JP3318817B2 - 二重管型排気マニホールド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダヘ
ッドに取り付けられる二重管型排気マニホールドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、排ガスの温度の低下を防止して
エンジン始動時の金属触媒コンバータの触媒活性を高く
することが要求されている。かかる要求に沿って、内管
の熱容量を少なくして排ガスから奪う熱量を少なくする
二重管型排気マニホールドが例えば実開平２−１１２９
２６号公報に示すように開示されている。

【０００３】この種の二重管型排気マニホールドとして
例えば図８に示すものが知られている。図において、符
号１０１は二重管型排気マニホールドで、この二重管型
排気マニホールド１０１はメイン二重管１０２と、ブラ
ンチ二重管１０３，１０３，１０３とを備えている。

【０００４】メイン二重管１０２はメイン内管１０４と
メイン外管１０５とからなり、メイン内管１０４とメイ
ン外管１０５の間に隙間１０６が形成されている。メイ
ン二重管１０２はメイン内管１０４，メイン外管１０５
の基端に固着されたガス排出用フランジ１０７を有して
いる。ブランチ二重管１０３は、ブランチ内管１０８と
ブランチ外管１０９から構成されている。ブランチ外管
１０９の先端にブランチ内管１０８の先端が固着されて
いる。ブランチ内管１０８はメイン内管１０４に接続さ
れ、ブランチ外管１０９はメイン外管１０５に接続され
ている。

【０００５】ブランチ内管１０８とブランチ外管１０９
の間に隙間１１０が形成されている。ブランチ二重管１
０３はガス取込用のフランジ１１１を有し、フランジ１
１１には、シリンダヘッド１１２の排気ポート１１２Ａ
に連通するガス取入口１１３が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の二重
管型排気マニホールドにあっては、ブランチ二重管１０
３のブランチ外管１０９とブランチ内管１０８の熱膨張
差でブランチ内管１０８が熱応力を受けるが、ブランチ
外管１０９の先端にブランチ内管１０８の先端が固着さ
れているので、ブランチ内管１０８の先端はブランチ外
管１０９の先端により拘束され、ブランチ内管１０８が
自由に伸縮することが防止され、ブランチ内管１０８に
亀裂が生じる虞がある。

【０００７】特に、ブランチ外管１０９の先端のフラン
ジ１１１の近傍は、ウォータジャケット（図示せず）に
より冷却されたシリンダヘッド１１２により冷却される
ため、ブランチ外管１０９とブランチ内管１０８との温
度差が大きく、ブランチ内管１０８のフランジ１１１の
近傍での亀裂の発生の虞が大きくなっている。そこで、
例えば、図９に示すように、二重管型排気マニホールド
２００において、フランジ２０１の開口孔２０２にブラ
ンチ外管２０３の一端２０３Ａを嵌挿してアーク溶接で
固着し、ブランチ外管２０３の先端２０３Ａとブランチ
内管２０４の先端２０４Ａとの間にＳＵＳメッシュ材２
０５を装着してブランチ内管２０４の先端２０４Ａの摺
動を許容することが考えられる。この場合、ブランチ内
管２０４を流れる排ガスがＳＵＳメッシュ材２０５を介
して隙間２０６に入り込み、排ガスの熱量がブランチ外
管２０３に奪われ、ブランチ内管２０４内の排ガスの温
度を維持するという二重管型排気マニホールド２００の
本来の機能が損なわれることになる。

【０００８】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、ブランチ内管が排ガスに
よる熱応力を受けても、ブランチ内管に亀裂が生じるこ
とを防止できる二重管型排気マニホールドを提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シリンダヘッドの排気ポートに連通する開口孔を有する
フランジと、フランジの開口孔に縮径された一端が嵌挿
して固着されたブランチ外管と、ブランチ外管の縮径さ
れた一端内に一端が嵌挿して固着され、他端がフランジ
の近傍に位置している直管からなるカラーと、このカラ
ーの他端に嵌挿されブランチ外管との間に隙間を形成し
てなるブランチ内管とから構成されていることを特徴と
する。

