(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）に接合される上部フランジ（７）に一端が結合されて曲がる曲がり部（Ｃ）と，この曲がり部（Ｃ）の他端に連なりこの曲がり部（Ｃ）を排気集合管（６1 ，６2 ）に連通する直線部（Ｓ）とをそれぞれ有すると共に，前記曲がり部（Ｃ）の中心線の曲率半径が互いに等しい内側単管（１０）及び外側単管（１１）を，それらに間に筒状の断熱空間（１２）を存して相互に嵌合してなる，排気マニホールドの二重排気単管を製造するに当たり，
小径鋼管及び大径鋼管から内側単管（１０）及び外側単管（１１）を個別に成形し，その内側単管（１０）の直線部（Ｓ）の端部には，その外周面より隆起するビード部（１４）を形成し，
前記外側単管（１１）を曲がり部（Ｃ）と直線部（Ｓ）とに分割し，該外側単管（１１）の曲がり部（Ｃ）を長手方向に回動させながら前記内側単管（１０）の曲がり部（Ｃ）の外周に嵌合した後，外側単管（１１）及び内側単管（１０）の曲がり部（Ｃ）の前記一端同士を密着させて前記上部フランジ（７）に溶接し，
また，前記外側単管（１１）の直線部（Ｓ）を，前記内側単管（１０）の直線部（Ｓ）の外周に嵌合して，前記ビード部（１４）を前記外側単管（１１）の内周面に摺動自在に接触させた後，前記外側単管（１１）の曲がり部（Ｃ）及び直線部（Ｓ）をその両者の当接部で相互に溶接することを特徴とする，排気マニホールドの二重排気単管製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の排気マニホールドの二重排気単管製造方法において，
分割された外側単管（１１）の曲がり部（Ｃ）及び直線部（Ｓ）を相互に結合するに当たり，該曲がり部（Ｃ）及び直線部（Ｓ）の分割端部に互いに印籠嵌合し得る嵌合雌部（２２）及び嵌合雄部（２３）を形成し，これら嵌合雌部（２２）及び嵌合雄部（２３）を相互に嵌合して溶接することを特徴とする，排気マニホールドの二重排気単管製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，エンジンに接合される上部フランジに一端が結合されて曲がる曲がり部と，この曲がり部の他端に連なりこの曲がり部を排気集合管に連通する直線部とをそれぞれ有すると共に，前記曲がり部の中心線の曲率半径が互いに等しい内側単管及び外側単管を，それらに間に筒状の断熱空間を存して相互に嵌合してなる，排気マニホールドの二重排気単管を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに接合される上部フランジに一端が結合されて曲がる曲がり部と，この曲がり部及び排気集合管を相互に連結する直線部とをそれぞれ有する内側単管及び外側単管とを内外二重に配置してなる，排気マニホールドの二重排気単管は，例えば実公平２−４０２４９号公報に開示されているように，公知である。
【０００３】
このような二重排気単管の製造に当たり，小径鋼管及び大径鋼管から内側単管及び外側単管を個別に成形した後では，これらを嵌合して組合わせることはできないので，従来では，予め内外二重に配置した小径鋼管及び大径鋼管の間に設けられる筒状の断熱空間に砂又は氷を充填し，この状態で小径鋼管及び大径鋼管をパイプベンダにより同時に曲げて曲がり部を成形し，その後，先に充填した砂を排出するか，氷を解かして排出することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の上記製造方法によれば，小径鋼管及び大径鋼管を同時に曲げるため，内側及び外側単管の両曲がり部の同心精度を出し難く，特に曲がり部に充分に小さい曲率半径を与えようとすると，内側及び外側単管が曲がり部で接触を起こし，正常な断熱空間が確保されなくなる。したがって，従来方法では，二重排気単管の曲がり部の曲率半径を小さくするのに限界がある。
【０００５】
