アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド
【課題】クリープの発生を防止することによりボルト軸力を低下させないで済むアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドを提供すること。
【解決手段】本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０は、エンジンのシリンダヘッド１６に取り付けられものであって、フランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される環状の鉄製インサート部材２２を鋳包みする。
【解決手段】本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０は、エンジンのシリンダヘッド１６に取り付けられものであって、フランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される環状の鉄製インサート部材２２を鋳包みする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１では、マグネシウム又はマグネシウム合金を用いた部品のボルトによる締結構造において、比較的高温環境において使用することができ、しかも廉価で締結軸力の低下が少ない、マグネシウム部品の締結構造が提案されている。
【０００３】
かかるマグネシウム部品の締結構造においては、マグネシウム又はマグネシウム合金から成る第１部材に、金属製ボルトを用いて第２部材を締結するに際して、鉄系材料、アルミニウム合金又は耐熱マグネシウム合金から成り、上記金属製ボルトに螺合する雌ねじ部と共に、当該第１部材からの抜け防止手段及び回転防止手段を備えた金属部材を第１部材に鋳包んで鋳包み部となし、第２部材に形成したボルト挿通孔に通したボルトを鋳包み部の雌ねじ部に螺着するようになっている。
【特許文献１】特開２００６−２０５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車用エンジンの排気マニホールドは、鋳鉄及びステンレス鋼などの鉄系合金で製造されているが、近年、部品の軽量化及び触媒性能の向上の観点から、アルミニウム鋳物合金製の排気マニホールドが使用されている。
【０００５】
アルミニウム合金は耐熱性が低いため、排気マニホールドとして使用する場合、冷却のために冷却水ジャケットを具備する必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、エンジンのシリンダヘッドと締結されるフランジ部は、構造上、冷却水ジャケットから離れた位置にあり、高温になりやすく、アルミニウム合金のクリープによりボルト軸力が低下し、それによって排出ガスの漏れが生じる可能性が高い。
【０００７】
本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、クリープの発生を防止することによりボルト軸力を低下させないで済むアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドは、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドであって、フランジ部の前記シリンダヘッドとのボルト締結孔に挿入される環状の鉄製インサート部材を鋳包みしたものである。
【０００９】
上記構成によれば、クリープの発生が防止され、それによってボルト軸力を低下させないで済む。そのため、排出ガスの漏れが生じる可能性が低くなる。
【００１０】
鉄とアルミニウムとの熱膨張差による鉄製インサート部材とフランジ部のボルト締結孔との界面剥離を防止する必要がある。
【００１１】
そこで、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、前記鋳包みされた鉄製インサート部材と前記フランジ部のボルト締結孔との界面に、アルミニウムと鉄との合金層が形成されている。
【００１２】
また、アルミニウム合金と鉄との合金層をより強固にする必要もある。
【００１３】
そこで、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、前記鉄製インサート部材を鋳包んだ直後に約５００℃の温度で３０分以上の加熱保持が施されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、クリープの発生を防止することによりボルト軸力を低下させないで済むアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０をエンジンのシリンダヘッド１６に取り付けた状態を示す図である。
【００１７】
本実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド（以下、単に「排気マニホールド」と称することもある。）１０は、スタッドボルト１２及びナット１４によりエンジンのシリンダヘッド１６に締結されるフランジ部１８と、このフランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される鉄製インサート部材２２とを含む。
【００１８】
ボルト締結孔２０は、大径部とこれに連続する小径部とを有する段付き構造をなしている。これに対応して、鉄製インサート部材２２は、大径部とこれに連続する小径部とを有し、これら大径筒部及び小径筒部の両者の中央部にボルト挿通孔２２ａが形成された環状の部材である。この鉄製インサート部材２２は、鋳包みされている。
【００１９】
上記鋳包みされた鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面には、アルミニウムと鉄との合金層２４が形成されている。
【００２０】
ここで、本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０の製造方法について説明する。
【００２１】
アルミニウム鋳物合金を用いて排気マニホールド１０を鋳造する際に、鉄製インサート部材２２を鋳包みする。なお、鉄製インサート部材２２の材質は、アルミニウム合金の熱膨張係数を考慮して、ニレジスト鋳鉄又はオーステナイト系ステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２２】
鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面に上記のアルミニウムと鉄との合金層２４を形成するために、アルミニウム溶湯中に鉄製インサート部材２２を浸漬した後、鉄製インサート部材２２を鋳造用金型にセットする。
【００２３】
そして、アルミニウムと鉄との合金層２４の形成をより強固にするため、鋳造後直ちに、５００℃の加熱炉に鋳物を投入して３０分保持する。
【００２４】
このようにして、本排気マニホールド１０は、鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０（アルミニウム鋳物合金）との界面が強固に結合したものとなる。
【００２５】
以上の説明から明らかな通り、本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０では、以下の作用・効果を奏する。
【００２６】
フランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される環状の鉄製インサート部材２２を鋳包みしているので、クリープの発生が防止され、それによってスタッドボルト１２の軸力を低下させないで済む。そのため、排出ガスの漏れが生じる可能性が低くなる。
【００２７】
また、鋳包みされた鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面に、アルミニウムと鉄との合金層２４を形成しているので、鉄とアルミニウムとの熱膨張差による鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面剥離を防止できる。
【００２８】
さらに、鉄製インサート部材２２を鋳包んだ直後に５００℃の温度で３０分の加熱保持を施しているので、上記アルミニウム合金と鉄との合金層をより強固に形成できる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加えうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドをエンジンのシリンダヘッドに取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド
１２ スタッドボルト
１４ ナット
１６ シリンダヘッド
１８ フランジ部
２０ ボルト締結孔
２２ 鉄製インサート部材
２４ 合金層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１では、マグネシウム又はマグネシウム合金を用いた部品のボルトによる締結構造において、比較的高温環境において使用することができ、しかも廉価で締結軸力の低下が少ない、マグネシウム部品の締結構造が提案されている。
【０００３】
かかるマグネシウム部品の締結構造においては、マグネシウム又はマグネシウム合金から成る第１部材に、金属製ボルトを用いて第２部材を締結するに際して、鉄系材料、アルミニウム合金又は耐熱マグネシウム合金から成り、上記金属製ボルトに螺合する雌ねじ部と共に、当該第１部材からの抜け防止手段及び回転防止手段を備えた金属部材を第１部材に鋳包んで鋳包み部となし、第２部材に形成したボルト挿通孔に通したボルトを鋳包み部の雌ねじ部に螺着するようになっている。
【特許文献１】特開２００６−２０５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車用エンジンの排気マニホールドは、鋳鉄及びステンレス鋼などの鉄系合金で製造されているが、近年、部品の軽量化及び触媒性能の向上の観点から、アルミニウム鋳物合金製の排気マニホールドが使用されている。
【０００５】
アルミニウム合金は耐熱性が低いため、排気マニホールドとして使用する場合、冷却のために冷却水ジャケットを具備する必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、エンジンのシリンダヘッドと締結されるフランジ部は、構造上、冷却水ジャケットから離れた位置にあり、高温になりやすく、アルミニウム合金のクリープによりボルト軸力が低下し、それによって排出ガスの漏れが生じる可能性が高い。
【０００７】
本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、クリープの発生を防止することによりボルト軸力を低下させないで済むアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドは、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドであって、フランジ部の前記シリンダヘッドとのボルト締結孔に挿入される環状の鉄製インサート部材を鋳包みしたものである。
【０００９】
上記構成によれば、クリープの発生が防止され、それによってボルト軸力を低下させないで済む。そのため、排出ガスの漏れが生じる可能性が低くなる。
【００１０】
鉄とアルミニウムとの熱膨張差による鉄製インサート部材とフランジ部のボルト締結孔との界面剥離を防止する必要がある。
【００１１】
そこで、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、前記鋳包みされた鉄製インサート部材と前記フランジ部のボルト締結孔との界面に、アルミニウムと鉄との合金層が形成されている。
【００１２】
また、アルミニウム合金と鉄との合金層をより強固にする必要もある。
【００１３】
そこで、上記アルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいては、前記鉄製インサート部材を鋳包んだ直後に約５００℃の温度で３０分以上の加熱保持が施されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、クリープの発生を防止することによりボルト軸力を低下させないで済むアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０をエンジンのシリンダヘッド１６に取り付けた状態を示す図である。
