WO2005005816A1 - 排気マニホールド - Google Patents

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exhaust manifold
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edges
branch pipe
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Kiminori Washika
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Yumex Corporation
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    • F01N2450/00Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust manifold for discharging exhaust gas of an engine to the outside.
  • an exhaust manifold including a plurality of branch pipes and a collecting pipe joined to the branch pipes to collect exhaust gas flowing in the branch pipes, wherein a half of a branch pipe part and a half of a collecting pipe part are provided.
  • an exhaust manifold in which a body and an integrated body are welded so as to face each other (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-198519). According to such an exhaust manifold, since the halves are welded to each other, it is possible to easily form a pipe through which the exhaust gas flows, thereby simplifying the manufacturing process of the exhaust manifold. Can be.
  • FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) correspond to the X-X line in FIG.
  • a normal pipe that is, a pipe which is not joined to a half body, is used for these branch pipes 21, and a collecting pipe 2 is inserted so as to sandwich one end of these branch pipes 21.
  • An exhaust manifold 20 in which two halves 2 2 a and 22 a (hereinafter simply referred to as “halves 22 a and 22 aj”) are joined together is considered. According to this, since a normal pipe is used for the branch pipe 21, the route of the branch pipe 21 can be set freely.
  • the joints between the halves 22a and 22a sandwiching the branch pipe 21 and the branch pipe 21 and the half body 22 are welded.
  • the welding torch T is directed from the upper side of the collecting pipe 22 (upper side of the paper of FIG. 6 (c)) to the above-mentioned joint.
  • FIG. 6 (b) and FIG. 6 (c) a pair of halves is provided around the branch pipe 21 sandwiched between the halves 22a and 22a.
  • An air gap 24 defined by 22 a, 22 a and the branch pipe 21 is formed.
  • the space 24 communicates with the inside of the collecting pipe 22 along the peripheral wall of the branch pipe 21.
  • welding spatter etc. a molten component (hereinafter referred to as “weld spatter etc.”) is generated at the gap 2. After passing through 4, it enters the collecting pipe 22 (the exhaust manifold 20).
  • the present inventor when welding joints and the like of the collecting pipe halves, if the scattering direction of the welding sputter or the like matches the direction in which the gap extends, that is, the direction in which the branch pipe extends, Based on the knowledge that welding spatter etc. enters the exhaust manifold, by changing the direction of the welding torch to a specific direction, entry of welding spatters etc. into the exhaust manifold is avoided.
  • the present invention has been found.
  • an exhaust manifold including a plurality of branch pipes and a collecting pipe joined to the branch pipes and collecting exhaust gas flowing through the branch pipes, A first half and a second half which sandwich one end of the branch pipes arranged side by side at a predetermined interval with their edges;
  • An exhaust manifold is provided in which one edge of one of the half and the second half is offset with respect to the other edge in a direction in which the branch pipe extends.
  • the first end of the welding torch is directed to one of the surfaces of the first and second halves that are shifted and exposed.
  • the seams of the first and second halves can be welded.
  • the position of the welding torch can be controlled so that welding spatter or the like is scattered in the direction of the welding.
  • a method of manufacturing an exhaust manifold comprising: the first half and the second half, the edges of which are shifted from each other when combined with each other; The step of preparing the branch pipe; and the first and second halves are arranged such that one end side of the branch pipe arranged at a predetermined interval is sandwiched between the edges of the first and second halves. Combining and welding the edges of the first and second halves between the branch pipes by setting the direction of a welding torch in a direction intersecting the joining surface of both edges. Can be provided.
  • the position of the welding torch is set such that welding spatter or the like is scattered in a direction intersecting the joining surface between the edges of the first and second halves. Therefore, it is possible to prevent a welding spatter or the like from entering the inside of the collecting pipe composed of the first and second halves through the gap.
  • the welding torch when welding the edges, may be inclined at a predetermined angle toward the first and second halves, or may be inclined with respect to the joint surface. It is preferable to maintain a vertical posture, but it is not always necessary.
  • the predetermined angle is more preferably greater than 0 ° and less than or equal to 10 °, but is not necessarily required.
  • the step of welding the edges is performed.
  • the method further comprises a third welding step of welding the branch pipe and the second half to the branch pipe and the first half if it is the first half.
  • the first welding step is configured to be performed prior to the second and third welding steps, but this is not necessary.
  • the gap is welded and closed by the first welding step performed first. In the third welding step, welding spatter and the like do not enter the collecting pipe through the gap. Therefore, according to the method for manufacturing the exhaust manifold, it is possible to more reliably prevent welding spatter and the like from entering the collecting pipe.
  • the edges of the first and second halves are welded over the whole through the first to third welding steps. That is, in this method of manufacturing the exhaust manifold, the gap portion, the portion where the first and second halves come into contact with each other, and the periphery of the branch pipe are welded in this order. Therefore, according to the method of manufacturing the exhaust manifold, compared to the case where the edges of the first and second halves are continuously welded from one end to the other end, Since welding can be performed with good balance over the entire edge, the occurrence of welding distortion can be suppressed.
