(57)【要約】【課題】排気２重管とフランジとからなる溶接継手において、内管の端面の溶断を防止できる溶接継手及びその製造方法を提供する。【解決手段】内管２及び外管３で構成される排気２重管１と板状のフランジ４とからなる溶接継手において、内管２の端面２ａを外管３の端面３ａよりも管軸１ａ方向内側に配置して内管２の端部２ｂと外管３の端部３ｂを少なくとも１箇所溶接Ｗ１し、外管３の端部３ｂをフランジ４の貫通孔４ａに嵌合して貫通孔４ａの内面と全周溶接し、全周溶接により形成された溶接ビードＷ２が内管２の端面２ａと離間している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管及び外管で構成される排気２重管と板状のフランジとからなる溶接継手において、
前記内管の端面を前記外管の端面よりも管軸方向内側に配置して前記内管の端部と前記外管の端部を少なくとも１箇所溶接し、前記外管の端部を前記フランジの貫通孔に嵌合して前記貫通孔の内面と全周溶接し、該全周溶接により形成された溶接ビードが内管の端面と離間していることを特徴とする溶接継手。
【請求項２】
前記外管が、２つの半体を合わせて形成され、該２つの半体の合わせ部の先端部に切欠部を形成し、
前記２つの半体の合わせ部と、前記貫通孔の周縁部とが交わる部位を、前記半体の外面側から溶接し、
前記切欠部と前記フランジとを、前記貫通孔の内部で、かつ、貫通孔の内部側から溶接し、
前記半体の外面側からの溶接により形成される溶接ビードと、前記切欠部に形成される溶接ビードとを、重なり合わせることを特徴とする請求項１に記載の溶接継手。
【請求項３】
前記貫通孔が、小径部と、大径部と、該小径部と該大径部を繋ぐ段部からなり、前記外管の端面を前記小径部内に途中配置し、前記段部の最内側に形成された角部に電極を指向させてＴＩＧ溶接トーチを回動し、前記段部を溶融して前記外管のみを前記貫通孔内にて全周溶接することを特徴とする請求項１に記載の溶接継手。
【請求項４】
内管及び外管で構成される排気２重管と板状のフランジとからなる溶接継手の製造方法であって、
前記内管の端部を前記外管の端面よりも管軸方向内側に配置して前記内管の端部と前記外管の端部を少なくとも１箇所溶接する工程と、
前記外管の端面を前記フランジの貫通孔に嵌合して前記貫通孔の内面と全周溶接する工程を含み、
該全周溶接により形成された溶接ビードが、内管の端面と離間していることを特徴とする溶接継手の製造方法。
【請求項５】
前記外管が、２つの半体を合わせて形成され、該２つの半体の合わせ部の先端部に切欠部を形成し、
前記２つの半体の合わせ部と、前記貫通孔の周縁部とが交わる部位を、前記半体の外面側から溶接する工程と、
前記切欠部と前記フランジとを、前記貫通孔の内部で、かつ、貫通孔の内部側から溶接する工程を含み、
前記半体の外面側からの溶接により形成される溶接ビードと、前記切欠部に形成される溶接ビードとを、重なり合わせることを特徴とする請求項４に記載の溶接継手の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔が、小径部と、大径部と、該小径部と該大径部を繋ぐ段部からなり、前記外管の端面を前記小径部内に途中配置し、前記段部の最内側に形成された角部に電極を指向させてＴＩＧ溶接トーチを回動し、前記段部を溶融して前記外管のみを前記貫通孔内にて全周溶接することを特徴とする請求項４に記載の溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車両に用いられる排気２重管と板状のフランジからなる溶接継手及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  車両の排気系において、内燃機関の始動時における排気ガスの温度低下を抑え、触媒を早期に活性化させるために、外管と内管からなる排気２重管が採用されている。【０００３】  そして、排気２重管の端部に板状のフランジを溶接固定してなる溶接継手として、例えば、特許文献１及び特許文献２が公知である。特許文献１には、重合した内外管の端部をスポット溶接により溶着し、その外管の端部をフランジの貫通孔に嵌合し、貫通孔内にて外管の端面とフランジとを隅肉溶接等のアーク溶接にて溶着する構成が開示されている。また、外管の肉厚は強度保持部材として機能する寸法、例えば、１．５〜２．５ｍｍに設定され、内管の肉厚は、その熱容量を小さくできるよう外管より薄く、例えば、０．６〜０．８ｍｍに設定されている。【０００４】  しかしながら、特許文献１に開示される溶接継手においては、外管の熱容量に対し内管の熱容量が小さいため、外管の端面とフランジとを溶接する際に、外管及びフランジの熱容量に合わせて溶接の入熱量を設定すると、熱容量が小さい内管の端面が溶断（溶け落ち）するおそれがある。【０００５】  一方、特許文献２には、外管の端面と内管の端面を管軸方向にずらし、外管の端面をフランジの孔内にて隅肉溶接し、内管の端面を外管に隅肉溶接する構成が開示されているが、板厚が０．６〜０．８ｍｍと薄い内管の端面を隅肉溶接することは容易でなく、端面が溶断するおそれがある。【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５１７３０