【００１０】請求項２記載の発明は、シリンダヘッドの
排気ポートに連通する開口孔を有するフランジと、一端
に内側に折り曲げて形成されたカール部を有し、カール
部がフランジの開口孔に嵌挿して固着されたブランチ外
管と、カール部の溝隙に一端が挿入され、ブランチ外管
との間に隙間が形成されているブランチ内管とを備えて
いることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の二重管型排気マニホールドにおいて、ブランチ外
管に接続されたメイン外管とブランチ内管に接続された
メイン内管の間に隙間を介してメイン二重管が形成さ
れ、メイン二重管に、フランジに平行にメイン二重管の
軸線を通るように切った面のフランジに近い側と遠い側
にメイン内管用の複数の位置決め部が設けられ、複数の
位置決め部はメイン二重管の長手方向で所定の距離を隔
てていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明においては、ブランチ外管
のフランジの近傍は、ウォータジャケットにより冷却さ
れたシリンダヘッドにより冷却されるため、ブランチ外
管とブランチ内管との温度差が大きく、ブランチ内管に
作用する熱応力が大きくなっているが、カラーの他端は
フランジの近傍に位置しているので、フランジの近傍で
ブランチ内管はカラーの他端と伸縮自在に接続され、ブ
ランチ内管に作用する熱応力はその伸縮により吸収され
る。

【００１３】また、ブランチ内管の内部の排ガスは、ブ
ランチ内管とブランチ外管の間の隙間に逃げることな
く、ブランチ内管の内部は高温に保持され、二重管型排
気マニホールドの本来の機能が発揮される。

【００１４】請求項２記載の発明においては、排ガスの
温度変化によりブランチ内管は、熱応力を受けるが、ブ
ランチ外管に固着されたカラーのカール部の溝隙に挿入
されているので、カラーに対して自由に伸縮する。ま
た、請求項１記載の発明と同様の作用が生じる。請求項
３記載の発明においては、当該二重管型排気マニホール
ドの排ガスによる脈動及び車両の走行による振動があっ
ても、メイン二重管の複数の位置決め部によりメイン内
管が拘束されているので、メイン外管内でメイン内管が
振動することが防止されている。

【００１５】さらに、複数の位置決め部は長手方向で所
定の距離を隔てているので、メイン内管は径方向での拘
束力を受けることがない。加えて、当該二重管型排気マ
ニホールドの組立製造時、複数の位置決め部により、メ
イン外管に対してメイン内管が径方向で位置決めされ
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。

【００１７】図１ないし図４により請求項１，３記載の
発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドを説明
する。図１において、符号１は二重管型排気マニホール
ドで、この二重管型排気マニホールド１はメイン二重管
２と、ブランチ二重管３，３，３とを備えている。メイ
ン二重管２はメイン内管４（板厚：０．５〜０．８ｍ
ｍ）とメイン外管５（板厚：１．５〜２．０ｍｍ）とか
らなり、メイン内管４とメイン外管５の間に隙間６が形
成されている。メイン内管４の材料には１８％クロム含
有のステンレス鋼が用いられ、メイン外管５の材料には
１３％クロム含有のステンレス鋼が用いられている。

【００１８】メイン二重管２はガス排出用フランジ７を
有し、このガス排出用フランジ７に、メイン内管４，メ
イン外管５の各基端４Ａ，５Ａが固着され、メイン内管
４，メイン外管５の基端４Ａ，５Ａは長手方向で結合さ
れている。ブランチ二重管３は、ブランチ内管８（板
厚：０．５〜０．８ｍｍ）とブランチ外管９（板厚：
１．５〜２．０ｍｍ）と、カラー１０とを有し、ブラン
チ内管８はメイン内管４に接続され、ブランチ外管９は
メイン外管５に接続されている。カラー１０は直管から
なる。ブランチ内管８，カラー１０の材料には１８％ク
ロム含有のステンレス鋼が用いられ、ブランチ外管９の
材料には１３％クロム含有のステンレス鋼が用いられて
いる。

【００１９】ブランチ二重管３はガス取込用のフランジ
１１を有し、フランジ１１には、シリンダヘッド１２の
排気ポート１２Ａに連通する開口孔１３が形成されてい
る。そして、図２に示すように、ブランチ外管９の縮径
された一端９Ａが、フランジ１１の開口孔１３に嵌挿さ
れている。カラー１０の一端１０Ａがブランチ外管９の
縮径された一端９Ａの内周面９Ｂに嵌挿されている。ブ
ランチ外管９の縮径された一端９Ａ及びカラー１０の一
端１０Ａは、アーク溶接によりフランジ１１の開口孔１
３に固着され、ビード１４が形成されている。

【００２０】カラー１０の他端１０Ｂにブランチ内管８
が外側に嵌挿され、ブランチ外管９とブランチ内管８と
の間に隙間１５が形成されている。そして、図３，図４
に示すように、メイン二重管２に、フランジ１１に平行
にメイン二重管２の軸線Ａを通るように切った図面上の
水平な面Ｌのフランジ１１に近い側Ｌ１と遠い側Ｌ２に
メイン内管４用の位置決め部１６，１７が一対となって
それぞれ設けられている。