  • the attitude of the welding torch can be controlled so that welding spatter and the like are scattered in a direction that does not coincide with the direction of the gap extending along the branch pipe into the collecting pipe. Therefore, it is possible to prevent welding spatter and the like from entering the exhaust manifold.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exhaust manifold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the exhaust manifold of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion shown in a circle in FIG.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) show an exhaust mayho according to an embodiment of the present invention. It is a mimetic diagram explaining a manufacturing process of a field.
  • FIG. 4 (b) is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 4 (a).
  • FIG. 5 is a schematic view for explaining a manufacturing process of the exhaust manifold according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a perspective view of a conventional exhaust manifold
  • Fig. 6 (b) is a cross-sectional view taken along line X-X in Fig. 6 (a)
  • Fig. 6 (c) is a conventional one.
  • FIG. 7 is a view for explaining a manufacturing process of the exhaust manifold of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • an exhaust manifold M is used for an in-line four-cylinder engine E, and is connected to each exhaust port P of a cylinder head ⁇ . It has a branch pipe 11 and a shell part 12 connected to the branch pipe 11 and having an internal space in which exhaust gas flowing from each branch pipe 11 is gathered.
  • the shell portion 12 is provided with an outlet 13 for discharging the collected exhaust gas to the outside of the shell portion 12.
  • the discharge port 1 for example, a catalyst carrier Interview was supported NO x purification I inhibit catalyst such platinum-based catalysts or para Jiumu catalyst - Tsu sheet 1 4 are attach.
  • the exhaust gas discharged from the engine E flows through the exhaust manifold M composed of the branch pipe 11 and the shell part 12, and then flows through the catalyst carrier unit 14 and the muffler (not shown). It is released to the atmosphere through exhaust pipes and exhaust pipes.
  • the shell portion 12 corresponds to the “collecting pipe” in the term used when defining the above-described aspects of the present invention.
  • the branch pipe 11 is integrated via one flange 11a on the upstream side of the flowing exhaust gas.
  • each branch pipe 11 communicates with each exhaust port P of the cylinder head H.
  • the downstream side of the branch pipe 11 is connected to the shell 12 so as to communicate with a shell 12 described below.
  • the shell 12 includes a first shell half 12 a and a second shell It consists of half body 1 2b.
  • first and second shell halves 12 a and 12 are combined and faced to each other and joined to each other, a curved shape that is concave inside so that the above-described internal space is formed. It is made of a slab.
  • the first shell half 12 a corresponds to the “first half” in the term used when defining the above aspects of the present invention, and the second shell half 12 b The second half. "
  • the outlet 13 (see FIG. 1) of the shell portion 12 is formed so as to straddle the first shell half 12a and the second shell half 12b.
  • a circular outlet 13 is formed.
  • the shell portion 12 has four branch pipe fitting holes 15 for receiving and joining the downstream ends of the branch pipes 11 to the internal space thereof (see FIG. 1).
  • the second shell halves 12a, 12b are formed at predetermined intervals in the direction along the edges 12c, 12d.
  • These branch pipe fitting holes 15 have substantially the same diameter as the outer diameter of the branch pipe 11 and are formed so as to straddle the first shell half 12a and the second shell half 12b. Have been.
  • Each of the branch pipes 11 is joined to the shell part 12 at the opening of the branch pipe fitting hole 15.
  • the edges 1 2c and 12 d of the first and second shell halves 12a and 12b are joined together. Are joined.
  • a joining edge F for joining the first and second shell halves 12a, 12 is formed on each side edge of the first and second shell halves 12a, 12b. It is formed.
  • the first and second shells are arranged so as to sandwich the downstream end of each branch pipe 11 in the branch pipe insertion hole 15 (see FIG. 1).
  • the halves 12a and 12b are joined so that the edge 12c of the first shell half 12a and the edge 12d of the second shell half 12b are displaced.
  • the edge 12c of the first shell half 12a is recessed with a width W toward the downstream side of the branch pipe 11.
  • the width W is not particularly limited, the width W is set to about the thickness of the first and second shell halves 12a and 12b. It is preferable to set.
  • a branch pipe 11 having a predetermined shape as shown in FIG. 2 and first and second shell halves 12a and 12b are prepared.
  • the branch pipe 11 may be manufactured by, for example, a pipe forming machine, press forming, forging, and the like.
  • the first and second seal halves 12a and 12b may be manufactured by, for example, press working and forging. Good.
  • the second shell half 12b is placed on the lower side, and the first shell half 12 They are assembled facing each other so that a is on the upper side, and the branch pipe fitting hole 15 (Fig. 4
  • the gap 24 and the portion where the edges 12c and 12d of the first and second shell halves 12a and 12b are in contact with each other are welded in this order.
  • the welding torch T is set so that its tip faces the exposed upper surface of the edge 12d of the second shell half 12b, and the edge 12c of the first seal half 12a and the second shell half 12a.
  • the attitude of the welding torch T is controlled so that the direction of the welding torch T coincides with the direction intersecting the joining surface with the edge 12d of the seal half 12b. More specifically, as shown in Fig.
