JP2007016753A - 内燃機関用マフラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を抑制すると共に、放射音低減、サポート取付が容易な内燃機関用マフラの製造方法を得る。
【解決手段】板材を巻いて形成したアウタシェル２内をセパレータ８，１０により仕切って複数の部屋を形成する。その際、セパレータ８，１０毎に分割され、かつ、巻数に応じた長さが異なる、あるいは板厚が異なる板材４０，４２，４４を巻いて複数の第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４を形成する。そして、筒部８ａ，１０ａを形成したセパレータ８，１０の筒部８ａ，１０ａを第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４の端に挿入し、第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４と筒部８ａ，１０ａとを重ね合わせ溶接して、板材４０，４２，４４が異なる複数の第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４をセパレータ８，１０を介して結合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、板材を巻いて形成したアウタシェル内をセパレータにより仕切って複数の部屋を形成する内燃機関用マフラの製造方法に関する。

従来より、内燃機関用マフラでは、特許文献１にあるように、一枚の大きな板材を両端を塞ぐエンドプレートと内部を仕切るセパレータとの外周に巻いてアウタシェルを形成する方法が知られている。

また、特許文献２にあるように、アウタシェルを前後に分割すると共に、板材を二重に巻いて複数のアウタシェルを形成し、一方のアウタシェルの端部内周にセパレータを挿入し、このアウタシェルの端部外周に他方のアウタシェルの端部を重ねて挿入する。そして、他方のアウタシェルの端部の外周をクランプ部材によりクランプして固定し、あるいは、溶接して固定し、両アウタシェルを一体にする方法が知られている。
特開２００３−１１３７１４号公報 実公平７−５５２８８号公報

しかしながら、こうした従来の方法では、放射音をより低減しようとすると、板材の板厚を厚くするか、あるいは、板材の巻数を増やすか、または、内部に吸音材を追加する必要があるが、重量が増加したり、組立が煩雑になったりするという問題があった。また、内燃機関用マフラにサポートを取り付ける場合、アウタシェルの外周にバンドを巻き付けて、ボルトにより固定し、バンドにサポートを取り付ける。または、アウタシェルの外周にパッチをスポット溶接し、そのパッチにサポートを取り付けていたので、部品点数が増加し、組立が煩雑になるという問題があった。

一方、特許文献２にある方法では、一方のアウタシェルの端部に他方のアウタシェルの端部を重ねて挿入し、クランプ部材により固定したり、溶接により一体にしたりするのでは、一方の端部に他方の端部を挿入して、端部同士が重なり合い、多くの板材が重ね合わされる箇所ができてしまい、重量が増加してしまうという問題がある。

本発明の課題は、重量の増加を抑制すると共に、放射音低減、サポート取付が容易な内燃機関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、
板材を巻いて形成したアウタシェル内をセパレータにより仕切って複数の部屋を形成する内燃機関用マフラの製造方法において、
前記セパレータ毎に分割され、かつ、巻数に応じた長さが異なる、あるいは板厚が異なる前記板材を巻いて複数の前記アウタシェルを形成し、筒部を形成した前記セパレータの前記筒部を前記アウタシェルの端に挿入し、前記アウタシェルと前記筒部とを重ね合わせ溶接して、前記板材が異なる複数の前記アウタシェルを前記セパレータを介して結合することを特徴とする内燃機関用マフラの製造方法がそれである。

また、板材を巻いて形成したアウタシェル内をセパレータにより仕切って複数の部屋を形成する内燃機関用マフラの製造方法において、
前記セパレータ毎に分割され、かつ、巻数に応じた長さが異なる、あるいは板厚が異なる前記板材を前記アウタシェルの軸方向に並べて突き合わせ溶接してから、前記板材を巻いて前記アウタシェルを形成することを特徴とする内燃機関用マフラの製造方法がそれである。拡張室として作用する前記部屋の前記板材の長さが長い、あるいは、前記板材の板厚が厚いのが好ましい。また、サポートが外周に取り付けられる前記アウタシェルの前記板材の長さが長い、あるいは、前記板材の板厚が厚いのが好ましい。

本発明の請求項１に記載の内燃機関用マフラの製造方法によると、板材の巻数が異なる、あるいは、板材の板厚が異なる複数のアウタシェルをセパレータを介して結合することにより、重量の増加を抑制すると共に、放射音低減、サポート取付が容易な内燃機関用マフラを製造できるという効果を奏する。また、請求項２に記載の内燃機関用マフラの製造方法によると、長さが異なる、あるいは板厚が異なる複数の板材を突き合わせ溶接してから板材を巻いてアウタシェルを形成するので、重量の増加を抑制すると共に、放射音低減、サポート取付が容易な内燃機関用マフラを製造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。まず、請求項１に記載の内燃機関用マフラの製造方法に対応する実施形態について、図１〜図３によって説明する。

