(57)【要約】【課題】  車両の縮小化を可能とし、且つ車両の衝突に際して衝突エネルギーを適切に吸収する車両用内燃機関の緩衝構造を提供する。【解決手段】  車両前部に配置された内燃機関本体の前部に取り付けられ、吸気通路ＩＰの少なくとも一部を区画形成する吸気通路画成部材１０と、該吸気通路画成部材１０の前部の少なくとも外表面部をなすと共に、多孔質材料からなる衝撃吸収部材２０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部に配置される内燃機関本体の前部に取り付けられ、吸気通路の少なくとも一部を区画形成する吸気通路画成部材と、
該吸気通路画成部材の前部の少なくとも外表面部をなすと共に、多孔質材料からなる衝撃吸収部材と、
を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の緩衝構造。
【請求項２】
前記吸気通路画成部材の前部全体が、前記衝撃吸収部材からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の緩衝構造。
【請求項３】
前記衝撃吸収部材は、その外表面側から内側に至るに従って密になるように空隙率が変化することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内燃機関の緩衝構造。
【請求項４】
前記衝撃吸収部材は、
多孔質材料からなる第一部材と、
該第一部材の外側表面に取り付けられ、前記第一部材よりも疎の多孔質材料からなる第二部材と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用内燃機関の緩衝構造。
【請求項５】
前記衝撃吸収部材は、発泡金属からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用内燃機関の緩衝構造。
【請求項６】
前記吸気通路画成部材は、吸気マニホルドであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用内燃機関の緩衝構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突エネルギーを吸収するための車両用内燃機関の緩衝構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両前部のエンジンルームに内燃機関を配置した車両が知られている。このようなものでは、例えば、該内燃機関の前方に一定以上の空間を確保して、車両の衝突の際に車体がこの空間に関連して変形することで、車両の衝突エネルギーを吸収および緩和するようにされている。
【０００３】
他に車両の衝突エネルギーを吸収等するべく、例えば、特許文献１において、車両前部のエンジンルームに配置された横置きの内燃機関の吸気マニホルドに、その吸気マニホルドの軸方向に延びる脆弱部を設けることが提案されている。このようにすることで、該車両が衝突した際には、衝突の衝撃力によって脆弱部に沿って吸気マニホルドが破壊されて衝突エネルギーの吸収等がなされるようにされている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４６９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の如く、内燃機関の前方側に一定以上の空間を形成することは、車両の縮小化という観点からは問題がある。また、上記特許文献１に記載のものでは、車両の衝突による衝突エネルギーが吸気マニホルドの破壊により吸収等されるようにされているが、それにより吸収等される衝突エネルギーには限界があり、より多くの衝突エネルギーを吸収等することが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、車両の縮小化を可能とし、且つ車両の衝突に際して衝突エネルギーを適切に吸収する車両用内燃機関の緩衝構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明による車両用内燃機関の緩衝構造は、車両前部に配置される内燃機関本体の前部に取り付けられ、吸気通路の少なくとも一部を区画形成する吸気通路画成部材と、該吸気通路画成部材の前部の少なくとも外表面部をなすと共に、多孔質材料からなる衝撃吸収部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、衝撃吸収部材により、車両の衝突等による衝撃力、すなわち衝突エネルギーが吸収されることになる。従って、車両前部のエンジンルームの空間を小さく出来、ひいては車両の縮小化が可能となる。また、衝撃吸収部材が多孔質材料からなるので適切に衝突エネルギーの吸収等がなされることになる。
