JP6513988B2 - 管の溶接接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、管の溶接接続構造に関する。

車両等の内燃機関の排気系には、排気管、マフラ等が設けられている。排気管は、マフラ等の接続対象部材に対して溶接により接続されている。軽量化のために排気管の厚みを薄くすると、排気管と接続対象部材との接続部分の耐久性が低下してしまう。また、排気管と接続対象部材との熱容量の差が大きくなるため、溶接時に排気管の溶け落ちが発生し、排気管に凹みが生じたり、孔が開いたりすることがある。

この問題を解決するため、排気管に二重管部を設ける方法がある。二重管部は、例えば、排気管の一端を内側に折り返して形成することができる（特許文献１参照）。排気管に二重管部を設け、その二重管部において接続対象部材を溶接すれば、前述したような排気管と接続対象部材との接続部分の耐久性低下及び溶接時の排気管の溶け落ちを抑制することができる。

特開２０１２−１６６２５８号公報

しかしながら、排気管の二重管部と接続対象部材とを溶接する際には、次のような問題がある。すなわち、排気管の二重管部における内側の管部と外側の管部との間には、排気管の折り返し加工に用いられる加工油が残留していることがある。この場合、排気管の二重管部と接続対象部材との溶接時に、残留した加工油が気化し、その気化したガスが完全に放出されず、溶接箇所に加工油（加工油が気化して発生したガス）に起因するブローホールが発生する。よって、従来は、溶接前に、排気管の二重管部に残留した加工油を除去するための脱脂工程を追加して行っている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、溶接時において溶接箇所のブローホール発生を抑制することができ、かつ、溶接作業の工程簡略化を図ることができる管の溶接接続構造を提供しようとするものである。

本発明の管の溶接接続構造は、管と該管の接続対象部材とを溶接により接続する管の溶接接続構造であって、前記管の一方の端部には、二重管部が設けられ、該二重管部は、内側に配置された内側管部と、外側に配置された外側管部とを有し、前記内側管部及び前記外側管部のうち、一方は、他方の一端から内側又は外側へ折り返し、かつ、他方に接触するように形成され、前記内側管部には、該内側管部の内周面と外周面とを連通する連通部が設けられ、前記管は、前記二重管部の前記外側管部において、前記接続対象部材に対して溶接により接続されている。

前記管の溶接接続構造において、管には、二重管部が設けられている。二重管部の内側管部には、連通部が設けられている。管は、二重管部の外側管部において、接続対象部材に対して溶接により接続されている。そのため、二重管部の内側管部と外側管部との間に、管の折り返し加工に用いられる加工油が残留している場合、管と接続対象部材との溶接時に、二重管部に残留している加工油が気化し、その気化したガスが内側管部の連通部を介して放出されやすくなる。これにより、管と接続対象部材との溶接箇所に加工油（加工油が気化して発生したガス）に起因するブローホールが発生することを抑制できる。

また、従来、管と接続対象部材との溶接前に、加工油を除去するための脱脂工程を行っていたが、この脱脂工程を行う必要がなくなる。これにより、管と接続対象部材との溶接作業における工程の簡略化（工程の削減）を図ることができ、さらには製造コストの低減を図ることができる。

また、管は、肉厚を厚くした二重管部において、接続対象部材に対して溶接により接続されている。そのため、管と接続対象部材との接続部分の耐久性を向上させることができる。さらに、管の溶接部分（二重管部）の熱容量が大きくなるため、管の溶接部分（二重管部）と接続対象部材との熱容量の差を小さくすることができる。これにより、管と接続対象部材との溶接時において、両者の熱容量の差に起因する管の溶け落ち（管の凹み、管の孔開き）を抑制できる。

このように、本発明によれば、溶接時において溶接箇所のブローホール発生を抑制することができ、かつ、溶接作業の工程簡略化、製造コストの低減を図ることができる管の溶接接続構造を提供することができる。

前記管の溶接接続構造において、前記内側管部は、前記外側管部の一端から内側へ折り返し、かつ、前記外側管部の外周面に接触するように形成されていてもよい。この場合には、二重管部の内側管部と外側管部との間に外部から水等が浸入し、管の腐食の原因となることを抑制できる。

