JP5243586B2 - エンジン用吸気マニフォルド - Google Patents

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Description

本発明は、略水平姿勢で並列する複数の吸気分配管を一側壁に備えると共に、他の壁に吸気入口管を備え、内部には吸気入口管と吸気分配管との間を連通するサージ室と、このサージ室に連通路を介して連通するレゾネータ室とを備えるエンジン用吸気マニフォルドに関する。
従来、自動車において、エンジンの吸気ダクトの上部に、その内部に連通するレゾネータ室を形成し、吸気系に発生する吸気脈動騒音をレゾネータ室の共鳴作用により消音することが、例えば特許文献1に開示されているように、既に知られている。
特開2006−183565号公報
ところで、略水平姿勢で並列する複数の吸気分配管を一側壁に備えると共に、他の壁に吸気入口管を備え、内部には吸気入口管と吸気分配管との間を連通するサージ室を備える吸気マニフォルドに、上記の従来技術を適用しようとすると、吸気マニフォルドのサージ室の上方又は下方にレゾネータ室を配置して、両室間を連通させることになるが、こうして構成したレゾネータ付き吸気マニフォルドは、自動車の狭小なエンジンルームに収容される場合には、サージ室の上方又は下方に大きく突出したレゾネータ室がエンジンやボンネットに干渉する虞があるため、そのレゾネータ室に充分な容積を与えることができない嫌いがある。
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、吸気マニフォルド上面及び下面からのレゾネータ室の突出量を小さく抑えながらその容積を充分に確保し得るようにしたコンパクトな前記エンジン用吸気マニフォルドを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、略水平姿勢で並列する複数の吸気分配管を一側壁に備えると共に、他の壁に吸気入口管を備え、内部には吸気入口管と吸気分配管との間を連通するサージ室と、このサージ室に連通路を介して連通するレゾネータ室とを備えるエンジン用吸気マニフォルドであって、隣り合う吸気分配管の間に、前記レゾネータ室の一部となるレゾネータ小室を形成したものにおいて、前記複数の吸気分配管、前記サージ室の一半部、前記レゾネータ小室、及び前記連通路の一半部となる第1凹溝を有する合成樹脂製の第1マニフォルド半体と、前記サージ室の他半部、及び前記連通路の他半部となる第2凹溝を有する合成樹脂製の第2マニフォルド半体との相対向する接合面を相互に溶着してなり、前記第1マニフォルド半体の下面には、前記サージ室、前記複数の吸気分配管及び前記レゾネータ小室に囲まれる凹部が形成されていて、この凹部を、前記第1及び第2マニフォルド半体相互の溶着時、前記第1マニフォルド半体を支持する支持台のバックアップ凸部の嵌合用としたことをことを第1の特徴とする。
さらに本発明は、第の特徴に加えて、前記第1及び第2マニフォルド半体の両接合面には、前記サージ室及び前記レゾネータ室間を区画するように相互に溶着される下部溶着ビード及び上部溶着ビードをそれぞれ形成し、また前記凹部の天井壁に、前記下部溶着ビードに連続する下部補強溶着ビードを形成すると共に、前記上部溶着ビードに連続して前記下部補強溶着ビードと溶着される上部補強溶着ビードを前記第2マニフォルド半体に形成したことを第の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば、レゾネータ室の一部を構成するレゾネータ小室は、隣り合う吸気分配管の間のデッドスペースを利用して形成されるので、レゾネータ室に充分な容積を付与し得ると共に、レゾネータ室の吸気マニフォルド下面への不必要な突出を防ぐことができ、したがって吸気マニフォルドのコンパクト化を図りつゝ、レゾネータ室の機能を高めることができる。
