JP3765507B2 - 消音装置及びその製法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動2輪車等におけるエンジンの排気管へ取付けられる消音装置及びその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】
実開平4−166609号には、外筒を、一枚の平板状部からロール成形し、その内側へ消音材を巻き付けた内筒を入れ、治具により外筒の径を縮めて軸方向の対向する縁部相互を突き合せ溶接する消音装置の製法が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記製法によれば、外筒を成形するために、板材のプレスカット工程及びロール工程が必要であり、その後の組立時には突き合せ溶接工程が必要であるため、工定数が比較的多くなり、作業時間が長くかかりコストもアップするとともに、溶接結合のために高度な品質管理が要求される。また、排気ガスの圧力変動等によって生じる外筒の振動すなわち外板鳴りを防止するため、外筒の剛性を向上させることも望まれている。さらに、前後のキャップ部材を効率的に取付けることができることも望まれる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、排気ガスの通路を形成する内筒と、該内筒が挿入される外筒と、これら内外筒間に介装される消音材と、外筒の軸方向両端に設けられたキャップ部材を備えた消音装置において、前記外筒を、非圧縮状態の消音材の外径である非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材を縮径することにより形成するとともに、このパイプ部材の縮径により、外筒の外周上に前記パイプ部材の縮径に伴う周方向の余剰分を半径方向外方へ突出させて軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を形成し、かつ外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定したことを特徴とする。
【0005】
また、その製法に係る請求項2の発明は、排気ガスの通路を形成する内筒の外周に消音材を装着した消音内装体と、この消音内装体の軸方向両端に設けたキャップとを備えたカセット部を、非圧縮状態の消音材の外径である非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材に挿入し、このパイプ部材を非組立時外径よりも小径となるよう縮径させて外筒を形成するとともに、この外筒の外周に、パイプ部材の縮径に伴う余剰分を半径方向外方へ突出させることにより軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を一体に形成し、かつパイプ部材の縮径により外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定したことを特徴とする。
【0006】
上記請求項2において請求項3の発明のように、前記消音装置の外筒端部へ嵌合されるキャップ部材が前記パイプ部材の端部へ嵌合されるとき、このパイプ部材とキャップ部材との嵌合部のいずれか一方に形成された環状突部と、これが嵌合するように他方側に形成された環状溝とからなる位置決め部により位置決めすることもできる。
【0007】
また、請求項4の発明のように、請求項2において形成された前記ビーデイングカシメ部の一部を、さらにその一側面から他側面へ向かって凹凸変形させることもできる。
【0008】
上記凹凸変形に代えて、請求項5の発明のように、請求項2において形成された前記ビーデイングカシメ部を、外筒の外周面上へ倒れるように屈曲させることもできる。
【0009】
