JP2008157064A

JP2008157064A - エキゾーストマニホールド

Info

Publication number: JP2008157064A
Application number: JP2006344643A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Ban; 邦和伴
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の溶接を短時間で良好にでき、ひいては製品性能と信頼性を向上できるエキゾーストマニホールドの提供。
【解決手段】複数本のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aがアダプタ部材７を介して集合部６ａに接続されたエキゾーストマニホールドであって、アダプタ部材７をリング状に形成すると共に、その内周面の排気ガス下流側に溝７ａを形成し、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aをアダプタ部材７の内側にそれぞれ挿入し、且つ、少なくとも溝７ａの最下部７ｃよりも排気ガス下流側へ突出させた状態として、該溝７ａと各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外周に沿って円形状の溶接線Ｘ１を形成することにより、これら両者を固定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、エキゾーストマニホールドに関する。

従来、複数本のブランチ管の排気ガス下流側端部がアダプタ部材を介して集合部に接続されたエキゾーストマニホールドの技術が公知になっている（特許文献１参照）。
ＥＰ−Ｂ１−１１９９４５０号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、各ブランチ管の排気ガス下流側端部の外周とアダプタ部材の内周に沿って円形状に溶接線を形成してこれら両者を固定した場合、溶接線が各ブランチ管の内側にはみ出して排気抵抗が増大する虞があるため、少ない溶接材で時間を掛けて溶接しなければならず、溶接性が悪いという問題点があった。

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、各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の溶接を短時間で良好にでき、製品性能と製品信頼性を向上できるエキゾーストマニホールド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、複数本のブランチ管の排気ガス下流側端部がアダプタ部材を介して集合部に接続されたエキゾーストマニホールドであって、前記アダプタ部材を略リング状に形成すると共に、その内周面の排気ガス下流側に溝を形成し、前記各ブランチ管の排気ガス下流側端部をアダプタ部材にそれぞれ挿入し、且つ、少なくとも溝の最下部よりも排気ガス下流側へ突出させた状態として、該溝と各ブランチ管の排気ガス下流側端部の外周に沿って円形状の溶接線を形成することにより、これら両者を固定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、複数本のブランチ管の排気ガス下流側端部がアダプタ部材を介して集合部に接続されたエキゾーストマニホールドであって、前記アダプタ部材を略リング状に形成すると共に、その内周面の排気ガス下流側に溝を形成し、前記各ブランチ管の排気ガス下流側端部をアダプタ部材にそれぞれ挿入し、且つ、少なくとも溝の最下部よりも排気ガス下流側へ突出させた状態として、該溝と各ブランチ管の排気ガス下流側端部の外周に沿って円形状の溶接線を形成することにより、これら両者を固定したため、各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の溶接を短時間で良好にでき、ひいては製品性能と製品信頼性を向上できる。

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。
図１は本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドを説明する全体図、図２は本実施例１の集合部、アダプタ部材、各ブランチ管の固定構造を説明する側断面図、図３は本実施例１の各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の分解斜視図、図４は本実施例１のアダプタ部材の側断面図である。

図５は本実施例１の各ブランチ管の排気ガス下流側端部の製造を説明する図、図６は本実施例１のアダプタ部材と各ブランチ管の固定を説明する図、図７は図６の矢視Ａ１による溶接線Ｘ１を説明する図（一部省略）、図８は図７のＳ８−Ｓ８線における断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のエキゾーストマニホールドでは、ヘッドフランジ１に接続された４本のブランチ管２〜５のうちの隣り合うブランチ管2,3とブランチ管4,5が排気ガス下流側へ行くにつれて集合部6a,6bでそれぞれ１本に集合された後、さらに集合部6a,6bに接続された接続管6c,6dが集合部６ｅで１本に集合される所謂４−２−１のレイアウトが採用され、全ての構成部材が金属製となっている。

なお、ブランチ管2,3と集合部６ａの固定構造と、ブランチ管4,5と集合部６ｂの固定構造は同様であるため、以下、ブランチ管2,3と集合部６ａの固定構造について詳述する。

図２に示すように、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aは、アダプタ部材７を介して略円筒状の集合部６ａに収容された状態で接続されている。

図３、４に示すように、アダプタ部材７は挿入孔Ｏ１を有するリング状に形成される他、その内周面には排気ガス下流側端面から中心へ向かって傾斜した溝７ａが形成されている。
なお、溝７ａの高さＨ１、幅Ｗ１、角度αの寸法については適宜設定できる。
一方、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aは、半円形断面に形成される他、隔壁８を有して互いに繋がった状態で一体的に形成されている。

