JP2001140638A - 排気管のベローズとパイプとの継手構造及びベローズとパイプとを連結した排気管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気系全体の耐熱温度を上げることができ、
燃費や出力等の内燃機関の性能を向上できる排気管のベ
ローズとパイプとの継手構造及び排気管を簡単かつ安価
に製造できるベローズとパイプと連結した排気管の製造
方法を提供する。 【解決手段】 外管２及び内管３からなる二重管構造の
ベローズ４の上記外管２及び内管３によりパイプ５の端
部５ａを挟持して継手構造を構成し、その製造方法にお
いては、外管２内に内管３を挿入してなるベローズ素材
の上記外管２と内管３との間にパイプ５の端部５ａを挿
入した後、上記ベローズ素材をベローズ形状に成形し
て、上記パイプ５の端部５ａが上記外管２及び内管３の
端部２ａと３ａにより挟持された排気管１を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用に接続
される排気管のベローズとパイプとの継手構造及びベロ
ーズとパイプとを連結した排気管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の排気系として排気管に
用いられるパイプには、熱膨張差による応力を緩和する
ために、例えば図５に断面図で示すようなベローズ３２
が接続される。この従来のベローズ３２とパイプ３３、
３４との継手構造３１は、成形されたベローズ３２の両
端部内に各々パイプ３３、３４の端部３３ａ、３４ａを
挿入し、これらパイプ３３、３４の端部３３ａ、３４ａ
をベローズ３２の両端部全周に亘って溶接３５によって
結合される。

【０００３】また、他のベローズとパイプとの継手構造
としては、例えば実開平３−５６８２２号公報に開示さ
れ、かつ図６に断面図を示すものが提案されている。こ
の継手構造４１は、上記図５に示す構成において、更に
ベローズ３２の両端部に、各々最外側の山形斜面３２ａ
に当接する断面略Ｌ字形のリング４２、４３を設け、こ
れらリング４２、４３及びパイプ３３、３４を溶接３５
によりベローズ３２に接合して、ベローズ３２の両端部
最外側の山形の変形及び該変形に起因する亀裂の発生を
抑止するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にベロ
ーズ３２は、成形が容易な加工性に優れたオーステナイ
ト系ステンレスが用いられる一方、パイプ３３、３４と
してはコストの点から安価なフェライト系ステンレスが
用いられている。このため、上記従来のベローズ３２と
パイプ３３、３４との継手構造においては、異種金属か
らなるベローズ３２とパイプ３３、３４とを溶接３５に
より結合することになる。

【０００５】しかし、このように異種金属を溶接３５に
より結合すると、高温になる毎に両者の膨張係数の違い
により結合部に大きな熱応力が作用して、結合部に亀裂
等の発生が懸念される。

【０００６】このため、上記従来の継手構造３１及び４
１を実施するにあたっては、内燃機関側で燃料系を冷却
する等して、排ガス温度をあるレベル以下になるように
制御するようにしており、このことが燃費の悪化や出力
ダウンの要因の一つとなっている。

【０００７】また、上記継手構造３１、４１を製造する
にあたっては、ベローズ３２の成形と、溶接３５による
成形されたベローズ３２とパイプ３３、３４との溶接３
５による結合とを独立して行わなければならず、またこ
のベローズ３２及びパイプ３３、３４の全周に亘る溶接
作業は厄介でありその生産性が悪く、製造コストの増大
を招くことが懸念される。

【０００８】従って、かかる点に鑑みてなされた本発明
の第１の目的は、排気系全体の耐熱温度を上げることが
でき、燃費や出力等の内燃機関の性能を向上できる排気
管のベローズとパイプとの継手構造を提供することにあ
る。

【０００９】更に、本発明の第２の目的は、上記の継手
構造を簡単かつ安価にできるベローズとパイプと連結し
た排気管の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
る請求項１に記載の排気系のベローズとパイプとの継手
構造は、外管及び内管からなる二重管構造のベローズの
端部にパイプの端部を連結するパイプとベローズ管の継
手構造において、上記ベローズの外管及び内管の端部に
よりパイプの端部を挟持してベローズとパイプの各端部
を連結したことを特徴とする。

【００１１】請求項１の発明によると、パイプとベロー
ズとの継手構造は、パイプの端部が、二重管構造のベロ
ーズの外管及び内管によって挟持されているので、ベロ
ーズとパイプが異種金属からなる場合の熱膨張差は、両
者の接合部においてベローズ或いはパイプが軸方向に僅
かに摺動することで吸収される。従って、接合部の熱疲
労耐久性が改善でき、排気系全体の耐熱温度を上げるこ
とができるので、燃費や出力等の内燃機関の性能を向上
することが可能となる。また、ベローズが外管及び内管
の二重管構造であるので、ベローズに作用する応力を緩
和できると共に、剛性も維持することが可能となり耐久
性が向上する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１の排気
系のベローズとパイプとの継手構造において、上記パイ
プの端部は、上記ベローズの少なくとも最外側の山形斜
面に沿って拡径して外管及び内管の端部に挟持されたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明によると、パイプの端部が
拡径してベローズの少なくとも最外側の山形斜面にかけ
て延在して傾斜状に形成された外管及び内管の端部によ
り挟持されているので、ベローズとパイプとの結合が確
実になりベローズからパイプが抜け出す等の不具合の発
生を確実に防止することが可能になると共に、ベローズ
の最外側の山形の変形が拡径されたパイプの端部によっ
て防止され、該変形に基づく該部の亀裂等の発生を有効
に阻止することが可能となる。