しかしながら，自動車のエンジンルームの限られたスペースに排気マニホールドを容易に配置できるようにするため，二重排気単管の曲がり部の曲率半径を極力小さくすることに強い要請がある。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，曲がり部の曲率半径を充分に小さくしても，内側及び外側単管の高い同心精度を確保して，内側及び外側単管間に筒状の断熱空間を確実に形成し得る，前記排気マニホールドの二重排気単管製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，エンジンに接合される上部フランジに一端が結合されて曲がる曲がり部と，この曲がり部の他端に連なりこの曲がり部を排気集合管に連通する直線部とをそれぞれ有すると共に，前記曲がり部の中心線の曲率半径が互いに等しい内側単管及び外側単管を，それらに間に筒状の断熱空間を存して相互に嵌合してなる，排気マニホールドの二重排気単管を製造するに当たり，小径鋼管及び大径鋼管から内側単管及び外側単管を個別に成形し，その内側単管の直線部の端部には，その外周面より隆起するビード部を形成し，前記外側単管を曲がり部と直線部とに分割し，該外側単管の曲がり部を長手方向に回動させながら前記内側単管の曲がり部の外周に嵌合した後，外側単管及び内側単管の曲がり部の前記一端同士を密着させて前記上部フランジに溶接し，また，前記外側単管の直線部を，前記内側単管の直線部の外周に嵌合して，前記ビード部を前記外側単管の内周面に摺動自在に接触させた後，前記外側単管の曲がり部及び直線部をその両者の当接部で相互に溶接することを第１の特徴とする。
【０００８】
この第１の特徴によれば，先ず，小径鋼管及び大径鋼管から内側単管及び外側単管を個別に成形するので，内側及び外側単管にそれぞれ充分に小さい曲率半径でも所望通りの精度で与えることができる。
【０００９】
また外側単管を曲がり部と直線部とに分割し，その曲がり部及び直線部を，内側単管の曲がり部及び直線部の各外周にそれぞれ嵌合し，その外側単管の曲がり部及び直線部をその両者の当接部で相互に溶接して結合したので，内側及び外側単管を相互干渉させることなく高い同心精度で組立てることができ，それらの間に筒状の断熱空間を確実に形成することができる。
【００１０】
また本発明は，上記特徴に加えて，分割された外側単管の曲がり部及び直線部を相互に結合するに当たり，該曲がり部及び直線部の分割端部に互いに印籠嵌合し得る嵌合雌部及び嵌合雄部を形成し，これら嵌合雌部及び嵌合雄部を相互に嵌合して溶接することを第２の特徴とする。
【００１１】
この第２の特徴によれば，分割された外側単管の曲がり部及び直線部を結合する際，嵌合雌部及び嵌合雄部の印籠嵌合により，曲がり部及び直線部の同軸精度を容易に高めることができ，延いては内側及び外側単管の同心精度をより高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１３】
図１は保温型排気マニホールドと，これを接合したエンジンの側面図，図２は上記排気マニホールドの正面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図１の４−４線断面図，図５は図４の５−５線断面図，図６は上記排気マニホールドの二重排気単管の製造工程図である。
【００１４】
先ず，図１〜図５に基づいて，本発明方法により製造する二重排気単管を備える保温型排気マニホールドの構造について説明する。
【００１５】
図１及び図２において，４気筒エンジンＥのシリンダヘッド１の前面に，その気筒に対応して４本の排気ポート２1 〜２4 が開口しており，これら排気ポート２1 〜２4 から排出される排ガスを誘導する保温型排気マニホールドＭが複数のスタッドボルト３及びナット４によりシリンダヘッド１に取付けられる。
【００１６】
上記排気マニホールドＭは，前記４本の排気ポート２1 〜２4 に個別に連通する４本の二重排気単管５1 〜５4 を備えており，これらを図２で左側から第１〜第４二重排気単管と呼ぶことにする。
【００１７】
第１〜第４二重排気単管５1 〜５4 は，それぞれ，上流端から略９０°の角度範囲で曲がる曲がり部Ｃと，この曲がり部Ｃの終端から直線状に延びる直線部Ｓとからなっている。
【００１８】
