(57)【要約】【課題】製造が容易なエキゾーストマニホルドを得る。【解決手段】第１〜第４排気ポート１〜４に接続される第１〜第４枝管部１１〜１４と、第１〜第４枝管部１１〜１４が接続される集合部１６とを備え、フランジ部材１８を介してシリンダヘッドＳに取り付けられる。第１〜第４枝管部１１〜１４にはシリンダヘッドＳ側端に鍔部１１ａ〜１４ａを形成する。フランジ部材１８には第１〜第４排気ポート１〜４に連通する貫通孔２１〜２４と、貫通孔２１〜２４に連接してシリンダヘッドＳ側に鍔部１１ａ〜１４ａを収納する凹部２６〜２９とを形成する。更に、フランジ部材１８は、少なくとも２つに分割されて突き合わせた際に貫通孔２１〜２４が形成され、第１〜第４枝管部１１〜１４を集合部１６に溶着した後に、貫通孔２１〜２４に第１〜第４枝管部１１〜１４を挿入した状態で分割されたフランジ部材１８を突き合わせて溶着した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドの排気ポートに接続される枝管部と、該枝管部が接続される集合部とを備え、前記枝管部がフランジ部材を介して前記シリンダヘッドに取り付けられるエキゾーストマニホルドにおいて、
前記枝管部には前記枝管部のシリンダヘッド側端に鍔部を形成し、
前記フランジ部材には前記排気ポートに連通する貫通孔と、該貫通孔に連接してシリンダヘッド側に前記鍔部を収納する凹部とを形成し、
かつ、前記フランジ部材は、少なくとも２つに分割されて突き合わせた際に前記貫通孔が形成され、
前記枝管部を前記集合部に溶着した後に、前記貫通孔に前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせたことを特徴とするエキゾーストマニホルド。
【請求項２】
前記フランジ部材は、曲線状の分割線で２つに分割されたことを特徴とする請求項１に記載のエキゾーストマニホルド。
【請求項３】
複数の枝管部を備え、前記フランジ部材は全ての前記貫通孔にわたる前記分割線で２つに分割され、全ての前記貫通孔にそれぞれ前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせたことを特徴とする請求項２に記載のエキゾーストマニホルド。
【請求項４】
前記フランジ部材のシリンダヘッド側には、前記分割線に沿って窪みを形成し、前記貫通孔に前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせ、前記分割線に沿って溶着したことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のエキゾーストマニホルド。
【請求項５】
前記貫通孔と前記枝管部との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエキゾーストマニホルド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ポートに接続される枝管部をフランジを介してシリンダヘッドに取り付けられるエキゾーストマニホルドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エキゾーストマニホルドでは、複数の枝管部とフランジ部材とを一体に溶着すると、枝管部や集合部とフランジ部材との温度差により熱伸縮差が生じ、枝管部とフランジ部材との間に亀裂が生じたり、フランジ部材が湾曲したりする問題があった。そこで、特許文献１にあるように、枝管部をフランジ部材の貫通孔に挿入すると共に、枝管部の端にフランジ状の鍔部を形成したスライドカラーを一体的に溶着する。そして、フランジ部材にはこの鍔部を収納する凹部を形成し、フランジ部材がシリンダヘッドに固定された状態で、鍔部の外周とフランジ部材の凹部、及び枝管部の外周とフランジ部材の貫通孔との間には隙間が形成されるようにしたものが知られている。
【特許文献１】特開２００４−１５０３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうした従来のものでは、内燃機関へエキゾーストマニホルドを取り付ける際、周囲の装置や部品等の関係により、枝管部の長さを大きくすることができない場合がある。このような場合、図１０に示すように、フランジ部材１００の貫通孔１０２にスライドカラー１０４を挿入すると共に、フランジ部材１００の凹部１０６にスライドカラー１０４の鍔部１０８を挿入する。そして、集合部１１０に取り付けた枝管部１１２をスライドカラー１０４に挿入して溶着するが、フランジ部材１００と集合部１１０との間が狭く、その間に溶接トーチが入らない。そのため、スライドカラー１０４と枝管部１１２との溶接は、スライドカラー１０４内に溶接トーチ１１４を挿入し、スライドカラー１０４の内周面側から溶接しなければならない。
