JPH08226321A

JPH08226321A - 二重構造の排気管

Info

Publication number: JPH08226321A
Application number: JP5650895A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Amada; 克己天田
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】二重構造の排気管の製作過程における内管と
外管の隙間管理を容易にする。また、内管と外管の溶接
工数を半減して製作コストを下げる。【構成】内管上部１３、内管下部１４、外管上部１１、
および外管下部１２は、いずれも左右に張り出した側縁
部分を有する。外管上部１１と外管下部１２の側縁部分
の間に内管上部１３と内管下部１４の側縁部分の重なり
が挟み込まれる。外管上部１１と外管下部１２と内管上
部１３と内管下部１４の側縁部分のエッジを基準面１６
に突き当てて外管内に内管の排気経路１０を位置決めす
る。溶接ビード１７によって全部の側縁部分を一体に接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温の排気ガスを断熱
および遮音状態で下流に導く二重構造の排気管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジンから排出された排気ガ
スは、二重構造の排気管を通じて下流側の触媒コンバー
ターやマフラーへ導かれる。二重構造の排気管は、排気
経路を囲む内管部材と、内管部材を内側に浮かせて保持
する外管部材とを有し、高熱の排気ガスを断熱および遮
音状態で下流に導く。このような二重構造の排気管は、
実開昭５３−８８６１６号公報や実開平３−３５２１７
号公報に示される。前者では、内管部材と外管部材の間
にスペーサを設け、また、フランジ部分で内管部材と外
管部材を一体に接続することによって、外管部材の内側
空間に内管部材を位置決めしている。後者では、外管を
楕円状に形成し短径部に内管を接触させて保持してい
る。また、二重管構造に対してフランジや別の管を接続
する構造の例が示される。

【０００３】図５は従来の二重構造の排気管の説明図で
ある。図５は、接続フランジから離れた位置の断面構造
を示す。内管上部５３と内管下部５４で構成される内管
は、外管上部５１と外管下部５２で構成される外管の内
側に、３つのスペーサ５６によって位置決めされ、内管
と外管の間に環状の空間が形成される。この環状の空間
に閉じ込めた空気層が断熱と遮音の機能を発揮する。

【０００４】内管上部５３、内管下部５４、外管上部５
１、および外管下部５２は、それぞれプレス成型されて
いる。まず、内管上部５３と内管下部５４のそれぞれに
スペーサ５６を位置決めして、スポット溶接する。次
に、内管上部５３と内管下部５４を組み合わせて、紙面
と垂直な方向に連続する左右両側の溶接ビード５８によ
り接続して内管を形成する。完成した内管に外管上部５
１と外管下部５２をかぶせ、紙面と垂直な方向に連続す
る左右両側の溶接ビード５７により外管上部５１と外管
下部５２を接続して外管を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す従来の二重
構造の排気管では、外管と内管の間にスペーサ５６を設
ける必要がある。このため、内管上部５３と内管下部５
４にスペーサ５６を取り付ける工程が必要である。一
方、両端の接続フランジだけで外管と内管を位置決め固
定する場合はスペーサ５６が不要である。しかし、組み
立て過程で外管と内管の隙間状態を外部から確認できな
いため、スペーサ５６無しでは、外管と内管が部分的に
接触する等の不良が発生し易く、検査費用の増加や製造
歩留まりの低下を通じてコスト高を招く。特に、エンジ
ン外形や排気管の格納スペースに沿わせて複雑に分岐し
て折れ曲がった排気管を製作する場合、内管と外管の隙
間管理が困難を極める。

【０００６】また、スペーサ５６をスポット溶接した
り、溶接ビード５８の残留応力やスペーサを介した圧力
で内管を変形させないため、内管上部５３と内管下部５
４の厚みを１ｍｍ以上とする必要がある。内管が薄肉の
場合は溶接ビード５８の形成が困難で、穴開き等の不良
も発生し易い。後述するように、内管の表面温度は、エ
ンジン起動後に速やかに立上がることが望ましいが、厚
みを増すと内管の熱容量が増し、排気ガスから奪う熱量
が増して表面温度の立上がりが遅れる。

【０００７】また、内管上部５３に内管下部５４を接続
する溶接ビード５８と、外管上部５１に外管下部５２を
接続する溶接ビード５７が別々に形成されるため、溶接
の工数がかかる。製作時間の短縮が困難である。内管の
冷却を待って外管を溶接する必要もある。

