JP3680993B2 - 多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、多気筒内燃機関の排気マニホールド集合管と排気管接続用球面継手の一方のフランジとの接続部分の構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、多気筒の内燃機関では、図示されない内燃機関の各気筒に連通した排気通路に、図８に図示の排気マニホールドの分岐管０１の上流端が接続され、該分岐管０１の下流端は、相互に集合されて、集合管本体０２の内面に挿入され、該集合管本体０２の外周に外管０３が嵌合されている。
【０００３】
また、前記外管０３の分岐管０１寄りの個所に球面継手の一方のフランジ０４が嵌合され、外管０３とフランジ０４との嵌合部は溶接されて一体に接合されるとともに、該フランジ０４に図示されない排気マニホールドカバーを取り付けるためのステー０５が溶接でもって一体に接合されている。
【０００４】
【解決しようとする課題】
図８に図示の従来の排気マニホールド集合部接続構造製造工程では、まず、集合管本体０２と、その外周に断熱用メッシュ０６を介して嵌装された外管０３とをスポット溶接等により相互に一体に予め仮付けした後に、外管０３とフランジ０４とを溶接により一体に接合し、最後に、４本の分岐管０１を相互に密接させた状態で、この分岐管０１を集合管本体０２の上流端内面に挿入し、集合管本体０２および外管０３の端縁と分岐管０１の外周面とに溶接を施さねばならず、３回の溶接作業を必要としたため、工数が多く、生産性が低かった。
【０００５】
また、フランジ０４は１枚の厚板よりなっているため、大重量となり、しかも熱容量が大きくて表面積が狭いため、放熱性が悪くて、球面継手の熱負荷が大きくなり、がスケットの耐久性が低い欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
本出願発明は、このような難点を克服した多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造の改良に係り、請求項１記載の発明は、多気筒内燃機関の排気マニホールドの集合管と該集合管より下流側の排気管とを球面継手により結合する排気マニホールド集合部接続構造において、前記集合管は、集合管本体と、その外周部を覆う外管とよりなる２重管とされ、該２重管はその下流側に集合管本体外周部と外管内周部間が離間することで形成された間隙を備えており、該集合管の外管外周部上流側にその中心部管状嵌合部の隙間のない密接嵌合を介してマニホールド側継手フランジが取付けられると共に、該外管外周部下流側の前記間隙対応部に球面ガスケットが密接嵌装され、該外管外周部に嵌合された前記継手フランジはその中心部管状嵌合部の下流側が窪み部とされ、該窪み部底部において前記球面ガスケットの上流側端面に隙間なく密接し、しかも前記集合管本体外周部と前記外管上流端と前記継手の中心部管状嵌合部上流端は互いに一体的に溶接接合されており、前記継手フランジはその中心部管状嵌合部下流側の窪み部底部と球面ガスケット上流側端面との前記密接部から外周側に向かって順次、該中心部管状嵌合部とともに前記窪み部を形成する円錐台面部、平面部および周縁部折れ曲がり部を備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明は、前述したように構成されているため、集合管本体と外管とを仮付けすることなく、該集合管本体と外管とフランジとを１回の溶接作業で相互に一体に接続することができ、生産工数が削減され、コストダウンが可能となる。そして外管の軸方向長さも短縮されて、軽量化を図ることができる。
【０００８】
また、請求項２記載のように発明を構成することにより、排気マニホールドに高い断熱性を持たせた排気マニホールドカバーを容易にかつ強固に取り付けることができる。そして部品点数をさらに削除してコストダウンを図ることができる。
【０００９】
さらに、請求項３記載のように発明を構成することにより、薄肉のプレス成形品でもって強度・剛性の高いフランジを得ることができ、排気マニホールド集合部溶接構造の一段の軽量化を推進することができる。そしてフランジの周縁部の排気上流側折り曲げ構造によって、球面ガスケット側接続部の大気への放熱性を高めるとともに、放熱面積の増大によって放熱性を高めることができ、球面ガスケットの耐久性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図７に図示された本出願発明の多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造の一実施形態について説明する。
【００１１】