【０００４】
内周面側から溶接すると、溶接時のスパッタ等が集合部１１０内や枝管部１１２内に付着し、内燃機関の運転時にスパッタが内燃機関の内部に侵入して故障の原因になる場合がある。このため、溶接にはスパッタの発生のないＴＩＧ溶接等が必要となり、ＴＩＧ溶接等によるスパッタの発生のない良好な溶接品質を得るために、厳格な溶接条件の管理が必要となり、品質の管理に多大な工数を要し、製造が煩雑であるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、製造が容易なエキゾーストマニホルドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内燃機関のシリンダヘッドの排気ポートに接続される枝管部と、該枝管部が接続される集合部とを備え、前記枝管部がフランジ部材を介して前記シリンダヘッドに取り付けられるエキゾーストマニホルドにおいて、
前記枝管部には前記枝管部のシリンダヘッド側端に鍔部を形成し、
前記フランジ部材には前記排気ポートに連通する貫通孔と、該貫通孔に連接してシリンダヘッド側に前記鍔部を収納する凹部とを形成し、
かつ、前記フランジ部材は、少なくとも２つに分割されて突き合わせた際に前記貫通孔が形成され、
前記枝管部を前記集合部に溶着した後に、前記貫通孔に前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせたことを特徴とするエキゾーストマニホルドがそれである。
【０００７】
前記フランジ部材は、曲線状の分割線で２つに分割された構成としてもよい。その際、複数の枝管部を備え、前記フランジ部材は全ての前記貫通孔にわたる前記分割線で２つに分割され、全ての前記貫通孔にそれぞれ前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせた構成としてもよい。また、前記フランジ部材のシリンダヘッド側には、前記分割線に沿って窪みを形成し、前記貫通孔に前記枝管部を挿入した状態で分割された前記フランジ部材を突き合わせ、前記分割線に沿って溶着した構成としてもよい。前記貫通孔と前記枝管部との間に隙間を設けた構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエキゾーストマニホルドは、枝管部が集合部に溶着される際、枝管部の外側で溶接が行われるので、スパッタ等が発生しても、スパッタ等が枝管部や集合部の内部に入り込むおそれが少なく、溶接条件の設定等が容易であると共に、溶接条件の管理も容易となり、製造が容易であるという効果を奏する。
【０００９】
また、フランジ部材を曲線状の分割線で分割すると、分割したフランジ部材を突き合わせる際の位置決めが容易になる。フランジ部材のシリンダヘッド側に、分割線に沿って窪みを形成すると、溶接ビートが飛び出ないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、Ｓは内燃機関のシリンダヘッドで、本実施形態では、４気筒のシリンダヘッドＳ、あるいは、Ｖ型８気筒内燃機関の片側４気筒のシリンダヘッドＳである。シリンダヘッドＳには４気筒分の第１〜第４排気ポート１〜４が一列に配置されている。
【００１１】
このシリンダヘッドＳにはエキゾーストマニホルド１０が取り付けられている。エキゾーストマニホルド１０は、第１〜第４枝管部１１〜１４、集合部１６、フランジ部材１８を備えている。第１〜第４枝管部１１〜１４は第１〜第４排気ポート１〜４に対応して一列に配設されており、第１〜第４枝管部１１〜１４が中空状の集合部１６にそれぞれ接続されて集合されている。
【００１２】
フランジ部材１８には、４つの第１〜第４枝管部１１〜１４がそれぞれ挿入される貫通孔２１〜２４が形成されている。各貫通孔２１〜２４はフランジ部材１８をシリンダヘッドＳに取り付けた際に、第１〜第４排気ポート１〜４に連通する位置に設けられている。
【００１３】
第１〜第４枝管部１１〜１４の外周と、各貫通孔２１〜２４の内周との間には、隙間が形成されるように構成されている。隙間の大きさは、第１〜第４枝管部１１〜１４及び集合部１６とフランジ部材１８との熱伸縮差に応じて、実験等により定めるとよい。
【００１４】
一方、第１〜第４枝管部１１〜１４には、シリンダヘッドＳ側端に先端が径方向外側にフランジ状に広げられた鍔部１１ａ〜１４ａが一体的に形成されている。フランジ部材１８のシリンダヘッドＳ側には、各貫通孔２１〜２４に連接して凹部２６〜２９が形成されている。凹部２６〜２９は第１〜第４枝管部１１〜１４の鍔部１１ａ〜１４ａを収納可能な大きさに形成されており、鍔部１１ａ〜１４ａの外周と、凹部２６〜２９の内周との間には、隙間が形成されるように構成されている。この隙間の大きさは、第１〜第４枝管部１１〜１４及び集合部１６とフランジ部材１８との熱伸縮差に応じて、実験等により定めるとよい。尚、フランジ部材１８には、複数個の取付孔３０が形成されている。
