(57)【要約】【課題】組立時または使用時に発生する熱による影響が低減可能であるコンパクトな形状を備えた、排気系部品の間を気密に連結するための管継手およびそれを備えた排気系部品が望まれる。【解決手段】排気系に属する少なくとも第１管６１および第２管７０の間を気密に連結するための管継手１は、先端部が第２管７０側へ突出するよう構成される管部２、管部２の軸方向に少なくとも一回折り返され、その一端部で管部２の基端部に接続される筒状の折り返し部３、および折り返し部３の他端部に接続されて径方向外方へ延在し、その小径側に第１管６１と第２管７０との間を気密にシールするためのシール部４ａが構成され、その大径側に第１管６１と第２管７０の間を締結する締結部４ｂが構成されるフランジ部４を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に属する少なくとも第１管および第２管の間を気密に連結するための管継手であって、
先端部が前記第２管側へ突出するよう構成される管部と、
前記管部の軸方向に少なくとも一回折り返され、その一端部で前記管部の基端部に接続される筒状の折り返し部と、
前記折り返し部の他端部に接続されて径方向外方へ延在し、その小径側に前記第１管と前記第２管との間を気密にシールするためのシール部が構成され、その大径側に前記第１管と前記第２管の間を締結する締結部が構成されるフランジ部と、
を有する、ことを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記管部、前記折り返し部および前記フランジ部、さらに前記排気系の少なくとも一部を覆うカバーに取り付けられる少なくとも１つのブラケットが前記管継手に一体成形されることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
前記折り返し部は、前記管部の前記基端部から前記第１管側へ向かって軸方向に延在するよう構成される内筒部、および前記内筒部から軸方向に折り返され前記第２管側に向かって延在するよう構成される外筒部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の管継手。
【請求項４】
前記折り返し部において、前記内筒部と前記外筒部が当接または当接可能に近接するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の管継手。
【請求項５】
前記折り返し部の内周側縁部に前記第１管が溶接されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の管継手。
【請求項６】
前記第１管が排気系部品の出口部材であり、前記出口部材に請求項１〜５のいずれか一に記載の管継手が接続されたことを特徴とする排気系部品。
【請求項７】
排気系に属する少なくとも管同士の間を気密に連結するための管継手の製造方法であって、
（ａ）ブランクを順方向に絞り加工して、前記ブランクの小径側に有底管形状を形成し、前記ブランクの大径側にフランジ部を形成すること、
（ｂ）前記有底管形状を逆方向に絞り加工して、前記有底管形状と前記フランジ部の間に軸方向に延在する筒状の折り返し形状を形成すること、
（ｃ）前記有底管形状の底を抜いて無底管形状を形成すること、および
（ｄ）前記無底管形状および前記折り返し形状をバーリング加工して、軸方向に延在する管部および筒状の折り返し部と、さらに径方向に延在する前記フランジ部を少なくとも有する管継手を得ること、
を特徴とする管継手の製造方法。
【請求項８】
請求項７の製造方法により製造された管継手を排気系部品に溶接することを特徴とする排気系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系に属する管同士の間を気密に連結するための管継手およびその製造方法、ならびにそれを有する排気系部品、特に出口フランジ一体型の排気系部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に対する排気ガス規制または低燃費化への要求を満たすために、希薄燃焼方式のエンジンが用いられている。これに伴い、排気系部品としての排気マニホルドおよびその周辺部材の軽量化が要求されている。希薄燃焼方式では排気ガス温度が高温になるため、排気マニホルドには高温で十分な強度を発揮できるシンプルで歪みの少ない形状を有するものが適している。
