JP2016125411A - 排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ部の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部の応力集中を抑制できる、耐久性及び信頼性に優れた排気管を提供すること。
【解決手段】排気管１は、排気流路１０を形成する。排気管１は、所定の方向に曲げられた曲げ部２を有する。曲げ部２には、その一部を径方向の外側に向かって突出させたビード部２１が設けられている。ビード部２１は、排気管１の軸方向に沿って形成されている。ビード部２１は、曲げ部２の内周側部分に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気管に関する。

従来、車両に搭載された内燃機関の排気管には、車両内のレイアウトに応じて、所定の方向に曲げられた曲げ部が設けられる。曲げ部を有する排気管では、車両走行中の振動によって荷重が加わると、曲げ部に応力が集中して発生し、亀裂、破損等の不具合が生じるおそれがある。例えば、特許文献１には、曲げ部の応力集中を抑制するため、曲げ部に厚肉部を設けた金属曲げ管が開示されている。

特開平７−２２４９８７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術は、金属管に曲げ部を形成する際の曲げ部の潰れ、亀裂、破損、皺、座屈等を抑制するための対策であり、車両の振動に起因する曲げ部の応力集中を抑制するための対策ではない。また、上記特許文献１に開示された技術を排気管に適用したとしても、曲げ部に厚肉部を設けるため、質量増加や通気抵抗増加につながる。また、曲げ部を補強部材で補強する方法もあるが、部品点数増加やコスト増加につながる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、曲げ部の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部の応力集中を抑制できる、耐久性及び信頼性に優れた排気管を提供しようとするものである。

本発明の排気管は、排気流路を形成する排気管であって、所定の方向に曲げられた曲げ部を有し、該曲げ部には、その一部を径方向の内側又は外側に向かって突出させたビード部が設けられ、該ビード部は、排気管の軸方向に沿って形成されている。

上記排気管において、曲げ部には、上記構成のビード部が設けられている。そのため、排気管の剛性、特に曲げ部の剛性を高めることができる。これにより、車両の振動（例えば車両走行中の振動）に起因する曲げ部の応力集中を抑制できる。すなわち、排気管に発生する応力を分散させることができる。その結果、排気管の耐久性及び信頼性を向上させることができる。

また、ビード部は、曲げ部の一部を径方向の内側又は外側に押し出すような形で設けられている。このような中空状のビード部は、例えば、パイプの曲げ加工時の塑性流動に伴う増肉を用いて容易に形成することができる。これにより、ビード部を設けることによる質量増加を抑制できる。また、加工コストを抑え、生産性を高めることができる。

また、上記構成のビード部を設けるだけで、曲げ部の剛性を高めることができる。そのため、従来のように曲げ部の一部を厚肉にする必要がなく、曲げ部内（排気流路）の通気抵抗増加を抑制できる。また、曲げ部を補強するための他の部材（補強部材）を用いる必要もなく、部品点数増加やコスト増加を抑制できる。

また、上記構成のビード部を設け、排気管の振動モード（振動状態）を部分的に変化させることで、排気管における強度の最弱部位の位置を変化させることができる。すなわち、従来のように曲げ部の一部を厚肉にした場合、排気管全体の振動モードを変化させてしまうが、ビード部を設けた場合、排気管の振動モードを部分的に変化させることができ、排気管における強度の最弱部位の位置の調整が容易となる。また、曲げ部の応力集中を避けるために曲げ部の曲率半径を大きくする必要がなくなり、周辺部品との干渉を容易に避けることができる。

このように、本発明によれば、曲げ部に設けたビード部によって、曲げ部の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部の応力集中を抑制できる、耐久性及び信頼性に優れた排気管を提供することができる。

上記排気管において、ビード部は、曲げ部の内周側部分に設けられていてもよい。この場合には、曲げ部の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部の応力集中を抑制する効果をより高めることができる。これにより、排気管の耐久性及び信頼性をさらに向上させることができる。また、例えば、パイプの曲げ加工時の塑性流動に伴う増肉を用いて、曲げ部にビード部を容易かつ確実に形成することができる。

また、曲げ部において、ビード部の厚みは、他の部分の厚みと略同一であってもよい。この場合には、ビード部を設けることによる質量増加を抑制できる。また、曲げ部内の通気抵抗増加も抑制できる。