  • edges 12c12d of the first and second seal halves 12a and 12b are welded by the welding torch T maintained in such a posture, the direction in which welding spatter is scattered. Intersects the joining surface between the edges 12c and 12d. In other words, the direction in which the gap 24 extends does not match the direction in which the welding spatter is scattered. Therefore, penetration of welding spatter or the like into the shell portion 12 through the gap 24 is avoided. Also, in this way, the edges 12c, of the first and second shell halves 12a, 12b, When 1d is welded, the gap 24 is first closed by being welded, so that welding spatter and the like scattered in the welding process subsequent to this welding process are formed in the shell from the gap 24. It does not penetrate part 1 or 2. A weld WD is formed on the exposed upper surface of the edge 12d, as shown in FIG. 4 (b).
  • Branch pipe 1 Around 1 is welded.
  • edges 12 of the shell halves 12a, 1213 in this way. , 12d are welded in this order because the gap 24, the portion where the edges 12c, 12d are in contact with each other, and the periphery of the branch pipe 11 are sequentially welded.
  • the edges 1 2c and 1 2d are compared with the case where welding is performed continuously from one end of the edges 1 2c and 1 2d to the other end. It is possible to weld with good balance over the entire area. Therefore, according to the exhaust manifold manufacturing method, the occurrence of welding distortion is suppressed.
  • the edge 12 c of the first shell half 12 a sandwiching and connecting each branch pipe 11 is formed by the second seal half 12 2 Since it is shifted to the downstream side of the branch pipe 11 with respect to the edge 1 2 d of b, when welding the joint between the first shell half 12 a and the second shell half 1 2 b,
  • the welding torch T can be arranged in such a position that the longitudinal direction of the welding torch T intersects the joining surface between the edges 12c and 12d. That is, the position of the welding torch can be controlled so that welding spatter or the like is scattered in a direction that does not coincide with the direction of the gap 24 extending to the inside of the shell portion 12 along the branch pipe 11. Therefore, according to the exhaust manifold M having such a structure, it is possible to prevent a welding spuck or the like from entering the inside thereof.
  • the collecting pipe 22 is arranged so that the seam faces upward. That is, the collecting pipe 22 is arranged such that the direction in which the gap 24 (see FIG. 6 (b)) extends coincides with the vertical direction.
  • the first and second shell halves 12 a and 12 2 are so arranged that the direction in which the gap 24 extends coincides with the horizontal direction. b can be placed (see FIGS. 4 (a) and 4 (b)). Therefore, in the exhaust manifold M according to the present embodiment, the molten weld metal does not flow down the gap 24 and enter the shell portion 12.
  • the exhaust manifold M of the present invention is specifically described based on the embodiment.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the edge 12c of the first shell half 12a is located on the downstream side of the branch pipe 11 with respect to the edge 12d of the second shell half 12b.
  • the present invention is not limited to this, and the edge 12 d of the second shell half 12 b is formed by the first shell half 12 a
  • the edge portion 12c may be retracted toward the downstream side of the branch pipe 11.
  • the first shell half 12a and the second shell half 12b are formed such that the ends of the connection edges F formed on both side edges thereof are aligned with each other (the second half).
  • FIG. 4 and FIG. 4 (a)) the present invention is not limited to this, and the connecting edge of either one of the first shell half 12a and the second shell half 12b is provided.
  • the exhaust manifold may be formed so that the end of F is shifted from the end of the other connection edge F. According to such an exhaust manifold, when the connection edges F of the first shell half 12a and the second shell half 12b are welded to each other, The welding torch T can be arranged in such a position that the directions of the welding torch T intersect.
  • the position of the welding torch T when welding the connection edges F to each other is determined when welding the edges 12 c and 12 d of the first and second shell halves 12 a and 12 b described above.
  • the position of the welding torch T can be matched. Therefore, according to this exhaust manifold, the edges 12 c and 12 d of the first and second shell halves 12 a and 12 b are melted.
  • the exhaust manifold ⁇ used for the in-line four-cylinder engine ⁇ ⁇ has been exemplified, but the present invention is not limited to this and can be applied to any internal combustion engine.
  • the number of branch pipes 11 can be appropriately changed according to the type of the internal combustion engine.
  • a catalyst carrier ⁇ ⁇ supporting a purification catalyst is exemplified, but the present invention is limited to the type of catalyst. However, for example, it may be for attaching a catalyst carrier cut supporting a purification catalyst.
  • the air gap 24, the first shell second shell half 12 a, the edge 12 b of the second shell half 12 b, c and 12d are welded in the order of contact between the two d, around the branch pipe 11, and at the joint of the first and second shell halves 12a and 12b at the joint edge F.
  • the invention is not limited to this. There is no particular limitation on the order of the other welding steps after the gap 24 is welded, and the order of the welding steps can be changed as appropriate.
  • the present invention By applying the present invention to the manufacturing process of the exhaust manifold for discharging the exhaust gas of the engine to the outside, it is possible to prevent welding spatter from the molten component force S from entering the inside of the exhaust manifold.
  • it is useful in an exhaust manifold including a catalyst carrier unit for treating harmful substances in exhaust gas.

