JP2004270550A

JP2004270550A - 排気マニホールド

Info

Publication number: JP2004270550A
Application number: JP2003062402A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Ogami; 裕久大上; Takayuki Yoshida; 隆行吉田; Tadashi Tanaka; 規田中
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】熱伸縮差を吸収でき、組立作業が容易な排気マニホールドを得る。
【解決手段】シリンダヘッドＳに並べて形成された複数の排気ポートに接続される複数の枝管部と、枝管部が集合される集合部とを備え、枝管部がフランジ部材を介してシリンダヘッドＳに取り付けられる。フランジ部材は、内側の１つの枝管部に固定される基準フランジ部材と、残りの枝管部に固定される吸収フランジ部材１６とが独立して設けられる。吸収フランジ部材１６の貫通孔２８に締結カラー３２を装着し、締結カラー３２は、取付ボルト４１が挿入される円筒部３６と円筒部３６の両端に径方向に突き出した鍔部３８，４０とを有し、両鍔部３８，４０の間に吸収フランジ部材１６を挟むと共に、円筒部３６と貫通孔２８との間に隙間ａを設ける。取付ボルト４１により締結カラー３２を介して吸収フランジ部材１６をシリンダヘッドＳに取り付ける。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の枝管部と、枝管部が集合される集合部とを備えた排気マニホールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排気マニホールドでは、枝管部とフランジ部材とを一体に溶着すると、枝管部や集合部とフランジ部材やシリンダヘッドとの温度差により熱伸縮差が生じ、枝管部とフランジ部材との間に亀裂が生じたり、フランジ部材が湾曲したりする問題があった。そこで、特許文献１にあるように、枝管部の端にフランジ状の座部を形成すると共に、フランジ部材にはこの座部を収納する凹部を形成し、フランジ部材がシリンダヘッドに固定された状態で、座部の外周面とフランジ部材の凹部の内壁面、及び枝管部の外側面とフランジ部材の開口の内壁面との間には隙間が形成されるようにしたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
実公平４−４４８１２号公報（第２頁第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、排気マニホールドをシリンダヘッドに取り付ける際、枝管部とフランジ部材との間にガタがあり、フランジ部材をシリンダヘッドに取り付けるボルトを締付けながら、複数の枝管部とシリンダヘッドの複数の排気ポートとの位置を合わせなければならず、組立作業が煩わしいという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、熱伸縮差を吸収できると共に、組立作業が容易な排気マニホールドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
エンジンのシリンダヘッドに並べて形成された複数の排気ポートにそれぞれ接続される複数の枝管部と、該枝管部が集合される集合部とを備え、前記枝管部がフランジ部材を介して前記シリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドにおいて、
前記フランジ部材は、内側の１つの前記枝管部に固定される基準フランジ部材と、残りの前記枝管部に固定される吸収フランジ部材とがそれぞれ独立して設けられ、
前記吸収フランジ部材の貫通孔に締結カラーを装着し、該締結カラーは、取付ボルトが挿入される円筒部と該円筒部の両端に径方向に突き出した鍔部とを有し、前記両鍔部の間に前記吸収フランジ部材を挟むと共に、前記円筒部と前記貫通孔との間に隙間を設け、
前記取付ボルトにより前記締結カラーを介して前記吸収フランジ部材を前記シリンダヘッドに取り付けることを特徴とする排気マニホールドがそれである。
【０００７】
