JPH10153116A - 排気管の仕切構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性を向上させた排気管の仕切構造の提
供。 【解決手段】 仕切板１１によって横断面が２分割され
ている排気管１２（通称、θパイプ）の仕切構造であっ
て、仕切板１１の上端を覆う保護部材１３を設けた仕切
構造。保護部材１３に代えて、仕切板１１の幅方向両端
部の剛性をその他の仕切板部分に比べて大としてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、横断面が２分割さ
れている排気管の仕切構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、横断面が２分割されている排気管
（通称、θパイプ）は実開昭６３−１９６４２５号公報
などにより知られている。θパイプは、図８に示すよう
に、内部を仕切板１によって仕切られた、排気管デュア
ル部を一体化したパイプ２であり、車両のエキゾースト
マニホルドの下流側に、振動遮断用の球面継手などを介
して接続される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の排気管
の仕切構造には、つぎの問題がある。 図９のＡに示すように、仕切板の上流端部は排気ガ
スに直接曝されるので板の高温酸化が進行しやすい。仕
切板はステンレスからなり、高温酸化でＣｒが析出して
腐蝕しやすい。 両面が高温の排気ガスに触れる仕切板と片面は排気
ガスに触れるが他面は大気に触れるパイプとでは熱膨張
量が異なるため、仕切板にはとくに幅方向両端部に歪、
応力が生じ、図９のＢの状態に示すように、仕切板１の
幅方向両端部に変形部３が生じる場合がある。 図９のＣに示すように、仕切板１にはエンジン排気
ガスの脈動による、高サイクル振動が加わり、図１０に
示すように仕切板は排気ガス圧力変動に応じて幅方向中
央部で壁面が面直方向に振動し、仕切板１の幅方向両端
部に曲げ応力が繰返し発生する。 上記の熱と振動の複合によって、仕切板の幅方向両
端部から亀裂が生じ、仕切板上流端部は、図９のＤに示
すように、排気流れを受けて押し曲げられるという不具
合を生じる。本発明の目的は、耐久性を向上させた排気
管の仕切構造を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 仕切板によって横断面が２分割されている排気
管の仕切構造であって、仕切板の上流端を覆う保護部材
を設けたことを特徴とする排気管の仕切構造。この構造
は本発明の第１、第２実施例に対応する。 （２） 仕切板によって横断面が２分割されている排気
管の仕切構造であって、仕切板の幅方向両端部の曲げ剛
性を仕切板の幅方向両端部以外の部分に比べて大とした
ことを特徴とする排気管の仕切構造。この構造は本発明
の第３実施例に対応する。

【０００５】上記（１）の構造では、仕切板の上流端が
保護部材によって覆われているので、仕切板の上流端は
排気ガスの直接のアタックを受けず、高温腐蝕を受けに
くく、また温度も直接に排気ガスに曝される場合ほどに
は上がらず、熱歪、熱応力も小さくなり、排気脈動も受
けにくい。これらの結果、仕切板幅方向両端部での亀裂
発生が抑制され、耐久性が向上する。上記（２）の構造
では、仕切板幅方向両端部の剛性を上げたので、仕切板
幅方向両端部で亀裂が発生しにくくなり、耐久性が向上
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明の第１実施例
に係る排気管の仕切板構造を示し、図５、図６は本発明
の第２実施例に係る排気管の仕切板構造を示し、図７は
本発明の第３実施例に係る排気管の仕切板構造を示す。
本発明の全実施例に共通な部分には本発明の全実施例に
わたって同じ符号を付してある。

【０００７】まず、本発明の第１実施例、第２実施例に
共通する部分を、図１〜図４を参照して説明する。本発
明の第１実施例、第２実施例の排気管の仕切構造では、
排気管１２の横断面が仕切板１１によって２分割されて
おり、仕切板１１の上流端は保護部材１３によって覆わ
れている。排気管１２は、エンジンの排気マニホルド１
４に接続される排気管で、仕切板１１で仕切られたデュ
アル部（通称、シータパイプ）からなる。２分割された
横断面の一方の通路には、たとえば、エンジンの１番気
筒と４番気筒からの排気ガスが流れ、他方の通路にはエ
ンジンの２番気筒と３番気筒からの排気ガスが流れる。

