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発明の名称 エキゾーストマニホールド
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−9836(P2007−9836A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−193661(P2005−193661)
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
代理人 【識別番号】100075502
【弁理士】
【氏名又は名称】倉内 義朗
発明者 野村 篤志
要約 課題
排気ガスの熱負荷により各排気単管下流端が膨張しようとする際の過大な応力による各仕切プレートの反欠き取り側端の長手方向中央位置付近での熱疲労亀裂を確実に防止することができるエキゾーストマニホールドを提供する。

解決手段
4本の排気単管11〜14の下流端11a〜14aを扇状断面に形成し、それらの排気単管の下流端におけるそれぞれの扇状断面同士の間隙に、相欠きにより十字形に取り合った第1および第2仕切プレート21,22を嵌合し、この各仕切プレートを介して各排気単管
特許請求の範囲
【請求項1】
多気筒エンジンの複数の排気ポートから延びる複数の排気単管の下流端をそれぞれ溶接により一体化したエキゾーストマニホールドにおいて、
上記各排気単管の下流端同士の間には、相欠きにより十字形に取り合った第1および第2仕切プレートが嵌合され、この各仕切プレートを介して各排気単管の下流端が接合されており、
上記第1および第2仕切プレートの欠き取りがなされた欠き取り側端とは反対側に位置する反欠き取り側端の欠き取り対応位置には、反欠き取り側に突出する凸部がそれぞれ一体的に設けられていることを特徴とするエキゾーストマニホールド。
【請求項2】
上記請求項1に記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
凸部は、各仕切プレートの肉厚のまま反欠き取り側に突出していることを特徴とするエキゾーストマニホールド。
【請求項3】
上記請求項1または請求項2に記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
凸部は、欠き取りの幅よりも第1および第2仕切プレートの反欠き取り側端において円形の集合部の直径方向に長い寸法に設定されていることを特徴とするエキゾーストマニホールド。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、多気筒エンジンの複数の排気ポートから延びる複数の排気単管の下流端を扇状断面に形成し、それら複数の排気単管の下流端を円形に組み合わせて溶接により一体化したエキゾーストマニホールドに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、自動車用の多気筒エンジンに使用されるエキゾーストマニホールドは、複数の排気ポートから延びる複数の排気単管を一体に集合させるものであり、その集合部に排気管あるいは直下型の排気ガス浄化装置が接続されている。そして、円形断面を有する排気管あるいは排気ガス浄化装置に対し複数の排気単管を滑らかに接続する上で、例えば4気筒エンジン用のエキゾーストマニホールドでは、各々の排気単管の下流端が90°の中心角を有する扇状断面に加工され、その4本の排気単管の下流端が円形断面になるように束ねられて溶接により一体化されている。
【0003】
ところで、複数の排気単管の下流端を円形断面になるように束ねて溶接により一体化した部分は、エンジンの運転時に排出される排気ガスの熱で各々の排気単管に熱歪みが発生し、特に扇状断面に加工された排気単管の要に相当する部分がヒートスポットになってクラックや座屈が発生し易いものであった。
【0004】
そこで、従来より、各排気単管の下流端におけるそれぞれの扇状断面同士の間に、相欠きにより十字形に取り合った第1および第2仕切プレートを嵌合し、この各仕切プレートを介して各排気単管の下流端を接合するとともに、各排気単管の扇状断面の要に相当する部分の内面を溶接ビードにより肉盛りして剛性を高めることによって、排気ガスの熱による各排気単管のクラックや座屈の発生を防止するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−83062号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、上記従来のものでは、各排気単管の下流端が各仕切プレートを介して接合されているため、排気ガスの熱負荷によって各排気単管下流端が膨張しようとする際に各仕切プレートに過大な応力が作用し、第1および第2仕切プレートの欠き取りがなされた欠き取り側端とは反対側に位置する反欠き取り側端の欠き取り対応位置(各仕切プレートが互いに交叉する長手方向中央位置)付近において熱疲労亀裂が発生するおそれがある。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガスの熱負荷により各排気単管下流端が膨張しようとする際の過大な応力の作用による各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置付近での熱疲労亀裂を確実に防止することができるエキゾーストマニホールドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明では、多気筒エンジンの複数の排気ポートから延びる複数の排気単管の下流端をそれぞれ溶接により一体化したエキゾーストマニホールドを前提とし、上記各排気単管の下流端同士の間に、相欠きにより十字形に取り合った第1および第2仕切プレートを嵌合し、この各仕切プレートを介して各排気単管の下流端を接合している。そして、上記第1および第2仕切プレートの欠き取りがなされた欠き取り側端とは反対側に位置する反欠き取り側端の欠き取り対応位置に、反欠き取り側に突出する凸部
