JP2001193453A - エンジン用二重排気管 - Google Patents

エンジン用二重排気管

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン用二重排気管において，内側管の熱
伸びの際，自由端部側に傾きが生ずることがあっても，
その自由端部の膨大部が外側管の内周面に対して常にス
ムーズに滑ることを可能にする。 【解決手段】 内側管１０と，この内側管１０を収容す
る外側管１１とからなり，内側管１０の一端部を外側管
１１に固着する一方，その他端部を外側管１１の内周面
に摺動可能に嵌合し，内側及び外側管１０，１１の間に
前記一端部から他端部にわたり断熱空間１２を設けたも
のにおいて，内側管１０の前記他端部に，外側管１１の
内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する球状の外面２０
を有する膨大部１４を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，エンジン用二重排
気管，特に，内側管と，この内側管を収容する外側管と
からなり，内側管の一端部を外側管に固着する一方，そ
の他端部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し，内側及
び外側管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間
を設けたものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】かゝるエンジン用二重排気管として，例
えば実公平２−４０２４９号公報に開示されているよう
に，内側管の前記他端部に，外側管の内周面に摺動可能
に嵌合する円筒面を有する膨大部を形成したものが知ら
れている。こうしたものでは，内側及び外側管の間の断
熱空間の存在により，内側管内を通過する排気の温度低
下を防ぎ，該二重排気管の下流側に接続される排気浄化
装置の浄化機能を高めることができ，その際，内側管の
熱伸びを，内側管の他端部，即ち自由端部の膨大部を外
側管の内周面に滑らせことにより吸収しようとしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，エンジ
ン用二重排気管は，一般に曲がり部を有するため，内側
管が熱伸びしたときは，内側管の熱伸び方向が一端側と
他端側とで異なることにより曲がり部が更に曲がり，内
側管の自由端側に傾きが生ずるものであり，その自由端
側が傾くと，その自由端部の膨大部の端縁が外側管の内
周面に食い込んで外側管に対する摺動抵抗を増大させ，
過大な熱歪みが内側及び外側管に発生したり，或いは膨
大部の一部が外側管の内周面に対して圧接不良を起こし
てびゝり音（振動音）が発生したりすることが本発明者
等によって究明された。
【０００４】本発明は，かゝる究明に基づいてなされた
もので，内側管の熱伸びの際，自由端部側に傾きが生ず
ることがあっても，その自由端部の膨大部が外側管の内
周面に対して圧接不良を起こさず，常にスムーズに滑る
ことを可能にした，前記エンジン用二重排気管を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【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，内側管と，この内側管を収容する外側管
とからなり，内側管の一端部を外側管に固着する一方，
その他端部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し，内側
及び外側管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空
間を設けた，エンジン用二重排気管において，内側管の
前記他端部に，外側管の内周面に摺動及び首振り可能に
嵌合する球状の外面を有する膨大部を形成したことを第
１の特徴とする。
【０００６】この第１の特徴によれば，内側管の熱伸び
時，内側管の他端部側（自由端部側）が傾くと，該他端
部の膨大部がその傾きに応じて殆ど抵抗なく首振りし，
外側管との嵌合状態を一定に維持する。したがって，膨
大部の外側管の内周面に対する滑りが阻害されず，内側
及び外側管での熱歪みの発生を効果的に抑えることがで
き，また膨大部の外側管内周面に対する圧接不良を来す
ことがないから，びゝり音（振動音）の発生をも未然に
防ぐことができる。
【０００７】また本発明は，第１の特徴に加えて，前記
膨大部を，外側管の内周面から離間した谷部を間に挟ん
