JP3692064B2 - 流路分割型排気管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジン等に使用される流路分割型排気管に係り、特に、冷凍曲げ加工によるパイプ割れをなくしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多気筒エンジンからの排気ガスを消音器へ流通させるためのパイプとして、排気管の内部に隔壁を設けて２つの排気ガス流路を形成した流路分割型排気管が提供されている。その例として、特開平９−３２３１１９号公報の排気管がある。このものは、図１０に示すように、長手方向に延びる板状体を、その幅方向に巻回して形成され、管内に隔板を配置して複数の流路を平行して設けたものである。その排気管１は、隔板１ａと、この隔板１ａを挟んで一方側に第１流路イを形成するための半円状の第１側板１ｂと、他側方に第２流路ロを形成するための半円状の第２側板１ｃを有する。そして、上記第１側板１ｂの先端面１ｄと、第２側板１ｃの先端面１ｅとを隔板１ａの折曲基部１ｆ，１ｇに当接し、溶接部Ｗ，Ｗで接合されている。
【０００３】
しかしながら、上記溶接部Ｗ，Ｗに対してＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を実施するとき、溶接部が隔板の折曲基部に位置するため、この両内側からバックシールドしなければならず、バックシールドが実施でき難い。このため、溶接時に酸化による組織変化を起こしてしまい、上記管を曲げ加工するとき、パイプ内に入れた水を凍結して行う冷凍曲げ加工法を実施すると、低温下における溶接部の延性の低下（低温脆性）による溶接部にひび割れを発生させるという問題がある。
【０００４】
また、他の例として、特開２０００−１７０５３２公報にみる流路分割型排気管及び該排気管の製造方法が提案されている。このものは、図９に示すように、長手方向に延びる板状体を、その幅方向に巻回して形成された流路分割型排気管であって、円筒状のパイプ本体部と、該パイプ本体部内の流路を分割する隔壁部と、を有し、前記隔壁部は、前記板状体がその幅方向の一端部近傍で折り曲げられた第１折り曲げ部と、該第１折り曲げ部から所定間隔をあけて折り曲げられた第２折り曲げ部との間に規定される平面部からなり、前記パイプ本体部は、前記第２折り曲げ部に続く前記板状体の残りの部分が、前記隔壁部を包囲するように巻回されて形成され、前記板状体の前記一端部は前記パイプ本体部の内周面にラップし、前記板状体の他端部は前記パイプ本体部の外周面にラップし、前記ラップ部がそれぞれ接合されて形成したものである。
【０００５】
上記流路分割型排気管は、パイプ本体部１の内周面１Ａに、板状体２の一方端部２Ａがラップし、他端部２Ｂはパイプ本体部１の外周面１Ｂにラップしている。このため、上記パイプ本体部１の内周面１Ａに位置する一方端部２Ａの溶接は、スポット溶接やシーム溶接に限定される。このような構造の場合、パイプの曲げ加工は、パイプ内に細かい鉄玉を入れて曲げ加工する方法が採られている。しかし、上記曲げ加工方法では、アウターパイプとインナーパイプの隙間に断熱材が入れられないという問題がある。更に、鉄玉を管内に圧入して入れるから、製品の構造が規制され、また、完全に鉄玉が抜けるようにするため、構造に制限があり自由な設計かできないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に基づいてなされたものでその目的とするところは、冷凍曲げ加工によるパイプ割れをなくした流路分割型排気管を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本発明の請求項１記載の流路分割型排気管は、長手方向に延びる板状体を、その幅方向に巻回して形成された流路分割型排気管において、円筒状のパイプ本体部と、このパイプ本体部内の流路を分割する隔壁部と、を有し、上記隔壁部は、上記板状体がその幅方向の一方側で折曲げられた第１折曲部と、他方側をこの第１折曲部から所定間隔をあけて反対側に折曲げられた第２折曲部と、この両者の間に形成された平面部からなり、上記パイプ本体部は、上記第１折曲部と第