JPH0442490Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は多気筒エンジンの排気マニホールド構
造に関するものである。

（従来技術） 一般に多気筒エンジンにおいては、エンジン本
体の側壁（シリンダヘツドの側面）に、各気筒に
連通する排気通口をエンジン長手方向に列設開口
させるとともに、該エンジン本体側壁に対して、
複数の排気通路を備えた排気マニホールドを複数
の取付ボルトによつて締着固定するようにしてお
り、しかもその場合、上記取付ボルトは通常各排
気通口の上下２位置に１個づつ設けられる（第２
図参照）。

ところで、多気筒エンジンのうち、特に第４図
に示すようにシリンダヘツド５１の側面５１ａに
開口する排気通口５０の形状が四角形状であるも
のにおいては、長期の使用中、後述するような理
由により、上記排気通口５０にクラツク５３，５
３が発生するおそれがある。

即ち、このように四角形状の排気通口５０を形
成したシリンダヘツド５１の側面５１ａに排気マ
ニホールドの取付フランジ（図示省略）を締着固
定する場合、最少のボルト本数でしかもより均一
的な面圧を得るという要求から、第４図に示すよ
うに、日本の取付ボルト５５，５５を対角状に位
置する角部の近傍に設定するのが通例である。

ところが、このような四角形状の排気通口５０
をもつものにおいてしかも上述の如きボルト配置
を採用した場合、エンジンの運転に伴いシリンダ
ヘツド５１が熱膨張すると、排気通口５０の部分
は上記一対の取付ボルト５５，５５を介して締着
固定される排気マニホールド（図示省略）によつ
て拘束され、該一対の取付ボルト５５，５５を結
ぶ直線方向への熱変形が規制されることから、該
排気通口５０部分においては第４図において鎖線
図示する如く上記一対の取付ボルト５５，５５を
結ぶ直線に直交する方向に熱変形が起こり、その
中間に位置するコーナ部分には過大な応力集中が
生じ、結果的にこの部分にクラツク５３，５３が
発生するものである。

特に、シリンダヘツドの長手方向端部側（排気
マニホールドの長軸方向端部側）に位置する上記
排気通口５０部分における熱変形は大きく、しか
も、この端部側（符号５０′）の方がシリンダヘ
ツドの長手方向中央側（符号５０″）よりも大き
くなり、その結果、端部側の法にクラツク５３，
５３が集中して発生するものである。また、排気
マニホールド側の取付フランジが気筒配列方向に
一体的に連続している構成のものにあつては、該
取付フランジの熱膨脹変位がそのままシリンダヘ
ツドとの締着部分に及ぶことから、上記の如き不
具合の発生がより顕著となるものである。

さらに、熱膨脹・収縮をくり返しても排気マニ
ホールドとシリンダヘツドの締結力が低下しない
ように、締結ボルトのゆるみ止めを設けて熱変形
を抑制を図る構造が採用されることもあるが、か
かる構造においては排気マニホールドによる上記
端部側の排気通口５０の変形拘束力が高められる
ことから、クラツクはより一層発生し易くなるも
のである。

このようなシリンダヘツド５１の排気通口５０
部分におけるクラツク発生は該シリンダヘツド５
１の損壊につながるものであり、従つてエンジン
の設計に際しては、上述の如き原因によるクラツ
ク発生に対して十分に配慮する必要がある。

しかるに、従来のこの種の多気筒エンジンにお
いては、このようなシリンダヘツドの熱膨脹に伴
う排気通口の口縁部におけるクラツク発生に対し
て有効な対策は講じられていないのが現状であ
る。

尚、排気マニホールドの熱膨脹に伴う長手方向
側方への相対変形によるガス洩れ対策を企図した
ものとしては、排気マニホールドの取付ボルトに
皿バネ状の特殊なワツシヤを使用し、これにより
該シリンダヘツドの排気通口部分の排気マニホー
ルドとの締結力低下を抑制するようにした実開昭
56−13505号公報に開示される如きものが知られ
ている。

（考案の目的） 本考案は上記従来技術の項で指摘した問題点ほ
解決しようとするもので、排気マニホールドの熱
膨脹に伴うエンジン本体の側壁の排気通口部分に
おけるクラツク発生を簡単な構成で且つ効果的に
防止してエンジンそのものの信頼性の向上を図る
とともに、エンジン本体と排気マニホールドとの
間のシール性の向上をも図り得るようにした多気
筒エンジンの排気マニホールド構造を提案せんと
してなされたものである。