また、前記管の軸方向において、前記管と前記接続対象部材とが溶接されている領域を溶接領域としたとき、前記連通部の少なくとも一部が前記溶接領域内に存在していてもよい。この場合には、管と接続対象部材との溶接時に、二重管部に残留している加工油が気化して発生したガスを内側管部の連通部を介して放出し、管と接続対象部材との溶接箇所のブローホール発生を抑制するという効果を、より一層高めることができる。

また、前記管は、内燃機関の排気系構造に用いられる排気管であってもよい。この場合には、排気管は、マフラ等の接続対象部材に対して溶接により接続されるため、溶接時において溶接箇所のブローホール発生を抑制し、かつ、溶接作業の工程簡略化、製造コストの低減を図るという効果を有効に発揮できる。

実施形態１における、排気系構造を示す断面説明図である。 実施形態１における、管の溶接接続構造を示す断面説明図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 実施形態２における、管の溶接接続構造を示す断面説明図である。 実施形態３における、管の溶接接続構造を示す断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１〜図３に示すように、本実施形態の管の溶接接続構造１は、管（排気管４）と管の接続対象部材（マフラ２）とを溶接により接続する。管（排気管４）の一方の端部（上流端部）には、二重管部４０が設けられている。

二重管部４０は、内側に配置された内側管部４１と、外側に配置された外側管部４２とを有している。内側管部４１及び外側管部４２のうち、一方（内側管部４１）は、他方（外側管部４２）の一端から内側へ折り返し、かつ、他方（外側管部４２）に接触するように形成されている。内側管部４１には、内側管部４１の内周面４１１と外周面４１２とを連通する連通部４３が設けられている。管（排気管４）は、二重管部４０の外側管部４２において、接続対象部材（マフラ２）に対して溶接により接続されている。以下、この管の溶接接続構造１について詳細に説明する。

図１に示すように、溶接接続構造１が用いられる排気系構造１０は、車両の床下に設置され、エンジン（内燃機関）から排出された排ガス（排気）の流路となる排気流路を形成している。排気系構造１０は、マフラ２と、マフラ２の上流側に配置された排気管３と、マフラ２の下流側に配置された排気管４とを備えている。

マフラ２は、断面が楕円形の筒状の本体部２１と、本体部２１の上流側開口部を閉塞する板状の第１エンドプレート２２と、本体部２１の下流側開口部を閉塞する板状の第２エンドプレート２３とを有している。なお、本体部２１の断面形状は楕円形に限られず、円形でもよいし、その他の形状でもよい。

第１エンドプレート２２には、マフラ２の軸方向外側に突出するように形成された円筒状の筒状突出部２２１が設けられている。第２エンドプレート２３には、マフラ２の軸方向外側に突出するように形成された円筒状の筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２２１及び筒状突出部２３１は、バーリング加工により形成されている。

マフラ２の内部は、板状のセパレータ２４によって、第１室（拡張室）２５及び第２室（共鳴室）２６の２室に区画されている。第１室２５は、第１エンドプレート２２とセパレータ２４との間に形成されている。第２室２６は、セパレータ２４と第２エンドプレート２３との間に形成されている。

また、マフラ２は、エンジンからの排ガスをマフラ２内に導入するインレットパイプ２７を有している。インレットパイプ２７は、第１エンドプレート２２及びセパレータ２４を貫通するように配置されている。インレットパイプ２７の上流端部は、第１エンドプレート２２の筒状突出部２２１内に挿入配置されている。インレットパイプ２７の下流端は、第２室２６において開口している。インレットパイプ２７には、そのインレットパイプ２７の内部空間と第１室２５とを連通する複数の貫通孔（図示略）が設けられている。

また、マフラ２は、マフラ２内に導入された排ガスを排出するアウトレットパイプ２８を有している。アウトレットパイプ２８は、セパレータ２４及び第２エンドプレート２３を貫通するように配置されている。アウトレットパイプ２８の上流端は、第１室２５において開口している。アウトレットパイプ２８の下流端部は、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１内に挿入配置されている。

上流側の排気管３は、マフラ２における第１エンドプレート２２の筒状突出部２２１及びインレットパイプ２７の上流端部に対して、溶接により接続（連結）されている。下流側の排気管４は、マフラ２における第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１及びアウトレットパイプ２８の下流端部に対して、溶接により接続（連結）されている。

