JPH0355779Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 考案の目的 イ−１ 産業上の利用分野 本考案は内燃機関におけるエキゾーストマニホ
ールドに関する。

イ−２ 従来技術 従来、内燃機関、特に多気筒エンジンのエキゾ
ーストマニホールドは、第４図に示す如く、エン
ジンのシリンダーヘツド１に形成された複数の排
気口２に夫々分岐管３を、その基部のフランジ３
ａを取付フランジ４を介してボルト５で固着して
連設すると共にこれら複数の分岐管３の先端３ｂ
を１本の集合管６に一体的に接続連通して構成さ
れており、その分岐管３と集合管６とは、鋳造法
により一体化、又は金属管或いは鈑金部品といつ
た分割部品を溶接等の加工により一体化して形成
されている。

イ−３ 本考案が解決しようとする問題点 ところで、エンジンのシリンダーヘツド１にお
ける多数の排気口２より排出された排気ガスは、
各分岐管３を通じて１本の集合管６に集合される
ことから、前記排出口２部の排気ガス熱量に比べ
て集合管６内の排気ガス熱量が非常に大きくな
る。しかも、シリンダーヘツド１は冷却水により
積極的に冷却されるのに対し、分岐管３及び集合
管６は自然冷却である。そのため、通常、シリン
ダーヘツドの温度は約150℃〜200℃となり、フラ
ンジ３ａ部の温度は約180℃〜220℃となり、分岐
管３の温度は約600℃〜700℃となり、集合管６の
温度は約700℃〜850℃となり、集合管６の温度は
シリンダーヘツド６の温度の約５倍となつてその
温度差が極めて大きくなる。このように、シリン
ダーヘツド１と集合管６とに約650℃の温度差が
あると、その集合管６に熱膨脹係数が11.7×10^-6
の鉄を用いた場合には、その集合管６に650×
11.7×10^-6の熱膨脹、収縮が生じて、分岐管３の
先端３ｂを集合管６の軸方向に対して大きく移動
させる。そのため、前記従来の如く、分岐管３の
フランジ３ａ部をシリンダーヘツド１に不動的に
固着したものにおいては、分岐管３と集合管６と
の連結部に大きな応力が作用し、集合管６の加
熱、冷却がくり返されるとその連結部が疲労破損
する場合がある。

そこで本考案は、前記分岐管３の基部を、集合
管６の熱膨脹、収縮に追従して摺動させ、その分
岐管３と集合管６との連結部に生ずる応力を緩和
して該連結部における疲労破損を防止し耐久性の
向上を図ることを目的とするものである。

ロ 考案の構成 ロ−１ 問題点を解決するための手段 本考案は前記の問題点を解決するために、シリ
ンダーヘツドに形成された複数の排気口に夫々分
岐管を連接し、これら複数の分岐管を集合管に連
結したものにおいて、前記分岐管とシリンダーヘ
ツドとの連接部を、分岐管が前記集合管の軸方向
に沿つて摺動できるように構成し、しかも前記分
岐管には、これらを相互に連接する応力緩和部材
を設け、該応力緩和部材を熱膨脹材で形成したこ
とを特徴とするものである。

ロ−２ 作用 シリンダーヘツド１の排気口２排出された排気
ガスは、分岐管３及び集合管６を流通して排出さ
れ、各部材を加熱する。この加熱により集合管６
が熱膨脹し、分岐管３と集合管６との連結部を集
合管６の軸方向へ移動されると同時に、応力緩和
部材７の熱膨脹により、分岐管３を、そのシリン
ダーヘツドとの連結部と共に前記集合管６の移動
方向と同方向へ移動させる。したがつて、分岐管
３と集合管６との連結部に作用する応力は、集合
管の熱膨脹量と応力緩和部材７の熱膨脹量との差
に相当する量となり、分岐管３の基部がシリンダ
ーヘツドに不動的に固着されているものに比べ
て、その応力は極めて小さくなる。

