(57)【要約】【課題】材料の歩留まりが向上し、良好な品質を維持可能なエキゾーストマニホールドの製造方法を提供する。【解決手段】湾曲した４本の分岐管６〜９を有し、エンジン１の複数のシリンダから排出される排気ガスを集めてエキゾーストパイプ１１に送るエキゾーストマニホールド４の製造方法であって、一本のパイプ部材２０を湾曲状に曲げるステップと、そのパイプ部材を２本分の分岐管６、９と実質的に同一の長さに切断するステップと、そのパイプ部材２０に二つの貫通孔２２を形成するステップと、その二つの貫通孔２２の間の一方を継げるように、パイプ部材２０の二つの貫通孔２２の間の一方を切断して、二つの孔２２の間の他方に切断されていない折り曲げ部分２４を形成するステップと、前記折り曲げ部分２４を中心に、パイプ部材２０を折り曲げて二本の分岐管６、９を一体で形成するステップとを有するエキゾーストマニホールドの製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分岐管を有し、エンジンの複数のシリンダから排出される排気ガスを集めてエキゾーストパイプに送るエキゾーストマニホールドの製造方法であって、
一本のパイプ部材を前記分岐管の二本分と実質的に同一の長さに切断するステップと、
前記パイプ部材に二つの孔を形成するステップと、
前記二つの孔の間の一方を継げるように、前記パイプ部材の二つの孔の間の一方を切断して、前記二つの孔の間の他方に、切断されていない非切断領域を形成するステップと、
前記非切断領域を中心に、前記パイプ部材を折り曲げて二本の分岐管を一体で形成するステップとを有するエキゾーストマニホールドの製造方法。
【請求項２】
前記パイプ部材を折り曲げて一体で成形された二本の分岐管の非切断領域側の開口端部を同時に押圧して、前記二本の分岐管の前記開口端部を略扇型断面形状に成形するステップをさらに有する請求項１記載のエキゾーストマニホールドの製造方法。
【請求項３】
前記一本のパイプ部材を折り曲げて形成された二本の分岐管の折り曲げ角度を任意の角度で固定しながら、前記二本の分岐管の開口端部を同時に押圧する請求項２記載のエキゾーストマニホールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダから排出される排気ガスを集めてエキゾーストパイプに送るエキゾーストマニホールドの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
エンジンのシリンダヘッドの開口に接続されて、前記エンジンのシリンダから排気ガスが排出される複数の分岐管と、前記複数の分岐管を束ねて固定し、前記分岐管により排出された排気ガスを集めてエキゾーストパイプに送る集合部材とを有するエキゾーストマニホールドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば４気筒エンジンを対象とする上記のようなエキゾーストマニホールドの場合、一般的に、４本のパイプ部材を湾曲状に別々に成形し、所定の長さに切断し、各パイプ部材の両端の開口端部の断面形状をシリンダヘッド及び集合部材の開口形状に合わせるようにそれぞれ成形することにより、４本の分岐管が形成されている。さらに、このように成形された４本の分岐管の一方の開口端部を束ねるようにして集合させ、各分岐管同士を溶接して集合部材に挿入することにより、このエキゾーストマニホールドが製造されている。
【０００４】
しかしながら、このようなエキゾーストマニホールドの製造方法では、４本の分岐管を製造するに際して、１本の分岐管に対して１本のパイプ部材を必要とするため、切断工数が多くなるとともに、切断工程におけるパイプ部材の歩留まりが決して良いものとは言い難かった。
【０００５】
また、４本の分岐管がそれぞれ別々のパイプ部材で構成されているため、これらを束ねて溶接する際に、必然的に溶接部位が多くなるだけでなく、各パイプ部材の先端部の位置ズレにより段差が生じ、良好な溶接品質を維持できるものとは言い難かった。これらの問題は、エンジンのシリンダの数が増加するにつれてとりわけ顕著となる。
【０００６】
【特許文献１】
実開平２−６１１２３号公報
【０００７】
【発明の開示】
本発明は、エンジンのシリンダから排出される排気ガスを集めてエキゾーストパイプに送るエキゾーストマニホールドの製造方法に関し、特に材料の歩留まりが向上し、良好な品質を確保可能なエキゾーストマニホールドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の分岐管を有し、エンジンの複数のシリンダから排出される排気ガスを集めてエキゾーストパイプに送るエキゾーストマニホールドの製造方法であって、一本のパイプ部材を前記分岐管の二本分と実質的に同一の長さに切断するステップと、前記パイプ部材に二つの孔を形成するステップと、前記二つの孔の間の一方を継げるように、前記パイプ部材の二つの孔の間の一方を切断して、前記二つの孔の間の他方に、切断されていない非切断領域を形成するステップと、前記非切断領域を中心に、前記パイプ部材を折り曲げて二本の分岐管を一体で形成するステップとを有するエキゾーストマニホールドの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明では、エキゾーストマニホールドの製造方法において、所定の長さで切断された一本のパイプ部材に、二つの孔を形成し、当該二つの孔の間の一方を継げるように切断し、切断されていない二つの孔の間の他方に、切断されていない非切断領域を形成し、この非切断領域を中心に前記パイプ部材を折り曲げて二本の分岐管を一体で形成する。
