JPH07253018A - 内燃機関のマニホールド接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関のマニホールド接続構造において、ガ
スケット無しでシール性を確保する。 【構成】排気マニホールド２を、シリンダヘッド１の各
排気ポート４に対応して分配される複数の分岐パイプ５
と、各パイプ５の基端を接合するフランジ３等とから構
成する。フランジ３にはシリンダヘッド１へ向けて先細
りの漏斗形状に突出される複数の筒部６を設ける。各筒
部６には各分岐パイプ５の基端を嵌め入れて接合する。
一方、各排気ポート４には広口部７を形成し、その広口
部７の最外端に外方へ広がるテーパ面８を形成する。各
テーパ面８の最内端を各筒部６の外周面に線接触可能な
接触口９とする。そして、各筒部６を各広口部７に嵌め
合わせて、ボルト１０の締め付けによりフランジ３をシ
リンダヘッド１へ押圧することにより、各筒部６と接触
口９との間に高面圧を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関本体に対す
る吸気の流れ、或いは内燃機関本体からの排気の流れを
案内するために接続されるマニホールドに係り、詳しく
はそのマニホールド接続構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関本体の吸気ポート、排気
ポートには、同本体に対する吸気の流れ、或いは同本体
からの排気の流れを案内するための吸気マニホールド、
排気マニホールドがそれぞれ接続される。これらのマニ
ホールドは、内燃機関本体における複数の気筒に対応し
て分配される複数の分岐パイプと、それらのパイプの基
端を同本体を構成するシリンダヘッド等に固定して各気
筒に接続するためのフランジ等とにより構成されてい
る。

【０００３】ところで、近年では、内燃機関の軽量化の
ために、これらマニホールドについても軽量化が図られ
ている。その一例として、特開平４−２６９３６６号公
報には、アルミ合金製のパイプ材よりなる複数のブラン
チパイプ（分岐パイプ）と、各パイプの基端が接合され
る薄肉金属製のプレート（フランジ）等とからなるパイ
プ製の吸気マニホールドが開示されている。図５に示す
ように、この種のパイプ製のマニホールドでは、分岐パ
イプ２１の基端がフランジ２２に形成された孔２２ａに
挿着されている。そして、フランジ２２とシリンダヘッ
ド２３との間にガスケット２４を介在させ、分岐パイプ
２１と、ガスケット２４の孔２４ａと、シリンダヘッド
２３のポート２５とをそれぞれ整合させる。この状態
で、フランジ２２がボルト２６によりシリンダヘッド２
３に締め付けられることにより、フランジ２２とシリン
ダヘッド２３との接続が行われる。そして、この接続状
態では、ガスケット２４により両者２２，２３の間のシ
ール性が確保されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な接続構造では、ガスケット２４によるシール圧を確保
するために、図５に示すように、フランジ２２の板厚を
分岐パイプ２１のそれに比べてある程度大きくする必要
がある。このため、フランジ２２の板厚を大きくした分
だけマニホールド全体が重量化することになり、軽量化
を制限する要因となっていた。又、シール性の確保のた
めにガスケット２４という別部材が必要であるばかりで
なく、フランジ２２とシリンダヘッド２３との間にガス
ケット２４を介在させるために、作業の手間が増えるこ
とになった。

【０００５】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、ガスケットを無くしてシー
ル性を確保することを可能にした内燃機関のマニホール
ド接続構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の第１の発明においては、内燃機
関本体において複数の気筒に対応して設けられた複数の
ポートと、それら各ポートに対応して分配される複数の
分岐パイプと、それら各分岐パイプの基端を各ポートに
対応して配置すると共に、内燃機関本体に対して接続す
るためのフランジとを備えた内燃機関のマニホールド接
続構造において、フランジから内燃機関本体へ向けて先
細りの漏斗形状に突設され、各分岐パイプの基端が嵌め
入れられると共に、各ポートに嵌め合わされる筒部と、
各ポートに形成され、各筒部の外周面に対して線接触可
能に設けられた接触口と、フランジを内燃機関本体へ押
圧するための押圧手段とを備えたことを趣旨としてい
る。

【０００７】上記の目的を達成するために、請求項２に
記載の第２の発明においては、第１の発明の構成におい
て、各筒部を弾性変形可能な板厚に設定したことを趣旨
としている。

【０００８】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、フランジの各
筒部を内燃機関本体の各ポートに嵌め合わせる。その状
態でフランジを押圧手段により内燃機関本体へ押圧する
ことにより、各筒部の外周面が各接触口に線接触した状
態で押し付けられる。又、各分岐パイプがフランジを介
して内燃機関本体に接続される。

【０００９】上記第２の発明の構成によれば、各筒部が
弾性変形可能な板厚に設定されていることから、第１の
発明の作用に加えて、フランジに多少の変形があった
り、押圧手段による押圧力が多少変化しても、各筒部と
接触口との線接触が確保される。