前記吸収フランジ部材の前記シリンダヘッド側には、一方の前記鍔部を収納する凹部を前記貫通孔に連接して形成した構成としてもよい。また、前記各フランジ部材と前記シリンダヘッドとの間には、ガスケットが介装された構成でもよい。更に、前記吸収フランジ部材に、前記締結カラーを前記貫通孔に装着可能な切欠を形成した構成としてもよい。あるいは、前記締結カラーは、前記円筒部を前記貫通孔に挿入した後、一方の前記鍔部をフレア加工により径方向に突き出させて、前記貫通孔に装着した構成としてもよい。また、前記貫通孔は、前記枝管部の並び方向に長い孔であってもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２に示すように、Ｓはエンジンのシリンダヘッドで、本実施形態ではＶ型６気筒エンジンの片側３気筒を示す。シリンダヘッドＳには３気筒分の第１〜第３排気ポート１〜３が一列に並べられて配置されている。
【０００９】
このシリンダヘッドＳには排気マニホールド１０が取り付けられている。排気マニホールド１０は、第１〜第３枝管部１１〜１３、集合部１４、フランジ部材１６〜１８を備えている。第１〜第３枝管部１１〜１３は第１〜第３排気ポート１〜３に対応して一列に並べて配設されており、第１〜第３枝管部１１〜１３が中空状の集合部１４にそれぞれ接続されて集合されている。
【００１０】
各フランジ部材１６〜１８は、第１〜第３枝管部１１〜１３毎にそれぞれ個別に独立して設けられている。各フランジ部材１６〜１８には、３つの第１〜第３枝管部１１〜１３がそれぞれ挿入される挿入孔２０〜２２が形成されている。挿入される第１〜第３枝管部１１〜１３の外周と挿入孔２０〜２２の内周との間に隙間はなく、挿入孔２０〜２２の内周は、第１〜第３枝管部１１〜１３を挿入可能な大きさに形成されている。各挿入孔２０〜２２にそれぞれ第１〜第３枝管部１１〜１３が挿入されて、溶接により固定されている。
【００１１】
フランジ部材１６〜１８は、基準フランジ部材１７と吸収フランジ部材１６，１８とからなり、基準フランジ部材１７は、１列に並べられている第１〜第３枝管部１１〜１３のうち、内側の１つの第２枝管部１２に溶接・固定されている。吸収フランジ部材１６，１８は、基準フランジ部材１７以外のもので、第１、第３枝管部１１，１３に溶接・固定されている。
【００１２】
排気マニホールド１０をシリンダヘッドＳに取り付けた状態で、温度差による熱伸縮が生じた場合、内側の１つの第２枝管部１２をシリンダヘッドＳに固定して、その両側にある第１、第３枝管部１１，１３が、並び方向と平行に、外側に向かって移動できるように構成するために、内側の１つの第２枝管部１２に固定したものを基準フランジ部材１７とする。外側にある第１あるいは第３枝管部１１，１３の一方に固定したものを基準フランジ部材とすると、反対側の第３枝管部１３あるいは第１枝管部１１の熱伸縮による移動量が大きくなりすぎるからである。
【００１３】
基準フランジ部材１７には、２つの取付孔２４，２６が穿設されており、取付孔２４，２６はシリンダヘッドＳに取り付ける際の図示しない取付ボルトの位置に設けられると共に、取付孔２４，２６の直径は取付ボルトを挿入できる大きさに形成されている。また、取付孔２４，２６に取付ボルトを挿入した際に、排気マニホールド１０のシリンダヘッドＳに対する位置が定まるように、取付孔２４，２６の大きさ等を決定する。
【００１４】
次に２つの吸収フランジ部材１６，１８のうち、一方の吸収フランジ部材１６について図３〜図５によって説明する。他方の吸収フランジ部材１８も構成が同じであるので、詳細な説明を省略する。吸収フランジ部材１６には、２つの貫通孔２８，３０が形成されている。貫通孔２８，３０は第１〜第３枝管部１１〜１３の並び方向に長い形状の孔であり、２つの半円を直線で結んだ形状に形成されている。
【００１５】
両貫通孔２８，３０には、それぞれ締結カラー３２，３４が装着されている。両締結カラー３２，３４は同じ形状であるので、一方の締結カラー３２について図４，図５によって説明する。締結カラー３２は円筒部３６とその両端の鍔部３８，４０とを備えている。
【００１６】
円筒部３６の内周には、取付ボルト４１を挿入できるように形成されており、円筒部３６の内周と取付ボルト４１の外周との間の隙間は小さくてよい。円筒部３６の外周と貫通孔２８の内周との間には、少なくとも第１〜第３枝管部１１〜１３の並び方向に、隙間ａが円筒部３６の両側に形成されるように構成されている。
【００１７】
