JPH09242540A - 一体形排気マニホルド - Google Patents
一体形排気マニホルドInfo
- Publication number
- JPH09242540A JPH09242540A JP4647496A JP4647496A JPH09242540A JP H09242540 A JPH09242540 A JP H09242540A JP 4647496 A JP4647496 A JP 4647496A JP 4647496 A JP4647496 A JP 4647496A JP H09242540 A JPH09242540 A JP H09242540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust manifold
- friction
- manifolds
- friction welding
- manifold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 摩擦圧接にて一体化した排気マニホルドを提
供すること。 【解決手段】 ガソリン及びディーゼル内燃機関におい
て、内燃機関の排気マニホルドを少なくとも２以上に分
割し、各々別体にて製造し、これらを摩擦圧接により連
続一体成形した一体形排気マニホルドである。前記マニ
ホルドが鋳鋼である。または、鋳鋼と鋳鉄である。鋳鋼
としては耐熱鋳鋼、鋳鉄としては球状黒鉛鋳鉄とする。
さらに、摩擦圧接により接合された一体形鋳物部材の摩
擦圧接接合部にチルが存在せず、該摩擦圧接接合部が固
相接合に近い接合で形成されている。このことにより、
内燃機関の機能向上、部品点数の削減、ガス漏れの防
止、小型軽量化及び加工・組立工数の短縮を図る。
供すること。 【解決手段】 ガソリン及びディーゼル内燃機関におい
て、内燃機関の排気マニホルドを少なくとも２以上に分
割し、各々別体にて製造し、これらを摩擦圧接により連
続一体成形した一体形排気マニホルドである。前記マニ
ホルドが鋳鋼である。または、鋳鋼と鋳鉄である。鋳鋼
としては耐熱鋳鋼、鋳鉄としては球状黒鉛鋳鉄とする。
さらに、摩擦圧接により接合された一体形鋳物部材の摩
擦圧接接合部にチルが存在せず、該摩擦圧接接合部が固
相接合に近い接合で形成されている。このことにより、
内燃機関の機能向上、部品点数の削減、ガス漏れの防
止、小型軽量化及び加工・組立工数の短縮を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄系の同種または
異種鋳物部材同士を摩擦圧接により接合した一体形鋳物
部材に係り、更に詳細には、例えば内燃機関に用いられ
る排気系部品としての排気マニホルドを少なくとも２以
上に分割し、それぞれ別体として共に耐熱鋳鋼鋳物また
は耐熱鋳鋼鋳物と球状黒鉛鋳鉄鋳物とを製作し、これら
を摩擦圧接により接合した一体形排気マニホルドに関す
るものである。
異種鋳物部材同士を摩擦圧接により接合した一体形鋳物
部材に係り、更に詳細には、例えば内燃機関に用いられ
る排気系部品としての排気マニホルドを少なくとも２以
上に分割し、それぞれ別体として共に耐熱鋳鋼鋳物また
は耐熱鋳鋼鋳物と球状黒鉛鋳鉄鋳物とを製作し、これら
を摩擦圧接により接合した一体形排気マニホルドに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンの排気ガスを捕集し、消
音管（マフラー）へ送る管状耐熱部材として、排気マニ
ホルド１ａがある。この排気マニホルド１ａは、図２に
示すようにシリンダヘッド２に取り付ける取付フランジ
３と、シリンダヘッド２の各排気ポートに接続する枝管
４と、この枝管４を集合する集合管５からなり、各枝管
４を通過する排気ガスは、出口ポート６から排出される
ように設計されている。また、集合管５は、熱変形を抑
制するために２分割もしくは３分割され、分割された各
マニホルドは嵌合部７にて連結されている。しかしなが
ら、この嵌合部７の加工に工数を要す上に、嵌合部７の
熱変形に伴うガス漏れを完全に防止することが出来な
い。また、嵌合のためにフランジ部を有することから重
量増となり、さらにシールリング（図示せず）といった
部品の管理及びコストが増加するといった課題を有して
いた。従って、上記課題を解決する手段として、鋳造に
より一体形成形した排気マニホルドや排気マニホルドを
分割して、鋳造にて各々成形したのち、溶接により一体
化した排気マニホルドが提案されている。
音管（マフラー）へ送る管状耐熱部材として、排気マニ
ホルド１ａがある。この排気マニホルド１ａは、図２に
示すようにシリンダヘッド２に取り付ける取付フランジ
３と、シリンダヘッド２の各排気ポートに接続する枝管
４と、この枝管４を集合する集合管５からなり、各枝管
４を通過する排気ガスは、出口ポート６から排出される
ように設計されている。また、集合管５は、熱変形を抑
制するために２分割もしくは３分割され、分割された各
