(57)【要約】【課題】必要な場合に断熱材の格納を改善できるマニホルドを提供する。【解決手段】本発明のエンジン５用排気マニホルド１は、排気ガスを搬送するための少なくとも１本の集合管７と、集合管７と流体連通状態にある複数の排気ガス入口９と、各々排気ガス入口９の１つを画定し、エンジン５の装着表面１５に対し押圧されるように適合された外部面１３を有する、複数のフランジ１１と、各々フランジ１１の１つに付随し、対応するフランジ１１を装着表面１５に対して押圧するように適合されている、複数のバックフランジ１７とを含む。フランジ１１は単一のプレート３３でできた複数の部域であり、プレート３３は０．２〜２ｍｍの厚みを有し、前記部域はプレート３３の他の部域３５によって互いに連続的に連結されており、集合管７はプレート３３と一体になっておらず、マニホルド１は、フランジ１１の各々に集合管７を連結する漏れ止め連結部３７を有している。【選択図】図１
2012102734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（５）用排気マニホルド（１）において、
排気ガスを搬送するための少なくとも１本の集合管（７）と、
集合管（７）と流体連通状態にある複数の排気ガス入口（９）と、
各々排気ガス入口（９）の１つを画定し、エンジン（５）の装着表面（１５）に対し押圧されるように適合された外部面（１３）を有する、複数のフランジ（１１）と、
各々フランジ（１１）の１つに付随し、対応するフランジ（１１）を装着表面（１５）に対して押圧するように適合されている、複数のバックフランジ（１７）と、
を含む排気マニホルドであって、フランジ（１１）が単一のプレート（３３）でできた複数の部域であり、プレート（３３）が０．２〜２ｍｍの厚みを有し、前記部域がプレート（３３）の他の部域（３５）によって互いに連続的に連結されており、集合管（７）はプレート（３３）と一体になっておらず、マニホルド（１）が、フランジ（１１）の各々に集合管（７）を連結する漏れ止め連結部（３７）を有することを特徴とする排気マニホルド。
【請求項２】
フランジ（１１）が互いに一体になっていることを特徴とする請求項１に記載の排気マニホルド。
【請求項３】
集合管（７）が０．２〜２ｍｍの壁厚を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気マニホルド。
【請求項４】
マニホルド（１）が、内側に集合管（７）が配置されている外部ケーシング（６１）、及び集合管（７）と外部ケーシング（６１）の間の断熱材層（６３）を有し、外部ケーシング（６１）は、プレート（３３）と外部ケーシング（６１）が共に断熱材（６３）の格納のための閉鎖ボックスを画定するような形でプレート（３３）に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項５】
バックフランジ（１７）が前記ボックスの内側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の排気マニホルド。
【請求項６】
プレート（３３）が、エンジン（５）に面して反対方向に立上った互いに反対側にある２つの外部立上り縁部（５９）を有し、外部ケーシング（６１）がプレート（３３）の２つの立上り縁部（５９）に連結されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の排気マニホルド。
【請求項７】
各々のバックフランジ（１７）がアパーチャ（４９）を有し、対応するフランジ（１１）が排気ガス入口（９）の周囲に、バックフランジ（１７）の前記アパーチャ（４９）内に延在し対応する連結部（３７）によって集合管（７）に連結されているフランジ付き縁部（３８）を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項８】
プレート（３３）がスロット（５７）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項９】
集合管（７）が排気ガスを搬送するための少なくとも２つの管状区分（２３）と、２つの管状区分と一体となった少なくとも１つの熱補償装置（２５）とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項１０】
熱補償装置（２５）が２つの管状区分（２３）のそれぞれの端部を互いに連結し、排気ガスを一方の管状区分（２３）からもう一方の管状区分（２３）まで搬送するための通路を内部に画定していることを特徴とする請求項９に記載の排気マニホルド。
