JP2024002846A - 排気浄化装置とフランジの溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接トーチと容器体との干渉懸念が少なく、溶接時の熱歪や溶接ビードへのガス当たりの懸念も少ない、排気浄化装置とフランジの溶接方法を提案する。【解決手段】フランジの嵌挿孔の周囲に形成した環状凸部に口部を外嵌し、環状凸部の端縁と口部の内面とを容器体の側から隅肉溶接する。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置とフランジの溶接方法に関する。

車両等の排気装置において、排気浄化装置である触媒コンバータと排気管とを接続するために、触媒コンバータは内部に触媒担体を保持する金属製の容器体であって、容器体の中央部に触媒担体を保持するとともに、その片側か両側に排気管と接続するための円筒状の口部を有し、中央部と口部はテーパ状に繋がれている。容器体としては、プレスモナカ半体を溶接で組合わせる構造や、パイプ端部をスピニング加工で成形しテーパ部と口部を一体成形する製法などが一般的である。

そして、口部にフランジを取付け、そのフランジと相手排気管側のフランジとを相互に締結することが行われている。締結においては、フランジ同士を貫通するボルトにナットを螺合させる方法や、密着させたフランジ同士の外縁にＶ断面の円環バンドを外嵌し、円環バンドの周長を減少させることで両フランジを外側から把持する方法などがある。

口部へのフランジの取付けにおいては、図２に示すように、筒状の口部２４をフランジ２１の嵌挿孔２６に嵌めた状態で、環状凸部２３の端縁部と口部２４の外面とを全周隅肉溶接２５で固定するのが通例である。すなわち、口部２４の外側での溶接である。このような溶接形態では、フランジ２１が相手側部品と当接する取付面２２と全周隅肉溶接２５とが離れているため、溶接部への入熱による変形の影響が取付面２２にまで及び難い。

しかしながら、図３に示すように、口部３５に対して容器体３４（ケーシング）が近い形状にあってはαの範囲内で溶接トーチを運用することになり、容器体３４と溶接トーチ３７の運用軌跡が干渉してしまい、図２のような外側溶接は著しく困難となる。

そのような場合には、口部３５の内側（流路内）にて全周隅肉溶接３６を施す場合がある。すなわち、環状凸部３３の内面と口部３５の端縁部を溶接固定する。このような所謂内側溶接の例として、例えば、特許第４５７８３８６号や第５０５７１６１号が挙げられる。

特許第４５７８３８６号 特許第５０５７１６１号

しかしながら図３及び先行技術文献に記載された内側溶接では、全周隅肉溶接３６の盛り上がった溶接ビードが流路内に露出し易く、溶接ビードに排気ガスが多く当たる場合には溶接ビードが高温となり、全周隅肉溶接３６の劣化や強度低下が懸念される。また、フランジ３１の板厚内で溶接される場合が多いので、溶接ビードがフランジの取付面３２に近くならざるを得ず、溶接時の入熱による取付面３２の熱歪も懸念される。溶接トーチと容器体との干渉懸念が少なく、溶接時の熱歪や溶接ビードへのガス当たりの懸念も少ない溶接構造／方法が待たれていた。

上記の課題を解決するために、本発明の排気浄化装置とフランジの溶接方法は、排気浄化装置の容器体に筒状の口部を形成し、フランジの嵌挿孔の周囲に形成した環状凸部に口部を外嵌し、環状凸部の端縁と口部の内面とを容器体の側から隅肉溶接するものである。

本発明によれば、溶接トーチと容器体との干渉が無く、溶接時の熱歪や溶接ビードへのガス当たりの懸念も少ない溶接方法を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る溶接方法による溶接部分の断面図である。 従来の外側溶接方法による溶接部分の断面図である。 従来の内側溶接方法による溶接部分の断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図１を参照して説明する。排気浄化装置１は容器体２にフランジ４が溶接接合された触媒コンバータであり、図１は本願の溶接方法によって溶接された状態を示す。図１の左方が排気系の上流、すなわち内燃機関側であり、排気ガスは排気浄化装置１の内部を左方から右方へ流下する。図１は排気浄化装置１の中心軸を含む面で切断した断面図であり、本願の溶接方法に関係のある上流部分のみを図示し、それ以外の図示は省略している。

フランジ４は排気浄化装置１における最上流部位にあって、上流側排気管（図示せず）からの排気ガスを嵌装孔７から容器体２の内部へと導通するとともに、上流側排気管の下流端のフランジと、取付面６にて相互に密着し強固に締結される。そして、フランジ４の下流側に延設された環状凸部５に、容器体２と一体形成された筒状の口部３が外嵌されている。

このような各部位の位置関係を保った状態で環状凸部５の端縁部と口部３の内面とに全周隅肉溶接８が施され、図１の排気浄化装置１を得る。この溶接においては、溶接トーチ９は容器体２側（容器体２内部）からフランジ４側へ指向しての溶接運用となるため、溶接トーチ９と容器体２との干渉を確実に回避できる。また、図左方から流入する排気ガスに対して全周隅肉溶接８の溶接ビードが環状凸部５の陰になるため、排気ガスの溶接ビードへの衝接も抑えられる。更に、取付面６と全周隅肉溶接８間の距離も保てるため、取付面６への熱影響を回避し易い。

なお、本溶接方法は溶接トーチ９が容器体２の内部にあって溶接施工するため、施工後に溶接トーチ９を容器体２外へ出せることが条件となる。すなわち、容器体中央部と上流部（図示）とが別体構造であるとか、容器体２の下流側開口（図示せず）から取出せるとかの構造である必要がある。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。全周隅肉溶接方法はＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接など任意である。また、フランジが容器体の上流側ではなくて下流側の口部に取付けられる場合にも適用される。また、環状凸部に外嵌される口部が、フランジの裏面側（反取付面側の面）に当接していても良い。

１ 排気浄化装置
２、３４ 容器体
３、２４、３５ 口部
４、２１、３１ フランジ
５、２３、３３ 環状凸部
６、２２、３２ 取付面
７、２６ 嵌装孔
８、２５、３６ 全周隅肉溶接
９、３７ 溶接トーチ

Claims (1)

1. 排気浄化装置とフランジの溶接方法であって、
   排気浄化装置の容器体に筒状の口部を形成し、
   フランジの嵌挿孔の周囲に形成した環状凸部に前記口部を外嵌し、
   前記環状凸部の端縁と前記口部の内面とを前記容器体の側から隅肉溶接することを特徴とする排気浄化装置とフランジの溶接方法。