(57)【要約】【課題】  排気管とガスケットシール部材の良好な面圧を確保できると同時に、排気管の熱膨張・収縮の際におけるヘッドフランジとの摺動抵抗を軽減できるエキゾーストマニホールドの締結構造。【解決手段】  排気管１ａをポート３ａに貫通させた状態とし、且つ、該排気管の端部と排気ポート１０ｂをガスケットシール部材６を介して連通させた状態としてヘッドフランジ３のボルト孔３ｆからシリンダヘッド１０のボルト孔１０ｃにボルトＢ１を挿通して固定することにより、該ヘッドフランジ３とシリンダヘッド１０を締結するエキゾーストマニホールドの締結構造において、排気管とポートとの間に所定の隙間を設け、排気管１ａの端部から径方向外側へ拡径し、先端部に曲面Ｒを有する拡径部５を設けた。【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のヘッドフランジに、エンジンのシリンダヘッドの排気ポート及びボルト孔に対応するポート及びボルト孔を設け、
前記排気管をポートに貫通させた状態とし、且つ、該排気管の端部と排気ポートをガスケットシール部材を介して連通させた状態として前記ヘッドフランジのボルト孔からシリンダヘッドのボルト孔にボルトを挿通して固定することにより、該ヘッドフランジとシリンダヘッドを締結するエキゾーストマニホールドの締結構造において、
前記排気管とポートとの間に所定の隙間を設け、
前記排気管の端部から径方向外側へ拡径し、先端部に曲面を有する拡径部を設けたことを特徴とするエキゾーストマニホールドの締結構造。
【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の締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図９に示すように、エキゾーストマニホールドのヘッドフランジ０３に、エンジンのシリンダヘッド０１０の排気ポート０１０ｂ及びボルト孔０１０ｃに対応するポート０３ａ及びボルト孔０３ｆを設け、排気管０１ａをポート０３ａに貫通させた状態とし、且つ、該排気管０１ａの端部と排気ポート０１０ｂをガスケットシール部材０６を介して連通させた状態としてヘッドフランジ０３のボルト孔０３ｆからシリンダヘッド０１０のボルト孔０１０ｃにボルトＢ０を挿通して固定することにより、ヘッドフランジ０３とシリンダヘッド０１０を締結するエキゾーストマニホールドの締結構造が公知になっている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、上述した排気管０１の端部は、ガスケットシール部材０６との良好なシール性を得るため径方向外側へ拡径される場合が多い（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平４−４４８１２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１０６１８号公報
【特許文献３】特開平６−２２５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃焼を終えた排気ガスが流通する排気管と、冷却水により冷却されているエンジンブロックに接しているエンジンのヘッドフランジには温度差が生じるため熱膨張量差があり、エンジンのシリンダヘッドの排気ポートから排気管に排気ガスが流通した際に、排気管は長手方向へヘッドフランジに比べて大きく熱膨張・収縮する上、その上流側端部はヘッドフランジに、下流側端部は集合部にそれぞれ溶接固定されているため、さらに複雑に曲げられることとなり、ヘッドフランジの長手方向へ伸縮するように熱膨張・収縮を繰り返して亀裂・破損する虞がある。
【０００５】
そこで、排気管とポートとの間に所定の隙間Ｗ０（図９参照）を設けて排気管をヘッドフランジの長手方向へスライド可能にすることが考えられるが、この場合、図１０に示すように、排気管の拡径された先端部のエッジ部Ｅがヘッドフランジの締結面０３ｅに引っ掛かるように摺動して摺動抵抗が増えてしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、排気管とガスケットシール部材の良好な面圧を確保できると同時に、排気管の熱膨張・収縮の際におけるヘッドフランジとの摺動抵抗を軽減できるエキゾーストマニホールドの締結構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載の発明では、エキゾーストマニホールドのヘッドフランジに、エンジンのシリンダヘッドの排気ポート及びボルト孔に対応するポート及びボルト孔を設け、前記排気管をポートに貫通させた状態とし、且つ、該排気管の端部と排気ポートをガスケットシール部材を介して連通させた状態として前記ヘッドフランジのボルト孔からシリンダヘッドのボルト孔にボルトを挿通して固定することにより、該ヘッドフランジとシリンダヘッドを締結するエキゾーストマニホールドの締結構造において、前記排気管とポートとの間に所定の隙間を設け、前記排気管の端部から径方向外側へ拡径し、先端部に曲面を有する拡径部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、エキゾーストマニホールドのヘッドフランジに、エンジンのシリンダヘッドの排気ポート及びボルト孔に対応するポート及びボルト孔を設け、前記排気管をポートに貫通させた状態とし、且つ、該排気管の端部と排気ポートをガスケットシール部材を介して連通させた状態として前記ヘッドフランジのボルト孔からシリンダヘッドのボルト孔にボルトを挿通して固定することにより、該ヘッドフランジとシリンダヘッドを締結するエキゾーストマニホールドの締結構造において、前記排気管とポートとの間に所定の隙間を設け、前記排気管の端部から径方向外側へ拡径し、先端部に曲面を有する拡径部を設けたため、排気管が熱膨張・収縮した際に排気管をヘッドフランジに対して所定の隙間だけスライド可能としつつ、ヘッドフランジとの摺動抵抗を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドの締結構造が適用されたエキゾーストマニホールドの全体を示す正面図、図２は本実施例１のヘッドフランジの正面図、図３は本実施例１のヘッドフランジのポート３ａ付近を示す分解斜視図、図４は図１のＳ４−Ｓ４線における端面図、図５は本実施例１における排気管の端部の製造を説明する図、図６は本実施例１の排気管の熱膨張・収縮を説明する概略図、図７は図１のＳ４−Ｓ４線における排気管の熱膨張を説明する図である。
