JP2007177690A - 排気マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】過給機支持構造の部品点数の増加及び組立工数の増加を伴うことなく、排気マニホールドにおける過給機支持構造の剛性及び支持強度を上昇させて該排気マニホールドの応力レベルを低減するとともに、過給機の上下方向振動に伴う振動応力を低減する。
【解決手段】シリンダヘッドの各排気ポートに連通される分岐部と、該分岐部が集合する集合部と、該集合部に結合されるとともに過給機が取り付けられる排気部とを備えた排気マニホールドにおいて、前記排気部に形成された過給機側フランジ部と前記過給機と対向する前記分岐部のシリンダヘッドに当接されるシリンダヘッド側フランジ部とを連接する補強部を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機を備えた車両用エンジン等に適用され、エンジンのシリンダヘッドの各排気ポートの排気出口と過給機の排気入口とを接続する排気通路が形成された排気マニホールドに関する。

過給機を備えた車両用エンジンにおいては、エンジン側の排気マニホールドに過給機を支持するようにした過給機の支持構造が多く用いられている。図３〜４はかかる排気マニホールドによる過給機の支持構造の従来の一例を示し、図３の（Ａ）は排気マニホールドと過給機との連結部を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ矢視図、図４の（Ａ）は排気マニホールドの正面図（過給機側フランジから視た図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）におけＹ矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＸ矢視図である。

図３〜４において、１は排気マニホールド、２は該排気マニホールド１に支持された過給機、３は該排気マニホールド１が固定されるシリンダヘッドである。この例では４シリンダのエンジンを示している。
前記排気マニホールド１は、４個（４シリンダ）のシリンダヘッド側フランジ１１をそなえて前記シリンダヘッド３の各排気ポート（図示省略）に連通される４個（４シリンダ）の分岐部１１０と、該４個（４シリンダ）の分岐部１１０が集合し内部に排気通路が形成された集合部１２と、過給機２が取り付けられる過給機側フランジ１３をそなえて該集合部１２に結合される排気部１３０とによって構成されている。

１７は前記シリンダヘッド側フランジ１１に穿孔されたボルト穴で、図３（Ｂ）のように前記排気マニホールド１は該ボルト穴１７に挿通されるシリンダヘッド３側のボルトに複数のナット５によって前記シリンダヘッド３に固定されている。
前記過給機側フランジ１３には３個のボルト穴１６が設けられ、該ボルト穴１６に図示しないスタッドボルトがねじ込まれる。そして、前記スタッドボルトに過給機２のフランジ２１が取り付けられ、ナット４によって固定されている。
図３において、６は根本部を前記シリンダヘッド側に支持された補助ブラケットで、該補助ブラケット６の端部を過給機２のボス２２にボルト７によって固定することにより、該補助ブラケット６によって過給機２を補助的に支持している。
１４はＥＧＲガスの出口フランジである。

また、特許文献１（特開２００１−２０７８４１号公報）には、シリンダヘッド側フランジから排気口側に向けて平行な複数の補強リブを設けて、高温時の反り上がりや浮き上がりを防止した排気マニホールドが開示されている。
特開２００１−２０７８４１号公報

車両用エンジンの過給機は、近年、排気バイパス機構に加えて可変ノズル機構を装備するものが多くなってきており、これに伴って過給機重量も増加する。然るに、図３〜４に示される従来の過給機は、排気マニホールド１側に設けられた排気部１３０の過給機側フランジ１３に過給機２を固定することによって、該過給機２を排気マニホールド１に支持する構造となっているため、過給機２の重量による静的荷重及び過給機２の上下振動による振動荷重を排気部１３０の壁の剛性で支持することとなる。

このため、かかる従来技術にあっては、前記排気部１３０の壁の剛性のみでは過給機２の静的荷重及び振動荷重を支承するのが困難で、前記排気部１３０の、特に過給機側フランジ１３の付け根部に応力集中が付加されて過大な応力が発生し、該排気部１３０が前記応力集中部を起点として破損を起こす恐れがある。
かかる問題に対処するため、図３のように、シリンダヘッド側フランジ１１過給機２のボス２２との間に補助ブラケット６を架設して、該補助ブラケット６によって過給機２の支持剛性を上昇しているが、この場合は補助ブラケット６を別個に製作して排気マニホールド１及び過給機２に組み付ける必要があり、過給機支持構造の部品点数が増加するとともに、組立工数が増加する。
等の問題を有している。

また、特許文献１の技術は、排気マニホールドのシリンダヘッド側フランジから排気口側に向けて平行な複数の補強リブを設けて、高温時の反り上がりや浮き上がりを防止しているもので、過給機のような重量物を排気マニホールドで支持する支持構造を対象としていない。