マニホルドは嵌合部７にて連結されている。しかしなが
ら、この嵌合部７の加工に工数を要す上に、嵌合部７の
熱変形に伴うガス漏れを完全に防止することが出来な
い。また、嵌合のためにフランジ部を有することから重
量増となり、さらにシールリング（図示せず）といった
部品の管理及びコストが増加するといった課題を有して
いた。従って、上記課題を解決する手段として、鋳造に
より一体形成形した排気マニホルドや排気マニホルドを
分割して、鋳造にて各々成形したのち、溶接により一体
化した排気マニホルドが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来法による提案にお
いて、鋳造にて一体成形した構成のものには、大型エン
ジン用のマニホルドがあるが、その全長が８００ｍｍを
越える長尺品になるために既存の鋳枠にては製造出来な
い。鋳造にて一体成形で製造するためには、特別な大型
鋳枠を必要とし、新たな投資による大規模な造型設備が
必要となる。また、一体形形状にすることで鋳造方案も
複雑になり鋳造歩留りの低下による製造コストの上昇が
懸念される。また、排気マニホルドを鋳造により別体に
て鋳造したのち、溶接にて一体成形した構成のものは、
溶接工数の増加および溶接熱によるミクロ組織の熱変化
と熱ひずみが懸念される。
いて、鋳造にて一体成形した構成のものには、大型エン
ジン用のマニホルドがあるが、その全長が８００ｍｍを
越える長尺品になるために既存の鋳枠にては製造出来な
い。鋳造にて一体成形で製造するためには、特別な大型
鋳枠を必要とし、新たな投資による大規模な造型設備が
必要となる。また、一体形形状にすることで鋳造方案も
複雑になり鋳造歩留りの低下による製造コストの上昇が
懸念される。また、排気マニホルドを鋳造により別体に
て鋳造したのち、溶接にて一体成形した構成のものは、
溶接工数の増加および溶接熱によるミクロ組織の熱変化
と熱ひずみが懸念される。
【０００４】本発明の目的は、上記課題を回避し、別体
にて鋳造された排気マニホルドを摩擦圧接により接合し
連続一体成形することにより、安価でかつ信頼性に富む
排気マニホルドを提供するものである。
にて鋳造された排気マニホルドを摩擦圧接により接合し
連続一体成形することにより、安価でかつ信頼性に富む
排気マニホルドを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、大型エン
ジン用の排気マニホルドのように約８００ｍｍの長さの
ある長尺部材を２以上の別体として鋳造により製作し、
摩擦圧接により接合すれば、造型現場での大きな鋳枠を
必要とせず、また一体化により自動車の軽量化にも効果
を奏することに着目し、鋭意研究の結果本発明をなし
た。
ジン用の排気マニホルドのように約８００ｍｍの長さの
ある長尺部材を２以上の別体として鋳造により製作し、
摩擦圧接により接合すれば、造型現場での大きな鋳枠を
必要とせず、また一体化により自動車の軽量化にも効果
を奏することに着目し、鋭意研究の結果本発明をなし
た。
【０００６】本発明の一体形排気マニホルドは、ガソリ
ン及びディーゼル内燃機関において、内燃機関の排気マ
ニホルドを少なくとも２以上に分割し、各々別体にて製
造し、これらを摩擦圧接により連続一体成形したことを
特徴とする。そして、前記別体の排気マニホルドが共に
鋳鋼であっても、鋳鋼と鋳鉄であってもよい。耐熱性が
要求されることから、鋳鋼としては耐熱鋳鋼、鋳鉄とし
ては球状黒鉛鋳鉄とする。さらに、摩擦圧接により接合
された本発明の一体形鋳物部材の摩擦圧接接合部にチル
が存在せず、該摩擦圧接接合部が固相接合に近い接合で
形成されていることを特徴とするものである。この構成
としたことにより、内燃機関の機能向上、部品点数の削
減、ガス漏れの防止、小型軽量化及び加工・組立工数の
短縮が図れる。
ン及びディーゼル内燃機関において、内燃機関の排気マ
ニホルドを少なくとも２以上に分割し、各々別体にて製
造し、これらを摩擦圧接により連続一体成形したことを
特徴とする。そして、前記別体の排気マニホルドが共に
鋳鋼であっても、鋳鋼と鋳鉄であってもよい。耐熱性が
要求されることから、鋳鋼としては耐熱鋳鋼、鋳鉄とし
ては球状黒鉛鋳鉄とする。さらに、摩擦圧接により接合
された本発明の一体形鋳物部材の摩擦圧接接合部にチル
が存在せず、該摩擦圧接接合部が固相接合に近い接合で
形成されていることを特徴とするものである。この構成
としたことにより、内燃機関の機能向上、部品点数の削
減、ガス漏れの防止、小型軽量化及び加工・組立工数の
短縮が図れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき図面を
参照して説明する。図１は本発明に係る摩擦圧接法によ
り圧接されて得られた一体形排気マニホルド１の要部正
面図である。この一体形排気マニホルド１は、少なくと
も２以上に分割され、各々別体にて鋳造された耐熱鋳鋼