その上、第1及び第2マニフォルド半体の二部材の溶着により、レゾネータ付きのコンパクトな吸気マニフォルドを簡単に構成することができその際、第1マニフォルド半体下面の、サージ室、複数の吸気分配管及びレゾネータ小室に囲まれる凹部が、第1及び第2マニフォルド半体相互の溶着時、第1マニフォルド半体を支持する支持台のバックアップ凸部の嵌合用凹部とされるので、第1及び第2マニフォルド半体の中間部の撓みを支持台のバックアップ凸部により防ぐことができる。したがって、第1マニフォルド半体の中間部に、バックアップ凸部の嵌合のための専用の凹部を形成する必要がないから、第1マニフォルド半体の本来の構造及び形状を変更することなく、第1及び第2マニフォルド半体の中間部相互の溶着をも確実に行うことができる。
また特に本発明の第の特徴によれば、下部及び上部補強溶着ビード相互の溶着により、サージ室及びレゾネータ室間を区画するように相互に溶着される下部及び上部溶着ビードの中間部相互の溶着強度を増強することができる。しかも下部補強溶着ビードは、バックアップ凸部が嵌合する凹部の天井壁を利用して、その上面に形成されるので、バックアップ凸部が嵌合する凹部は、下部補強溶着ビードの略直下に位置することになり、その下部補強溶着ビード周りの撓みを強固に抑え、下部及び上部補強溶着ビード相互の溶着を、より確実に行うことができる。
本発明の実施形態に係るエンジン用吸気マニフォルドの平面図。 同吸気マニフォルドの左側面図。 同吸気マニフォルドの底面図。 同吸気マニフォルドの第1マニフォルド半体を内側から見た平面図。 同吸気マニフォルドの第2マニフォルド半体を内側から見た平面図。 図5の要部を破断して示した平面図。 図3の7−7線断面図。 図3の8−8線断面図。 図3の9−9線断面図。 図9の10矢視図。 図3の11−11線断面図。 図3の12−12線断面図。
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。
先ず、図1〜図3において、符号Mは自動車に搭載される4気筒エンジンE用の吸気マニフォルドを示す。この吸気マニフォルドMは、図1で左右方向を長手方向とする箱形をなしており、その長手方向に沿う一側壁には、略水平姿勢で並列する4本の吸気分配管1,1…が形成され、これら吸気分配管1,1…の下流端には、これらを相互に一体に連結する共通の取り付けフランジ2が一体に形成される。この取り付けフランジ4は、エンジンEに複数のボルトにより結合されるようになっている。この吸気マニフォルドMは、図2に示すように、自動車のエンジンルームR内に収容される場合、ボンネットBの下面に近接するようにエンジンルームR内の上部に配置される。
また吸気マニフォルドMの、4本の吸気分配管1,1…の配列方向に沿う一端壁には吸気入口管3が一体に形成され、この吸気入口管3の上流には方形の取り付けフランジ4が一体に形成される。この取り付けフランジ4にはスロットルボディTが複数のボルトにより取り付けられるようになっている。
さらに吸気マニフォルドMの内部は、図4〜図9に示すように、吸気入口管3と4本の吸気分配管1,1…との間を連通するサージ室5になっており、このサージ室5には、吸気入口管3のサージ室5への開口端の、吸気分配管1,1…側の端縁から吸気分配管1,1…の配列方向に延びてサージ室5の略中央部に達する吸気案内壁6が配設される。この吸気案内壁6は、図4〜図6に明示するように、サージ室5内方に向うにつれて吸気分配管1,1…から離れるよう吸気入口管3の軸線Xに対して僅かに傾斜している。また吸気案内壁6の、吸気分配管1,1…と反対側の一側面は、吸気入口管3の内周面に連なる平滑面6aに形成される。
而して、エンジンの吸気作用に伴ない吸気入口管3に流入した空気は、図4及び図6に矢印D1で示すように、吸気入口管3の内面に連なる吸気案内壁6の平滑面6aによりスムーズに誘導されることにより、圧力損失することなくサージ室5の中央部に到達することができる。したがって、吸気入口管3と、並列する4本の吸気分配管1,1…との各間の距離の長短に拘らず、上記空気は、図4及び図6に矢印D2で示すように、サージ室5の中央部から4本の吸気分配管1,1…へと略均等に分配されることになり、エンジンEの各気筒の吸気効率を高め、エンジン出力の向上に寄与し得る。