従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、過給機支持構造の部品点数の増加及び組立工数の増加を伴うことなく、排気マニホールドにおける過給機支持構造の剛性及び支持強度を上昇させて該排気マニホールドの応力レベルを低減するとともに、過給機の上下方向振動に伴う振動応力を低減することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダヘッドの各排気ポートに連通される分岐部と、該分岐部が集合する集合部と、該集合部に結合されるとともに過給機が取り付けられる排気部とを備えた排気マニホールドにおいて、前記排気部に形成された過給機側フランジ部と前記過給機と対向する前記分岐部のシリンダヘッドに当接されるシリンダヘッド側フランジ部とを連接する補強部を備えたことを特徴とする（請求項１）。

かかる発明によれば、過給機が取り付けられて該過給機の重量を支持する過給機側フランジ部を、高剛性をそなえたシリンダヘッド側フランジ部に連接する補強部を備えたので、
排気マニホールドの過給機側フランジ部の剛性が上昇し、特に、従来十分な強度が得られ難かった過給機側フランジ部付け根の剛性及び強度を上昇することが可能となる。
かかる過給機側フランジ部の剛性及び強度の上昇によって、排気マニホールド全体の剛性及び強度がバランス良く上昇して、該排気マニホールドの応力レベルを低減できるとともに、過給機の上下方向振動及びこれに伴う排気マニホールドの振動応力を低減できる。
また、従来技術のような、過給機の支持剛性を大きくするための支持ブラケットのような格別な補助支持部材を設けることなく、過給機側フランジ部の高剛性及び高強度を保持でき過給機支持構造の部品点数及び組立工数を低減できる。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記補強部は、前記過給機側フランジ部に過給機を締結するボルト孔のボス部から前記シリンダヘッド側フランジ部まで連接される（請求項２）。
このように構成すれば、過給機の重量を支持する過給機側フランジ部のうち、特に応力集中の大きい過給機締結用ボルト孔のボス部を、前記補強部によって高剛性のシリンダヘッド側フランジ部に連接することにより、過給機側フランジ部の剛性及び強度の上昇効果がさらに大きくなる。

（２）前記補強部は、少なくとも前記集合部の外周面から前記シリンダヘッド側フランジ部の周縁部までの高さを有する（請求項３）。
このように構成すれば、前記補強部を少なくとも排気マニホールドの集合部の外周面から前記シリンダヘッド側フランジ部の周縁部までの高さを有するように形成したので、剛性の高いシリンダヘッドの支持部であるシリンダヘッド側フランジ部の剛性を、高応力が発生する過給機側フランジ部まで最大限に伝達できる。
（３）前記補強部は、リブ形状に形成される（請求項４）。
このように構成すれば、補強部がリブ形状に形成されているので、重量の増加を最小限に抑えつつ、過給機の重量及び上下振動に対する剛性を高く保持することができる。

本発明によれば、過給機の重量を支持する過給機側フランジ部を、高剛性をそなえたシリンダヘッド側フランジ部に連接する補強部を備えたので、排気マニホールドの過給機側フランジ部の剛性が上昇し、特に過給機側フランジ部付け根の剛性及び強度を上昇することが可能となる。かかる過給機側フランジ部の剛性及び強度の上昇によって、排気マニホールド全体の剛性及び強度がバランス良く上昇して、該排気マニホールドの応力レベルを低減できるとともに、過給機の上下方向振動及びこれに伴う排気マニホールドの振動応力を低減できる。
また、過給機の支持剛性を大きくするための支持ブラケットのような格別な補助支持部材を設けることなく、過給機側フランジ部の高剛性及び高強度を保持でき、過給機支持構造の部品点数及び組立工数を低減できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１（Ａ）は本発明の実施例に係る車両用エンジンの排気マニホールドと過給機との連結部を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＷ矢視図である。図２は前記実施例における排気マニホールドを示し、（Ａ）は正面図（過給機側フランジから視た図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）におけＢ矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＣ矢視図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１〜２において、１はエンジン（この例では４シリンダのエンジンを示している）の排気マニホールド、２は該排気マニホールド１に後述する手段で支持された過給機、３は該排気マニホールド１が固定されるシリンダヘッドである。

前記排気マニホールド１は、４個（４シリンダ）のシリンダヘッド側フランジ１１をそなえて前記シリンダヘッド３の各排気ポート（図示省略）に連通される４個（４シリンダ）の分岐部１１０と、該４個（４シリンダ）の分岐部１１０が集合し内部に排気通路１７（図２の（Ｅ）参照）が形成された集合部１２と、前記過給機２が取り付けられる過給機側フランジ１３をそなえて、該集合部１２に結合される排気部１３０とによって、鋳鉄、アルミニウム鋳物等により一体形成されている。

１７は前記シリンダヘッド側フランジ１１に穿孔されたボルト孔で、図１（Ｂ）のように前記排気マニホールド１は、該ボルト孔１７に挿通されるシリンダヘッド３側のスタッドボルトと複数のナット５によって前記シリンダヘッド側フランジ１１を前記シリンダヘッド３に締め付けることにより、該シリンダヘッド３に固定されている。
前記過給機側フランジ１３には５個のボルト用のネジ孔１６が設けられ、図１（Ａ）のようにスタッドボルト８がねじ込まれている。
前記過給機２は、該過給機２の取付フランジ２１のボルト孔（図示省略）に前記スタッドボルト８を挿通し該スタッドボルト８にナット４を締め付けることにより前記排気マニホールド１に固定されている。１４はＥＧＲガスの出口フランジである。