【０００８】排気管１２の、排気マニホルド１４への接
続部には、振動を遮断するための球面継手１５が設けら
れており、球面継手１５は主に図４の紙面内方向の曲げ
振動を逃がして振動を遮断する。球面継手１５は、排気
管１２の上流端に形成されたフレアフランジ１６（拡径
されたフランジ）と、排気マニホルド１４の下流端側に
形成されたフランジ１７との間に、球面摺動面をもつシ
ールベアリング１８を介在させ、フランジ１６とフラン
ジ１７とを２本のボルト１９および２本のスプリング２
０で、図４の紙面内で回転可能に、連結するとともに、
シールベアリング１８を押さえた構造となっている。フ
レアフランジ１６が形成された部材は排気管１２と別体
に形成されて排気管１２に全周溶接され、排気管１２の
一部を構成している。排気マニホルド１４の下流端も、
横断面が仕切板２１によって２分割されている。仕切板
１１と仕切板２１とは、同一平面内にある。

【０００９】仕切板１１は、排気管直径方向に直線状に
伸びており、排気管１２と連結されている。仕切板１１
は、仕切板１１の幅方向（排気管直径方向）に直線状に
延びて直線部の両端で排気管１２に溶接接合されてもよ
いし、あるいは仕切板１１の幅方向両端を曲げて排気管
１２の内周面に沿って延ばしその延ばした部分で排気管
１２に溶接接合してもよい。

【００１０】排気管１２の仕切板１１の上流側端部を覆
う保護部材１３は、図２に示すように、断面が逆Ｕ字形
で、仕切板１１の排気管直径方向に直線状に延びている
部分の上流側端を上流側から覆っている。保護部材１３
と仕切板１１との間には、両者の熱膨張差を逃がすクリ
アランスが設けられている。このクリアランスは、上流
側から流れてくる排気ガスは直接的にクリアランスに流
れ込まないように、下流側に向かって開口している。し
たがって、クリアランスにある気体は、排気ガスが排気
管１２内を流れている時にも、淀んだ状態にある。

【００１１】仕切板１１の上流端は、仕切板幅方向（排
気管径方向）中央部が幅方向両端部より下流側に湾曲状
に凹まされており、応力が分散するようにされている。
保護部材１３は仕切板上流端と平行かほぼ平行となるよ
うに、排気管横断面中央部で下流側に湾曲状に凹まされ
ている。保護部材１３は、排気管１２との接続部に応力
集中を生じさせないために、排気管１２とＲ部をもって
接続している。排気管１２も仕切板１１も、望ましくは
ステンレス材から構成され、保護部材１３も、望ましく
はステンレス材から構成されている。排気マニホルド側
もその仕切板を含めて、望ましくはステンレス材から構
成されている。

【００１２】上記共通部分の作用について説明する。上
記構造では、仕切板１１の上流端が保護部材１３によっ
て覆われているので、仕切板１１の上流端は排気ガスの
直接のアタックを受けず、温度も直接に排気ガスに曝さ
れる場合ほどには上がらず、高温腐蝕を受けにくく、ま
た、排気脈動も受けにくい。また、仕切板１１の上端が
下流側に凹まされていることによって仕切板上端の幅方
向端部の熱応力が分散され、応力が仕切板上端の幅方向
端部に集中しにくくなる。それらの結果、仕切板１１の
上流端に生じるかもしれない熱歪、熱応力は小さくな
り、仕切板１１の幅方向両端部での亀裂発生が抑制さ
れ、耐久性が向上する。また、保護部材１３と仕切板１
１との間にはクリアランスが設けられているので、仕切
板１１、保護部材１３の一方または両方が熱により変形
しても、あるいは組付けばらつきがあっても、仕切板１
１の保護部材１３による排気ガスの直撃からの保護が可
能である。