製排気マニホルドからなっている。このように、別体に
て鋳造することにより特別な大型鋳枠を必要とせず、新
たな投資による大規模な造型設備も必要としない。本発
明の一体形排気マニホルド１を得るには、摩擦圧力２０
〜４０ＭＰａ、摩擦時間６０〜１２０秒で部材同士を摩
擦しつつ相対運動させた後、アプセット圧力８０〜１４
０ＭＰａ、アプセット時間６〜１０秒でアプセットを行
う。このようにして接合した摩擦圧接部境界８にはチル
は存在せず、その接合は極めて良好である。
参照して説明する。図１は本発明に係る摩擦圧接法によ
り圧接されて得られた一体形排気マニホルド１の要部正
面図である。この一体形排気マニホルド１は、少なくと
も２以上に分割され、各々別体にて鋳造された耐熱鋳鋼
製排気マニホルドからなっている。このように、別体に
て鋳造することにより特別な大型鋳枠を必要とせず、新
たな投資による大規模な造型設備も必要としない。本発
明の一体形排気マニホルド１を得るには、摩擦圧力２０
〜４０ＭＰａ、摩擦時間６０〜１２０秒で部材同士を摩
擦しつつ相対運動させた後、アプセット圧力８０〜１４
０ＭＰａ、アプセット時間６〜１０秒でアプセットを行
う。このようにして接合した摩擦圧接部境界８にはチル
は存在せず、その接合は極めて良好である。
【０００８】フェライト系耐熱鋳鋼製の排気マニホルド
１を摩擦圧接にて連続一体成形した一体形排気マニホル
ド１の信頼性を確認する手段として、排気量７．８リッ
トルの直列６気筒高性能ディーゼルエンジンによる加熱
・冷却試験を行った。試験条件としては、機関回転数３
０００ｒｐｍでの全負荷運転相当の加熱（５分）−冷却
（５分）を１サイクルとする冷熱（ＧＯ−ＳＴＯＰ）サ
イクルで２５０時間実施した。全負荷時の排気ガス温度
は、約８７０℃であった。この条件下での一体形排気マ
ニホルド１の集合管５の部位の温度は約６９０℃であっ
た。評価試験の結果、従来の排気マニホルドは、嵌合部
７の熱変形及びシールリングの変形により、排気マニホ
ルドの嵌合部７からガス漏れが生じたのに対し、本発明
の一体形排気マニホルド１は、摩擦圧接部８及びその他
の部位からもガス漏れ及び亀裂は生じなかった。以上の
結果より、本発明の一体形排気マニホルド１は優れた耐
久性及び信頼性を有することが確認された。
１を摩擦圧接にて連続一体成形した一体形排気マニホル
ド１の信頼性を確認する手段として、排気量７．８リッ
トルの直列６気筒高性能ディーゼルエンジンによる加熱
・冷却試験を行った。試験条件としては、機関回転数３
０００ｒｐｍでの全負荷運転相当の加熱（５分）−冷却
（５分）を１サイクルとする冷熱（ＧＯ−ＳＴＯＰ）サ
イクルで２５０時間実施した。全負荷時の排気ガス温度
は、約８７０℃であった。この条件下での一体形排気マ
ニホルド１の集合管５の部位の温度は約６９０℃であっ
た。評価試験の結果、従来の排気マニホルドは、嵌合部
７の熱変形及びシールリングの変形により、排気マニホ
ルドの嵌合部７からガス漏れが生じたのに対し、本発明
の一体形排気マニホルド１は、摩擦圧接部８及びその他
の部位からもガス漏れ及び亀裂は生じなかった。以上の
結果より、本発明の一体形排気マニホルド１は優れた耐
久性及び信頼性を有することが確認された。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明の通り、少なくとも２以上に
分割され、各々別体にて鋳造された排気マニホルドを摩
擦圧接により接合した本発明の一体形排気マニホルド
は、それぞれ別体の鋳物として製作できるので、特別な
大型鋳枠を必要とせずに容易に製造することができ、新
たな設備投資を必要としないので、生産効果への寄与と
共に経済的メリットは実に大きい。また、従来技術のよ
うな溶接による接合と異なり、大量の熱を発生すること
なしに一体化できるために、熱ひずみによる影響が生じ
なくて、接合部の信頼性も大幅に向上する。従って、本
発明の一体形排気マニホルドは、安価でかつ耐久性に優
れたものであるとともに、接合部からの排気ガスの漏れ
を完全に防止できることから、地球環境の改善にも貢献
するものである。
分割され、各々別体にて鋳造された排気マニホルドを摩
擦圧接により接合した本発明の一体形排気マニホルド
は、それぞれ別体の鋳物として製作できるので、特別な
大型鋳枠を必要とせずに容易に製造することができ、新
たな設備投資を必要としないので、生産効果への寄与と
共に経済的メリットは実に大きい。また、従来技術のよ
うな溶接による接合と異なり、大量の熱を発生すること
なしに一体化できるために、熱ひずみによる影響が生じ
なくて、接合部の信頼性も大幅に向上する。従って、本
発明の一体形排気マニホルドは、安価でかつ耐久性に優
れたものであるとともに、接合部からの排気ガスの漏れ
を完全に防止できることから、地球環境の改善にも貢献
するものである。
【図１】本発明に係る摩擦圧接方法によって接合されて
得られた一体形排気マニホルドの要部正面図である。
