(57)【要約】【課題】熱応力に対して耐久性の高い排気通路を成形する。【解決手段】排気管の一部を形成するパイプ１０の全部または一部分を、その断面が直線部１１を含む形状となるように少なくとも一つの平面部を設ける第１の工程と、前記平面部のみを残すようにパイプ１０の長手方向に略直交する切り込み部１４を一箇所設ける第２の工程と、切り込み部１４に沿う平面部すなわち直線部１１を折り曲げ軸として切り込み部１４の左側と右側のパイプの少なくとも前記折り曲げ軸付近が互いに略平行となるまで切り込み部１４と反対側に折り曲げる第３の工程と、で構成される。【選択図】      図４
2006002686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の一部を形成するパイプの全部または一部分を、少なくとも１つの平面部を含む形状に加工する第１の工程と、
前記１つの平面部のみを残すようにパイプの長手方向に略直交する切り込み部を一箇所設ける第２の工程と、
前記切り込み部に沿う平面部を折り曲げ軸として、前記切り込み部の左側と右側のパイプの少なくとも前記折り曲げ軸付近が互いに略平行となるまで前記切り込み部と反対側に折り曲げる第３の工程と、で構成されるエンジンの排気管集合部の成形方法。
【請求項２】
前記第１の工程で、横断面形状を扇形に加工する請求項１に記載のエンジンの排気管集合部の成形方法。
【請求項３】
前記第１の工程で、横断面形状を略半円形状に加工する請求項１に記載のエンジンの排気管集合部の成形方法。
【請求項４】
前記第３の工程のあとに、前記第１〜３の工程により成形した集合部どうしを互いの折り曲げ軸に対して略直交する溶接部を設けて接続する第４の工程を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの排気管集合部の成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の成形方法により成形したことを特徴とするエンジンの排気管集合部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気管集合部およびその成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路における複数の配管が合流または分岐する部分の成形方法として、複数の配管を溶接する方法が知られている。
【０００３】
しかし、排気通路はエンジン運転中は高温の排気ガスが流れるため高温になり、エンジンを停止すると常温に戻る。つまり熱応力が繰り返しかかり、膨張、収縮を繰り返すことになる。このため、使用を続けると応力が集中し易い溶接部分に亀裂が生じやすいという問題があった。
【０００４】
特許文献１には、排気マニホールドの集合部分の成形方法として、１本のパイプをＵ字型に折り曲げ、この折り曲げた部分にバルジ成型によって開口部を設ける方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−２０６２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、曲げ加工時にパイプが潰れることを防止するために各気筒からの排気流れの合流角度（ポート合流角）が大きくなり、集合部分での排気干渉が大きくなり出力低下の原因となる。また、集合部と下流の排気通路とを連通する開口部はバルジ成型により設けるので、加工性の問題から開口面積が制限されて高速走行時の排気抵抗が大きくなり出力低下の原因となる。
【０００６】
そこで、本発明ではポート合流角は小さく、下流の排気通路への開口部の面積は大きく、かつ熱応力が反復してかかった場合にも亀裂を生じにくい排気通路集合部を成形する方法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】
【０００７】
本発明のエンジンの排気管集合部の成形方法は、排気管の一部を形成するパイプの全部または一部分を、少なくとも１つの平面部を含む形状に加工する第１の工程と、前記１つの平面部のみを残すようにパイプの長手方向に略直交する切り込み部を一箇所設ける第２の工程と、前記切り込み部に沿う平面部を折り曲げ軸として、前記切り込み部の左側と右側のパイプの少なくとも前記折り曲げ軸付近が互いに略平行となるまで前記切り込み部と反対側に折り曲げる第３の工程と、で構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、曲げ加工を行う前に切り込み部を設けるので曲げ加工時にパイプが潰れることを防止でき、これにより集合部のポート合流角が小さくなるように曲げ加工をして出力低下を防止することができる。