で内側管の周方向に並ぶ３個以上の山部で構成したこと
を第２の特徴とする。
【０００８】この第２の特徴によれば，内側管の膨大部
と外側管との同心性を確保しつゝ，該膨大部と外側管と
の全周接触を回避して，内側管から外側管への熱伝導を
極力抑えることができる。
【０００９】さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加
えて，前記各山部の外面の，内側管の周方向に沿う曲率
半径を外側管の内径より小さくしたことを第３の特徴と
する。
【００１０】この第３の特徴によれば，内側管の膨大部
と外側管との接触状態を概ね点接触とすることができ
て，内側管から外側管への熱伝導を効果的に抑えること
ができる。
【００１１】さらにまた本発明は，エンジン用排気マニ
ホールドの複数本の排気枝管を第１〜第３の何れかの特
徴を持つ二重排気管により構成したことを第４の特徴と
する。
【００１２】この第４の特徴によれば，保温性が高く，
しかも熱歪みの少ない排気マニホールドを提供すること
ができる。
【００１３】
【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。
【００１４】図１は本発明の第１実施例に係る排気マニ
ホールドの斜視図，図２は上記排気マニホールドを自動
車用エンジンへの取付け状態で示す側面図，図３は図２
の要部拡大縦断側面図，図４は図３の４−４線断面図，
図５は本発明の第２実施例を示す，図４に対応した断面
図である。
【００１５】先ず，図１〜図４に基づき本発明の第１実
施例について説明する。
【００１６】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２ａ〜２ｄが開口しており，これら排気ポ
ート２ａ〜２ｄから排出される排ガスを誘導する排気マ
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。
【００１７】上記排気マニホールドＭは，前記４本の排
気ポート２ａ〜２ｄに個別に連通する４本の排気枝管５
ａ〜５ｄを備えており，これらを図１で左側から第１〜
第４排気枝管と呼ぶことにする。
【００１８】第１〜第４排気枝管５ａ〜５ｄの上流側端
部に上部フランジ７が接続され，第２及び第３排気枝管
５ｂ，５ｃの下流側端部に第１排気集合管６ａが接続さ
れ，第１及び第４排気枝管５ａ５ｄの下流側端部に第２
排気集合管６ｂが接続される。そして第１及び第２排気
集合管６ａ，６ｂの下流側端部に下部フランジ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，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２
１が接続される。第１〜第４排気枝管５ａ〜５ｄは，上
部及び下部フランジ７，８が互いに向きを略９０度異に
して配置されること等により，各中間部９が適当に曲げ
られている。
【００１９】各排気枝管５ａ〜５ｄは，内外２重に配置
した内側管１０及び外側管１１からなる本発明の二重排
気管で構成される。内側及び外側管１０，１１間には筒
状の断熱空間１２が形成される。内側管１０は薄肉のス
テンレス鋼管製であり，外側管１１もステンレス鋼管製
であるが，内側管１０よりは厚肉である。
【００２０】外側管１１の上流側端部は，内側管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２
ａ〜２ｄに連なる通孔１３ａ〜１３ｄに嵌合されると共
に，その通孔１３ａ〜１３ｄの内周面に溶接により固着
される（図２参照）。
【００２１】図３及び図４に示すように， 内側管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
に隆起する膨大部１４が形成され，この膨大部１４が外
側管１１の内周面に所定の圧接力をもって摺動自在に嵌
合される。こうして内側管１０の下流側端部は，外側管
１１の内周面に摺動自在に支承される。
【００２２】上記膨大部１４は，内側管１０の軸線上に
中心１９を持つ球状の外面２０を有する。またこの膨大
部１４は，外側管１１の内周面から離間した谷部１４ｂ
を間に挟んで内側管１０の周方向に並ぶ３個以上（図示
例では６個）の山部１４ａで構成される。
【００２３】各排気集合管６ａ，６ｂ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間にも断熱空間１７
が設けられる。
【００２４】次に，この第１実施例の作用について説明
する。
【００２５】エンジンＥの作動中，排ガスが４本の排気
