JP2007247450A - 排気管集合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気脈動やエンジン振動による異音の発生を防止することのできる排気管集合部構造を提供する。
【解決手段】一端に複数の排気管１２、１４、１６、１８が接合され、内管２２と外管２４を有する二重集合管２０を備えた排気管集合部構造において、内管２２と外管２４との間に形成される空間２７に設けられ、内管２２をその外周面側から支持する支持部材２８と、二重集合管２０の排気管１２、１４、１６、１８が接合された一端の他端において外管２４と接合され、内管２２と外管２４との間に形成される空間２７の開口部２９を塞ぐように形成された出口フランジ３０とを備え、出口フランジ３０は、二重集合管２０の排気管１２、１４、１６、１８が接合された一端に向かう突出部３０ｂを有し、この突出部３０ｂは、内管２２をその内周面側から支持することを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気管集合部構造に関し、特に自動車の排気マニホールド等を集合させる排気管集合部構造に関する。

従来の排気マニホールド集合部構造では、二重集合管の内管と外管との間に吸音断熱部材を設けることによって、排気流や排気圧による異音の発生を防止するようにしていた（例えば、特許文献1参照）。
特開２００４−３４４４号公報（図２、図４）

しかし、従来の排気マニホールド集合部構造では（例えば、特許文献1参照）、内管が外周側からのみ支持されているため、排気脈動やエンジン振動に起因する内管の振動を十分に抑制できず、異音が発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、排気脈動やエンジン振動による異音の発生を防止することのできる排気管集合部構造を提供することを目的とする。

本発明に係る排気管集合部構造は、一端に複数の排気管が接合され、内管と外管を有する二重集合管を備えた排気管集合部構造において、前記内管と前記外管との間に形成される空間に設けられ、前記内管をその外周面側から支持する支持部材と、前記二重集合管の前記排気管が接合された一端の他端において前記外管と接合され、前記内管と前記外管との間に形成される空間の開口部を塞ぐように形成された出口フランジと、を備え、前記出口フランジは、前記二重集合管の前記排気管が接合された一端に向かう突出部を有し、この突出部は、前記内管をその内周面側から支持することを特徴とするものである。

本発明に係る排気管集合部構造は、内管と外管を有する二重集合管を備え、支持部材で内管の外周面側を支持し、出口フランジの突出部で内管の内周面側を支持するため、部品点数を増やすことなく排気脈動やエンジン振動に起因する内管の振動を十分に抑制することができ、内管の振動による異音の発生を防止することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る排気管集合部構造の実施形態について説明する。

(実施形態１．)
図１は、本発明の実施形態１に係る排気管集合部構造の斜視図である。また図２は、図１のＢ−Ｂ断面に沿った断面図であり、図３は、図２の点線部Ｃの部分を拡大した拡大断面図である。

本発明に係る排気管集合部構造は、例えばエンジンのシリンダヘッド側壁１０に接合された４本の排気マニホールド（排気管ブランチ部）１２、１４、１６、１８の下流側の端部と溶接等により接合され、排気マニホールド１２、１４、１６、１８を集合させる二重集合管２０を有する。なお図１では、例として直列４気筒のエンジンから４本の排気マニホールドが出ているものを示しているが、例えばＶ型６気筒エンジンの６本の排気マニホールドを３本ずつ二重集合管に接合するようにしてもよい。

二重集合管２０は、上流側の一端が排気マニホールド１２、１４、１６、１８と接合されており、例えば中心軸Ｐの周りに同心円状に配置された内管２２と外管２４を備えている（図２参照）。図１および図２に示す二重集合管２０では、外管２４を円筒状に形成し、内管２２を断面が円形で下流側が上流側よりも先細になるような円錐筒形に形成しているが、例えば外管２４も下流側が上流側よりも先細になるような円錐筒形に形成してもよい。また、内管２２および外管２４の断面の形状は円形に限定されず、楕円形等の形状にしてもよい。なお本実施形態では、内管２２と外管２４は、二重集合管２０の排気マニホールド１２、１４、１６、１８が接合された一端（以下、先端部という）において溶接部２５により接合されている。

二重集合管２０の内管２２は、例えば耐熱性があり熱膨張係数の大きいオーステナイト系の材料で形成することができ、二重集合管２０の外管２４は、例えばフェライト系の材料で形成することができる。特に内管２２は、９００℃前後の高温の排気に晒されるため、耐熱性がある材料で形成するのが望ましい。

