JP2000297637A - エキゾーストマニホールド用鋳物 - Google Patents

エキゾーストマニホールド用鋳物

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JP2000297637A JP11106368A JP10636899A JP2000297637A JP 2000297637 A JP2000297637 A JP 2000297637A JP 11106368 A JP11106368 A JP 11106368A JP 10636899 A JP10636899 A JP 10636899A JP 2000297637 A JP2000297637 A JP 2000297637A
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寛 大沼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの排気系部品として使用されるエキ
ゾーストマニホールドについて、使用時の加熱、冷却サ
イクルにおける熱変形の発生をなくするエキゾーストマ
ニホールド用鋳物を提供する。 【解決手段】 複数気筒を有するエキゾーストマニホー
ルドのコレクタ部の外周壁の長手方向にシリンダヘッド
との接続用フランジ部を複数個設けるとともに、これら
フランジ部と対向する位置のコレクタの外周壁に、長手
方向に直線状に伸びるリブを設け、さらにこのリブの端
部に堰部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排気系部
品として用いられるエキゾーストマニホールド用鋳物に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】エキゾーストマニホールドは高温度で使
用されるため、耐熱性、耐食性が強く要求される。さら
に、使用時に加熱・冷却サイクルにさらされるために熱
変形が少ないこと、及び自動車の軽量化ニーズに基いて
重量を軽くすること、即ち、薄肉化による軽量化等が強
く要求されている。エキゾーストマニホールドの材質と
しては、球状黒鉛鋳鉄材、ニレジスト材、ステンレス系
鋳鋼、あるいは耐熱鋳鋼が採用されている。また、エキ
ゾーストマニホールドは形状が複雑であるために、鋳造
時に湯回り不良、ひけ巣等の鋳造欠陥が発生し易い。こ
のため、その鋳造方法としては、鋳型キャビティを減圧
して溶湯を吸引鋳造する減圧鋳造方法(特公昭60−3
5227号公報)、砂鋳型内に設けたキャビティ部の近
傍に設けた押湯の空間を減圧吸引しながら溶湯を注湯す
る方法(本出願人が先に出願した特開平6−10632
6号公報)等の減圧吸引による鋳造方法が提案されてい
る。
【0003】また、自動車用内燃機関であるガソリンエ
ンジンやディーゼルエンジン等の高温の燃焼ガスにさら
されるエキゾーストマニホールドは、加熱・冷却のサイ
クルによる熱膨張と収縮により熱変形が生じて、シリン
ダヘッドとの接続部分からガス漏れが発生する危険性が
起こり易い。この対策としては、エキゾーストマニホー
ルドのブランチ部の長さを大きくして熱変形を吸収する
方法、あるいは特開平8−319827号公報に開示さ
れているように、エキゾーストマニホールドのコレクタ
部の外周壁に設けた複数のフランジ部間に、リブを設け
る対策が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】減圧吸引あるいは砂鋳
型を用いてエキゾーストマニホールドを鋳造する方法
は、エキゾーストマニホールドの各フランジ部に堰部を
設けて溶湯を製品キャビティ部に導いていた。そして、
このフランジ部の近くに押湯を設けて、肉厚であるフラ
ンジ部にひけ巣等の鋳造欠陥の発生を防止していた。こ
のような鋳造方案であると、薄肉であり、かつコレクタ
部が長い、即ち4気筒以上のエキゾーストマニホールド
を鋳造する場合には、このコレクタ部において溶湯の湯
回りが悪くなり、鋳造欠陥が発生し易くなっていた。ま
た、コレクタ部の外周壁に設けた複数のフランジ部間
に、リブを設ける方法では、リブが連続していないこと
により熱変形を吸収する力がどうしても低くなる不具合
がある。また、各フランジ間の距離は小さいため、砂鋳
型で造型すると鋳型の形状が複雑になって砂締まりが悪
くなり、型壊れが発生し易い欠点がある。本発明は上記
