(57)【要約】【課題】  組付け応力の発生を抑制してエキゾーストマニホールドを安定的に支持する。【解決手段】  シリンダヘッド１１０とシリンダヘッド１１０に装着されるエキゾーストマニホールド１２０とを接続するステー１０を有するエキゾーストマニホールドの支持構造であって、固定部１１はシリンダヘッド１１０に締結固定され、ステーの固定部１２はエキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２２に締結固定され、シリンダヘッド１１０のハウジング１１１の側面１１１ｂとエキゾーストマニホールドのフランジ１２２とは交差しており、ステー１０の固定部１１及び１２はボルト１３１及び１３２により放射状の締結方向Ｄ１及びＤ２を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド又はシリンダブロックと前記シリンダヘッドに装着されるエキゾーストマニホールドとを接続するステーを有するエキゾーストマニホールドの支持構造であって、
前記ステーの一端は前記シリンダヘッド又はシリンダブロックに締結固定され、
前記ステーの他端は前記エキゾーストマニホールドに締結固定され、
前記シリンダヘッド又はシリンダブロックの、前記ステーの前記一端との第１の固定面と前記エキゾーストマニホールドの、前記ステーの前記他端との第２の固定面とは交差しており、
前記ステーの前記一端及び前記他端は放射状の締結方向を有する、
エキゾーストマニホールドの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の輸送機器の内燃機関におけるシリンダヘッドに装着されるエキゾーストマニホールドの支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は自動車のガソリンエンジン（以下、エンジンと称す）の排気側におけるシリンダヘッド近傍の排気構造１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【０００３】
図４に示すように、エンジンの排気構造１００は、シリンダヘッド１１０と、シリンダヘッド１１０の側面に装着されるエキゾーストマニホールド１２０とから構成される。シリンダヘッド１１０は外殻となるハウジング１１１を有し、ハウジング１１１内に燃焼室が空間として形成される。また、ハウジング１１１には図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッドカバーが装着され、図中においてはシリンダヘッドカバーが装着される上面１１２が示される。
【０００４】
ハウジング１１１の図中死角となる側面には、燃焼室の排気ポート側と連通するエキゾーストマニホールド１２０が装着される。エキゾーストマニホールド１２０はハウジング１１１内で各燃焼室が連通して一体化した排気口と図示しないフランジにより気密的に接合され、排気口と連通する、開口１２１ａを有する管状のマニホールド本体１２１と、マニホールド本体１２１の外周面に設けられ、マニホールド本体１２１の延伸方向に直交して軸周りに延出して形成される平板状のフランジ１２２とを備える（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
上記のエンジンの排気構造１００においては、エキゾーストマニホールド１２０はシリンダヘッド１１０の排気口との接合位置から屈曲して延出するため、接合位置にかかる応力が大きくなる。そこで、フランジ１２２とハウジング１１１とをステーで固定することが行われている（例えば特許文献２、図１を参照）。
【０００６】
すなわち、図５に示すように、フランジ１２２にボルト１４１及びナット１４２により締結固定される固定部１３０ａ、ハウジング１１１の表面にボルト１４３により締結固定される固定部１３０ｂ、並びに固定部１３０ａ及び１３０ｂの間を繋ぐ接続部１３０ｃが一体的に形成された、屈曲した態様の金属製の部材である板状のステー１３０を介することにより、エキゾーストマニホールド１２０は排気口周りのフランジ１２３及び開口１２１ａ近傍のフランジ１２２の二点でシリンダヘッド１１０から支持されることとなり、これにより接合位置にかかる応力を軽減している。
【０００７】
ここでステー１３０はハウジング１１１においてフランジ１２２と平行な側面１１１ａにて固定されることにより、ボルト１４１及び１４３の締結方向Ｄ３及びＤ４が同一方向となっており、ステー１３０の組付け時における作業性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２１５１００号公報