【０００８】本発明は、製作過程における内管と外管の
隙間管理が容易で、内管の厚みを薄くでき、しかも、内
管と外管の溶接工数が半減される二重構造の排気管を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、排気
経路に沿って２つに分割され、一体に溶接されて前記排
気経路を囲む一対の内管部材と、前記排気経路に沿って
２つに分割され、前記排気経路に沿って両側に延ばされ
た側縁部分で一体に溶接されて前記内管部材を内側に保
持する一対の外管部材とを有する二重構造の排気管にお
いて、前記内管部材は、前記排気経路に沿って両側に延
ばされて前記外管部材による外壁面を越える位置まで到
達する一対の側縁部分を有し、前記一対の内管部材と前
記一対の外管部材は、前記外壁面の外側で、前記排気経
路に沿った共通の溶接ビードにより接続されるものであ
る。

【００１０】請求項２の二重構造の排気管は、請求項１
の構成において、前記一対の内管部材および外管部材に
ついて、両側の前記側縁部分のエッジ間距離を揃えたも
のである。

【００１１】請求項３の二重構造の排気管は、一方の外
管部材の前記側縁部分の長さを他方の外管部材よりも短
くし、前記一方の外管部材および前記一対の内管部材に
ついて、両側の前記側縁部分のエッジ間距離を揃えたも
のである。

【００１２】

【作用】請求項１の二重構造の排気管では、内管と外管
の両方がいわゆる「もなか」式に製作される。内管部材
と外管部材は、排気経路（すなわち管路）に沿った側縁
部分を外側に張り出す外観を持ち、対応する側縁部分を
外側から連続的な溶接ビードで連絡することによって断
面を閉じて、外界から遮断されたそれぞれの管路を形成
する。内管部材と外管部材は、金属板をプレス成型して
それぞれ必要な外観を形成しているから、内管と外管の
太さ変化や曲がりや隙間状態を自由に設定できる。そし
て、内管と外管の「もなか」構造は独立しておらず、内
管部材の対向する側縁部分を外管部材の側縁部分で挟み
込んで重ね合わせ、共通の溶接ビードによって全部を一
体に接続している。

【００１３】溶接ビードを形成する前の一対の内管部材
の側縁部分のエッジ位置は、一対の外管部材の側縁部分
を重ねた合わせた状態でも、外管部材の外側から位置を
視認できる。従って、合わせ面に沿った管路の横断方向
における「一対の内管部材のずれ具合」と「内管と外管
の隙間」と「一対の外管部材のずれ具合」をそれぞれの
側縁部分のエッジの出入り状態で管理できる。また、合
わせ面に直交する方向の隙間については、内管部材と外
管部材の合わせ面が共通であるから、片側の内管部材に
外管部材を重ね合わせた間隔、すなわち成型によって設
定された間隔がそのまま再現される。

【００１４】請求項２の二重構造の排気管では、一対の
内管部材と一対の外管部材の側縁部分のエッジを基準の
平面に突き当てるだけで、合わせ面に沿った管路の横断
方向における「一対の内管部材のずれ具合」と「内管と
外管の隙間」と「一対の外管部材のずれ具合」が同時に
管理される。

【００１５】請求項３の二重構造の排気管では、一方の
外管部材と一対の外管部材の側縁部分のエッジを基準の
平面に突き当てるとともに、別の手段を用いて一対の外
管部材のずれ具合を管理することによって、「一対の内
管部材のずれ具合」と「内管と外管の隙間」が管理され
る。他方の外管部材の側縁部分の棚の上に一方の外管部
材と一対の内管部材の側縁部を重ね合わせた状態ですみ
肉溶接が実行される。

【００１６】

【実施例】第１実施例の二重排気管を図１〜図３を参照
して説明する。図１は第１実施例の二重排気管の断面
図、図２はスポット溶接の説明図、図３は自動車の排気
系の説明図である。図１中、（ａ）は位置決め状態、
（ｂ）は溶接部分を示す。図２中、（ａ）は片側づつ仮
組み立てした状態、（ｂ）は内管を仮組み立てした状態
を示す。