第１〜第４二重排気単管５1 〜５4 の上流側端部には上部フランジ７が接続され，第２及び第３二重排気単管５2 ，５3 の下流側端部には第１排気集合管６1が接続され，第１及び第４二重排気単管５1 ５4 の下流側端部には第２排気集合管６2 が接続される。そして第１及び第２排気集合管６1 ，６2 の下流側端部には下部フランジ８が接続される。上部フランジ７は，前記スタッドボルト３及びナット４によりシリンダヘッド１に固着されるものであり，下部フランジ８には，車両の床下に配置される図示しない共通の触媒コンバータ（排気浄化装置）に連なる中間排気管２１が接続される。尚，下部フランジ８には，上記触媒コンバータを直接接続することもできる。
【００１９】
図３に示すように，各二重排気単管５1 〜５4 は，内外２重に配置した内側単管１０及び外側単管１１からなるもので，内側及び外側単管１０，１１間には筒状の断熱空間１２が形成される。内側単管１０は薄肉のステンレス鋼管製であり，外側単管１１もステンレス鋼管製であるが，内側単管１０よりは厚肉である。
【００２０】
外側単管１１の上流側端部は，内側単管１０の上流側端部外周面に嵌合するように縮径され，それらの上流側端部が上部フランジ７の，対応する排気ポート２1 〜２4 に連なる通孔１３1 〜１３4 に嵌合されると共に，その通孔１３1 〜１３4 の内周面に溶接により固着される。
【００２１】
内側単管１０の下流側端部には，その内周側からの拡径により外周面に環状に隆起する横断面円弧状のビード部１４が形成され，このビード部１４が外側単管１１の内周面に摺動自在に嵌合される。こうして内側単管１０の下流側端部は，外側単管１１に摺動自在に支承される。
【００２２】
また各排気集合管６1 ，６2 は，内外二重に配置した内側集合管１５及び外側集合管１６からなるもので，内側及び外側集合管１５，１６の間にも断熱空間１７が形成される。内側集合管１５は，薄肉のステンレス鋼板製の一対の内側集合管半体１５ａ，１５ｂの相対向する端部を相互に重ね，その重ね部全体を溶接して構成される。その際，内側集合管１５の上流側端部には，内側二股管１８，１８が形成され，これらに，対応する２本の前記外側単管１１，１１の下流側端部が嵌入される。
【００２３】
また外側集合管１６もステンレス鋼板製の一対の外側集合管半体１６ａ，１６ｂの相対向する端部を相互に重ね，その重ね部全体を溶接して構成されるが，その板厚は内側集合管１５より厚い。この外側集合管１６の上流側端部には，上記内側二股管１８，１８をそれぞれ覆う外側二股管１９，１９が形成される。この外側二股管１９，１９の先端部は内側二股管１８，１８の外周面に嵌合するように縮径され，それらの嵌合部が，対応する２本の前記外側単管１１，１１の下流側端部外周面に溶接により固着される。
【００２４】
図４及び図５に示すように，外側集合管１６の下流側端部には前記下部フランジ８が溶接により固着される。またこの外側集合管１６の下流側端部の内周面には，ステンレスワイヤを編んでなる環状二つ割りのメッシュ部材２０が溶接により付設され，このメッシュ部材２０の内周面に内側集合管１５の下流側端部が摺動自在に嵌合される。こうして内側集合管１５の下流側端部は，メッシュ部材２０を介して外側集合管１６に摺動自在に支承される。
【００２５】
而して，エンジンＥの作動中，排ガスが４本の排気ポート２1 ，２2 ，２4 ，２3 から第１二重排気単管５1 ，第２二重排気単管５2 ，第４二重排気単管５4，第３二重排気単管５3 に順次排出される。そして第１及び第４二重排気単管５1 ，５4 を通過した排ガスは第１排気集合管６1 で合流し，第２及び第３二重排気単管５2 ，５3 を通過した排ガスは第２排気合流管６2 で合流し，その後，排ガスは中間排気管２１で更に合流しながら図示しない共通の触媒コンバータへと誘導され，浄化される。
【００２６】