【００１７】
本実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド（以下、単に「排気マニホールド」と称することもある。）１０は、スタッドボルト１２及びナット１４によりエンジンのシリンダヘッド１６に締結されるフランジ部１８と、このフランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される鉄製インサート部材２２とを含む。
【００１８】
ボルト締結孔２０は、大径部とこれに連続する小径部とを有する段付き構造をなしている。これに対応して、鉄製インサート部材２２は、大径部とこれに連続する小径部とを有し、これら大径筒部及び小径筒部の両者の中央部にボルト挿通孔２２ａが形成された環状の部材である。この鉄製インサート部材２２は、鋳包みされている。
【００１９】
上記鋳包みされた鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面には、アルミニウムと鉄との合金層２４が形成されている。
【００２０】
ここで、本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０の製造方法について説明する。
【００２１】
アルミニウム鋳物合金を用いて排気マニホールド１０を鋳造する際に、鉄製インサート部材２２を鋳包みする。なお、鉄製インサート部材２２の材質は、アルミニウム合金の熱膨張係数を考慮して、ニレジスト鋳鉄又はオーステナイト系ステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２２】
鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面に上記のアルミニウムと鉄との合金層２４を形成するために、アルミニウム溶湯中に鉄製インサート部材２２を浸漬した後、鉄製インサート部材２２を鋳造用金型にセットする。
【００２３】
そして、アルミニウムと鉄との合金層２４の形成をより強固にするため、鋳造後直ちに、５００℃の加熱炉に鋳物を投入して３０分保持する。
【００２４】
このようにして、本排気マニホールド１０は、鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０（アルミニウム鋳物合金）との界面が強固に結合したものとなる。
【００２５】
以上の説明から明らかな通り、本アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド１０では、以下の作用・効果を奏する。
【００２６】
フランジ部１８のシリンダヘッド１６とのボルト締結孔２０に挿入される環状の鉄製インサート部材２２を鋳包みしているので、クリープの発生が防止され、それによってスタッドボルト１２の軸力を低下させないで済む。そのため、排出ガスの漏れが生じる可能性が低くなる。
【００２７】
また、鋳包みされた鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面に、アルミニウムと鉄との合金層２４を形成しているので、鉄とアルミニウムとの熱膨張差による鉄製インサート部材２２とフランジ部１８のボルト締結孔２０との界面剥離を防止できる。
【００２８】
さらに、鉄製インサート部材２２を鋳包んだ直後に５００℃の温度で３０分の加熱保持を施しているので、上記アルミニウム合金と鉄との合金層をより強固に形成できる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加えうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドをエンジンのシリンダヘッドに取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ アルミニウム鋳物合金製排気マニホールド
１２ スタッドボルト
１４ ナット
１６ シリンダヘッド
１８ フランジ部
２０ ボルト締結孔
２２ 鉄製インサート部材
２４ 合金層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドであって、
フランジ部の前記シリンダヘッドとのボルト締結孔に挿入される環状の鉄製インサート部材を鋳包みしたことを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいて、
前記鋳包みされた鉄製インサート部材と前記フランジ部のボルト締結孔との界面に、アルミニウムと鉄との合金層が形成されていることを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいて、
前記鉄製インサート部材を鋳包んだ直後に約５００℃の温度で３０分以上の加熱保持が施されていることを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドであって、
フランジ部の前記シリンダヘッドとのボルト締結孔に挿入される環状の鉄製インサート部材を鋳包みしたことを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいて、
前記鋳包みされた鉄製インサート部材と前記フランジ部のボルト締結孔との界面に、アルミニウムと鉄との合金層が形成されていることを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルミニウム鋳物合金製排気マニホールドにおいて、
前記鉄製インサート部材を鋳包んだ直後に約５００℃の温度で３０分以上の加熱保持が施されていることを特徴とするアルミニウム鋳物合金製排気マニホールド。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１１６８２６（Ｐ２０１０−１１６８２６Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９００５７（Ｐ２００８−２９００５７）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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