【特許文献２】特開２００５−１８０２７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は上記問題に鑑み、排気２重管とフランジとからなる溶接継手において、内管の端面の溶断を防止できる溶接継手及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題を解決するために、請求項１の発明によれば、内管及び外管で構成される排気２重管と板状のフランジとからなる溶接継手において、前記内管の端面を前記外管の端面よりも管軸方向内側に配置して前記内管の端部と前記外管の端部を少なくとも１箇所溶接し、前記外管の端部を前記フランジの貫通孔に嵌合して前記貫通孔の内面と全周溶接し、該全周溶接により形成された溶接ビードが内管の端面と離間している。【０００９】  ２番目の発明では、１番目の発明において、前記外管が、２つの半体を合わせて形成され、該２つの半体の合わせ部の先端部に切欠部を形成し、前記２つの半体の合わせ部と、前記貫通孔の周縁部とが交わる部位を、前記半体の外面側から溶接し、前記切欠部と前記フランジとを、前記貫通孔の内部で、かつ、貫通孔の内部側から溶接し、前記半体の外面側からの溶接により形成される溶接ビードと、前記切欠部に形成される溶接ビードとを、重なり合わせることを特徴とする。【００１０】  ３番目の発明では、１番目の発明において、前記貫通孔が、小径部と、大径部と、該小径部と該大径部を繋ぐ段部からなり、前記外管の端面を前記小径部内に途中配置し、前記段部の最内側に形成された角部に電極を指向させてＴＩＧ溶接トーチを回動し、前記段部を溶融して前記外管のみを前記貫通孔内にて全周溶接する。【００１１】  請求項４の発明によれば、内管及び外管で構成される排気２重管と板状のフランジとからなる溶接継手の製造方法であって、前記内管の端部を前記外管の端面よりも管軸方向内側に配置して前記内管の端部と前記外管の端部を少なくとも１箇所溶接する工程と、前記外管の端面を前記フランジの貫通孔に嵌合して前記貫通孔の内面と全周溶接する工程を含み、該全周溶接により形成された溶接ビードが、内管の端面と離間している。【００１２】  ５番目の発明では、４番目の発明において、前記外管が、２つの半体を合わせて形成され、該２つの半体の合わせ部の先端部に切欠部を形成し、前記２つの半体の合わせ部と、前記貫通孔の周縁部とが交わる部位を、前記半体の外面側から溶接する工程と、前記切欠部と前記フランジとを、前記貫通孔の内部で、かつ、貫通孔の内部側から溶接する工程を含み、前記半体の外面側からの溶接により形成される溶接ビードと、前記切欠部に形成される溶接ビードとを、重なり合わせる。【００１３】  ６番目の発明にでは、４番目の発明において、前記貫通孔が、小径部と、大径部と、該小径部と該大径部を繋ぐ段部からなり、前記外管の端面を前記小径部内に途中配置し、前記段部の最内側に形成された角部に電極を指向させてＴＩＧ溶接トーチを回動し、前記段部を溶融して前記外管のみを前記貫通孔内にて全周溶接する。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、排気２重管とフランジとからなる溶接継手において、板厚が薄い内管の端面の溶断を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明を実施するための最良の形態を、図１乃至図８に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】  図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係る溶接継手及びその製造方法を示す。図１は溶接継手の断面図であり、図２は排気２重管１の断面図であり、図３は排気２重管１の外管３の端部３ｂをフランジ４の貫通孔４ａ内に嵌合し、全周溶接する前の状態を示す断面図である。なお、各図は管軸１ａより左半分の断面を示し、右半分は不図示とする。【００１７】  排気２重管１は、図２に示すように、金属製の内管２及び外管３から構成され、内管２に外管３が隙間Ｇを有して外装されている。外管３の端部３ｂは縮径されており、内管２の端部２ｂが端部３ｂ内に嵌合されている。また、内管２の端面２ａが、外管３の端面３ａよりも管軸１ａ方向内側（図の下側）、すなわち、外管３にフランジ４が接合される側と反対側に、長さＬ分、例えば５ｍｍ、位置をずらして配置されている。尚、長さＬは、後述する溶接ビードＷ２が内管２の端面２ａと離間するよう、溶接ビードＷ２の形成量に応じて適宜設定される。そして、この状態において端部２ｂと端部３ｂが、点溶接（スポット溶接）Ｗ１により管の円周上の少なくとも１箇所溶着されている。【００１８】  一方、金属製のフランジ４は、外管３よりも肉厚、例えば１０ｍｍ程度の板状体であり、その中央部には外管３の端部３ｂを嵌合する貫通孔４ａが穿設されている。