【００１１】
先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のエキゾーストマニホールドの締結構造が採用されたエキゾーストマニホールドは、４本の排気管１ａ〜１ｄと、集合部２と、ヘッドフランジ３が備えられている。
【００１２】
排気管１ａ〜１ｄの下流側端部は１／４円形断面に加工されて全体が円形となるように重ねられた状態で筒状の集合部２の上流側端部に収容された状態で溶接固定されている。
また、集合部２の下流側端部には、図示を省略する下流側の排気ガス浄化触媒等の排気管に接続するためのフランジ４が装着されている。
【００１３】
図２に示すように、ヘッドフランジ３は、その外周縁が立ち上げられて皿状に形成される他、各排気管１ａ〜１ｄの端部をそれぞれ挿通するためのポート３ａ〜３ｄが形成されると共に、各ポート３ａ〜３ｄに近接して複数のボルト孔３ｆが形成されている。
【００１４】
以下、ヘッドフランジ３のポート３ａ〜３ｄと排気管１ａ〜１ｄの固定構造や、ポート３ａ〜３ｄ付近におけるヘッドフランジ３及び後述するシリンダヘッド１０との締結構造は同様であるため、ここではポート３ａ付近についてのみ図示して詳述する。
【００１５】
図３、４に示すように、ヘッドフランジ３の締結面３ｅには、排気管１ａの直径よりも幾分大きな径のポート３ａが形成されると共に、該ポート３ａに近接してボルト孔3f,3fが形成されている。
また、排気管１ａの端部は、ヘッドフランジ３のポート３ａを貫通した状態で径方向外側へ拡径してガスケットシール部材６側へ向かって内側へ折り返した拡径部５が形成され、これによって、排気管１ａの先端部に曲面Ｒが設けられている。
【００１６】
また、ガスケットシール部材６には、ヘッドフランジ３のポート３ａ及びボルト孔3f,3fに対応する位置に貫通孔６ａ及びボルト孔6b,6bが形成されている。
【００１７】
その他、後述するエンジンのシリンダヘッド１０の締結面１０ａには、ヘッドフランジ３のポート３ａ〜３ｄ及びボルト孔３ｆに対応する排気ポート１０ｂ及び雌螺子を有するボルト孔１０ｃが設けられている。
【００１８】
次に、作用を説明する。
このように構成されたエキゾーストマニホールドのヘッドフランジ３とエンジンのシリンダヘッド１０を締結するには、先ず、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）を製造する。
【００１９】
具体的には、図５（ａ）に示すように、金属製管状部材Ｆの中途部を液圧成形加工により径方向外側へ拡径させるように膨出させた後、上記膨出させた部分の上部を部位Ｘで切断して削除する。
次に、図５（ｂ）に示すように、上記膨出させた部分をプレス加工にて矢印方向にプレス加工して圧着させることにより、図５（ｃ）に示すように、所望の排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）を得る。
なお、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）の製造方法は他の方法を用いても良く、この限りではない。
【００２０】
次に、図３、４に示すように、ヘッドフランジ３のポート３ａ（３ｂ〜３ｄ）に排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）の拡径部５を貫通させた状態とし、さらに、ヘッドフランジ３の締結面３ｅとシリンダヘッド１０の締結面１０ａとの間に、ガスケットシール部材６を介在させた状態として、ヘッドフランジ３のボルト孔３ｆからガスケットシール部材６の貫通孔６ｂを介してシリンダヘッド１０のボルト孔１０ｃにボルトＢ１をそれぞれ挿通して締め込むことにより、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）をシリンダヘッド１０のそれぞれ対応する排気ポート１０ｂに連通させた状態で締結する。
この際、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）とヘッドフランジ３のポート３ａ（３ｂ〜３ｄ）との間には所定の隙間Ｗ１が形成される。
【００２１】
なお、ガスケットシール部材６の形状は適宜設定でき、各ポート３ａ〜３ｄ毎に環状のガスケットシール部材をそれぞれ設けても良い。この場合、ガスケットシール部材６の外形を小径に形成すればガスケットシール部材６にボルトを貫通させる必要はない。
【００２２】
そして、エンジンのシリンダヘッド１０の排気ポート１０ｂから排気管１ａに排気ガスが流通すると、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）はヘッドフランジ３に比べて大きく熱膨張・収縮する上、排気管１ａの上流側端部はヘッドフランジ３に、下流側端部は集合部２にそれぞれ接続されているため、図６に示すように、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）はその全体がヘッドフランジの長手方向へ伸縮するように熱膨張・収縮を繰り返す。