【００１７】図１に示す第１実施例の二重排気管は、図
５の従来例と異なり、外管上部１１と内管上部１３と内
管下部１４と外管下部１２が、共通の溶接ビード１７に
よって一体に接続されることにより、内管と外管が同時
に完成する。図１の（ａ）に示すように、内管と外管は
いずれも「もなか」構造である。外管上部１１と内管上
部１３と内管下部１４と外管下部１２は、ステンレス板
をそれぞれプレス成型して形成されており、エンジン外
形や収納スペースに対応した三次元的な曲がり構造や分
岐形状を有する。内管上部１３と内管下部１４の厚さは
０．５ｍｍ、外管上部１１と外管下部１２の厚さは１．
５ｍｍである。

【００１８】合わせ面１５を挟んで対向する内管の側縁
部分は、外管の外壁面の外側まで延びている。内管上部
１３と内管下部１４の左右の側縁部分は、外管上部１１
と外管下部１２の側縁部分に長さを揃えて、外管上部１
１と外管下部１２の間に挟み込まれる。内管上部１３と
内管下部１４と外管上部１１と外管下部１２の４つの側
縁部分の出入り量を揃えた状態で、内管上部１３と内管
下部１４の合わせ面のずれ量が０となり、内管上部１３
と外管上部１１の左右の隙間が等しくなり、内管下部１
４と外管下部１２の左右の隙間が等しくなり、また、外
管上部１１と外管下部１２のずれ量が０となる。内管上
部１３と内管下部１４と外管上部１１と外管下部１２
は、そのように設計され成型されている。図１の（ｂ）
に示すように、内管上部１３と内管下部１４と外管上部
１１と外管下部１２は、紙面と垂直な方向に連続して形
成された溶接ビード１７によって一体に接続される。

【００１９】内管上部１３と内管下部１４で囲まれた紙
面と垂直方向に延びる空間が排気経路１０を構成する。
排気経路１０は、内管上部１３と内管下部１４の側縁部
分によって、外管の中央に位置決めされる。外管上部１
１と外管下部１２によって構成される外管は、比較的に
薄肉の内管を外側から保護して断面形状や管路形状を維
持するとともに、排気経路１０と外界との間に環状の空
気層を形成する。内管上部１３と内管下部１４の排気経
路１０に面した部分は、１０００度Ｃ近い排気ガスに接
触して温度上昇するが、この空気層に断熱されて、外管
表面の温度上昇は緩慢となる。内管上部１３と内管下部
１４は、排気経路１０を貫流する排気ガスの圧力変動に
加振されて振動し騒音を発生する。しかし、この空気層
によって遮音された外管の振幅は小さく、外界へ漏れる
騒音は少ない。

【００２０】第１実施例の二重排気管の組み立てでは、
まず、それぞれ成型された内管上部１３と内管下部１４
と外管上部１１と外管下部１２を図１の（ａ）に示すよ
うに重ね合わせ、側縁部分のエッジを基準面１６に突き
当てて揃えた状態で、側縁部分の重なり部分をクランプ
装置で挟み込む。この状態で、図１の（ｂ）に示すよう
に、左右両方の側縁部分の重なり部分に溶接ビード１７
を形成して一体に溶け込ませる。その後、二重排気管の
管端に接続フランジや他の装置が溶接される。これらの
接続部分は、例えば、実開昭５３−８８６１６号公報や
実開平３−３５２１７号公報に示されるように構成され
る。

【００２１】二重排気管の取り付け位置が図３に示され
る。エンジン３１の排気ポートに固定されたエキゾース
トマニホールド３１Ｍとフレキシブルチューブ３３の間
に二重排気管３２が配置される。フレキシブルチューブ
３３と触媒コンバーター３５の間にも二重排気管３５が
配置される。

【００２２】エンジン３１は、防振構造３６を介して車
体３０に取り付けられる。エンジン３１の振動は防振構
造３６を介して車体３０に伝達される。防振構造３６
は、車体３０に伝達される振幅を抑制する。フレキシブ
ルチューブ３３は、伸縮および曲り変形が可能な構造を
持ち、エンジン３１側の振動が触媒コンバーター３５側
へ伝達される割合を抑制する。

【００２３】触媒コンバーター３５は、排気ガスを浄化
するためのセラミック触媒素子を内部に格納する。セラ
ミック触媒素子は、数１００度Ｃ以上に加熱された状態
で排気ガスの有害成分を分解し、また、燃焼して無害化
する。セラミック触媒素子は、専ら排気ガスによって加
熱されており、エンジン３１の起動後は速かに数１００
度Ｃレベルにまで温度上昇することが望まれる。二重排
気管３２、３３は、エンジン３１の排気ガスを保温して
導き、高温状態を保ったまま触媒コンバーター３５に到
達させる。

