JPH10266848A - 二重管型排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、外管と内管との二重構造を備えた
二重管型排気マニホールドに関し、簡易な構造で、熱応
力による内管および外管の亀裂の発生を防止することの
できる二重管型排気マニホールドを提供することを目的
とする。 【解決手段】 外管２１と、外管２１の内側に断熱用空
間２７を介して配置される内管２９とを備え、外管２１
と内管２９とに、それぞれ外管２１と内管２９とを連通
する外管貫通穴２１ｂと内管貫通穴２９ａとを形成し、
外管２１の外管貫通穴２１ｂまたはその近傍に、機器取
付穴３１ａを有するボス３１を溶接してなる二重管型排
気マニホールドにおいて、内管２９の内管貫通穴２９ａ
の周囲に、外管２１に向けて突出する環状突出部２９ｂ
を一体形成し、環状突出部２９ｂの頂部２９ｃを、外管
２１の溶接部３３より外側の位置に密着してなることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
のシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドに
係わり、特に、外管と内管との二重構造を備えた二重管
型排気マニホールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排気通路に触媒コンバー
タを配置し、この触媒コンバータにより、排ガス中に含
まれる有害な一酸化炭素（CO），炭化水素（HC），窒素
酸化物（NOx）を浄化させることが行われている。ま
た、排ガスの低温時には、触媒コンバータの触媒活性が
低下することが知られており、特に、排気通路が冷えて
いるエンジン始動時には、排ガスが十分に浄化されない
虞があった。

【０００３】このため、近時、排気マニホールドを二重
構造として断熱用空間を形成し、排ガスの温度の低下を
防止した二重管型排気マニホールドが開発されている。
図５は、このような二重管型排気マニホールドの一例を
示しており、長尺状の外管１には、所定間隔を置いて突
出部１ａが４箇所形成されている。

【０００４】これらの突出部１ａの開口端には、それぞ
れシリンダヘッド取付用のフランジ３が溶接されてい
る。また、外管１の長尺方向の開口端には、触媒コンバ
ータ取付用のフランジ５が溶接されている。さらに、外
管１の内側には、断熱用空間７を介して外管１より一回
り小さい内管９が配置されている。

【０００５】また、外管１のフランジ５に近接する位置
には、外管貫通穴１ｂが形成され、この外管貫通穴１ｂ
を覆って、酸素センサ取付穴１１ａを有するボス１１が
配置されている。さらに、図６に示すように、内管９の
酸素センサ取付穴１１ａの軸長上には、内管貫通穴９ａ
が形成されている。

【０００６】また、内管貫通穴９ａの内管開口縁部９ｂ
が、外管貫通穴１ｂに向けて突出し、突出した内管９の
先端面９ｃが、外管１を押圧して外管１に密着され、断
熱用空間７が密閉されている。そして、ボス１１の外周
が、外管１に溶接１３されている。また、外管１および
内管９は、それぞれ横断面半円状の部品１ｃ，１ｄおよ
び９ｄ，９ｅを接合部１ｅおよび９ｆで突き合わせ、こ
の接合部１ｅ，９ｆを同時に溶接１５することで形成さ
れている。

【０００７】上述した二重管型排気マニホールドでは、
外管１と内管９との間に形成した断熱用空間７の断熱作
用により、排ガスの温度の低下が防止される。そして、
排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒活性を
低下させることなく、排ガスが浄化される。また、エン
ジンの始動，停止により、内管９が円周方向に熱膨張あ
るいは熱収縮した際には、内管９の先端面９ｃが、外管
１を押圧した状態で外管１に沿って移動し、内管９の内
管貫通穴９ａ付近での局部的な熱応力が緩和される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の二重管型排気マニホールドでは、内管貫通穴
９ａの内管開口縁部９ｂを、外管貫通穴１ｂに向けて突
出させ、突出した内管９の先端面９ｃを外管１に押圧し
て密着しているため、ボス１１を外管１に溶接１３する
際に、ビード１３ａが内管９の先端面９ｃまで形成さ
れ、内管９が外管１に溶接１３されてしまうという問題
があった。

【０００９】また、図７に示すように、ビード１３ａに
より、内管９が外管１に溶接１３されると、エンジンの
始動，停止による内管９の円周方向への熱膨張あるいは
熱収縮による熱応力が、ビード１３ａ部に集中し、内管
９に亀裂１７が入るという問題があった。さらに、内管
９に亀裂１７が入ると、断熱用空間７の断熱効果が低減
し、エンジンの始動時に、排ガスが冷却され、触媒コン
バータの触媒活性が低下し、有害物質が浄化されること
なく大気中に放出されてしまう虞があった。

