JP2006266215A - 車両用マフラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水分によるアウタシェルの変形を防止すると共に、放射音を低減できる車両用マフラの製造方法を得る。
【解決手段】板材２１に板材２１の巻始め端２１ａから巻き方向に沿ってビード１６，１８をアウタシェル１の外側に突き出して形成する。両ビード１６，１８の断面形状は凸状になるように形成する。次に、板材２１を少なくとも二重に巻いて、板材２１を変形させながらビード１６，１８に沿った隙間２８を形成する。隙間２８を形成した後、ビード１６，１８上を溶接するとよい。ビート１６，１８の長さは一巻きの長さよりも短く、隙間２８は板材２１の巻始め端２１ａに開口している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の排気騒音を低減する車両用マフラのアウタシェルを板材を少なくとも二重に巻いて形成する車両用マフラの製造方法に関する。

従来より、特許文献１にあるように、車両用マフラは、内部空間を仕切るバッフルプレートと、両端のエンドプレートと、バッフルプレート及びエンドプレートの外周に板材を二重に巻き付けて形成したアウタシェルとを備えたものが知られている。板材を二重に巻き付けてアウタシェルを形成すると、排気ガス中の水分が車両用マフラの内部に溜まり、アウタシェルの巻き重ねた板材の間に毛細管現象等により進入する場合がある。あるいは、車両用マフラの製造途中で、何らかの原因により、アウタシェルの巻き重ねた板材の間に水分が残る場合も考えられる。このアウタシェルの巻き重ねた板材の間の水分が、車両の運転中の排気ガス等により加熱されて気化すると、水蒸気となって圧力が上昇して、板材を膨らませたりしてアウタシェルを変形させてしまう場合があった。

そこで、特許文献２にあるように、巻き重ねた板材の間に逃がし通路を形成し、板材の内側に形成した小孔を介して逃がし通路をアウタシェル内部に連通させて、この小孔から水蒸気を逃がすようにしたものも提案されている。
特開２００３−１３８９３５号公報 特開２００４−２８５９６９号公報

しかしながら、こうした従来の逃がし通路を形成する方法では、逃がし通路の形状によっては、アウタシェルからの騒音の放射音が増加する場合があるという問題があった。また、小孔を形成するので、小孔からの腐食により、車両用マフラの耐久性が低下する場合があるという問題があった。

本発明の課題は、水分によるアウタシェルの変形を防止すると共に、放射音を低減できる車両用マフラの製造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方法を取った。即ち、
板材を少なくとも二重に巻いてアウタシェルを形成する車両用マフラの製造方法において、
前記板材に前記板材の巻始め端から巻き方向に沿って凸状のビードを前記アウタシェルの外側に突き出して形成してから、前記板材を少なくとも二重に巻いて、前記板材を変形させながら前記ビードに沿った隙間を形成することを特徴とする車両用マフラの製造方法がそれである。

前記隙間を形成した後、前記ビード上を溶接するとよい。また、前記ビートの長さは一巻きの長さよりも短いことが好ましい。更に、前記アウタシェルは急な曲面で巻かれた箇所を有すると共に、前記ビードは前記板材の巻始め端から最初の急な曲面の箇所に形成してもよい。前記隙間は前記板材の巻始め端に開口していることが好ましい。

本発明の車両用マフラの製造方法によると、隙間から水蒸気を逃がすことができ、水分によるアウタシェルの変形を防止すると共に、ビードによりアウタシェルの剛性を向上させることができ、放射音を低減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はアウタシェルで、アウタシェル１は筒状に形成されている。アウタシェル１の両端にはそれぞれエンドプレート２，４が装着されて内部が閉塞されている。また、アウタシェル１の内部は、バッフルプレート６により２つの部屋８，１０に仕切られている。アウタシェル１とエンドプレート２，４及びバッフルプレート６とは、それぞれ溶接やかしめ等により一体的に固定されている。

一方のエンドプレート２には、入口管１２が装着されており、入口管１２は、一方が外部に開口されて、図示しない上流側の排気管に接続できるように構成されている。入口管１２の他端はバッフルプレート６を貫通して、他方のエンドプレート４側の部屋１０に開口されている。

他方のエンドプレート４には、出口管１４が装着されており、出口管１４は、一方が外部に開口されて、図示しない下流側の排気管が接続できるように構成されている。出口管１４の他端はバッフルプレート６を貫通して、一方のエンドプレート２側の部屋８に開口されている。

アウタシェル１は、板材２１（図３（イ）参照）を少なくとも二重に巻いて筒状に形成されており、図２に示すように、本実施形態では、その断面形状は、急な曲面Ｃ１，Ｃ２と緩やかな曲面Ｃ３，Ｃ４とを滑らかに繋いだ略楕円形状に形成されている。急な曲面Ｃ１，Ｃ２と平坦面とを滑らかに繋いだ略楕円形状に形成されたものでもよい。尚、本実施形態では、その断面形状は、略楕円状の扁平な筒状に形成されているが、これに限るものではなく、円筒等の筒状であればよい。

