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JP2001355442A - 2通路排気管の応力軽減構造 - Google Patents

2通路排気管の応力軽減構造

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Publication number
JP2001355442A
JP2001355442A JP2000394961A JP2000394961A JP2001355442A JP 2001355442 A JP2001355442 A JP 2001355442A JP 2000394961 A JP2000394961 A JP 2000394961A JP 2000394961 A JP2000394961 A JP 2000394961A JP 2001355442 A JP2001355442 A JP 2001355442A
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JP
Japan
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valley
peripheral wall
exhaust pipe
partition
stress
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JP2000394961A
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JP3450296B2 (ja
Inventor
Hirokazu Shirai
宏和 白井
Nobutaka Yoshitoshi
信敬 吉利
Hiroto Yanagibayashi
広人 柳林
Akihiro Suzuki
章弘 鈴木
Kazuo Ishii
和夫 石井
Takeshi Munemura
岳 宗村
Masayuki Kamikane
上兼  正之
Yoshihiko Eguchi
美彦 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Yutaka Giken Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Yutaka Giken Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2通路排気管の隔壁部と周壁部の接合部に施
す溶接部の近傍の耐久性を向上させる。 【解決手段】 半円状の周壁部3、4に湾曲部5、6、
7、8を設け、接合部9、10に施した溶接部で隔壁部
2を接続する。多気筒エンジンの排気が通路11、12
を交互に流れると、隔壁部2は、2a,2bとして示す
ように振動するが、隔壁部2を谷部壁5、6、7、8を
介して接続したことにより、隔壁部2に加わる全圧力を
低減させ、且つ隔壁部2における溶接部である接合部
9、10の近傍に応力が集中して疲労が生じるのを防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンに
おいて、気筒間に生じる排気の干渉を回避しながら排気
できるようにした、2通路型の排気管に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に示すパイプは、従来公知の二重管
であるが、内管には、θ形を呈して二つの排気通路を備
えたθパイプPが用いられている(一例として特開平9
−192727号公報)。該θパイプPは、隔壁部aの
両縁から、周壁部予定部を略直角に屈曲したのち略半円
状に曲げて周壁部b,bを形成し、周壁部b,bの端部
から短い接続片cを略直角に屈曲し、接続片cを溶接部
eで隔壁部aに溶接して外面を略円形にし、半円形の二
つの通路d,dを形成している。
【0003】この種のθパイプPは、通路d,dの断面
積が小さくならないように、隔壁部aと周壁部bの接続
部を前記のように略直角に溶接するのが一般的であり、
溶接部eの外面は、周壁部bの仮想内径面より外方に位
置し、周壁部b外径面と略連続面となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のθパイプPを多
気筒エンジンの排気管として用いたとき、図で右側の通
路dに排気が通ると、隔壁部aは、排気圧力で左側へa
1 で示すように撓み、左側の通路dに排気が通ると、右
側へa2 で示すように撓み、したがって二つの通路d,
dを交互に通る排気の脈動で、隔壁部aがa1,a2 で示
すように交互に反対方向に曲がって振動する。この曲が
りは、接続片cと隔壁部aの溶接部e又はその内側を屈
曲点とするもので、この屈曲点に曲げ応力が集中し、振
動が継続するとここに疲労が生じる。本発明は、前記の
曲げ応力の集中と疲労を緩和することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、各請求項に記載したとおりのものであり、請
求項1では、隔壁部と周壁部によって2通路を形成した
2通路排気管において、該隔壁部と周壁部の接点が、周
壁部の内側仮想線から内側に形成される谷部の底部に設
けてあることを特徴とする。#この手段によれば、谷部
を設けないものに比べて隔壁部と周壁部の二つの接点の
間の隔壁部の寸法が小さくなるので、排気から隔壁部に
作用する全圧力が少なくなり、これによって排気圧力に
よる隔壁部の撓みが小さくなるから、隔壁部と周壁部の
接点における応力集中が緩和され、耐久性が増す。
【0006】請求項2では、請求項1において、隔壁部
の中央部の曲げ剛性を、隔壁部の両端部分に比べて大と
したことを特徴とする。#この手段によれば、隔壁部の
撓みが減少し、その応力を低減できる。
