JP2005194996A - 排気管の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変形を招くことなく圧入することができる排気管の接続方法を得る。
【解決手段】マフラの端板４に形成した挿通孔１７の縁に沿って折曲げ部１８を形成し、挿通孔１７に挿入した接続管１０を拡管して折曲げ部１８に密着させると共に、折曲げ部１８の前後に径方向に突き出した固定突起３６，３８を形成し、かつ、固定突起３６，３８と同時に突起３４を形成する。排気管１４の端を拡管して、徐々に拡管するテーパ管部４８と、テーパ管部４８に連接するストレート管部５０を形成し、テーパ管部４８をクランプ治具５４により保持して、突起３４にクランプ治具５２を係合させて、排気管１４を接続管１０に圧入する。更に、圧入後に、排気管１４とマフラ１の接続管１０との一部を重ね溶接してもよい。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気管とコンバータ又はマフラとを接続する排気管の接続方法に関する。

従来より、内燃機関の排気系は、特許文献１に示すように、排気の流れる方向に沿って、エギゾーストマニホールド、コンバータ、マフラが配置されると共に、各々が排気管で接続されている。排気管とコンバータ、排気管とマフラのそれぞれは、溶接により接続していた。また、マフラは、サブマフラとメインマフラとが設けられる場合もあり、この場合は、排気管とサブマフラ、排気管とメインマフラもそれぞれ溶接により接続していた。

しかし、溶接による接続では、溶接箇所に応力が集中しやすく、十分な強度を持たせるために、排気管の板厚等に十分な厚さが必要となり、重量低減上の問題となっていた。また、排気の漏れを防止するために、排気管の全周を溶接しなければならず、加工に時間がかかるという問題もあった。更に、溶接により接続するために、排気管等の材質を溶接に適したものを選定しなければならず、排気管等の材質に制約を受けると共に、溶接作業時には、ガスが発生するので、作業環境上も好ましくないという問題があった。

そこで、図７に示すように、溶接によらずに、圧入により接続する方法も考えられる。例えば、マフラ１００の端板１０２，１０４に一体的に設けた入口側と出口側の接続管１０６，１０８に、上流側と下流側の排気管１１０，１１２を圧入する。その際、マフラ１００の本体筒部１１４の外周をクランプすると共に、接続管１０６，１０８の外周をクランプして圧入することが考えられる。
特開２００１−２２１０４３号公報

しかしながら、こうした圧入による方法では、圧入の際に、端板１０２，１０４、本体筒部１１４や仕切板１１６が変形してしまうという問題があった。
本発明の課題は、変形を招くことなく圧入することができる排気管の接続方法を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内燃機関の排気系に設けられる排気管とコンバータ又はマフラとを接続する排気管の接続方法において、
前記コンバータ又は前記マフラの接続管に径方向に突き出た突起を形成し、該突起にクランプ治具を係合させて、前記排気管を前記接続管に圧入することを特徴とする排気管の接続方法がそれである。

前記突起は、前記接続管内に挿入した加工具を径方向外側に膨らませて形成してもよい。また、前記コンバータ又は前記マフラの端板に形成した挿通孔の縁に沿って折曲げ部を形成し、前記挿通孔に挿入した前記接続管を拡管して前記折曲げ部に密着させると共に、前記折曲げ部の前後に径方向に突き出した固定突起を形成し、かつ、該固定突起と同時に前記突起を形成してもよい。更に、前記排気管の端を拡管して、徐々に拡管するテーパ管部と、該テーパ管部に連接するストレート管部を形成し、前記テーパ管部をクランプ治具により保持して、前記コンバータ又は前記マフラの前記接続管の外周に前記ストレート管部を圧入してもよい。あるいは、前記圧入後に、前記排気管と前記コンバータ又は前記マフラの接続管との一部を溶接するようにしてもよい。

本発明の排気管の接続方法によると、変形を招くことなく圧入することができるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はマフラで、マフラ１は本体筒部２を備え、本体筒部２の両端は端板４，６により密閉されると共に、本体筒部２の内部には、仕切板８が設けられている。