【００１０】
このように、一本のパイプ部材から、エキゾーストマニホールドの二本の分岐管を一体で形成することにより、パイプ部材を分岐管の長さに合わせる切断工程を半減することが可能となると共に、パイプ部材の歩留まりも向上する。
【００１１】
また、一本のパイプ部材から二本の分岐管が一体で形成されており、この２本の分岐管が、非切断領域で既に連結されているため、複数の分岐管を束ねて溶接する際の、溶接箇所が減少すると共に、各分岐管の端部の位置ズレにより段差が生じることを防止することが可能となり、良好な品質を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの全体を示す図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図、図１（Ｃ）は側面図である。図２は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第１工程及び第２工程を示す概略図、図３は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第３工程及び第４工程を示す概略図、図４は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第５工程を示す概略図、図５は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第６工程を示す概略図、図６は図５に示す第６工程において用いられる治具を示す図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は平面図、図６（Ｃ）は側面図である。図７は図５の第６工程における金型成形を示す図であり、図７（Ａ）は正面断面図、図７（Ｂ）は側面断面図、図８（Ａ）は角度指定がある分岐管の平面図、図８（Ｂ）は角度指定に対応するための治具の平面図、図９は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第７工程を示す概略図である。
【００１４】
まず、本発明の実施形態において製造されるエキゾーストマニホールド４の構造について説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態において製造されるエキゾーストマニホールド４は、４気筒エンジン１に具備された各シリンダから排出される排気ガスを集めて、エキゾーストパイプ１１に送るものであり、フランジ５と、４本の分岐管６〜９と、集合部材１０とから構成されている。
【００１６】
フランジ５は、エンジン１のシリンダヘッド２に気密状に取り付けられており、当該シリンダヘッド２に形成された４つの排気ポート３の第１の開口部３ａと対応する位置に、略楕円形状の４つの第２の開口部５ａが形成されている。
【００１７】
４本の分岐管６〜９は、図１に示すように、各々所定の形状に湾曲したパイプ部材であり、各分岐管６〜９の一方の端部が、前記フランジ５に形成された４つの第２の開口部５ａにそれぞれ接合されており、エンジン１の排気ポート３と当該分岐管６〜９が連通している。また、当該分岐管６〜９の一方の端部は、フランジ５の第２の開口部５ａの開口形状に対応するような略楕円形状を有している。
【００１８】
集合部材１０は、全体としてテーパ形状であり、端部に略円形形状の第３の開口部１０ｂを有する集合管部１０ａと、エキゾーストパイプ１１の端部にボルト等により取り付けられるフランジ部１０ｃとから構成されており、集合管部１０ａの第３の開口部１０ｂには、４本の分岐管６〜９の他方の端部が束ねられて挿入されている。４本の分岐管６〜９の他方の各端部は、集合部材１０の集合管部１０ａの第３の開口部１０ｂに挿入可能なように、略扇形状を有しており、これら分岐管６〜９が束ねられると、集合管部１０ａの第３の開口部１０ｂの開口形状に対応するような略円形形状となる。集合部材１０のフランジ部１０ｃには、第４の開口部１０ｄが、前記集合管部１０ａの第３の開口部１０ｂと連通して設けられている。
【００１９】
従って、以上のように構成されるエキゾーストマニホールド４は、エンジン１の排気ポート３から排出される排気ガスを、フランジ５の第１の開口部５ａ及び各分岐管６〜９を介して、集合部材１０に集め、集合部材１０のフランジ部１０ｃの第４の開口部１０ｄを経て、当該集合部材１０のフランジ部１０ｃに取り付けられたエキゾーストパイプ１１に送る。
【００２０】
以下に、本発明の実施形態に係るエキゾーストマニホールドの製造方法について説明する。
【００２１】
