(57)【要約】【課題】溶接に要するコスト及び時間を抑えた容易な溶接工程により、フランジ部における異音の抑制、及び排気マニホールドの信頼性の確保を適切に実現する。【解決手段】エンジン1の複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管11a〜11dを有する排気マニホールド3であって、この排気マニホールド3は、上下方向に分割された上部及び下部分割体4,5を重ね合わせて溶接固定することにより一体的に形成され、隣り合う枝排気管11の間にこれらを連結するように上部及び下部分割体4,5のそれぞれに形成された水掻状のフランジ部14〜16,24〜26と、上部及び下部分割体4,5において対向するフランジ部14〜16,24〜26の外縁部14a〜16a,24a〜26aを溶接した溶接ビードB12,B22と、フランジ部14〜16,24〜26の外縁部14a〜16a,24a〜26aよりも内方に位置する、このフランジ部14〜16,24〜26内の箇所を溶接した溶接ビードB11,B21と、を有する。【選択図】図４
2016031066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管を有し、この複数の枝排気管を集合させるエンジンの排気マニホールドであって、この排気マニホールドは、上下方向に分割された上部分割体と下部分割体とを重ね合わせて溶接固定することにより一体的に形成され、
隣り合う枝排気管の間にこれらを連結するように上記上部分割体及び上記下部分割体のそれぞれに形成された水掻状のフランジ部であって、対向する上記上部分割体のフランジ部の面と上記下部分割体のフランジ部の面とが当接する、上記フランジ部と、
上記上部分割体及び上記下部分割体において対向するフランジ部の外縁部を溶接した第１溶接部と、
上記フランジ部の外縁部よりも内方に位置する、このフランジ部内の箇所を溶接した第２溶接部と、
を有し、
上記上部分割体と上記下部分割体とは、少なくとも上記第１溶接部及び上記第２溶接部が溶接されて固定されることを特徴とするエンジンの排気マニホールド。
【請求項２】
上記第２溶接部は、上記フランジ部の外縁部から、上記フランジ部を挟み込む２つの枝排気管の合流部と結合するこのフランジ部の結合部に向かって延びる、線状部を溶接した箇所である、請求項１に記載のエンジンの排気マニホールド。
【請求項３】
更に、上記上部分割体及び上記下部分割体において対向するフランジ部の一方には、このフランジ部の外縁部から結合部に向かって延びるスリット部が形成されており、
上記第２溶接部は、上記フランジ部に形成された上記スリット部を上記線状部として溶接した箇所である、請求項２に記載のエンジンの排気マニホールド。
【請求項４】
エンジンの複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管を有し、この複数の枝排気管を集合させるエンジンの排気マニホールドの製造方法であって、
上記排気マニホールドを上下方向に分割した部材であり、重ね合わせて溶接固定することにより上記排気マニホールドを一体的に形成する上部分割体及び下部分割体であって、隣り合う枝排気管の間にこれらを連結するように上記上部分割体及び上記下部分割体のそれぞれに形成された水掻状のフランジ部であって、対向する上記上部分割体のフランジ部の面と上記下部分割体のフランジ部の面とが当接する上記フランジ部を備える、上記上部分割体及び上記下部分割体を成形する分割体成形工程と、
上記上部分割体及び上記下部分割体において対向するフランジ部の一方に、このフランジ部の外縁部から、このフランジ部を挟み込む２つの枝排気管の合流部と結合するフランジ部の結合部に向かって延びる、スリット部を形成するスリット部形成工程と、
上記上部分割体と上記下部分割体とを重ね合わせて、これら上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の外縁部を溶接する第１溶接工程と、
上記上部分割体及び上記下部分割体において対向するフランジ部の一方に形成された上記スリット部を溶接する第２溶接工程と、
を有することを特徴とするエンジンの排気マニホールドの製造方法。
【請求項５】
上記第２溶接工程では、上記フランジ部に形成された上記スリット部の長さ方向に沿った一方向の移動を１回のみ行うことにより、このスリット部を溶接する、請求項４に記載のエンジンの排気マニホールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管を有し、この複数の枝排気管を集合させるエンジンの排気マニホールド及びその製造方法に係わり、特に、上下方向に分割された分割体を溶接固定することにより一体的に形成されるエンジンの排気マニホールド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの複数の気筒に接続される複数の枝排気管と、この複数の枝排気管を集合させる主排気管とを有し、上下方向に分割された分割体を溶接固定することにより一体的に形成される、シェルタイプの排気マニホールドが知られている（例えば特許文献１参照）。シェルタイプの排気マニホールドは、形状の自由度が高いことから、広く用いられている。
【０００３】
一般的に、このような排気マニホールドでは、剛性を確保しつつ一体的に溶接固定するために、分割体における隣り合う枝排気管の間に水掻状のフランジ部を設け、上下の分割体のフランジ部における外縁部を溶接することによって、上下の分割体を溶接固定している。この場合、フランジ部の外縁部のみを溶接するため、上下の分割体において対向するフランジ部において外縁部以外の箇所は、当接しているものの溶接固定されていない。そのため、排気マニホールド内を流れる排気ガスの圧力変動や、エンジンから伝達される振動などにより、上下の分割体において対向するフランジ部が離間と接触とを繰り返して、つまり上下の分割体のフランジ部が干渉して、異音（言い換えると干渉音／ビビリ音）が発生することがある。
【０００４】
上記した特許文献１に記載された技術では、上下の分割体のフランジ部を、振動時にも接触しない範囲で相互に近接させることによって、このような異音の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、上下の分割体のフランジ部間に比較的大きな隙間を設けているため、溶接箇所（フランジ部の外縁部）に応力が集中し、つまり応力集中点が生じ、信頼性が低下してしまう。また、上下のフランジ部間の隙間に排気ガスが流れることにより、排気マニホールド内の排気ガスの流れに乱れが生じて、排気浄化触媒へのガス当たりが悪化することがある。