をそれぞれ一体的に設けている。
【0008】
この特定事項により、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置(各仕切プレートが互いに交叉する長手方向中央位置)より反欠き取り側に突出する凸部が各仕切プレートにそれぞれ一体的に設けられているので、排気ガスの熱負荷によって各排気単管下流端が膨張しようとする際に各仕切プレートに作用する過大な応力は、反欠き取り側端の欠き取り対応位置より反欠き取り側に突出する凸部のボリュームによって分散され、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置付近での熱疲労亀裂の発生を効果的に防止することが可能となる。
【0009】
しかも、仕切プレートの反欠き取り側端の凸部がそれぞれ一体的に設けられていることにより、溶接ビードにより肉盛りするもののようにコストが嵩むことはなく、コストの低廉化を図ることも可能となる。
【0010】
特に、凸部を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【0011】
つまり、凸部を、各仕切プレートの肉厚のまま反欠き取り側に突出させている。
【0012】
この特定事項により、排気ガスの熱負荷によって各排気単管下流端が膨張しようとする際に各仕切プレートに作用する過大な応力は、反欠き取り側端の欠き取り対応位置より各仕切プレートの肉厚のまま反欠き取り側に突出する凸部の十分なボリュームによって効果的に分散され、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置付近での熱疲労亀裂の発生をより効果的に防止することが可能となる。
【0013】
また、凸部を、欠き取りの幅よりも円形の集合部の直径方向に長い寸法に設定している場合には、凸部のボリュームが欠き取りの幅方向(各仕切プレートの長手方向)にも拡げられ、排気ガスの熱負荷によって各排気単管下流端が膨張しようとする際に各仕切プレートに作用する過大な応力が欠き取り幅方向にも分散され、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置付近での熱疲労亀裂の発生をより一層効果的に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
以上、要するに、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置より反欠き取り側に突出する凸部を各仕切プレートにそれぞれ一体的に設けることで、排気ガスの熱負荷により各排気単管下流端が膨張しようとする際に各仕切プレートに作用する過大な応力を凸部のボリュームによって分散させ、各仕切プレートの反欠き取り側端の欠き取り対応位置付近での熱疲労亀裂の発生を効果的に防止することができる上、コストの低廉化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は直列4気筒エンジンのエキゾーストマニホールドの斜視図、図2はエキゾーストマニホールドの分解斜視図であって、このエキゾーストマニホールド1は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに結合される板状の取付フランジ10と、この取付フランジ10に上流端が溶接された4本の第1ないし第4排気単管11〜14と、これらの排気単管11〜14の下流端11a〜14aを集合させ、その集合させた下流端11a〜14aの外周を上流側開口部15aに嵌合させて溶接により固定する集合部としての断面円環形状の排気集合管15とを備えている。この排気集合管15の下流側開口部15bには、排気管16が溶接により固定されている。
【0017】
そして、図3に示すように、各排気単管11〜14は、相互に異なる長さおよび形状を呈しているものの、それらの下流端11a〜14aは90°の中心角を有する略4分の1円弧の扇状断面に形成されている。そして、各排気単管11〜14の下流端11a〜14aは、扇状断面の要に相当する部分を互いに対向させて円形断面となるように組み合わされている。また、各排気単管11〜14の下流端11a〜14aにおけるそれぞれの扇状断面同士の間隙には、相欠きにより十字形に取り合った第1および第2仕切プレート21,22が挟まれるように嵌合され、この各仕切プレート21,22を介して各排気単管11〜14の下流端11a〜14aが接合されている。
【0018】
また、図4および図5に示すように、第1および第2排気単管11,12と第3および第4排気単管13,14との間は第1仕切プレート21によって仕切られている一方、第1および第3排気単管11,13と第2および第4排気単管12,14との間は第2仕切プレート22によって仕切られている。この第1および第2仕切プレート21,22は、その排気ガスの流れ方向において同一寸法に形成され、排気ガスの流れ方向下流側(図4および図5では下側)の端縁21a,22aは各排気単管11〜14の下流端11a〜14aの端縁と面一に配置されている。この場合、第1および第2仕切プレート21,22の排気ガスの流れ方向上流側(図4および図5では上側)の端縁21b,22bも、面一に配置されている。