【０００３】
一般的に、排気マニホルドと排気管の間を気密に連結するための複数の部材、例えば、排気マニホルドの出口管部材、排気マニホルドと排気管の間を締結しシール部材を保持するためのフランジ部材、フランジ部材をカバー（ヒートインシュレーター）に固定するための複数のブラケットは、それぞれ溶接により１つずつ固定される。
【０００４】
特許文献１には、上記のような多数回の溶接を通じて組み立てられた、排気マニホルドと排気管の間の連結構造が開示されている。特許文献１の連結構造では、排気マニホルドの集合管の外周面に出口管部材が溶接され、出口管部材の外周面にフランジ部材が溶接される。フランジ部材の小径側で集合管と出口管部材の溶接個所の近傍には、出口管部材と排気管の間を気密にシールするシール部が配置される。
【０００５】
特許文献２には、排気系において、第１管体の下流側端部に径方向に突出する鍔状の膨出部を一体成形し、膨出部の下流側面を、第１管体と第２管体を気密に連結するためのシール面とする連結構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７６３５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７６８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献１の連結構造によれば、溶接個所が多いために製造コストが高くなるという問題と、溶接の熱によりシール面が歪み、これが連結構造の気密性に影響するという問題がある。
【０００８】
特許文献２の連結構造によれば、膨出部が径方向に突出しているため、それを収容するケースが肥大化するという問題がある。また、膨出部が高温の排気ガスに直接接触するため、膨出部の熱膨張量が大きくなり、これによってシール面が歪み、これが排気系における第１管体と第２管体との間の気密性に影響するおそれがある。
【０００９】
したがって、組立時または使用時に発生する熱による影響が低減可能であるコンパクトな形状を備えた、排気系部品の間を気密に連結するための管継手およびそれを備えた排気系部品が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の視点において、下記の要素を含む管継手を提供する：
先端部が第２管側へ突出するよう構成される管部；
前記管部の軸方向に少なくとも一回折り返され、その一端部で前記管部の基端部に接続される筒状の折り返し部；および
前記折り返し部の他端部に接続されて径方向外方へ延在し、その小径側に第１管と前記第２管との間を気密にシールするためのシール部が構成され、その大径側に前記第１管と前記第２管の間を締結する締結部が構成されるフランジ部。
本開示による管継手は、排気系に属する第１管（第１管部材または第１管部）と第２管（第２管部材または第２管部）の間を気密に連結することができる。第１管および第２管は、単体部品でもよく、部品の一部でもよい。第１管および第２管はそれぞれ複数設けられてもよい。
【００１１】
本発明は、第２の視点において、第１の視点による管継手が接続された排気系部品を提供する。
【００１２】
本発明は第３の視点において、下記の要素を含む管継手の製造方法を提供する：
（ａ）ブランクを順方向に絞り加工して、前記ブランクの小径側に有底管形状を形成し、前記ブランクの大径側にフランジ部を形成する；
（ｂ）前記有底管形状を逆方向に絞り加工して、前記有底管形状と前記フランジ部の間に軸方向に延在する筒状の折り返し形状を形成する；
（ｃ）前記有底管形状の底を抜いて無底管形状を形成する；および
（ｄ）前記無底管形状および前記折り返し形状をバーリング加工して、軸方向に延在する管部および筒状の折り返し部と、さらに径方向に延在する前記フランジ部を少なくとも有する管継手を得る。
【００１３】
本発明は第４の視点において、第３の視点の管継手の製造方法と、得られた管継手を排気系部品に溶接することを含む排気系部品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に基づく管継手の一態様は、組立時または使用時に発生する熱による影響が低減可能であるコンパクトな形状を備え、複数の排気系部品の間を気密に連結する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施例に係る管継手を備える排気マニホルドの外観図である。