また図6及び図9及び図10に示すように、吸気案内壁6の、吸気分配管1,1…側の他側面6bには、相互に間隔を置いて平行に並ぶ上下方向の複数のリブ7,7…を残して、複数の肉抜き凹部8,8…が形成される。吸気案内壁6の、吸気入口管3側の端部には、吸気案内壁6と直交するように延びる補強壁9が一体に連設される。
而して、複数の肉抜き凹部8,8…により吸気案内壁6の薄肉化が図られると共に、複数のリブ7,7…により吸気案内壁6剛性の強化を図ることができ、サージ室5での吸気圧力の脈動に起因する吸気案内壁6の振動騒音の発生を防ぐことができる。しかも吸気案内壁6の吸気分配管1,1…側の他側面6bは、空気流の誘導には殆ど関与しないから、その他側面6bに形成されたリブ7,7…及び肉抜き凹部8,8…は殆ど吸気抵抗とはならない。かくして、吸気案内壁6に良好な吸気案内機能を発揮させつゝ、吸気案内壁の薄肉化と剛性確保の両方を満足させることができる。
図4〜図9に示すように、吸気マニフォルドMの内部には、さらに、サージ室5に連通路12を介して連通するレゾネータ室10が設けられる。このレゾネータ室10は、前記4本の吸気分配管1,1…の相互間に画成される三つのレゾネータ小室10b〜10dと、吸気分配管1,1…群の両外側部に形成される二つのレゾネータ小室10a,10eと、合計五つのレゾネータ小室10a〜10eを相互に連通すべく、吸気分配管1,1…の上面を横切るように延びるように配置される上下に偏平な連通室11とよりなっており、この連通室11の長手方向一端部が前記連通路12を介してサージ室5の中央部に連通される。その際、レゾネータ小室10a〜10eは、その容積を極力大きく確保すべく、隣接する吸気分配管1,1…の下面より下方へ突出するようにして形成される。但し、望ましくは、レゾネータ小室10a〜10eの吸気分配管1,1…下面よりの突出は、サージ室11の下面の高さより上方位置に止める。
このように、レゾネータ室10の主要部をなす複数のレゾネータ小室10a〜10eは、複数の吸気分配管1,1…の相互間のデッドスペースのみならず、吸気分配管1,1…群の両外側のデッドスペース及びそれらの下方のデッドスペースを利用して形成されるので、レゾネータ室10に充分な容積を付与し得ると共に、レゾネータ室10の吸気マニフォルドM下面への不必要な突出を防ぐことができ、レゾネータ室10による吸気マニフォルドMの大型化を防ぐことができる。また複数のレゾネータ小室10a〜10eの相互間を連通する連通室11は、吸気分配管1,1…の上面を横切るように延びる上下に偏平な形状をなしているので、この連通室11も吸気マニフォルドM上面からの突出を最小限に抑えながら、レゾネータ室10の容積拡張に寄与すると共に、レゾネータ室10による吸気マニフォルドMの大型化を防ぎ、そのコンパクト化を図ることができる。また複数のレゾネータ小室10a〜10eの相互間を連通する連通室11は、吸気分配管1,1…の上面を横切るように延びる上下に偏平な形状をなしているので、この連通室11も吸気マニフォルドM上面からの突出を最小限に抑えながら、レゾネータ室10の容積拡張に寄与すると共に、レゾネータ室10による吸気マニフォルドMの大型化を防ぎ、そのコンパクト化を図ることができる。こうして充分な容積を得たレゾネータ室10は、エンジンEの運転中、共鳴作用により、サージ室5に発生する吸気騒音の所定の周波数帯域での消音を可能にすると共に、エンジンのトルク増加に寄与する。しかも、上記のようにコンパクトに構成されたレゾネータ付き吸気マニフォルドMは、自動車の狭小なエンジンルームR内上部に配置されても、エンジンEやボンネットBとの干渉を回避することができるので、小型自動車用に特に有効である。
同じく図4〜図9において、上記吸気マニフォルドMは、それぞれ合成樹脂をもって個別に成形される下部の第1マニフォルド半体MAと上部の第2マニフォルド半体MBとで構成され、この両マニフォルド半体MA、MBは、それらの互いに対向する接合面15A,15Bを振動摩擦溶着することにより接合されるようになっている。
