(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱間隙を介して２重にした外管及び内管を備え、内管に直径方向の仕切りを設けて排気用の２通路を形成した、２通路２重排気管において、外管より薄い素材で形成した一対のＤ字形管の平面部を結合して内管とし、前記Ｄ字形管の材料として、直線状の電縫部を有する電縫管を用い、該電縫部をＤ字形管の平面部に位置させ、且つ２本のＤ字形管を前記電縫部の位置をずらせて結合し、さらに外管の一端部を縮径して内管の一端部に密着させ、この縮径部分にフランジを嵌合して該フランジ、外管及び内管を溶接により結合し、前記Ｄ字形管の平面部を中立面として内管及び外管を湾曲し、外管及び内管の他端部を熱伸び可能に結合したことを特徴とする、２通路２重排気管。
【請求項２】
請求項１において、２本のＤ字形管の平面部を、管の端部近傍及び湾曲部近傍の幅方向両端で点溶接又は線溶接して結合したことを特徴とする、２通路２重排気管。
【請求項３】
請求項１において、２本のＤ字形管の平面部の幅方向両端を実質上全長にわたって溶接したことを特徴とする、２通路２重排気管。
【請求項４】
断面形状をＤ字形にした２本のＤ字形管の平面部を当接させ、前記Ｄ字形管の材料として、直線状の電縫部を有する電縫管を用い、該電縫部をＤ字形管の平面部に位置させ、且つ２本のＤ字形管を前記電縫部の位置をずらせて結合し、さらに当接面の両端部を溶接して内管とし、該内管を、その外側に断熱間隙を形成できる外管に挿入し、外管の一端部を縮径して内管の一端部に密着させ、この密着部分にスポット溶接を施して２重管を形成し、前記断熱間隙に圧力伝達媒体を入れて曲げ加工を施し、該圧力伝達媒体を除去したのち、２重管の他端部側に熱伸び吸収機構を設け、外管の少なくとも前記一端部側にフランジを溶接したことを特徴とする、２通路２重排気管の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記二重管を曲げ加工する際に、前記断熱間隙に圧力伝達媒体を入れると共に、断面Ｄ字形の短いユニットを屈曲可能に連結した２本の可撓マンドレルを、２本のＤ字形管に挿入し、該可撓マンドレルを移動させながら湾曲加工を施すことを特徴とする、２通路２重排気管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の多気筒エンジンに用いられる排気管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のエンジンの排気マニホルドに接続される排気管としては、排気の浄化を良好にするために２重管にして断熱効果を高め、排気干渉を避けるために内管を２通路に分割したものが知られている（例えば特開平９−２６４１２８号公報）。この従来技術においては、図７に示すように排気管Ａを内管ａと外管ｂを２重管として断熱間隙ｃを介在させ、内管ａを直径方向の仕切り板ｄで通路ｅ1，ｅ2に２分割している。そして、仕切り板ｄには、長手方向にフランジｄ1，ｄ2を屈曲して設け、該フランジｄ1，ｄ2を内管ａに溶接し、内管ａと外管ｂの両端は、その直径を変更することなく端部フランジｆに溶接され、該フランジｆを排気マニホルドＢのフランジｇに接続するようにされている。
【０００３】
この構成によれば、通路ｅ1，ｅ2を通る排気の干渉を避けるためには、フランジｄ1，ｄ2を内管ａに気密に溶接しなければならないため、溶接長さが大になり、作業も面倒である。また内管ａと外管ｂを端部フランジｆに同心に溶接しなければならず、この作業も面倒である。このため、前記従来技術を用いると高コストにならざるを得ない。
【０００４】
