JP2009197714A - 管接続構造及び管接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向のねじれによるかしめの弛みを阻止し、また、小型の装置で接続できる管接続構造を得る。
【解決手段】接続する排気管１，２は断面形状が円形状で、一方の排気管１の拡径部４に他方の排気管２を挿入すると共に、排気管１の拡径部４と他方の排気管２との重複箇所を径方向内側に、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状は周方向で異なる。その際、断面形状を円形状から同じ六角形状の非円形状に２ヶ所で変形させてかしめると共に、周方向に位相をずらしてかしめ、２ヶ所の断面形状を周方向で異ならせた。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気管等の管と管とを接続する管接続構造及び管接続方法に関する。

従来より、管と管とを接続する際、例えば、内燃機関の排気系では、排気の流れる方向に沿って、エギゾーストマニホールド、コンバータ、消音器が配置されると共に、排気管とコンバータの接続管、あるいは、排気管と消音器の接続管とは、それぞれ溶接により接続していた。

しかし、溶接による接続では、溶接箇所に応力が集中しやすく、十分な強度を持たせるために、排気管等の板厚等に十分な厚さが必要となり、重量低減上の問題となっていた。また、管の内部を流れる流体の漏れ、例えば、排気の漏れを防止するために、管の全周を溶接しなければならず、加工に時間がかかるという問題もあった。更に、溶接箇所及びその近傍に優先的に腐食が進行しやすく、溶接作業時には、ガスが発生するので、作業環境上も好ましくないという問題があった。

そこで、特許文献１にあるように、溶接によらずに、圧入により接続する方法も提案されている。例えば、消音器の端板に一体的に設けた接続管に、排気管を圧入する。その際、消音器の本体筒部の外周をクランプすると共に、排気管の外周をクランプして圧入し管同士を接続している。
特開２００５−１９４９９６号公報

しかしながら、こうした従来の圧入による管同士を接続する場合では、管の軸方向に外力が作用しても圧入により接続した管同士が引き抜かれるのを強固に阻止するが、管の断面形状は円形状であるので、管同士をねじるような周方向の回転力が作用すると、圧入箇所が周方向に滑ってかしめが弛んでしまい、排気が洩れたり、圧入箇所が引き抜かれやすくなる場合があるという問題があった。

また、内燃機関の排気系では、コンバータや消音器のような大きなものの外周をクランプして圧入する必要があるので、装置が大型化すると共に、圧入の際の押込み力に大きな作用力を必要とし、この点からも装置が大型化するという問題があった。

本発明の課題は、回転方向のねじれによるかしめの弛みを阻止し、また、小型の装置で接続できる管接続構造及び管接続方法を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
管と管とを接続する管接続構造において、
前記両管は断面形状が円形状で、一方の前記管に他方の前記管を挿入すると共に、
前記管と前記管との重複箇所を径方向内側に、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状は周方向で異なることを特徴とする管接続構造がそれである。

その際、前記管は内燃機関の排気系に設けられる排気管であってもよい。また、前記断面形状を円形状から同じ多角形状の非円形状に２ヶ所で変形させてかしめると共に、周方向に位相をずらしてかしめ、２ヶ所の前記断面形状を周方向で異ならせた構成でもよい。あるいは、前記断面形状を円形状から径方向に突き出た突起を有する非円形状に２ヶ所で変形させてかしめると共に、周方向に位相をずらしてかしめ、２ヶ所の前記断面形状を周方向で異ならせた構成でもよい。

また、管と管とを接続する管接続方法において、
前記両管は断面形状が円形状で、一方の前記管に他方の前記管を挿入し、
成形部材により、前記管と前記管との重複箇所を径方向内側に、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状は周方向で異ならせてかしめることを特徴とする管接続方法がそれである。

本発明の管接続構造は、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状が周方向で異なるので、回転方向のねじれによるかしめの弛みを阻止し、また、小型の装置で接続できるという効果を奏する。また、本発明の管接続方法によると、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状が周方向で異なるので、回転方向のねじれによるかしめの弛みを阻止し、また、小型の装置で接続できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、内燃機関の排気系に用いられており、図１、図２に示すように、１，２は排気管で、両排気管１，２の断面形状は共に円形状であり、一方の排気管１に他方の排気管２が挿入されて接続されている。また、一方の排気管１の一端は、予め他方の排気管２を挿入可能に拡径部４が形成されている。

拡径部４の内周に他方の排気管２の外周が挿入されて、一方の排気管１の拡径部４と他方の排気管２との重複箇所が径方向にかしめられて接続されている。挿入は圧入である必要はなく、重複箇所でかしめを行うことができる程度に、拡径部４の内径と他方の排気管２の外径とが形成されていればよい。

かしめは、一方の排気管１の拡径部４と他方の排気管２との重複箇所で、所定の間隔を空けて２ヶ所で行われている。また、かしめは両排気管１，２の径方向内側に向かって変形させて行われている。