（目的を達成するための手段） 本考案は上記の目的を達成するための手段とし
て、燃焼室に連通する四角形状の排気通口が気筒
配列方向に複数個開口せしめられたエンジン本体
の側壁に、該エンジン本体の各排気通口に重合連
通可能で且つその口縁部の形状が四角形状とされ
た複数の排気通路を備えるとともに該各排気通路
の口縁部にはそれぞれ独立して上記エンジン本体
の側壁に衝合可能な取付フランジが形成された排
気マニホールドの上記各取付フランジを、上記エ
ンジン本体側壁の各排気通口と上記排気マニホー
ルドの各排気通路の口縁部とを相互に重合連通さ
せた状態で衝合させるとともに、該エンジン本体
側壁の各排気通口の中心部を上記排気マニホール
ドの短軸方向に挟んで該各排気通口ごとにその両
側にそれぞれ１個づつ設けたマニホールド取付穴
と、該マニホールド取付穴と重合し得るようにし
て上記排気マニホールドの上記各取付フランジに
それぞれ２個づつ設けたボルト取付孔とを相互に
重合させた状態で両者間に跨つて取付けられる複
数の取付ボルトにより上記排気マニホールドを上
記エンジン本体側壁に締着固定するようにしたエ
ンジンにおいて、上記排気マニホールドの上記各
取付フランジにそれぞれ設けられる上記一対のボ
ルト取付孔の形成位置を、上記排気通路の口縁部
の対角状に位置する一対の角部の近傍に設定し、
さらに、上記排気マニホールドの上記各取付フラ
ンジのうち、少なくとも排気マニホールド長軸方
向の端部の気筒に対応する取付フランジに設けら
れた一対のボルト取付孔を、少なくともその一方
において、該一対のボルト取付孔の中心を結ぶ直
線の方向に延びる長穴とする一方、排気マニホー
ルド長軸方向の中央部分の気筒に対応する排気通
路の取付フランジに設けられる一対のボルト取付
孔のうち少なくともその一方を丸穴としたことを
特徴としている。

（作用） 本考案では上記の手段により次にような作用が
得られる。

(a) 排気マニホールドの各取付フランジにそれぞ
れ設けられる一対のボルト取付孔の形成位置
を、該排気通路の口縁部の対角状に位置する一
対の角部の近傍に設定しているので、原則的に
は、エンジン本体側壁の排気通口の部分に熱膨
脹が発生した場合、該排気通口の上記ボルト取
付孔に対応する対角状の一対の角部が排気マニ
ホールドの取付フランジによりその熱変形が拘
束されると、その中間に位置する他の一対の角
部においては応力が集中し、場合によつてはク
ラツクの発生に至ることになる。

ところが、本願考案においては、上記一対の
ボルト取付孔のうち少なくとも一方が該各ボル
ト取付孔を結ぶ直線の方向に延びる長穴とされ
ていることから、該直線方向における上記排気
通口部分の熱変形が適度に許容され、上記取付
フランジによる上記排気通口の上記一対の角部
に対する拘束力が低減せしめられ、この結果、
上記他の一対の角部における応力集中が効果的
に緩和されるものである。

(b) 排気マニホールドによる拘束力が無いとした
場合における該排気マニホールドの長軸方向に
対するエンジン本体側壁の相対的な熱変形量
は、該長軸方向の端部側ほど大きくなることか
ら、排気通口部分の応力集中を抑制するという
点においては、特に上記端部側の排気通口部分
の熱変形量を減少させる必要がある。この場
合、本願考案においては排気マニホールドの長
軸方向の中央側に位置する取付フランジに設け
られる一対のボルト取付孔が丸穴とされている
ので、該中央側の取付フランジに対応する排気
通口部分においてはエンジン本体の上記長軸方
向への熱変形が上記排気マニホールドによつて
拘束されることとなり、上記端部側の排気通口
部分における熱変形量は上記中央側の排気通口
と端部側の排気通口との間の部分における熱変
形量のみとなり、該熱変形量は、例えばエンジ
ン本体の全長にわたる熱変形量が影響する場合
に比して、上記中央側の排気通口部分において
拘束されて減じられる分だけ減少することとな
り、それだけ該端部側の排気通口部分における
応力集中が緩和されることになる。