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Description

明細書 排気マ二ホールド 技術分野
本発明は、 エンジンの排気ガスを外部に排出するための排気マ二ホールドに関 する。 背景技術
従来、 複数の枝管と、 これら枝管に接合されて当該枝管内を流れる排気ガスを 集合させる集合管とを備える排気マ二ホールドであって、 枝管部分の半体と集合 管部分の半体とが一体になつたもの同士を互レ、に向き合わせて溶接した排気マ二 ホールドが知られている (例えば、特開平 9一 6 0 5 1 9号公報参照)。 このよう な排気マ-ホールドによれば、 前記半体同士を溶接することによって、 排気ガス を流通させる管路を容易に形成することができるので、 排気マ二ホールドの製造 工程を簡略化することができる。
しかしながら、 この排気マ二ホールドでは、 ェンジンの駆動時における枝管部 分の半体同士に熱歪の差を生じることから、 エンジンの排気ポートから集合管ま でを結ぶ枝管の経路を、曲線を交えた複雑な経路に設定することが困難であった。 そこで、 このような問題点を解決するために、 例えば、 第 6図 (a ) およぴ第 6 図 (b ) (第 6図 (b ) は第 6図 (a ) の X— X線における断面図である) に示す ように、 これら枝管 2 1に通常のパイプ、 つまり半体同士を接合したものでない ものを使用するとともに、 これら枝管 2 1の一端側を挟み込むように集合管 2 2 の半体 2 2 a, 2 2 a (以下、 単に 「半体 2 2 a , 2 2 a j という) 同士を接合 した排気マ二ホーノレド 2 0が考えられる。 このような排気マ二ホールド 2 0によ れば、 枝管 2 1に通常のパイプを使用しているので、 枝管 2 1の経路を自由に設 定することができる。
ところで、 このような構造の排気マ二ホールド 2 0を製造するにあたって、 枝 管 2 1を挟み込んだ半体 2 2 a , 2 2 a同士の合わせ目や、 枝管 2 1と半体 2 2 a , 2 2 aとの合わせ目は溶接される。 この際、 第 6図 (c ) に示すように、 溶 接トーチ Tは、 集合管 2 2の上方 (第 6図 (c ) の紙面上方) 側から前記した合 わせ目に向けられる。
その一方で、半体 2 2 a , 2 2 aで挟み込まれた枝管 2 1周りには、第 6図(b ) およぴ第 6図 (c ) に示すように、 1対の半体 2 2 a , 2 2 aと枝管 2 1とで画 成される空隙 2 4が形成される。 そして、 この空隙 2 4は、 枝管 2 1の周壁に沿 つて集合管 2 2の内部に通じている。
このような集合管 2 2の上方から合わせ目に向けて配置した溶接トーチ Tで当 該合わせ目に溶接を施すと、 溶接スパッタゃ溶融成分 (以下、 「溶接スパッタ等」 という) が前記空隙 2 4を通じてから集合管 2 2内 (排気マ二ホールド 2 0内) に入り込んでしまう。
その一方で、 昨今の排気マ-ホールドには、 排気ガス中の窒素酸化物といった 大気汚染物質を処理するための触媒担体ュニットが取り付けられている。そして、 この排気マ二ホールドでは、 前記した溶接スパッタ等のような金属酸化物が触媒 担体ユニットに悪影響を及ぼすため、 溶接スパッタ等の排気マ二ホールド内への 入り込みは、 確実に回避されなければならない。 発明の開示
內部への溶接スパッタ等の入り込みを防止することができる構造の排気マニホ —ルドを提供することが、 本発明の一側面である。
本¾明者は、 集合管の半体同士の合わせ目等を溶接するにあたって、 溶接スパ ッタ等の飛散方向が、 前記空隙の延びる方向、 つまり枝管の延びる方向と一致し ていると、排気マ二ホールド内に溶接スパッタ等が入り込むとの知見に基づいて、 溶接トーチの向く方向を特定の方向に変更することによつて溶接スパッタ等の排 気マ二ホールド内への入り込みが回避されることを見出して本発明に到達した。 すなわち、 本発明の別の側面として、 複数の枝管と、 これら枝管に接合されて 当該枝管内を流れる排気ガスを集合させる集合管とを備える排気マ二ホールドに おいて、 前記集合管が、 所定の間隔をおいて並べて配列された前記枝管の一端側 をそれらの縁部で挟み込む第 1半体おょぴ第 2半体で構成されており、 前記第 1 半体および前記第 2半体のいずれ力一方の前記縁部が、 他方の前記縁部に対して 前記枝管が延びる方向にずれている排気マユホールドを提供する。
このような排気マ二ホールドの構成によれば、 第 1半体と第 2半体との合わせ 目が溶接される際に、 第 1半体および第 2半体のいずれか一方の縁部が、 他方の 縁部に対して枝管が延びる方向にずれているので、 ずれて露出した第 1半体およ び第 2半体のいずれかの面に溶接トーチの先端が向くようにして第 1および第 2 半体の合わせ目を溶接することができる。 つまり、 この構成によれば、 枝管に沿 つて集合管内まで延びている前記空隙の方向と一致しない方向、 例えば、 第 1お ょぴ第 2半体の縁部同士の接合面に対して交差する方向に溶接スパッタ等が飛散 するように溶接トーチの姿勢を制御することができる。
本発明のさらに別の側面としての排気マ二ホールドの製造方法は、 相互に組み 合わせた際にそれらの縁部が相互にずれている前記第 1半体および前記第 2半体、 ならびに複数の前記枝管を準備する工程と、 所定の間隔を置いて配置した前記枝 管の一端側を前記第 1および第 2半体の前記縁部で挟み込むようにして当該第 1 および第 2半体を組み合わせる工程と、 前記枝管の間の前記第 1および第 2半体 の前記縁部同士を、 両縁部同士の接合面に交差する方向に溶接トーチの向きを設 定して溶接する工程とを備えるように構成することができる。 このような排気マ 二ホールドの製造方法によれば、 第 1および第 2半体の縁部同士の接合面に対し て交差する方向に溶接スパッタ等が飛散するように溶接トーチの姿勢を設定する ので、 前記空隙を介して第 1および第 2半体からなる集合管の内部に溶接スパッ タ等が入り込むのを防止することができる。
