JP2006312897A - Inner tube structure for internal combustion engine double tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状を有する内燃機関用二重管の内管構造に関する。 The present invention relates to an inner pipe structure of a double pipe for an internal combustion engine having a cross-sectional shape combining a flat part and a curved part.
内燃機関の排気管として、一部の断面形状が楕円形に設定された排気管が知られている(例えば特許文献1参照)。また、断熱性の向上を目的として、複数の管状部材を管軸方向に接合して内管を構成し、その内管を外管で被覆した二重管構造の排気マニホールドも提供されている。この種の二重管に用いられる内管構造として、管状部材の接合部において一方の管状部材の軸端部を他方の管状部材の軸端部の内側に嵌め合わせ、それらの軸端部を管軸方向にスライド可能とした内管構造も知られている(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、上述した二重管構造では、接合部の内側に嵌め合わされる管状部材の軸端部が外側の管状部材の軸端部よりも被熱し易いため、内側の軸端部の熱伸びが外側の軸端部によって制限される。このため、管状部材の軸端部が楕円形、あるいはレーストラック形のように扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状に形成されている場合には、内側の軸端部において、曲部よりも剛性の低い扁平部に熱応力が発生して扁平部が内側に変形し、軸端部間に隙間が生じるおそれがある。このような隙間が生じると、内管の接合部から排気ガスが漏れ、それにより外管が加振されて異音が発生し、あるいは断熱性が低下する等の不都合が生じ得る。 However, in the above-described double tube structure, the axial end of the tubular member fitted inside the joint is more likely to be heated than the axial end of the outer tubular member, so the thermal elongation of the inner axial end is outside. It is limited by the shaft end. For this reason, when the axial end of the tubular member is formed in a cross-sectional shape combining a flat portion and a curved portion, such as an elliptical shape or a racetrack shape, However, there is a possibility that thermal stress is generated in the flat portion having low rigidity, the flat portion is deformed inward, and a gap is generated between the shaft end portions. If such a gap is generated, the exhaust gas leaks from the joint portion of the inner tube, and thereby the outer tube is vibrated and abnormal noise is generated, or the heat insulation property is deteriorated.
そこで、本発明は、扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状の管状部材の軸端部同士を半径方向に重ね合わせた構造であっても、内外の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除できる内燃機関用二重管の内管構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention may cause a gap between the inner and outer shaft end portions even in a structure in which the shaft end portions of the tubular member having a cross-sectional shape combining the flat portion and the curved portion are overlapped in the radial direction. It is an object of the present invention to provide an internal pipe structure of a double pipe for an internal combustion engine that can be eliminated.
本発明は、複数の管状部材が管軸方向に接合されてなり、前記管状部材同士の接合部では一方の管状部材の軸端部が他方の管状部材の軸端部の内側に嵌め合わされ、かつそれぞれの軸端部が扁平部と曲部とを組み合わせた断面形状を有している内燃機関用二重管の内管構造であって、前記一方の管状部材の前記扁平部の内側への変形を抑制する抑制手段が前記接合部に設けられた内管構造とすることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 In the present invention, a plurality of tubular members are joined in the tube axis direction, and at the joint portion between the tubular members, the shaft end portion of one tubular member is fitted inside the shaft end portion of the other tubular member, and An inner pipe structure of a double pipe for an internal combustion engine in which each shaft end portion has a cross-sectional shape combining a flat portion and a curved portion, and the deformation of the one tubular member to the inside of the flat portion The above-described problem is solved by using an inner tube structure in which a suppressing means for suppressing the above is provided in the joint portion (claim 1).
本発明の内管構造によれば、接合部において内側に配置された管状部材の扁平部の内側への変形を抑制する手段が設けられているため、接合部において内側の管状部材の軸端部が被熱した場合も、その軸端部の内側への変形が制限され、それにより内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれが排除される。従って、接合部においてガス漏れが発生し、外管を加振させて異音が生じ、あるいは二重管の断熱性が低下するといった不都合の発生を抑えることができる。 According to the inner tube structure of the present invention, since the means for suppressing the inward deformation of the flat portion of the tubular member disposed inside at the joint is provided, the shaft end of the inner tubular member at the joint Even when heated, the deformation to the inside of the shaft end portion is limited, thereby eliminating the possibility that a gap is generated between the shaft end portions of the inner and outer tubular members. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of inconveniences such as gas leakage occurring at the joint portion, abnormal noise caused by vibrating the outer tube, or deterioration of the heat insulation of the double tube.