排気マニホールド１の分岐管２は、４本よりなり、該各分岐管２の上流端は、図３に図示されるような形状の上流側フランジ３の開口（図示されず）に一体に接合され、該上流側フランジ３は、ボルト孔３ａを貫通して図示されない自動車に搭載された直列４気筒内燃機関のシリンダヘッドに螺着されるボルト（図示されず）によって、該シリンダヘッドに一体に装着され、該シリンダヘッドの４本の排気ポート（図示されず）に前記分岐管２はそれぞれ連通されるようになっている。
【００１２】
また、排気マニホールド１の分岐管２の下流端部は、１本に集合されて集合管４に嵌装され、該集合管４は球面継手７を介して排気管14の上流端部に接続され、該排気管14の下流端部は排気ガス浄化装置15の浄化装置ケース16の上流端部に接続され、該排気ガス浄化装置15の浄化装置ケース16の下流端部は連通管17を介して図示されない消音器に接続されている。
【００１３】
さらに、前記４本の分岐管２の下流端部は、図７に図示されるように、その横断形状が１／４円筒状に、絞り加工成形され、該分岐管２の下流端部の平面部分がそれぞれ相互に密接した状態で、その外周接合部分に溶接が施されて、全体として1本の太い管状に集合されている。
【００１４】
さらに、分岐管２の下流端集合部を嵌装した集合管４は、集合管本体５と、該集合管本体５の外周を覆う外管６とよりなり、外集合管本体５と外管６との間に間隙部が形成されており、集合管４は、この間隙部の空気層により外気に対する断熱性を有している。
【００１５】
さらにまた、球面継手７の一方のマニホールド側継手フランジ８は、図６に図示されるように、薄板をプレス成形したプレス成形品であって、その外周縁部８ａは、分岐管２の上流方向に向って略直角に折曲され、図５に図示されるように、前記集合管４の中心線に対し点対称位置に継手ボルト９を貫通するためのボルト孔８ｂが２個所形成されるとともに、一方のボルト孔８ｂの外側下方にステー取り付けボルト孔８ｃが形成され、しかもマニホールド側継手フランジ８の上部に排気マニホールドカバー取り付けステー部８ｄが一体に形成され、該排気マニホールドカバー取り付けステー部８ｄに排気マニホールドカバー取り付けボルト孔８ｅが形成され、これらのボルト孔８ｂ、８ｃ、８ｅに中心を合せてナット10が、マニホールド側継手フランジ８の上面に溶接等で一体に装着されている。
【００１６】
しかして、マニホールド側継手フランジ８の中心部は、図６に図示されるように、集合管４の上流側方向に向って直角に折曲されて、管状嵌合部８ｆが形成され、該管状嵌合部８ｆに隣接した環状部８ｇから外周側に向って円錐台面部８ｈが形成されている。
【００１７】
また、排気管14の上流端部に嵌合されて溶接で一体に接合された球面継手７の下流側継手フランジ11も、図６に図示されるように、薄板をプレス成形したプレス成形品であって、該下流側継手フランジ11の外周縁部１１ａは、排気管14の下流方向に向って略直角に折曲され、該下流側継手フランジ11の中心部は、排気管14の上流方向に向い球凹面の一部の形状の球面軸受凹部１１ｂが形成され、下流側継手フランジ11には前記マニホールド側継手フランジ８のボルト孔８ｂに対応した個所にボルト遊嵌孔１１ｃが形成されている。
【００１８】
さらに、図６に図示されるように、マニホールド側継手フランジ８の環状部８ｇに球面ガスケット12の上流端面１２ａが当接した状態で、外管６の下流部６ａに球面ガスケット12が嵌装され、該球面ガスケット12の球凸部１２ｂに前記下流側継手フランジ11の球面軸受凹部１１ｂが当接した状態で、排気管14の下流側から上流側に向い継手ボルト９が下流側継手フランジ11のボルト孔１１ｃおよびマニホールド側継手フランジ８のボルト孔８ｂを貫通して、ナット10に継手ボルト９が一体に螺着され、しかも継手ボルト９のボルト頭部９ａと下流側継手フランジ11とに圧縮コイルスプリング13が介装されて、球面継手７が構成されている。
【００１９】
さらにまた、マニホールド側継手フランジ８のステー取り付けボルト孔８ｃと、固定ステー18の上端のボルト孔（図示されず）とをボルト19が貫通し、該ボルト19の先端がマニホールド側継手フランジ８のステー取り付けボルト孔８ｃのナット10に一体に螺着されている。
【００２０】
そして、図２に図示されるように、上流側フランジ３の上縁部２個所に排気マニホールドカバー取り付けボルト孔３ｂが形成され、該ボルト孔３ｂにナット10が一体に装着されており、図示されない排気マニホールドカバーのボルト孔を貫通するボルト20の先端を、上流側フランジ３の排気マニホールドカバー取り付けボルト孔３ｂと、マニホールド側継手フランジ８の排気マニホールドカバー取り付け孔８ｅのナット10に螺着することにより、図示されないマニホールドカバーが３個所で安定して装着されている。
【００２１】
図１ないし図７に図示の実施形態は、前述したように構成されているので、上流側フランジ３と固定ステー18とにより、排気マニホールド１は図示されない内燃機関本体に強固に安定して固定支持される。
【００２２】