【請求項１１】
管状区分（２３）の少なくとも１つが、連結部（３７）の１つによってフランジ（１１）の１つに連結され対応する排気ガス入口（９）と流体連通状態にある穴（３１）を伴う周囲壁を有しており、前記壁は実質的に平担な部域（８１）を有し、穴（３１）が平担な部域（８１）を横断して延在する少なくとも１つのゾーン（８３）を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の排気マニホルド。
【請求項１２】
前記排気ガス入口（９）が所与の表面積を有し、前記ゾーン（８３）が所与の表面積の３０％〜５０％の表面積を有することを特徴とする請求項１１に記載の排気マニホルド。
【請求項１３】
前記ゾーン（８３）が、穴（３１）の縁部（８５）から間隙（８７）によって分離されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の排気マニホルド。
【請求項１４】
熱補償装置（２５）がベローズであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項１５】
漏れ止め連結部（３７）の各々が、対応するフランジ（１１）と一体であって集合管（７）に溶接又はろう付け又ははんだ付けされているか、又は集合管（７）と一体であって対応するフランジ（１１）に溶接又はろう付け又ははんだ付けされているか、あるいは対応するフランジ（１１）と集合管（７）の両方に溶接又はろう付け又ははんだ付けされている管であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項１６】
バックフランジ（１７）の各々が１．５〜２．５ｍｍの間の厚みを有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【請求項１７】
エンジン（５）にマニホルドをしっかり固定するように適合されたタイロッド（５５）、タイロッド（５５）が中を通過するスペーサスリーブ（７５）、及びタイロッド（５５）のネジ山付き端部に取付けられるネジ（７９）を有し、前記ネジ（７９）がバックフランジ（１７）をエンジン（５）に向かって押圧し、スペーサスリーブ（７５）は、金属管をスタンピング加工すること又は金属シートを折曲げ加工することによって得られることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の排気マニホルド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン特に自動車の内燃機関からの排気ガスを収集するため、及び排気ガスを排気ラインまで搬送するためのマニホルドに関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、排気ガスを搬送するための少なくとも１本の集合管と、集合管と流体連通状態にある複数の排気ガス入口と、各々排気ガス入口の１つを画定し、エンジンの装着表面に対し押圧されるように適合された外部面を有する、複数のフランジと、各々フランジの１つに付随し、対応するフランジを装着表面に対して押圧するように意図されている、複数のバックフランジとを含むタイプの排気マニホルドに関する。
【背景技術】
【０００３】
このようなタイプのマニホルドは、特許文献１から公知である。前記マニホルドは、薄い内部集合管、外部ケーシング及び内部集合管と外部ケーシングの間に配置された断熱材層を有する。
【０００４】
断熱材料が繊維、例えば金属又はセラミック繊維で作られている場合、外部ケーシング内に繊維を囲み込んで、自動車の耐用期間中に繊維が脱出し得ないようにする必要がある。
【０００５】
特許文献１においては、管類がバックフランジを介して集合管をフランジに連結している。管類の周囲の外部ケーシングの気密性は良くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許第２５４９５２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的の１つは、必要な場合に断熱材の格納を改善できるマニホルドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は、フランジが単一のプレートでできた複数の部域であり、プレートが０．２〜２ｍｍの厚みを有し、前記部域がプレートの他の部域によって互いに連続的に連結されており、集合管はプレートと一体になっておらず、マニホルドが、フランジの各々に集合管を連結する漏れ止め連結部を有することを特徴とする上述のタイプの排気マニホルドによって達成される。