【０００９】
好ましくは、前記吸気通路画成部材の前部全体が、前記衝撃吸収部材からなる。これにより、前方から衝突エネルギーを好適に吸収できるようになる。
【００１０】
また、前記衝撃吸収部材は、その外表面側から内側に至るに従って密になるように空隙率が変化することを特徴とすると好ましい。これにより、衝撃吸収部材の外表面側では空隙率が高く、優れた衝撃吸収特性が発揮されると共に、衝撃吸収部材の内側では空隙率が低く、衝撃吸収特性が発揮されるとともに十分な強度が得られることになる。
【００１１】
また、前記衝撃吸収部材は、多孔質材料からなる第一部材と、該第一部材の外側表面に取り付けられ、前記第一部材よりも疎の多孔質材料からなる第二部材と、を備えることを特徴とすると好ましい。これにより、第二部材よりも密の第一部材により吸気通路画成部材の強度の維持および衝突エネルギーの吸収および緩和が行われる共に、第一部材よりも疎の第二部材により積極的に衝突エネルギーの吸収が行われることになる。
【００１２】
また、前記衝撃吸収部材は、発泡金属からなると好ましい。これにより、車両が衝突しても発砲金属における空室が押し潰されることで、衝突エネルギーを適切に吸収することが可能となる。
【００１３】
前記吸気通路画成部材は、吸気マニホルドであっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による車両用内燃機関の緩衝構造によれば、車両の縮小化を可能とし、且つ車両の衝突に際して衝突エネルギーを適切に吸収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る車両用内燃機関の緩衝構造について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明の吸気通路画成部材を吸気マニホルドとしている。
【００１６】
図１から図４に基づいて示す実施形態は、直列４気筒内燃機関の吸気マニホルド１０に本発明を適用したものである。図１には車両１００に適用された吸気マニホルド１０が、図２には吸気マニホルド１０の側面断面図が、図３には吸気マニホルド１０の斜視図が、そして図４には吸気マニホルド１０の正面図が模式的に示されている。
【００１７】
本実施形態の内燃機関Ｅは、車両１００の前部のエンジンルーム１０２に配置されていて、前方吸気レイアウトが採用されている。本実施形態では、不図示のラジエータの後方で、且つ内燃機関本体１０４の前部に吸気マニホルド１０が配置されている。この吸気マニホルド１０は、不図示のシリンダヘッドに取り付けられるヘッド側フランジ部１２と、このヘッド側ブランジ部１２に連続する、各気筒にそれぞれ対応する４本の枝管部１４と、これらの枝管部１４が集合するサージタンク１６とを備えている。ヘッド側フランジ部１２には各気筒に対応する穴が一列に設けられ、そしてそれに対応して４本の枝管部１４は内燃機関の気筒列方向に沿って並べられており、それら枝管部１４はそれぞれ概ね同様の湾曲形状を有している。そして、枝管部１４は、それぞれ略Ｕ字形に湾曲している。４本の枝管部１４は、シリンダヘッド側でそれぞれの間隔が拡がるように、それぞれ異なる形で僅かに曲がっている（図４参照）。但し、図４における矢印Ａ側の側方から見たときの各枝管部１４の投影形状は基本的に同一である（図２参照）。
【００１８】
本実施形態の吸気通路画成部材である吸気マニホルド１０は、半割形状にして二分割されて形成されていて、第一吸気マニホルド部材２０および第二吸気マニホルド部材３０を有している（図２および図３参照）。第一吸気マニホルド部材２０は、第二吸気マニホルド部材３０の前方側に配置されて取り付けられ、吸気マニホルド１０の前部の外表面部をなすと共に、特に本実施形態では前部全体をなしている。第一吸気マニホルド部材２０および第二吸気マニホルド部材３０とは、接合、すなわち振動溶着されることによって一体とされて、吸気通路ＩＰの一部を区画形成する。なお、第二吸気マニホルド部材３０には、ヘッド側フランジ部１２とサージタンク１６とが含まれる。
【００１９】
本実施形態の第一吸気マニホルド部材２０は多孔質材料からなる衝撃吸収部材を形成していて、その衝撃吸収部材は第一部材２２と第二部材２４とから形成されている（図２から図４参照）。第一部材２２は、吸気通路ＩＰの一部を区画形成する湾曲した内面を有している。そして、第一部材２２の外側表面、すなわち第一部材２２よりも外側に、第二部材２４が第一部材２２に重なるように配置されて取り付けられている。第一部材２２と第二部材２４とは、第一吸気マニホルド部材２０と第二吸気マニホルド部材３０と同様に、振動溶着により一体にされている。
