特許 5974417 パイプ部材の溶接構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5974417

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】パイプ部材の溶接構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20160809BHJP

   F01N 13/18 20100101ALI20160809BHJP

   F01N 13/00 20100101ALI20160809BHJP

   F01N 3/00 20060101ALI20160809BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20160809BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20160809BHJP

   B23K 9/028 20060101ALI20160809BHJP

   B23K 33/00 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   F01N13/08 E

   F01N13/18

   F01N13/00 A

   F01N3/00 F

   F01N3/035 A

   B23K9/00 501C

   B23K9/028 N

   B23K33/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-233811(P2012-233811)

(22)【出願日】2012年10月23日

(65)【公開番号】特開2014-84780(P2014-84780A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000138521

【氏名又は名称】株式会社ユタカ技研

(74)【代理人】

【識別番号】100071870

【弁理士】

【氏名又は名称】落合 健

(74)【代理人】

【識別番号】100097618

【弁理士】

【氏名又は名称】仁木 一明

(74)【代理人】

【識別番号】100152227

【弁理士】

【氏名又は名称】▲ぬで▼島 愼二

(72)【発明者】

【氏名】手塚 和志

【審査官】 永田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−６３８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９１９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−３０１６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０８５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−４６３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２１３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１６７０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−５８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１９４６０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−３０４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−４２８８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １／００−９９／００，

Ｂ０１Ｄ ５３／７３，５３／８６−５３／９６，

Ｂ２３Ｋ ９／００，９／０２８，３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケース部材（３）の側壁（３ａ１）に設けられる取り付け孔（１２）に，肉厚がケース部材（３）より薄いパイプ部材（１０）を嵌合し，前記取り付け孔（１２）の周辺で前記パイプ部材（１０）を前記側壁（３ａ１）に環状の溶接ビード（１３）を介して結合する，パイプ部材の溶接構造において，
パイプ部材（１０）に，半径方向外方に隆起して軸方向厚み（ｈ）がパイプ部材（１０）の肉厚（ｔ）より大となるフランジ状の拡径部（１０ｂ）を形成し，この拡径部（１０ｂ）を前記側壁（３ａ１）に外方から当接させて，前記環状の溶接ビード（１３）を介して前記パイプ部材（１０）と前記側壁（３ａ１）とを結合させ，前記環状の溶接ビード（１３）は，軸方向で前記側壁（３ａ１）から前記拡径部（１０ｂ）の最大外径部を超える位置まで形成されていることを特徴とする，パイプ部材の溶接構造。

【請求項2】

請求項１記載のパイプ部材の溶接構造において，
前記拡径部（１０ｂ）の内周に環状の凹部（１４）を形成したことを特徴とする，パイプ部材の溶接構造。

【請求項3】

請求項１又は２記載のパイプ部材の溶接構造において，
ケース部材（３）の側壁（３ａ１）に，該側壁（３ａ１）の一般面より隆起していて前記取り付け孔（１２）が設けられる平坦な台座（１５）を形成し，この台座（１５）に前記拡径部（１０ｂ）を環状の溶接ビード（１３）を介して結合したことを特徴とする，パイプ部材の溶接構造。

【請求項4】

請求項１〜３の何れかに記載のパイプ部材の溶接構造において，
ケース部材は，ディーゼルエンジン（Ｅ）の排気浄化装置（Ｆ）のケース（３）であり，前記パイプ部材は，該排気浄化装置（Ｆ）の上流部の圧力を圧力センサ（１１）に伝達する圧力検出パイプ（１０）であることを特徴とする，パイプ部材の溶接構造。

【請求項5】

請求項１〜４の何れかに記載のパイプ部材の溶接構造において，
前記パイプ部材（１０）は，ケース部材（３）の側壁（３ａ１）から立ち上がる起立部（１０Ａ）と，この起立部（１０Ａ）の上端から屈曲して一側方へ延出する延出部（１０Ｂ）とを有し，前記環状の溶接ビード（１３）は，その溶接始点（Ｐ１）及び溶接終点（Ｐ２）が前記延出部（１０Ｂ）の直下に来るようにして形成されることを特徴とする，パイプ部材の溶接構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，ケース部材の側壁に設けられる取り付け孔に，肉厚がケース部材より薄いパイプ部材を嵌合し，前記取り付け孔の周辺で前記パイプ部材を前記側壁に溶接ビードを介して結合する，パイプ部材の溶接構造の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