２折曲部とに続く上記板状体の各先端側の部分が、上記隔壁部を包囲するよう各々半円弧状に巻回され第１折曲部と第２折曲部とに外側から被せるように円筒状に形成され、上記板状体の各先端部は上記パイプ本体部の外周面にラップし、上記各ラップ部の先端部がそれぞれＴＩＧ溶接又はレーザー溶接により接合されて形成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の流路分割型排気管は、請求項１記載の流路分割型排気管において、上記パイプ本体部の外周面にラップするラップ部の先端部を、曲げ加工される円弧状部分の外径部からずらした位置に形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の請求項１記載の流路分割型排気管によると、パイプ本体部は、第１折曲部と第２折曲部とに続く板状体の各先端側の部分が、隔壁部を包囲するよう半円弧状に巻回されて円筒状に形成される。そして、板状体の各ラップ部の先端部は、パイプ本体部の外周面にラップさせ、ラップ部の先端部をＴＩＧ溶接又はレーザー溶接により接合して溶接部が形成される。上記ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接は、具体的には、排気管の外側がカバーで閉塞されたアルゴンガスの雰囲気内でアフターシールドされる。また、各ラップ部の先端部は、排気管の内側に対して、第１折曲部と第２折曲部およびこの隔壁部から離れた位置となり、その背面となる内側も広い空洞になっているから、、排気管の内側にアルゴンガスを流入して充満させてバックシールドされ、又は、芯金を溶接面の背面に密着させて空気の侵入をなくし、バックシールドする対策が採られる。これにより、溶接部の酸化が防止され組織変化がない溶接ができる。
【００１０】
しかして、上記流路分割型排気管は、溶接時に酸化防止対策を施して溶接されており、低温脆性を発生させない。従って、排気管の冷凍曲げ加工において、パイプ割れがなくせるとともに、外観等の品質を向上させられる。また、パイプ内に細かい鉄玉を入れて曲げ加工する必要がないから、排気管の構造に裕度があり、自由な設計が可能となる。
【００１１】
また、請求項２記載の流路分割型排気管は、パイプ本体部の外周面に各々ラップするラップ部の先端部を、曲げ加工される円弧状部分の外径部からずらした位置に形成したから、曲げ加工において延びの少ない位置に溶接部が配置される。
【００１２】
これにより、パイプ本体部の溶接部は、冷凍曲げ加工時において、この溶接部に対する低温脆性対策に加えて曲げ歪みが最小限に抑えられて割れの発生を一層確実に防止でき、高品質な流路分割型排気管が提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の流路分割型排気管の実施形態を説明する。図１は流路分割型排気管の外観図、図２は流路分割型排気管の断面図、図３は流路分割型排気管の製造工程図、図４と図５は流路分割型排気管の溶接方法の斜視図と断面図を示している。
【００１４】
図１に示すように、本発明の流路分割型排気管１００は、多気筒エンジンＥからの排気ガスＧをエキゾーストパイプＰを介して消音器５へ流通させるためのパイプである。このパイプ本体部１０の内部に隔壁３を設けることにより、排気ガスを通す２つの流路Ａ１，Ａ２を形成したものである。
【００１５】
上記流路分割型排気管１００は、図２と図３に示すように、板状体１を略Ｓ字状に巻回して形成されている。上記巻回した板状体１は、円筒状のパイプ本体部１０と、このパイプ本体部１０内の流路Ａ１，Ａ２を分割する隔壁部３とを有している。上記隔壁部３は、上記板状体１の一方側を折曲げられた第１折曲部１Ａと、他方側をこの第１折曲部から所定間隔Ｋをあけて反対側に折曲げられた第２折曲部１Ｂと、この両者の間に形成された平面部３Ｃとからなる。上記パイプ本体部１０は、第１折曲部１Ａと第２折曲部１Ｂとに続く板状体１の各先端側の部分が、上記隔壁部３を包囲するよう半円弧状に巻回された円筒の形状となっており、これらを曲げ加工の外径部となる外側位置Ｏ１や曲げ加工の内径部となる内側位置Ｏ３に近いパイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂにラップさせてラップ部１Ｄ，１Ｅとしている。そして、ラップ部１Ｄ，１Ｅの各先端部１Ｆ，１Ｇは溶接部Ｙ１，Ｙ２を形成している。
