３を設けるが、該開孔１３はブロー成形に必要な吹込みノズルを開孔１３に収まるよう設定するとより好ましくなる。後加工で吹込み孔を埋める必要がなく、加工の手間が省けるからである。
【００１０】
吸気ダクトは、一対の半割り品１ａ,１ｂに係る側縁１４同士を重ね合わせ、接着剤等により結合一体化させて内側に吸入流路となる空気通路５を形成すると共に、外周部に消音器４を形成する格好になっている。符号６は側縁同士を一体化させた結合部分（ここでは接着剤による貼着部分）を示す。前記結合一体化させる方法は、例えば熱カシメ,超音波溶着,振動溶着,接着剤等による方法、或いは爪嵌合,タッカー等による機械的接合方法があり、いずれの方法を採ってもよい。また、側縁１４同士を結合するのに、半割り品１の軸方向側縁１４にフランジを設けたフランジ付き半円筒状体とし、フランジ側縁１４同士を結合一体化させるのでもよい。このケースも、本発明でいう「一対の半割り品１が、それらの両側縁１４同士を結合一体化させる」内容に含むものとする。
【００１１】
前記空気通路５を構成するのは内周壁１１であり、該内周壁１１がブロー型に接する面であることから、型内面粗度を小さくして通気抵抗の小さな吸気ダクトが得られるようにしている。また図示のごとく内周壁１１の大気解放側先端１７の口を広げ、吸気ダクトになったとき大気解放側の先端形状をほぼファンネル形状に設定して通気抵抗を小さくしている。通気抵抗を小さくするのに、さらに内周壁１１の大気解放側先端１７の口を図５のごとくラッパ状に広げると、効を奏する。本発明では中空半割り品１を組み付けて吸気ダクトを造ることから、中空半割り品１の形状に自由度があり、図５のような内周壁１１の大気解放側先端１７が通気抵抗を小さくするラッパ状にでも楽に製造できる。また、半割り品１の場合は、その側縁１４形状が図５のように曲がっていても何ら造るうえで支障がないことから、ダクト中心軸の軸方向で曲線を描く吸気ダクトでも比較的簡単に製造でき、エンジンルーム内で確保できたスペースを有効活用できる。
【００１２】
内周壁１１は空気通路５を形成するのみならず、既述のごとく開孔１３を設けて外周壁１２,側縁１４,後端部１８と共に消音器４を形成する。
吸気ダクトの外周部にある消音器４は、各半割り品１に最低一つ形成できることから二個以上設けることができる。開孔１３の大きさ、また仕切部３１の追加によって中空室１０の容量を変えられ、消音器４の共鳴周波数の調整を図ることが可能になる。中空部の仕切部３１は、半割り品１のブロー成形時に形成することにより簡単に得ることができる（図６参照）。
【００１３】
（２）実施形態２
本実施形態は図６のごとくの吸気ダクトである。図６は図３に対応する吸気ダクトの縦断面図、図７は図６の吸気ダクトを構成する一対の半割り品１のうちの片方（図６の上側）の縦断面図を示す。
【００１４】
本吸気ダクトも、参考形態１と同様、一対の半割り品１ａ,１ｂの両側縁１４同士を結合一体化させることにより内側に空気通路５を形成すると共に外周部に消音器４を形成するようにしている。一対の半割り品１ａ,１ｂは、ダクト中心軸を中心にして線対称形（面対称形）にニ分割された半円筒状体になっている。半割り品１はダクト軸方向の縦割りニ分割の半円筒状体で、中空室１０のある雨樋状にブロー成形され、且つ該半円筒状体の内周壁１１側の所定位置で前記中空室１０に連通する開孔１３を設けている。
【００１５】
本実施形態は、空気通路５を形成する内周壁１１の内筒ダクト２全長をＬ_０としたとき、図７のごとく空気通路５すなわち内周壁１１の大気解放側先端１７からエアクリーナ側へ所定長さＬ_３の地点をスタートとして、ここからエアクリーナ側へ向けＬ_４の範囲のダクト方向長さを有して内周壁１１に開孔１３を形成する。ここで、前記Ｌ_３，Ｌ_４は次式を満たす。
Ｌ_０／４≦Ｌ_３≦３Ｌ_０／８ … （１）式
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_４≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８ … （２）式
【００１６】
開孔１３のダクト方向長さＬ_４は、（２）式のごとく、理想値Ｌ_０／８の前後５％を変化させても周波数特性に殆ど影響がでない。開孔１３の形状は問わない。
