JP2736508B2 - エヤーギャップ付マニフオルドのポートフランジ接続 - Google Patents

エヤーギャップ付マニフオルドのポートフランジ接続

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本願発明はエンジンの排気のマニフオルド
組立体に関し、詳細に云えばマニホルドのポートフラン
ジに２重壁のエャーギャップのマニフオルドランナーの
取付に関するものである。
【０００２】排気マニフオルドは通常“ログ”（ｌｏ
ｇ）と呼ばれるものから形成され、これは共通のガスの
流れの室を形成し、エンジンのシリンダーからログへの
個々の流れの通路を形成する複数のランナーを形成す
る。近年マニフオルドは益々従来の標準構造であった重
い鋳物よりもむしろステンレス鋼のような軽量の打ち抜
かれた金属で作られるようになった。つい最近になって
下流の触媒コンバーターを急速に活性化するためにマニ
フオルドの内部の急速な温度上昇を許すようにエヤーギ
ャップのマニフオルドが考案された。エヤーギャップマ
ニフオルドは一般に互いに間隔をあけた内部のチューブ
状ライナーと外側のチューブ状ジャケットを有し、その
間にエヤーギャップを規定している。内側のライナーは
一般にジャケットの厚さよりも少ない厚さを有して、ラ
イナーのより急速な温度上昇を可能としている。
【０００３】ライナーとジャケットはしばしば夫々クラ
ムシエルタイプの配設を形成されている。即ちライナー
はその長手方向の縁に沿って、一緒に固定された２つの
の半分のシエルから形成され、より大きいジャケットも
同様にその長手方向の縁に沿って一緒に固定された２つ
の半分のシエルから形成されている。エヤーギャップマ
ニフオルドのランナーのポートフランジへの接続は目下
の処生産の問題を提供している。特にジャケットとライ
ナーの端をポートフランジにおいて互いに取付けること
並びにジャケットとライナーをマニフオルドのポートフ
ランジに取付けることに問題が生じている。少なくとも
１つのメーカーでは現在ライナーのポートフランジへの
取付を先行しランナーをフロートさせたままとしている
がこれはおすすめできるものとは考えられない。ライナ
ーの取付についての１つの問題の領域は熔接の段階の間
にライナーを通して燃焼する可能性のために起り得るも
のである。
【０００４】これらの部材の取付の公知の方法の中で、
本譲受人によって実験的なアダプタースリーブが試みら
れ、これによっては、３つの熔接シームでジャケットと
ライナーは互いに固定されることができ、ジャケットと
ライナーはアダプタースリーブの内側に固定され、且つ
アダプタースリーブは図６に示すようにポートフランジ
に固定される。
【０００５】しかし乍らこの技術は問題をもたらした。
特にライナーとジャケットを一緒にＴＩＧ熔接すると
き、これによって応力が集中し、後で構成要素の破損が
起り得るので、バーンスルー（ｂｕｒｍ ｔｈｒｏｕｇ
ｈ）は重大問題であった。ライナーとジャケットの端の
まわりにかぶってはまるアダプタースリーブにスタンプ
される接続カップが第２番目にはこれらのライナーとジ
ャケットの端に実際上はまることがしばしば困難であっ
た。第３にこれらの熔接を凡て各ユニット上で効果的に
することはコストが高く且つ時間のかかることであっ
た。第４に最も外側の熔接のシーム上の何等かの追加の
補充熔接はマニフオルドフランジの隣接するボルトソケ
ットに傷害を起す。第５に熔接に欠陥があった時に、排
気ガスははエヤーギャップに入ることができ決定的な悪
影響を及ぼした。結果としてこの先行実験は成功したと
は考えられなかった。
【０００６】本願発明はジャケットとライナーを両方と
も内側のアダプタースリーブに接続するのに唯１つの熔
接を用い、アダプタースリーブの１端をポートフランジ
の内側のポートの壁に熔接するために１つの環状の熔接
シームを用いる。これらの２つの熔接はポートフランジ
のボルトソケットを妨げないように配置されている。内
側のチューブ状ライナーの端は外側のチューブ状のジャ
ケットの端を越えて小量伸び出して、これらの両方の取
付部品がアダプタースリーブの第２の端の上にあり、且
つライナーはこれと係合している。単一の熔接はアダプ
タースリーブからライナーの突出した端を越えてジャケ
ットの端に伸びて、単一の環状の熔接のシームを形成し
