JP4707699B2 - 内燃機関における排気マニホールド - Google Patents

Description

本発明は，内燃機関における排気マニホールドのうち，金属板をプレス成形して成る構成の排気マニホールドに関するものである。

最近の内燃機関における排気マニホールドは，その軽量化及び低コスト化等を図るために金属板製にすることが行われており，従来，この種の金属板製の排気マニホールドは，例えば，特許文献１等に記載されているように，排気マニホールドを，内燃機関における気筒の排気ポートに接続される複数の枝排気管の軸線と，これら各枝排気管を合流する主排気管の軸線とを含む平面において二つの排気部品に分割し，この二つの排気部品を，その各々を金属板にてプレス成形し互いに合わせて溶接にて一体的に接合するという構成にしている。
特開平８−２１０１３１号公報

しかし，この構成による金属板製の排気マニホールドにおいては，各枝排気管の軸線と主排気管の軸線を含む平面において分割した二つの排気部品のうち，枝排気管が主排気管に対して合流する部分及びその近傍の部分には，略平面状で比較的広いの部分が存在し，この略平面状で広い部分が，前記枝排気管及び主排気管の内部を流れる排気ガスの脈動のために膜振動するから，この膜振動に起因して，薄い金属板を叩くような高い周波数の騒音が発生する。

この膜振動を防止するために，前記金属板における板厚さを厚くしなければならないから，重量のアップを招来するばかりか，金属板のプレス成形が困難になりコストのアップを招来するという問題があった。

本発明は，この問題を簡単な構成で解消した金属板製の排気マニホールドを提供することを技術的課題とする。

この技術的課題を達成するため本発明における請求項１は，
「内燃機関における各気筒に接続される複数の枝排気管と，この各枝排気管が合流する主排気管とを備え，前記主排気管の軸線及び前記各枝排気管の軸線を含む平面において二つの排気部品に分割し，この二つの排気部品を，その各々を金属板にてプレス成形し互いに合わせて溶接にて一体的に接合して成る排気マニホールドにおいて，
前記二つの排気部品のうち前記各枝排気管の間の部分に，当該部分を凹ませて成るガイド部が，前記平面と直角方向から見て，前記主排気管における出口端の方向に向かって延びるように設けられている一方，前記二つの排気部品における外表面のうち前記枝排気管の合流部と反対側の部分に，補強板が，当該補強板における一つの側面が前記凹ませて成るガイド部に至るようにあてがわれて溶接にて接合されている。」
ことを特徴としている。

また，本発明における請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記補強板を溶接にて接合する部分が，前記各枝排気管のうち前記主排気管における出口端から最も離れた気筒に対する枝排気管が合流する部分である。」
ことを特徴としている。

更にまた，本発明における請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記二つの排気部品のうちいずれか一方又は両方における補強板には，スリット溝が，当該補強板における外周の側面から入り込むように設けられ，前記補強板は，このスリット溝内においても溶接にて接合されている。」
ことを特徴としている。

前記請求項１の記載において，金属板製の排気マニホールドを構成する二つの排気部品のうち枝排気管が主排気管に合流する部分を，この部分に主排気管の出口端に向かって延びるように凹み形成されているガイド部を設けることによって，可成り剛性アップすることができる。

これに加えて，前記部分を，前記二つの排気部品における外表面のうち前記枝排気管の合流部と反対側の部分に対して補強板を，その一つの側面が前記凹み形成されているガイド部に至るようにあてがって溶接にて接合したことによって，更に剛性アップすることができるから，前記部分における膜振動を抑制でき，ひいては，この膜振動に起因して高い周波数の騒音が発生することを，排気マニホールドにおける板厚さを厚くすることなく，ひいては，重量及びコストアップを招来することなく，確実に抑制できる。

しかも，各枝排気管の部分の主排気管の出口端に向かって延びるガイド部を設けたことにより，各枝排気管の相互間における排気干渉を阻止できるから，排気抵抗の改善を達成できる。