先ず、エキゾーストマニホールドの第１工程として、図２に示すように、直線状のパイプ部材２０を、パイプベンダー等により、エキゾーストマニホールド４の第１の分岐管６と、当該第１の分岐管６に隣り合う第４の分岐管９との２本分の湾曲形状にまとめて成形する。図２において、パイプ部材２０の分割線２１を境界として、パイプ部材２０の第１の部分Ｒ１の形状は、エキゾーストマニホールド４の第１の分岐管６の形状に相当し、パイプ部材２０の第２の部分Ｒ２の形状は、第４の分岐管９の形状に相当するように成形される。同様に、別のパイプ部材を、エキゾーストマニホールド４の第２及び第３の分岐管７、８に相当する湾曲形状に成形する。
【００２２】
次に、第２工程において、図２に示すように、第１工程において湾曲形状に成形されたパイプ部材２０の両端部を切断し、パイプ部材２０の第１の部分Ｒ１の長さが第１の分岐管６の長さに後述する第６工程の先端揃えを考慮した長さと実質的に同一にすると共に、第２の部分Ｒ２の長さを第４の分岐管６の長さに第６工程の先端揃えを考慮した長さと実質的に同一にする。同様に、別のパイプ部材の両端部を切断し、当該パイプ部材の各部分の長さを、第２の分岐管７及び第３の分岐管８の長さに第６工程の先端揃えを考慮した長さと実質的に同一にする。
【００２３】
次に、第３工程において、図３に示すように、第２工程において所定長さに切断されたパイプ部材２０の分割線２１の円周上に、ドリル等により、間隔Ａを空けて２つの貫通孔２２を形成する。エキゾーストマニホールド４の第２及び第３の分岐管７、８を形成する別のパイプ部材にも、同様の貫通孔を形成する。なお、この２つの貫通孔２２を形成する前後に、集合部材１０の集合管部１０ａに挿入可能とするために、当該貫通孔２２の近傍を直線状に成形しても良い。
【００２４】
当該２つの貫通孔２２の間隔Ａは、４本の分岐管６〜９を束ねて集合部材１０の集合管部１０ａに挿入するために、第１の分岐管６及び第４の分岐管９の端部が略扇形状に成形される際の当該略扇形状の半径ｒに従って設定されている。
【００２５】
次に、第４工程において、２つの貫通孔２２の間を継ぐように、２つの貫通孔２２の間の切断部分２３を切断する。エキゾーストマニホールド４の第２及び第３の分岐管７、８を形成する別のパイプ部材も、同様に切断する。図３において、切断部分２３は点線にて示されている。２つの貫通孔２２の間を切断することにより、パイプ部材２０の分割線２１上に折り曲げ部分２４（非切断領域）が形成される。
【００２６】
次に、第５工程において、図４に示すように、折り曲げ部分２４を中心として、パイプ部材２０の第１の部分Ｒ１と第２の部分Ｒ２とを互いに１８０°程度回転させて、パイプ部材２０を折り曲げる。同様に、エキゾーストマニホールド４の第２及び第３の分岐管７、８を形成する別のパイプ部材も折り曲げる。この第５工程におけるパイプ部材２０の折り曲げにより、第１の部分Ｒ１及び第２の部分Ｒ２の分割線２１上の端部に、第５の開口部２５ａがそれぞれ開口する。
【００２７】
このように、一本のパイプ部材を折り曲げて、エキゾーストマニホールドの二本の分岐管を一体で形成することにより、パイプ部材を分岐管の長さに合わせる切断工程を半減することが可能となると共に、パイプ部材の歩留まりも向上する。
【００２８】
なお、この折り曲げ時に、貫通孔２２から亀裂が生じないように、第３工程で形成される貫通孔２２の孔径を設定する必要がある。例えば、パイプ部材２０の肉厚が約２ｍｍである場合には、貫通孔２２の孔径は約３〜４ｍｍが好ましい。
【００２９】
次に、第６工程において、図５に示すように、治具３０を用いて、パイプ部材２０に形成された第５の開口部２５ａを、略扇形状に成形する。図５において、当該押圧前のパイプ部材２０の第５の開口部２５ａを実線で示し、押圧後のパイプ部材２０の第５の開口部２５ｂを点線で示す。
【００３０】
この第６工程で用いられる治具３０は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、略扇形の断面形状を持ち、全体としてテーパ形状である２つの扇部３１と、これら扇部３１を保持するベース部３２と、２つの扇部３１の間に形成された溝３３とを有しており、２つの扇部３１が、パイプ部材２０に形成された２つの第５の開口部２５ａにそれぞれ挿入可能となっている。
【００３１】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、治具３０の２つの扇部３１を、パイプ部材２０の２つの第５の開口部２５ａに挿入し、プレス機等の上型４０及び下型５０により上下方向から所定の押圧力で印加する。これにより、パイプ部材２０の各第５の開口部２５ａが、略扇形状に成形され、第１の分岐管６及び第４の分岐管９の各端部が形成される。
【００３２】
この際、治具３０に形成された溝３３に、パイプ部材２０の折り曲げ部分２４が入り込むため、第１の分岐管６の端部と第４の分岐管９の端部とを連結して、且つ、同時に形成することが可能となっている。なお、治具３０のベース部３２は、図７（Ｂ）に示すように、扇部３１より大きな外形を有しているため、扇部３１の第５の開口部２５ａへの挿入時においてストッパとして機能する。
【００３３】