（考案の効果） 従つて、本考案の多気筒エンジンの排気マニホ
ールド構造によれば、エンジン本体側壁の四角形
状の排気通口に対して同様形状の排気通路口縁部
をもつ排気マニホールドの取付フランジを衝合さ
せ且つこの両者を上記排気通口の対角状の一対の
角部近傍に配置した取付ボルトによつて締着固定
する場合において、該取付フランジ側の一対のボ
ルト取付孔のうち少なくとも一方を該ボルト取付
孔同士を結ぶ直線方向に延びる長穴とし、該長穴
によつて該取付フランジによる上記排気通口近傍
の上記直線方向における拘束力を適度に緩和する
ことで非拘束状態となつている他の角部における
熱膨脹に伴う応力集中を抑制しているので、この
部分におけるクラツク発生が確実に防止され、エ
ンジンの信頼性、延いては排気マニホールド取付
部分におけるシール性の向上が図れるという効果
が得られるものである。

さらに、排気マニホールドの各取付フランジの
うち、その長軸方向の中央側に位置するものにお
いては、上記一対のボルト取付孔の少なくとも一
方を丸穴とし、この丸穴部分においてエンジン本
体側壁と排気マニホールドとの長軸方向の相対変
位を適度に拘束することで、該エンジン本体側壁
の熱変形量が特に長軸方向端部側に位置する排気
通口部分において過大となるのを防止するように
していることから、上記したボルト取付孔の長穴
構造と相まつて、該端部の排気通口部分における
応力集中がさらに抑制され、エンジンの信頼性が
より一層高められるものである。

（実施例） 以下、第１図ないし第２図を参照して本考案の
好適な実施例を説明する。

第１図及び第２図には本考案の実施例に係る排
気マニホールド構造を備えた自動車用４気筒エン
ジンの要部が示されており、同図において符号１
はエンジン本体であり、該エンジン本体１はシリ
ンダブロツク２とシリンダヘツド３とを有してい
る。

ウオータジヤケツト（図示せず）を形成したシ
リンダヘツド３は、第３図に示す如くその側面３
ａ（即ち、エンジン本体１の側壁１ａ）にその長
手方向に沿つて４個の排気通口１１，１２，１
３，１４をそれぞれ開口させている。この各排気
通口１１，１２，１３，１４の口縁部には、該各
排気通口１１，１２，１３，１４の周囲を囲繞す
るようにして適宜幅のヘツド側衝合面４４，４４
…がそれぞれ適宜に隆起形成されている。

この各排気通口１１，１２，１３，１４の各ヘ
ツド側衝合面４４，４４…には、各排気通口１
１，１２，１３，１４の中心部を挟む上下２位置
（換言すれば、この各ヘツド側衝合面４４，４４
…上に締着固定される後述の排気マニホールド４
の短軸方向において各排気通口の中心部を挟む２
位置）に、それぞれ螺条孔で構成されるマニホー
ルド取付孔４１が、各排気通口ごとに２個づつ形
成されている。そして、この各排気通口１１，１
２，１３，１４のヘツド側衝合面４４，４４…に
それぞれ２個づつ形成されるマニホールド取付孔
４１，４１は、該排気通口１１，１２，１３，１
４の中心部を通つて適宜に傾斜する中心線L₁，
L₂，L₃，L₄上においてしかも該各排気通口１１，
１２１，１３，１４の一対の角部近傍にそれぞれ
位置せしめられている。

排気マニホールド４は、第１図及び第２図に示
す如く上記シリンダヘツド３の４個の排気通口１
１，１２，１３，１４に対してそれぞれ重合連通
可能とされた排気通路２１，２２，２３，２４を
その下流側において集合させてなる分岐集合管で
構成されており、該各排気通口２１，２２，２
３，２４の口縁部には、それぞれその端面を上記
シリンダヘツド３の各ヘツド側衝合面４４に衝合
可能なマニホールド側衝合面４５，４５…とした
取付フランジ３１，３２，３３，３４が形成され
ている。

この各取付フランジ３１，３２，３３，３４に
は、上記シリンダヘツド３の各排気通口１１，１
２，１３，１４ごとにそれぞれ形成した上記各マ
ニホールド取付孔４１，４１に対応する位置に、
それぞれ上下一対のボルト取付孔が形成されてい
る。即ち、第１図及び第２図においてシリンダヘ
ツド３の左端に位置する第１の吸気通路２１に設
けられた第１の取付フランジ３１には、上側ボル
ト取付穴５１Ａと下側ボルト取付穴５１Ｂが、第
２番目に位置する第２の吸気通路２２の第２の取
付フランジ３２には、上側ボルト取付穴５２Ａと
下側ボルト取付穴５２Ｂが、第３番目に位置する
第３の吸気通路２３の第３の取付フランジ３３に
は、上側ボルト取付穴５３Ａと下側ボルト取付穴
５３Ｂが、さらに右側に位置する第４の吸気通路
２３の第４の取付フランジ３４には上側ボルト取
付穴５４Ａと下側ボルト取付穴５４Ｂがそれぞれ
形成されている。