内管２２と外管２４との間の空間２７には、内管２２をその外周面側から支持する支持部材２８が設けられている。本発明では、支持部材２８が外管２４に固定され、内管２２とは固定されずに摺動可能に接触しているものとするが、例えば支持部材２８を内管２２に固定して、外管２４と摺動可能に接触させたり、支持部材２８を外管２４と内管２２の両方に固定するようにしてもよい。支持部材２８は、例えばステンレス鋼線をレース編みにした弾性のあるメッシュ部材からなる。

二重集合管２０の排気マニホールド１２、１４、１６、１８が接合された一端の他端（以下、後端部という）には、内管２２と外管２４との間に形成される空間２７の開口部２９を塞ぐように出口フランジ３０が設けられている。なお本実施形態では、出口フランジ３０に設けられた環状凹部３０ｃに外管２４を差し込んで、溶接部３１によって出口フランジ３０と外管２４を接合するようにしているが、接合の仕方はこれ以外の方法であってもよい。出口フランジ３０は、二重集合管２０の中心軸Ｐにほぼ垂直で、内管２２の排気口に対応する開口部３２を有する平板状の本体部３０ａと、二重集合管２０の先端部に向かう筒状の突出部３０ｂとを有する（図３参照）。なお本実施形態では、出口フランジ３０の本体部３０ａを平板状としているが、その他の形状を用いてもよい。出口フランジ３０の突出部３０ｂは、内管２２をその内周面側から支持しており、内管２２と突出部３０ｂは摺動可能に接触している。言い換えると、突出部３０ｂと内管２２は二重集合管２０の後端部において摺動可能に嵌め合わされた状態となっている。なお、本実施形態では出口フランジ３０の開口部３２の周りの全周に突出部３０ｂが設けられているものとするが、例えば突出部３０ｂを開口部３２の周りの一部に設けるようにしてもよい。

また図３に示すように、出口フランジ３０の本体部３０ａと内管２２の後端部の先端の間には、隙間３４が設けられている。この隙間３４を設けることによって、高温の排気により外管２４に比べて内管２２が大きく熱膨張したときにも本体部３０ａに突き当たらず、内管２２が二重集合管２０の中心軸Ｐに沿った拘束力を受けるのを防止することができ、二重集合管２０の耐久性を向上させることが可能となる。

さらに、出口フランジ３０の突出部３０ｂの先端の内管２２と接触する面にはテーパ状に形成されたテーパ部３６が設けられている。このテーパ部３６は、内管２２と出口フランジ３０の突出部３０ｂを嵌め合わせるのを容易にするために設けられている。支持部材２８はテーパ部３６を除いた部分において、排気流れ方向に突出部３０ｂと常にオーバーラップする位置に設けられている。支持部材２８は、外管２４に固定されているため、オーバーラップする関係は常に保たれる。

本実施形態に係る排気管集合部構造を作製するには、例えば、内管２２と支持部材２８の固定された外管２８を排気マニホールド１２、１４、１６、１８と溶接等により接合し、内管２２に出口フランジ３０の突出部３０ｂを嵌め合わせた後、外管２４と出口フランジ３０の本体部３０ａを溶接等により接合するようにすればよい。

本発明に係る排気管集合部構造は、内管２２と外管２４を有する二重集合管２０を備え、支持部材２８で内管２２の外周面側を支持し、出口フランジ３０の突出部３０ｂで内管２２の内周面側を支持するため、部品点数を増やすことなく排気脈動やエンジン振動に起因する内管２２の振動を十分に抑制することができ、内管２２の振動による異音の発生を防止することが可能となる。また支持部材２８は、排気流れ方向に突出部３０ｂと常にオーバーラップする位置に設けられているため、内管２２に不必要な曲げ力を加えずに効果的に振動を抑制することができる。

また、支持部材２８で内管２２の外周面側を、出口フランジ３０の突出部３０ｂで内管２２の内周面側を摺動可能に支持し、出口フランジ３０の本体部３０ａと内管２２の後端部の先端との間に隙間３４を設けているため、高温の排気により内管２２が外管２４に比べて大きく熱膨張したときにも内管２２が二重集合管２０の中心軸Ｐに沿った拘束力を受けるのを防止することができ、二重集合管２０の耐久性を向上させることが可能となる。特に、従来の排気マニホールド集合部構造では（例えば、特許文献１参照）、内管を先端部と後端部で固定していたため、内管と外管の熱膨張差により内管に歪みが発生し二重集合管の耐久性が低下するという問題点があったが、本発明ではそのような問題点が解決される。