両鍔部３８，４０は、貫通孔２８の開口全体を覆う大きさに形成されている。本実施形態では、貫通孔２８が長孔に形成されているので、両鍔部３８，４０も貫通孔２８よりも大きい相似形状に形成されている。吸収フランジ部材１６のシリンダヘッドＳ側には、貫通孔２８に連接して凹部４２が形成されている。凹部４２は下側の鍔部４０を収納することができると共に、少なくとも第１〜第３枝管部１１〜１３の並び方向に、隙間ｂが鍔部４０の両側に形成されるように構成されている。
【００１８】
円筒部３６の外周の隙間ａと、鍔部４０の外周の隙間ｂとは、等しいか、あるいは、一方を大きく形成してもよい。隙間ａ，ｂは、排気マニホールド１０をシリンダヘッドＳに取り付けて、両者の熱伸縮差により、吸収フランジ部材１６，１８が移動して、熱伸縮を吸収できる値とすればよく、実験等により定めればよい。
【００１９】
また、上側と下側の両鍔部３８，４０の間には、吸収フランジ部材１６を挟み込むように構成されており、かつ、本実施形態では、挟み込んだ吸収フランジ部材１６との間に隙間ｃが形成されるように構成されている。この隙間ｃは０でもよく、締結カラー３２と吸収フランジ部材１６との間で、相対的に軽く動かすことができればよい。
【００２０】
排気マニホールド１０をシリンダヘッドＳに取り付ける際には、基準フランジ部材１７及び吸収フランジ部材１６，１８とシリンダヘッドＳとの間には、ガスケット４４が介装される。ガスケット４４は、取り付ける際には圧縮されて、排気の洩れ止めが図られる。
【００２１】
図４に示すように、ガスケット４４は、薄い金属板を２枚重ね合わせ、外周に沿ってその間に隙間を設けて、圧縮することによりシール効果を持たせるようにした周知のものである。このガスケット４４を介して、吸収フランジ部材１６をシリンダヘッドＳに載せた際には、下側の鍔部４０とガスケット４４との間には、隙間ｄが生じるように形成されている。図５に示すように、取付ボルト４１にナット４６を螺入して締め付けた際には、ガスケット４４が圧縮されて、隙間ｄが無くなる。
【００２２】
上側の鍔部３８が接触する吸収フランジ部材１６の上面４８とガスケット４４に接触する吸収フランジ部材１６の下面５０との吸収フランジ部材１６の厚さｔに、吸収フランジ部材１６の下面５０と下側の鍔部４０の下面との段差ｅを加えた値ｆ（＝ｔ＋ｅ）が、上側の鍔部３８の下面と下側の鍔部４０の下面との間隔と等しくなるように締結カラー３２が形成される。段差ｅはガスケット４４の圧縮によりシール効果を発揮するように、かつ、熱伸縮により、吸収フランジ部材１６が移動できる程度に圧縮するように、段差ｅを実験等で決定すればよい。他方の吸収フランジ部材１８にも同様に締結カラー５２，５４が装着されている。
【００２３】
次に、前述した本実施形態の排気マニホールド１０の作動について説明する。
まず、シリンダヘッドＳに排気マニホールド１０を組み付ける際、シリンダヘッドＳに予め螺着された取付ボルトに、基準フランジ部材１７の取付孔２４，２６を通すと共に、同様に取付ボルト４１（一部のみ図示する）に吸収フランジ部材１６，１８の締結カラー３２，３４，５２，５４を通す。
【００２４】
その際、締結カラー３２，３４，５２，５４は吸収フランジ部材１６，１８に脱落しないように組み付けられているので、複数の取付ボルトに容易に通すことができる。また、排気マニホールド１０とシリンダヘッドＳとは、基準フランジ部材１７の取付孔２４，２６に取付ボルトを通すことにより、これらに案内されて、その取付位置が決まり、取付作業が容易になる。
【００２５】
次に、取付ボルト４１にナット４６を螺入して締付け、基準フランジ部材１７と吸収フランジ部材１６，１８とをシリンダヘッドＳに固定する。ガスケット４４は圧縮されて、排気の洩れ止めが図られる。エンジンの運転に伴って、排気ガスが第１〜第３排気ポート１〜３から排出されると、排気マニホールド１０の温度が上昇する。その際、シリンダヘッドＳは内部で冷却されているので、その温度上昇は小さく、集合部１４の温度上昇は大きい。
【００２６】
シリンダヘッドＳと排気マニホールド１０、特に集合部１４との間で温度差が生じ、これにより、熱伸縮差が生じる。集合部１４が高温になった場合、内側の第２枝管部１２の基準フランジ部材１７はシリンダヘッドＳにしっかりと固定されているので、内側の第２枝管部１２を中心に、その外側にある残りの第１枝管部１１及び第３枝管部１３がそれぞれ外側に、第１〜第３枝管部１１〜１３の並び方向に移動しようとする。よって、吸収フランジ部材１６，１８がそれぞれ反対方向に締結カラー３２，３４，５２，５４の両鍔部３８，４０の間を、隙間ａ，ｂの範囲で移動して、熱伸縮差を吸収する。