ところで，各二重排気単管５1 〜５4 は内外二重配置の内側単管１０及び外側単管１１から構成され，その内側単管１０は薄肉に形成されると共に，内側及び外側単管１０，１１の間には断熱空間１２が形成され，また各排気集合管６1 ，６2 も内外二重配置の内側集合管１５及び外側集合管１６から構成され，その内側集合管１５は薄肉に形成されると共に，内側及び外側集合管１５，１６の間にも断熱空間１７が形成されるので，ヒートマスの小なる内側単管１０及び内側集合管１５は，その内部を流れる高温の排ガスにより加熱されて速やかに昇温し，これが断熱空間１２，１７により保温される。したがって，後続の排ガスを，その温度低下を抑えながら前記触媒コンバータへ誘導して，その活性化を促進し，排ガスの浄化効率を高めることができる。
【００２７】
その間に，各二重排気単管５1 〜５4 においては，内側単管１０に外側単管１１側よりも大きな軸方向の熱伸びが生ずるが，その伸びに伴い内側単管１０の下流側端部外周面の環状ビード部１４が，それを支承する外側単管１１の内周面に対して摺動し，内側及び外側単管１０，１１の軸方向の熱伸びの差が吸収される。
【００２８】
また特に，内側単管１０の下流側端部外周面に隆起させた環状のビード部１４は，内側単管１０の下流側端部の剛性強化に大いに寄与するものであるから，内側単管１０が薄肉であるのも拘らず，このビード部１４及び外側単管１１との摺動部に，排ガスの圧力脈動等による振動を受けても，ビビリ音の発生を防ぐことができる。
【００２９】
また各排気集合管６1 ，６2 においても，内側集合管１５に外側集合管１６側よりも大きな軸方向の熱伸びが生ずるが，その伸びに伴い内側集合管１５の下流側端部が，外側集合管１６に支持されるメッシュ部材２０に対して摺動し，内側及び外側集合管１５，１６の軸方向の熱伸びの差が吸収される。また内側及び外側集合管１５，１６の下流側端部は比較的大径であるから，これらの周方向の熱伸びの差も無視できないが，その差は上記メッシュ部材２０の圧縮変形により吸収される。
【００３０】
このように，保温型排気マニホールドＭにおいて，内外二重壁の軸方向の熱伸びの差を吸収する摺動部を各二重排気単管５1 〜５4 の下流側端部と各排気集合管６1 ，６2 の下流側端部とに分けて設けることにより，各摺動部での摺動ストロークを小さく設定することが可能となり，摺動過程で，その摺動部相互に傾き起こり難くなり，排気マニホールドＭ各部に熱歪みが生ずることを効果的に防ぎ，その耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
さて，図６を参照しながら上記各二重排気単管５1 〜５4 の製造方法について説明する。
【００３２】
先ず図６（ａ）において，内側単管１０及び外側単管１１に対応した直径及び長さを有する小径のステンレス鋼管及び大径のステンレス鋼管を用意し，これらを個別にパイプベンダにかけて，図６（ａ）に示すように，それぞれ曲がり部Ｃ及び直線部Ｓを有する内側単管１０及び外側単管１１を個別に成形し，その際，内側単管１０の直線部Ｓの端部にビード部１４を形成する。
【００３３】
次に，図６（ｂ）に示すように，外側単管１１を，その曲がり部Ｃと直線部Ｓとで二分割すると共に，その分割端部には相互に印籠嵌合し得る嵌合雌部２２及び嵌合雄部２３（図３参照）を形成する。
【００３４】
続いて，図６（ｃ）に示すように，外側単管１１の曲がり部Ｃを内側単管１０の曲がり部Ｃ外周に矢印方向に回動させながら嵌合し，また，外側単管１１の直線部Ｓをビード部１４に摺動自在に接触させながら内側単管１０の直線部Ｓ外周に嵌合した後，図６（ｄ）に示すように，嵌合雌部２２及び嵌合雄部２３を相互に印籠嵌合して，溶接により結合する。こうして各二重排気単管５1〜５4 は完成される。
【００３５】
このように，内側単管１０及び外側単管１１は，小径鋼管及び大径鋼管から個別に成形されるので，それぞれの曲がり部Ｃを充分に小さい曲率半径をもって高精度に成形することができる。また外側単管１１を曲がり部Ｃと直線部Ｓとで二分割し，その曲がり部Ｃ及び直線部Ｓを，内側単管１０の曲がり部Ｃ及び直線部Ｓの各外周にそれぞれ嵌合するので，内側単管１０の曲がり部Ｃと外側単管１１の直線部Ｓ，外側単管１１の曲がり部Ｃと内側単管１０の直線部Ｓをそれぞれ干渉させることなく，両単管１０，１１を相互に容易に嵌合させることができる。そして両単管１０，１１の嵌合後，外側単管１１の曲がり部Ｃ及び直線部Ｓを，それらの嵌合雌部２２及び嵌合雄部２３を印籠嵌合した状態で溶接により相互に結合するので，完成した各排気単管５1 〜５4 は，曲がり部Ｃの曲率半径が充分に小さいにも拘らず，外側単管１１の曲がり部Ｃ及び直線部Ｓの同軸精度，並びに内側及び外側単管１０，１１の同心精度を高く確保でき，筒状の断熱空間の形成が確実となる。