【０００９】
具体的実施形態によると、マニホルドは以下の特徴の１つ以上を含む。
フランジが互いに一体になっている。
集合管が０．２〜２ｍｍの壁厚を有する。
マニホルドが、内側に集合管が配置されている外部ケーシング、及び集合管と外部ケーシングの間の断熱材層を有し、外部ケーシングは、プレートと外部ケーシングが共に断熱材の格納のための閉鎖ボックスを画定するような形でプレートに連結されている。
バックフランジが前記ボックスの内側に配置されている。
プレートが、エンジンに面して反対方向に立上った互いに反対側にある２つの外部立上り縁部を有し、外部ケーシングがプレートの２つの立上り縁部に連結されている。
各々のバックフランジがアパーチャを有し、対応するフランジが排気ガス入口の周囲に、バックフランジの前記アパーチャ内に延在し対応する連結部によって集合管に連結されているフランジ付き縁部を有している。
プレートがスロットを含む。
集合管が排気ガスを搬送するための少なくとも２つの管状区分と、２つの管状区分と一体となった少なくとも１つの熱補償装置とを有する。
熱補償装置が２つの管状区分のそれぞれの端部を互いに連結し、排気ガスを一方の管状区分からもう一方の管状区分まで搬送するための通路を内部に画定している。
管状区分の少なくとも１つが、連結部の１つによってフランジ(１１)の１つに連結され対応する排気ガス入口（９）と流体連通状態にある穴を伴う周囲壁を有しており、前記壁は実質的に平担な部域を有し、穴が平担な部域を横断して延在する少なくとも１つのゾーンを有する。
前記排気ガス入口が所与の表面積を有し、前記ゾーンが所与の表面積の３０％〜５０％の表面積を有する。
前記ゾーンが、穴の縁部から間隙によって分離されている。
熱補償装置がベローズである。
漏れ止め連結部の各々が、対応するフランジと一体であって集合管に溶接又はろう付け又ははんだ付けされているか、又は集合管と一体であって対応するフランジに溶接又はろう付け又ははんだ付けされているか、あるいは対応するフランジと集合管の両方に溶接又はろう付け又ははんだ付けされている管である。
バックフランジの各々が１．５〜２．５ｍｍの間の厚みを有する。
排気マニホルドが、エンジンにマニホルドをしっかり固定するように適合されたタイロッド、タイロッドが内部を通過するスペーサスリーブ、及びタイロッドのネジ山付き端部に取付けられるネジを有し、前記ネジがバックフランジをエンジンに向かって押圧し、スペーサスリーブは、金属管をスタンピング加工すること又は金属シートを折曲げ加工することによって得られる。
【００１０】
本発明は、単に一例として示されている以下の記述と図面を参照しながら読むことによって、さらに良く理解できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る排気マニホルドの断面図である。
【図２】マニホルドの集合管とフランジの間の連結部の別の実施形態を示す、図１のラインＩＩ−ＩＩに沿って切り取った断面図である。
【図３】図１のマニホルドのフランジを画定するプレート及びバックフランジの斜視図である。
【図４】図１のプレートの端部を示す別の斜視図である。
【図５】図１のマニホルドのプレート、バックフランジ及び外部ケーシングの部分的斜視図である。
【図６】本発明の別の態様及びフランジと集合管の間の連結の別の実施形態を示す、集合管の軸に対して垂直な平面における、マニホルドのフランジ、バックフランジ及び集合管の断面図である。
【図７】マニホルドのフランジと集合管の間の連結の別の実施形態を示す、図６の断面と類似した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示されているマニホルド１は、エンジン５の燃焼室の出口３において排気ガスを収集するように意図されている。マニホルド１は以下のものを含む。
排気ガスを搬送するための少なくとも１本の集合管、
集合管７と流体連通状態にある複数の排気ガス入口９、
集合管７と流体連通状態にある少なくとも1つの排気ガス出口（図示せず）、
各々排気ガス入口９の１つを画定し、エンジン５の装着表面１５に対し押圧されるように適合された外部面１３を有する、複数のフランジ１１、
各々フランジ１１の１つに付随し、対応するフランジ１１を装着表面１５に対して押圧するように意図されている、複数のバックフランジ１７。
【００１３】
