(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、
前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、
を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、
前記基本構造体のフランジは、前記連結部分においてその厚さ方向に重なり合うように形成されたことを特徴とする吸気マニホールド。
【請求項２】
前記基本構造体のフランジは、前記重なり合い部分においてその厚さ方向に略円筒形状の円筒部材が嵌合されていることを特徴とする請求項１記載の吸気マニホールド。
【請求項３】
少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、
前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、
を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、
前記基本構造体のフランジは、長手方向の両端面が長手方向の軸線に対して所定角度をなす斜め形状に形成されたことを特徴とする吸気マニホールド。
【請求項４】
少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、
前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、
を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、
前記基本構造体のフランジは、長手方向の両端面において、該フランジをシリンダヘッドに締結する締結部材が略半分収納される略半円形状の凹溝が形成されたことを特徴とする吸気マニホールド。
【請求項５】
前記フタ部は、一体構造をなすことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の吸気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブランチ形状を有する吸気マニホールドにおいて、特に、性能を犠牲にせず軽量化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブランチ形状を有する吸気マニホールドは、図１０に示すように、吸気脈動を弱めるコレクタ（サージタンク）１と、コレクタ１内の吸気を各吸気ポートに導く複数の吸気管２と、図示しないシリンダヘッドへの取付部となるフランジ３と、を含んで構成される。かかる吸気マニホールドは、ブランチ形状、即ち、コレクタ１と吸気管２との接合形状が複雑であり、鋳造の際の型抜きが困難であため、中子を使用できる重力鋳造法により一体構造の鋳物として製造されるのが常であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気マニホールドの軽量化を図るためには、例えば、実開平５−６６２５８号及び実開平６−８７６５４号に開示されるように、寸法精度が優れているダイキャスト法を採用し、薄肉化を通して軽量化を実現することが有効である。しかし、複雑なブランチ形状を有する吸気マニホールドにあっては、前述したように、鋳造の際に中子の使用が不可欠であり、そのままではダイキャスト法を採用することは極めて困難であった。また、ダイキャスト法で使用される鋳型は、重力鋳造法で使用される鋳型よりも高価であり、特に、長尺（全長８００ｍｍ以上）の吸気マニホールドでは、鋳型の大型化による型費の高騰が問題となっていた。このため、複雑なブランチ形状を有する吸気マニホールドにあっては、ダイキャスト法の採用により軽量化を図りたくとも、中子及び型費等の問題から、その採用が見送られていた。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ブランチ形状を有する吸気マニホールドを分割構造とすることで、中子の使用を不要としてダイキャスト法を採用し、性能を犠牲にせず軽量化を実現した吸気マニホールドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、前記基本構造体のフランジは、前記連結部分においてその厚さ方向に重なり合うように形成されたことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、吸気マニホールドは、コレクタと吸気管とフランジとが一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、コレクタの開口部を閉塞するフタ部と、を含んで構成される。