ている。更にたとえ熔接が１点や２点で欠陥があっても
排気ガスはライナーとジャケットの間のエャーギャップ
に入ることはできない。
【０００７】新らしいジョイントはマニフオルドの熱の
イナーシャを最低とするためポートフランジにおいて放
射方向にオフセットした２重壁のクラムシエルを可能と
する。このジョイントは熔接シームを最低とし、実証さ
れた生産熔接法の使用を可能とする。ジョイントはボル
トソケットの間隔に侵入せず、排気ガスの流れを制限せ
ず又ポートフランジにバーンスルーの欠陥熔接があって
もエヤーギャップの領域に排気ガスを指向させない。エ
ヤーギャップ構造はクラムシエルタイプの代りに米国特
許５，１７０，５５７号におけるようにハイドロフオー
ミングによって製造されることもできる。
【０００８】図面を参照すると、ここに描かれたエヤー
ギャップマニフオルド組立体１０は、複数の、ここで４
個の排水孔オリフイス１４を有する細長い平面の排出孔
フランジ１２を含む。排出孔フランジ１２はボルト開口
部３６をその長さに沿って好ましくは夫々の排出孔オリ
フイス１４（図２）の反対の側面上に２つ、マニフオル
ドをエンジンブロック（図示されていない）に有効にし
っかりとクランプするために有している。夫々の排出孔
オリフイスは通常円筒形構造の即ち断面が円形の内側の
オリフイスの壁１６を有する。この排出孔フランジに結
合されて、通常ログ２０と云われる部分を含むマニフオ
ルド本体１８があり、このログはマニフオルドに対する
共通のガスの流れの室を規定し、且つ排出ポートフラン
ジ１２に結合される複数の、ここでは４個のランナー２
２を含み且つ排出孔フランジオリフイスを通ってエンジ
ンシリンダーからログの共通の流れの室に且つ従って排
気システムの残り部分への個々の流れの通路を規定して
いる。
【０００９】本体１８は、まわりに選ばれたタイプの曲
面の環状の回り継手要素２６のある放出口２４を含む。
この継手は一般に環状のクランプフランジ２８又は同等
品をもつ。クランプフランジ２８はジャケット３４の下
流端に外側の環状の隅肉熔接２８′によって熔接されて
いるのが示され、一方回り継手要素２６はフランジ２８
に内側の環状隅肉熔接２６′によって熔接されている。
この接手には排気ガスパイプ（図示されていない）が接
続され、通常はここから触媒のコンバーター（図示され
ない）に導かれ且つ最終的には排気システムのマフラー
と末尾のパイプ（図示されない）に導かれる。排気パイ
プ、触媒コンバータ−、マフラー及び末端パイプは普通
の構成要素であるので、これらをここに例示する必要は
ない。
【００１０】マニフオルド１８即ちログ２０とランナー
２２は、スペース又はエヤーギャップをその間に規定す
る内側のチューブ状ライナー３０と外側のチューブ状ジ
ャケット３４から成るエヤーギャップマニフオルドを構
成する。これらの構成要素は一般にステンレス鋼又は他
の耐蝕性材料で作られ、ライナー３０はその理想的な急
速な温度上昇と最低の熱イナーシャ特性のために、ジャ
ケット３４よりも相当に薄くなっている。外側のジャケ
ト３４は、クラムシエル型の構造から形成されているの
が示されている。即ちジャケットは、熔接による等して
その長手方向の縁に沿って一緒に結合された２つの細長
い半分のシエル３４ａ及び３４ｂ（図４）から形成され
ている。同様に内側のライナー３０は熔接による等して
その長手方向の縁に沿って一緒に結合された２つの細長
い半分のシエル３０ａ及び３０ｂから形成されているの
が示されている。ジャケットは排気出口の方向に向って
ライナーより長くてもよく且つこのように示されてお
り、第２の即ち出口のライナーの端はジャケットの中の
出口の手前で終っている。
【００１１】ライナー３０の下流端３０′はこの位置に
おいてジャケット３４の内側の直径と実質的に同じ拡大
された外側直径をもつのが示され（図３）、この下流端
を周辺でジャケットと当接されるが、これに接着させら
れなくしている。この当接によって相当な量のガスがエ
ヤーギャップの中に流入することは妨げるが、２つの構
成要素の長手方向の異なった熱膨張と収縮を許し、その
間の滑り可能な当接によって容易に調節される。以前に
も注目されたように、ジャケットとライナーは代案とし
てハイドロフオーミングによって形づくられ且つ間隔を
あけられる。
