JP2017141742A - Connecting method of exhaust pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気管の接続方法に関する。 The present invention relates to an exhaust pipe connection method.
特許文献1には、エンジンからの排気が流通する排気管と、排気を浄化するための排気浄化触媒部とが接続された排気装置が記載されている。特許文献1に記載の排気装置における排気浄化触媒部は管状の触媒ケースを有し、その内部に浄化触媒が収容されている。そして、排気管と排気浄化触媒部の触媒ケースとが接続されている。また、特許文献1には、排気管と排気浄化触媒部の触媒ケースとを溶接で接続する点が記載されている。具体的には、特許文献1に記載の接続方法では、排気浄化触媒部における触媒ケースの端部を、排気管における端部の内周側に挿入し、その状態で排気管の端部と触媒ケースの外周面とを溶接している。 Patent Document 1 describes an exhaust system in which an exhaust pipe through which exhaust from an engine flows and an exhaust purification catalyst unit for purifying exhaust are connected. The exhaust purification catalyst portion in the exhaust device described in Patent Document 1 has a tubular catalyst case, and the purification catalyst is accommodated therein. The exhaust pipe and the catalyst case of the exhaust purification catalyst unit are connected. Patent Document 1 describes that the exhaust pipe and the catalyst case of the exhaust purification catalyst section are connected by welding. Specifically, in the connection method described in Patent Document 1, the end of the catalyst case in the exhaust purification catalyst unit is inserted into the inner peripheral side of the end of the exhaust pipe, and in this state, the end of the exhaust pipe and the catalyst The outer peripheral surface of the case is welded.
特許文献1に記載されているような排気管の接続方法では、触媒ケースの端部を排気管における端部の内周側に挿入する際の組み付け性を考慮して、触媒ケースの端部の外周面と排気管の端部の内周面との間に所定の隙間(例えば0.5mm程度)を確保することが一般的である。しかし、このような隙間が生じていると、触媒ケースの端部と排気管の端部とを溶接する際に、溶接スパッタ(微粒子)が隙間を介して触媒ケースや排気管の内部に入り込むことがある。触媒ケースや排気管の内部に入り込んだ溶接スパッタは、排気浄化触媒部における排気の流通の妨げとなったり、排気管の内部に搭載されるその他の装置(例えばEGRバルブ)の動作不良の原因となったりし得る。そのため、できるだけ溶接スパッタが入り込まないように排気管と触媒ケースとを接続することが求められる。 In the exhaust pipe connecting method as described in Patent Document 1, the end of the catalyst case is installed in consideration of ease of assembly when the end of the catalyst case is inserted into the inner peripheral side of the end of the exhaust pipe. Generally, a predetermined gap (for example, about 0.5 mm) is secured between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the end portion of the exhaust pipe. However, when such a gap is generated, welding spatter (fine particles) enters the inside of the catalyst case and the exhaust pipe through the gap when welding the end of the catalyst case and the end of the exhaust pipe. There is. The welding spatter that has entered the inside of the catalyst case or the exhaust pipe may interfere with the flow of exhaust gas in the exhaust purification catalyst section, or may cause malfunction of other devices (for example, EGR valve) mounted inside the exhaust pipe. It can be. Therefore, it is required to connect the exhaust pipe and the catalyst case so that welding spatter does not enter as much as possible.
上記課題を解決するため、本発明は、エンジンからの排気が流通する排気管と浄化触媒を収容する管状の触媒ケースとを溶接で接続する排気管の接続方法であって、前記排気管の端部の内周側に、前記触媒ケースの端部を挿入して組み付け状態にする組み付け工程と、前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の端部を外周側からプレスして前記触媒ケースの外周面側に突出する凸部を形成するプレス工程と、前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の前記端部において前記プレス工程で形成された前記凸部よりも先端側を、前記触媒ケースの外周面に溶接する溶接工程とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an exhaust pipe connection method in which an exhaust pipe through which exhaust from an engine flows and a tubular catalyst case containing a purification catalyst are connected by welding. An assembly step of inserting an end portion of the catalyst case into an inner peripheral side of the portion to make an assembled state, and an end portion of the exhaust pipe from the outer peripheral side with respect to the exhaust pipe and the catalyst case in the assembled state A pressing step of pressing to form a convex portion protruding toward the outer peripheral surface side of the catalyst case, and the pressing step at the end of the exhaust pipe with respect to the exhaust pipe and the catalyst case in the assembled state A welding step of welding a tip end side of the projected portion to the outer peripheral surface of the catalyst case.
