(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車エンジンのシリンダに空気を導くブランチ部を有し、自動車エンジンの吸気を導く樹脂製インテークマニホールドにおいて、
上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管とは拘束部材で固定され、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管とは、ゴム又は高分子材料よりも剛性の高いスペーサが一部に隙間を有するようにはさんで固定され、かつ固定部分の外周がゴム又は高分子材料で構成される接続部品とそれを固定する締付金具でシールされていることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂製インテークマニホールドにおいて、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管との拘束部材としてボルトが用いられることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【請求項３】
請求項１記載の樹脂製インテークマニホールドにおいて、上記接続部品はインテークマニホールドの排気方向に開、吸気方向に閉となる弁を有することを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【請求項４】
請求項１記載の樹脂製インテークマニホールドにおいて、上記ブランチ部のフランジ部分にはインテークマニホールドの外部方向に延びる排気用溝が形成されていることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【請求項５】
請求項１記載の樹脂製インテークマニホールドにおいて、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管との拘束部材としてクランプを用いることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジンの樹脂製インテークマニホールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樹脂製インテークマニホールド構造について図１２を参照して説明する。
図１２の（Ａ）は従来の樹脂製インテークマニホールド構造の正面を示し、図１２の（Ｂ）は側面を示す。図１２において、インテークマニホールド１はスロットルチャンバ２によって流入量が調節された空気をコレクタ部４からブランチ部３を介して、シリンダ５へと導く役割をはたす。したがって、ブランチ部３はシリンダ数と同数だけあるのが一般的であり、図１２の例の場合は４気筒エンジンのものである。
【０００３】
また、コレクタ部４は固定部１２によりシリンダヘッド７の部分で直接に接続され、ブランチ部３とシリンダ５は、コレクタ部４から枝分かれしたところに湾曲部８を持つのが一般的である。
【０００４】
図１３は、従来の樹脂製インテークマニホールド構造の断面図である。
図１３において、ブランチ部３とシリンダヘッド７もしくはシリンダ管６との間は、ゴム製接続部品９を介して固定する構造を持つ方式がある。このゴム製接続部品９は製作誤差を吸収し、インテークマニホールドとシリンダヘッド６もしくはシリンダ管７の接続を容易にする役割を果たす。
【０００５】
ゴム製接続部品９とブランチ部３との接続部分は、ゴム製接続部品９を締め付け金具１０によって外側から締め付けて、ゴム製接続部品９とブランチ部３との間に生じる摩擦によって固定し、インテークマニホールド内の気密性を保っている。
【０００６】
図１４は、インテークマニホールドに印加される圧力の概要図である。
図１４において、通常のエンジン運転時にはエンジンの吸気により負圧がかかり、このときにはアクセルの急開閉により圧力脈度をともなう。また、バックファイヤが起こったときは、過大な正圧がインテークマニホールドに負荷される。従来のアルミニウム製インテークマニホールドの場合は、この過大な正圧に対して十分な強度を有していたため問題とならなかった。
【０００７】
しかしながら、樹脂製インテークマニホールドにおいては、アルミニウムより破断強度が低く、特にバックファイヤの過大な圧力では、図１４に示すように、インテークマニホールドの耐圧強度を超えてしまい、インテークマニホールドの構造により耐圧性能を確保する必要が生じた。
【０００８】
従来の樹脂製インテークマニホールドにおいては図１３に示すように、気密性を保つためにゴム製接続部品９を締付け金具１０で適当な締付け力で固定しシール部１６を密着させている。
【０００９】
図１５に示す締付け力Ｆと圧力ｐの関係から、締付け力ＦをＦ＝Ｄ×ｔ×ｐ／２とすることで、ある圧力ｐでシール部１６から空気が漏れ出すように固定することができる。なお、Ｄは接続部分の直径、ｔは幅を示す。
【００１０】
従来は、図１６に示すように、インテークマニホールドの耐圧強度Ｐ０以下で空気が漏れ出すように、締付け力ＦをＦ０以下とすることで、過大な圧力のときは空気が漏れ出すような構造をとっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１７に従来のインテークマニホールド構造での、負圧、正圧荷重に対する変形挙動を示す（図１７の（Ａ）が負圧時、図１７の（Ｂ）が正圧時）。上記のように、従来のインテークマニホールド構造でも、過大な圧力に対して、空気が漏れ出すような構造をとってインテークマニホールド自体の耐圧性能を確保していた。
【００１２】