【０００７】
ところで、上下の分割体においてフランジ部の外縁部だけでなくフランジ部全体を溶接すれば（この場合には上下のフランジ部間に隙間を設けずに、上下のフランジ部を当接させるものとする）、フランジ部における異音の発生を抑制できると共に、上記したような応力集中点の発生や排気ガスの流れの乱れなどを抑制できるものと考えられる。しかしながら、こうすると、広範囲に渡って溶接を行うため、多大な時間及びコストがかかってしまう。また、アーク溶接によってフランジ部全体を溶接する場合には、例えばアーク溶接マシーンの性能などに起因して、フランジ部において曲がり具合が大きい湾曲部などを適切に溶接できないことがある。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、上下方向に分割された分割体を溶接固定することにより一体的に形成されるエンジンの排気マニホールド及びその製造方法において、溶接に要するコスト及び時間を抑えた容易な溶接工程により、フランジ部における異音の抑制、及び排気マニホールドの信頼性の確保を適切に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管を有し、この複数の枝排気管を集合させるエンジンの排気マニホールドであって、この排気マニホールドは、上下方向に分割された上部分割体及び下部分割体を重ね合わせて溶接固定することにより一体的に形成され、隣り合う枝排気管の間にこれらを連結するように上部分割体及び下部分割体のそれぞれに形成された水掻状のフランジ部であって、対向する上部分割体のフランジ部の面と下部分割体のフランジ部の面とが当接する、フランジ部と、上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の外縁部を溶接した第１溶接部と、フランジ部の外縁部よりも内方に位置する、このフランジ部内の箇所を溶接した第２溶接部と、を有し、上部分割体と下部分割体とは、少なくとも第１溶接部及び第２溶接部が溶接されて固定されることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、上部及び下部分割体において対向するフランジ部の外縁部を溶接すると共に、この外縁部以外のフランジ部内の箇所を更に溶接することにより、上部及び下部分割体を溶接固定して排気マニホールドが一体的に形成される。このような本発明によれば、フランジ部の外縁部のみを溶接する場合と比較すると、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部との溶接部分の面積が大きくなるので、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部とを確実に接合することができる。したがって、本発明によれば、排気マニホールド内を流れる排気ガスの圧力変動や、エンジンから伝達される振動などに起因する、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部との間の干渉（振動）を抑制することができ、これらの間で発生する異音を適切に抑制することができる。また、本発明によれば、前述した特許文献１に記載の技術のような応力集中点が上部及び下部分割体のフランジ部に生じないため、排気マニホールドの信頼性を確保することができる。
更に、本発明においては、上部及び下部分割体のフランジ部のほぼ全体を溶接する場合と比較すると、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部との溶接部分の面積を小さくしており、溶接部分の面積をできる限り抑えつつ、上記した異音の発生を抑制している。そのため、本発明によれば、溶接に要するコスト及び時間を適切に抑えることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、第２溶接部は、フランジ部の外縁部から、フランジ部を挟み込む２つの枝排気管の合流部と結合するこのフランジ部の結合部に向かって延びる、線状部を溶接した箇所である。
このように構成された本発明においては、フランジ部の外縁部から結合部に向かって延びる線状部を溶接するので、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部との溶接部分の面積がより大きくなり、上部及び下部分割体のフランジ部における異音を効果的に抑制することが可能となる。また、本発明によれば、線状部を溶接するので、溶接時の移動（溶接箇所の移動）が簡易なものとなるため、溶接工程の効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、更に、上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の一方には、このフランジ部の外縁部から結合部に向かって延びるスリット部が形成されており、第２溶接部は、フランジ部に形成されたスリット部を線状部として溶接した箇所である。
このように構成された本発明においては、フランジ部に形成されたスリット部を上記した線状部として溶接するので（例えばアーク溶接を行う）、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部とをより確実に接合することができ、上部及び下部分割体のフランジ部における異音をより効果的に抑制することが可能となる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、別の観点では、本発明は、エンジンの複数の気筒のそれぞれに接続される複数の枝排気管を有し、この複数の枝排気管を集合させるエンジンの排気マニホールドの製造方法であって、排気マニホールドを上下方向に分割した部材であり、重ね合わせて溶接固定することにより排気マニホールドを一体的に形成する上部分割体及び下部分割体であって、隣り合う枝排気管の間にこれらを連結するように上部分割体及び下部分割体のそれぞれに形成された水掻状のフランジ部であって、対向する上部分割体のフランジ部の面と下部分割体のフランジ部の面とが当接するフランジ部を備える、上部分割体及び下部分割体を成形する分割体成形工程と、上