上記の構成によれば、溶接工程の段階においては、排気管の端部に触媒ケースの外周面側に突出する凸部が形成されている。この凸部の突出長の分、排気管の端部における内周面と触媒ケースの端部における外周面との間の隙間が小さくなる。したがって、溶接工程において溶接スパッタが排気管や触媒ケースの内部に入り込むことは抑制できる。その一方で、組み付け工程の段階においては、排気管の端部に凸部が形成されてなく、排気管の端部における内周面と触媒ケースの端部における外周面との間の隙間として相応の隙間が確保できている。そのため、組み付け工程における組み付け性が悪化することも抑制できる。 According to said structure, the convex part which protrudes in the outer peripheral surface side of a catalyst case is formed in the edge part of an exhaust pipe in the step of a welding process. The gap between the inner peripheral surface at the end of the exhaust pipe and the outer peripheral surface at the end of the catalyst case is reduced by the protrusion length of the convex portion. Therefore, it is possible to suppress welding spatter from entering the exhaust pipe or the catalyst case in the welding process. On the other hand, at the stage of the assembling process, no convex portion is formed at the end of the exhaust pipe, and it corresponds as a gap between the inner peripheral surface at the end of the exhaust pipe and the outer peripheral surface at the end of the catalyst case. The gap is secured. Therefore, it can also suppress that the assembly | attachment property in an assembly | attachment process deteriorates.
以下、排気管の接続方法に関する実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。なお、図1及び図2において、エンジンからの排気は図中左側から右側へと流通するものとし、図中左側を上流側、図中右側を下流側として説明する。 Hereinafter, an embodiment relating to an exhaust pipe connection method will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the exhaust from the engine is assumed to circulate from the left side to the right side in the figure, and the left side in the figure is the upstream side and the right side in the figure is the downstream side.
先ず、排気管と触媒ケースとの接続構造を説明する。
図1に示すように、排気管10は全体として円管状になっている。図2に示すように、排気管10の下流側の一部分である下流側端部11は、その内径R1aが上流側の内径R1bよりも大きくなっている。図1に示すように、排気管10における下流側端部11の内周側には、排気浄化触媒部20の触媒ケース21が挿入されている。
First, a connection structure between the exhaust pipe and the catalyst case will be described.
As shown in FIG. 1, the
触媒ケース21は、全体として円管状になっている。触媒ケース21において軸方向の中央部22には、浄化触媒25が収容されている。なお、図1及び図2では、浄化触媒25を簡略化して図示している。
The
