JP2004257277A

JP2004257277A - 排気系部品の外筒

Info

Publication number: JP2004257277A
Application number: JP2003046737A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Sakai; 博隆酒井
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】溶接不良や強度低下を抑制する複数層からなる排気系部品の外筒を提供する。
【解決手段】複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒において、周方向の一端部に内方にオフセットしたオフセット部２ａを形成するとともに、周方向の他端部２ｂを前記オフセット部２ａの外方に重ね合わせた重合部４を形成し、該重合部４を接合して筒状に形成した外層２と、周方向の両端部３ａ，３ｂが前記オフセット部２ａの両側に位置するように配設された筒状の内層３とを備える。前記外層２と前記内層３の厚さを略等しくするとよい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気系部品の外筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などに搭載される内燃機関の排気系部品である消音器における外筒として、図７に示すように、２枚の鋼板１０１，１０２を層状に重合した後、この層状で円筒状に巻き成形して、円周方向の両端部１０３を突き合わせ、その突合部を溶接により連続的に接合した外筒１０４が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
本特許文献１に記載の外筒１０４によれば、振動エネルギーが鋼板間の摩擦により減衰し、消音器からの放射音が低減される。しかし、前記のように両端部１０３を突き合わせて溶接するには、その円周方向の端部１０３を径方向にも周方向にも精度よく位置合わせする必要がある。
【０００４】
そこで、前記のように２枚の鋼板による放射音の低減を図るとともに両端部の位置合わせを容易にするために、図８に示すように、重合された２枚の板材２０１，２０２の周方向の一端部に、該２枚の板材２０１，２０２を径方向の外方にオフセットしたオフセット部２０３を設け、そのオフセット部２０３と２枚の板材２０１，２０２の周方向の他端部２０４とを重ね合わせて、その重合部２０５を溶接するようにした外筒２０６が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
また、図９に示すように、板材３０１の周方向の一端に、径方向の内方にオフセットしたオフセット部（タブ）３０２を設けるとともに、そのオフセット部３０２の径方向の外方に、板材３０１の周方向の他端部３０３を重ね合わせた重合部３０４を設け、該重合部３０４を接合して筒状の内層３０５を形成し、該内層３０５の外周に、周方向の両端部が当接するように板材３０６を巻設した排気系部品の外筒３０７も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭５５−３０９３５号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】
特開平１０−８９０４２号公報（第３頁、図２）
【特許文献２】
特開２００１−２０５３５４号公報（第５頁〜第６頁、図３、図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献２に記載の外筒２０６によれば、精度をさほぼ必要とせず、２層構造の消音器の外筒を得ることが可能であるが、前記のように２枚の板材２０１，２０２の両端部を重ね合わせているため、この重合部２０５での溶接は、各板材の間にできる３箇所の隙間を通じて溶接することになり、溶接不良が発生し易い。また、４枚の板材を貫通させて溶接を行うには、入熱を高く設定する必要があるために、熱影響部の組織の肥大化による強度低下が懸念される。
【０００８】
また、前記特許文献３に記載の外筒３０７においては、前記のような溶接不良や強度低下の懸念がなく２層構造の外筒を得ることが可能であるが、その外筒３０７の板厚が、周方向において、重合部３０４とその他の部分とが異なる不均一となる。そのため、この外筒の軸方向端部をスピニング加工などで縮径する場合に、その縮径加工が全周にわたって均一に行われず、縮径加工が困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、前記の問題を解決した、複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒において、周方向の一端部に内方にオフセットしたオフセット部を形成するとともに、周方向の他端部を前記オフセット部の外方に重ね合わせた重合部を形成し、該重合部を接合して筒状に形成した外層と、周方向の両端部が前記オフセット部の両側に位置するように配設された筒状の内層とを備えることを特徴とする排気系部品の外筒である。
【００１１】
本発明においては、外層の端部相互のみを重ね合わせて、該重合部を接合するようにしたので、該接合部での隙間ができにくくなって溶接不良を抑制できる。
【００１２】