その第1マニフォルド半体MAには、取り付けフランジ2と、吸気入口管3の一半部3Aと、サージ室5の一半部5Aと、吸気案内壁6の一半部6Aと、吸気分配管1,1…群と、取り付けフランジ2と、レゾネータ小室10a〜10e群と、連通路12の一半部となる浅い第1凹溝12Aとが備えられる。一方、第2マニフォルド半体MBには、吸気入口管3の他半部3Bと、サージ室5の他半部5Bと、吸気案内壁6の他半部6Bと、連通室11と、連通路12の他半部となる深い第2凹溝12Bと、補強壁9の他半部9Bとが備えられる。
第1マニフォルド半体MAの下面には、サージ室5、4本の吸気分配管1,1…及び中間の3つレゾネータ小室10b〜10dに囲まれる3つの凹部13a〜13c が形成され、そのうちの吸気入口管3側で隣接する2つの凹部13a,13bの天井壁は、これら凹部13a,13bに隣接する2本の吸気分配管1,1の管壁に連続して平坦壁16を構成し、この平坦壁16に前記浅い凹溝12Aが形成される。
吸気案内壁6の一半部6Aは高さが低く形成され、同他半部6Bは高さが高く形成され、その他半部6Bに前記複数のリブ7,7…及び肉抜き凹部8,8…が設けられ、これら肉抜き凹部8,8…の下端は、該他半部6Bの下端面、即ち接合面15Bの手前で終わっている(特に図9、図10参照)。したがって、第1及び第2マニフォルド半体MA、MB相互の溶着と同時に吸気案内壁6の一半部6A及び他半部6B相互の溶着を可能して、強固な吸気案内壁6を構成し得ると共に、これにより吸気マニフォルドMの剛性強化を図ることができ、しかも吸気案内壁6の一半部6A及び他半部6Bの溶着面積の、肉抜き凹部8,8…による減少を回避して、両半部6A,6B相互の溶着強度を高めることができる。
第1及び第2マニフォルド半体MA、MBの互いに対向する接合面15A,15Bには、それぞれ吸気入口管3の一部と、サージ室5及びレゾネータ室10全体を囲繞する無端状の第1溶着ビード20A,20Bと、この第1溶着ビード20A,20Bからレゾネータ室10及び連通路12の一側壁に沿って延びる有端の第2溶着ビード21A,21Bと、第1溶着ビード20A,20Bから連通路12の他側壁に沿って延びる有端の第3溶着ビード22A,22Bと、この第3溶着ビード22A,22Bの、第1溶着ビード20A,20Bとの近接部から補強壁9及び吸気案内壁6に沿って延びる有端の第4ビード部23A,23Bとが形成される。
また第2マニフォルド半体MBの接合面15Bには、第1〜第4溶着ビード20B〜23Bの幅方向両側に溝24,24を挟んで起立する一対の規制壁25,25(図7参照)が形成される。
図4及び図5において、第1及び第2マニフォルド半体MA、MBの第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bの端部21Ae〜23Ae;21Be〜23Beの横幅は、他の主要部の横幅より広く設定される。
また第1マニフォルド半体MAの前記3つの凹部13a〜13cのうち、前記平坦壁16の形成に関わらない一つの凹部13aの天井壁16の上面は、第1マニフォルド半体MA側の接合面に連続しており、この凹部13aの天井壁16の上面に、有端の第2溶着ビード21Aの中間部と協働して閉じたロ字状の溶着ビードを構成する補強溶着ビード27Aが形成される。これに対応して、第2マニフォルド半体MBの接合面15Bにも補強溶着ビード27Bが形成されると共に、これを囲むように前記規制壁の25の一部が延長される。
図8及び図11に示すように、第1及び第2マニフォルド半体MA、MBの接合面15A,15Bの溶着に当たっては、第1マニフォルド半体MAを、その接合面15Aを上向きにして支持台30上に載置し、その接合面15Aの溶着ビード20A〜22A,27Aに、第2マニフォルド半体MBの接合面15Bの溶着ビード20B〜22B,27Bを重ね合わせ、この第2マニフォルド半体MBを上方から押させる押え振動治具31を、吸気マニフォルドMの長手方向に沿って振動させる。