【図２】図１に示した管継手の部品図である。
【図３】図２に示した管継手と排気マニホルドの一部を覆うカバーの接続構成の一例を説明するための部分図である。
【図４】図１に示した管継手と排気マニホルドの接続構成を説明する模式的な軸方向部分断面図である。
【図５】図１に示した管継手を介した、排気マニホルドと排気管の接続構成を説明する模式的な軸方向部分断面図である。
【図６】一実施例に係る管継手の製造方法の一例を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示による管継手等の好ましい形態を下記に例示する。なお、後述する形態、実施形態および実施例は、本開示に基づく態様の一例であり、本開示に基づく態様はこれらだけに限定されるものではない。
【００１７】
（形態１）
（１）本開示に基づく、排気系に属する少なくとも第１管および第２管の間を気密に連結するための管継手は、組立時には溶接による熱が印加されて使用時には高温の排気ガスが通過する排気系部品と、シール部との間に、軸方向に延在する筒状の折り返し部を有する。
排気系部品として、例えば触媒コンバータ付き排気マニホルド、触媒コンバータが無いタイプの排気マニホルド、触媒コンバータ、および排気管が例示でき、管継手はこれらの部品の上流部、中間部および下流部にそれぞれ適用することができる。  管継手が排気マニホルドと排気管の間の連結に使用される場合、第１管は、例えば排気マニホルドの出口管（出口管部）のシェル、外管または内管とすることができ、第２管は、排気管とすることができる。
（２）このように折り返し部が介装されることによって、排気系部品からシール部、特にシール面に伝達される熱量が減少し、熱によるシール部の歪みが防止され、排気系部品の連結構造における気密性が良好に維持される。
（３）また、管継手において、折り返し部自体に伝達される熱量も、折り返し部の熱流方向上流側に、管部とシール部が配置されていることによって、低減される。
（４）この軸方向に延在する筒状の折り返し部は、絞り成形により形成することができる。さらに、この折り返し部と、排気系部品の連結に関係する他の要素が一体化された管継手を、汎用のプレス機械を用いた絞り加工により製造することができる。
（５）（４）の効果によって、排気系部品の連結構造に関わる溶接個所、部品点数および総重量、さらに製造コストを削減することができる。
（６）上記溶接個所の削減により、シール部の歪みが防止され、シール部の耐久性が向上する。
（７）折り返し部がフランジ部と一体成形される場合、両者の間の連結構造をシンプルにすることができる。
（８）折り返し部と管部が一体成形される場合、両者の間の連結構造をシンプルにすることができる。
（９）フランジ部と排気系部品をカバー（ヒートインシュレータ―）に固定するためのブラケットが一体成形される場合、両者の間の連結構造をシンプルにすることができる。
（１０）軸方向に延在する折り返し部は、デッドスペースを軸方向に延在できるため、折り返し部を設けたことによる寸法増加は回避できる。
【００１８】
（形態２）前記管部、前記折り返し部および前記フランジ部、さらに前記排気系の少なくとも一部を覆うカバーに取り付けられる少なくとも１つのブラケットが前記管継手に一体成形される。この形態によれば、各種部品を溶接により管継手に固定していた従来の管継手と比べて、溶接個所および溶接回数が削減され、この結果、シール部の歪みが低減される。
【００１９】
（形態３）前記折り返し部は、前記管部の前記基端部から前記第１管側へ向かって軸方向に延在するよう構成される内筒部、および前記内筒部から軸方向に折り返され前記第２管側に向かって延在するよう構成される外筒部を備える。このような二重筒構造によって、サイズを肥大化させずに、管継手、さらには排気系の連結構造の剛性および断熱性を高めることができる。
【００２０】
（形態４）前記内筒部と前記外筒部が当接または当接可能に近接するように構成される。この形態によれば、折り返し部により管継手の剛性が高められているため、管継手を排気系部品に固定する際の作業が容易になる。
【００２１】
（形態５）前記折り返し部の内周側縁部に第１管が溶接される。これによって、溶接品質が向上し、気密性を確保しやすくなる。
【００２２】