集合部６ａは略筒状に形成される他、その排気ガス上流側端部は、アダプタ部材７を挿入可能な内径に形成される一方、その排気ガス下流側端部は接続管６ｃを挿入可能な内径に形成されている。

このように構成された各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3a、アダプタ部材７、集合部６ａを固定する際には、先ず、これら三者をそれぞれ製造する。
各ブランチ管2,3を製造するには、先ず、図５（ａ）に示すように、所定長さの金属製管材の中途部をプレス加工または液圧成型加工して製造すべき半円形断面とした予成形管９を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、予成形管９の中途部に軸直方向へ所定の深さまで切欠した切欠部９ａを形成した後、切欠部９ａを拡開させる方向（図中矢印方向）へ屈折して重ねることにより、図３に示すように、隔壁８を有して互いに繋がった状態で一体的に形成されたブランチ管2,3を得る。

アダプタ部材７を製造するには、所定長さの円柱状の金属製素材の中心部を切削加工してリング状に形成した後、その排気ガス下流側端面を切削加工して溝７ａを形成することにより、所望のアダプタ部材７を得る。なお、切削に代えて鍛造や、押し出し等の加工法で製造した後、切断しても良い。

集合部６ａを製造する際には、所定長さの円筒状の金属製素材をバルジ加工またはバーリング加工により排気ガス上流側端部及び排気ガス下流側端部を所望の内径に形成することにより、所望の集合部６ａを得る。

次に、図３、６に示すように、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aをアダプタ部材７の挿入孔Ｏ１に挿入して、アダプタ部材７の排気ガス下流側端部と同一高さに配置した後、図７に示すように、アダプタ部材７の溝７ａと各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外周に沿って円形状の溶接線Ｘ１（図７中一点鎖線で図示）を形成することにより、これら両者を固定する。

この際、図８に示すように、溶接線Ｘ１の殆どは溝７ａの傾斜面７ｂと各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外側で溶着し、これによって、溶接線Ｘ１が各ブランチ管2,3の内側へはみ出すことなく短時間で良好に溶接を行うことができ、溶接性を向上できる。

なお、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aは少なくとも溝７ａの最下部７ｃ（図４参照）よりも排気ガス下流側へ突出させた状態とすれば良い。
また、溶接線Ｘ１は必ずしも各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3a（アダプタ部材７の排気ガス下流側端部でもある）から排気ガス下流側へ膨出させる必要はない。

ここで、従来の発明にあっては、各ブランチ管の排気ガス下流側端部の外周とアダプタ部材の内周に沿って円形状に溶接線を形成してこれら両者を固定した場合、溶接線が各ブランチ管の内側にはみ出して排気抵抗が増大する虞があるため、少ない溶接材で時間を掛けて溶接しなければならず、溶接性が悪いという問題点があった。

これに対し、本実施例１では、前述したように、アダプタ部材７の溝７ａと各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外周に沿って円形状の溶接線Ｘ１を形成することにより、これら両者を固定したため、溶接線Ｘ１が各ブランチ管2,3の内側にはみ出して排気抵抗が増大する虞がなく、溶接作業を短時間で良好にできる上、製品性能を向上できる。

また、溶接線Ｘ１の大半は溝７ａの傾斜面と各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外側で溶着するため、溶接線Ｘ１における各ブランチ管2,3とアダプタ部材７の接触面積を増やして堅固な固定が可能となり、製品信頼性を向上できる。

最後に、図２に示すように、アダプタ部材７を集合部６ａの排気ガス上流端部の内側に所定の位置まで挿入した後、その排気ガス上流側端部を集合部６ａに全周に亘って溶接して溶接線Ｘ２を形成することにより、これら両者を固定する。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本発明のエキゾーストマニホールドにおいては、複数本のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aがアダプタ部材７を介して集合部６ａに接続されたエキゾーストマニホールドであって、アダプタ部材７をリング状に形成すると共に、その内周面の排気ガス下流側に溝７ａを形成し、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aをアダプタ部材７の内側にそれぞれ挿入し、且つ、少なくとも溝７ａの最下部７ｃよりも排気ガス下流側へ突出させた状態として、該溝７ａと各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aの外周に沿って円形状の溶接線Ｘ１を形成することにより、これら両者を固定したため、各ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aとアダプタ部材７の溶接性を良好にでき、ひいては製品性能と製品信頼性を向上できる。