また、特開平９−２０９７４７号公報には、内外二重のＤ字形管を２組使用し、外側の２本のＤ字形管をフランジに固定するものが示されている。この従来技術においては、内外４本のＤ字形管が使用されるのでこれも高コスト化は避けられない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、２通路間の気密の確保が容易にでき、製造も容易にできる排気管及びその製造方法を得ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するための手段は、各請求項に記載したとおりであり、請求項１の排気管は、断熱間隙を介して２重にした外管及び内管を備え、内管に直径方向の仕切りを設けて排気用の２通路を形成した、２通路２重排気管において、外管より薄い素材で形成した一対のＤ字形管の平面部を結合して内管とし前記Ｄ字形管の材料として、直線状の電縫部を有する電縫管を用い、該電縫部をＤ字形管の平面部に位置させ、且つ２本のＤ字形管を前記電縫部の位置をずらせて結合し、さらに外管の一端部を縮径して内管の一端部に密着させ、この縮径部分にフランジを嵌合して該フランジ、外管及び内管を溶接により結合し、前記Ｄ字形管の平面部を中立面として内管及び外管を湾曲し、外管及び内管の他端部を熱伸び可能に結合したことを特徴とする。
【０００７】
この手段によれば、２本の排気通路は、２本のＤ字形管によって形成されるから、排気通路間の気密性が完全で排気干渉が生じるおそれがない。また、２重管の外管を縮径した端部に固定するフランジは、該フランジと縮径部分を溶接するのみであるから、溶接が簡単であり内外管間の熱伸びの差を吸収させることができる。曲げ加工に際しては、Ｄ字形管の平面部が湾曲の中立面になるので、抵抗が少なく曲げ加工が容易にできる。また、Ｄ字形管として安価に入手できる電縫管を使用するが、その電縫部を平面部に位置させるため、曲げ加工の際に電縫部の変形量が小さく応力の集中が防止される。また２本のＤ字形管の電縫部の位置をずらせたので、電縫部が突出していても、平面部を重ねたときＤ字形管相互の位置が安定する。
【０００８】
請求項２の排気管は、請求項１において、２本のＤ字形管の平面部を、管の端部近傍及び湾曲部近傍の幅方向両端で点溶接又は線溶接して結合したことを特徴とする。この手段によれば、溶接量が少なくても管相互の気密性が保持され、且つ２本のＤ字形管が曲げ加工時又は使用時に相互に位置ずれするのが防止される。
【０００９】
請求項３の排気管は、請求項１において、２本のＤ字形管の平面部の幅方向両端を実質上全長にわたって溶接したことを特徴とする。この手段によれば、Ｄ字形管の実質上全長にわたって両端部が溶接されるので、内管の剛性が高まり、二重管としての剛性も高まる。またこの溶接は、可視部分を溶接するので、全長にわたる溶接であっても簡単に溶接ができる。
【００１１】
次に、請求項４の製造方法は、断面形状をＤ字形にした２本のＤ字形管の平面部を当接させ、当接面の両端部を溶接して内管とし、該内管を、その外側に断熱間隙を形成できる外管に挿入し、外管の一端部を縮径して内管の一端部に密着させ、この密着部分にスポット溶接を施して２重管を形成し、前記断熱間隙に圧力伝達媒体を入れて曲げ加工を施し、該圧力伝達媒体を除去したのち、２重管の他端部側の断熱間隙に熱伸び吸収機構を設け、外管の少なくとも前記一端部側にフランジを溶接したことを特徴とする。この手段によれば、内外管の隙間の一端部側が閉じられ、他端部側が開放しているので、曲げ加工時に使用する圧力伝達媒体の挿入、排出が容易にできる。
【００１２】
請求項５の製造方法は、請求項４において、前記二重管を曲げ加工する際に、前記断熱間隙に圧力伝達媒体を入れると共に、断面Ｄ字形の短いユニットを屈曲可能に連結した２本の可撓マンドレルを、２本のＤ字形管に挿入し、該可撓マンドレルを移動させながら湾曲加工を施すことを特徴とする。この手段によれば、Ｄ字形管内に断面Ｄ字形の可撓マンドレルが挿入されるので、内管の不測の歪みが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、１は本発明の２通路２重排気管で、該排気管１は、外管２と内管３を断熱間隙４を介在させて２重管としたものである。この内管３は、図２に示した断面半円形のＤ字形管３ａを２本使用し、その平面部３ａ1を図３に示すように重ね合わせ、端部近傍及び湾曲加工予定部近傍を点溶接部５で溶接し、二つの曲面部３ａ2，３ａ2によって円管状輪郭を形成している。
【００１４】