このため、本体部を鋳造する際、本体部の内部形状及び鋳型の分割形状を適切に設計することで、鋳造後の鋳型の抜き取りが可能となり、ダイキャスト法の採用が可能となる。また、本体部を鋳造するための鋳型が小型化されることで、型費の低減を通してコスト低減が図られると共に、注湯後の鋳物が冷め易くなって生産サイクルも短縮される。一方、フタ部は、コレクタの開口部を閉塞するだけの簡単な形状をなしているため、ダイキャスト法により鋳造可能である。そして、ダイキャスト法の採用により鋳物の寸法精度が向上するため、吸気マニホールドの薄肉化及び肉抜き範囲の拡大が促進され、軽量化が実現される。このとき、吸気マニホールドは、鋳型の分割形状を適切に設定することで、角部の生成が防止され、吸気抵抗の増大を招くことも防止される。
【０００９】
さらに、基本構造体のフランジは、連結部分において重なり合うように形成されているので、隣接した吸気ポートの間で共通するボルト等の締結部材が使用できるようになり、必要な締結部材の本数が低減される。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記基本構造体のフランジは、前記重なり合い部分においてその厚さ方向に略円筒形状の円筒部材が嵌合されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、基本構造体のフランジは、重なり合い部分において円筒部材が嵌合されているので、円筒部材がノックピンとしての機能を奏し、基本構造体の位置決めが行われ、シリンダヘッドへの本体部の取り付けが容易になる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、前記基本構造体のフランジは、長手方向の両端面が長手方向の軸線に対して所定角度をなす斜め形状に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、請求項１に係る発明の基本構造体の作用に代えて、基本構造体のフランジは、長手方向の両端面が斜め形状に形成されているので、斜め形状部分の先端部近傍でボルト等の締結部材によりフランジをシリンダヘッドに締結するようにすれば、必要な締結部材の本数が低減される。この場合、各基本構造体は、ダイキャスト法により高精度に製造されることと相俟って後加工が不要となり、製造工数の削減を通してさらなるコスト低減が図られる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、少なくとも一面が開口したコレクタ、該コレクタ内の吸気をシリンダヘッドの吸気ポートに導く吸気管、及び、該吸気管の先端に形成されてシリンダヘッドへの取付部となるフランジを備えた一体構造の鋳物からなる基本構造体を複数連結してなる本体部と、前記コレクタの開口部を閉塞する形状の鋳物からなるフタ部と、を含んで構成される吸気マニホールドにおいて、前記基本構造体のフランジは、長手方向の両端面において、該フランジをシリンダヘッドに締結する締結部材が略半分収納される略半円形状の凹溝が形成されたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、請求項１に係る発明の基本構造体の作用に代えて、基本構造体のフランジは、長手方向の両端面に締結部材が略半分収納される凹溝が形成されているので、基本構造体の連結部では凹溝が合わさって略円形形状の円孔となり、この円孔を介してフランジをシリンダヘッドに締結することで、必要な締結部材の本数が低減される。一方、隣接する基本構造体がないフランジの他面では、締結部材の略半分が凹溝に収納されることとなるが、フランジは他の締結部材によりシリンダヘッドに強固に固定されているため、締結部材が凹溝から外れてしまうという不具合は発生することはない。従って、かかる構成によっても、請求項３記載の発明と同様に、必要な締結部材の本数が低減されると共に、製造工数の削減を通してさらなるコスト低減が図られる。
【００１６】
請求項５記載の発明では、前記フタ部は、一体構造をなすことを特徴とする。
