(57)【要約】【課題】フランジ、及び／又は、連結フランジと、排気管との連結強度を簡単且つ確実に確保することができる内燃機関の排気マニホールド構造を提供する。【解決手段】フランジ１、排気管２、連結フランジ３を備えた内燃機関の排気マニホールド構造において、前記排気管２の連結部２６の外周に、環状の補強部材４を溶着し、この補強部材４を設けた前記排気管２を、前記フランジ１の排気穴１１、又は、前記連結フランジ３の開口３１に内挿し、前記補強部材４の一部を、前記フランジ１、又は、前記連結フランジ３に当接させた状態で、当該補強部材４の端部を前記フランジ１、又は、前記連結フランジ３に溶着して、前記排気管２が前記フランジ１、又は、前記連結フランジ３に連結される。【選択図】図１
2010138835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に取り付けされる機関側のフランジと、前記フランジの排気穴に連結され、複数の分離管が下流側で合流して集合された排気管と、前記排気管の端部に連結される連結フランジとを備えた内燃機関の排気マニホールド構造において、
前記排気管の連結部の外周に、環状の補強部材を溶着し、この補強部材が溶着された前記排気管を、前記フランジの排気穴、又は、前記連結フランジの開口に内挿し、前記補強部材の一部を、前記フランジ、又は、前記連結フランジに当接させた状態で、当該補強部材の端部を前記フランジ、又は、前記連結フランジに溶着して、前記排気管が前記フランジ、又は、前記連結フランジに連結されていることを特徴とする内燃機関の排気マニホールド構造。
【請求項２】
内燃機関に取り付けされる機関側のフランジと、前記フランジの排気穴に連結され、複数の分離管が下流側で合流して集合された排気管と、前記排気管の端部に連結される連結フランジとを備えた内燃機関の排気マニホールド構造において、
前記排気管の連結部の外周に、環状の補強部材を溶着し、この補強部材が溶着された前記排気管を、前記フランジの排気穴、及び、前記連結フランジの開口に内挿し、前記補強部材の一部を、前記フランジ、及び、前記連結フランジに当接させた状態で、当該補強部材の端部を前記フランジ、及び、前記連結フランジに溶着して、前記排気管が前記フランジ、及び、前記連結フランジに連結されていることを特徴とする内燃機関の排気マニホールド構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の何れか一方に記載された内燃機関の排気マニホールド構造において、
排気管は、排気ガスが流通される内管と、該内管に空隙をあけて外装される外管とを備えた二重管構造に形成されていることを特徴とする内燃機関の排気マニホールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気マニホールド構造に関し、詳しくは、排気管の端部にフランジや連結フランジを連結してなる内燃機関の排気マニホールド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に連結されるフランジと、前記フランジの排気穴に連結され、複数の分離管が下流側で合流して集合された排気管と、前記排気管の端部に連結される連結フランジとを備えた内燃機関の排気マニホールド構造は、知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又、内燃機関から排出される排気ガスの熱によって、前記排気管の温度上昇を防止するために、前記排気管を、前記排気ガスが流通される内管と、該内管に空隙をあけて外装される外管と、よりなる二重管構造に形成された内燃機関の排気マニホールド構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、図５は、従来の内燃機関の排気マニホールド構造の組立て要領を示した要部の拡大断面図である。
【０００５】
なお、この内燃機関の排気マニホールド構造１００は、排気管２００の端部２０４と、機関側のフランジ３００とを連結する際の組立て要領を例示しているが、排気管２００と連結フランジ（不図示）とを連結する際の組立て要領についても同様である。
【０００６】
すなわち、この内燃機関の排気マニホールド構造１００は、排気ガスが流通される内管２０１と、該内管２０１に空隙２０３をあけて外装される外管２０２と、よりなる二重管構造に形成された排気管２００の端部２０４を、フランジ３００に開設された排気穴３０１の一方から内挿する〔図５（ａ）参照。〕。
【０００７】
このとき、排気管２００の端部２０４が、排気穴３０１を貫通して、他方側に突出しないように位置付けながら、支持する。
【０００８】