図2に示すように、触媒ケース21の上流側の一部分である上流側端部23の外径R2aは、触媒ケース21における中央部22の外径R2bよりも小さくなっている。また、触媒ケース21の上流側端部23の外径R2aは、排気管10における下流側端部11の内径R1aよりも小さくなっている。触媒ケース21の上流側端部23の外径R2aと排気管10における下流側端部11の内径R1aとの差は、例えば、数百μm〜数mm程度である。
As shown in FIG. 2, the outer diameter R <b> 2 a of the
触媒ケース21のうちの上流側端部23が、排気管10における下流側端部11の内周側に挿入されている。したがって、排気管10における下流側端部11の内周面と触媒ケース21における上流側端部23の外周面との間には、内径R1aと外径R2aとの差に応じた隙間Sが生じている。具体的には、排気管10における下流側端部11の中心軸と触媒ケース21における上流側端部23の中心軸とが一致している場合、排気管10における下流側端部11の内周面と触媒ケース21における上流側端部23の外周面との間隔は、内径R1aと外径R2aとの差の2分の1である。
An
図1に示すように、触媒ケース21の下流側の一部分である下流側端部24の外径は、触媒ケース21における中央部22の外径よりも小さくなっている。この実施形態では、触媒ケース21の下流側端部24は、上流側端部23と同様の寸法構成となっている。また、触媒ケース21における下流側端部24は、図示しない他の円管状部材に接続されている。
As shown in FIG. 1, the outer diameter of the
図2に示すように、排気管10の下流側端部11には、外周側から内周側へ向けて突出する凸部12が設けられている。凸部12は、下流側端部11における周方向全域(360°全域)に亘って設けられている。凸部12の突出長は、触媒ケース21の上流側端部23の外径R2aと排気管10における下流側端部11の内径R1aとの差の2分の1に設定されている。したがって、凸部12の頂部(最も径方向内側の部分)は、触媒ケース21における上流側端部23の外周面に当接している。
As shown in FIG. 2, the
排気管10の下流側端部11は、触媒ケース21の外周面に溶接されている。具体的には、排気管10の下流側端部11における凸部12よりも下流側と触媒ケース21の外周面とが溶接されている。その結果として、触媒ケース21における下流側端部11の開口縁11aと触媒ケース21の外周面との間を塞ぐように、周方向全域に亘って溶接ビード15が設けられている。
The
次に、排気管と触媒ケースとの接続方法を、その効果とともに説明する。
排気管10と触媒ケース21とを接続するにあたっては、先ず、排気管10及び触媒ケース21は組み付け工程に供される。組み付け工程では、図3(a)に示すように、排気管10の下流側端部11の内周側に、触媒ケース21の上流側端部23を挿入して、これらを組み付け状態にする。なお、この組み付け工程の時点では、排気管10の下流側端部11に、上述した凸部12が形成されていない。また、排気管10の下流側端部11の内径R1aが触媒ケース21における上流側端部23の外径R2aよりも大きくなっている。そのため、排気管10の下流側端部11の中心軸と触媒ケース21の中心軸とを完全に一致させなくても、排気管10の下流側端部11の内周側に触媒ケース21の上流側端部23を挿入することができる。すなわち、排気管10の下流側端部11の内周側に触媒ケース21の上流側端部23を挿入する際の組み付け性として、内径R1aと外径R2aとの差に応じた相応の組み付け性が確保できている。
Next, a connection method between the exhaust pipe and the catalyst case will be described together with the effects.
In connecting the
組み付け工程の後には、組み付け状態を維持しつつ排気管10及び触媒ケース21がプレス工程に供される。このプレス工程では、図3(b)に示すように、3つの金型部材30が使用される。各金型部材30は、全体として円弧状に延びる長尺形状である。各金型部材30は、円弧の仮想中心点を基準としたときに120°の範囲に亘って延びている。各金型部材30は、円弧の径方向に沿った断面で断面視した場合に四角形状をなす基部31と、その基部31の内周面31aから円弧の内側方向に向かって延びる突条部32とを備えている。基部31における内周面31aの曲率半径は、排気管10における下流側端部11の外周面の曲率半径とほぼ同じになっている。突条部32は、基部31の長手方向全体に亘って設けられている。突条部32の突出長は、排気管10における下流側端部11の内径R1aと触媒ケース21における上流側端部23の外径R2aとの差の2分の1になっている。なお、図3(b)及び(c)における右側の断面図では、排気管10及び触媒ケース21を断面図として図示し、各金型部材30については側面図として図示している。
After the assembly process, the