（形態６）排気系部品は、前記第１管を前記排気系部品の出口部材として備え、前記出口部材に管継手が接続される。例えば、管継手を一方の排気系部品、例えば排気マニホルドの構成部品、第１排気管または触媒コンバータのうちから選択される一以上に溶接等により接続した後、その管継手を介して、他方の排気系部品を第２管、例えば排気マニホルドの構成部品、第２排気管または触媒コンバータのうちから選択される一以上に連結することができる。
【００２３】
（形態７）管継手は、順絞りおよび逆絞りを含むプロセスを経て、少なくとも管部、筒状の折り返し部、およびフランジ部、さらに好ましくは少なくとも１つのブラケットが一体成形された状態で供給される。
【００２４】
（形態８）形態７にしたがって製造された管継手を排気系部品（例えばその出口部材）に溶接することにより、管継手付き排気系部品を得ることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施形態等を、図面を参照しながら実施例として例示する。
【００２６】
図１を参照して、排気系部品としての触媒コンバータ付き排気マニホルド６０の出口部材６１に、管継手１が例えば溶接により固定されている。
【００２７】
図２を参照して、管継手１には、管部２、図４および図５に示す筒状の折り返し部３、フランジ部４、および複数のブラケット５が一体化されている。管部２を通じて、排気マニホルド６０は図５に示すような排気管７０に気密に連結される。フランジ部４には、図５に示すように、排気マニホルド６０と排気管７０の間をシールするためのシール部４ａと、排気マニホルド６０と排気管７０を機械的に締結するための締結部４ｂが設けられる。複数のブラケット５は、排気マニホルド６０の一部を覆うカバー（ヒートインシュレーター）６２（図３参照）に締結される。
本実施例では、管継手１が、第１管としての触媒コンバータ付きの排気マニホルド６０の出口部材６１と、第２管としての排気管７０とを連結する例を説明するが、管継手１は、触媒コンバータが無いタイプの排気マニホルド、または排気マニホルドに装着されないタイプの触媒コンバータに関する連結箇所、あるいは排気系における他の連結箇所にも適用可能である。
【００２８】
図４および図５を参照して、管継手１は下記の要素を有する：
・先端部が排気管７０側へ突出する管部２；
・管部２の軸方向に少なくとも一回折り返され、その一端部で管部２の基端部に接続される筒状の折り返し部３；および
・折り返し部３の他端部に接続されて径方向外方へ延在し、その小径側に排気マニホルド６０の出口部材６１と排気管７０との間を気密にシールするためのシール部４ａが構成され、その大径側に出口部材６１と排気管７０の間を締結する締結部４ｂが構成されるフランジ部４；加えて
・フランジ部４の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され、軸方向に延在する複数のブラケット５（図５では省略）。
【００２９】
管部２、筒状の折り返し部３およびフランジ部４、さらに複数のブラケット５は、つながって連続的に形成され、例えば後述する方法によって、一つのブランク上に一体的に形成することができる。
【００３０】
筒状の折り返し部３は、管部２の基端部から排気マニホルド６０に向かって軸方向に延在するよう構成される内筒部３１、および内筒部３１から軸方向に折り返され排気管７０側に向かって延在するよう構成される外筒部３２を備える。折り返し部３において、内筒部３１の外周面と外筒部３２の内周面は当接、あるいは近接ないし僅かなクリアランスをもって当接可能に径方向に対向する。このような当接または近接によって、管継手１の剛性が向上され、また管継手１が径方向にダウンサイズされる。折り返し部３の内周側縁部３ｃには、排気マニホルド６０の出口部材６１が溶接される。内周側縁部３ｃは、出口部材６１に対する管継手１の突き当て、固定および溶接が容易な形状を有している。
【００３１】
シール部４ａにおいて、排気管７０側に突出する凸部の頂面がシール面４１として用いられる。シール面４１には、環状のガスケット４２が当接する。また、排気管７０の外周面には、フランジ部材７１が例えば溶接により固定される。シール面４１とフランジ部材７１の間には、環状ガスケット４２が介装される。
【００３２】
フランジ部４には穴４３が形成され、フランジ部材７１には穴７２が形成される。フランジ部４には穴４３の一側にナット４４（図４参照）が設けられる。ボルト７３（図４参照）が、ボルト７３の頭部背面とフランジ部材７１の背面との間に圧縮介装される不図示のスプリング（特許文献２参照）の弾性力に抗しながら、穴７２，４３を貫通して、ナット４４とねじ結合することにより、排気マニホルド６０と排気管７０が締結されるとともに、環状ガスケット４２をシール面４１に向かって押圧して、排気マニホルド６０の出口部材６１と排気管７０との間の気密性を保つ。