【００１６】
続いて、上記流路分割型排気管１００の製造工程を、図３により説明する。上記流路分割型排気管１００は、まず、図３（ａ）のように、長手方向Ｌに延びる板状体１を、図３（ｂ）のように、プレス成形機等により、その幅方向Ｍに巻回して略Ｓ字状の円筒型を形成する。上記巻回した板状体１には、円筒型のパイプ本体部１０と、このパイプ本体部１０内の流路Ａ１，Ａ２を分割する隔壁部３とが形成されている。上記隔壁部３は、上記板状体１がその幅方向Ｍの一方側で折曲げられた第１折曲部１Ａと、他方側をこの第１折曲部から所定間隔Ｋをあけて反対側に折曲げられた第２折曲部１Ｂと、この両者の間の平面部３Ｃとから形成される。そして、図３（ｃ）のように、上記パイプ本体部１０は、上記第１折曲部１Ａと第２折曲部１Ｂとに続く上記板状体１のラップ部１Ｄ，１Ｅと、この先端部１Ｆ，１Ｇを、上記パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂに適宜寸法でラップさせる。
【００１７】
更に、図３（ｄ）のように、上記先端部１Ｆ，１Ｇは、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接時に、パイプ本体部１０における外周面１０Ａ，１０Ｂの溶接面と溶接棒Ｂとを含めて、カバーＣで閉塞した密閉空間内にアルゴンガスを満たしてアフターシールドＡＳが施される。また、外周面１０Ａ，１０Ｂの内側は、アルゴンガスを内部に吹き込んで充満させ、又は、芯金Ｓを溶接部の内面に密着させてバックシールドＢＳが施される。上記先端部１Ｆ，１Ｇは、アフターシールドＡＳとバックシールドＢＳとを施した状態で、外周面１０Ａ，１０Ｂに接合して溶接部Ｙ１，Ｙ２が形成される。次に、図３（ｅ）のように、パイプ本体部１０は、この内部に入れた水を冷凍した状態において、外径部となる外側位置Ｏ１を、大きく延ばして曲げ加工される。
【００１８】
上記溶接部Ｙ１，Ｙ２の具体的な溶接作業は、図４又は図５に示すようにして行なわれる。図４に示すＴＩＧ溶接又はレーザー溶接方法は、パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂの溶接面と溶接棒Ｂとを、カバーＣで閉塞した密閉空間内にアルゴンガスＡｒを満たしてアフターシールドＡＳが施される。また、外周面１０Ａ，１０Ｂの内側は、アルゴンガスＡｒを内部に吹き込んで充満させたバックシールドＢＳが施される。
【００１９】
また、図５に示すＴＩＧ溶接又はレーザー溶接方法は、パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂの溶接面と溶接棒Ｂとを、カバーＣで閉塞した密閉空間内にアルゴンガスＡｒを満たしたアフターシールドＡＳが施される。また、外周面１０Ａ，１０Ｂの内側は、芯金Ｓを溶接部の内面に密着させたバックシールドＢＳが施される。
【００２０】
つまり、上記溶接部Ｙ１，Ｙ２は、板状体１の各先端側の部分が、パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂにラップしているから、ラップ部１Ｄ，１Ｅの先端部１Ｆ，１Ｇは、パイプ本体部１０の内側に対して、第１折曲部１Ａと第２折曲部１Ｂおよび隔壁部３から離れた位置となり、その背面となる内側も広い空洞になっている。これによって、アルゴンガスＡｒを内部に吹き込んで充満させたり、又は、芯金Ｓを溶接面の背面に密着して空気侵入を確実に阻止でき、溶接部は溶接時に、空気の侵入を防止されて酸化による組織変化がなくなる。従って、パイプ本体部１０の内部に入れた水を冷凍した状態において、外側位置Ｏ１を大きく延ばして曲げ加工され冷凍曲げ加工時に、低温脆性がない溶接部Ｙ１，Ｙ２によりパイプ割れが発生しないものである。
【００２１】
