(57)【要約】【課題】ロール状に巻かれた圧延チタン材Ｔを用いて内筒部材及び外筒部材をローリング加工にて形成する際、当該圧延チタン材Ｔによるスプリングバックを抑制して作業性を向上させるとともに、製品の歩留まりを向上させることができるチタン製排気マフラー及びその製造方法を提供する。【解決手段】内筒部材１及び外筒部材３が、ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材Ｔを所定寸法にトリミングした後ローリング加工して形成されたものであるチタン製排気マフラーにおいて、内筒部材１及び外筒部材３は、圧延チタン材Ｔの圧延方向Ｗ２と略垂直方向Ｗ１にローリング加工されて成るものである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の透孔を有した内筒部材と該内筒部材の外周上であって当該内筒部材と同心状に形成された外筒部材とから成るハウジング内を複数の室に隔成して構成されるとともに、前記内筒部材及び外筒部材が、ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後ローリング加工して形成されたものであるチタン製排気マフラーにおいて、
前記内筒部材及び外筒部材は、ローリング加工された際のスプリングバックが最小となる寸法取りにより前記圧延チタン材をトリミングしたものから成ることを特徴とするチタン製排気マフラー。
【請求項２】
前記内筒部材及び外筒部材は、前記圧延チタン材の圧延方向と略垂直方向にローリング加工されて成ることを特徴とする請求項１記載のチタン製排気マフラー。
【請求項３】
ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後、複数の透孔を形成してローリング加工することにより内筒部材を形成する内筒部材形成工程と、
ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後、ローリング加工し、前記内筒部材の外周上であって当該内筒部材と同心状に配設される外筒部材を形成する外筒部材形成工程と、
を有し、前記内筒部材及び外筒部材から成るハウジング内を複数の室に隔成して構成されたチタン製排気マフラーの製造方法において、
前記内筒部材及び外筒部材のローリング加工時におけるスプリングバックが最小となる寸法取りにより前記圧延チタン材のトリミングが行われることを特徴とするチタン製排気マフラーの製造方法。
【請求項４】
前記内筒部材形成工程及び外筒部材形成工程におけるローリング加工は、前記圧延チタン材の圧延方向と略垂直方向に前記圧延チタン材をロールすることにより行われることを特徴とする請求項３記載のチタン製排気マフラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の透孔を有した内筒部材と該内筒部材の外周面上であって当該内筒部材と同心状に形成された外筒部材とから成るハウジング内を複数の室に隔成して構成されたチタン製排気マフラー及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車の排気マフラーとして、複数の孔を有するパンチングメタルをローリング加工して成る内筒部材、該内筒部材の外表面に配設された吸音材、該吸音材の外側であって内筒部材と同心軸上に配設された外筒部材を備えたハウジング内を複数の室に隔成し、基端側が自動二輪車のエキゾーストパイプに連結され、先端側に排気を外へ排出するテールパイプが固定されたものが、例えば特開平１１−１８２２２８号公報に開示されている。尚、ここで開示された排気マフラーは、チタン製のものである。
【０００３】
上記排気マフラーの内筒部材及び外筒部材は、ロール状に巻かれた圧延チタン材を所定寸法でトリミングし、これをローリング加工して筒状に形成した後、その端面どうしをＴＩＧ溶接にて固着させて形成されていた。かかる圧延チタン材は、所定幅を有する帯状のものであり、通常芯材に所定回数巻かれ、種々の製品の材料として使用されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の排気マフラーの製造方法においては、内筒部材及び外筒部材を形成すべく圧延チタン材をトリミングする際、歩留まり向上を優先すべくスプリングバックを考慮したトリミング方向についてはあまり配慮がなされていなかった。即ち、チタン材は他の汎用鋼板に比べて極めて高価であるため、なるべく端材が生じないようなトリミングを行っており、また大きな端材をもトリミングして製品とすることがあるため、スプリングバックについてはあまり配慮されず、ローリング加工及びその後の溶接加工における作業性が著しく悪化してしまう虞があった。
【０００５】