本実施形態では、図３、図４に示すように、２対の成形部材６，８により、断面形状が六角形状に成形されてかしめが行われている。２対の成形部材６，８は６分割された金型で構成されており、各分割された金型を両排気管１，２の軸方向中心に向かって移動させることにより、両排気管１，２の径方向内側に向かって変形させ、断面形状を六角形状に成形する。その際、他方の排気管２の内周側に金型等を挿入することなくかしめを行なっている。

かしめは、２対の成形部材６，８により、重複箇所の第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との２ヶ所で行われる。拡径部４の先端側の第１かしめ箇所１１では、図３に示すように、成形部材６により、両排気管１，２の径方向内側に向かって変形させ、断面形状を六角形状に成形する。これにより、一方の排気管１の拡径部４の内周が他方の排気管２の外周に密着されてかしめられる。

また、第２かしめ箇所１２では、図４に示すように、成形部材８により、両排気管１，２の径方向内側に向かって変形させ、断面形状を六角形状に成形する。これにより、一方の排気管１の拡径部４の内周が他方の排気管２の外周に密着されてかしめられる。

本実施形態では、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とは、所定の間隔を空けてかしめられており、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との間には、本実施形態では、凸部１４が残るようにかしめられている。

凸部１４は、両成形部材６，８によるかしめの際に、未成形部として残るようにしてもよく、あるいは、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とより変形量が少なく、径方向外側に突き出た成形部として残るようにしてもよい。尚、凸部１４は必要に応じて残すようにすればよく、図７、図８に示すように、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とが、間隔を空けることなく連続した状態で成形されていてもよい。その際、両成形部材６，８は一体に形成してもよい。

第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とは、断面形状が円形状の両排気管１，２から、断面形状が非円形状の六角形状に変形させて形成されている。しかも、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とは、この２ヶ所の非円形状の断面形状が周方向に位相をずらして形成されている。

本実施形態では、正六角形状に変形させているので、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とは、位相を３０度周方向に回転させた状態にずらして成形されている。位相のずれは、３０度に限らず、１０度でもよく、一方の排気管１の拡径部４から他方の排気管２を引き抜く力が作用した際に、この第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との断面形状の位相のずれにより、引き抜き力に対する抵抗となるように成形すればよい。

また、本実施形態では、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とを六角形状に成形したが、これに限らず、八角形状や十角形状等の多角形状に成形してもよい。また、第１かしめ箇所１１を六角形状に、第２かしめ箇所１２を八角形状に成形してもよく、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とが、非円形状に成形されると共に、その断面形状が異なるように成形してもよい。

第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とを同じ断面形状とすると、２対の成形部材６，８に同じものを使用できる。あるいは、１対の成形部材６により、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とを位相をずらして成形してもよい。

次に、本実施形態の管接続構造の作用について説明する。
他方の排気管２に流入した排気は、他方の排気管２から一方の排気管１に流出する。その際、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とを排気が通り、一方の排気管１に流出する。

その際、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とにより、拡径部４の内周と他方の排気管２の外周との間から排気が漏れるのを防止する。また、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との間の凸部１４により、更に排気が漏れるのを防止できる。

一方、一方の排気管１と他方の排気管２とに外力が作用した場合、例えば、一方の排気管１から他方の排気管２を引き抜く力が作用した場合、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との断面形状の位相がずれて断面形状が異なるので、引き抜かれるのを阻止する。また、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２との間の凸部１４によっても、更に、引き抜かれるのを阻止できる。

あるいは、一方の排気管１と他方の排気管２とを周方向にねじる力が作用した場合、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とはその断面形状が非円形状であるので、ねじりにより拡径部４の内周と他方の排気管２の外周との間に滑りが生じるのを阻止する。このように、第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とにより、排気の気密を保持すると共に、外力による引き抜きやねじりを阻止することができる。

このように、本実施形態では、排気管１の拡径部４に他方の排気管２を挿入して、拡径部４と排気管２との重複箇所を径方向内側に変形させてかしめている。径方向内側に変形させるかしめ加工により接続するので、かしめ加工には、大型の装置を必要としない。また、大きな作用力をも必要としないので、大きな作用力を発生する大型の装置を必要としない。

次に、前述した第１かしめ箇所１１と第２かしめ箇所１２とに対して断面形状が異なる第２実施形態について、図５、図６によって説明する。本第２実施形態の第１かしめ箇所２１は、図５に示すように、径方向に突き出た複数の突起２４が拡径部４と排気管２との重複箇所に形成されている。第１かしめ箇所２１は、一対の成形部材２６により成形され、一対の成形部材２６は４つの突起２４の位置に応じて４つに分割されており、分割された成形部材２６の間に突起２４が形成されるように構成されている。一対の成形部材２６を一方の排気管１の拡径部４の外周に押し当てて、拡径部４と他方の排気管２とを径方向内側に変形させてかしめる。かしめと同時に突起２４が成形される。

