(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に略吸気経路方向の傾斜面からなる断面くの字状の窪みを形成し、該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面に前記吸気経路と連通する開孔を設けて座面とし、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に一体で設けてなるインテークマニホールド。
【請求項２】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に略吸気経路方向の傾斜面からなる断面くの字状の窪みを形成し、該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面に前記吸気経路と連通する開孔を設けて座面とし、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に別体で設けてなるインテークマニホールド。
【請求項３】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、該予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成して該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に一体で設けてなるインテークマニホールド。
【請求項４】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、該予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成して該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に別体で設けてなるインテークマニホールド。
【請求項５】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドを構成するパイプに対し、該パイプのパイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、該予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成して該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に一体で設けるインテークマニホールドの加工方法。
【請求項６】
エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドを構成するパイプに対し、該パイプのパイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、該予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成して該窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部を該座面に別体で設けるインテークマニホールドの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチール又はステンレス等の管材からなるパイプ製インテークマニホールド（以下、パイプ製マニホールドと略する。なお、従来のものは鋳造製マニホールドと呼ぶ）において、インジェクタを取り付けるための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インテークマニホールドは、キャブレタ又はインジェクタからの混合気をエンジンへ分配する部材で、構造、外観は単純であるが、例えば混合気中に含まれる不完全気化ガソリンを気化しながら、均等に各シリンダへ分配する機能が要求されるほか、直接的に長さ、断面形状や断面積の大きさが吸気効率に関係し、エンジン性能を左右する部材である。
【０００３】
旧来のインテークマニホールドは、アルミ鋳物の一体成形品が一般的であったが、この鋳造製マニホールドはコスト高で、分岐する管の設計の自由度が低い上に、重いという問題があった。これに対し、近年スチール又はステンレス管等からなるパイプ製マニホールドが実現し、前記鋳物製マニホールドに対し、コストで約40％減、管の設計自由度が増したことで４気筒エンジンでは各管長を同じにして中速トルクを約10％向上させ、しかも約3.5％の軽量化をも達成したのである（フタバ産業「パイプで吸気系部品」、日刊工業新聞1996年1月29日）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年ではエンジンの性能向上を図る目的で、混合気の量、供給タイミングをエンジン運転条件に合わせて細かくかつ正確に制御できるインジェクタ（燃料噴射装置、通常は電子式）を吸気経路、すなわちインテークマニホールド又はシリンダヘッドに取り付けることが多い。インジェクタのノズルをインテークマニホールドに装着する場合、鋳造製マニホールドではノズル受部をインテークマニホールドと容易に一体成形できたが、パイプ製マニホールドでは成形が難しいことから、シリンダヘッドにノズル受部を設けるのが一般的であった。
【０００５】
