JPH09296724A - 合流管とその製造方法 - Google Patents

合流管とその製造方法

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JPH09296724A
JPH09296724A JP11346496A JP11346496A JPH09296724A JP H09296724 A JPH09296724 A JP H09296724A JP 11346496 A JP11346496 A JP 11346496A JP 11346496 A JP11346496 A JP 11346496A JP H09296724 A JPH09296724 A JP H09296724A
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welding
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Toru Kurimoto
亨 栗本
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株式会社三五
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    • F01N2240/20Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector

Abstract

(57)【要約】 【課題】 枝管の管軸交差角αを小さくして合流抵抗を
小さくした場合でも、両枝管の集合部での溶接の容易化
を図る。 【解決手段】 複数の枝管10,11を傾斜配置すると
ともにその集合部を集合後の軸芯方向に折曲する。集合
部における枝管相互の対向面側に対向壁16,19を形
成する。対向壁16,19と枝管10,11の周壁との
間に鍔部14,14a,15,17,17a,18を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は合流管とその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンの排気合流管において、
複数本の排気管を、その軸芯が下流で合致するように傾
斜配置して合流させるものがある。
【0003】このような排気合流管として例えば図10
に示すように、2本の排気管1,2の下流端部を、夫々
管軸線O1 ,O2 と交差する線X,Yで切断し、この形
成された切断面1a,2aを図11乃至図13に示すよ
うに対向して突き合わせ、その切断部を溶接3により連
結して集合部を形成するものがある。図中、7は集合管
を示す。このものを第1の従来の技術とする。
【0004】また、図14乃至図16に示すように、2
本の排気管4,5を、その軸芯O1,O2 が下流で合致
するように傾斜配置するとともに下流部における両管
4,5の対向面に平面状の対向壁4a,5aを形成し、
この両対向壁4a,5aを相互に接合して溶接6で連結
するものが例えば実公昭46−31288号公報及び実
開平2−141623号公報に開示されている。このも
のを第2の従来の技術とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記第1の従来の技術
においては、両管の切断面の合わせ精度が悪いと穴明き
等の溶接不良が生じ易いため、切断精度の高い確保や合
わせ精度の高い確保を必要とし、多くの工数を必要とし
てコスト高になる問題がある。
【0006】また、両管1,2の接合部は図12及び図
13に示すように入り込んだ曲面であるため該部での溶
接作業が困難となり溶接不良を生じやすい問題がある。
この問題は図12に示す管外周面相互の交差角θが鋭角
化するほど顕著となる。
【0007】この交差角θは図11における下流側接合
端部イでは図12に示すように比較的大きくとれるが、
特に上流側接合端部ロでは極めて小さくなり、上記の問
題が顕著となる。更に、図11に示すように両管1,2
に挟まれた上流側股部ハの角度αは極めて小さくなり、
該部での溶接作業性が困難で上記の問題が顕著になる。
この問題は当然管軸交差角αが小さい程一層顕著にな
る。
【0008】一方、両管1,2からの排気ガスの合流抵
抗を小さくし、かつ分流による異音の発生を抑制するた
めには、両管1,2の管軸交差角αを小さくする必要が
あり、性能向上からこの管軸交差角αの鋭角化が要望さ
れている。
【0009】したがって、上記第1の従来の技術におい
ては、上記のような溶接作業性の問題の解消と性能向上
からの鋭角化の要望を満足することができなかった。ま
た、上記第2の従来の技術においては、両管4,5に対
向壁4a,5aを有することから溶接による穴明きの問
題は解決できるとしても、やはり、合流部での管軸交差
角αの鋭角化の要望から接合部での交差角のθやαが小
さくなり、管軸交差角の鋭角化と溶接作業の容易化を満
足させることができず、溶接精度を高めるために多くの
工数を必要とし、コスト高になる問題があった。
【0010】そこで本発明は、上記のような管軸交差角