従来の欠点を改良し、砂鋳型で鋳造しても鋳造欠陥が発
生しなく、かつ使用時の熱変形も極力小さくしたエキゾ
ーストマニホールドを提供することにある。
【0005】
【発明を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
複数気筒を有するエンジンの排気系部品として用いられ
るエキゾーストマニホールドにおいて、コレクタの一端
開口部に排気管と接続するためのフランジ部を、該コレ
クタ部の外周壁の長手方向にシリンダヘッドとの接続用
フランジ部を複数個設けるとともに、前記コレクタ部の
外周壁の接続用フランジ部と対向する外周壁の位置にリ
ブを設けたエキゾーストマニホールド用鋳物である。さ
らに本発明の第2の発明は、リブの長さLはシリンダヘ
ッドとの複数個の接続用フランジ部の配列の長さ以上、
かつ管体部の長手方向に連続して直線状に設けたエキゾ
ーストマニホールド用鋳物である。さらに本発明の第3
の発明は、リブ部の全長Lにほぼ等しいか、あるいはリ
ブ部の全長Lの1/2〜3/4にわたって溶湯を導くた
めの堰部を設けたエキゾーストマニホールド用鋳物であ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は、本発明によりエキゾーストマ
ニホールドを鋳造したときの鋳放品の状態を示す部分図
であり、4気筒エンジンに使用されるエキゾーストマニ
ホールドを示している。エキゾーストマニホールド1に
は横長のコレクタ部2が形成されている。コレクタ部2
の外周壁の一側には4個のブランチ3、4、5、6が設
けられ、さらに各ブランチの端部にはシリンダヘッド
(図示せず)と接続するためのフランジ部7、8、9、
10が設けられている。コレクタ部2の一端には、ター
ボチャージャ(図示せず)と接続するためのフランジ部
11が設けられている。
【0007】コレクタ部2の外周壁には、4個のフラン
ジ部7、8、9、10と対向する位置、すなわち、フラ
ンジ部7、8、9、10の略反対側に、リブ12を設け
ている。リブ12の長さLは、図1に示すように、おお
よそ、左端のフランジ部7の対向する位置から始まり、
右端のフランジ部10を若干超える長さとし、かつ連続
して直線状に突出させるようにする。
【0008】さらに本発明においては、砂鋳型に注湯し
た溶湯を製品キャビティ部に導くための板状の堰部13
をリブ12の端部に設ける。この堰部13がリブ12と
接続している部分の長さは、リブ12の長さLとおおよ
そ同じ程度にするか、長さLの1/2から3/4程度に
するとよい。この堰部の長さがリブの長さLの1/2よ
り小さいと、エキゾーストマニホールド1への溶湯の供
給が悪くなり、ひけ巣等の鋳造欠陥が発生し易くなる。
【0009】リブ12及び堰部13の断面形状は図2に
示すようになる。リブ12の幅Wは少なくとも2mm以
上、好ましくはコレクタ部2の平均の肉厚以上を必要と
し、最大20mm程度でよい。またリブ12の高さHは
2〜10mm程度とし、先端部ほど幅Wを小さくする
と、後工程における堰部13の除去作業が容易になる。
さらに、板状の堰部13の厚さはリブ12の幅Wの1/
2以上〜幅Wの範囲であればよい。堰部の厚さがリブの
幅Wの1/2より小さいと、堰部13への溶湯の流れが
悪くなってコレクタ部2への溶湯の流入時間が長くな
り、溶湯の温度低下による鋳造欠陥が発生し易くなる。
【0010】次に本発明のエキゾーストマニホールド用
鋳物の鋳造方法について説明する。図1に示すような形
状のキャビディを有する砂鋳型を造型し、この鋳型内に
中子を挿入した後、湯口カップ(図示せず)から溶湯を
注湯する。湯口カップから注湯された溶湯は、板状の堰
部13を通ってエキゾストマニホールド1を形成するキ
ャビティ部に流入する。このとき、堰部13の長さはリ
ブ12の長さLと略同じ程度か、1/2から3/4と大
きく設けているために、薄肉の管体部2への溶湯の流入
が一気に短時間で完了する。すなわち、流動性が悪いス
テンレス系鋳鋼あるいは耐熱鋳鋼の溶湯を注湯しても、
溶湯の温度低下が生じないうちにエキゾストマニホール
ド1のキャビティ空間部への溶湯の充満は短時間で完了
するので、溶湯の不回りが発生することがなくなる。な
お、厚肉であるフランジ部7、8、9、10、11の近
くには、従来と同様に押湯14、15、16、17、1
8を設け堰部を介して各フランジ部と接続し、溶湯の凝
固時のひけ巣の発生を防止するようにする。