本発明の一形態において、前記接合部には、前記一方の管状部材の前記扁平部と内側から接して該扁平部を管状部材の半径方向に支持する補強部材が前記抑制手段として設けられてもよい(請求項2)。この形態によれば、扁平部を支持部材によって内側から支持することにより、扁平部の内側への変形を抑えることができる。これにより、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。 In one form of the present invention, the joining portion may be provided with a reinforcing member that is in contact with the flat portion of the one tubular member from the inside and supports the flat portion in the radial direction of the tubular member as the suppressing means. Good (claim 2). According to this form, the deformation | transformation to the inner side of a flat part can be suppressed by supporting a flat part from an inner side with a supporting member. Thereby, the possibility that a gap is generated between the shaft end portions of the inner and outer tubular members can be eliminated.
本発明の一形態においては、前記接合部において、前記一方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該一方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも大きく設定されることにより前記抑制手段が構成されてもよい(請求項3)。この形態によれば、接合部において内側に配置される管状部材の軸端部の肉厚を全周に亘って一定に設定した場合と比較して、内側の扁平部の剛性が相対的に高まる。これにより、扁平部の内側への変形を抑制し、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。 In one form of the present invention, in the joint portion, the thickness of the flat portion of the one tubular member is set to be larger than the thickness of the curved portion of the one tubular member, whereby the suppression means is It may be configured (claim 3). According to this embodiment, the rigidity of the inner flat portion is relatively increased as compared with the case where the wall thickness of the shaft end portion of the tubular member disposed on the inner side in the joint portion is set constant over the entire circumference. . Thereby, the deformation | transformation to the inner side of a flat part can be suppressed and the possibility that a clearance gap may arise between the axial edge parts of an inner and outer tubular member can be excluded.
本発明の一形態においては、前記接合部において、前記他方の管状部材における前記扁平部の肉厚が当該他方の管状部材における前記曲部の肉厚よりも小さく設定されることにより前記抑制手段が構成されてもよい(請求項4)。この形態によれば、接合部において外側に配置される管状部材の軸端部の肉厚を全周に亘って一定に設定した場合と比較して、外側の扁平部の剛性が相対的に低下する。このため、内側の軸端部の扁平部が外側に変形し易くなり、その結果、内側の管状部材に設けられた扁平部の内側への変形を抑制し、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除することができる。 In one form of the present invention, in the joint portion, the thickness of the flat portion of the other tubular member is set to be smaller than the thickness of the curved portion of the other tubular member. It may be configured (claim 4). According to this embodiment, the rigidity of the outer flat portion is relatively reduced as compared with the case where the wall thickness of the shaft end portion of the tubular member disposed outside in the joint portion is set constant over the entire circumference. To do. For this reason, the flat part of the inner shaft end part is easily deformed to the outside, and as a result, the deformation of the flat part provided on the inner tubular member is suppressed to the inner side, and the inner and outer tubular members are spaced from each other. It is possible to eliminate the possibility that a gap is formed in the surface.
以上に説明したように、本発明の二重管の内管構造によれば、管状部材同士の接合部において内側に配置される管状部材の軸端部の内側への変形を抑制することができるので、内外の管状部材の軸端部間に隙間が生じるおそれを排除し、接合部におけるガス漏れの発生、外管の加振による異音の発生、あるいは二重管の断熱性の低下するといった不都合の発生を抑えることができる。 As described above, according to the inner tube structure of the double tube of the present invention, it is possible to suppress the deformation of the tubular member disposed inside on the inner side at the joint portion between the tubular members. Therefore, the possibility that a gap is generated between the shaft end portions of the inner and outer tubular members is eliminated, the occurrence of gas leakage at the joint portion, the generation of abnormal noise due to the vibration of the outer tube, or the deterioration of the heat insulation of the double tube. The occurrence of inconvenience can be suppressed.
