JP2004100544A

JP2004100544A - 排気系管の内装物溶接固定装置

Info

Publication number: JP2004100544A
Application number: JP2002262441A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Murakami; 村上　秀晶
Original assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Current assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP3692103B2

Abstract

【課題】異種金属間での溶接を可能にして所定の固着強度と耐熱性が得られる排気系管の内装物溶接固定装置を提供する。
【解決手段】チタン又はアルミニウム製の排気管５となる管内壁１３Ａに固着されるチタン又はアルミニウム製の環体２１の内周壁２１Ｂに複数箇所の孔部２１Ｃがあけられ、上記内周壁に対して前後両側から挟む２枚のステンレス又は鉄製の環状保持体２３，２５の外径側の一方に上記複数箇所の孔部と一致する位置に接続孔２３Ｃ，２５Ｃがあけられ、この接続孔２３Ｃ，２５Ｃと環体２１の孔部２１Ｃとを一致させ、接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁と相手側の環状保持体の壁面２３Ｂ，２５Ｂとを溶接により溶着・固定させ、上記環状保持体２３，２５の各内径側にステンレス又は鉄製の触媒（内装物）２０を取り付けるものである。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、自動二輪車等の排気系管の内装物溶接固定装置に係り、特に、チタン又はアルミニウム等の金属とステンレス又は鉄等の異種金属との固定を確実且つ容易に行えるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車、自動二輪車等の排気系管として、チタン又はアルミニウム等の金属製のエキゾースト管又はマニホールドの集合管又は消音器等が製品化されている。このチタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内には、排気ガス規制の要請から、排気ガスを浄化する触媒を取り付けている。この触媒は、ステンレス又は鉄等の筒体であって、内部の網目状体に触媒金属を担持したものが使用されている。
【０００３】
このため、チタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内へのステンレス又は鉄等の金属製の触媒の溶接による取り付けは、両者が異種金属であることから、溶接が困難であった。そこで、触媒をチタンやアルミニウム製とすることが考えられるが、製造が可能であっても、その製造コストが高く実用性を欠く。また、別の取り付け方法として、チタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内に、ステンレス又は鉄等の金属製の触媒の筒体をリべット手段により固着する方法がある。このリべット手段では、触媒が８００〜１０００℃の高温にまで上昇することやエンジンの排気圧振動等により、必要な耐熱性や固定強度が得られない。そのため、どうしても溶接手段によるチタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管とステンレス又は鉄等の異種金属製の触媒との固着が必要とされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、チタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内にステンレス又は鉄等の金属製の触媒等の内装物を取り付けるにあたり、異種金属間での溶接固定を可能にして所定の耐熱性と固定強度とが得られる排気系管の内装物溶接固定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本発明の請求項１記載の排気系管の内装物溶接固定装置は、チタン又はアルミニウム等の金属製のマニホールドの集合管又は消音器等の排気系管内に、ステンレス又は鉄等の異種金属からなる内装物を取り付ける排気系管の内装物溶接固定装置において、上記排気系管の管内壁に固着されるチタン又はアルミニウム等の金属製の環体の内周壁に複数箇所の孔部を形成し、上記内周壁に対して前後両側から挟むステンレス又は鉄等の異種金属からなる２枚の環状保持体の外径側の一方に上記複数箇所の孔部と一致する位置に接続孔を形成し、この接続孔の孔縁と相手側の環状保持体の壁面とを孔部を間に介在させた状態で溶着し、上記環状保持体の各内径側に内装物を溶着したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２の排気系管の内装物溶接固定装置は、請求項１記載の排気系管の内装物溶接固定装置において、上記環状保持体の外周側の壁面に上記環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部の孔縁と係合する突起片を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、上記排気系管の管内壁に固着するチタン又はアルミニウム等の金属製の環体の内周壁に複数箇所の孔部を形成し、この内周壁に対して前後両側から挟むステンレス又は鉄等の異種金属からなる２枚の環状保持体の外径側の一方に上記複数箇所の孔部と一致する位置に接続孔を形成し、この接続孔の孔縁と環体の孔部とが一致するように位置決めし、この状態で、一方の環状保持体の接続孔の孔縁と他方の環状保持体の壁面とを溶接する。