図3(b)に示すように、プレス工程では、組み付け状態の排気管10の下流側端部11及び触媒ケース21の上流側端部23の径方向外側において、突条部32が排気管10及び触媒ケース21側を向くように金型部材30を配置する。また、周方向において互いに等間隔で、すなわち120°ずらした位置に3つの金型部材30を配置する。そして、図3(b)及び(c)に示すように、各金型部材30を径方向内側へと移動させる。
As shown in FIG. 3 (b), in the pressing step, the
図3(c)に示すように、各金型部材30が径方向内側へと移動していくと、各金型部材30の突条部32が排気管10における下流側端部11の外周面に当接する。そして、各金型部材30の突条部32が、排気管10における下流側端部11の一部分を径方向内側へと変形させる。その結果、排気管10における下流側端部11には、外周側から内周側へ向けて突出する凸部12が形成される。
As shown in FIG. 3C, when each
ここで、各金型部材30は、120°の範囲に亘って延びており、図3(c)に示すように、隣り合う金型部材30の端部同士が当接する位置まで移動すると、3つの金型部材30が360°全体に亘って繋がったような状態となる。そのため、排気管10の下流側端部11には、凸部12が周方向全体に亘って形成されることになる。
Here, each
また、隣り合う金型部材30の端部同士が当接した状態では、各金型部材30が干渉し合ってそれ以上径方向内側へと移動することはできなくなる。そして、各金型部材30において、基部31の内周面31aの曲率は、排気管10における下流側端部11の外周面の曲率とほぼ等しい。したがって、各金型部材30が、その端部同士が接触する状態にまで径方向内側に移動しても、各金型部材30の基部31の内周面31aが、排気管10の下流側端部11を過度に強い力で径方向内側に押圧することはない。その結果、排気管10の下流側端部11全体が径方向内側に変形することは抑制される。
Further, in a state where the ends of the
また、各金型部材30における突条部32の突出長は、排気管10における下流側端部11の内径R1aと触媒ケース21における上流側端部23の外径R2aとの差の2分の1になっている。したがって、排気管10における下流側端部11に形成される凸部12の突出長も、内径R1aと外径R2aとの差の2分の1になる。そのため、仮に、上記の組み付け工程において、排気管10の下流側端部11の中心軸と触媒ケース21の中心軸とが一致していなくても、プレス工程において排気管10における下流側端部11に凸部12を形成する過程で、排気管10における凸部12の頂部が触媒ケース21に当接し、当該触媒ケース21が中心軸側へと押し出される。したがって、この実施形態では、排気管10における下流側端部11の凸部12の頂部が、周方向全体に亘って触媒ケース21における上流側端部23の外周面に当接する。そして、排気管10における下流側端部11の凸部12の頂部によって、触媒ケース21の上流側端部23の中心軸が排気管10の下流側端部11の中心軸上に位置決めされることになる。
In addition, the protruding length of the
上記のプレス工程が終了すると、排気管10及び触媒ケース21は、溶接工程に供される。この溶接工程では、図3(c)に示すように、排気管10の下流側端部11における凸部12よりも下流側と触媒ケース21の外周面とを溶接する。溶接の種類としては、例えばミグ溶接が挙げられる。なお、図3(c)では、溶接工程において溶接される箇所を、溶接ビード15が形成される箇所として仮想的に破線で図示している。
When the above pressing process is completed, the
ここで、排気管10の下流側端部11と触媒ケース21の外周面とを溶接する際には、溶接スパッタ(微粒子)が発生する。そして、発生した溶接スパッタは、排気管10における下流側端部11の内周面と触媒ケース21における上流側端部23の外周面との間の隙間Sに入り込むことがある。本実施形態では、溶接工程の時点で、既に排気管10における下流側端部11に凸部12が形成されており、その凸部12の頂部が触媒ケース21における上流側端部23の外周面に当接している。そのため、図2に示すように、溶接ビード15が形成される箇所と排気管10の内部及び触媒ケース21の内部との間が、排気管10の凸部12によって塞がれており、両者が連通されていない状態となっている。したがって、溶接工程において溶接スパッタが発生したとしても、隙間Sを介して排気管10の内部や触媒ケース21の内部に溶接スパッタが入り込むことは抑制される。
Here, when the
上記実施形態は、次のように変更することができる。
・上記実施形態におけるプレス工程及び溶接工程に関する一連の技術を、触媒ケース21の下流側端部24とその下流側端部24に接続される円管状部材との接続方法に適用してもよい。
The above embodiment can be modified as follows.