特に，前記金属板製の排気マニホールドにおける膜振動は，二つの排気部品のうち前記主排気管における出口端から最も離れた気筒に対する枝排気管が合流する部分において顕著に発生することから，請求項２に記載したように，この部分に対して補強板を溶接にて接合することにより，膜振動の抑制をより効果的に達成できる。

また，補強板の溶接による接合に際しては，請求項３に記載した構成にすることで，溶接の長さを前記スリット溝にて長くできるとともに，補強板のうち溶接にて接合されていない領域の面積を前記スリット溝にて狭くできるから，補強板による剛性アップを更に向上できる。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図６の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，複数個の気筒１ａを一列状に備えた内燃機関を，符号２は，金属板製の排気マニホールドを各々示す。

前記排気マニホールド２は，一端を出口端３ａに構成した主排気管３と，この主排気管３に合流するように一体的に接続する複数の枝排気管４とで構成され，この排気マニホールド２は，前記内燃機関１における一つの長手側面１ｂに対して，前記各枝排気管４の先端に溶接にて固着したフランジ部５にて，前記各枝排気管４が内燃機関１における各気筒１ａの吸気ポートに連通するように着脱自在に接合される。

一方，前記排気マニホールド２は，図２及び図４に示すように，前記主排気管３の軸線及び前記各枝排気管４の軸線の両方を含む平面６において上下に二つの排気部品７，８に分割し，この二つの排気部品７，８を，その各々を金属板にてプレス成形し互いに合わせて溶接にて一体に接合して成るという構成である。

但し，図面は，前記二つの排気部品７，８を，その周囲において互いに嵌め合わせにして溶接にて一体に接合するという構成にした場合を示しており，別の実施の形態においては，前記二つの排気部品７，８を互いに嵌め合わせにすることなく，直接的に溶接のみで一体に接合するという構成にしても良く，また，図示とは上下逆向きの嵌め合わせ構成にしても良い。

前記排気マニホールド２における二つの排気部品７，８のうち，前記各枝排気管４の間の部分には，前記平面６と直角方向から見た図１，図３及び図４に示すように，当該部分を凹み変形して成る構成のガイド部９，１０が，当該ガイド部９，１０が前記主排気管３における出口端３ａの方向に向かって円弧状に湾曲しながら延びるように設けられている。

そして，前記二つの排気部品７，８における外表面には，当該外表面のうち前記枝排気管の合流部と反対側の部分に，補強板１１，１２が，当該補強板１１，１２の外周における各側面のうち一つの側面１１ａ，１２ａが前記凹ませて成るガイド部９，１０に至るようにあてがわれており，且つ，この各補強板１１，１２は，その各々における排気部品７，８に対して溶接にて一体に接合されている。

前記各補強板１１，１２における溶接・接合は，図５及び図６に，その溶接ピートを符号１３，１４で示すように，少なくとも，当該各補強板１１，１２の外周における各側面のうち前記ガイド部９，１０側の一つの側面１１ａ，１２ａ，及びこの一つの側面１１ａ，１２ａから直角に延びる二つの側面１１ｂ，１１ｃ，１２ｂ，１２ｃにおいて行うように構成されている。

また，前記補強板１１，１２を溶接にて接合する部分は，前記各枝排気管４のうち前記主排気管３における出口端３ａから最も離れた気筒に対する枝排気管４が合流する部分に位置している。

前記二つの排気部品７，８のうち下側の排気部品８における補強板１２には，図６に示すように，スリット溝１５が，そのガイド部１０側の一つの側面１２ａから入り込むように設けられ，前記補強板１２は，このスリット溝１５の内においても，下側の排気部品８に対して溶接にて一体に接合されている。符号１６は，前記スリット溝１５内における溶接ビートを示し，このスリット溝１５内における溶接は，当該スリット溝１５を埋めるようにして行う。

なお，前記補強板１１，１２には，これを所定の箇所に対して位置決めして溶接・接合する際に，当該各補強板１１，１２を治具にてクランプするための大小二つの孔１７，１８，１９，２０が穿設されている。

