JP2016169618A - 吸気マニホールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び組立工数を低減することができる吸気マニホールド装置を提供する。【解決手段】吸気マニホールド装置１０Ａは、樹脂材料により一体的に射出成形された吸気マニホールド１２を備える。吸気マニホールド１２のうち熱交換器１４を収容するハウジング１８には、熱交換器１４のガスの流通方向と複数の分岐管３０ａ〜３０ｃの並び方向とに直交する方向に開口して熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されている。熱交換器１４には、開口部２２を閉塞した状態で吸気マニホールド１２に取り付けられるカバー部４０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、吸気マニホールドに内蔵されてガスを冷却する熱交換器とを備えた吸気マニホールド装置に関する。

この種の吸気マニホールド装置において、吸気マニホールドは、例えば、熱交換器を収容するハウジングと、熱交換器にガスを導く導入部と、熱交換器で冷却されたガスを各シリンダ室に導く複数の分岐管を有する導出部とを備えている。ハウジングには、複数の分岐管の並び方向に開口して熱交換器が挿入可能な開口部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１４−５１５４５０号公報

上記特許文献１に記載の技術では、吸気マニホールドを樹脂材料により射出成形する場合、複数の分岐管の並び方向に開口するように開口部がハウジングに形成されているので、吸気マニホールドを一体的に射出成形することが容易ではない。

すなわち、ハウジングの内面を成形する金型及び各分岐管の内面を成形する金型を開口部から容易に抜くことができないため、例えば、ハウジング、導入部、及び導出部を別々に成形し、これら部材を接合することにより吸気マニホールドが組み立てられる。そのため、部品点数及び組立工数が増大するという課題がある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、部品点数及び組立工数を低減することができる吸気マニホールド装置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、本発明に係る吸気マニホールド装置は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、前記吸気マニホールドは、樹脂材料により一体的に射出成形されており、前記熱交換器を収容するハウジングと、前記ハウジング内に前記ガスを導く導入部と、前記熱交換器で冷却された前記ガスを各前記シリンダ室に導く複数の分岐管と、を有し、前記ハウジングには、前記熱交換器の前記ガスの流通方向と複数の前記分岐管の並び方向とに直交する方向に開口して前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成され、前記熱交換器には、前記開口部を閉塞した状態で前記吸気マニホールドに取り付けられるカバー部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、ハウジングの内面を成形する金型及分岐管の内面を成形する金型をハウジングの開口部から容易に抜くことができる。これにより、吸気マニホールドを樹脂材料により一体的に射出成形することができるので、部品点数及び組立工数を低減することができる。

上記の吸気マニホールド装置において、各前記分岐管の少なくとも一部は、湾曲すると共に流路断面積が上流側に向かって徐々に小さくなるように形成されていてもよい。

このような構成によれば、各分岐管を湾曲状に形成した場合であってもこれら分岐管の内面を成形する金型を開口部から抜くことができる。

上記の吸気マニホールド装置において、各前記分岐管は、前記ハウジングから直線状に延在し、当該分岐管の延在方向から視て各前記分岐管の流路断面の全範囲が前記開口部内に位置するように形成されていてもよい。

このような構成によれば、分岐管の内面を成形する金型を開口部から容易に抜くことができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記カバー部は、金属製であり、前記吸気マニホールドに対して複数の取付ボルトにより締結されていてもよい。

このような構成によれば、熱交換器を吸気マニホールドに対して容易に固定することができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記カバー部は、金属製のカバー部本体と、前記カバー部本体の外縁部にインサート成形されて前記吸気マニホールドに溶着される樹脂部材と、を有していてもよい。

このような構成によれば、カバー部を吸気マニホールドに対して溶着することができるので、部品点数のさらなる低減を図ることができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記吸気マニホールドは、各前記分岐管の先端部に設けられてシリンダヘッドに対して複数の固定ボルトにより締結されるフランジ部を有し、前記カバー部には、前記固定ボルトの軸線上に切欠部が形成されていてもよい。

このような構成によれば、ドライバー等の締結工具を固定ボルトに対して容易に導くことができる。これにより、吸気マニホールドのフランジ部をシリンダヘッドに容易且つ確実に取り付けることができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記吸気マニホールドのうち前記カバー部に接触する取付面は、同一平面上に位置していてもよい。

