(57)【要約】 【課題】  扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状の管状部材の軸端部同士を半径方向に重ね合わせた構造であっても、内外の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除できる内燃機関用二重管の内管構造を提供する。【解決手段】  複数の管状部材２が管軸方向に接合されてなり、管状部材２同士の接合部３では一方の管状部材２の軸端部２ｃが他方の管状部材２の軸端部２ｄの内側に嵌め合わされ、かつそれぞれの軸端部２ｃ、２ｄが扁平部２ａと曲部２ｂとを組み合わせた断面形状を有している内燃機関用二重管の内管構造において、一方の管状部材２の扁平部２ａの内側への変形を抑制する抑制手段として、一方の管状部材２の扁平部２ａと内側から接して扁平部２ａを管状部材２の半径方向に支持する補強部材４を接合部３に設ける。【選択図】      図２
2006312897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管状部材が管軸方向に接合されてなり、前記管状部材同士の接合部では一方の管状部材の軸端部が他方の管状部材の軸端部の内側に嵌め合わされ、かつそれぞれの軸端部が扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状を有している内燃機関用二重管の内管構造であって、前記一方の管状部材の前記扁平部の内側への変形を抑制する抑制手段が前記接合部に設けられていることを特徴とする内燃機関用二重管の内管構造。
【請求項２】
前記接合部には、前記一方の管状部材の前記扁平部と内側から接して該扁平部を管状部材の半径方向に支持する補強部材が前記抑制手段として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内管構造。
【請求項３】
前記接合部において、前記一方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該一方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも大きく設定されることにより前記抑制手段が構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内管構造。
【請求項４】
前記接合部において、前記他方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該他方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも小さく設定されることにより前記抑制手段が構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状を有する内燃機関用二重管の内管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気管として、一部の断面形状が楕円形に設定された排気管が知られている（例えば特許文献１参照）。また、断熱性の向上を目的として、複数の管状部材を管軸方向に接合して内管を構成し、その内管を外管で被覆した二重管構造の排気マニホールドも提供されている。この種の二重管に用いられる内管構造として、管状部材の接合部において一方の管状部材の軸端部を他方の管状部材の軸端部の内側に嵌め合わせ、それらの軸端部を管軸方向にスライド可能とした内管構造も知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３２４６２１号公報
【特許文献２】特開平１１−９３６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した二重管構造では、接合部の内側に嵌め合わされる管状部材の軸端部が外側の管状部材の軸端部よりも被熱し易いため、内側の軸端部の熱伸びが外側の軸端部によって制限される。このため、管状部材の軸端部が楕円形、あるいはレーストラック形のように扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状に形成されている場合には、内側の軸端部において、曲部よりも剛性の低い扁平部に熱応力が発生して扁平部が内側に変形し、軸端部間に隙間が生じるおそれがある。このような隙間が生じると、内管の接合部から排気ガスが漏れ、それにより外管が加振されて異音が発生し、あるいは断熱性が低下する等の不都合が生じ得る。
【０００４】
そこで、本発明は、扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状の管状部材の軸端部同士を半径方向に重ね合わせた構造であっても、内外の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除できる内燃機関用二重管の内管構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数の管状部材が管軸方向に接合されてなり、前記管状部材同士の接合部では一方の管状部材の軸端部が他方の管状部材の軸端部の内側に嵌め合わされ、かつそれぞれの軸端部が扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状を有している内燃機関用二重管の内管構造であって、前記一方の管状部材の前記扁平部の内側への変形を抑制する抑制手段が前記接合部に設けられた内管構造とすることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の内管構造によれば、接合部において内側に配置された管状部材の扁平部の内側への変形を抑制する手段が設けられているため、接合部において内側の管状部材の軸端部が被熱した場合も、その軸端部の内側への変形が制限され、それにより内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれが排除される。従って、接合部においてガス漏れが発生し、外管を加振させて異音が生じ、あるいは二重管の断熱性が低下するといった不都合の発生を抑えることができる。