【0011】本発明のエキゾストマニホールド用鋳物を
排気系部品として使用するときには、高温度の加熱及び
冷却サイクルにさらされる。本発明においては、リブ1
2をコレクタ部2のフランジ部7、8、9、10の対向
する位置に、かつコレクタ部2の長手方向に連続して直
線状に設けているために、加熱時におけるコレクタ部2
の長手方向の熱膨張に伴う変形を極力小さくすることが
できる。この理由は、リブ12の長さが大きいことによ
り、加熱時においてリブ12の突出部が放熱、すなわ
ち、冷却効果をもたらし、フランジ部7、8、9、10
の温度上昇を抑制する。これにより、冷却時の収縮に伴
う各フランジ部の変形を防止することができ、シリンダ
ヘッドとの接続部からのガス漏れを防止することができ
るようになる。
【0012】図1に示すエキゾストマニホールド1の鋳
放品は、ガスアーク又はプラズマアークによる切断作業
により堰部13、押湯14、15・・、鋳バリを除去す
る。続いて、熱処理、機械加工を行ってエキゾーストマ
ニホールドの部品として完成させる。
【0013】なお、本発明の実施例の説明においては、
4気筒エンジンに使用されるエキゾストマニホールドに
ついて説明したが、本発明は4気筒以外の多気筒エンジ
ンのエキゾストマニホールドにも適用できる。特に、4
気筒以上の横長のエキゾーストマニホールドに適用する
とその効果は大である。
【0014】
【発明の効果】以上に説明した本発明は次の効果を有し
ている。 1)エキゾーストマニホールドの横長のコレクタ部の外
周壁面に、複数個のフランジ部と対向する位置に十分な
長さのリブを設けたので、使用時の加熱・冷却サイクル
による熱変形を小さくすることができる。このため、冷
却時のフランジ部の変形を確実に防止するかとができ、
ガス漏れが発生しないエキゾーストマニホールドを提供
することができる。 2)リブの端部にこのリブ部の全長にほぼ等しいか、あ
るいは1/2〜3/4の長さにわたって板状の堰部を設
けたので、溶湯の湯回り不良等が発生しないエキゾース
トマニホールド用鋳物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すエキゾーストマニホー
ルド用鋳物の鋳放品の状態を示す部分図
【図2】図1のA−A断面図
【符号の説明】
1 エキゾーストマニホールド 2 コレクタ部 3 ブランチ 4 ブランチ 5 ブランチ 6 ブランチ 7 フランジ部 8 フランジ部 9 フランジ部 10 フランジ部 11 フランジ部 12 リブ 13 堰部 14 押湯 15 押湯 16 押湯 17 押湯 18 押湯

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数気筒を有するエンジンの排気系部品
    として用いられるエキゾーストマニホールドにおいて、
    コレクタ部の一端開口部に排気管と接続するためのフラ
    ンジ部を、該コレクタ部の外周壁の長手方向にシリンダ
    ヘッドとの接続用フランジ部を複数個設けるとともに、
    前記コレクタ部の外周壁の接続用フランジ部と対向する
    外周壁の位置にリブを設けたことを特徴とするエキゾー
    ストマニホールド用鋳物。
  2. 【請求項2】 リブの長さLはシリンダヘッドとの複数
    個の接続用フランジ部の配列の長さ以上、かつ管体部の
    長手方向に直線状に連続して設けることを特徴とする請
    求項1記載のエキゾーストマニホールド用鋳物。
  3. 【請求項3】 リブの端部に該リブの全長Lにほぼ等し
    いか、あるいは全長Lの1/2〜3/4にわたって溶湯
    を導くための堰部を設けたことを特徴とする請求項1な
    いし請求項2記載のエキゾーストマニホールド用鋳物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2007094500A1 (ja) * 2006-02-17 2009-07-09 日立金属株式会社 耐熱鋳鋼製排気マニホールド
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CN104399898A (zh) * 2014-12-08 2015-03-11 广西玉柴机器股份有限公司 铸造模具的定点冷却排气结构
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