図１に示すように、１は内燃機関用マフラで、内燃機関用マフラ１は筒状に形成されたアウタシェル２と、アウタシェル２の両端を閉塞するエンドプレート４，６とを備えている。アウタシェル２は、後述するように、薄い板材を巻いて円筒状に形成されており、エンドプレート４，６は、その外周に筒部４ａ，６ａを備えている。

アウタシェル２内には、複数のセパレータ８，１０が設けられており、アウタシェル２内を複数の部屋に仕切っている。セパレータ８，１０の外周にも筒部８ａ，１０ａが形成されている。本実施形態では、各筒部４ａ，６ａ，８ａ，１０ａの外径は、略同一となるように形成されている。

更に、一方のエンドプレート４とセパレータ８，１０とを貫通してインレットパイプ１２が設けられると共に、他方のエンドプレート６とセパレータ８，１０を貫通してアウトレットパイプ１４が設けられている。

インレットパイプ１２は、一方のエンドプレート４に形成された挿入孔１６に挿入されて、図示しない上流側の排気管と接続できるように構成されている。また、アウトレットパイプ１４は、他方のエンドプレート６に形成された挿入孔１８に挿入されて、図示しない下流側の排気管と接続できるように構成されている。

本実施形態では、セパレータ８，１０により仕切られた部屋として、両セパレータ８，１０の間の第１拡張室２０、一方のエンドプレート４と一方のセパレータ８との間の第２拡張室２２、他方のエンドプレート６と他方のセパレータ１０との間の共鳴室２４が設けられている。

インレットパイプ１２の先端は、共鳴室２４に開口されると共に、第１拡張室２０内のインレットパイプ１２の外周には多数の小孔２６が穿設されている。アウトレットパイプ１４の先端は第２拡張室２２に開口されており、一方のセパレータ８には、第１拡張室２０と第２拡張室２２とを連通する連通孔２８が形成されている。

アウタシェル２は、その軸方向に各セパレータ８，１０毎に分割、即ち、板材もそれに応じて分割されており、第１拡張室２０を覆う第１アウタシェル３０、第２拡張室を覆う第２アウタシェル３２、共鳴室２４を覆う第３アウタシェル３４に分割されている。本実施形態では、第１アウタシェル３０は、板材を三重に巻いて形成されており、第２アウタシェル３２と第３アウタシェル３４とは板材を二重に巻いて形成されている。

次に、前述した内燃機関用マフラ１の製造工程を図２に基づいて説明する。
まず、図２（イ）に示すように、まず、それぞれの第１アウタシェル３０、第２アウタシェル３２、第３アウタシェル３４の軸方向の幅、および巻数に応じた長さに板材４０，４２，４４を予め切断して、それぞれについて別々に板材４０，４２，４４を巻く。

第１アウタシェル３０は、板材４０を三重に巻いて形成するので、板材４０の巻数に応じた長さは、第２アウタシェル３２及び第３アウタシェル３４の各板材４２，４４よりも一巻き分長く、板材４０の長さが異なる。第２アウタシェル３２と第３アウタシェル３４との両板材４２，４４の長さは同じである。

尚、第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４の板材を同じ板厚としてもよいが、第１アウタシェル３０と第３アウタシェル３４との板材の厚さを０．５ｍｍ、第２アウタシェル３２の板材の板厚を０．６ｍｍとしてもよい。

第２アウタシェル３２及び第３アウタシェル３４では、図２（ロ）に示すように、板材４２，４４の両端が重なるように、板材４２，４４を二重に巻いて筒状に形成する。また、第１アウタシェル３０では、図２（ハ）に示すように、板材４０の両端が重なるように、板材４０を三重に巻いて筒状に形成する。

それぞれの板材４０，４２，４４の周方向の端をレーザ溶接により重ね合わせ溶接することにより、溶接ビード４６，４８，５０が形成される。尚、溶接は、レーザ溶接に限らず、ＴＩＧ溶接等でもよく、また、軸方向に沿った連続溶接に限らずスポット溶接でもよい。

続いて、図３に示すように、第１アウタシェル３０と第２アウタシェル３２との端にそれぞれセパレータ８の筒部８ａを挿入して、図１に示すように、第１アウタシェル３０の端とセパレータ８の筒部８ａとを周方向に沿ってその全周をレーザ溶接により重ね合わせ溶接する。また、第２アウタシェル３２の端とセパレータ８の筒部８ａとを周方向に沿ってその全周をレーザ溶接により重ね合わせ溶接する。全周にわたる連続溶接により溶接ビート５２，５４が形成されるが、溶接はレーザ溶接に限らず、ＴＩＧ溶接等でもよい。