また、一方の端板４を貫通して、入口側の接続管１０が設けられると共に、他方の端板６を貫通して、出口側の接続管１２が設けられている。両接続管１０，１２は、それぞれ一端が端板４，６を貫通して外部に突出されると共に、他端は本体筒部２の内部の仕切板８に挿入されている。入口側の接続管１０には、上流側の排気管１４が接続されると共に、出口側の接続管１２には、下流側の排気管１６が接続される。

本実施形態では、まず、図２に示すように、端板４と入口側の接続管１０とが固定される。接続管１０には、素材として、所定の長さに切断されたパイプが用いられ、端板４にはこの接続管１０を挿入可能な挿通孔１７が形成される。そして、挿通孔１７の縁に沿って外側に折り返された折曲げ部１８がバーリング加工等により形成される。

挿通孔１７に接続管１０を挿入すると共に、接続管１０内には加工具１９が挿入される。加工具１９は、径方向に拡張可能な成形部材２０を備えており、成形部材２０の中心には、軸方向にテーパ孔２２が形成されている。成形部材２０の外周には、３つの突部２４，２６，２８が円周方向に形成されている。成形部材２０は、軸方向に複数に分割、例えば４個、６個、８個等に分割されて形成され、それぞれの分割片が径方向に移動して拡張できるように形成されている。

テーパ孔２２には、テーパ軸３０が挿入されており、テーパ軸３０を軸方向に移動させることにより、テーパ軸３０がテーパ孔２２の内周に接触し、成形部材２０は支持部材３２により軸方向の移動が規制されて、成形部材２０を径方向に拡張するように構成されている。

成形部材２０を径方向に拡張することにより、図３に示すように、接続管１０が、３つの突部２４，２６，２８により径方向に拡張されて、１つの突起３４と２つの固定突起３６，３８とが形成される。１つの突起３４と２つの固定突起３６，３８とは、同一形状でもよく、あるいは、大きさが異なってもよい。

３つの突起３４，３６，３８のうち、２つの固定突起３６，３８は、端板４の折曲げ部１８の前後両側に形成される。１つの突起３４は、マフラ１の外側に形成される。成形部材２０を径方向に拡張することにより、接続管１０が径方向に拡張されて、折曲げ部１８の内周面に密着されると共に、折曲げ部１８の前後に固定突起３６，３８が形成されて、接続管１０と折曲げ部１８とが密閉・固定される。出口側の接続管１２も同様に１つの突起４２と２つの固定突起４４，４６とが形成され、端板６に形成された折曲げ部４０が、２つの固定突起４４，４６により、密閉・固定される。

３つの突起３４，３６，３８を形成した後、図４、図５に示すように、接続管１０に排気管１４を圧入する。その際、本実施形態では、排気管１４に、先端に向かって徐々に拡管するテーパ管部４８を形成すると共に、テーパ管部４８に連接したストレート管部５０を先端まで形成する。ストレート管部５０の内径は、接続管１０の外径よりも僅かに小さく形成して、圧入できるようにする。

そして、接続管１０の外側の突起３４と１つの固定突起３６の間を、クランプ治具５２でクランプする。クランプ治具５２は、接続管１０の外周をクランプできるように、２つの割型からなると共に、クランプした際に、クランプ治具５２には、接続管１０の外周を包み込む貫通孔５２ａが形成されている。また、クランプ治具５２は、突起３４と固定突起３６の間に挿入されて、突起３４がクランプ治具５２の突起３４側の角部５２ｂに接触するように形成されている。

排気管１４は、テーパ管部４８がクランプ治具５４によりクランプされる。このクランプ治具５４は、２つの割型からなり、テーパ管部４８の外周をクランプできるように、テーパ管部４８に応じたテーパ孔５６が形成されている。

クランプ治具５２により、突起３４と固定突起３６の間の接続管１０をクランプすると共に、クランプ治具５４により排気管１４のテーパ管部４８をクランプする。そして、クランプ治具５４によりクランプされた排気管１４を接続管１０側に移動して、排気管１４のストレート管部５０を接続管１０の外周に圧入する。