具体的には、ロール状に巻かれた圧延チタン材は、トリミングの為に引延ばしても、ロールされていた方向（圧延方向）に作用する応力が残存しており、圧延チタン材をその圧延方向にローリング加工する場合、残存した応力がスプリングバックを生じさせてしまうのである。このスプリングバックが生じた状態では、所望径にローリングさせることが困難となり、スプリングバックによる影響を減じるための別途の工程が必要となったり、当該スプリングバックに抗するための特殊な治具等を使用せざるを得なくなって作業性を悪化させてしまう虞があった。
【０００６】
また、ローリング加工後の溶接時には、スプリングバックによってブランクの溶接すべき端面の位置がずれるのを防止するため、強固な力で位置決めさせる必要もあり、ずれた状態で溶接してしまった場合は、再度の溶接作業が必要となったり、或いは素材を廃棄せざるを得なくなる虞があった。従って、溶接時においても作業性を悪化させ、更には製品の歩留まりをも悪化させてしまうという問題があった。
【０００７】
かかるスプリングバックは、汎用鋼材においても生じる現象であったが、チタン材をローリング加工する際には、特に顕著に生じてしまい、チタン製の排気マフラーのような意匠性が重視される製品の製造過程においては無視できないものとなっている。一方、チタン材は、他の汎用鋼材に比べて高価であるため、製品の歩留まりの悪化は極力回避したいのが現状であり、上記スプリングバックによる製造過程の弊害を取り除く要求が高まってきた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ロール状に巻かれた圧延チタン材を用いて内筒部材及び外筒部材をローリング加工にて形成する際、当該圧延チタン材によるスプリングバックを抑制して作業性を向上させるとともに、製品の歩留まりを向上させることができるチタン製排気マフラー及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のチタン製排気マフラーは、複数の透孔を有した内筒部材と該内筒部材の外周上であって当該内筒部材と同心状に形成された外筒部材とから成るハウジング内を複数の室に隔成して構成されるとともに、前記内筒部材及び外筒部材が、ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後ローリング加工して形成されたものであるチタン製排気マフラーにおいて、前記内筒部材及び外筒部材は、ローリング加工された際のスプリングバックが最小となる寸法取りにより前記圧延チタン材をトリミングしたものから成ることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、チタン製排気マフラーにおける内筒部材及び外筒部材は、ロール状に巻かれた圧延チタン材から形成される際、ローリング加工時に予想されるスプリングバックを最小とする寸法取りで圧延チタン材のトリミングが行われ、そのトリミング後のブランク材をローリング加工にて円筒状に形成して成る。
【００１１】
請求項２記載のチタン製排気マフラーは、前記内筒部材及び外筒部材が、前記圧延チタン材の圧延方向と略垂直方向にローリング加工されて成ることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、チタン製排気マフラーにおける内筒部材及び外筒部材は、ロール状に巻かれた圧延チタン材から形成される際、当該圧延チタン材の圧延方向（即ち、ロール状に巻かれていた方向）と略垂直方向にローリング加工して成るようトリミング時の寸法取りが行われて成るものである。
【００１３】
請求項３記載のチタン製排気マフラーの製造方法は、ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後、複数の透孔を形成してローリング加工することにより内筒部材を形成する内筒部材形成工程と、ロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材を所定寸法にトリミングした後、ローリング加工し、前記内筒部材の外周上であって当該内筒部材と同心状に配設される外筒部材を形成する外筒部材形成工程とを有し、前記内筒部材及び外筒部材から成るハウジング内を複数の室に隔成して構成されたチタン製排気マフラーの製造方法において、前記内筒部材及び外筒部材のローリング加工時におけるスプリングバックが最小となる寸法取りにより前記圧延チタン材のトリミングが行われることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載のチタン製排気マフラーの製造方法は、前記内筒部材形成工程及び外筒部材形成工程におけるローリング加工が、前記圧延チタン材の圧延方向と略垂直方向に前記圧延チタン材をロールすることにより行われることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るチタン製排気マフラーは、図４に示すように、多数の孔が形成されたパンチングメタルをローリングして成る内筒部材１と、該内筒部材１の外表面を覆って形成された耐熱性を有する吸音材２と、該吸音材２の外側を覆うとともに内筒部材１と同軸上に配設された外筒部材３とから成るハウジングを有し、該ハウジング内が仕切部材４、５にて隔成され、複数の室（第１室Ａ、第２室Ｂ及び第３室Ｃ）を形成して構成されている。尚、上記構成部材及び以下に詳述する構成部材は、チタンから成るものである（ボルト等の機能材については除く）。