の鋭角化の要望と接合、溶接作業の容易化の要望を満足
する合流管とその合流管の製造方法を提供することを目
的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の第1の発明は、複数の枝管を傾斜
配置し、それらの枝管の集合部を各々集合後の軸芯方向
へ折曲するとともにそれらの相互の対向壁面同士を接合
した合流管において、対向壁(16,19)と枝管(1
0,11)周壁との間に鍔壁(14,14a,15,1
7,17a,18)を形成したことを特徴とするもので
ある。
【0012】本発明においては、対向壁(16,19)
と枝管(10,11)との間に鍔壁(14,14a,1
5,17,17a,18)を形成したので、この対向す
る鍔壁相互の角度を大きくしてこの鍔壁間での溶接作業
空間を広くとることができ、溶接作業の容易化を図るこ
とができる。
【0013】更に、枝管(10,11)相互の管軸交差
角(α)を小さくした場合でも、特に枝管(10,1
1)の股部(ハ)において、上記の鍔壁(14a)によ
って溶接作業空間を広くとることができる。
【0014】更に、鍔壁(14,17a)を設けること
により、該鍔壁を設けないものに比べて、股部(ハ)を
集合部と反対の側(図1(a)の左側)へ移行させるこ
とができ、枝管に作用する荷重に対する応力を低減でき
る。
【0015】請求項2記載の第2の発明は、上記第1の
発明における一方の枝管側と他方の枝管側とにおいて連
接する鍔壁(14と17)(14aと17a)(15と
18)を略同一平面上に形成したものである。
【0016】溶接される鍔壁相互の開き角度が広い程溶
接作業が容易になるため、本第2の発明のように、鍔壁
相互を略同一平面(180度に近い角度)上に形成する
ことにより、溶接作業が容易になる。
【0017】更に請求項3記載の第3の発明は、枝管
(10,11)の集合側開口端から型(21)を、枝管
(10,11)の軸芯(O1 ,O2 )に対して所定の角
度をもって圧入するようにし、型(21)には、枝管の
集合部において枝管の軸芯に対して傾斜する対向壁と、
該対向壁から枝管周面との間に亘る鍔壁を形成する成形
面(21a〜21c)を形成して、型の圧入によって上
記対向壁と鍔壁を同時成形し、このように成形された複
数の枝管を、夫々の対向壁を接合して固着することを特
徴とする合流管の製造方法である。
【0018】本第3の発明においては、1つの型を枝管
に圧入するのみで、上記の対向壁と鍔壁が同時成形でき
る。更に、型の外形形状を所望に形成することにより、
上記の対向壁と鍔壁の形状を所望に形成できる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1乃至図8に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図
3は合流管の第1実施例を示し、図4乃至図6はその合
流管の製造方法を示す。
【0020】図1乃至図3の実施例は2本の枝管を端部
で集合する合流管の例であり、図中10は一方の枝管、
11は他方の枝管で、夫々の軸芯O1 とO2 の延長線が
交差するように傾斜して配置されている。
【0021】両枝管10と11の集合側端部における両
管10,11の対向側と反対側の壁12と13は、夫々
の管径と同径の半円壁に形成されて集合後の軸芯O3
沿って折曲されている。
【0022】また、一方の枝管10において、その軸芯
1 に交差する仮想面Z1 −Z2 と、該Z2 から壁12
の半径中心に沿った仮想面Z2 −Z3 で仮想切断した場
合の両側の仮想断面部から鍔壁14,15が、他方の鍔
壁14,15と相互に平行して一体形成されている。
尚、Z1 −Z2 による仮想断面部は、図3に示すように
2 部が外側でZ1 が内側に曲がり込む放物線状にな
る。したがって、枝管10部での鍔壁14は、図1の上
方から見て、図3に示すように、管軸O1 を中心として
対称な放物線状の壁になっており、壁12部での鍔壁1
5は図1の上方から見て軸芯O3 に平行な壁になってい
る。更に図1に示すように、上記鍔壁14における両枝
管10,11の股部の鍔壁14aは、枝管10の外周面
より突出している。
【0023】16は上記鍔壁14,14a,15の突出
端から折曲して鍔壁14,14a,15と一体に形成し
た対向壁で、上記集合後の軸芯O3 上であって、かつ両
枝管10,11の管軸O1 ,O2 を結ぶ面に対して直交
する面上に位置する平板状に形成されている。
【0024】また、他方の枝管11の集合側端部の形状
も上記一方の枝管10の集合側端部と同様の形状に形成
されている。すなわち、上記鍔壁14と同様の鍔壁17
と、鍔部14aと同様の鍔部17aと、鍔壁15と同様
の鍔壁18と、対向壁16と同様の対向壁19が形成さ
れている。
【0025】そして、両枝管10,11を図1に示すよ
うに、夫々の対向壁16と19を合致接合し、その接合
部外面において、図2に示すように溶接20により連結
して合流管を形成する。
【0026】この溶接時においては、対向壁16,19
の全外周部に鍔壁14,14a,15,17,17a,