また、第１の分岐管６と第４の分岐管９との成す角度が指定されている場合には、治具３０の溝３３の角度を調整することにより容易に対応することが可能となっている。例えば、図８（Ａ）に示すように、第１の分岐管６と第４の分岐管９との成す角度がＤ°に指定されている場合には、図８（Ｂ）に示すような、当該角度Ｄ°に対してスプリングバック等を考慮した、先端に向かって徐々に幅広となるような角度Ｄ’°を具備した溝３３’を有する治具３０’を用いて、パイプ部材２０の第５の開口部２５ａを成形することにより、第１及び４の分岐管６、９の端部を連結して同時に形成することが可能になると共に、当該分岐管６、９の角度指定に容易に精度良く対応することが可能となる。
【００３４】
この第１及び第４の分岐管６、９の端部の成形の前後に、当該第１及び第４の分岐管６、９の反対側の端部の開口を、フランジ５の第２の開口部５ａに対応するような略楕円形状に、プレス機等により成形される。なお、切断等により当該端部の先端が揃えられても良い。第３及び第４の分岐管７、８を形成する別のパイプ部材についても、同様に両端部の成形及び切断が行っても良い。なお、分岐管６〜９の集合部材１０側の端部は、先端揃えのための切断を行う必要はない。
【００３５】
次に、第７工程として、図９に示すように、第１の分岐管６及び第４の分岐管９を形成するパイプ部材２０の第５の開口部２５ａと、第２の分岐管７及び第３の分岐管８を形成するパイプ部材２０’の第５の開口部２５ａ’とを束ねるように集合させる。そして、同図中の接合部分２６ａにおいて、第１の分岐管６と第２の分岐管７とを溶接等により接合すると共に、同図中の接合部分２６ｂにおいて、第３の分岐管８と第４の分岐管９とを溶接等により接合する。なお、それぞれ同一のパイプ部材から形成されている第１の分岐管６及び第４の分岐管９と、第２の分岐管７及び第３の分岐管８とは、折り曲げ部分２４、２４’でそれぞれ連結されているため、溶接等を行う必要はない。
【００３６】
このように、一本のパイプ部材から形成された２本の分岐管が、折り曲げ部分により予め連結されているため、複数の分岐管を束ねて接合する工程において、全体として接合箇所が減少すると共に、各分岐管の端部の位置ズレにより段差が生じることを防止することが可能となり、良好な品質を確保することができる。
【００３７】
次に、第８工程として、束ねられて接合された第１〜４の分岐管６〜９の端部を集合部材１０の集合管部１０ａに挿入して固定すると共に、これらの反対側の各端部をフランジ５の第２の開口部５ａに取り付けることにより、図１に示すようなエキゾーストマニホールド４が製造される。
【００３８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記の実施形態においては、４気筒エンジンに適用されるエキゾーストマニホールドの製造方法について説明したが、本発明は特にこれに限定されることなく、例えば６気筒エンジンに適用されるエキゾーストマニホールドを製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの全体を示す図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図、図１（Ｃ）は側面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第１工程及び第２工程を示す概略図である。
【図３】図３は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第３工程及び第４工程を示す概略図である。
【図４】図４は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第５工程を示す概略図である。
【図５】図５は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第６工程を示す概略図である。
【図６】図６は図５に示す第６工程において用いられる治具を示す図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は平面図、図６（Ｃ）は側面図である。
【図７】図７は図５に示す第６工程における金型成形を示す図であり、図７（Ａ）は正面断面図、図８（Ｂ）は側面断面図である。
【図８】図８（Ａ）は角度指定がある分岐管の平面図、図８（Ｂ）は角度指定に対応するための治具の平面図
【図９】図９は本発明の実施形態におけるエキゾーストマニホールドの製造方法の第７工程を示す概略図である。
【符号の説明】
４…エキゾーストマニホールド
５…フランジ
６〜９…第１〜４の分岐管
１０…集合部材
１０ａ…集合管部
１０ｂ…第３の開口部
１０ｃ…フランジ部
１０ｄ…第４の開口部
２０…パイプ部材
２１…分割線
２２…貫通孔
２３…切断部分
２４…折り曲げ部分
２５ａ…第５の開口部
２６…接合部分
３０…治具
３１…扇部
３２…ベース部
３３…溝
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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