(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口（２１，２１）が２個で、出口（２８）が１個で、前記入口から前記出口までの間に曲管部（３４）を有する集合管（２０）の製造方法であって、
前記２個の入口を含む入口部分の断面の周長と、前記１個の出口を含む出口部分の断面の周長を近似させると共に、前記周長に近似した周長の鋼板製筒からなる円筒素材（３１）を準備する工程と、
準備した前記円筒素材（３１）を上下から圧縮して前記入口の形状に対応させて偏平化し、扁平管（３２）を得る偏平化工程と、
得られた前記扁平管（３２）の一端の中央を潰して合せ部（３３）を造る工程と、
得られた前記偏平管（３２）にベンド加工を施すことで、前記曲管部（３４）を形成し、ベント扁平管（３５）を得るベンド工程と、
得られたベンド偏平管（３５）の途中を成形して中間通路（２３）を形成すると共に、この中間通路（２３）の断面の左右に余肉分を張出させ、前記曲管部（３４）の両側に上下の余肉分が重ね合わせられ、外端部が横向きＵ字状に連続する左右の張出片（２４，２４）を形成することで２個のΩを合わせたような中間部分を、この中間部分の断面の周長が前記出口部分の断面の周長と近似するよう形成し、ベンド偏平管の他端を拡開して前記１個の出口を形成する塑性成形工程と、
前記左右の張出し片（２４，２４）のそれぞれに、前記集合管を他の物品に取付ける又は集合管に他の部品を取付けるための、ボルト穴（３７）を開ける又はナット（３８）を設ける工程と、
からなることを特徴とする集合管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系に好適な集合管に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒エンジンでは、各気筒から排出される排ガスをエキマニ（エキゾーストマニホールド）やエキパイ（エキゾーストパイプ）と呼ばれる排気管を介して排出される。この際に、２気筒分を１本に合流することや、２系統を１系統に合流することが普通に行われ、これらの合流に集合管が用いられる。
【０００３】
集合管は、入口が２個で、出口が１個であり、形状が複雑であるため、一般には、複数個のピースを溶接で組み合わせて製造する。
これでは、ピースを各々製造する必要があり、ピースの製造費が嵩む。そこで、パイプを出発材料にして、この材料を拡開して集合管に造形する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３０９２９公報（図１、図４）
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は４気筒エンジンの排気系の概念図であり、４つの気筒１０１〜１０４を有するエンジン１００には、フランジ１０５を介して２個の集合管１０６、１０６が接続され、これらの集合管１０６、１０６の出口に触媒ケース１０７が接続されている。このような集合管１０６の従来の製造方法を次図で説明する。
【０００５】
図１０は従来の集合管の製造方法を説明する図であり、（ａ）に示すような金属製パイプ１１１を準備し、（ｂ）に示すようにベンダで曲げる。次に、（ｃ）において、若干潰して端部開口を楕円化する。楕円化した端部開口へパンチ１１２を挿入して（ｄ）に示されるような偏平開口を備えた中間品１１３を得る。
【０００６】
次に、（ｄ）において、破線で示す棒状保持材１１４、１１５を端部開口へ挿入し、端部開口を潰して（ｅ）に示す仕切り部１１６を形成する。細かい仕上げを施して、（ｆ）に示す集合管１０６を得る。
【０００７】
この従来方法によれば、複数個のピースを準備する必要がないので、材料コストや製造コストの削減が可能となる。
しかし、（ｄ）に示されるように、入口側の端部１１７の周長は、出口側端部１１８の周長の２．５倍程度になっている。
【０００８】
ところで、普通の鉄鋼材料では、伸びが３５％程度（ＪＩＳ  Ｇ  ３１３１  熱間圧延軟鋼板の場合）であるため、塑性加工時の拡開率は、３０％が限度とされている。
そのため、従来の技術を採用する場合には、特殊な材料を選択する必要があり、材料コストが嵩む。
材料コストの上昇を抑えながら、円筒素材から集合管を製造する技術が求められる。
【０００９】
また、（ｂ）で円筒状の金属製パイプ１１１をベンド加工するが、円筒を曲げると断面が正円から楕円に変化する。加えて、加工の際に、皺が寄ったり減肉現象が発生する。これらの事象が、ベンド加工を難しくしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、溶接コスト及び材料コストの上昇を抑えると共にベンド加工が容易な、円筒素材から集合管を製造する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、入口が２個で、出口が１個で、前記入口から前記出口までの間に曲管部を有する集合管の製造方法であって、前記２個の入口を含む入口部分の断面の周長と、前記１個の出口を含む出口部分の断面の周長を近似させると共に、前記周長に近似した周長の円筒素材を準備する工程と、準備した前記円筒素材を上下から圧縮して前記入口の形状に対応させて偏平化し、扁平管を得る偏平化工程と、得られた前記扁平