また、 この排気マ二ホールドの製造方法において、 前記縁部同士を溶接する際 に、 前記溶接トーチは、 第 1および第 2半体側に所定の角度で傾斜しているか、 あるいは前記接合面に対して垂直姿勢を維持していることが好ましいが、 必ずし もそうでなくてもよい。 ここで、 前記所定の角度は、 0 ° を超え、 1 0 ° 以下で あることがさらに好ましいが、 必ずしもそうでなくてもよい。 溶接トーチの角度 を前記したように調節することによって、 集合管内への溶接スパッタ等の入り込 みはさらに確実に回避される。
また、 前記した排気マ二ホールドの製造方法は、 前記縁部同士を溶接する工程 、 前記第 1および第 2半体ならびに枝管で画成される空隙部分を溶接する第 1 溶接工程と、 前記第 1および第 2半体同士が接触する部分を溶接する第 2溶接工 程とを備えており、 この前記縁部同士を溶接する工程後に、 前記枝管および前記 第 1半体ならぴに前記枝管および前記第 2半体を溶接する第 3溶接工程をさらに 備えているとともに、 前記第 1溶接工程は、 前記第 2及び第 3溶接工程に先立つ て行われるように構成されているのが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよレ、。 このような排気マ二ホールドの製造方法によれば、 最初に行われる第 1溶接工 程によって前記空隙が溶接されて塞がれるので、 この第 1溶接工程に続いて行わ れる第 2およぴ第 3溶接工程では、 溶接スパッタ等が前記空隙を介して集合管内 に入り込むことはない。したがって、この排気マ二ホールドの製造方法によれば、 より確実に集合管内への溶接スパッタ等の入り込みは回避される。
また、 このような排気マ二ホールドの製造方法によれば、 第 1乃至第 3溶接工 程を経て第 1および第 2半体の縁部が全体にわたって溶接されていく。 つまり、 この排気マ二ホールドの製造方法では、 前記した空隙部分、 前記第 1および第 2 半体同士が接触する部分ならびに前記枝管周りがこの順番で溶接されていく。 し たがって、 この排気マ-ホールドの製造方法によれば、 第 1および第 2半体の縁 部の一方の端から他方の端に向けて連続して溶接していく場合に比較して、 縁部 の全体にわたってバランスよく溶接することができるので、 溶接歪の発生を抑制 することができる。
本発明の排気マ二ホールドでは、 枝管に沿って集合管内まで延ぴている空隙の 方向と一致しない方向に溶接スパッタ等が飛散するように溶-接トーチの姿勢を制 御することができるので、 溶接スパッタ等が排気マ-ホールドの内部に入り込む のを防止することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態に係る排気マユホールドの斜視図である。 第 2図は、 第 1図の排気マ二ホールドの分解斜視図である。
第 3図は、 第 1図中の円内に示す部分の拡大図である。
第 4図 (a ) およぴ第 4図 (b ) は、 本発明の実施の形態に係る排気マユホー ルドの製造工程を説明する模式図である。 なお、 第 4図 (b ) は、 第 4図 (a ) の Y— Y線における断面図である。
第 5図は、 本発明の実施の形態に係る排気マ二ホールドの製造工程を説明する 模式図である。
第 6図 (a ) は、 従来の排気マ二ホールドの斜視図、 第 6図 (b ) は、 第 6図 ( a ) の X— X線における断面図、 第 6図 (c ) は、 従来の排気マ二ホールドの 製造工程を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明に係る排気マ二ホールドの一実施の形態について第 1図から第 3 図を参照しながら説明する。
第 1図に示すように、 排気マ-ホールド Mは、 直列 4気筒のエンジン Eに使用 されるものであって、 シリンダへッド Ήの各排気ポート Pに連通して接続される 4本の枝管 1 1と、 これら枝管 1 1に接続されるとともに、 各枝管 1 1から流れ 込む排気ガスが集合する内部空間を有するシェル部 1 2とを備えている。 また、 このシェル部 1 2には、 集合した排気ガスをシェル部 1 2外に排出させるための 排出口 1 3が形成されている。 この排出口 1 3には、 例えば、 白金系触媒やパラ ジゥム系触媒といった N Ox浄ィヒ触媒を担持させた触媒担体ュ-ット 1 4が取り 付けられている。 つまり、 エンジン Eから排出された排気ガスは、 枝管 1 1およ びシェル部 1 2で構成される排気マ二ホールド M内を流通した後、 触媒担体ュニ ット 1 4、 図示しないマフラや排気管等を經由して大気中に放出されるようにな つている。 なお、 シェル部 1 2は、 前述の本発明の諸側面を定義した際に用いた 用語における 「集合管」 に相当する。
枝管 1 1は、 流通する排気ガスの上流側で 1つのフランジ 1 1 aを介して一体 となっている。 そして、 このフランジ 1 1 aがボルト Bでシリンダへッド Hに固 定されることによって、 シリンダヘッド Hの各排気ポート Pに各枝管 1 1が連通 するようになつている。 これら枝管 1 1の下流側は、 次に説明するシェル部 1 2 内に連通するようにシェル部 1 2と接続されている。
