(57)【要約】【課題】高温の熱や振動および騒音を原因とするエキゾーストマニホールド用カバーの破損を防ぎ、製造コストを抑えた上で組み付け作業が容易なエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造を提供する。【解決手段】エキゾーストマニホールド２に締結ボルト１１を用いて取り付けるカバー３の締結部分の構造であって、前記カバー３に、前記エキゾーストマニホールド２と前記カバー３との接触面１３から隆起して前記接触面１３との間に空間を有する中空の締結隆起部１４と、前記締結隆起部１４に形成され、締結ボルト１１を挿通可能な開口部１０とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エキゾーストマニホールドに締結ボルトを用いて取り付けるカバーの締結部分の構造であって、
前記カバーに、前記エキゾーストマニホールドと前記カバーとの接触面から隆起して前記接触面との間に空間を有する中空の締結隆起部と、
前記締結隆起部に形成され、締結ボルトを挿通可能な開口部と、
を有するエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項２】
前記締結隆起部が円形状で、その中心に前記開口部が設けられる、
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ールド用カバーの締結部構造。
【請求項３】
前記締結隆起部から延設され、前記接触面との間に空間を有する中空の延長隆起部を備える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項４】
前記延長隆起部は開口部から放射状に延設される、
ことを特徴とする請求項３に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項５】
前記締結隆起部の周りを囲んで形成され、前記接触面との間に空間を有する中空の周囲隆起部を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項６】
前記周囲隆起部が円環状である、
ことを特徴とする請求項５に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項７】
前記延長隆起部と前記周囲隆起部が連続するように一体的に隆起する、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【請求項８】
前記開口部に挿入される前記締結ボルトは緩み止め付ボルトである、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンのエキゾーストマニホールドは、エンジンの運転にともない内部を数百度になる高温の燃焼排ガスが、場合によっては毎分数千サイクルの脈動する圧力で流過するために、相当程度の熱や振動、騒音を放散する。このような熱や騒音がエンジンルーム内や車両外部に無闇に放散されないようにエキゾーストマニホールド用カバーが用いられている。このような自動車のエキマニカバーは、従来、１枚の鉄板からなるカバー材料を上述のエキゾーストマニホールドの外部形状に沿った立体形状にプレス成形して形成していた。
【０００３】
しかしながら、このようなカバーにおいて、エキゾーストマニホールドから前述したような高温の熱や振動および騒音が放散されるため、立体形状にプレス成形されたカバーに膜振動が発生し、この膜振動によりカバーが発生する振動および騒音が増大するという問題点がある。さらに、上記高温の熱や振動および騒音により、エキゾーストマニホールドへの固定用のボルトを挿通するボルト穴の周辺などに亀裂が発生する場合がある。
【０００４】
そこで、エキゾーストマニホールド用カバーの全面にエンボス加工を施し、振動の発生しやすい場所にフランジ部を形成することにより振動を減少させることが提案されている。さらに、エキゾーストマニホールドにカバーを締結するためのボルトについて、振動及び騒音を吸収するための緩衝材を有するフローティングワッシャーの使用が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９２５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エキゾーストマニホールド用カバーをエンボス加工し、フランジ部を形成するだけでは、高温の熱や振動および騒音を原因とするカバーの破損を十分に防ぐことができなかった。また、全面にエンボス加工を施したうえにフランジ部を形成するため、製造に手間がかかる問題点もあった。さらに、フローティングワッシャーを使用する場合には、コストが高く、また、構造が複雑であるために組み付け作業が困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、高温の熱や振動および騒音を原因とするカバーの破損を防ぎ、製造コストを抑えた上で組み付け作業が容易なエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、エキゾーストマニホールド（２）に締結ボルト（１１）を用いて取り付けるカバー（３）の締結部分の構造であって、前記カバー（３）に、前記エキゾーストマニホールド（２）と前記カバー（３）との接触面（１３）から隆起して前記接触面（１３）との間に空間を有する中空の締結隆起部(１４）と、前記締結隆起部（１４）に形成され、締結ボルト（１１）を挿通可能な開口部（１０）と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、締結部に隆起面を設けることにより、エキゾーストマニホールド用カバーの締結部近傍の応力集中を分散させ、カバーに亀裂が発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１から図３にしたがって本発明によるエキゾーストマニホールド用カバー締結構造の第１実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、エキゾーストマニホールド用カバーの設置位置を示すエンジンの全体図である。