(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な耐圧強度が確保されたトルクアップレゾネータを製造できる製造方法を提供する。【解決手段】吸気管部１０に連通した状態で一方の端部が接続された筒部１１をもつ吸気管１を形成する工程と、筒部の他方の端部の端面に被覆材２を配置し、該被覆材と該端面とをレーザー溶着する工程と、を有することを特徴とする製造方法である。消音性能を持ちつつ内圧の上昇に対する十分な耐圧強度が確保されたトルクアップレゾネータを製造できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気あるいは燃料と空気の混合気が流れる吸気管部と、該吸気管部に連通した状態で一方の端部が接続された筒状の筒部をもつ吸気管を形成する工程と、
該筒部の他方の端部の端面に被覆材を配置し、該被覆材と該端面とをレーザー溶着する工程と、
を有することを特徴とするトルクアップレゾネータの製造方法。
【請求項２】
前記吸気管部と前記筒部は一体に成形された請求項１記載のトルクアップレゾネータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンの吸気系にもうけられるトルクアップレゾネータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のエンジンの出力を向上させることおよび吸気経路での騒音を抑制する方法として、吸気経路を形成するインテークマニホールドにトルクアップレゾネータをもうける方法がある。
【０００３】
吸気経路中のトルクアップレゾネータとしては、たとえば、特許文献１に開示されている。特許文献１には、連通管３８により互いに連通するサージタンク３５及びレゾナンスチャンバ３６を有する多気筒内燃機関の吸気装置であって、下部ケーシング３２上に前記連通管３８が設けられた仕切部材３３を被せ、上端面部に各気筒の分岐吸気管が開口する上部ケーシング３４を前記仕切部材３３に被せ、前記下部ケーシング３２、前記仕切部材３３及び前記上部ケーシング３４の縁部を重ね合わせて振動溶着し、略同一平面で密閉し、かつ一体化することにより前記下部ケーシング３２と前記仕切部材３３との間に前記レゾナンスチャンバ３６を画定し、前記仕切部材１３と前記上部ケーシング３４との間に前記サージタンク３５を画定していることを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置が開示されている。特許文献１の多気筒内燃機関の吸気装置を図５に示した。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたトルクアップレゾネータは、バックファイア等の高圧が発生したときに、下部ケーシング３２、仕切部材３３および上部ケーシング３４の溶着部が破壊されるという問題があった。
【０００５】
具体的には、バックファイア等により高圧が発生すると、サージタンク３５およびサージタンク３５に連通したレゾナンスチャンバ３６の圧力も高圧となる。この高圧が下部ケーシング３２に加わる。下部ケーシング３２の連通管３８に対向した表面に、高圧により発生した応力（圧力とケーシング１２の連通管３８に対向した表面の面積の積の大きさの応力）が加わる。特許文献１の吸気装置の下部ケーシング３２の連通管３８に対向した表面の面積は大きく、下部ケーシング３２に加わる応力も大きくなる。そして、大きな応力が下部ケーシング３２に加わると、その応力は溶着部分に集中する。そして、下部ケーシング３２、仕切部材３３および上部ケーシング３４の溶着は、十分に高い強度が得られない溶着方法である振動溶着でなされている。このため、溶着部に応力が集中すると、溶着部が破壊する。つまり、特許文献１の吸気装置は、バックファイア等により内圧が上昇したときに十分な耐圧強度が確保されていなかった。
【０００６】
このような問題に対して、耐圧強度にすぐれた内燃機関吸気系の樹脂製中空構造体が特許文献２に開示されている。特許文献２には、内燃機関の吸気系に設けられてその内部に中空部を擁する中空構造体を構成する樹脂部材を複数のピースに分割し、それらピースをその周囲の分割面を接合面として貼り合わせ接合することで形成されてなる内燃機関吸気系の樹脂製中空構造体において、前記ピースには、その分割面からオフセットした部位に更なる接合面が形成されてなることを特徴とする内燃機関吸気系の樹脂製中空構造体が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の樹脂製中空構造体は、樹脂部材を複数のピースに分割したことで接合箇所が多くなり、その製造コストが増加するという問題があった。さらに、接合を振動溶着で行っており、溶着強度が十分でないと言う問題もあった。
【特許文献１】特開２００３−７４４２８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１５９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、バックファイア等により内圧が上昇したときに十分な耐圧強度が確保されたトルクアップレゾネータを製造できる製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明者は、トルクアップレゾネータの構成について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