本明細書において、プレート又は壁の厚みとは、プレート又は壁を構成する材料を通って一方の大きい面から反対側の大きい面までの、２つの大きい面に対して実質的に垂直なプレート又は壁の寸法である。
【００１４】
集合管７は、０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜０．８ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．５ｍｍの厚みの薄い周囲壁２１を有する。排気ガスは、集合管７の内側を流動する。壁２１は排気ガスと直接接触した状態にある。周囲壁は、例えば第２鉄系ステンレス鋼又は好ましくはオーステナイト系ステンレス鉄などのステンレス鋼といった金属の単一層で作られる。
【００１５】
集合管７は中心軸Ｘを有し、例えば直線方向に沿って延在する。これは、異なる形状を有し、少なくとも１つの屈曲部分を含んでいてよい。
【００１６】
集合管７は、排気ガスを搬送するための複数の管状区分２３及び管状区分と一体となった複数の熱補償装置２５を含む。
【００１７】
各々の管状区分２３は２つの軸方向端部を有する。各熱補償装置２５は、２つの隣接する管状区分２３のそれぞれの端部を互いに連結し、排気ガスを一方の管状区分２３からもう一つの管状区分２３まで搬送するための通路を内部に画定している。
【００１８】
図１に示されているように、各々の熱補償装置２５はベローズである。ベローズは軸Ｘに心出しされた複数の波形を含む。ベローズは、軸Ｘに沿って圧縮可能である。
【００１９】
中央管状区分２３は各々、２つの補償装置により隣接する管状区分にその両端が連結されている。集合管７の端部において管状区分２３は、補償装置により隣接する管状区分に連結された１つの端部を有し、もう一方の端部は自由端であり、皿状プレート２９によって閉じられている。皿状プレート２９は、周囲壁２１の内側に挿入され、例えば溶接などにより、周囲壁に漏れ止め連結されている。
【００２０】
管状区分２３の各々は、周囲壁２１の中に設けられた少なくとも１つの穴３１を有する。各々の穴３１は、排気ガス入口９の１つと流体連通状態にある。
【００２１】
管状区分２３は、２つ以上の穴３１、例えば図１に示されているように２つの穴３１、あるいは３つ以上の穴を含んでいてよい。
【００２２】
入口９は、燃焼室の出口３の直前に配置されている。各入口は、燃焼室の対応する出口３と流体連通状態にある。
【００２３】
マニホルド１の排気ガス出口（図示せず）は、マニホルド１の下流側に配置されている排気ラインの機器、例えばターボチャージャー（図示せず）と流体連通状態にある。マニホルドは、エンジンに対し新鮮な空気を補給する入口マニホルドと流体連通状態にある第２の排気ガス出口を含んでいてよい。
【００２４】
フランジ１１は、単一のプレート３３の複数の部域である。プレート３３は、金属、例えば、第２鉄系ステンレス鋼又は好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼などのステンレス鋼製である。プレートは、０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜０．８ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．５ｍｍの厚みを有する。プレートは実質的に平担であり、軸Ｘに対して平行であってよい。
【００２５】
フランジ１１を画定する複数の部域は、プレートの他の中間部域３５によって互いに連続的に連結されている（図３）。
【００２６】
フランジ１１は、相互に一体である。これらは中間部域３５と一体である。
【００２７】
集合管７とプレート３３は一体ではない。マニホルド１は、集合管７をフランジ１１の各々に連結する漏れ止め連結部３７を有する。より具体的には、漏れ止め連結部３７の各々は、入口９から対応する穴３１まで排気ガスが流動するための通路を内部に画定する管を有する。
【００２８】
管は、対応するフランジ１１と一体であって集合管７に溶接されている（図１及び２）か、又は対応するフランジ１１と集合管７の両方に溶接されている（図６）か、あるいは集合管７と一体であって対応するフランジ１１に溶接されている（図７）。
【００２９】
溶接はレーザー溶接、誘導溶接、又はろう付け又ははんだ付けである。
【００３０】
第１の場合、フランジ１１は、排気ガス入口９の周囲に、エンジンから離れて集合管７に向かって延在するフランジ付き縁部３８を有する。フランジ付き縁部は、連結部の管に対応する。フランジ付き縁部の端部３９は、穴３１の１つの周囲で、集合管に溶接、ろう付け又ははんだ付けされる。