かゝるパイプ部材の溶接構造は，特許文献１に開示されるように，既に知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−４２８８５号公報

【特許文献2】特開２００６−２９１９０９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に開示されるようなパイプ部材の溶接構造では，パイプ部材は，その肉厚がケース部材より薄く，熱容量が小さいため，パイプ部材のケース部材への溶接時，溶接熱によりパイプ部材内面側へ溶接ビードの溶け込みが生じ，屡々裏ビードが形成される。このような裏ビードの形成は，パイプ部材内の流路を絞ることになって好ましくない。裏ビードを形成しないように溶接を行うには充分な熟練を要するものであり，しかも溶接後，裏ビードの発生の有無を検査することも困難であり，コストの低減と品質の確保が難しい。

【0005】

そのような不都合を解消するために，特許文献２に開示されるように，ケース部材に，肉厚で熱容量が大きいボス部材を溶接し，このボス部材の外端に形成したテーパ状の接続面に，薄肉のパイプ部材の端部に形成したテーパ状の接続端部を嵌合し，その接続端部を上記ボス部材に溶接することが知られている。しかしながら，こうしたものでは，部品点数及び溶接工数が増えることになるから，コストの低減を図ることが困難である。

【0006】

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，溶接が容易であると共に，裏ビードによるパイプ部材の流路の絞りを防ぐことができる，構造簡単な前記パイプ部材の溶接構造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】

【0007】

上記目的を達成するために，本発明は，ケース部材の側壁に設けられる取り付け孔に，肉厚がケース部材より薄いパイプ部材を嵌合し，前記取り付け孔の周辺で前記パイプ部材を前記側壁に環状の溶接ビードを介して結合する，パイプ部材の溶接構造において，パイプ部材に，半径方向外方に隆起して軸方向厚みがパイプ部材の肉厚より大となるフランジ状の拡径部を形成し，この拡径部を前記側壁に外方から当接させて，前記環状の溶接ビードを介して前記パイプ部材と前記側壁とを結合させ，前記環状の溶接ビードは，軸方向で前記側壁から前記拡径部の最大外径部を超える位置まで形成されていることを第１の特徴とする。尚，前記ケース部材は，後述する本発明の実施形態中の排気浄化装置のケース３に対応し，パイプ部材は圧力検出パイプ１０に対応する。

【0008】

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記拡径部の内周に環状の凹部を形成したことを第２の特徴とする。

【0009】

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，ケース部材の側壁に，該側壁の一般面より隆起していて前記取り付け孔が設けられる平坦な台座を形成し，この台座に前記拡径部を溶接ビードを介して結合したことを第３の特徴とする。

【0010】

さらにまた本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，ケース部材は，ディーゼルエンジンの排気浄化装置のケースであり，前記パイプ部材は，該排気浄化装置の上流部の圧力を圧力センサに伝達する圧力検出パイプであることを第４の特徴とする。

【0011】

さらにまた本発明は，第１〜第４の特徴の何れかに加えて，前記パイプ部材は，ケース部材の側壁から立ち上がる起立部と，この起立部の上端から屈曲して一側方へ延出する延出部とを有し，前記環状の溶接ビードは，その溶接始点及び溶接終点が前記延出部の直下に来るようにして形成されることを第５の特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の第１の特徴によれば，パイプ部材に，半径方向外方に隆起して軸方向厚みがパイプ部材の肉厚より大となるフランジ状の拡径部を形成し，この拡径部を前記側壁に当接させて，環状の溶接ビードを介して結合したので，拡径部は，熱容量が比較的大となり，ケース部材への溶接時には，拡径部の内周側への溶接ビードの溶け込みが生じ難く，裏ビードが形成され難い。したがって，パイプ部材のケース部材への溶接を熟練を要することなく容易に行うことができると共に，裏ビードによるパイプ部材内の流路の絞りを防ぐことができる。しかも部品の追加も必要とせず，溶接工数の増加もないので，コストの低減を図ることができる。

【0013】

本発明の第２の特徴によれば，拡径部の内周に環状の凹部を形成したので，万一，溶接ビードの拡径部内周側への溶け込みにより，裏ビードが形成されても，その裏ビードは上記凹部に受容され，パイプ部材内の流路を絞ることはない。