また、溶接の際の入熱量を小さく設定できるため、溶接部の組織の肥大化を抑制し、溶接強度の低下を防止することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒において、周方向の一端部に外方にオフセットしたオフセット部を形成するとともに、周方向の他端部を前記オフセット部の内方に重ね合わせた重合部を形成し、該重合部を接合して筒状に形成した内層と、周方向の両端部が前記オフセット部の両側に位置するように配設された筒状の外層とを備えることを特徴とする排気系部品の外筒である。
【００１４】
本発明においても前記と同様の作用、効果を発揮することができる。
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の発明において、前記外層と前記内層の厚さが略等しいことを特徴とする排気系部品の外筒である。
【００１５】
本発明においては、更に前記内層と外層とで形成される外筒の厚みを、周方向の全周にわたって略同等に形成することができ、外筒の外周面や内周面に段差が形成され難い。そのため、該外筒に他の部材を隙間なく嵌合して溶接することが容易に行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図６に示す実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明における排気系部品の外筒の第１実施例を示すもので、（ａ）は外筒の端面側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）において矢印Ａ側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）における重合部の拡大側面図である。
【００１８】
本第１実施例において、外筒１は、１枚の金属製の板材より形成された外層２と、該外層２の内周面に配置された１枚の金属製の板材より形成された内層３とから構成されている。なお、外層２と内層３とは密接されている。また、外層２と内層３の軸方向の長さは略同等に形成されている。
【００１９】
前記外層２の巻き方向の一端部には、その外層２を円筒状に巻いた場合に、その外層２の板厚分だけ径方向の内方（内側）へオフセットするオフセット部２ａが形成されている。そして、この外層２の板材を円筒状に巻いて、その周方向の一端部に形成されたオフセット部２ａの外方（外側）に周方向の他端部２ｂを重ね合わせて重合部４を構成している。
【００２０】
前記重合部４におけるオフセット部２ａと他端部２ｂは相互に溶接にて接合されている。該重合部４の接合は、既知の溶接方法により接合することが可能であるが、この重合部４を外層２の軸方向に連続的に気密に溶接可能なレーザー溶接、シーム溶接などが特に適している。
【００２１】
前記内層３は円筒状に巻かれ、その周方向の一端部３ａおよび他端部３ｂが、前記外層２のオフセット部２ａの周方向の両側に近接して位置するように配置され、内層３が前記外層２の重合部４と重なり合わないようになっている。
【００２２】
なお、前記内層３は、外層２に固着することなく配置してもよく、また、スポット溶接などで外層２に接合してもよい。
【００２３】
また、前記内層３の板厚は、外層２の板厚と同一か略同等にするとよい。
以上の構成であるから、２層構造であっても溶接部である重合部４での板材相互間の接合部（接合面）は、外層２のオフセット部２ａと他端部２ｂとで形成される１箇所であるため、前記図８の従来の構造のように３箇所の接合部（接合面）が生じるものに比べて少ない。そのため、図８の従来の構造においては隙間ができ易く溶接不良が発生し易かったのに対し、本発明では隙間ができにくく溶接不良を抑制できる。更に、仮に板材相互間の接合部（接合面）に隙間が生じても、本発明では、前記図８の従来構造に比較して隙間の個数が少なく、溶接不良を抑制できる。
【００２４】
また、本発明においては２枚の板材を溶接するため、前記図８に示す従来構造のように４枚の板材を溶接するものに比べて溶接時の入熱量を小さく設定することができ、溶接部（熱影響部）の組織の肥大化を抑制し、溶接強度の低下を防止することができる。
【００２５】
前記の外筒１は例えば図２に示すような内燃機関用の消音器１０に適用される。この適用した消音器１０について説明する。
【００２６】
図２は消音器１０の軸方向の断面図で、外筒１は前記のようにして形成された２層の筒状のものであり、その軸方向の両端が開口されたものである。このような外筒１の軸方向の両端開口部１ａ，１ｂに、金属製の板材をプレス加工により蓋状に形成した端板１１，１２を、そのフランジ部１１ａ，１２ａを外筒１の両端開口部１ａ，１ｂに嵌合して設け、このフランジ部１１ａ，１２ａにおいて外筒１と溶接により接合して容器状の消音器１０としている。更に、消音器１０内を仕切り板１３により２つの消音室１４，１５に画成している。更に、一方の端板１１と仕切り板１３間に、排気ガスを消音器１０内に導くインレットパイプ１６が貫通して設けられ、他方の端板１２と仕切り板１３間に、排気ガスを消音器１０内から排出するアウトレットパイプ１７が貫通して設けられている。
【００２７】
前記図８に示す従来構造の外筒２０６を使用して、これに前記のような端板１１，１２を嵌合して溶接する場合には、その端板１１，１２と外筒２０６を溶接する際に、外筒２０６の重合部２０５が他の部分よりも厚いことから、溶接速度を遅くする必要があるばかりでなく、それによる入熱量が増大し、溶接強度が低下する問題がある。
【００２８】