しかしながら、従来のインテークマニホールド構造では、始動時及びアクセル急開閉時のエンジン吸気脈動による負圧荷重が負荷されたとき、湾曲部８が図１７の（Ａ）に示すような曲げ変形を受け、ブランチ部３とコレクタ部４の付け根の部分で大きな引張応力が発生する（実線が変形前の状態、破線が変形後の状態を示す）。
【００１３】
また、バックファイヤーによる大きな正圧荷重を負荷されたときは、図１７の３（Ｂ）に示すような曲げ変形により、ブランチ部３とコレクタ部４との付け根の部分で圧縮応力が発生する。
【００１４】
従来の構造では、このような変形状態を考慮しておらず、バックファイヤのような大きな正圧が負荷されたときに、接続部品９が変形して空気が漏れ出す前にインテークマニホールドの湾曲部８の曲げ変形により破壊してしまう恐れがある。
【００１５】
これに対して、例えば、特開平９−１８９２７１号公報に記載された技術では、このようなバックファイヤーによる正圧荷重に対して、補強リブを付けて強度確保を目指している。
【００１６】
しかしながら、上記公報記載の技術にあっては、バックファイヤに対して十分な耐圧を得るためには、補強リブを相当な厚さにしなければならず、構造が大きくなり、重量も増加してしまう。
【００１７】
本発明の目的は、エンジンの樹脂製インテークマニホールドにおいて、構造を大とすること無く、十分な強度を確保することが可能な樹脂製インテークマニホールドを実現することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）自動車エンジンのシリンダに空気を導くブランチ部を有し、自動車エンジンの吸気を導く樹脂製インテークマニホールドにおいて、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管とは拘束部材で固定され、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管とは、ゴム又は高分子材料よりも剛性の高いスペーサが一部に隙間を有するようにはさんで固定され、かつ固定部分の外周がゴム又は高分子材料で構成される接続部品とそれを固定する締付金具でシールされている。
【００２０】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管との拘束部材としてボルトが用いられる。
【００２１】
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記接続部品はインテークマニホールドの排気方向に開、吸気方向に閉となる弁を有する。
【００２２】
（４）また、好ましくは、上記（１）において、上記ブランチ部のフランジ部分にはインテークマニホールドの外部方向に延びる排気用溝が形成されている。
【００２３】
（５）また、好ましくは、上記（１）において、上記ブランチ部とシリンダヘッドもしくはシリンダ管との拘束部材としてクランプを用いることを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
【００２４】
ブランチ部の曲げ変形による破壊を防ぎつつ、樹脂製インテークマニホールドの耐圧性能を確保するためには、曲げ変形を防ぐ構造をもち、かつインテークマニホールドの耐圧強度以下で空気が漏れ出し圧力が上がらないような構造をもつことが必要となる。曲げ変形を防ぐためには、ブランチ部が曲げ変形を起こさないように、シリンダ管またはシリンダヘッドとブランチ部とが強固に拘束れればよい。
【００２５】
拘束方法としては、ブランチ部とシリンダ管またはシリンダヘッドとの接続に、ボルトやクランプなどを用いればよい。また、空気が漏れ出す構造については、ゴムなどの柔らかい接続部品を締付け金具で固定し、締付け力を調節することで過大な圧力で空気を漏れさせる構造をもちいることができる。また、より積極的に排気する方法として、接続部品に弁を設け、過大な正圧のときに排気方向に弁が開くような構造をとる方法もある。また、ブランチ部のフランジに排気用の溝を設けるのも排気路を安定して確保できるので有効である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図であり、図２は、図１の例の接続部分の説明図である。
図１において、ブランチ部３とシリンダ管６との固定には締結ボルト１１を用いており、ブランチ部３をシリンダ管６に強固に拘束することで、ブランチ部３の湾曲部８の曲げ変形を防いでいる。
【００２７】
また、ブランチ部３とシリンダ管６との間にゴムや高分子材料よりも剛性の高いスペーサ１５をはさみ、さらにその外周をゴム又は高分子材料で構成される接続部材９とそれを外側から締付ける締付け金具１０によりシールしている。
【００２８】
上記構成により、締結ボルト１１でブランチ部３をシリンダ管６に強固に固定しても、スペーサ１５でつくられるすき間で排気路が確保され、かつ、締付け金具１０の締付け力Ｆを調節して、インテークマニホールドの耐圧強度以下で、接続部材９が膨らみ空気が漏れ出すようにしておくことで、インテークマニホールドの破壊を防ぐことができる。
【００２９】
つまり、本発明の第１の実施形態によれば、エンジンの樹脂製インテークマニホールドにおいて、構造を大とすること無く、十分な強度を確保することが可能な樹脂製インテークマニホールドを実現することができる。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図であり、図４は、図３の例の接続部分の説明図である。また、図５、図６は、図３に示した例の接続部材の概略構成図である。
【００３１】
図３、図４において、ブランチ部３とシリンダ管６との固定には、取り付け穴１１’に挿入された締結ボルト１１を用いており、ブランチ部３をシリンダ管６に強固に拘束することで、ブランチ部３の湾曲部８の曲げ変形を防いでいる。それに加えて、ゴム又は高分子材料で構成される接続部材９に排気弁１３を設け、過大な圧力がかかったとき排気弁１３から空気がもれて、インテークマニホールドの破壊を防ぐ構造になっている。