第１アウタシェル３０と第３アウタシェル３４とも、同様にそれぞれの端にセパレータ１０の筒部１０ａを挿入し、それぞれの端と筒部１０ａとを周方向に沿ってその全周をレーザ溶接により重ね合わせ溶接する。全周にわたる連続溶接により溶接ビード５６，５８が形成されるが、溶接はレーザ溶接に限らず、ＴＩＧ溶接等でもよい。

更に、第２アウタシェル３２と第３アウタシェル３４との端には、それぞれエンドプレート４，６の筒部４ａ，６ａを挿入して、それぞれの端と筒部４ａ，６ａとを周方向に沿ってその全周をレーザ溶接により重ね合わせ溶接する。また、エンドプレート４，６とセパレータ８，１０にインレットパイプ１２とアウトレットパイプ１４とを組み付ける。尚、第２アウタシェル３２と第３アウタシェル３４との端と、筒部４ａ，６ａとを隅肉溶接するようにしてもよい。各セパレータ８，１０の筒部８ａ，１０ａは、プレス加工等により形成すればよく、本実施形態では、各筒部８ａ，１０ａがそれぞれ第２拡張室２２側と共鳴室２４側とに突き出されるように配置されている。

このように、第１アウタシェル３０と第２アウタシェル３２とに、セパレータ８の筒部８ａを挿入して、第１アウタシェル３０の端と筒部８ａとを重ね合わせ溶接し、第２アウタシェル３２の端と筒部８ａとを重ね合わせ溶接するので、第１アウタシェル３０と第２アウタシェル３２とが重なり合うことがない。第１アウタシェル３０と第３アウタシェル３４とについても同様であり、セパレータ８，１０を介して第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４が結合される。

よって、アウタシェル２を第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４に分割しても、第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４が重なり合うことなく、結合されるので、重量の増加を招くことがない。

次に、前述した内燃機関用マフラ１の作動について説明する。
インレットパイプ１２に排気ガスが導入されると、小孔２６から第１拡張室２０内に排気ガスが流入し、連通孔２８を介して第２拡張室２２に流入する。そして、第２拡張室２２からアウトレットパイプ１４を介して下流側の排気管に流入し、大気中に放出される。

第１拡張室２０及び第２拡張室２２を通過する間に、その拡張効果によって排気騒音が低減される。また、共鳴室２４による共鳴効果によって、排気騒音が低減される。その際、第１拡張室２０内の排気ガス圧力の脈動が最も大きく、その圧力が内側から第１アウタシェル３０に加わる。

第１アウタシェル３０は、板材４０が三重に巻かれて形成されているので、その剛性が高く、第１アウタシェル３０からの放射音を低減できる。第２拡張室２２内の排気ガス圧力の脈動は、第１拡張室２０よりも小さく、第２アウタシェル３２が板材４２を二重に巻いた構成でも、第２アウタシェル３２からの放射音は少ない。更に、共鳴室２４内の排気ガス圧力の脈動は小さく、第３アウタシェル３４が板材４４を二重に巻いた構成でも、第３アウタシェル３４からの放射音は少ない。

従って、第１拡張室２０の第１アウタシェル３０を三重巻きで形成し、第２拡張室２２の第２アウタシェル３２及び共鳴室２４の第３アウタシェル３４を二重巻きで形成したので、重量の増加を抑制すると共に、放射音を低減できる。また、第１アウタシェル３０は板材４０を三重に巻いて形成しているので、第１アウタシェル３０の外周に、図示しないサポートを直接溶接することもできる。

前述した内燃機関用マフラ１では、二重巻き、三重巻きとした場合を例としたが、これに限らず、第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４の板材４０，４２，４４の長さを同じ長さとして二重巻きで形成し、第１アウタシェル３０の板材４０の板厚を異なるものとしてもよい。例えば、第１アウタシェル３２を０．８ｍｍの板厚の板材４０を二重に巻いて形成し、第２アウタシェル３２を０．５ｍｍ又は０．６ｍｍの板厚の板材４２を二重に巻いて形成し、第３アウタシェル３４を０．５ｍｍの板厚の板材４４を二重に巻いて形成しても同様に実施可能である。

また、前述した第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４は、内径が同じ場合を例としたが、これに限らず、第１〜第３アウタシェル３０，３２，３４のいずれかの径を変えてもよい。例えば、図４に示すように、セパレータ１０に一体的に筒部１０ａと、これより径の大きな筒部１０ｂとを形成する。

そして、前述したと同じ第１アウタシェル３０に筒部１０ａを挿入すると共に、第１アウタシェル３０よりも内径の大きな内径で板材を二重に巻いた第３アウタシェル４１に筒部１０ｂを挿入して、同様にレーザ溶接により第１アウタシェル３０と筒部１０ａとを、また、第３アウタシェル４２と筒部１０ｂとを重ね合わせ溶接する。これにより、容積が異なる部屋を形成したり、軸方向の長さを短くすることが容易にできる。