なお、本実施形態にかかる締結部構造は図１では図示していない。エンジン１のエキゾーストマニホールド２には、燃焼室から例えば６００〜７００℃の高温で毎分数千サイクルの周波数で脈動する排ガスが通過する。したがって、エキゾーストマニホールド２自身も高温になり高温の熱輻射を発生する熱源となり、また、エンジン１内での燃料の爆発音、排ガスのエキゾーストマニホールド２内の流過音などに起因する振動および騒音を外部に放散する音源及び振動源となる。
【００１２】
そこで、エキゾーストマニホールド２からのこのような高温の熱輻射及び振動および騒音の放散を可及的に抑制するために、後述する構成を有するカバー３がエキゾーストマニホールド２の上半分を覆う態様で設置されている。
【００１３】
図２は、エキゾーストマニホールド遮蔽用のカバー３の全体図である。カバー３は、エキゾーストマニホールド２の外部形状に沿った立体形状にプレス成型して形成する。また、カバー３はエンジン１とボルト１１によって締結するが、この締結部の近傍において、カバー３に隆起部５が形成されており、この隆起部５にボルト１１を挿通するための開口部１０が形成されている。
【００１４】
図３は、エキゾーストマニホールド用カバー３の締結部近傍の拡大図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００１５】
カバー３には、前記隆起部５を構成するために、少なくとも円形状に隆起し、接触面１３とカバー３との間に空間を有する中空断面形状の円形隆起部１４が形成されている。円形隆起部１４の中心には、ボルト１１を挿通するための開口部１０が形成されている。ボルト１１は、開口部１０を挿通してエキゾーストマニホールド２に形成されたボス１２と螺合して、エキゾーストマニホールド２にカバー３を固着する。円形隆起部１４は、ボルト１１が緩むことを防止するためにボルト１１と円形隆起部１４との間に十分な接触面を確保する必要があり、ボルト１１の頭部の径よりも極端に小さな径は不適である。さらに、円形隆起部１４の直径は、図３（Ｃ）に図示するように中空部１７を形成することで、エキゾーストマニホールド２からの振動による応力を分散させるため、ボス１２の径よりも小さいことが望ましい。また、ボルト１１は、緩み止め付のボルトであるとなおよい。
【００１６】
円形隆起部１４には、その中心から放射状に延設される放射隆起部１５が一体的に形成される。放射隆起部１５は、円形隆起部１４と同様に接触面１３との間に空間を有する中空断面形状である。放射隆起部１５の基部はボルト１１の座面の一部を形成するので、円形隆起部１４の径がボルト１１の頭部の径よりも若干小さい場合であっても、ボルト１１の接触面を十分に確保することができる。また、図３（Ａ）においては、放射隆起部１５は、周方向に均等な間隔で４本配置されているが、４本に限る必要はない。ただし、応力を均等に分散させるために周方向に均等に配置することが望ましい。
【００１７】
さらに、カバー３には開口部１０を中心として円形隆起部１４の外側に同心に円環状の円環隆起部１６が形成される。また、円環隆起部１６は、放射隆起部１５と連続的一体的に隆起し、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように接触面１３との間に空間を有する中空断面形状に形成される。なお、隆起部５はカバー３のプレス成型により一体的に形成することができる。
【００１８】
次に従来の締結構造と比較しながら本実施形態の効果について説明する。図６は、カバーの締結部が平板状である従来の締結構造を示すものである。カバー１１３がエキゾーストマニホールド２に対して装着されるとき、エキゾーストマニホールド２からの振動および騒音の伝達によりカバー１１３も振動する。この振動および騒音によってカバー１１３が振動するとき、カバー１１３の各部位がばたつくように振動する。ここで、図６に示すように、従来の平板状のカバー１１３をボルト１１１で固定する場合には、エキゾーストマニホールド２からカバー３に直接伝わる振動と、ボルト１１１を介してカバー１１３に伝わる振動が直接開口部１１０に伝わる。このような振動より発生する応力によって、カバー１１３を固定するボルト締結部付近の部位が繰り返しの屈曲により金属疲労を生じ、開口部１１０付近において亀裂が発生しやすくなる。ところが、本実施形態の構成によれば、発生する応力が開口部近傍に集中せずに分散させることができる。具体的な応力分布を図４を参照して説明する。
【００１９】