【0019】
そして、図6にも示すように、第1および第2仕切プレート21,22の欠き取り21c,22cがなされた第1仕切プレート21の排気ガスの流れ方向上流側の端縁21b(欠き取り側端)および第2仕切プレート22の排気ガスの流れ方向下流側の端縁22a(欠き取り側端)とは反対側に位置する第1仕切プレート21の排気ガスの流れ方向下流側の端縁21a(反欠き取り側端)および第2仕切プレート22の排気ガスの流れ方向上流側の端縁22b(反欠き取り側端)の欠き取り21c,22cと対応する排気集合管15の直径方向中央位置つまり長手方向中央位置には、その各仕切プレート21,22の肉厚のまま反欠き取り側に突出する凸部23がそれぞれ一体的に設けられている。この各凸部23は、略円弧状に形成され、欠き取り21c,22cの幅よりも各仕切プレート21,22の長手方向に長い寸法に設定されている。
【0020】
この場合、エキゾーストマニホールド1は、直列4気筒エンジンの4つの排気ポートから延びる4本の排気単管11〜14の下流端11a〜14aを扇状断面に形成し、それらの排気単管11〜14の下流端11a〜14aをそれぞれ略四分の一円弧の扇状断面で円形に集合させて溶接により一体化されてなる。
【0021】
次に、エキゾーストマニホールド1の組立手順を説明する。
【0022】
先ず、各々の排気単管11〜14の上流端を取付ブラケット10に溶接した後、扇状断面に形成された下流端11a〜14aを円形に集合させ、その下流端11a〜14a同士の間隙に十字形に取り合った第1仕切プレート21および第2仕切プレート22を嵌合させる。続いて、円形に束ねた4本の排気単管11〜14の下流端11a〜14aおよび第1、第2仕切プレート21,22を一体に溶接21する。
【0023】
その後、各排気単管11〜14の下流端11a〜14aに排気集合管15を嵌合する。そして、排気集合管15を、4本の排気単管11〜14の下流端11a〜14aの外周に嵌合する上流側開口部15aにおいて溶接により固定するとともに、第1および第2仕切り板21,22に溶接により固定する。
【0024】
このように、各仕切プレート21,22の肉厚のまま反欠き取り側に突出する凸部23
が第1仕切プレート21の排気ガスの流れ方向下流側の端縁21aおよび第2仕切プレート22の排気ガスの流れ方向上流側の端縁22bにおける欠き取り21c,22cと対応する円形断面の排気集合管15の直径方向中央位置つまり長手方向中央位置にそれぞれ一体的に設けられているので、排気ガスの熱負荷によって各排気単管11〜14の下流端11a〜14aが膨張しようとする際に各仕切プレート21,22に作用する過大な応力は、反欠き取り側端の長手方向中央位置(欠き取り21c,22cとの対応位置)より反欠き取り側に突出する凸部23のボリュームによって分散され、各仕切プレート21,22の反欠き取り側端の長手方向中央位置付近での熱疲労亀裂の発生を効果的に防止することができる。
【0025】
しかも、第1仕切プレート21の排気ガスの流れ方向下流側の端縁21aおよび第2仕切プレート22の排気ガスの流れ方向上流側の端縁22bの凸部23がそれぞれ一体的に設けられていることにより、溶接ビードにより肉盛りするもののようにコストが嵩むことはなく、コストの低廉化を図ることもできる。
【0026】
更に、各凸部23は、欠き取り21c,22cの幅よりも各仕切プレート21,22の長手方向に長い寸法で略円弧状に形成されているので、凸部23のボリュームが欠き取り21c,22cの幅方向(各仕切プレート21,22の長手方向)にも拡げられ、排気ガスの熱負荷によって各排気単管11〜14の下流端11a〜14aが膨張しようとする際に各仕切プレート21,22に作用する過大な応力が長手方向にも分散され、各仕切プレート21,22の反欠き取り側端の長手方向中央位置付近での熱疲労亀裂の発生を防止する上で非常に有利なものとなる。
【0027】
なお、上記実施形態では、各々の排気単管11〜14の下流端を扇状断面に形成して円形に集合させたが、各々の排気単管の下流端をそれぞれ四角枠状断面に形成して互いの2面同士が接する四角形に集合させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態に係わるエキゾーストマニホールドの斜視図である。
【図2】各排気単管と排気集合管とを分離させた状態を示すエキゾーストマニホールドの分解斜視図である。
【図3】図2のA−A線において切断した断面図である。
【図4】仕切プレートの斜視図である。
【図5】仕切プレートの分解斜視図である。
【図6】分解した状態での各仕切プレートの正面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 エキゾーストマニホールド
11〜14 第1ないし第4排気単管
11a〜14a 下流端
15 排気集合管(集合部)
21,22 第1および第2仕切プレート
21a 排気ガスの流れ方向下流側の端縁(欠き取り側端)
21b 排気ガスの流れ方向上流側の端縁(反欠き取り側端)
22a 排気ガスの流れ方向下流側の端縁(反欠き取り側端)
22b 排気ガスの流れ方向上流側の端縁(欠き取り側端)
21c,22c 欠き取り
23 凸部




 

 


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