The series of techniques related to the pressing step and the welding step in the above embodiment may be applied to a method for connecting the
・排気管10及び触媒ケース21の形状は、上で例示したものに限らない。例えば、排気管10及び触媒ケース21の内径や外径がその軸方向において一定に形成されていてもよい。すなわち、排気管10の端部の内周側に触媒ケース21の端部を挿入できる形状であれば、上記実施形態の技術を適用でき得る。また、排気管10の下流側端部11及び触媒ケース21の上流側端部23は、必ずしも円管状でなくてもよい。例えば、断面視楕円形状や多角形状であってもよい。なお、排気管10の下流側端部11の形状を変更するのであれば、プレス工程において使用される金型部材30の形状もそれに合わせて変更すればよい。
The shapes of the
・排気管10における下流側端部11の凸部12は、必ずしも周方向全域に形成されていなくてもよい。凸部12が周方向全域に形成されていない場合でも、少なくとも凸部12が形成されている部分やその周辺については、溶接工程の際に溶接スパッタが排気管10の内部や触媒ケース21の内部に入り込むことは抑制できる。
-The
・凸部12の突出長は、上記実施形態で例示した突出長に限らない。例えば、凸部12の突出長は、触媒ケース21の上流側端部23の外径R2aと排気管10における下流側端部11の内径R1aとの差の2分の1よりも短くてもよい。この場合、周方向において凸部12の一部分と触媒ケース21における上流側端部23の外周面との間に隙間が生じることになる。しかし、その隙間の間隔は、仮に凸部12を形成しなかった場合の排気管10における下流側端部11の内周面と触媒ケース21における上流側端部23の外周面との間隔よりは小さい。したがって、この変更例の場合でも、凸部12を設けない場合に比較すれば、溶接工程の際に溶接スパッタが排気管10の内部や触媒ケース21の内部に入り込むことは抑制できる。
-The protrusion length of the
・凸部12の突出長を、触媒ケース21の上流側端部23の外径R2aと排気管10における下流側端部11の内径R1aとの差の2分の1よりもわずかに長くすることも可能である。この変更例の場合には、プレス工程の際に、排気管10の凸部12によって、触媒ケース21の上流側端部23が径方向内側に押されて変形することになる。
The protrusion length of the
・組み付け工程とプレス工程との間に他の工程が存在していてもよい。ただし、プレス工程の際に、排気管10と触媒ケース21とが組み付け状態になっていることが必要である。
-Another process may exist between an assembly process and a press process. However, it is necessary that the
・同様に、プレス工程と溶接工程との間に他の工程が存在していてもよい。この変更例の場合も、溶接工程の際に、排気管10と触媒ケース21とが組み付け状態になっていることが必要である。
Similarly, other processes may exist between the pressing process and the welding process. Also in this modified example, it is necessary that the
・プレス工程で使用される金型部材30の数は適宜変更できる。例えば、90°の範囲に亘って延びる4つの金型部材30を使用してもよい。また、排気管10や触媒ケース21の外径や形状によっては、2つの金型部材30でプレス工程を行うこともあり得る。
The number of
・溶接工程における溶接の態様は問わない。例えば、ミグ溶接以外の他のアーク溶接であってもよいし、レーザ溶接であってもよい。すなわち、溶接の際に溶接スパッタが生じ得る溶接態様であれば、どのような溶接態様であっても上記実施形態及び変更例の一連の技術を適用できる。 -The mode of welding in a welding process is not ask | required. For example, arc welding other than MIG welding or laser welding may be used. That is, as long as the welding mode can cause welding spatter during welding, the series of techniques of the above-described embodiment and modification examples can be applied to any welding mode.
10…排気管、11…下流側端部、12…凸部、15…溶接ビード、20…排気浄化触媒部、21…触媒ケース、22…中央部、23…上流側端部、24…下流側端部、25…浄化触媒、30…金型部材、31…基部、31a…内周面、32…突条部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記排気管の端部の内周側に、前記触媒ケースの端部を挿入して組み付け状態にする組み付け工程と、
前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の端部を外周側からプレスして前記触媒ケースの外周面側に突出する凸部を形成するプレス工程と、
前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の前記端部において前記プレス工程で形成された前記凸部よりも先端側を、前記触媒ケースの外周面に溶接する溶接工程とを備える
ことを特徴とする排気管の接続方法。 An exhaust pipe connection method for connecting an exhaust pipe through which exhaust from an engine circulates and a tubular catalyst case containing a purification catalyst by welding,
An assembling step for inserting the end of the catalyst case into the inner peripheral side of the end of the exhaust pipe to put it in an assembled state;
A pressing step of pressing the end of the exhaust pipe from the outer peripheral side to form a convex portion protruding toward the outer peripheral surface of the catalyst case with respect to the exhaust pipe and the catalyst case in the assembled state;
A welding step of welding the tip side of the exhaust pipe with respect to the assembled exhaust pipe and the catalyst case to the outer peripheral surface of the catalyst case with respect to the convex portion formed in the pressing step at the end portion of the exhaust pipe. An exhaust pipe connection method comprising the steps of:
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