【００１５】
また、本実施形態では、第１枝管部１１は管状の集合部１６の先端に挿入されて溶接により溶着されている。第１枝管部１１の集合部１６への溶着は、フランジ部材１８を取り付けない状態で行われる。更に、図２に示すように、第４枝管部１４には、鍔部１４ａと反対側の端がフランジ状に径方向外側に広げられると共に、集合部１６の外周形状に応じて密着するように成形された取付部１４ｂが形成されている。
【００１６】
第４枝管部１４は取付部１４ｂが集合部１６の外周に密着され、取付部１４ｂの周囲が溶接トーチ１１４により溶接されて、溶着により第４枝管部１４が集合部１６に取り付けられている。溶接はフランジ部材１８を取り付けない状態で行われ、取付部１４ｂの外周に沿って溶接が行われる。従って、スパッタ等が発生しても、スパッタ等が第４枝管部１４や集合部１６の内部に入り込むおそれが少なく、溶接条件の設定等が容易であると共に、溶接条件の管理も容易となり、溶接作業が容易である。
【００１７】
他の第２枝管部１２及び第３枝管部１３も同様にそれぞれ取付部１２ｂ，１３ｂが形成されて、取付部１２ｂ，１３ｂの外周に沿って溶接が行われ、取付部１２ｂ，１３ｂが集合部１６に溶着されている。
【００１８】
第４枝管部１４の集合部１６への接続は、取付部１４ｂを形成して行なう場合に限らず、図３に示すように、集合部１６にバーリング加工等により筒部３２を形成する。この筒部３２に第４枝管部１４を挿入して、筒部３２の縁を溶接トーチ１１４により全周溶接して、第４枝管部１４と集合部１６とを溶着してもよい。
【００１９】
この場合でも、第４枝管部１４の外周側で溶接が行われる。従って、スパッタ等が発生しても、スパッタ等が第４枝管部１４や集合部１６の内部に入り込むおそれが少なく、溶接条件の設定等が容易であると共に、溶接条件の管理も容易となり、溶接作業が容易である。
【００２０】
一方、フランジ部材１８は、図４に示すように、２つに分割された上半体１８ａと下半体１８ｂとを突き合わせて形成されている。上半体１８ａと下半体１８ｂとは、本実施形態では、曲線状の分割線３４に沿って分割されており、しかも、例えば、第１〜第４枝管部１１〜１４をそれぞれ上半体１８ａ側の半分の貫通孔２１〜２４に挿入してから、下半体１８ｂを突き合わせると、各貫通孔２１〜２４に第１〜第４枝管部１１〜１４を挿入した状態となるように、各貫通孔２１〜２４は半分に分割されている。
【００２１】
分割線３４に沿って、上半体１８ａと下半体１８ｂとのシリンダヘッドＳ側には、窪み３６，３８が形成されている。上半体１８ａと下半体１８ｂとを分割線３４で突き合わせた際に、図７に示すように、窪み３６，３８が一つになって、窪み３６，３８内の底部に分割線３４が配置されるように形成されている。
【００２２】
分割線３４は、上半体１８ａと下半体１８ｂとを突き合わせた際に、各貫通孔２１〜２４が形成されるように、位置決めを兼用する曲線状に形成されている。即ち、上半体１８ａと下半体１８ｂとの分割線３４を突き合わせると、集合部１６の長手方向の位置が決まるように、曲線が決定されている。
【００２３】
図５、図６に示すように、第１〜第４枝管部１１〜１４と集合部１６とを一体に溶着した後、フランジ部材１８の上半体１８ａと下半体１８ｂとを、第１〜第４枝管部１１〜１４を挟むようにして、突き合わせる。その際、各貫通孔２１〜２４に第１〜第４枝管部１１〜１４に挿入した状態となるように突き合わせる。
【００２４】
次に、図７に示すように、シリンダヘッドＳ側から、上半体１８ａと下半体１８ｂとの窪み３６，３８内の分割線３４に沿って、上半体１８ａと下半体１８ｂとを溶接により溶着して一体とする。窪み３６，３８内で溶接するので、溶接ビート４０が盛り上がっても、窪み３６，３８から溶接ビート４０が飛び出ないように溶接することにより、フランジ部材１８をシリンダヘッドＳに取り付ける際に、溶接ビート４０が邪魔になることはない。
【００２５】
次に、前述した本実施形態のエキゾーストマニホルドの作動について説明する。
まず、シリンダヘッドＳにエキゾーストマニホルド１０を組み付ける際には、各取付孔３０に図示しないボルトを挿入して、フランジ部材１８をシリンダヘッドＳに固定する。集合部１６には、図示しない下流側の排気管が接続される。
【００２６】
内燃機関の運転に伴って、排気が第１〜第４排気ポート１〜４から排出されると、第１〜第４枝管部１１〜１４を通って集合部１６に流入し、集合部１６を介して下流側の図示しない排気管に流入する。