【００１６】
上記排気マフラーの基端側（同図中左端）には、自動二輪車のエキゾーストパイプ（不図示）とボルトｂにて連結するための導入口部材６が取り付けられる一方、先端側（同図中右端）には内側部材７、外側部材８及びテールパイプカバー９とから成る排出口部材１０が取り付けられている。尚、当該内側部材７及び外側部材８のフランジ部と外筒部材３の先端とはＰの位置で一括して溶接され、一体構成とされている。
【００１７】
このテールパイプカバー９は、排気マフラーの先端側で内側部材７及び外側部材８により支持されるとともに、後述するテールパイプ１１を傾斜した状態で固定するものである。尚、内側部材７と外側部材８とが成す空間内に吸音材を配設し、当該空間が共鳴箱として機能するのを防止するのが好ましい。
【００１８】
また、該仕切部材４、５で仕切られた各室間及び外気との連結は、第１パイプ１２、第２パイプ１３及びテールパイプ１１により行われる。第１パイプ１２は、一端が第１室Ａに開口するとともに他端が第３室Ｃに開口するよう配設されており、当該第１室Ａと第３室Ｃとを連結しており、第２パイプ１３は、一端が第２室Ｂに開口するとともに他端が第３室Ｃに開口するよう配設されており、当該第２室Ｂと第３室Ｃとを連結している。
【００１９】
即ち、仕切部材４の下方には、図５に示すような孔４ａが形成されており、該孔４ａに第１パイプ１２の一端側が挿通された状態で溶接されるとともに、仕切部材５の下方には、図６に示すような孔５ａが形成されており、該孔５ａに第１パイプ１２の他端側が挿通された状態で溶接されることにより、当該仕切部材４及び５に亘って第１パイプ１２が固定された状態とされている。
【００２０】
一方、図６に示すように、仕切部材５には２つの孔５ｃが形成されており、これら孔５ｃのそれぞれに第２パイプ１３が挿通された状態で溶接され、第２室Ｂと第３室Ｃとを連結させた構成としている。また、同図に示すように、仕切部材５における上方にも孔５ｂが形成されており、該孔５ｂにテールパイプ１１が傾斜した状態にて挿通され溶接されている。
【００２１】
かかるテールパイプ１１は、複数の孔を有するパンチングメタルをローリングして成るものであり、仕切部材５側の外周には、外周パイプ１５が溶接により固定されている。この外周パイプ１５とテールパイプ１１の外周面との間には、吸音材１６が配設されており、テールパイプ１１内を排気が通過する際に生じる音を吸収している。
【００２２】
上記のような構成により、自動二輪車のエキゾーストパイプから導出された排気は、第１室Ａから第１パイプ１２を介して第３室Ｃに導かれた後、２つの第２パイプ１３を介して第２室Ｂに導入され、そこからテールパイプ１１を介して外に排出される。
【００２３】
また、第１室Ａ内には、パンチングメタルから成るバッフルプレート１４が配設され、第１室Ａ内を排気が通過する際に生じる音波の周波数を高くしている。これは、内筒部材１と外筒部材３との間に介在された吸音材３が、低域の周波数の音よりも高域の周波数の音の方が吸収しやすいので、排気がバッフルプレート１４を通過するよう構成したことによる。
【００２４】
次に、上記チタン製排気マフラーの製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、芯材Ｒを軸としてロール状に巻かれた帯状の圧延チタン材Ｔを引延ばし、内筒部材１を形成するための寸法取りを行う。かかる寸法取りは、同図の如く、トリミング後のブランク材が幅ｘで長さがｙ（ｘ＜ｙ）の矩形形状が得られるべくトリミング装置の刃を位置させることにより行われる。尚、同図において、符号Ｗ２はチタン材Ｔの圧延方向（巻き方向）であり、Ｗ１は当該圧延方向Ｗ２に対し垂直な方向を示している。
【００２５】
そして、トリミング装置を駆動させてトリミングを行い、得られた幅ｘ、長さｙのブランク材をプレス加工して複数の透孔を形成することによりパンチングメタルとする。その後、図２に示すように、当該ブランク材をＷ１方向（寸法ｘが巻かれる方向）にローリング加工することによりスプリングバックが最小となる円筒形状を得る。
【００２６】
即ち、ロール状に巻かれた圧延チタン材Ｔは、トリミングの為に引延ばしても、ロールされていた方向（圧延方向Ｗ２）に作用する応力が残存しており、例えば図３の如く圧延チタン材Ｔをその圧延方向Ｗ２にローリング加工する場合、残存した応力ａが強いスプリングバックを生じさせてしまうため、当該応力ａが作用する方向に対し垂直の方向（即ち、理論上は応力の成分が０の方向）であるＷ１の方向にローリング加工してスプリングバックを抑制している。