【００３６】
このように曲がり部Ｃの曲率半径が充分に小さい二重排気単管５1 〜５4 を備えた排気マニホールドＭをエンジンＥに取付けると，エンジンＥ前面からの各二重排気単管５1 〜５4 の張出し量を小さく抑えることができ，したがって，エンジンルームの限られた狭いスペースでも排気マニホールドＭの設置を容易に行うことができるようになる。
【００３７】
以上，本発明の実施例を詳述したが，本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば，外側単管１１の成形に際しては，その曲がり部Ｃ及び直線部Ｓに対応して予め鋼管を二分割しておき，その二分割した鋼管により外側単管１１の曲がり部Ｃ及び直線部Ｓを成形するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，エンジンに接合される上部フランジに一端が結合されて曲がる曲がり部と，この曲がり部の他端に連なりこの曲がり部を排気集合管に連通する直線部とをそれぞれ有すると共に，前記曲がり部の中心線の曲率半径が互いに等しい内側単管及び外側単管を，それらに間に筒状の断熱空間を存して相互に嵌合してなる，排気マニホールドの二重排気単管を製造するに当たり，小径鋼管及び大径鋼管から内側単管及び外側単管を個別に成形し，その内側単管の直線部の端部には，その外周面より隆起するビード部を形成し，前記外側単管を曲がり部と直線部とに分割し，該外側単管の曲がり部を長手方向に回動させながら前記内側単管の曲がり部の外周に嵌合した後，外側単管及び内側単管の曲がり部の前記一端同士を密着させて前記上部フランジに溶接し，また，前記外側単管の直線部を，前記内側単管の直線部の外周に嵌合して，前記ビード部を前記外側単管の内周面に摺動自在に接触させた後，前記外側単管の曲がり部及び直線部をその両者の当接部で相互に溶接するので，曲がり部の曲率半径が充分に小さく，しかも内側及び外側単管の同心精度が高く，内側及び外側単管間に筒状の断熱空間を確実に形成し得る排気マニホールドの二重排気単管を容易に提供することができる。
【００３９】
また本発明の第２の特徴によれば，分割された外側単管の曲がり部及び直線部を相互に結合するに当たり，該曲がり部及び直線部の分割端部に互いに印籠嵌合し得る嵌合雌部及び嵌合雄部を形成し，これら嵌合雌部及び嵌合雄部を相互に嵌合して溶接するので，分割された外側単管の曲がり部及び直線部を結合する際，嵌合雌部及び嵌合雄部の印籠嵌合により，曲がり部及び直線部の同軸精度を容易に高めることができ，延いては内側及び外側単管の同心精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  保温型排気マニホールドと，これを接合したエンジンの側面図。
【図２】  上記排気マニホールドの正面図。
【図３】  図２の３−３線断面図。
【図４】  図１の４−４線断面図。
【図５】  図４の５−５線断面図。
【図６】  上記排気マニホールドの二重排気単管の製造工程図。
【符号の説明】
Ｅ・・・・・エンジン
Ｍ・・・・・排気マニホールド
Ｃ・・・・・曲がり部
Ｔ・・・・・直線部
５1 〜５4 ・・・二重排気単管
６1 ，６2 ・・・排気集合管
７・・・・・上部フランジ
１０・・・・内側単管
１１・・・・外側単管
１２・・・・断熱空間
１４・・・・ビード部
２２・・・・嵌合雌部
２３・・・・嵌合雄部
【図１】
0004187838.tif 000002
【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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