請求項6の発明は、排気ガスの通路を形成する内筒の外周に消音材を装着した消音内装体を設け、この消音内装体を、消音材が非圧縮状態のときの外径であるを非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材に挿入し、このパイプ部材の軸方向両端に前後のキャップ部材をはめ込み、パイプ部材を非組立時外径よりも小径となるよう縮径させて外筒を形成するとともに、この外筒の外周に、パイプ部材の縮径に伴う余剰分を半径方向外方へ突出させることにより軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を一体に形成し、かつパイプ部材の縮径により外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定し、次いで前記前後キャップ部材のはめ込み部外周に予め形成されているフランジ部を前記外筒にカシメたことを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記前後キャップ部材のフランジ部に、外筒のビーデイングカシメ部を避ける逃げ部を設けるとともに、前記前後キャップ部材のはめ込み部に外筒との位置決め部を設けたことを特徴とする。
また、請求項8のように、前記キャップ部材のカシメに先立って、はめ込み部外周にシール部材を塗布することもできる。
さらにまた、請求項9の発明は、請求項2又は6の発明において、 前記パイプ部材は、外筒に対応したキャビティが形成されかつ合わせ面にビード間隙が形成された一対の金型を型締めすることにより縮径されることを特徴とする。
【0011】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、外筒にするための部材として、長尺のパイプ材料から所定長さにカットしたパイプ部材を使用できるので、従来の外筒のような、板材のプレスカット工程及びロール工程並びにその後の突き合せ溶接工程が不要になり、工定数の削減並びに作業時間の短縮が可能になる。
【0012】
しかも、パイプ部材を縮径することにより消音材を圧縮できるとともに、外筒の外周上にカシメ部を形成すると、このカシメ部によって剛性が向上し、排気ガスの圧力変動等によって生じる外筒の振動すなわち外板鳴りを防止できる。
そのうえ、パイプ部材の縮径により外筒内周でキャップ部材をカシメ固定できる。
【0013】
請求項2の発明によれば、パイプ部材を縮径させて外筒を形成するとともに、この外筒の外周に、パイプ部材の縮径に伴う余剰分を半径方向外方へ突出させることにより軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を一体に形成する。
【0014】
したがって、前記縮径形成された外筒に関する請求項1の諸効果を備えるとともに、消音内装体との組立作業を極めて効率的に行うことができ、しかも、縮径と同時に消音材を十分に圧縮し、かつ消音内装体と強固に結合でき、パイプ部材の縮径により外筒内周でキャップ部材をカシメ固定できる。
【0015】
そのうえ、縮径による余剰分を利用して外筒の外周上に軸方向略全長のビーデイングカシメ部を一体に形成でき、外筒の剛性を十分に向上させることができる長いカシメ部を容易に形成できる。
【0016】
さらに、請求項3の発明のように、キャップ部材とパイプ部材の嵌合部に、環状突部と環状溝からなる位置決め部を設ければ、キャップ部材をパイプ部材に対してより正確かつ迅速容易に位置決めできる。
【0017】
また、請求項4の発明のように、請求項3における前記ビーデイングカシメ部の一部を、一側面から他側面へ向かって凹凸変形させれば、ビーデイングカシメ部の接合強度を向上させることができる。
【0018】
この場合、請求項5の発明のように、前記ビーデイングカシメ部を外筒の外周面上へ倒れるように屈曲させても、同様にビーデイングカシメ部の接合強度を向上させることができる。
【0019】
請求項6の発明によれば、消音内装体とともに前後のキャップ部材をパイプ部材にはめ込み、パイプ部材の縮径により外筒内周でキャップ部材をカシメ固定した後、前記前後キャップ部材のはめ込み部外周に予め形成されているフランジ部を前記外筒にカシメるので、従来採用されていた前後のキャップ部材を外筒に対して全周溶接する必要がなく、キャップ部材の固定工程作業を簡単かつ短時間で行うことができ、しかも、これらキャップ部材のはめ込み部周囲に十分なシール材を塗布できるので、シール性能も向上する。
【0020】
請求項7の発明によれば、前記前後キャップ部材のフランジ部に、外筒のビーデイングカシメ部を避ける逃げ部を設けたので、ビーデイングカシメ部を避けてカシメることができ、ビーデイングカシメ部を逃げずにカシメることによるキャップ部材と外筒間の間隙形成でシール性能が低下することを防止できる。
【0021】