この各取付フランジ３１，３２，３３，３４に
形成された各ボルト取付孔の形状は、本考案を適
用してそれぞれ次のように設定されている。即
ち、シリンダヘツド３の長手方向の両端部に位置
する第１の取付フランジ３１の上・下ボルト取付
孔５１Ａ，５１Ｂと第４の取付フランジ３４の
上・下ボルト取付孔５４Ａ，５４Ｂは、ともに対
応する中心線l₁，l₄に沿う方向に延びる長穴とさ
れている。これに対して、シリンダヘツド３の長
手方向中央寄りに位置する第２の取付フランジ３
２と第３の取付フランジ３３においては、ともに
その上側ボルト取付穴５２Ａ，５３Ａを丸穴と
し、下側ボルト取付穴５２Ｂ，５２Ｂをそれぞれ
対応する中心線l₂，l₃に沿う方向に延びる長穴と
している。

尚、第１図及び第２図において符号３７，３
８，３９は、上記排気マニホールド４の各排気通
路２１，２２，２３，２４相互間に設けられた補
強リブであり、該補強リブ３７，３８，３９，４
０は、排気マニホールド４の長手方向における剛
性を向上させる如く作用するものであり、これに
より排気マニホールド４の長手方向における熱変
形（反り）が適度に拘束され、シリンダヘツド３
の長手方向端部側の排気通口１１，１４部分の取
付ボルト５，５の締結力低下が抑制され、この部
分のガス洩れが防止される。

上述の如く構成された排気マニホールド４は、
シリンダヘツド３の側面３ａにそれぞれ取付ボル
ト５，５…によつて締着固定されるが、その場
合、第２の取付フランジ３２の上側ボルト取付穴
５２Ａと第３の取付フランジ３３の上側ボルト取
付穴５３Ａとにそれぞれ嵌挿される２本の取付ボ
ルト５，５がシリンダヘツド３と排気マニホール
ド４との衝合面方向における位置決めピンとして
機能し、該シリンダヘツド３と排気マニホールド
４の相対組付位置が常に正規位置に設定される。

ところで、このようにシリンダヘツド３の側面
３ａに対して排気マニホールド４を取付ボルト
５，５…によつて締着固定した場合、エンジンの
燃焼熱を受けてシリンダヘツド３が熱膨張し、各
排気通口１１，１２，１３，１４部分には熱変形
が生じる。このため、排気マニホールド４による
シリンダヘツド３に対する拘束力が強過ぎると該
排気通口１１，１２，１３，１４部分に応力集中
が起こり、この部分にクラツクが発生することは
既述の通りである。特に、この傾向は、冷却水に
よる冷却作用の少ない排気通口１１，１４に、さ
らに排気マニホールドの長手方向端部側（排気通
口１１，１４部分）の締結力アツプを図つたもの
に多い。

ところが、この実施例のものにおいては、本考
案を適用して、シリンダヘツド３内において熱変
形が最も大きくなる第１の排気通口１１と第４の
排気通口１４に対応する排気マニホールド４の第
１の取付フランジ３１と第４の取付フランジ３４
部分においてはその上側ボルト取付穴５１Ａ，５
４Ａと下側ボルト取付穴５１Ｂ，５４Ｂをともに
長穴とする一方、比較的熱変形の小さい第２の排
気通口１２と第３の排気通口１３に対応する排気
マニホールド４の第２の取付フランジ３２と第３
の取付フランジ３３部分らおいては、その下側ボ
ルト取付穴５２Ｂ，５３Ｂをともに長穴としてい
る。

このため、シリンダヘツド３の各排気通口１
１，１２，１３，１４部分が熱膨張した場合、各
取付フランジ３１，３２，３３，３４の長穴部分
に取付けられた取付ボルト５，５…はそれぞれ対
応する中心線l₁，l₂，l₃，l₄の方向に逃げることが
できるので、該排気マニホールド４による各排気
通口１１，１２，１３，１４に対する拘束力が適
度に緩和されることとなり、これにより該各排気
通口１１，１２，１３，１４部分に大きな応力集
中が起きるのが未然に防止されることとなる。従
つて、この部分におけるガスシール性能を維持し
つつ、クラツク発生もなく、シリンダヘツド３の
耐久性、延いてはエンジンの信頼性が向上するこ
ととなる。