【００１２】夫々のランナー２２は排気ポートオリフイ
スにおいて排気ポートフランジに特に効果的であると発
見された特別にユニークな継手接続によって接続され
る。より詳細に云えば夫々のランナーのための内側のラ
イナー３０の入口端における開口部は外側のジャケット
３４（図３）の隣接端の内側の直径と実質的に同じ外径
を有して、これらの２つの要素を周辺でその位置に当接
させる。更に内側のライナー３０の直接の内側にアダプ
タースリーブ４０があって、このスリーブは接合部にお
けるライナー３０の内径と実質的に同じ寸法の外径を有
する。ライナー３０の端とジャケット３４の端は両方と
もスリーブ４０の第１の端の外側の周辺を越えて伸び、
ライナーの端はスリーブ４０と周辺において当接し、ジ
ャケットの端はライナーの端と周辺において当接してい
る。ライナーの入口端の外径は実質的にジャケット端の
内径と同じであって、ライナー３０の端は少しの距離例
えば数ミリ程度外側ジャケット３４の端を越えてスリー
ブ４０の上を軸方向に伸びている。
【００１３】スリーブ４０の外径は実質的にライナー３
０の入口端内径と同一である。隅肉熔接の環状のシーム
４２はこれらの構成要素のまわりに伸び、且つ外側のジ
ャケット３４の端から軸方向に内側ライナー３０の表面
の上をスリーブ４０の外側表面に伸びるのでこの１つの
熔接シームはこれら３つの構成要素を凡て一緒に接着す
る。実際上ライナ−３０の曝された端は一般に熔接の中
に融合する。第２の環状熔接シーム４４はスリーブ４０
の内側の第２端を排気ポートフランジ１２の内側のオリ
フイス壁１６に接着する。新しい継手は斯くして２重壁
のクラムシエルをポートフランジにおいて放射方向にオ
フセットさせてマニフオルドの熱のイナーシャを最小と
することができる。この継手は熔接シームを最小とし、
実証された標準の生産熔接法の使用を可能とする。継手
はボルトソケットの間隔３６に侵入しない。これは更に
排出ガスの流れを制限しない。又万一４２において熔接
に欠陥があったとしても、排出ガスはライナー３０とジ
ャケット３４の間のエャーギャップ領域の中に向けられ
ない。
【００１４】一般に公知のエレクトロニックのガスセン
サー（図示されない）であるガスセンサーを、燃焼効率
決定用に排気ガスを分析するために設置することが希望
されるならば、環状のドリルされねじを切られたボス５
０がジャケット３４の内側の壁に熔接されることができ
る。ボス５０はねじを切られた開口部５２を有し、セン
サー（図示されていない）を受け入れる。ライナー３０
はボスのまわりに、ここから少しばかり、たとえば約８
ｍｍ間隔をあけて開口部３０′を設けられている。結果
主ずる小さいギャップはマニフオルドの運転に左程有害
ではない。何故ならばこの領域でエヤーギャップ３２に
入る小量の排出ガスは比較的不活溌であるからである。
【００１５】本発明の上記の利点及び特徴は本開示を研
究することによって当業者には明らかとなろう。この構
造の若干の詳細はここに提示された概念の中で特定のエ
ンジンのタイプ、寸法又は配設に適応させるよう補正さ
れることができる。従って本願発明は例示的に描かれた
好ましい実施例に特に制限されるように意図されるもの
ではなく、請求項とこの中に規定されたものと正当に同
等な構造の範囲によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】エヤーギャップマニフオルド組立体の平面図で
ある。
【図２】図１における組立体の立面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ平面上にとられた断面図
である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ平面上にとられた断面図であ
る。
【図５】図１のＶ−Ｖ平面上にとられた断面図である。
【図６】従来の不成功のジョイントの断面図である。
【符号の説明】