圧入の際、排気管１４側では、クランプ治具５４がテーパ管部４８を介して圧入による反力を受けるので、クランプ治具５４と排気管１４との間で滑りが生じることはない。一方、接続管１０側では、クランプ治具５２が接続管１０の外周をクランプし、外側の突起３４がクランプ治具５２の角部５２ｂに接触する。これにより、圧入時の接続管１０の軸方向の作用力が突起３４を介してクランプ治具５２の角部５２ｂに伝達され、クランプ治具５２が圧入による反力を受ける。よって、接続管１０とクランプ治具５２との間で滑りが生じることはない。また、端板４や本体筒部２に反力が加わることはなく、これらが変形することもない。更に、仕切板８にも反力が加わらないので、仕切板８が変形することもない。

他方の出口側の接続管１２と下流側の排気管１６とも、同様にして圧入により接続される。尚、本実施形態では、固定突起３６，３８，４４，４６により、端板４，６と接続管１０，１２を密閉・固定したが、これに限らず、溶接等により密閉・固定してもよい。また、本実施形態では、マフラ１を例としたが、コンバータであっても同様に実施可能である。

更に、図６に示すように、圧入後に、排気管１４，１６のストレート管部５０，５８とマフラ１の入口側と出口側の接続管１０，１２との一部を溶接により固定するようにしてもよい。溶接は、ストレート管部５０，５８の全周を溶接する必要はなく、周方向に沿って１０〜２０ｍｍ程度の長さの溶接ビード６０，６２を円周上に２箇所程度対称位置に形成できればよく、一部を溶接すれば足りる。また、レーザ溶接、スポット溶接、プラズマ溶接等により、ストレート管部５０，５８の外周側から、ストレート管部５０，５８を貫通して、接続管１０，１２に溶接する、重ね溶接を行えばよい。

ストレート管部５０，５８と接続管１０，１２との一部を重ね溶接により固定することにより、床下に配置されているコンバータ、マフラ１が、地面上の岩等の突起に接触し、コンバータ、マフラ１に外力が加わり、排気管１４，１６との間に引き抜き方向の作用力や回転力が働いても、ストレート管部５０，５８と接続管１０，１２とが外れたり、コンバータ、マフラ１や排気管１０，１２が回転するのを防止する。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての排気管の接続方法により排気管を接続した状態を示すマフラの断面図である。 本実施形態の接続管と端板との接続を示す成形部材拡張前の断面図である。 本実施形態の接続管と端板との接続を示す成形部材拡張後の断面図である。 本実施形態の接続管と排気管との圧入前の状態を示す断面図である。 本実施形態の接続管と排気管との圧入後の状態を示す断面図である。 本実施形態の排気管の接続方法により排気管を接続した状態を示すマフラの外形図である。 従来の圧入による排気管を接続した状態を示すマフラの断面図である。

符号の説明

１，１００…マフラ ２，１１４…本体筒部
４，６，１０２，１０４…端板
８，１１６…仕切板
１０，１２，１０６，１０８…接続管
１４，１６，１１０，１１２…排気管
１７…挿通孔 １８…折曲げ部
１９…加工具 ２０…成形部材
２４，２６，２８…突部
３４，４２…突起
３６，３８，４４，４６…固定突起
４０…折曲げ部 ４８…テーパ管部
５０…ストレート管部 ５２，５４…クランプ治具

Claims (5)

1. 内燃機関の排気系に設けられる排気管とコンバータ又はマフラとを接続する排気管の接続方法において、
   前記コンバータ又は前記マフラの接続管に径方向に突き出た突起を形成し、該突起にクランプ治具を係合させて、前記排気管を前記接続管に圧入することを特徴とする排気管の接続方法。
2. 前記突起は、前記接続管内に挿入した加工具を径方向外側に膨らませて形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気管の接続方法。
3. 前記コンバータ又は前記マフラの端板に形成した挿通孔の縁に沿って折曲げ部を形成し、前記挿通孔に挿入した前記接続管を拡管して前記折曲げ部に密着させると共に、前記折曲げ部の前後に径方向に突き出した固定突起を形成し、かつ、該固定突起と同時に前記突起を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気管の接続方法。
4. 前記排気管の端を拡管して、徐々に拡管するテーパ管部と、該テーパ管部に連接するストレート管部を形成し、前記テーパ管部をクランプ治具により保持して、前記コンバータ又は前記マフラの前記接続管の外周に前記ストレート管部を圧入することを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の排気管の接続方法。
5. 前記圧入後に、前記排気管と前記コンバータ又は前記マフラの接続管との一部を溶接することを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の排気管の接続方法。

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