【００２４】第１実施例の二重排気管によれば、排気ガ
スから外部空間に逃げる熱が少なくて済み、外管の表面
温度が低く保たれるから、隣接するゴム材料や樹脂製品
や電気回路等に熱影響を及ぼさない。また、外部空間に
逃げる放射音レベルが低減されるから車室内の静寂性が
高まる。さらに、エンジン３１起動後の触媒コンバータ
ー３５の必要な昇温が短時間で完了する。

【００２５】このような二重排気管の本来の利点に加え
て以下の利点が追加される。内管上部１３と内管下部１
４の側縁部分によって、内管の排気経路１０が外管の中
央に位置決め固定されるから、内管と外管の間隔にスペ
ーサを設ける必要が無く、従って、組み立て作業手順か
らスペーサに関する工程を排除できる。スペーサに類す
る「溶接時に隙間を確保させるための治具」も不要であ
る。また、内管上部１３と内管下部１４の側縁部分のエ
ッジを観察すれば、外管内の内管の位置決め状態を正確
に判断できるから、内管と外管の隙間を全周にわたって
精密に管理でき、外管と内管が部分的に接触する等の不
良を未然に防止できる。エンジン３１の外形や排気系の
取り付けスペースに適合させて複雑に分岐させて折り曲
げた二重排気管を製作する場合でも、内管と外管の隙間
管理が容易となる。従って、製品検査が簡略で済み、製
造歩留まりが向上する。また、従来の規格よりも隙間を
狭くしたり、外管と内管の寸法を変えることなく内管と
外管の間に同様な側縁部分を持つ別の内管を配置して、
全体を三重管構造とすることも可能となる。

【００２６】また、内管上部１３と内管下部１４と外管
上部１１と外管下部１２の位置決めが基準面１６を用い
て正確かつ迅速に完了する。内管上部１３と内管下部１
４の溶接と外管上部１１と外管下部１２の溶接も１回
（左右で２回）で済む。これらにより、溶接コストが低
減され、組み立てと溶接に要する時間も短縮される。内
管の溶接後の冷却を待つ時間も不要である。

【００２７】また、内管上部１３と内管下部１４の側縁
部分は、外管上部１１と外管下部１２の側縁部分で挟み
込まれた状態で一体に溶接されるから、穴開き不良や溶
接の残留応力による変形が起こらず、０．５ｍｍと言っ
た薄い材料でも確実かつ容易に溶接ビード１７を形成で
きる。そして、内管上部１３と内管下部１４に薄い材料
を採用したため、内管の熱容量が小さくなり、排気ガス
から熱を奪う割合が減って、エンジン３１起動後の触媒
コンバーター３５の加熱がさらに早まる。

【００２８】なお、第１実施例の二重排気管では、内管
上部１３と内管下部１４と外管上部１１と外管下部１２
の組み立てにおいて、図１の（ａ）に示すように重ね合
わせた全部を同時に位置決めしているが、図２に示すよ
うに、スポット溶接を用いて部分的な仮組み立てを先に
行ってもよい。図２の（ａ）では、内管上部１３と外管
上部１１をスポット溶接１８により仮組み立てしてい
る。内管下部１４と外管下部１２も同様に仮組み立てさ
れる。図２の（ｂ）では、内管上部１３と内管下部１４
をスポット溶接１８で接続して内管を先に仮組み立てし
ている。

【００２９】また、第１実施例の二重排気管では、内管
上部１３と内管下部１４の側縁部分を排気経路１０に沿
った連続的な形状としているが、排気経路１０となる内
管の強度や密封性の規格を満たす範囲で、側縁部分に追
加の加工を施してもよい。例えば、側縁部分を両側から
Ｕ字に切り込んで周期的な溝を設けてもよく、図２の
（ｂ）の位置ＣＨに管路に沿って孔を配列してもよい。
内管上部１３と内管下部１４の側縁部分の重なりを外管
内で波打たせてもよい。これらの手法によって内管上部
１３と内管下部１４の側縁部分を通じた内管と外管の間
の熱伝導をさらに低下できる。