【０００９】
また、１本のパイプを折り曲げることによって２つの排気管が集合する集合部を成形するので、２本のパイプを溶接することによって成形する方法に比べて熱応力による膨張、収縮を繰り返したときの耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は４気筒エンジンの排気マニホールド付近の概略図である。
【００１２】
１は排気マニホールド、１ａ〜１ｄはそれぞれエンジンの排気ポートに接続される排気マニホールドのブランチ部、３は各ブランチ１ａ〜１ｄが集合する集合部、２は集合部３に接続される排気浄化用のマニホールド触媒である。なお、ブランチ部１ａ〜１ｄはそれぞれエンジンの１番気筒〜４番気筒に接続されている。
【００１３】
図２は集合部３を拡大したものであり、（ａ）は集合部３の上面図、（ｂ）は断面図である。
【００１４】
（ａ）に示すように、ブランチ部１ｃと１ｂは一体成形されている（以下、ブランチ上部という）。同様にブランチ部１ａと１ｄも一体成形されており（以下、ブランチ下部という）、これらブランチ上部と下部とを溶接により接続することで集合部３を成形する。
【００１５】
ここで、ブランチ上部および下部の成形方法について図４を参照して説明する。
【００１６】
図４の（ａ）〜（ｄ）は一本のパイプ１０をブランチ上部もしくは下部に成形する工程を示しており、それぞれパイプの側断面図および軸心方向から見た断面図を表す。
【００１７】
（ａ）に示すように、断面形状が円のパイプ１０を用いる。
【００１８】
第１の工程としての工程（ｂ）ではパイプ１０の一部（図中Ａ−Ａ部付近）を断面形状が中心角略９０度の扇形となるように加工する。扇形の直線部を直線１１、１２、弧の部分を弧１３とする。
【００１９】
第２の工程としての工程（ｃ）では工程（ｂ）で扇形に加工した部分に切り込み部１４を設ける。このとき、直線１２および弧１３を切断し、直線１１のみで切り込み部１４の左右のパイプがつながっている状態にする。
【００２０】
そして、第３の工程としての工程（ｄ）で直線１１を中心として切り込み部１４の左右のパイプを図中矢印で示す方向に折り曲げて、２本のパイプ（ブンランチ部１ｃ、１ｂ）が略平行になるように加工する。
【００２１】
このように、本実施形態では合流するブランチ部を略平行にすることができるので、合流部３での排気干渉を抑制して出力の低下を防止することができる。
【００２２】
上記のように加工したパイプを２つ用い、直線１２を含む面どうしを溶接することによって図２に示す排気マニホールド１となる。
【００２３】
排気マニホールド１は溶接する部分がブランチ上部と下部との接続部分（以下、溶接部１４という）のみであり、ブランチ部１ｃと１ｂ、およびブランチ部１ａと１ｄは一本のパイプを折り曲げたものなので母材によりつながっている。
【００２４】
上記のようにブンランチ部１ａ〜１ｄが上記のような位置関係にあると、熱膨張する場合にはブランチ部１ｃと１ｂを引き離す方向（図中矢印の方向）に応力がかかり、構造的に最弱な部分はブランチ１ｃと１ｂの間およびブランチ１ａと１ｄの間、つまり折り曲げた直線１１となる。
【００２５】
ところが本実施形態ではこの構造的に最弱な部分が母材、つまりブランチ部と一体であるので、溶接により接続した場合のように応力が集中する接続部分がなく、高い強度を確保することができる。
【００２６】
ここで、上記の工程で成形した排気マニホールド１と、従来の工程で成形した排気マニホールドとを比較する。
【００２７】
図３は従来の工程で成形した排気マニホールドである。従来はブランチ部１ａ〜１ｄはそれぞれ別個のパイプであり、これら４本のパイプを溶接して集合部３としていた。なお、溶接性や耐久性を向上させるために溶接部Ｘ、Ｙを有する板材を介して溶接する。また、図３において、各ブランチの位置関係は図２と同様、つまり左上部をブランチ部１ｃとしてそこから時計回りに１ｂ、１ｄ、１ａとなっている。
【００２８】
ブンランチ部１ａ〜１ｄが上記のような位置関係にあると、熱膨張する場合にはブランチ部１ｃと１ｂを引き離す方向、つまり溶接部Ｙに対して左右方向（図中矢印の方向）の応力がかかる。この場合構造的に最弱な部分は溶接部Ｙであり、特に溶接部Ｙのビードと母材との境界部分に応力が集中して亀裂が発生しやすいという問題があった。
【００２９】
これに対して、本実施形態の場合は上述した構造的に最弱な部分が母材であり、従来のように局所的に応力が集中することもないので、亀裂が発生する可能性は低い。
【００３０】
次に、別の従来例との比較を行う。
【００３１】