Ｄ字形管３ａの材料としては、例えば平板を円管状に曲げ、対向端を電縫部３ａ11で溶接した電縫管が用いられ、該電縫管を電縫部３ａ11が平面部３ａ1に含まれるようにＤ形に成形加工してＤ字形管３ａを形成する。この際、電縫部３ａ11は平面部３ａ1の中心から外れた位置にされ、図３のように二つの平面部３ａ1を重ねたとき、二つの電縫部３ａ11，３ａ11が中心に対して対称的になるように位置決めされる。これは、電縫部３ａ11が板面から突出していても、重ね合わせたとき安定性を生じさせるためである。
【００１５】
前記電縫管としては、例えば厚さ０．８ｍｍ、外径５０．８ｍｍのＳＵＳ管が使用され、これをＤ形に成形加工して２本重ね合わせて外径６３．２ｍｍの内管３を形成する。外管２には、例えば厚さ１．２ｍｍのＳＵＳ電縫管が使用される。
【００１６】
２本のＤ字形管３ａを溶接してなる内管３は、図４に一部仮想線で示すように外管２中に挿入され、外管２の一端部が絞り加工されて縮径部２ａとされ、該縮径部２ａによって内管３に密着し、更にスポット溶接が施されて一体化される。そして、両管２，３間に形成される断熱間隙４内に周知のように  粒状物の如き圧力伝達媒体が挿入され、この二重管を、固定ダイスと押しダイスによって曲げダイスの回りに押し付けて曲げ加工し、湾曲部６を形成する。この場合、内管３内にも圧力伝達媒体を充填すれば、曲げ加工が一層正確に行なわれる。
【００１７】
図５は、前記の圧力伝達媒体のみを用いる曲げ加工とは異なる曲げ加工方法を示すもので、断熱間隙４に圧力伝達媒体を介在させ、内管３の各Ｄ字形管３ａの内部には可撓マンドレル８が挿入されて不測の変形を防止する。
【００１８】
可撓マンドレル８は、図６（ａ）に示すように正面視略半円形の複数のボール芯金９ａ，９ｂを屈曲自在に芯金本体１０に連結したものである。図６（ｂ）に示すように、ボール芯金９ａ，９ｂには段付き孔１１ａ，１１ｂが穿設され、段付孔１１ａに一体物の球付きピン１２が挿入されている。
【００１９】
球付きピン１２は、一端にフランジ１２ａ、他端に球部１２ｂを有し、中間部にサークリップ１３用のリング溝が設けられている。球部１２ｂは、半球以上の球体部分をもつものであり、その基部の直径は、球体の直径より小さく、基部がくびれた形状である。この球付きピン１２を球部１２ｂ側から端部のボール芯金９ａの段付き孔１１ａに通してサークリップ１３を装着すれば、球付きピン１２は、ボール芯金９ａに保持される。
【００２０】
別のボール芯金９ｂには、割りピン１４Ａ，１４Ｂが挿入される。該割りピン１４Ａ，１４Ｂは、１本のピンを軸方向に２分割してなるもので、重合状態で一端に球形凹部１４ａ、他端に球部１４ｂが形成される。ボール芯金９ｂをボール芯金９ａに組付けるには、割りピン１４Ａ，１４Ｂを自由状態にして、球形凹部１４ａでピン１２の球部１２ｂを覆うように割りピン１４Ａ，１４Ｂを重ね合わせ、この重ね合わせた割りピン１４Ａ，１４Ｂを段付き孔１１ｂに通し、サークリップ１３を嵌めると割りピン１４Ａ，１４Ｂは、ボール芯金９ｂに保持されると共に球部１２ｂを挟持し、ピン１２と揺動自在に連結される。
【００２１】
次に、割りピン１４Ａ，１４Ｂを芯金本体１０に接続する手段としては、割りピンの球部１４ｂを受入れる凹部１５ａをもつ割りナット１５Ａ，１５Ｂが使用される。芯金本体１０の中間部には、貫通孔をもつフランジ部１６が設けられ、その一側にナット孔１７が穿設され、他側にはボルト座孔１８とねじ孔１９が段状に穿設されている。まず、割りナット１５Ａ，１５Ｂを重ねて凹部１５ａで割りピンの球部１４ｂを挟み、該割りナット１５Ａ，１５Ｂをナット孔１７に挿入しボルト座孔１８側からボルト２０を割りナット１５Ａ，１５Ｂのねじ部に螺入し締結することにより、割りナット１５Ａ，１５Ｂは固定され、球部１４ｂは、凹部１５ａ中に回動自在に保持される。
【００２２】
次に引きロッド２１をねじ孔１９に螺着することにより可撓マンドレル８が完成する。なお、図示の形態では、ボール芯金として９ａ，９ｂの２個が使用されているが、割りピンを用いたボール芯金９ｂと同じものを適数個増設することができる。
【００２３】
そして、図５（ａ）における二重管の湾曲部６の内側を曲げダイスに当て、外側の左端側に固定ダイスを当て、右端側に曲げダイスを当てて加圧して二重管を曲げると、二重管は平面部３ａ1を中立面として湾曲される。そして、曲がり位置の移動に従って引きロッド２１を引き、ボール芯金９ａ，９ｂを曲がり位置に移動させて異常変形を防止する。