そして、この位置付けた状態を維持しながら、排気管２００の端部２０４及びフランジ３００の排気穴３０１周縁に亘って、排気穴３０１の内側からＴＩＧ溶接にて溶着し、排気管２００をフランジ３００に連結する〔図５（ｂ）参照。〕。
【０００９】
このようにして排気管２００が連結されたフランジ３００を、前記内燃機関にボルト止め等の周知手段に取り付けるのである。
【特許文献１】特開２００１−３７４５号公報
【特許文献２】特開平９−２４２５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の内燃機関の排気マニホールド構造１００には、以下の問題があった。
【００１１】
すなわち、排気管２００をフランジ３００に連結する際、一般に排気管２００とフランジ３００との間には、僅かな隙間Ｓしか形成されないことが多い。
【００１２】
特に、ディーゼル用のＳＵＳ排気マニホールド構造においては、連結フランジ（不図示）にターボチャージャーが搭載されるため、排気管２００を極力短く形成してコンパクト化されており、その隙間Ｓは、一層狭くなっている。
【００１３】
そのため、この隙間Ｓには、構造上、ＭＩＧ溶接する際に使用される溶接トーチを廻し難く、前記のように、フランジ３００の排気穴３０１の内側からＴＩＧ溶接にて溶着するしか手段がなく、製造コストが高くなるうえ、製造も困難であり、しかも、溶接後の排気管２００とフランジ３００との連結強度が不十分であるという問題があった。
【００１４】
特に、前記ターボチャージャーが搭載されるディーゼル用のＳＵＳ排気マニホールド等では、排気管２００やフランジ３００には、振動等の外力のみならず、温度変化による熱応力も加わり易い構造である。
【００１５】
具体的には、外管２０１に外力等が加わると、図５（ｂ）中で示すように、点Ｏの部位に応力が集中されるが、前記連結強度は、不十分なうえ、排気管２００の端部２０４内側に生じる溶接ビードＹの形状等によって左右されるためにバラツキが生じ易く、ロバスト性が低いという問題もあった。
【００１６】
本発明は、かかる課題を解決することを目的とし、フランジ、及び／又は、連結フランジと、排気管との連結強度を簡単且つ確実に確保することができる内燃機関の排気マニホールド構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、
本発明の内燃機関の排気マニホールド構造は、内燃機関に取り付けされる機関側のフランジと、前記フランジの排気穴に連結される複数の分離管が下流側で合流して集合された排気管と、前記排気管の端部に連結される連結フランジとを備えている。
【００１８】
そして、前記排気管の連結部の外周に、環状の補強部材を溶着し、この補強部材が溶着された前記排気管を、前記フランジの排気穴、又は、前記連結フランジの開口に内挿し、前記補強部材の一部を、前記フランジ、又は、前記連結フランジに当接させた状態で、当該補強部材の端部を前記フランジ、又は、前記連結フランジに溶着して、前記排気管が前記フランジ、又は、前記連結フランジに連結されていることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、本発明では、排気管の連結部の外周に、先ず、別部材である環状の補強部材を溶着したうえで、この補強部材の一部を前記フランジ、又は、前記連結フランジに当接させた状態で、前記排気管の端部を前記フランジの排気穴、又は、前記連結フランジの開口に内挿するようにしている。
【００２０】
そのため、組立て時においては、別部材である前記補強部材を、前記排気管の外周の所望位置に、容易に溶着できる。
【００２１】
又、この溶着された前記補強部材は、前記排気管の端部の位置を規制する規制部材となり、当該排気管の端部が、前記排気穴、又は、前記開口を貫通して突出することがなく、前記排気管の端部を所定の位置に確実に位置決めできる。
【００２２】
又、この位置決めされた状態を維持しながら、前記補強部材の端部を前記フランジ、又は、前記連結フランジに溶着するようにしている。
【００２３】
そのため、前記フランジの排気穴、又は、前記連結フランジの開口の内側からのＴＩＧ溶接を不要にして、製造を簡単且つ安価に行うことができ、しかも、前記排気管の内側に溶接ビードが生じないので、ロバスト性も向上できる。
【００２４】
そして、溶着後においては、前記補強部材が、前記隙間に介在されるために、前記フランジ、又は、連結フランジと、排気管との連結強度を高めることができる。
【００２５】
もちろん、環状に形成された前記補強部材は、前記フランジ、又は、連結フランジに溶着されるためにシール性を確保することができ、前記排気管内の排気ガスが、前記排気穴、又は、前記開口から漏出することも確実に防止できる。
【００２６】
