JP2007107447A

JP2007107447A - エキゾーストマニホールドの締結構造

Info

Publication number: JP2007107447A
Application number: JP2005298545A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Ban; 邦和伴
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】排気管をヘッドフランジに対して精度良く位置決めした状態で配置することができると同時に、排気管及びヘッドフランジが熱膨張した際に各排気管の下流側端部同士を溶接で固定している部位に亀裂・破損が生じるのを防止できるエキゾーストマニホールドの締結構造の提供。
【解決手段】排気管２〜５の各上流側端部２ａ〜５ａがエンジンのヘッドフランジ７のそれぞれ対応する筒状部７ａ〜７ｄに接続され、且つ、各下流側端部２ｂ〜５ｂが集合部６に集められた状態で互いに溶接Ｘ１〜Ｘ５で固定されたエキゾーストマニホールドの締結構造において、排気管2,5の上流側端部2a,5aをヘッドフランジ７の筒状部7a,7dに該ヘッドフランジ７の長手方向へスライド可能に固定し、排気管3,4の上流側端部7b,7cをヘッドフランジ７の筒状部7b,7cに溶接Ｘ６で固定した。
【選択図】図２

Description

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。

従来、複数本の排気管の各上流側端部がエンジンのヘッドフランジのそれぞれ対応する接続部に接続され、且つ、各下流側端部が集合部に集められた状態で互いに溶接で固定された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１〜４参照）。
特開平４−４４８１２号公報特開平９−２８００４２号公報特開平９−１７７５４９号公報特開平１０−１１０６１８号公報

しかしながら、特許文献１〜４に記載のエキゾーストマニホールドの締結構造にあっては、全ての排気管をヘッドフランジの接続部に溶接で固定しているため、排気管の熱膨張・収縮に伴う熱応力が各排気管の下流側端部同士を溶接で固定している部位に集中し、亀裂・破損が生じるという問題点があった。

加えて、ヘッドフランジは主に長手方向に熱膨張・収縮することもあり、前述した熱応力は、特にヘッドフランジの最外端に配置され、且つ、全長が最も長い排気管を該ヘッドフランジの長手方向へ広げるように作用する。

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、排気管をヘッドフランジに対して精度良く位置決めした状態で配置することができると同時に、排気管及びヘッドフランジの熱膨張・収縮に伴う熱応力によって各排気管の下流側端部同士を溶接で固定している部位に亀裂・破損が生じるのを防止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。

本発明の請求項１記載の発明では、複数本の排気管の各上流側端部がエンジンのヘッドフランジのそれぞれ対応する接続部に接続され、且つ、各下流側端部が集合部に集められた状態で互いに溶接で固定されたエキゾーストマニホールドの締結構造において、前記複数本の排気管のうち、少なくとも全長が最も長い排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に該ヘッドフランジの長手方向へスライド可能に固定し、その他の排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に溶接で固定したことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、複数本の排気管の各上流側端部がエンジンのヘッドフランジのそれぞれ対応する接続部に接続され、且つ、各下流側端部が集合部に集められた状態で互いに溶接で固定されたエキゾーストマニホールドの締結構造において、前記複数本の排気管のうち、少なくとも全長が最も長い排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に該ヘッドフランジの長手方向へスライド可能に固定し、その他の排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に溶接で固定したため、排気管をヘッドフランジに対して精度良く位置決めした状態で配置することができると同時に、排気管及びヘッドフランジの熱膨張・収縮に伴う熱応力によって各排気管の下流側端部同士を溶接で固定している部位に亀裂・破損が生じるのを防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１では１つのヘッドフランジに４本の排気管が接続される所謂４気筒エンジンの場合について説明する。
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正面図、図２は同平面図（一部断面図）、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４は本実施例１のエキゾーストマニホールドとエンジンのシリンダヘッドとの組み付けを説明する断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２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１は、４本の排気管２〜５と、集合部６と、ヘッドフランジ７が備えられている。

排気管2,5の全長は略等しく、さらに、排気管3,4の全長は略等しく形成されており、これによって、排気管2,5の全長は排気管3,4に比べて長く形成されている。

図３に示すように、排気管２〜５の下流側端部２ｂ〜５ｂは１／４円形断面に加工されて全体が円形となるように集められた状態で筒状の集合部６の上流側端部に収容されている。
また、排気管２〜５の下流側端部２ｂ〜５ｂはその下端において十字状に形成された溶接Ｘ１〜Ｘ４により互いに固定されると共に、その一部外周が集合部６の上流側端部の全周に亘って溶接Ｘ５（図１、２参照）により固定されている。
また、集合部６の下流側端部には、図示を省略する下流側の接続管に接続するためのフランジ８が装着されている。

ヘッドフランジ７は、その外周縁部が立ち上げられて皿状に形成される他、各排気管２〜５の上流側端部２ａ〜５ａにそれぞれ対応する位置に円筒状に突出した筒状部７ａ〜７ｄ（接続部に相当）が形成されている。
さらに、ヘッドフランジ７には、エンジンのシリンダヘッド１１との締結に用いられるボルト穴Ｂが複数形成されている。