これに対し、本発明の外筒１を使用する場合には、その重合部４は、外筒１の周方向の他の部分と略同様の厚さで、前記図８の外筒２０６の重合部２０５と比較して薄いため、図８のものと比較して溶接速度を速くすることができる上に、入熱量を少なくして溶接強度の低下を防止することができる。
【００２９】
更に、前記図８の外筒２０６においては、周方向において重合部２０５が他の部分に対して厚く、外周面に大きな段差が生じるのに対して、本発明の外筒１においては、外筒１の外周面にも内周面にも段差が形成され難いため、前記の端板１１，１２や仕切り板１３を外筒１に接合する際に、これらの間に隙間が形成されず、溶接が容易かつ確実に行える。
【００３０】
なお、図２において、その端板１１，１２は外筒１と巻き締め（カーリング）加工して設けてもよい。この場合にも、重合部４は周方向の他の部分と略同様の厚さにできるため、巻き締め状態での隙間の発生を防止し、カーリング部からの排気ガスの漏洩防止に効果がある。
【００３１】
本発明の前記の効果は、外層２と内層３の厚さ（板厚）を等しくすることにより、一層高めることができる。
【００３２】
前記本発明の外筒１は、図３に示すような内燃機関の排気系に用いられる触媒コンバータ２０の外筒としても適用することができる。
【００３３】
図３は触媒コンバータ２０の正面図で、該触媒コンバータ２０は、前記本発明の外筒１内に、その両端が開口した状態で触媒担体２５をマット材２６とともに収納し、その後、外筒１の両開口部をスピニング加工などにより縮径して縮径部２１，２２と首部２３，２４を形成したものである。
【００３４】
前記図８に示す従来構造の外筒２０６では、その重合部２０５の厚さが重合部２０５以外の部分の厚さの２倍となるため、この外筒２０６を用いて前記のような縮径加工を行う場合には、その縮径加工の際に、その加工が周方向で均一に行われず、その加工が困難であった。
【００３５】
これに対し、本発明の外筒１を使用することにより、その外筒１の全周において板厚が略均一であるため、縮径加工を容易に行うことができる効果がある。
【００３６】
この効果は、外層２と内層３の厚さ（板厚）を等しくすることにより、一層高めることができる。
【００３７】
なお、前記の縮径方法は、スピニング加工以外にも周知の縮径方法を採用することができる。
【００３８】
図４は本発明における排気系部品の外筒の第２実施例を示すもので、（ａ）は外筒の端面側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｂ側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）における重合部の拡大側面図である。
【００３９】
本第２実施例において、外筒３１は、１枚の金属製の板材より形成された外層３２と、該外層３２の内周面に配置された１枚の金属製の板材より形成された内層３３とから構成されている。なお、外層３２と内層３３は密接されている。また、外層３２と内層３３の軸方向の長さは略同等に形成されている。
【００４０】
前記内層３３の巻き方向の一端部には、その内層３３を円筒状に巻いた場合に、その内層３３の板厚分だけ径方向の外方（外側）へオフセットするオフセット部３３ａが形成されている。そして、内層３３の板材を円筒状に巻いて、その周方向の一端部に形成されたオフセット部３３ａの内方（外側）に周方向の他端部３３ｂを重ね合わせて重合部３４を構成している。
【００４１】
前記重合部３４におけるオフセット部３３ａと他端部３３ｂは相互に溶接にて接合されている。該重合部３４の接合は、既知の溶接方法により接合することが可能であるが、この重合部３４を内層３３の軸方向に連続的に気密に溶接可能なレーザー溶接、シーム溶接などが特に適している。
【００４２】
前記外層３２は円筒状に巻かれ、その周方向の一端部３２ａおよび他端部３２ｂが、前記内層３３のオフセット部３３ａの周方向の両側に近接して位置するように配置され、外層３２が前記内層３３の重合部３４と重なり合わないようになっている。
【００４３】
なお、前記外層３２は、内層３３に任意の１箇所以上でスポット溶接などで内層３３に接合されている。
【００４４】
また、前記外層３２の板厚は、内層３３の板厚と同一か略同等にするとよい。本第２実施例の外筒３１においても、前記第１実施例の外筒１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
図５は本発明の外筒の第３実施例を示すもので、前記第１実施例の外筒１における内層３を、複数の金属製の板材で構成した内層４３としたものである。この実施例では、内層４３を２枚の板材４３ａ，４３ｂで構成している。その他の構造は前記第１実施例と同様である。
【００４６】
このように、内層４３を複数の板材で構成した外筒４１で消音器を形成することにより、放射音をより一層低減することができる。
【００４７】
なお、本第３実施例では内層４３のみ複数の板材で構成し、外層４２は１枚の板材で構成したが、内層４３を前記第１実施例（図１）と同様に１枚で構成し、外層４２を複数の板材で構成してもよく、更に、内層４３と外層４２の両方をそれぞれ複数の板材で構成してもよい。
【００４８】
また、同様に、前記第２実施例（図４）においても、内層３３を複数の板材で構成し、外層３２を１枚の板材で構成したり、また、外層３２を複数の板材で構成し、内層３３を１枚の板材で構成したり、更には、内層３３と外層３２の両方を複数の板材で構成してもよい。