管の一端の中央を潰して合せ部を造る工程と、得られた前記偏平管にベンド加工を施すことで、前記曲管部を形成し、ベント扁平管を得るベンド工程と、得られたベンド偏平管の途中を成形して中間通路を形成すると共に、この中間通路の断面の左右に余肉分を張出させ、前記曲管部の両側に上下の余肉分が重ね合わせられ、外端部が横向きＵ字状に連続する左右の張出片を形成することで２個のΩを合わせたような中間部分を、この中間部分の断面の周長が前記出口部分の断面の周長と近似するよう形成し、ベンド偏平管の他端を拡開して前記１個の出口を形成する塑性成形工程と、前記左右の張出し片のそれぞれに、前記集合管を他の物品に取付ける又は集合管に他の部品を取付けるための、ボルト穴を開ける又はナットを設ける工程とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、入口部分の周長と出口部分の断面の周長を近似させると共に、この周長に近似した周長の円筒素材を出発材料とする。周長が近似しているため、拡開率を小さくすることができる。この結果、通常の鉄鋼材料が使える。
また、中間部分は、中間通路の断面の左右に余肉分を張出させるようにしたので、減肉や皺の発生は起こらず、塑性成形は容易に行える。
【００１４】
さらには、円筒素材を偏平管にし、この偏平管にベンド工程を適用する。偏平管であれば、楕円化を心配する必要がなく、ベンド加工が容易になる。
加えて、溶接が殆ど不要であるため溶接コストを低減することができる。
したがって、本発明によれば、材料コストの上昇を抑えると共にベンド加工が容易な、円筒素材から集合管を製造する技術を提供することができる。
【００１５】
加えて、請求項１に係る発明では、張出し片の有効活用を図れる。この結果、取付けステーを別途準備し、準備したステーを集合管に溶接することは、不要となる。このことにより、集合管の溶接コストを下げることができ、この結果、製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る集合管の使用形態の一例を示す図であり、想像線で示すエンジン１０に、フランジ１１を介して４本のパイプ１２を取付け、これらパイプ１２の先端に集合管２０を取付け、この集合管２０の出口に触媒ケース１３を接続してなる排気系の要部を示す。すなわち、集合管２０は排気系の集合部に配置することができる。このような集合管２０の入口部分、中間部分、出口部分の断面形状を、次に説明する。
【００１７】
図２は図１の２−２線断面図であり、集合管の入口部分は、２個の入口２１、２１が横に並んだ形態になっている。この断面における周長をＬ１とする。
【００１８】
図３は図１の３−３線断面図であり、集合管の中間部分は、１個の中間通路２３と、この中間通路２３から左右に張出した、左右の張出し片２４、２４とからなる。この断面における周長をＬ２とする。
【００１９】
図４は図１の４−４線断面図であり、集合管の出口部分は、１個の出口２８で構成される。この断面における周長をＬ３とする。
以上に述べた周長Ｌ１〜Ｌ３は、互いにほぼ同一に設定されている。ほぼ同一とは、Ｌ１／Ｌ３やＬ２／Ｌ３が０．７〜１．３の範囲に収まることを言う。
【００２０】
以上の構成からなる集合管２０の製造方法を次に説明する。
図５は円筒素材の準備工程から偏平化工程までを説明する図であり、（ａ）に示すように、円筒素材３１を準備する。この円筒素材３１は、塑性加工に適した鋼板製筒である。そして、円筒素材３１の直径がＤ１であれば、周長さはπＤ１となる。このπＤ１が、上述の周長Ｌ１〜Ｌ３に近似させる。近似させるとは、πＤ１が、Ｌ１（又はＬ２、又はＬ３）の０．７〜１．３倍であることを意味する。
【００２１】
このような円筒素材３１を上下から圧縮して、（ｂ）に示すような偏平管３２を製造する。続いて、（ｃ）に示すように一端の中央を潰して合わせ部３３を造る。
【００２２】
図６はベンド工程から張出し片成形までを説明する図であり、（ａ）に示すように、ベンド加工を施すことにより、曲管部３４を含むベンド偏平管３５を得る。ベンド加工による曲げ角度は６０°〜１２０°の範囲の任意の角度とする。
【００２３】
なお、図５（ａ）に示す大径の円筒素材３１をベンド加工すると、皺が寄ったりくびれが発生したり、偏平化する。併せて、肉が薄くなるという諸々の事象が発生し、ベンド加工が困難となる。この点、本発明では図５（ｂ）に示す偏平管３２をベンド加工するため、上記した諸々の事象が発生しにくくなり、ベンド加工は容易である。
【００２４】
次に、（ｂ）に示すようにベンド偏平管３５の途中を成形して中間通路（図３の符号２３）を形成すると共にこの中間通路の断面の左右に張出し片２４、２４を張出させることで２個のΩを合わせたような中間部分を形成する。
【００２５】
図７は塑性成形工程を説明する図であり、（ａ）に示すように、ベンド偏平管３５の他端を拡開して出口２８を形成する。
次に、（ｂ）に示すように、張出し片２４、２４にパンチ又はキリによりボルト穴３７、３７を開ける。これで、完成品としての集合管２０を得ることができた。
【００２６】
次に本発明の変更例を説明する。
