JP3760985B2 - 排気マフラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機に装着されるマフラに関し、特にマフラ胴体と仕切板との溶接部に発生する応力を緩和するようにした排気マフラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原動機（以下「エンジン」という）のエキゾーストパイプ内を高い圧力で流れてきた高温の排気ガスは、排気マフラを通ることで消音される。図４は、排気マフラの一例を示し、排気マフラ３０は、角筒形状のマフラ胴体（アウタドラム）３１の両端が端板（エンドプレート）３２、３３により密閉され、内部が仕切板（セパレータ）３４、３５により複数の膨張室３６〜３８に画成されて構成されており、入口パイプ４０から入力された高温・高圧の排気ガスをこれらの膨張室３６〜３８に導いて圧力を下げ、同時に吸音材３９により音を小さくして出口パイプ４１から大気に排出するようにしている。
【０００３】
端板３２、３３は、夫々外周部が全周に亘り一側（外側）に折曲されてフランジ３２ａ、３３ａとされ、これらのフランジ３２ａ、３３ａがマフラ胴体３１の開口端に嵌合されて全周に亘り溶着されマフラ胴体３１を密閉している。仕切板３４、３５は、マフラ胴体３１内に嵌挿される構造であるために端板３２、３３のような溶接構造を取ることができず、一般に栓溶接が採用されている。即ち、仕切板３４、３５は、周縁部外周が全周に亘り一側に折曲されてフランジ３４ａ、３５ａが形成され、マフラ胴体３１には、フランジ３４ａ、３５ａの上下、左右の直線部分の溶着すべき箇所３４ｂ、３５ｂと対応する位置に小孔（図示せず）を穿設し、これらの小孔を肉盛りするようにしてフランジ３４ａ、３５ａをマフラ胴体３１の内壁に溶着する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した仕切板３４、３５とマフラ胴体３１との結合を栓溶接により溶着する構造の排気マフラにおいては、高温の排気ガスに晒される熱負荷時に、大気に接触しているマフラ胴体３１よりも内部にある仕切板３４、３５の方が大幅に温度が高いためにこれら仕切板３４、３５の曲げ変形が大きく、マフラ胴体３１との栓溶接部に熱応力が発生し、マフラ胴体３１が変形するという問題がある。
【０００５】
このため、本発明では、マフラ胴体と仕切板との栓溶接部分における熱応力を緩和してマフラ胴体の変形を防止するようにした排気マフラを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、仕切板の外周部に形成されたフランジと、断面Ｌ形状の補強プレートの一側面とを前記仕切板の反フランジ側周縁部にて互いに溶着し、仕切板のフランジをマフラ胴体内壁に溶着し、補強プレートの他側面をマフラ胴体の内壁に当接させると共にこの他側面の溶着箇所に対応した位置に形成されたマフラ胴体の孔に栓溶接により溶着する。これにより、高温の排気ガスに晒されて仕切板の栓溶接部に発生する熱応力を、溶接範囲（長さ）は変わらずにフランジと補強プレートとが対になって並列に受け持つこととなり、マフラ胴体に加わる熱応力が緩和され、マフラ胴体の変形が防止される。
【０００７】
請求項２の発明では、仕切板に補強プレートを断続溶接することで、溶接時の熱変形を防止すると共に熱負荷時の仕切板の熱膨張による変形、及びこれに起因するマフラ胴体の変形を防止する。また、仕切板に断面Ｌ形の補強プレートを追加することで、重量の増加が抑えられ、且つ仕切板の剛性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る排気マフラの第１実施形態の一部切欠斜視図、図２は、図１に示す仕切板と補助プレートとの関係を示す斜視図である。図１に示すように排気マフラ１は、端面視上下に長い長方形をなしコーナ部が丸みをなす角筒形状のマフラ胴体２、マフラ胴体２の両端に装着される端板（エンドプレート）３、４、マフラ胴体２内を複数の膨張室５、６、７に画成する仕切板（セパレータ）８、９、排気ガスの入口パイプ１０、出口パイプ１１、膨張室を連通する中間パイプ１２、１３、支持棒１４、回り止め棒１５等により構成されている。そして、仕切板８、９には、補強プレート１６、１７が設けられている。
【０００９】
入口パイプ１０、出口パイプ１１は、各一端が端板３から突出して開口し、各他端が夫々仕切板８、９を貫通して溶着固定され膨張室７に開口している。中間パイプ１２、１３は仕切板８、９を貫通して溶着固定され、一端が膨張室５に、他端が膨張室７に開口している。これらの入口パイプ１０、出口パイプ１１及び中間パイプ１２、１３の壁面には、各膨張室５〜７に開口する不図示の小孔が多数穿設されている。支持棒１４は、端板３、仕切板８、９及び端板４を貫通して溶着固定されており、回り止め棒１５は端板３に溶着固定されている。
【００１０】
