(57)【要約】【課題】排気管と触媒ケースとを溶接する際に、排気管の内部や触媒ケースの内部に溶接スパッタが入り込むことを抑制する。【解決手段】組み付け工程において、排気管１０の下流側端部１１の内周側に触媒ケース２１の上流側端部２３を挿入して、これらを組み付け状態にする。その後、組み付け状態を維持しつつ、排気管１０及び触媒ケース２１をプレス工程に供する。プレス工程では、組み付け状態の排気管１０の下流側端部１１及び触媒ケース２１の上流側端部２３の径方向外側において、突条部３２が排気管１０及び触媒ケース２１側を向くように金型部材３０を配置する。そして、各金型部材３０を径方向内側へと移動させて、排気管１０における下流側端部１１に外周側から内周側へ向けて突出する凸部１２を形成する。プレス工程の後、組み付け状態を維持しつつ排気管１０の下流側端部１１における凸部１２よりも下流側と触媒ケース２１の外周面とを溶接する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気が流通する排気管と浄化触媒を収容する管状の触媒ケースとを溶接で接続する排気管の接続方法であって、
前記排気管の端部の内周側に、前記触媒ケースの端部を挿入して組み付け状態にする組み付け工程と、
前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の端部を外周側からプレスして前記触媒ケースの外周面側に突出する凸部を形成するプレス工程と、
前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の前記端部において前記プレス工程で形成された前記凸部よりも先端側を、前記触媒ケースの外周面に溶接する溶接工程とを備える
ことを特徴とする排気管の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンからの排気が流通する排気管と、排気を浄化するための排気浄化触媒部とが接続された排気装置が記載されている。特許文献１に記載の排気装置における排気浄化触媒部は管状の触媒ケースを有し、その内部に浄化触媒が収容されている。そして、排気管と排気浄化触媒部の触媒ケースとが接続されている。また、特許文献１には、排気管と排気浄化触媒部の触媒ケースとを溶接で接続する点が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の接続方法では、排気浄化触媒部における触媒ケースの端部を、排気管における端部の内周側に挿入し、その状態で排気管の端部と触媒ケースの外周面とを溶接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５６７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているような排気管の接続方法では、触媒ケースの端部を排気管における端部の内周側に挿入する際の組み付け性を考慮して、触媒ケースの端部の外周面と排気管の端部の内周面との間に所定の隙間（例えば０．５ｍｍ程度）を確保することが一般的である。しかし、このような隙間が生じていると、触媒ケースの端部と排気管の端部とを溶接する際に、溶接スパッタ（微粒子）が隙間を介して触媒ケースや排気管の内部に入り込むことがある。触媒ケースや排気管の内部に入り込んだ溶接スパッタは、排気浄化触媒部における排気の流通の妨げとなったり、排気管の内部に搭載されるその他の装置（例えばＥＧＲバルブ）の動作不良の原因となったりし得る。そのため、できるだけ溶接スパッタが入り込まないように排気管と触媒ケースとを接続することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、エンジンからの排気が流通する排気管と浄化触媒を収容する管状の触媒ケースとを溶接で接続する排気管の接続方法であって、前記排気管の端部の内周側に、前記触媒ケースの端部を挿入して組み付け状態にする組み付け工程と、前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の端部を外周側からプレスして前記触媒ケースの外周面側に突出する凸部を形成するプレス工程と、前記組み付け状態の前記排気管及び前記触媒ケースに対して、前記排気管の前記端部において前記プレス工程で形成された前記凸部よりも先端側を、前記触媒ケースの外周面に溶接する溶接工程とを備える。
【０００６】
上記の構成によれば、溶接工程の段階においては、排気管の端部に触媒ケースの外周面側に突出する凸部が形成されている。この凸部の突出長の分、排気管の端部における内周面と触媒ケースの端部における外周面との間の隙間が小さくなる。したがって、溶接工程において溶接スパッタが排気管や触媒ケースの内部に入り込むことは抑制できる。その一方で、組み付け工程の段階においては、排気管の端部に凸部が形成されてなく、排気管の端部における内周面と触媒ケースの端部における外周面との間の隙間として相応の隙間が確保できている。そのため、組み付け工程における組み付け性が悪化することも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】排気管及び触媒ケースの断面図。