【００１４】更に、上記第２の目的を達成する請求項３
に記載のベローズとパイプと連結した排気管の製造方法
の発明は、外管内に内管を挿入してなるベローズ素材の
上記外管端部と内管端部との間にパイプの端部を挿入し
た後、上記ベローズ素材をベローズ形状に加工してベロ
ーズを成形すると共に、上記パイプの端部が斜面状に拡
径した上記外管の端部及び内管の端部に倣って拡径して
上記外管の端部及び内管の端部により挟持されてベロー
ズとパイプとを連結することを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明によると、ベローズ素材か
らベローズを成形すると同時にパイプの端部を拡径する
と共に、パイプの端部を内管及び外管の端部にとって挟
持してベローズとパイプとを接続するることができるの
で、排気管を簡単かつ安価に製造することが可能とな
る。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項３のベロ
ーズとパイプと連結した排気管の製造方法において、上
記ベローズ素材及びパイプ内に供給される液圧によって
上記ベローズ素材をベローズ形状に成形すると共に、パ
イプの端部を拡径することを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明によると、ベローズ及びパ
イプ内に液圧を供給して成形することから、厄介な溶接
作業から解放されて生産性に優れると共に、ローラを押
圧して成形する場合に比べて容易かつ、小径のものも簡
単に製造することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による排気管のベロ
ーズとパイプとの継手構造及びベローズとパイプとを連
結した排気管の製造方法を図１乃至図４による説明す
る。

【００１９】図１は、本発明による排気管のベローズと
パイプとの継手構造の実施の形態を示す要部断面図であ
る。

【００２０】この排気管１は、外管２及び内管３からな
る二重管構造のベローズ４とパイプ５とを有し、ベロー
ズ４とパイプ５との継手構造は、パイプ５の端部５ａは
ベローズ４の端部における最外側の山形斜面４ａの形状
に倣って拡径して延在すると共に、斜面状に拡径された
外管２及び内管３の端部２ａと３ａにより挟持されてい
る。

【００２１】断面波形となる複雑な形状のベローズ４を
構成する外管２及び内管３は、例えば加工性に優れ、成
形が容易なオーステナイト系ステンレスによって形成
し、パイプ５は例えば安価なフェライト系ステンレスに
よって形成される。

【００２２】なお、図１には、排気管１におけるベロー
ズ４の一端部側を示したが、他端部側も同様の継手構造
によって構成される。

【００２３】本実施の形態によると、ベローズ４とパイ
プ５とを接合する継手構造は、溶接によることなく、パ
イプ５は端部５ａがベローズ４の最外側の山形斜面４ａ
の形状に倣って拡径され、かつベローズ４の外管２及び
内管３の端部２ａ、３ａによって挟持されているので、
ベローズ４とパイプ５との熱膨張差は、両者の接合部、
即ち挟持部においてベローズ４或いはパイプ５が軸方向
に若干摺動することで吸収される。

【００２４】従って、接合部の熱疲労耐久性が改善で
き、排気系全体の耐熱温度を上げることができるので、
内燃機関の燃費や出力等の性能を向上することができ
る。また、ベローズ４が外管２及び内管３を有する二重
管構造となっているので、ベローズ４に作用する応力を
緩和できると共に、剛性も維持することができて耐久性
の向上が得られる。

【００２５】更に、パイプ５は、ベローズ管４の最外側
の山形斜面４ａに亘って拡径して外管２及び内管３によ
り挟持されているので、ベローズ４とパイプ５との軸方
向の相対移動が規制されてベローズ４からのパイプ５の
抜け出しを有効に防止することができると共に、ベロー
ズ４の最外側の山形の変形及びその変形に起因する該部
の亀裂等の発生を有効に阻止することができる。

【００２６】図２乃至図４は、本発明によるベローズと
パイプと連結した排気管の製造方法の実施の形態の順次
の工程を示す要部断面図である。

【００２７】先ず、図２に示すように、ベローズ素材と
なる外管２内に内管３を挿入すると共に、このベローズ
素材の外管２の端部２ａと内管３の端部３ａとの間に各
々パイプ５の端部５ａを挿入して準備する。

【００２８】次に、図３に示すように、パイプ５を挿入
したベローズ素材を液圧成形装置１１、例えばパイプ５
及び外管２の端部の外周に嵌合可能な半割の支持リング
１２ａ、１２ｂ及び外管２の外周に嵌合可能な半割のリ
ブを内周面に有する複数の型体１３ａ、１３ｂが並設さ
れた液圧成形装置１１にセットしてパイプ５の他端を蓋
体（図示せず）によって密閉状態にし、蓋体に連結され
たポンプＰよりパイプ及び内管３内に液圧を供給する。