インジェクタをシリンダヘッドに付設しなければならない場合を除いて、部品点数の削減、組立工程の簡素化を図るには、インジェクタをインテークマニホールドと一体にしたアセンブリとするのが好ましい。そこで、低コスト、高吸気効率、軽量化を実現するパイプ製マニホールドに対してインジェクタが取付可能なインテークマニホールドと、前記インジェクタの取付を容易に実現するインテークマニホールドの加工方法について検討することとした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に略吸気経路方向の傾斜面からなる断面くの字状の窪みを形成し、この窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面に前記吸気経路と連通する開孔を設けて座面とし、インジェクタのノズルを装着するノズル受部をこの座面に一体又は別体で設けたインテークマニホールドである。
【０００７】
具体的には、パイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、この予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成してこの窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部をこの座面に一体又は別体で設けたインテークマニホールドを挙げることができる。座面を凹ませて形成した円柱状窪みの底面を開孔し、この窪みを座面と一体のノズル受部としてもよいし、開孔した座面に板金製円環である別体のノズル受部をロー付け又はプロジェクション溶接して取り付けてもよい。
【０００８】
上記インテークマニホールドは、エンジンのシリンダヘッドに接続するパイプに対し、このパイプのパイプ開口端に近接するパイプ壁面に設定した変形点から前記開口端に向けて所定長のパイプ径を特定の断面半径方向へ拡げて予備傾斜面を形成し、この予備傾斜面を前記半径方向から圧潰しながら略吸気経路方向に断面くの字状の窪みをパイプ壁面に形成して、この窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面を座面として開孔し、インジェクタのノズルを装着するノズル受部をこの座面に一体又は別体で設ける加工方法で造型する。予備傾斜面の形成、断面くの字状の窪みによる傾斜面の形成は、液圧バルジ加工のほか、従来のプレス加工で実現できる。
【０００９】
この加工方法では、パイプ製マニホールドを構成するパイプは、断面半径方向外向きには拡げやすいが、内向きへは圧縮しにくいと言う性質を利用している。変形点を境に開口端へ向けてパイプ径を拡げて形成した予備傾斜面は、この段階においては吸気経路と浅い角度で交差するが、更にパイプ径を拡げた所定半径方向から圧潰して形成した略吸気経路方向の窪みのパイプ開口端寄りの傾斜面は十分な傾斜を有し、吸気経路と深く交差した座面（インジェクタのノズルはこの座面と直交して挿入されるので、座面と吸気経路との交差角が深いと言うことは、ノズルは吸気経路と浅い角度で交差することになる）とすることができる。
【００１０】
また、窪みの突端において平均パイプ径（圧潰したために断面形状はやや扁平な形状をしている）は一番狭く、開口端に向けて平均パイプ径が広くなる。そこで、窪みの突端においてパイプ壁面に内接する中子パンチを挿入し、パイプ壁面外方から窪みを形成するダイスで押圧するプレス加工（塑性加工）を施した場合でも、中子パンチの引き抜きが容易にできる。これにより、コスト高、加工スピードの遅い液圧バルジ加工を用いずに、コスト安、加工スピードの早いプレス加工を採用でき、生産性の向上とコスト低減が可能になるのである。
【００１１】
上記加工方法において、座面に一体でノズル受部を塑性加工すれば、部材点数を低減でき、しかも座面の成形のためのプレス加工と同一工程においてノズル受部までを成形できるので、最も好ましい加工方法と言える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインテークマニホールドの実施形態につき、図を参照しながら説明する。図１は、パイプ壁面１にプレス成形により座面２を成形し、この座面２へインジェクタ３を取り付けた構造のインテークマニホールド４とシリンダヘッド５との接続部付近を表した断面図、図２〜図４及び図６は同インテークマニホールド４の加工手順１〜４を表した断面図であり、図５は図４中Ｂ矢視図である。各図では、シリンダヘッド５に取付フランジ25を介して接続するインテークマニホールド４のうち１本のパイプ６のみを採り上げて図示しているが、例えば６気筒エンジンでは、同様の加工を施すパイプが計６本ある。
【００１３】
本例のインテークマニホールド４は、パイプ開口端７に近接するパイプ壁面１に変形点Ａ（図２参照）を設定し、図１に見られるように、この変形点Ａからパイプ開口端７に向けた所定範囲を塑性加工して座面２を形成して、この座面２に板材を押出加工にて形成した断面凹型の環状部材であるノズル受部８をロー付け（又はプロジェクション溶接）して取り付けたものである。ノズル受部８は、挿入するインジェクタ３のノズル９に対して、シールパッキン10等を介装させて吸気経路11のシール性を確保するための部材であり、シール性が確保されればノズル９を直接座面２に装着してもよい。
【００１４】
