(57)【要約】【課題】  部品点数を抑え、且つその加工プロセスもシンプルなものとして、しかも種々の設計バリエーションにも対応できる異径管路部品を提供するものである。【解決手段】  本発明のの異径管路部品１は、排気流路に対し直列的に複数の触媒ユニット２１、２２を配置するにあたり、それらの間に設ける管路部品であって、このものは、その前後両端部に、それぞれ触媒ユニット２１、２２と接続される大径部を有するとともに、各大径部１１の間には小径部１２が形成され、且つこの小径部１２と大径部１１との間は、テーパー部１３により連繋され、更に少なくとも小径部１２と各テーパー部１３との外側には、大径部１１の径Ｄとほぼ等しい径寸法を有する出発素材１０としての金属パイプの一部が押し潰されて生じるリブ状部１５が形成されていることを特徴として成るものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流路に対し直列的に複数の触媒ユニットを配置するにあたり、それらの間に設ける管路部品であって、このものは、その前後両端部に、それぞれ触媒ユニットと接続される大径部を有するとともに、各大径部の間には小径部が形成され、且つこの小径部と大径部との間は、テーパー部により連繋され、更に少なくとも小径部と各テーパー部との外側には、大径部の径とほぼ等しい径寸法を有する出発素材としての金属パイプの一部が押し潰されて生じるリブ状部が形成されていることを特徴とする異径管路部品。
【請求項２】
前記テーパー部と小径部とのいずれか一方または双方の位置を選択して、一または複数の導入孔が形成されていることを特徴とする前記請求項１記載の異径管路部品。
【請求項３】
前記異径管路部品は、消音器ユニットの消音器ボディ内に収められており、異径管路部品の外側も消音器ユニットの消音作用室となっていることを特徴とする前記請求項１または２記載の異径管路部品。
【請求項４】
両端に触媒ユニットと接続される大径部を有するとともに、各大径部の間には小径部が形成され、且つこの小径部と大径部との間はテーパー部により連繋されている管路部品を、成形装置を用いプレス加工により製造するにあたり、前記出発素材は大径部とほぼ等しい径寸法を有する金属パイプを用い、一方、前記成形装置は、小径部、大径部、テーパー部の内のり寸法を外径寸法とするマンドレルと、小径部、大径部、テーパー部の外寸法を再現した成形凹部を具えた複数に分割されるプレス金型とを具えたものを用い、前記出発素材中にマンドレルを挿入した状態で金型により出発素材を押さえ押さえ込むことにより、小径部、大径部、テーパー部を形成するように塑性変形させ、且つテーパー部と小径部とにおける残余の出発素材の一部を外側に拝み合わせ状に張り出すようにすることを特徴とする異径管路部品の製造方法。
【請求項５】
前記出発素材には、予め導入孔形成用の予備孔が形成され、この予備孔内に導入規制ピンが挿入され、一方プレス金型にも、導入孔形成凹部を凹陥形成することにより、テーパー部と小径部との範囲に導入孔が合流するように形成されるようにしたことを特徴とした請求項４記載の異径管路部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動二輪車用排気系管路に用いる場合などに適切な、異径管路部品並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動二輪車用排気系管部、すなわちエキゾーストパイプからマフラーと呼ばれる消音器ユニットまでの管部は、その設置スペースの制約から、いくつもの機能をコンパクトにレイアウトすることが求められている。更にこれらに加えて、環境負荷の低減の要求から高いレベルでの内燃機関の排気ガス浄化機能も求められている。
【０００３】
このような状況を受け、排気系管部には触媒ユニットを設け、環境負荷を与えるような有害な排気成分の除去を図っている。その触媒ユニットが効率的に作用するための工夫の一つとして、触媒ユニットを管路途中に直列的に一定間隔を隔てて２系統設置する手法がとられている。この場合に、触媒ユニットの作用をより効果的に行うために、前後の比較的大径の触媒ユニットを結ぶ管路部品は、その中間を小径に絞った異径管を用いられることが好ましく、加えてこの小径部には、外気を導入することができる分岐管を付設することが行われている。
【０００４】
このような異径管路部品の従来構成は、図１０に示すようなものであって、異径管路部品１００は、上流側のテーパー／パイプピース１０１、ディスタンスパイプピース１０２と、更に他端側を構成するテーパーピース１０３と、更に小径部から分岐する分岐管ピース１０４と４部材を具え、これらが一体に組み立てられて構成されている。