【００１０】

【実施例】以下、第１及び第２の発明における内燃機関
のマニホールド接続構造を具体化した一実施例を図１〜
図３に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は内燃機関本体を構成するシリンダヘ
ッド１の一部断面と、同ヘッド１に接続される排気マニ
ホールド２の一部を示している。図２は排気マニホール
ド２を構成するフランジ３を示している。図３はシリン
ダヘッド１と排気マニホールド２との接続状態を示して
いる。

【００１２】この実施例では、内燃機関本体が４気筒を
有するものとなっており、それに合わせてシリンダヘッ
ド１には各気筒に通じる４つの排気ポート４が形成され
ている。又、この実施例では、内燃機関の軽量化に寄与
するために、排気マニホールド２が軽量なパイプ製とな
っている。即ち、排気マニホールド２は、複数の分岐パ
イプ５と、それら各分岐パイプ５の基端が接合されるフ
ランジ３等とから構成されている。

【００１３】各分岐パイプ５は金属製のパイプ材より形
成され、各排気ポート４に対応して分配するために４本
設けられている。フランジ３は薄肉の金属板材よりプレ
ス成形されている。フランジ３には、同フランジ３から
シリンダヘッド１へ向けて突設された４つの筒部６が一
体にプレス成形されている。各筒部６は先細りの円筒漏
斗形状をなし、それらの内側に対して各分岐パイプ５の
基端が嵌め入れられ、溶接により接合されている。そし
て、図３に示すように、各筒部６がシリンダヘッド１の
各排気ポート４に対応して嵌め合わされる。

【００１４】この実施例では、各筒部６が弾性変形可能
な板厚ｄに設定されている。又、各筒部６がフランジ３
に一体成形されていることから、図３に示すように、各
筒部６の板厚ｄはフランジ３の他の部分の板厚とほぼ同
じになっている。この板厚ｄとしては、例えば２．５〜
４．０ｍｍ、特に好ましくは２．５〜３．０ｍｍ程度で
ある。この範囲より板厚ｄが小さくなると、各筒部６の
弾性変形が大きくなる傾向があり、一方この範囲よりも
板厚ｄが大きくなると、弾性変形が小さくなる傾向があ
る。

【００１５】この実施例では、各分岐パイプ５を形成す
る金属として、軽合金、好ましくはアルミ合金又はマグ
ネシウム合金等が使用される。各分岐パイプ５を形成す
るパイプ材としては、金属板材により折り曲げ成形され
たものでもよく、或いは、金属材料により鋳造成形され
たものでもよい。又、フランジ３を形成する金属として
は、上記と同様に軽合金、好ましくはアルミ合金又はマ
グネシウム合金が使用される。

【００１６】一方、この実施例では、シリンダヘッド１
において、各排気ポート４の開口部分が他よりも大径な
広口部７となっている。各広口部７の最外側は、外方へ
向かって広がるように形成されたテーパ面８となってい
る。そして、各広口部７のテーパ面８の最内端が、各筒
部６の外周面に線接触可能な接触口９となっている。図
３に示すように、テーパ面８と筒部６の外周面との間に
は所定の角度θが形成されるようになっている。この角
度θとしては、例えば５〜３０度、特に好ましくは１５
〜３０度である。この範囲より角度θが小さくなると、
筒部６と接触口９との接触面積が大きくなる傾向があ
り、一方この範囲よりも角度θが大きくなると、両者
６，９の接触面積が小さくなる傾向がある。尚、この実
施例では、広口部７を除いた排気ポート４の内径と分岐
パイプ５の内径とが同じに設定されている。

【００１７】更に、この実施例では、フランジ３をシリ
ンダヘッド１に押圧して固定するために、ボルト１０が
押圧手段として使用されている。即ち、フランジ３には
複数のボルト孔１１が形成され、それらボルト孔１１に
対応して、シリンダヘッド１には複数のボルト穴１２が
形成されている。そして、図３に示すように、各ボルト
孔１１に挿通されたボルト１０を各ボルト穴１２に締め
付けることにより、フランジ３がシリンダヘッド１に対
して押圧される。

【００１８】従って、上記の構成では、排気マニホール
ド２をシリンダヘッド１に接続する際、フランジ３の各
筒部６を各排気ポート４の広口部７に嵌め合わせる。そ
して、上記のようにボルト１０を締め付けると、フラン
ジ３がシリンダヘッド１へ押圧される。この押圧によ
り、各筒部６の外周面が接触口９に線接触した状態で押
し付けられる。又、各分岐パイプ５がフランジ３を介し
てシリンダヘッド１に接続される。