【００１０】また、図８に示すように、溶接１３全体に
亀裂１７が入ると、外気が直接排気通路内に入り込むた
め、エンジン暖気後も排ガスが冷却され、有害物質が浄
化されることなく大気中に放出されてしまう虞があっ
た。本発明は、かかる従来の問題点を解決するためにな
されたもので、簡易な構造で、熱応力による内管および
外管の亀裂の発生を防止することのできる二重管型排気
マニホールドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の二重管型排気
マニホールドは、外管と、前記外管の内側に断熱用空間
を介して配置される内管とを備え、前記外管と前記内管
とに、それぞれ前記外管と前記内管とを連通する外管貫
通穴と内管貫通穴とを形成し、前記外管の前記外管貫通
穴またはその近傍に、機器取付穴を有するボスを溶接し
てなる二重管型排気マニホールドにおいて、前記内管の
前記内管貫通穴の周囲に、前記外管に向けて突出する環
状突出部を一体形成し、前記環状突出部の頂部を、前記
外管の溶接部より外側の位置に密着してなることを特徴
とする。

【００１２】（作用）請求項１の二重管型排気マニホー
ルドでは、内管の内管貫通穴の周囲に、外管に向けて突
出する環状突出部が一体形成され、この環状突出部の頂
部が、外管の溶接部の外側を押圧して密着される。そし
て、外管と内管との間に形成される断熱用空間が、外管
と内管の環状突出部とにより密閉され、高い断熱性が保
持される。

【００１３】また、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱
収縮した際には、環状突出部の頂部が外管を押圧した状
態で外管に沿って移動し、内管に発生する局部的な熱応
力が緩和される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。

【００１５】図１および図２は、本発明の二重管型排気
マニホールドの一実施形態を示しており、図１は、図２
の要部の詳細を示している。図２において、符号２１
は、例えば、肉厚１．５ｍｍのステンレス鋼等からなる
外管である。外管２１は、長尺状をしており、所定間隔
を置いて円管状の突出部２１ａが４箇所形成されてい
る。

【００１６】これらの突出部２１ａの開口端には、それ
ぞれシリンダヘッド取付用のフランジ２３が溶接されて
いる。また、外管２１の長尺方向の開口端には、触媒コ
ンバータ取付用のフランジ２５が溶接されている。

【００１７】さらに、外管２１の内側には、断熱用空間
２７を介して外管２１より一回り小さい、例えば、肉厚
０．５〜０．８ｍｍのステンレス鋼等からなる内管２９
が配置されている。また、外管２１のフランジ２５に近
接する位置には、円形形状の外管貫通穴２１ｂが形成さ
れ、この外管貫通穴２１ｂに、例えば、鋳鉄等からなる
円柱状のボス３１が配置されている。

【００１８】このボス３１の中央には、雌ねじが形成さ
れる酸素センサ取付穴３１ａが形成されている。さら
に、図１に示すように、内管２９の酸素センサ取付穴３
１ａの軸長上には、円形形状の内管貫通穴２９ａが形成
されている。そして、内管２９の内管貫通穴２９ａの周
囲が、外管２１に向けて断面長円状に突出される環状突
出部２９ｂが一体形成されている。

【００１９】また、この環状突出部２９ｂの円弧状の頂
部２９ｃが、外管２１を押圧して密着され、断熱用空間
２７が密閉されている。さらに、ボス３１の外周が、外
管２１に溶接３３され、ビード３３ａが外管２１および
ボス３１に形成されている。また、図３に示すように、
外管２１および内管２９は、プレス加工等により形成さ
れる横断面半円状の部品２１ｃ，２１ｄおよび２９ｄ，
２９ｅを、接合部２１ｅおよび２９ｆで突き合わせ、こ
の接合部２１ｅおよび２９ｆを同時に溶接３５すること
で形成されている。

【００２０】上述した二重管型排気マニホールドでは、
外管２１と内管２９との間に形成した断熱用空間２７の
断熱作用により、排ガスの温度の低下が防止される。そ
して、排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒
活性を低下させることなく、排ガスが浄化される。

【００２１】また、エンジンの始動，停止により、内管
２９が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、内
管２９の環状突出部２９ｂの頂部２９ｃが、外管２１を
押圧した状態で外管２１に沿って移動し、内管２９の局
部的な熱応力が緩和される。以上のように構成された二
重管型排気マニホールドでは、内管の内管貫通穴２９ａ
の周囲に、外管２１に向けて突出する環状突出部２９ｂ
を一体形成し、外管２１の溶接３３部の外側を、この環
状突出部２９ｂの頂部２９ｃにより押圧して密着したの
で、外管２１と内管２９との密着位置が、ビード３３ａ
により溶接されることがなく、内管２９が外管２１を押
圧した状態で移動自在となる。