【０００７】
本発明の一形態において、前記接合部には、前記一方の管状部材の前記扁平部と内側から接して該扁平部を管状部材の半径方向に支持する補強部材が前記抑制手段として設けられてもよい（請求項２）。この形態によれば、扁平部を支持部材によって内側から支持することにより、扁平部の内側への変形を抑えることができる。これにより、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。
【０００８】
本発明の一形態においては、前記接合部において、前記一方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該一方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも大きく設定されることにより前記抑制手段が構成されてもよい（請求項３）。この形態によれば、接合部において内側に配置される管状部材の軸端部の肉厚を全周に亘って一定に設定した場合と比較して、内側の扁平部の剛性が相対的に高まる。これにより、扁平部の内側への変形を抑制し、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。
【０００９】
本発明の一形態においては、前記接合部において、前記他方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該他方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも小さく設定されることにより前記抑制手段が構成されてもよい（請求項４）。この形態によれば、接合部において外側に配置される管状部材の軸端部の肉厚を全周に亘って一定に設定した場合と比較して、外側の扁平部の剛性が相対的に低下する。このため、内側の軸端部の扁平部が外側に変形し易くなり、その結果、内側の管状部材に設けられた扁平部の内側への変形を抑制し、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明の二重管の内管構造によれば、管状部材同士の接合部において内側に配置される管状部材の軸端部の内側への変形を抑制することができるので、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除し、接合部におけるガス漏れの発生、外管の加振による異音の発生、あるいは二重管の断熱性の低下するといった不都合の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る内燃機関用二重管の内管構造を示している。図２は図１のII−II線に沿った断面図である。なお、二重管は内燃機関の排気管として使用される。二重管は、内管１と内管１を外側から被覆する外管（不図示）とを備えている。内管１は、複数の管状部材２を管軸方向（図１における左右方向）に接合して構成されている。管状部材２は、一対の扁平部２ａのそれぞれの両端間に扁平部２ａよりも曲率の大きい曲部２ｂを組み合わせた楕円形の断面形状をその全長に亘って有している。但し、管状部材２は少なくとも両側の軸端部２ｃ、２ｄにおいて扁平部２ａと曲部２ｂとを組み合わせた断面形状を有していればよい。管状部材２の断面形状は楕円形状に限らず、例えばレーストラック形状等であってもよい。管状部材２の肉厚は均一に設定されている。管状部材２は、耐熱性を有する金属、例えばステンレス鋼により成形されている。各管状部材２の一方の軸端部（以下、一端部と呼ぶ。）２ｃは他の部分よりも縮径されている。各管状部材２の一端部２ｃは、これと隣り合う管状部材２の他方の軸端部（以下、他端部と呼ぶ。）２ｄの内側に嵌め合わされ、それにより管状部材２間に接合部３が形成されている。また、接合部３において、一端部２ｃと他端部２ｄとは管軸方向に関してスライド可能、つまり相対変位可能に嵌め合わされている。なお、以下において、図１の左側の管状部材２を内側管２Ａ、右側の管状部材を外側管２Ｂと呼んで両者を区別することがある。図１では内側管２Ａが一方の管状部材、外側管２Ｂが他方の管状部材にそれぞれ相当する。
【００１２】
接合部３において、内側管２Ａの一端部２ｃの内側には抑制手段としての補強部材４が設けられている。補強部材４は一対の扁平部２ａにそれらの内面側から接するようにして扁平部２ａ間に架け渡されることにより、各扁平部２ａを半径方向内側から支持する。補強部材４は耐熱性及び高剛性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成される。補強部材４の径方向の幅Ｗ１、管軸方向の幅Ｗ２及び形状は、内側管２Ａの扁平部２ａが内側に変形しない範囲において適宜に定めることができる。補強部材４の少なくとも一部が内側管２Ａに溶接されていてもよい。
【００１３】
以上の内管構造によれば、内側管２Ａの一端部２ｃが被熱して熱応力が発生しても、各扁平部２ａが補強部材４によって内側から支持されているので、扁平部２ａの内側への変形が抑制される。これにより、接合部３にて内側管２Ａと外側管２Ｂとの間に隙間が生じるおそれを排除し、接合部３からの排気ガスの漏れ、ガス漏れに起因する外管の加振、異音発生といった不都合の発生を抑えることができる。
【００１４】
（第２の形態）
次に、図３を参照して本発明の第２の形態に係る内管構造を説明する。なお、以下において、第１の形態と形態と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本形態では、上述した補強部材４が省略されている。これに代え、内側管２Ａの一端部２ｃにおいて、扁平部２ａの肉厚ｔ１が内側管２Ａの一端部２ｃにおける曲部２ｂの肉厚ｔ２よりも大きく設定されることにより抑制手段が構成されている。外側管２Ｂの他端部２ｄの肉厚は全周に亘って均一に設定されている。一端部２ｃ以外の部分の肉厚は適宜定めてよく、例えば全周に亘って均一であってもよい。
【００１６】
