JP2005307920A - エキゾーストマニホールドの集合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 各ブランチ管の下流側端部の溶接に亀裂が発生するのを防止できるエキゾーストマニホールドの集合部構造の提供。
【解決手段】 ヘッドフランジ１に接続された複数本のブランチ管２〜５と、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａを集合させて収容する集合部６を備え、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａ同士の間に補強部材９を設けて両者を固定したエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記補強部材９を集合部６の略直径の幅を有する平板状に形成し、前記ヘッドフランジ１における各ブランチ管２〜５の接続面Ｓに対して前記補強部材９を４５度以内の角度に設けて各ブランチ管２〜５と溶接Ｘ１、Ｘ２で固定した。
【選択図】 図３

Description

本発明はエンジンの各気筒にヘッドフランジを介して複数のブランチ管が接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造に関する。

従来、エキゾーストマニホールドはエンジンのヘッドフランジに接続される複数本のブランチ管と、各ブランチ管の下流側端部を集合させて触媒コンバータに接続する集合部で構成されている（特許文献１参照）。

また、図６に示すように、各ブランチ管０２〜０５の下流側端部０２ａ〜０５ａを補強部材０９に溶接固定することにより、各ブランチ管０２〜０５同士の溶接部に亀裂が発生するのを防止している。
特開２００３−８３０６２号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明にあっては、ヘッドフランジにおける各ブランチ管の接続面に関係なく十字形状の補強部材を用いているため、各ブランチ管の溶接を含む組付性が非常に悪いという問題点があった。

また、ブランチ管の下流側端部に作用する熱応力は各ブランチ管の熱膨張以外に、ヘッドフランジの長手方向の熱伸びによる熱応力が関係しており、単に補強部材を設ければ所望の効果を発揮するというわけではなかった。

本発明は上記問題点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、ヘッドフランジに対してブランチ管の下流側端部同士の間に補強部材を適切に設けることにより、簡単な構造で各ブランチ管の下流側端部の溶接に亀裂が発生するのを防止できるエキゾーストマニホールドの集合部構造を提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明では、平板状のヘッドフランジに接続された複数本のブランチ管と、前記各ブランチ管の下流側端部を集合させて収容する集合部を備え、前記各ブランチ管の下流側端部同士の間に補強部材を設けて両者を固定したエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記補強部材を集合部の略直径の幅を有する平板状に形成し、前記ヘッドフランジにおける各ブランチの接続面に対して前記補強部材を４５度以内の角度に設けて各ブランチ管と溶接固定したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の発明では、請求項１記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記補強部材を各ブランチ管の下流側端部から下流側へ突出した状態に設け、前記各ブランチ管の補強部材と当接する壁部を補強部材と溶接固定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、ヘッドフランジが長手方向に熱膨張した場合の熱応力は、各ブランチ管の下流側端部においてヘッドフランジの長手方向と略等しい方向に作用するが、各ブランチ管の下流側端部はヘッドフランジにおける各ブランチ管の接続面に対して４５度以内の角度を有する平板状の補強部材に溶接固定されているため、各ブランチ管の下流側端部の熱応力による変形を補強部材で防止でき、結果、各ブランチ管の下流側端部の溶接に亀裂が発生するのを簡単な構造で防止できる。

また、補強部材を平板状としたため、各ブランチ管と補強部材の溶接個所を従来の発明に比べて減らすことができ、各ブランチ管を組み立てる際の組付け性も良い。

請求項２記載の発明にあっては、補強部材を各ブランチ管の下流側端部から下流側へ突出した状態に設け、前記各ブランチ管の補強部材と当接する壁部を補強部材と溶接固定したため、両者を固定するための溶接ビードを安定した状態に形成でき、溶接性を良好にして製品の信頼性を向上することができる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体平面図、図２は同右側面図、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４は集合部を除いた本実施例のエキゾーストマニホールドとヘッドフランジの全体正面図、図５は集合部を除いた本実施例のエキゾーストマニホールドの下流側端部を示す斜視図である。

図１、２に示すように、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造では、図外のエンジンに固定されるヘッドフランジ１と、該ヘッドフランジ１を介してエンジンの各気筒に接続される４本のブランチ管２〜５と、円筒状の集合部６と、前記集合部６に接続され、且つ、触媒担体７を内部に収容した触媒コンバータ８を主要な構成としている。