【００１９】そして、上記のように各筒部６が各接触口
９に押し付けられて線接触となることから、両者６，９
の間に大きな面圧が発生して、両者６，９の間、延いて
はフランジ３とシリンダヘッド１との間にシール性を確
保することができる。しかも、この実施例では、フラン
ジ３とシリンダヘッド１との間にシール性を確保するた
めに使用されるガスケットを無くすことができる。又、
ボルト１０の締め付け程度を単に変えるだけで、筒部６
と接触口９との間の面圧を任意に調節することができ、
メンテナンスに便利である。

【００２０】又、この実施例では、ガスケットを押圧す
るためにフランジ３の板厚を大きくする必要がないこと
から、フランジ３の板厚を適度に小さくすることができ
る。その意味から、排気マニホールド２の全体を更に軽
量化することができる。更に、この実施例では、ガスケ
ットを無くした分だけ、シリンダヘッド１に排気マニホ
ールド２を取り付ける際の作業上の手間を軽減すること
ができる。

【００２１】又、この実施例では、各広口部７のテーパ
面８と各筒部６との間に所定の角度θが形成されること
から、フランジ３をボルト１０で締め付ける際に、各筒
部６を各排気ポート４に対して自動的にセンタリングす
ることができる。このため、各筒部６を各接触口９に確
実に線接触させることができ、各筒部６と各広口部７と
の間の接触面積を常に小さくすることができ、両者６，
７の間に充分な面圧を確保することができる。しかも、
この実施例では、各排気ポート４の内径と各分岐パイプ
５の内径とが同じに設定されていることから、上記のよ
うに筒部６が排気ポート４にてセンタリングされた状態
では、図３に示すように、分岐パイプ５の内周を排気ポ
ート４の内周に整合させることが可能となる。このた
め、排気ポート４から分岐パイプ５へ向かう排気の流れ
をより円滑に案内することができる。

【００２２】更に、この実施例では、各筒部６と各接触
口９とを線接触させることができることから、各筒部６
が剛性の小さい板厚ｄであっても、両者６，９の間に常
に充分な面圧を確保することができる。その意味から、
フランジ３とシリンダヘッド１との間のシール性の確保
を更に充分なものにすることができる。

【００２３】加えて、この実施例では、各筒部６が弾性
変形可能な板厚ｄに設定されている。そのため、フラン
ジ３に多少の変形があったり、ボルト１０によるフラン
ジ３の押圧力が多少低下したりしても、各筒部６を弾性
変形可能な押圧力の領域内で使用することにより、各筒
部６と各接触口９との間の線接触が確保される。その結
果、両者６，９の間の高い面圧を、半永久的に維持する
ことができる。

【００２４】併せて、この実施例では、各筒部６がフラ
ンジ３と一体にプレス成形されていることから、各筒部
６を容易に形成することができる。その意味から、本実
施例における排気マニホールド２を容易に得ることがで
きる。

【００２５】尚、この発明は次のような別の実施例に具
体化することもできる。そして、以下の各実施例でも、
前記実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。 （１）前記実施例では、シリンダヘッド１の各排気ポー
ト４に広口部７を形成し、その広口部７のテーパ面８に
各筒部６の外周面に線接触可能な接触口９を形成した。

【００２６】これに対して、図４に示すように、排気ポ
ート４の内径を前記実施例のそれよりも大きく設定し、
排気ポート４の開口部分における広口部を省略する。そ
して、排気ポート４の開口端を筒部６に線接触可能な接
触口９としてもよい。この場合は、排気ポート４の開口
部分に広口部を形成しなことから、従来のシリンダヘッ
ドに容易に適用可能である。

【００２７】或いは、前記実施例の広口部７におけるテ
ーパ面８を省略して、その広口部７の開口端を筒部６に
線接触可能な接触口とすることもできる。 （２）前記実施例では、マニホールド接続構造を排気マ
ニホールド２の接続構造に具体化したが、吸気マニホー
ルドの接続構造に具体化することもできる。

【００２８】（３）前記実施例では、４気筒の内燃機関
のための排気マニホールド２に具体化したが、６気筒や
８気筒の内燃機関のための排気マニホールドや吸気マニ
ホールドに具体化することもできる。

【００２９】（４）前記実施例では、各筒部６を弾性変
形可能な板厚ｄに設定したが、この設定を省略してもよ
い。 （５）前記実施例では、各筒部６をフランジ３と一体に
プレス成形したが、各筒部をフランジとは別部材で形成
してもよい。

【００３０】（６）前記実施例では、各分岐パイプ５の
基端を接合するために一つのフランジ３を使用したが、
各分岐パイプの基端が接合されるフランジを二つ以上に
分割して形成してもよい。

【００３１】以上、この発明の各実施例について説明し
たが、上記各実施例には、特許請求の範囲に記載した技
術的思想に係る次のような各種の実施態様が含まれるこ
とを、以下にその効果と共に記載する。

