JP2956809B2 - エキゾーストマニホールド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドとの接
続部分からのガス洩れを防止したエキゾーストマニホー
ルドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用エンジンには、実開平２−
９６４２３号公報等に開示されるように、エンジンから
放出される排気ガスを１本に纏めて消音器に送るエキゾ
ーストマニホールドが装着されている。

【０００３】図４はこの種のエキゾーストマニホールド
を示し、従来、当該エキゾーストマニホールド１は、メ
インパイプ３から延びる３本のブランチパイプ５，７，
９が、夫々、図５に示すようにヘッドフランジ１１，１
３，１５を介してシリンダヘッド１７の各排気ポートに
接続されている。

【０００４】そして、各排気ポートから放出された排気
ガスが各ブランチパイプ５，７，９からメインパイプ
３，集合パイプ１９を経て、集合パイプ１９にフランジ
２１を介して接続されたフロントチューブによって下流
側の消音器に送られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述の如き
エキゾーストマニホールド１は、エンジン稼働時のエキ
ゾーストマニホールド１自身の熱変形によって、シリン
ダヘッド１７に接続されるヘッドフランジ１１，１５部
分が変形し、その結果、当該各部位からガス漏れが発生
してしまう虞があった。

【０００６】即ち、従来、上記エキゾーストマニホール
ド１は、高温の排気ガスが通過することによってメイン
パイプ３が矢印Ａ，Ｂ方向へ伸長するが、左右のブラン
チパイプ５，９のヘッドフランジ１１，１５に拘束され
てメインパイプ３に熱歪みが発生する。

【０００７】そして、温度サイクルによってメインパイ
プ３は収縮していくため、この収縮時にメインパイプ３
内部で図６の如きＦの力が生じ、その結果、図示するよ
うにこの力Ｆによる曲げモーメントＭが両ヘッドフラン
ジ１１，１５部分に発生して当該部位が二点鎖線で示す
ように内方へ変形し、ガス漏れが起こっていた。

【０００８】この要因の一つとしては、従来、ブランチ
パイプ５，７，９の断面形状が、図７に示すようにシリ
ンダヘッド１７の排気ポート形状に合わせた所謂レーシ
ングトラックタイプとされて、その断面ストレート形状
部５ａ，９ａがメインパイプ３の変形方向と平行に配置
されているため、当該断面ストレート形状部５ａ，９ａ
が曲げモーメントＭに対して変形し難く、その結果、ブ
ランチパイプ５，９が剛体となってヘッドフランジ１
１，１５部分が変形しシリンダヘッド１７から離れてし
まうと考えられている。

【０００９】又、本出願人は、図８の如き断面楕円形状
のブランチパイプ２３と上記ブランチパイプ５，９とを
比較したが、当該ブランチパイプ２３によっても、依然
としてヘッドフランジ部分に変形が発生する。

【００１０】そこで、斯様な断面形状違いによるブラン
チパイプ５とブランチパイプ２３の断面２次モーメント
を計算したところ、ブランチパイプ５の断面２次モーメ
ント（Ｉ₁ ）は、 Ｉ₁ ＝５．２３×１０⁴ （mm⁴)、 一方、ブランチパイプ２３の断面２次モーメント
（Ｉ₂ ）は、 Ｉ₂ ＝５．０９×１０⁴ （mm⁴) であって、殆ど差異がないことが明らかとなった。

【００１１】尚、断面２次モーメントＩ₁ ，Ｉ₂ の計算
に当たり、図７及び図８に示すように、各ブランチパイ
プ５，２３の断面の横寸法Ｃを４８mm、縦寸法Ｄを３４
mm、板厚Ｅを１．５mmとし、周長を同一寸法に設定し
た。

【００１２】これらの結果から、ブランチパイプの断面
形状を断面２次モーメントの小さい形状とすると、ブラ
ンチパイプの変形量がどのように変化するか検討を重ね
た結果、ブランチパイプの断面形状を断面２次モーメン
トの小さい形状とすることで、ヘッドフランジ１１，１
５部分の変形防止に効果があることが認められた。

【００１３】本発明はこれらの結果に基づき案出された
もので、ブランチパイプを従来のブランチパイプよりも
断面２次モーメントの小さい断面形状とすることによ
り、シリンダヘッドとの接続部分からのガス洩れを防止
したエキゾーストマニホールドを提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明は、メインパイプから延びる複数本のブラン
チパイプを、ヘッドフランジを介してエンジンのシリン
ダヘッドに接続するエキゾーストマニホールドに於て、
上記ブランチパイプのうち、最外側に位置する２本のブ
ランチパイプに、他のブランチパイプと周長が同一で、
メインパイプの変形方向に配置されて対向する平坦な断
面ストレート形状部と、当該両断面ストレート形状部を
結ぶ断面アール形状部とからなる熱変形吸収部を設けた
ものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、高温の排気ガスが通過するこ
とによってメインパイプが伸長し、又、温度サイクルに
よってメインパイプが収縮しても、最外側に位置するブ
ランチパイプに設けた熱変形吸収部が変形してメインパ
イプの変形力を吸収し、ヘッドフランジに従来の如き曲
げモーメントが発生することを防止する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図１に於て、２５は本考案の一実施例に係
るエキゾーストマニホールドで、当該エキゾーストマニ
ホールド２５は、従来と同様、メインパイプ２７から延
びる３本のブランチパイプ２９，３１，３３が、夫々、
ヘッドフランジ３５，３７，３９を介してシリンダヘッ
ド４１の各排気ポートに接続されている。