このように、本発明によれば、前記フランジ、又は、連結フランジと、前記排気管との間に僅かな隙間しか形成されずに、前記溶接トーチを廻すことができない内燃機関の排気マニホールド構造であっても、前記フランジ、又は、連結フランジと、前記排気管との連結強度を簡単且つ確実に確保することができる。
【００２７】
又、本発明では、前記内燃機関の排気マニホールド構造において、前記排気管の連結部の外周に、環状の補強部材を溶着し、この補強部材が溶着された前記排気管を、前記フランジの排気穴、及び、前記連結フランジの開口に内挿し、前記補強部材の一部を、前記フランジ、及び、前記連結フランジに当接させた状態で、当該補強部材の端部を前記フランジ、及び、前記連結フランジに溶着して、前記排気管が前記フランジ、及び、前記連結フランジに連結されることも可能である。
【００２８】
そのため、本発明によれば、前記フランジ、及び、連結フランジの双方が、前記排気管との間に僅かな隙間しか形成されずに、前記溶接トーチを廻すことができない内燃機関の排気マニホールド構造であっても、前記フランジ、及び、連結フランジと、前記排気管との連結強度を簡単且つ確実に確保することができる。
【００２９】
更に、本発明は、前記内燃機関の排気マニホールド構造において、排気管は、排気ガスが流通される内管と、該内管に空隙を有して外装される外管とを備えた二重管構造に形成されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明では、例えば、ディーゼル用のＳＵＳ排気マニホールド構造のように、二重管構造の排気管を備え、しかも、前記ターボチャージャーからの振動や温度変化等による外力が加わり易い構造のものであっても、前記同様の効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の内燃機関の排気マニホールド構造によれば、フランジ、及び／又は、連結フランジと、排気管との連結強度を、簡単且つ確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の内燃機関の排気マニホールド構造Ａを図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態を示す全体図である。図２は、図１で示した一実施形態の要部を示す部分斜視図である。図３（ａ），（ｂ）及び図４（ｃ），（ｄ）は、図２で示した要部の組立て要領を示す拡大断面図である。
【００３４】
この内燃機関の排気マニホールド構造Ａは、内燃機関（不図示）に取り付けされる機関側のフランジ１と、このフランジ１の排気穴１１に連結される複数の分離管２１が下流側で合流して集合された排気管２と、排気管２の端部２２に連結される連結フランジ３とを備え、これらフランジ１、排気管２、連結フランジ３が、溶接によって一体に連結されている。以下、詳説する。
【００３５】
フランジ１は、周縁に複数の取付孔１２が形成され、この取付孔１２を通じてボルト止め等によって内燃機関のシリンダヘッド（不図示）に取り付けされている。
【００３６】
フランジ１には、複数の排気導入用の排気穴１１が開設されている。
【００３７】
これらの排気穴１１は、前記シリンダヘッドの排気ポート（不図示）の出口に対応する位置に開設されており、この排気穴１１を介して、前記シリンダヘッドの各排気ポートが排気管２に連通している。
【００３８】
排気管２は、フランジ１の排気穴１１に連結される複数の分離管２１と、これら分離管２１が下流側で合流して１本に集合された集合管２３と、より構成している。
【００３９】
排気管２は、単管を曲げ加工、溶接等によって一体形成したものでも構わないが、本実施形態の排気管２は、排気ガスが流通される内管２４と、該内管２４に空隙をあけて外装される外管２５と、よりなる二重管構造に形成されている。
【００４０】
取付フランジ３は、フランジ１と一体成形されており、集合管２３を嵌挿する開口３１を形成している。
【００４１】
取付フランジ３の周縁には、複数の取付孔３２が形成され、この取付孔３２を通じてボルト止め等によって、前記ターボチャージャー、或いは、エキゾーストパイプ等に連結されている。
【００４２】
そして、排気管２の連結部２６の外周には、環状の補強部材４が溶着される。
【００４３】
補強部材４は、フランジ１の排気穴１１と同径の内径に形成された環状の規制片４１と、この規制片４１の内径側から延設された環状の溶着片４２と、より構成された断面略Ｌ状の環状体に形成されてなる。
【００４４】
なお、補強部材４は、本実施形態に限定されるものではなく、フランジ１や排気管２の形状、材質等に応じて適宜形成されるものである。
【００４５】
このように形成された本実施形態の内燃機関の排気マニホールド構造Ａは、以下の要領で組立てされる。
【００４６】