18を有し、かつ溶接箇所における鍔壁相互が一平面上
に位置しているため、全溶接面が180度、すなわち前
記θ角が180度となり、全ての溶接部での溶接作業が
極めて容易になる。特に、両枝管10,11の股部ハの
開き角度αが小さい場合、例えば枝管10,11を排気
管の上流管として使用する場合に、集合部での合流抵抗
を小さくするために枝管10,11の管軸交差角αを小
さくした場合でも、鍔壁14a,17aの存在によって
溶接作業空間が広くなるとともに溶接面が180度とな
り、溶接トーチの挿入隙間が確保され、溶接作業が極め
て容易かつ確実に行える。したがって、溶接品質の安定
と、溶接容易化によるコスト低減を図ることができる。
【0027】また、鍔壁14,14a,17,17aを
形成したことにより、図1における対向壁16,19の
左側端が、鍔壁14a,17aを有しない状態で両枝管
10,11を延長した点(股部起点)よりも左側へ移行
するため、鍔壁14a,17aを有しない従来のものに
比べて、対向壁16と19の接触面積が拡大して強度が
向上する。更に、股部ハを溶接することにより、両枝管
10,11にかかるモーメントが作用する点(股部の起
点)が両枝管10,11の力点側(図1の左側)へ移行
し、モーメントを減少させ、従来のものに比べて大幅な
強度の向上を図ることができる。
【0028】また、車両実装時の熱歪み等の最大応力
は、前記第1及び第2の従来技術においては、図13に
示す溶接ビードの止端部3aに生じるが、上記本発明の
実施例においては仮想面Z1 −Z2 部であるR部ニに生
じる。そのため、このR部ニの曲率を任意に変えること
により集中応力を分散し、疲労強度を高めることができ
る。
【0029】次に上記の合流管の製造方法について図4
乃至図6により説明する。図4は使用する型を示し、
(a)は側面図、(b)は底面図、(c)は右側面図、
(d)は(a)図におけるG−G線断面図を示す。該型
21の底面21aは上記一方の枝管10における対向壁
16の内面と同一形状に形成され、前側両側面21b,
21bは上記両鍔壁14,14の内面と同一形状の先部
が縮小する放物面でかつ上下方向に垂直な面に形成さ
れ、後側両側面21c,21cは上記鍔壁15,15の
内面と同一形状の前後方向に平行でかつ垂直な面に形成
され、前側上面21dは前方に向かって下降傾斜すると
ともに左右方向にわん曲する面に形成され、更に後側上
面21eは上記一方の枝管10の内径と同径の半円面に
形成されている。
【0030】そして、図5に示すように、成形すべき一
方の枝管10を合流角度に傾斜して配置するとともに適
宜手段によりその傾斜状態を保持し、その開口端側から
上記の型21を水平状態で一方の枝管10内へ適宜駆動
手段で圧入する。これにより枝管10の先部の上壁部1
0aが型21の前側上面21dによって上方へ押し上げ
られて下壁部10bが上方へ引き上げられ、更に21を
圧入することにより、枝管10の先部は図6に示すよう
に型21の外形面に沿って折曲変形し、図1において説
明した合流部における各壁12,14,14a,15,
16が形成される。
【0031】尚、型21に対応する外型を設けて各壁を
成形してもよい。また、上記他方の枝管11も上記と同
様にして型21により成形する。そして、成形された両
管10,11を上記のように溶接して図1に示すように
一体化し、その集合部に集合管7を嵌合して溶接固定す
る。
【0032】次に図7に示す第2実施例について説明す
る。本第2実施例は、上記第1実施例における鍔壁1
4,14a,15,17,17a,18を、対向壁1
6,19に対して直交させることなく溶接性を阻害しな
い範囲内で鈍角(内角)に傾斜させたものである。図7
は図1のE−E線に相当する断面で、その変形した鍔壁
を15a,18aとして示す。その他の構造は上記第1
実施例と同様である。
【0033】本第2実施例の各鍔壁を成形する型は、上
記の型21における面21b,21cを上記の傾斜に沿
った傾斜面とする。本第2実施例によれば、鍔壁の張り
出し加工時の加工荷重を低減することが可能になり、よ
り安定に所定の形状を得ることが可能になる。
【0034】次に図8に示す第3実施例について説明す
る。本第3実施例は、一方の枝管10と他方の枝管11
の夫々の集合部30,30を半円形(D形)にし、両管
10,11の股部付近にのみ、上記第1実施例における
鍔壁14,14a,17,17aの股部側付近の形状と
同様の鍔壁31,31を形成したものである。
【0035】本実施例に使用する成形用の型は、上記集
合部30に嵌合する部分が半円形で、先部に、上記型2
1の放物面よりなる面21c,21cの先部と同様の型
面を有する型を使用する。
【0036】本実施例の合流管によれば、両管10,1
1の集合部30,30を合致させることにより、その外
周面が真円面になるので、真円状の集合管7を方向性な
く嵌合連結でき、その連結作業が容易になる。換言すれ
ば、集合管7の連結作業性を容易にするために集合部を
真円にするものにおいて、上記第1実施例と同様の作
用、効果を発揮できる。
【0037】次に図9に示す第4実施例について説明す