【特許文献２】実開昭６３−１５８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の手法によるステーを用いたシリンダヘッド１１０とエキゾーストマニホールド１２０との固定においては、以下のような課題があった。すなわち、シリンダヘッド１１０及びエキゾーストマニホールド１２０には形状ばらつきがある。具体的にはハウジング１１１並びにフランジ１２２及び１２３の寸法には公差や誤差に基づく個体差がある。
【００１０】
かかるシリンダヘッド１１０及びエキゾーストマニホールド１２０を同一の締結方向Ｄ３及びＤ４に沿った二点でボルト１４１及び１４３により締結固定されるステーで固定する場合、締結方向Ｄ３及びＤ４に交差する向きに生ずる応力はステー１３０に直接加わることとなるが、ステー１３０による応力の吸収量は限られたものとなる。その結果、組付け時にシリンダヘッド１１０及びエキゾーストマニホールド１２０の各部に生ずる応力（以下、組付け応力と称する）がシリンダヘッド１１０及びエキゾーストマニホールド１２０に加わることとなってしまう。
【００１１】
特に、いわゆるスラントエンジンとして、シリンダブロック１１０を含むエンジンを図中Ａ軸周りの任意角度でチルトさせた状態で車台に固定する構成とした場合、エキゾーストマニホールド１２０は、チルトした状態でハウジング１１１との接合位置から鉛直下方に吊り下げられることとなるため、接合位置にかかる組付け応力の影響は大きなものとなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、組付け応力の発生を抑制して安定的に支持することが可能なエキゾーストマニホールドの支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、シリンダヘッド又はシリンダブロックと前記シリンダヘッドに装着されるエキゾーストマニホールドとを接続するステーを有するエキゾーストマニホールドの支持構造であって、前記ステーの一端は前記シリンダヘッド又はシリンダブロックに締結固定され、前記ステーの他端は前記エキゾーストマニホールドに締結固定され、前記シリンダヘッドの、前記ステーの前記一端との第１の固定面と前記エキゾーストマニホールドの、前記ステーの前記他端との第２の固定面とは交差しており、前記ステーの前記一端及び前記他端は放射状の締結方向を有する、エキゾーストマニホールドの支持構造である。
【００１４】
なお、本発明は他の側面として、前記シリンダヘッド又はシリンダブロックの前記第１の固定面は前記エキゾーストマニホールドと前記シリンダヘッドとの当接面上に位置し、前記エキゾーストマニホールドの前記第２の固定面は前記エキゾーストマニホールドのフランジ上に位置し、前記ステーは前記エキゾーストマニホールドに相対しているものとしてもよい。
【００１５】
更に、本発明は他の側面として、前記ステーは、前記エキゾーストマニホールドと前記シリンダヘッド又はシリンダブロックとの当接面と、前記エキゾーストマニホールドの前記フランジと、前記エキゾーストマニホールドの表面とに囲まれた空間内に位置しているものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のような本発明は、組付け応力の発生を抑制してエキゾーストマニホールドを安定的に支持することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るエキゾーストマニホールドの支持構造の構成を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態に係るエキゾーストマニホールドの支持構造の構成を示す側面図
【図３】本発明の実施の形態に係るエキゾーストマニホールドの支持構造の構成を示す平面図
【図４】エンジンの排気構造の構成を示す斜視図
【図５】従来のエキゾーストマニホールドの支持構造の構成を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係るエキゾーストマニホールドの支持構造を含む、エンジンの排気構造１の構成を示す分解斜視図である。ただし、図４に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２０】