【0007】請求項3では、請求項1又は2において、
屈曲した一枚の金属製板部材で隔壁部と周壁部を形成
し、周壁部に設けた谷部壁の相互の接点近傍を溶接し、
2通路を形成したことを特徴とする。
【0008】隔壁部及び周壁部をもった2通路排気管を
製造する方法として、隔壁部及び周壁部を押し出し成
形、引き出し成形、鋳造等で形成するよりも所望形状付
けされた複数枚の板材を位置決めし、長手方向外側を相
互に溶接するのが安価であり一般的であるが、位置決め
が容易でない。しかしこの手段によれば、一枚板を屈曲
させて谷部を溶接するから、複数枚の長手方向に伸びる
板を位置決めして長手方向に溶接する製法に比べて、板
の位置決め、保持が容易で装置が簡単で済むとともに溶
接が容易で生産性が向上する。また、谷部壁相互の接点
が、周壁部の内側仮想線から内側に形成される谷部の底
部にあり、その近傍を溶接するから、溶接ビードが周壁
部外側に突出しない。
【0009】請求項4では、請求項3において、谷部の
最大幅をWとし、谷部の最大深さをdとして、谷部の寸
法比をd/W<2としたことを特徴とする。#この手段
によれば、安価なTIG,MIG等の溶接作業を谷部側
からすることが可能となる。この範囲を越えるとTI
G,MIG等の溶接トーチが入らず、谷部側から溶接す
ることが困難である。
【0010】請求項5では、請求項3又は4において、
谷部壁を、周壁部側の曲面部とこれに続く平面部で形成
したことを特徴とする。#この手段によれば、谷部を曲
面だけで構成したものと比較して、流路断面積を大きく
でき、溶接性が向上する。
【0011】請求項6では、請求項1,2,3,4又は
5において、谷部の深さをL,仮想内径をDとして、L
/D≧0.05としたことを特徴とする。この手段によ
れば隔壁部と周壁部の接点における応力集中が確実に緩
和される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1、2において、1は本発明の
2通路排気管であり、2は平面状の隔壁部、3、4は断
面略半円状の周壁部である。周壁部3、4と隔壁部2の
間には、隔壁部2に対して傾斜した谷部壁5、6、7、
8が、周壁部3、4の一部として形成され、該谷部壁
5、6、7、8は、周壁部3、4の主部側に設けた曲面
部5a,6a,7a,8aと隔壁部2側の平面部5b,
6b,7b,8bからなり、一対の谷部壁と隔壁部の接
点に沿った接合部9、10で溶接されて独立した通路1
1、12が形成され、対向する谷部壁間に谷部13が形
成されている。図2の2通路排気管1は、1枚の板材を
曲げて形成したものである。
【0013】隔壁部及び周壁部で形成される通路11、
12は、図示のように断面略半円形であれば2通路排気
管の断面は略円形となり、曲げ加工の方向の規制が無
く、曲げ加工の自由度が高いので望ましいが、半円形の
みならず略四角形などの他の形状でも良い。図1、2に
示す実施の形態においては、周壁部3、4は略半円状を
しているため、周壁部3、4の内側仮想線は、仮想内径
Dで示す略半円形になる。
【0014】この排気管1を多気筒エンジンに取り付け
てエンジンを運転すると、二つの通路11、12を交互
に通過する排気の脈動により、両通路の圧力が反対的に
変動し、隔壁部2は、両通路の圧力差によって、図1,
2に2a,2bとして示すように、溶接部9、10の近
傍を屈曲点として高圧側から低圧側へ円弧状に撓む動作
を交互に繰り返して振動する。この隔壁部2の径方向の
幅は、従来のものに比べて、隔壁部と周壁部の接点から
該周壁部における隔壁方向の最大内側位置までの距離L
の2倍だけ狭くなって、隔壁部2の受圧面積が狭くなり
排気から作用する全圧力が少なくなるから、接点近傍の
屈曲が少なくなり、谷部壁5、6、7、8も僅かに湾曲
するため、接点近傍の曲げ応力及び応力集中は緩和さ
れ、耐久性が増す。
【0015】前記の実施の形態において、2通路排気管
1の仮想内径をD、仮想内径面から接合部9、10まで
の深さをL、谷部壁の向き合う曲面部5a,8aの外端
間又は6a,7aの外端間の距離をW、該外端から接合
部9、10までの深さをdとして、これらの数値のう
ち、Lを変えて接合部9、10に生じる応力を検証した
ところ、図5に示すデータが得られた。図5において谷
部深さLを大きくしたものは谷部を設けないL=0の場
合と比較して応力を小さくすることが可能で、図6に示
した従来例に比べて応力を格段に減少させることができ
る。
【0016】谷部の深さLは、仮想内径Dの5%以上、
すなわちL/D≧0.05とすると、接合部近傍の応力
を確実に低減させることができる。これにより、材料板
厚を薄くすることができ、排気管を軽量化できるから、
エンジン始動時に排気管は短時間で昇温して、早期に高
温の排気を触媒器に送ることができる。
【0017】板材料として一般的なステンレス材料JI
SSUS430J1Lを用いてL/D≧0.05にする
と、L/Dが0に近いものに比べて10%以上応力を低
減することができた。また、触媒入口付近が触媒活性温
度に到達する時間が、板厚tのものでx秒とすると、板
厚0.8tのときは0.9x秒、板厚0.6tのときは
0.77x秒であり、早期に活性化して浄化性能が向上
する。
【0018】このL又はdが大きすぎると通路11、1
2の断面積が縮小し、Wが小さすぎるとMIG,TIG
等の安価な溶接作業を谷部側から施すことができなくな
るので、d/W<2とするのが望ましい。また、溶接箇
所の外側への広がりを規制しやすく、位置決めがしやす
い略鋭角となる、0.5<d/W<2とするのがより望
ましい。
【0019】また、谷部壁を周壁部側の曲面部とこれに
続く平面部で形成するのが望ましい。図2に仮想線で示
す曲面部5c,8cのように、平面部を設けず曲面部だ
けで構成したものと比較して、流路断面積を大きくで
き、接合部9近傍の谷部側からの溶接性が良い。