また、図示されない内燃機関本体と排気ガス浄化装置15とが図示されない自動車の車体に装着されており、排気マニホールド１と排気管14とが、その内を通過する燃焼ガスの熱を受けて膨張する結果、球面継手７の位置が側方にずれても、該球面継手７によってそのずれを円滑に吸収することができる。
【００２３】
さらに、マニホールド側継手フランジ８の管状嵌合部８ｆは、集合管４の外管６に軸方向へ広い範囲に亘り嵌合され、該外管６も集合管本体５に広い範囲に亘り嵌合されているため、マニホールド側継手フランジ８は集合管４に強固に支持される。
【００２４】
さらにまた、集合管本体５の外周面と外管６の上流端部とマニホールド側継手フランジ８の管状嵌合部８ｆの上流端縁とが溶接でもって一体的に接合されるため、集合管本体５と外管６とを相互に仮付けを行なう必要がなくなって、作業工数が削減され、コスト低減が可能である。
【００２５】
また、マニホールド側継手フランジ８は表面積の広い薄板よりなっており、球面ガスケット12に当接する環状部８ｇが下流側に突出し、表面積の広い円錐台面８ｈが該環状部８ｇに続いているため、マニホールド側継手フランジ８の放熱性が良好で、しかも球面ガスケット12と嵌合している外管６の下流部６ａが集合管本体５に対し離れていて、球面ガスケット12への熱伝達が少なく、その結果、球面ガスケット12への熱負荷が低くて、球面ガスケット12の耐久性が大巾に向上する。そして、マニホールド側継手フランジ８は薄板のプレス成形品であるため、軽量であるにもかかわらず、強度剛性が高い。
【００２６】
さらに、マニホールド側継手フランジ８には、図示されない排気マニホールドカバーを取り付けるための取り付けステー８ｄを一体的に形成し、該取り付けステー８ｄに排気マニホールドカバー取り付けボルト孔８ｅを設けたため、部品点数が削減され、この面でもコストダウンを推進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本出願発明に係る多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造の一実施形態を図示した全体側面図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 排気マニホールドの正面図である。
【図４】 図３の下流部分の軸方向中心線に対し直交して上方から見た平面図である。
【図５】 図３のＶ矢視図である。
【図６】 図５のVI−VI線に沿って裁断した縦断面図である。
【図７】 図６のVII−VII線に沿って裁断した横断面図である。
【図８】 従来の排気マニホールド集合部接続構造の縦断面図である。
【符号の説明】
１…排気マニホールド、２…分岐管、３…上流側フランジ、４…集合管、５…集合管本体、６…外管、７…球面継手、８…マニホールド側継手フランジ、９…継手ボルト、10…ナット、11…下流側継手フランジ、12…球面ガスケット、13…圧縮コイルスプリング、14…排気管、15…排気ガス浄化装置、16…浄化装置ケース、17…連通管、18…固定ステー、19、20…ボルト。

Claims (3)

  1. 多気筒内燃機関の排気マニホールドの集合管と該集合管より下流側の排気管とを球面継手により結合する排気マニホールド集合部接続構造において、前記集合管は、集合管本体と、その外周部を覆う外管とよりなる２重管とされ、該２重管はその下流側に集合管本体外周部と外管内周部間が離間することで形成された間隙を備えており、該集合管の外管外周部上流側にその中心部管状嵌合部の隙間のない密接嵌合を介してマニホールド側継手フランジが取付けられると共に、該外管外周部下流側の前記間隙対応部に球面ガスケットが密接嵌装され、該外管外周部に嵌合された前記継手フランジはその中心部管状嵌合部の下流側が窪み部とされ、該窪み部底部において前記球面ガスケットの上流側端面に隙間なく密接し、しかも前記集合管本体外周部と前記外管上流端と前記継手の中心部管状嵌合部上流端は互いに一体的に溶接接合されており、前記継手フランジはその中心部管状嵌合部下流側の窪み部底部と球面ガスケット上流側端面との前記密接部から外周側に向かって順次、該中心部管状嵌合部とともに前記窪み部を形成する円錐台面部、平面部および周縁部折れ曲がり部を備えていることを特徴とする多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造。
  2. 前記マニホールド側継手フランジに排気マニホールドカバー取付け用ステーが一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造。
  3. 前記マニホールド側継手フランジの周縁部は排気上流側に折り曲げられることを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の排気マニホールド集合部接続構造。
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