【００２７】
前述した実施形態では、締結カラー３２を吸収フランジ部材１６に装着する際、円筒部３６の端に下側の鍔部４０を形成し、その状態で、貫通孔２８に円筒部３６を挿入してから、フレア加工により円筒部３６の端を径方向に突き出して、上側の鍔部３８を形成している。
【００２８】
これに限らず、図６に示す第２実施形態の吸収フランジ部材１６のように、貫通孔２８，３０に連通する切欠６０，６２を、第１〜第３枝管部１１〜１３の並び方向と直交する方向に、外側に開口して形成する。切欠６０，６２の幅は、締結カラー３２，３４の円筒部３６の直径よりも少し小さく形成して、この切欠６０，６２を通して円筒部３６を圧入できるようにする。これにより、圧入後は、締結カラー３２，３４が吸収フランジ部材１６から脱落することはない。
【００２９】
一方、４気筒のエンジンに適用する場合には、第１〜第４枝管部が１列に順に並んでいるとすると、内側にある第２あるいは第３枝管部の一方に基準フランジ部材を固定し、残りの３つの枝管部に吸収フランジ部材を固定すれば実施可能である。
【００３０】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の排気マニホールドは、基準フランジ部材の取付で、位置が決まねので、組付けが容易であると共に、熱伸縮差が生じても、締結カラーと吸収フランジ部材との間で移動が生じるので、熱伸縮差を吸収できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての排気マニホールドの一部を断面で示す正面図である。
【図２】本実施形態の排気マニホールドの側面図である。
【図３】一方の締結カラーを断面で示す図２のＡＡ拡大断面図である。
【図４】図３のＢＢ断面図である。
【図５】本実施形態の取付ボルトを挿入した際の説明図である。
【図６】第２実施形態の吸収フランジ部材の拡大図である。
【符号の説明】
１０…排気マニホールド１１…第１枝管部
１２…第２枝管部１３…第３枝管部
１４…集合部
１６，１８…吸収フランジ部材
１７…基準フランジ部材２４，２６…取付孔
２８，３０…貫通孔
３２，３４，５２，５４…締結カラー
３６…円筒部３８，４０…鍔部
４１…取付ボルト４２…凹部
４４…ガスケット４６…ナット
６０，６２…切欠Ｓ…シリンダヘッド

Claims

エンジンのシリンダヘッドに並べて形成された複数の排気ポートにそれぞれ接続される複数の枝管部と、該枝管部が集合される集合部とを備え、前記枝管部がフランジ部材を介して前記シリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドにおいて、
前記フランジ部材は、内側の１つの前記枝管部に固定される基準フランジ部材と、残りの前記枝管部に固定される吸収フランジ部材とがそれぞれ独立して設けられ、
前記吸収フランジ部材の貫通孔に締結カラーを装着し、該締結カラーは、取付ボルトが挿入される円筒部と該円筒部の両端に径方向に突き出した鍔部とを有し、前記両鍔部の間に前記吸収フランジ部材を挟むと共に、前記円筒部と前記貫通孔との間に隙間を設け、
前記取付ボルトにより前記締結カラーを介して前記吸収フランジ部材を前記シリンダヘッドに取り付けることを特徴とする排気マニホールド。
前記吸収フランジ部材の前記シリンダヘッド側には、一方の前記鍔部を収納する凹部を前記貫通孔に連接して形成したことを特徴とする請求項１記載の排気マニホールド。
前記各フランジ部材と前記シリンダヘッドとの間には、ガスケットが介装されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排気マニホールド。
前記吸収フランジ部材に、前記締結カラーを前記貫通孔に装着可能な切欠を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の排気マニホールド。
前記締結カラーは、前記円筒部を前記貫通孔に挿入した後、一方の前記鍔部をフレア加工により径方向に突き出させて、前記貫通孔に装着したことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の排気マニホールド。
前記貫通孔は、前記排気ポートの並び方向に長い孔であることを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の排気マニホールド。