次に、前述した請求項１に対応した実施形態と異なる請求項２に対応した第２実施形態の内燃機関用マフラの製造方法について図５によって説明する。
図５（イ）に示すように、アウタシェル２を巻く前に、前述した第１拡張室２０、第２拡張室２２、共鳴室２４に応じた板材を切断して、これらを突き合わせ溶接により一枚の板材を形成してから、これを巻いてアウタシェル２を形成する。

例えば、前述した実施形態と同様に、第１拡張室２０では、三重に巻いて形成するために、第１拡張室２０に応じた幅と、三重に巻く周方向の長さとに板材６１を切断する。また、第２拡張室２２に応じた幅と、二重に巻く周方向の長さとに板材６２を切断すると共に、共鳴室２４に応じた幅と、二重に巻く周方向の長さとに板材６４を切断する。

この各板材６１，６２，６４の端を合わせて、一枚の板材６６となるようにアウタシェル２の軸方向に並べて、３枚の板材６１，６２，６４を突き合わせて、突き合わせ溶接して１枚の板材６６とする。

図５（ロ）に示すように、この板材６６を巻いて、図５（ハ）に示すように、アウタシェル２を形成する。その際、第１拡張室２０のアウタシェル２は板材６１が三重に巻かれて形成され、第２拡張室２２は板材６２が二重に巻かれて形成され、共鳴室２４は板材６４が二重に巻かれて形成される。

従って、この第２実施形態の場合でも、第１拡張室２０を三重巻きで形成し、第２拡張室２２及び共鳴室２４を二重巻きで形成するので、重量の増加を抑制すると共に、放射音を低減できる。また、第１拡張室２０の板材６１を三重に巻いて形成しているので、外周に、図示しないサポートを直接溶接することもできる。

第２実施形態では、各板材６１，６２，６４の周方向の長さを変えて、アウタシェル２を形成したが、これに代えて、周方向の長さを３枚ともに同じにすると共に、３枚の板材の厚さを異なるものとしても同様に実施可能である。例えば、第１拡張室２０を形成する板材の板厚を０．６ｍｍとし、第２拡張室２２及び共鳴室２４を形成する板材の板厚を０．５ｍｍとして、各板材を突き合わせ溶接して１枚の板材としてから、これを二重に巻いてアウタシェル２を形成しても同様に実施可能である。

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内燃機関用マフラの製造方法により製造した内燃機関用マフラの断面図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関用マフラの製造方法の工程順を示す説明図である。 本実施形態の内燃機関用マフラの製造方法におけるセパレータを介した結合工程の説明図である。 本発明の別の実施形態としての内燃機関用マフラの製造方法により製造した内燃機関用マフラの断面図である。 本発明の他の実施形態としての内燃機関用マフラの製造方法の工程順を示す説明図である。

符号の説明

１…内燃機関用マフラ ２…アウタシェル
４，６…エンドプレート ４ａ，６ａ…筒部
８，１０…セパレータ ８ａ，１０ａ，１０ｂ…筒部
１２…インレットパイプ １４…アウトレットパイプ
２０…第１拡張室 ２２…第２拡張室
２４…共鳴室 ３０…第１アウタシェル
３２…第２アウタシェル ３４，４１…第３アウタシェル
４０，４２，４４，６１，６２，６４，６６…板材
４６，４８，５０，５２，５４，５６，５８…溶接ビード

Claims (4)

1. 板材を巻いて形成したアウタシェル内をセパレータにより仕切って複数の部屋を形成する内燃機関用マフラの製造方法において、
   前記セパレータ毎に分割され、かつ、巻数に応じた長さが異なる、あるいは板厚が異なる前記板材を巻いて複数の前記アウタシェルを形成し、筒部を形成した前記セパレータの前記筒部を前記アウタシェルの端に挿入し、前記アウタシェルと前記筒部とを重ね合わせ溶接して、前記板材が異なる複数の前記アウタシェルを前記セパレータを介して結合することを特徴とする内燃機関用マフラの製造方法。
2. 板材を巻いて形成したアウタシェル内をセパレータにより仕切って複数の部屋を形成する内燃機関用マフラの製造方法において、
   前記セパレータ毎に分割され、かつ、巻数に応じた長さが異なる、あるいは板厚が異なる前記板材を前記アウタシェルの軸方向に並べて突き合わせ溶接してから、前記板材を巻いて前記アウタシェルを形成することを特徴とする内燃機関用マフラの製造方法。
3. 拡張室として作用する前記部屋の前記板材の長さが長い、あるいは、前記板材の板厚が厚いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用マフラの製造方法。
4. サポートが外周に取り付けられる前記アウタシェルの前記板材の長さが長い、あるいは、前記板材の板厚が厚いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用マフラの製造方法。

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