シェル部 1 2は、 第 2図に示すように、 第 1シェル半体 1 2 aと、 第 2シェル 半体 1 2 bとで構成されている。 これら第 1およぴ第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 は、 互いに向き合うように組み合わされて接合された際に、 前記した内部空間 が形成されるように、 内側に凹形状となる湾曲した板材からなつている。 なお、 この第 1シェル半体 1 2 aは、 上述の本発明の諸側面を定義した際に用いた用語 における 「第 1半体」 に相当し、第 2シェル半体 1 2 bは、 「第 2半体」 に相当す る。
シェル部 1 2の前記排出口 1 3 (第 1図参照) は、 これら第 1シェル半体 1 2 aと第 2シェル半体 1 2 bとに跨るように形成されている。 つまり、 第 1シェル 半体 1 2 aに形成された半円形の縁取り部分 1 3 aと、 第 2シェル半体 1 2 bに 形成された半円形の縁取り部分 1 3 bとが組み合わされることによって円形の排 出口 1 3は形成されている。
また、 シェル部 1 2には、 その内部空間に各枝管 1 1の下流側の端部を受け入 れて接合するための 4つの枝管嵌入穴 1 5 (第 1図参照) 力 第 1および第 2シ エル半体 1 2 a, 1 2 bの縁部 1 2 c, 1 2 dに沿う方向に所定の間隔をおいて 形成されている。 これらの枝管嵌入穴 1 5は、 枝管 1 1の外径と略同じ口径を有 するとともに、 第 1シェル半体 1 2 aと、 第 2シェル半体 1 2 bとに跨るように 形成されている。 そして、'各枝管 1 1は、 この枝管嵌入穴 1 5の開口部でシェル 部 1 2と接合されている。 また、 所定の間隔をおいて形成された各枝管嵌入穴 1 5の間では、 第 1および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bの縁部 1 2 c, 1 2 d同 士が接合されている。
また、 第 1およぴ第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bのそれぞれの側縁には 第 1 および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 同士を接合するための接合縁 Fが形成され ている。
そして、 第 3図に示すように、 前記枝管嵌入穴 1 5 (第 1図参照) 内で各枝管 1 1の下流側の端部を挟み込むように配置されている第 1および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bは、 第 1シェル半体 1 2 aの縁部 1 2 cと第 2シェル半体 1 2 b の縁部 1 2 dとがずれるように接合されており、 第 1シェル半体 1 2 aの縁部 1 2 cは、 枝管 1 1の下流側に向けて幅 Wで後退している。 なお、 この幅 Wは、 特 に制限はないが、 第 1および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bの板厚程度の長さに 設定するのが好ましい。
次に、 本実施の形態に係る排気マ二ホールドの製造方法について主に第 4図
(a)、 第 4図 (b) および第 5図を参照しつつ説明する。
まず、 第 2図に示すような所定の形状の枝管 1 1ならびに第 1および第 2シェ ル半体 12 a, 12 bを準備する。 枝管 1 1は、 例えばパイプ成形機やプレス加 ェ、 鍛造等によって製造すればよく、 第 1およぴ第 2シヱル半体 12 a, 12 b は、 例えば、 プレス加工や鍛造によって製造すればよい。
次に、 第 4図 (a) およぴ第 4図 (b) に示すように、 所定の支持台 S上で、 第 2シェル半体 12 bが下側に、 そして第 1シェル半体 12 aが上側になるよう にこれらを互いに向き合わせて組み合わせるとともに、 枝管嵌入穴 15 (第 4図
(b) 参照) に各枝管 1 1の下流側の端部を嵌め込む。 この際、 第 1シヱル半体 12 aの縁部 12 cは、 前記したように枝管 1 1の下流側に向けて幅 Wで後退し ている。 そして、 枝管 1 1周りには、 枝管 1 1ならびに第 1および第 2シェル半 体 12 a, 12 bで画成される空隙 24が形成される。
次に、 前記空隙 24部分、 ならびに第 1および第 2シェル半体 12 a, 12 b の縁部 12 c, 12 d同士が接触する部分がこの順番に溶接される。 この際、 溶 接トーチ Tは、 その先端が第 2シェル半体 12 bの縁部 12 dの露出した上面に 向き合うように、 そして、 第 1シヱル半体 12 aの縁部 12 cと第 2シヱル半体 12 bの縁部 12 dとの接合面に交差する方向に、 溶接トーチ Tの向きが一致す るようにその姿勢が制御される。 さらに具体的にいうと、 第 4図 (b) に示すよ うに、 緣部 12 cと緣部 12 dとの接合面に対して、 溶接トーチが垂直になるよ うな姿勢に維持されるか、 あるいは第 1および第 2シェノレ半体 12 a, 12 b側 に 0° 乃至 10。 程度の角度で傾斜しているのが好ましい。
このような姿勢に維持された溶接トーチ Tで、 第 1およぴ第 2シヱル半体 12 a, 12 bの縁部 12 c 1 2 dが溶接される際に、 溶接スパッタが飛散する方 向は、 縁部 12 c, 12 d同士の接合面に対して交差する。 つまり、 空隙 24が 延びる方向と溶接スパッタが飛散する方向とは、 一致しない。 したがって、 空隙 24を介してのシェル部 12内への溶接スパッタ等の入り込みは回避される。 また、このようにして第 1および第 2シェル半体 12 a, 12 bの縁部 12 c, 1 2 dが溶接される際に、 前記空隙 2 4部分が最初に溶接されることによって塞 がれるため、 この溶接工程の後に続く溶接工程で飛散する溶接スパッタ等は、 空 隙 2 4からシェル部 1 2内に入り込むことはない。 そして、 縁部 1 2 dの露出し た上面には、 第 4図 (b ) に示すように、 溶接部 WDが形成される。
