(57)【要約】  【課題】製造に有利である一方、排気ガス規制を守ることができる空隙部を備えたマニホールドを提供する。  【解決手段】  特に自動車エンジン等の内燃機関における排気ガス出口を排気ガスシステムの排気ガス取り入れ口に結合するマニホールドで、製造コストを低減するために、すべり嵌めとなるように互いに嵌め合う複数個の排気ガス案内部（２，３，４）を有する内側部（１）と、内側部（１）を包囲するとともに気密にされた外側部（５）と、内側部（１）と外側部（５）との間の空隙部（６）と、を有するマニホールドであって、内側部（１）の少なくとも幾つかの排気ガス案内部（２，３，４）は辺縁の折り曲げによって相互に結合するシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）により形成される。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車エンジン等の内燃機関における排気ガス出口を排気ガスシステムの排気ガス取り入れ口に結合するマニホールドであって、すべり嵌めにより互いに嵌め合う複数個の排気ガス案内部（２，３，４）を有する内側部（１）と、内側部（１）を包囲するとともに気密にされた外側部（５）と、内側部（１）と外側部（５）との間の空隙部（６）と、を有し、かつ、内側部（１）の少なくとも幾つかの排気ガス案内部（２，３，４）は、辺縁で一般的な形状加工、とりわけ折り曲げによって相互に結合するシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）により形成されることを特徴とする空隙部を備えたマニホールド。
【請求項２】
外側部（５）は同様にシェル（５ａ，５ｂ）から構成されることを特徴とする請求項１に記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項３】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）及び/又は外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）は板金からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項４】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）及び／又は外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）はビード（１９）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項５】
外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）は互いに溶接されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項６】
内側部のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）は特に個々のスポット溶接で結合していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項７】
外側部（５）は二つのシェル半部（５ａ，５ｂ）からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項８】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）はシェル半部からなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項９】
外側部（５）の分割面（Ｉ）は内側部（１）の分割面（II）とほぼ直交することを特徴とする請求項８に記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項１０】
ターボチャージャーを備えた内燃機関に用いることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールド。
【請求項１１】
請求項１記載の空隙部を備えたマニホールドの製造方法であって、初めに、排気ガス案内部（２，３，４）の一部をそれぞれ形成する内側部（１）のシェル（２ａ，３ａ，４ａ）が互いに所望のすべり嵌めとなるように嵌め合わされ、ついで、排気ガス案内部（２，３，４）の他部をそれぞれ形成する内側部（１）のシェル（２ｂ，３ｂ，４ｂ）が同様にして互いに所望のすべり嵌めとなるように嵌め合わされた後、お互いの辺縁で形状加工、特に折り曲げによって互いにシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）が結合することで排気ガス案内部（２，３，４）が形成されるようにしたことを特徴とする空隙部（６）を備えたマニホールドの製造方法。
【請求項１２】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）は個々のスポット溶接で結合していることを特徴とする請求項１１に記載の空隙部を備えたマニホールドの製造方法。
【請求項１３】
外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）は互いに気密に溶接されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の空隙部を備えたマニホールドの製造方法。
【請求項１４】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）及び／又は外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）は板金からなることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールドの製造方法。
【請求項１５】