得られた一体形排気マニホルドの要部正面図である。
【図２】従来の分割型排気マニホルドの正面図である。
１ａ 従来の排気マニホルド １ 一体形排気マニホルド ２ シリンダヘッド ３ 取付けフランジ ４ 枝管 ５ 集合管 ６ 出口ポート ７ 嵌合部 ８ 摩擦圧接接合部
Claims (6)
- 【請求項１】 ガソリン及びディーゼル内燃機関におい
て、内燃機関の排気マニホルドを少なくとも２以上に分
割し、各々別体にて製造し、これらを摩擦圧接により連
続一体成形したことを特徴とする一体形排気マニホル
ド。 - 【請求項２】 前記別体の排気マニホルドが共に鋳鋼で
あることを特徴とする請求項１記載の一体形排気マニホ
ルド。 - 【請求項３】 前記別体の排気マニホルドが鋳鋼と鋳鉄
であることを特徴とする請求項１記載の一体形排気マニ
ホルド。 - 【請求項４】 前記鋳鋼が耐熱鋳鋼であることを特徴と
する請求項２または請求項３記載の一体形排気マニホル
ド。 - 【請求項５】 前記鋳鉄が球状黒鉛鋳鉄であることを特
徴とする請求項３記載の一体形排気マニホルド。 - 【請求項６】 摩擦圧接により接合された一体形鋳物部
材の摩擦圧接接合部にチルが存在せず、該摩擦圧接接合
部が固相接合に近い接合で形成されていることを特徴と
する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の一体形
排気マニホルド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647496A JPH09242540A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 一体形排気マニホルド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647496A JPH09242540A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 一体形排気マニホルド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09242540A true JPH09242540A (ja) | 1997-09-16 |
Family
ID=12748198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4647496A Pending JPH09242540A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 一体形排気マニホルド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09242540A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092696A2 (en) | 2000-06-02 | 2001-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hollow product, fluid processing system and joining method of hollow members |
| CN112696258A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-23 | 重汽(重庆)轻型汽车有限公司 | 一种排气歧管热变形设计的控制方法 |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP4647496A patent/JPH09242540A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092696A2 (en) | 2000-06-02 | 2001-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hollow product, fluid processing system and joining method of hollow members |
| US7219933B2 (en) | 2000-06-02 | 2007-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hollow product, fluid processing system and joining method of hollow members |
| CN112696258A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-23 | 重汽(重庆)轻型汽车有限公司 | 一种排气歧管热变形设计的控制方法 |
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