次に、図２、図３に示すように、下流側の排気管４と、その排気管４の接続対象部材であるマフラ２との接続構造（管の溶接接続構造１）について説明する。なお、本実施形態において、上流側の排気管３とマフラ２との接続構造は、下流側の排気管４とマフラ２との接続構造と同様の構造であるため、説明を省略する。

排気管４の上流端部には、２つの管壁を重ねて形成された二重管部４０が設けられている。二重管部４０は、内側に配置された内側管部４１と、外側に配置された外側管部４２とを有している。排気管４の二重管部４０以外の部分は、単一の管壁により形成されている。

二重管部４０において、内側管部４１は、外側管部４２の上流端から外側管部４２の内側へ折り返して形成されている。外側管部４２の内側に折り返された内側管部４１は、外側管部４２の内周面４２１に密着するように配置されている。内側管部４１は、外側管部４２の内周面４２１の少なくとも一部に接触するように配置されている。

二重管部４０の内側管部４１には、４つの連通部４３が設けられている。４つの連通部４３は、周方向において等間隔に並んで配置されている。各連通部４３は、内側管部４１の内周面４１１と外周面４１２とを内側管部４１の厚み方向に連通するように形成された貫通孔である。連通部４３は、略長方形状に形成されている。

マフラ２において、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１内には、アウトレットパイプ２８の下流端部が挿入配置されている。アウトレットパイプ２８の下流端部内には、排気管４の上流端部が挿入配置されている。具体的には、排気管４の二重管部４０の一部がアウトレットパイプ２８の下流端部内に挿入されている。

排気管４は、二重管部４０の外側管部４２において、マフラ２に対して溶接により接続されている。具体的には、二重管部４０の外側管部４２の外周面４２２に、筒状突出部２３１及びアウトレットパイプ２８が周方向全周に渡って溶接されている。二重管部４０の外側管部４２の外周面４２２と筒状突出部２３１及びアウトレットパイプ２８とは、溶接部５によって連結固定されている。

排気管４の軸方向において、排気管４とマフラ２とが溶接されている領域（溶接部５が形成されている領域）を溶接領域Ａとしたとき、各連通部４３の一部が溶接領域Ａ内に存在している。

次に、本実施形態の管の溶接接続構造１における作用効果について説明する。
本実施形態の管の溶接接続構造１において、排気管４には、二重管部４０が設けられている。二重管部４０の内側管部４１には、連通部４３が設けられている。排気管４は、二重管部４０の外側管部４２において、マフラ２に対して溶接により接続されている。そのため、二重管部４０の内側管部４１と外側管部４２との間に、排気管４の折り返し加工に用いられる加工油が残留している場合、排気管４とマフラ２との溶接時に、二重管部４０に残留している加工油が気化し、その気化したガスが内側管部４１の連通部４３を介して放出されやすくなる。これにより、排気管４とマフラ２との溶接箇所（溶接部５）に加工油（加工油が気化して発生したガス）に起因するブローホールが発生することを抑制できる。

また、従来、排気管４とマフラ２との溶接前に、加工油を除去するための脱脂工程を行っていたが、この脱脂工程を行う必要がなくなる。これにより、排気管４とマフラ２との溶接作業における工程の簡略化（工程の削減）を図ることができ、さらには製造コストの低減を図ることができる。

また、排気管４は、肉厚を厚くした二重管部４０において、マフラ２に対して溶接により接続されている。そのため、排気管４とマフラ２との接続部分の耐久性を向上させることができる。さらに、排気管４の溶接部分（二重管部４０）の熱容量が大きくなるため、排気管４の溶接部分（二重管部４０）とマフラ２（第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１、アウトレットパイプ２８）との熱容量の差を小さくすることができる。これにより、排気管４とマフラ２との溶接時において、両者の熱容量の差に起因する排気管４の溶け落ち（排気管４の凹み、排気管４の孔開き）を抑制できる。

また、本実施形態において、二重管部４０の内側管部４１は、外側管部４２の一端から内側へ折り返し、かつ、外側管部４２の外周面４２２に接触するように形成されている。そのため、二重管部４０の内側管部４１と外側管部４２との間に外部から水等が浸入し、排気管４の腐食の原因となることを抑制できる。