このような構成によれば、カバー部及びハウジングの形状を簡素化することができると共にカバー部を吸気マニホールドに対して容易に取り付けることができる。

本発明によれば、熱交換器のガスの流通方向と複数の分岐管の並び方向とに直交する方向に開口して熱交換器が挿入可能な開口部をハウジングに形成することにより吸気マニホールドを樹脂材料で一体的に射出成形することができるので、吸気マニホールド装置の部品点数及び組立工数を低減することができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る吸気マニホールド装置の一部断面正面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。 図１Ａに示す吸気マニホールドを成形する金型を示す断面説明図である。 図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る吸気マニホールド装置の一部断面正面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す吸気マニホールドを成形する金型を示す断面説明図である。 図４Ａは、本発明の第３実施形態に係る吸気マニホールドの正面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。

以下、本発明に係る吸気マニホールド装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明に係る吸気マニホールド装置は、車両等に搭載される多気筒の内燃機関に適用されるものであって、過給器により圧縮されたガスを冷却して複数のシリンダ室に導く。この吸気マニホールド装置に導かれるガスは、内燃機関の吸気通路から導かれる気体であって、内燃機関の排気ガスと空気とが混合された気体であってもよいし、排気ガスを含まない空気であってもよい。

（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、樹脂材料により一体的に射出成形された吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に内蔵された熱交換器（インタークーラ）１４とを備えている。吸気マニホールド１２を構成する樹脂材料は、特に限定されないが、例えば、ナイロン６（登録商標）又はナイロン６６（登録商標）等が挙げられる。

吸気マニホールド１２は、図示しない吸気通路に接続される管状の導入部１６と、導入部１６から導かれたガスを冷却する熱交換器１４を収容するハウジング１８と、熱交換器１４により冷却されたガスを複数のシリンダ室に導く導出部２０とを有している。

ハウジング１８は、導入部１６の延在方向（Ｘ方向）に沿って延在して片側が開口した箱型形状をなしている。すなわち、ハウジング１８には、熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されている。なお、開口部２２は、熱交換器１４に設けられた後述するカバー部４０により閉塞される。

ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも上流側には、導入部１６から導かれたガスを熱交換器１４に導くための上流側空間２６が形成されている。ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも下流側には、熱交換器１４により冷却されたガスを一時的に溜める下流側空間２８が形成されている。すなわち、熱交換器１４には、上流側空間２６から下流側空間２８に向かう方向（Ｙ方向）にガスが流通する。

導出部２０は、ハウジング１８から開口部２２とは反対側（Ｚ方向）に向かって直線状に延出した３本の分岐管３０ａ〜３０ｃと、これら分岐管３０ａ〜３０ｃの先端部に跨って設けられたフランジ部３２とを有している。本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、３気筒の内燃機関に適用されるため、分岐管３０ａ〜３０ｃが３本であるが、分岐管の本数は、内燃機関の気筒数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。

３本の分岐管３０ａ〜３０ｃは、導入部１６の延在方向に沿って等間隔に並んでおり、各分岐管３０ａ〜３０ｃの内孔が下流側空間２８に連通している。各分岐管３０ａ〜３０ｃは、その延在方向から視て各分岐管３０ａ〜３０ｃの流路断面の全範囲が開口部２２内に位置している。各分岐管３０ａ〜３０ｃの先端面には、図示しないシール部材が装着されている。

フランジ部３２には、導出部２０を図示しないシリンダヘッドに固定するための固定ボルト３５が挿通する４つの挿通孔３６ａ〜３６ｄが形成されている。具体的には、Ｘ方向において、挿通孔３６ａは分岐管３０ａに対して分岐管３０ｂとは反対側に位置し、挿通孔３６ｄは分岐管３０ｃに対して分岐管３０ｂとは反対側に位置している。また、Ｘ方向において、挿通孔３６ｂは分岐管３０ａ及び分岐管３０ｂの間に位置し、挿通孔３６ｃは分岐管３０ｂ及び分岐管３０ｃの間に位置している。さらに、挿通孔３６ａ及び挿通孔３６ｄは、分岐管３０ａ〜３０ｃの軸線Ａｘよりも導入部１６側に位置し、挿通孔３６ｂ及び挿通孔３６ｃは、分岐管３０ａ〜３０ｃの軸線Ａｘよりも導入部１６とは反対側に位置している。