また、前後キャップ部材のはめ込み部に外筒との位置決め部を設けたので、この逃げ部をビーデイングカシメ部に対して正確に位置決めさせることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は自動2輪車用エンジンのマフラーとして構成された本願発明に係わる消音装置の製法工程を示す図、図2は完成品の概略斜視図、図3は中間工程における仮組立体を図1の3−3線に沿って切断して示す図、図4は完成品を図2の4−4線に沿って切断した図、図5は完成品の詳細形状における図2の5−5線に沿う断面図である。
【0023】
図2、4、5に示すように、この消音装置1は、主体部分である円筒部が、外筒2、その内側に挿入される内筒3、消音装置1と外筒2の間へ介装される消音材4で構成され、外筒2の外周部にはビーデイングカシメ部5が一体に形成され、半径方向外方へ突出して軸方向略全長へリブ状に延びている。
【0024】
消音装置1の両端にはフロントキャップ6及びテールキャップ7が取付けられ、フロントキャップ6には排気管8後部が接続し、テールキャップ7にはテールパイプ9が内外へ貫通して支持されている。
【0025】
消音装置1の内部は、第1及び第2セパレータ10、11で長さ方向へ3つの小室12、13、14に仕切られ、小室12と14間を第1インナパイプ15で連通し、小室13と14間は第2インナパイプ16で連通し、小室13と外気とはテールパイプ9で連通している。
【0026】
小室14内のテールパイプ9周囲には、ディフューザーパイプ17が設けられ、その内側のテールパイプ9との間にはグラスウール等の消音材18が介装され、テールパイプ9の連通孔9aを介してテールパイプ9内の排気音を吸収している。
【0027】
なお、内筒3はパンチングメタルやメッシュ等で形成され、多数の連通孔19を有し、各小室内部と消音材4の間を連通している。消音材4はグラスウール等適当な消音材料からなる。
【0028】
この消音材4及び内筒3並びにその内側に嵌合する、テールパイプ9、第1セパレータ10、第2セパレータ11、第1インナパイプ15、第2インナパイプ16によって消音内装体が構成されている。
【0029】
次にこの消音装置1の製法を説明する。図1において、まず、長尺のパイプ部材20aから外筒2と長さが等しくかつ内径が大きなカットパイプ20を必要長さにカットする(第1工程)。
【0030】
カットパイプ20の内径は、第2工程においてカセット部21の挿入をスムーズにできるように、カセット部21の後述する非組立時外径よりも大きな寸法になっている。
【0031】
カセット部21は、前記消音内装体にフロントキャップ6とテールキャップ7を加えて一体化したものであり、フロントキャップ6、テールキャップ7、テールパイプ9、第1セパレータ10、第2セパレータ11、第1インナパイプ15、第2インナパイプ16を予め小組し、これを内筒3へ挿入するとともに、内筒3の周囲へ消音材4を巻き付けて組立てる。
【0032】
なお、この段階、すなわちカセット部21を小組しただけの状態における消音材4の外径は、カセット部21の非組立時外径であり、まだ、消音材4が圧縮されないため、組立完成時における外筒2の内径より大きく、かつカットパイプ20の内径よりも小さくなっている。
【0033】
そこで、カットパイプ20内へカセット部21を挿入することにより仮組体22とする(第2工程)。このとき、図3に明らかなように、外筒2の内径と消音材4の外径との間には、カットパイプ20内へカセット部21を挿入するに十分なだけのクリアランスcが形成されている。
【0034】
再び図1において、この仮組体22を、軸方向に半割された一対の金型23、24間に置き、この金型23、24をB,C矢示のように左右から型締めする(第3工程)。このとき、金型23、24にはそれぞれ消音装置1の完成品に対応するキャビティが予め形成され、かつ、合せ面25の一部にはビード間隙26がカットパイプ20の軸方向略全長に設けられている。
【0035】
したがって、型締めと同時に、仮組体22のカットパイプ20は、縮径されて外筒2になるとともに、内側の消音材4を圧縮してこれを内筒3の間へ固定する。
【0036】
このときカットパイプ20の周方向における余剰分は、ビード間隙26内へ押し込まれて半径方向外方へ突出し、かつ外筒2の外周に軸方向略全長へ直線状に延びるビーデイングカシメ部5となる。
【0037】
また、外筒2は縮径によりフロントキャップ6及びテールキャップ7の外周とカシメ固定され、以後の溶接を省略できる。ただし、必要ならば溶接することもでき、この場合にはさらに強固に固定される。