さらに、この実施例においては、シリンダヘツ
ド３の長手方向中央寄りに位置する第２の取付フ
ランジ３２と第３の取付フランジ３３の上側ボル
ト取付孔５２Ａ，５３Ａをともに丸穴としている
ため、上述のようにこの各上側ボルト取付孔３２
Ａ，３３Ａに取り付けられるボルトによつて上記
排気マニホールド４のシリンダヘツド３に対する
位置決めが正確に行なわれることに加えて、該第
２及び第３の取付フランジ３２，３３部分では、
これら相互間におけるシリンダヘツド３の長手方
向の相対変位が規制され比較的高い拘束力が確保
されることになる（尚、上記中心線l₂，l₃方向に
おいては、下側ボルト取付孔３２Ｂ，３３Ｂを長
穴とすることによつてその拘束力が適度に緩和さ
れるようになつている）。

この結果、シリンダヘツド３の長手方向の端部
に位置する第１及び第４の排気通口１１，１４部
分におけるシリンダヘツド長手方向における熱変
形量は、第１排気通口１１と第２排気通口１２と
の間、及び第３排気通口１３と第４排気通口１４
との間における熱変形量に近くなり、上述のよう
な第２取付フランジ３２と第３取付フランジ３３
における拘束作用が得られない場合に比して、熱
変形量が低減されることとなり、延いては上記第
１及び第４の排気通口１１，１４部分に発生する
熱膨張に起因する応力発生がさらに緩和され、ボ
ルト取付孔を長穴としたことによる応力集中の抑
制作用がさらに高められるものである。

尚、上記実施例においては、排気マニホールド
４の４個の取付フランジ３１，３２，３３，３４
の全てについてその２個のボルト取付孔のうち、
２個あるいは１個を長穴としたが、本考案は、こ
れに限定されるものではなく、少なくともシリン
ダヘツド３の長手方向端部に位置する第１の取付
フランジ３１と第４の取付フランジ３４の２つの
ボルト取付孔５１Ａ，５１Ｂ、同５４Ａ，５４Ｂ
のうち、少なくともその一方が長穴とされておれ
ばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る排気マニホール
ド構造を備えた多気筒エンジンの要部平面図、第
２図は第１図の−矢視図、第３図は第１図の
−矢視図、第４図は従来の排気マニホールド
構造をもつ多気筒エンジンの要部側面図である。
１はエンジン本体、２はシリンダブロツク、３は
シリンダヘツド、４は排気マニホールド、５は取
付ボルト、１１〜１４は排気通口、２１〜２４は
吸気通路、３１〜３４は取付フランジ、３７〜３
９は補強リブ、４１はマニホールド取付孔、５１
Ａ〜５３Ｂはボルト取付孔である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 燃焼室に連通する四角形状の排気通口が気筒配
   列方向に複数個開口せしめられたエンジン本体の
   側壁に、 該エンジン本体の各排気通口に重合連通可能で
   且つその口縁部の形状が四角形状とされた複数の
   排気通路を備えるとともに該各排気通路の口縁部
   にはそれぞれ独立して上記エンジン本体の側壁に
   衝合可能な取付フランジが形成された排気マニホ
   ールドの上記各取付フランジを、 上記エンジン本体側壁の各排気通口と上記排気
   マニホールドの各排気通路の口縁部とを相互に重
   合連通させた状態で衝合させるとともに、 該エンジン本体側壁の各排気通口の中心部を上
   記排気マニホールドの短軸方向に挟んで該各排気
   通口ごとにその両側にそれぞれ１個づつ設けたマ
   ニホールド取付穴と、該マニホールド取付穴と重
   合し得るようにして上記排気マニホールドの上記
   各取付フランジにそれぞれ２個づつ設けたボルト
   取付孔とを相互に重合させた状態で両者間に跨つ
   て取付けられる複数の取付ボルトにより上記排気
   マニホールドを上記エンジン本体側壁に締着固定
   するようにしたエンジンにおいて、 上記排気マニホールドの上記各取付フランジに
   それぞれ設けられる上記一対のボルト取付孔の形
   成位置を、上記排気通路の口縁部の対角状に位置
   する一対の角部の近傍に設定し、 さらに、上記排気マニホールドの上記各取付フ
   ランジのうち、少なくとも排気マニホールド長軸
   方向の端部の気筒に対応する取付フランジに設け
   られた一対のボルト取付孔を、少なくともその一
   方において、該一対のボルト取付孔の中心を結ぶ
   直線の方向に延びる長穴とする一方、 排気マニホールド長軸方向の中央部分の気筒に
   対応する排気通路の取付フランジに設けられる一
   対のボルト取付孔のうち少なくともその一方を丸
   穴とした、 ことを特徴とする多気筒エンジンの排気マニホー
   ルド構造。