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の一方に、このフランジ部の外縁部から、このフランジ部を挟み込む２つの枝排気管の合流部と結合するフランジ部の結合部に向かって延びる、スリット部を形成するスリット部形成工程と、上部分割体と下部分割体とを重ね合わせて、これら上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の外縁部を溶接する第１溶接工程と、上部分割体及び下部分割体において対向するフランジ部の一方に形成されたスリット部を溶接する第２溶接工程と、を有することを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、上部及び下部分割体のフランジ部の外縁部に加えて、フランジ部に形成されたスリット部を溶接するので、上部分割体のフランジ部と下部分割体のフランジ部との溶接部分の面積をできる限り抑えつつ、フランジ部の外縁部のみを溶接する場合と比較すると溶接部分の面積を大きくすることができ、溶接に要するコスト及び時間を適切に抑えつつ、上部及び下部分割体のフランジ部における異音を適切に抑制することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、第２溶接工程では、フランジ部に形成されたスリット部の長さ方向に沿った一方向の移動を１回のみ行うことにより、このスリット部を溶接する。
このように構成された本発明によれば、溶接時の移動（溶接箇所の移動）が単純化するので、溶接工程の効率を向上させることができる。したがって、溶接に要するコスト及び時間を効果的に抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンジンの排気マニホールド及びその製造方法によれば、溶接に要するコスト及び時間を抑えた容易な溶接工程により、フランジ部における異音の抑制、及び排気マニホールドの信頼性の確保を適切に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による排気マニホールドが適用された排気系の一部を示す構成図であり、図１（Ａ）は、この排気系の一部を上から見た上面図を示し、図１（Ｂ）は、この排気系の一部を横から見た側面図を示す。
【図２】図１（Ｂ）中の矢印Ａ１２方向から見た、本発明の実施形態による排気マニホールドの上面図である。
【図３】図１（Ｂ）中の矢印Ａ１３方向から見た、本発明の実施形態による排気マニホールドの下面図である。
【図４】図２中のIV−IV線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールドの断面図であり、図４（Ａ）は溶接前の状態を示し、図４（Ｂ）は溶接後の状態を示している。
【図５】図２中のV−V線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールドの断面図であり、図５（Ａ）は溶接前の状態を示し、図５（Ｂ）は溶接後の状態を示している。
【図６】図３中のVI−VI線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールドの断面図であり、図６（Ａ）は溶接前の状態を示し、図６（Ｂ）は溶接後の状態を示している。
【図７】本発明の実施形態による排気マニホールドが有するスリット部に対する溶接方法の具体例についての説明図であり、図７（Ａ）は、フランジ部においてスリット部が形成された部分の平面図を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中のVIIＢ−VIIＢ線に沿って見た断面図を示す。
【図８】本発明の実施形態による排気マニホールドの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による排気マニホールドが有するスリット部に対する溶接方法の変形例についての説明図であり、図９（Ａ）は、フランジ部においてスリット部が形成された部分の平面図を示し、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）中のIXＢ−IXＢ線に沿って見た断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気マニホールド及びその製造方法について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態によるエンジンの排気マニホールドが適用された排気系の一部を示す構成図である。図１（Ａ）は、この排気系の一部を上から見た上面図であり、図１（Ｂ）は、この排気系の一部を図１（Ａ）中の矢印Ａ１１方向から見た側面図である。
【００１８】
図１（Ａ）及び（Ｂ）において、符号３は、本実施形態による排気マニホールドを示しており、この排気マニホールド３は、上流側の端部が、フランジ板２を介してエンジン１のシリンダヘッド１ａに接続されている。具体的には、排気マニホールド３は、４本の枝排気管１１ａ〜１１ｄを有しており（図１（Ａ）参照）、これらの枝排気管１１ａ〜１１ｄのそれぞれがエンジン１の４つの気筒（図示せず）に接続されている。なお、以下では、枝排気管１１ａ〜１１ｄを区別しない場合には、単に「枝排気管１１」と表記する。
【００１９】
また、排気マニホールド３は、下流側の端部が、ケーシング内に排気浄化触媒を収容する排気浄化装置７に接続されている。排気マニホールド３は、上記の枝排気管１１ａ〜１１ｄを集合させて、これらの枝排気管１１ａ〜１１ｄからの排気ガスをまとめて排気浄化装置７に供給する。
【００２０】
また、排気マニホールド３は、上側に位置する上部分割体４と下側に位置する下部分割体５とが溶接固定されることにより一体的に形成されている（図１（Ｂ）参照）。上部分割体４及び下部分割体５は、排気マニホールド３を上下方向に分割した、シェル形状を有する金属製の部材であり、ぴったり重ね合わせて溶接されることにより、排気マニホールド３の枝排気管１１ａ〜１１ｄなどを形成する（具体的には、上部分割体４と下部分割体５とによって囲まれた空間が枝排気管１１ａ〜１１ｄを形成する）。
【００２１】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態による排気マニホールド３について具体的に説明する。図２は、図１（Ｂ）中の矢印Ａ１２方向から見た、本発明の実施形態による排気マニホールド３の上面図を示し、図３は、図１（Ｂ）中の矢印Ａ１３方向から見た、本発明の実施形態による排気マニホールド３の下面図を示す。