【0038】
このように、本製法によれば、従来必要であった外筒に対するロール成形や突き合せ溶接が不要になるため工定数を削減でき、しかも大径のカットパイプ20を使用することによりカセット部21の挿入をスムーズにでき、そのうえ溶接に代えてカシメにより成形するため、迅速に製造できるので生産効率を高めることができる。
【0039】
さらに、外筒2の外周上軸方向へビーデイングカシメ部5が形成されるので、このビーデイングカシメ部5によって剛性が向上し、排気ガスの圧力変動等によって生じる外筒の振動すなわち外板鳴りを防止できる。
【0040】
なお本願発明は、上記形態に限定されるものでなく、種々に応用可能であり、例えば、図6に示すように、上下にビーデイングカシメ部5を形成してさらに剛性を向上させることができる。
【0041】
また、ビーデイングカシメ部5の数を3以上のより多数とすることもでき、さらに必ずしも外筒2の軸方向略全長に及ぶようなものでなく、軸方向の一部範囲に形成したものであってもよい。
【0042】
図7乃至図12は別実施形態の自動2輪車用消音器に係るものである。但し、この実施形態は、前後のキャップ部材の取付等僅かな点が前実施形態と異なるだけなので、この相違点を中心に説明し、共通部分は同一符号で示し、重複説明を省略する(以下同様)。
【0043】
図7は、消音器の製造工程を示す図1と同様の図、図8は第2工程を示す図、図9は第3工程を示す図、図10は第4工程を示す図、図11は図10のZ矢示方向における拡大部分図、図12は図11のA矢示方向図である。
【0044】
図7において、第2工程のカセット部21は、フロントキャップ6とテールキャップ7が別体になっている点が前実施形態と異なり、カットパイプ20の内径及びカセット部21の非組立時外径の関係は同じである。
【0045】
フロントキャップ6とテールキャップ7は、カセット部21をカットパイプ20へ挿入した後から、カットパイプ20の両端開口部へ嵌合され、それぞれのはめ込み部40,41にはフランジ部42,43が設けられている。
【0046】
第3工程ではカットパイプ20の縮径が行われ、この工程は前実施形態と同様である。
【0047】
本実施形態ではさらに第4工程として、フロントキャップ6とテールキャップ7のフランジ部42,43を、D,E矢示のように外筒2の軸方向両側からカール型30,31を用いてロールカシメするカシメ工程が付加されている。
【0048】
この第4工程において、フロントキャップ6とテールキャップ7はそれぞれ、外筒2の軸方向両端開口部へカシメで固定され、かつカシメに先だって予めはめ込み部40,41の各外周に十分料のシール材を塗布することにより良好なシール性能を得ることができる。
【0049】
図8は、第2工程におけるフロントキャップ6とテールキャップ7をカットパイプ20の両端開口部へ嵌合した状態を模式的に示す断面図であり、はめ込み部40,41にはその一部を折り返して半径方向外方へ突出するフランジ部42,43が設けられ、これらフランジ部42,43の外周端における外径は、カセット部21の非組立時外径と略等しい程度になっている。
【0050】
図中の部分拡大図に示すように、はめ込み部41にはダボ状の位置決め突起44が形成され、カットパイプ20の軸方向端部に形成された位置決め穴45に嵌合するようになっている。
【0051】
一方、フランジ部43のうち、この位置決め突起44と略対称位置部分には切り込み46外周端側から内方へ向かって形成され、後述する逃げ部47となる部分が形成されている。なお、図示を省略したが、はめ込み部40側も同様構造である。
【0052】
図9は第3工程における図8に対応する図であり、カットパイプ20の縮径により形成されたビーデイングカシメ部5が、図中のZ矢示図に示すように、逃げ部47と重なるとともに、外筒2の内周面がはめ込み部40,41の各外周へ密着されている。
【0053】
図10は、第4工程において形成された完成品の模式的な軸方向断面図であり、フランジ部42,43はそれぞれ外筒2の開口端部の周囲へカール状断面にカシメられる。
【0054】
図中の拡大部は、フランジ部43側を示しており、カール型31でロールカシメすることにより、そのカール成形部32が逃げ部47を残してフランジ部43のほぼ全周をカール状にカシメる。
【0055】