【００３３】
管継手１を内周側縁部３ｃで排気マニホルド６０の出口部材６１に全周溶接するとき、管継手１には多量の熱が印加され、シール部４ａにも伝熱する。しかしながら、この溶接個所とシール部４ａの間に形成された折り返し部３からの放熱によって、シール部４ａに伝達される熱量が減少して、シール面４１の歪みが減少する。使用時、すなわち、高温の排気ガスが出口部材６１を通過するときも、同様の効果が発揮される。また、折り返し部３は、カバー６２（図３参照）内のデッドスペースを利用するように、排気マニホルド６０の軸方向に延在している。さらに、折り返し部３は軸方向に延在しているため、汎用のプレス機械を用いた一軸方向の成形により成形することができる。
【００３４】
図６を参照して、上述したような管継手１の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、ブランクホルダ８１、下ダイ８２およびパンチ８３を有する汎用のプレス機８０を用いて、下記のプロセス（ａ）〜（ｄ）を通じて実行される。
【００３５】
（ａ）ブランクＢＬを順方向に絞り加工して、ブランクＢＬの小径側に有底管形状を形成し、ブランクの大径側にフランジ部を形成する。ブランクＢＬには、折り返し部を形成可能な成形性と、高温の排気ガスに対する耐熱性を有する材料が適する。例えば、ブランクＢＬとして、鋼板およびステンレス板等を用いることができる。
【００３６】
（ｂ）前記有底管形状を逆方向に絞り加工して、前記有底管形状と前記フランジ部の間に軸方向に延在する筒状の折り返し形状を形成する。
【００３７】
（ｃ）前記有底管形状の底を、レーザ切断、プレス打抜き等の手法を用いて抜いて無底管形状を形成する。
【００３８】
（ｄ）前記無底管形状および前記折り返し形状をバーリング加工して立設させ、軸方向に延在する管部および筒状の折り返し部と、さらに径方向に延在するフランジ部を少なくとも有する管継手１を得る。
【００３９】
なお、上記製造方法は、汎用のプレス機を用いて効率的に実行することができるが、管継手の製造方法はこれに制限されるものではなく、専用の機械を用いて実行することもでき、あるいは他の手法を用いて実行することもできる。また、管継手１の所望の形状に応じて、ブランクホルダ８１、下ダイ８２およびパンチ８３の形状、寸法、およびそれらの相対関係を調節したり、予備加工をしたり、または各プロセスを複数回実行したりすることにより、絞り加工時の割れを防止することができる。
【００４０】
得られた管継手１を、図５に示したように出口部材６１に溶接等により固定することによって、図１に示したように管継手付き排気マニホルド６０が得られる。さらに、図５に示したように、この管継手付き排気マニホルド６０を管継手１を介して排気管７０（フランジ部材７１）に連結することにより、排気マニホルド６０と排気管７０の連結構造が得られる。
【００４１】
なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本開示による管継手は、例えば、組立時に高温が発生したり、使用時には高温に曝されたりする箇所で好適に使用され、限定的ではないが、内燃機関の排気系、例えば車両の排気系に好適に適用される。
【符号の説明】
【００４３】
１  管継手、管継手構造
２  管部
３  筒状の折り返し部
３ｃ  内周側縁部
３１  内筒部
３２  外筒部
４  フランジ部
４ａ  シール部
４ｂ  締結部
４１  シール面、環状シール
４２  環状ガスケット
４３  穴
４４  ナット、固定ナット
５  ブラケット、ステー
６０  （触媒コンバータ付きの）排気マニホルド（排気系部品）
６１  排気マニホルドの出口部材（第１管）
６２  カバー（ヒートインシュレーター）
７０  排気管（第２管）
７１  フランジ部材
７２  穴
７３  ボルト
８０  プレス機
８１  ブランクホルダ
８２  下ダイ
８３  パンチ
ＢＬ  ブランク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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