【００３０】図４は第２実施例の二重排気管の説明図で
ある。第２実施例では、内管上部２３と内管下部２４と
外管上部２１の側縁部分を重ねて外管下部２２の側縁部
分の面上にすみ肉溶接する。なお、図４には二重排気管
の断面の左半分のみが示されるが、図示されない左側の
側縁部分についても同様な溶接が実行される。

【００３１】第２実施例の二重排気管の組み立てでは、
それぞれ成型された内管上部２３と内管下部２４と外管
上部２１と外管下部２２を重ね合わせ、内管上部２３と
内管下部２４と外管上部２１の側縁部分のエッジを揃え
て外管下部２２の側縁部分の面上で位置決めする。この
状態で全体を外側から拘束して部品相互の位置関係をロ
ックする。そして、紙面と垂直な方向に連続させた溶接
ビード２７を形成して、内管上部２３と内管下部２４と
外管上部２１の側縁部分のエッジを外管下部２２の側縁
部分の面上に一体に溶け込ませる。その後、第１実施例
と同様に、二重排気管の管端に接続フランジや他の装置
が溶接される。

【００３２】第２実施例の二重排気管は、第１実施例と
同様な機能を持つ。そして、すみ肉溶接であるから、合
わせ面を水平に保持して横向き溶接する際に溶け込みが
流れ落ちず、また、外管下部２２の側縁部分の棚やエッ
ジを溶接ヘッドの案内に利用できる。従って、第１実施
例よりも溶接の作業性が高まる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の二重構造の排気管によれば、一
対の内管部材の接続と一対の外管部材の接続に加えて、
内管部材と外管部材の位置関係の固定までも１回の溶接
によって達成されるから、溶接工数が削減される。ま
た、外側に張り出した側縁部分で溶接が実行されるから
溶接の作業性も向上する。また、内管と外管の隙間を溶
接しながらでも外側から管理でき、隙間を管理するため
のスペーサや治具が不要である。また、内管が薄肉でも
溶接が容易である。

【００３４】内管部材と外管部材の側縁部分のエッジを
揃えた場合、内管部材と外管部材の位置決めが確実かつ
速やかに実行できる。また、内管部材を一方の外管部材
にすみ肉溶接する場合、溶接の作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の二重排気管の説明図である。

【図２】スポット溶接の説明図である。

【図３】自動車の排気系の説明図である。

【図４】第２実施例の二重排気管の説明図である。

【図５】従来の二重排気管の説明図である。

【符号の説明】

１１、２１、５１外管上部（外管部材）１２、２２、５２外管下部（外管部材）１３、２３、５３内管上部（内管部材）１４、２４、５４内管下部（内管部材）１５、２５合わせ面１６基準面１７、２７溶接ビード１８スポット溶接３０車体３１エンジン３２、３４二重排気管３３フレキシブルチューブ３５触媒コンバーター３６防振構造３１Ｍエキゾーストマニホールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気経路（１０）に沿って２つに分割さ
れ、一体に溶接されて前記排気経路（１０）を囲む一対
の内管部材（１３、１４）と、前記排気経路（１０）に沿って２つに分割され、前記排
気経路（１０）に沿って両側に延ばされた側縁部分で一
体に溶接されて前記内管部材（１３、１４）を内側に保
持する一対の外管部材（１１、１２）と、を有する二重
構造の排気管において、前記内管部材（１３、１４）は、前記排気経路（１０）
に沿って両側に延ばされ、前記外管部材（１１、１２）
による外壁面を越える位置まで到達する一対の側縁部分
を有し、前記一対の内管部材（１３、１４）と前記一対の外管部
材（１１、１２）は、前記外壁面の外側で、前記排気経
路（１０）に沿った共通の溶接ビード（１７）により接
続されることを特徴とする二重構造の排気管。
【請求項２】前記一対の内管部材（１３、１４）およ
び外管部材（１１、１２）について、両側の前記側縁部
分のエッジ間距離を揃えたことを特徴とする請求項１記
載の二重構造の排気管。
【請求項３】一方の外管部材（１１）の前記側縁部分
の長さを他方の外管部材（１２）よりも短くし、前記一
方の外管部材（１１）および前記一対の内管部材（１
３、１４）について、両側の前記側縁部分のエッジ間距
離を揃えたことを特徴とする請求項１記載の二重構造の
排気管