もちろん加工済み部材の個々についてみれば、その管端部等は拡径加工、テーパー加工等の諸加工が施されるものであって、それらの全ての加工工程を考慮すると、従来の異径管路部品の製造にあたって、加工コストの低減にも一定の限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような技術背景を考慮してなされたものであって、部品点数を抑え、且つその加工プロセスもシンプルなものとして、しかも種々の設計バリエーションにも対応できる異径管路部品並びにその製造方法の開発することを技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の異径管路部品は、排気流路に対し直列的に複数の触媒ユニットを配置するにあたり、それらの間に設ける管路部品であって、このものは、その前後両端部に、それぞれ触媒ユニットと接続される大径部を有するとともに、各大径部の間には小径部が形成され、且つこの小径部と大径部との間は、テーパー部により連繋され、更に少なくとも小径部と各テーパー部との外側には、大径部の径とほぼ等しい径寸法を有する出発素材としての金属パイプの一部が押し潰されて生じるリブ状部が形成されていることを特徴として成るものである。
【０００７】
請求項２記載の異径管路部品は、前記要件に加え、前記テーパー部と小径部とのいずれか一方または双方の位置を選択して、一または複数の導入孔が形成されていることを特徴として成るものである。
【０００８】
請求項３記載の異径管路部品は、前記要件に加え、前記異径管路部品ついては、消音器ユニットの消音器ボディ内に収められており、異径管路部品の外側も消音器ユニットの消音作用室となっていることを特徴として成るものである。
【０００９】
請求項４記載の異径管路部品の製造方法は、両端に触媒ユニットと接続される大径部を有するとともに、各大径部の間には小径部が形成され、且つこの小径部と大径部との間はテーパー部により連繋されている管路部品を、成形装置を用いプレス加工により製造するにあたり、前記出発素材は大径部とほぼ等しい径寸法を有する金属パイプを用い、一方、前記成形装置は、小径部、大径部、テーパー部の内のり寸法を外径寸法とするマンドレルと、小径部、大径部、テーパー部の外寸法を再現した成形凹部を具えた複数に分割されるプレス金型とを具えたものを用い、前記出発素材中にマンドレルを挿入した状態で金型により出発素材を押さえ押さえ込むことにより、小径部、大径部、テーパー部を形成するように塑性変形させ、且つテーパー部と小径部とにおける残余の出発素材の一部を外側に拝み合わせ状に張り出すようにすることを特徴として成るものである。
【００１０】
請求項５記載の異径管路部品の製造方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記出発素材には、予め導入孔形成用の予備孔が形成され、この予備孔内に導入規制ピンが挿入され、一方プレス金型にも、導入孔形成凹部を凹陥形成することにより、テーパー部と小径部との範囲に導入孔が合流するように形成されるようにしたことことを特徴として成るものである。
【発明の効果】
【００１１】
まず請求項１記載の発明によれば、大径部とほぼ等しい径寸法の金属パイプを一出発素材として加工し一体的に異径管路部品を成形することができるので、従来のような複数の部品要素を製造し、それらを組み合わせたものに比べて工程が少なく、加えて従来の組み合わせたものによりも基材が一体的であるために熱・振動等に対する強度が高い。
【００１２】
また請求項２記載の発明によれば、導入孔の取り付け位置、その数などを適宜に選定することができるので、触媒ユニットの種々の触媒反応特性に合わせ外気やブローバイガス等を適切な流量で管路内に導くことができる。
【００１３】
また請求項３記載の発明によれば、消音器ボディ内の消音室内部に組み込まれているために、本発明の異径管路部品の外殻部自体も音圧を低減する隔壁として機能を発揮でき、消音器全体としての消音効果を高めることができる。
【００１４】
また請求項４記載の発明によれば、従来の複数の部品要素を組み立てて製造する方法に比べて、一つの出発素材から製造できるので組み立てに関する工程を省くことができる。
【００１５】
また請求項５記載の発明によれば、種々の触媒ユニットの触媒反応特性に応じた導入孔を含めた異径管路部品を、各部品要素等を組み合わせることなく一体で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の最適な実施例は、以下の具体的な実施の形態の説明並びに図面に開示されるものであり、更にこの実施例に基づき展開される種々のバリエーションを含むものである。
【実施例】
【００１７】
まず本発明の異径管路部品に関連する周辺の諸部材について説明する。
図１において符号１は、異径管路部品であって、このものは、例えばスクータータイプの自動二輪車Ｍの消音器ユニット２内に設けられている。
なおこのようなスクータータイプの場合、エンジンユニットＥと消音器ユニット２とは、比較的接近して設けられることから、エンジンユニットＥの排気口から連なるエキゾーストパイプ３と消音器ユニット２とは、一体に構成されている。
そして、この消音器ユニット２の外殻部を形成する消音器ボディ２０内には、前記エキゾーストパイプ３から連なる位置に一次触媒ユニット２１が設けられ、更にこの排気経路は、異径管路部品１を介して二次触媒ユニット２２に連なっている。