また、互いに隣接する２本のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aを、１本の予成形管９に切欠部９ａを形成して屈折して重ねることにより隔壁８を残した状態で一体的に形成したため、各ブランチ管2,3を個々に形成した場合に比べて各ブランチ管2,3の壁部同士の溶接作業を不要とすることができ、溶接作業の短縮化を実現できる。

以下、実施例２を説明する。
図９は本発明の実施例２のエキゾーストマニホールドを説明する全体図、図１０は本実施例２の集合部、アダプタ部材、各ブランチ管の固定構造を説明する側断面図である。

図１１は本実施例２の各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の分解斜視図、図１２は本実施例２のアダプタ部材と各ブランチ管の固定を説明する図、図１３は図１２の矢視Ｂ１による溶接線を説明する図（一部省略）、図１４は図１３のＳ１４−Ｓ１４線における断面図である。

図９に示すように、本実施例２のエキゾーストマニホールドでは、ヘッドフランジ１０に接続された４本のブランチ管２０〜５０が排気ガス下流側へ行くにつれて集合部６０ａで１本に集合される所謂４−１のレイアウトが採用され、全ての構成部材が金属製となっている。

図１０に示すように、各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａは、アダプタ部材７０を介して略円筒状の集合部６０ａに収容された状態で接続されている。

図１１に示すように、アダプタ部材７０は略リング状に形成される他、その内周面には実施例１で説明した溝７ａと同様の溝７０ａが形成されている。

また、溝７０ａに連続して内周面には梁状の補強部７０ｄが設けられ、これによってアダプタ部材７に挿入孔Ｏ２，Ｏ３が形成されている。
また、各ブランチ管20,30の排気ガス下流側端部20a,30aはそれぞれ略１／４円形断面に形成される他、隔壁８０を有して互いに繋がった状態で一体的に形成される一方、各ブランチ管40,50の排気ガス下流側端部40a,50aも同様に隔壁８０を有して互いに繋がった状態で一体的に形成されている。

集合部６０ａは略筒状に形成される他、その排気ガス上流側端部は、アダプタ部材７０を挿入可能な内径に形成される一方、その排気ガス下流側端部は接続管６ｆを挿入可能な内径に形成されている。

このように構成された各ブランチ管20,30の排気ガス下流側端部20a,30a、各ブランチ管40,50の排気ガス下流側端部40a,50a、アダプタ部材７０、集合部６０ａを固定する際には、先ず、これら四者を製造する。
なお、各ブランチ管20,30の排気ガス下流側端部20a,30a、各ブランチ管40,50の排気ガス下流側端部40a,50a、アダプタ部材７０、集合部６０ａの製造は実施例１と同様であるため、その説明は省略する。

次に、図１１、１２に示すように、各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａをアダプタ部材７０のそれぞれ対応する挿入孔Ｏ２，Ｏ３に挿入して、アダプタ部材７０の排気ガス下流側端部と同一高さに配置した後、図１３に示すように、アダプタ部材７０の溝７０ａと各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａの外周に沿って円形状の溶接線Ｘ１０（図１３中一点鎖線で図示）を形成すると共に、アダプタ部材７の補強部７０ｄと各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部の壁部に沿って直線状の溶接線Ｘ２０（図１３中一点鎖線で図示）を形成することにより、これら三者を固定する。

なお、各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａは少なくとも溝７０ａの最下部７０ｃ（図１１参照）及び補強部７０ｄよりも排気ガス下流側へ突出させた状態とすれば良い。

この際、図１４に示すように、溶接線Ｘ１０の殆どは溝７０ａの傾斜面７０ｂと各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａの外側で溶着し、これによって、溶接線Ｘ１０が各ブランチ管２０〜５０の内側へはみ出すことなく容易且つ短時間に溶接作業を行うことができ、溶接性を向上できる。

また、溶接線Ｘ２０は各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａの壁部の外側とアダプタ部材７０の補強部７０ｄに溶着し、これによって、溶接線Ｘ２０が各ブランチ管２０〜５０の内側へはみ出すことなく短時間で良好に溶接を行うことができ、溶接性を向上できる。

最後に、図１０に示すように、アダプタ部材７０を集合部６０ａの排気ガス上流端部の内側に所定の位置まで挿入した後、その排気ガス上流側端部を集合部６ａ０に全周に亘って溶接して溶接線Ｘ３０を形成することにより、これら両者を固定する。