【０００８】
これにより、チタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内にステンレス又は鉄等の異種金属からなる触媒等の内装物を溶接・固定でき、排気系管内での内装物の高い耐熱性と固定強度とが得られる。
【０００９】
また、上記環状保持体の外周側の壁面に上記環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部の孔縁と係合する突起片を設けた場合には、上記環状保持体の外周側の壁面に設けた突起片を環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部の孔縁と係合させることにより、環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部に、環状保持体の壁面にあけた接続孔の孔縁が正確に位置決めされることとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図９を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は排気系管の外観図、図２は消音器の断面図、図３は内装物溶接固定装置の展開斜視図、図４は内装物溶接固定装置の断面図、図５は内装物溶接固定装置の側断面図であり、図６〜図９は内装物溶接固定装置の製造工程図である。
【００１１】
本発明の排気系管の内装物溶接固定装置１００は、自動二輪車や自動車等のエンジンＥの排気口に接続されるエキソースドマニホールド１の集合管３や、集合管３に接続された消音器７からなる排気系管１０において、その管内の適所に装備されている。
【００１２】
図２乃至図５は、排気系管の内装物溶接固定装置１００を、消音器７内の入口側に取り付けた実施の形態を示すものである。図２に示すように、消音器７は、チタン製の外筒１１と内筒１３との二重管で構成され、その間には、断熱・消音材１５が介装されている。消音器７の内部空間は、入口７Ａ側から内装物溶接固定装置１００によって支持された触媒２０と、隔壁７Ｂで区画された２室Ｈ１，Ｈ２を繋ぐ管体１７と、出口７Ｃ側に取り付けた排気管１９とから構成されている。
【００１３】
上記内装物溶接固定装置１００は、内筒１３の管内壁１３Ａに、チタン製の環体２１を嵌合した状態で固着されている。この環体２１は、外周に設けた筒部２１Ａと、リング状の内周壁２１Ｂとからなる。上記内周壁２１Ｂの周囲には、複数箇所（図では８ヶ所）に孔部２１Ｃがあけられている。孔部２１Ｃは長孔状とすることが好ましいが、単なる丸孔や角孔でもよい。上記内周壁２１Ｂは、ステンレス製の２枚の環状保持体２３，２５における外径側の保持環部２３Ａ，２５Ａによって前後両側から挟まれる構成になっている。
【００１４】
上記保持環部２３Ａ，２５Ａの双方には、上記複数箇所の孔部２１Ｃと一致する位置に、孔部２１Ｃよりも小径の接続孔２３Ｃ，２５Ｃが４カ所あけられている。上記環状保持体２３，２５における双方の壁面２３Ｂ，２５Ｂには、内周壁２１Ｂの８ヶ所の孔部２１Ｃの孔縁ｈに係合する一対の突起片ａを各々４カ所設けている。これで、環体２１の内周壁２１Ｂを前後両側から挟む２枚の環状保持体２３，２５は、環体２１の内周壁２１Ｂにあけた複数箇所（８ヶ所）の孔部２１Ｃの孔縁ｈに対して、その壁面２３Ｂ，２５Ｂに設けた複数（４ヶ所）の突起片ａが係合される構成になっている。
【００１５】
これで、図４と図５に示すように、ステンレス製の２枚の環状保持体２３，２５は、チタン製の環体２１の内周壁２１Ｂに前後両側から２枚の環状保持体２３，２５の壁面２３Ｂ，２５Ｂが当接するとともに、環体２１の内周壁２１Ｂにあけた複数箇所の孔部２１Ｃの孔縁ｈに、壁面２３Ｂ，２５Ｂに設けた複数（４ヶ所）の突起片ａを係合させて位置決めされる。これにより、２枚の環状保持体２３，２５の壁面２３Ｂ，２５Ｂにあけた接続孔２３Ｃ，２５Ｃが環体２１の孔部２１Ｃに正確に位置決めされた状態となる。そして、２枚の環状保持体２３，２５における壁面２３Ｂ，２５Ｂと、接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁ｈ１とがアーク溶接等の溶接により溶着・固定される。
【００１６】
溶接のビードＢは２枚の環状保持体２３，２５における壁面２３Ｂ，２５Ｂと、接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁ｈ１に形成されて両者を固着し、その間にサンドイッチ状に介装されたチタン製の環体２１における孔部２１Ｃには影響を与えない。しかして、上記環状保持体２３，２５における壁面２３Ｂ，２５Ｂの内径側である折曲環部２３Ｄ，２５Ｄの開口縁に、触媒２０であるステンレス製の筒体２７の外周壁が嵌合され、アーク溶接等の溶接にて溶着・固定される。