図４は、図６に示す従来の締結部構造と図３に示す本実施形態における締結部構造について比較した実験結果である。実験は、カバー３をエキゾーストマニホールド２を従来の締結部構造と本実施形態で提案する締結部構造で１点を締結した場合の応力の分布を測定するものである。図４（Ａ）は、従来の締結部構造における応力分布図であり、図４（Ｂ）は、ボルトの締結位置を示すものである。また、図４（Ｃ）は、本実施形態における締結部構造の応力分布図であり、図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）と同様にボルトの締結位置と締結部周辺のカバーの形状を示すものである。
【００２０】
図４（Ａ）及び図４（Ｃ）に付されている数値は各部に作用する応力のランクを示す。正のランクは引張り荷重がかかっていることを示し、負のランクは圧縮荷重がかかっていることを示す。各ランクの絶対値が大きいほど応力が大きいことを示す。
【００２１】
図４（Ａ）に示すように、従来の締結構造ではボルト１１１の締結部であるカバー１１３の開口部１１０近傍に応力が集中している。そのため、ボルト１１１を締結する開口部付近において亀裂が発生する可能性が大きくなることがわかる。
【００２２】
一方、図４（Ｃ）に示すように、本実施形態によれば、ボルト１１の締結部近傍のみに応力が集中することなく、隆起部周辺まで応力が分散していることがわかる。また、応力の絶対値も減少することから、従来の締結構造と比較して亀裂が生じにくいことがわかる。なお、本実験ではボルト１１の座面径に対して約２．８倍の直径を有する円環隆起部１６を形成する構造とすることで、発生する応力値を約６割減少することができた。
【００２３】
なお、フローティングワッシャーを使用した締結部構造は、エキゾーストマニホールド側のボスに、緩衝部材を介してカバーをボルトで締結する。この構造は、騒音や振動を緩衝部材が吸収することによりカバーにかかる応力を減少させてカバーの破損を防ぐことができる。しかしながら、構造が複雑であるため、組付け作業が困難であるだけでなく、コストが高いといった問題点を有している。
【００２４】
本実施形態によれば、ボルト１１の締結部においてカバー３に隆起部５として少なくとも円形隆起部１４を設けたので、エキゾーストマニホールド用カバー２の締結部の近傍のみに応力が集中せずに分散する。また、発生する応力の絶対値も減少するため、従来の締結構造と比較して亀裂が生じにくい。
【００２５】
さらに、隆起部５として、円形隆起部１４とその外側に円環隆起部１６を設け、この円環隆起部１６の直径を大きくした場合には、さらに応力を分散させることができるため、円環隆起部１６の直径を調整することにより応力の集中度を調整することができる。また、本実施形態によれば、カバー３はプレス一体成型により形成できるため加工が容易である。また、カバー３の構造部品は本体のみであるため、コストを低減することができる。さらに、円形隆起部１４を設けることによって、カバー３とボス１２との接触面積を減少させることができるため、熱劣化性を向上させることができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図５は、本発明によるエキゾーストマニホールド用カバーの第２実施形態を示す平面図である。
【００２７】
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２８】
図５に示すように開口部１０を有する円形隆起部１４と円形隆起部１４から放射状に延設される放射隆起部１５の形状は第１実施形態と同様である。しかしながら、隣接する放射隆起部１５をつなぐ円環隆起部１６の一部が、円弧状ではなく直線状に形成される直線隆起部１６ａを有する非円環状となっている。また、第１実施形態と同様に、円形隆起部１４、放射隆起部１５、直線隆起部１６ａを含む円環隆起部１６は連続的一体的に中空断面形状に形成される。
【００２９】
本実施形態によれば、エキゾーストマニホールド２の形状などにより、円環隆起部１６を円環状に形成することができない場合にも、円環隆起部１６によって開口部１０の近傍に応力が集中することを防ぐことができる。したがって、レイアウト上の制約により隆起部５の形状を変形することができる。
【００３０】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】エキゾーストマニホールドに本発明によるカバーを装着したエンジンを示す図である。
【図２】本発明によるエキゾーストマニホールド用カバーの全体図である。
【図３】本発明によるエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造の第１実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造の第１実施形態と従来の実施形態の応力分布図である。
【図５】本発明によるエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造の第２実施形態を示す図である。
【図６】従来のエキゾーストマニホールド用カバーの締結部構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    エンジン
２    エキゾーストマニホールド
３    エキゾーストマニホールド用カバー
５    隆起部
１０  開口部
１１  ボルト  （締結ボルト）
１２  ボス
１３  接触面
１４  円形隆起部  （締結隆起部）
１５  放射隆起部  （延長隆起部）
１６  円環隆起部  （周囲隆起部）
【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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