逃げ部47は、図11及び図12に示すように、つぶし残されて平面視でビーデイングカシメ部5の端部を略コ字状に包む圧着部48をなしている。図示を省略したが、フランジ部42側も同様構造である。
【0056】
なお、図10において、符号49は前端部セパレータ、50は図示省略の排気管が接続する導入管であり、前端部セパレータ49の最大内径部にフランジ部42が嵌合し、前端部セパレータ49の外周部よりも内側に形成された肩部が内筒3の端部に嵌合している。
【0057】
また、内筒3及び消音材4はそれぞれ外筒2の全長の略半分程度に過ぎないが、このようなものでも、テールパイプ9、第1セパレータ10、第2セパレータ11、第1インナパイプ15、第2インナパイプ16を予め小組したカセット部21を構成している。
【0058】
このように、本実施形態の製法によれば、従来採用されていたような前後のキャップ部材を外筒に対して全周溶接する必要がなく、キャップ部材(6,7)の固定作業を簡単かつ短時間で行うことができる。
【0059】
しかも、カシメ作業に先立って、これらキャップ部材(6,7)のはめ込み部40,41周囲に十分なシール材を塗布できるので、シール性能も向上する。
【0060】
さらに、キャップ部材(6,7)のフランジ部42,43に、外筒のビーデイングカシメ部5を避ける逃げ部47を設けたので、ビーデイングカシメ部5を避けてカシメることができ、ビーデイングカシメ部5を逃げずにカシメることによるキャップ部材(6,7)と外筒2との間に間隙が形成され、この間隙によってシール性能が低下するような事態を防止できる。
【0061】
また、キャップ部材(6,7)のはめ込み部40,41に外筒2との位置決め部(44,45)を設けたので、逃げ部47をビーデイングカシメ部5に対して正確に位置決めさせることができる。
【0062】
図13は前実施形態とほぼ同様の構造をした自動2輪車用消音器(但し、フロントキャップ6とテールキャップ7には前実施形態のフランジ部42,43が設けられていない)について位置決め構造を変更した第3の実施形態に係り、パイプ部材を縮径する前の状態で軸方向断面にした図である。
【0063】
図13において、この位置決め構造は、フロントキャップ6とテールキャップ7の各はめ込み部40、41の外周にロール加工等で形成された環状突部60,62と、これに対応して外筒2の軸方向前後端部内周に適宜方法で形成された環状溝61,63で構成される。
【0064】
図中の拡大部に明らかなように、まだ縮径加工前の状態にある外筒2の後端部にテールキャップ7を嵌合すると、環状突部62がその周方向の大部分の範囲で環状溝63内へ嵌合して環状の位置決め構造を形成する。
【0065】
その後、外筒2を縮径すれば、環状突部62のうちの未嵌合部分も環状溝63に嵌合し、その結果、環状突部62は全周が位置決めされる。
【0066】
したがって、位置決め作業が比較的容易かつ迅速になるとともに、位置決めもより正確になる。なお、環状突部62と環状溝63の位置関係は逆でもよい。また、フロントキャップ6側もテールキャップ7側と同様である。
【0067】
図14は外筒2の縮径で形成されたビーデイングカシメ部5の接合強度を高めた第4の実施形態における外筒2部分を原理的に示す図であり、図中の拡大断面部においても明らかなように、ビーデイングカシメ部5に対してエンボス加工を施すことにより、一側面に凹入部70、他側面に突出部71を形成し、この凹凸によりビーデイングカシメ部5の接合強度を高めている。但し、このような加工方法はエンボス加工に限定されない。
【0068】
さらに、このようなビーデイングカシメ部の接合強度を高める別の形態として、図15で原理的に示した第5の実施形態がある。図15は図14と同様の図であり、この例では図中の拡大断面部においても明らかなように、縮径によって形成されたビーデイングカシメ部5の全長を、外筒2の外周面上へ倒れるように屈曲させてある。このように屈曲変形させることによりビーデイングカシメ部5の接合強度が容易に高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の工程図
【図2】 完成品の概略斜視図
【図3】 仮組立体を図1の3−3線で切断して示す図
【図4】 完成品を図2の4−4線で切断して示す図
【図5】 完成品の詳細形状を示す図2の5−5線に沿った断面図
【図6】 変形例を示す図4に相当する部位の断面図
【図7】 第2実施形態における消音器の製造工程を示す図
【図8】 その第2工程を示す図