【００１７】
上記内装物溶接固定装置１００は、例えば図６〜図９に示す製造工程により製造される。まず、図６に示すように、触媒２０であるステンレス製の筒体２７の外周壁に、前側の環状保持体２３の折曲環部２３Ｄが嵌合された状態で溶接される。次に、図７において、環状保持体２３の壁面に設けた複数箇所の一対の突起片ａに、環体２１の内周壁２１Ｂにあけた複数箇所の孔部２１Ｃの孔縁ｈを係合させる。続いて、図４と図８に示すように、後側の環状保持体２５の折曲環部２５Ｄを円筒容器体２７の外周壁に嵌合させるとともに、その一対の突起片ａを環体２１の内周壁２１Ｂにあけた複数箇所の孔部２１Ｃの他の孔縁ｈに係合させる。この係合状態のもとに、後側の環状保持体２５の折曲環部２５Ｄが筒体２７の外周壁にアーク溶接等の溶接にて溶着・固定される。
【００１８】
次に、図９に示すように、環体２１の内周壁２１Ｂにあけた孔部２１Ｃを両側から挟んでいる環状保持体２３，２５の壁面２３Ｂ，２５Ｂを対面させるとともに、接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁ｈ１が正確に孔部２１Ｃに位置決めされた状態とし、この接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁ｈ１の周囲と壁面２３Ｂ，２５Ｂとの間をアーク溶接等により溶着・固定する。しかして、チタン製の環体２１を挟んで、ステンレス製の環状保持体２３，２５同士がその接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔縁ｈ１と壁面２３Ｂ，２５Ｂとの間で直接アーク溶接され、強固に溶着される。この溶接自体は同種の金属の溶接であり、通常の溶接手段により容易に溶接できるものである。上記チタン製の環体２１に溶接により固定されたステンレス製の筒体２７は、チタン製の環体２１の外周に設けた筒部２１Ａを、チタン製の消音材１５の内筒１３の管内壁１３Ａに嵌合して、溶接等の手段により固着される。
【００１９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。まず、上記内装物溶接固定装置１００は、直接溶接することが困難な異種金属同士を確実に溶接手段により固定することができる。すなわち、上記排気系管の管内壁に固着するチタン製の環体の内周壁に複数箇所の孔部を形成し、この内周壁に対して前後両側から挟むステンレス等の異種金属からなる２枚の環状保持体の外径側の一方に上記複数箇所の孔部と一致する接続孔を形成し、この接続孔の孔縁と環体の孔部とが一致するように位置決めし、この状態で、一方の環状保持体の接続孔の孔縁と他方の環状保持体の壁面とを溶接・固着したから、チタン製の排気系管内にステンレス製の触媒等の内装物を確実且つ容易に固定でき、排気系管内での内装物の取り付け時に要求される高い耐熱性と固定強度を得ることができる。
【００２０】
また、上記環状保持体の外周側の壁面に設けた突起片を環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部の孔縁と係合させることで、環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部に、環状保持体の壁面にあけた接続孔の孔縁を正確に位置決めすることができるので、溶接時の組み付け作業がより一層容易にできる。
【００２１】
次に、図１０を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この内装物溶接固定装置２００は、上記環状保持体２３，２５における一方の壁面２３Ｂだけに複数箇所（４ヶ所）の接続孔２３Ｃを設け、他方の環状保持体２５における壁面２５Ｂだけに複数箇所（４ヶ所）の突起片ａを設けたものである。その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるので同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００２２】
上記第２の実施の形態の内装物溶接固定装置２００によると、前記第１の実施の形態の排気系管の内装物溶接固定装置１００と同様な作用・効果が発揮される。尚、この内装物溶接固定装置２００によると、片側の環状保持体２３側からの溶接作業だけでよく、作業が省略できる。
【００２３】
また、図１１に示す第３の実施の形態の内装物溶接固定装置３００は、前記第１の実施の形態の排気系管の内装物溶接固定装置１００において、上記環状保持体２３，２５における双方の壁面２３Ｂ，２５Ｂに設けた複数箇所の接続孔２３Ｃ，２５Ｃはそのままに、複数の突起片ａを省略させたものである。その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるので同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００２４】
上記第３実施形態の内装物溶接固定装置３００によると、前記第１実施形態の排気系の内装物溶接固定装置１００と同様な作用・効果が発揮される。尚、この内装物溶接固定装置３００によると、孔部２１Ｃに対する接続孔２３Ｃ，２５Ｃの位置決めはラフになるものの、異種金属間の溶接固定には支障がない。
【００２５】