図２では、排気マニホールド３の上部分割体４のみが見え、下部分割体５は上部分割体４に隠れてほとんど見えない。他方で、図３では、排気マニホールド３の下部分割体５のみが見え、上部分割体４は下部分割体５に隠れてほとんど見えない。
【００２２】
図２に示すように、排気マニホールド３の上部分割体４には、枝排気管１１ａ〜１１ｄの間に設けられ、外方に向かって延びる水掻状のフランジ部１４、１５、１６が形成されていると共に、当該上部分割体４の外周のほぼ全体に設けられ、外方に向かって延びるフランジ部１７が形成されている。フランジ部１４は、隣り合う枝排気管１１ａ、１１ｂの間にこれらを連結するように上部分割体４に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ａ、１１ｂの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。フランジ部１５は、隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの間にこれらを連結するように上部分割体４に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。フランジ部１６は、隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの間にこれらを連結するように上部分割体４に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。
【００２３】
より具体的には、フランジ部１４、１５、１６は、それぞれ、エンジン１の気筒側に位置する湾曲した外縁部１４ａ、１５ａ、１６ａを有すると共に、エンジン１の気筒側と反対側に位置し、当該フランジ部１４、１５、１６を挟み込む２つの枝排気管１１の合流部と結合するように湾曲した結合部１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを有する。また、隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの間に設けられたフランジ部１５には、外縁部１５ａから結合部１５ｂの方向に向かって延びる細長いスリット部１５ｃ（言い換えると切り欠き部／溝）が形成されている。このスリット部１５ｃは、隣接する枝排気管１１ｃに沿うように湾曲した形状を有する。
【００２４】
加えて、上部分割体４には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ（図示せず）を固定するための開口部１２が形成されている。
【００２５】
他方で、図３に示すように、排気マニホールド３の下部分割体５には、枝排気管１１ａ〜１１ｄの間に設けられ、外方に向かって延びる水掻状のフランジ部２４、２５、２６が形成されていると共に、当該下部分割体５の外周のほぼ全体に設けられ、外方に向かって延びるフランジ部２７が形成されている。フランジ部２４は、隣り合う枝排気管１１ａ、１１ｂの間にこれらを連結するように下部分割体５に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ａ、１１ｂの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。フランジ部２５は、隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの間にこれらを連結するように下部分割体５に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。フランジ部２６は、隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの間にこれらを連結するように下部分割体５に形成されており、この隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの合流部からエンジン１の気筒側に向かって延びている。
【００２６】
より具体的には、フランジ部２４、２５、２６は、それぞれ、エンジン１の気筒側に位置する湾曲した外縁部２４ａ、２５ａ、２６ａを有すると共に、エンジン１の気筒側と反対側に位置し、当該フランジ部２４、２５、２６を挟み込む２つの枝排気管１１の合流部と結合するように湾曲した結合部２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを有する。また、隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの間に設けられたフランジ部２６には、外縁部２６ａから結合部２６ｂの方向に向かって延びる細長いスリット部２６ｃ（言い換えると切り欠き部／溝）が形成されている。このスリット部２６ｃは、隣接する枝排気管１１ｄに沿うように湾曲した形状を有する。
【００２７】
加えて、下部分割体５には、排気マニホールド３内の排気ガスを排気浄化装置７（図１参照）に向けて排出するための開口部１３が形成されている。この開口部１３は、Ｏ2センサを排気浄化装置７上に設けるために、上記した上部分割体４の開口部１２に対応する位置に設けられている。
【００２８】
ここで、本実施形態による排気マニホールド３においては、上部分割体４と下部分割体５とは、当該上部分割体４のフランジ部１４、１５、１６、１７と当該下部分割体５のフランジ部２４、２５、２６、２７とをそれぞれ溶接することで固定される。具体的には、上部分割体４と下部分割体５とをぴったり重ね合わせて、上部分割体４のフランジ部１４の外縁部１４ａと下部分割体５のフランジ部２４の外縁部２４ａとを溶接し、上部分割体４のフランジ部１５の外縁部１５ａと下部分割体５のフランジ部２５の外縁部２５ａとを溶接し、上部分割体４のフランジ部１６の外縁部１６ａと下部分割体５のフランジ部２６の外縁部２６ａとを溶接し、上部分割体４のフランジ部１７の外縁部１７ａと下部分割体５のフランジ部２７の外縁部２７ａとを溶接する。
更に、本実施形態では、このような溶接に加えて、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃを介して、このフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とを溶接すると共に、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃを介して、このフランジ部２６と上部分割体４のフランジ部１６とを溶接する。