【００２１】第１位置決め部１６はブランチ外管９に形
成されて径方向に沿った弧状のビードで形成された凹部
からなり、図面上の垂直な面Ｈに対して右側に略４５度
傾いて位置し、メイン内管４に当接している。第２位置
決め部１７はブランチ外管９に形成されて径方向に沿っ
た弧状のビードで形成された凹部からなり、図面上の水
平な面Ｌに対して下側に略４５度傾いて位置し、軸線Ａ
に対して第１位置決め部１６と点対称の位置し、メイン
内管４に当接している。

【００２２】そして、第１位置決め部１６と第２位置決
め部１７は長手方向で所定の距離を隔てている。次に、
本実施例の作用，効果を説明する。ブランチ二重管３に
おいては、ブランチ外管９とブランチ内管８との熱膨張
差及び排ガスの温度変化により、ブランチ内管８は熱応
力を受けるが、ブランチ外管９に固着されたカラー１０
の他端１０Ｂに嵌挿されているので、ブランチ内管８は
カラー１０に対して自由に伸縮し、亀裂が生じることを
防止できる。ここで、メイン二重管２における第１位置
決め部１６，第２位置決め部１７により、メイン外管５
に対してメイン内管４が径方向で位置決めされているの
で、ブランチ内管８はメイン内管４をベースにして該ブ
ランチ内管８の長手方向に伸縮する。

【００２３】そして、特に、ブランチ外管９のフランジ
１１の近傍は、ウォータジャケット（図示せず）により
冷却されたシリンダヘッド１２により冷却されるため、
ブランチ外管９とブランチ内管８との温度差が大きく、
ブランチ内管８に作用する熱応力が大きくなっている
が、カラー１０の他端１０Ｂはフランジ１１の近傍に位
置しているので、フランジ１１の近傍でブランチ内管８
はカラー１０の他端１０Ｂと伸縮自在に接続され、ブラ
ンチ内管８に作用する熱応力はその伸縮により吸収され
る。従って、ブランチ内管８のフランジ１１の近傍での
亀裂の発生の虞を防止できる。

【００２４】また、ブランチ内管８の内部の排ガスは、
ブランチ内管８とブランチ外管９の間の隙間１５に逃げ
ることなく、ブランチ内管８の内部は高温に保持され、
当該二重管型排気マニホールド１の本来の機能を発揮で
きる。一方、メイン二重管２においては、当該二重管型
排気マニホールド１の排ガスによる脈動及び車両の走行
による振動があっても、第１位置決め部１６，第２位置
決め部１７によりメイン内管４が拘束されているので、
メイン外管５内でメイン内管４が径方向で振動すること
を防止できる。

【００２５】即ち、メイン内管４は、長手方向に変位が
許容されるブランチ内管８とともに該ブランチ内管８の
長手方向（図２，図３の図面上の上下方向）に振動しよ
うとするが、メイン内管４の図面上の上方への変位は第
１位置決め部１６で規制され、メイン内管４の図面上の
下方への変位は第２位置決め部１７で規制される。ま
た、第１位置決め部１６と第２位置決め部１７は長手方
向で所定の距離を隔てているので、メイン内管４は径方
向での拘束力を受けることなく、メイン内管４の径方向
の伸縮を容易にできる。

【００２６】加えて、当該二重管型排気マニホールド１
の組立製造時、第１位置決め部１６，第２位置決め部１
７により、メイン外管５に対してメイン内管４が径方向
で位置決めされる。従って、メイン内管４をメイン外管
５に容易に且つ図面上の正規の位置に組み付けることが
できる。なお、本実施例においては、第１位置決め部１
６，第２位置決め部１７の例として弧状のビードからな
る凹部を挙げているが、エンボスからなる凹部にするこ
ともできる。また、第１位置決め部１６は図面上の垂直
な面Ｈに対して右側に略４５度傾いて位置し、第２位置
決め部１７は図面上の水平な面Ｌに対して下側に略４５
度傾いて位置しているが、かかる角度に限定されること
はない。第１位置決め部１６はメイン二重管２における
水平な面Ｌに対してフランジ１１に近い側Ｌ１にあれば
良く、第２位置決め部１７はメイン二重管２における水
平な面Ｌに対してフランジ１１に遠い側Ｌ２にあれば良
い。