【0020】図3に別の実施の形態として示す2通路排
気管15は、図2の2通路排気管における接点より内方
すなわち中央部を厚肉隔壁部16としたもので、これに
より隔壁部の中央部の曲げ剛性が上がり、隔壁部の撓み
が減少して応力を低減できる。
【0021】図4に示す2通路排気管18は、隔壁部に
幅方向すなわち管の直径方向のリブ19aを間隔を開け
て設けて、リブ付き隔壁部19としたもので、これによ
れば、隔壁部の幅方向の曲げ剛性が向上し、隔壁部の撓
みが減少して応力を低減できる。前記厚肉隔壁部16及
びリブ付き隔壁部19になる部分は、周壁部3、4を曲
げる前に板材に予め形成しておく。
【0022】
【発明の効果】請求項1の手段によれば、周壁部に谷部
壁を設けて隔壁部の幅を狭くしたので、排気から隔壁部
に作用する全圧力が少なくなり、周壁部と谷部壁の接点
近傍における応力集中が緩和され、耐久性が増すから、
薄肉の板材を使用することができ、これにより排気管の
軽量化ができ、これに従って、エンジン始動時の熱引き
が減少し、早期に昇温して触媒の活性化を早め、浄化性
能を向上させる効果がある。
【0023】請求項2の手段によれば、隔壁部の中央部
の曲げ剛性を両端部に比べて大にしたことにより、隔壁
部の撓みを減少させ、応力を低減できる効果がある。
【0024】請求項3の手段によれば、排気管が一枚板
を屈曲させて形成されるから、板の位置決め、保持が容
易で装置が簡単で済むとともに溶接が容易で、生産性が
向上する。また、谷部壁相互の接点が、周壁部の内側仮
想線から内側に形成される谷部の底部にあり、その近傍
を溶接するから、溶接ビードが周壁部外側に突出せず外
観を損なうことがない。また、溶接ビードが2通路排気
管の曲げ加工装置の治具に接触しないから、治具での均
一な保持が可能となり曲げ精度が高い2通路排気管を得
ることができる。
【0025】請求項4の手段によれば、谷部の幅が、安
価な溶接手段であるMIG,TIG等の溶接作業が谷部
側から可能な幅に確保される効果がある。
【0026】請求項5の手段によれば、溶接作業が可能
のスペースを維持しながら谷の容積を小にして、谷部を
曲面だけで構成したものと比較して、流路断面積を大き
くでき、溶接性が向上する効果がある。
【0027】請求項6の手段によれば、周壁部と隔壁部
の接点近傍の応力集中が確実に緩和される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の一形態の断面図
【図2】 他の実施の形態の断面図
【図3】 別の実施の形態を示す斜視図
【図4】 更に別の実施の形態を示す斜視図
【図5】 応力値の変化を示す線図
【図6】 従来例の断面図
【符号の説明】
1 2通路排気管 2 隔壁部 3、4 周壁部 5、6、7、8 谷部
壁 9、10 接合部 13 谷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉利 信敬 静岡県浜松市豊町508番地の1 株式会社 ユタカ技研内 (72)発明者 柳林 広人 静岡県浜松市豊町508番地の1 株式会社 ユタカ技研内 (72)発明者 鈴木 章弘 静岡県浜松市豊町508番地の1 株式会社 ユタカ技研内 (72)発明者 石井 和夫 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 宗村 岳 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 上兼 正之 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 江口 美彦 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3G004 AA01 BA05 DA01 GA02 GA06 3H111 AA01 BA03 CA22 CB02 CB29 DA26 DB11 DB20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隔壁部と周壁部によって2通路を形成し
    た2通路排気管において、該隔壁部と周壁部の接点が、
    周壁部の内側仮想線から内側に形成される谷部の底部に
    設けてあることを特徴とする、2通路排気管の応力軽減
    構造。
  2. 【請求項2】 請求項1において、隔壁部の中央部の曲
    げ剛性を、隔壁部の両端部分に比べて大としたことを特
    徴とする、2通路排気管の応力軽減構造。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、屈曲した一枚
    の金属製板部材で隔壁部と周壁部を形成し、周壁部に設
    けた谷部壁の相互の接点近傍を溶接し、2通路を形成し
    たことを特徴とする、2通路排気管の応力軽減構造。
  4. 【請求項4】 請求項3において、谷部の最大幅をWと
    し、谷部の最大深さをdとして、谷部の寸法比をd/W
    <2としたことを特徴とする、2通路排気管の応力軽減
    構造。
  5. 【請求項5】 請求項3又は4において、谷部壁を、周
    壁部側の曲面部とこれに続く平面部で形成したことを特
    徴とする、2通路排気管の応力軽減構造。
  6. 【請求項6】 請求項1,2,3,4又は5において、
    谷部の深さをL,仮想内径をDとして、L/D≧0.0
    5としたことを特徴とする、2通路排気管の応力軽減構
    造。
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CN111350886A (zh) * 2020-04-02 2020-06-30 俞立伟 分体式复合管道

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