なお、本実施形態では、排気管２と、フランジ１とを連結する際の組立て要領を例示しているが、排気管２と連結フランジ３とを連結する際の組立て要領についても同様であるため省略する。
【００４７】
すなわち、本実施形態の内燃機関の排気マニホールド構造Ａは、先ず、二重管構造に形成された分離管２１（排気管２）の連結部２６の外周に、環状の補強部材４を外嵌する。
【００４８】
このとき、補強部材４と、当該補強部材４を貫通する分離管２１の端部２２との長さＬが、フランジ１の排気穴１１に挿入されることになる。
【００４９】
そのため、補強部材４の位置決めが必要となるが、本実施形態では、補強部材４の溶着片４２を分離管２１に接合するように外嵌するだけで、規制片４１よりも長さＬだけ分離管２１が突出するように形成しているので、前記位置決めを簡単且つ確実に行うことができる。
【００５０】
そして、この位置決めされた補強部材４の溶着片４２を、ＭＩＧ溶接によって分離管２１の外周に溶着する〔図３（ａ），（ｂ）参照。〕。
【００５１】
次に、この補強部材４が溶着された分離管２１を、フランジ１の排気穴１１に内挿すると共に、補強部材４の規制片４１を、フランジ１に当接させる〔図３（ｂ），図４（ｃ）参照。〕。
【００５２】
そして、この規制片４１をフランジ１に当接させた状態で、規制片４１の端部とフランジ１をＭＩＧ溶接にて溶着し、分離管２１をフランジ１に連結するのである〔図４（ｄ）参照。〕。
【００５３】
なお、規制片４１の端部は、フランジ１とＭＩＧ溶接が可能な長さや形状であれば良く、本実施形態のものには限定されない。
【００５４】
このようにして分離管２１に連結されたフランジ１を、前記内燃機関にボルト止め等の周知手段に取り付けるのである。
【００５５】
以上のように、本実施形態の内燃機関の排気マニホールド構造Ａでは、分離管２１の連結部２６の外周に、先ず、別部材である環状の補強部材４を溶着したうえで、この補強部材４の規制片４１をフランジ１に当接させた状態で、分離管２１の端部２２をフランジ１の排気穴１１に内挿するようにしている。
【００５６】
そのため、組立て時においては、別部材である補強部材４を、分離管２１の外周の所望位置に、容易に溶着できる。
【００５７】
又、補強部材４は、分離管２１の端部２２の位置を規制する規制部材となり、分離管２１の端部２２が、排気穴１１を貫通して突出することがなく、分離管２１の端部２２を所定の位置に確実に位置決めできる。
【００５８】
しかも、この位置決めした状態を維持しながら、規制片４１の端部とフランジ１をＭＩＧ溶接にて溶着できるので、従来のように、フランジ１の排気穴１１の内側からＴＩＧ溶接を行う必要がなく、製造を簡単且つ安価に行うことができ、しかも、分離管２１の内側に溶接ビードが生じないので、ロバスト性も向上できる。
【００５９】
そして、ＭＩＧ溶接後においては、補強部材４が、分離管２１とフランジ１との前記隙間に介在されるために、部位Ｏへの応力集中を回避でき、フランジ１と分離管２１との連結強度を高めることができる。
【００６０】
もちろん、環状に形成された補強部材４の規制片４１は、フランジ１にＭＩＧ溶接されるためにシール性を確保することができ、分離管２１内の排気ガスが、排気穴１１から漏出することも確実に防止できる。
【００６１】
従って、本実施形態の内燃機関の排気マニホールド構造Ａによれば、フランジ１と分離管２１との間に僅かな隙間しか形成されずに、前記溶接トーチを廻すことができない構造であっても、フランジ１と、分離管２１との連結強度を簡単且つ確実に確保することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体図である。
【図２】図１で示した一実施形態の要部を示す部分斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図２で示した要部の組立て要領を示す拡大断面図である。
【図４】（ｃ），（ｄ）は、図２で示した要部の組立て要領を示す拡大断面図である。
【図５】従来の内燃機関の排気マニホールド構造の組立て要領を示した要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ  内燃機関の排気マニホールド構造
１  フランジ
１１  排気穴
２  排気管
２１  分離管
２２  端部
２４  内管
２５  外管
２６  連結部
３  連結フランジ
３１  開口
４  補強部材
【図１】
2010138835.tif 000003
【図２】
2010138835.tif 000004
【図３】
2010138835.tif 000005
【図４】
2010138835.tif 000006
【図５】
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