内側部（１）のシェル（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）及び／又は外側部（５）のシェル（５ａ，５ｂ）はビード（１９）を有することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の空隙部を備えたマニホールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に自動車エンジン等の内燃機関における排気ガス出口を排気ガスシステムの排気ガス取り入れ口に結合するマニホールドに係り、特にすべり嵌めにより互いに嵌め合う複数個の排気ガス案内部を有する内側部と、内側部を包囲するとともに気密にされた外側部と、内側部と外側部との間の空隙部と、を有する空隙部を備えたマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
空隙部を備えたマニホールドの製造には種々の可能性がある。パイプ曲げ法は常道的であり、パイプは内部高圧成型により特に高度な正確性を持って製造することができる。しかしながら、このような製造方法は、比較的コスト高を招来する。他方、年々厳しくなる排気ガス規制に従うために、マニホールドは外部へガスが絶対的に漏洩しないように製造することが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の底流にある目的は、製造に有利である一方、排気ガス規制を守ることができる前記種類の空隙部を備えたマニホールドを提供することである。
【０００４】
この目的は、内側部の少なくとも幾つかの排気ガス案内部が、お互いの辺縁（rim）での一般的な形状加工（reshaping）、とりわけ、折り曲げによって結合することのできるシェルで形成することで達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
シェルで内側部を造る排気ガス案内部の設計は、特に製造においてコスト好適である。シェルはコスト好適に絞り加工（drawn）ができる一方、お互いの辺縁での一般的な形状加工、とりわけ、折り曲げによって結合することは、製造において特に好適である。特にターボチャージャーのための排気マニホールドを製造するには、溶接結合に関して溶接飛散のないことが必要であり、なかんずく大きなコスト有利をもたらす。溶接では高価なレーザーやアーク溶接技術のみが考えられる。本発明によるシェルの形状加工による結合は溶接飛散のない状態で行うことができる一方、少ない努力で実行することができる。マニホールドの外側部が絶対的にガス気密に構成されるので、内側部のガス気密性は低くても問題は生じず、従って、シェル間の結合の漏洩に関する強度は十分である。
【０００６】
さらなるコスト節約は、外側部がまたシェルで構成されていることにある。外側部はまたコスト好適に製造することができるからである。マニホールドのアセンブリーはより一層簡素化できるからである。
【０００７】
内側部や外側部のシェル用の素材としては特に板金が考えられる。内側部の板金の肉厚は、シェルの折り曲げ結合には溶接に比べて最小肉厚が要求されないので、比較的に薄くても良い。したがって、異種の鋼、例えばオーステナイト鋼を用いても良い。
【０００８】
薄肉の素材から造る排気ガス案内部の十分な強度を得るために、内側部のシェルはビードを設けることができる。外側部のシェルもまた強度を持たせるためにビードを設けることができる。
【０００９】
外側部のシェルは好ましくは互いに溶接することで高度の気密性が得られる。溶接結合は外側で行われるので、排気マニホールドの内側を汚損する危惧はない。したがって、より一層のコスト好適な溶接を使用できる。
【００１０】
使用時に内側部のシェルが変位するのを防止するために、内側部は個々のスポット溶接で互いに止め結合してもよい。変位を信頼性高く防ぐために個々的なスポット溶接のみが要求されるので、コスト上昇を招来することのない簡単なスポット溶接が用いられる。代替又は追加的には、シェルは一体として成型してもよい。
【００１１】
外側部は好ましくは二つのシェル半部からなる。排気ガス案内部は好ましくは同様にそれぞれ二つのシェル半部からなる。したがって、とりわけ好適な製造とアセンブリーが可能になる。内側部と外側部の分割面は互いにほぼ直角にするのがよい。
【００１２】
本発明による空隙部の実施例は、マニホールドが特に溶接飛散のないコスト好適に製造できるから、ターボチャージャーを備えた内燃機関にとりわけ有益である。
【００１３】
本発明による空隙部を備えたマニホールドの製造は、好ましくは、排気ガス案内部の一部を形成する内側部のそれぞれのシェルがまず初めに互いに所望のすべり嵌めとなるように嵌め合わされ、ついで、排気ガス案内部の他部を形成する内側部のそれぞれのシェルが同様にして互いに所望のすべり嵌めとなるように嵌め合わされた後、お互いの辺縁での形状加工、特に折り曲げることにより互いにシェルが結合することで排気ガス案内部が形成される。
【００１４】
本発明によれば、例えば、最初に二つのシェルをそれぞれ組み合わせ、このようにして組み合わせた排気ガス案内部を互いに嵌合させるのではなくて、むしろ、内側部のそれぞれのシェル半部の互いの嵌合は分割したまま行った後、内側部の全ての排気ガス案内部の二つのシェル半部を同時に互いに結合する。このやり方によれば、嵌合域において、排気ガス案内部の断面がお互いに合致することが確実になる。したがって、排気ガス案内部の相互結合には問題が生じることなく、また、運転中に、個々の排気ガス案内部が互いに支障のない変位をし得ることが確実となる。
【００１５】
相互に嵌合させたシェルの辺縁での一般的な形状加工、特に折り曲げによる結合をした後、個々の排気ガス案内部のシェルは、必要ならば、スポット溶接で互いに止め結合する。その後、内側部は外側部に挿入されてこれらは溶接で気密に結合される。
【００１６】