【００３１】
端部３９は、周囲壁２１に対して平行であっても接線方向であってもよい（図２）。より厳密には、穴３１が中にカットされている周囲壁２１の部域が平担である場合、端部３９は前記部域に平行である。前記部域に丸味がある場合には、端部３９は前記部域に対し接線方向である。端部３９は、周囲壁２１との関係において傾斜していてよく、例えば実質的に垂直であってよい（図１）。より厳密には、端部３９は、穴３１がカットされている周囲壁２１の部域との関係において傾斜していてよい。連結部３７は、エンジンに向かって延在するフランジ付き縁部（図１には示さず）を穴３１の周囲に含んでいてよく、これに対して端部３９が溶接又はろう付け又ははんだ付けされている。
【００３２】
第２の場合、フランジ１１は同様に、排気ガス入口９の周囲に、エンジンから離れて集合管７の方に向かって延在するフランジ付き縁部３８を有している。しかしながら、このフランジ付き縁部は第１の場合よりも短かい。管４１は１つの端部でフランジ付き縁部３８に、そして反対側の端部で集合管に対して、穴３１の１つの周囲で溶接、又はろう付け又ははんだ付けされている。集合管は、エンジンに向かって延在するフランジ付き縁部（図６には示さず）を穴３１の周囲に含んでいてよく、管４１の前記反対側端部はこれに対して溶接又はろう付け又ははんだ付けされている。管４１は、プレート及び集合管のフランジ付き縁部を収容するために拡大された端部を有していてよい。
【００３３】
第３の場合、集合管７は、エンジンに向かって延在するフランジ付き縁部４３を穴３１の周囲に含む。フランジ付き縁部４３は連結部の管に対応する。フランジ付き縁部４３の端部４５は、入口９の周囲でフランジ１１に溶接されている。フランジ１１は、第１の場合よりも短かいフランジ付き縁部３８を排気ガス入口９の周囲に含んでいてよい。
【００３４】
いずれの場合でも、管の長さは、熱補償装置の波形２７を壁２１とプレート３３の間に収容できるように十分なものである。
【００３５】
バックフランジ１７は１．５〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜４ｍｍの厚みを有する。バックフランジは、一実施形態において、プレート３３の厚みよりもはるかに大きい典型的には３〜４ｍｍという厚みを有する厚い金属部品である。別の実施形態において、バックフランジは、排気マニホルドの重量を削減するためにプレート３３の厚みに近い厚みを有する、スタンピング加工された金属部品である。その場合、バックフランジは、１．５〜２．５ｍｍの厚みを有する。このようなバックフランジは、バックフランジの剛性を高めるため、立上った縁部を有していてよい。
【００３６】
バックフランジは、フランジの外部面１３の反対側にある、プレート３３の内部表面４７を圧迫している。内部表面４７は集合管に向かって配向されている。
【００３７】
各バックフランジ１７は、中央アパーチャ４９と２つの側方アパーチャ５１（図２及び３）を有する。中央アパーチャ４９は、対応する排気ガス入口９の前でかつこの入口の周囲に配置されている。連結部３７は中央アパーチャを通って延在する。プレート３３が、入口の周囲にフランジ付き縁部３８を含む場合、前記フランジ付き縁部は中央アパーチャ４９内に延在する。
【００３８】
２つの側方アパーチャ５１は、フランジ１１を貫通して設けられた対応するアパーチャ５３の前に配置される。エンジンにしっかり固定されたロッド５５は、さらに後ほど説明する通り、エンジンに対してマニホルドをしっかり固定するために、バックフランジのアパーチャ５１とフランジ１１の対応するアパーチャ５３の両方の中を通って延在している。
【００３９】
プレート３３はスロット５７を含む。スロット５７は、フランジの中間で、部域３５の中にカットされている。これらは、バックフランジによりカバーされていない。スロットは互いに平行である。これらは実質的に軸Ｘに対して垂直に延在する。一定数のスロットがプレートの中心に向かう内部端で閉鎖され、それらの外部端において、プレートの立上り縁部５９のレベルで開放されている。他の一定数のスロットが、その２つの相対する端部で閉鎖されている（図４）。スロットの幅は例えば１〜４ｍｍの間である。
【００４０】
プレート３３は、互いに平行かつ対面して、２つの立上り縁部５９を含む。例えば立上り縁部５９は実質的に軸Ｘに対し平行である。各縁部５９は複数のスロット５７によりカットされている。立上り縁部５０はエンジンから離れる方向で、集合管７に向かって延在している。
【００４１】