第２かしめ箇所２２は、図６に示すように、径方向に突き出た複数の突起２８が拡径部４と排気管２との重複箇所に形成されている。第２かしめ箇所２２は、一対の成形部材３０により成形され、一対の成形部材３０は４つの突起２８の位置に応じて４つに分割されており、分割された成形部材３０の間に突起２８が形成されるように構成されている。一対の成形部材３０を一方の排気管１の拡径部４の外周に押し当てて、拡径部４と他方の排気管２とを径方向内側に変形させてかしめる。かしめと同時に突起２８が成形される。

第１かしめ箇所２１の４つの突起２４と第２かしめ箇所の４つの突起２８とは、その位相が４５度ずれて成形されており、図５及び図６に示すように、位相をずらすことにより互いの断面形状が異なるように成形されている。尚、第１かしめ箇所２１と第２かしめ箇所２２との間に、前述した凸部１４を設けるようにしてもよい。

この第２実施形態の場合でも、一方の排気管１から他方の排気管２を引き抜く力が作用した場合、第１かしめ箇所２１の突起２４と第２かしめ箇所２２の突起２８との断面形状の位相がずれて断面形状が異なるので、引き抜かれるのを阻止する。

また、一方の排気管１と他方の排気管２とを周方向にねじる力が作用した場合、第１かしめ箇所２１と第２かしめ箇所２２とは両突起２４，２８により、その断面形状が非円形状であるので、ねじりにより拡径部４の内周と他方の排気管２の外周との間に滑りが生じるのを阻止する。このように、第１かしめ箇所２１と第２かしめ箇所２２とにより、排気の気密を保持すると共に、外力による引き抜きやねじりを阻止することができる。

このように、第２実施形態でも、径方向内側に変形させるかしめ加工により接続するので、かしめ加工には、大型の装置を必要としない。また、大きな作用力をも必要としないので、大きな作用力を発生する大型の装置を必要としない。

更に、図９に示すように、内燃機関５１の排気系では、エギゾーストマニホールド５２、コンバータ５４、消音器５６，５８等の間を排気管１，２で接続するので、排気の流れに沿った長さが長く、圧入により接続すると圧入後の全体の形状寸法が出しにくい。例えば、コンバータ５４と排気管６０とを圧入した際、排気の流れに沿った排気系全体の長さが長いので、圧入後の角度のずれが下流側の消音器５８等では大きな寸法誤差となって現れる。この圧入後の形状等による影響を受け、圧入後の全体形状の精度を出しにくい。

前述した両実施形態のように、外周側から成形部材６，８，２６，３０によりかしめ加工できるので、排気管１，２の軸方向の長さが長く、消音器の外形が大きい場合でも、大型の装置を必要とすることなく、容易に接続できる。更に、コンバータや消音器と一体の排気管１（または排気管２）に他方の排気管２（または一方の排気管１）を挿入した状態で、全体の形状寸法の精度を確保した上で、治具等に固定・支持してから、外周側から成形部材６，８，２６，３０によりかしめ加工することにより、全体形状の寸法精度を容易に確保することができる。しかも、狭い場所でも接続できるので、車両の組立ラインの脇で排気系を接続することもでき、個々の部品の状態で組立ラインの脇に運搬した後、組立ラインの脇で排気系を組み立てることも容易にできる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての管接続構造の正面図である。 本実施形態の管接続構造の軸方向に沿った断面図である。 図２のＡＡ断面図である。 図２のＢＢ断面図である。 第２実施形態の管接続構造の第１かしめ箇所の軸方向と直交する断面図である。 第２実施形態の管接続構造の第２かしめ箇所の軸方向と直交する断面図である。 別の実施形態としての管接続構造の正面図である。 別の本実施形態としての管接続構造の軸方向に沿った断面図である。 内燃機関の排気系を示す説明図である。

符号の説明

１，２…排気管 ４…拡径部
６，８，２６，３０…成形部材
１１，２１…第１かしめ箇所
１２，２２…第２かしめ箇所
１４…凸部 ２４，２８…突起

Claims (5)

1. 管と管とを接続する管接続構造において、
   前記両管は断面形状が円形状で、一方の前記管に他方の前記管を挿入すると共に、
   前記管と前記管との重複箇所を径方向内側に、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状は周方向で異なることを特徴とする管接続構造。
2. 前記管は内燃機関の排気系に設けられる排気管であることを特徴とする請求項１に記載の管接続構造。
3. 前記断面形状を円形状から同じ多角形状の非円形状に２ヶ所で変形させてかしめると共に、周方向に位相をずらしてかしめ、２ヶ所の前記断面形状を周方向で異ならせたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の管接続構造。
4. 前記断面形状を円形状から径方向に突き出た突起を有する非円形状に２ヶ所で変形させてかしめると共に、周方向に位相をずらしてかしめ、２ヶ所の前記断面形状を周方向で異ならせたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の管接続構造。
5. 管と管とを接続する管接続方法において、
   前記両管は断面形状が円形状で、一方の前記管に他方の前記管を挿入し、
   成形部材により、前記管と前記管との重複箇所を径方向内側に、断面形状を円形状から非円形状に２ヶ所以上で変形させてかしめると共に、２ヶ所の非円形状の断面形状は周方向で異ならせてかしめることを特徴とする管接続方法。

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