その際、支持台30は、第1マニフォルド半体MAの下面周囲を支承する通常のバックアップ部を備える他に、特に、略中央部に3つのバックアップ凸部30a〜30cを備えており、これらバックアップ凸部30a〜30cは、第1マニフォルド半体MA下面の、サージ室5、4本の吸気分配管1,1…及び中間の3つレゾネータ小室10b〜10dに囲まれて形成された前記3つの凹部13a〜13cに嵌合して、それらの天井面に当接するようになっている。したがって、押え振動治具31により第2マニフォルド半体MBを上方から押さえて振動させたとき、第1及び第2マニフォルド半体MA、MBの中央部の撓みを支持台30のバックアップ凸部30a〜30cにより防ぐことができるため、吸気マニフォルドM周囲の第1溶着ビード20A,20B相互間は勿論、中程の第2〜第4溶着ビード21A〜22A;21B〜22B相互間に均等に摩擦熱を発生させて、両者間を確実に溶着することができる。その溶着代は、第2マニフォルド半体MBの規制壁25が第1マニフォルド半体MAの接合面15Aに当接することにより規制され、またその溶着に伴ない発生するバリは、規制壁25と各溶着ビード間の溝24に収容される。
このように、第1マニフォルド半体MA下面の、サージ室5、4本の吸気分配管1,1…及び中間の3つレゾネータ小室10b〜10dに囲まれて形成された3つの凹部13a〜13cを、支持台30のバックアップ凸部30a〜30cの嵌合用凹部に利用するので、第1マニフォルド半体MAの中央部に、バックアップ凸部30a〜30cの嵌合のための専用の凹部を形成する必要がなく、したがって第1マニフォルド半体MAの本来の構造及び形状を変更することなく、支持台30による第1マニフォルド半体MAの略中央部の支承を強固に行うことができて、両マニフォルド半体MA、MB間に良好な溶着部を形成することができる。図示例の場合、特に、バックアップ凸部30a〜30cが嵌合する凹部13a〜13cは、第1マニフォルド半体MAの第2及び第3溶着ビード21A,22Aの略直下に位置することになるから、その第2及び第3溶着ビード21A,22A周辺部の撓みを強固に抑え、上下の第2及び第3溶着ビード21A,22A〜21B,22B相互の溶着を、より確実に行うことができる。
また第1及び第2マニフォルド半体MA、MBの第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bにおいて、それらの端部21Ae〜23Ae;21Be〜23Beの横幅は、他の主要部の横幅より広く設定されるので、第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bの各端部21Ae〜23Ae;21Be〜23Beでは、溶着面積が拡張して、その溶着強度を高めることができる。
而して、吸気マニフォルドMの使用状態では、エンジンEの振動等により、特に、有端の第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bの各端部の溶着部に集中応力が発生する傾向があるが、その集中応力による、第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bの各端部の溶着部の剥離を確実に防ぐことができる。
さらに、有端の第2〜第4溶着ビード21A〜23A;21B〜23Bのうち、最も長い第2溶着ビード21A,21Bの中間部には、第2溶着ビード21A,21Bと協働して閉じたロ字状の溶着ビードを構成する補強溶着ビード27A,27Bが連設されるので、補強溶着ビード27A,27B相互の溶着により、第2溶着ビード21A,21Bの中間部相互の溶着強度が増強されることになり、第2溶着ビード21A,21Bの中間部の溶着部の、振動による剥離をも確実に防ぐことができる。