本発明の流路分割型排気管１００は、上記のような製造方法により製造されており、下記の作用・効果が発揮される。流路分割型排気管１００は、板状体１の各先端側の部分が、パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂにラップし、各ラップ部１Ｄ，１Ｅの先端部１Ｆ，１ＧがＴＩＧ溶接又はレーザー溶接により接合されて溶接部Ｙ１，Ｙ２が形成される。上記ラップ部１Ｆ，１Ｇの溶接は、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接により、アルゴンガスの雰囲気で閉塞したアフターシールドと、内側にアルゴンガスを充満するか、又は、芯金Ｓに溶接面の裏面を密着して空気の侵入をなくしている。これにより、溶接部Ｙ１，Ｙ２の酸化が防止されて組織変化がなくなり、低温脆性のないものとなる。
【００２２】
しかして、流路分割型排気管１００は、溶接部Ｙ１，Ｙ２が溶接時に酸化防止を施して溶接され、冷凍曲げ加工時における低温脆性を発生させない対策が採られているから、冷凍曲げ加工時のパイプ割れがなくせるとともに、外観等の品質を向上させられる。また、パイプ内に細かい鉄玉を入れて曲げ加工する必要がないから、アウターパイプとインナーパイプの間に断熱材を介装した状態での曲げ加工ができ、また、水を抜く穴を設けるだけで良く、製品の構造に裕度があり、自由設計ができる。
【００２３】
また、本発明の流路分割型排気管１００は、図６に示すような第２実施形態とすることができる。この実施形態は、上記パイプ本体部１０の曲げ半径が急激な場合に適するものである。ラップ部１Ｄ，１Ｅは、上記パイプ本体部１０の外周面１０Ａ，１０Ｂの中腹位置Ｏ２，Ｏ４まで長く延ばしてラップさせている。これで、パイプ本体部１０の曲げ加工において、溶接部Ｙ１、Ｙ２は、延びの大きな外径部となる外側位置Ｏ１から先端部１Ｄを中腹位置Ｏ２，Ｏ４までずらした配置となる。
【００２４】
上記図６に示す第２実施形態によると、パイプ本体部１０の冷凍曲げ加工時において、溶接部Ｙ１、Ｙ２は、曲げ加工の延びの大きな外径部となる外側位置Ｏ１からずらした延びの少ない中腹位置Ｏ２，Ｏ４に配置される。即ち、図６（ｂ）に示すように、曲げ加工における延びの大きな外径部１Ｈの曲げ半径Ｒ１と、曲げ加工による縮みの小さな内径部１Ｉの折り曲げ半径Ｒ２と、ほとんど延びたり縮んだりしない溶接部Ｙ１、Ｙ２の折り曲げ半径Ｒ３とからなる。これにより、溶接部Ｙ１，Ｙ２は、この溶接部に対する低温脆性対策に加えて曲げ歪みを最小限に抑えられて割れの発生が確実に防止できる。
【００２５】
また、図７に示す第３実施形態によると、上記パイプ本体部１０は、外周面１０Ａ，１０Ｂに、ラップする上記板状体１の一方の先端部１Ｄを、折曲げ加工の外径部１Ｈとなる外側位置Ｏ１からずらした横方向Ｍの中腹位置Ｏ２に至る位置に配置されている。他方の先端部１Ｅは、折曲げ加工の内径部１Ｉの近傍位置Ｏ３に位置している。
【００２６】
上記図７に示す第３実施形態によると、パイプ本体部１０の冷凍曲げ加工時において、溶接部Ｙ１は、曲げ加工の延びの大きな外径部１Ｈとなる外側位置Ｏ１から外れた延びの少ない中腹位置Ｏ２に配置される。即ち、図７（ｂ）に示すように、曲げ加工における延びの大きな外径部１Ｈの曲げ半径Ｒ１と、曲げ加工による縮みの小さな内径部１Ｉの曲げ半径Ｒ２と、ほとんど延びたり縮んだりしない溶接部の折り曲げ半径Ｒ３とからなる。これにより、溶接部Ｙ１は、この溶接部に対する低温脆性対策に加えて曲げ歪みを最小限に抑えられて割れの発生が確実に防止できる。
【００２７】
更に、本発明の流路分割型排気管１００は、その曲げ方向が隔壁板３の方向と一致した上記各実施形態に限定されない。図８に示す第４実施形態のように、隔壁板３の方向と直交する方向に曲げ加工しても良い。この曲げ加工によるときは、曲げ加工が小さな力で行えるとともに、図８に示すように、板状体１の各ラップ部１Ｄ，１Ｅの部分は、第１折曲部１Ａと第２折曲部１Ｂとに接近した外径部の近傍となる外周面に短い寸法でラップさせる。これにより、溶接部Ｙ１，Ｙ２は、この溶接部に対する低温脆性対策に加えて曲げ歪みを最小限に抑えられて割れの発生が確実に防止できる。
【００２８】