ロ−３ 実施例 次に第１図に示す本考案の第１実施例について
説明する。

１はエンジンのシリンダーヘツドで、これに複
数の排気口２が形成されている。３は前記各排気
口２に接続した分岐管で、その各分岐管３の基部
に一体形成したフランジ３ａを取付フランジ４で
係止し、該取付けフランジ４をシリンダーヘツド
１へボルト５により取付けて支持されている。こ
の取付フランジ４によるフランジ３ａの取付状態
は、これらの間にガスケツトを介在して、排気ガ
スが漏出することなく、かつ後記する集合管６の
軸方向に対して所定以上の荷重が作用した場合に
は、該フランジ３ａ部がその荷重方向に摺動でき
るようにしてある。６は排気ガスの集合管で、該
１本の集合管６に前記各分岐管３の先端３ｂが一
体的に連設されている。これら分岐管３と集合管
６は鋳造法により一体成形してもよく、また、金
属管或いは鈑金部品よりなる分割部品を溶接等の
加工により一体化してもよい。７は応力緩和部材
で、第２図に示す如く、１本の金属板に、前記分
岐管３の設置間隔に位置して分岐管３に嵌合する
嵌合穴７ａを形成し、該各嵌合穴７ａを各分岐管
３に密着的に嵌合して、各分岐管３相互を連結す
るような状態で設置されている。該応力緩和部材
７の設置位置は、前記取付フランジ４の表面に当
接する位置或いは取付フランジ４の前面の近傍位
置とし、分岐管３のフランジ部３ａを摺動させや
すいようにする。また、該応力緩和部材７の材質
は、前記集合管６の熱膨脹率よりも大きい金属例
えばステンレスを使用し、集合管６内の排気温度
よりも低い温度でこの応力緩和部材７が集合管６
と同等の熱膨脹量を生ずるようにする。

前記実施例において、各排気口２より排気ガス
が流出されると、その排気ガスは各分岐管３を流
通して１本の集合管６に集合されて排気される。
この流通する排気熱により集合管６が加熱される
と同時に応力緩和部材７も加熱される。このと
き、前記の如く、集合管６が850℃に加熱された
場合に応力緩和部材７が約500℃に加熱されると
すると、これと前記シリンダーヘツド１との温度
差は約300℃となり、応力緩和部材７に熱膨脹係
数が18.7×10^-6のステンレスを使用した場合、シ
リンダーヘツド１に対する応力緩和部材７の熱膨
脹差は、300℃×18.7×10^-6＝5.61×10^-6となる。
その結果、この熱膨脹差の量だけ分岐管３をシリ
ンダーヘツド１に対して積極的に集合管６の軸方
向へ摺動させる。従つて、分岐管３の先端が集合
管６の膨脹、収縮により前記の如く、7.6×10^-3
移動した場合に分岐管３をその基部と共に5.61×
10^-3分同方向に移動させ、分岐管３に対する集合
管６の熱膨脹量は7.6×10^-3−5.61×10^-3≒２×10
だけ大きくなり、分岐管に対して約26％移動する
ことになる。そのため、前記従来の如く、分岐管
３が、その基部と共に不動のものと比べると、分
岐管３と集合管６との連結部に作用する応力は約
74％減少することになる。

尚、前記分岐管３と集合管６との連結部に生ず
る応力を減少させるためには、前記応力緩和部材
７の熱膨脹量を集合管６の熱膨脹量に近づけるこ
とがよい。そのため、応力緩和部材７を熱膨脹係
数の高いものを使用したり、或いは第３図に示す
如く、該応力緩和部材７内に排気ガス室８を形成
し、該排気ガス室８内に分岐管３内を流通する排
気ガスを流入して、該部材７を高温に加熱するよ
うにしてもよい。

ハ 考案の効果 以上のように本考案によれば、分岐管と集合管
との連結部に発生する応力を従来のものに比べて
著しく緩和することができ、該連結部での疲労破
損を防止し、著しく耐久性を向上させることがで
きる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す平断面図、
第２図は応力緩和部材の側面図、第３図は本考案
の第２実施例を示す要部の平断面図、第４図は従
来構造の平断面図である。 １……シリンダーヘツド、２……排気口、３…
…分岐管、３ａ……連接部であるフランジ、６…
…集合管、７……応力緩和部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダーヘツドに形成された複数の排気口に
   夫々分岐管を連接し、これら複数の分岐管を集合
   管に連結したものにおいて、前記分岐管とシリン
   ダーヘツドとの連接部を、分岐管が前記集合管の
   軸方向に沿つて摺動できるように構成し、しかも
   前記分岐管には、これらを相互に連接する応力緩
   和部材を設け、該応力緩和部材を熱膨脹材で形成
   したことを特徴とする内燃機関におけるエキゾー
   ストマニホールド。