かかる構成によれば、フタ部は一体構造をなしているため、本体部を構成する複数の基本構造体をフタ部に締結することで、従来と同様な一体構造の吸気マニホールドとして取り扱うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明の第１実施形態として、直列６気筒の内燃機関に取り付けられるブランチ形状を有する吸気マニホールドの全体構成を示す。
【００１８】
吸気マニホールドＩＭは、分離可能な複数の部品、即ち、本体部１０と、フタ部２０と、アッパーダクト部３０と、を含んで構成される。
本体部１０は、一面（上面）が開口した略箱型形状のコレクタ１２と、コレクタ１２内の吸気を各吸気ポートに導く６本の吸気管１４と、シリンダヘッドへの取付部となるフランジ１６と、を含んだ一体構造の鋳物として製造される。コレクタ１２の開口部には、フタ部２０を取り付けるためのフランジ１８が形成される。フランジ１８の一端面には、フタ部２０を締結するための締結部材としてのボルトが螺合される複数の雌螺子１８ａと、本体部１０とフタ部２０との間に介在される密閉部材としてのＯリングが収納される環状の凹溝１８ｂと、が形成される。
【００１９】
フタ部２０は、本体部１０のフランジ１８と当接することで、コレクタ１２の開口部を閉塞する略矩形形状をなす一体構造の鋳物として製造される。フタ部２０の略中央には、吸気をコレクタ１２内に導入するための吸気導入孔２２が形成される。また、フタ部２０の上面には、フタ部２０を本体部１０に締結するボルトの軸部が挿通される複数の挿通孔２４と、アッパーダクト３０を締結するための締結部材としてのボルトが螺合される複数の雌螺子２６と、が形成される。さらに、フタ部２０の吸気導入孔２２の両側には、コレクタ１２内に導入される吸気流れを乱さないように、フタ部２０下面からコレクタ１２方向に突出し、角部の生成を防止するためのくぼみ２８が形成される。
【００２０】
アッパーダクト部３０は、図示しない吸気ダクトを介して導入される吸気をコレクタ１２内に導入すべく、横断面が略円形形状をなす一体構造の鋳物として製造される。アッパーダクト部３０の軸線に沿った両端には、夫々、吸気ダクトが接続されるフランジ３２と、フタ部２０への取付部となるフランジ３４と、が形成される。各フランジ３２，３４には、締結部材としてのボルトの軸部が挿通される複数の挿通孔３２ａ，３４ａが夫々形成される。また、アッパーダクト部３０の一側面には、排気の一部を吸気系に導入することで、燃焼温度の低下により窒素酸化物を低減する排気還流装置の一部を構成するＥＧＲバルブの取付座３６が形成される。
【００２１】
ここで、吸気マニホールドＩＭを分割構造としたことにより、少なくとも、本体部１０とフタ部２０とをダイキャスト法で鋳造することが可能となる。即ち、図２〜図５に示すように、本体部１０を鋳造する際に、図中の一点鎖線の位置で鋳型を分割するようにすれば、鋳造後の鋳型の抜き取りが可能となり、ダイキャスト法を採用することができるようになる。この場合、鋳型は、その移動方向の軸線が１８０度に近づくように分割するのが望ましい。一方、フタ部２０は、本体部１０と比べて簡単な形状をなしているため、ダイキャスト法により製造できることはいうまでもない。なお、フタ部２０は、ダイキャスト法により鋳造される鋳物でなくとも、板金をプレス加工して製造したプレス加工品としてもよい。
【００２２】
そして、ダイキャスト法の採用により鋳物の寸法精度が向上するため、吸気マニホールドＩＭの薄肉化及び肉抜き範囲の拡大が促進され、軽量化が実現される。このとき、図５に示す吸気マニホールドＩＭは、鋳型の分割形状を適切に設定しているため角部が生成されることがなく、吸気抵抗の増大を招くことがない。従って、吸気マニホールドＩＭの性能を犠牲にすることなく、その軽量化を図ることができる。また、鋳物の寸法精度が向上することにより、螺子穴の下穴加工、接合面の加工、座ぐり加工等の機械加工が不要となり、加工費の低減を図ることもできる。さらに、フタ部２０を交換することにより、コレクタ１２の容量を容易に変更できるため、内燃機関の特性に合わせたチューニングが容易に行なえるようになる。
【００２３】
図６は、本発明に係る吸気マニホールドの第２実施形態を示す。
第２実施形態における本体部１０は、６気筒一体型ではなく、その長手方向の略中央で分離される２分割形状の鋳物として鋳造される。２分割された基本構造体としての本体部１０Ａ，１０Ｂは、夫々、一面のみが開口したコレクタ１２を有しつつ、鋳物として略同一形状に形成される。一方、フタ部２０の略中央には、２分割された本体部１０Ａ，１０Ｂの各コレクタ１２内に吸気を導入する２つの吸気導入孔２２Ａ，２２Ｂが形成される。また、アッパーダクト部３０には、フタ部２０に形成された吸気導入孔２２Ａ，２２Ｂを介して、各コレクタ１２に吸気が略均等に導入されるように、横断面積を略１／２にする隔壁３０ａが形成される。