上記したような上部分割体４及び下部分割体５に対する溶接は、基本的には、全てアーク溶接を用いて行われる。
【００２９】
なお、上部分割体４のフランジ部１４〜１６の外縁部１４ａ〜１６ａと下部分割体５のフランジ部２４〜２６の外縁部２４ａ〜２６ａとを溶接した箇所は、本発明における「第１溶接部」に相当する。また、上部分割体４のフランジ部１５のスリット部１５ｃを介して、このフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とを溶接した箇所、及び、下部分割体５のフランジ部２６のスリット部２６ｃを介して、このフランジ部２６と上部分割体４のフランジ部１６とを溶接した箇所は、本発明における「第２溶接部」に相当する。
【００３０】
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の実施形態による排気マニホールド３に形成される第２溶接部について具体的に説明する。
【００３１】
図４は、図２中のIV−IV線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールド３の断面図であり、図４（Ａ）は溶接前（つまり第２溶接部を形成する前）の状態を示し、図４（Ｂ）は溶接後（つまり第２溶接部を形成した後）の状態を示している。なお、図４（Ｂ）では、第２溶接部を重点的に説明する観点から、第１溶接部についての図示を省略している。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、上部分割体４には、隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの間に設けられたフランジ部１５にスリット部１５ｃが形成され、下部分割体５には、隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの間に設けられたフランジ部２６にスリット部２６ｃが形成されている。また、図４（Ａ）に示すように、上部分割体４と下部分割体５とをぴったり重ね合わせたときに、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６とがそれぞれ当接する。つまり、上部分割体４のフランジ部１４〜１６において下部分割体５のフランジ部２４〜２６にそれぞれ対向する面と、下部分割体５のフランジ部２４〜２６において上部分割体４のフランジ部１４〜１６にそれぞれ対向する面とが当接する。
なお、製造誤差などにより、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６との間に、ほぼ全体的又は部分的に僅かな隙間が空く場合があるが、そのような場合も、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６とが当接していることに含まれるものとして扱う。
【００３３】
図４（Ｂ）に示すように、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃに対して溶接を行うことで、このスリット部１５ｃが溶接ビードＢ１１によって埋められ、上部分割体４のフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とが溶接固定される。加えて、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃに対して溶接を行うことで、このスリット部２６ｃが溶接ビードＢ２１によって埋められ、上部分割体４のフランジ部１６と下部分割体５のフランジ部２６とが溶接固定される。これらの溶接ビードＢ１１、Ｂ１２は、本実施形態による第２溶接部に相当する。
【００３４】
なお、上部分割体４及び下部分割体５において対向する（具体的には当接する）２つのフランジ部の一方にのみスリット部を形成している理由は、例えば、上部分割体４のフランジ部１５にのみスリット部１５ｃを設け、これに対向する下部分割体５のフランジ部２５にスリット部を設けない理由は、スリット部を溶接した後の剛性を確保するためである。具体的には、対向する２つのフランジ部の一方にのみスリット部を形成し、このスリット部を溶接ビードにより埋める溶接を行うことで、この溶接後のフランジ部が、スリット部を設けていないフランジ部と同程度の剛性を有するようにするためである。
【００３５】
図５は、図２中のV−V線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールド３の断面図であり、図５（Ａ）は溶接前（つまり第２溶接部を形成する前）の状態を示し、図５（Ｂ）は溶接後（つまり第２溶接部を形成した後）の状態を示している。なお、図５（Ｂ）では、第２溶接部を重点的に説明する観点から、全ての第１溶接部を図示せずに、第２溶接部に関係する一部の第１溶接部のみを図示している。
【００３６】
図５（Ａ）では、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃが図示されている。図５（Ａ）に示すように、このスリット部１５ｃは、フランジ部１５の結合部１５ｂよりも外縁部１５ａ側に位置する、フランジ部１５の湾曲部１５ｒの終端部１５ｒ１から、外縁部１５ａまで延びている。このようにスリット部１５ｃを構成することで、溶接の施工性を確保しつつ、スリット部１５ｃをできるだけ長くすることができる。なお、フランジ部１５の湾曲部１５ｒの終端部１５ｒ１を越えるようなスリット部１５ｃを形成した場合には、このスリット部１５ｃを介して、上部分割体４のフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とを適切に溶接することが困難となる。
【００３７】
図５（Ｂ）に示すように、まず、上部分割体４のフランジ部１５の外縁部１５ａと下部分割体５のフランジ部２５の外縁部２５ａとを溶接することで、上部分割体４のフランジ部１５におけるスリット部１５ｃの外縁部１５ａの部分に溶接ビードＢ１２が形成され、この後、上部分割体４のフランジ部１５のスリット部１５ｃを溶接することで、このスリット部１５ｃの全体が溶接ビードＢ１１によって埋められる。なお、溶接ビードＢ１２は第１溶接部に相当し、溶接ビードＢ１１は第２溶接部に相当する。