二重に巻かれている板材２１は、板材２１の一方の端である巻始め端２１ａがアウタシェル１の内側から巻始められ、曲率半径の大きな緩やかな曲面Ｃ４で少しの長さ巻かれた後、最初の曲率半径の小さな急な曲面Ｃ１でほぼ１８０度巻かれる。その後、緩やかな曲面Ｃ３で巻かれてから、急な曲面Ｃ２でほぼ１８０度巻かれる。そして、緩やかな曲面Ｃ４で巻かれて、巻始め端２１ａに至り、まず、一重に巻かれ、続けて、同様にその上に重ねて板材２１が巻かれて、二重に巻かれる。本実施形態では、巻終わり端２１ｂは、巻始め端２１ａを通過して更に巻かれて、一部が三重となるように巻かれている。

次に、前述した車両用マフラの製造方法について、アウタシェル１の製造方法を中心に図３、図４によって説明する。
まず、図３（イ）に示すように、アウタシェル１の幅と周長に応じた板材２１を切り取る。そして、図３（ロ）に示すように、ビード１６，１８をプレス成形あるいはロール成形する。本実施形態では、両ビード１６，１８の形状は同じであるが、これに限らす、両ビード１６，１８の形状を異なる形状に形成してもよい。また、ビード１６，１８の断面形状は、凸状に成形され、本実施形態では、略台形に成形され（図４（イ）参照）、ビード１６，１８は、板材２１の巻始め端２１ａから巻き方向に沿って形成されている。尚、ビード１６，１８の断面形状は、略台形に限らず、凸状であればよく、半円形等でもよい。

また、ビード１６，１８は、巻いた際に、ビード１６，１８がアウタシェル１の外側に突き出すように凸状に形成されている。ビード１６，１８は、巻始め端２１ａから最初の急な曲面Ｃ１の箇所を通り、緩やかな曲面Ｃ３の箇所にまで達し、次の急な曲面Ｃ２の箇所の手前に至るまでの長さに成形される。

続いて、板材２１をアウタシェル１の形状に巻く。その際、予め、バッフルプレート６に入口管１２と出口管１４とを取り付けると共に、両端のエンドプレート２，４に代わる同形状の治具２２，２４を組み付けた組立品２６を形成する。図３（ハ）に示すように、この組立品２６に板材２１を巻き付けるようにするとよい。尚、後述する溶接が、レーザ溶接の場合には、治具２２，２４を用いることなく、エンドプレート２，４、バッフルプレート６、入口管１２、出口管１４により組立品２６を形成して、板材２１を直接巻いてもよい。

ビード１６，１８が外側に突き出した状態で、板材２１の巻始め端２１ａを組立品２６に巻き付ける。図４（イ）に示すように、ビード１６では、一重に巻かれてから、更に、板材２１が巻かれて二重に巻かれると、図４（ロ）に示すように、凸状のビード１６に重ねて更に板材２１が巻かれる。板材２１が巻かれると、図４（ハ）に示すように、ビード１６の平坦面が板材２１により押し付けられて、ビード１６はアウタシェル１の内側に押し出されるように変形する。

図４（イ）に示すように、凸状のビード１６は、アウタシェル１の外側に突き出して形成されると共に、その断面形状が略台形に形成されている。即ち、その頂部は平坦面として形成されると共に、その両側はハ字状に広がって傾斜した傾斜面として形成されている。平坦面がアウタシェル１の内側に向かって押し下げられると、図４（ハ）に示すように、傾斜面がアウタシェル１の内側に突き出るようにビード１６が変形して、ほぼ三角形状の二条の変形ビード１６ａ，１６ｂがアウタシェル１の内側に突き出すようにして形成される。

この変形ビード１６ａ，１６ｂにより、二重に巻いた板材２１の間に隙間２８が形成され、この隙間２８は、プレス成形されたビード１６の長さに応じて形成される。他方のビード１８についても同様である。ビード１６，１８の断面形状を傾斜面を有する略台形とすることにより、容易に隙間２８が形成される。

こうして、板材２１を二重に巻いた後、ビード１６，１８上を溶接する。溶接は、抵抗スポット溶接やレーザ溶接が用いられる。抵抗スポット溶接する場合には、前述した治具２２，２４を取り外して、ビード１６，１８の平坦面と外側の板材２１とを電極で挟んで溶接する。治具２２，２４を取り外した後、図３（ニ）に示すように、エンドプレート２，４をアウタシェル１に装着して、レーザ溶接等により固定する。