【００２０】
第一部材２２は、多孔質材料である発泡金属から構成されていて、後述するように第二部材２４よりも密とされている。この発泡金属からなる第一部材２２は、アルミニウム合金からなり、アルミニウム合金を鋳型に流し込み、そこに発泡剤としての水酸化チタンを添加して攪拌を行い、鋳型内で発泡させて成形されたものである。第一部材２２の吸気通路ＩＰを区画形成する面は、略滑らかに加工され、そして吸入された空気が外部へ漏れないような面とされている。なお、第一部材２２は、所定以上の強度を有することが好ましく、それ故セラミックス粒子などを分散させた粒子分散強化合金とされることが望ましい。
【００２１】
これに対して、第二部材２４は、第一部材２２よりも疎の多孔質材料、すなわち第一部材２２よりも空隙率の大きな材料により構成されている。第二部材２４は、第一部材２２から前方へ盛り上がるように、その外側表面に接合、より具体的には接着により取り付けられる。第二部材２４は、上記第一部材２２よりも疎であれば良く、本実施形態では同種の材料から作製される。それ故、第二部材２４が、第一部材２２よりも疎になるように、材料作製の条件やその組成などが調整される。このようにして、衝撃吸収部材は、その外表面側から内側に至るに従って密になるように空隙率が変化することになる。
【００２２】
一方、第二吸気マニホルド部材３０は、合成樹脂により作製される。その作製は、射出成形により行われる。なお、この合成樹脂は、エンジンからの熱により、変形および溶融等が起こらない耐熱性に優れたものであり、且つ熱を吸収しにくいものである。これにより、エンジンからの輻射熱等により、吸気通路ＩＰを流れる空気の温度が上昇するのが防止されることになる。
【００２３】
上記実施形態における吸気マニホルド１０が、上述の如く配置されることにより、次の効果が奏される。
【００２４】
まず、第一吸気マニホルド部材２０の前方部分に衝撃吸収部材が配置されることにより、車両１００が他の車両や静止物体に衝突して、車両前部が変形したとき、その衝撃吸収部材が押し潰されることで、その衝突による衝撃力、つまり衝突エネルギーが吸収および低減されることになる。そして、衝撃吸収部材が第一部材２２と第二部材２４とによりなっている上記実施形態では、特に、外側表面の第二部材２４でまず衝突エネルギーが吸収され、次いで第一部材２２によりその吸収が段階的に行われることになる。この結果、車両１００の衝突による衝突エネルギーが第二部材２４の圧縮変形で十分に吸収されなくても、第一部材２２でその衝突エネルギーの一部が吸収され、第一部材２２と第二部材２４との協働により適切に衝突エネルギーの吸収等が行われることになる。このように衝撃吸収部材により衝突エネルギーの吸収が適切に行われるので、エンジンルーム１０２内の内燃機関Ｅ前部の空間を小さくでき、ひいては、車両１００の縮小化を図ることが可能となる。
【００２５】
また、第一吸気マニホルド部材２０では、上記の如く衝撃吸収部材が変形して衝突エネルギーの吸収および低減がなされるので、吸気通路画成部材の破壊が生じ難くなる。さらに、衝撃吸収部材が密の発泡金属からなる第一部材２２を含むので、吸気マニホルド１０の強度が向上され、車両１００の衝突時、吸気マニホルド１０の完全破壊が防止される可能性が高くなり、少なくとも吸気通路ＩＰが確保されることになる。その結果、車両１００の衝突後も吸気通路ＩＰが最低限確保されて、内燃機関の運転を維持できる可能性が高くなる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、吸気マニホルド１０が二種類の材料から作製されるので、次の効果が奏される。概して、吸気マニホルド１０等の吸気系の部材が金属のみで作製されている場合には、衝突時に吸気マニホルド１０等が壊れず、内燃機関全体が後方へ押されることになり、車室内への影響が問題となる。また、金属は熱伝導性に優れるため、エンジンによる輻射熱がエンジンへ吸入される空気を暖め、吸気温度が上昇し、空気の充填効率が悪化し、燃焼に悪影響が及ぶ可能性がある。一方、吸気系の部材が合成樹脂などの樹脂のみで作製されている場合には、衝突時に吸気マニホルド１０などが壊れてしまい、衝突時に衝突エネルギーが適切に吸収されなくなる可能性がある。
【００２７】