実施形態１における、排気管を示す説明図である。 排気管の曲げ部を示す説明図である。 図２のIII−III線矢視断面図である。 実施形態２における、排気管の曲げ部を示す説明図である。 図４のV−V線矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１〜図３に示すように、本実施形態の排気管１は、排気流路１０を形成する。排気管１は、所定の方向に曲げられた曲げ部２を有する。曲げ部２には、その一部を径方向の外側に向かって突出させたビード部２１が設けられている。ビード部２１は、排気管１の軸方向に沿って形成されている。以下、この排気管１の詳細について説明する。

図１に示すように、排気管１は、車両の床下に設置され、エンジンから排出された排ガス（排気）の流路となる排気流路１０を内部に形成している。排気管１は、金属製の円筒状のフロントパイプ１１及びテールパイプ１２を備えている。フロントパイプ１１とテールパイプ１２との間には、マフラ１３が配設されている。

フロントパイプ１１は、マフラ１３よりも排気方向（矢印Ｆで示す方向）上流側の排気流路１０を形成している。テールパイプ１２は、マフラ１３よりも排気方向下流側の排気流路１０（下流排気流路１２０、後述する図３参照）を形成している。テールパイプ１２の途中には、後述する曲げ部２が設けられている。

図２に示すように、テールパイプ１２は、その途中に、屈曲して形成された曲げ部２を有する。曲げ部２は、所定の方向に、所定の角度で曲げて形成されている。曲げ部２の曲
げ角度αは、１１０°である。曲げ角度αは、例えば、９０°〜１２０°とすることができる。

曲げ部２には、ビード部２１が設けられている。ビード部２１は、曲げ部２の内周側部分に設けられている。ビード部２１は、曲げ部２の内周側の一部を径方向の外側に突出させ、凸状に形成されている。また、ビード部２１は、排気管１（テールパイプ１２）の軸方向（長手方向）に沿って形成されている。すなわち、ビード部２１は、テールパイプ１２の中心軸１２１に沿って（テールパイプ１２の長手方向に沿って）形成されている。

図３に示すように、曲げ部２において、ビード部２１は、他の部分と略同一の厚みで形成されている。曲げ部２（ビード部２１）を含むテールパイプ１２の厚みは、例えば、１ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。ビード部２１は、曲げ部２の内周側の一部を他の部分と略同一の厚みで径方向外側に押し出すような形で設けられている。

曲げ部２の断面において、ビード部２１は、曲線状に形成されている。本実施形態において、ビード部２１は、円弧状に形成されている。ビード部２１の内部には、断面が半円形状の内部空間（凹溝）２１１が形成されている。すなわち、ビード部２１は、中空状に形成されている。ビード部２１の内部空間２１１は、下流排気流路１２０の一部を形成している。

次に、排気管１（テールパイプ１２）の曲げ部２の形成方法について簡単に説明する。
まず、テールパイプ１２となる金属製の円筒状のパイプ（素管）を準備する。また、パイプを曲げ加工するための曲げ型を準備する。曲げ型には、パイプを所定の方向に曲げるための曲げ案内溝が設けられている。曲げ案内溝の内表面には、パイプの曲げ加工時にパイプの肉を逃がしてビード部２１を形成するための逃げ溝が設けられている。

次いで、曲げ型の曲げ案内溝に沿ってパイプを所定の方向に所定の角度で曲げ加工し、曲げ部２を形成する。このとき、パイプの塑性流動に伴う増肉が曲げ案内溝に設けられた逃げ溝に逃げることで、曲げ部２の内周側部分にビード部２１が形成される。これにより、排気管１（テールパイプ１２）となるパイプに、ビード部２１を有する曲げ部２を形成する。

次に、本実施形態の排気管１における作用効果を説明する。
本実施形態の排気管１において、曲げ部２には、その一部を径方向の外側に突出させたビード部２１が設けられている。そして、ビード部２１は、排気管１の軸方向（長手方向）に沿って形成されている。そのため、排気管１の剛性、特に曲げ部２の剛性を高めることができる。これにより、車両の振動（例えば車両走行中の振動）に起因する曲げ部２の応力集中を抑制できる。すなわち、排気管１に発生する応力を分散させることができる。その結果、排気管１の耐久性及び信頼性を向上させることができる。