図５は一本のパイプ２１をＵ字型に曲げてブランチ部２２、２３とし、折り曲げ部分にバルジ成型等により開口部２０を設けたマニホールドであり、折り曲げ部分は集合部２４、開口部２１が下流の排気通路や触媒との接続部となる。
【００３２】
この成形方法では、折り曲げ部分付近に潰れが生じないようにパイプ２１を折り曲げなければならないので、ブランチ部２２と２３がなす角度（合流角）の最小値は制限を受ける。このため、集合部２４での排気干渉が大きくなり、出力低下の原因となる。
【００３３】
また、バルジ成型で開口部２０を成型するので、加工性の問題から開口面積に制限を受ける。このため、高速域では排気抵抗が大きくなり、出力低下の原因となる。
【００３４】
これに対して本実施形態の場合は、前述したようにブランチ部１ｃと１ｂ、および１ａと１ｄを平行にすることができるので、排気干渉を最小限に抑えることが可能であり、また、図２および図４（ｄ）に示したように、集合部の断面積はブランチ部１ａ〜１ｄの断面積の合計と等しいので、排気抵抗を抑えることが可能である。
【００３５】
以上により本実施形態では、パイプ１０の一部分に平面部を設け、その横断面が直線１１、１２と弧１３で形成される扇形になるように加工する工程（ｂ）と、直線１１のみを残すようにパイプ１０の長手方向に略直交する切り込み部１４を一箇所設ける工程（ｃ）と、切り込み部１４に残された直線１１を折り曲げ軸として切り込み部１４の左側のパイプ１ｃと右側のパイプ１ｂを折り曲げる工程（ｄ）によってブランチ部１ｃと１ｂの集合部３を成形するので、溶接を行わずに２本の排気管を集合させることができ、製造コストを削減することができる。
【００３６】
熱応力による膨張時にはブランチ部１ｃと１ｂとを引き裂く方向の応力がかかり、構造的にはブランチ部１ｃと１ｂの接続部が最弱部となるが、本実施形態では一本のパイプを折り曲げているので接続部分は母材であり、溶接による接続に比べて高い強度を確保し、耐久性を向上することができる。
【００３７】
切り込み部１４を設けてから折り曲げるので、折り曲げるときにパイプが潰れにくくなる。このため、ブランチ部１ｃと１ｂとが略平行になるまで折り曲げることが可能となり、集合部３での排気干渉を低減して出力低下を防止することができる。また、集合部３の下流側開口部の面積を各ブンランチ部の断面積の合計と略同等にすることができるので、排気抵抗を低減させて出力低下を防止することができる。
【００３８】
工程（ｂ）で断面形状を扇形に加工したものに工程（ｃ）、（ｄ）の加工を施して成形したブンランチ部１ｃ、１ｂの集合部３とブランチ部１ａ、１ｄの集合部３とを、互いの直線１２どうしを溶接することにより４本の排気管の合流部に成形することができるので、従来に比べて少ない溶接箇所で排気管集合部を成形することができ、コスト削減を図ることができる。また、成形後の開口端は略円形になるので、マニホールド触媒２との接続が容易になる。
【００３９】
なお、本実施形態では４気筒エンジンについて説明を行ったが、例えば２気筒エンジンの場合には、工程（ｂ）で断面形状を略半円形状に加工することによって工程（ｄ）で成形された集合部３の開口端の形状を略円形にすることができ、マニホールド触媒２もしくは下流の排気通路との接続を容易にすることができる。
【００４０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、エンジンの排気管の成形方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施形態を適用する排気マニホールド周辺の概略図である。
【図２】（ａ）は排気マニホールド集合部の上面図、（ｂ）はその開口面である。
【図３】（ａ）は従来の排気マニホールド集合部の上面図、（ｂ）はその開口面である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の加工工程を説明するための図である。
【図５】一本のパイプから集合部を成形する従来例を表す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    排気マニホールド
２    マニホールド触媒
３    集合部
１０  パイプ
【図１】
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【図２】
2006002686.tif 000004
【図３】
2006002686.tif 000005
【図４】
2006002686.tif 000006
【図５】
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