上記構造のインテークマニホールド４は、次に示す手順で造ることができる。まず、変形点Ａからパイプ開口端７へ向けて所定距離の間に、上流（吸気方向に対応して上流、下流と表現する）へ向いた予備傾斜面12を塑性加工により形成する（加工手順１、図２）。前記塑性加工は、パイプ径を拡げる方向のものであり、パイプ開口端７からそれほど奥まった部位でもないので治具等をパイプ６内へ挿入しやすく、また引き出しやすい（図３及び図６参照）。続いて、上面に座面形成面13、下面に扁平面形成面14を有する中子パンチ15をパイプ開口端７から挿入して、この座面形成面13の上縁を予備傾斜面12の上縁に当接させる（加工手順２、図３）。そして、上方から上型ダイス16を、下方から下型ダイス17をパイプ壁面１に宛てがいながら、上型ダイス16の楔部18と中子パンチ15の座面形成面13とで予備傾斜面12に略吸気経路方向に断面くの字状の窪み19を、中子パンチ15の扁平面形成面14と下型ダイス17の扁平部20とでパイプ６を圧潰し、やや扁平気味になるようにプレス加工する（加工手順３、図４）。
【００１５】
図４に見られるように、予備傾斜面12に窪み19がプレス加工され、成形された傾斜面、すなわち座面２に対しては上型ダイス16の楔部18が外接し、中子パンチ15の座面形成面13が内接する。また、予備傾斜面12と対抗するパイプ壁面１はやや扁平気味にプレス加工され（図５参照）、中子パンチ15の扁平面形成面14が内接し、下型ダイス17の扁平部20が外接する。ところが、吸気経路方向については、上型ダイス16の楔部18又は下型ダイス17の扁平部20より上流側も、中子パンチ15の上面又は下面とパイプ壁面１との間に空間22が残されるし、吸気経路直角方向については、パイプ６の扁平化に伴い、中子パンチ15の側面とパイプ壁面１との間に空間23が残される。このように、中子パンチ15は、窪み19の突端における平均パイプ径の最も小さい部分からパイプ径の拡がるパイプ開口端７に掛けてパイプ壁面１に内接するだけで、パイプ開口端７への挿入だけでなく、プレス加工後のパイプ開口端７からの引き抜きも容易になのである。
【００１６】
プレス加工自体に着目すると、まずパイプ径を拡げて得られた予備傾斜面12（図２参照）に対して塑性加工しているので、座面２の形成が容易である。なぜなら、本発明を適用するパイプ製マニホールドでは、構成部材であるパイプ６を半径方向に圧縮する加工は容易でないが、パイプ径を拡げることは比較的簡単に可能であり、また形成した予備傾斜面12への塑性加工は、略平面的な板材に対する加工と同様に実施できるからである。また、前述のような、予備傾斜面12に窪み19を形成するという２段階の塑性加工により、吸気経路方向に対して十分に深い角度を持って交差する座面２を形成できる利点（座面２に装着したインジェクタ３が、吸気経路11に沿って燃料を噴射できる点、図１参照）もある。更に、パイプ径を拡げて形成した予備傾斜面12から座面２を形成することで、座面２がパイプ壁面１から突出する外観を呈することになるので、インジェクタ３の装着が容易になる。このように、本発明ではパイプ製マニホールドの性質を利用し、インジェクタ３の装着に適した座面２を簡単かつ適切に形成できるのである。
【００１７】
プレス加工後、中子パンチ15はパイプ開口端７から引き抜き、上型ダイス16、下型ダイス17をそれぞれパイプ６から離隔することで、成形が終了する（加工手順４、図６）。この後、座面２を開孔し、必要によりノズル受部８をロー付け（又はプロジェクション溶接）して取り付ければ、加工が完了する（図１参照）。ノズル受部８は、装着するインジェクタ３のノズル９に介装するシールパッキン10等を保持する部材であり、インジェクタ３の装着方法に、従来のインテークマニホールドと互換性を持たせるために必要となる。そこで、図７に見られるように、上記加工方法によって形成された座面２に対して、更にプレス加工によりノズル受部24を一体に成形してもよい。このように、ノズル受部24までを一体に成形することで、工程数が削減されるため、より効率的に、かつ安価にインテークマニホールド４を加工できるようになる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明では、インジェクタ取付のための加工が比較的簡単かつ安価に済むことから、工程数の増加、コスト増はほとんどなく、むしろパイプ製マニホールドとインジェクタとを一体性のあるアセンブリとして取り扱えるようになるので、エンジンの組立工数を低減させ、総じて自動車の組立コストの低減に寄与するのである。また、インジェクタの取付のためにインテークマニホールドのみを加工すればよいので、エンジンの仕様変更に関係なく、低コスト、高吸気効率、軽量化を実現する費用対効果の高いパイプ製マニホールドにインジェクタを一体にしたアセンブリを様々な車種に適用できるようになるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】パイプ壁面に座面を形成してノズル受部を取り付けたインテークマニホールドの断面図である。
【図２】同インテークマニホールドの加工手順１を表す断面図である。
【図３】同インテークマニホールドの加工手順２を表す断面図である。
【図４】同インテークマニホールドの加工手順３を表す断面図である。
【図５】図４中Ｂ矢視図である。
【図６】同インテークマニホールドの加工手順４を表す断面図である。
【図７】パイプ壁面に形成した座面にノズル受部を一体に成形したインテークマニホールドの断面図である。
【符号の説明】
１  パイプ壁面
２  座面
３  インジェクタ
４  インテークマニホールド
５  シリンダヘッド
６  パイプ
７  パイプ開口端
８  別体のノズル受部
11  吸気経路
12  予備傾斜面
19  断面くの字状の窪み
24  一体のノズル受部
25  取付フランジ
Ａ  変形点
【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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