る。本第4実施例は、上記第3実施例における対向壁1
6,19を、管軸と直交する方向に波状に形成した波形
対向壁16a,19aとしたものである。その他の構造
は上記第3実施例と同様である。
【0038】尚、本実施例の合流管を成形する型は、上
記第3実施例に使用する型において、その型底面を波形
にする。本第3実施例によれば、上記第1実施例の作
用、効果を発揮し、かつ高温流体を流通させた場合に波
形対向壁16a,19aが熱膨張、収縮しても、集合部
の破損を防止できる。
【0039】また、上記各実施例における対向壁16,
16a,19,19aに小孔を形成して消音効果を高め
るようにしてもよい。更に、上記各実施例は、一方の枝
管10と他方の枝管11を、その管軸線O1とO2 が一
点で合致することなく近接するように、すなわち図1に
おいて紙面の表裏方向に偏位して傾斜配置してもよい
し、管軸線O3と偏位して合致してもよい。
【0040】更に、上記実施例においては枝管を2本と
したが、2本に限らず3本以上にしてもよい。尚、上記
実施例は、説明上両枝管10,11を上流管とし集合部
を下流管として全体を合流管としたが、集合部を上流管
とし両枝管10,11を下流管として分岐管としても使
用できるものである。したがって、本発明は、上記の構
造による分岐管をも含むものである。
【0041】更に、本発明は、エンジンの排気系に限ら
ず吸気系にも適用でき、更にこれら排気系や吸気系以外
の一般的な配管としても適用できるものである。
【0042】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項1及び2
記載の発明によれば、対向壁を有するので前記第1の従
来技術のような穴明き不良が生じなく、この従来技術の
問題を解消できる。
【0043】更に、枝管の管軸交差角を小さくしても鍔
壁により溶接作業空間を広くできるので、管軸交差角の
鋭角化による合流抵抗の低減化と溶接作業の容易化の両
者の要望を満足させることができる。
【0044】更に、溶接作業の容易化による溶接品質の
安定と、コスト低減を図ることができ、かつ、股部の位
置を従来のものに比べて集合部に対して反対側へ移行さ
せ、応力を低減させることができ、枝管の集合部での連
結強度の向上を図ることができる。
【0045】請求項3記載の発明によれば、上記の効果
を発揮する枝管を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の合流管の第1実施例を示すもので、
(a)は断面図、(b)は(a)におけるE−E線断面
図、(c)は(a)におけるF−F線断面図。
【図2】図1(c)における一部拡大断面図。
【図3】図1(a)におけるZ1 −Z2 −Z3 の仮想断
面図。
【図4】図1の合流管における枝管を加工する型を示す
もので、(a)は側面図、(b)は底面図、(c)は右
側面図、(d)は(a)におけるG−G線断面図。
【図5】図1の枝管の製造方法を示すもので、枝管と型
との配置状態を示す図。
【図6】図5の状態から型を枝管に圧入して成形した
図。
【図7】本発明の合流管の第2実施例を示すもので、図
1のE−E線に相当する部分での断面図。
【図8】本発明の合流管の第3実施例を示すもので、
(a)は断面図、(b)は(a)におけるH−H線断面
図。
【図9】本発明の第4実施例を示すもので、(a)は断
面図、(b)は(a)におけるK−K線断面図。
【図10】第1の従来構造の合流管を製造する場合の切
断状態を示す説明図。
【図11】第1の従来構造の合流管を示す断面図。
【図12】図11におけるA−A線断面図。
【図13】図12における溶接部を示す拡大断面図。
【図14】第2の従来構造の合流管を示す断面図。
【図15】図14におけるB−B線断面図。
【図16】図14におけるC−C線断面図。
【符号の説明】
10,11…枝管 14,14a,15,17,17a,18…鍔壁 21…型 21a〜21c…成形面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の枝管を傾斜配置し、それらの枝管
    の集合部を各々集合後の軸芯方向へ折曲するとともにそ
    れらの相互の対向壁面同士を接合した合流管において、 対向壁と枝管周壁との間に鍔壁を形成したことを特徴と
    する合流管。
  2. 【請求項2】 一方の枝管側と他方の枝管側とにおいて
    連接する鍔壁を略同一平面上に形成した請求項1記載の
    合流管。
  3. 【請求項3】 枝管の集合側開口端から型を、枝管の軸
    芯に対して所定の角度をもって圧入するようにし、型に
    は、枝管の集合部において枝管の軸芯に対して傾斜する
    対向壁と、該対向壁から枝管周面との間に亘る鍔壁を形
    成する成形面を形成して、型の圧入によって上記対向壁
    と鍔壁を同時成形し、このように成形された複数の枝管
    を、夫々の対向壁を接合して固着することを特徴とする
    合流管の製造方法。
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