【図２】排気管及び触媒ケースの接続部分の拡大図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、排気管と触媒ケースとを接続する方法を示す説明図。（ｂ）において右側の図面は左側の図面の３ｂ−３ｂ線断面図、（ｃ）において右側の図面は左側の図面の３ｃ−３ｃ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、排気管の接続方法に関する実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、図１及び図２において、エンジンからの排気は図中左側から右側へと流通するものとし、図中左側を上流側、図中右側を下流側として説明する。
【０００９】
先ず、排気管と触媒ケースとの接続構造を説明する。
図１に示すように、排気管１０は全体として円管状になっている。図２に示すように、排気管１０の下流側の一部分である下流側端部１１は、その内径Ｒ１ａが上流側の内径Ｒ１ｂよりも大きくなっている。図１に示すように、排気管１０における下流側端部１１の内周側には、排気浄化触媒部２０の触媒ケース２１が挿入されている。
【００１０】
触媒ケース２１は、全体として円管状になっている。触媒ケース２１において軸方向の中央部２２には、浄化触媒２５が収容されている。なお、図１及び図２では、浄化触媒２５を簡略化して図示している。
【００１１】
図２に示すように、触媒ケース２１の上流側の一部分である上流側端部２３の外径Ｒ２ａは、触媒ケース２１における中央部２２の外径Ｒ２ｂよりも小さくなっている。また、触媒ケース２１の上流側端部２３の外径Ｒ２ａは、排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａよりも小さくなっている。触媒ケース２１の上流側端部２３の外径Ｒ２ａと排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａとの差は、例えば、数百μｍ〜数ｍｍ程度である。
【００１２】
触媒ケース２１のうちの上流側端部２３が、排気管１０における下流側端部１１の内周側に挿入されている。したがって、排気管１０における下流側端部１１の内周面と触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面との間には、内径Ｒ１ａと外径Ｒ２ａとの差に応じた隙間Ｓが生じている。具体的には、排気管１０における下流側端部１１の中心軸と触媒ケース２１における上流側端部２３の中心軸とが一致している場合、排気管１０における下流側端部１１の内周面と触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面との間隔は、内径Ｒ１ａと外径Ｒ２ａとの差の２分の１である。
【００１３】
図１に示すように、触媒ケース２１の下流側の一部分である下流側端部２４の外径は、触媒ケース２１における中央部２２の外径よりも小さくなっている。この実施形態では、触媒ケース２１の下流側端部２４は、上流側端部２３と同様の寸法構成となっている。また、触媒ケース２１における下流側端部２４は、図示しない他の円管状部材に接続されている。
【００１４】
図２に示すように、排気管１０の下流側端部１１には、外周側から内周側へ向けて突出する凸部１２が設けられている。凸部１２は、下流側端部１１における周方向全域（３６０°全域）に亘って設けられている。凸部１２の突出長は、触媒ケース２１の上流側端部２３の外径Ｒ２ａと排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａとの差の２分の１に設定されている。したがって、凸部１２の頂部（最も径方向内側の部分）は、触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面に当接している。
【００１５】
排気管１０の下流側端部１１は、触媒ケース２１の外周面に溶接されている。具体的には、排気管１０の下流側端部１１における凸部１２よりも下流側と触媒ケース２１の外周面とが溶接されている。その結果として、触媒ケース２１における下流側端部１１の開口縁１１ａと触媒ケース２１の外周面との間を塞ぐように、周方向全域に亘って溶接ビード１５が設けられている。
【００１６】
次に、排気管と触媒ケースとの接続方法を、その効果とともに説明する。
排気管１０と触媒ケース２１とを接続するにあたっては、先ず、排気管１０及び触媒ケース２１は組み付け工程に供される。組み付け工程では、図３（ａ）に示すように、排気管１０の下流側端部１１の内周側に、触媒ケース２１の上流側端部２３を挿入して、これらを組み付け状態にする。なお、この組み付け工程の時点では、排気管１０の下流側端部１１に、上述した凸部１２が形成されていない。また、排気管１０の下流側端部１１の内径Ｒ１ａが触媒ケース２１における上流側端部２３の外径Ｒ２ａよりも大きくなっている。そのため、排気管１０の下流側端部１１の中心軸と触媒ケース２１の中心軸とを完全に一致させなくても、排気管１０の下流側端部１１の内周側に触媒ケース２１の上流側端部２３を挿入することができる。すなわち、排気管１０の下流側端部１１の内周側に触媒ケース２１の上流側端部２３を挿入する際の組み付け性として、内径Ｒ１ａと外径Ｒ２ａとの差に応じた相応の組み付け性が確保できている。