【００３８】
図６は、図３中のVI−VI線に沿って見た、本発明の実施形態による排気マニホールド３の断面図であり、図６（Ａ）は溶接前（つまり第２溶接部を形成する前）の状態を示し、図６（Ｂ）は溶接後（つまり第２溶接部を形成した後）の状態を示している。なお、図６（Ｂ）では、第２溶接部を重点的に説明する観点から、全ての第１溶接部を図示せずに、第２溶接部に関係する一部の第１溶接部のみを図示している。
【００３９】
図６（Ａ）では、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃが図示されている。図６（Ａ）に示すように、このスリット部２６ｃは、フランジ部２６の結合部２６ｂよりも外縁部２６ａ側に位置する、フランジ部２６の湾曲部２６ｒの終端部２６ｒ１から、外縁部２６ａまで延びている。このようにスリット部２６ｃを構成することで、溶接の施工性を確保しつつ、スリット部２６ｃをできるだけ長くすることができる。なお、フランジ部２６の湾曲部２６ｒの終端部２６ｒ１を越えるようなスリット部２６ｃを形成した場合には、このスリット部２６ｃを介して、上部分割体４のフランジ部１６と下部分割体５のフランジ部２６とを適切に溶接することが困難となる。
【００４０】
図６（Ｂ）に示すように、まず、上部分割体４のフランジ部１６の外縁部１６ａと下部分割体５のフランジ部２６の外縁部２６ａとを溶接することで、下部分割体５のフランジ部２６におけるスリット部２６ｃの外縁部２６ａの部分に溶接ビードＢ２２が形成され、この後、下部分割体５のフランジ部２６のスリット部２６ｃを溶接することで、このスリット部２６ｃの全体が溶接ビードＢ２１によって埋められる。なお、溶接ビードＢ２２は第１溶接部に相当し、溶接ビードＢ２１は第２溶接部に相当する。
【００４１】
次に、図７を参照して、本発明の実施形態による排気マニホールド３が有するスリット部１５ｃ、２６ｃに対する溶接方法の具体例を説明する。図７（Ａ）は、上部分割体４のフランジ部１５においてスリット部１５ｃが形成された部分の平面図を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中のVIIＢ−VIIＢ線に沿って見た断面図を示す。なお、図７では、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃに対する溶接方法を示すが、ここで述べる溶接方法は、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃにも同様に適用されるものとする。
【００４２】
図７（Ａ）において、符号Ｘ１は、フランジ部１５のスリット部１５ｃに対する溶接箇所の移動軌跡（例えばアーク溶接マシーンがフランジ部１５のスリット部１５ｃ上で溶接箇所を移動させる軌跡）を示している。この符号Ｘ１に示すように、本実施形態では、フランジ部１５のスリット部１５ｃの長さ方向に沿った一方向Ａ２（フランジ部１５の結合部１５ｂから外縁部１５ａへと向かう一方向）に進む際に、スリット部１５ｃの幅方向に沿った振れ幅（振幅）にてジグザグに進んで溶接する、所謂ウィービング溶接を実施する。これにより、スリット部１５ｃの長さ方向に沿った一方向Ａ２の１回のみの移動により、図７（Ｂ）に示すように、スリット部１５ｃが設けられた箇所に溶接ビードＢ１１が形成されて、上部分割体４のフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とが溶接される。このように一方向への動作で溶接を完了させることにより効率的な溶接作業が可能となる。
【００４３】
スリット部１５ｃの幅を狭く設定すればウィービング溶接の振幅を小さくし、一方向への直線的な溶接トーチの移動でスリット部全体をカバーする態様で溶接することが可能である。しかし、スリット部を狭くすると溶接による上下分割体の拘束力が低下し、上述した異音の抑制効果が低下する。また、溶接トーチのずれや入熱不足による溶け込み不良などに起因する溶接不良の原因となるため、最小限のスリット部の幅やウィービング溶接の振幅の確保が好ましい。
反対に、フランジ部１５のスリット部１５ｃの幅が広いほど、フランジ部１５とフランジ部２５との溶接箇所の面積が大きくなるので、つまりフランジ部１５とフランジ部２５とを確実に接合することができるので、上述した異音の抑制効果が向上する。そのため、スリット部１５ｃの幅を広くするのが望ましいと言える。しかしながら、例えばアーク溶接マシーンなどの性能により、ウィービング溶接における振れ幅の大きさに限度があり、そのような振れ幅の限度を超える幅をスリット部１５ｃに適用すると、スリット部１５ｃの長さ方向に沿った一方向Ａ２の１回のみの移動によっては、スリット部１５ｃ全体の溶接を完了することができない。この場合には、スリット部１５ｃ全体を溶接するためには、スリット部１５ｃの長さ方向に沿った移動を２回以上行う必要があるため、溶接に時間がかかってしまう。したがって、アーク溶接マシーンなどの性能に応じた、ウィービング溶接における振れ幅の限度を超えない範囲で、スリット部１５ｃの幅をできる限り広くするのが好ましい。
【００４４】
なお、図７では、フランジ部１５の結合部１５ｂから外縁部１５ａへと向かう一方向Ａ２の移動によって、スリット部１５ｃを溶接する方法を示したが、この代わりに、フランジ部１５の外縁部１５ａから結合部１５ｂへと向かう一方向（つまりＡ２とは逆方向）の移動によって、スリット部１５ｃを溶接してもよい。
【００４５】
次に、図８を参照して、本発明の実施形態による排気マニホールド３の製造方法について説明する。図８は、本発明の実施形態による排気マニホールド３の製造方法を示すフローチャートである。この製造方法は、例えばプレス成形マシーンやアーク溶接マシーンなどによって実行される。
【００４６】
まず、ステップＳ１では、金属板をプレス成形することにより、排気マニホールド３を形成するための上部分割体４及び下部分割体５を成形する。次いで、ステップＳ２では、上部分割体４及び下部分割体５のそれぞれの所定のフランジ部にスリット部を形成する。具体的には、上部分割体４については、隣り合う枝排気管１１ｂ、１１ｃの間に設けられたフランジ部１５にスリット部１５ｃを形成し、下部分割体５については、隣り合う枝排気管１１ｃ、１１ｄの間に設けられたフランジ部２６にスリット部２６ｃを形成する。
【００４７】