また、図１においてステー１０は、図中死角に位置するシリンダヘッド１１０のハウジング１１１の側面１１１ｂに平行な固定部１１と、エキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２２に平行な固定部１２と、固定部１１及び１２の間を繋ぐように形成される接続部１３とが一体成形されてなる、鋼その他金属製の板状の部材である。
【００２１】
ステー１０は、固定部１１が取付孔１１ａに挿入されるボルト１３１によりハウジング１１１の側面１１１ｂに締結固定され、固定部１２が取付孔１２ａ及びフランジ１２２の取付孔１２２ａに挿入されるボルト１３２及びナット１３３によりフランジ１２２に締結固定されることで、エキゾーストマニホールド１２０をシリンダヘッド１１０に支持している。なお、エキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２３にはハウジング１１１と固定するためのボルト（図示省略）が挿入される取付孔１２３ａが形成されている。
【００２２】
以上の構成において、ステー１０は本発明のステー１０に相当し、固定部１１は本発明のステーの一端に相当し、固定部１２は本発明のステーの他端に相当する。また、ハウジング１１１の側面１１１ｂは本発明の第１の固定面に相当し、フランジ１２２の表面は本発明の第２の固定面に相当する。
【００２３】
このような構成を有する本実施の形態のエキゾーストマニホールドの支持構造は、ステー１０が、互いに直交する面をなす、ハウジング１１１の側面１１１ｂ及びエキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２２の表面を跨ぐように固定されるとともに、ステー１０を固定するボルト１３１及び１３２の締結方向が、一点から放射状となって互いに直交していることを特徴とする。
【００２４】
すなわち、図２の側面図に示すように、エキゾーストマニホールドの支持構造１においては、ステー１０は、エキゾーストマニホールド１２０とシリンダヘッド１１０との当接面であるハウジング１１１の側面１１１ｂと、エキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２２と、エキゾーストマニホールド１２０のマニホールド本体１２１の表面と囲まれた空間内に位置している。
【００２５】
更に、ステー１０とハウジング１１１を固定するボルト１３１の締結方向Ｄ１が固定部１１とハウジング１１１との当接面であるハウジング１１１の側面１１１ｂに対して直交する。同様に、ステー１０とエキゾーストマニホールド１２０を固定するボルト１３２の締結方向Ｄ２が固定部１２とフランジ１２２との当接面であるフランジ１２２の表面に対して直交する。なお、図２においてステー１０はボルト１３２の締結方向Ｄ２に沿った断面図として示した。
【００２６】
これにより、ハウジング１１１並びにフランジ１２２及び１２３の寸法の個体差のうち、ボルト締結方向Ｄ２に沿ったものは、締結方向Ｄ２に平行な固定部１１の取付孔１１ａのマージンによって吸収することができる。同様に、ハウジング１１１並びにフランジ１２２及び１２３の寸法の個体差のうち、ボルト締結方向Ｄ１に沿ったものは、締結方向Ｄ１に平行な固定部１２の取付孔１２ａのマージンによって吸収することができる。
【００２７】
したがって、シリンダヘッド１１０及びエキゾーストマニホールド１２０に組付け応力が発生することを抑制して、エキゾーストマニホールド１２０をシリンダヘッド１１０に安定的に支持することが可能となる。
【００２８】
更に、本実施の形態のエキゾーストマニホールドの支持構造は以下の効果を奏する。すなわち、エキゾーストマニホールド１２０は排気ガスを通過させるため高温となり、図２中矢印Ｅｘに示す、マニホールド本体１２１の延伸方向に沿って熱膨張する。このとき、熱膨張の方向Ｅｘが固定部１１と固定部１２とを離隔する向きに作用することから、熱膨張により生ずる寸法の偏差は固定部１１及び１２並びに接続部１３が弓形の外形を有するステー１０の弾性により吸収することができ、熱膨張の影響が応力集中としてフランジ１２３等に及ぶことを抑制することが可能となる。このとき、接続部１３は図中のように直線状に形成された態様であっても良いし、曲線状に形成された態様であるとしてもよい。
【００２９】
更に、本実施の形態のエキゾーストマニホールドの支持構造によれば、図２に示すように、ボルト１３１及び１３２の締結方向は、図中一点Ｐから直交していることにより、ステー１０の取付作業は点Ｐを中心に行うことができ、作業者の移動の手間等を省いて、ステー１０の組付け時における作業性の低下の恐れが低減される。
【００３０】