【００３２】
図５、図６は接続部材９の部分を詳細に示したものである。接続部材９には、ゴムや高分子材料より剛性の高いスペーサ１５をボルト締結部に埋め込んである。取付け前には、スペーサ１５の肉厚よりも接続部材９の肉厚を大きくとっておき、ボルト締付けによって接続部材９がスペーサ１５の肉厚まで縮めることで、インテークマニホールド内を密閉できる。
【００３３】
一方排気弁１３は、排気方向には開くが吸気方向には密閉されるようになっており、過大な圧力が負荷されたとき、この部分から空気が漏れて破壊を防ぐ。排気弁は溝１７を設けることで、排気方向に柔軟に変形できる弁を構成することができる。
【００３４】
本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、エンジンの樹脂製インテークマニホールドにおいて、構造を大とすること無く、十分な強度を確保することが可能な樹脂製インテークマニホールドを実現することができる。
【００３５】
図７は、本発明の第３の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図であり、図８、図９は、図７の例の接続部分の説明図である。
【００３６】
この第３の実施形態においては、図１に示した第１の実施形態に対して、スペーサ１５をシリンダ管６とブランチ部３との間に挿入する代わりに、つまり、フランジ部３’と６’との間にスペーサを挿入する代わりに、フランジ３’に排気溝１８を設けて、過大な圧力が負荷されたときは、ここから空気をもらすようにしている。
【００３７】
本発明の第３の実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３８】
図１０は、本発明の第４の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図であり、図１１は、図１０の例の接続部分の説明図である。
図１０、１１において、この第４の実施形態では、上述した第１の実施形態に対して、ブランチ部３のシリンダ管６への固定は、取り付けボルトは使用せず、クランプ１４を用いている。
【００３９】
このクランプ１４には、鉄などの剛性の高いものを用いてブランチ部３の曲げ変形を防ぐ。そして、インテークマニホールドから空気を漏れさせる方法としては、ブランチ部３とシリンダ管６又はシリンダヘッド７の間にゴムや高分子材料より剛性の高いスペーサ１５を挿入したり、排気弁１３や排気溝１８を設けることにより確保することができる。
【００４０】
この第４の実施形態においても、第１、第２、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、インテークマニホールドのブランチ部とシリンダヘッド又はシリンダ管との固定をボルトまたはクランプ等を用いて強固に拘束し、かつ、ゴム又は変形可能な高分子材料から構成される接続部品とそれを締付ける締付け金具を使用したり、排気弁機能を持つ接続部品を使用したり、排気路を設けたりすることで、インテークマニホールドの耐久性を向上させることができる。
【００４２】
したがって、エンジンの樹脂製インテークマニホールドにおいて、構造を大とすること無く、十分な強度を確保することが可能な樹脂製インテークマニホールドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図である。
【図２】図１の例の接続部分の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図である。
【図４】図３の例の接続部分の説明図である。
【図５】図３に示した例の接続部材の概略構成図である。
【図６】図３に示した例の接続部材の概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図である。
【図８】図７の例の接続部分の説明図である。
【図９】図７の例の接続部分の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態である樹脂製インテークマニホールドの要部概略断面図である。
【図１１】図１０の例の接続部分の説明図である。
【図１２】従来の樹脂製インテークマニホールド構造を示す図である。
【図１３】従来の樹脂製インテークマニホールド構造の断面図である。
【図１４】インテークマニホールドに印加される圧力の概要図である。
【図１５】締付け力Ｆと圧力ｐとの関係の説明図である。
【図１６】リーク圧力と締め付け力との関係を示す図である。
【図１７】従来のインテークマニホールド構造の負圧、正圧荷重に対する変形挙動を示す図である。
【符号の説明】
１      インテークマニホールド
２      スロットルチャンバー
３      ブランチ部
３’    フランジ部（ブランチ部）
４      コレクタ部
５      シリンダ
６      シリンダ管
６’    フランジ部（シリンダ管）
７      シリンダヘッド
８      湾曲部
９      ゴム製接続部品
１０    締め付け金具
１１    取付けボルト
１１’  取付けボルト穴
１２    固定部
１３    排気弁
１４    クランプ
１５    スペーサ
１６    シール部
１７    溝
１８    排気溝
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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