【００１７】
組み付け工程の後には、組み付け状態を維持しつつ排気管１０及び触媒ケース２１がプレス工程に供される。このプレス工程では、図３（ｂ）に示すように、３つの金型部材３０が使用される。各金型部材３０は、全体として円弧状に延びる長尺形状である。各金型部材３０は、円弧の仮想中心点を基準としたときに１２０°の範囲に亘って延びている。各金型部材３０は、円弧の径方向に沿った断面で断面視した場合に四角形状をなす基部３１と、その基部３１の内周面３１ａから円弧の内側方向に向かって延びる突条部３２とを備えている。基部３１における内周面３１ａの曲率半径は、排気管１０における下流側端部１１の外周面の曲率半径とほぼ同じになっている。突条部３２は、基部３１の長手方向全体に亘って設けられている。突条部３２の突出長は、排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａと触媒ケース２１における上流側端部２３の外径Ｒ２ａとの差の２分の１になっている。なお、図３（ｂ）及び（ｃ）における右側の断面図では、排気管１０及び触媒ケース２１を断面図として図示し、各金型部材３０については側面図として図示している。
【００１８】
図３（ｂ）に示すように、プレス工程では、組み付け状態の排気管１０の下流側端部１１及び触媒ケース２１の上流側端部２３の径方向外側において、突条部３２が排気管１０及び触媒ケース２１側を向くように金型部材３０を配置する。また、周方向において互いに等間隔で、すなわち１２０°ずらした位置に３つの金型部材３０を配置する。そして、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、各金型部材３０を径方向内側へと移動させる。
【００１９】
図３（ｃ）に示すように、各金型部材３０が径方向内側へと移動していくと、各金型部材３０の突条部３２が排気管１０における下流側端部１１の外周面に当接する。そして、各金型部材３０の突条部３２が、排気管１０における下流側端部１１の一部分を径方向内側へと変形させる。その結果、排気管１０における下流側端部１１には、外周側から内周側へ向けて突出する凸部１２が形成される。
【００２０】
ここで、各金型部材３０は、１２０°の範囲に亘って延びており、図３（ｃ）に示すように、隣り合う金型部材３０の端部同士が当接する位置まで移動すると、３つの金型部材３０が３６０°全体に亘って繋がったような状態となる。そのため、排気管１０の下流側端部１１には、凸部１２が周方向全体に亘って形成されることになる。
【００２１】
また、隣り合う金型部材３０の端部同士が当接した状態では、各金型部材３０が干渉し合ってそれ以上径方向内側へと移動することはできなくなる。そして、各金型部材３０において、基部３１の内周面３１ａの曲率は、排気管１０における下流側端部１１の外周面の曲率とほぼ等しい。したがって、各金型部材３０が、その端部同士が接触する状態にまで径方向内側に移動しても、各金型部材３０の基部３１の内周面３１ａが、排気管１０の下流側端部１１を過度に強い力で径方向内側に押圧することはない。その結果、排気管１０の下流側端部１１全体が径方向内側に変形することは抑制される。
【００２２】
また、各金型部材３０における突条部３２の突出長は、排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａと触媒ケース２１における上流側端部２３の外径Ｒ２ａとの差の２分の１になっている。したがって、排気管１０における下流側端部１１に形成される凸部１２の突出長も、内径Ｒ１ａと外径Ｒ２ａとの差の２分の１になる。そのため、仮に、上記の組み付け工程において、排気管１０の下流側端部１１の中心軸と触媒ケース２１の中心軸とが一致していなくても、プレス工程において排気管１０における下流側端部１１に凸部１２を形成する過程で、排気管１０における凸部１２の頂部が触媒ケース２１に当接し、当該触媒ケース２１が中心軸側へと押し出される。したがって、この実施形態では、排気管１０における下流側端部１１の凸部１２の頂部が、周方向全体に亘って触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面に当接する。そして、排気管１０における下流側端部１１の凸部１２の頂部によって、触媒ケース２１の上流側端部２３の中心軸が排気管１０の下流側端部１１の中心軸上に位置決めされることになる。
【００２３】
上記のプレス工程が終了すると、排気管１０及び触媒ケース２１は、溶接工程に供される。この溶接工程では、図３（ｃ）に示すように、排気管１０の下流側端部１１における凸部１２よりも下流側と触媒ケース２１の外周面とを溶接する。溶接の種類としては、例えばミグ溶接が挙げられる。なお、図３（ｃ）では、溶接工程において溶接される箇所を、溶接ビード１５が形成される箇所として仮想的に破線で図示している。
【００２４】