そして、図２に示すように、排気管2,5の上流側端部2a,5aは、筒状部7a,7dを貫通した状態で拡径された拡径部１０が形成され、一方、排気管3,4の上流側端部3a,4aには筒状部7b,7cに挿入された状態でその一部外周が該筒状部7b,7cに溶接Ｘ６で固定されている。
さらに、排気管2,5と筒状部7a,7dの間に所定の隙間が形成されている。

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１は、図４に示すように、ヘッドフランジ７とエンジンのシリンダヘッド１１との間にガスケットシール部材Ｓを配置した状態として、ヘッドフランジ７の各ボルト孔Ｂからエンジンのシリンダヘッド１１に形成された螺子孔（図示せず）にボルト（図示せず）が挿入されて螺合されることにより、各排気管２〜５の上流側端部２ａ〜５ａがそれぞれ対応するエンジンのシリンダヘッド１１の各ポート１１ａ〜１１ｄに連通した状態で配置される。
この際、排気管3,4の上流側端部3a,4aは筒状部7b,7cに溶接Ｘ６で固定されているため、排気管２〜５とヘッドフランジ７を精度良く位置決めした状態でエンジンのシリンダヘッド９に取り付け配置できる。

そして、集合部６の下流側端部には、フランジ８を介して図示を省略する下流側の接続管に接続されることにより、排気ガスがエンジンの各ポート１１ａ〜１１ｄから排気管２〜５に流入した後、集合部６を介して下流側の接続管へ排出される。

ここで、従来の発明にあっては、排気管の熱膨張・収縮に伴う熱応力によって排気管の下流側端部同士を固定している溶接部位に亀裂・破損が発生する虞があるという問題点があった。
また、このような問題は各排気管の全長が等しい等長エキゾーストマニホールドでは発生しにくく、各排気管の全長が異なることに起因すると考えられる。
加えて、ヘッドフランジは主に長手方向に熱膨張・収縮することもあり、前述した熱応力は、特にヘッドフランジの最外端に配置され、且つ、全長が最も長い排気管を該ヘッドフランジの長手方向へ広げるように作用する。
従って、本実施例１のエキゾーストマニホールド１の場合には、排気管2,5がヘッドフランジ７の最外端に配置され、且つ、排気管3,4に比べて長く形成されているため、熱膨張・収縮する量が大きく、溶接X1,X2（図３参照）と溶接Ｘ５（図１、２参照）に亀裂・破損が生じる虞がある。

しかしながら、本実施例１のエキゾーストマニホールド１では、前述したように、排気管2,5の上流側端部2a,5aと筒状部7a,7dが溶接で固定されず、両者の間に所定の隙間が設けられているため、排気管2,5は熱膨張・収縮した際に該ヘッドフランジ７の長手方向へスライド移動して熱膨張・収縮を許容でき、これによって、溶接X1,X2,X5に亀裂・破損が生じるのを防止できる。

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、排気管２〜５の各上流側端部２ａ〜５ａがエンジンのヘッドフランジ７のそれぞれ対応する筒状部７ａ〜７ｄに接続され、且つ、各下流側端部２ｂ〜５ｂが集合部６に集められた状態で互いに溶接Ｘ１〜Ｘ５で固定されたエキゾーストマニホールドの締結構造において、排気管2,5の上流側端部2a,5aをヘッドフランジ７の筒状部7a,7dに該ヘッドフランジ７の長手方向へスライド可能に固定し、排気管3,4の上流側端部7b,7cをヘッドフランジ７の筒状部7b,7cに溶接Ｘ６で固定したため、排気管２〜５をヘッドフランジ７に対して精度良く位置決めした状態でシリンダヘッド１１に対して取り付け配置することができると同時に、排気管２〜５及びヘッドフランジの熱膨張・収縮に伴う熱応力によって各排気管２〜５の下流側端部２ｂ〜５ｂ同士を溶接で固定している部位（溶接X1,X2,X5）に亀裂・破損が生じるのを防止できる。
また、全ての排気管２〜５をヘッドフランジ７に対して溶接する場合に比べて溶接作業に掛かる時間を短縮できる。

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、接続部（筒状部７ａ〜７ｄ）の形状については適宜設定できる。
また、本実施例１では４気筒エンジンの場合について説明したが、エンジンの気筒数に応じて排気管の本数は適宜設定できる。

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正面図である。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平面図（一部断面図）である。図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。本実施例１のエキゾーストマニホールドとエンジンのシリンダヘッドとの組み付けを説明する断面図である。

符号の説明

Ｂボルト孔
Ｓガスケットシール部材
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６溶接
１エキゾーストマニホールド
２、３、４、５排気管
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ（排気管の）上流側端部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ（排気管の）下流側端部
６集合部
７ヘッドフランジ
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ筒状部（接続部）
８フランジ
１０拡径部
１１シリンダヘッド
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄポート

Claims

複数本の排気管の各上流側端部がエンジンのヘッドフランジのそれぞれ対応する接続部に接続され、且つ、各下流側端部が集合部に集められた状態で互いに溶接で固定されたエキゾーストマニホールドの締結構造において、
前記複数本の排気管のうち、少なくとも全長が最も長い排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に該ヘッドフランジの長手方向へスライド可能に固定し、その他の排気管の上流側端部をヘッドフランジの接続部に溶接で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締結構造。