【００１０】
本発明のトルクアップレゾネータの製造方法は、空気あるいは燃料と空気の混合気が流れる吸気管部に連通した状態で一方の端部が接続された筒状の筒部をもつ吸気管を形成する工程と、筒部の他方の端部の端面に被覆材を配置し、該被覆材と該端面とをレーザー溶着する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、レーザー溶着で底部が溶着された有底筒状のレゾネータ部をもつレゾネータを製造できる。製造されたレゾネータは、レゾネータ部を有底筒状の底面部を、高い溶着強度が得られるレーザー溶着で溶着しているため、内圧の上昇に対する十分な耐圧強度が得られる。また、内圧が上昇したときに圧力がかかる有底筒状の底面部の面積が小さく形成されており、結果として、圧力からの応力が小さくなっている。このような構成においても、内圧の上昇に対する十分な耐圧強度が確保される。
【００１２】
請求項２に記載の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、吸気管部と筒部は一体に成形された。このような構成となることで、内圧が上昇したときに吸気管部と筒部との接続部に応力が集中しても、この接続部の破壊が生じなくなる。つまり、内圧の上昇に対する十分な耐圧強度が得られる効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。なお、以下の実施例は本発明の具体的な実施例であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の実施例として、以下に示した製造方法でトルクアップレゾネータを製造した。
【００１５】
（実施例）
まず、樹脂よりなり、吸気管部１０と筒部１１とを備えた吸気管１を成形により形成した。吸気管１の構成を図１〜２に示した。吸気管１を形成する成形方法は、特に限定されるものではなく、吸気管１を形成できる成形方法であれば特に限定されるものではない。また、吸気管１を構成する樹脂についても、その後の工程においてレーザー溶着で溶着が可能な材質であれば特に限定されるものではない。たとえば、たとえば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＰＰＳ等に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものをあげることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維を添加したものを用いてもよい。
【００１６】
吸気管部１０は、車両の吸気系の一部を構成し、空気あるいは燃料と空気の混合気が流れる部分を示す。つまり、吸気管部１０は、断面円形の管状通路のみを示すものではなく、たとえば、インテークマニホールドの枝分かれ部やサージタンクなど複雑な断面形状であってもよい。つまり、吸気管部１０は、軸方向（空気の流れる方向）に垂直な断面でのその断面形状が限定されるものではない。そして、本実施例の吸気管１の吸気管部１０は、円筒状の管路である。
【００１７】
筒部１１は、吸気管部１０に連通した状態で一方の端部が接続された筒状の部分を示す。つまり、筒部１１は、吸気管部１０の軸心の中空部に連通した状態で吸気管部１０に一体に形成された筒状の部材である。筒部１１は、吸気管部１０と同様に、断面円形の管状通路のみを示すものではなく、複雑な断面形状であってもよい。つまり、筒部１１は、軸方向に垂直な断面でのその断面形状が限定されるものではない。そして、本実施例の吸気管１の筒部１１は、断面一定の円筒状の部材により形成された。
【００１８】
そして、筒部１１は、その軸方向が吸気管部１０の軸方向に対して交差した状態で吸気管部１０と一体に形成される。筒部１１と吸気管部１０の軸方向が交差した状態となることで、筒部１１と吸気管部１０が連通する。ここで、筒部１１と吸気管部１０の軸方向の交差する角度は、特に限定されるものではないが、互いに直交した状態であることが好ましい。本実施例の吸気管１において、筒部１１はその軸方向が吸気管部１０の軸方向に対して直交した状態でもうけられている。
【００１９】
その後、吸気管１の筒部１１の他方の端部の端面１１０に、被覆材２を配置した。この被覆材２は、筒部１１の端面１１０の形状と一致する円板形状を有する。そして、被覆材２を筒部１１の端面１１０に配置したときに、被覆材２は、筒部１１の軸方向に垂直な平面にそって広がっている。
【００２０】
筒部１１の端面１１０に配置された被覆材２を構成する樹脂についても、その後の工程においてレーザー溶着で溶着が可能な材質であれば特に限定されるものではない。たとえば、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光を所定の透過率以上で透過させうるものであれば特に限定されない。たとえば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等を挙げることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維や着色材を添加したものを用いてもよい。
【００２１】
ここで、吸気管１を構成する樹脂と被覆材２を構成する樹脂は、レーザー光線の照射により溶融したときに、それぞれの溶融液が互いに混ざり合いやすい樹脂（相溶性の高い樹脂）であることが好ましく、より好ましくは同じ樹脂である。
【００２２】