マニホルド１は、集合管７が内側に配置されている外部ケーシング６１及び、集合管７と外部ケーシングの間の断熱材層６３を有する（図１及び２）。
【００４２】
外部ケーシング６１は、プレート３３に連結されており、こうしてプレート３３と外部ケーシング６１が一緒に断熱材の格納のための閉鎖ボックスを画定するようになっている。
【００４３】
バックフランジ１７は、前記ボックスの内側に配置されている。
【００４４】
外部ケーシング６１は、収集管を覆い隠すシート６５を有する。図５に示されている通り、シート６５は、プレート３３の立上り縁部５９に溶接又はろう付け又ははんだ付けされた２つの相対する縁部６７を有する。シート６５とプレート３３は全体として管状構造を画定し、この構造の軸方向端部は皿状プレート６９によって閉鎖されている（図１）。
【００４５】
断熱材は例えばセラミック又は金属繊維製である。繊維は、新しい場合、揮発性ではない。しかしながら、反復的な加熱の後、繊維は崩壊する傾向にある。前記崩壊の結果としてもたらされる遊離した繊維及び粉塵は、閉鎖ボックスの中に格納される。
【００４６】
図２及び５に明確に示されているように、シート６５は、タイロッド５５のネジ山付き端部７３を収容するための開口部７１を含む。閉鎖ボックスの内側にスペーサスリーブ７５が配置される。各々のスペーサスリーブ７５は中央中ぐり７７を有し、この中ぐり内をタイロッドが通過する。タイロッドのネジ山付き端部７３は中ぐりから外に突出し、前記ネジ山付き端部上にネジ７９が取付けられる。ネジ７９はスペーサスリーブ７５の一端部を圧迫し、スペーサスリーブをエンジンに向かって押圧する。スペーサスリーブのもう一方の端部はバックフランジ１７を圧迫し、前記バックフランジ１７をフランジ１１に対して押圧する。前記フランジは、それ自体エンジンの装着表面１５に対して押圧されている。
【００４７】
図２を見ればわかるように、タイロッド及びネジは、開口部７１と実質的に同じ断面を有し、開口部を横断して拡がっている。タイロッドはネジと共に、断熱材由来の繊維が開口部を通って脱出するのを防ぐのに充分な気密性で、開口部を閉鎖する。
【００４８】
スペーサスリーブは、金属のシリンダを機械加工するか又は独国特許第１０３４３１４９号中に記載されているように金属管をスタンピング加工することによって製造可能である。各々のスペーサスリーブは、金属プレートをＵ字形に折り曲げ加工することによっても得ることができる。２つの自由縁部はプレート３３を圧迫し、Ｕ字の中央部分は、タイロッドを収容するための穴を有する。スタンピング加工された管又は折り曲げ加工されたプレートで製造されるスペーサスリーブは、機械加工したシリンダで作られたスペーサスリーブよりもはるかに軽量である。管とシートは、典型的に１．５〜２．５ｍｍの間の厚みを有する。
【００４９】
本発明の別の態様によると、周囲壁２１は図６に示されているように実質的に平担な部域８１を有する。
【００５０】
各々の穴３１は、平担な部域８１を横断して延在するゾーン８３を少なくとも有している。前記ゾーン８３は、平担な部域８１と穴３１の間の交叉部分に対応する。前記ゾーン８３は好ましくは、穴３１に対応する排気ガス入口の表面積の３０％〜５０％の表面積を有する。
【００５１】
前記ゾーン８３は、平担でない壁２１の領域を通してカットされた間隙８７により、穴３１の縁部８５から分離されている。
【００５２】
平担な部域８１は、図７に示されたフランジ付き縁部などの穴３１の周囲のフランジ付き縁部の形成をはるかに容易にする。それは、図１、２及び６に示されている通り、穴３１の周囲の管状連結部の嵌込み及び溶接をはるかに容易にする。
【００５３】
前記平担な部域８１は、集合管７の軸方向全長に沿ってか又は集合管の軸方向長さの一部分に沿ってのみ延在してよい。
【００５４】
前記平担な部域８１を内含するために、集合管７は、多くの異なるタイプの断面を有していてよい。それは、わずかに丸味のついた角を伴う正方形、矩形、三角形又は台形の断面を有していてよい。それは、部域８１のレベルで非常に大きい曲率半径を伴いこうして前記部域８１が実質的に平担になっている、楕円形又は卵形の断面を有していてよい。
【００５５】
管は同様に、少なくとも１つの平担な部域を伴う任意のタイプの断面を有していてよい。
【００５６】
さほど好ましくはない実施形態において、周囲壁２１は、部域８１などの平担な部域を有しておらず、丸い区分を有する。穴３１は完全に凸状の部域内にカットされる。
【００５７】
マニホルドの利点の１つは、マニホルドとエンジンの間の排気ガスに対する気密性を確保するのに単一のシール（図示せず）で充分であるという点にある。シールは、プレート３３とエンジンの間にある。
