JP2005337036A

JP2005337036A - 車両用消音器における排気管の接続方法

Info

Publication number: JP2005337036A
Application number: JP2004153613A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Okada; 克之岡田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】溶接を必要とせずに密に接合することを可能とすることにより、作業能率を高めると共に、接合部の熱歪を防止し、かつ、外観の向上と消音器の軽量化およびコストの低減化を図ることができる車両用消音器における排気管の接続方法の提供。
【解決手段】エンドプレート２６に設けられる貫通孔２８の周縁にプレス等の変形加工により残留応力を残した状態でバーリング部３０が形成され、貫通孔２８にアウトレットパイプ２４の端部を挿通した状態で残留応力を開放可能な８００℃以上の温度でバーリング部３０を加熱して縮径させることにより該バーリング部３０の内周面をアウトレットパイプ２４の外周面に密着接合させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用消音器における排気管の接続方法に関する。

従来、車両用消音器における隔壁を貫通する状態で排気管の端部を接続させる排気管の接続方法としては、例えば、図６に示すように、エンドプレート（隔壁）１０１にバーリング部１０２を備えた排気管接続孔１０３が形成され、この排気管接続孔１０３内に排気管１０４を挿通した状態で、バーリング部１０２と排気管１０４との間をその全周に亘って溶接１０５するのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
なお、１０６はテールパイプである。

特開２００２−８９２３０号公報（明細書（３）頁、図１）

しかしながら、前記排気管接続孔１０３におけるバーリング部１０２の内径の寸法精度を出すことは困難で、多くの場合バーリング部１０２の内周面と排気管１０４の外周面との間に隙間が形成されるため、従来はバーリング部１０２と排気管１０４の接続にはフィラワイヤで隙間を塞ぐことが可能なＭＩＧ溶接による接合が行われていたため、以下に列挙する問題点があった。

即ち、溶接部の他にフィラワイヤを溶解しながら行われるＭＩＧ溶接は、フィラワイヤを用いないレーザ溶接等に比べて溶接速度が遅くなるため、作業能率が悪くなる。
また、溶接部における入熱が大きくて溶接ビード端部に応力が集中し、溶接部に熱歪を発生させる虞があるため、溶接部の要求強度を満足させるためには、板厚アップ、高価な材質への変更、補強パッチやカラーの追加等の対策が必要となり、その結果、軽量化やコスト低減化が困難になる。
また、フィラワイヤの分だけ重量が重くなると共に、スパッタの発生により消音器の外観を損なう虞がある。

本発明の解決しようとする課題は、溶接を必要とせずに密に接合することを可能とすることにより、作業能率を高めると共に、接合部の熱歪を防止し、かつ、外観の向上と消音器の軽量化およびコストの低減化を図ることができる車両用消音器における排気管の接続方法を提供することにある。

上記課題を解決するため請求項１記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、車両用消音器における隔壁を貫通する状態で排気管の端部を接続させる排気管の接続方法であって、前記隔壁に設けられる排気管接続孔の周縁にプレス等の変形加工により残留応力を残した状態でバーリング部が形成され、前記排気管接続孔に前記排気管を挿通した状態で前記残留応力を開放可能な温度で前記バーリング部を加熱して縮径させることにより該バーリング部の内周面を排気管の外周面に密着させることを特徴とする手段とした。
なお、前記排気管接続孔に対する排気管の挿通には圧入させる場合が含まれるものとする。

請求項２記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、請求項１に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記加熱温度が８００℃以上であることを特徴とする手段とした。

請求項３記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、請求項１または２に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記バーリング部の基部に前記隔壁の板厚の２倍以上の半径を有するＲ部が形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記バーリング部の途中に先細り状のテーパ部が形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項５記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、縮径された前記バーリング部と前記排気管との間をスポット的に溶接するようにしたことを特徴とする手段とした。