【００２７】
上記のように、ローリング加工にて円筒状に形成された部材の合わせ端面１ａ同士をＴＩＧ溶接にて溶接し、複数の透孔を有する内筒部材１を得る。同様に、上記方向にて圧延チタン材Ｔをトリミング及びローリング加工した後（プレスによる透孔の形成は行わない）、合わせ端面同士を溶接することにより外筒部材３を得ておき、以下に示す組付け工程において必要時に使用する。
【００２８】
組付け工程においては、まず、図７に示すように、仕切部材４及び５の孔４ａ及び５ａに第１パイプ１２を挿通させて溶接にて固定、仕切部材５の孔５ｃに第２パイプ１３を挿通させて溶接にて固定、外周パイプ１５及び内側部材７が溶接されたテールパイプ１１を仕切部材５の孔５ｂに溶接にて固定したサブアッシを製造しておく。
【００２９】
かかるサブアッシを内筒部材１に対し先端側から挿入し、当該内筒部材１と内側部材７の先端側とを溶接するとともに、仕切部材４及び５をそれぞれの位置で内筒部材１と溶接することにより、これらを一体化する。この時、内筒部材１と各構成部材（仕切部材４及び５）との溶接は、アークスポット溶接により所定ポイントのみに対して行われており、溶接熱による影響を最小限なものにしている。
【００３０】
次に、図８に示すように、仕切部材４及び５で隔成された第１室Ａ、第２室Ｂ及び第３室のうち、第１室Ａの所定の位置にバッフルプレート１４を嵌め込んで、既述した方法にて形成された内筒部材１の内周面に対し溶接にて固定するとともに、内筒部材の外周面に円筒状に形成された吸音材２を装着する。そして、端部が導入口部材６と溶接された既述の外筒部材３を吸音材２の外周面に装着し、テールパイプカバー９及び外側部材８をテールパイプ１１側に装着する。
【００３１】
その後、外筒部材３の先端と、内筒部材１及び外側部材８のフランジとを一括して溶接し、これらを一体構成とすることにより、一連の排気マフラーの主な製造工程が終了する。このように製造された排気マフラーにおける外筒部材３の外周面に所望の研磨、塗装工程等が施されて自動二輪車のエキゾーストパイプ（不図示）にボルトｂにより取り付けられることとなる。
【００３２】
本実施形態によれば、チタン製の排気マフラーの製造において、スプリングバックを最小としつつ内筒部材１及び外筒部材３を形成することができるので、当該スプリングバックによる変形等を防止でき、品質を維持することができるとともに、スプリングバックに抗しつつローリング加工や溶接等を行う必要がないため、作業性を向上させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１及び請求項３の発明によれば、ローリング加工時に予想されるスプリングバックを最小とする寸法取りで圧延チタン材のトリミングが行われるので、圧延チタン材によるスプリングバックを抑制して作業性を向上させるとともに、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００３４】
請求項２及び請求項４の発明によれば、圧延チタン材の圧延方向（即ち、ロール状に巻かれていた方向）と略垂直方向にローリング加工して成るようトリミング時の寸法取りが行われるので、確実に圧延チタン材によるスプリングバックを抑制することができ、作業性及び製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のチタン製排気マフラーの製造方法における内筒部材の形成過程を示す模式図
【図２】本発明に係る実施形態のチタン製排気マフラーの製造方法における内筒部材の形成過程を示す模式図
【図３】同内筒部材のローリング加工を圧延チタン材の圧延方向に行った場合を示す模式図
【図４】本発明に係る実施形態のチタン製排気マフラーを示す縦断面図
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図
【図６】図４におけるＶＩ−ＶＩ線断面図
【図７】本発明に係る実施形態のチタン製排気マフラーにおける組立工程を示す模式図
【図８】本発明に係る実施形態のチタン製排気マフラーにおける組立工程を示す模式図
【符号の説明】
１…内筒部材
２…吸音材
３…外筒部材
４、５…仕切部材
６…導入口部材
７…内側部材
８…外側部材
９…テールパイプカバー
１０…排出口部材
１１…テールパイプ
１２…第１パイプ
１３…第２パイプ
１４…バッフルプレート
１５…外周パイプ
１６…吸音材
４ａ、５ａ〜５ｃ…孔
ｂ…ボルト
Ｔ…圧延チタン材
Ｒ…芯材
Ｗ１…Ｗ２に対し垂直な方向
Ｗ２…チタン材の圧延方向（巻き方向）
ｘ…ブランク材の幅
ｙ…ブランク材の長さ
【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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