【００５８】
フランジは、単一のプレートでできた複数の部域であり、プレートは０．２〜２ｍｍの厚みを有することから、薄壁を有する集合管をフランジに溶接するのは容易である。
【００５９】
さらに、全てのフランジは同じプレートの一部であり、プレートの他の部域により互いに連続的に連結されているため、エンジンに対しフランジを位置づけししっかりと固定するのは容易である。
【００６０】
排気マニホルドが断熱材を格納するための外部ケーシングを含む場合、エンジン側に向かって外部ケーシングを閉鎖するのにプレートを使用できるような形でこのプレートの形状を設計することができる。この場合、プレートには、各々の排気ガス入口のためのフランジを画定すること及び外部ケーシングを閉鎖することという２つの機能がある。
【００６１】
集合管はプレートと一体ではないため、マニホルドは、集合管をフランジの各々に連結する漏れ止め連結部を有することから、プレート、バックフランジ及び集合管を組立てることは容易である。
【００６２】
壁の薄い集合管を使用することには、集合管の熱慣性が低いという利点がある。マニホルドの重量は、鋳鉄マニホルドに対して非常に軽量である。
【００６３】
バックフランジは、プレートと外部ケーシングにより作られるボックスの内側に配置されることから、外部ケーシングの形状は単純である。
【００６４】
プレート内のスロットは、バックフランジの間に配置されたプレートの部域の熱膨張を可能にする。
【００６５】
集合管の管状区分は熱補償装置により互いに連結されていることから、集合管内の熱応力は制限されている。集合管が薄壁を有する場合、補償装置を管状区分と一体にすることが特に有利である。こうして集合管は排気ガスに対し完全な気密性を有する。断熱材の繊維が排気ガスによりターボチャージャー内に引き込まれる危険性は著しく削減される。
【００６６】
マニホルドの構造は非常に単純である。集合管の管状区分間に滑り継手を設ける必要はない。管状区分を互いに溶接する必要がないことから、集合管の製造は容易である。
【００６７】
マニホルドの異なる部分の重量は、エンジンにしっかりと固定されたタイロッド上に直接負荷され、集合管又は外部ケーシング内にはきわめてわずかしか応力を発生させない。
【００６８】
集合管の平担な部域は、集合管の穴の周囲のフランジ付き縁部の形成又は前記穴の周囲の管状連結部の嵌込み及び溶接をはるかに容易にする。
【００６９】
集合管とフランジの間の管状連結部のため、収集管の壁に対して突出する熱膨張装置を収容するのに十分なすき間が集合管とプレートの間に存在するようになっている。
【００７０】
マニホルドは、外部ケーシング及び断熱材層を有していなくてもよい。マニホルドは、断熱材無しでエアギャップにより集合管から分離された外部ケーシングを有していてもよい。最も少ないケースでは、エアギャップにより断熱が確保される。
【００７１】
マニホルドは、２本以上、例えば２本、３本、４本又は５本以上の集合管を含んでいてよい。集合管は、マニホルド内で互いに流体連通状態にない。
【００７２】
フランジを画定するプレート３３は一体であってよい。それは複数の部品で作られていてよく、これらの部品は例えば溶接線により互いにしっかり固定されている。
【００７３】
別の独立した態様において、本発明は、エンジン用の排気マニホルドにおいて、
排気ガスを搬送するための少なくとも１本の集合管と、
集合管と流体連通状態にある複数の排気ガス入口と、
排気ガス入口を画定し、各々がエンジンの装着表面に対し押圧されるように適合された外部面を有する１つ以上のフランジと、を含む排気マニホルドであって、集合管が排気ガスを搬送するための少なくとも２つの管状区分とこれら２つの管状区分と一体になった熱補償装置とを有し、集合管が対応する排気ガス入口と流体連通状態にある少なくとも１つの穴を伴う周囲壁を有し、前記壁が０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．４〜０．８ｍｍの厚みを有し、前記壁が実質的に平担な部域を有し、穴がこの平担な部域を横断して延在する少なくとも１つのゾーンを有することを特徴とする排気マニホルドに向けられている。
【００７４】
この場合、フランジは互いに分離されてよく、単一のプレートの複数の部域でなくてもよい。フランジは、むしろ比較的厚く、０．２〜４ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍである。マニホルドはバックフランジを含まなくてもよく、スペーサスリーブは、フランジが十分な厚みを有する場合フランジを直接圧迫する。