請求項６記載の車両用消音器における排気管の接続方法は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記排気管の接続端部を残留応力を残した状態で先細りのテーパ状または小径に縮径させ、前記排気管接続孔に前記排気管の縮径部を挿通した状態で前記残留応力を開放可能な温度で前記バーリング部を加熱して縮径させる一方、前記残留応力を開放可能な温度で前記縮径部を加熱して拡径させることにより、該バーリング部の内周面と前記排気管における縮径部の外周面を互いに密着させることを特徴とする手段とした。

請求項１記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、上述のように、前記隔壁に設けられる排気管接続孔の周縁にプレス等の変形加工により残留応力を残した状態でバーリング部が形成され、排気管接続孔に前記排気管を挿通した状態で残留応力を開放可能な温度でバーリング部を加熱して縮径させることにより該バーリング部の内周面を排気管の外周面に密着させるようにしたことで、溶接を必要とせずに密に接合することが可能となる。

従って、溶接作業の省略により、作業能率を高めることができるようになると共に、製品の外観を向上させることができるようになる。
また、接合部に熱歪を発生させることがないため、溶接部の要求強度を満足させるための板厚アップ、高価な材質への変更、補強パッチやカラーの追加等の対策を講じる必要もなく、接合部の板厚を必要最小限度に薄くすることができ、これにより、消音器の軽量化およびコストの低減化を図ることができるようになる。

請求項２に記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、上述のように、前記加熱温度を８００℃以上とすることにより、残留応力を開放してバーリング部を十分に縮径させることができるようになる。

請求項３記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、前記バーリング部の基部に隔壁の板厚の２倍以上の半径を有するＲ部が形成されることにより、変形加工領域が増加し、これにより、残留応力を開放し易くすることができるようになる。

請求項４記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、前記バーリング部の途中に先細り状のテーパ部が形成されることにより、変形加工領域が増加し、これにより、残留応力を開放し易くすることができるようになる。
溶接を必要とせずに密に接合することが可能となる。

請求項５記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、縮径されたバーリング部と排気管との間をスポット的に溶接するようにしたことで、溶接部に大きな応力を生じさせることなしに、接合強度を高め、これにより、排気管の回りや抜けを確実に防止できるようになる。

請求項６記載の車両用消音器における排気管の接続方法では、排気管の接続端部を残留応力を残した状態で先細りのテーパ状または小径に縮径させ、排気管接続孔に排気管の縮径部を挿通した状態で残留応力を開放可能な温度でバーリング部を加熱して縮径させる一方、残留応力を開放可能な温度で縮径部を加熱して拡径させることにより、該バーリング部の内周面と前記排気管における縮径部の外周面を互いに密着させるようにしたことで、さらに密に接合することが可能となる。

以下にこの発明の実施例１を図面に基づいて説明する。

この実施例１の車両用消音器の製造方法は、請求項１〜３に記載の発明に対応する。
まず、この実施例１の車両用消音器の製造方法を図面に基づいて説明する。

図１はこの実施例１の車両用消音器の製造方法が適用される消音器を示す縦断面図、図２〜４はこの実施例１の車両用消音器の製造方法を示す工程説明図である。
この車両用消音器の製造方法が適用される消音器は、アウタシェル１と、中間組立品２と、フロントパイプ３と、テールパイプ４と、を主な構成として備えている。

さらに詳述すると、図１に示すように、前記アウタシェル１は、金属プレート１ａを巻いて両端縁部をスポット溶接することにより円筒状に形成されている。

前記中間組立品２は、２枚のインナプレート２１、２２と、インレットパイプ２３と、アウトレットパイプ２４と、エンドプレート２５、２６と、で構成されていて、２枚のインナプレート２１、２２により消音器室内が３つの室２ａ、２ｂ、２ｃに仕切られている。