更に、本実施の形態のエキゾーストマニホールドの支持構造においては、図３の平面図に示すように、ステー１０において、接続部１３の延伸方向に直交する寸法である、固定部１１の幅Ｗ１と固定部１２の幅Ｗ２との間にＷ１＞Ｗ２の関係を持たせて、接続部１３の幅が固定部１１から固定部１２にかけて連続的に減少する構成としている。これにより、特にスラントエンジン構成とした際に、鉛直方向に生ずる加重に起因する応力を緩和することが可能となる。
【００３１】
このように、本実施の形態のエキゾーストマニホールドの支持構造によれば、互いに直交する面をなす、ハウジング１１１の側面１１１ｂ及びエキゾーストマニホールド１２０のフランジ１２２の表面を跨ぐように固定されるとともに、ステー１０を固定するボルト１３１及び１３２の締結方向が、一点から放射状となって互いに直交しているステー１０によりシリンダヘッド１１０とエキゾーストマニホールド１２０とを固定する構成としたことにより、組付け応力の発生を抑制して安定的にエキゾーストマニホールドを支持することが可能になるという効果を奏する。
【００３２】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、ステー１０を固定するボルト１３１及び１３２の締結方向は直交しており、ステー１０の固定部１１及び１２も直交しているものとしたが、本発明の、ステーの一端との第１の固定面とエキゾーストマニホールドの、ステーの他端との第２の固定面とは交差しており、かつステーの締結方向が放射状の締結方向を有するものであればよい。したがって、ステー１０の各固定部は任意の鋭角にて固定される態様であるとしてもよい。
【００３３】
更に、上記の説明においては固定部１１の幅Ｗ１と固定部１２の幅Ｗ２との間にＷ１＞Ｗ２の関係があるものとしたが、固定部１１及び１２は等しい幅を有するものであってもよいし、Ｗ２＞Ｗ１の関係があるものとしてもよい。
【００３４】
更に、上記の説明においては、シリンダヘッド１１０においてステー１０が固定される部位はハウジング１１１とし、エキゾーストマニホールド１２０においてステー１０が固定される部位はフランジ１２２の表面としたが、本発明の第１の固定面と第２の固定面はそれぞれシリンダヘッド上又はシリンダブロック上、エキゾーストマニホールド上にあればよく、シリンダヘッド及びエキゾーストマニホールドの具体的な構成によって限定されるものではなく、任意の部位にて固定されるものとしてもよい。
【００３５】
更に、上記の説明においては、本発明は自動車において実施するものとして説明を行ったが、本発明は、上述の駆動体を有するものであれば、自動車の他、二輪車、列車、船舶その他の任意の輸送機器において実施してもよい。更に、ガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用してもよい。
【００３６】
以上のように、本発明は、シリンダヘッドと前記シリンダヘッドに装着されるエキゾーストマニホールドとを接続するステーを有するエキゾーストマニホールドの支持構造であって、前記ステーの一端は前記シリンダヘッドに締結固定され、前記ステーの他端は前記エキゾーストマニホールドに締結固定され、前記シリンダヘッドの、前記ステーの前記一端との第１の固定面と前記エキゾーストマニホールドの、前記ステーの前記他端との第２の固定面とは交差しており、前記ステーの前記一端及び前記他端は放射状の締結方向を有するものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００３７】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のような本発明は、組付け応力の発生を抑制してエキゾーストマニホールドを安定的に支持することが可能になるという効果を有し、例えば自動車のスラントエンジンの排気構造への適用において有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ステー
１１、１２、１３０ａ、１３０ｂ  固定部
１１ａ、１２ａ、１２２ａ、１２３ａ  取付孔
１３、１３０ｃ  接続部
１１０  シリンダヘッド
１１１  ハウジング
１１１ａ、１１１ｂ  側面
１２０  エキゾーストマニホールド
１２１  マニホールド本体
１２２、１２３  フランジ
１３１、１３２  ボルト
１３３  ナット
【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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