半割り品１ａについて詳述すれば、外筒部３ｂは図６のような筒部３０（外周壁１２の一部）の両端に仕切部３１のある筒体である。符号８は仕切部３１の形成に伴いできた窪みを示す。筒部３０は前記内周壁１１の外径より大なる内径を有する。外筒部３は前記開孔１３ａの大気解放側先端より内周壁１１の大気解放側へ向かった長さＬ_５の地点から、エアクリーナ側へ全長がＬ_２の範囲にある筒部３０で前記開孔１３ａを覆って内周壁１１に被着される。仕切部３１が内周壁１１に接合して開孔１３ａをカバーした外筒部３ができる。内周壁１１と外筒部３とで囲まれた中空室１０ｂを設け且つ内周壁１１に設けた開孔１３ａだけが空いた空洞型消音器４の中空室１０ｂが形成される。開孔１３ａの大気解放側先端より内周壁１１の大気解放側へ向かった長さＬ_５の地点から、全長Ｌ_２の外筒部３が内周壁１１に被着されることから、開孔１３ａが動いても開孔１３ａに対する外筒部３の位置関係は変わらない。外筒部３の断面形状は特に問わない。ここで、前記Ｌ_２，Ｌ_５は次式を満たす。
Ｌ_０（１−０．０５）／２≦Ｌ_２≦Ｌ_０（１＋０．０５）／２ … （３）式
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_５≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８ … （４）式
【００１７】
外筒部３のダクト方向長さＬ_２は理想的にはＬ_０／２の値であるが、その値が前後５％変化しても周波数特性の影響が殆ど見られないことを種々の試験から確認し、Ｌ_２の好適長さとして（３）式を得た。Ｌ_５の値についても前後５％変化させても周波数特性に殆ど影響がでないことを試験確認し、（４）式を得た。以上、半割り品１ａについて述べたが、他の半割り品１ｂについても同じことがいえる。
【００１８】
前述の（３）式で、外筒部３のダクト方向長さＬ_２の理想値をＬ_０／２とするのは以下の理由に基づく。本願発明の狙いは内周壁１１の長さＬ_０で決まる気柱共鳴を低減することにある。気柱共鳴は１次，２次…のように発生し、その共鳴周波数ｆ（Ｈｚ）は、
ｆ＝ｎｃ／２Ｌ_０ … （５）式
で表される。ここで、ｎは共鳴次数、ｃは音速を示す。
【００１９】
しかるに、本願発明は公知の挿入管付き空洞型消音器４を応用したものとなっている。挿入管付き空洞型消音器４では空洞部（すなわち外筒部３）の長さＬ_２で周波数特性が決まる。挿入管付き空洞型消音器の消音器（図８の右上図）においては、図８に示すグラフとなり、周波数は消音量最大値ｆ_１とすると、
ｆ_１＝（２Ｎ−１）×ｃ／４Ｌ_２ … （６）式
となる。消音量最大値ｆ_２とすると、
ｆ_２＝２Ｎ×ｃ／４Ｌ_２ … （７）式
となる。本願発明ではＬ_２の理想値がＬ_０／２であり、これを（６）式，（７）式に代入すれば、
ｆ_１＝（２Ｎ−１）×ｃ／２Ｌ_０ … （８）式
ｆ_２＝２Ｎ×ｃ／２Ｌ_０ … （９）式
となる。この（８）式，（９）式をよく見ると、前記（５）式で表された気柱共鳴の周波数ｆと同じになる。すなわち、気柱共鳴の周波数が全て消音されることとなる。挿入管付き空洞型消音器４としての外筒部３の長さＬ_２をＬ_０／２とすれば、気柱共鳴の周波数が全て消音されるという訳である。図８中、符号Ｄ_２は空洞部の外径、Ｄ_１は管の内径を示す。
【００２０】
また、開孔１３ａのダクト方向長さは、前述のごとくＬ_４の範囲で表されるが、Ｌ_４の理想値はＬ_０／８の値になる。図８の右上の挿入管付き空洞型消音器４において、空洞部の長さＬ_２に対し、大気解放側挿入管長さがＬ_２／４で、エアクリーナ側挿入管長さがＬ_２／２であることから、開孔１３のダクト方向長さＬ_４（挿入管の隙間）は、Ｌ_２−Ｌ_２／４−Ｌ_２／２＝Ｌ_２／４になる。本願発明の場合はＬ_２の理想値がＬ_０／２であることから、開孔１３ａのダクト方向長さＬ_４はＬ_２／４＝（Ｌ_０／２）／４＝Ｌ_０／８が導かれる。
他の構成は参考形態１と同様で、その説明を省く。参考形態１と同一符号は同一又は相当部分を示す。外周壁１２を仕切部３１によって区画化してできた他の外筒部３ａ,３ｃ,３ｄ,３ｆも個々に開孔１３を設ければ、消音器として勿論役立つ。
【００２１】
（３）効果