【0014】

本発明の第３の特徴によれば，ケース部材の側壁に，該側壁の一般面より隆起していて前記取り付け孔が設けられる平坦な台座を形成し，この台座に前記拡径部を溶接ビードを介して結合したので，ケース部材の側壁の一般面の形状の如何に拘らず，平坦な台座には，パイプ部材のフランジ状の拡径部を全周にわたり確実に当接させ，その全周にわたり環状の溶接ビードを介して確実に結合することができ，結合強度を高めることができる。

【0015】

本発明の第４の特徴によれば，ケース部材は，ディーゼルエンジン用排気浄化装置のケースであり，前記パイプ部材は，排気浄化装置の上流部の圧力を圧力センサに伝達する圧力検出パイプであるので，圧力検出パイプのケースへの溶接を熟練を要することなく容易に行うことができると共に，裏ビードによる圧力検出パイプ内の流路の絞りを防ぐことができ，排気浄化装置の目詰まりの誤検出を防ぐことができる。

【0016】

本発明の第５の特徴によれば，パイプ部材は，ケース部材の側壁から立ち上がる起立部と，この起立部の上端から屈曲して一定方向に延出する延出部とを有し，前記環状の溶接ビードは，その溶接始点及び溶接終点が前記延出部の直下に来るようにして形成されるので，環状の溶接ビードの形成の際，起立部の上端から屈曲して一定方向に延出する延出部に邪魔されることなく，溶接トーチを拡径部の周囲に略一周旋回させることができ，環状の溶接ビードの形成を容易，的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジン用排気浄化装置の側面図。

【図2】図１の２部拡大断面図。

【図3】裏ビードの形成によっても支障を来さないことを示す，図２との対応図。

【図4】溶接工程を示す図２の４−４線断面図。

【図5】本発明の第２実施形態を示す，図２との対応図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

【0019】

先ず，図１〜図４に示す本発明の第１実施形態の説明より始める。図１において，ディーゼルエンジンＥの排気管１を構成する上流排気管１ａと，大気開放側の下流排気管１ｂとの間に排気浄化装置Ｆが介装される。この排気浄化装置Ｆのケース３は，キャップ状の前部ケース３ａと，同じくキャップ状の後部ケース３ｂと，これら前部及び後部ケース３ａ，３ｂ間を連結する中空円筒状の中央ケース３ｃとで構成され，中央ケース３ｃには排ガス中の粒子状物質を捕捉する触媒６が収容，保持される。

【0020】

前部及び後部ケース３ａ，３ｂは，それぞれフランジ４ａ，５ａ付きの接続管４，５を端壁に備えており，前部ケース３ａの接続管４のフランジ４ａが上流排気管１ａの下流端のフランジ２ａと連結され，後部ケース３ｂの接続管５のフランジ５ａが下流排気管１ｂの上流端のフランジ２ｂと連結される。

【0021】

前部ケース３ａの側壁３ａ１には，その内部の圧力を検出する圧力検出パイプ１０が接続され，この圧力検出パイプ１０は，ディーゼルエンジンＥに付設される圧力センサ１１に接続される。

【0022】

触媒６が，捕捉する粒子状物質による所定の目詰まり状態となると，それに伴ないディーゼルエンジンＥの背圧が上昇し，前部ケース３ａ内の圧力上昇となって現れ，その圧力上昇が圧力検出パイプ１０を通して圧力センサ１１に伝達されることにより，上記目詰まり状態が検出される。そしてその目詰まり状態の解消のためのメンテナンスが実施されることになる。

【0023】

さて，圧力検出パイプ１０を前部ケース３ａに接続する溶接構造について，図２により説明する。

【0024】

前部ケース３ａの側壁３ａ１には，それを貫通する取り付け孔１２が穿設される。一方，圧力検出パイプ１０は，取り付け孔１２に嵌挿される端部１０ａに隣接してフランジ状の拡径部１０ｂが一体に形成される。このフランジ状の拡径部１０ｂは，半径方向外方に隆起すると共に，その内周に環状の凹部１４が形成されるように成形される。したがって，このフランジ状の拡径部１０ｂの軸方向厚みｈは，圧力検出パイプ１０の肉厚ｔの２倍以上となる。