１０ エヤーギャップマニフオルド組立体 １２ 排気ポートフランジ １４ 排気ポートオリフイス １６ 内側オリフイス壁 １８ マニフオルド本体 ２０ ログ ２２ ランナー ２４ 放出出口 ２６ 回り継手 ２６′ 隅肉熔接 ２８ 環状クランプフランジ ２８′ 隅肉熔接 ３０ 内側チューブ状ライナー ３０′ ライナー下流端 ３０ａ 半分のシエル ３０ｂ 半分のシエル ３２ エヤーギャップ ３４ 外側チューブ状ジャケット ３４ａ 半分のシエル ３４ｂ 半分のシエル ３６ ボルト開口部／ソケット間隔 ４０ アダプタースリーブ ４２ 隅肉熔接環状シーム ４４ 第２の環状熔接シーム ５０ ボス ５２ ねじを切られた開口部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エヤーギャップ付マニフオルドの接続構
    造において、 夫々が内側のオリフイスの壁を有する複数の排気ポート
    オリフイスをもつエンジンの排気ポートフランジと、 複数のランナーをもち、夫々が内側のチューブ状ライナ
    ーと外側のチューブ状ジャケットを含む２重壁のマニフ
    オルドであって、 当該内側のチューブ状ライナーは一般に当該外側のチュ
    ーブ状ジャケットから実質的に当該内側チューブ状ライ
    ナーの上に間隔をあけてエャーギャップを形成し、 当該内側のチューブ状ライナーは入口端を有し、当該外
    側のチューブ状ジャケットは当該内側のチューブ状ライ
    ナーの入口端に隣接して端を有し、 当該内側のチューブ状ライナーの入口端は当該外側のチ
    ューブ状ジャケット端の内径と実質的に同じ寸法の外径
    を有し且つこれと周辺で当接する、二重壁マニフオルド
    と、 第１と第２の端を有するアダプタースリーブであって、 当該アダプタースリーブの第１の端は当該排気ポートオ
    リフイスの当該内側オリフイス壁の直径と実質的に同じ
    寸法の外径を有し、 当該アダプタースリーブの第２の端は当該内側のチュー
    ブ状ライナーの入口端の内径と実質的に同じ寸法の外径
    をもち且つこれと周辺において当接するアダプタースリ
    ーブと、 当該アダプタースリーブの第１の端を当該内側のオリフ
    イス壁に接続する内側の熔接シームと、及び当該内側の
    チューブ状ライナー入口端と当該外側のチューブ状ジャ
    ケット端とを当該アダプタースリーブの第２の壁に接続
    する外側の熔接シームとを含むことを特徴とするエヤー
    ギャップ付マニフオルドの接続構造。
  2. 【請求項２】 請求項１のエヤーギャップ付マニフオル
    ドの接続構造において、当該内側のチューブ状ライナー
    の入口端と当該外側のチューブ状ジャケット端は共に当
    該アダプタースリーブの第２の端の上を伸びることを特
    徴とするエャーギャップ付マニマニフオルドの接続構
    造。
  3. 【請求項３】 請求項２のエヤーギャップ付マニフオル
    ドの接続構造において、当該内側のチューブ状ライナー
    の入口端は当該アダプタースリーブの第２の端の上を少
    しの量だけ当該外側のチューブ状ジャケット端を越えて
    突出し、当該外側の熔接シームは当該外側のチューブ状
    ジャケット端から当該アダプタースリーブへ当該少しの
    量の上を伸びることを特徴とするエヤーギャップ付マニ
    フオルド接続構造。
  4. 【請求項４】 請求項３のエヤーギャップ付マニフオル
    ドの接続構造において、当該外側の熔接シームは１つの
    ソリッドな環状のシームとして当該アダプタースリーブ
    の第２の端から、当該内側のチューブ状ライナーの端の
    上を、当該外側のチューブ状のジャケットの端に伸びる
    ことを特徴とするエヤーギャップ付マニフオルドの接続
    構造。
  5. 【請求項５】 請求項１のエヤーギャップ付マニフオル
    ドの接続構造において、当該内側のチューブ状ライナー
    は第２の端を有し、当該外側のチューブ状ジャケットは
    出口端を有し、且つ当該内側のチューブ状ライナーの第
    ２の端は当該ジャケットの出口端の手前で終ることを特
    徴とするエヤーギャップ付マニフオルドの接続構造。
  6. 【請求項６】 請求項５のエヤーギャップ付マニフオル
    ドの接続構造において、当該内側のチューブ状ライナー
    の第２の端は当該外側のチューブ状ジャケットと滑るこ
    とができるよう当接していることを特徴とするエヤーギ
    ャップ付マニフオルドの接続構造。
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