【００２２】したがって、エンジンの始動，停止によ
り、内管２９が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際
にも、内管２９の環状突出部２９ｂの頂部２９ｃが、外
管２１に沿って移動することができるので、内管２９に
発生したの局部的な熱応力が緩和され、熱応力による内
管２９の亀裂の発生を防止することができる。さらに、
ボス３１と外管２１との溶接３３の位置が、内管２９と
直接接しておらず、断熱用空間２７を介しているので、
排ガスの熱による局部的な熱応力が、溶接３３部分に発
生することがなく、溶接３３部分に亀裂が発生すること
を防止することができる。

【００２３】そして、内管２９の環状突出部２９ｂと外
管２１とにより、断熱用空間２７を密閉することができ
るので、高い断熱性を保持することができる。なお、上
述した実施形態では、外管２１の肉厚を１．５ｍｍ、内
管２９の肉厚を０．５〜０．８ｍｍにした例について述
べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでは
なく、例えば、外管２１の肉厚を１．２ｍｍ、内管２９
の肉厚を０．４ｍｍにしても良い。

【００２４】また、上述した実施形態では、外管２１を
ステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明は
かかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、鋳
鉄あるいはアルミニウム合金等で形成しても良い。

【００２５】そして、上述した実施形態では、内管２９
をステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明
はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、
アルミニウム合金等で形成しても良い。さらに、上述し
た実施形態では、ボス３１を外管貫通穴２１ｂに挿入
し、溶接３３した例について述べたが、本発明はかかる
実施形態に限定されるものではなく、例えば、ボス３１
を外管貫通穴２１ｂを覆って外管２１上に配置し、溶接
３３しても良い。

【００２６】また、上述した実施形態では、環状突出部
２９ｂの頂部２９ｃを、外管２１に密着した例について
述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるもので
はなく、例えば、図４に示すように、環状突出部２９ｂ
の頂部２９ｃを、ボス３１の下部に密着しても良い。そ
して、上述した実施形態では、予め突出部２１ａが形成
される横断面半円状の部品２１ｃ，２１ｄを接合部２１
ｅで突き合わせて、外管２１の突出部２１ａを形成した
例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば、油圧等を利用する一般にバ
ルジ加工と称される方法により、突出部２１ａを形成し
ても良い。

【００２７】さらに、上述した実施形態では、ボス３１
に酸素センサ取付穴３１ａを形成した例について述べた
が、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、
例えば、温度センサ取付穴を形成しても良く、あるい
は、バイパスパイプ取付穴を形成しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の二重管
型排気マニホールドでは、内管貫通穴の周囲に、外管に
向けて突出する環状突出部を一体形成し、外管の溶接部
の外側を、この環状突出部の頂部により押圧して密着し
たので、外管と内管との密着位置が、ビードにより溶接
されることがなく、内管が外管を押圧した状態で移動自
在になる。

【００２９】したがって、簡易な構造で、エンジンの始
動，停止により、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱収
縮した際にも、内管に発生した局部的な熱応力を緩和す
ることができ、熱応力による内管および外管の亀裂の発
生を防止することができる。また、外管と内管とで断熱
用空間を密閉したので、高い断熱性を保持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の要部の詳細を示す斜視図である。

【図２】本発明の二重管型排気マニホールドの一実施形
態を示す側面図である。

【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】環状突出部の頂部をボスの下部に密着した例を
示す断面図である。

【図５】従来の二重管型排気マニホールドを示す側面図
である。

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。

【図７】内管に亀裂が生じた状態を示す断面図である。

【図８】外管および内管に亀裂が生じた状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

２１ 外管 ２１ｂ 外管貫通穴 ２７ 断熱用空間 ２９ 内管 ２９ａ 内管貫通穴 ２９ｂ 環状突出部 ２９ｃ 頂部 ３１ ボス ３１ａ 酸素センサ取付穴（機器取付穴） ３３ 溶接部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管（２１）と、前記外管（２１）の内
   側に断熱用空間（２７）を介して配置される内管（２
   ９）とを備え、前記外管（２１）と前記内管（２９）と
   に、それぞれ前記外管（２１）と前記内管（２９）とを
   連通する外管貫通穴（２１ｂ）と内管貫通穴（２９ａ）
   とを形成し、前記外管（２１）の前記外管貫通穴（２１
   ｂ）またはその近傍に、機器取付穴（３１ａ）を有する
   ボス（３１）を溶接してなる二重管型排気マニホールド
   において、 前記内管（２９）の前記内管貫通穴（２９ａ）の周囲
   に、前記外管（２１）に向けて突出する環状突出部（２
   ９ｂ）を一体形成し、前記環状突出部（２９ｂ）の頂部
   （２９ｃ）を、前記外管（２１）の溶接部（３３）より
   外側の位置に密着してなることを特徴とする二重管型排
   気マニホールド。