【００３２】（イ）請求項１に記載の第１の発明におい
て、前記各ポートの開口部分を他よりも大径な広口部と
し、その広口部の最外側に外方へ向かって広がるテーパ
面を形成し、そのテーパ面の最内端を前記各筒部の外周
面に線接触可能な接触口とした内燃機関のマニホールド
接続構造。

【００３３】この構成によれば、ガスケットを無くして
シール性を確保できると共に、各ポートに対して各筒部
を自動的にセンタリングすることができる。 （ロ）請求項１に記載の第１の発明において、前記各筒
部を前記フランジと一体にプレス成形した内燃機関のマ
ニホールド接続構造。

【００３４】この構成によれば、ガスケットを無くして
シール性を確保できると共に、各筒部を容易に形成する
ことができる。 （ハ）請求項１に記載の第１の発明において、前記押圧
手段をボルトとした内燃機関のマニホールド接続構造。

【００３５】この構成によれば、ガスケットを無くして
シール性を確保できると共に、各筒部と各接触口との間
の面圧を容易に且つ任意に調節することができる。尚、
この明細書において、発明の構成に係る手段及び部材等
は、以下のように定義されるものとする。

【００３６】（ａ）前記マニホールドとは、内燃機関本
体の吸気側に接続される吸気マニホールドと排気側に接
続される排気マニホールドとの両方を意味する。ここ
で、吸気マニホールドとは、スロットルボディ等を含む
吸気管とシリンダヘッドに形成された吸気ポートとを繋
ぐためのものである。又、排気マニホールドとは、シリ
ンダヘッドに形成された排気ポートと、触媒コンバータ
等を含む排気管とを繋ぐためのものである。

【００３７】（ｂ）前記内燃機関とは、いわゆるレシプ
ロエンジンやロータリーエンジンを意味し、ガソリンエ
ンジンは勿論のこと、ディーゼルエンジンを含むものと
する。そして、前記内燃機関本体とは、シリンダブロッ
クやシリンダヘッドで構成されるものを意味する。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
第１の発明によれば、フランジから漏斗形状をなす複数
の筒部を突設し、それら各筒部に各分岐パイプの基端を
嵌め入れると共に、各筒部を各ポートに嵌め合わせる。
又、各ポートに形成された接触口に各筒部の外周面を線
接触可能にすると共に、フランジを押圧手段により内燃
機関本体へ押圧するようにしている。

【００３９】従って、各筒部の外周面が各接触口に線接
触した状態で押し付けられ、各分岐パイプがフランジを
介して内燃機関本体に接続される。その結果、マニホー
ルド接続構造として、ガスケットを無くしてシール性を
確保することができるという優れた効果を発揮する。

【００４０】又、請求項２に記載の第２の発明によれ
ば、第１の発明において、各筒部を弾性変形可能な板厚
に設定している。従って、フランジに多少の変形があっ
たり、押圧手段による押圧力が多少変化したりしても、
各筒部と接触口との線接触が確保される。その結果、第
１の発明の効果に加えて、各筒部と各接触口との間の高
い面圧を半永久的に維持することができるという優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例において、シリ
ンダヘッドの一部断面と、同ヘッドに接続される排気マ
ニホールドの一部を示す平面図である。

【図２】一実施例において、排気マニホールドのフラン
ジを示す正面図である。

【図３】一実施例において、シリンダヘッドと排気マニ
ホールドとの接続状態を示す断面図である。

【図４】この発明を具体化した別の実施例において、シ
リンダヘッドと排気マニホールドとの接続状態を示す断
面図である。

【図５】従来技術におけるシリンダヘッドとマニホール
ドとの接続状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…内燃機関本体を構成するシリンダヘッド、２…排気
マニホールド、３…フランジ、４…排気ポート、５…分
岐パイプ、６…筒部、９…接触口、１０…押圧手段を構
成するボルト、ｄ…板厚。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｄ 11/00 Ｊ Ｆ０２Ｍ 35/104

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関本体において複数の気筒に対応
   して設けられた複数のポートと、 前記各ポートに対応して分配される複数の分岐パイプ
   と、 前記各分岐パイプの基端を前記各ポートに対応して配置
   すると共に、前記内燃機関本体に対して接続するための
   フランジとを備えた内燃機関のマニホールド接続構造に
   おいて、 前記フランジから前記内燃機関本体へ向けて先細りの漏
   斗形状に突設され、前記各分岐パイプの基端が嵌め入れ
   られると共に、前記各ポートに嵌め合わされる筒部と、 前記各ポートに形成され、前記各筒部の外周面に対して
   線接触可能に設けられた接触口と、 前記フランジを前記内燃機関本体へ押圧するための押圧
   手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のマニホール
   ド接続構造。
2. 【請求項２】 前記各筒部を弾性変形可能な板厚に設定
   したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のマニ
   ホールド接続構造。