図８は図７（ｂ）の変更例を説明する図であり、張出し片２４、２４にナット３８、３８を設けた例を示す。ナット３８は、ボルトをねじ込むことができる雌ねじ３９を有している金属ピースである。この金属ピースは、円柱、角柱、その他の小ブロックであればよく、外形形状は任意である。その他の要素は図７と同一であるため、図７の符号を流用する。
【００２７】
以上の一連の塑性加工において、図２〜図４に示したように、周長Ｌ１〜Ｌ３をほぼ揃え、且つこれらに近似させた周長の円筒素材３１を出発材料としたため、拡開率を３０％以下に収めることができる。このため、円筒素材３１に安価な鋼材を採用することができ、且つ塑性加工の加工費用も嵩まないため、材料費及び加工費を圧縮することができ、集合管の材料コスト及び製造コストを、下げることができる。
【００２８】
など、図５（ｃ）に示した合わせ部３３は、図６（ａ）に示すベンド加工の後に成形することもできる。したがって、合わせ部３３の造形のタイミングは適宜、変更できる。
【００２９】
以上に説明した製造方法は、次のようにまとめることができる。
入口２１、２１が２個で、出口２８が１個で、前記入口２１、２１から前記出口２８までの間に曲管部３４を有する集合管２０（図７（ｂ））の製造方法であって、
前記２個の入口２１、２１を含む入口部分の断面の周長Ｌ１（図２）と、前記１個の出口２８を含む出口部分の断面の周長Ｌ３（図４）を近似させると共に、前記周長Ｌ１、Ｌ３に近似した周長の円筒素材３１を準備する工程（図５（ａ））と、
準備した円筒素材３１を前記入口２１、２１の形状に対応させて偏平化する偏平化工程（図５（ｂ））と、
得られた偏平管３２にベンド加工を施すことで、前記曲管部３４を形成するベンド工程（図６（ａ））と、
得られたベンド偏平管３５の途中を成形して中間通路２３（図３）を形成すると共にこの中間通路２３の断面の左右に余肉分を張出させることで２個のΩを合わせたような中間部分（図３）を形成し、ベンド偏平管３５の一端の中央を潰して（図５（ｃ））前記２個の入口２１、２１を形成し、ベンド偏平管３５の他端を拡開して前記１個の出口２８を形成する塑性成形工程（図７）と、からなることを特徴とする。
【００３０】
この発明では、入口部分の周長と出口部分の断面の周長を近似させると共に、この周長に近似した周長の円筒素材を出発材料とする。周長が近似しているため、拡開率を小さくすることができる。この結果、通常の鉄鋼材料が使える。
また、中間部分は、中間通路の断面の左右に余肉分を張出させるようにしたので、減肉や皺の発生は起こらず、塑性成形は容易に行える。
したがって、本発明によれば、材料コストの上昇を抑えながら、円筒素材から集合管を製造する技術を提供することができる。
【００３１】
なお、塑性成形工程では、入口部分、中間部分及び出口部分の塑性加工は、同時に実施することのほか、順不同で個別に行うこともできる。
【００３２】
また、集合管を他の物品に取付ける又は集合管に他の部品を取付けることができるように、張出し片にボルト穴を開けた場合や張出し片にナットを設けた場合には、張出し片の有効活用を図れる。この結果、取付けステーを別途準備し、準備したステーを集合管に溶接することは、不要となる。このことにより、集合管の溶接コストを下げることができ、製造コストを下げることができる。
【００３３】
尚、集合管は、エンジンの排気系の合流部分に配置する部品を想定したが、エンジンの吸気系に配置することや、一般産業機械の配管系の合流部分に配置することも可能である。したがって、集合管の用途は格別に限定するものではない。
また、入口と出口とを逆にすることにより、分岐管（入口が１個で、出口が２個）とすることもできる。したがって、集合管は分岐管を含む配管部品である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、エンジンの排気系に配置する集合管の製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る集合管の使用形態の一例を示す図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】円筒素材の準備工程から偏平化工程までを説明する図である。
【図６】ベンド工程から張出し片成形までを説明する図である。
【図７】塑性成形工程を説明する図である。
【図８】図７（ｂ）の変更例を説明する図である。
【図９】４気筒エンジンの排気系の概念図である。
【図１０】従来の集合管の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０…集合管、２１…入口、２３…中間通路、２４…張出し片、２８…出口、３１…円筒素材、３２…偏平管、３４…曲管部、３５…ベンド偏平管、３７…ボルト穴、３８…ナット、Ｌ１…入口部分の断面の周長、Ｌ３…出口部分の断面の周長。
【図１】
0005222571.tif 000002
【図２】
0005222571.tif 000003
【図３】
0005222571.tif 000004
【図４】
0005222571.tif 000005
【図５】
0005222571.tif 000006
【図６】
0005222571.tif 000007
【図７】
0005222571.tif 000008
【図８】
0005222571.tif 000009
【図９】
0005222571.tif 000010
【図１０】
0005222571.tif 000011