本形態によれば、内側管２Ａの一端部２ｃの肉厚を全周に亘って均一に形成した場合と比較して、扁平部２ａの剛性が相対的に高くなる。これにより、扁平部２ａの内側への変形が抑制され、第１の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００１７】
（第３の形態）
次に、図４を参照して本発明の第３の形態に係る内管構造を説明する。なお、第１又は第２の形態と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１８】
本形態では、内側管２Ａの一端部２ｃの肉厚が全周に亘って均一であり、かつ接合部３において補強部材４も省略されている。これらに代えて、外側管２Ｂの他端部２ｄにおいて、扁平部２ａの肉厚ｔ３が外側管２Ｂの他端部２ｄにおける曲部２ｂの肉厚ｔ４よりも小さく設定されることにより抑制手段が構成されている。外側管２Ｂの他端部２ｄ以外の部分の肉厚は適宜定めてよく、例えば全周に亘って均一であってもよい。
【００１９】
本形態によれば、外側管２Ｂの他端部２ｄの肉厚を全周に亘って均一に形成した場合と比較して、扁平部２ａの剛性が相対的に低くなる。従って、内側管２Ａの一端部２ｃが被熱して熱応力が発生した場合、その内側管２Ａの扁平部２ａが外側に熱変形し易くなり、これにより内側管２Ａの扁平部２ａの内側への変形が抑制されて第１の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２０】
次に、扁平部２ａと曲部２ｂとで肉厚が異なる管状部材２を製造する方法について説明する。図５は管状部材２を成形するための外型の断面図を示す。外型１２には管状部材２を成形するための空洞１３が設けられている。空洞１３の断面形状は管状部材２に与えるべき楕円形の外周断面形状と同一の形状に設定されている。このような空洞部１３に、断面が円形状でかつ肉厚が全周に亘って一定の素材管１４を挿入し、その素材管１４の内側に、加圧された液体を導入して素材管１４を内側から押し広げるように塑性変形させて管状部材２を成形する。素材管１４は空洞１３の短軸方向（図５の上下方向）よりも長軸方向により大きく変形するため、得られた管状部材２の扁平部２ａの肉厚は曲部２ｂのそれよりも大きくなる。このような製造方法によって得られた管状部材２の一端部２ｃを絞り加工することにより第２の形態の内側管２Ａが得られる。
【００２１】
図６は管状部材２の他の成形方法を示す。図７は、図６のVII−VII線における断面図である。この例では、外型１６にその一端１６ａから他端１６ｂまで貫く空洞１７が設けられている。空洞１７の断面形状は一端１６ａにおいて円形であり、他端１６ｂにおいて楕円形状に設定されている。他端１６ｂにおける断面形状は管状部材２に与えるべき外周断面形状と一致する。一端１６ａから他端１６ｂまでの間において断面形状は円形から楕円形状へと徐々に変化する。さらに、外型１６には、その両側面１６ｃと空洞１７とを結ぶスリット１８が外型１６の全長に亘って形成されている。スリット１８の位置は空洞部１７の長軸方向の頂点位置に一致している。
【００２２】
以上のような外型１６によって管状部材２を成形するためには、図５に示したものと同様の素材管１３を外型１６の一端１６ａ側から空洞部１７に挿入する。そして、素材管１３を他端１６ｂに向かって徐々に移動させつつスリット１８を介して素材管１３に熱を加える。加熱方法は適宜に選択してよい。例えばスリット１８に温風を導入してもよいし、スリット１８にヒータを埋め込んで加熱をしてもよい。このような処理により、素材管１３が楕円形の断面形状へと徐々に塑性変形し、他端１６ｂから断面楕円形状の管状部材２が得られる。素材管１３の変形過程においては、空洞１７の長軸方向の頂点付近が加熱されることにより、管状部材２の曲部２ｂがより大きく熱変形し、そのため扁平部２ａの肉厚が曲部２ｂのそれよりも大きくなる。このような製造方法によって得られた管状部材２の一端部２ｃを絞り加工することにより第２の形態の内側管２Ａが得られる。
【００２３】
図６及び図７に示した製造方法において、スリット１８を空洞１７の短軸方向の頂点付近に配置して素材管１３を加熱することにより、第３の形態のように扁平部２ａの肉厚を曲部２ｂのそれよりも小さく設定することができる。この場合、他端部２ｄ及びその付近を成形する際にのみ加熱を実施することにより、一端部２ａにおいては扁平部２ａと曲部２ｂとで肉厚を一致させて第３の形態の管状部材２を得ることができる。なお、スリット１８の位置及び幅Ｗ３は、肉厚を変化させる位置及びその範囲に応じて適宜に定めてよい。
【００２４】
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した第２の形態と第３の形態とを組み合わせて内管を形成してもよい。さらに、第２又は第３の形態の内管においてさらに第１の形態の補強部材を設けてもよい。管状部材の一端部を縮径する構成に代えて、他端部を拡径してそれぞれの管状部材を接合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の形態に係る内管構造の一部を示す図。
【図２】図１のII−II線における断面図。
【図３】本発明の第２の形態に係る内管構造の接合部における断面を示す図。
【図４】本発明第３の形態に係る内管構造の接合部における断面を示す図。
【図５】不均一の肉厚を有する管状部材の成形方法を示す図。
【図６】不均一の肉厚を有する管状部材の他の成形方法を示す図。
【図７】図６のVII−VII線における断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  内管
２  管状部材
２ａ  扁平部
２ｂ  曲部
２ｃ  一端部
２ｄ  他端部
３  接合部
４  補強部材
【図１】
2006312897.tif 000003
【図２】
2006312897.tif 000004
【図３】
2006312897.tif 000005
【図４】
2006312897.tif 000006
【図５】
2006312897.tif 000007
【図６】
2006312897.tif 000008
【図７】
2006312897.tif 000009