ポート２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｃから第１排気枝管５ａ，
第２排気枝管５ｂ，第４排気枝管５ｄ，第３排気枝管５
ｃに順次排出される。そして第１及び第４排気枝管５
ａ，５ｄを通過した排ガスは第２排気集合管６ｂで合流
し，第２及び第３排気枝管５ｂ，５ｃを通過した排ガス
は第１排気合流管６ａ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，各排気枝管５ａ〜５ｄは内外二
重配置の内側管１０及び外側管１１から構成され，その
内側管１０は薄肉に形成されると共に，内側及び外側管
１０，１１の間には断熱空間１２が形成されるので，ヒ
ートマスの小なる内側管１０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，各排気枝管５ａ〜５ｄにおいて
は，内側管１０に外側管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管１０の下流側端
部外周の膨大部１４が，それを支承する外側管１１の内
周面に対して滑り，内側及び外側管１０，１１の軸方向
の熱伸びの差が吸収される。
【００２８】また，排気枝管５ａ〜５ｄは，それぞれ中
間部を種々の方向に曲げているため，各内側管１０が対
応する外側管１１より大きく熱伸びすると，図３に鎖線
で示すように，曲がり部９を境にして内側管１０の上流
側と下流側とで熱伸びの方向が異なることに起因して曲
がり部９が更に曲がり，内側管１０の下流側が外側管１
１に対して傾くことになる。しかしながら，内側管１０
の下流側端部外周の膨大部１４は，球状の外面２０を外
側管１１の内周面に嵌合させているので，内側管１０の
下流側の傾きに応じて膨大部１４が殆ど抵抗なく首振り
し，しかも外側管１１との嵌合圧接状態を一定に維持す
る。したがって，膨大部１４の外側管１１の内周面に対
する滑りも阻害されず，内側及び外側管１０，１１での
熱歪みの発生を効果的に抑えることができる。また膨大
部１４の外側管１１内周面に対する圧接不良を来すこと
がないから，びゝり音（振動音）の発生をも未然に防ぐ
ことができる。
【００２９】さらに，前記膨大部１４は，内側管１０の
周方向に並ぶ３個以上（図示例では６個）の山部１４ａ
で構成され，各山部１４ａの間には，外側管１１の内周
面から離間した谷部１４ｂが存在するので，膨大部１４
の外側管１１との接触部は，３個以上の山部１４ａの頂
部に限定される。したがって，膨大部１４の外側管１１
内周面との全周接触を回避して膨大部１４から外側管１
１への熱伝導を極力抑えながら，膨大部１４と外側管１
１との同心性を安定させることができる。
【００３０】図５に示す本発明の第２実施例は，内側管
１０の下流側端部の膨大部１４を，その周方向に並ぶ３
個の山部１４ａで構成すると共に，各山部１４ａの外面
の，内側管１０の周方向に沿う曲率半径ｒを外側管１１
の内径Ｒより小さくした点を除けば，前実施例と同様の
構成であり，図５中，前実施例と対応する部分には同一
の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００３１】この第２実施例によれば，膨大部１４の如
何なる首振り位置においても，膨大部の外周面と外側管
１１の内周面とは概ね点接触状態を保ち，膨大部１４と
外側管１１との同心性を維持しながら，膨大部１４から
外側管１１への熱伝導を効果的に抑えることができる。
【００３２】尚，本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々の設計変更を行うことができる。例えば，膨大部１
４を構成する山部の個数は，膨大部１４と外側管１１と
の同心性を得るため少なくとも３個必要であるので，３
個以上であればよい。また本発明の二重排気管を自動二
輪車のエンジンの排気管に適用することもできる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば，内側管と，この内側管を収容する外側管とからな
り，内側管の一端部を外側管に固着する一方，その他端
部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し，内側及び外側
管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間を設け
た，エンジン用二重排気管において，内側管の前記他端
部に，外側管の内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する