【００２３】
例えば、排気管１ａが高温になって熱膨張した際には、図７に示すように、ヘッドフランジ３の長手方向（図中左側）へ広がるように膨張して変形し、この際、排気管１ａの拡径部５はヘッドフランジ３の締結面３ｅにスムーズに摺動しながら所定の隙間Ｗ１の範囲内でスライドする。
また、排気管１ａが低温になって収縮した場合には、図４に示す元の形状に戻る。
【００２４】
ここで、排気管１ａとポート３ａとの間に所定の隙間Ｗ１を設けた場合であっても、排気管の先端部に形成されたエッジ部がヘッドフランジに引っ掛かるように摺動して摺動抵抗が増えてしまうという虞がある。
【００２５】
しかしながら、本実施例１では、前述したように、拡径部５の先端部に曲面Ｒが形成されるため、ヘッドフランジ３と当接して摺動するエッジ部が形成されず、ヘッドフランジ３との摺動をスムーズにできる。
【００２６】
また、近年、排気管は軽量化を主な目的として薄肉化が進められており、液圧成形加工またはバーリング加工等により拡径された排気管の端部は他の部位に比べて薄肉で剛性が低く変形し易いため、ガスケットシール部材との面圧を確実に確保して高いシール性を得たいという要求があった。
【００２７】
これに対し、本実施例１では、排気管１ａ（１ｂ〜１ｄ）の端部に拡径部５が形成されることにより他の部位に比べて厚みが２倍になっているため、該拡径部５の剛性を十分に確保でき、ガスケットシール部材６のシール面６ｃとの面圧を確保して良好なシール性を得ることができる。
【００２８】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１のエキゾーストマニホールドの締結構造にあっては、エキゾーストマニホールドのヘッドフランジ３に、エンジンのシリンダヘッド１０の排気ポート１０ｂ及びボルト孔１０ｃに対応するポート３ａ及びボルト孔３ｆを設け、排気管１ａをポート３ａに貫通させた状態とし、且つ、該排気管の端部と排気ポート１０ｂをガスケットシール部材６を介して連通させた状態としてヘッドフランジ３のボルト孔３ｆからシリンダヘッド１０のボルト孔１０ｃにボルトＢ１を挿通して固定することにより、該ヘッドフランジ３とシリンダヘッド１０を締結するエキゾーストマニホールドの締結構造において、排気管とポートとの間に所定の隙間を設け、排気管１ａの端部から径方向外側へ拡径し、先端部に曲面Ｒを有する拡径部５を設けたため、排気管１ａが熱膨張・収縮した際に排気管１ａをヘッドフランジ３に対して所定の隙間Ｗ１だけスライド可能としつつ、ヘッドフランジ３の締結面３ｅとの摺動抵抗を軽減できる。
【００２９】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００３０】
例えば、拡径部の先端面を削ったり、プレス等で圧力をかけて変形させ曲面形状にしても良い。
【００３１】
また、拡径部５の板厚を考慮しなければ、図８に示すように、ガスケットシール部材６側へ向かって内側へ折り返す部分を省略しても曲面Ｒを形成することができる。
また、排気管のボルト孔の形成数や配置については適宜設定できる。
【００３２】
また、本実施例１の拡径部５はヘッドフランジ３のポート３ａを貫通した状態で径方向外側へ拡径してガスケットシール部材６側へ向かって内側へ折り返したものについて説明したが、ヘッドフランジ３側へ向かって内側に折り返しても良い。
ただし、この場合、拡径部５のヘッドフランジ３側にエッジ部が形成されるため、排気管の亀裂・破損が熱膨張よりも熱収縮の際に多く発生することを考慮すると、ガスケットシール部材６側へ向かって内側へ折り返した方が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドの締結構造が適用されたエキゾーストマニホールドの全体を示す正面図である。
【図２】本実施例１のヘッドフランジの正面図である。
【図３】本実施例１のヘッドフランジのポート３ａ付近を示す分解斜視図である。
【図４】図１のＳ４−Ｓ４線における端面図である。
【図５】本実施例１における排気管の端部の製造を説明する図である。
【図６】本実施例１における排気管の熱膨張・収縮を説明する図である。
【図７】図１のＳ４−Ｓ４線における排気管の熱膨張を説明する図である。
【図８】その他の実施例における排気管の端部を説明する図である。
【図９】従来のエキゾーストマニホールドの締結構造を示す図である。
【図１０】従来のエキゾーストマニホールドの締結構造を示す図であり、問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｂ１  ボルト
Ｒ  曲面
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  排気管
２  集合部
３  ヘッドフランジ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  ポート
３ｅ  （ヘッドフランジの）締結面
３ｆ  ボルト孔
４  フランジ
５  拡径部
６  ガスケットシール部材
６ａ  貫通孔
６ｂ  ボルト孔
６ｃ  シール面
１０  シリンダヘッド
１０ａ  （シリンダヘッドの）締結面
１０ｂ  排気ポート
１０ｃ  ボルト孔
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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