【００４９】
図６は本発明における外筒の第４実施例を示すもので、前記第１実施例（図１）における内層３の内側に更に１枚の金属製の板材を追加したものである。すなわち、図６に示すように、前記第１実施例と同様に、周方向の一端部に形成したオフセット部５２ａに他端部５２ｂを重合し、その重合部５４を接合してなる外層５２と、該外層５２の内側に、周方向の端部５３ａ，５３ｂをオフセット部５２ａの周方向の両側に近接して設けた内層５３と、該内層５３の内側に１枚の金属製の板材５５を配置して外筒５１を構成したものである。
【００５０】
その他の構造は前記第１実施例と同様である。
なお、図６の実施例では、内層５３の内側に１枚の板材５５を配置したが、内層５３の内側に２枚以上（複数）の板材を配置してもよい。
【００５１】
このように、内層５３の内側に、１枚或いは複数枚の板材５５を配置すると、本実施例の外筒５１を消音器に適用した場合に、放射音の低減をより一層高めることができる。
【００５２】
また、本第６実施例では、内層５３の内側に１枚或いは複数の板材５５を配置したが、外層５２の外側に、１枚或いは複数枚の板材を配置してもよく、更には、内層５３の内側と外層５２の外側に、それぞれ１枚或いは複数枚の板材を配置してもよい。
【００５３】
このように、内層５３や外層５２に板材５５を追加して巻設する際には、内層５３と外層５２からなる板厚が周方向の全周において略均一であることから、板材５５の巻設が容易になる。
【００５４】
なお、この第４実施例における内層５３や外層５２を、前記第３実施例のように複数の板材で形成してもよい。
【００５５】
また、前記第２実施例の外筒３１においても、その内層３３の内側と外層３２の外側の少なくとも一方に前記のような板材５５を配置してもよい。
【００５６】
以上の実施例では本発明の外筒を消音器、触媒コンバータに適用した例を示したが、本発明の排気系部品の外筒は、これらの消音器、触媒コンバータに限らず、ディーゼルパティキュレートフィルタなど任意の排気系部品の外筒として適用することが可能である。
【００５７】
更に、本発明の排気系部品の外筒は、排気系部品に応じ、必要とされる任意の付加物の追加や、必要とされる任意の加工を施すことができる。
【００５８】
更に、前記の実施例は、外筒の横断面形状が円形の場合で示したが、この円形に限らず任意の断面形状の外筒に本発明を適用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１および２記載の発明によれば、溶接不良や強度低下を抑制する複数層からなる排気系部品の外筒を得ることができる。
【００６０】
請求項３記載の発明によれば、更に、該外筒に他の部品を隙間無く嵌合して溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の外筒の第１実施例を示すもので、（ａ）は外筒の端面側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）において矢印Ａ側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）における重合部の拡大側面図。
【図２】本発明の外筒を適用した消音器の軸方向断面を示す図。
【図３】本発明の外筒を適用した触媒コンバータの正面図。
【図４】本発明の外筒の第２実施例を示すもので、（ａ）は外筒の端面側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｂ側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）における重合部の拡大側面図。
【図５】本発明の外筒の第３実施例を示すもので、重合部の拡大側面図。
【図６】本発明の外筒の第４実施例を示すもので、重合部の拡大側面図。
【図７】従来の外筒構造を示す側面図。
【図８】従来の他の外筒構造を示す側面図。
【図９】従来の更に他の外筒構造を示す側面図。
【符号の説明】
１，３１，４１，５１外筒
２，３２，４２，５２外層
２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａオフセット部
２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ他端部
３，３３，４３，５３内層
４，３４，４４，５４重合部

Claims

複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒において、周方向の一端部に内方にオフセットしたオフセット部を形成するとともに、周方向の他端部を前記オフセット部の外方に重ね合わせた重合部を形成し、該重合部を接合して筒状に形成した外層と、周方向の両端部が前記オフセット部の両側に位置するように配設された筒状の内層とを備えることを特徴とする排気系部品の外筒。
複数の層を筒状に形成した排気系部品の外筒において、周方向の一端部に外方にオフセットしたオフセット部を形成するとともに、周方向の他端部を前記オフセット部の内方に重ね合わせた重合部を形成し、該重合部を接合して筒状に形成した内層と、周方向の両端部が前記オフセット部の両側に位置するように配設された筒状の外層とを備えることを特徴とする排気系部品の外筒。
前記外層と前記内層の厚さが略等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の排気系部品の外筒。