すなわち、挿通孔３６ａ及び挿通孔３６ｂは、分岐管３０ａの軸線Ａｘを中心に軸対称の位置にあり、挿通孔３６ｃ及び挿通孔３６ｄは、分岐管３０ｃの軸線Ａｘを中心に軸対称の位置にある。これにより、固定ボルト３５の締付力を分岐管３０ａ、３０ｃの先端面に設けられたシール部材の全体に略均等に作用させることができるので、分岐管３０ａ及び分岐管３０ｃをシリンダヘッドに対して気密に接続することができる。

また、３本の分岐管３０ａ〜３０ｃのうち真ん中に位置する分岐管３０ｂには、挿通孔３６ｂ、３６ｃが位置する側とは反対側に板状のリブ（補強部材）３８が設けられている。このリブ３８は、分岐管３０ｂとハウジング１８に対して一体的に設けられている。これにより、挿通孔３６ｂ及び挿通孔３６ｃが分岐管３０ｂの軸線Ａｘを中心に軸対称の位置にない場合であっても、リブ３８の作用によって、分岐管３０ｂをシリンダヘッドに対して気密に接続することができる。

熱交換器１４は、アルミニウム等の金属材料で構成されており、ハウジング１８の長手方向に延在した直方体形状の外形を有している。詳細な図示は省略するが、熱交換器１４には、ガスが流通するガス流路と、ガスを冷却する冷媒が流通する冷媒流路とが形成されている。ガス流路は、Ｙ方向に延在している。なお、熱交換器１４においてガスとの熱交換によって熱せられた冷媒は、図示しない冷媒循環通路に導出され、別の熱交換器により放熱（冷却）された後、熱交換器１４の冷媒流路に導入される。

熱交換器１４には、ハウジング１８の開口部２２を閉塞するカバー部４０が一体的に設けられている。カバー部４０は、熱交換器１４と同じ金属材料で構成されており、複数の取付ボルト４２により吸気マニホールド１２に締結されている。これにより、熱交換器１４を吸気マニホールド１２に対して容易に固定することができる。

また、カバー部４０は、平板状に形成されている。すなわち、ハウジング１８のうちカバー部４０に接触する取付面は、同一平面上に位置している。これにより、カバー部４０及びハウジング１８の形状を簡素化することができると共にカバー部４０を吸気マニホールド１２に対して容易に取り付けることができる。

カバー部４０には、固定ボルト３５の軸線上（挿通孔３６ａ〜３６ｄの中心線上）に切欠部４４が形成されている。これにより、ドライバー等の締結工具を固定ボルト３５の頭部に対して容易に導くことができる。よって、吸気マニホールド１２のフランジ部３２をシリンダヘッドに容易且つ確実に取り付けることができる。

本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、吸気マニホールド装置１０Ａの作用効果について説明する。

本実施形態では、ハウジング１８には、熱交換器１４のガスの流通方向と分岐管３０ａ〜３０ｃの並び方向とに直交する方向（Ｚ方向）に開口して熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されている。そして、各分岐管３０ａ〜３０ｃは、ハウジング１８からＺ方向に直線状に延在し、分岐管３０ａ〜３０ｃの延在方向から視て各分岐管３０ａ〜３０ｃの流路断面の全範囲が開口部２２内に位置するように形成されている。

この場合、図２に示すように、ハウジング１８の内面及び各分岐管３０ａ〜３０ｃの内面を１つの金型１００によって成形することができると共にハウジング１８の開口部２２を介して金型１００を容易に抜くことができる。なお、吸気マニホールド１２の外面は、複数の金型１０２、１０４、１０６によって成形され、導入部１６の内面は、図示しない金型によって成形される。このように、吸気マニホールド１２を樹脂材料により一体的に射出成形することができるので、部品点数及び組立工数を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。後述する第３実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｃについても同様である。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｂは、吸気マニホールド５０を備えている。吸気マニホールド５０を構成する導出部５２は、ハウジング１８のうち開口部２２の近傍から導入部１６が位置する側とは反対側に延出した３本の分岐管５４ａ〜５４ｃと、これら分岐管５４ａ〜５４ｃの先端部に跨って設けられたフランジ部３２とを有している。