従って、本実施例２のエキゾーストマニホールドでは、アダプタ部材７０に補強部７０ｄが設けられる場合において、各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａを少なくとも溝７０ａの最下部７０ｃ及び補強部７０ｄよりも排気ガス下流側へ突出させた状態とした後、各ブランチ管２０〜５０の排気ガス下流側端部２０ａ〜５０ａの壁部の外側とアダプタ部材７０の補強部７０ｄを溶接線Ｘ２０で固定することにより、溶接線Ｘ２０が各ブランチ管２０〜５０の内側へはみ出すのを防止できる。

以下、実施例３を説明する。
なお、本実施例３において実施例１と同一構成部材については同一の符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図１５は本発明の実施例３のアダプタ部材の斜視図、図１６は本発明の実施例３のアダプタ部材の側断面図である。

本実施例３のエキゾーストマニホールドでは、実施例１のアダプタ部材７に代えて、図１５、１６に示すように、金属製薄板材を製造すべきアダプタ部材７１の各部位に合わせて軸方向に折り返した折り返し構造から成るプレス加工一体成型品としたアダプタ部材７１を採用した点が実施例１と異なる。

従って、本実施例２では、実施例１の効果に加えて、アダプタ部材７１を軽量化できる他、各部位の寸法精度を向上でき、各ブランチ管2,3との溶接Ｘ１を含む組み付け精度を向上できる。

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、図１７に示すように、本実施例２のアダプタ部材７０をプレス加工一体成型品としたアダプタ部材７２を採用しても良い。

また、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。

本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドを説明する全体図である。本実施例１の集合部、アダプタ部材、各ブランチ管の固定構造を説明する側断面図である。本実施例１の各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の分解斜視図である。本実施例１のアダプタ部材の側断面図である。本実施例１の各ブランチ管の排気ガス下流側端部の製造を説明する図である。本実施例１のアダプタ部材と各ブランチ管の固定を説明する図である。図６の矢視Ａ１による溶接線Ｘ１を説明する図（一本実施例１のアダプタ部材と各ブランチ管の固定を説明する図部省略）である。図７のＳ８−Ｓ８線における側断面図である。本発明の実施例２のエキゾーストマニホールドを説明する全体図である。本実施例２の集合部、アダプタ部材、各ブランチ管の固定構造を説明する側断面図である。本実施例２の各ブランチ管の排気ガス下流側端部とアダプタ部材の分解斜視図である。本実施例２のアダプタ部材と各ブランチ管の固定を説明する図である。図１２の矢視Ｂ１による溶接線Ｘ１０、Ｘ２０を説明する図（一部省略）である。図１３のＳ１４−Ｓ１４線における側断面図である。本発明の実施例３のアダプタ部材の斜視図である。本実施例３のアダプタ部材の側断面図である。その他の実施例のアダプタ部材を示す側断面図である。

符号の説明

Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３挿入孔
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ１０、Ｘ２０、Ｘ３０溶接線
１、１０ヘッドフランジ
２、３、４、５、２０、３０、４０、５０ブランチ管
２ａ、３ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ排気ガス下流側端部
６ａ、６ｂ、６ｅ、６０ａ集合部
６ｃ、６ｄ接続管
７、７０、７１、７２アダプタ部材
７ａ、７０ａ溝
７ｂ傾斜面
７ｃ最下部
７０ｄ補強部
７０ｅ、７０ｆ挿入孔
８、８０隔壁
９予成形管
９ａ切欠部

Claims

複数本のブランチ管の排気ガス下流側端部がアダプタ部材を介して集合部に接続されたエキゾーストマニホールドであって、
前記アダプタ部材を略リング状に形成すると共に、その内周面の排気ガス下流側に溝を形成し、
前記各ブランチ管の排気ガス下流側端部をアダプタ部材にそれぞれ挿入し、且つ、少なくとも溝の最下部よりも排気ガス下流側へ突出させた状態として、該溝と各ブランチ管の排気ガス下流側端部の外周に沿って円形状の溶接線を形成することにより、これら両者を固定したことを特徴とするエキゾーストマニホールド。
請求項１記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
前記複数本のブランチ管のうちの互いに隣接する２本のブランチ管の排気ガス下流側端部を、１本の予成形管に切欠部を形成して屈折して重ねることにより隔壁を有した状態で一体的に形成したことを特徴とするエキゾーストマニホールド。
請求項１または２記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
前記アダプタ部材を、金属製薄板材を製造すべきアダプタ部材の各部位に合わせて軸方向に折り返した折り返し構造から成るプレス加工一体成型品としたことを特徴とするエキゾーストマニホールド。