しかも、第1マニフォルド半体MA側の補強溶着ビード27Aは、一部のバックアップ凸部30cが嵌合する凹部13cの天井壁14を利用して、その上面に形成されるので、バックアップ凸部30cが嵌合する凹部13cは、補強溶着ビード27Aの略直下に位置することになるから、その補強溶着ビード27A周りの撓みを強固に抑え、上下の補強溶着ビード27A,27B相互の溶着を、より確実に行うことができる。
図5及び図12に示すように、第2マニフォルド半体MBには、サージ室5の、吸気入口管3から離れた角部に、吸気入口管3から離れた最外側の吸気分配管1への空気の流れをスムーズに誘導する断面円弧状の案内壁33が設けられる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、本発明は、上記4気筒以外の多気筒エンジン用にも適用することができる。また吸気案内壁6の一半部6A及び他半部6Bを略同じ高さに形成して、その両者の他側面6bにリブ7及び肉抜き凹部8を形成することもできる。
M・・・・・吸気マニフォルド
MA・・・・第1マニフォルド半体
MB・・・・第2マニフォルド半体
1・・・・・吸気分配管
3・・・・・吸気入口管
5・・・・・サージ室
5A・・・・サージ室の一半部
5B・・・・サージ室の他半部
10・・・・レゾネータ室
10b〜10d・・・レゾネータ小室
12・・・・連通路
12A・・・第1凹溝
12B・・・第2凹溝
13a〜13c・・・凹部
15A・・・第1マニフォルド半体側の接合面
15B・・・第2マニフォルド半体側の接合面
21A・・・下部溶着ビード(第1マニフォルド半体側の第2溶着ビード)
21B・・・上部溶着ビード(第2マニフォルド半体側の第2溶着ビード)
27A・・・下部補強溶着ビード
27B・・・上部補強溶着ビード
30・・・・支持台
30a〜30c・・・バックアップ凸部

Claims (2)

  1. 略水平姿勢で並列する複数の吸気分配管(1)を一側壁に備えると共に、他の壁に吸気入口管(3)を備え、内部には吸気入口管(3)と吸気分配管(1)との間を連通するサージ室(5)と、このサージ室(5)に連通路(12)を介して連通するレゾネータ室(10)とを備えるエンジン用吸気マニフォルドであって、
    隣り合う吸気分配管(1)の間に、前記レゾネータ室(10)の一部となるレゾネータ小室(10b〜10d)を形成したものにおいて、
    前記複数の吸気分配管(1)、前記サージ室(5)の一半部(5A)、前記レゾネータ小室(10b〜10d)、及び前記連通路(12)の一半部となる第1凹溝(12A)を有する合成樹脂製の第1マニフォルド半体(MA)と、前記サージ室(5)の他半部(5B)、及び前記連通路(12)の他半部となる第2凹溝(12B)を有する合成樹脂製の第2マニフォルド半体(MB)との相対向する接合面(15A,15B)を相互に溶着してなり、
    前記第1マニフォルド半体(MA)の下面には、前記サージ室(5)、前記複数の吸気分配管(1)及び前記レゾネータ小室(10b〜10d)に囲まれる凹部(13a〜13c )が形成されていて、この凹部(13a〜13c )を、前記第1及び第2マニフォルド半体(MA、MB)相互の溶着時、前記第1マニフォルド半体(MA)を支持する支持台(30)のバックアップ凸部(30a〜30c)の嵌合用としたことを特徴とするエンジン用吸気マニフォルド。
  2. 請求項記載のエンジン用吸気マニフォルドにおいて、
    前記第1及び第2マニフォルド半体(MA、MB)の両接合面(15A,15B)には、前記サージ室(5)及び前記レゾネータ室(10)間を区画するように相互に溶着される下部溶着ビード(21A)及び上部溶着ビード(21B)をそれぞれ形成し、また前記凹部(13a〜13c )の天井壁(14)に、前記下部溶着ビード(21A)に連続する下部補強溶着ビード(27A)を形成すると共に、前記上部溶着ビード(21B)に連続して前記下部補強溶着ビード(27A)と溶着される上部補強溶着ビード(27B)を前記第2マニフォルド半体(MB)に形成したことを特徴とするエンジン用吸気マニフォルド。
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