そして、前記インレットパイプ２３は、上流側のエンドプレート２５および２枚のインナプレート２１、２２を貫通する状態で組み付けられ、また、アウトレットパイプ２４は２枚のインナプレート２１、２２および下流側のエンドプレート２６を貫通する状態で組み付けられている。なお、前記両インナプレート２１、２２には、複数の連通孔（図示せず）が形成されている。

前記エンドプレート２５、２６には、インレットパイプ２３またはアウトレットパイプ２４の端部を挿通可能な貫通孔（排気管接続孔）２７、２８が形成され、この貫通孔２７、２８の周縁にはそれぞれ消音器の外側に向けて突出するバーリング部２９、３０が形成されている。
そして、前記インレットパイプ２３またはアウトレットパイプ２４の端部にはその内側にそれぞれフロントパイプ３とテールパイプ４が挿入された状態で接続固定されている。

このバーリング部２９、３０は、貫通孔２７、２８を形成する際に、プレス加工（変形加工）により、残留応力を残した状態で形成されるもので、該バーリング部２９、３０の基部には、エンドプレート２５、２６の板厚の２倍以上の半径を有するＲ部を有する状態に形成されている（図２参照）。

次に、この実施例１の消音器の組み付け工程のうち、エンドプレート２６に対するアウトレットパイプ２４の接合方法、および、アウトレットパイプ２４とテールパイプ４との接続方法を、図２〜４の工程図に基づいて説明する。

まず、図２に示すように、エンドプレート２６に形成された貫通孔２８にアウトレットパイプ２４の端部を挿通させる。
この時、バーリング部３０に挿通させるアウトレットパイプ２４の端部外径、およびアウトレットパイプ２４に挿通されるテールパイプ４の外径をいわゆる圧入となるようにして隙間をなくすことで、より密着性を高めることができるようになる。

次に、図３に示すように、テールパイプ４の接続端部を残留応力を残した状態で先細りのテーパ状に縮径させ、該縮径部分４ａをアウトレットパイプ２４の開口端部内に圧入させた状態で、バーリング部３０の外側から８００℃以上の温度で接合部分を加熱することにより、図４に示すように、プレス加工により変形加工されたバーリング部３０の残留応力が開放されて縮径し、これにより、バーリング部３０の内周面をアウトレットパイプ２４の外周面に密着して強固に固定されると共に、前記加熱により、縮径されたテールパイプ４の残留応力が開放されて拡開し、これにより、該テールパイプ４の接続端部外周面がアウトレットパイプ２４の内周面に密着して強固に固定された状態となる。

なお、エンドプレート２５に対するインレットパイプ２３の接続方法、および、該インレットパイプ２３に対するフロントパイプ３の接続方法は、前記エンドプレート２６に対するアウトレットパイプ２４の接続方法、および、該アウトレットパイプ２４に対するテールパイプ４の接続方法と同様であるため、その説明を省略する。

次に、この実施例１の作用・効果を説明する。
この実施例１では上述のように、変形加工による残留応力を利用し、これを加熱して開放させることによって接合部を互いに密着させるようにしたことで、溶接を必要とせずに密着接合させることが可能となる。

従って、溶接作業の省略により、作業能率を高めることができるようになると共に、製品の外観を向上させることができるようになるという効果が得られる。
また、接合部に熱歪を発生させることがないため、溶接部の要求強度を満足させるための板厚アップ、高価な材質への変更、補強パッチやカラーの追加等の対策を講じる必要もなく、接合部の板厚を必要最小限度に薄くすることができ、これにより、消音器の軽量化およびコストの低減化を図ることができるようになるという効果が得られる。

また、前記加熱温度を８００℃以上とすることにより、残留応力を開放してバーリング部３０を十分に縮径させることができるようになる。即ち、加熱温度とバーリング部３０の縮径量との関係調査によると、６００℃以下では殆ど内径に変化は認められず、８００℃で０．０８mm、１００℃で０．１３mm内径が小さくなることが確認された。ちなみに、消音器の通常の使用条件下では、排気ガスの温度は５００℃〜６００℃程度であり、バーリング部３０の温度は排気ガス温度よりは１００℃〜２００℃程度低いため、通常の使用条件下では残留応力が開放されることはない。従って、８００℃以上の温度で加熱することによって初めて残留応力の開放による密着接合が可能となる。