(第1の形態)
図1は本発明の第1の形態に係る内燃機関用二重管の内管構造を示している。図2は図1のII−II線に沿った断面図である。なお、二重管は内燃機関の排気管として使用される。二重管は、内管1と内管1を外側から被覆する外管(不図示)とを備えている。内管1は、複数の管状部材2を管軸方向(図1における左右方向)に接合して構成されている。管状部材2は、一対の扁平部2aのそれぞれの両端間に扁平部2aよりも曲率の大きい曲部2bを組み合わせた楕円形の断面形状をその全長に亘って有している。但し、管状部材2は少なくとも両側の軸端部2c、2dにおいて扁平部2aと曲部2bとを組み合わせた断面形状を有していればよい。管状部材2の断面形状は楕円形状に限らず、例えばレーストラック形状等であってもよい。管状部材2の肉厚は均一に設定されている。管状部材2は、耐熱性を有する金属、例えばステンレス鋼により成形されている。各管状部材2の一方の軸端部(以下、一端部と呼ぶ。)2cは他の部分よりも縮径されている。各管状部材2の一端部2cは、これと隣り合う管状部材2の他方の軸端部(以下、他端部と呼ぶ。)2dの内側に嵌め合わされ、それにより管状部材2間に接合部3が形成されている。また、接合部3において、一端部2cと他端部2dとは管軸方向に関してスライド可能、つまり相対変位可能に嵌め合わされている。なお、以下において、図1の左側の管状部材2を内側管2A、右側の管状部材を外側管2Bと呼んで両者を区別することがある。図1では内側管2Aが一方の管状部材、外側管2Bが他方の管状部材にそれぞれ相当する。
(First form)
FIG. 1 shows an inner pipe structure of a double pipe for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. The double pipe is used as an exhaust pipe for an internal combustion engine. The double pipe includes an
接合部3において、内側管2Aの一端部2cの内側には抑制手段としての補強部材4が設けられている。補強部材4は一対の扁平部2aにそれらの内面側から接するようにして扁平部2a間に架け渡されることにより、各扁平部2aを半径方向内側から支持する。補強部材4は耐熱性及び高剛性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成される。補強部材4の径方向の幅W1、管軸方向の幅W2及び形状は、内側管2Aの扁平部2aが内側に変形しない範囲において適宜に定めることができる。補強部材4の少なくとも一部が内側管2Aに溶接されていてもよい。
In the
以上の内管構造によれば、内側管2Aの一端部2cが被熱して熱応力が発生しても、各扁平部2aが補強部材4によって内側から支持されているので、扁平部2aの内側への変形が抑制される。これにより、接合部3にて内側管2Aと外側管2Bとの間に隙間が生じるおそれを排除し、接合部3からの排気ガスの漏れ、ガス漏れに起因する外管の加振、異音発生といった不都合の発生を抑えることができる。
According to the above inner tube structure, even if the one
(第2の形態)
次に、図3を参照して本発明の第2の形態に係る内管構造を説明する。なお、以下において、第1の形態と形態と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
(Second form)
Next, an inner tube structure according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals are assigned to portions common to the first embodiment and the description, and description thereof is omitted.
本形態では、上述した補強部材4が省略されている。これに代え、内側管2Aの一端部2cにおいて、扁平部2aの肉厚t1が内側管2Aの一端部2cにおける曲部2bの肉厚t2よりも大きく設定されることにより抑制手段が構成されている。外側管2Bの他端部2dの肉厚は全周に亘って均一に設定されている。一端部2c以外の部分の肉厚は適宜定めてよく、例えば全周に亘って均一であってもよい。
In this embodiment, the reinforcing member 4 described above is omitted. Instead, at the one
本形態によれば、内側管2Aの一端部2cの肉厚を全周に亘って均一に形成した場合と比較して、扁平部2aの剛性が相対的に高くなる。これにより、扁平部2aの内側への変形が抑制され、第1の形態と同様の作用効果を奏することができる。
According to the present embodiment, the rigidity of the
(第3の形態)
次に、図4を参照して本発明の第3の形態に係る内管構造を説明する。なお、第1又は第2の形態と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
(Third form)
Next, an inner tube structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that portions common to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本形態では、内側管2Aの一端部2cの肉厚が全周に亘って均一であり、かつ接合部3において補強部材4も省略されている。これらに代えて、外側管2Bの他端部2dにおいて、扁平部2aの肉厚t3が外側管2Bの他端部2dにおける曲部2bの肉厚t4よりも小さく設定されることにより抑制手段が構成されている。外側管2Bの他端部2d以外の部分の肉厚は適宜定めてよく、例えば全周に亘って均一であってもよい。
In this embodiment, the thickness of the one
本形態によれば、外側管2Bの他端部2dの肉厚を全周に亘って均一に形成した場合と比較して、扁平部2aの剛性が相対的に低くなる。従って、内側管2Aの一端部2cが被熱して熱応力が発生した場合、その内側管2Aの扁平部2aが外側に熱変形し易くなり、これにより内側管2Aの扁平部2aの内側への変形が抑制されて第1の形態と同様の作用効果を奏することができる。
According to this embodiment, the rigidity of the
次に、扁平部2aと曲部2bとで肉厚が異なる管状部材2を製造する方法について説明する。図5は管状部材2を成形するための外型の断面図を示す。外型12には管状部材2を成形するための空洞13が設けられている。空洞13の断面形状は管状部材2に与えるべき楕円形の外周断面形状と同一の形状に設定されている。このような空洞部13に、断面が円形状でかつ肉厚が全周に亘って一定の素材管14を挿入し、その素材管14の内側に、加圧された液体を導入して素材管14を内側から押し広げるように塑性変形させて管状部材2を成形する。素材管14は空洞13の短軸方向(図5の上下方向)よりも長軸方向により大きく変形するため、得られた管状部材2の扁平部2aの肉厚は曲部2bのそれよりも大きくなる。このような製造方法によって得られた管状部材2の一端部2cを絞り加工することにより第2の形態の内側管2Aが得られる。