図３〜５に示すように、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａは、１／４円形断面状に加工され、円形状に重ねられた状態で集合部６の上流側端部６ａに収容されている。

また、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａは平板状の補強部材９に固定されている。
具体的には、前記補強部材９は各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａよりも僅かに集合部６側へ突出した状態で介装されており、各ブランチ管２〜５の補強部材９と当接する壁部２ｂ〜５ｂは補強部材９と溶接Ｘ１で固定され、互いに隣り合う壁部２ｃ〜５ｃは溶接Ｘ２で共に固定されている。

そして、前記補強部材９はヘッドフランジ１における各ブランチ管２〜５の接続面Ｓと並行に設置されている。
なお、前記補強部材９の設置角度はヘッドフランジ１における各ブランチ管２〜５の接続面Ｓに対して４５度以内であれば良い（図４参照）。
また、前記集合部６の上流側端部６ａはその全周に亙って各ブランチ管２〜５の外周面と溶接固定され、この際、補強部材９も同時に溶接固定される。

このように構成されたエキゾーストマニホールドの集合部構造にあっては、排気ガスがエンジンの各気筒からブランチ管２〜５を介して集合部６に流入した後、触媒コンバータ８に排出される。
この際、前記排気ガスの熱応力によりヘッドフランジ１は主に長手方向に熱膨張し、その熱応力は各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａを前記長手方向外側へ分離するように作用するが、前述したように、各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａは補強部材９に溶接Ｘ１にて固定されているため、該補強部材９で各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａの熱応力による変形を防止でき、結果、各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａの溶接Ｘ１、Ｘ２に亀裂が発生するのを防止できる。

従って、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造にあっては、ヘッドフランジ１に対してブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａ同士の間に補強部材９を適切に設けることができ、各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａの溶接に亀裂が発生するのを簡単な構造で防止できる。
また、従来の発明に比べて各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａの溶接個所を減らすことができる上、前述したように、補強部材９を下流側端部２ａ〜５ａから触媒コンバータ８側へ突出した状態に設けたため、溶接Ｘの溶接ビードを容易に安定した状態に形成でき、溶接性を良好にして製品の信頼性を向上することができる。

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。
例えば、ブランチ管の数はエンジンの気筒数に合わせて適宜設定できる。
また、本実施例では補強部材９をヘッドフランジ１における各ブランチ管２〜５の接続面Ｓと並行に設置した場合について説明したが、接続面Ｓに対して４５度以内で補強部材９を傾斜した状態に設けると、ヘッドフランジ１の長手方向の熱応力に加え、さらに多方向の熱応力に対して対応可能となる。

本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体平面図である。 本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体側面図である。 図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。 集合部を除いた本実施例のエキゾーストマニホールドとヘッドフランジの全体正面図である。 集合部を除いた本実施例のエキゾーストマニホールドの下流側端部を示す斜視図である。 従来のエキゾーストマニホールドとヘッドフランジの全体正面図である。

符号の説明

Ｓ ヘッドフランジにおける各接続管の接続面
１ ヘッドフランジ
２、３、４、５ ブランチ管
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ 下流側端部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ （補強部材と当接する）壁部
２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ （隣り合う）壁部
６ 集合部
６ａ 上流側端部
７ 触媒担体
８ 触媒コンバータ
９ 補強部材

Claims (2)

1. ヘッドフランジに接続された複数本のブランチ管と、前記各ブランチ管の下流側端部を集合させて収容する集合部を備え、
   前記各ブランチ管の下流側端部同士の間に補強部材を設けて両者を固定したエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記補強部材を集合部の略直径の幅を有する平板状に形成し、
   前記ヘッドフランジにおける各ブランチの接続面に対して前記補強部材を４５度以内の角度に設けて各ブランチ管と溶接固定したことを特徴とするエキゾーストマニホールドの集合部構造。
2. 請求項１記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記補強部材を各ブランチ管の下流側端部から下流側へ突出した状態に設け、
   前記各ブランチ管の補強部材と当接する壁部を補強部材と溶接固定したことを特徴とするエキゾーストマニホールドの集合部構造。

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