また、前記バーリング部３０の基部に隔壁の板厚の２倍以上の半径を有するＲ部が形成されることにより、変形加工領域が増加し、これにより、残留応力を開放し易くすることができるようになる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２の車両用消音器の製造方法は、請求項１、２、４に記載の発明に対応する
この実施例２の車両用消音器の製造方法では、図５に示すように、前記バーリング部３０の途中に先細り状のテーパ部Ｔが形成されている点が前記実施例１とは相違したものである。
従って、この実施例２では、上述のように、先細り状のテーパ部Ｔにより変形加工領域が増加し、これにより、前記実施例１におけるＲ部と同様に残留応力を開放し易くすることができるようになる。

以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、排気管としてインレットパイプ２３とアウトレットパイプ２４を、また、隔壁としてエンドプレート２５、２６を例にとったが、フロントパイプ４またはテールパイプ４とエンドプレート２５、２６との間の接合、または、インレットパイプ２３またはアウトレットパイプ２４と消音室内を仕切るインナプレート２１、２２との接合方法にも適用することができる。

また、実施例では、溶接を完全に省略する例を示したが、縮径されたバーリング部３０とアウトレットパイプ２４の端部とテールパイプ４の外周面との間をスポット的に溶接することにより、溶接部に大きな応力を生じさせることなしに、接合強度を高め、これにより、排気管の回りや抜けを確実に防止できるようになる。

実施例１の車両用消音器における排気管の接続方法が適用された消音器を示す縦断面図である。実施例１の車両用消音器における排気管の接続方法を示す工程図である。実施例１の車両用消音器における排気管の接続方法を示す工程図である。実施例１の車両用消音器における排気管の接続方法を示す工程図である。実施例２の車両用消音器における排気管の接続方法を示す要部断面図である。従来例の車両用消音器における排気管の接続方法を示す要部断面図である。

符号の説明

１アウタシェル
２中間組立品
２１インナプレート
２２インナプレート
２３インレットパイプ
２４アウトレットパイプ
２５エンドプレート（隔壁）
２６エンドプレート（隔壁）
２７貫通孔（排気管接続孔）
２８貫通孔（排気管接続孔）
２９バーリング部
３０バーリング部
３フロントパイプ（排気管）
４テールパイプ（排気管）
４ａ縮径部分
Ｔテーパ部

Claims

車両用消音器における隔壁を貫通する状態で排気管の端部を接続させる排気管の接続方法であって、
前記隔壁に設けられる排気管接続孔の周縁にプレス等の変形加工により残留応力を残した状態でバーリング部が形成され、
前記排気管接続孔に前記排気管を挿通した状態で前記残留応力を開放可能な温度で前記バーリング部を加熱して縮径させることにより該バーリング部の内周面を排気管の外周面に密着させることを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。
請求項１に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記加熱温度が８００℃以上であることを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。
請求項１または２に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記バーリング部の基部に前記隔壁の板厚の２倍以上の半径を有するＲ部が形成されていることを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記バーリング部の途中に先細り状のテーパ部が形成されていることを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、縮径された前記バーリング部と前記排気管との間をスポット的に溶接するようにしたことを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用消音器における排気管の接続方法において、前記排気管の接続端部を残留応力を残した状態で先細りのテーパ状または小径に縮径させ、
前記排気管接続孔に前記排気管の縮径部を挿通した状態で前記残留応力を開放可能な温度で前記バーリング部を加熱して縮径させる一方、前記残留応力を開放可能な温度で前記縮径部を加熱して拡径させることにより、該バーリング部の内周面と前記排気管における縮径部の外周面を互いに密着させることを特徴とする車両用消音器における排気管の接続方法。