次いで、ステップＳ３では、上部分割体４と下部分割体５とをぴったり重ね合わせて、上部分割体４のフランジ部１４、１５、１６、１７の外縁部１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａと、下部分割体５のフランジ部２４、２５、２６、２７の外縁部２４ａ、２５ａ、２６ａ、２７ａとを、それぞれアーク溶接する。
【００４８】
次いで、ステップＳ４では、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃを介して、このフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とをアーク溶接すると共に、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃを介して、このフランジ部２６と上部分割体４のフランジ部１６とをアーク溶接する。
【００４９】
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気マニホールド及びその製造方法の作用効果について説明する。
【００５０】
本実施形態による排気マニホールド３では、上部分割体４のフランジ部１５にスリット部１５ｃを形成すると共に、下部分割体５のフランジ部２６にスリット部２６ｃを形成し、上部分割体４のフランジ部１４〜１７の外縁部１４ａ〜１７ａと下部分割体５のフランジ部２４〜２７の外縁部２４ａ〜２７ａとを溶接するのに加えて、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃ、及び下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃに対して溶接を行っている。このように、本実施形態によれば、フランジ部１４〜１７、２４〜２７の外縁部１４ａ〜１７ａ、２４ａ〜２７ａの他に、フランジ部１５、２６のスリット部１５ｃ、２６ｃも溶接するので、外縁部１４ａ〜１７ａ、２４ａ〜２７ａのみを溶接する場合と比較して、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６との溶接部分の面積が大きくなる。そのため、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６とを確実に接合することができる。
したがって、本実施形態によれば、排気マニホールド３内を流れる排気ガスの圧力変動や、エンジン１から伝達される振動などに起因する、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６との間の干渉（振動）を抑制することができ、これらの間で発生する異音を適切に抑制することができる。特に、本実施形態によれば、図５（Ａ）及び図６（Ａ）で述べたように、比較的長いスリット部１５ｃ、２６ｃを適用しているので、このようなスリット部１５ｃ、２６ｃを溶接することで、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６との溶接部分の面積がより大きくなるので、上記した異音の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００５１】
ここで、本実施形態では、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６との溶接部分の面積を単純に大きくすることを図ってはいない。上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６との溶接部分の面積を単純に大きくするには、例えば、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６とが重なり合う部分のほぼ全体を溶接すればよいのだが、こうすると、広範囲に渡って溶接を行うため、多大な時間及びコストがかかってしまう。つまり、溶接部分の面積が大きくなればなるほど、溶接に要する時間及びコストが増大してしまう。
したがって、本実施形態では、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａに加えて、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の一部であるフランジ部１５、２６について、その一部分（つまりスリット部１５ｃ、２６ｃ）のみを溶接することで、外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａのみを溶接する場合よりも、溶接部分の面積を増加させている。具体的には、本実施形態では、フランジ部１５、２６におけるスリット部１５ｃ、２６ｃの部分を、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６との間で発生する異音を適切に抑制するのに溶接するのが効果的である部分として扱って、このスリット部１５ｃ、２６ｃのみを溶接している。
以上より、本実施形態によれば、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６との溶接部分の面積をできる限り抑えつつ、異音の発生を適切に抑制することができる。また、溶接部分の面積が抑えられるので、溶接に要するコスト及び時間を適切に抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、図７で述べたように、フランジ部１５、２６におけるスリット部１５ｃ、２６ｃの長さ方向に沿った一方向の１回のみの移動によって、このスリット部１５ｃ、２６ｃを溶接するので、容易な工程にて溶接を行うことができ、つまり溶接工程の効率を向上させることができ、溶接に要するコスト及び時間を効果的に抑えることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、上部分割体４のフランジ部１４〜１６と下部分割体５のフランジ部２４〜２６とを当接させており（図４参照）、前述した特許文献１に記載の技術のように、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６とを振動時にも接触しない程度に離間させているわけではないので、応力が集中する応力集中点は生ぜず、また、排気マニホールド３内の排気ガスの流れに乱れは生じない。したがって、本実施形態によれば、信頼性を確保することができると共に、排気浄化装置７内の排気浄化触媒へのガス当たりを確保することができる。