【００２７】また、本実施例においては、メイン二重管
２に、メイン内管４に当接する凹部からなる第１位置決
め部１６が形成されているが、図５に示すように、凹部
からなる第１位置決め部１６に代えて、メイン外管５に
当接する凸部からなる第１位置決め部１８をメイン内管
４に当形成することもできる。第１位置決め部１８は図
面上の垂直な面Ｈに対して右側に略４５度傾いて位置し
ている。

【００２８】さらに、本実施例においては、メイン二重
管２に、メイン内管４に当接する凹部からなる第２位置
決め部１７が形成されているが、図６に示すように、凹
部からなる第２位置決め部１７に代えて、メイン外管５
に当接する凸部からなる第２位置決め部１９を形成する
こともできる。第２位置決め部１９は図面上の水平な面
Ｌに対して下側に略４５度傾いて位置し、軸線Ａに対し
て第１位置決め部１８と点対称の位置にある。

【００２９】そして、本実施例においては、カラー１０
の他端１０Ｂにブランチ内管８が外側に位置して嵌挿さ
れているが、カラー１０の他端１０Ｂにブランチ内管８
を内側に位置して嵌挿することもできる。加えて、本実
施例においては、ガス排出用フランジ７に、メイン内管
４，メイン外管５の基端４Ａ，５Ａは固着され、メイン
内管４，メイン外管５の基端４Ａ，５Ａは一体となって
いるが、メイン内管４，メイン外管５の基端４Ａ，５Ａ
を、メイン内管４の基端４Ａが長手方向に沿ってメイン
外管５の基端５Ａに対して摺動するように接続すること
もできる。

【００３０】そして、また、本実施例においては、位置
決め部の数は２個となっているが、３個以上にすること
もできる。そして、さらに、本実施例においては、メイ
ン内管４の材料には１８％クロム含有のステンレス鋼が
用いられ、メイン外管５の材料には１３％クロム含有の
ステンレス鋼が用いられ、ブランチ内管８，カラー１０
の材料には１８％クロム含有のステンレス鋼が用いら
れ、ブランチ外管９の材料には１３％クロム含有のステ
ンレス鋼が用いられているが、メイン内管４，メイン外
管５，ブランチ内管８，ブランチ外管９，カラー１０に
は、クロムの含有量が１３％〜２０％の範囲でステンレ
ス鋼を用いることもできる。

【００３１】次に、請求項２，３記載の発明の実施例に
係わる二重管型排気マニホールドを説明する。本実施例
に係わる二重管型排気マニホールドは、請求項１，３記
載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドと
全体構成については同様であり、相違する部分について
のみ説明する。なお、本実施例においては、請求項１，
３記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホール
ドと同一構成部品については同一の符号を付し、その説
明を省略する。

【００３２】図７は図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断
面図に相当する断面図を示す。図において、符号２１は
ブランチ外管で、ブランチ外管２１は、その一端２１Ａ
にカール部２２を有している。カール部２２は内側に折
り曲げてなり、アーク溶接でフランジ１１の開口孔１３
に嵌挿して固着されている。カール部２２の溝隙２３に
ブランチ内管２４の一端２４Ａが挿入され、ブランチ内
管２４とブランチ外管２１との間に隙間２５が形成され
ている。ここで、ブランチ内管２４の材料には１８％ク
ロム含有のステンレス鋼が用いられ、ブランチ外管２１
の材料には１３％クロム含有のステンレス鋼が用いられ
ている。

【００３３】本実施例によれば、請求項１，３記載の発
明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドと同様の
作用，効果が生じる。なお、本実施例においては、ブラ
ンチ内管２４の材料には１８％クロム含有のステンレス
鋼が用いられ、ブランチ外管２１の材料には１３％クロ
ム含有のステンレス鋼が用いられているが、ブランチ内
管２４，ブランチ外管２１には、クロムの含有量が１３
％〜２０％の範囲でステンレス鋼を用いることもでき
る。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ブランチ
外管とブランチ内管との熱膨張差及び排ガスの温度変化
によりブランチ内管は、熱応力を受けるが、ブランチ外
管に固着されたカラーの他端に嵌挿されているので、カ
ラーに対して長手方向に自由に伸縮し、ブランチ内管に
亀裂が生じることを防止できる効果を奏する。