さらに、突出部３０ｂと内管２２が二重集合管２０の後端部において摺動可能に嵌め合わされるため、組み付け時における内管２２の位置バラつきによる影響が低減される。

また、出口フランジ３０の突出部３０ｂの先端の内管２２と接触する面にテーパ部３６が設けられているため、内管２２と出口フランジ３０の突出部３０ｂを嵌め合わせるのが容易となり、排気管集合部構造の作製時間を短縮することが可能となる。

（実施形態２．）
図４は、本発明の実施形態２に係る排気管集合部構造の拡大断面図である。なお図４は、図３に対応する部分の拡大断面図であり、その他の部分については実施形態１に係る排気管集合部構造と同様である。

図４に示すように実施形態２に係る排気管集合部構造は、内管２２の先端部側が後端部側に比べて若干細くなっており、この部分の内径が突出部３０ｂの内径とほぼ同じになるように設定されている。また内管２２は後端部において、実施形態１に係る排気管集合部構造と同様に突出部３０ｂと摺動可能に嵌め合わされている。このため、排気ガスが突出部３０ｂ等から受ける抵抗を低減することが可能となる。

また、突出部３０ｂの先端と内管２２の先端部側の内径の細くなった部分の間には、出口フランジ３０の本体部３０ａと内管２２の後端部の先端の間に設けられた隙間３４に対応する隙間３７が設けられている。これにより、突出部３０ｂと内管２２が互いに摺動するときに干渉しあうことがなく、スムーズな摺動が可能となる。なお、その他の効果については実施形態１に係る排気管集合部構造と同様である。

なお本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなし得る様々な変更、改良が含まれることは言うまでもない。例えば、二重集合管２０に接合される排気マニホールドの本数、出口フランジ３０の形状等は上述の通り、適宜変更することが可能である。

本発明の実施形態１に係る排気管集合部構造の斜視図である。 図１の排気管集合部構造のＢ−Ｂ断面に沿った断面図である。 図２の排気管集合部構造の点線部Ｃの部分を拡大した拡大断面図である。 本発明の実施形態２に係る排気管集合部構造の拡大断面図である。

符号の説明

１０ シリンダヘッド側壁
１２、１４、１６、１８ 排気マニホールド（排気管）
２０ 二重集合管
２２ 内管
２４ 外管
２５、３１ 溶接部
２７ （内管と外管との間の）空間
２８ 支持部材
３０ 出口フランジ
３０ａ 本体部
３０ｂ 突出部
３０ｃ 環状凹部
３２ （出口フランジの）開口部
３４ 隙間
３６ テーパ部
３７ 隙間

Claims (7)

1. 先端に複数の排気管が接合され、内管と外管を有する二重集合管を備えた排気管集合部構造において、
   前記内管と前記外管との間に形成される空間に設けられ、前記内管をその外周面側から支持する支持部材と、
   前記二重集合管の後端において前記外管と接合され、前記内管と前記外管との間に形成される空間の開口部を塞ぐように形成された出口フランジと、を備え、
   前記出口フランジは、前記二重集合管の先端に向かう突出部を有し、この突出部は、前記内管をその内周面側から支持することを特徴とする排気管集合部構造。
2. 前記突出部は、前記内管を摺動可能に支持することを特徴とする請求項１に記載の排気管集合部構造。
3. 前記突出部と前記内管は、前記二重集合管の後端において嵌め合わせられることを特徴とする請求項２に記載の排気管集合部構造。
4. 前記出口フランジは、前記突出部を除く本体部を有し、この本体部と前記内管は、前記二重集合管の後端において隙間を有することを特徴とする請求項２または３に記載の排気管集合部構造。
5. 前記突出部の先端の前記内管と接触する面がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の排気管集合部構造。
6. 前記支持部材は、前記外管に固定され、前記内管とは摺動可能に接触していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の排気管集合部構造。
7. 前記内管と前記外管は、前記先端において接合されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の排気管集合部構造。

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