【００５４】
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。
【００５５】
上記した実施形態では、フランジ部１５、２６のスリット部１５ｃ、２６ｃの幅を超える振れ幅にてウィービング溶接を行っていたが（図７（Ａ）参照）、そのような溶接を行うことに限定はされない。
図９を参照して、本発明の実施形態の変形例によるスリット部１５ｃ、２６ｃに対する溶接方法について説明する。図９（Ａ）は、上部分割体４のフランジ部１５においてスリット部１５ｃが形成された部分の平面図を示し、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）中のIXＢ−IXＢ線に沿って見た断面図を示す。図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、変形例による溶接方法は、幅広に構成されたスリット部１５ｃ（例えばアーク溶接マシーンによるウィービング溶接の振れ幅の限度を超える幅を有するスリット部１５ｃ）に適用するのがよい。なお、図９では、上部分割体４のフランジ部１５に形成されたスリット部１５ｃに対する溶接方法を示すが、ここで述べる溶接方法は、下部分割体５のフランジ部２６に形成されたスリット部２６ｃにも同様に適用されるものとする。
図９（Ａ）において、符号Ｘ２は、フランジ部１５のスリット部１５ｃに対する溶接箇所の移動軌跡（例えばアーク溶接マシーンがフランジ部１５のスリット部１５ｃ上で溶接箇所を移動させる軌跡）を示している。符号Ｘ２に示すように、変形例では、フランジ部１５のスリット部１５ｃの外縁部１５ｃ１に沿って（言い換えるとスリット部１５ｃを構成する外形線に沿って）、矢印Ａ３に示すように移動して溶接を行う。この場合、スリット部１５ｃの外縁部１５ｃ１に対してウィービング溶接を行ってもよい。このような溶接により、図９（Ｂ）に示すように、スリット部１５ｃの外縁部１５ｃ１に対応する離間した箇所に溶接ビードＢ１４、Ｂ１５がそれぞれ形成されて、上部分割体４のフランジ部１５と下部分割体５のフランジ部２５とが溶接される。
【００５６】
また、上記した実施形態では、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａ以外の溶接箇所として、フランジ部１５、２６のスリット部１５ｃ、２６ｃを溶接していたが、変形例では、この代わりに、フランジ部１５、２６にスリット部１５ｃ、２６ｃを形成せずに、フランジ部１４〜１６、２４〜２６のいずれか一つ以上について、外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａと結合部１４ｂ〜１６ｂ、２４ｂ〜２６ｂとの間に線状に溶接してもよい。つまり、フランジ部１４〜１６、２４〜２６のいずれか一つ以上について、外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａから結合部１４ｂ〜１６ｂ、２４ｂ〜２６ｂに向かって延びる所定の線状部に対して溶接を行ってもよい。例えば、或るフランジ部上に仮想の線分を規定し、この線分に沿って複数回のスポット溶接を行うことで、複数の溶接箇所により線状の溶接部を形成してもよい。
このような変形例によれば、フランジ部１５、２６のスリット部１５ｃ、２６ｃを溶接する上記実施形態と比較すると、溶接部分の面積が小さくなるので、フランジ部１４〜１６とフランジ部２４〜２６との間での異音の抑制効果は小さくなるが、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａのみを溶接する場合と比較すると、溶接部分の面積が大きくなるので、異音の抑制効果は向上する。
また、フランジ部の外縁部をアーク溶接またはレーザー溶接で行い、フランジ部１５、２６にスリット部１５ｃ、２６ｃを形成せずに、フランジ部上に規定した仮想の線分に沿ってレーザー溶接を行うことも可能である。
【００５７】
更なる変形例では、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａ以外の溶接箇所として、フランジ部１４〜１６、２４〜２６のいずれか一つ以上について、外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａと結合部１４ｂ〜１６ｂ、２４ｂ〜２６ｂとの間に位置する一点又は二以上の点に対して溶接を行ってもよい。この場合には、スポット溶接を行えばよい。このような変形例によっても、フランジ部１４〜１６、２４〜２６の外縁部１４ａ〜１６ａ、２４ａ〜２６ａのみを溶接する場合と比較すると、溶接部分の面積が大きくなるので、異音の抑制効果は向上する。
【００５８】
また、上記した実施形態では、フランジ部１５、２６にのみスリット部１５ｃ、２６ｃを形成していたが、変形例では、フランジ部１５、２６以外のフランジ部１４、１６、２４、２６にもスリット部を形成し、それに対して溶接を行ってもよい。その場合、前述した理由から、上部及び下部分割体４、５において対向するフランジ部の一方にのみスリット部を形成するのがよい。更なる変形例では、上部及び下部分割体４、５の外周に設けられたフランジ部１７、２７にもスリット部を形成し、それに対して溶接を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  エンジン
３  排気マニホールド
４  上部分割体
５  下部分割体
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  枝排気管
１４、１５、１６  フランジ部
１４ａ、１５ａ、１６ａ  外縁部
１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ  結合部
１５ｃ  スリット部
２４、２５、２６  フランジ部
２４ａ、２５ａ、２６ａ  外縁部
２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ  結合部
２６ｃ  スリット部
Ｂ１１、Ｂ２１  溶接ビード（第２溶接部）
Ｂ１２、Ｂ２２  溶接ビード（第１溶接部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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