なおこの消音器ユニット２の内部は、複数の隔壁２３により複数の消音作用室２４が区画され、前記一次触媒ユニット２１、二次触媒ユニット２２及び異径管路部品１も、これらの消音作用室２４の内部に組み込まれるように設けられる。
【００１８】
次に、本発明の異径管路部品１について説明する。
異径管路部品１は、全体として長管状の管路を構成するものであって、その両端部に大径部１１を具える。この大径部１１の間に小径部１２が設けられ、更にその大径部１１と小径部１２との間は、テーパー部１３によって滑らかに管径が絞られるように連繋している。更に一例として、小径部１２の途中には導入孔１４が小径部１２に合流するように形成されている。
【００１９】
そして、小径部１２とテーパー部１３とが形成されている長手方向の範囲には、リブ状部１５が張り出すように形成される。このリブ状部１５自体は、後述する製法から理解できるように、大径部１１とほぼ同じ直径寸法の直管状金属パイプを適用した出発素材１０に生じる残余部分が拝み合わせ状に押し潰されているものである。
なお符号１６で示すものは、拝み合わせ状に塑性変形したリブ状部１５の押し潰し状態を確実にするためのスポット接合部である。
【００２０】
このような異径管路部品１は、使用されるにあたっては、大径部１１の両端に対し一次触媒ユニット２１と二次触媒ユニット２２とがそれぞれに接続されるとともに、導入孔１４からは、例えば外気が導入され、酸素を吸入して下流の二次触媒ユニット２２の作用をより効果的に高めるなどの排気ガスの浄化作用に寄与するものである。
【００２１】
次に、この異径管路部品１の製造方法について述べる。まず異径管路部品１の出発素材１０は、図２に示すように直管状のパイプであり、その直径寸法Ｄは異径管路部品１の大径部１１の直径寸法（この寸法も符号Ｄ１で示す）とほぼ同じ寸法である。もちろん出発素材の直径寸法Ｄが大径部の寸法より小さい場合、加工に先立ち大径部１１に相当する部位のみを拡径加工により拡大し結果的にＤ≒Ｄ１となるようにしてもよい。この拡径が許される範囲もほぼ等しい寸法の概念に含み得るものである。
【００２２】
一方成形にあたって用いられる成形装置５は、図２に示すようにマンドレル５１と複数に分割されたプレス金型５２とにより構成される。
まずマンドレル５１は、一例として長手方向に２分割されたものであり、それぞれが大径規制部５１１を一端に備え、他端に小径規制部５１２を有し、更にその間にテーパー規制部５１３を具えるものであり、これらは異径管路部品１の加工形状に因んだ内法寸法をそれぞれ有するものである。更にこのものには導入孔規制ピン５１４が出発素材１０の長手方向と直交する方向に設置される。もちろんこの導入孔規制ピン５１４を用いる場合には、予め導入孔１４を形成するための導入予備孔１４ａを出発素材１０に対しドリリング、ピアスポンチ等の手法で開口させておくものである。
【００２３】
一方プレス金型５２は、逆に前記円管状の出発素材１０を外側からプレスして塑性変形させるものであり、一例として上型５２Ａと下型５２Ｂとの２分割型により構成する。もちろん、より複雑な形状となった場合には、分割する型が増えることがある。それぞれの上型５２Ａ、下型５２Ｂとには、凹陥状態に大径プレス部５２１、小径プレス部５２２、テーパープレス部５２３が、形成されるとともに、その小径プレス部５２２に合流するように導入孔プレス部５２４が形成される。更にその小径プレス部５２２とテーパープレス部５２３との外側に広がるように金型が幾分か凹陥し、リブ状部逃げ部５２５が形成されている。
【００２４】
このような装置により、出発素材１０を異径管路部品１にまで形成するには、前記出発素材１０の両端部からマンドレル５１を出発素材１０中に挿入して、更に必要に応じて導入孔規制ピン５１４を組み合わせ、その状態で前記プレス型の上型５２Ａと下型５２Ｂとを接近させて、プレス成形する。
その結果、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように出発素材１０は、特に小径部１２とテーパー部１３が縮径加工されるに際し、出発素材１０の一部が残余部材として生じ、このものがプレス金型５２におけるリブ状部逃げ部５２５内に広がり、拝み合わせ状に平板状に塑性変形して、リブ状部１５となるものである。
そして、導入孔規制ピン５１４の位置においては、リブ状部１５が押し潰されない状態でパイプ状に形成され、導入孔１４が小径部１２に合流したような状態で成形される。
【００２５】
〔他の実施例〕
本発明は、以上述べた実施の形態を一つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が可能である。
すなわち図４に示すものは、大径部１１と小径部１２との種々の形成手法を示すものであって、図４（ａ）に示すものは、小径部１２が全体の管部長手方向に中心に設けられず、一方に幾分か偏在したような位置に設けられるものである。因みに、このような技術思想の場合、材料の引き込みを金型により誘導することにより、出発素材１０が直管状であっても全体としては図４（ｂ）に示すように幾分か湾曲させた形状とすることができる。もちろんこのように彎曲した異径管路部品１の場合には、図４（ｃ）に示すように予め彎曲させた出発素材１０を適用してもよい。