【００７５】
以上で記述した排気マニホルドの製造プロセスについてここで詳述する。このプロセスには以下のステップが含まれる。
【００７６】
集合管７はプリフォームから出発して製造される。
【００７７】
前記プリフォームは、その軸方向長さに沿って全体に同じ断面を有する。前記断面は典型的には丸形又は楕円形である。
【００７８】
管はまず最初に、油圧成形、熱成形又は機械圧力成形によって造形される。管の初期形状は平担な部域及び／又はリセスを作り出すために修正される。リセスは管の内側に向かって又は外側に向かって凸状であってよい。第１の部域は例えば、部域８１、又は穴３１がカットされる部域となるように意図されている。リセスは例えば環状で、各々管の外周全体にわたり延在する。リセスは、ベローズ２７となるように意図されている。
【００７９】
次にベローズ２７が、典型的にはいわゆる流体圧縮法を用いて形成される。管は、金型のキャビティ内に入れられる。キャビティは、実質的にベローズ２７の形状を有する環状中空部を伴う壁を有する。流体、典型的には液体が管の内部容積内に注入され、こうして管の周囲壁がキャビティの壁に対し押しつけられ延伸される。同時に、管の２つの軸方向端部に対して軸方向に圧力が加えられる。圧力は管の２つの軸方向端部を互いに向かって軸方向に押す。環状リセスはキャビティの中空部の直前に配置される。管の壁は、リセスの部域内で延伸され、中空部へと外向きに膨張する。これらのリセスはベローズ２７の形状をとる。
【００８０】
必要な場合、リセスの膨張の後機械的造形ステップを適用して、膨張したリセスの形状をわずかに修正してその形状を強制的にベローズ２７にすることができる。機械的造形は、各ベローズの底面部分をつまんでその幅を制限するフィンガーを用いて実施可能である。
【００８１】
次に、管壁に穴３１をカットし、該当する場合、立上り縁部４３を作製する。例えばフローターニング（flow turning）プロセスなどを用いて、穴の縁部を延伸することによって立上り縁部を作製する。次に、管の両方の軸方向端部に皿状プレート２９を挿入し、漏れ止めする形で管に対し溶接又はろう付けする。
【００８２】
マニホルドの排気ガス出口の形成についてはここで記述しない。
【００８３】
プレート３３は平担で矩形の金属部品から出発して形成される。入口９、立上り縁部５９及びスロット５７は典型的にスタンピング加工によって作製される。このとき、入口９の周囲の立上り縁部３８は、フローターニング加工により作製される。
【００８４】
その後、プレート３３上にバックフランジ１７を位置づけし、穴を入口９に対して漏れ止め連結する。図２の実施形態において、端部３９は、穴３１の縁部に溶接又はろう付け又ははんだ付けされている。図６の実施形態において、管４１は、穴３１の縁部及び入口の立上り縁部３８に対して溶接又はろう付け又ははんだ付けされている。図７の実施形態において、立上り縁部４３は、入口の立上り縁部３８に対して溶接又はろう付け又ははんだ付けされている。
【００８５】
次に、バックフランジ１７上にスペーサスリーブを取りつける。各々のスペーサスリーブ７５は、直径が制限された下端部９１を有する。前記端部は、バックフランジの穴５１の１つに嵌込まれるように適合された形状を有する（図２）。スペーサスリーブは穴５１の中に強制嵌合される。スペーサスリーブは、集合管７の形状と一致する形状をもつリセス９３を各々有している。リセス９３はスリーブの外部表面内にカットされる。リセス９３は、タイロッド５５を集合管７により接近させることを可能にする。集合管に対してスペーサスリーブは一方向にのみ向けることができる。
【００８６】
その後、外部ケーシング６１と断熱材層６３を集合管７の周囲に取付ける。タイロッドをスペーサスリーブ７５内に挿入し、ネジ７５をタイロッド上で締めつける。外部ケーシングの縁部６７は、プレート３３の立上り縁部５９に対して溶接又はろう付け又ははんだ付けされる。ケーシングのシート６５とプレート３３の間に皿状プレート６９を挿入し、シート及びプレートに対し、例えば溶接又はろう付け又ははんだ付けにより、漏れ止め固定する。
【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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【外国語明細書】
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