【００２４】
ここで、本体部１０を２分割したことにより、第１実施形態の作用・効果に加え、コスト低減及び生産サイクルの短縮を図ることができる。即ち、本体部１０を２分割することで鋳型が小型化され、型費の低減を通してコスト低減が実現される。例えば、８０ｃｍ程度の長尺形状の吸気マニホールドでは、型費を約１／３に抑えることができる。また、鋳型の小型化により、注湯後の鋳物が冷め易くなり、生産サイクルを短縮することもできる。さらに、２分割された本体部１０Ａ，１０Ｂにより、各気筒への吸気配分性が改善され、排気還流の面からも有利となる。
【００２５】
第２実施形態では、フタ部２０を本体部１０Ａ，１０Ｂに合わせて２分割構造としてもよいが、第１実施形態のような一体構造のフタ部２０とすることで、次のような効果が奏される。即ち、本体部１０Ａ，１０Ｂとフタ部２０とアッパーダクト部３０とを予め相互締結するようにすれば、従来と同様な一体構造の吸気マニホールドＩＭとして取り扱うことが可能となる。このため、内燃機関部品のモジュール化を行なった場合には、吸気マニホールドＩＭに関する部品点数及び組立工数の増加はなく、コスト上昇を抑制することができる。一方、吸気マニホールドＩＭの製造工程及び組立工程では、前述したように、鋳型の小型化による型費低減及び生産サイクル短縮という効果があるため、部品点数及び組立工数が多少増加しても、コストを大幅に低減することができる。
【００２６】
また、吸気マニホールドＩＭをシリンダヘッドに取り付ける際、取付ボルトの本数を削減するために、従来から図７（Ａ）に示すような工夫がなされている。即ち、フランジＦにおいて、隣接した吸気ポートＩＰの間で取付ボルトＢを締結するようにすることで、例えば、６気筒の内燃機関では、取付ボルトＢの本数を２４本から１４本に削減している。このような工夫を２分割された本体部１０Ａ，１０Ｂに適用するために、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、吸気マニホールドＩＭの略中央に位置する本体部１０Ａ，１０Ｂのフランジ１６端部は、その厚さ方向において当接しつつ重なり合うように形成される。この場合、鋳型の共通化を行うためには、本体部１０Ａ，１０Ｂのフランジ１６を切削加工する必要があるが、異なる鋳型を用いることに比べたら、トータルとしてのコストが遥かに少なくて済む。そして、重なり合ったフランジ１６の挿通孔１６ａを介して、取付ボルトをシリンダヘッドの雌螺子に螺合することで、夫々の本体部１０Ａ，１０Ｂが共締めされる。
【００２７】
さらに、フランジ１６の挿通孔１６ａのピッチをシリンダヘッドの雌螺子のピッチに合わせるために、２分割された本体部１０Ａ，１０Ｂの位置決めを行う工夫がなされている。即ち、フランジ１６を図７（Ｂ）及び（Ｃ）のように重ね合わせたとき、その重ね合わせ状態が常に略同一となるようにするため、図８（Ａ）に示すように、フランジ１６の挿通孔１６ａの直径が大に形成され、ここにノックピンとしての機能を奏する円筒部材としての略円筒形状のカラー（スペーサ）４０が挿入又は圧入される。カラー４０の全長ｌは、位置決め可能な長さ、具体的には、重なり合った部分における一方のフランジ厚さｔ1より長く、重なり合っていない部分におけるフランジ厚さｔより短くなるように（ｔ1＜ｌ＜ｔ）設定される。そして、カラー４０により本体部１０Ａ，１０Ｂの位置決めを行った後、図８（Ｂ）に示すように、取付ボルト４２により吸気マニホールドＩＭをシリンダヘッドに締結する。ここで、図８（Ｂ）は、振動遮断用の吸気マニホールド、即ち、吸気マニホールドとシリンダヘッドとの間にラバー等の振動吸収部材を介在させたものを示している。
【００２８】
この他、吸気マニホールドＩＭをシリンダヘッドに取り付ける取付ボルトの本数を削減するために、次のような工夫をしてもよい。
即ち、図９（Ａ）に示すように、本体部１０Ａ，１０Ｂのフランジ１６の両端面を、その長手方向の軸線に対して所定角度（本実施形態では約４５度）をなす斜め形状に形成し、各斜め形状部分に取付ボルトが挿通される挿通孔１６ａを１つ形成してもよい。この場合、本体部１０Ａ，１０Ｂを取り付けるのに、合計１２本の取付ボルトが使用されることとなり、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すものに比べて、さらなる取付ボルトの低減が図られる。