【００１７】そして、上記ブランチパイプ２９，３１，
３３のうち、最外側に位置する２本のブランチパイプ２
９，３３の略中央には、図２に示すように、メインパイ
プ２７の変形方向（図１中、矢印Ａ，Ｂ方向）に配置さ
れて対向する平坦な断面ストレート形状部４３と、当該
両断面ストレート形状部４３を結んで外方へ湾曲した断
面アール形状部４５からなる熱変形吸収部４７が、所定
の範囲ｍに亘りブランチパイプ３１と周長を同じくして
設けられている。

【００１８】尚、各ブランチパイプ２９，３３のヘッド
フランジ３５，３９側は、従来と同様、シリンダヘッド
４１の排気ポート形状に合わせたレーシングトラックタ
イプの断面形状に形成され、又、中央に位置するブラン
チパイプ３１は、全長に亘ってレーシングトラックタイ
プの断面形状に形成されている。その他、図１中、４９
は集合パイプ、５１はフランジである。

【００１９】而して、上記熱変形吸収部４７の断面寸法
を、図７及び図８と同様、横寸法Ｃを４８mm、縦寸法Ｄ
を３４mm、板厚Ｅを１．５mm、そして、断面ストレート
形状部４３の長さＦを１３mmとすると共に、周長をブラ
ンチパイプ５と同一寸法に設定してその断面２次モーメ
ントを求めたところ、ブランチパイプ２９の熱変形吸収
部４７の断面２次モーメント（Ｉ₃ ）は、 Ｉ₃ ＝２．２１×１０⁴ （mm⁴) となり、図７及び図８に示すブランチパイプ５，２３よ
りも著しく小さい断面２次モーメント値が算出された。

【００２０】そして、図７に示す従来のブランチパイプ
５の断面形状を、本実施例に係るブランチパイプ２９の
如く断面２次モーメントの小さい形状とすることによ
り、ブランチパイプの変位量がどのように変化するかを
示したものが図３のグラフであり、このグラフから明ら
かなように、断面２次モーメントの小さい本実施例のブ
ランチパイプ２９の方が、従来のブランチパイプ５に比
し熱変形吸収部４７に於て変形し易くなっている。

【００２１】本実施例に係るエキゾーストマニホールド
２５はこのように構成されているから、高温の排気ガス
が通過することによってメインパイプ２７が矢印Ａ，Ｂ
方向へ伸長し、又、温度サイクルによってメインパイプ
２７が収縮してメインパイプ２７内部に図６と同様な力
Ｆが生じても、上記各熱変形吸収部４７が変形してメイ
ンパイプ２７からの力Ｆを吸収し、ヘッドフランジ３
５，３９に従来の如き曲げモーメントが発生することを
防止する。

【００２２】従って、本実施例によれば、エンジン稼働
時にメインパイプ２７が変形しても、従来の如くヘッド
フランジ３５，３９が内方へ変形することがなくなるの
で、当該部位からのガス漏れの発生が防止できることと
なった。

【００２３】尚、上記実施例では、熱変形部４７の断面
ストレート形状部４３の長さＦを１３mmとしたが、熱変
形部４７の周長がブランチパイプ３１の周長と同一であ
るという条件の基で、断面ストレート形状部４３の長さ
Ｆは変更可能であり、又、断面アール形状部４５の曲率
も変更可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、メインパ
イプから延びる複数本のブランチパイプのうち、最外側
に位置する２本のブランチパイプに、従来に比し断面２
次モーメントの小さな熱変形吸収部を設けたので、本発
明によれば、エンジン稼働時にメインパイプが変形して
も、当該熱変形吸収部がメインパイプの変形を吸収する
ため、従来の如く最外側に位置するブランチパイプに取
り付けられたヘッドフランジが内方へ変形することがな
くなり、その結果、当該部位からのガス漏れの発生が防
止できることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエキゾーストマニホー
ルドの平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】従来のブランチパイプと本発明に係るブランチ
パイプの熱変形吸収部との変位量比を示すグラフであ
る。

【図４】従来のエキゾーストマニホールドの斜視図であ
る。

【図５】従来のエキゾーストマニホールドの平面図であ
る。

【図６】ヘッドフランジの変形を示すエキゾーストマニ
ホールドの拡大図である。

【図７】図６のＶII−ＶII線断面図である。

【図８】図６のＶII−ＶII線断面に対応する位置に於け
る従来の他のブランチパイプの断面図である。

【符号の説明】

２５ エキゾーストマニホールド ２７ メインパイプ ２９，３１，３３ ブランチパイプ ３５，３７，３９ ヘッドフランジ ４３ 断面ストレート形状部 ４５ 断面アール形状部 ４７ 熱変形吸収部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインパイプ（２７）から延びる複数本
   のブランチパイプ（２９，３１，３３）を、ヘッドフラ
   ンジ（３５，３７，３９）を介してエンジンのシリンダ
   ヘッド（４１）に接続するエキゾーストマニホールドに
   於て、上記ブランチパイプ（２９，３１，３３）のう
   ち、最外側に位置する２本のブランチパイプ（２９，３
   ３）に、他のブランチパイプ（３１）と周長が同一で、
   メインパイプ（２７）の変形方向に配置されて対向する
   平坦な断面ストレート形状部（４３）と、当該両断面ス
   トレート形状部（４３）を結ぶ断面アール形状部（４
   ５）とからなる熱変形吸収部（４７）を設けたことを特
   徴とするエキゾーストマニホールド。