本実施形態では、図１に示すように、ビード１６，１８を変形させて形成した隙間２８がバッフルプレート６により仕切られたそれぞれの部屋８，１０毎に設けられている。尚、バッフルプレート６が２枚以上あり、部屋が３以上ある場合には、それぞれの部屋毎に隙間２８を設ければよい。更に、各部屋毎に一つのビード１６，１８を設けるのではなく、各部屋毎に複数の本のビード１６，１８を設けてもよい。

隙間２８は、図２に示すように、板材２１の巻始め端２１ａでアウタシェル１の内側に開口されて、隙間２８とアウタシェル１の内部とが連通形成されている。隙間２８は、板材２１の巻始め端２１ａから緩やかな曲面Ｃ４の少しの長さの箇所に形成され、更に、巻始め端２１ａから最初の急な曲面Ｃ１の箇所を通り、緩やかな曲面Ｃ３の箇所にまで達し、次の急な曲面Ｃ２の箇所の手前に至るまで形成されている。

隙間２８は、アウタシェル１の内周面の全周にわたって形成する必要はなく、少なくとも巻始め端２１ａから最初の急な曲面Ｃ１の箇所に形成する。これは、板材２１の巻始め端２１ａから最初の急な曲面Ｃ１の箇所に形成するのは、急な曲面Ｃ１では、板材２１の間の水蒸気が逃げ難いからであり、緩やかな曲面Ｃ３，Ｃ４では、板材２１の間の水蒸気は比較的逃げやすいからである。一方、アウタシェル１の内周面全周にわたって隙間２８を形成すると、アウタシェル１の内側の機密性が損なわれる場合があり、隙間２８は、アウタシェル１の内周の半分程度に形成するのが好ましい。

次に、本実施形態の車両用マフラの製造方法により製造した車両用マフラの作動について説明する。
まず、内燃機関の運転により、上流側の図示しない排気管から入口管１２に排気ガスが供給され、出口管１４から下流側の図示しない排気管に排気ガスが導かれる。その際、車両用マフラでは排気騒音が低減される。

また、供給される排気ガス中の水分が、部屋８，１０に溜まり、このような凝縮水が巻始め端２１ａから毛細管現象等によりアウタシェル１の板材２１の間に侵入する場合がある。あるいは、アウタシェル１の製造時に、板材２１を巻いた際に、板材２１の間に水分が付着している場合も考えられる。

アウタシェル１の板材２１の間に水分があると、運転中の排気ガスの熱により、この水分が気化して水蒸気となり、板材２１の間の圧力が上昇する。この水蒸気は隙間２８に入り込み、隙間２８に沿って流れて、アウタシェル１の内側の部屋８，１０内に逃がされる。隙間２８が、巻始め端２１ａに開口しているので、隙間２８に沿って水蒸気が流れ、開口から速やかに部屋８，１０内に流入する。従って、このような圧力上昇により、アウタシェル１が変形したり、破損したりするのを防止できる。

一方、ビード１６，１８が変形した変形ビード１６ａ，１６ｂがアウタシェル１の内側に突き出るように形成されるので、アウタシェル１の剛性が向上する。更に、ビード１６，１８の平坦面と板材２１とを溶接するので、変形ビード１６ａ，１６ｂの剛性が増す。特に、両エンドプレート２，４とバッフルプレート６との間に、変形ビード１６ａ，１６ｂを形成するのが好ましい。アウタシェル１の剛性が向上することにより、アウタシェル１からの放射音を低減できる。

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車両用マフラの製造方法により製造した車両用マフラの断面図である。 図１のＡＡ断面図である。 本実施形態の車両用マフラの製造方法の工程を示す説明図である。 本実施形態のビードの変形を示す説明図である。

符号の説明

１…アウタシェル ２，４…エンドプレート
６…バッフルプレート ８，１０…部屋
１２…入口管 １４…出口管
１６，１８…ビード １６ａ，１６ｂ…変形ビード
２１…板材 ２１ａ…巻始め端
２１ｂ…巻終わり端 ２２，２４…治具
２６…組立品 ２８…隙間

Claims (5)

1. 板材を少なくとも二重に巻いてアウタシェルを形成する車両用マフラの製造方法において、
   前記板材に前記板材の巻始め端から巻き方向に沿って凸状のビードを前記アウタシェルの外側に突き出して形成してから、前記板材を少なくとも二重に巻いて、前記板材を変形させながら前記ビードに沿った隙間を形成することを特徴とする車両用マフラの製造方法。
2. 前記隙間を形成した後、前記ビード上を溶接することを特徴とする請求項１に記載の車両用マフラの製造方法。
3. 前記ビートの長さは一巻きの長さよりも短いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用マフラの製造方法。
4. 前記アウタシェルは急な曲面で巻かれた箇所を有すると共に、前記ビードは前記板材の巻始め端から最初の急な曲面の箇所に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用マフラの製造方法。
5. 前記隙間は前記板材の巻始め端に開口していることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の車両用マフラの製造方法。

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