各分岐管５４ａ〜５４ｃは、先端に向かって開口部２２が位置する側とは反対側に湾曲している。また、各分岐管５４ａ〜５４ｃは、その流路断面積が全長に亘って上流側（先端側）に向かって徐々に小さくなるように形成されている。

本実施形態では、例えば、各分岐管５４ａ〜５４ｃの内面の基端側をスライド金型１１０で成形すると共に各分岐管５４ａ〜５４ｃの内面の先端側を金型１１２で成形することができる。スライド金型１１０は、ハウジング１８の内面を成形する金型１１４に形成された凹部１１６に収容可能となっている。なお、吸気マニホールド５０の外面は、例えば、金型１１２、１１４、１１８で成形される。

このような構成によれば、スライド金型１１０を凹部１１６に収容した状態で金型１１４をハウジング１８の開口部２２から抜くことができるので、吸気マニホールド５０を樹脂材料により一体的に射出成形することができる。よって、部品点数及び組立工数を低減することができる。なお、本実施形態は、上述した構成に限定されない。例えば、各分岐管５４ａ〜５４ｃは、その一部において、流路断面積が上流側に向かって徐々に小さくなるように形成されていてもよい。この場合であっても、スライド金型１１０を凹部１１６に収容した状態で金型１１４をハウジング１８の開口部２２から抜くことができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｃについて説明する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０Ｃは、吸気マニホールド６０と、カバー部６２とを備えている。吸気マニホールド６０は、導入部１６と、開口部２２の外周側に環状凹部６４が形成されたハウジング６６と、導出部２０とを有している。ただし、吸気マニホールド６０は、上述した導出部５２を有していてもよい。

カバー部６２は、熱交換器１４に一体的に設けられて開口部２２を閉塞する金属製のカバー部本体６８と、カバー部本体６８の外縁部にインサート成形された樹脂部材７０とを有している。樹脂部材７０には、環状凹部６４に挿入される環状凸部７２が形成されている。

この場合、吸気マニホールド６０の環状凹部６４にカバー部６２の環状凸部７２を挿入して互いに振動溶着させることにより、カバー部６２を吸気マニホールド６０に対して固定することができる。これにより、部品点数の削減を図ることができる。

１０Ａ〜１０Ｃ…吸気マニホールド装置
１２、５０、６０…吸気マニホールド １４…熱交換器
１６…導入部 １８…ハウジング
２０、５２…導出部 ２２…開口部
３０ａ〜３０ｃ、５４ａ〜５４ｃ…分岐管
４０、６２…カバー部

Claims (7)

1. 内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、
   前記吸気マニホールドは、樹脂材料により一体的に射出成形されており、
   前記熱交換器を収容するハウジングと、
   前記ハウジング内に前記ガスを導く導入部と、
   前記熱交換器で冷却された前記ガスを各前記シリンダ室に導く複数の分岐管と、を有し、
   前記ハウジングには、前記熱交換器の前記ガスの流通方向と複数の前記分岐管の並び方向とに直交する方向に開口して前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成され、
   前記熱交換器には、前記開口部を閉塞した状態で前記吸気マニホールドに取り付けられるカバー部が設けられていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
2. 請求項１記載の吸気マニホールド装置において、
   各前記分岐管の少なくとも一部は、湾曲すると共に流路断面積が上流側に向かって徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
3. 請求項１記載の吸気マニホールド装置において、
   各前記分岐管は、前記ハウジングから直線状に延在し、当該分岐管の延在方向から視て各前記分岐管の流路断面の全範囲が前記開口部内に位置するように形成されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記カバー部は、金属製であり、前記吸気マニホールドに対して複数の取付ボルトにより締結されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記カバー部は、
   金属製のカバー部本体と、
   前記カバー部本体の外縁部にインサート成形されて前記吸気マニホールドに溶着される樹脂部材と、を有していることを特徴とする吸気マニホールド装置。
6. 請求項１又は３に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記吸気マニホールドは、各前記分岐管の先端部に設けられてシリンダヘッドに対して複数の固定ボルトにより締結されるフランジ部を有し、
   前記カバー部には、前記固定ボルトの軸線上に切欠部が形成されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記吸気マニホールドのうち前記カバー部に接触する取付面は、同一平面上に位置していることを特徴とする吸気マニホールド装置。

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