また、フランジ４には、不図示の内燃機関の排気ポートや、フランジ付管や、排気ガス浄化装置等の排気系部品に締結するための複数のボルト挿通孔４ｂが、貫通孔４ａの周りに間隔を有して穿設されている。【００１９】  そして、図３に示すように、外管３の端部３ｂを、フランジ４の貫通孔４ａに嵌合してＴＩＧ溶接トーチ５の電極５ａを端面３ａに指向させるとともに管軸１ａ周りに回動させて貫通孔４ａの内面と全周溶接すると、図１に示すように、溶接ビードＷ２が形成され外管３と貫通孔４ａが溶着し、排気２重管１とフランジ４からなる溶接継手が得られる。このとき、前述したように、内管２の端面２ａが、外管３の端面３ａよりも長さＬ分、位置をずらして配置されていることにより、溶接ビードＷ２は、内管２の端面２ａと離間している。【００２０】  したがって、内管２の端面２ｂが溶接されることがなく、板厚が薄い内管の端面の溶断を確実に防止できる。
【実施例２】
【００２１】  図４は本発明の第２の実施形態に係る溶接継手及びその製造方法を示す。尚、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。【００２２】  排気２重管１１の外管１３は、金属板をプレス成形してなる２つの半体１３ａ，１３ｂを最中状に合わせるとともに、合わせ部１３ｃを全長に亘って溶接して構成されている。また、合わせ部１３ｃの先端部にＶ字状の切欠部１３ｄが形成されている。尚、切欠部１３ｄは先端に向かって拡開する形状であればよく、例えば、Ｕ字状や円弧状に形成してもよい。【００２３】  そして、合わせ部１３ｃと、フランジ４の貫通孔４ａの周縁部４ｃとが交わる部位Ｐを、溶接トーチ５により半体１３ａ，１３ｂの外面側から点溶接し、溶接ビードＷ３が形成される。【００２４】  次に、ＴＩＧ溶接トーチ５の電極５ａを外管１３の端面１３ｅに指向させるとともに管軸１１ａ周りに回動させ、外管１３の端部を貫通孔４ａ内にて全周溶接すると、溶接ビードＷ２が形成される。この全周溶接は、切欠部１３ｄの形状に沿って溶接することなく、端面１３ｅの単一平面上において溶接する。尚、溶接ビードＷ２は、内管２の端面２ａと離間している。【００２５】  次に、切欠部１３ｄとフランジ４とを、貫通孔４ａ内部で、かつ、貫通孔４ａの内部側から溶接し、溶接ビードＷ４が形成される。尚、溶接ビードＷ４は、内管２の端面２ａと離間している【００２６】  これにより、切欠部に形成される溶接ビードＷ４が、半体１３ａ，１３ｂの板厚方向（外面方向）へ溶け込むことにより、既に形成された溶接ビードＷ３を溶融して溶接ビードＷ３とＷ４が重なり合い、一体化する。【００２７】  本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られるとともに、外管が２つの半体を最中状に合わせて形成される場合、半体の合わせ部とフランジとを確実に接合することができ、外管とフランジとの接合部からのガス洩れを防ぐことができる。
【実施例３】
【００２８】  図５及び図６は本発明の第３の実施形態に係る溶接継手及びその製造方法を示す。尚、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。【００２９】  フランジ１４の貫通孔は、小径部１４ａと、大径部１４ｂと、小径部１４ａと大径部１４ｂを繋ぐ段部１４ｃから構成されている。段部１４ｃの上面は平面状であり、段部１４ｃの最内側に角部１４ｄを有する。【００３０】  そして、小径部１４ａ内に外管３の端面３ａを、角部３ｄ対し軸１ａ方向にＸ量ずらして途中配置し、図示しない治具により外管３とフランジ１４を位置決め固定する。尚、Ｘの量は、後述する溶接ビードＷ２の形成量に応じて適宜設定される。【００３１】  次に、ＴＩＧ溶接トーチ５の電極５ａを角部１４ｄに指向させるとともにＴＩＧ溶接トーチ５を管軸１ａ周りに回動し、段部１４ｃをＴＩＧアークにより全周溶融する。そして、図６に示すように、溶融した段部１４ｃは、端面３ａ及び小径部１４ａに向かって自重で流下した後、自然冷却にて固化し溶接ビードＷ２となって端面３ａと貫通孔が全周溶着される。尚、角部１４ｄは最小Ｒ形状であるのが望ましい。また、溶接ビードＷ２は、内管２の端面２ａと離間している。【００３２】  本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られるとともに、端面３ａから離隔した被溶融部（段部１４ｃ）が、溶融して溶着部へ移動するので、段部１４ｃを溶融するだけの入熱量で管とフランジを溶接でき、フランジの熱歪みが抑制されるとともに溶接品質を十分に満足することができる。
【実施例４】
【００３３】  図７は本発明の第４の実施形態に係る溶接継手及びその製造方法を示す。尚、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。【００３４】  排気２重管２１は、内管１２の端部１２ｂは拡径されており、端部１２ｂが外管２３の端部２３ａ内に長さＬ分、位置をずらして嵌合されている。【００３５】  本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【実施例５】