更に、図１２に示す第４の実施の形態の内装物溶接固定装置４００のように、消音器７が楕円形状の場合は、孔部２１Ｃと接続孔２３Ｃと突起片ａとを２ヶ所だけ設けたものとしても良い。上記第４実施形態においても、前記第１実施形態の排気系管の内装物溶接固定装置１００と同様な作用・効果が発揮される。
【００２６】
尚、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。まず、孔部２１Ｃに対する接続孔２３Ｃ，２５Ｃの孔の大きさはやや小さくしたが、大きさを揃えても良い。また、突起片ａについても、孔部２１Ｃの孔縁ｈに係合する一対の突起片ａを示したが、この形状に限られず、例えば細長い突起片としても良い。また、チタン製の環体に対して、ステンレス製の環状保持体を組み合わせる場合を例示したが、アルミニウム製のものに鉄製のものを組み合わせても良いし、その他の異種金属同士の組合せとしても良い。また、排気系管に内装される内装物は触媒を例に挙げて説明したが、その他のさまざまな部材の取り付けにも同様に適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による排気系管の内装物溶接固定装置によると、チタン又はアルミニウム等の金属製の排気系管内にステンレス又は鉄等の異種金属からなる触媒等の内装物を、高い耐熱性と固定強度とが得られる溶接構造により取り付けることができる。また、環状保持体の外周側の壁面に、環体の孔部と係合する複数の突起片を設けることにより、環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部に対して、前後両側から挟む２枚の環状保持体の接続孔の正確な位置決めができ、溶接時の組み付け作業をより一層容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、排気系管を示す外観図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置を備えた消音器の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の展開斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の側断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置による触媒取付の溶接工程の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置による触媒取付の溶接工程の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置による触媒取付の溶接工程の断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置による触媒取付の溶接工程の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の展開斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の展開斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態を示し、内装物溶接固定装置の展開斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　マニホールド
３　　　　　　　集合管
７　　　　　　　消音器
７Ａ　　　　　　入口
７Ｂ　　　　　　隔壁
７Ｃ　　　　　　出口
１０　　　　　　排気系管
１１　　　　　　外筒
１３　　　　　　内筒
１３Ａ　　　　　管内壁
１５　　　　　　断熱・消音材
１７　　　　　　管体
１９　　　　　　排気管
２０　　　　　　触媒（内装物）
２１　　　　　　環体
２１Ａ　　　　　筒部
２１Ｂ　　　　　内周壁
２１Ｃ　　　　　孔部
２３，２５　　　環状保持体
２３Ａ，２５Ａ　保持環部
２３Ｂ，２５Ｂ　壁面
２３Ｃ，２５Ｃ　接続孔
２３Ｄ，２５Ｄ　折曲環部
２７　　　　　　筒体
１００　　　　　排気系管の内装物溶接固定装置
２００　　　　　排気系管の内装物溶接固定装置
３００　　　　　排気系管の内装物溶接固定装置
４００　　　　　排気系管の内装物溶接固定装置
ａ　　　　　　　突起片
Ｂ　　　　　　　ビード
Ｅ　　　　　　　エンジン
ｈ，ｈ１　　　　孔縁

Claims

チタン又はアルミニウム等の金属製のマニホールドの集合管又は消音器等の排気系管内に、ステンレス又は鉄等の異種金属からなる内装物を取り付ける排気系管の内装物溶接固定装置において、上記排気系管の管内壁に固着されるチタン又はアルミニウム等の金属製の環体の内周壁に複数箇所の孔部を形成し、上記内周壁に対して前後両側から挟むステンレス又は鉄等の異種金属からなる２枚の環状保持体の外径側の一方に上記複数箇所の孔部と一致する位置に接続孔を形成し、この接続孔の孔縁と相手側の環状保持体の壁面とを孔部を間に介在させた状態で溶着し、上記環状保持体の各内径側に内装物を溶着したことを特徴とする排気系管の内装物溶接固定装置。
上記環状保持体の外周側の壁面に上記環体の内周壁にあけた複数箇所の孔部の孔縁と係合する突起片を設けたことを特徴とする請求項１記載の排気系管の内装物溶接固定装置。