このように構成した吸気ダクトは、半割り品１を結合一体化させて形成しているので、従来品と違って、ブロー成形で造る半割り品１の形状に自由度があり、三次元に曲がったような形状でも成形可能でエンジンルームの空きスペースを有効活用できる。また、吸気ダクトの大気解放側先端１７をファンネル形状にすることも容易で、通気抵抗の小さな製品を造ることが出来る。
さらに、一対の半割り品１の内周壁１１に開孔１３を設けて二個以上の消音器４の形成ができるので消音効果の優れた吸気ダクトになる。本吸気ダクトは、空気通路５を形成する内周壁１１が消音器４の一部を担ってダクト周囲の空間を利用して消音器４を形成するので、消音器４の場所をあまり必要としない。省スペース設置で優れた消音特性を有する吸気系部品を提供できる。
また、吸気ダクトが半割り品１の組付けにより出来上がるため、半割り品１は既述のごとく型内面粗度を小さくして内周壁１１の通気抵抗を小さくしたり、内周壁１１の大気解放側先端１７の口を広げることによって通気抵抗を容易に小さくできる。通気抵抗が小さくなればレゾネータ容量も小さく出来ることから、より省スペースで対応可能となる。
加えて、本吸気ダクトは、既述のごとく広い周波数域で騒音低減効果が得られる。しかも、本吸気ダクトは挿入管付き空洞型消音器４を応用したものであるが、挿入管にあたる内周壁１１が分断されておらず、連続していることから所定の機械的強度を保持し、挿入管付き空洞型消音器４の強度的な問題を解消している。
【００２２】
尚、本発明においては、前記実施形態に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。半割り品１，内筒ダクト２,外筒部３，消音器４,空気通路５等の形状，大きさ，個数，材質等は用途に合わせて適宜選択できる。本実施形態では両半割り品１に開孔３を形成したが、一方の半割り品１だけに開孔１３を設けた一対の半割り品１とすることも、本発明の範囲内にある。
【００２３】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明の車両用吸気ダクトは、エンジンルームの空きスペースに応じた三次元形状製品を造ることができ、さらに大気解放側先端形状をファンネル形状にも容易に対応可能にして、スペース確保も簡単な消音器を備えるなど優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考形態１で、吸気ダクトの分解斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図２の状態から貼着を終えた吸気ダクトの縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ-ＩＶ線矢視図である。
【図５】別態様の吸気ダクトの縦断面図である。
【図６】実施形態２で、図３に対応する吸気ダクトの縦断面図である。
【図７】図６の吸気ダクトを構成する一対の半割り品のうちの片方の縦断面図である。
【図８】挿入管付き空洞型ダクトの透過損失の改善グラフである。
【符号の説明】
１半割り品
１０中空室
１１内周壁
１３開孔
２内周ダクト
３外筒部
４消音器
５空気通路

Claims

ダクト軸方向の縦割りニ分割の半円筒状体で、中空室のある雨樋状にブロー成形され、さらに、両方又は一方の該半円筒状体に係る内周壁側の所定位置で前記中空室に連通する開孔を設けた一対の該半割り品が、それらの両側縁同士を結合一体化させることにより内側に空気通路を形成し、且つその空気通路を形成する内周壁の内筒ダクト全長がＬ_０であって、空気通路の大気解放側先端からエアクリーナ側へＬ_３の距離の所を起点に、エアクリーナ側へ向けダクト方向長さＬ_４を有して該内周壁に前記開孔が形成され、該開孔の大気解放側先端より空気通路の大気解放側へ向かった長さＬ_５の地点から、エアクリーナ側へ全長がＬ_２の外筒部で中空室を確保しながら前記開孔を覆って内筒ダクトに被着して外周部に消音器を形成することを特徴とする車両用吸気ダクト。
ここで、Ｌ_０（１−０．０５）／２≦Ｌ_２≦Ｌ_０（１＋０．０５）／２
Ｌ_０／４≦Ｌ_３≦３Ｌ_０／８
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_４≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８
Ｌ_０（１−０．０５）／８≦Ｌ_５≦Ｌ_０（１＋０．０５）／８