その後、被覆材２と筒部１１の端部との当接部に被覆材２を透過するように被覆材２側からレーザー光を照射した。照射されたレーザー光は、被覆材２を透過して筒部１１との当接部に到達し、当接部で発熱し、この熱により当接部が溶融する。そして、被覆材２を構成する樹脂と筒部１１を構成する樹脂とが互いに混合する。そして、この状態で溶融した樹脂が固化し、被覆材２と筒部１１とがレーザー溶着した。
【００２３】
照射されるレーザー光の種類としては、レーザー光を透過させる被覆材２の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、被覆材２内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、ガラス：ネオジム3+レーザー、ＹＡＧ：ネオジム3+レーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、Ｈ2レーザー、Ｎ2レーザー、半導体レーザー等のレーザー光をあげることができる。より好ましいレーザーとしては、ＹＡＧ：ネオジム3+レーザー（レーザー光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）をあげることができる。
【００２４】
レーザー光の波長は、筒部１１と被覆材２を構成する樹脂材料により異なるため一概に決定できないが、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。波長が１０００ｎｍを超えると、接合面を互いに溶融させることが困難となる。
【００２５】
本実施例において、レーザー光が照射された照射部の近傍において、筒部１１と被覆材２とを圧接させることが好ましい。筒部１１と被覆材２とを圧接することで、レーザー光が照射された照射部における筒部１１と被覆材２との密着性が確保される。
【００２６】
これにより、本実施例のトルクアップレゾネータが製造できた。本実施例のトルクアップレゾネータの構成を図３〜４に示した。本実施例のトルクアップレゾネータは、振動溶着よりも高い溶着強度が得られるレーザー溶着で筒部１１と被覆材２とが接合されており、筒部１１と被覆材２とが強固に溶着された。
【００２７】
製造されたトルクアップレゾネータは、吸気管１に対して直交した状態で、筒部１１と被覆材２とにより区画された吸音室が配置されている。そして、この吸音室は、断面が一定の形状となるように形成されている。
【００２８】
本実施例のトルクアップレゾネータは、車両のエンジンの吸気系に組み付けられる。そして、トルクアップレゾネータは、筒部１１と被覆材２とにより区画された吸音室がヘルムホルツの共鳴原理を利用して、特定周波数の音を低減させる。この構成においては、吸音室（筒部１１）の長さをＬ，吸音室（筒部１１）の断面積をＳ，吸音室の容積をＶとすると、Ｋ×（Ｓ／（Ｌ×Ｖ））1/2（Ｋは定数）で表される周波数の騒音を抑制する。
【００２９】
このエンジンにバックファイア等が発生したときに吸気系を構成する吸気管１の内部の圧力が上昇する。内部の圧力がＰにまで上昇したとする。吸音管の内周面の全面には、Ｐの圧力が加わる。そして、この圧力は吸音室を区画する被覆材２にも加わる。このとき、被覆材２には、Ｐ×Ｓで示される応力が加わっている。本実施例のトルクアップレゾネータは、吸音室を区画する筒部１１と被覆材２とは強固に溶着されており、内部の圧力が上昇しても破損を生じなくなっている。
【００３０】
本実施例のトルクアップレゾネータは、吸音室が断面一定の円筒形状に形成されており、内部の圧力がかかる被覆材２の面積が、筒部１１の断面形状となっている。つまり、本実施例のトルクアップレゾネータは、被覆材２の面積が従来の構造よりも大幅に小さいため、内部の圧力が上昇しても、被覆材２に加わる圧力に起因する応力（Ｐ×Ｓ）が大きくならない。この結果、被覆材２自身に加わる応力が過剰にならなくなり、この効果にもより、本実施例の耐圧強度が上昇した。
【００３１】
さらに、本実施例のトルクアップレゾネータは、吸気管部１０と筒部１１とが一体に成形されていることで、内圧が上昇して吸気管部１０と筒部１１の接続部に応力が集中しても、接続部に吸気管部１０と筒部１１の界面が存在しないため、破壊が生じなくなっている。
【００３２】
上記したように、本発明の製造方法により製造されたトルクアップレゾネータは、吸音性能を確保しつつ、簡単な構造で高い耐圧強度が得られる効果を発揮した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例のトルクアップレゾネータの吸気管の構成を示した図である。
【図２】実施例のトルクアップレゾネータの吸気管の構成を示した断面図である。
【図３】実施例のトルクアップレゾネータの構成を示した図である。
【図４】実施例のトルクアップレゾネータの構成を示した断面図である。
【図５】従来技術のトルクアップレゾネータの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：吸気管                    １０：吸気管部
１１：筒部
２：被覆材
３２：下部ケーシング          ３３：仕切部材
３４：上部ケーシング          ３５：サージタンク
３６：レゾナンスチャンバ      ３８：連通管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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