この構成において，金属板製の排気マニホールド２を構成する二つの排気部品７，８のうち枝排気管４が主排気管３に合流する部分を，この部分に主排気管３の出口端３ａに向かって延びるように凹み形成されているガイド部９，１０を設けたことによって，可成り剛性アップすることができる。

これに加えて，前記部分を，前記二つの排気部品７，８における外表面のうち前記枝排気管４の合流部と反対側の部分に対して補強板１１，１２を，その一つの側面１１ａ，１２ａが前記凹み形成されているガイド部９，１０に至るようにあてがって溶接にて接合したことによって，更に剛性アップすることができるから，前記部分における膜振動を抑制でき，ひいては，この膜振動に起因して高い周波数の騒音が発生することを確実に抑制できる。

なお，本発明者達の実験によると，前記下側の補強板１２のように，これにスリット溝１５を，ガイド部１０側の一つの側面１２ａから入り込むように設けて，このスリット溝１５の内においても溶接・接合するという構成にした場合には，溶接の長さを前記スリット溝１５にて長くできるとともに，補強板のうち溶接にて接合されていない領域の面積を前記スリット溝１５にて狭くできるから，補強板による剛性アップの効果を，より向上できるのであった。

また，前記各補強板１１，１２による補強の効果は，当該各補強板１１，１２の外周における各側面のうち前記凹み形成したガイド部９，１０と反対側の側面１１ｄ，１２ｄを溶接・接合した場合と，溶接・接合しない場合とでは殆ど変わらず，前記反対側の側面１１ｄ，１２ｄにおける溶接・接合を省略できるのであった。

更にまた，前記各補強板１１，１２の両方を，これにスリット溝１５を設けてこのスリット溝内においても溶接・接合するという構成にすることが好ましく，前記スリット溝１５は，前記凹み形成したガイド部９，１０側の一つの側面から入り込むように設けるという構成にすることにより，このスリット溝内における溶接・接合を，周囲に沿っての溶接・接合に連続して行うことができるのであった。

内燃機関及び排気マニホールドの平面図である。 図１のII−II視側面図である。 図１の底面図である。 図１のIV−IV視拡大断面図である。 図４のＶ−Ｖ視平面図である。 図４のVI−VI視底面図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１ａ 気筒
１ｂ 内燃機関の長手側面
２ 排気マニホールド
３ 主排気管
３ａ 主排気管の出口端
４ 枝排気管
５ フランジ部
６ 分割の平面
７，８ 排気部品
９，１０ 凹み状のガイド部
１１，１２ 補強板
１３，１４，１６ 溶接ビート
１５ スリット溝

Claims (3)

1. 内燃機関における各気筒に接続される複数の枝排気管と，この各枝排気管が合流する主排気管とを備え，前記主排気管の軸線及び前記各枝排気管の軸線を含む平面において二つの排気部品に分割し，この二つの排気部品を，その各々を金属板にてプレス成形し互いに合わせて溶接にて一体的に接合して成る排気マニホールドにおいて，
   前記二つの排気部品のうち前記各枝排気管の間の部分に，当該部分を凹ませて成るガイド部が，前記平面と直角方向から見て，前記主排気管における出口端の方向に向かって延びるように設けられている一方，前記二つの排気部品における外表面のうち前記枝排気管の合流部と反対側の部分に，補強板が，当該補強板における一つの側面が前記凹ませて成るガイド部に至るようにあてがわれて溶接にて接合されていることを特徴とする内燃機関における排気マニホールド。
2. 前記請求項１の記載において，前記補強板を溶接にて接合する部分が，前記各枝排気管のうち前記主排気管における出口端から最も離れた気筒に対する枝排気管が合流する部分であることを特徴とする内燃機関における排気マニホールド。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記二つの排気部品のうちいずれか一方又は両方における補強板には，スリット溝が，当該補強板における外周の側面から入り込むように設けられ，前記補強板は，このスリット溝内においても溶接にて接合されていることを特徴とする内燃機関における排気マニホールド。

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