JP3692064B2 - 流路分割型排気管 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。
- 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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