【００３６】  図８は本発明の第５の実施形態に係る溶接継手及びその製造方法を示す。尚、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。【００３７】  フランジ２４は、板厚が薄肉、例えば、３ｍｍ程度の金属板をプレス加工により折曲して形成されている。【００３８】  本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られるとともに、第１の実施形態に比べてフランジの熱容量が小さくなり、内燃機関の始動時における排気ガスの温度低下をよりいっそう抑え、触媒を早期に活性化させることができる。【００３９】    以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に包含される。排気２重管１の管軸１ａに直交する断面形状は、真円、楕円、長円、複数の異なる円弧を繋げた形状や、多角形等、任意である。また、溶接ビードＷ１を栓溶接（プラグ溶接）で形成しても構わない。また、溶接ビードＷ２を上記ＴＩＧ溶接のほか、ＭＩＧ，レーザ等の任意の溶接手段を用いて形成しても構わない。また、ＴＩＧ溶接の場合には、溶接ワイヤ（溶加材）を供給しながら溶接しても構わない。また、外管とフランジの貫通孔の周縁部とを、外側からＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接を追加して結合しても構わない。また、外管と内管との隙間Ｇに断熱材を充填し、排気ガスの保温性を上げてもよい。また、第２の実施形態において、溶接ビードＷ２とＷ４を一筆書き状に連続した溶接ビードで形成しても構わない。また、第２の実施形態は、本出願人が先に特開２００７−１３２１９３で提案した溶接方法を採用したものであり、特開２００７−１３２１９３に記載の他の実施形態も本発明に包含される。また、第３の実施形態は、本出願人が先に特願２００８−１１７８４８で提案した溶接継手の製造方法を採用したものであり、特願２００８−１１７８４８に記載の他の実施形態も本発明に包含される。また、本発明は、フランジに溶接されるあらゆる排気管２重管の溶接継手に適用することができ、例えば、エキゾーストマニホールドや、触媒コンバータの外筒や、消音器の外筒に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る排気２重管を示す断面図
【図３】図２に示す排気２重管の外管の端部を、フランジの貫通孔に嵌合して貫通孔の内面と全周溶接する前の状態を示す断面図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る溶接継手及びその製造を示す断面図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る溶接継手の外管の端面を、フランジの貫通孔に嵌合し内部側から全周溶接する前の状態を示す断面図
【図６】本発明の第４の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【図７】本発明の第５の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【符号の説明】
【００４１】  １  排気２重管
１ａ，１１ａ  管軸
２，１２  内管
２ａ，１２ａ  端面
２ｂ，１２ｂ  端部
３，１３，２３  外管
３ａ，１３ｅ，２３ａ  端面
３ｂ，２３ｂ  端部
４，１４，２４  フランジ
４ａ，（１４ａ）  貫通孔
Ｗ１  点溶接
Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４  溶接ビード
【図１】
2010155275.tif 000003
【図２】
2010155275.tif 000004
【図３】
2010155275.tif 000005
【図４】
2010155275.tif 000006
【図５】
2010155275.tif 000007
【図６】
2010155275.tif 000008
【図７】
2010155275.tif 000009
【図８】
2010155275.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る排気２重管を示す断面図
【図３】図２に示す排気２重管の外管の端部を、フランジの貫通孔に嵌合して貫通孔の内面と全周溶接する前の状態を示す断面図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る溶接継手及びその製造を示す断面図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る溶接継手の外管の端面を、フランジの貫通孔に嵌合し内部側から全周溶接する前の状態を示す断面図
【図６】本発明の第３の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る溶接継手を示す断面図
【図８】本発明の第５の実施形態に係る溶接継手を示す断面図