球状の外面を有する膨大部を形成したので，内側管の熱
伸び時，内側管の他端部側（自由端部側）が傾くと，該
他端部の膨大部がその傾きに応じ殆ど抵抗なく首振りし
て，外側管との嵌合状態を一定に維持し，膨大部の外側
管の内周面に対する滑りが常にスムーズに行われ，内側
及び外側管での熱歪みの発生を効果的に抑えることがで
き，また膨大部の外側管内周面に対する圧接不良による
びゝり音（振動音）の発生をも未然に防ぐことができ
る。
【００３４】また本発明の第２の特徴によれば，前記膨
大部を，外側管の内周面から離間した谷部を間に挟んで
内側管の周方向に並ぶ３個以上の山部で構成したので，
内側管の膨大部と外側管との同心性を確保しつゝ，該膨
大部と外側管との全周接触を回避して，内側管から外側
管への熱伝導を極力抑えることができる。
【００３５】さらに本発明の第３の特徴によれば，前記
各山部の外面の，内側管の周方向に沿う曲率半径を外側
管の内径より小さくしたので，内側管の膨大部と外側管
との接触状態を概ね点接触とすることができて，内側管
から外側管への熱伝導を効果的に抑えることができる。
【００３６】さらにまた本発明の第４の特徴によれば，
エンジン用排気マニホールドの複数本の排気枝管を第１
〜第３の何れかの特徴を持つ二重排気管により構成した
ので，保温性が高く，しかも熱歪みの少ない排気マニホ
ールドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る排気マニホールドの
斜視図。
【図２】上記排気マニホールドを自動車用エンジンへの
取付け状態で示す側面図。
【図３】図２の要部拡大縦断側面図。
【図４】図３の４−４線断面図。
【図５】本発明の第２実施例を示す，図４に対応した断
面図。
【符号の説明】
Ｅ・・・・・エンジン Ｍ・・・・・排気マニホールド ｒ・・・・・山部外面の，内側管の周方向に沿う曲率半
径 Ｒ・・・・・外側管の内径 ５ａ〜５ｄ・・・二重排気管（排気枝管） １０・・・・内側管 １１・・・・外側管 １２・・・・断熱空間 １４・・・・膨大部 １４ａ・・・山部 １４ｂ・・・谷部 ２０・・・・球状の外面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古橋 一弘 静岡県浜松市豊町508番地の１ 株式会社 ユタカ技研内 (72)発明者 桜井 康行 静岡県浜松市豊町508番地の１ 株式会社 ユタカ技研内 Ｆターム(参考） 3G004 BA05 DA02 DA12 DA14 EA01 EA05 GA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内側管（１０）と，この内側管（１０）
    を収容する外側管（１１）とからなり，内側管（１０）
    の一端部を外側管（１１）に固着する一方，その他端部
    を外側管（１１）の内周面に摺動可能に嵌合し，内側及
    び外側管（１１０，１１）の間に前記一端部から他端部
    にわたり断熱空間（１２）を設けた，エンジン用二重排
    気管において，内側管（１０）の前記他端部に，外側管
    （１１）の内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する球状
    の外面（２０）を有する膨大部（１４）を形成したこと
    を特徴とする，エンジン用二重排気管。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジン用二重排気管に
    おいて，前記膨大部（１４）を，外側管（１１）の内周
    面から離間した谷部（１４ｂ）を間に挟んで内側管（１
    ０）の周方向に並ぶ３個以上の山部（１４ａ）で構成し
    たことを特徴とする，エンジン用二重排気管。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のエンジン用二重排
    気管において，前記各山部（１４ａ）の外面の，内側管
    （１０）の周方向に沿う曲率半径（ｒ）を外側管（１
    １）の内径（Ｒ）より小さくしたことを特徴とする，エ
    ンジン用二重排気管。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載のエンジン
    用二重排気管により複数本の排気枝管（５ａ〜５ｄ）を
    構成したことを特徴とする，エンジン用排気マニホール
    ド。
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