【００２４】
曲げ加工終了後は、可撓マンドレル８と圧力伝達媒体７を排出し、図１に示すように外管２の一端部の縮径部２ａにフランジ２３が嵌合され、溶接部２４で固定される。また外管２の他端部側にはフランジ２５が嵌合され溶接部２６で固定される。該他端部側においては、内管３はフランジ２５に固着されず、内管をリング状に拡径した凸部を外管２に内接させた熱伸び吸収機構２７によって外管２に支持されている。このように支持することにより、内外管に熱伸びの差が生じても伸縮が許容され、過大な熱応力の発生が防止される。
【００２５】
また、図８に示すように外管をリング状に縮径した凹部を内管３に外接させた熱伸び収縮機構２８を設けてもよく、不図示のワイヤメッシュリングを断熱空間の端部近くに圧入してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１の手段によれば、２本のＤ字形管によって排気通路を形成するから、Ｄ字形管相互の排気の洩れが生じない利点があり、外管が１本でその両端にフランジを溶接するから、管構造及び溶接構造が簡単である利点がある。また、電縫部が曲げの中立面にあるから、曲げ加工時に過大な応力が発生せず、電縫部が露出していても、２枚の平面部を安定的に重ねることができる。
【００２７】
また、Ｄ字形管の平面部が湾曲の中立面になるから湾曲加工に対する抵抗が少なく、且つ該平面部が別体の２枚の平面部であるから、２枚分の厚さをもつ一体のものに比べて曲げ抵抗が更に少ない。
【００２８】
請求項２の手段によれば、２本のＤ字形管の管端部及び湾曲部近傍を、平面部の幅方向両側で点溶接又は線溶接するから、溶接されない自由変形できる部分を自由に設定でき、従来品より溶接量を少なくすることができる。
【００２９】
請求項３の手段によれば、溶接部が外側に面しているので溶接が容易であり、長い溶接部により内管の剛性が高まる。
【００３１】
請求項４の手段によれば、請求項１の２通路２重排気管が製造できる。
【００３２】
請求項５の手段によれば、可撓マンドレルによってＤ字形管の不測の歪みが防止され、所望の形状の製品が得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気管の実施の形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）（ｃ）は端面図
【図２】（ａ）はＤ字形管の端面図、（ｂ）は側面図
【図３】（ａ）は内管の端面図、（ｂ）は側面図
【図４】二重管の縦断面図
【図５】（ａ）は湾曲加工時の縦断面図、（ｂ）は端面図
【図６】（ａ）は可撓マンドレルの斜視図、（ｂ）は縦断面図
【図７】従来技術の説明図で（ａ）は正面図、（ｂ）は▲１▼−▲１▼線断面図
【図８】熱伸び吸収機構の他の形態の断面図
【符号の説明】
１  ２通路２重排気管                ２  外管
２ａ  縮径部                          ３  内管
４  断熱間隙                      ３ａ  Ｄ字形管
３ａ1  平面部                      ３ａ11  電縫部
５，２４，２５  溶接部                          ６  湾曲部
８  可撓マンドレル          ９ａ，９ｂ  ボール芯金
１０  芯金本体                      １２  ピン
１４Ａ，１４Ｂ  割りピン            １５Ａ，１５Ｂ  割ナット
２３，２５  フランジ                ２７，２８  熱伸び吸収機構
【図１】
0004117069.tif 000002
【図２】
0004117069.tif 000003
【図３】
0004117069.tif 000004
【図４】
0004117069.tif 000005
【図５】
0004117069.tif 000006
【図６】
0004117069.tif 000007
【図７】
0004117069.tif 000008
【図８】
0004117069.tif 000009