前記空隙 2 4部分、 ならびに第 1および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 の縁部 1 2 c , 1 2 d同士が接触する部分の溶接が終了すると、 第 5図に示すように、 枝管 1 1周りが溶接される。
このようにしてシェル半体 1 2 a, 1 2 13の縁部1 2。, 1 2 dが溶接される 際に、 前記した空隙 2 4部分、 縁部 1 2 c, 1 2 d同士が接触する部分ならびに 枝管 1 1周りが順番に溶接されていくため、 この排気マ-ホールドの製造方法で は、 縁部 1 2 c, 1 2 dの一方の端から他方の端に向けて連続して溶接していく 場合に比較して、 縁部 1 2 c, 1 2 dの全体にわたってパランスよく溶接するこ とができる。 したがって、 この排気マ二ホールドの製造方法によれば、 溶接歪の 発生が抑制される。
そして、 接合縁 Fにおける第 1およぴ第 2シェル半体 1 2 a , 1 2 bの合わせ 目が溶接された後に、 必要に応じて溶接箇所の研磨が行われると、本実施の形態 に係る排気マ二ホールド Mの製造工程は終了する。
このような本実施の形態に係る排気マ二ホールド Mでは、 各枝管 1 1を挟み込 んで接続する第 1シェル半体 1 2 aの縁部 1 2 cが、 第 2シヱル半体 1 2 bの縁 部 1 2 dに対して枝管 1 1の下流側にずれているので、 第 1シェル半体 1 2 aと 第 2シェル半体 1 2 bとの合わせ目を溶接する際に、 それらの縁部 1 2 c , 1 2 d同士の接合面に対して、 溶接トーチ Tの長手方向が交差するような姿勢に溶接 トーチ Tを配置することができる。 つまり、 枝管 1 1に沿ってシェル部 1 2内ま で延ぴている前記空隙 2 4の方向と一致しない方向に溶接スパッタ等が飛散する ように溶接トーチの姿勢を制御することができる。 したがって、 このような構造 の排気マ二ホールド Mによれば、 その内部に溶接スパック等が入り込むのを防止 することができる。
また、 第 6図 (a ) に示すように、 従来の排気マ二ホールド 2 0では、 集合管 2 2の半体 2 2 a, 2 2 aの縁部が互いに揃っているため、 その合わせ目を溶接 する際に、 合わせ目が上方を向くように集合管 2 2が配置される。 つまり、 前記 した空隙 2 4 (第 6図 (b ) 参照) の延びる方向が鉛直方向に一致するように集 合管 2 2は配置される。そして、このように配置された集合管 2 2の合わせ目に、 その上方から溶接トーチが近づけられると、 溶融した溶接金属が空隙 2 4を流下 して集合管 2 2内に入り込む恐れがある。 これに対し、 本実施の形態に係る排気 マ二ホールド Mでは、 前記したように、 空隙 2 4の延びる方向が水平方向に一致 するように第 1および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bを配置することができる(第 4図 (a ) および第 4図 (b ) 参照)。 したがって、本実施の形態に係る排気マ- ホールド Mでは、 溶融した溶接金属が空隙 2 4を流下してシェル部 1 2内に入り 込むことがない。
以上、 本発明の排気マ二ホールド Mを実施の形態に基づいて具体的に説明した 力 本発明は、 この実施の形態に何ら制限されるものではない。
例えば、 本実施の形態では、 第 1シェル半体 1 2 aの縁部 1 2 c力 第 2シヱ ル半体 1 2 bの縁部 1 2 dに対して、 枝管 1 1の下流側に後退しているが (第 3 図参照)、本発明はこれに限定されるものではなく、第 2シェル半体 1 2 bの縁部 1 2 dが、 第 1シェル半体 1 2 aの縁部 1 2 cに対して、 枝管 1 1の下流側に向 けて後退していてもよい。
また、 本実施の形態では、 第 1シェル半体 1 2 aおよび第 2シェル半体 1 2 b の両側縁に形成された接続縁 Fの端がともに揃うように形成されているが (第 2 図および第 4図 ( a ) 参照)、本発明はこれに限定されるものではなく、第 1シェ ル半体 1 2 aおよぴ第 2シヱル半体 1 2 bのいずれか一方の接続縁 Fの端が、 他 方の接続縁 Fの端からずれるように形成された排気マ二ホールドであってもよい。 このような排気マ二ホールドによれば、 第 1シェル半体 1 2 aおよび第 2シェル 半体 1 2 bの接続縁 F同士を溶接する際に、 これら接続縁 Fの接合面に対して、 溶接トーチ Tの向きが交差するような姿勢に溶接トーチ Tを配置することができ る。 つまり、 接続縁 F同士を溶接する際の溶接トーチ Tの姿勢は、 前記した第 1 および第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bの縁部 1 2 c , 1 2 dを溶接する際の溶接 トーチ Tの姿勢と一致させることができる。 したがって、 この排気マ二ホールド によれば、 第 1およぴ第 2シェル半体 1 2 a , 1 2 bの縁部 1 2 c , 1 2 dの溶 10
接と、接続 F同士の溶接とを、同じ姿勢の溶接トーチ Tで行うことができるので、 排気マ-ホールドの製造工程を簡略ィ匕することができる。 .