Next, a method for manufacturing the
図6は管状部材2の他の成形方法を示す。図7は、図6のVII−VII線における断面図である。この例では、外型16にその一端16aから他端16bまで貫く空洞17が設けられている。空洞17の断面形状は一端16aにおいて円形であり、他端16bにおいて楕円形状に設定されている。他端16bにおける断面形状は管状部材2に与えるべき外周断面形状と一致する。一端16aから他端16bまでの間において断面形状は円形から楕円形状へと徐々に変化する。さらに、外型16には、その両側面16cと空洞17とを結ぶスリット18が外型16の全長に亘って形成されている。スリット18の位置は空洞部17の長軸方向の頂点位置に一致している。
FIG. 6 shows another method for forming the
以上のような外型16によって管状部材2を成形するためには、図5に示したものと同様の素材管13を外型16の一端16a側から空洞部17に挿入する。そして、素材管13を他端16bに向かって徐々に移動させつつスリット18を介して素材管13に熱を加える。加熱方法は適宜に選択してよい。例えばスリット18に温風を導入してもよいし、スリット18にヒータを埋め込んで加熱をしてもよい。このような処理により、素材管13が楕円形の断面形状へと徐々に塑性変形し、他端16bから断面楕円形状の管状部材2が得られる。素材管13の変形過程においては、空洞17の長軸方向の頂点付近が加熱されることにより、管状部材2の曲部2bがより大きく熱変形し、そのため扁平部2aの肉厚が曲部2bのそれよりも大きくなる。このような製造方法によって得られた管状部材2の一端部2cを絞り加工することにより第2の形態の内側管2Aが得られる。
In order to form the
図6及び図7に示した製造方法において、スリット18を空洞17の短軸方向の頂点付近に配置して素材管13を加熱することにより、第3の形態のように扁平部2aの肉厚を曲部2bのそれよりも小さく設定することができる。この場合、他端部2d及びその付近を成形する際にのみ加熱を実施することにより、一端部2aにおいては扁平部2aと曲部2bとで肉厚を一致させて第3の形態の管状部材2を得ることができる。なお、スリット18の位置及び幅W3は、肉厚を変化させる位置及びその範囲に応じて適宜に定めてよい。
In the manufacturing method shown in FIGS. 6 and 7, the thickness of the
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した第2の形態と第3の形態とを組み合わせて内管を形成してもよい。さらに、第2又は第3の形態の内管においてさらに第1の形態の補強部材を設けてもよい。管状部材の一端部を縮径する構成に代えて、他端部を拡径してそれぞれの管状部材を接合してもよい。 This invention is not limited to the form mentioned above, It can implement with a various form. You may form an inner pipe | tube combining the 2nd form and 3rd form which were mentioned above. Furthermore, the reinforcing member of the first form may be further provided in the inner tube of the second or third form. Instead of the configuration in which one end portion of the tubular member is reduced in diameter, the other end portion may be expanded in diameter to join the respective tubular members.
1 内管
2 管状部材
2a 扁平部
2b 曲部
2c 一端部
2d 他端部
3 接合部
4 補強部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
In the joint portion, the suppression means is configured by setting the thickness of the flat portion of the other tubular member to be smaller than the thickness of the curved portion of the other tubular member. The inner pipe structure according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005135730A JP2006312897A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Inner tube structure for internal combustion engine double tube |
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JP2005135730A JP2006312897A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Inner tube structure for internal combustion engine double tube |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2006312897A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017172413A (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | ダイハツ工業株式会社 | Exhaust pipe structure of vehicle |
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2005
- 2005-05-09 JP JP2005135730A patent/JP2006312897A/en active Pending
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JP2017172413A (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | ダイハツ工業株式会社 | Exhaust pipe structure of vehicle |
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