１５，１５は補強部を構成する補強リブで、前記排気部１３０の過給機側フランジ１３と、前記過給機２と対向する前記分岐部１１０のシリンダヘッド側フランジ１１とを連接
して形成されている。
該補強リブ１５，１５は、前記過給機側フランジ１３に過給機２を締着するボルト４用のネジ孔１６のボス部から前記シリンダヘッド側フランジ１１部まで連接されている。
このように構成すれば、過給機２の重量を支持する過給機側フランジ１３のうち、特に応力集中の大きい過給機締結用該スタッドボルト８のネジ孔１６のボス部を、前記補強リブ１５によって高剛性のシリンダヘッド側フランジ１１に連接することにより、過給機側フランジ１３の剛性及び強度の上昇効果がさらに大きくなる。

また、前記補強リブ１５は、図２（Ａ）あるいは（Ｄ），（Ｅ）のように、少なくとも前記集合部１２の外周面から前記シリンダヘッド側フランジ１１部の周縁部１１ａまでの高さを有するように形成される。
このように構成すれば、少なくとも前記補強リブ１５を排気マニホールド１の集合部１２の外周面から前記シリンダヘッド側フランジ１１の周縁部１１ａまでの高さを有するように形成したので、剛性の高いシリンダヘッド３への支持部であるシリンダヘッド側フランジ１１の剛性を、高応力が発生する過給機側フランジ１３まで最大限に伝達できる。
また、前記のように重量増加の少ないリブ形状の補強リブ１５であるので、重量を増加することなく過給機の重量及び上下振動に対する剛性を高く保持することができる。

かかる実施例によれば、過給機２が取り付けられて該過給機２の重量を支持する排気部１３０の過給機側フランジ１３を、高剛性をそなえたシリンダヘッド側フランジ１１に連接する補強リブ１５を備えたので、排気マニホールド１の過給機側フランジ１３の剛性が上昇し、特に、従来十分な強度が得られ難かった過給機側フランジ１３付け根の剛性及び強度を上昇することが可能となる。
かかる過給機側フランジ１３の剛性及び強度の上昇によって、排気マニホールド１全体の剛性及び強度がバランス良く上昇して、該排気マニホールド１の応力レベルを低減できるとともに、過給機２の上下方向振動及びこれに伴う排気マニホールドの振動応力を低減できる。

また、従来技術のような、過給機２の支持剛性を大きくするための支持ブラケット６（図３参照）のような格別な補助支持部材を設けることなく、過給機側フランジ１３の高剛性及び高強度を保持できて、過給機支持構造の部品点数を低減できるとともに過給機支持構造の組立工数を低減できる。

本発明によれば、過給機支持構造の部品点数の増加及び組立工数の増加を伴うことなく、排気マニホールドにおける過給機支持構造の剛性及び支持強度を上昇させて該排気マニホールドの応力レベルを低減するとともに、過給機の上下方向振動に伴う振動応力を低減した排気マニホールドを提供できる。

本発明の実施例を示し、（Ａ）は車両用エンジンの排気マニホールドと過給機との連結部を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＷ矢視図である。 前記実施例における排気マニホールドを示し、（Ａ）は正面図（過給機側フランジから視た図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）におけＢ矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＣ矢視図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 （Ａ）は従来技術に係る車両用エンジンの排気マニホールドと過給機との連結部を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ矢視図である。 前記従来技術に係る排気マニホールドを示し、（Ａ）は正面図（過給機側フランジから視た図）、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）におけＹ矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＸ矢視図である。

符号の説明

１ 排気マニホールド
２ 過給機
３ シリンダヘッド
４ ナット
５ ナット
１１ シリンダヘッド側フランジ
１２ 集合部
１３ 過給機側フランジ
１５ 補強リブ
１６ ネジ孔
１１０ 分岐部
１３０ 排気部

Claims (4)

1. シリンダヘッドの各排気ポートに連通される分岐部と、該分岐部が集合する集合部と、該集合部に結合されるとともに過給機が取り付けられる排気部とを備えた排気マニホールドにおいて、前記排気部に形成された過給機側フランジ部と前記過給機と対向する前記分岐部のシリンダヘッドに当接されるシリンダヘッド側フランジ部とを連接する補強部を備えたことを特徴とする排気マニホールド。
2. 前記補強部は、前記過給機側フランジ部に過給機を締結するボルト孔のボス部から前記シリンダヘッド側フランジ部まで連接されたことを特徴とする請求項１記載の排気マニホールド。
3. 前記補強部は、少なくとも前記集合部の外周面から前記シリンダヘッド側フランジ部の周縁部までの高さを有することを特徴とする請求項１記載の排気マニホールド。
4. 前記補強部は、リブ形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の排気マニホールド。

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