尚、上述した流路分割型排気管１００は、上記２つの曲げ方向に限定されず、あらゆる方向への曲げ加工が可能であり、この曲げ方向に対応して溶接部Ｙ１，Ｙ２の位置を曲げ加工される円弧状部分の外径部からずらした位置に形成することで、曲げ加工において延びの少ない位置にすることができることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の請求項１記載の流路分割型排気管によると、第１折曲部と第２折曲部とに続く板状体の各先端側の部分が、パイプ本体部の外周面にラップし、ラップ部の先端部がそれぞれＴＩＧ溶接又はレーザー溶接によりアルゴンガスのアフターシールドと、排気管の内側にアルゴンガスを充満させるか又は芯金により溶接面の背面に密着させて空気の侵入をなくしたバックシールドを行い低温脆性対策を施されているから、流路分割型排気管の冷凍曲げ加工において、溶接部にパイプ割れのない品質の良い流路分割型排気管が得られる。また、パイプ内に細かい鉄玉を入れて曲げ加工する必要がないから、排気管の構造に裕度があり、自由な設計が可能となる。
【００３０】
また、請求項２記載の流路分割型排気管によると、パイプ本体部の外周面にラップする板状体の一方の先端部を、曲げ加工される円弧状部分の外径部からずらした位置に形成したから、曲げ加工の外径部からずれた延びの少ない位置に溶接部が配置でき、パイプ本体部の溶接部は、冷凍曲げ加工時において、この溶接部に対する低温脆性対策に加えて曲げ歪みを最小限に抑えて割れの発生を一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流路分割型排気管の外観図である。
【図２】本発明の流路分割型排気管の断面図である。
【図３】本発明の流路分割型排気管の製造工程図である。
【図４】本発明の流路分割型排気管の溶接を示す斜視図である。
【図５】本発明の流路分割型排気管の溶接を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、流路分割型排気管の曲げ加工の断面図と側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、流路分割型排気管の曲げ加工の断面図と側面図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示し、流路分割型排気管の曲げ加工の断面図と側面図である。
【図９】従来例の流路分割型排気管の断面図である。
【図１０】従来例の流路分割型排気管の断面図である。
【符号の説明】
１ 板状体
１Ａ 第１折曲部
１Ｂ 第２折曲部
１Ｄ，１Ｅ ラップ部
１Ｆ，１Ｇ 先端部
１Ｈ 外径部
１Ｉ 内径部
３ 隔壁
３Ｃ 平面部
５ 消音器
１０ パイプ本体部
１０Ａ，１０Ｂ 外周面
１００ 流路分割型排気管
Ａ１，Ａ２ 排気ガス流路
ＡＳ アフターシールド
Ａｒ アルゴンガス
Ｂ 溶接棒
ＢＳ バックシールド
Ｃ カバー
Ｌ 長手方向
Ｋ 所定間隔
Ｍ 幅方向
Ｏ１ 外側位置
Ｏ３ 内側近傍
Ｏ２，Ｏ４ 中腹位置
Ｒ１ 外径部の折り曲げ半径
Ｒ２ 内径部の折り曲げ半径
Ｒ３ 溶接部の折り曲げ半径
Ｓ 芯金
Ｙ１，Ｙ２ 溶接部

Claims (2)

1. 長手方向に延びる板状体を、その幅方向に巻回して形成された流路分割型排気管において、円筒状のパイプ本体部と、このパイプ本体部内の流路を分割する隔壁部と、を有し、上記隔壁部は、上記板状体がその幅方向の一方側で折曲げられた第１折曲部と、他方側をこの第１折曲部から所定間隔をあけて反対側に折曲げられた第２折曲部と、この両者の間に形成された平面部からなり、上記パイプ本体部は、上記第１折曲部と第２折曲部とに続く上記板状体の各先端側の部分が、上記隔壁部を包囲するよう各々半円弧状に巻回され第１折曲部と第２折曲部とに外側から被せるように円筒状に形成され、上記板状体の各先端部は上記パイプ本体部の外周面にラップし、上記各ラップ部の先端部がそれぞれＴＩＧ溶接又はレーザー溶接により接合されて形成されたことを特徴とする流路分割型排気管。
2. 上記パイプ本体部の外周面にラップするラップ部の先端部を、曲げ加工される円弧状部分の外径部からずらした位置に形成したことを特徴とする請求項１記載の流路分割型排気管。

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