【００２９】これにより内管３，外管２及びパイプ５は
外周方向に拡径して支持リング１２ａ、１２ｂ、各型体
１３ａ、１３ｂに押接せしめられ、図４に示すように互
いの型体１３ａ、１３ｂが支持リング１２ａ、１２ｂに
次第に接近移動すると共に、各型体１３ａ、１３ｂの形
状に倣って内管３及び外管２がベローズ形状に液圧成形
されてベローズ４となる。

【００３０】この液圧成形によってパイプ５の端部５ａ
が ベローズ４の最外側の山形斜面４ａに倣って拡径し
て外管２及び内管３の端部２ａと３ａにより挟持され
る。

【００３１】その後、液圧を解除して液圧成形装置１１
から取り外すことにより、図１に示すようなベ排気管１
が得られる。

【００３２】本実施の形態によると、外管２及び内管３
よりなるベローズ素材をベローズ形状に液圧成形してベ
ローズ４を形成すると同時に、パイプ５の端部５ａを外
管２と内管３とにより挟持した継手構造を得ることがで
きるので、簡単かつ安価に製造することができる。ま
た、ベローズ素材を液圧によってベローズ形状に成形す
るので、小径のものも簡単に製造することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した本発明による排気管のベロ
ーズとパイプとの継手構造によると、パイプの端部は溶
接によらず、二重管構造のベローズの外管及び内管によ
って挟持されているので、ベローズとパイプとが異種金
属からなる場合の熱膨張差は、両者の接合部においてベ
ローズ或いはパイプが軸方向に摺動することで吸収さ
れ、これにより接合部の熱疲労耐久性を改善でき、排気
系全体の耐熱温度を上げることができるので、内燃機関
の燃費や出力等の性能を向上することが可能となる。ま
た、ベローズが二重管構造となっていることから、ベロ
ーズに作用する応力を緩和できると共に、剛性も維持す
ることができる。

【００３４】更に、パイプの端部をベローズの少なくと
も最外側の山形斜面にかけて拡径して外管及び内管によ
り挟持することで、ベローズとパイプとの軸方向の相対
移動が規制されてベローズからのパイプの抜け出しを確
実に防止することができると共に、ベローズの最外側の
山形の変形及びそれに基づく亀裂の発生を有効に阻止す
ることができる。

【００３５】また、本発明のベローズとパイプと連結し
た排気管の製造方法によると、ベローズを成形すると同
時にパイプが挟持された排気管を得ることができるの
で、ベローズを有する排気管を簡単かつ安価に製造する
ことができ、更に、ベローズを液圧によって成形するこ
とで、従来のローラを押圧して成形する場合に比べて、
小径のものも簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気管のベローズとパイプとの継
手構造の実施の形態を示す要部断面図である。

【図２】本発明によるベローズとパイプと連結した排気
管の製造方法の実施の形態におけるベローズ素材及びパ
イプの組み付け工程を説明するための断面図である。

【図３】同じく、ベローズ素材の成形工程を説明するた
めの断面図である。

【図４】同じく、成形後のベローズ素材及びパイプの状
態を示す断面図である。

【図５】従来のベローズとパイプとの継手構造の断面図
である。

【図６】同じく、従来の他のベローズとパイプとの継手
構造の断面図である。

【符号の説明】

１ 排気管 ２ 外管 ２ａ 端部 ３ 内管 ３ａ 端部 ４ ベローズ ４ａ 山形斜面 ５ パイプ ５ａ 端部 １１ 液圧成形装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管及び内管からなる二重管構造のベロ
   ーズの端部にパイプの端部を連結するパイプとベローズ
   管の継手構造において、 上記ベローズの外管及び内管の端部によりパイプの端部
   を挟持してベローズとパイプの各端部を連結したことを
   特徴とする排気管のベローズとパイプとの継手構造。
2. 【請求項２】 上記パイプの端部は、 上記ベローズの少なくとも最外側の山形斜面に沿って拡
   径して外管及び内管の端部に挟持されたことを特徴とす
   る請求項１に記載の排気管のベローズとパイプとの継手
   構造。
3. 【請求項３】 外管内に内管を挿入してなるベローズ素
   材の上記外管端部と内管端部との間にパイプの端部を挿
   入した後、上記ベローズ素材をベローズ形状に加工して
   ベローズを成形すると共に、上記パイプの端部が斜面状
   に拡径した上記外管の端部及び内管の端部に倣って拡径
   して上記外管の端部及び内管の端部により挟持されてベ
   ローズとパイプとを連結することを特徴とするベローズ
   とパイプとを連結した排気管の製造方法
4. 【請求項４】 上記ベローズ素材及びパイプ内に供給さ
   れる液圧によって上記ベローズ素材をベローズ形状に成
   形すると共に、パイプの端部を拡径することを特徴とす
   る請求項３に記載のベローズとパイプと連結した排気管
   の製造方法。