また、排気管４の軸方向において、排気管４とマフラ２とが溶接されている領域を溶接領域Ａとしたとき、連通部４３の少なくとも一部が溶接領域Ａ内に存在している。そのため、排気管４とマフラ２との溶接時に、二重管部４０に残留している加工油が気化して発生したガスを内側管部４１の連通部４３を介して放出し、排気管４とマフラ２との溶接箇所のブローホール発生を抑制するという効果を、より一層高めることができる。

また、排気管４は、エンジン（内燃機関）の排気系構造１０に用いられる。本実施形態のように、排気管４は、排気系構造１０におけるマフラ２に対して溶接により接続されるため、溶接時において溶接箇所のブローホール発生を抑制し、かつ、溶接作業の工程簡略化、製造コストの低減を図るという効果を有効に発揮できる。

このように、本実施形態によれば、溶接時において溶接箇所のブローホール発生を抑制することができ、かつ、溶接作業の工程簡略化を図ることができる管の溶接接続構造１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、管の溶接接続構造１において、排気管４の二重管部４０の連通部４３の構成を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、各連通部４３は、内側管部４１の内周面４１１と外周面４１２とを内側管部４１の厚み方向に連通するように形成された切欠きである。連通部４３は、内側管部４１の一端（下流端）から切り欠くようにして形成されている。連通部４３は、略長方形状に形成されている。

（実施形態３）
本実施形態は、図５に示すように、管の溶接接続構造１において、排気管４の二重管部４０の構成を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、二重管部４０において、外側管部４２は、内側管部４１の上流端から内側管部４１の外側へ折り返して形成されている。内側管部４１の外側に折り返された外側管部４２は、内側管部４１の外周面４１２に密着するように配置されている。外側管部４２は、内側管部４１の外周面４１２の少なくとも一部に接触するように配置されている。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、前述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

（１）前述の実施形態では、排気管４の接続対象部材としてマフラ２の例を示したが、接続対象部材はこれに限定されるものではなく、例えば、各種のフランジ部材等であってもよい。

（２）前述の実施形態では、排気管４の二重管部４０の内側管部４１に、４つの連通部４３を設けたが、連通部４３の数はこれに限定されるものではなく、種々様々に変更可能である。連通部４３を設ける位置も種々様々に変更可能である。

（３）前述の実施形態では、排気管４の二重管部４０の内側管部４１に、略長方形状の連通部４３を設けたが、連通部４３の形状はこれに限定されるものではなく、円形、楕円形、多角形等の種々様々な形状に変更可能である。

（４）前述の実施形態では、管の溶接接続構造１を、上流側の排気管３とマフラ２との接続構造（図示及び説明を省略）及び下流側の排気管４とマフラ２との接続構造に適用したが、例えば、管の溶接接続構造１を、上流側の排気管３とマフラ２との接続構造にのみ適用してもよいし、下流側の排気管４とマフラ２との接続構造にのみ適用してもよい。

１…管の溶接接続構造
２…マフラ（接続対象部材
４…管（排気管）
４０…二重管部
４１…内側管部
４１１…内周面
４１２…外周面
４２…外側管部
４３…連通部

Claims (4)

1. 管と該管の接続対象部材とを溶接により接続する管の溶接接続構造であって、
   前記管の一方の端部には、二重管部が設けられ、
   該二重管部は、内側に配置された内側管部と、外側に配置された外側管部とを有し、
   前記内側管部及び前記外側管部のうち、一方は、他方の一端から内側又は外側へ折り返し、かつ、他方に接触するように形成され、
   前記内側管部には、該内側管部の内周面と外周面とを連通する連通部が設けられ、
   前記管は、前記二重管部の前記外側管部において、前記接続対象部材に対して溶接により接続されていることを特徴とする管の溶接接続構造。
2. 前記内側管部は、前記外側管部の一端から内側へ折り返し、かつ、前記外側管部の内周面に接触するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管の溶接接続構造。
3. 前記管の軸方向において、前記管と前記接続対象部材とが溶接されている領域を溶接領域としたとき、前記連通部の少なくとも一部が前記溶接領域内に存在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の管の溶接接続構造。
4. 前記管は、内燃機関の排気系構造に用いられる排気管であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の管の溶接接続構造。

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