また、 本実施の形態では、 直列 4気筒のエンジン Εに使用される排気マ二ホー ルド Μを例示したが、 本発明はこれに限定されることなく、 あらゆる内燃機関に 応用することができるとともに、 内燃機関の種類に応じて枝管 1 1の本数は適宜 に変更することができる。
また、 本実施の形態では、 排気マ二ホールド Μに取り付ける触媒担体ュニット 1 4 (第 1図参照) として、 ΝΟχ浄化触媒を担持させたものを例示したが、 本 発明は触媒の種類に限定されるものではなく、 例えば ΡΜ浄化触媒を担持させた 触媒担体ュ-ットを取り付けるためのものであってもよい。
また、 本実施の形態に係る排気マ二ホールド Μの製造方法では、 前記したよう に、 空隙 2 4部分、 第 1ぉょぴ第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bの縁部 1 2 c , 1 2 d同士が接触する部分、 枝管 1 1周り、 ならびに接合縁 Fにおける第 1および 第 2シェル半体 1 2 a, 1 2 bの合わせ目の順番に溶接しているが、 本発明はこ れ限定されるものではなく、 空隙 2 4部分が溶接された後の、 他の溶接工程の順 番には特に制限はなく、 それら溶接工程の順番は適宜に変更することができる。 産業上の利用可能性
エンジンの排気ガスを外部に排出するための排気マ二ホールドの製造工程に本 発明を適用することにより、 溶接スパッタゃ溶融成分力 S排気マ二ホールドの内部 に入り込むのを防止することができ、 特に、 排気ガス中の有害物質を処理するた めの触媒担体ュニットを含む排気マ二ホールドにおいて有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 複数の枝管と、 これら枝管に接合されて当該枝管内を流れる排気ガスを集 合させる集合管とを備える排気マ二ホールドにおいて、 前記集合管が、 所定の間 隔をおいて並べて配列された前記枝管の一端側をそれらの縁部で挟み込む第 1半 体および第 2半体で構成されており、 前記第 1半体および前記第 2半体のいずれ か一方の前記縁部が、 他方の前記縁部に対して前記枝管が延びる方向にずれてい ることを特徴とする排気マ二ホールド。
2 . 相互に組み合わせた際にそれらの縁部が相互にずれている前記第 1半体お よび前記第 2半体、 ならびに複数の前記枝管を準備する工程と、
所定の間隔を置いて配置した前記枝管の一端側を前記第 1および第 2半体の前 記縁部で挟み込むようにして当該第 1およぴ第 2半体を組み合わせる工程と、 前記枝管の間の前記第 1および第 2半体の前記縁部同士を、 両縁部同士の接合 面に交差する方向に溶接トーチの向きを設定して溶接する工程と、
を備える、 排気マ二ホールドの製造方法。
3 . 前記縁部同士を溶接する際に、 前記溶接トーチは、 前記接合面に直交する 面に対して、 第 1および第 2半体側に所定の角度で傾斜している、 請求の範囲第 2項に記載の排気マ二ホールドの製造方法。
4 . 前記所定の角度が、 0° を超え、 1 0° 以下である、 請求の範囲第 3項に 記載の排気マ二ホールドの製造方法。
5 . 前記縁部同士を溶接する際に、 前記溶接トーチは、 前記接合面に対して垂 直姿勢を維持している、請求の範囲第 2項の記載の排気マユホールドの製造方法。
6 . 前記縁部同士を溶接する工程が、
前記第 1および第 2半体ならぴに枝管で画成される空隙部分を溶接する第 1溶 接工程と、
前記第 1および第 2半体同士が接触する部分を溶接する第 2溶接工程と、 を備えており、
この前記縁部同士を溶接する工程後に、 前記枝管および前記第 1半体ならびに 前記枝管および前記第 2半体を溶接する第 3溶接工程をさらに備えているととも に、
前記第 1溶接工程は、 前記第 2及ぴ第 3溶接工程に先立って行われるように構 成されている、
請求の範囲第 2項に記載の排気マ-ホールドの製造方法。
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