【００２９】
また、図９（Ｂ）に示すように、本体部１０Ａ，１０Ｂのフランジ１６の両端面に、取付ボルトが略半分収納される略半円形状の凹溝１６ｂを形成してもよい。この場合、本体部１０Ａと１０Ｂとの連結部分では、略半円形状の凹溝１６ｂが向かい合うことで、略円形状の挿通孔が形成される。一方、本体部１０Ａ，１０Ｂの他面は、略半円形状の凹溝１６ｂのみとなるが、本体部１０Ａ，１０Ｂはその長手方向に動くことがないため、取付ボルトの略半分のみが凹溝１６ｂに収まりつつ本体部１０Ａ，１０Ｂをシリンダヘッドに締結しても、何ら問題が生じない。
【００３０】
ここで、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す構成では、本体部１０Ａ，１０Ｂは、ダイキャスト法により高精度に製造されることと相俟って、切削加工等の後加工が不要となり、図７及び図８のものに比べて、製造工数の削減を通してさらなるコスト低減を図ることができる。
【００３１】
なお、以上説明した吸気マニホールドは、本体部，フタ部及びアッパーダクト部から構成されているが、本体部をその横断面に沿ってさらに分割した構成としてもよい。また、本体部は、３気筒づつに分割される構成に限らず、少なくとも、各気筒づつに分割する構成としてもよい。これらの場合には、本体部の鋳型がさらに小型化され、型費をより一層低減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ダイキャスト法により吸気マニホールドを鋳造することができるようになり、吸気抵抗の増大を防止しつつ薄肉化及び肉抜き範囲の拡大が促進され、性能を犠牲にせず軽量化を図ることができる。
【００３３】
また、本体部を鋳造するための鋳型が小型化されることで、型費の低減を通してコスト低減が図られると共に、注湯後の鋳物が冷め易くなって生産サイクルも短縮することができる。
【００３４】
さらに、基本構造体のフランジは、連結部分において重なり合うように形成されているので、隣接した吸気ポートの間で共通するボルト等の締結部材が使用できるようになり、必要な締結部材の本数を低減することができる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、シリンダヘッドへの本体部の取り付けを容易にすることができる。
請求項３及び請求項４記載の発明によれば、請求項１に係る本願発明の効果に加え、製造工数の削減を通してさらなるコスト低減を図ることができる。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、本体部を構成する複数の基本構造体をフタ部に締結することで、従来と同様な一体構造の吸気マニホールドとして取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気マニホールドの第１実施形態を示す全体構成図
【図２】吸気マニホールドの第１分割形状を示す横断面図
【図３】吸気マニホールドの第２分割形状を示す横断面図
【図４】吸気マニホールドの第３分割形状を示す横断面図
【図５】吸気マニホールドの第４分割形状を示す横断面図
【図６】本発明に係る吸気マニホールドの第２実施形態を示す全体構成図
【図７】フランジ取付ボルトを削減する工夫を説明し、（Ａ）は従来技術における工夫の説明図、（Ｂ）は本発明における工夫の説明図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＡ−Ａ断面図
【図８】本体部の位置決めを行う工夫を説明し、（Ａ）はカラーの挿入状態の説明図、（Ｂ）は要部拡大図
【図９】フランジ取付ボルトを削減する他の工夫を説明し、（Ａ）はその一例の説明図、（Ｂ）はその他の例の説明図
【図１０】ブランチ形状を有する従来の吸気マニホールドの全体構成図
【符号の説明】
ＩＭ  吸気マニホールド
１０，１０Ａ，１０Ｂ  本体部
１２  コレクタ
１４  吸気管
１６  フランジ
１６ｂ  凹溝
２０  フタ部
４０  カラー
【図１】
0004108251.tif 000002
【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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