ここで、排気管１０の下流側端部１１と触媒ケース２１の外周面とを溶接する際には、溶接スパッタ（微粒子）が発生する。そして、発生した溶接スパッタは、排気管１０における下流側端部１１の内周面と触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面との間の隙間Ｓに入り込むことがある。本実施形態では、溶接工程の時点で、既に排気管１０における下流側端部１１に凸部１２が形成されており、その凸部１２の頂部が触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面に当接している。そのため、図２に示すように、溶接ビード１５が形成される箇所と排気管１０の内部及び触媒ケース２１の内部との間が、排気管１０の凸部１２によって塞がれており、両者が連通されていない状態となっている。したがって、溶接工程において溶接スパッタが発生したとしても、隙間Ｓを介して排気管１０の内部や触媒ケース２１の内部に溶接スパッタが入り込むことは抑制される。
【００２５】
上記実施形態は、次のように変更することができる。
・上記実施形態におけるプレス工程及び溶接工程に関する一連の技術を、触媒ケース２１の下流側端部２４とその下流側端部２４に接続される円管状部材との接続方法に適用してもよい。
【００２６】
・排気管１０及び触媒ケース２１の形状は、上で例示したものに限らない。例えば、排気管１０及び触媒ケース２１の内径や外径がその軸方向において一定に形成されていてもよい。すなわち、排気管１０の端部の内周側に触媒ケース２１の端部を挿入できる形状であれば、上記実施形態の技術を適用でき得る。また、排気管１０の下流側端部１１及び触媒ケース２１の上流側端部２３は、必ずしも円管状でなくてもよい。例えば、断面視楕円形状や多角形状であってもよい。なお、排気管１０の下流側端部１１の形状を変更するのであれば、プレス工程において使用される金型部材３０の形状もそれに合わせて変更すればよい。
【００２７】
・排気管１０における下流側端部１１の凸部１２は、必ずしも周方向全域に形成されていなくてもよい。凸部１２が周方向全域に形成されていない場合でも、少なくとも凸部１２が形成されている部分やその周辺については、溶接工程の際に溶接スパッタが排気管１０の内部や触媒ケース２１の内部に入り込むことは抑制できる。
【００２８】
・凸部１２の突出長は、上記実施形態で例示した突出長に限らない。例えば、凸部１２の突出長は、触媒ケース２１の上流側端部２３の外径Ｒ２ａと排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａとの差の２分の１よりも短くてもよい。この場合、周方向において凸部１２の一部分と触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面との間に隙間が生じることになる。しかし、その隙間の間隔は、仮に凸部１２を形成しなかった場合の排気管１０における下流側端部１１の内周面と触媒ケース２１における上流側端部２３の外周面との間隔よりは小さい。したがって、この変更例の場合でも、凸部１２を設けない場合に比較すれば、溶接工程の際に溶接スパッタが排気管１０の内部や触媒ケース２１の内部に入り込むことは抑制できる。
【００２９】
・凸部１２の突出長を、触媒ケース２１の上流側端部２３の外径Ｒ２ａと排気管１０における下流側端部１１の内径Ｒ１ａとの差の２分の１よりもわずかに長くすることも可能である。この変更例の場合には、プレス工程の際に、排気管１０の凸部１２によって、触媒ケース２１の上流側端部２３が径方向内側に押されて変形することになる。
【００３０】
・組み付け工程とプレス工程との間に他の工程が存在していてもよい。ただし、プレス工程の際に、排気管１０と触媒ケース２１とが組み付け状態になっていることが必要である。
【００３１】
・同様に、プレス工程と溶接工程との間に他の工程が存在していてもよい。この変更例の場合も、溶接工程の際に、排気管１０と触媒ケース２１とが組み付け状態になっていることが必要である。
【００３２】
・プレス工程で使用される金型部材３０の数は適宜変更できる。例えば、９０°の範囲に亘って延びる４つの金型部材３０を使用してもよい。また、排気管１０や触媒ケース２１の外径や形状によっては、２つの金型部材３０でプレス工程を行うこともあり得る。
【００３３】
・溶接工程における溶接の態様は問わない。例えば、ミグ溶接以外の他のアーク溶接であってもよいし、レーザ溶接であってもよい。すなわち、溶接の際に溶接スパッタが生じ得る溶接態様であれば、どのような溶接態様であっても上記実施形態及び変更例の一連の技術を適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…排気管、１１…下流側端部、１２…凸部、１５…溶接ビード、２０…排気浄化触媒部、２１…触媒ケース、２２…中央部、２３…上流側端部、２４…下流側端部、２５…浄化触媒、３０…金型部材、３１…基部、３１ａ…内周面、３２…突条部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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