これらに対して、本実施形態では、金属製の第一吸気マニホルド部材２０と合成樹脂製の第二吸気マニホルド部材３０とから吸気マニホルド１０が形成されるので、金属と樹脂の両特性を取り入れた、すなわち耐衝撃性（衝撃吸収特性）、強度および耐熱性等に優れた吸気マニホルド１０が提供されることになる。例えば、第一吸気マニホルド部材２０により衝突エネルギーが適切に吸収されると共に、適切な強度の吸気マニホルド１０が得られることになる。また第二吸気マニホルド部材３０が内燃機関本体１０４、すなわちエンジン側に面することにより、エンジンからの輻射熱等が吸気系に伝達されるのが防止され、吸入された空気が暖められるのが防止されることになる。さらに、金属製の第一吸気マニホルド部材２０が車両走行時の走行風により冷却され、金属の高い熱伝導特性を利用して吸気温度を低下させられる利点も得られる可能性がある。
【００２８】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はそれに限定されない。例えば、上記実施形態では、本発明の吸気通路画成部材を吸気マニホルド１０としたが、それは吸気通路を区画形成する材料であれば他の部材でも良く、例えば吸気管などとしても良い。
【００２９】
また、上記実施形態では、吸気マニホルド１０の前方側を金属製とし、後方側を合成樹脂製として、吸気マニホルド１０の前方側と後方側とで材料を分けた。しかしながら、前方側から後方側へ至るに従い、それらの材料の比率が変化するようにしても良い。具体的には、吸気マニホルド１０の枝管部１４の周方向に、前方側から後方側へ至るに従い、衝撃吸収部材の割合が減少するようにして、樹脂の割合が増加するように材料比率を徐々に変化させることが出来る。その比率の変化は、例えば、衝撃吸収部材と樹脂とを重ね合わせる構造を採用した場合各々の厚みを徐々に変化させることで達成されても良いし、または衝撃吸収材を樹脂に直接混ぜる構造を採用した場合その混合比率を変化させることで達成されても良い。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、吸気マニホルド１０を分割形成し、その前方に位置する一方を多孔質の発泡金属からなる第一部材２２および第二部材２４で作製することとしたが、吸気マニホルド１０を全周に亘って第一部材２２と第二部材２４との二層構造としても良い。さらに、前方に位置する衝撃吸収部材は、前記実施形態のように第一部材２２および第二部材２４で作製してその径方向の空隙率を段階的に変化させるのみならず、吸気マニホルド１０の外表面側から内側に至るに従って徐々に且つ連続的に密になるように空隙率が変化するようにしても良い。このように連続的に空隙率を変化させる場合には、衝撃吸収部材として作製されることが好ましい。また、第一部材２２と第二部材２４との少なくともいずれか一方の空隙率を厚み方向で変化させるようにしても良い。いずれにせよ吸気マニホルド１０の外表面側から内側に至るに従って空隙率を変化させることで、吸気マニホルド１０の耐衝撃性と強度とを好適に両立することが可能となる。
【００３１】
また、本発明は、吸気マニホルド１０全体を、樹脂材料や合金等により作製し、その前方側表面に衝撃吸収部材を配置することを排除するものではない。さらに、衝撃吸収部材は、アルミニウム合金製の発泡金属以外に、銅合金製の発泡金属や、セラミックス製の多孔質材料や、樹脂製の多孔質材料であっても良い。また、上記実施形態では、第一吸気マニホルド部材２０と第二吸気マニホルド部材３０とを接着、すなわち振動溶着により接合させて、異種材料間のシール性とそれらの結合を両立させ、また第一部材２２と第二部材２４とを振動溶着により接合させてそれらの結合を行ったが、本発明はそのような化学的接合法以外に、ボルト等による機械的接合法をも含むものである。
【００３２】
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用内燃機関の緩衝構造を吸気マニホルドに適用したところを示す模式図である。
【図２】図１に示した吸気マニホルドの側面図である。
【図３】図１に示した吸気マニホルドの斜視図である。
【図４】図１に示した吸気マニホルドの正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  吸気マニホルド
１２  ヘッド側フランジ部
１４  枝管部
１６  サージタンク
２０  第一吸気マニホルド部材
２２  第一部材
２４  第二部材
３０  第二吸気マニホルド部材
１００  車両
１０２  エンジンルーム
１０４  内燃機関本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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