【００３５】特に、カラーの他端はフランジの近傍に位
置しているので、ブランチ内管に作用する熱応力はその
伸縮により吸収され、ブランチ内管のフランジの近傍で
の亀裂の発生の虞を防止できる。また、ブランチ内管の
内部の排ガスは、ブランチ内管とブランチ外管の間の隙
間に逃げることなく、ブランチ内管の内部を高温に保持
し、二重管型排気マニホールドの本来の機能を発揮でき
る。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を奏する。請求項３記載の発明に
よれば、複数の位置決め部により、メイン外管に対して
メイン内管が径方向で位置決めされているので、当該二
重管型排気マニホールドの排ガスによる脈動及び車両の
走行による振動があっても、複数の位置決め部によりメ
イン内管が拘束され、メイン外管内でメイン内管が振動
することを防止できる。

【００３７】また、複数の位置決め部は長手方向で所定
の距離を隔てているので、メイン内管は径方向での拘束
力を受けることなく、メイン内管の径方向の伸縮を容易
にできる。さらに、当該二重管型排気マニホールドの組
立製造時、複数の位置決め部により、メイン外管に対し
てメイン内管が径方向で位置決めでき、メイン内管をメ
イン外管に容易に且つ図面上の正規の位置に組み付ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，３記載の発明の実施例に係わる二重
管型排気マニホールドの外観図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図であ
る。

【図３】図１のII−II線に沿って切断した断面図であ
る。

【図４】図１のIII−III線に沿って切断した断面図であ
る。

【図５】図１のII−II線に沿って切断した断面図に相当
するもので、第１位置決め部を示す断面図である。

【図６】図１のIII−III線に沿って切断した断面図に相
当するもので、第２位置決め部を示す断面図である。

【図７】請求項２，３記載の発明の実施例に係わり、図
１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図に相当する断面図
である。

【図８】従来における二重管型排気マニホールドの外観
図である。

【図９】従来における二重管型排気マニホールドの外観
図である。

【符号の説明】

１ 二重管型排気マニホールド ２ メイン二重管 ４ メイン内管 ５ メイン外管 ６ 隙間 ８ ブランチ内管 ９ ブランチ外管 ９Ａ 一端 １０ カラー １０Ａ 一端 １０Ｂ 他端 １１ フランジ １２ シリンダヘッド １２Ａ 排気ポート １３ 開口孔 １５ 隙間 １６ 第１位置決め部 １７ 第２位置決め部 ２１ ブランチ外管 ２１Ａ 一端 ２２ カール部 ２３ 溝隙 ２４ ブランチ内管 ２４Ａ 一端 ２５ 隙間 Ａ 軸線 Ｌ 面 Ｌ１ フランジに近い側 Ｌ２ フランジに遠い側

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 7/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッド（１２）の排気ポート
   （１２Ａ）に連通する開口孔（１３）を有するフランジ
   （１１）と、 フランジ（１１）の開口孔（１３）に縮径された一端
   （９Ａ）が嵌挿して固着されたブランチ外管（９）と、 ブランチ外管（９）の縮径された一端（９Ａ）内に一端
   （１０Ａ）が嵌挿して固着され、他端（１０Ｂ）がフラ
   ンジ（１１）の近傍に位置している直管からなるカラー
   （１０）と、この カラー（１０）の他端（１０Ｂ）に嵌挿されブラン
   チ外管（９）との間に隙間（１５）を形成してなるブラ
   ンチ内管（８）とから構成されていることを特徴とする
   二重管型排気マニホールド。
2. 【請求項２】 シリンダヘッド（１２）の排気ポート
   （１２Ａ）に連通する開口孔（１３）を有するフランジ
   （１１）と、 一端（２１Ａ）に内側に折り曲げて形成されたカール部
   （２２）を有し、カール部（２２）がフランジ（１１）
   の開口孔（１３）に嵌挿して固着されたブランチ外管
   （２１）と、 カール部（２２）の溝隙（２３）に一端（２４Ａ）が挿
   入され、ブランチ外管（２１）との間に隙間（２５）が
   形成されているブランチ内管（２４）とを備えているこ
   とを特徴とする二重管型排気マニホールド。
3. 【請求項３】 ブランチ外管（９）に接続されたメイン
   外管（５）とブランチ内管（８）に接続されたメイン内
   管（４）の間に隙間（６）を介してメイン二重管（２）
   が形成され、 メイン二重管（２）に、フランジ（１１）に平行にメイ
   ン二重管（２）の軸線（Ａ）を通るように切った面
   （Ｌ）のフランジ（１１）に近い側（Ｌ１）と遠い側
   （Ｌ２）にメイン内管（４）用の複数の位置決め部（１
   ６，１７）が設けられ、 複数の位置決め部（１６，１７）はメイン二重管（２）
   の長手方向で所定の距離を隔てていることを特徴とする
   請求項１または２記載の二重管型排気マニホールド。