【００２７】
その際、エキゾーストマニホルド１０の温度が上昇する。フランジ部材１８はシリンダヘッドＳに密着されているので、その温度上昇は小さく、集合部１６の温度上昇は大きい。エキゾーストマニホルド１０ではフランジ部材１８と集合部１６との間で温度差が生じ、これにより、熱伸縮差がでる。その熱伸縮差は、隙間により吸収される。
【００２８】
前述したように、本実施形態のエキゾーストマニホルド１０は、第１〜第４枝管部１１〜１４が集合部１６に溶着される。その際、第１〜第４枝管部１１〜１４の外側で溶接が行われるので、スパッタ等が発生しても、スパッタ等が第１〜第４枝管部１１〜１４や集合部１６の内部に入り込むおそれが少なく、溶接条件の設定等が容易であると共に、溶接条件の管理も容易となり、溶接作業が容易である。
【００２９】
第１〜第４枝管部１１〜１４が集合部１６に溶着された後、２つに分割されたフランジ部材１８の上半体１８ａと下半体１８ｂとにより、第１〜第４枝管部１１〜１４を挟むようにして、上半体１８ａと下半体１８ｂとを突き合わせる。各貫通孔２１〜２４に第１〜第４枝管部１１〜１４に挿入した状態として、上半体１８ａと下半体１８ｂとを分割線３４に沿って溶接する。従って、溶接作業が容易となり、製造が容易になる。
【００３０】
本実施形態では、上半体１８ａと下半体１８ｂとの窪み３６，３８内の分割線３４に沿って溶接して、上半体１８ａと下半体１８ｂとを一体としたが、これに限らず、図８に示すように、分割線３４に沿って互いに嵌合する凸部４２と凹部４４とを形成して、上半体１８ａと下半体１８ｂとを突き合わせ、凸部４２と凹部４４とを嵌合させた後、溶接することなく、各取付孔３０に図示しないボルトを挿入して、フランジ部材１８をシリンダヘッドＳに固定するようにしてもよい。
【００３１】
あるいは、図９に示すように、分割線３４に沿って互いに重なり合う重合部４６，４８を上半体１８ａと下半体１８ｂとに形成し、上半体１８ａと下半体１８ｂとを突き合わせ、重合部４６，４８を重ね合わせた後、溶接することなく、各取付孔３０に図示しないボルトを挿入して、フランジ部材１８をシリンダヘッドＳに固定するようにしてもよい。
【００３２】
尚、内燃機関は４気筒の場合に限らず、３気筒以下でもよく、あるいは、５気筒以上でも同様に実施可能である。また、第１〜第４枝管部１１〜１４を一つのフランジ部材１８に取り付けた場合を例としたが、これに限らず、第１，第２枝管部１１，１２とを一つのフランジ部材に取り付け、第３，第４枝管部１３，１４を一つのフランジ部材に取り付けるようにしても実施可能である。更には、第１〜第４枝管部１１〜１４毎にそれぞれ一つのフランジ部材を取り付けるようにしても実施可能である。
【００３３】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態としてのエキゾーストマニホルドの一部を断面で示す拡大正面図である。
【図２】本実施形態の第４枝管と集合部との溶接による接続の説明図である。
【図３】他の実施形態としての第４枝管と集合部との溶接による接続の説明図である。
【図４】本実施形態のフランジ部材をシリンダヘッド側から見た背面図である。
【図５】本実施形態の枝管部を挟んでフランジ部材の上半体と下半体とを突き合わせる状態の説明図である。
【図６】本実施形態のエキゾーストマニホルドのシリンダヘッド側から見た背面図である。
【図７】本実施形態のフランジ部材の窪みの拡大断面図である。
【図８】別の実施形態としてのフランジ部材の分割線と直交する拡大断面図である。
【図９】他の実施形態としてのフランジ部材の分割線と直交する拡大断面図である。
【図１０】従来のスライドカラーと枝管部との溶接による接続の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１６，１１０…集合部        １８，１００…フランジ部材
１８ａ…上半体              １８ｂ…下半体
２１〜２４，１０２…貫通孔  ２６〜２９，１０６…凹部
３０…取付孔                ３２…筒部
３４…分割線                ３６，３８…窪み
４０…溶接ビート            Ｓ…シリンダヘッド
【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】
2010001838.tif 000009
【図８】
2010001838.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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