また、ビード部２１は、曲げ部２の一部を径方向の外側に押し出すような形で設けられている。このような中空状のビード部２１は、本実施形態のように、パイプの曲げ加工時の塑性流動に伴う増肉を用いて容易に形成することができる。これにより、ビード部２１を設けることによる質量増加を抑制できる。また、加工コストを抑え、生産性を高めることができる。

また、上記構成のビード部２１を設けるだけで、曲げ部２の剛性を高めることができる。そのため、従来のように曲げ部２の一部を厚肉にする必要がなく、曲げ部２内（排気流路１０、下流排気流路１２０）の通気抵抗増加を抑制できる。また、曲げ部２を補強するための他の部材（補強部材）を用いる必要もなく、部品点数増加やコスト増加を抑制でき
る。

また、上記構成のビード部２１を設け、排気管１の振動モード（振動状態）を部分的に変化させることで、排気管１における強度の最弱部位の位置を変化させることができる。すなわち、従来のように曲げ部２の一部を厚肉にした場合、排気管１全体の振動モードを変化させてしまうが、ビード部２１を設けた場合、排気管１の振動モードを部分的に変化させることができ、排気管１における強度の最弱部位の位置の調整が容易となる。また、曲げ部２の応力集中を避けるために曲げ部２の曲率半径を大きくする必要がなくなり、周辺部品との干渉を容易に避けることができる。

また、本実施形態の排気管１において、ビード部２１は、曲げ部２の内周側部分に設けられている。そのため、曲げ部２の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部２の応力集中を抑制する効果をより高めることができる。これにより、排気管１の耐久性及び信頼性をさらに向上させることができる。

また、曲げ部２において、ビード部２１の厚みは、他の部分の厚みと略同一である。そのため、ビード部２１を設けることによる質量増加を抑制できる。また、曲げ部２内（下流排気流路１２０）の通気抵抗増加も抑制できる。

また、曲げ部２の曲げ角度αは、９０°〜１２０°の範囲内である。そのため、本実施形態のように、パイプの曲げ加工時の塑性流動に伴う増肉を用いて、曲げ部２にビード部２１を容易かつ確実に形成することができる。

このように、本実施形態によれば、曲げ部２の剛性を高め、車両の振動に起因する曲げ部２の応力集中を抑制できる、耐久性及び信頼性に優れた排気管１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図４、図５に示すように、排気管１（テールパイプ１２）における曲げ部２のビード部２１の形状を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、曲げ部２において、断面におけるビード部２１は、直線状に形成されている。ビード部２１の内部には、断面が三角形状の内部空間２１１が形成されている。すなわち、ビード部２１は、先端に向かって徐々に幅が狭くなるように、凸状に形成されている。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

（１）上述の実施形態では、排気管１は、フロントパイプ１１及びテールパイプ１２を有するが、このような構成に限定されるものではなく、さらに多くのパイプを繋げて構成されていてもよい。

（２）上述の実施形態では、ビード部２１を排気管１のテールパイプ１２の曲げ部２に設けたが、これに限定されるものではなく、排気管１（フロントパイプ１１、テールパイプ１２）における他の曲げ部に設けてもよい。

（３）上述の実施形態では、ビード部２１は、曲げ部２の内周側部分に設けられている
が、これに限定されるものではなく、曲げ部２の内周側部分以外の部分や位置に設けてもよい。

（４）上述の実施形態では、曲げ部２の断面において、ビード部２１は、曲線状や直線状に形成されていたが、これらを組み合わせた形状としてもよい。また、ビード部２１内の断面形状（内部空間２１１の断面形状）を半円形状や三角形状としたが、これに限定されるものではなく、他の種々様々な形状とすることができる。

（５）上述の実施形態では、ビード部２１は、曲げ部２の一部を径方向の外側に向かって突出させて形成しているが、曲げ部２の一部を径方向の内側に向かって突出させて（径方向の内側に向かって凸状に）形成してもよい。言い換えれば、曲げ部２の一部を径方向の内側に窪ませて凹状に形成してもよい。

１…排気管
１０…排気流路
２…曲げ部
２１…ビード部

Claims (2)

1. 排気流路を形成する排気管であって、
   所定の方向に曲げられた曲げ部を有し、
   該曲げ部には、その一部を径方向の内側又は外側に向かって突出させたビード部が設けられ、
   該ビード部は、前記排気管の軸方向に沿って形成されていることを特徴とする排気管。
2. 前記ビード部は、前記曲げ部の内周側部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気管。