【００２６】
更に図５（ａ）に示す実施例は、小径部１２を形成するにあたって、テーパー部との合流面を中心から対称的にずらし、幾分か小径部をジグザグ状に形成させたものである。更にまた図に示す実施例は、導入孔１４に関して、これを２系統設けるような技術思想をも開示しているものである。
【００２７】
更に小径部１２とテーパー部１３との形成手法について述べると、図５（ｂ）に示すように、小径部１２の長手方向の寸法を極めて狭い範囲として、ほぼ全体がテーパー部１３によって構成させられるような形態とすることも可能である。
また、図５（ｃ）に示す実施例は、小径部１２自体が等径ではなく、幾分かテーパー形状としたものである。
【００２８】
更に、図６に示す実施例は、大径部１１についても、両端の大径部の直径寸法に等径ではなく、一方の大径部１１（特に符号１１Ａで示す）を他の大径部（符号１１Ｂで示す）よりも小径とするものである。もちろんこの場合には、リブ状部１５は、相対的に小径である大径部１１Ａの外側にも一部形成されるものである。
【００２９】
また、小径部１２の工夫として図７に示す実施例は、小径部１２と導入孔１４との合流形状を直交状態ではなく幾分か斜交するような状態させるようなものである。
なお、この場合導入孔１４については、必ずしも円孔とする必要はなく、図に示すように半円状等に構成して導入する外気に旋回流（破線矢印Ａで示す）を生じさせるようにしてもよい。
なお、このような旋回流をより積極的に生じさせるために、図８（ａ）に示すようにプレス金型５２の上型５２Ａと下型５２Ｂとの割り面を工夫することにより、小径部１２を幾分か、ねじるような形状にプレス加工することも可能である。
【００３０】
また、図８（ｂ）に示す実施例は、リブ状部１５に関する工夫であって、リブ状部１５自体を金型の形状設計により幾分からせん状に形成されるようにして、この異径管路部品１の外側を流れる排気ガスの流れに変化を生じさせる作用を持たせることもが可能である。
また、図９に示す実施例は、前記リブ状部１５をそのまま残留させず、例えば、より軽量化が求められる場合には、図９（ａ）に示すようにリブ状部１５の一部をその後の加工工程において除去するようにしたものである。
この場合、シーム溶接等によりリブ状部１５の管路規制側範囲１５ａの全周に対して溶接をすることが好ましい。また、図９（ｂ）に示すような単純な肉抜き手法等による軽量化であってももとより差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の異径管路部品の使用状態を併せて示す説明図である。
【図２】本発明の異径管路部品の製造する手法を示す斜視図である。
【図３】同上の断面図であり、併せて予備拡径加工をする手法を示す。
【図４】本発明の異径管路部品の他の実施例を示す側面図である。
【図５】本発明の異径管路部品の更に他の実施例を示す側面図である。
【図６】本発明の異径管路部品の更に他の実施例を示す側面図である。
【図７】本発明の異径管路部品の更に他の実施例を示す側面図である。
【図８】本発明の異径管路部品の更に他の実施例を示す側面図である。
【図９】本発明の異径管路部品の更に他の実施例を示す側面図である。
【図１０】異径管路部品の従来構造並びに従来の製造手法を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１        異径管路部品
１０      出発素材
１１      大径部
１２      小径部
１３      テーパー部
１４      導入孔
１４ａ    導入予備孔
１５      リブ状部
１５ａ    管路規制側範囲
１６      スポット溶接部
２        消音器ユニット
２０      消音器ボディ
２１      一次触媒ユニット
２２      二次触媒ユニット
２３      隔壁
２４      消音作用室
３        エキゾーストパイプ
５        成形装置
５１      マンドレル
５１１    大径規制部
５１２    小径規制部
５１３    テーパー規制部
５１４    導入孔規制ピン
５２      プレス金型
５２Ａ    上型
５２Ｂ    下型
５２１    大径プレス部
５２２    小径プレス部
５２３    テーパープレス部
５２４    導入孔プレス部
５２５    リブ状部逃げ部
１００    （従来型）異径管路部品
１０１    テーパー／パイプピース
１０２    ディスタンスピース
１０３    テーパーピース
１０４    分岐管
Ｄ        出発素材の直径
Ｄ１      直径（大径部）
Ｄ２      直径（小径部）
Ｅ        エンジンユニット
Ｍ        自動二輪車
Ａ        旋回流（外気側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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