端板３、４は、周縁部外周が全周に亘り外側に折曲されてフランジ３ａ、４ａが形成されており、マフラ胴体２の開口端との溶接部とされている。仕切板８は、周縁部外周が全周に亘り一側に折曲されてフランジ８ａが形成されており、マフラ胴体２の内壁との溶接部とされている。図２に示すように仕切板８は、フランジ８ａと反対側の面８ｂの上下及び左右の各側縁部の直線部に夫々補強プレート１６が設けられている。この補強プレート１６は、断面Ｌ形状をなし、その長さがフランジ８ａの上下、左右の各溶接部としての直線部の長さと同じ長さとされている。補強プレート１６は、一側面１６ａが端面８ｂに当接され、他側面１６ｂがフランジ８ａの外面と面一をなし、周縁部が当該端面８ｂに隅肉の断続溶接１８により溶着されている。これにより、仕切板８は、マフラ胴体２との溶接部として、一側にフランジ８ａが、他側に補強プレート１６が設けられた形状とされている。仕切板９も仕切板８と同様にして補強プレート１７が溶着されている。
【００１１】
仕切板８、９は、マフラ胴体２に嵌挿収納され、仕切板８のフランジ８ａ及び補強プレート１６、仕切板９のフランジ９ａ及び補強プレート１７が夫々マフラ胴体２の内壁に当接する。また、端板３、４のフランジ３ａ、４ａがマフラ胴体２の開口端に内嵌される。
そして、仕切板８、９の各フランジ８ａ、補強プレート１６、フランジ９ａ、補強プレート１７が夫々マフラ胴体２の内壁に栓溶接される。この栓溶接において、フランジ８ａと補強プレート１６、フランジ９ａと補強プレート１７の各溶接位置を図１に溶接位置８ｃ、１６ｃ、９ｃ、１７ｃで示すように並べて配置しても良く、或いは溶接位置８ｃと１６ｃとを、９ｃと１７ｃとをずらして千鳥状に配置しても良い。また、端板３、４は、フランジ３ａ、４ａが全周に亘りマフラ胴体２の開口端に溶着される。
【００１２】
このように仕切板８、９の上下、左右の栓溶接部に補強プレート１６、１７を設けてマフラ胴体２に溶接することで、高温の排気ガスに晒されて仕切板８、９の栓溶接部に発生する熱応力を、フランジ８ａと補強プレート１６、フランジ９ａと補強プレート１７とが夫々ペアで並列に受け持つことができ、マフラ胴体２に加わる熱応力が緩和される。そして、仕切板８、９に補強プレート１６、１７の一側周縁部を断続溶接１８により溶着して溶接時の熱変形を防止すると共に一体とすることで、熱負荷時の仕切板８と補強プレート１６、仕切板９と補強プレート１７との熱膨張を同じ近い状態にすることができ、これら仕切板８、９の熱膨張による変形、及びこれに起因するマフラ胴体２の変形を防止することができる。また、仕切板８、９に断面Ｌ形の補強プレート１６、１７を追加することで、重量の増加が抑えられ、且つ仕切板８、９の剛性が大幅に向上する。
【００１３】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る排気マフラの第２実施形態を示す一部切欠正面図である。この第２実施形態における排気マフラ２０は、仕切板８、９の溶接部分の長い左右両側縁部のフランジ８ａ、９ａに対応した部位にのみ補強プレート１６、１７を設けた構造としたものである。他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明では、マフラ胴体と仕切板との栓溶接部における熱応力の緩和が図られ、マフラ胴体の変形が有効に防止される。また、溶接作業が大幅に簡素化され、マフラの生産性が向上する。さらに、仕切板に補強プレートを追加するだけであり、重量の増加が抑えられ、且つ仕切板の剛性の向上が図られる。
【００１５】
請求項２の発明では、仕切板に補強プレートの一側周縁部を断続溶接して溶接時の熱変形を防止すると共に一体形状とすることで、熱負荷時の仕切板の熱膨張によるマフラ胴体の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気マフラの第１の実施形態を示す一部切欠斜視図である。
【図２】図１に示す仕切板と補強プレートの組立斜視図である。
【図３】本発明に係る排気マフラの第２の実施形態を示す一部切欠正面図である。
【図４】従来の排気マフラの一部切欠正面図である。
【符号の説明】
１、２０ 排気マフラ
２ マフラ胴体
３、４ 端板
８、９ 仕切板
１６、１７ 補助プレート

Claims (2)

1. 原動機に装着する排気マフラであって、
   内部を複数の室に画成すると共に外周部を一側に折曲して形成されたフランジがマフラ胴体内壁に溶着される仕切板と、
   略Ｌ形をなし、一側が前記仕切板の前記フランジと反対側に溶着され、他側が前記マフラ胴体内壁と当接すると共に該他側の溶着箇所に対応した位置に形成された該マフラ胴体の孔に栓溶接される補助プレートと
   により構成されることを特徴とする排気マフラ。
2. 前記補助プレートの前記仕切板と溶接される溶接構造が、断続溶接とした隅肉溶接である請求項１に記載の排気マフラ。

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