【0025】

拡径部１０ｂは，前記端部１０ａを取り付け孔１２に嵌挿後，前部ケース３ａの側壁３ａ１に当接するように配置され，その全周にわたり溶接により形成される環状の溶接ビード１３を介して側壁３ａ１と結合される。

【0026】

図２に示すように，環状の溶接ビード１３は，軸方向で前記側壁３ａ１から前記拡径部１０ｂの最大外径部を超える位置まで形成されている。

【0027】

而して，拡径部１０ｂは，その軸方向厚みｈが圧力検出パイプ１０の肉厚の２倍以上に厚いので，熱容量が比較的大となる。したがって，前部ケース３ａの側壁３ａ１への溶接時には，拡径部１０ｂの内周側への溶接ビード１３の溶け込みが生じ難く，裏ビードが形成され難い。また図３に示すように，万一，拡径部１０ｂの内周側に裏ビード１３ａが形成されても，拡径部１０ｂの内周には，環状の凹部１４が存在するため，その裏ビード１３ａは上記凹部１４に受容され，圧力検出パイプ１０内の流路を絞るには至らない。

【0028】

かくして，圧力検出パイプ１０の前部ケース３ａへの溶接は，熟練を要することなく容易に行うことができると共に，裏ビードによる圧力検出パイプ１０内の流路の絞りを防ぐことができる。したがって，ディーゼルエンジンＥの背圧の上昇を圧力センサ１１に常に的確に伝達することができ，触媒６の目詰まりの誤検出を防ぐことができる。しかも，圧力検出パイプ１０の前部ケース３ａへの溶接に際しては，部品の追加も必要とせず，溶接工数の増加もないので，コストの低減を図ることができる。

【0029】

圧力検出パイプ１０は，前部ケース３ａの側壁３ａ１から立ち上がる起立部１０Ａと，この起立部１０Ａの上端から屈曲して一側方へ延出して圧力センサ１１に達する延出部１０Ｂとを有し，前記環状の溶接ビード１３は，その溶接始点Ｐ１及び溶接終点Ｐ２が前記延出部１０Ｂの直下に来るようにして形成される。望ましくは，図４に示すように，溶接終点Ｐ２が，溶接始点Ｐ１を僅かに越えるように溶接ビード１３は形成されるが，溶接始点Ｐ１及び溶接終点Ｐ２は前記延出部１０Ｂの直下に配置されることになる。このようにすると，環状の溶接ビード１３の形成の際，起立部１０Ａの上端から屈曲して一定方向に延出する延出部１０Ｂに邪魔されることなく，溶接トーチＴを拡径部１０ｂの周囲に一周を僅かに越えて旋回させることができ，環状の溶接ビード１３の形成を容易且つ的確に行うことができる。

【0030】

次に，図５に示す本発明の第２実施形態について説明する。

【0031】

この第２実施形態では，前部ケース３ａの側壁３ａ１に，その側壁３ａ１の一般面より隆起していて取り付け孔１２が設けられる平坦な台座１５が形成され，この台座１５に圧力検出パイプ１０の拡径部１０ｂが環状の溶接ビード１３を介して結合される。その他の構成は，前実施形態と同様であるので，図５中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

【0032】

この第２実施形態によれば，前部ケース３ａの一般外周面が円筒状であるにも拘らず，台座１５が平坦であるので，圧力検出パイプ１０のフランジ状の拡径部１０ｂを全周にわたり台座１５に確実に当接させ，その全周にわたり環状の溶接ビード１３を介して確実に結合することができ，結合強度を高めることができる。

【0033】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，本発明は，排気浄化装置Ｆのケースへの圧力検出パイプ１０の溶接に限らず，各種ケース部材にパイプ部材を溶接する構造にも適用可能である。

【符号の説明】

【0034】

Ｅ・・・・・・ディーゼルエンジン
Ｆ・・・・・・排気浄化装置
Ｐ１・・・・・溶接始点
Ｐ２・・・・・溶接終点
ｈ・・・・・・拡径部の軸方向厚み
ｔ・・・・・・パイプ部材（圧力検出パイプ）の肉厚
３・・・・・・ケース部材（排気浄化装置のケース）
１０・・・・・パイプ部材（圧力検出パイプ）
１０ｂ・・・・拡径部
１１・・・・・圧力センサ
１２・・・・・取り付け孔
１３・・・・・溶接ビード
１３ａ・・・・裏ビード
１４・・・・・凹部
１５・・・・・台座

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】