【図9】 その第3工程を示す図
【図10】その第4工程を示す図
【図11】図10のZ矢示方向における拡大部分図
【図12】図11のA矢示方向図である。
【図13】第3実施形態に係る断面図
【図14】第4実施形態を原理的に示す図
【図15】第5実施形態を原理的に示す図
【符号の説明】
1:消音装置、2:外筒、3:内筒、4:消音材、5:ビーデイングカシメ部
6:フロントキャップ、7:テールキャップ、20:カットパイプ、21:カセット部、23,24:金型

Claims (9)

  1. 排気ガスの通路を形成する内筒と、該内筒が挿入される外筒と、これら内外筒間に介装される消音材と、外筒の軸方向両端に設けられたキャップ部材とを備えた消音装置において、前記外筒を、非圧縮状態の消音材の外径である非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材を縮径することにより形成するとともに、このパイプ部材の縮径により、外筒の外周上に前記パイプ部材の縮径に伴う周方向の余剰分を半径方向外方へ突出させて軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を形成し、かつ外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定したことを特徴とする消音装置。
  2. 排気ガスの通路を形成する内筒の外周に消音材を装着した消音内装体と、この消音内装体の軸方向両端に設けたキャップとを備えたカセット部を、非圧縮状態の消音材の外径である非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材に挿入し、このパイプ部材を非組立時外径よりも小径となるよう縮径させて外筒を形成するとともに、この外筒の外周に、パイプ部材の縮径に伴う余剰分を半径方向外方へ突出させることにより軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を一体に形成し、かつパイプ部材の縮径により外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定したことを特徴とする消音装置の製法。
  3. 前記キャップ部材は外筒の端部へ嵌合されるとともに、このキャップ部材が前記パイプ部材の端部へ嵌合されるとき、このパイプ部材とキャップ部材との嵌合部のいずれか一方に形成された環状突部と、これが嵌合するように他方側に形成された環状溝とからなる位置決め部により位置決めされることを特徴とする請求項2に記載した消音装置の製法。
  4. 前記ビーデイングカシメ部の一部を、その一側面から他側面へ向かって凹凸変形させたことを特徴とする請求項2記載の消音装置の製法。
  5. 前記ビーデイングカシメ部を、外筒の外周面上へ倒れるように屈曲させたことを特徴とする請求項2記載の消音装置の製法。
  6. 排気ガスの通路を形成する内筒の外周に消音材を装着した消音内装体を設け、この消音内装体を、消音材が非圧縮状態のときの外径であるを非組立時外径よりも大径の内径を有するパイプ部材に挿入し、このパイプ部材の軸方向両端に前後のキャップ部材をはめ込み、パイプ部材を非組立時外径よりも小径となるよう縮径させて外筒を形成するとともに、この外筒の外周に、パイプ部材の縮径に伴う余剰分を半径方向外方へ突出させることにより軸方向略全長に延びるビーデイングカシメ部を一体に形成し、かつパイプ部材の縮径により外筒内周で前記キャップ部材をカシメ固定し、次いで前記前後キャップ部材のはめ込み部外周に予め形成されているフランジ部を前記外筒にカシメたことを特徴とする消音装置の製法。
  7. 前記前後キャップ部材のフランジ部に、外筒のビーデイングカシメ部を避ける逃げ部を設けるとともに、前記前後キャップ部材のはめ込み部に外筒との位置決め部を設けたことを特徴とする請求項6に記載した消音装置の製法。
  8. 前記キャップ部材のカシメに先立って、はめ込み部外周にシール部材を塗布することを特徴とする請求項6に記載した消音装置の製法。
  9. 前記パイプ部材は、外筒に対応したキャビティが形成されかつ合わせ面にビード間隙が形成された一対の金型を型締めすることにより縮径されることを特徴とする請求項2又は6に記載した消音装置の製法。
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