【００１３】つぎに、本発明の第１実施例と第２実施例
に特有な部分を説明する。本発明の第１実施例では、図
１〜図４に示すように、保護部材１３が球面継手より下
流側の排気管１２側に一体的に設けられている。保護部
材１３とフレアフランジ１６をもつ部材とは鋳物によっ
て一体に形成されてもよいし、あるいは保護部材１３と
フレアフランジ１６をもつ部材とを別別の部材に形成し
ておきこれらを溶接で一体に結合してもよい。排気マニ
ホルド側の仕切板２１の下流端は、保護部材１３と平行
がほぼ平行に湾曲されており、排気マニホルド側の仕切
板２１の下流端と保護部材１３との間には両者間の熱膨
張差を自由を逃がしかつ球面継手が図４の紙面内で回転
することを許すクリアランスが設けられている。

【００１４】本発明の第２実施例では、図５、図６に示
すように、保護部材１３は球面継手より上流側部材であ
る排気マニホルドの仕切板２１の下流端に、たとえば溶
接により、取り付けられている。保護部材１３と排気管
１２の仕切板１１との間には、両者の熱膨張差と球面継
手の動きを許すクリアランスが設けられている。

【００１５】第１、第２実施例の作用については、上記
のように保護部材１３は排気管１２側に取り付けられて
もよいし、あるいは排気マニホルド側の仕切板２１に取
り付けられてもよいので、保護部材１３の取付けの自由
度は大きく、構造に取付けからの制限を受けにくい。

【００１６】つぎに本発明の第３実施例を、図７を参照
して説明する。本発明の第３実施例においては、保護部
材１３を設けないで、保護部材１３を設けるかわりに、
仕切板１１の少なくとも上流側端部の幅方向端部の剛性
（曲げ剛性を含む）をその他の部分に比べて大としてあ
る。仕切板１１の幅方向端部の剛性を大にする仕方は、
たとえば、仕切板１１の幅方向端部の厚さをその他の部
分に比べて大とすることにより、行うことができる。仕
切板１１の幅方向端部の厚さをその他の部分に比べて大
とする仕方は、板の厚さを変えるか、板を端部で折り返
して厚さを大にするか、または仕切板１１と排気管１２
のフレアフランジ部を鋳物で作りその時に仕切板１１の
厚さを幅方向端部と幅方向中央部とで変える、等によっ
て行うことができる。本発明の第３実施例の作用につい
ては、仕切板１１の幅方向端部に熱や振動により曲げ力
がかかっても、剛性が大のため大きな歪、応力を生じに
くい。その結果、仕切板１１の幅方向端部での亀裂発生
を抑えることができ、疲労に対する寿命が伸びる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の構造によれば、仕切板の上流
端を保護部材によって覆ったので、仕切板の上流端は、
排気ガスの直接のアタック（直撃）を受けず、高温腐蝕
を受けにくく、また温度も直接に排気ガスに曝される場
合ほどには上がらず、熱歪、熱応力も小さくなり、排気
脈動も受けにくい。これらの結果、仕切板幅方向両端部
での亀裂発生を抑制でき、耐久性を向上することができ
る。請求項２の構造によれば、仕切板幅方向両端部の剛
性を上げたので、仕切板幅方向両端部での亀裂の発生を
抑制でき、耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る排気管の仕切構造の
断面図である。

【図２】図１と直角方向における、排気管の仕切構造の
仕切板と保護部材の断面図である。

【図３】図１の構造の平面図図である。

【図４】図１の構造部分を含む排気管の側面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る排気管の仕切構造の
断面図である。

【図６】図５と直角方向における、排気管の仕切構造の
仕切板と保護部材の断面図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る排気管の仕切構造の
平面図である。

【図８】従来の仕切板付き排気管の斜視図である。

【図９】従来の仕切板付き排気管における疲労破損が生
じるメカニズムを示す斜視図である。

【図１０】従来の仕切板付き排気管における排気脈動の
圧力と仕切板の振動変形量を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 仕切板 １２ 排気管 １３ 保護部材 １４ 排気マニホルド １５ 球面継手

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕切板によって横断面が２分割されてい
   る排気管の仕切構造であって、仕切板の上流端を覆う保
   護部材を設けたことを特徴とする排気管の仕切構造。
2. 【請求項２】 仕切板によって横断面が２分割されてい
   る排気管の仕切構造であって、仕切板の幅方向両端部の
   曲げ剛性を仕切板の幅方向両端部以外の部分に比べて大
   としたことを特徴とする排気管の仕切構造。