内側部のシェルは好ましくは、特に深絞りによる板金で造られる。シェルの強度を増大させるために、好ましくはビードが形成される。各排気ガス案内部毎に二つのシェル半部が特別に造られて互いに他のシェル半部と同時に結合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適実施例が図面に示されており、以下にその説明をする。図示の空隙部を備えたマニホールドは、互いにすべり嵌めとして嵌合した複数個の排気ガス案内部２，３，４を有する内側部１と、内側部１から離間し内側部１を包囲するとともにガス気密にした外側部５を備えている。そのため、内側部１と外側部５の間に空隙部６が形成されて排気マニホールドの断熱効果をもたらす。
【００１８】
排気ガス案内部２，３，４は、辺縁側で互いに結合されるシェル半部２ａ,２ｂ、３ａ,３ｂ、４ａ,４ｂからなっている。シェル半部の結合は図４に示すように折り曲げによる。一方のシェル半部３ａの辺縁は他方のシェル半部３ｂの辺縁の周りに曲げられる。ついで、折り曲げ部７は結合の強度を増すために、鎖線で示すように、傾けて配置される。
【００１９】
排気ガス案内部２，３，４は、前記したように、すべり嵌めとして互いに嵌合する。そのため、折り曲げ部７は排気ガス案内部２，３の個々の端末の前の個々の端末２’，３’で終端している。したがって、折り曲げ部を有しない部分８が形成され、そこに隣接する排気ガス案内部２，３，４の個々の端末３”，４”が嵌合するように構成される。
【００２０】
排気ガス案内部２の他方の端末２”と外側部５は第１のインテークフランジ９に気密に結合される。第２のインテークフランジ１０は外側部５と排気ガス案内部３の枝管１１の端末１１’に気密に結合される。第３及び第４のインテークフランジ１２，１３は外側部５と一つの固いスリーブ１４，１４’とにそれぞれ結合される。スリーブ１４は排気ガス案内部４の枝管１５にすべり嵌めとして嵌合し、スリーブ１４’は同様に排気ガス案内部４の第２端末４’にすべり嵌めとして嵌合している。
【００２１】
排気ガス案内部４は第２の枝管１６を有し、その枝管１６にスリーブ１７がすべり嵌めとして挿入されている。このスリーブ１７と外側部５は出口フランジ１８と気密に結合される。この出口フランジ１８には一般的な排気ガスシステムの連繋パイプが接続される。インテークフランジ９，１０，１２，１３は内燃機関の排気ガス出口に接続される。
【００２２】
外側部５も二つのシェル半部５ａ，５ｂを有する。シェル半部５ａ，５ｂの分割面Ｉは内側部１のシェル半部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの分割面IIに対してほぼ直角であり、フランジ９，１０，１２，１３の面に対してほぼ平行である。
【００２３】
空隙部を備えたマニホールドの製造法については、内側部１の全てのシェル半部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと外側部５のシェル半部５ａ，５ｂを作ることから始まる。この過程においては、ビード１９がシェル半部に取り入れられる。そして、内側部１の一方のシェル半部２ａ，３ａ，４ａを所望のすべり嵌めとして互いに嵌合させる。内側部１のシェル半部２ｂ，３ｂ，４ｂも同様にして互いに嵌合させる。スリーブ１４，１４’の挿入後に、互いに嵌合したシェル半部２ａ，３ａ，４ａと２ｂ，３ｂ，４ｂは加工工具に挿入される。その後、全てのシェル半部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは対応するシェル半部の辺縁を折り曲げることで互いに結合される。必要ならば、内側部１のシェル半部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは個々のスポット溶接で止める結合をしてもよい。この過程では、溶接の飛沫損傷を避けるために、レーザーやＭＡＧ溶接技術を用いる。
【００２４】
したがって、加工工具から取り出して内側部１は完成し、外側部５の下部のシェル半部５ｂに挿入される。内側部１はその後インテークフランジ９，１０，１２，１３と溶接等により気密に結合される。スリーブ１７はその後外側部５の上部のシェル半部５ａとともに出口フランジ１８と溶接で結合される。ついで外側部５の上部のシェル半部５ａは下部のシェル半部５ｂの上に載置され、重なる部分を溶接して気密に結合される。外側部５の二つのシェル半部５ａ，５ｂは溶接継ぎ目が外側になるので通常の溶接法で互いに結合される。
【００２５】
前記した製造法により排気ガス案内部２，３，４のすべり嵌めによる連結が達成され、シェル半部から排気ガス案内部２，３，４を造るにもかかわらず、大変強固な嵌め合いが得られる。排気ガス案内部２，３，４は折り曲げた状態で互いに嵌合されることはないから、排気ガス案内部２，３，４の端末２’，３”と３’，４”のお互いの不揃いな円筒つまり断面に起因する問題は生じない。
【００２６】
図に示しかつ既述した内側部１のすべり嵌めの構造は、排気ガス案内部２，３，４の実質的に障害のない熱膨張を許容し、とりわけ、外側部５に対して内側部１のより大きな熱に由来するより大きな熱膨張を許容する。他方、外側部５は空隙部を備えたマニホールドの高度なガス気密を確実化する。このようにして、ほどよく適切な空隙部を備えたマニホールドを比較的低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】外側部の上部のシェル半部を取り除いた本発明による空隙部を備えたマニホールドの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】図３のＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…内側部
２，３，４…排気ガス案内部
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ…シェル半部
５…外側部
６…空隙部
７…折り曲げ部
９，１０，１２，１３…インテークフランジ
１１…枝管
１４，１４’，１７…スリーブ
１５，１６…枝管
１８…出口フランジ
１９…ビード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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